NL1027579C2 - Werkwijze voor het vervormen van een kunststofplaat. - Google Patents

Description

.1

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervormen van een kunststofplaat.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervormen van een kunststofplaat, samengesteld uit een kern van 5 met hars behandelde vezels, waarbij de plaat onder verhoogde druk en temperatuur in een pers wordt samengeperst en vervormd in een matrijs.

Een dergelijke werkwijze is op zich bekend uit de te name van de onderhavige aanvrager eerder ingediende Europese octrooiaanvrage EP 0 705 680. Volgens de daaruit bekende methode wordt een lagenpakket , 10 bestaande uit een kern en aan beide zijden op de kern gelamineerde deklagen, met elkaar onder warmte samen geperst bij een druk van 6 tot 90 bar en een maximale temperatuur in het gebied van 145 tot 160 °C ter verkrijging van een kunststofplaat. Tijdens deze pershandeling wordt het in kernlaag aanwezige hars niet volledig uitgehard waardoor het mogelijk 15 is de aldus verkregen plaat door middel van een opvolgende

verwarmingsstap te vervormen. Na het beëindigen van de pershandeling vindt in een tweede stap een a-symmetrische verwarming plaats van de plaat tussen een bovenste verwarmingsplaat, die tot een temperatuur in het gebied van ongeveer 150 tot 190 °C wordt verwarmd, en een onderste 20 verwarmingsplaat, die een temperatuur in het gebied van 20 tot 60 °C

bezit, waarbij de verwarmingstijd ongeveer 1 tot 10 minuten, afhankelijk van de dikte van de plaat, bedraagt. Nadat de plaat aldus a-symmetrisch is verwarmd wordt deze overgebracht naar een buiginrichting waarbij de nog niet volledig uitgeharde kernlagen door middel van compressie 25 plastisch worden vervormd. Tenslotte wordt voor het afbouwen van de inwendige spanning en ter verbetering van de mechanische materiaaleigenschappen de aldus vervormde plaat naar een onderdompel bad overgebracht, waarbij de vervormde plaat ook in het onderdompel bad door middel van klemmen in de matrijs blijft gefixeerd. De hierbij optredende 30 naharding vindt plaats doordat het onderdompel bad uit een weekmaker bestaat, welke naharding bij een temperatuur van 120 tot 160 °C wordt 1027579 2 uitgevoerd. Een nadeel van een dergelijke wijze van vervormen van platen is dat een drietal afzonderlijke handelingen dienen te worden verricht, waarbij met name de nahardingsstap in het onderdompel bad als nadelig wordt ervaren, in het bijzonder ten aanzien van de daarbij toegepaste 5 chemicaliën. Bovendien treedt bij het uit het onderdompel bad wegnemen van de vervormde plaat verlies aan chemicaliën op, hetgeen een kostenverhoging met zich mee brengt.

Verder is uit het ten name van de onderhavige aanvrager verleend Amerikaans octrooi schrift 4.801.495 een decoratief paneel 10 bekend, omvattende een kernlaag, waarbij op één of beide oppervlakken een decoratieve laag is aangebracht, en een buitenste laag op ten minste één oppervlak van het paneel, welke buitenste laag voornamelijk is samengesteld uit een synthetisch hars, dat één of meer door straling polymeriseerbare verbindingen omvat. Als kernmateriaal zijn bijvoorbeeld 15 vliezen of matten uit mineraal vezels, papier, glasvezels, kunststofvezels en mengsels hiervan genoemd.

Daarnaast is uit het ten name van de onderhavige aanvrager verleend Amerikaans octrooi schrift 4.789.604 een decoratief paneel bekend met ten minste een matte decoratieve zijde, welk paneel een kernlaag 20 omvat, waarbij op één of beide oppervlakken een decoratieve laag is aangebracht, en een buitenste laag op ten minste één oppervlak van het paneel, welke buitenste laag voornamelijk is samengesteld uit een synthetisch hars, dat één of meer door straling polymeriseerbare verbindingen omvat. Als kernmateriaal zijn bijvoorbeeld panelen of folies 25 van kunststof of metaal genoemd.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het vervormen van kunststofplaten, waarbij volgens eenvoudige wijze gebogen elementen kunnen worden verkregen.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het 30 verschaffen van een werkwijze voor het vervormen van kunststofplaten, waarbij door het manipuleren van de procesomstandigheden de mate van 4 n o -7 R7 Ω 3 buiging van de vervormde kunststofplaat kan worden beïnvloed.

De onderhavige werkwijze zoals vermeld in de aanhef wordt gekenmerkt doordat voor het samenpersen de plaat aan beide zijden wordt verwarmd bij een temperatuur in het gebied van 100 tot 200 °C, een druk 5 in hét gebied van 5 tot 120 bar en gedurende verblijftijd in de pers van 5 tot 150 minuten.

In de hiervoor vermelde wijze van persen wordt de kunststofplaat tot zijn uiteindelijke dikte saniengeperst.

De uit een kernlaag van met hars behandelde vezels 10 samengestelde kunststofplaat kan op een of op beide zijden zijn voorzien van een decoratief oppervlak, welk decoratief oppervlak een decoratieve coating, in het bijzonder een door elektronen straling geharde coating kan omvatten. Een dergelijke decoratieve coating omvat een synthetische harslaag op basis van een of meer door straling hardbare bestanddelen. De 15 decoratieve laag kan in bepaalde uitvoeringsvormen ook zijn samengesteld uit melamine of ureum of melamine/ureum geïmpregneerde decoratieve papieren.

Het verdient de voorkeur dat als synthetisch hars een hars uit de groep van onverzadigde acryl aten en methacrylaten wordt toegepast. 20 Een dergelijke groep van verbindingen levert namelijk starre netwerken na polymerisatie van het synthetisch hars.

Bij voorkeur is het synthetisch hars samengesteld uit een oligomeer van epoxy en acrylaat of silicone en acrylaat, bij voorkeur een oligomeer van polyester en acrylaat en met name een oligomeer van 25 urethaan en acrylaat of de overeenkomstige oligomeren van methacrylaat als prepolymeren, die in staat zijn tot polymerisatie door straling, die zijn gepolymeriseerd door straling, indien gewenst met een mono-, tetra-, penta-, en/of hexa-acrylaat, bij voorkeur een diacrylaat of triacrylaat van polyolen of etherpolyolen of de overeenkomstige methacrylaten.

30 Het verdient verder vanuit het oogpunt van goede oppervlakte-eigenschappen van de kunststofplaat de voorkeur dat het 1027579 » 4 prepolymeer volgens de onderhavige uitvinding een alifatisch oligomeer van urethaan en acrylaat is, dat met een diacrylaat of triacrylaat is gepolymeriseerd door straling.

Als kernlaag wordt bij voorkeur een thermohardend composiet 5 toegepast, waarbij het gewenst is dat het thermohardende composiet is samengesteld uit een aantal papierlagen die met een hars zijn geïmpregneerd. Aldus kan een thermohardend composiet van elke gewenste dikte worden vervaardigd door middel van het aanpassen van het aantal lagen papier, de dikte en de hoeveelheid hars.

10 Daarnaast kan als een thermohardend composiet ook een non- woven weefsel, dat met een hars is geïmpregneerd, worden toegepast. Ook verdichte matten van vezels kunnen worden aangemerkt als non-woven j weefsels. Dergelijke matten worden bijvoorbeeld verkregen door het strooien van vezels op een transportband, eventueel gevolgd door een 15 voorverdichting via een continue pers onder temperatuurverhoging en temperatuurverlaging.

Als geschikte vezels, die in het non-woven weefsel van de kernlaag kunnen worden toegepast, kunnen de volgende vezels worden genoemd: cellosehoudende vezels, in het bijzonder houtvezels, katoen- en 20 papiervezels, polyestervezels, glasvezels, steenwol vezels, minerale composietvezels of combinaties daarvan.

De voor de kernlaag toegepaste harsen worden bij voorkeur afzonderlijk van elkaar gekozen uit de groep bestaande uit fenol harsen, melamineharsen, ureumharsen, epoxyharsen, polyesterharsen, poly-25 isocyanaatharsen, polyurethaanacrylaat of combinaties daarvan. De toepassing van dergelijke harsen leidt tot een sterk en star harsnetwerk, hetgeen een bijdrage verschaft aan de constructieve eigenschappen van de onderhavige kunststofplaat.

De in de kern toegepaste vezels kunnen willekeurig of 30 gedeeltelijk georiënteerd zijn, zoals in het papier. Indien gewenst, kunnen de vezels zijn voorbehandeld, bijvoorbeeld met een hars, of aan 1027579 5 een nabehandeling zijn onderworpen, bijvoorbeeld met een hars. Aan het hars of de vezels, of aan beide componenten kunnen additieven worden toegevoegd, bijvoorbeeld vlamvertragende middelen, kleurmiddelen, weekmakers, vernettingsmiddelen, stabiüsatiemiddelen en middelen ter 5 verhoging van de duurzaamheid.

In een bijzondere uitvoeringsvorm wordt de plaat in de pers aan beide zijden verwarmd bij een temperatuur in het gebied van 140 tot 160 °C, een druk in het gebied van 30 tot 80 bar en gedurende een verblijftijd in de pers van 10-100 minuten.

10 In een bijzondere uitvoeringsvorm is het gewenst dat, nadat het samenpersen heeft plaatsgevonden, de aldus samengeperste plaat wordt verwarmd, vóórdat het uiteindelijk vervormen in de matrijs geschiedt, waarbij deze tussenverwarmingsstap of het voorverwarmen plaatsvindt in het gebied (Tg + 15) - (Tg + 115), waarbij Tg de vervormings- of 15 glasovergangstemperatuur is.

In de praktijk zal het vaak zo zijn dat grote voorraden van samengeperste kunststofplaten worden aangelegd, welke platen niet direct aan een vervormings- of buighandeling worden onderworpen. Nadat de samengeperste platen uit de pers zijn genomen, worden de platen 20 opgeslagen en pas uit© het magazijn genomen op het moment dat de vervorming moet plaatsvinden. Het is met name gewenst dat de kunststofplaat wordt verwarmd tot een temperatuur in het gebied (Tg + 35) - (Tg + 85), waarbij Tg de vervormings- of glasovergangstemperatuur is.

25 Nadat de kunststofplaten aan een verwarmingshandeling zijn onderworpen, worden de verwarmde kunststofplaten naar een matrijs of buiginrichting overgebracht, alwaar de kunststofplaat met de gewenste kromming wordt gebogen, waarbij het vervormen in de matrijs geschiedt bij een druk van ten minste 1,05 bar (absoluut), in het bijzonder bij een 30 druk van ten minste 1,3 bar (absoluut). In een bepaalde uitvoeringsvorm is het ook mogelijk het vervormen onder verlaagde druk uit te voeren, 1027579 * 6 waarbij een druk lager dan 0,9 bar de voorkeur verdient, in het bijzonder lager dan 0,7 bar.

De verblijftijd in de matrijs bij het vervormen is afhankelijk van de dikte van de kunststofplaat en de mate van koeling, 5 waarna de kunststofplaat uit de matrijs wordt weggenomen en enigszins terugveert. Echter, door het juist kiezen van de temperatuur-omstandigheden van de verwarmingsstap, vóórdat de buighandeling wordt uitgevoerd, is het mogelijk de mate van terugveren te bepalen.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige 10 werkwijze is het ook mogelijk dat het vervormen van de kunststofplaat in een matrijs plaatsvindt onder verhoogde temperatuuromstandigheden, in het bijzonder bij een temperatuur in het gebied (Tg + 15) - (Tg + 115), waarbij Tg de vervormings- of glasovergangstemperatuur is, en een druk van ten minste 1,05 bar (absoluut). j 15 In een dergelijke uitvoeringsvorm is de stap van de tussenverwarming of het aanvullend verwarmen na het samenpersen van de kunststofplaat weggelaten, zodat de onderhavige werkwijze in feite twee stappen omvat, namelijk het samenpersen of verdichten tot een vlakke plaat en vervolgens het buigen van de vlakke plaat tot een gekromde plaat 20 onder verhoogde temperatuursomstandigheden.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is het gewenst dat de kunststofplaat in de matrijs wordt verwarmd tot een temperatuur in het gebied (Tg + 35) - (Tg + 85), waarbij de Tg de vervormings- of glasovergangstemperatuur is, en een druk van ten minste 1,3 bar 25 (absoluut).

Het aanvullend verwarmen van de reeds samengeperste plaat kan bijvoorbeeld geschieden via een elektrische verwarming, verwarming door middel van olie, stoomverwarming, infraroodverwarming, bijna-infra-roodverwarming en/of microgolven.

30 De onderhavige werkwijze wordt verder gekenmerkt doordat het vervormen in de matrijs zodanig wordt uitgevoerd dat de straal van de 109757o • t 7 aldus vervormde plaat groter is dan de straal van de matrijs. Door de temperatuur van de tussenverwarmingsstap of het aanvullend verwarmen gunstigste kiezen kan de mate waarin de in de matrijs gebogen plaat terugveert worden beïnvloed. Bovendien kan men door het manipuleren van 5 de kromming van de matrijs ervoor zorgen dat een kunststofplaat met een vooraf bepaalde buiging wordt verkregen. Een daarvoor geschikte matrijs is schematisch weergegeven in de ingesloten figuur. De matrijs is samengesteld uit twee mal del en, te weten een bovenmal 1 en een ondermal 2, beide voorzien van een afdekplaat 3. In een bepaalde uitvoeringsvorm 10 zijn bovenmal 1 en ondermal 2 van verwarmingsmiddelen voorzien. De kromming van afdekplaat 3 is door middel van staven 4 te beïnvloeden, welke staven 4 in het perslichaam 5 kunnen worden uit- en ingeschoven. De te verwarmen kunststofplaat (niet weergegeven) wordt tussen ondermal 2 en bovenmal 1, in het bijzonder tussen de beide afdekplaten 3, geplaatst 15 waarna de beide mallen 1, 2 naar elkaar toe worden bewogen in de richting van de pijlen zodat de kunststofplaat hiertussen wordt geklemd en aansluitend vervormd. Nadat de vervorming heeft plaatsgevonden worden de bovenmal 1 en de ondermal 2 gekoeld door bijvoorbeeld koude lucht langs de staven 4 te leiden, waarna de aldus vervormde kunststofplaat uit 20 de matrijs wordt weggenomen door bovenmal 1 van ondermal 2 weg te nemen.

De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een aantal voorbeelden worden toegelicht, waarbij met name moet worden opgemerkt, dat de onderhavige uitvinding in geen geval tot dergelijke bijzondere voorbeelden is beperkt.

25 Voorbeelden 1-6.

Een lagenpakket, bestaande uit een kern van houtvezels en een fenolhars, waarbij beide zijden van de kern zijn voorzien van een decoratief oppervlak, bestaande uit een gepigmenteerde laag gebaseerd op acryl hars die door middel van elektronstraling is gehard, werd 30 samengeperst en gehard tot een dichtheid van 1400 kg/m3 bij een temperatuur van 150 ‘C, 80 bar en een verblijftijd van 15 minuten. Aldus 1027579 i t 8 werd een kunststofplaat met een dikte van 10 mm verkregen.

De aldus vervaardigde kunststofplaat werd aan een tussenverwarmingsstap of naverwarmingsstap onderworpen waarbij het verwarmen werd beëindigd wanneer een bepaalde temperatuur in het centrum 5 van de kunststof plaat werd bereikt. Vervolgens werd cle kunststof plaat naar een matrijs overgebracht, voorzien van een straal van 500 mm, en vervormd onder toepassing van een absolute druk van 1,3 bar. De kunststofplaat werd vervolgens in de matrijs afgekoeld naar een temperatuur die 30 °C beneden de vervormings- of glasovergangstemperatuur 10 van de kunststofplaat lag. Na het afkoelen werd de matrijs geopend en de aldus vervormde kunststofplaat veerde enigszins terug en bereikte zijn uiteindelijke vorm.

In onderstaande tabel staan de verschillende procesomstandigheden weergegeven.

15

Tabel.

Voorbeeld Type hars Type vezel Tg na Temperatuur Uiteindelijk samen- tijdens verkregen persen tussen- straal van 20 verwarmings- kunststofplaat stap na afkoel en 1 Fenol hars Door lucht 90 125 676 gestrooide houtvezels 25 2 Fenol hars Door lucht 90 140 622 gestrooide houtvezels 3 Fenol hars Door lucht 90 155 608 gestrooide 30 houtvezels 4 Fenol hars Door lucht 90 170 580 gestrooide houtvezels 1027579 • » 9

Tabel (vervolg)

Voorbeeld Type hars Type vezel Tg na Temperatuur Uiteindelijk samen- tijdens verkregen persen tussen- straal van 5 verwarmings- kunststofplaat stap na afkoelen 5 Fenol hars met Door lucht 85 155 572 weekmaker gestrooide houtvezels 10 6 Fenol hars met Door lucht 95 155 598 vlamvertragende gestrooide middelen houtvezels

Uit bovenstaande tabel volgt dat hoe hoger de temperatuur 15 van de tussenverwarming is, hoe minder de uiteindelijke kunststofplaat zal terugveren. Bovendien zal de toevoeging van een bepaald additief, zoals weekmaker (Voorbeeld 5) ervoor zorgen dat de uiteindelijke kunststofplaat minder zal terugveren (zie Voorbeeld 3). Daarentegen heeft de toevoeging van een ander additief, zoals vlamvertragende middelen aan 20 het fenol hars ertoe geleid dat de kunststofplaat slechts iets minder zal terugveren (Voorbeeld 6) ten opzichte van de uitvoeringsvorm waarin geen vlamvertragende middelen (zie Voorbeeld 3) zijn toegevoegd.

i 25 1027579

Claims (10)

1. Werkwijze voor het vervormen van een kunststofplaat, samengesteld uit een kern van met hars behandelde vezels, waarbij de 5 plaat onder verhoogde druk en temperatuur in een pers wordt samengeperst en vervormd in een matrijs, met het kenmerk, dat voor het samenpersen de plaat aan beide zijden wordt verwarmd bij een temperatuur in het gebied van 100-200 'C, een druk in het gebied van 5-120 bar en gedurende een verblijftijd in de pers van 5-150 minuten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de plaat aan beide zijden wordt verwarmd bij een temperatuur in het gebied van 140-160 ’C, een druk in het gebied van 30-80 bar en gedurende een verblijftijd in de pers van 10-100 minuten.

3. Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande 15 conclusies, met het kenmerk, dat, voordat het vervormen in de matrijs geschiedt, de kunststofplaat wordt verwarmd tot een temperatuur in het gebied (Tg + 15) - (Tg + 115), waarbij Tg de vervormings- of glasovergangstemperatuur is.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de 20 kunststofplaat wordt verwarmd tot een temperatuur in het gebied (Tg +35) - (Tg + 85), waarbij Tg de vervormings- of glasovergangstemperatuur is.

5. Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het vervormen in de matrijs geschiedt 25 bij een druk van ten minste 1,05 bar (absoluut).

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het vervormen in de matrijs geschiedt bij een druk van ten minste 1,3 bar (absoluut).

7. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-2, met 30 het kenmerk, dat de kunststofplaat in de matrijs wordt verwarmd tot een temperatuur in het gebied (Tg + 15) - (Tg + 115), waarbij Tg de 1027579 i * « n vervormlngs- of glasovergangstemperatuur is, en een druk van ten minste 1,1 bar (absoluut).

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de kunststofplaat in de matrijs wordt verwarmd tot een temperatuur in het 5 gebied (Tg + 35) - (Tg + 85), waarbij Tg de vervormings- of glasovergangstemperatuur is, en een druk van ten minste 1,3 bar (absoluut).

9. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 3-8, met het kenmerk, dat het verwarmen plaatsvindt via elektrische verwarming, 10 stoomverwarming, infraroodverwarming, bijna-infraroodverwarming en/of microgolven.

10. Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het vervormen in de matrijs zodanig wordt uitgevoerd dat de straal van de aldus vervormde plaat groter is dan 15 de straal van de matrijs. 1027579