BE1022980B1 - Formulering voor gietbare hars op basis van natuurlijke vulstoffen. - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding beeft betrekking op een giethars formulering bevattende een giethars en één of meer vulstoffen, waarbij de vulstof gekozen wordt uit de groep van hernieuwbare vulstoffen. Voorbeelden van geschikte hernieuwbare vulstoffen zijn materialen van plantaardige, dierlijke of microbiële oorsprong of een mengsel van twee of meer hiervan. De giethars is bij voorkeur eveneens een uithardbare hars van natuurlijke oorsprong.

Description

Formulering voor een gietbare hars op basis van natuurlijke vulstoffen.

Deze uitvinding heeft betrekking op een giethars formulering bevattende een giethars en één of meer vulstoffen, waarbij de vulstof gekozen wordt uit de groep van hernieuwbare vulstoffen. De giethars hardt uit tot een vast materiaal.

In het kader van deze uitvinding worden de visuele eigenschappen van het uitgehard hars zoals de kleur en het patroon in hoofdzaak bepaald door de vulstoffen, additioneel toegevoegde pigmenten of kleurstoffen spelen nauwelijks een rol in het uitzicht. Naast een uniek esthetisch effect, vertonen sommige formuleringen verrassend goede schok- en impact absorberende eigenschappen. Deze worden toegeschreven aan de aanwezigheid van de natuurlijke vulstoffen in combinatie met bepaalde harsen.

De gietharsen beschreven in deze uitvinding kunnen in tal van toepassingen gebruikt worden, bijvoorbeeld voor gietvloeren, voor dekbladen bijvoorbeeld van tafels of aanrechten, voor design voorwerpen en kunnen ook verwerkt worden tot vellen die gelamineerd worden op diverse soorten substraten en ondergronden.

Stand van de techniek.

Gietvloeren worden traditioneel gemaakt van synthetische of minerale grondstoffen. Zo kent men het gebruik van epoxy- en polyurethaan harsen, al dan niet met toevoeging van minerale vulstoffen, maar ook cement- en betonformulaties. Ook steentapijten, een combinatie van steentjes met een synthetisch hars, vallen onder de categorie van gietvloeren. Typisch voor gietvloeren is de unieke naadloze afwerking. Afhankelijk van het type kunnen de eigenschappen sterk variëren. Zo vertonen epoxy-gebaseerde gietvloeren een zeer goede resistentie tegen allerlei chemicaliën, voelen hard aan en hebben een hoge slagvastheid. Daarentegen zijn ze krasgevoelig, niet geschikt voor vloerverwarming en gevoelig voor scheuren. Epoxyvloeren worden hoofdzakelijk gebruikt in een industriële omgeving. Polyurethaanvloeren hebben een hogere elasticiteit, ze voelen warmer aan en zijn geschikt voor vloerverwarming. Omwille van hun eigenschappen worden ze vaker gebruikt in interieurtoepassingen : privéwoningen, kantoren, winkels, enz... Steentapijten en cementvloeren hebben een uniek uitzicht, vaak bestempeld als ‘industrieel’. Omwille van hun hogere gevoeligheid voor vocht en vuil, worden ze vaak bedekt met een extra afwerkingslaag, op basis van epoxy- of polyurethaanhars.

Gietvloeren die grondstoffen van natuurlijke oorsprong bevatten zijn nog steeds zeldzaam. Voorbeelden van grondstoffen van natuurlijke oorsprong zijn onder meer polyurethaanharsen deels afgeleid van plantaardige oliën. Afhankelijk van de technologie en de producttypes kunnen deze ‘natuurlijke’ polyurethanen tot 70% hernieuwbare koolstof bevatten. Epoxyharsen die deels afgeleid worden van hernieuwbare grondstoffen zijn eveneens bekend. Bekend zijn de geëpoxideerde oliën en epichlorohydrine van natuurlijke oorsprong. Ook hier is het gehalte aan hernieuwbare koolstof, afhankelijk van de technologie en product, meestal beperkt tot 70%.

Een natuurlijk alternatief voor vloersystemen of afwerkingsmateriaal voor oppervlakken, is linoleum. Dit product bestaat uit lijnzaadolie, natuurlijke harsen (collofaan), natuurlijke vulstoffen zoals houtmeel of kurkpoeder, al dan niet natuurlijke pigmenten en mineralen. Menging van deze componenten levert een pasta of deeg dat over een vezelmat — typisch jute- in een kalander uitgespreid wordt. Na drogen van de pasta wordt een linoleumvel verkregen. De pasta wordt vaak bedekt met een afwerkingslaag op om de vochtgevoeligheid te verminderen. Linoleum bevat een hoog gehalte hernieuwbare koolstof (tot >95%), het wordt veelal aangeboden in de vorm van een vel, maar niet als giethars. Linoleum moet dus vol verlijmd worden op de af te dekken oppervlakte.

Andere combinaties van hernieuwbare vulstoffen met thermoplastische of thermohardende harsen zijn ook bekend. Zo worden houtmeel, notenschalen, kurkpoeder of andere lignocellulose nevenstromen vaak geformuleerd met thermoplastische harsen om een zogenaamde Wood Plastic Composite (WPC) te verkrijgen. Deze mengsels of compounds worden geproduceerd bij hogere temperaturen (>140°C) en kunnen nadien tot voorwerpen verwerkt worden, door extrusie- of injectietechnieken. Deze technieken vereisen dat de compounds gesmolten worden bij verhoogde temperaturen. Een herhaald blootstellen van hernieuwbare vulstoffen aan verhoogde temperaturen, heeft een verbruining van de hernieuwbare vulstoffen tot gevolg. In het geval van WPC hoeft dit geen nadeel te zijn aangezien deze materialen gepositioneerd worden als alternatief voor hout.

Incorporatie van houtmeel in WPC beïnvloedt ook de fysische eigenschappen van het materiaal, zoals verminderde krimp en een hogere impact weerstand. Ook gekend zijn combinaties van hernieuwbare vezels of granules met een thermohardend hars, zoals in vezelplaten, MDF, OSB, kurkplaten, vlaslemen platen... In deze producten wordt de thermohardende hars gebruikt als bindmiddel, om een grote hoeveelheid hernieuwbaar materiaal tot een plaat te lijmen. Aangezien de hoeveelheid bindmiddel relatief gering is ten opzichte van de hoeveelheid hernieuwbaar materiaal, valt dit niet onder ‘hernieuwbare vulstoffen’.

Beschrijving van de uitvinding

Gietklare formuleringen volgens deze uitvinding bevatten een giethars en één of meer vulstoffen, waarbij ten minste een deel van de vulstoffen gekozen wordt uit de groep van hernieuwbare vulstoffen. De giethars van deze uitvinding wordt verkregen door een hernieuwbare vulstof te vermengen met een hars, die wel of niet van hernieuwbare oorsprong kan zijn.

De formulering van deze uitvinding kan verder één of meer additieven bevatten voor het verkrijgen van de beoogde vloei, het bevorderen van de ontgassing en/ of een optimale dispersie van de vulstoffen in de hars tot stand te brengen.

Hernieuwbare vulstoffen kunnen van plantaardige, microbiële of dierlijke oorsprong zijn. Niet limiterende voorbeelden van plantaardige vulstoffen zijn lignocellulotische nevenstromen van de oliepersing (perskoeken), houtmeel, schors, stro van diverse granen, vlaslemen, bladeren, zaden... Niet limiterende voorbeelden van microbiële vulstoffen zijn microalgen, actief slib, microbieel afval van fermentatieprocessen... Niet limiterende voorbeelden van dierlijke vulstoffen zijn beendermeel, visschubben, visgraten, exo-skeletten van schaaldieren en insecten... Typerend voor de diverse vulstoffen is dat ze niet oplosbaar zijn in water of olie en dat ze in korrelvorm verkrijgbaar zijn. De diameter van de korrels kan variëren van 10-1000 pm, liefst van 100-800 pm en nog liever van 200-600 pm.

Harsen kunnen van petrochemische of natuurlijke oorsprong zijn. Uitharden kan plaatsvinden door chemische reactie of fysische interactie tussen de verschillende componenten aanwezig in de hars. Meest geschikt zijn harsen die chemisch irreversibel uitharden door reactie tussen verschillende componenten, al dan niet onder invloed van druk en beperkte warmte. Niet limiterende voorbeelden van dergelijke harsen zijn polyurethaanharsen en epoxyharsen, al dan niet van natuurlijke oorsprong. Ook natuurlijke polymeren zoals koolhydraten (zetmeel, hydrocolloiden, chitine...) en eiwitten kunnen als hars gebruikt worden. Van belang voor deze uitvinding is dat de harsen kunnen uitharden bij temperaturen van 15°C-140°C, dit om een verkleuring van de natuurlijke vulstoffen te vermijden, liefst van 15°C-100°C.

De vulstoffen worden specifiek aan de harsen toegevoegd met als doel een kleuring en patroon aan het uitgehard hars te geven. Om dit te bereiken wordt er bij voorkeur gekozen voor vulstoffen met een uitgesproken kleur, wordt de nodige aandacht geschonken aan de korrelgrootteverdeling en moet de warmtetoevoer beperkt blijven. Gietharsen op basis van formulaties met vulstoffen die zelf voor de gewenste kleuring zorgen, vertonen eens uitgehard een kleuring over de ganse dikte van het materiaal, met een verrassend kleurpatroon en diepte die niet verkregen kan worden door gebruik te maken van (synthetische) pigmenten of kleurstoffen.

Door het relatief laag soortelijk gewicht van de natuurlijke vulstoffen is het mogelijk om een licht gewicht gietlaag aan te brengen. Dit laat toe om een minimum hoeveelheid grondstoffen te gebruiken om een gietvloer van geschikte dikte te verkrijgen.

Het relatief laag soortelijk gewicht en de korrelgrootte spreiding, bieden verder het voordeel dat de natuurlijke vulstoffen gebruikt in deze uitvinding traag sedimenteren in het hars, en gelijkmatig met de hars vloeien. Dit maakt het mogelijk een gelijkmatige verdeling van de vulstoffen over het gegoten oppervlak te realiseren, dit in tegenstelling met vele minerale vulstoffen.

Het gebruik van natuurlijke vulstoffen biedt het voordeel dat deze reeds van nature gepigmenteerd zijn, en vooral dat ze goed bestand zijn tegen verkleuring en dat de kleur stabiel is tegen ultraviolet licht. Deze eigenschap maakt het aanbrengen van een extra UV-stabiliserende afwerkinglaag overbodig. Zonder hieraan gebonden te willen zijn, hebben de uitvinders de hypothese geformuleerd dat deze UV-stabiliteit het gevolg is van de natuurlijke aanwezigheid van polyfenolen en terpenoiden in de hernieuwbare vulstoffen.

Door gebruik te maken van korrelvormige natuurlijke vulstoffen hebben de uitvinders vastgesteld dat de gietharsen een minimale krimp vertonen. Dit is een belangrijk voordeel voor giettoepassingen en laat toe om uitgefreesde vormen te vullen met een giethars, en het oppervlak vervolgens af te werken tot een naadloos eindresultaat.

Door de aanwezigheid van de korrelvormige hernieuwbare vulstoffen in de hars, is het mogelijk een verbeterde dissipatie van de impactenergie te bewerkstelligen, waardoor de harssamenstelling van deze uitvinding een schokdempend effect heeft. Zonder gebonden te zijn door de theorie, veronderstellen de uitvinders dat de homogene dispersie van de korrelvormige vulstoffen in het hars toelaat om de impact- of trillingsenergie gemakkelijker te dissiperen door het materiaal heen, waardoor een schok- en trillingsdempend effect verkregen wordt.

De giethars formulering van deze uitvinding is bijzonder geschikt voor het naadloos opvullen van grote oppervlakken, maar ook voor het vervaardigen van vellen van uitgeharde hars. Indien gewenst kunnen de vellen op een drager aangebracht en/of gehecht zijn.

De gietharsformulering van deze uitvinding is geschikt voor het vervaardigen van onder meer vloeroppervlakken, wandoppervlakken, gebruiksoppervlakken bijvoorbeeld van een tafel, aanrecht, kast en dergelijke.

De voorbeelden hieronder illustreren de uitvinding.

Voorbeelden.

Voorbeeld 1. Giethars voor uitgefreesde oppervlakken.

Kurkpoeder met korrelgrootte <500 pm werd vermengd in Component A van een 2-componenten natuurlijk hars met 70% hernieuwbare koolstof. Component A bestaat hoofdzakelijk uit een geëpoxideerde lijnzaadolie. Additieven om de uithardingstijd te versnellen en de oppervlakte eigenschappen te verbeteren (ontluchtingsadditieven) werden bijgemengd tot een homogeen mengsel.

Na toevoeging van het krukpoeder werd het mengsel uitgegoten in een uitgefreesde plank van 40 x 40 cm en 2 mm diepte. Er werd gevonden dat het gietmengsel zelfnivellerend is. Nadat nivellering had plaatsgevonden werd het gietmengsel uitgehard in een oven van 90°C gedurende maximaal 30 minuten’. Eens uitgehard werd het harsoppervlak geschuurd om een egaal, mat effect te verkrijgen.

Het resultaat was een naadloos opgevuld volume met een natuurlijk patroon.

Voorbeeld 2. Giethars voor vloeren.

De formulering van voorbeeld 1 werd gebruikt voor een gietvloer systeem. De hars werd uitgehard bij kamertemperatuur. Na 4 dagen is de oppervlakte geschikt voor afwerking.

Voorbeeld 3. Giethars voor vellen.

De formulering van voorbeeld 1 werd gebruikt voor het gieten van vellen. Als vulstof werd gebruik gemaakt van kurkpoeder, frambozenpitten, veenbespitten en koffiegruis. De korrelgrootte van de vulstoffen varieerde van 150500 pm.

De formulering werd uitgegoten in een mal, warvan de wanden bedekt zijn met een siliconelaag, om kleven van het uitgeharde mengsel aan de ondergrond te voorkomen en mogelijk te maken het uitgeharde materiaal als vel los te maken.

De kleur van de verkregen vellen varieerde afhankelijk van de gebruikte vulstoffen. De vellen waren flexibel. Deze vellen zijn geschikt voor lamineren op een oppervlak.

De vellen zijn bijvoorbeeld geschikt voor lamineren op een wolvilt. Na dergelijk lamineren werd een materiaal verkregen dat flexibel en resiliënt is.

Een ander vel werd gelamineerd op een metalen plaat, waardoor de metalen plaat sterk trilling dempende eigenschappen kreeg.

Claims (11)

1. Conclusies

   1. Een giethars formulering bevattende een giethars en één of meer vulstoffen, waarbij de vulstof gekozen wordt uit de groep van hernieuwbare vulstoffen.
2. 2. Een giethars formulering volgens conclusie 1, waarbij de hernieuwbare vulstoffen materialen zijn van plantaardige, dierlijke of microbiële oorsprong of een mengsel van twee of meer hiervan.
3. 3. Een giethars formulering volgens conclusie 1 of 2, waarbij de plantaardige vulstof gekozen wordt uit de groep van lignocellulose nevenstromen afkomstig van het persen van olie, houtmeel, schors, stro van diverse granen, vlasleem, bladeren, zaden, of een mengsel van twee of meer hiervan
4. 4. Een gietharsformulering volgens één der conclusies 1 tot en met 3, waarbij de microbiële vulstof gekozen wordt uit de groep van microalgen, actief slib, microbieel afval van fermentatieprocessen, of een mengsel van twee of meer hiervan.
5. 5. Een gietharsformulering volgens één der conclusies 1 tot en met 4, waarbij de dierlijke vulstof gekozen wordt uit de groep van beendermeel, visschubben, visgraten, exo-skeletten van schaaldieren en insecten en mengsels van twee of meer hiervan... 10-1000 pm, bij voorkeur tussen 100 en-800 pm, met meer voorkeur van 200-600 pm.
6. 6. Een gietharsformulering volgens één der voorgaande conclusies, waarin de hars een synthetische of een natuurlijke hars is, of een mengsel van twee of meer van dergelijke harsen.
7. 7. Een gietharsformulering volgens conclusie 6, waarbij de giethars een polyurethaanharsen of een epoxyhars is.
8. 8. Een gietharsformulering volgens conclusie 6, waarbij de giethars een koolhydraat is, in het bijzonder zetmeel, een hydrocolloid of chitine, of een eiwit.
9. 9. Een giethars volgens één der voorgaande conclusies die uithardbaar is bij een temperatuur tussen 15°C enl40°C, bij voorkeur tussen 15°C en 100°C.
10. 10. Gebruik van de giethars formulering volgens één der voorgaande conclusies voor het vervaardigen van een bedekking voor een oppervlak of een velvormig product.
11. 11. Gebruik volgens conclusie 10 voor het vervaardigen van een vloeroppervlak.