BE1028470B1

BE1028470B1 - Thermoplastisch composiet element met verbeterde weerstand tegen delaminatie

Info

Publication number: BE1028470B1
Application number: BE20205518A
Authority: BE
Inventors: Uwe Bueltjer; Jan Verhaeghe
Original assignee: De Roeve Koen; Jan Verhaeghe; Hermans Johny
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-02-08
Also published as: EP4178794A1; BE1028470A1; CA3185227A1; US20230249448A1; WO2022009185A1

Abstract

De uitvinding verschaft een werkwijze voor het vervaardigen van een composiet element met verbeterde weerstand tegen delaminatie, het composiet element omvattend een eerste thermoplastische polymeer laag a) en een tweede thermoplastische polymeer laag b), waarin een grensoppervlak van de eerste thermoplastische polymeer laag a) chemisch vernet is met een grensoppervlak van de thermoplastische polymeer laag b). De samenstelling voor het vernetten omvat: c1) een thermoplastisch polymeer en c2) een monomeer of oligomeer met minstens twee reactieve functionele groepen die geselecteerd worden voor reactiviteit met de functionele groepen op de thermoplastische polymeer grensoppervlakken. De uitvinding verschaft eveneens een composiet element verkrijgbaar door het proces. Verder wordt voorzien in gebruik van het composietelement als wand in een transportvoertuig, een windturbine, een opslagruimte of een verpakkingscontainer.

Description

THERMOPLASTISCH COMPOSIET ELEMENT MET VERBETERDE WEERSTAND TEGEN DELAMINATIE

TECHNISCH VELD De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een composiet element met verbeterde weerstand tegen delaminatie. De uitvinding heeft eveneens betrekking op het composiet element en gebruiken ervan. De uitvinding situeert zich in het domein van de kunststof composieten, meer bepaald kunststof composietpanelen. De uitvinding is vooral interessant voor toepassingen waar een combinatie van sterkte en lichtgewicht van belang zijn.

ACHTERGROND Een composiet element is een materiaal dat is opgebouwd uit verschillende componenten met verschillende fysische of chemische eigenschappen die in combinatie een element opleveren met karakteristieken verschillend van de individuele componenten. Composiet elementen worden ingezet ter vervanging van traditionele materialen zoals glas, staal, aluminium en hout. Voorbeelden van composiet elementen zijn vezels gecombineerd met kunststof. Het samenbrengen van vezels met een kunststof, kan een materiaal opleveren dat heel licht blijft en toch heel sterk en stijf is. Een ander voorbeeld is de combinatie van een laag kunststof materiaal met een laag geschuimde kunststof tot vorming van gelaagde kunststof elementen. Deze zijn goed warmte isolerend en licht.

Verschillende technieken zijn bekend voor het combineren van kunststof materialen zoals lamineren, lassen, lijmen of stikken. Het werken met verschillende lagen is vaak gericht op het versterken van het composiet element in drie richtingen, lengte- breedte-hoogte.

Bij lamineren worden de contactvlakken van de te verbinden lagen warm gemaakt en in elkaar gedrukt, waarbij de plastisch geworden materialen met elkaar versmelten. Bij afkoeling worden de materialen hard en zijn ze fysisch met elkaar verbonden.

Lassen is het verbinden van materialen door druk en/of warmte, waarbij het materiaal op de verbindingsplaats in vloeibare toestand wordt gebracht, waarbij continuïteit ontstaat tussen de te verbinden delen.

Lamineren en lassen zijn verbindingstechnieken die vrij veel energie verbruiken. Zij worden bij voorkeur toegepast voor het verbinden van twee dezelfde materialen. Het verwarmen van materialen is niet geschikt voor temperatuurgevoelige materialen. Er is een risico op verkolen van materialen.

Bij lijmen wordt een materiaal gebruikt dat aan te verbinden materialen plakt of kleeft. Bij lijmen hoeven de te verbinden materialen niet verwarmd te worden. Echter, panelen opgebouwd uit een geschuimde kern tussen twee vezelversterkte kunststoflagen, die verljmd zijn aan de geschuimde kern, kennen delaminatieproblemen bij mechanische belasting. In de vliegtuigbouw worden gelijmde panelen niet aanvaard.

Bij stikken worden materialen vastgemaakt door middel van een in-en-uit beweging met draad of touw. EP1506083 bijvoorbeeld, maakt een 3D versterkt composiet element bekend dat bestaat uit een sandwich van een kernmateriaal ingebracht tussen twee vezelversterkte lagen, waarbij de lagen worden vastgezet door het tuften van een wezenlijk continue vezel versterkend materiaal door de verschillende lagen, gevolgd door een impregnatie van het laminaat met een vloeibare kunststof, en het uitharden van de kunststof bij afkoeling. Het is niet evident om met een naald en draad panelen te doorboren om deze met stiksels vast te leggen. Het proces om vloeibare kunststof te bekomen, vraagt een opwarming tot boven de smelttemperatuur van de kunststof. Dit vraagt veel energie. De kunststof die gesmolten werd, werd aangebracht als een buitenlaag bovenop een laag vezelversterkte kunststof. Bij een hoge graad aan versteviging, en bijgevolg een grote aanwezigheid van vezels, kunnen de vezels een fysieke barrière vormen die de penetratie van de gesmolten kunststof hindert.

Er is bijgevolg nood aan verdere alternatieven en verbeteringen. De huidige uitvinding beoogt voor één of meerder van de hierboven vermelde problemen een oplossing te verschaffen. De uitvinding wil een proces verschaffen dat energiezuinig is.

Het is gewenst dat het proces betrouwbaar is. De uitvinding wil een proces verschaffen dat economisch relevant is, op grote schaal uitvoerbaar. De uitvinding beoogt een composiet element te verschaffen met verbeterde weerstand tegen delaminatie. Bij voorkeur wordt de verbeterde weerstand tegen delaminatie bereikt zonder in te boeten aan sterkte en licht gewicht.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING De uitvinding verschaft hiertoe een werkwijze voor de productie van een composiet element met een verbeterde weerstand tegen delaminatie, volgens conclusie 1. De uitvinding verschaft eveneens een composiet element met een verbeterde weerstand tegen delaminatie, volgens conclusie 18. Verder verschaft de uitvinding gebruiken voor een composiet element volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Verdere voorkeursvormen worden uitgewerkt in de afhankelijke conclusies.

BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN Figuur 1 geeft een schematische weergave van een paneel volgens een voorkeursvorm van de uitvinding.

Figuur 2 geeft een schematische weergave van een alternatieve voorkeursvorm van een composietelement volgens de uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die zijn gebruikt in de beschrijving van de uitvinding, inclusief technische en wetenschappelijke termen, de betekenis die algemeen wordt begrepen door een vakman in het gebied waarop deze uitvinding betrekking heeft. Verder zijn definities van de termen opgenomen om de beschrijving van de onderhavige uitvinding beter te begrijpen. Zoals hier gebruikt, hebben de volgende termen de volgende betekenis: “Een”, “de” en “het” zoals hier gebruikt, verwijzen zowel naar het enkelvoud als het meervoud, tenzij de context anders aangeeft. “Een compartiment” verwijst, bij wijze van voorbeeld, naar één of meer dan één compartiment.

“Ongeveer” zoals hier gebruikt, dat verwijst naar een meetbare waarde zoals een parameter, een hoeveelheid, een tijdsduur en dergelijke, is bedoeld om variaties te omvatten van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur +/-5% of minder, zelfs meer bij voorkeur +/-1% of minder, en nog meer bij voorkeur +/-0,1% of minder van de gespecificeerde waarde, voor zover dergelijke variaties geschikt zijn om uit te voeren in de beschreven uitvinding.

Het zal echter duidelijk zijn dat de waarde waarop de term “ongeveer” betrekking heeft, zelf ook specifiek beschreven wordt. “Omvatten”, “omvattende” en “omvat” en “bestaande uit” zoals hier gebruikt, zijn synoniem met “bevatten”, “bevattende” of “bevat” en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid specificeren van wat volgt bijv. een component en de aanwezigheid van aanvullende, niet-genoemde componenten, kenmerken, elementen, delen, stappen, die welbekend zijn in de stand der techniek of daarin beschreven zijn, en niet uitsluiten.

Het citeren van numerieke bereiken door eindpunten omvat alle getallen en breuken die zijn opgenomen binnen dat bereik, evenals de genoemde eindpunten.

De uitvinding verschaft een oplossing voor het probleem om de weerstand tegen delaminatie te verbeteren bij meerlaagse composieten.

De weerstandsverbetering is bij voorkeur zowel bij een statische als dynamische belasting van een composiet element volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Meer bepaald voorziet de uitvinding in een eerste aspect in een werkwijze voor het vervaardigen van een composiet element met verbeterde weerstand tegen delaminatie, het composiet element omvattend een eerste thermoplastische polymeer laag a) en een tweede thermoplastische polymeer laag b), waarin een grensoppervlak van de eerste thermoplastische polymeer laag a) chemisch vernet is met een grensoppervlak van de tweede thermoplastische polymeer laag b), omvattende de stappen: - voorzien van een eerste thermoplastisch polymeer laag a) omvattend een grensoppervlak met minstens één functionele groep ra), - voorzien van een tweede thermoplastische polymeer laag b), voornoemde laag b) omvattend een grensoppervlak met minstens één functionele groep fe, gelijk of verschillend aan voornoemde functionele groep ra, - aanbrengen van een samenstelling c) op het grensoppervlak van de eerste en/of tweede thermoplastische polymeer laag, de samenstelling omvattend c1) een thermoplastisch polymeer met minstens één functionele groep re, gelijk of verschillend van voornoemde functionele groep ra) en/of rb), en c2) een monomeer of oligomeer met minstens twee reactieve functionele groepen Tdi), raz), bij voorkeur is ra:) = raz), waarin rai) en Ka) geselecteerd 5 worden voor reactiviteit met de functionele groepen ra), re) en rc), - reageren van voornoemde minstens twee functionele groepen ra:), Kaz) van het monomeer of het oligomeer met voornoemde functionele groepen ra), re), rc), daarbij vernettend het grensoppervlak van de eerste laag a), het grensoppervlak van de tweede laag b) en het thermoplastisch polymeer c1).

Bovenstaande werkwijze heeft als voordeel dat chemische verbindingen ervoor zorgen dat verschillende lagen met elkaar verbonden worden. De chemische verbindingen zijn covalent van aard. De vernette of gecrosslinkte lagen zorgen voor verbeterde weerstand tegen delaminatie.

Het monomeer/oligomeer is geen bouwsteen voor het polymeer met thermoplastische en elastomeer eigenschappen maar wordt aan het polymeer vastgehecht. Dit heeft als effect dat een minimum moleculairgewicht aanwezig is in het centrale polymeergedeelte.

De term thermoplastisch polymeer zoals hierin gebruikt, is een verzamelnaam voor kunststoffen; bij voorkeur polyurethanen, polyamiden of polyesters; die bij 25 °C hard en bij verhitting zacht zijn. De thermoplasten hebben als voordeel dat ze recycleerbaar zijn.

Bij voorkeur is het thermoplastisch polymeer een thermoplastisch elastomeer. De term elastomeer zoals hierin gebruikt geeft polymeren aan met rubberachtige eigenschappen. Een elastomeer is rekbaar onder matige spanning. Een elastomeer heeft een relatief hoge treksterkte en geheugen, zodat het elastomeer, na het wegnemen van de spanning, teruggaat naar zijn oorspronkelijke dimensies of afmetingen die nagenoeg vergelijkbaar zijn met zijn oorspronkelijke afmetingen. Met thermoplastische elastomeren (TPE) worden materialen bedoeld die zowel thermoplastische als elastomere eigenschappen hebben. De elastomere eigenschap zorgt voor een goede dynamische belastbaarheid van het composiet element verkregen volgens de werkwijze. De hardheid van de thermoplastische elastomeren ligt bij voorkeur tussen 20 Shore A en 80 Shore A. Meer bij voorkeur is het thermoplastisch elastomeer een thermoplastisch polyurethaan elastomeer. Een polyurethaan is opgebouwd uit een molecule met meerdere isocyanaat (-N=C=0) functionele groepen en een molecule met meerdere alcohol groepen (-OH), polyol genoemd. De selectie polyisocyanaat en polyol geven aan een polyurethaan al dan niet elastomere eigenschappen. De selectie van een thermoplastisch elastomeer van het polyurethaan type draagt bij tot een verbeterde dynamische belastbaarheid. De hechting van het thermoplastisch polyurethaan elastomeer aan de grensoppervlakken van twee thermoplastische materialen met korte verbindingen (monomeer/oligomeer) tot een 3-dimensionaal groot mazig net, draaft verder bij tot de elastomere eigenschappen van de tussenlaag. Dit verbetert de dynamische belastbaarheid.

Het thermoplastisch polyurethaan elastomeer kan een aromatisch of alifatisch polyurethaan elastomeer zijn. De functionele groepen waarmee het reactieve monomer/oligomeer kan reageren kunnen hydroxyl- en/of carboxyl groepen zijn. Het thermoplastisch polyurethaan kan met een ketenverlenger geproduceerd zijn. Voorbeelden van ketenverlengers zijn amines of alcoholen met minstens twee functionele groepen. Geschikte diiscocyanaten als startmateriaal zijn tolueen diisocyanaat (TDI), diphenylmethaan diisocyanaat (MDI) 1,5-naftaleen diisocyanaat (NDI), tetramethyl xyleen diisocyanaat (TMXDI), isophorone diisocyanaat (IPDI), 4, 4-bis-methyleen cyclohexaan diisocyanaat (HMDI). Bij voorkeur wordt de productie van een composietelement uitgevoerd in een omgeving met een laag vochtgehalte. Bij voorkeur is relatieve vochtigheid lager dan 50%, meer bij voorkeur lager dan 40%, meest bij voorkeur lager dan 30% bij 25°C. Meer bij voorkeur wordt aan de samenstelling c) een vochtvanger toegevoegd. Bij voorkeur is de voornoemde eerste thermoplastische polymeer laag a) vezel versterkt. Dit is voordelig voor het verschaffen van een sterke laag.

Meer bij voorkeur wordt de vezelversterking verschaft door vezels geselecteerd uit: glasvezels, aramidevezels, carbon vezels, basalt vezels, polyethyleen vezels, polyester vezels, polyamide vezels, keramische vezels, staalvezels, plantaardige vezels, of combinaties hiervan.

De voornoemde tweede thermoplastische polymeer laag b) wordt bij voorkeur geselecteerd uit een geschuimde thermoplastische polymeer laag, een vezelversterkte thermoplastische polymeer laag, een geschuimde en vezelversterkte thermoplastisch polymeer laag, een thermoplastische polymeer laag met honinggraat structuur, of combinaties.

Bij gebruik van een schuimlaag kan de het schuim een open of gesloten celstructuur hebben. Een gesloten celstructuur heeft de voorkeur.

De geschuimde thermoplastische polymeer laag heeft bij voorkeur een dichtheid van minstens 50 kg/m3, meer bij voorkeur minstens 100 kg/m3, nog meer bij voorkeur minstens 200 kg/m3, meest bij voorkeur minstens 300 kg/m3.

De tweede thermoplastische polymeer laag b) is bij voorkeur een geschuimde laag.

Materialen die in aanmerking komen zijn een geschuimd thermoplastisch polyurethaan, geschuimd thermoplastisch polyamide of een geschuimd thermoplastisch polyester. Het voordeel van een geschuimde laag is het lichte gewicht. Meer bij voorkeur is de tweede thermoplastische polymeer laag b) een thermoplastisch polyester. Meest bij voorkeur omvat de tweede thermoplastische polymeer laag b) gerecycleerd thermoplastisch polyester. De geschuimde laag b) is bij voorkeur een polyethyleen tereftalaat (PET) schuimlaag of een polyethyleen furanoaat (PEF) schuim laag.

In een alternatieve voorkeursvorm van de uitvinding is de tweede thermoplastische polymeer laag b) een vezelversterkte laag. De aanwezigheid van vezels heeft als voordeel dat versterking wordt verschaft.

In een andere alternatieve voorkeursvorm van de uitvinding is de tweede thermoplastische polymeer laag b) een laag met een honinggraat structuur. Het effect van het gebruik van een materiaal met honinggraat structuur is het verschaffen van een licht en sterke materiaal laag.

Meer bij voorkeur is één van beide lagen a) of b), een vezelversterkte thermoplastische polymeer laag. Meest bij voorkeur zijn beide lagen a) en b) vezelversterkte thermoplastische polymeer lagen.

In een andere voorkeursvorm van de uitvinding is de eerste thermoplastische polymeer laag a) een vezelversterkte thermoplastische laag en is de tweede thermoplastische polymeer laag b) een geschuimde thermoplastische laag, al dan niet vezelversterkt.

Bij voorkeur worden cl) het thermoplastisch polymeer en c2) het reactieve monomeer of oligomeer samengebracht minder dan 60 uur voor het vervaardigen van het composietelement. Meer bij voorkeur gebeurt het samenbrengen van cl) en c2) minder dan 48, 36, 24, 12, 6, 3, 2, 1, of 0.5 uur voor het vervaardigen van het composietelement. Een verse bereiding is voordelig voor een goede reactiviteit en vernetting met de thermoplastische polymeer lagen a) en b).

Bij voorkeur vindt voor, tijdens of na het aanbrengen van voornoemde samenstelling c) een verwarming plaats tot een temperatuur gelegen beneden de smelttemperatuur van de thermoplastische laag a) en de smelttemperatuur van de thermoplastische laag b). Bij voorkeur ligt de verwarmingstemperatuur tussen 30°C en 120°C, meer bij voorkeur tussen 35°C en 100°C, meest bij voorkeur tussen 40°C en 80°C. Het gebruik van een verwarmingstemperatuur lager dan de smelttemperaturen, heeft als voordeel dat het risico op verbranden laag is. Er wordt minder energie verbruikt vergeleken met een verwarming boven de smelttemperatuur gedurende eenzelfde tijdspanne.

In een andere voorkeursvorm vindt de vernetting plaats bij kamertemperatuur van 20-25 °C. Dit heeft als voordeel dat geen warmtetoevoer nodig is.

Samenstelling c) wordt bij voorkeur in vloeibare vorm aangebracht. Dit is een comfortabele manier om een samenstelling aan te brengen. Deze manier van werken kan gemakkelijk grootschalig worden toegepast.

Meer bij voorkeur heeft c) de vloeibare samenstelling een viscositeit gelegen tussen 100 en 3000 mPa.s, meer bij voorkeur tussen 500 en 2500 mPa.s, nog meer bij voorkeur tussen 1000 en 2300 mPa.s, meest bij voorkeur tussen 1500 en 2200 mPa.s, gemeten bij 20 °C. De viscositeit wordt bij voorkeur gekozen om uitsmeren van de samenstelling in een dunne laag toe te laten. Tegelijkertijd is de samenstelling bij voorkeur niet zo vloeibaar dat de samenstelling veel in een geschuimd materiaal binnendringt en materiaal niet beschikbaar is voor binding van het grensoppervlak of van het oppervlak afloopt bij manipulatie van een laag.

Indien gewenst kunnen verdikkingsmiddelen worden toegevoegd om de viscositeit te verhogen. Een voorbeeld van een geschikt verdikkingsmiddel is bentoniet of zetmeel. De vloeibare samenstelling c) is bij voorkeur substantieel vrij van water. Met de term substantieel vrij van water wordt bedoeld een watergehalte lager dan 5%. Bij voorkeur is het watergehalte lager dan 1 %, meer bij voorkeur lager dan 0,5%; meest bij voorkeur lager dan 0,1%. Het watergehalte van de vloeibare samenstelling c) kan bepaald worden met een Karl Fisher water titratie. De aanwezigheid van water wordt laag gehouden om schuimvorming te vermijden.

De vloeibare samenstelling c) is bij voorkeur een samenstelling op solventbasis. Met een solvent wordt bedoeld, een oplosmiddel dat geen water is. Een solvent geschikt voor gebruik in onderhavige uitvinding is methylethylketon (MEK).

Bij voorkeur omvat de vloeibare samenstelling c) minder dan 30% solvent. Meer bij voorkeur wordt minder dan 20%, nog meer bij voorkeur minder dan 10%, meest bij voorkeur minder dan 5% solvent gebruikt. De hoeveelheid solvent is uitgedrukt in volume solvent ten opzichte van het totale volume aan solvent, monomeer/oligomeer en thermoplastisch polymeer. Dit zorgt voor een goede nabijheid van de cl) en c2) componenten.

In een alternatieve voorkeursvorm wordt samenstelling c) aangebracht in de vorm van een poeder. Bij voorkeur worden de componenten c1) en c2) goed gemengd voor ze gebruikt worden in een methode volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

In een alternatieve voorkeursvorm wordt samenstelling c) aangebracht in de vorm van een film. Een film kan bij voorbeeld als volgt bekomen worden: mengen van cl en c2) beide in vaste toestand; uitstrooien van het poedermengsel gevolgd door het verwarmen van het poedermengsel; vormen van een vloeibare of gesinterde laag; afkoelen van de laag met vorming van een film.

Bij voorkeur wordt in een werkwijze volgens de uitvinding, verder minstens 0,5 bar (50000 Pascal) en hoogstens 5 bar (500000 Pascal) druk aangebracht, volgend op het aanbrengen van samenstelling c). Het gebruik van druk is voordelig voor een goed contact tussen de verschillende materialen. Dit is voordelig voor een goede binding van de materialen.

Het monomeer of oligomeer is bij voorkeur een epoxide, een aziridine, een carbodiimide, een polyisocyanaat, een polyamine, een polyol, een ethyleen vinyl acetaat (EVA), of combinatie hiervan.

Met de term oligomeer zoals gebruikt hierin wordt een chemische verbinding bedoelt die uit minstens twee eenheden of monomeren bestaat. Het aantal éénheden is bij voorkeur kleiner dan 10, meer bij voorkeur kleiner dan 5, meest bij voorkeur kleiner dan 4.

De verhouding monomeer of oligomeer ten opzichte van thermoplastisch polyurethaan elastomeer ligt bij voorkeur tussen 95:1 tot 1:95, meer bij voorkeur tussen 80:20 en 20:80, uitgedrukt in gewicht aan monomeer of oligomeer ten opzichte van gewicht aan thermoplastisch polyurethaan elastomeer (w/w).

Bij voorkeur wordt in een werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding als volgt gewerkt: - voornoemde samenstelling c) wordt aangebracht op voornoemd grensoppervlak van de eerste thermoplastische polymeer laag a), - voornoemde samenstelling c) wordt aangebracht op voornoemd grensoppervlak van de tweede thermoplastische polymeer laag b), - beide met samenstelling c) behandelde grensoppervlakken worden naar elkaar toegekeerd en - laag a) en b) worden samengebracht. Bij voorkeur worden laag a) en b) samengedrukt.

De lagen a) en b) worden bij voorkeur in de langsrichting samengebracht tot vorming van een gelaagd composietelement. Dit kan bereikt worden door bij voorbeeld twee panelen a) en b), na behandeling met samenstelling c), op elkaar te leggen.

In een alternatieve uitvoeringsvorm worden lagen a) en b) in elkaars verlengde verbonden. Bij het gebruik van twee panelen a) en b) vormt de samenstelling c), na vernetting en verbinding, een naad.

In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt de methode gebruikt om twee panelen a) en b) in een hoek met elkaar te verbinden. Dit kan gebruikt worden voor de constructie van een container.

In een alternatieve werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt als volgt gewerkt: - voornoemde samenstelling c) wordt aangebracht op voornoemd grensoppervlak van de eerste thermoplastische polymeer laag a), en - de tweede thermoplastische polymeer laag b) wordt bovenop de voornoemde samenstelling c) aangebracht.

Meest bij voorkeur wordt samenstelling c) in de vorm van een laag aangebracht op het grensoppervlak van a) de eerste thermoplastische polymeerlaag, en vervolgens wordt het grensoppervlak van b) de tweede thermoplastische polymeerlaag, aangebracht op de laag omvattend samenstelling c), en aangedrukt.

In nog een andere alternatieve werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt voornoemde samenstelling c) aangebracht als volgt: - voornoemd c2) monomeer of oligomeer wordt aangebracht in vloeibare vorm op het grensoppervlak van de a) eerste en b) tweede thermoplastische polymeerlaag, - C1) wordt aangeleverd in de vorm van een film en wordt aangebracht tussen een vloeibare c2) laag op het grensoppervlak van de a) eerste en b) tweede thermoplastische polymeerlaag.

Bij voorkeur worden in een methode volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, één of beide voornoemde grensoppervlakken a) en b) stof- en vetvrij gemaakt vooraleer samenstelling c) wordt ingezet. Hiervoor kan bij voorbeeld een solvent zoals aceton of methylethylketon (MEK) gebruikt worden. Deze solventbehandeling is voordelig voor de activatie van de grensoppervlakken a) en/of b). In een andere voorkeursvorm worden één of beide grensoppervlakken a) en b) behandelt met een plasma, vooraleer samenstelling c) wordt ingezet. Deze oppervlaktebehandeling is voordelig voor de activatie van de grensoppervlakken a) en/of b). Het grensoppervlak a) en/of b) kan verruwd worden vooraleer samenstelling c) wordt ingezet.

Bij voorkeur wordt minstens één functionele groep ra) en/of rs) geselecteerd uit een OH-groep, een SH-groep, een NH-groep, een NH2-groep, een carboxyl-groep.

Bij voorkeur omvat laag a) een polyamide samenstelling, bij voorkeur een polyamide samenstelling omvattend vezels, bij voorkeur glasvezels; meest bij voorkeur een samenstelling omvattend polyamide en (glas)vezels verkregen uit een impregnatie en in-situ polymerisatieproces van caprolactam en (glas)vezels.

Bij voorkeur omvat laag b) een (glas)vezel gehalte van minstens 40 gewichts% (w/w), meer bij voorkeur minstens 50 gewichts%, nog meer bij voorkeur minstens 60 gewichts%, meest bij voorkeur minstens 70 gewichts%.

Een commercieel verkrijgbaar product dat bij voorkeur gebruikt wordt in een methode volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, zijn Nylon 6 Organosheets van de firma Johns Manville.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding worden een polyamide in laag a) vernet met een polyester in laag b) en een cl) thermoplastisch polymeer uit samenstelling c). Meer bij voorkeur is cl) een thermoplastisch polyurethaan; meest bij voorkeur een thermoplastisch polyurethaan elastomeer.

Meest bij voorkeur is c2) een diisocyanaat of polyisocyanaat. Dit monomeer heeft een uitstekende reactiviteit.

Bij voorkeur wordt de samenstelling c) aangebracht in een hoeveelheid van 100 g/m2 — 1000 g/m2. Meer bij voorkeur wordt de samenstelling c) aangebracht in een hoeveelheid van 100 - 500 g/m2, nog meer bij voorkeur 150 - 450 g/m2, meest bij voorkeur 200 - 400 g/m2. Een laag materiaal verbruik is economisch interessant.

In een tweede aspect verschaft de uitvinding een composiet element met verbeterde weerstand tegen delaminatie, het composiet element omvattend een eerste thermoplastische polymeer laag a) en een tweede thermoplastische polymeer laag b), waarin een grensoppervlak van de eerste thermoplastische polymeer laag a) chemisch vernet is met een grensoppervlak van de tweede thermoplastische polymeer laag b), door middel van een samenstelling c) omvattend een thermoplastisch polyurethaan elastomeer en een monomeer of oligomeer voor het vernetten van a), b) en c), verkrijgbaar door een proces volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Voornoemde eerste thermoplastische polymeer laag a) is bij voorkeur vezel versterkt. De eerste thermoplastische polymeer laag a) is bij voorkeur versterkt door vezels geselecteerd uit glasvezels, aramidevezels, carbon vezels, basalt vezels, polyethyleen vezels, polyester vezels, polyamide vezels, keramische vezels, staalvezels, plantaardige vezels, of combinaties hiervan. Vezelversterking maakt de polymeerlaag sterker. Bij voorkeur wordt voornoemde tweede thermoplastische polymeer laag b) geselecteerd uit een geschuimde tweede thermoplastische polymeer laag, een vezelversterkte tweede thermoplastische polymeer laag, een geschuimde en vezelversterkte tweede thermoplastisch polymeer laag, een thermoplastische polymeer laag met honinggraat structuur. De geschuimde thermoplastische polymeer laag b) is bij voorkeur een geschuimde polyester polymeer laag. Meer bij voorkeur is de geschuimde thermoplastische polymeer laag b) een polyethyleen tereftalaat (PET) schuimlaag of een polyethyleen furanoaat (PEF) schuim laag. De keuze van een polyester schuim is voordelig voor een dynamische belasting. Een polyester schuim heeft een goed gedrag bij een puntbelasting. Een PU schuim verkruimelt. Een PVC schuim verdraagt geen hitte.

De vezelversterkte polymeer laag a) wordt bij voorkeur verschaft in de vorm van een vezelversterkt polyamide of in de vorm van een laag met minstens één unidirectioneel laminaat (UD).

Een composietelement volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is bij voorkeur een paneel.

De hechting tussen de eerste en tweede thermoplastische laag bedraagt bij voorkeur minstens 0,10 N/mm2, meer bij voorkeur minstens 0,20 N/mm2, meest bij voorkeur minstens 0,4 N/mm2, gemeten volgens DIN 53292 (Testing of sandwiches; Tensile test perpendicular tot he faces).

Een composietelement, bij voorkeur een paneel, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft bij voorkeur een gewicht per vierkante meter van minstens 4, meer bij voorkeur minstens 8, meest bij voorkeur minstens 12.

Een composietelement, bij voorkeur een paneel, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft bij voorkeur een drukstijfheid van minstens 5 MPa, meer bij voorkeur minstens 8 MPa, nog meer bij voorkeur minstens 10 MPa, meest bij voorkeur minstens 15 MPa.

De E-modulus van een composietelement, bij voorkeur een paneel, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is bij voorkeur minstens 10 MPa, meer bij voorkeur minstens 12 MPa, meest bij voorkeur minstens 15 MPa, gemeten in een vierpunts buigproef.

In een derde aspect verschaft de uitvinding in een aantal gebruiken Een composietelement volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding kan gebruikt worden in verschillende toepassingen waar vervanging van traditionele materialen gewenst is.

Bij voorkeur wordt een composietelement volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding gebruikt als wand in een transportvoertuig, een windturbine, een opslagruimte of een verpakkingscontainer.

De wand van een transportvoertuig kan een zijwand, vloerwand of plafondwand zijn. De uitvinding wordt verder geïllustreerd aan de hand van een aantal Voorbeelden. Deze zijn niet beperkend. Voorkeursvormen van de uitvinding worden geïllustreerd in Figuren 1 tot 2. Voorbeelden Figuur 1 is een schematische weergave van een composietelement verkregen volgens een werkwijze van de uitvinding. Een glasvezelversterkt polyamide paneel a werd behandeld met MEK en werd vervolgens bestreken met een vloeibare samenstelling c omvattend een thermoplastisch polyurethaan elastomeer cl en een diisocyanaat c2. Een geschuimd polyester paneel werd bestreken met dezelfde samenstelling. Paneel a en b werden naar elkaar toegekeerd. De vloeibare samenstellingen werden op elkaar gelegd. Het bekomen gelaagde composietelement werd 24 uur gestockeerd voor gebruik. Op het eindproduct werd een vierpuntsbuigproef uitgevoerd. Hierbij werd vastgesteld dat er geen delaminatie was, maar wel een breuk in het schuim. Verschillende paneelsamenstellingen werden getest: Staal 1: glasvezelversterkt PA/c1+c2/320 kg/m3 schuim met vezelversterking Staal 2: glasvezelversterkt PA/c1+c2/320 kg/m3 schuim zonder vezelversterking Staal 3: glasvezelversterkt PA/c1+c2/100 kg/m3 schuim zonder vezelversterking De gemeten E moduli uit de vierpuntsbuigproef zijn als volgt: 17 MPa voor staal 1, 13 MPa voor staal 2, 12 MPa voor staal 3.

In een vergelijkende proef werd een composietelement gemaakt met thermoplastisch polyurethaan elastomeer in afwezigheid van een reactief monomeer/oligomeer. De opbouw was als volgt: glasvezelversterkt PA/c1/100 kg/m3 schuim. De PA en schuimlaag werden niet vernet. Er was delaminatie.

Figuur 2 is een schematische weergave van een alternatief composietelement verkregen volgens een werkwijze van de uitvinding. Een U-vormig profiel a verkregen door spuitgieten van een thermoplastisch polymeer werd behandeld met een vloeibare samenstelling c omvattend een thermoplastisch polyurethaan elastomeer cleneen diisocyanaat c2. Een paneel uit geschuimd, gerecycleerd polyester werd in het U-vormig profiel geschoven.

Claims

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een composiet element met verbeterde weerstand tegen delaminatie, het composiet element omvattend een eerste thermoplastische polymeer laag a) en een tweede thermoplastische polymeer laag b), waarin een grensoppervlak van de eerste thermoplastische polymeer laag a) chemisch vernet is met een grensoppervlak van de tweede thermoplastische polymeer laag b), omvattende de stappen: - voorzien van een eerste thermoplastische polymeer laag a) omvattend een grensoppervlak met minstens één functionele groep ra), - voorzien van een tweede thermoplastische polymeer laag b), voornoemde laag b) omvattend een grensoppervlak met minstens één functionele groep fe, gelijk of verschillend aan voornoemde functionele groep ra, - aanbrengen van een samenstelling c) op het grensoppervlak van de eerste en/of tweede thermoplastische polymeer laag, de samenstelling omvattend c1) een thermoplastisch polymeer met minstens één functionele groep re, gelijk of verschillend van voornoemde functionele groep ra) en/of rb), en c2) een monomeer of oligomeer met minstens twee reactieve functionele groepen Tdi), raz), bij voorkeur is ra:) = raz), waarin rai) en Ka) geselecteerd worden voor reactiviteit met de functionele groepen ra), re) en rc), - reageren van voornoemde minstens twee functionele groepen ra:), Kaz) van het monomeer of het oligomeer met voornoemde functionele groepen ra), re), rc), daarbij vernettend het grensoppervlak van de eerste laag a), het grensoppervlak van de tweede laag b) en het thermoplastisch polymeer c1); bij voorkeur is het thermoplastisch polymeer een thermoplastisch elastomeer; meer bij voorkeur is het thermoplastisch polymeer een thermoplastisch polyurethaan elastomeer.

2. Werkwijze voor het vervaardigen van een composiet element volgens conclusie 1, waarin voornoemde eerste thermoplastische polymeer laag a) vezel versterkt is; bij voorkeur wordt de vezelversterking verschaft door glasvezels, aramidevezels, carbon vezels, basalt vezels, polyethyleen vezels, polyester vezels, polyamide vezels, keramische vezels, staalvezels, plantaardige vezels, of combinaties hiervan.

3. Werkwijze voor het vervaardigen van een composiet element volgens conclusie 1 of 2, waarin voornoemde tweede thermoplastische polymeer laag b)

geselecteerd wordt uit een geschuimde tweede thermoplastische polymeer laag, een vezelversterkte tweede thermoplastische polymeer laag, een geschuimde en vezelversterkte tweede thermoplastisch polymeer laag, een thermoplastische polymeer laag met honinggraat structuur.

4, Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 3, waarin cl) het thermoplastisch elastomeer en c2) het monomeer of oligomeer samengebracht worden minder dan 60 uur voor het vervaardigen van het composietelement.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 4, waarin voor, tijdens of na het aanbrengen van voornoemde samenstelling c) verwarming plaatsvindt tot een temperatuur gelegen tussen 30 en 120°C.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 5, waarin samenstelling c) in vloeibare vorm wordt aangebracht; bij voorkeur heeft de vloeibare samenstelling een viscositeit gelegen tussen 100 en 750 mPa.s.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 5, waarin samenstelling c) aangebracht wordt in de vorm van een poeder of een film.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 7, waarin verder minstens 0,5 bar (50000 Pascal) en hoogstens 5 bar (500000 Pascal) druk wordt aangebracht, volgend op het aanbrengen van samenstelling Cc).

9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 8, waarin het monomeer of oligomeer een epoxide, een aziridine, een carbodiimide, een polyisocyanaat, een polyamine, een polyol of een ethyleen vinyl acetaat (EVA) is.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 9, waarin de gewichtsverhouding monomeer of oligomeer ten opzichte van thermoplastisch elastomeer ligt tussen 95:1 tot 1:95, uitgedrukt ten opzichte van het totale gewicht aan monomeer of oligomeer en thermoplastisch elastomeer.

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 10, waarin de geschuimde thermoplastische polymeer laag b) een geschuimde polyester polymeer laag is, meer bij voorkeur een polyethyleen tereftalaat (PET) schuim of polyethyleen furanoaat (PEF) schuim laag is.

12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 11, waarin voornoemde samenstelling c) wordt aangebracht op voornoemd grensoppervlak van de eerste thermoplastische polymeer laag a), voornoemde samenstelling c) wordt aangebracht op voornoemd grensoppervlak van de tweede thermoplastische polymeer laag b), beide grensoppervlakken naar elkaar worden toegekeerd en laag a) en b) worden samengebracht; bij voorkeur worden laag a) en b) samengedrukt.

13. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 12, waarin voornoemde samenstelling c) wordt aangebracht op voornoemd grensoppervlak van de eerste thermoplastische polymeer laag a), en de tweede thermoplastische polymeer laag b) bovenop de voornoemde samenstelling c) wordt aangebracht.

14. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 12, waarin voornoemde samenstelling c) wordt aangebracht als volgt: voornoemd c2) monomeer of oligomeer wordt aangebracht in vloeibare vorm op het grensoppervlak van de a) eerste en b) tweede thermoplastische polymeerlaag, cl) wordt aangeleverd in de vorm van een film en wordt aangebracht tussen een vloeibare c2) laag op het grensoppervlak van de a) eerste en b) tweede thermoplastische polymeerlaag.

15. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 14, waarin één of beide grensoppervlakken van de a) eerste en/of b) tweede thermoplastische polymeerlagen geactiveerd worden door een solventbehandeling of plasmabehandeling vooraleer samenstelling c) wordt ingezet.

16. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 15, waarin minstens één functionele groep ra) en/of ro) geselecteerd wordt uit een OH-groep, een SH-groep, een NH-groep, een NH2-groep, een carboxyl-groep.

17. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 16, waarin een polyamide in laag a) vernet wordt met een polyester in laag b) en een thermoplastisch polyurethaan elastomeer uit samenstelling c).

18. Een composiet element met verbeterde weerstand tegen delaminatie, het composiet element omvattend een eerste thermoplastische polymeer laag a) en een tweede thermoplastische polymeer laag b), waarin een grensoppervlak van de eerste thermoplastische polymeer laag a) chemisch vernet is met een grensoppervlak van de tweede thermoplastische polymeer laag b), door middel van een samenstelling c) omvattend een thermoplastisch elastomeer en een monomeer of oligomeer voor het vernetten van a), b) en c), verkrijgbaar door een proces volgens één van voorgaande conclusies 1 tot 17.

19. Composiet element met verbeterde weerstand tegen delaminatie volgens conclusie 18, waarin voornoemde eerste thermoplastische polymeer laag a) vezel versterkt is; bij voorkeur versterkt is door vezels geselecteerd uit glasvezels, aramide vezels, carbon vezels, basalt vezels, polyethyleen vezels, polyester vezels, polyamide vezels, keramische vezels, staalvezels, plantaardige vezels, of combinaties hiervan.

20. Composiet element met verbeterde weerstand tegen delaminatie volgens conclusie 18 of 19, waarin voornoemde tweede thermoplastische polymeer laag b) geselecteerd wordt uit een geschuimde tweede thermoplastische polymeer laag, een vezelversterkte tweede thermoplastische polymeer laag, een geschuimde en vezelversterkte tweede thermoplastisch polymeer laag, een thermoplastische polymeer laag met honinggraat structuur.

21. Composietelement volgens conclusie 19 of 20, waarin de vezelversterkte polymeer laag a) verschaft wordt in de vorm van een vezelversterkt polyamide of in de vorm van een laag met minstens één unidirectioneel laminaat (UD).

22. Gebruik van een composietelement volgens één der conclusies 18 tot 21, als wand in een transportvoertuig, een windturbine, een opslagruimte of een verpakkingscontainer.