BE1029632B1 - Composietmateriaal en werkwijze voor het vervaardigen ervan - Google Patents

Abstract

De huidige uitvinding betreft een werkwijze voor het vervaardigen van een composietmateriaal, omvattende de stappen: a. het voorzien van een granulair polymeermateriaal omvattende één of meerdere polymeren, waarbij minstens één van de polymeren een thermoplastisch materiaal is; b. het bepalen van een verwekingstemperatuur van het polymeermateriaal, waarbij de verwekingstemperatuur de temperatuur is waarbij minstens 30% van het genaamde polymeermateriaal zal verweken; c. het voorzien van een vezelmateriaal of een mengsel van verschillende vezelmaterialen waarbij het vezelmateriaal of het mengsel ervan een smelttemperatuur heeft die minstens 10°C hoger is dan de verwekingstemperatuur van het polymeermateriaal en/of waarbij het vezelmateriaal niet smeltbaar is; d. het mengen van genoemd granulair polymeermateriaal en vezelmateriaal tot een homogeen gemengde structuur; en e. het verwarmen en comprimeren van het mengsel uit stap d; waarbij de temperatuur van het mengsel gelijk zal zijn aan de verwekingstemperatuur of maximaal 15°C ervan verschilt en waarbij het vezelmateriaal in deze homogeen gemengde structuur worden gebonden. Een tweede aspect betreft een composietmateriaal, omvattende een granulair polymeermateriaal en een vezelmateriaal.

Description

1 BE2021/5603

COMPOSIETMATERIAAL EN WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN ERVAN

TECHNISCH DOMEIN

De uitvinding heeft betrekking op composietmaterialen. Meer in het bijzonder, heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de vervaardiging van composietmaterialen, bij voorkeur in het kader van circulair hergebruik en/of recyclage,

STAND DER TECHNIEK

Door een toename in het globale verbruik van kunststoffen, hoofdzakelijk uit verpakkings- en kledingtoepassingen, alsook uit andere consumptiegoederen met beperkte gebruiksduur, worden op jaarbasis aanzienlijke hoeveelheden kunststofafval gegenereerd. Zo is de wereldwijde productie en consumptie van kunststoffen sinds de jaren zestig met meer dan een factor 20 toegenomen. Tegenwoordig is hiervan een belangrijk deel slechts voor eenmalig gebruik. Hoewel de vraag naar kunststoffen naar verwachting zal blijven stijgen, gaat de groei in productie en consumptie gepaard met een inefficiënt afvalbeheersysteem, waardoor minder dan 30 procent van het plastic verpakkingsafval wordt gerecycleerd. De actuele recyclage technieken houden een aantal beperkingen in die ertoe leiden dat belangrijke afvalstromen niet kunnen gerecycleerd worden op een economisch of ecologisch verantwoorde wijze.

De complexiteit van de toepassingen neemt bovendien alsmaar verder toe, en bijgevolg ook de complexiteit van het gegenereerd afval, Bovendien worden de kwaliteitseisen voor dergelijke producten steeds hoger, waardoor alsmaar meer materialen op de afvalberg belanden. Daar staat dan nog eens tegenover dat meer en meer landen een wettelijke verplichting inlassen, die stelt dat plastics minstens deels uit gerecycleerd materiaal dient te bestaan. Op heden voorziet de industrie in werkwijzen voor mechanische en chemische recyclage die slechts toepasbaar zijn op afval dat correct gesorteerd wordt, ie. in afzonderlijke materiaalstromen en/of waar de sorteertechnologie een efficiënte en effectieve sortering toelaat in de afvalstromen.

Echter bestaan er op heden verscheidene verpakkings- en kledingtoepassingen die gebruik maken van een combinatie van verschillende polymeren, welke al dan niet onlosmakelijk aan elkaar verbonden zijn. Daarenboven zijn plastic producten meer en meer multi-component systemen, waarbij naast de polymeren, tevens andere componenten zoals pigmenten, lijmen, coatings etc aanwezig zijn. Dergelijk complex afval vormt een grote belasting voor natuur en milieu daar het hergebruik en/of de

2 BE2021/5603 recyclage ervan moeilijk, duur of technisch bijna onmogelijk is met de huidig gekende technologieën.

Het hergebruik en/of de recyclage van kunststofafval vereist hierin vaak complexe processen waarbij de verschillende kunststofstromen van elkaar dienen gescheiden te worden, waarna deze materiaalstromen worden gerecycleerd als grondstof. Recyclage zoals hierin gekend heeft echter als nadeel dat dit een eindig proces betreft, i.e. om de kwaliteit van het eindproduct -gebaseerd op gerecycleerd materiaal te waarborgen is doorgaans een zekere hoeveelheid toevoeging van ‘virgin’ materiaal, noodzakelijk. Na herhaaldelijke recyclage neemt de kwaliteit van het gerecycleerd product onvermijdelijk af, ongeacht de toevoeging van ‘virgin’ materiaal. Naast de recyclage van zuivere kunststofstromen, zijn ook alternatieve processen gekend waarin onzuivere materiaalstromen of mengsels kunnen worden verwerkt, i.e. een combinatie van verschillende kunststofstromen. Dergelijke processen geven echter doorgaans aanleiding tot composietmaterialen met laagwaardige materiaaleigenschappen, bv. inferieure treksterkte, doorbuiging.

Er is bijgevolg nood aan een composietmateriaal dat geschikt is voor vrijwel eindeloos hergebruik en/of recyclage, dat de verwerking van gemengde materiaalstromen toelaat, en op een kostenefficiënte manier leidt tot composietmaterialen met verbeterde materiaaleigenschappen en/of nieuwe eindproducten.

De huidige uitvinding beoogt een oplossing te vinden voor tenminste enkele van bovenvermelde problemen,

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De uitvinding betreft een werkwijze voor het vervaardigen van een composietmateriaal volgens conclusie 1. Voorkeursvormen van deze werkwijze worden weergegeven in de volgconclusies 2 tot en met 11.

De werkwijze volgens onderhavige uitvinding heeft als voordeel dat het granulair polymeermateriaal, of ten minste een gedeelte daarvan, zich gaat verkleven met de vezels in de homogeen gemengde structuur, waarbij een composietmateriaal wordt gevormd met uitzonderlijk goede materiaaleigenschappen. De homogeen gemengde structuur waarin vezels en granulaire polymeermaterialen zijn verdeeld, beschikt hierbij over een uitzonderlijk goede treksterkte, waarin het granulair polymeermateriaal in hoofdzaak de binding voorziet en waarbij de toegevoegde vezels bijdragen aan de

3 BE2021/5603 sterkte van het materiaal. Door de homogene structuur van het composietmateriaal bekomt men een materiaal met zekere graad aan isotroop gedrag ‚, ie. de eigenschappen zijn sterk vergelijkbaar in alle richtingen doorheen het materiaal. In het bijzonder met oog op hergebruik en/of recyclage laat de onderhavige werkwijze toe dat mengsels van polymeermaterialen worden aangewend zonder hierbij de materiaaleigenschappen van het finale composietmateriaal te verzwakken,

In een tweede aspect betreft de uitvinding een composietmateriaal volgens conclusie 12. Voorkeursvormen van dit composietmateriaal worden weergegeven in de volgconclusies 13 tot en met 23.

DEFINITIES

Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding.

Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd. “Een”, "de” en “het” refereren in dit document aan zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, “een segment” betekent een of meer dan een segment.

De termen “omvatten”, “omvattende”, “bestaan uit”, “bestaande uit”, “voorzien van”, “bevatten”, “bevattende”, “behelzen”, “behelzende”, “inhouden”, “inhoudende” zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

Met de term “composietmateriaal” wordt een materiaal aangeduid dat is opgebouwd uit verschillende componenten, Meer specifiek, wordt in het licht van de onderhavige uitvinding met deze term vezelversterkte kunststoffen bedoeld.

4 BE2021/5603

De term “granulair polymeermateriaal” beslaat een brede range aan producten voorkomend als een groep losse stukjes of deeltjes, welke hoofdzakelijk uit polymeren bestaan, De term verwijst naar één of meerdere polymeermaterialen. Afhankelijk van de grootte van deze deeltjes en/of de vorm waarin zij voorkomen, worden verschillende termen gebruikt. Met “maalgoed” worden deeltjes aangeduid welke worden verkregen na bv. een maalproces. Volgens een min of meer aflopende deeltjesgrootte worden hierbij de termen “flakes” of “vlokken”, “granulaat”, “poeder” en “micronisaat” gehanteerd. Flakes of vlokken vertonen een eerder onregelmatige vorm en kunnen onder andere verkregen worden na een breek- of scheurproces, terwijl een granulaat voornamelijk bestaat uit deeltjes met een in hoofdzaak sferische vorm. Zodra de afmetingen van het granulaat of poeder zich in de micrometerrange bevinden, wordt dit granulaat tevens aangeduid met de term “micronisaat”. Bij uitbreiding worden meerdere aan elkaar verkleefde of verbonden deeltjes aangeduid met de term “agglomeraat”. Agglomeraten zijn bijgevolg eerder onregelmatige van vorm. Meer algemeen kan het granulair polymeermateriaal dus in hoofdzaak sferisch, eerder langwerpig of zelfs onregelmatig van vorm zijn, dan wel steeds niet-vervezeld.

De term “vezelmateriaal” dient in het licht van onderhavige uitvinding te worden geïnterpreteerd als het geheel van één of meerdere kunstmatige of natuurlijke vezels, i.e. filamenten van kunstmatige of natuurlijke oorsprong.

De term “natuurlijke vezels” zoals hierin gebruikt, verwijst naar elk filament dat is afgeleid van natuurlijke, hernieuwbare bronnen zoals planten of dieren. Natuurlijke vezels kunnen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, zaadvezels zoals katoen en kapok; bladvezels zoals sisal en agave; bastvezels of huidvezels zoals vlas, jute, kenaf, hennep, ramee, rotan, sojavezels, wijnstokvezels, en bananenvezels; fruitvezels zoals kokosvezels; stengelvezels zoals tarwestro, rijst, gerst, bamboe, gras, en boomhout; dierlijke haarvezels zoals schapenwol, geitenhaar (kasjmier, mohair), alpacahaar, paardenhaar; zijde vezels; vogelvezels zoals veren.

In het licht van onderhavige uitvinding wordt naar de term “gemengde structuur” verwezen, deze term duidt een samenstel van verschillende materiaalcomponenten aan welke onder elkaar verdeeld zijn in een driedimensionale structuur,

Met de term “smelttemperatuur” wordt de temperatuur aangeduid welke minimaal benodigd is om een substantie te doen smelten, ofwel te doen overgaan van een vaste naar vloeibare vorm. Bij sommige materialen, voornamelijk bij polymeren en in het

3 BE2021/5603 bijzonder bij thermoplastische polymeren, is de grens tussen vaste en vloeibare vorm een geleidelijke overgang.

De term “verwekingstemperatuur” duidt in dergelijke gevallen de temperatuur aan waarbij deze substantie verweekt, of anders, waarbij de substantie nog steeds vast, niet vloeibaar is, dan wel zacht en kleverig wordt. In de context van de onderhavige uitvinding wordt met de verwekingstemperatuur van het polymeermateriaal de temperatuur aangeduid waarbij minstens 30% van het materiaal zal verweken.

In deze context, wordt er over een “binding” gesproken indien één of meerdere materialen hun verwekingstemperatuur bereiken en zich dusdanig verkleven met andere elementen in een mengsel. Courant gebruikte methodes voor het bepalen van de verwekingstemperatuur van polymeermaterialen zijn de Vicat-methode of bepaling van de heat distortion temperature (HDT).

Bij de studie van mechanische eigenschappen van materialen betekent de term "isotroop" het hebben van sterk vergelijkbare, tot nagenoeg identieke, waarden van bepaalde materiaaleigenschappen in alle richtingen. Deze definitie wordt ook gebruikt in de geologie en mineralogie. Glas en metalen zijn voorbeelden van isotrope materialen. Veel voorkomende anisotrope materialen zijn onder meer hout, omdat de materiaaleigenschappen parallel en loodrecht op de nerf verschillend zijn, alsook bijvoorbeeld gelaagde gesteenten zoals leisteen, In het bijzonder, in de context van de onderhavige uitvinding wordt de term ‘“isotroop” gekwantificeerd als materiaaleigenschappen welke niet meer dan 25% afwijken van elkaar in alle richtingen.

De term “thermogehard polymeer” dient in het licht van de onderhavige uitvinding geïnterpreteerd te worden als polymeren welke hard blijven bij verhitting, in tegenstelling tot de “thermoplastisch polymeer”, welke smelt bij verhitting. Dit is het gevolg van de in thermoharders aanwezige covalente crosslinks tussen de individuele ketens. In het licht van onderhavige uitvinding, met name in de context van afvalmaterialen, dient de term “thermogehard polymeer” dusdanig te worden geïnterpreteerd als een polymeer dat reeds uitgehard is en bijgevolg nog slechts moeilijk te recycleren is middels conventionele methodes.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

De uitvinding betreft een werkwijze voor het vervaardigen van een composietmateriaal.

6 BE2021/5603

In een eerste aspect betreft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een composietmateriaal, omvattende de stappen: a. het voorzien van een granulair polymeermateriaal omvattende één of meerdere polymeren, waarbij minstens één van de polymeren een thermoplastisch materiaal is; b. het bepalen van een verwekingstemperatuur van het polymeermateriaal, waarbij de verwekingstemperatuur de temperatuur is waarbij minstens 30% van het genaamde polymeermateriaal zal verweken; c. het voorzien van een vezelmateriaal of een mengsel van verschillende vezelmaterialen waarbij het vezelmateriaal of het mengsel ervan een smelttemperatuur heeft die minstens 5°C, meer bij voorkeur 10°C hoger is dan de verwekingstemperatuur van het polymeermateriaal en/of waarbij het vezelmateriaal niet smeltbaar is; d. het mengen van genoemd granulair polymeermateriaal en vezelmateriaal tot een homogeen gemengde structuur; en e, het verwarmen en comprimeren van het mengsel uit stap d waarbij de temperatuur van het mengsel gelijk zal zijn aan de verwekingstemperatuur of er maximaal 15°C van verschilt en waarbij het vezelmateriaal als dusdanig in het polymeermateriaal wordt gebonden.

In een uitvoeringsvorm zal van het inkomend polymeermateriaal dat verwerkt dient te worden de verwekingstemperatuur worden bepaald. Indien het materiaal een mengsel van meerdere materialen betreft, zal de verwekingstemperatuur deze temperatuur zijn waarbij minstens 30%, meer bij voorkeur minstens 40%, meer bij voorkeur minstens 50%, meer bij voorkeur minstens 55%, meer bij voorkeur 60%, 65%, 70% van het materiaal zal verweken.

Onderhavige uitvinding steunt op het feit dat het polymeermateriaal functioneert als bindmiddel voor de vezels, met name dankzij het feit dat minimaal 30% van de gebruikte (thermoplastische) polymeren verweekt zal zijn.

Vervolgens zal op basis van de aard van het polymeermateriaal het geschikte vezelmateriaal worden gekozen, Hierbij zal het belangrijk zijn dat het vezelmateriaal een smelttemperatuur heeft die hoger ligt dan de verwekingstemperatuur van het polymeermateriaal of dat het vezelmateriaal niet smeltbaar is (bijvoorbeeld in het geval van natuurlijke vezels). De kern van de uitvinding ligt erin dat de vezels “intact” blijven, en niet zullen smelten bij de gebruikte temperaturen in het proces. In een voorkeursvorm zal het gekozen vezelmateriaal daartoe een smelttemperatuur hebben

7 BE2021/5603 die minstens 5°C, meer bij voorkeur minstens 10°C, meer bij voorkeur minstens 15°C, meer bij voorkeur minstens 20°C hoger ligt dan de verwekingstemperatuur dan het polymeermateriaal. In bepaalde uitvoeringsvormen zal de smelttemperatuur minstens 50°C, minstens 75°C, minstens 100°C hoger liggen dan de verwekingstemperatuur dan het polymeermateriaal. Wanneer mengsels van verschillende vezels worden gebruikt waarbij deze vezels verschillende smelttemperaturen hebben, dan zal de smelttemperatuur van dit mengsel bepaald wordt door de vezel uit het mengsel die de laagste smelttemperatuur bezit.

Omgekeerd in een andere of verdere voorkeursvorm, zal het gebruikte granulair polymeermateriaal een verwekingstemperatuur hebben welke minstens 5°C, minstens 10°C, minstens 11°C lager is dan de smelttemperatuur van het vezelmateriaal. Meer bij voorkeur, heeft het merendeel van het gebruikte granulair polymeermateriaal een verwekingstemperatuur welke minstens 12°C, 13°, 14°C, of 15°C lager is dan de smelttemperatuur van het vezelmateriaal. Nog meer bij voorkeur, heeft het merendeel van het gebruikte granulair polymeermateriaal een verwekingstemperatuur welke minstens 16°C, 17°C, 18°C, 19°C, of 20°C lager is dan de smelttemperatuur van het vezelmateriaal. Nog meer bij voorkeur, heeft het gebruikte granulair polymeermateriaal een verwekingstemperatuur welke minstens 21°C, 22°C, 23°C, 24°C, of 25°C lager is dan de smelttemperatuur van het vezelmateriaal. In bepaalde uitvoeringsvormen zal de verwekingstemperatuur minstens 50°C, minstens 75°C, minstens 100°C lager liggen dan de smelttemperatuur van het vezelmateriaal.

In een verdere of andere uitvoeringsvorm zal het mengsel uit stap d verwarmd worden opdat de temperatuur van het mengsel maximaal 15°C verschilt van de verwekingstemperatuur, meer bij voorkeur maximaal 10°C, meer bij voorkeur maximaal 5°C. In een uitvoeringsvorm zal het mengsel verwarmd worden tot een temperatuur die maximaal 15°C hoger ligt dan de verwekingstemperatuur, maximaal 10°C hoger, maximaal 5°C hoger. In een andere uitvoeringsvorm zal het mengsel verwarmd worden tot een temperatuur die maximaal 15°C lager ligt dan de verwekingstemperatuur, maximaal 10°C lager, maximaal 5°C lager.

De werkwijze volgens onderhavige uitvinding heeft als voordeel dat het granulair polymeermateriaal, of ten minste een gedeelte daarvan, zich gaat verkleven met de vezels en de andere polymeermaterialen in de homogeen gemengde structuur, waarbij een composietmateriaal wordt gevormd met uitzonderlijk goede materiaaleigenschappen. Hierin voorziet het granulair polymeermateriaal in hoofdzaak de binding en dragen de vezels bij aan de sterkte van het materiaal. Door de homogeen gemengde structuur van het composietmateriaal vertoont het materiaal een hoge graad

8 BE2021/5603 van isotrope eigenschappen. In het bijzonder met oog op hergebruik en/of recyclage laat de onderhavige werkwijze toe dat mengsels van polymeermaterialen met vezels worden aangewend zonder hierbij de materiaaleigenschappen van het finale composietmateriaal te verzwakken. Het composietmateriaal zelf is bovendien nagenoeg eindeloos recycleerbaar met een uitzonderlijk goed behoud van beoogde materiaaleigenschappen doorheen de verschillende recyclagecycli.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, vormt de homogeen gemengde structuur verkregen in stap d een driedimensionaal netwerk.

De verdeling van het granulair polymeermateriaal en het vezelmateriaal in dit driedimensionaal netwerk draagt verder bij aan de isotrope materiaaleigenschappen van het verkregen composietmateriaal. Het materiaal is bovendien nagenoeg oneindig opnieuw recycleerbaar, wat bijdraagt aan de circulariteit van het verkregen composiet.

De uitvinders van onderhavige uitvinding hebben gezien dat naarmate de concentratie aan vezels stijgt, de graad aan isotroop gedrag van het compositiemateriaal stijgt.

In sommige uitvoeringsvormen verschilt de treksterkte van het verkregen composietmateriaal in twee verschillende richtingen maximaal 50%, meer bij voorkeur maximaal 25%. Bij voorkeur verschilt de treksterkte in twee verschillende richtingen maximaal 20%, 15% of 10%. Meer bij voorkeur, verschilt de treksterkte in twee verschillende richtingen maximaal 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3% of 2%. Meest bij voorkeur verschilt de treksterkte in twee verschillende richtingen maximaal 1%.

In sommige uitvoeringsvormen verschilt de doorbuigingsweerstand van het verkregen composietmateriaal in twee verschillende richtingen maximaal 50%, meer bij voorkeur maximaal 25%. Bij voorkeur verschilt de doorbuigingsweerstand in twee verschillende richtingen maximaal 20%, 15% of 10%. Meer bij voorkeur, verschilt de doorbuigingsweerstand in twee verschillende richtingen maximaal 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3% of 2%. Meest bij voorkeur verschilt de doorbuigingsweerstand in twee verschillende richtingen maximaal 1%.

Verdere isotrope eigenschappen betreffen onder andere krimp, uitzetting, slagvastheid, impactweerstand en/of kruip, welke in twee verschillende richtingen maximaal 50%, meer bij voorkeur maximaal 25% verschillen, bij voorkeur maximaal 20%, 15% of 10%, meer bij voorkeur maximaal 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3% of 2%. Meest bij voorkeur verschillen zij maximaal 1%.

9 BE2021/5603

De isotrope eigenschappen van het verkregen composietmateriaal laat in sommige uitvoeringsvormen toe dat met een lagere gewicht een zelfde performantie wordt verkregen, Zo laat het gebruik van een composietmateriaal zoals hierin verkregen een gewichtsreductie toe van ten minste 1%, bij voorkeur ten minste 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, meest bij voorkeur van ten minste 10%.

In een uitvoeringsvorm bestaat minstens 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% tot 100% van het gebruikte polymeermateriaal uit gerecycleerd materiaal. In het kader van circulair hergebruik en/of recyclage, vereist de onderhavige werkwijze bovendien nagenoeg geen toevoeging van virgin (nieuw) polymeermateriaal, waarbij evenwel een composietmateriaal wordt verkregen met dezelfde, of zelfs verbeterde, isotrope materiaaleigenschappen. Desalniettemin behoort het gebruik van virgin materialen alsook de combinatie van te recycleren materiaal en virgin materiaal in de context van de huidige uitvinding ook tot de opties. In een uitvoeringsvorm is het gebruikte polymeermateriaal virgin materiaal.

Door toevoeging van de hierin beschreven vezels worden vezelversterkte materialen gemaakt middels processen zoals extrusie, pultrusie, rotatiegieten, calandreren, etc.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, heeft het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 welke is begrepen tussen 1 en 15000 um.

In het licht van de onderhavige uitvinding wordt de “deeltjesgrootte” uitgedrukt als een “d-waarde”, welke het volumepercentage aan deeltjes binnen een bepaalde grootterange aanduidt. Zo duidt de uitdrukking “d50 is begrepen tussen 0,5 en 20,0 pm” aan dat 50 vol.% van de deeltjes in de gegeven distributie een deeltjesgrootte hebben die binnen deze grootterange gelegen is. Een geschikte methode voor het bepalen van de deeltjesgrootte is “laserdiffractie”. Een typisch systeem voor het bepalen van deeltjesgrootte middels laserdiffractie omvat een optische testbank waarin een gedispergeerd monster wordt blootgesteld aan een laserstraal, en een reeks detectoren welke de intensiteit van de laserstraal die door de deeltjes in het monster wordt verstrooid over een breed scala aan hoeken nauwkeurig opmeten, Dergelijk systeem omvat verder een monsterverspreidingseenheid welke de deeltjes in een geschikte concentratie en in een geschikte, stabiele staat van dispersie op het meetgebied van de optische bank aflevert. Het systeem wordt gestuurd door software die tijdens het meetproces de verstrooiingsgegevens analyseert om vervolgens een deeltjesgrootteverdeling te berekenen. Een dergelijk systeem is commercieel

10 BE2021/5603 beschikbaar onder de naam Mastersizer. Voor relatief grotere deeltjes kan de grootte worden bepaald middels bv. zeefanalyse.

Binnen het hierin beschreven bereik is het granulair polymeermateriaal optimaal in staat zijn verklevende en/of bindende werking in het composietmateriaal uit te oefenen, en wordt de kwaliteit van het eindmateriaal verder verbeterd.

Bij voorkeur heeft het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 welke is begrepen tussen 1 en 10000 um. Meer bij voorkeur heeft het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 welke is begrepen tussen 1 en 5000 um, tussen 1 en 4000 um, of tussen 1 en 3000 um. Nog meer bij voorkeur heeft het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 welke is begrepen tussen 1 en 2500 um, tussen 1 en 2000 um, tussen 1 en 1500 um, tussen 1 en 1000 um. Nog meer bij voorkeur, heeft het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 welke is begrepen tussen 1 en 900 um, tussen 1 en 800 um, tussen 1 en 700 um, tussen 1 en 600 um, meest bij voorkeur tussen 1 en 500 um.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, heeft het vezelmateriaal een vezellengte welke is begrepen tussen 0,1 en 10,0 cm.

De “vezellengte” zoals hierin beschreven duidt de lengte van de individuele filamenten aan, Vezels met de hierin beschreven vezellengte worden verder ook “macrovezels” genoemd.

Binnen het hierin beschreven bereik is het mogelijk de vezels met grote precisie homogeen te verdelen tussen de individuele granulaire polymeermaterialen, terwijl zij zich tevens over voldoende afstand uitstrekken om een grote verbetering van de materiaaleigenschappen teweeg te brengen, bv. een verbeterde treksterkte, Binnen het hierin beschreven bereik zijn de vezels in staat zich in verschillende richtingen doorheen het mengsel uit te strekken, waarbij de verbeterde eigenschappen zich op isotrope wijze doorheen het composietmateriaal gewaar laten worden.

Bij voorkeur heeft het vezelmateriaal een vezellengte welke is begrepen tussen 0,1 en 10,0 cm, tussen 0,1 en 9,0 cm, tussen 0,1 en 8,0 cm, tussen 0,1 en 7,0 cm, tussen 0,1 en 6,0 cm, tussen 0,1 en 5,0 cm of tussen 0,1 en 4,0 cm. Meer bij voorkeur heeft het vezelmateriaal een vezellengte welke is begrepen tussen 0,1 en 3,9 cm, tussen 0,2 en 3,8 cm, tussen 0,3 en 3,7 cm, tussen 0,4 en 3,6 cm, tussen 0,5 en 3,5 cm, tussen 0,6

11 BE2021/5603 en 3,4 cm, tussen 0,7 en 3,3 cm, tussen 0,8 en 3,2 cm of tussen 0,9 en 3,1 cm, meest bij voorkeur tussen 1,0 en 3,0 cm.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, omvat het vezelmateriaal vezels met een doorsnede begrepen tussen 0,01 en 2,00 mm. Bij voorkeur hebben de vezels een doorsnede begrepen tussen 0,01 en 1,90 mm, tussen 0,01 en 1,80 mm, tussen 0,01 en 1,70 mm, tussen 0,01 en 1,60 mm, tussen 0,01 en 1,50 mm, tussen 0,01 en 1,40 mm, tussen 0,01 en 1,30 mm, tussen 0,01 en 1,20 mm, tussen 0,01 en 1,10 mm, meest bij voorkeur tussen 0,01 en 1,00 mm.

In sommige uitvoeringsvormen, worden het vezelmateriaal en het granulair polymeermateriaal gemengd in stap c volgens een mengverhouding begrepen tussen 1:99 en 30:70,

In deze verhoudingen wordt een optimaal evenwicht gevonden tussen een goede binding en goede materiaaleigenschappen van het composietmateriaal. Bovendien zijn de hierin beschreven verhoudingen optimaal om de recycleerbaarheid van het composietmateriaal verder te verbeteren, welke bijdraagt aan de circulaire inzetbaarheid van het composietmateriaal.

Bij voorkeur worden het vezelmateriaal en het granulair polymeermateriaal gemengd in stap volgens een mengverhouding (volume of gewichtsverhouding) begrepen tussen 1:99 en 30:70, tussen 1:99 en 20:80, tussen 1:99 en 15:85, tussen 1:99 en 10:90, tussen 1:99 en 9:91, tussen 1:99 en 8:92, tussen 1:99 en 7:93, tussen 1:99 en 6:94, tussen 1:99 en 5:95, meest bij voorkeur tussen 1:99 en 4:96,

Het verwarmen en comprimeren in stap d wordt volgens sommige uitvoeringsvormen uitgevoerd middels kalanderen, pultrusie, compressie, persvormen, thermisch vormen, rotatiegieten, etc. of combinaties daarvan.

Met de term "kalanderen” wordt het continue proces aangeduid waarbij een composietmateriaal wordt gevormd tussen twee of meer walsen. “Pultrusie” is een continue vormgevingstechniek waarbij homogene mengsel van vezelmateriaal en granulair polymeermateriaal door een matrijs wordt getrokken. In de matrijs zitten één of meerdere openingen die de vorm van het finale materiaal bepalen, “Persvormen” of “compressievormen” is een vormgevingsmethode waarbij het materiaal, doorgaans voorverwarmd, eerst in een open, verwarmde mal wordt gebracht. De mal wordt vervolgens gesloten met een topkracht of plugorgaan, er wordt druk uitgeoefend om

12 BE2021/5603 het materiaal in contact te brengen met alle malgebieden, terwijl warmte en druk worden gehandhaafd totdat het vormmateriaal is uitgehard. “Rotatiegieten” is het spanningsvrij verwarmen van kunststofpoeder in een matrijs tot een gevormd kunststofproduct. Door het roteren, in twee loodrecht op elkaar staande assen, smelt de kunststof tegen de matrijswand en neemt diens specifieke vorm aan.

Volgens sommige uitvoeringsvormen, worden gedurende stap c één of meerdere additieven gemengd met het granulair polymeermateriaal en het vezelmateriaal. Bij voorkeur worden gedurende stap c één of meerdere additieven gemengd met het granulair polymeermateriaal en het vezelmateriaal, welke additieven worden gekozen uit de groep van vulstoffen, versterkingsvezels, hydrofobe vezels, hydrofiele vezels, oleofiele vezels, anti-corrosiemiddelen, antibacteriële middelen, schimmelwerende middelen, vlamvertragende middelen, of combinaties. Mogelijks kunnen hierin nog andere additieven worden aangewend.

Mits de toevoeging van specifieke additieven kunnen verdere eigenschappen van het composietmateriaal worden verbeterd en/of aangepast. Zo kan bijvoorbeeld middels de inclusie van hydrofobe vezels een waterafstotend composietmateriaal worden verkregen.

Het verkregen composietmateriaal wordt in sommige uitvoeringsvormen verder voorzien van één of meerdere afwerkingslagen. Dergelijke afwerkingslagen hebben als doel het composietmateriaal van een specifieke eigenschap te voorzien aan diens één of meerdere zijden, in het bijzonder buitenzijden. Dit kan een functionele eigenschap zijn, bv. bij het voorzien van een krasbestendige laag of een waterafstotende laag, of kan uit esthetische overwegingen worden aangebracht, bv. een laklaag, een gekleurde en of geprinte laag. Het voorzien van één of meerdere afwerkingslagen kan tijdens onderhavige werkwijze plaatsvinden, alsook na de vervaardiging van het composietmateriaal. In het bijzonder voorzien de één of meerdere afwerkingslagen functionele eigenschappen, esthetische eigenschappen, of combinaties daarvan.

Daarnaast kan het materiaal op elk ogenblik een of meerdere specifieke afwerkingsvormen krijgen voor specifieke toepassingen.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, omvat het granulair polymeermateriaal een thermoplastisch en/of thermogehard polymeer gekozen uit de groep van acrylonitril-butadieen-styreen (ABS), acryl, polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE), polyethyleen met lage dichtheid (LDPE), polyethyleentereftalaat (PET), polyvinylchloride (PVC), polypropyleen (PP), polystyreen (PS), polyurethanen (PU/PUR), polylactide

13 BE2021/5603 (PLA), polyesters, polyvinylesters, ureumformaldehydes, melamines, of combinaties daarvan.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, wordt het vezelmateriaal gekozen uit de groep van glasvezels, polyestervezels, acrylonitril-butadieen-styreenvezels (ABS), polystyreenvezels (PS), nylonvezels, polyamidevezels (PA), polyethyleentereftalaatvezels (PET), natuurlijke vezels, metaalvezels, of combinaties daarvan. Optioneel, kunnen smeltvezels worden toegevoegd.

De verscheidene uitvoeringsvormen van de onderhavige werkwijze zijn bovendien alle op een eenvoudige wijze te implementeren in bestaande productieprocessen teneinde de afvallast bij de bron te kunnen verlagen.

In sommige uitvoeringsvormen, kunnen naast het granulaire polymeermateriaal en het vezelmateriaal ook verscheidene afvalmaterialen worden verwerkt, waaronder plastics, hout, rubber, papier e.d. Deze materialen worden homogeen in de matrix van het composietmateriaal gebonden en vormen aldus een verlichting van de afvallast.

Een tweede aspect van de onderhavige uitvinding betreft een composietmateriaal, omvattende een granulair polymeermateriaal en een vezelmateriaal, waarbij het merendeel van het gebruikte granulair polymeermateriaal een verwekingstemperatuur heeft welke minstens 5°C, meer bij voorkeur minstens 10°C lager is dan de smelttemperatuur van het vezelmateriaal, en waarbij het granulair polymeermateriaal en het vezelmateriaal zijn gebonden in een homogeen gemengde structuur,

Bij voorkeur heeft het merendeel van het gebruikte granulair polymeermateriaal een verwekingstemperatuur welke minstens 11°C lager is dan de smelttemperatuur van het vezelmateriaal. Meer bij voorkeur, heeft het merendeel van het gebruikte granulair polymeermateriaal een verwekingstemperatuur welke minstens 12°C, 13°, 14°C, of 15°C lager is dan de smelttemperatuur van het vezelmateriaal. Nog meer bij voorkeur, heeft het merendeel van het gebruikte granulair polymeermateriaal een verwekingstemperatuur welke minstens 16°C, 17°C, 18°C, 19°C, of 20°C lager is dan de smelttemperatuur van het vezelmateriaal. Nog meer bij voorkeur, heeft het merendeel van het gebruikte granulair polymeermateriaal een verwekingstemperatuur welke minstens 21°C, 22°C, 23°C, 24°C, of 25°C lager is dan de smelttemperatuur van het vezelmateriaal.

14 BE2021/5603

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, vormt de homogeen gemengde structuur een driedimensionaal netwerk.

De homogene verdeling van het granulair polymeermateriaal en het vezelmateriaal in dit driedimensionaal netwerk draagt verder bij aan de isotrope materiaaleigenschappen van het verkregen composietmateriaal. Het materiaal is bovendien nagenoeg oneindig opnieuw recycleerbaar, wat bijdraagt aan de circulariteit van het verkregen composiet,

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, heeft het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 welke is begrepen tussen 1 en 15000 um. Binnen het hierin beschreven bereik is het granulair polymeermateriaal optimaal in staat zijn verklevende en/of bindende werking in het composietmateriaal uit te oefenen, en beschikt het composietmateriaal over een optimale kwaliteit,

Bij voorkeur heeft het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 welke is begrepen tussen 1 en 10000 um. Meer bij voorkeur heeft het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 welke is begrepen tussen 1 en 5000 um, tussen 1 en 4000 um, of tussen 1 en 3000 um. Nog meer bij voorkeur heeft het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 welke is begrepen tussen 1 en 2500 um, tussen 1 en 2000 um, tussen 1 en 1500 um, tussen 1 en 1000 um. Nog meer bij voorkeur, heeft het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 welke is begrepen tussen 1 en 900 um, tussen 1 en 800 um, tussen 1 en 700 um, tussen 1 en 600 um, meest bij voorkeur tussen 1 en 500 um.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, heeft het vezelmateriaal een vezellengte welke is begrepen tussen 0,1 en 10,0 cm.

Binnen het hierin beschreven bereik is het mogelijk de vezels met grote precisie homogeen te verdelen tussen de individuele granulaire polymeermaterialen, terwijl zij zich tevens over voldoende afstand uitstrekken om een grote verbetering van de materiaaleigenschappen teweeg te brengen. Binnen het hierin beschreven bereik zijn de vezels in staat zich in verschillende richtingen doorheen het mengsel uit te strekken, waarbij de verbeterde eigenschappen zich op isotrope wijze doorheen het composietmateriaal gewaar laten worden.

Bij voorkeur heeft het vezelmateriaal een vezellengte welke is begrepen tussen 0,1 en 10,0 cm, tussen 0,1 en 9,0 cm, tussen 0,1 en 8,0 cm, tussen 0,1 en 7,0 cm, tussen 0,1 en 6,0 cm, tussen 0,1 en 5,0 cm of tussen 0,1 en 4,0 cm. Meer bij voorkeur heeft het

15 BE2021/5603 vezelmateriaal een vezellengte welke is begrepen tussen 0,1 en 3,9 cm, tussen 0,2 en 3,8 cm, tussen 0,3 en 3,7 cm, tussen 0,4 en 3,6 cm, tussen 0,5 en 3,5 cm, tussen 0,6 en 3,4 cm, tussen 0,7 en 3,3 cm, tussen 0,8 en 3,2 cm of tussen 0,9 en 3,1 cm, meest bij voorkeur tussen 1,0 en 3,0 cm.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, omvat het vezelmateriaal vezels met een doorsnede begrepen tussen 0,01 en 2,00 mm. Bij voorkeur hebben de vezels een doorsnede begrepen tussen 0,01 en 1,90 mm, tussen 0,01 en 1,80 mm, tussen 0,01 en 1,70 mm, tussen 0,01 en 1,60 mm, tussen 0,01 en 1,50 mm, tussen 0,01 en 1,40 mm, tussen 0,01 en 1,30 mm, tussen 0,01 en 1,20 mm, tussen 0,01 en 1,10 mm, meest bij voorkeur tussen 0,01 en 1,00 mm.

In sommige uitvoeringsvormen, zijn het vezelmateriaal en het granulair materiaal in de homogeen gemengde structuur vervat volgens een ratio begrepen tussen 1:99 en 30:70.

In deze verhoudingen wordt een optimaal evenwicht gevonden tussen een goede binding en goede materiaaleigenschappen van het composietmateriaal. Bovendien zijn de hierin beschreven verhoudingen optimaal om de recycleerbaarheid van het composietmateriaal verder te verbeteren, welke bijdraagt aan de circulaire inzetbaarheid van het composietmateriaal.

Bij voorkeur worden zijn vezelmateriaal en het granulair polymeermateriaal in de homogeen gemengde structuur vervat volgens een ratio (volume of gewicht) begrepen tussen 1:99 en 30:70, tussen 1:99 en 20:80, tussen 1:99 en 15:85, tussen 1:99 en 10:90, tussen 1:99 en 9:91, tussen 1:99 en 8:92, tussen 1:99 en 7:93, tussen 1:99 en 6:94, tussen 1:99 en 5:95, meest bij voorkeur tussen 1:99 en 4:96,

In sommige uitvoeringsvormen, omvat het composietmateriaal één of meerdere additieven. Bij voorkeur, omvat het composietmateriaal één of meerdere additieven gekozen uit de groep van versterkingsvezels, hydrofobe vezels, hydrofiele vezels, oleofiele vezels, anti-corrosiemiddelen, antibacteriële middelen, schimmelwerende middelen, vlamvertragende middelen, of combinaties daarvan. Mogelijks kunnen hierin nog andere additieven worden aangewend.

Mits de toevoeging van specifieke additieven kunnen verdere eigenschappen van het composietmateriaal worden verbeterd en/of aangepast. Zo kan bijvoorbeeld middels de

16 BE2021/5603 inclusie van hydrofobe vezels een waterafstotend composietmateriaal worden verkregen.

Het composietmateriaal omvat in sommige uitvoeringsvormen één of meerdere afwerkingslagen. Dergelijke afwerkingslagen hebben als doel het composietmateriaal van een specifieke eigenschap te voorzien aan diens één of meerdere zijden, in het bijzonder buitenzijden. Dit kan een functionele eigenschap zijn, bv. bij het voorzien van een krasbestendige laag of een waterafstotende laag, of kan uit esthetische overwegingen worden aangebracht, bv. een laklaag, een gekleurde en of geprinte laag.

In het bijzonder voorzien de één of meerdere afwerkingslagen functionele eigenschappen, esthetische eigenschappen, of combinaties daarvan.

Daarnaast kan het materiaal op elk ogenblik een of meerdere specifieke afwerkingsvormen krijgen voor specifieke toepassingen.

Volgens sommige uitvoeringsvormen, omvat het granulair polymeermateriaal een thermoplastisch en/of thermogehard polymeer gekozen uit de groep van acrylonitril- butadieen-styreen (ABS), acryl, polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE), polyethyleen met lage dichtheid (LDPE), polyethyleentereftalaat (PET), polyvinylchloride (PVC), polypropyleen (PP), polystyreen (PS), polyurethanen (PU/PUR), polylactide (PLA), polyesters, polyvinylesters, ureumformaldehydes, melamines, of combinaties daarvan.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm, wordt het vezelmateriaal gekozen uit de groep van glasvezels, polyestervezels, acrylonitril-butadieen-styreenvezels (ABS), polystyreenvezels (PS), nylonvezels, polyamidevezels (PA), polyethyleentereftalaatvezels (PET), natuurlijke vezels, metaalvezels, of combinaties daarvan. Optioneel, omvat het composietmateriaal smeltvezels.

Natuurlijke vezels kunnen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, zaadvezels zoals katoen en kapok; bladvezels zoals sisal en agave; bastvezels of huidvezels zoals vlas, jute, kenaf, hennep, ramee, rotan, sojavezels, wijnstokvezels, en bananenvezels; fruitvezels zoals kokosvezels; stengelvezels zoals tarwestro, rijst, gerst, bamboe, gras, en boomhout; dierlijke haarvezels zoals schapenwol, geitenhaar (kasjmier, mohair), alpacahaar, paardenhaar; zijde vezels; vogelvezels zoals veren,

In sommige uitvoeringsvormen heeft het composietmateriaal een in hoofdzaak isotrope treksterkte, waarbij de treksterkte in twee verschillende richtingen maximaal 25% verschilt. Bij voorkeur verschilt de treksterkte in twee verschillende richtingen maximaal 20%, 15% of 10%. Meer bij voorkeur, verschilt de treksterkte in twee verschillende

17 BE2021/5603 richtingen maximaal 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3% of 2%. Meest bij voorkeur verschilt de treksterkte in twee verschillende richtingen maximaal 1%.

In sommige uitvoeringsvormen vertoont het composietmateriaal een in hoofdzaak isotrope doorbuigingsweerstand, waarbij de doorbuigingsweerstand in twee verschillende richtingen maximaal 25% verschilt. Bij voorkeur verschilt de doorbuigingsweerstand in twee verschillende richtingen maximaal 20%, 15% of 10%.

Meer bij voorkeur, verschilt de doorbuigingsweerstand in twee verschillende richtingen maximaal 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3% of 2%. Meest bij voorkeur verschilt de doorbuigingsweerstand in twee verschillende richtingen maximaal 1%.

Verdere isotrope eigenschappen betreffen onder andere krimp, uitzetting, slagvastheid, impactweerstand en/of kruip, welke in twee verschillende richtingen maximaal 25% verschillen, bij voorkeur maximaal 20%, 15% of 10%, meer bij voorkeur maximaal 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3% of 2%. Meest bij voorkeur verschillen zij maximaal 1%.

De isotrope eigenschappen van het composietmateriaal laat in sommige uitvoeringsvormen toe dat met een lagere gewicht een zelfde performantie wordt verkregen. Zo laat het gebruik van een composietmateriaal zoals hierin beschreven een gewichtsreductie toe van ten minste 1%, bij voorkeur ten minste 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, meest bij voorkeur van ten minste 10%.

De verschillende uitvoeringsvormen van het composietmateriaal zoals hierin beschreven worden bij voorkeur vervaardigd middels een werkwijze volgens het eerste aspect van de uitvinding.

De verschillende composietmaterialen zoals hierin beschreven betreffen zowel halffabricaten als fabricaten. Deze halffabricaten zijn bij voorkeur flexibele matten. De fabricaten zijn veelal vaste materialen welke in een specifieke, functionele vorm worden gebracht. Dergelijke vormen zijn bijvoorbeeld vlakke platen, gegolfde platen, containers, paletten, of in wezen elke vorm die kan worden verkregen middels gekende polymeer vormgevingstechnieken. De composietmaterialen zoals hierin verkregen blijven vervormbaar middels verhitting, ook na vervaardiging ervan.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende voorbeelden die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

18 BE2021/5603

VOORBEELDEN

Voorbeeld 1: Plaatvormig composietmateriaal omvattende granulair polyethyleen, granulair polypropyleen en nylonvezels

Het plaatvormig composietmateriaal omvat 48% granulair polyethyleen, 48% granulair polypropyleen en 4% nylonvezels op gewichtsbasis. Het granulair PE en granulair PP hebben een deeltjesgrootte d90 van ongeveer 400 um, en de nylonvezels hebben een vezellengte gelegen tussen 1,0 en 3,0 cm, en een vezeldikte van ongeveer 0,5 mm. Het

PE, PP en de nylonvezels zijn homogeen gemengd in het composietmateriaal, en vormen een driedimensionaal netwerk dat uitzonderlijk goede materiaaleigenschappen heeft.

De treksterkte en doorbuigingsweerstand van het plaatvormig composietmateriaal werden bepaald over twee verschillende richtingen in het vlak van het plaatvormig materiaal. De treksterkte in deze beide richtingen verschilt slechts 5%, terwijl het verschil in doorbuigingsweerstand ongeveer 4% bedraagt.

Het composietmateriaal is bovendien op eenvoudige wijze te recycleren zonder aan productkwaliteit in te boeten en vereist geen toevoeging van nieuw polymeermateriaal.

Dusdanig is het composietmateriaal circulair inzetbaar.

Voorbeeld 2: Gegolfd plaatvormig composietmateriaal omvattende granulair polypropyleen en polyethyleentereftalaatvezels

Het gegolfd plaatvormig composietmateriaal omvat 97% granulair polypropyleen en 3% polyethyleentereftalaatvezels op gewichtsbasis. Het granulair PP heeft een deeltjesgrootte d90 van ongeveer 250 um, en de PET-vezels hebben een vezellengte gelegen tussen 1,5 en 2,5 cm, en een vezeldikte van ongeveer 0,3 mm. Het PP en de

PET-vezels zijn homogeen gemengd in het composietmateriaal, en vormen een driedimensionaal netwerk dat uitzonderlijk goede materiaaleigenschappen heeft.

De treksterkte en doorbuigingsweerstand van het gegolfd plaatvormig composietmateriaal werden bepaald over twee verschillende richtingen in het vlak van het plaatvormig materiaal. De treksterkte in deze beide richtingen verschilt slechts 9%, terwijl het verschil in doorbuigingsweerstand ongeveer 10% bedraagt.

19 BE2021/5603

Het composietmateriaal is bovendien op eenvoudige wijze te recycleren zonder aan productkwaliteit in te boeten en vereist geen toevoeging van nieuw polymeermateriaal.

Dusdanig is het composietmateriaal circulair inzetbaar.

Voorbeeld 3: Vervaardiging van een plaatvormig composietmateriaal

Een plaatvormig composietmateriaal wordt vervaardigd middels: a. het voorzien van 98% op gewichtsbasis granulair polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) en met deeltjesgrootte d90 van ongeveer 200 um en een verwekingstemperatuur van 125°C; b. het voorzien van 2% op gewichtsbasis polyamidevezel met een vezellengte gelegen tussen 1,0 en 2,5 cm, en een vezeldikte van ongeveer 0,3 mm en met een verwekingstemperatuur van 170°C; c. het mengen van genoemde componenten tot een homogeen gemengde structuur; en d. het verwarmen en comprimeren van het mengsel tot een temperatuur van 130°C, waarbij het geheel wordt gebonden in deze homogeen gemengde structuur,

De treksterkte en doorbuigingsweerstand van het plaatvormig composietmateriaal werden bepaald over twee verschillende richtingen in het vlak van het plaatvormig materiaal. De treksterkte in deze beide richtingen verschilt slechts 5%, terwijl het verschil in doorbuigingsweerstand ongeveer 6% bedraagt.

Het composietmateriaal is bovendien op eenvoudige wijze te recycleren zonder aan productkwaliteit in te boeten en vereist geen toevoeging van nieuw polymeermateriaal.

Dusdanig is het composietmateriaal circulair inzetbaar.

Claims (23)

20 BE2021/5603 CONCLUSIES

1. Een werkwijze voor het vervaardigen van een composietmateriaal, omvattende de stappen:

a. het voorzien van een granulair polymeermateriaal omvattende één of meerdere polymeren, waarbij minstens één van de polymeren een thermoplastisch materiaal is;

b. het bepalen van een verwekingstemperatuur van het polymeermateriaal, waarbij de verwekingstemperatuur de temperatuur is waarbij minstens 30% van het genaamde polymeermateriaal zal verweken;

c. het voorzien van een vezelmateriaal of een mengsel van verschillende vezelmaterialen waarbij het vezelmateriaal of het mengsel ervan een smelttemperatuur heeft die minstens 5°C, meer bij voorkeur minstens 10°C hoger is dan de verwekingstemperatuur van het polymeermateriaal en/of waarbij het vezelmateriaal niet smeltbaar is;

d. het mengen van genoemd granulair polymeermateriaal en vezelmateriaal tot een homogeen gemengde structuur; en e. het verwarmen en comprimeren van het mengsel uit stap d waarbij de temperatuur van het mengsel gelijk zal zijn aan de verwekingstemperatuur of maximaal 15°C ervan verschilt en waarbij het vezelmateriaal in deze homogeen gemengde structuur worden gebonden.

2. De werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de homogeen gemengde structuur verkregen in stap d een driedimensionaal netwerk vormt,

3. De werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 heeft welke is begrepen tussen 1 en 15000 um.

4. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het vezelmateriaal een vezellengte heeft welke is begrepen tussen 0,1 en 10,0 cm.

5. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het vezelmateriaal vezels omvat met een doorsnede begrepen tussen 0,01 en 2,00 mm.

6, De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het vezelmateriaal en het granulair polymeermateriaal worden gemengd in stap c volgens een mengverhouding begrepen tussen 1:99 en 30:70.

7. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het verwarmen en comprimeren in stap d word uitgevoerd middels kalanderen, pultrusie, persvormen, thermisch vormen, rotatiegieten, of combinaties daarvan.

21 BE2021/5603

8. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1-7, met het kenmerk, dat gedurende stap c één of meerdere additieven worden gemengd met het granulair polymeermateriaal en het vezelmateriaal, welke additieven worden gekozen uit de groep van vulstoffen, versterkingsvezels, hydrofobe vezels, hydrofiele vezels, oleofiele vezels, anti-corrosiemiddelen, antibacteriële middelen, schimmelwerende middelen, vlamvertragende middelen, of combinaties daarvan.

9. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1-8, met het kenmerk, dat het verkregen composietmateriaal verder wordt voorzien van één of meerdere afwerkingslagen.

10.De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1-9, met het kenmerk, dat het granulair polymeermateriaal een thermoplastisch en/of thermogehard polymeer omvat gekozen uit de groep van acrylonitril-butadieen-styreen (ABS), acryl, polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE), polyethyleen met lage dichtheid (LDPE), polyethyleentereftalaat (PET), polyvinylchloride (PVC), polypropyleen (PP), polystyreen (PS), polyurethanen (PU/PUR), polylactide (PLA), polyesters, polyvinylesters, ureumformaldehydes, melamines, of combinaties daarvan.

11.De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1-10, met het kenmerk, dat het vezelmateriaal wordt gekozen uit de groep van glasvezels, polyestervezels, acrylonitril-butadieen-styreenvezels (ABS), polystyreenvezels (PS), nylonvezels, polyamidevezels (PA), polyethyleentereftalaatvezels (PET), natuurlijke vezels, metaalvezels, of combinaties daarvan.

12.Een composietmateriaal, omvattende een granulair polymeermateriaal omvattende één of meerdere polymeren, waarbij minstens één van de polymeren een thermoplastisch materiaal is en een vezelmateriaal of een mengsel van verschillende vezelmaterialen, waarbij het vezelmateriaal of het mengsel ervan een smelttemperatuur heeft die minstens 5°C, meer bij voorkeur minstens 10°C hoger is dan de verwekingstemperatuur van het granulair polymeermateriaal en/of waarbij het vezelmateriaal niet smeltbaar is en waarbij het granulair polymeermateriaal en het vezelmateriaal zijn gebonden in een homogeen gemengde structuur,

13.Het composietmateriaal volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de homogeen gemengde structuur een driedimensionaal netwerk vormt. 14, Het composietmateriaal volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk, dat het granulair polymeermateriaal een deeltjesgrootte d90 heeft welke is begrepen tussen 1 en 15000 um.

22 BE2021/5603

15. Het composietmateriaal volgens één der voorgaande conclusies 12-14, met het kenmerk, dat het vezelmateriaal een vezellengte heeft welke is begrepen tussen 0,1 en 10,0 cm.

16, Het composietmateriaal volgens één der voorgaande conclusies 12-15, met het kenmerk, dat het vezelmateriaal vezels omvat met een doorsnede begrepen tussen 0,01 en 2,00 mm.

17. Het composietmateriaal volgens één der voorgaande conclusies 12-16, met het kenmerk, dat het vezelmateriaal en het granulair materiaal in de homogeen gemengde structuur zijn vervat volgens een ratio begrepen tussen 1:99 en 30:70.

18. Het composietmateriaal volgens één der voorgaande conclusies 12-17, met het kenmerk, dat het composietmateriaal één of meerdere additieven omvat gekozen uit de groep van vulstoffen, versterkingsvezels, hydrofobe vezels, hydrofiele vezels, oleofiele vezels, anti-corrosiemiddelen, antibacteriële middelen, schimmelwerende middelen, vlamvertragende middelen, of combinaties daarvan.

19, Het composietmateriaal volgens één der voorgaande conclusies 12-18, met het kenmerk, dat het composietmateriaal één of meerdere afwerkingslagen omvat.

20, Het composietmateriaal volgens één der voorgaande conclusies 12-19, met het kenmerk, dat het granulair polymeermateriaal een thermoplastisch en/of thermogehard polymeer omvat gekozen uit de groep van acrylonitril-butadieen- styreen (ABS), acryl, polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE), polyethyleen met lage dichtheid (LDPE), polyethyleentereftalaat (PET), polyvinylchloride (PVC), polypropyleen (PP), polystyreen (PS), polyurethanen (PU/PUR), polylactide (PLA), polyesters, polyvinylesters, ureumformaldehydes, melamines, of combinaties daarvan.

21. Het composietmateriaal volgens één der voorgaande conclusies 12-20, met het kenmerk, dat het vezelmateriaal wordt gekozen uit de groep van glasvezels, polyestervezels, acrylonitril-butadieen-styreenvezels (ABS), polystyreenvezels (PS), nylonvezels, polyamidevezels (PA), polyethyleentereftalaatvezels (PET), natuurlijke vezels, metaalvezels, of combinaties daarvan.

22. Het composietmateriaal volgens één der voorgaande conclusies 12-21, met het kenmerk, dat het composietmateriaal een in hoofdzaak isotrope treksterkte heeft, waarbij de treksterkte in twee verschillende richtingen maximaal 50% verschilt,

23.Het composietmateriaal volgens één de voorgaande conclusies 12-22, vervaardigd middels een werkwijze volgens één der conclusies 1-11.