NL2004587C2 - Isolerend geschuimd vormdeel. - Google Patents

Description

*

Korte aanduiding: Isolerend geschuimd vormdeel.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een isolerend geschuimd vormdeel op basis van deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen (EPS).

5 Een dergelijk materiaal is op zich bekend uit het Europees octrooi EP 1 486 530 ten name van de onderhavige aanvrager. Vernoemd Europees octrooi openbaart een schuim met fijne celstructuur en geringe dichtheid waarbij ter verbetering van de warmte-isolatiewaarde daarvan in de polystyreendeeltjes als warmte-isolatiewaardeverhogend materiaal actieve kool aanwezig is.

10 Het in de aanhef vermelde vormdeel is op zich ook bekend uit het

Amerikaans octrooi 6.465.533 waarbij de expandeerbare polystyreendeeltjes aluminiumdeeltjes bevatten.

Verder openbaart de Europese octrooiaanvrage EP 1 587 860 een isolerend geschuimd materiaal dat uit expandeerbare styreenpolymeerdeeltjes is 15 gevormd, waarbij het materiaal uit 10-90 gew.% gepigmenteerde styreenpolymeerdeeltjes en 90-10 gew.% pigmentvrije styreenpolymeerdeeltjes bestaat. Als voorbeelden van pigmenten worden roet, metaaloxiden, metaalpoeders, kleurstofpigmenten en grafiet genoemd.

Uit CA 2,171,413 is een methode bekend voor het voor het 20 vervaardigen van tegen brand bestand zijnde polystyreenschuimmaterialen, waarbij gerecycleerde polystyreenschuim wordt voorzien van een coating van een vlamvertragend middel waarna de aldus behandelde schuimdelen worden gemengd met voorgeschuimde polystyreenbolletjes om aldus vormdelen te verkrijgen.

Uit de Britse publicatie GB 2 449 353 is een expandeerbaar 25 korrelvormig composietmateriaal bekend dat, na vormgeving, voldoet aan de B2 test volgens DIN 4102. Het composietmateriaal bevat een hoeveelheid grafiet van 2,0 tot 15,0 gew.%.

Internationale aanvrage WO 2009/155066 openbaart een methode ter vervaardiging van een geschuimd polymeer, waarbij aan het polymeermateriaal 30 een foaming facilitating materiaal wordt toegevoegd. Als voorbeelden worden 1-dimensionaal nano-micromaterialen genoemd uit de groep bestaande uit bijvoorbeeld smectietkleisoorten, organokleisoorten en nanografieten.

Uit EP 0 235 831 is EPS bekend waarbij een coatinglaag op het oppervlak van EPS wordt aangebracht.

2 0 0 4 5 8 7 \ , 2

Uit JP 2 222435 is een vlamvertragende styreenharssamenstelling bekend waarbij HBCD en styreenhars in een bepaalde verhouding worden gemengd.

US 2010/099782 beschrijft een suspensiepolymerisatieproces voor het vervaardigen van een geschuimd polymeer.

5 De onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat er in de verpakkingsindustrie, zowel voor food als non-food, en de woningbouw behoefte bestaat aan isolatiematerialen die een goede verhouding vertonen tussen de dikte van het toegepaste isolatiemateriaal en de hoogte van de isolatiewaarde. In bijvoorbeeld de woningbouw worden vernoemde panelen toegepast om huizen te 10 isoleren, zodat bij het verwarmen van dergelijke huizen geen onnodige warmte naar de buitenwereld verloren gaat. In de verpakkingsindustrie is het bijvoorbeeld wenselijk dat diepvriesproducten hun lage temperatuur goed kunnen behouden.

Om een hoge isolatiewaarde te verkrijgen is het bekend de isolatieplaten als zodanig met een hoge dikte uit te voeren. Een nadeel van een 15 dergelijke oplossing is dat het isolatiemateriaal een groter volume in de woning zal innemen, hetgeen zal leiden tot een afname van de netto-inhoud van de woning.

Een andere mogelijkheid is om aan het isolatiemateriaal specifieke warmte-isolatiewaardeverhogende middelen toe te voegen, waarbij in het bijzonder wordt verwezen naar het Europees octrooi 1 486 530 ten name van de onderhavige 20 aanvrager.

Verder hebben de onderhavige uitvinders geconstateerd dat er steeds meer een behoefte bestaat om het ontstaan van afvalstromen te beperken en, wanneer dergelijke afvalstromen zich voordoen, de daarbij verkregen materialen te hergebruiken. Aldus bestaat er de wens om “afgedankte” materialen opnieuw in 25 het productieproces toe te passen, hetgeen een gunstige invloed heeft op het totale verbruik van grondstoffen. En een afname van het gebruik van grondstoffen zal leiden tot een verlaging van de uitstoot van C02, welk gas wordt gezien als een van de medeveroorzakers van het broeikaseffect.

De onderhavige uitvinders hebben in de dagelijkse praktijk 30 ondervonden dat bij het monteren van volledig uit virgin EPS vervaardigde isolatiepanelen door de monteurs wordt geklaagd over “sneeuwblindheid”. Voornoemde panelen zijn in een witte kleur uitgevoerd en weerkaatsen bij invallend zonlicht een grote hoeveelheid zonnenstralen. Het monteren wordt derhalve als inspannend ervaren en vereist in bepaalde situaties zelfs het dragen van donkere 3 zonnenbrillen.

Het doel van de onderhavige uitvinding is aldus het verschaffen van een isolatiemateriaal dat een of meer van de hiervoor genoemde problemen oplost.

Het isolerend geschuimd vormdeel, zoals vermeld in de aanhef, 5 wordt gekenmerkt doordat het vormdeel naast EPS gerecycleerde polystyreendeeltjes omvat.

Onder toepassing van gerecycleerde polystyreendeeltjes in het onderhavig isolerend geschuimd vormdeel is het mogelijk gebleken de toe te passen hoeveelheid virgin expandeerbaar polystyreen (EPS) te reduceren, hetgeen 10 derhalve een gunstig effect heeft op het verbruik van zogenaamde “virgin” grondstoffen.

Onder gerecycleerde polystyreendeeltjes dienen polystyreendeeltjes te worden verstaan van reeds geschuimde vormdelen, zoals bijvoorbeeld verkregen uit afvalmaterialen van bouwplaatsen en verpakkingsmaterialen, waarbij 15 de reeds geschuimde vormdelen tot kleine brokken worden vermalen alvorens volgens de onderhavige uitvinding te kunnen worden verder verwerkt. Het gehalte blaasmiddel in dergelijke gerecycleerde polystyreendeeltjes is lager dan 1 gew.%, te weten lager dan het gehalte blaasmiddel dat aanwezig is in “virgin” voorgeschuimde EPS, in welk materiaal de hoeveelheid blaasmiddel na voorschuimen ongeveer 20 2-3 gew.% bedraagt.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is het verder wenselijk dat het vormdeel, naast vernoemde, op EPS gebaseerde uitgangsmaterialen, ook deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen, voorzien van een of meer toeslagstoffen, omvat, waarbij de toeslagstoffen bij voorkeur zijn gekozen uit een of 25 meer van actieve kool, grafeen en gemalen kool.

Expliciet dient te worden opgemerkt dat volgens de onderhavige uitvinding onder actieve kool, grafeen en gemalen kool geen roet dan wel grafiet moet worden verstaan. Grafeen is een koolstofachtige verbinding, te beschouwen als een atomaire laag van sp2 gebonden koolstofatomen, terwijl grafiet is 30 samengesteld uit een aantal, op elkaar gestapelde lagen grafeen. Vanwege de specifieke ruimtelijke structuur van grafeen veronderstellen de onderhavige uitvinders dat de toe te voegen hoeveelheid grafeen, voor het bereiken van het gewenste doel, aanzienlijk minder is dan bijvoorbeeld de hoeveelheid grafiet of roet.

• » 4

De toepassing van actieve kool, grafeen en gemalen kool heeft een gunstige invloed op de onderlinge fusering dan wel verkleving van de EPS deeltjes in de matrijsvormgevingsstap. De onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat de aanwezigheid van actieve kool, grafeen en/of gemalen kool in de nog vóór te 5 schuimen EPS deeltjes leidt tot minder uittreden van blaasmiddel in de stap van het daadwerkelijk voorschuimen. Het gehalte blaasmiddel van dergelijke, reeds voorgeschuimde, van een of meer dergelijke toeslagstoffen voorziene EPS bedraagt ongeveer 3-4 gew.%.

De deeltjesgrootte van voornoemde toeslagstof is bij voorkeur <12 10 micrometer, in het bijzonder ^ 8 micrometer, met name bij voorkeur <: 5 micrometer.

In nog een andere bijzondere uitvoeringsvorm verdient het verder de voorkeur dat het onderhavig isolerend geschuimd vormdeel nog een ander type EPS omvat, te weten EPS voorzien van een zogenoemde colorcoating, ook wel gekleurd EPS genoemd. Dergelijk gekleurd EPS is te beschouwen als 15 expandeerbare deeltjesvormige polystyreendeeltjes voorzien van een coating, welke coating pigmenten bevat. Een dergelijke coating bevindt zich aan de buitenzijde van de polystyreendeeltjes en moet niet worden verward met de gepigmenteerde styreenpolymeerdeeltjes zoals toegepast in EP 1 587 860, waarbij de pigmenten in de styreendeeltjes zijn verdeeld, te weten willekeurig over het volledige volume zijn 20 verspreid, in het bijzonder geen accumulatie of concentratie op een bepaalde positie in het deeltje vertonen. Onder toepassing van dergelijk gekleurd EPS wordt een geschuimd vormdeel verkregen waarvan de uiterlijke vormgeving zodanig is dat problemen ten aanzien van mogelijke sneeuwblindheid tot een minimum zijn teruggebracht.

25 Het isolerend geschuimd vormdeel volgens de onderhavige uitvinding is bij voorkeur zodanig samengesteld dat de hoeveelheid deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen (EPS) 10-70 gew.%, de hoeveelheid gerecycleerde polystyreendeeltjes 10-70 gew.%, de hoeveelheid EPS, voorzien van een of meer toeslagstoffen, 0-70 gew.% en de hoeveelheid EPS, voorzien van een colorcoating, 30 0-40 gew.% bedraagt, op basis van het totale gewicht van het vormdeel.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is het wenselijk dat de hoeveelheid deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen (EPS) dat de hoeveelheid deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen (EPS) 10-30 gew.%, de hoeveelheid

I.' I

5 gerecycleerde polystyreendeeltjes 10-40 gew.%, de hoeveelheid EPS, voorzien van een of meer toeslagstoffen, 30-50 gew.% en de hoeveelheid EPS, voorzien van een colorcoating, 5-15 gew.% bedraagt, op basis van het totale gewicht van het vormdeel.

5 Het is in bepaalde uitvoeringsvormen wenselijk dat het onderhavig isolerend geschuimd vormdeel een of meer warmte-isolatiewaarde verhogende middelen omvat, gekozen uit de groep van grafiet, aluminiumpoeder, AI(OH)3, Mg(OH)2, Al203, ijzer, zink, koper en legeringen hiervan, in een hoeveelheid van ten hoogste 10 gew.%, op basis van het uiteindelijk geschuimde vormdeel.

10 Om het onderhavige vormdeel aan bepaalde brandeisen te laten voldoen is het wenselijk dat een of meer brandvertragende middelen, gekozen uit de groep van hexabroomcyclododecaan (HBCD), dicumylperoxide, gebromeerde polymeerverbindingen en 2,3-dimethyl-2,3-difenylbutaan, of combinaties hiervan, in het vormdeel aanwezig zijn. Een ander geschikt brandvertragend materiaal is de 15 groep van verbindingen afgeleid van gebromeerde polystyreenverbindingen, in het bijzonder gebromeerd polystyreen waarvan het molecuulgewicht bij voorkeur in het gebied 10.000-400.000, met name 120.000-280.000 ligt, waarbij de hoeveelheid brandvertragend materiaal van het type gebromeerd polystyreen bij voorkeur ten hoogste 50 gew.% bedraagt. In een bijzondere uitvoeringsvorm worden gebromeerd 20 polystyreen en dicumylperoxide als synergist toegepast in een hoeveelheid van 0,1-3 gew.%, in het bijzonder 0,5-2 gew.%, op basis van de hoeveelheid styreenpolymeer.

De onderhavige uitvinding ziet met name toe op het verschaffen van een isolerend geschuimd vormdeel waarbij een nuttig hergebruik plaatsvindt van 25 gerecycleerde polystyreendeeltjes. Dergelijke gerecycleerde polystyreendeeltjes bevatten een geringe hoeveelheid pentaan waardoor de expansiekracht tijdens de uiteindelijke vormgeving in een matrijs, waarbij veelal stoom wordt toegepast, gering is. Door nu het onderhavig isolerend geschuimd vormdeel met name bij voorkeur uit een aantal verschillende uitgangsmaterialen samen te stellen, hebben de 30 onderhavige uitvinders geconstateerd dat de A-waarde, waarmee de isolatiewaarde tot uiting komt, en de mechanische eigenschappen zodanig kunnen worden gekozen dat wordt voldaan aan de beoogde warmte-isolerende en mechanische eigenschappen, zoals vereist in de praktijk. Aldus is het mogelijk gebleken een * 6 isolerend geschuimd vormdeel samen te stellen waarvan de A-waarde zich bevindt in het gebied van 0,031 - 0,036 W/mK, bij voorkeur 0,032 - 0,035 W/mK, in combinatie met goede mechanische eigenschappen.

In het onderhavige vormdeel is het ook mogelijk expandeerbaar 5 deeltjesvormig polystyreen (EPS) in verschillende dichtheden toe te passen, waarbij dichtheden variëren van 15-30 kg/m3 van welke materialen de A-waarde varieert in het gebied van ongeveer 0,040 tot 0,030 W/mK, respectievelijk. Voor EPS, voorzien van een of meer toeslagstoffen, is het ook mogelijk verschillende dichtheden toe te passen, bij voorkeur liggend in het gebied 10-30 kg/m3, waarbij de A-waarde varieert 10 in het gebied van 0,035-0,030 W/mK , respectievelijk.

De onderhavige uitvinders hebben verder gevonden dat het in het onderhavig geschuimd vormdeel opnemen van EPS, voorzien van een colorcoating, van welk materiaal een kleinere deeltjesgrootte en hogere dichtheid wordt toegepast dan van de andere in het vormdeel aanwezige, op EPS gebaseerde 15 uitgangsmaterialen, ertoe zal leiden dat de aldus gekleurde EPS zich naar de buitenzijde van het te vormen vormdeel zal verplaatsen, waardoor er min of meer sprake is van een verhoogde accumulatie van voornoemde gekleurde EPS aan de buitenzijde van het vormdeel, welke verhoogde accumulatie, vanwege de bijzondere positie aan de buitenkant, een overheersende invloed op de uiterlijke vormgeving 20 van het verkregen vormdeel zal hebben. Aldus wordt de veelal als bezwarend geachte overheersend felle witte kleur aangepast om problemen ten aanzien van sneeuwblindheid te voorkomen. Hoewel hier melding is gemaakt van EPS, voorzien van een colorcoating, dat zich naar de buitenzijde van het vormdeel verplaatst, kunnen in de onderhavige procesvoering ook de andere, voornoemde op EPS 25 gebaseerde uitgangsmaterialen zodanig worden gekozen dat de aanwezigheid daarvan in het vormdeel op een bepaalde plaats wordt geconcentreerd.

Indien in het onderhavig isolerend geschuimd vormdeel de daarin toegepaste gerecycleerde polystyreendeeltjes een zeer geringe hoeveelheid pentaan bevatten, dan is het wenselijk dat zich in de uitgangsmaterialen actieve kool 30 bevindt, van welk materiaal de onderhavige uitvinders hebben ondervonden dat bij het voorschuimen het aanwezige blaasmiddel, in het bijzonder pentaan, in het aldus voorgeschuimde materiaal aanwezig blijft, welk blaasmiddel bij de uiteindelijke vormgevingsstap meer kan expanderen waardoor er sprake is van een verhoogde 7 expansie en goede onderlinge fusering van de uitgangsmaterialen, in het bijzonder de polystyreendeeltjes.

Het vervaardigen van het onderhavige vormdeel geschiedt volgens een wijze waarbij de uitgangsmaterialen, die eventueel kunnen zijn voor-5 geëxpandeerd, in zogenaamde stoomkamers worden opgesloten, waarbij een verdere expansie van de polystyreendeeltjes optreedt. Tijdens het eventueel voorschuimen wordt bijvoorbeeld virgin EPS onder invloed van stoom voorbehandeld, waarbij de korrels EPS vrij kunnen expanderen. Na een dergelijke behandeling kan de aldus voorgeschuimde EPS aan een volgende handeling 10 worden onderworpen, te weten besterven, in het bijzonder door de aldus behandelde korrels gedurende een bepaalde periode te bewaren, bijvoorbeeld 4-48 uren. De uiteindelijke vormgeving geschiedt door de verschillende uitgangsmaterialen in een matrijs of mould verder te behandelen met stoom. Tijdens voornoemd proces zullen de deeltjes aan elkaar hechten en een compacte structuur 15 vormen. Voordat voornoemde stoomkamers of matrijzen met een combinatie van grondstoffen wordt gevuld, dient eerst een mengsel of mix van de gewenste EPS materialen te worden samengesteld, waarbij de gewenste receptuur in de onderconclusies is samengevat. Na samenstellen van het gewenste mengsel, waarbij de uitgangsmaterialen in het bijzonder aan silo’s worden onttrokken, worden 20 de holtes van de matrijs gevuld waarna doorleiden met stoom geschiedt. Vanwege de hoge temperatuur van de stoom zal het aanwezige blaasmiddel trachten te expanderen, en de EPS deeltjes zullen vanwege stoomverhitting boven hun glasovergangstemperatuur en vanwege de beperkte ruimte in de matrijs fuseren tot een isolerend geschuimd vormdeel. De daarbij toe te passen matrijs is voorzien van 25 kleine openingen waardoor blaasmiddel en stoom kunnen uittreden. In een bijzondere uitvoeringsvorm is het ook mogelijk om in plaats van stoom hete lucht toe te passen. De afmeting van het aldus geschuimde vormdeel is in principe niet beperkt, waarbij zowel blokken voor de bouwindustrie als verpakkingsmaterialen voor food en non-food kunnen worden verkregen.

30 2004587

Claims (11)

1. Isolerend geschuimd vormdeel op basis van deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen (EPS), met het kenmerk, dat het vormdeel naast EPS 5 ook gerecycleerde polystyreendeeltjes omvat.

2. Vormdeel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vormdeel verder EPS, voorzien van een of meer toeslagstoffen omvat.

3. Vormdeel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de een of meer toeslagstoffen zijn gekozen uit de groep van actieve kool, grafeen en gemalen kool.

4. Vormdeel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de deeltjesgrootte van de toeslagstof s 12 micrometer is, in het bijzonder ^ 8 micrometer.

5. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het vormdeel verder EPS voorzien van een colorcoating omvat.

6. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarbij de hoeveelheid deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen (EPS) 10-70 gew.%, de hoeveelheid gerecycleerde polystyreendeeltjes 10-70 gew.%, de hoeveelheid EPS, voorzien van een of meer toeslagstoffen, 0-70 gew.% en de hoeveelheid EPS, voorzien van een colorcoating, 0-40 gew.% bedraagt, op basis 20 van het totale gewicht van het vormdeel.

7. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hoeveelheid deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen (EPS) 10-30 gew.%, de hoeveelheid gerecycleerde polystyreendeeltjes 10-40 gew.%, de hoeveelheid EPS, voorzien van een of meer toeslagstoffen, 30-50 gew.% en de 25 hoeveelheid EPS, voorzien van een colorcoating, 5-15 gew.% bedraagt, op basis van het totale gewicht van het vormdeel.

8. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aanvullend nog een of meer warmte-isolatiewaarde verhogende middelen in het vormdeel aanwezig zijn, gekozen uit de groep van grafiet, 30 aluminiumpoeder, AI(OH)3, Mg(OH)2, Al203, ijzer, zink, koper en legeringen hiervan.

9. Vormdeel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een of meer brandvertragende middelen, gekozen uit de groep van hexabroomcyclododecaan (HBCD), dicumylperoxide, gebromeerde polymeer- 2004587 4 verbindingen en 2,3-dimethyl-2,3-difenylbutaan in het vormdeel aanwezig zijn.

10. Vormdeel volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat als gebromeerde polymeerverbindingen van gebromeerde polystyreen afgeleide verbindingen worden toegepast.

11. Vormdeel volgens een of meer van de conclusies 9-10, met het kenmerk, dat dicumylperoxide samen met gebromeerd polystyreen als brandvertragend middel is toegepast. 10 2004587