NL1011950C2 - Plate with a foamed core and a high content of filler on a cellulose basis. - Google Patents

Description

Plaat met een geschuimde kern en een hoog gehalte aan vulmiddel op cellulose basis.Plate with a foamed core and a high content of filler on a cellulose basis.

5 Het octrooi heeft betrekking op een plaat voorzien van een schuimkem met aan beide zijden een in hoofdzaak massieve huid waarbij de schuimkem en huid vervaardigd zijn van dezelfde kunststofsamenstelling welke een thermoplastisch polymeer en vulmiddel omvat.The patent relates to a plate provided with a foam core with a substantially solid skin on both sides, the foam core and skin being made of the same plastic composition comprising a thermoplastic polymer and filler.

10 Een dergelijke plaat is onder andere bekend uit de tuinmeubel industrie, waar deze gebruikt wordt voor onder andere tafelbladen.Such a plate is known, inter alia, from the garden furniture industry, where it is used for, among other things, table tops.

Nadeel van genoemde plaat is echter dat door het gebruikte vulmiddel, talk en krijt, een dergelijke plaat niet geschikt is voor toepassing in de bouw.The drawback of said plate is, however, that due to the filler, talc and chalk used, such a plate is not suitable for use in construction.

1515

Uit het Britse octrooi 1.025.289 zijn polymere producten met een geschuimde kem en diverse vulstoffen, onder andere asbest, glasvezel en cellulose vezels, bekend. De vezels hebben een vezellengte van minimaal 0,05 tot 1,25 cm. In de voorbeelden worden onder meer houtvezels voorgesteld met een lengte van ten minste 1 mm. Door 20 de grote lengte van de vezels is het materiaal niet eenvoudig tot een goedkoop product te verwerken. Bovendien worden niet de producteigenschappen, zoals water- en vochtbestandheid, gehaald die gewenst zijn.British patent 1,025,289 discloses polymeric products with a foamed core and various fillers, including asbestos, glass fiber and cellulose fibers. The fibers have a fiber length of at least 0.05 to 1.25 cm. The examples include wood fibers with a length of at least 1 mm. Due to the great length of the fibers, the material is not easy to process into a cheap product. Moreover, the desired product properties, such as water and moisture resistance, are not achieved.

Het octrooi beoogt nu een plaat te verschaffen die genoemde nadelen opheft. Het 25 octrooi bestaat hierin, dat de plaat voorzien is van een schuimkem met aan beide zijden een in hoofdzaak massieve huid, waarbij de schuimkem en huid vervaardigd zijn van dezelfde kunststofsamenstelling welke een thermoplastisch polymeer en vulmiddel omvat, en gekenmerkt word doordat de kunststofsamenstelling vulmiddel op cellulose basis omvat, waarbij het vulmiddel op cellulose basis poedervormig is.The patent now aims to provide a plate that obviates said drawbacks. The patent consists in that the plate is provided with a foam core with a substantially solid skin on both sides, the foam core and skin being made of the same plastic composition comprising a thermoplastic polymer and filler, and characterized in that the plastic composition contains filler cellulose base, wherein the cellulose based filler is powdery.

3030

Het octrooi bestaat tevens uit een proces voor de fabricage van een plaat volgens de uitvinding onder toepassing van lage druk spuitgieten in een gasdichte vormholte bij een vormholtedmk van maximaal 60 bar en waarin een gas tegendruk heerst, voldoende 10 1 1950 2 om voortijdige expansie van het injectiemengsel omvattende thermoplastisch polymeer, vulmiddel op cellulose basis, en blaasmiddel of water of een inert gas, te voorkomen, waarbij na het geheel of gedeeltelijk vullen van de vormholte het injectiemengsel gelegenheid krijgt te expanderen, waarbij de vormholte voor tegendruk zorgt.The patent also consists of a process for the manufacture of a plate according to the invention using low-pressure injection molding in a gastight mold cavity at a mold cavity thickness of up to 60 bar and in which a gas back pressure prevails, sufficient to prevent premature expansion of the injection mixture comprising thermoplastic polymer, cellulose-based filler, and blowing agent or water or an inert gas, whereby the injection mixture is allowed to expand after filling the mold cavity in whole or in part, whereby the mold cavity provides counter-pressure.

55

Door toepassing van een lage spuitdruk wordt een nagenoeg spanningsloze plaat verkregen, dat niet gevoelig is voor torderen bij verdere bewerkingsstappen. Bovendien heeft het proces een groter proceswindow, waardoor de bandbreedte van eisen ten aanzien van de toegepaste grondstoffen bij de verwerkingsprocessen groter is.By using a low spraying pressure, a virtually tension-free plate is obtained, which is not sensitive to twisting in further processing steps. In addition, the process has a larger process window, which means that the range of requirements for the raw materials used in the processing processes is wider.

1010

Door toepassing van vulmiddel op basis van cellulose in poedervorm is het mogelijk de positieve eigenschappen van het gebruikte vulmiddel te combineren met de positieve eigenschappen van thermoplastische polymeren, te weten eenvoudige verwerking, eenvoudige vormbaarheid, en goed bestand zijn tegen inwerking van vocht. Wanneer 15 bijvoorbeeld houtmeel of houtzaagsel of agrovezel gebruikt wordt als vulmiddel is de plaat uitstekend te gebruiken als vervanger van houten plaat, vooral als bouwmateriaal voor exterieurtoepassingen: De plaat volgens de uitvinding is dusdanig van eigenschappen dat het voldoet aan NEN-norm 3278 interieur 1, exterieur 1 en exterieur 2. Bovendien is de plaat door het gebruikte vulmiddel goed te bewerken met 20 conventionele houtbewerkingsapparatuur en goed te verlijmen en te lakken en/of schilderen. Het vulmiddel zorgt hierbij voor optimale mechanische eigenschappen. Daarnaast is exacte maatvoering mogelijk door de wijze van fabriceren en het gebruikte materiaal.By using a cellulose-based filler in powder form, it is possible to combine the positive properties of the filler used with the positive properties of thermoplastic polymers, namely simple processing, simple formability, and good resistance to moisture. When, for example, wood flour or sawdust or agro fiber is used as a filler, the panel can be used as an excellent substitute for wooden panel, especially as a building material for exterior applications: The panel according to the invention has such properties that it complies with NEN standard 3278 interior 1, exterior 1 and exterior 2. In addition, the panel can be processed well with conventional woodworking equipment by the filler used and can be well glued and lacquered and / or painted. The filler ensures optimal mechanical properties. In addition, exact dimensions are possible due to the method of manufacture and the material used.

25 De plaat volgens het octrooi omvat een thermoplastisch polymeer. Hiermee wordt in de aanvrage een polymeer bedoeld, dat te verwerken is in een spuitgiet proces. De verwerkingstemperatuur van een dergelijk polymeer moet daarbij zodanig zijn, dat het vulmiddel daarvan geen nadeling gevolgen ondervindt. Het polymeer moet derhalve verwerkbaar zijn bij een temperatuur tot ongeveer 200 graden Celcius.The plate of the patent comprises a thermoplastic polymer. In the application this refers to a polymer that can be processed in an injection molding process. The processing temperature of such a polymer must be such that the filler is not adversely affected. The polymer must therefore be processable at a temperature up to about 200 degrees Celsius.

3030

Geschikte polymeren volgens het octrooi zijn polypropyleen, polyethyleen, polyvinylchloride, polystyreen, styreen-butadieën, styreen-acrylonitril, acrylonitril-butadieën-styreen, acrylonitril-styreen-acrylaat, polyamide, polyoxymethyleen, do 1 1 9 S 0 3 polycarbonaat, polyethyleentereftalaat, polybutyleentereftalaat, polyfenyleenoxide en thermoplastisch polyurethaan. Van genoemde thermoplastische polymeren wordt bij voorkeur polystyreen, polypropyleen of polyethyleen toegepast.Suitable polymers of the patent are polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, polystyrene, styrene-butadies, styrene-acrylonitrile, acrylonitrile-butadiene-styrene, acrylonitrile-styrene-acrylate, polyamide, polyoxymethylene, do 1 1 9 S 0 3 polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate , polyphenylene oxide and thermoplastic polyurethane. Of said thermoplastic polymers, polystyrene, polypropylene or polyethylene is preferably used.

5 Bij voorkeur wordt echter hergebruikt plastic toegepast in de vorm van industrieel produktieafval. Dit materiaal kan eventueel in combinatie met bovengenoemde polymeren toegepast worden. Daarnaast genieten ook biologisch afbreekbare polymeren, zoals polymeren op basis van zetmeel en polymelkzuur, de voorkeur. Voorbeelden van dergelijke polymeren zijn onder andere beschreven in US 5827905.Preferably, however, recycled plastic is used in the form of industrial production waste. This material can optionally be used in combination with the above-mentioned polymers. In addition, biodegradable polymers, such as polymers based on starch and polylactic acid, are also preferred. Examples of such polymers are described, inter alia, in US 5827905.

1010

De plaat volgens het octrooi omvat naast thermoplastisch polymeer ten minste 45 gew.% vulmiddel op cellulose basis. Bij voorkeur is het gehalte van dit vulmiddel ten minste 50 gew.%. nog meer de voorkeur heeft ten minste 60 gew.%. Optimale resultaten worden verkregen bij een gehalte aan vulmiddel op cellulose basis van ten 15 minste 80 gew.%. Een hoger gehalte heeft een positief effect op de kostprijs van de plaat. In de praktijk zal de plaat maximaal 95 gew.% van het genoemde vulmiddel omvatten.The plate according to the patent comprises, in addition to thermoplastic polymer, at least 45% by weight of filler on a cellulose basis. Preferably, the content of this filler is at least 50% by weight. even more preferred is at least 60% by weight. Optimal results are obtained at a content of filler on a cellulose basis of at least 80% by weight. A higher content has a positive effect on the cost price of the plate. In practice, the plate will comprise a maximum of 95% by weight of the said filler.

Het vulmiddel op cellulose basis dat geschikt is volgens het octrooi zal bij voorkeur 20 bestaan uit houtzaagsel, eventueel fijngemaakt, houtmeel, houtpulp, agrovezels afkomstig van vlas, hennep of jute, of pulp daarvan, papier of papierpulp. Genoemd materiaal wordt bijvoorkeur toegepast met een deeltjesgrootte van ongeveer 20 mesh, om te voorkomen dat al te grote deeltjes aanwezig zijn. Bij een dergelijke deeltjesgrootte is er sprake van cellulose poeder. Bij voorkeur wordt het genoemde 25 materiaal in de vorm van restmateriaal of voor hergebruik geschikt gemaakt materiaal toegepast.The cellulose-based filler suitable according to the patent will preferably consist of wood sawdust, optionally comminuted, wood flour, wood pulp, agro fibers derived from flax, hemp or jute, or pulp thereof, paper or paper pulp. Said material is preferably used with a particle size of about 20 mesh, in order to prevent oversized particles from being present. Such a particle size refers to cellulose powder. Preferably, said material is used in the form of residual material or material made suitable for reuse.

Naast genoemde componenten zoals thermoplastisch polymeer en vulmiddel op cellulose basis zal de plaat hulpstoffen omvatten zoals stabilisatoren, kleurstoffen, 30 compatibiliteitsverbeteraars en brandvertragers. Daarnaast kunnen desgewenst kleine hoeveelheden andersoortig vulmiddel toegepast worden. Het gebruik van dergelijke hulpstoffen en de geschikte soorten zijn echter bekend bij de vakman.In addition to said components such as thermoplastic polymer and cellulose based filler, the sheet will include auxiliary agents such as stabilizers, dyes, compatibility improvers and flame retardants. In addition, small amounts of other filler may be used if desired. However, the use of such auxiliaries and the suitable types are known to the skilled person.

10 1 1950 410 1 1950 4

De plaat volgens het octrooi is op verschillende manieren te fabriceren. Bij voorkeur wordt de plaat echter gefabriceerd met behulp van lage druk injectie. Deze technologie is gebaseerd op het spuitgiet procédé, waarbij de viscositeit van het te verwerken materiaal wordt verlaagd door toevoeging van blaasmiddelen ("blowing agents"), water 5 of inert gas zoals stikstof zodat de injectiedruk tot een factor 6 verlaagd kan worden. Hierdoor is het mogelijk de plaat te maken van thermoplastisch polymeer met een hoog gehalte aan vulmiddel op cellulose basis. Door de lage druk kan de plaat spanningsloos gefabriceerd worden. Hierdoor zal de plaat tijdens verdere bewerking niet gaan torderen. Een bijkomend voordeel is dat fluctuaties in de aangeleverde grondstof, zoals 10 bijvoorbeeld het watergehalte van het vulmiddel, eenvoudig in het productieproces op te vangen zijn.The plate according to the patent can be manufactured in various ways. Preferably, however, the plate is fabricated using low pressure injection. This technology is based on the injection molding process, in which the viscosity of the material to be processed is reduced by adding blowing agents, water or inert gas such as nitrogen, so that the injection pressure can be reduced by a factor of 6. This makes it possible to make the plate from thermoplastic polymer with a high content of filler on a cellulose basis. Due to the low pressure, the plate can be manufactured without tension. As a result, the plate will not twist during further processing. An additional advantage is that fluctuations in the supplied raw material, such as, for example, the water content of the filler, can easily be absorbed in the production process.

De kunststofsamenstelling wordt onder de reeds genoemde relatief lage druk van maximaal 60 bar (vormholtedruk) in een bij voorkeur gasdicht vormholte gespoten. Bij 15 toepassing van een gasdichte vormholte zal een relatief glad oppervlak verkregen worden en wordt "jetting" voorkomen. Bij voorkeur wordt gewerkt met een gastegendruk-systeem: In een gasdichte vormholte wordt een tegendruk gecreëerd die groter is dan de dampdruk van het blaasmiddel. Hierdoor wordt voortijdige expansie van de smelt voorkomen. Als de vormholteholte volledig gevuld is, wordt de tegendruk 20 weggenomen en kan volumetoename plaatsvinden. Eventueel kan, zoals bekend van het TMF-systeem, wanneer de vormholte gevuld is, de plunjer van het doseersysteem teruggetrokken worden. Hierdoor kan materiaal door de aanspuitkanalen de vormholteholte verlaten. Dit teruggevloeide materiaal wordt over het algemeen opgevangen in een aparte cylinder. Daarnaast wordt het volume van de vormholte in 25 eerste instantie vergroot door de helften van de vormholte van elkaar af te bewegen volgns een speciaal drukprofiel. In een volgende fase van het proces worden de helften van de vormholte weer naar elkaar toe bewogen. Genoemde technieken en de benodigde instellingen zijn echter genoegzaam bekend aan de vakman.The plastic composition is injected into a preferably gastight mold cavity under the aforementioned relatively low pressure of a maximum of 60 bar (mold cavity pressure). When a gastight mold cavity is used, a relatively smooth surface will be obtained and "jetting" is prevented. Preferably, a gas back pressure system is used: In a gastight mold cavity, a back pressure is created which is greater than the vapor pressure of the blowing agent. This prevents premature expansion of the melt. When the mold cavity cavity is completely filled, the back pressure 20 is released and volume increase can take place. Optionally, as is known from the TMF system, when the mold cavity is filled, the plunger can be withdrawn from the dosing system. This allows material to leave the mold cavity through the sprues. This refluxed material is generally collected in a separate cylinder. In addition, the volume of the mold cavity is initially increased by moving the halves of the mold cavity apart according to a special pressure profile. In the next phase of the process, the halves of the mold cavity are moved together again. However, said techniques and the required settings are sufficiently known to the skilled person.

30 Met behulp van genoemde productietechniek is het mogelijk een plaat te fabriceren met een schuimkem. De schuimkem ontstaat door toevoeging van blaasmiddel, water of inert gas zoals bijvoorbeeld stikstof. Hiertoe wordt het thermoplastisch polymeer met het vulmiddel en eventuele overige toevoegingen samen met het blaasmiddel, water of 10 1 1950 5 inert gas zoals bijvoorbeeld stikstof op verwerkingstemperatuur en -druk gebracht en opgeslagen in een accumulator. Vanuit de accumulator wordt het mengsel via verschillende mogelijke inspuitsystemen, zoals een vlies aanspuitpunt of combinaties van inspuitpunten, onder druk rechtstreeks in een vormholte gespoten.Using said production technique it is possible to manufacture a plate with a foam core. The foam core is created by adding blowing agent, water or inert gas such as nitrogen. For this purpose, the thermoplastic polymer with the filler and any other additives together with the blowing agent, water or inert gas such as, for example, nitrogen, is brought to processing temperature and pressure and stored in an accumulator. From the accumulator, the mixture is injected directly into a mold cavity under various possible injection systems, such as a fleece injection point or combinations of injection points.

55

De huid die verkregen wordt zal over het algemeen bij voorkeur ongeveer 0,2-5 mm dik zijn bij een plaatdikte van ongeveer 1 cm. Deze huiddikte is procesmatig in te stellen. De huid is in hoofdzaak vrij van visueel zichtbare bellen. Hierdoor kan een glad afgewerkt oppervlakte verkregen worden. Eventueel is het ook mogelijk bij de 10 fabricage in de vormholte textuur aan te brengen op één of beiden helften van de vormholte, bijvoorbeeld een houtnerf-achtige textuur. Hierdoor kan plaat verkregen worden met een houtachtige textuur.The skin obtained will generally preferably be about 0.2-5 mm thick with a plate thickness of about 1 cm. This skin thickness can be set process-wise. The skin is essentially free of visually visible bubbles. As a result, a smoothly finished surface can be obtained. Optionally, it is also possible to apply texture to one or both halves of the mold cavity during manufacture in the mold cavity, for example a wood grain-like texture. This makes it possible to obtain a plate with a woody texture.

Eventueel is het ook mogelijk om de wanden van de vormholte die gebruikt worden bij 15 het productieproces te voorzien van folie of de plaat achteraf te voorzien van een aparte folie. Door gebruik van folie kunnen de oppervlakte-eigenschappen van de plaat naar wens aangepast worden. Voorbeelden zijn folies die de krasbestandheid verhogen (bijvoorbeeld polycarbonaat folie) of decoratieve folies.Optionally, it is also possible to provide the walls of the mold cavity used in the production process with foil or to provide the plate afterwards with a separate foil. The surface properties of the sheet can be adjusted as desired by using foil. Examples are foils that increase the scratch resistance (for example polycarbonate foil) or decorative foils.

20 Doordat de plaat een schuimkem heeft, is het mogelijk plaat te fabriceren met een laag soortelijk gewicht. Het is mogelijk een houtvervangend plaat te fabriceren met een soortelijk gewicht van maximaal 700 kg/m3. Indien gewenst, kan plaat gefabriceerd worden met een soortelijk gewicht van maximaal 600 kg/m3.Because the plate has a foam core, it is possible to manufacture plate with a low specific weight. It is possible to manufacture a wood replacement panel with a specific weight of up to 700 kg / m3. If desired, sheet can be manufactured with a specific weight of up to 600 kg / m3.

25 De plaat volgens het octrooi is door zijn uitstekende eigenschappen uitermate geschikt voor toepassing als bouw- of constructiemateriaal, bij voorkeur voor buitentoepassingen.The plate according to the patent is, due to its excellent properties, extremely suitable for use as a building or construction material, preferably for outdoor applications.

In figuur 1 is een voorbeeld te zien van de plaat volgens de uitvinding. Hierbij is 1 de in 30 hoofdzaak massieve huid en 2 de schuimkem.Figure 1 shows an example of the plate according to the invention. Here 1 is the substantially solid skin and 2 the foam core.

101 1950101 1950

Claims (9)

1. Plaat voorzien van een schuimkem met aan beide zijden een in hoofdzaak massieve huid, waarbij de schuimkem en huid vervaardigd zijn van dezelfde 5 kunststofsamenstelling welke een thermoplastisch polymeer en vulmiddel omvat, met het kenmerk, dat de kunststofsamenstelling vulmiddel op cellulose basis omvat, waarbij het vulmiddel op cellulose basis poedervormig is.1. Sheet provided with a foam core with a substantially solid skin on both sides, the foam core and skin being made of the same plastic composition comprising a thermoplastic polymer and filler, characterized in that the plastic composition comprises filler on a cellulose basis, wherein the cellulose-based filler is powdery. 2. Plaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kunststofsamenstelling ten 10 minste 45 gew.% vulmiddel op cellulose basis omvat.2. Plate according to claim 1, characterized in that the plastic composition comprises at least 45% by weight of cellulose-based filler. 3. Plaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de kunststofsamenstelling ten minste 60 gew.% vulmiddel op cellulose basis omvat.Plate according to claim 2, characterized in that the plastic composition comprises at least 60% by weight of cellulose-based filler. 4. Plaat volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het thermoplastisch polymeer polyolefine of een biologisch afbreekbare thermoplast is.Plate according to one or more of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic polymer is polyolefin or a biodegradable thermoplastic. 5. Plaat volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het thermoplastische polymeer plastic industrieel produktieafval omvat. 20Plate according to one or more of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic polymer comprises plastic industrial production waste. 20 6. Plaat volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het thermoplastisch polymeer polypropyleen, polyethyleen of polystyreen is.Sheet according to one or more of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic polymer is polypropylene, polyethylene or polystyrene. 7. Plaat volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het 25 vulmiddel op cellulose basis houtzaagsel, houtmeel, agrovezel, papier of textielafval omvat.7. Plate according to one or more of the preceding claims, characterized in that the filler on a cellulose basis comprises wood sawdust, wood flour, agro fiber, paper or textile waste. 8. Plaat volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dichtheid van de plaat in de optimale situatie 700 kg/m3 is, maar in iedergeval lager 30 of gelijk dan 1000kg/m3.Plate according to one or more of the preceding claims, characterized in that the density of the plate in the optimum situation is 700 kg / m3, but in any case less than or equal to 1000 kg / m3. 9. Proces voor de fabricage van een plaat volgens één of meer der voorgaande conclusies onder toepassing van lage druk spuitgieten in een gasdichte vormholte 101 1 950 bij een vormholtedruk van maximaal 60 bar en waarin een gas tegendruk heerst, voldoende om voortijdige expansie van het injectiemengsel omvattende thermoplastisch polymeer, vulmiddel op cellulose basis en blaasmiddel of water of een inert gas, te voorkomen, waarbij na het geheel of gedeeltelijk vullen van de 5 vormholte het injectiemengsel gelegenheid krijgt te expanderen, waarbij de vormholte voor tegendruk zorgt. το 1 1950Process for the manufacture of a plate according to one or more of the preceding claims, using low pressure injection molding in a gastight mold cavity 101 1 950 at a mold cavity pressure of maximum 60 bar and in which a gas counterpressure prevails, sufficient to prevent premature expansion of the injection mixture comprising thermoplastic polymer, cellulose-based filler and blowing agent or water or an inert gas, wherein after the filling of the mold cavity in whole or in part the injection mixture is allowed to expand, whereby the mold cavity provides counter-pressure. το 1 1950