Principis de Producció dels panells Sandwich
Els fabricants de manufacturats d’escuma de poliuretà generalment reben components líquids – poliols i poliisocianats – dels seus proveïdors, i converteixen a continuació aquests components en poliuretà a través d’una reacció química. El procés es produeix en un aparell on, a més del poliol i el poliisocianat, s’afegeixen additius especials segons una fórmula específica, oferint la barreja química final desitjada.
Avui, hi ha diferents tècniques de procés, sovint relacionades amb la utilització de diferents equipaments. Una de les més usades per a la producció industrial a gran escala, s’anomena emmotllament per injecció i reacció (RIM), i es basa en la utilització d’una unitat d’escumat a alta pressió. A través d’aquest procés es poden obtenir escumes microcel·lulars, microporoses i, per tant, gairebé sòlides, en temps de cicles extremadament continguts.
Procés de l'emmotllament per injecció i reacció (RIM)
Tecnologia de dosificació i mescla
Els dos components principals, que són poliol, poliisocianat, i tots els additius, estabilitzadors, retardants de la flama, pigments i similars, que són essencials per a la reacció d’escumat, estan continguts en dipòsits d’emmagatzematge i són transferits just abans de la producció a contenidors anomenats dipòsits d’alimentació (o dipòsits de dia). Els dipòsits d’alimentació estan equipats amb un eficient sistema de control de la temperatura, ja que la fluctuació de la temperatura, especialment de la dels poliols, té com a resultat una variació de la viscositat que, al seu torn, pot causar problemes a la successiva fase de producció. Per això, els dipòsits d’alimentació generalment tenen una estructura de doble paret i estan proveïts d’agitador, i de circuits de control de la temperatura, capaços d’assegurar que la temperatura del procés desitjada es mantingui constant.
Bombes de dosificació, subministrades pels dipòsits d’alimentació, porten els components esmentats en les proporcions desitjades dels dipòsits de dia al capçal d’escumat. Aquesta barreja després és dispensada pel capçal d’escumat d’un motlle obert oa la cavitat d’un motlle tancat. Un cop transcorregut el temps de reacció, el producte acabat s’extreu del motlle.
En una unitat d’escumat d’alta pressió, abans de cada cicle de mescla i omplert, els components es fan recircular contínuament a les proporcions requerides ia la pressió requerida per a la injecció, amb els actuadors controlats electrònicament capaços de desviar el flux del circuit de recirculació al d’injecció i després de nou al de recirculació
Bombes
La dosificació dels components en les relacions desitjades ha de ser reproduïble i s’ha de produir amb un grau d’exactitud elevat, a través de l’ús de les bombes d’elevada precisió. Es poden obtenir índexs de distribució de 12÷150 litres/min amb bombes axials de pistons, amb un baix índex de soroll. Es nota una notable limitació de les bombes axials de pistons quan els líquids a bombar tenen viscositats elevades. A més, cal que no hi hagi cap farciment abrasiu als components líquids.
Capçal d’escumat
L’equipament més important en una màquina per a l’emmotllament per injecció i reacció és el capçal d’escumat. Tingueu present que el mètode, extremadament avançat, de barrejar els components mitjançant xoc a alta pressió, ha fet possibles temps de producció molt breus en la producció de les escumes de poliuretà. Les velocitats dels components a través dels filtres d’injecció varien dels 100 als 150 m/s. Els components líquids s’injecten a través dels orificis a la cambra de mescla, on es barregen íntimament entre ells per efecte de la seva energia cinètica.
A més, els capçals d’escumat a alta pressió provenen d’un sistema de recirculació dels components capaç de bloquejar la distribució de la barreja de poliuretà o de sincronitzar-la amb precisió en un procés de producció discontinu. Quan el capçal d’escumat és a la posició de recirculació, els components flueixen als dipòsits d’alimentació a través dels petits conductes que es deixen oberts pel moviment del pistó .
Un cop es retira el pistó, s’obre la càmera de mescla i els components xoquen els uns contra els altres.
Quan el pistó de control avança novament, s’interromp la barreja, es restableix la recirculació i s’elimina la barreja de reacció restant.
Instal·lacions de producció
Essencialment, un sistema de producció inclou la màquina per a l’emmotllament per injecció i reacció (dipòsits d’alimentació, bombes de dosificació/recirculació, capçal d’escumat, etc.), un motlle i, si cal, equipament afegit. A més, els sistemes de producció dels panells sandvitx es classifiquen com a continus o discontinus (emmotllat en motlle).
Sistemes de producció discontinus – Motllejat en motlle
En el modelat en motlle, el panell es realitza en un motlle tancat les dimensions del qual són les del panell acabat. Els motlles generalment tenen una estructura sòlida inferior i una tapa de tancament. A més, aquests han de tenir una construcció robusta, ja que durant la fase de solidificació de l’escuma es produeixen pressions molt elevades.
Abans de l’escumat, les superfícies de metall (ja perfilades) es col·loquen al motlle; la superfície inferior està estesa al fons del motlle mentre que la superior es col·loca en posició i és sostinguda per adequats suports laterals.
Després es baixa la tapa del motlle i es tanca a l’estructura inferior. En aquest moment es polvoritza una quantitat exacta d’escuma a la cavitat a través d’un filtre present al costat del motlle; aquesta operació requereix només uns segons per completar-se
Un cop completat l’escumat, el panell es deixa al motlle durant uns 40 minuts, i després es pot extreure i preparar el motlle per a la producció del panell successiu.
L’avantatge d’aquest mètode és que es poden produir panells de manera complicada, es millora l’aspecte exterior de les superfícies i també es poden utilitzar materials d’inici alternatius; el principal inconvenient rau en el fet que el procés és relativament lent, cosa que influeix negativament en l’índex de producció.
Sistemes de producció continus
Per a produccions a gran escala, es fan servir línies d’escumat contínues automàtiques. S’obtenen dues fulles de metall, que formaran les superfícies del panell, a partir del moviment en rotació de les anomenades “bobines” i passen a través dels rodets d’emmotllament capaços de reproduir el perfil de superfície i els detalls de les vores
Després s’escalfen a una temperatura d’uns ~40°C, que és un prerequisit per obtenir una adhesió òptima de l’escuma a les superfícies metàl·liques. La barreja de reacció, produïda per la màquina d’escumat a alta pressió, es distribueix mitjançant un moviment oscil·latori a la superfície inferior, abans que el full entri a la premsa de doble cinta
La premsa de doble cinta és un motlle mòbil que resisteix les pressions que es desenvolupen durant la fase d’enduriment de l’escuma i manté les dues superfícies a la distància requerida (Fig. 3.14). És a la premsa de doble cinta on l’escuma s’adhereix a la superfície superior de metall perfilada. En efecte, les escumes PUR i PIR són molt actives en termes d’adhesió i s’adhereixen fortament a les superfícies amb què entren en contacte.
Quan el panell continu emergeix de la premsa de doble cinta, l’escuma està endurida i es pot tallar a la longitud necessària amb una serra de cinta.
Cadascun dels panells s’envia a la màquina d’apilament (Fig. 3.15), on se sobreposen a la millor configuració possible per tenir un paquet amb una alçada acceptable.
En general, els panells de cobertura, que es caracteritzen per una superfície exterior fortament perfilada, s’apilen de manera que la superfície exterior estigui en contacte amb la superfície exterior d’un panell en un costat, i la superfície interior estigui en contacte amb la superfície interior d’un altre panell al costat oposat
Després, els panells apilats s’embalen per enviar-los utilitzant una pel·lícula de politè extensible, que s’enrotlla al voltant del paquet de panells amb un enrotllador giratori en forma d’anell
Aquesta instal·lació pot produir aproximadament 500.000 m2 de panells sandvitx en un sol torn a una velocitat mitjana de 6 m/min.
Les velocitats de producció varien en general de 2 a 15 m/min; la velocitat de producció depèn de l’espessor final del panell sandvitx a produir, ja que com més elevat és el gruix requerit del panell, més estona ha de romandre a l’interior de la premsa de doble cinta el mateix panell per a una completa adhesió de l’escuma, i per tant més baixa ha de ser la velocitat de la línia de producció.
Quan el material aïllant està format per llana mineral (o altre tipus de resina rígida), el panell compost es produeix seguint essencialment el mateix procés utilitzat per a la producció d’escumes de poliuretà i de poliisocianurat. En aquest cas, una senzilla solució consisteix a tallar la llosa a tires (làmines) en angles rectes respecte a l’orientació de les fibres i que tinguin una amplada igual a l’espessor desitjada del panell. Aquestes tires després es giren 90 graus de manera que poden muntar-se per formar panells amb les fibres orientades normalment a les superfícies exteriors, com es mostra a la Fig. 3.20 i 3.21. Aquesta tècnica ofereix al plafó compost les característiques finals desitjades de resistència a la compressió i la tensió. En qualsevol cas, una nova tècnica avui en fase de desenvolupament i ocupació es basa en la utilització de tota la llosa de llana mineral com a material aïllant.
Les làmines de llana mineral es porten descentrades sobre les superfícies metàl·liques. El descentrament és necessari per no tenir els plans de tall de cadascuna de les làmines tots a la mateixa secció transversal del panell, cosa que produiria un significatiu deteriorament de les característiques de resistència al tall del mateix panell.
A continuació, les làmines de llana mineral i les superfícies s’uneixen amb una substància adhesiva adequada, que es tria considerant la composició dels materials a unir i el procés de producció.
S’utilitzen dos tipus diferents d’adhesius:
adhesius a base de solvent, s’apliquen a les dues superfícies a unir amb polvoritzadors. Aquests tenen bones característiques d’adhesió i el temps d’enduriment es pot disminuir una mica més aplicant una lleugera pressió i un camp de temperatura. Aquests adhesius presenten l’avantatge de poder-se manejar amb senzillesa. El seu desavantatge és que la posició relativa de les capes enganxades no es pot corregir;
adhesius a base de resina epoxídica o de poliuretà, s’obtenen de dos components barrejats in situ. Després d’un temps prefixat, improvisadament reaccionen i s’endureixen ràpidament. Lavantatge daquests adhesius és la possibilitat de corregir la posició de les capes a unir. L’inconvenient rau en el fet que aquestes s’han de mantenir a la posició triada sota pressió durant un cert període de temps.
La fase d’adhesió es realitza al pas del panell continu a través de la premsa de doble cinta. Els panells sandvitxos produïts així es caracteritzen també per una significativa resistència al foc.
