NL1037033C2

NL1037033C2 - Vormdeel alsmede toepassing van een dergelijk vormdeel.

Info

Publication number: NL1037033C2
Application number: NL1037033A
Authority: NL
Inventors: Gidy Henri Cor Geert Knoors; Arnoldus Henricus Adrianus Verberne
Original assignee: Ingenia Holding B V
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2010-12-15
Also published as: EP2261137A1; EP2261137B1; US20100320259A1

Description

Korte aanduiding: Vormdeel alsmede toepassing van een dergelijk vormdeel.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een vormdeel op basis van een dragermateriaal en een bindmiddel. Verder heeft de onderhavige 5 uitvinding betrekking op de toepassing van een dergelijk vormdeel.

De in de aanhef toegepaste vormdelen zijn op zich bekend en worden in de praktijk veelal samengesteld uit materialen die hun oorsprong kennen in fossiele grondstoffen, in het bijzonder olie. Als bijzonder voorbeeld wordt EPS (Expanded Poly Styrene) genoemd, welk materiaal een kunststof is en onder meer 10 op grote schaal wordt toegepast in verpakkingsmaterialen voor bijvoorbeeld televisies, computers, wasmachines, elektronica, sanitair, speelgoed en dergelijke.

EPS is niet biologisch afbreekbaar en valt ook niet onder invloed van zonlicht uiteen. EPS wordt in grote hoeveelheden als verpakkingsmateriaal toegepast en is vanwege het grote volume daarvan op dit moment economisch 15 gezien niet kostendekkend te recyclen. De uit EPS samengestelde materialen zijn zeer volumineus en bezitten een laag soortelijk gewicht waardoor het gescheiden inzamelen en/of sorteren van EPS uit economisch oogpunt niet aantrekkelijk is.

EPS komt in zijn algemeenheid bij de eindgebruiker vrij als afvalmateriaal. Verpakkingen op basis van EPS, in het bijzonder voor onder meer 20 televisies, wasmachines, koelkasten en dergelijke, komen in het afval van een huishouden niet dagelijks voor. De eindgebruiker zal het als verpakkingsmateriaal toegepaste EPS veelal als afval in de grijze afvalcontainer stoppen die vanwege het volumineuze karakter van EPS snel gevuld zal zijn.

Het doel van de onderhavige uitvinding is aldus het verschaffen van 25 een vormdeel dat biologisch afbreekbaar is.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het op nuttige wijze hergebruiken van biologische, organische reststromen, waarbij voornoemde biologische reststromen tot een vormdeel worden verder verwerkt, welk vormdeel, indien als afval beschouwd, via de groene afvalcontainer kan worden afgevoerd.

30 Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een vormdeel dat op basis van organische reststromen is samengesteld, waarbij het vormdeel als verpakkingsmateriaal kan worden toegepast, waarbij door de juiste keuze van uitgangsmaterialen de specifieke, voor verpakkingsmaterialen vereiste eigenschappen doelmatig kunnen worden ingesteld.

1037033 2

Het vormdeel zoals vermeld in de aanhef, wordt gekenmerkt doordat het dragermateriaal van natuurlijke oorsprong is en vezels omvat.

Onder toepassing van een dergelijk dragermateriaal kan aan een of meer van voornoemde doelstellingen worden voldaan. Het is met name gewenst dat 5 de vezels van landbouwkundige gewassen afkomstig zijn, waarbij het de voorkeur verdient dat de gewassen zijn gekozen uit de groep van gras, stro van graangewassen, koolzaad, maïs, bamboe, riet en hennep, of een combinatie van twee of meer hiervan.

Voor het gunstig toepassen van biologische reststromen is het 10 wenselijk dat materialen worden ingezet die tot op heden als afval worden beschouwd. Een bijzonder voorbeeld van een geschikt dragermateriaal van natuurlijke oorsprong is bermgras. In Nederland is bermgras beschikbaar in het voor- en in het najaar, waarbij volgens nationale wetgeving bermmaaisel als afval wordt beschouwd. Vanwege een dergelijke kwalificatie wordt bermmaaisel slechts 15 nog op geringe schaal ingezet in landbouw en veeteelt. Vanwege de grote hoeveelheden bermmaaisel die jaarlijks vrijkomen, waarbij aan ongeveer 400.000 ton bermgras per jaar bij 30% droge stof moet worden gedacht, is het wenselijk een dergelijke reststroom nuttig in te zetten, waarbij de onderhavige uitvinders met name hebben gevonden dat het bermmaaisel als geschikt 20 dragermateriaal in de onderhavige uitvinding kan worden toegepast.

Voor een dimensiestabiel vormdeel met de beoogde mechanische eigenschappen is het wenselijk dat de hoeveelheid dragermateriaal ligt in het gebied 70-99 gew.%, op basis van het totale gewicht van het vormdeel, met name dat de hoeveelheid dragermateriaal ligt in het gebied 90-99 gew.%, op basis van het totale 25 gewicht van het vormdeel.

Naast voornoemd dragermateriaal en het bindmiddel in het onderhavige vormdeel is het in bepaalde uitvoeringsvormen mogelijk dat het vormdeel een of meer toeslagstoffen bevat, gekozen uit de groep van pigmenten, vlamvertragende middelen, UV-stabilisatiemiddelen, vulmiddelen en geurmiddelen. 30 Hierbij dient echter te worden opgemerkt dat het onderhavige vormdeel bij voorkeur uit biologisch afbreekbare materialen is samengesteld, waarbij de toepassing van kunststofvezels, zoals bijvoorbeeld polypropeen-, polyetheen-, nylon- en polystyreenvezels tot een minimum moet zijn beperkt. In het bijzonder zijn voornoemde synthetische vezels in het onderhavige vormdeel niet aanwezig.

3 <

Het in het onderhavige vormdeel toegepaste bindmiddel is bij voorkeur van natuurlijke oorsprong, waarbij bindmiddelen op basis van cellulose, zetmeel en suiker, of een combinatie hiervan, kunnen worden genoemd.

De onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat de 5 mechanische eigenschappen van het onderhavige, biologisch afbreekbare vormdeel van belang zijn, waarbij in het bijzonder de elasticiteitsmodulus en de mate van energieopname (energiedissipatie) door het materiaal worden genoemd. De elasticiteitsmodulus geeft de stijfheid aan van het materiaal of de rekbaarheid onder belasting en wordt bepaald door de spanning op het materiaal en de rek die het 10 materiaal ondergaat doordat het materiaal onder spanning wordt gezet. De mate van energieopname geeft de hoeveelheid energie (arbeid) aan die opgenomen wordt in het materiaal door het breken van bindingen in de structuur van het materiaal.

De onderhavige uitvinders hebben derhalve geconstateerd dat het 15 wenselijk is dat de dichtheid van het vormdeel ligt in het gebied van 100-300 kg/m3, in het bijzonder 120-200 kg/m3. Indien de dichtheid beneden voornoemde ondergrens ligt, dan wordt een slap materiaal verkregen, welk materiaal niet voor de gewenste toepassing kan worden ingezet. Indien daarentegen de dichtheid boven voornoemde bovengrens ligt, dan zijn de mechanische eigenschappen van het 20 materiaal onvoldoende, hetgeen onwenselijk is.

Verder hebben de onderhavige uitvinders geconstateerd dat het wenselijk is dat voor ten minste 80% van de toegepaste vezels de gemiddelde vezellengte van voornoemde vezels ligt in het gebied van 10-100 mm, in het bijzonder 20-60 mm. Indien de gemiddelde vezellengte beneden voornoemde 25 ondergrens ligt, dan schiet het vormdeel tekort op mechanische eigenschappen. Verder, indien de gemiddelde vezellengte boven voornoemde bovengrens ligt, dan wordt een zeer compact vormdeel verkregen, waarvan de elasticiteitsmodulus en/of de energieopname buiten het gewenste gebied liggen.

De onderhavige uitvinders hebben verder geconstateerd dat het 30 wenselijk is dat ten minste 10% van de toegepaste vezels een dikte van ten minste 2 mm bezit, bij voorkeur dat 20-50% van de toegepaste vezels een dikte van ten minste 2 mm bezit. Wanneer meer dan 50% van de toegepaste vezels een dikte van ten minste 2 mm bezit, worden geen veranderingen in de mechanische eigenschappen waargenomen.

4 t

De onderhavige uitvinders hebben verder geconstateerd dat het wenselijk is dat de hoeveelheid bindmiddel 0,5-10 gew.%, bij voorkeur 2-6 gew.%, bedraagt, op basis van het totale gewicht van het vormdeel, waarbij de hoeveelheid bindmiddel wordt bepaald op basis van percentage droge stof. Indien een 5 hoeveelheid bindmiddel beneden voornoemde ondergrens wordt toegepast, dan wordt een onvoldoende onderlinge hechting tussen het dragermateriaal waargenomen. Indien daarentegen de hoeveelheid bindmiddel boven voornoemde bovengrens ligt, dan wordt een bindmiddel verkregen dat te viskeus is, waardoor het bindmiddel onvoldoende binding tussen de vezels van het dragermateriaal van 10 natuurlijke oorsprong kan bewerkstelligen.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op de toepassing van een vormdeel, zoals hiervoor vermeld, als schokabsorberend materiaal, waarbij met name de toepassing als verpakkingsmateriaal kan worden genoemd. Het onderhavige vormdeel is met name geschikt om als omhulsel in een behuizing voor 15 elektronische goederen te worden toegepast, waarbij het omhulsel het te vervoeren product, bijvoorbeeld huishoudelektronica of sanitair, beschermt tegen krachten van buiten.

In een bepaalde uitvoeringsvorm is het ook wenselijk dat de in het onderhavige vormdeel toegepaste vezels in een specifieke oriëntatie worden 20 toegepast, bijvoorbeeld door de vezels parallel in het vormdeel aan te brengen. Aldus wordt in een bepaalde richting een bijzonder hoge stijfheid verkregen, terwijl in een andere richting het materiaal een lagere stijfheid vertoont. Verder is het ook mogelijk om in een bepaalde uitvoeringsvorm de combinatie van dragermateriaal en bindmiddel zodanig in het vormdeel te construeren dat er sprake is van een 25 zogenaamde “open cel” structuur, waardoor een afname in soortelijk gewicht wordt bereikt, terwijl de stijfheid van het materiaal behouden blijft. Dergelijke uitvoeringsvormen behoren ook tot de onderhavige beschermingsomvang. In dat kader hebben de onderhavige uitvinders gevonden dat de energie-absorptie geschiedt door het verbreken van de lijmverbindingen, tot stand gebracht door het 30 bindmiddel, tussen de vezels in de matrixstructuur van het vormdeel, en door buigen en knikken van voornoemde vezels. De energie absorberende werking kan in een bepaalde uitvoeringsvorm ook worden gerealiseerd door het vormdeel in een specifieke driedimensionale vorm te brengen, welke vorm bij overbelasting vervormt en derhalve energie opneemt. Bijzondere voorbeelden van dergelijke 5 uitvoeringsvormen zijn aldus: doorboring van het vormdeel met gaten, vormdelen met geïntegreerde kreukelzones, het in een of meer richtingen oriënteren van de vezels, waardoor de stijfheid in specifieke richtingen zal toenemen.

De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een aantal 5 voorbeelden worden toegelicht, waarbij echter dient te worden opgemerkt dat de onderhavige uitvinding in geen geval tot dergelijke bijzondere voorbeelden is beperkt.

In Figuur 1 is de spanning bij 30% rek weergegeven als functie van de dichtheid.

10 In Figuur 2 is de spanning bij 30% rek weergegeven als functie van de gemiddelde vezellengte.

In Figuur 3 is de spanning bij 30% rek weergegeven als aandeel van de maximale vezeldikte.

In Figuur 4 is de spanning bij 30% rek weergegeven als functie van 15 de hoeveelheid bindmiddel.

Voorbeelden

Een hoeveelheid dragermateriaal van natuurlijke oorsprong, in het bijzonder hooi, werd gemengd met een bindmiddel van het type cellulose. Vóór het bepalen van de dichtheid en de invloed daarop op de spanning bij 30% rek werd een 20 aantal testmonsters vervaardigd in de vorm van kubussen, met alle dezelfde afmetingen en derhalve ook hetzelfde volume. Dergelijke kubussen zijn opgebouwd uit vezelachtig dragermateriaal van natuurlijke oorsprong vermengd met het bindmiddel, waardoor er een compacte luchtige structuur is ontstaan.

Uit Figuur 1 is duidelijk waarneembaar dat voor het verkrijgen van 25 een minimale spanning van 25 kN/m2, gemeten bij 30% rek, een dichtheid van ten minste 100 kg/m3 wenselijk is. Indien de dichtheid wordt verlaagd naar een waarde lager dan 100 kg/m3, dan wordt een ongewenst lage spanning bij 30% rek waargenomen. Wanneer de dichtheid verder wordt verhoogd naar een waarde boven 300 kg/m3, welke waarde in Figuur 1 niet is weergegeven, dan wordt een 30 vormdeel verkregen dat geen elastische eigenschappen meer vertoont en derhalve niet wenselijk is. In Figuur 1 zijn ter illustratie ook vormdelen op basis van commerciële EPS weergegeven.

In Figuur 2 is de invloed van de gemiddelde vezellengte als functie van de spanning bij 30% rek grafisch weergegeven, waarbij de onderhavige 6 uitvinders hebben geconstateerd dat het wenselijk is dat voor ten minste 80% van de toegepaste vezels de gemiddelde vezellengte in het gebied van 10-100 mm, in het bijzonder 20-60 mm, moet liggen. De vezellengte is in het onderhavige voorbeeld gevarieerd door de in de handel te verkrijgen vezels in te korten, 5 bijvoorbeeld door vermalen en zeven. Uit Figuur 2 volgt duidelijk dat een vormdeel met een hogere stijfheid wordt verkregen naarmate de vezels van natuurlijke oorsprong korter worden. Doordat er door het verkleinen van de gemiddelde vezellengte van de vezels, bij een gelijkblijvend volume van het vormdeel, meer vezels bij elkaar zitten, wordt hierdoor de stijfheid verhoogd.

10 In Figuur 3 is de invloed van de vezeldikte op de spanning bij 30% rek grafisch weergegeven, waarbij moet worden opgemerkt dat de vezeldikte is te variëren door vezelmaterialen van verschillende herkomsten te gebruiken, bijvoorbeeld door verschillende types hooi of stro toe te passen. De onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat wanneer het aandeel van de maximale 15 vezeldikte >2 mm toeneemt, de stijfheid van het vormdeel ook zal toenemen. Het is derhalve wenselijk dat ten minste 10%, bij voorkeur 20-50%, van de toegepaste vezels een dikte van ten minste 2 mm bezit om de gewenste waarde voor de spanning bij 30% rek te verkrijgen.

In Figuur 4 is het percentage bindmiddel, als massapercentage 20 droge stof, schematisch weergegeven, waarbij naar de invloed daarvan op de spanning bij 30% rek is gekeken. Een te laag gehalte bindmiddel zorgt ervoor dat het bindmiddel als zodanig niet meer kan worden verwerkt omdat het te vloeibaar is om door de vezels van natuurlijke oorsprong te worden opgenomen. De onderhavige uitvinders hebben verder geconstateerd dat een te hoog gehalte bindmiddel ervoor 25 zorgt dat het bindmiddel niet meer verwerkbaar is, omdat het bindmiddel te viskeus is om over alle vezels te kunnen worden verspreid. Hierbij dient verder te worden opgemerkt dat wanneer het bindmiddel over de vezels is verspreid en het geheel tot het gewenste vormdeel is verwerkt, het bindmiddel moet drogen en harden. Het drogen gebeurt bij voorkeur bij een enigszins verhoogde temperatuur, bijvoorbeeld 30 hoger dan 30 °C, waarbij echter hoge temperaturen vanwege brandgevaar moeten worden voorkomen. De onderhavige uitvinders zijn verder van mening dat het bindmiddel een dubbele functie heeft, omdat het bindmiddel in vloeibare toestand door de vezel wordt opgenomen, waardoor het de vezels meer stijfheid verschaft wanneer het vormdeel droogt. Verder zorgt het bindmiddel ervoor dat de vezels « 7 onderling aan elkaar worden verbonden waardoor de structuur van het vormdeel wordt verstevigd en het aldus op deze manier een hogere stijfheid verkrijgt. Het is derhalve wenselijk dat de hoeveelheid bindmiddel 0,5-10 gew.%, bij voorkeur 2-6 gew.%, bedraagt, op basis van het totale gewicht van het vormdeel.

1037033

Claims

2. Vormdeel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vezels van landbouwkundige gewassen afkomstig zijn.
3. Vormdeel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de gewassen zijn gekozen uit de groep van gras, stro van graangewassen, koolzaad, maïs, bamboe, riet en hennep, of een combinatie van twee of meer hiervan.
4. Vormdeel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat als gewas gedroogd gras wordt toegepast.
5. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hoeveelheid dragermateriaal ligt in het gebied 70-99 gew.%, op basis van het totale gewicht van het vormdeel.
6. Vormdeel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de hoeveelheid dragermateriaal ligt in het gebied 90-99 gew.%, op basis van het totale gewicht van het vormdeel.
7. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het vormdeel een of meer toeslagstoffen bevat, gekozen uit de 20 groep van pigmenten, vlamvertragende middelen, UV-stabilisatiemiddelen, vulmiddelen en geurmiddelen.
8. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het bindmiddel van natuurlijke oorsprong is.
9. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met 25 het kenmerk, dat het bindmiddel op basis van cellulose is.
10. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het bindmiddel op basis van zetmeel is. II. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het bindmiddel op basis van suiker is.
12. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dichtheid van het vormdeel ligt in het gebied van 100-300 kg/m3, in het bijzonder 120-200 kg/m3.
13. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voor ten minste 80% van de toegepaste vezels de gemiddelde 1037033 * . u vezellengte van voornoemde vezels ligt in het gebied van 10-100 mm, in het bijzonder 20-60 mm.
14. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ten minste 10% van de toegepaste vezels een dikte van ten minste 5. mm bezit, bij voorkeur dat 20-50% van de toegepaste vezels een dikte van ten minste 2 mm bezit.
15. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hoeveelheid bindmiddel 0.5-10 gew.%, bij voorkeur 2-6 gew.%, bedraagt, op basis van het totale gewicht van het vormdeel.
16. Toepassing van een vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies als schokabsorberend materiaal.
17. Toepassing van een vormdeel volgens een of meer van de conclusies 1-15 als verpakkingsmateriaal.
18. Behuizing voor elektronische goederen voorzien van een omhulsel, 15 met het kenmerk, dat als omhulsel een vormdeel volgens een of meer van de conclusies 1-15 is toegepast. 1037033