NL2016635B1 - Spoel - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een spoel voor het open afwikkelen van filamenten, omvattende een cirkelvormig middenelement, aan weerszijden van voornoemd middelelement gepositioneerde cirkelvormige flenzen, waarbij de diameter van voornoemd middenelement kleiner is dan de diameter van voornoemde flenzen, welk middenelement geschikt is voor het op- en afwikkelen van filamenten, gekenmerkt doordat voornoemd middenelement en flenzen zijn vervaardigd uit een biologisch afbreekbaar polymeer.

Description

Korte aanduiding: Spoel Beschrijving

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een spoel voor het op- en afwikkelen van filamenten. Een dergelijk spoel omvat een cirkelvormig middenelement en aan weerszijden van voornoemd middelelement gepositioneerde cirkelvormige flenzen, waarbij de diameter van voornoemd middenelement kleiner is dan de diameter van voornoemde flenzen, welk middenelement geschikt is voor het op- en afwikkelen van filamenten.

Spoelen worden gebruikt om filamenten op te slaan en om later de filamenten weer af te wikkelen. Bijvoorbeeld heeft elke 3D printer een toevoer van materiaal nodig. Een 3D printer heeft meestal een soort kunststofmateriaal als toevoer, en dat kunststofmateriaal wordt aangeleverd op een spoel. Deze spoel wordt bevestigd op een as aan de 3D printer, waarbij door de 3D printer het materiaal wordt verwarmd en vervolgens vindt er een printstap plaats. Een 3D printer maakt een driedimensionaal model waarbij het model aldus wordt opgebouwd uit hele dunne laagjes materiaal. Het 3D printen kan op vele verschillende manieren worden uitgevoerd, bijvoorbeeld onder toepassing van bio plastic, polyester en epoxy maar ook fotopolymeer. In de methode van 3D printen van het type fused deposition modeling (FDM) vormt gesmolten kunststof de basis van het model, deze wordt aangebracht door middel van een spuitmond-extruder. Het basismateriaal bij deze manier van printen is veelal een rol met hierop draden kunststof gewikkeld, ook wel als filament aangeduid.

Spoelen voor bijvoorbeeld optische vezels zijn al lange tijd bekend. Uit het Amerikaans octrooi 4,387,863 is een spoel bekend waarbij met name het voorkomen van een ongewenste buiging van de optische vezel een belangrijke rol speelt. De in dit Amerikaans octrooi getoonde spoel wordt gemaakt uit twee helften waarbij de spoel wordt gesneden in het axiale vlak, met een dubbele flens op beide uiteinde.

De twee helften worden aan elkaar bevestigd met een nok- en groefverbinding. Als een geschikt materiaal voor de spoel wordt een semi-stijf materiaal genoemd, bijvoorbeeld EPS, wat de mogelijkheid biedt om connectoren aan het eind van de draad te klemmen. Voornoemde spoel is dan ook enkel bedoeld voor draden met een connector op het einde en hiervoor is de geometrie van de kleinere binnenflens dan ook speciaal vormgegeven.

Verder is uit het Amerikaans octrooi 4,702,429 een spoel bekend waarmee elektrische componenten worden verscheept. De in dit Amerikaans octrooi getoonde spoel bestaat uit ten minste vijf delen: één of meerdere kernen (vervaardigd uit expanded polystyrene (EPS)) met daarop twee flenzen (vervaardigd uit karton) en twee bevestigingsdelen (vervaardigd uit kunststof). Voornoemde spoel wordt in de uiteindelijke configuratie bij elkaar gehouden door de twee bevestigingsdelen die gespiegeld in elkaar gedrukt zijn, waarbij gebruik wordt gemaakt van een weerhaak en groeven in het tegendeel. Verschillende vormen van kernen kunnen gebruikt worden om de spoel voor de toepassing geschikt te maken, in het bijzonder elektrische componenten.

Uit de Japanse publicatie JP2008-120572 is een spoel (reel) bekend waarbij voor het vervaardigen van de spoel een materiaal van een combinatie van PLA/PS (polymelkzuur en polystyreen) wordt toegepast. Vanwege de gewenste geleidbaarheid wordt aan het uitgangsmengsel van PLA/PS een hoeveelheid roet toegevoegd, te weten 1-20 gew.%, waarna de beoogde spoel via een spuitgietproces wordt vervaardigd.

De Japanse publicatie JP H11 39945 heeft betrekking op een geleidende sheet die in natuurlijke omgevingen kan worden afgebroken en in het bezit is van een hoge geleidbaarheid en goede mechanische eigenschappen, zoals stijfheid en taaiheid, omvattende een op polymelkzuur gebaseerde harssamenstelling van een polymelkzuurhars (A), een polyalkylalkanoaathars (B) die een alifatisch dicarbonzuur of een derivaat daarvan bevat en een glycol als een bestanddeel in een gewichtssamenstellingverhouding (A)/(B) van een samenstelling die 5 tot 50 gewichtsdelen van een anorganisch vulmiddel bevat en 3 tot 30 gewichtsdelen geleidend vulmiddel met betrekking tot 100 gewichtsdelen alifatisch polyesterhars bestaande uit 99/1 tot 20/80 (A + B = 100).

De Duitse publicatie DE 20 2014 104953 heeft betrekking op een kabelspoel, opgebouwd uit twee flenzen en een gecentreerde kern, waarin elke flens een kunststofgietvorm met verbindings- en positioneringsmiddelen voor de kern is, waarbij de kern is vervaardigd uit tenminste twee kunststofdelen die een dwarsdoorsnede hebben, die verbindingsmiddelen op hun langszijde hebben om met elkaar te verbinden, waardoor een buisdeel voor de kern wordt verkregen.

Kunststofdelen van de ruwe kunststofsectie hebben bij hun respectievelijke bodemen bovenranden verbindingsmiddelen voor het aangrijpen van de flensverbindingsmiddelen waarbij de flenzen en de ruwe kunststofdelen in aangrijping zijn.

De Japanse publicatie JP H05 41937 heeft betrekking op een spoel voor visdraad, welke spoel is vervaardigd uit een degradeerbaar materiaal, in het bijzonder ethylene carbon monoxide copolymer. De spoel volgens dit Japanse document biedt geen mogelijkheid tot verkleining van het ledig volume of verbeterde stapelbaarheid waarbij minder dan het volwaardige bouwvolume nodig is. Daarnaast is het genoemde copolymeer niet te beschouwen als het bio-afbreekbaar materiaal zoals genoemd in de onderhavige aanvraag. Ethylene carbon monoxide copolymer is een hoogwaardig technisch plastic, ook wel bekend als polyketonen, en hebben de beschikking over high tensile and impact strength, high abrasion resistance en outstanding chemical resistance.

De Japanse publicatie JP 2008-120572 heeft betrekking op een zogenaamde geleidende, samengesteld uit een geleidende harssamenstelling die polystyreen, geleidend koolstofpoeder en polymelkzuur bevat. Een dergelijke spoel wordt toegepast voor het opwikkelen van elektronische componenten. De genoemde combinatie van materialen, die voor 10-60% uit PLA, 1-20% geleidend carbon poeder en de overige hoeveelheid polystyreen bestaat, zorgt ervoor dat er geen sprake is van een biologisch afbreekbaar polymeer. Bovendien wordt er geen melding gemaakt van de dichtheid waardoor men er van uit kan gaan dat het om PLA in reguliere vorm gaat met een dichtheid van > 1000 g/l.

De Europese publicatie EP 1 792 941 heeft betrekking op een vlamvertragende harssamenstelling en voorwerpen, bijvoorbeeld een spoel, vervaardigd op basis van voornoemde harssamenstelling, waarbij de harssamenstelling voor 5-95 gew.% uit een polymelkzuurhars en voor 95-5 gew.% uit een aromatisch polycarbonaathars en ten minste één toevoeging om onder andere de compatibiliteit te verhogen, bestaat. Verder is ook een vlamvertragend middel aanwezig, bijvoorbeeld een of broom of fosfor gebaseerde verbinding. De toevoeging van polycarbonaat levert een materiaal met een samenstelling op die niet is te beschouwen als een biologisch afbreekbaar polymeer. Bovendien wordt er geen melding gemaakt van de dichtheid waardoor men er van uit kan gaan dat het om PLA in reguliere vorm gaat met een dichtheid van > 1000 g/l.

De Europese publicatie EP 1 434 088 openbaart een spoel, samengesteld uit een thermoplastisch hars, zoals PE, PP, of PS, een biodegradeerbaar hars, en een mengsel van papier of hout, te weten 0 tot 95 wt %, bij voorkeur 1 tot 51 wt % en een thermoplastisch hars. Deze publicatie spreekt hierbij over een mix tussen idealiter 51 - 70% papier en 49 - 30% plastic waarbij PLA één van de omschreven mogelijkheden is. Echter, geen enkel voorbeeld maakt melding van polymelkzuurhars. Bovendien wordt er geen melding gemaakt van de dichtheid waardoor men er van uit kan gaan dat het om PLA in reguliere vorm gaat met een dichtheid van > 1000 g/l.

De Japanse publicatie JP H08 217338 heeft betrekking op een geschuimd plastic deel dat wordt toegepast om de buitenzijde van een papieren buis te bekleden. Aldus zorgt de plastic laag voor een toplaag waar een klevende tape op gewikkeld wordt. Deze laag van plastic zal zelf niet of weinig voor stijfheid en stabiliteit van het product zorgen maar dient slechts als bekleding van de papieren kern om direct contact te voorkomen. Het gaat hier om een rechte cilinder samengesteld uit verschillende materialen, welke materialen niet als een biologisch afbreekbaar polymeer zijn te beschouwen.

De Japanse publicatie JP 2004-043071 heeft betrekking op een kern waarin een tape of sheet kan worden gewikkeld om de dunne film of tape te beschermen tegen knikken of inzakken tijdens de opslag daarvan. Volgens dit Japanse document is slechts de buitenste schil samengesteld uit een schuimachtig materiaal. Bovendien wordt er geen melding gemaakt van de dichtheid waardoor men er van uit kan gaan dat het om PLA in reguliere vorm gaat met een dichtheid van > 1000 g/l.

De Internationale publicatie WO 2016/031861 omvat een combinatie van 50 - 80 massadelen van een niet- kristallijn hars, gekozen uit styreenharsen, polycarbonaten, polyarylaten, polyphenylene oxiden en polysulfonen, met 20 - 50 massadelen PLA, aangevuld met 10-40 massadelen anorganische vulstof. Een dergelijke samenstelling is niet te beschouwen als een biologisch afbreekbaar polymeer. Bovendien wordt er geen melding gemaakt van de dichtheid waardoor men er van uit kan gaan dat het om PLA in reguliere vorm gaat met een dichtheid van > 1000 g/l.

De Internationale publicatie WO 2006/094787 heeft betrekking op een spoel bestaande uit twee helften waarvan elke helft is voorzien van een substantieel contactvlak met de andere helft waarbij is aangegeven dat de verbinding zo is samengesteld dat de kernen in een vloeiende vorm in elkaar overlopen.

De Duitse publicatie DE 10 2005 010708 heeft betrekking op een bajonetsluiting uitgaande van een dunwandige constructie met verende tongen die terugdraaiing van de sluiting dienen te voorkomen, waarbij de twee helften met gesloten contactvlakken tegen elkaar aan worden gelegd zodat de kern (vrijwel) naadloos doorloopt en is er een voorziening voor een continu loopvlak aan de binnenzijde van de spoel.

De Duitse publicatie DE 197 00 185 heeft betrekking op het verbinden van verschillende type spoelhelften waarbij gebruik wordt gemaakt van een op de deling gelegen contactvlak wat overeenkomt tussen de verschillende type helften. Op dit contactvlak wordt gebruik gemaakt van een relatief eenvoudige lip- en groefverbinding die specifiek is ontworpen voor een dunwandig product met bijbehorende materiaalkeuze. Ook is er een voorziening voor een continu loopvlak aan de binnenzijde van de spoel en is het wikkeloppervlak continu doorlopend.

De Duitse publicatie DE 40 01 250 heeft betrekking op een spoel die deelbaar is in twee niet-identieke helften met een cilindrische pers-passing als verbindingsmethodiek waarbij tevens sprake is van een voorziening voor een continu loopvlak aan de binnenzijde van de spoel en is het wikkeloppervlak continu doorlopend.

Bij het vervoeren van spoelen van fabrikant naar eindgebruiker speelt een aantal aspecten een belangrijke rol. Een aspect is het hergebruik van de spoel. Met name bij eindgebruikers met een hoog volume aan spoelen is het wenselijk dat het gewicht per spoel zo laag mogelijk wordt gehouden. Volgens een dergelijke wijze van gebruik kunnen de vervoerskosten van de spoelen worden geminimaliseerd. Ook is het wenselijk dat de spoelen na gebruik nuttig kunnen worden hergebruikt. Daarbij verdient het vanuit recycle-oogpunt de voorkeur dat de spoel zo min mogelijk verschillende materialen omvat. Ook is het wenselijk dat de spoelen, voordat assemblage daarvan plaatsvindt, zo min mogelijk ruimte in beslag nemen. Dit heeft ook een gunstig effect op de transportkosten van de spoelen naar de fabrikant die de spoelen uiteindelijk van de gewenste filamenten voorziet.

Een nadeel van bijvoorbeeld de uit het hiervoor genoemde Amerikaans octrooi 4,702,429 bekende spoel is dat de vaste delen van die spoel bestaan uit diverse verschillende materialen, te weten karton en kunststoffen waarbij slechts de variabele kern gemaakt is uit een EPS schuim.

Een ander opmerking betreft de uit het hiervoor genoemde Amerikaans octrooi 4,387,863 bekende spoel waarbij vanwege het toepassingsgebied, te weten draden met connectoren op het einde, een specifieke deling- en bevestigingsmethode van toepassing is, in combinatie met een semi-stijf materiaal, bijvoorbeeld EPS.

Een doel van de onderhavige uitvinding is het vervaardigen van een spoel voor het op- en afwikkelen van filamenten, welke spoel een laag gewicht per volume bezit.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het vervaardigen van een spoel voor het op- en afwikkelen van filamenten, welke spoel uit een biologisch afbreekbaar materiaal is vervaardigd.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het vervaardigen van een spoel voor het op- en afwikkelen van filamenten, welke spoel, voordat het daarop aanbrengen van filamenten plaatsvindt, eenvoudig stapelbaar is waardoor een gering volume in beslag wordt genomen en transportkosten tot een minimum zijn beperkt.

De onderhavige uitvinding heeft aldus betrekking op een spoel voor het op- en afwikkelen van filamenten, omvattende een cirkelvormig middenelement, aan weerszijden van voornoemd middelelement gepositioneerde cirkelvormige flenzen, waarbij de diameter van voornoemd middenelement kleiner is dan de diameter van voornoemde flenzen, welk middenelement geschikt is voor het op- en afwikkelen van filamenten, gekenmerkt doordat voornoemd middenelement en flenzen zijn vervaardigd uit een biologisch afbreekbaar polymeer, waarbij de dichtheid van voornoemd biologisch afbreekbaar polymeer ligt in het gebied van 10 g/l en 100 g/l.

Onder toepassing van een dergelijke spoel wordt aan een of meer van voornoemde doelstellingen voldaan. De toepassing van een biologisch afbreekbaar polymeer maakt het mogelijk dat de spoel na gebruik op een milieuvriendelijke wijze kan worden afgevoerd. Er ontstaat geen restproduct dat bijvoorbeeld naar een verbrandingsoven wordt verzonden, of dat naar een vuilstortplaats wordt afgevoerd. De toepassing van een biologisch afbreekbaar polymeer heeft tot gevolg dat het milieu niet nadelig wordt belast.

Voornoemd biologisch afbreekbaar polymeer is bij voorkeur gekozen uit de groep van polymelkzuur, zoals 99,5% zuiver PLLA of PDLA, copolymeren van L melkzuur met 0,5-7% D melkzuur, zetmeelschuim, en/of mengsels van 5-40% PLA met een resterende hoeveelheid van aanvullende bestanddelen, bestaande uit de groep van zetmeel, PBS, PBAT PHA, PHB, PVA en PVAc, of combinaties hiervan, en met eventuele additie van kleurstoffen, nucleanten en compatibilisatiemiddelen, zoals Joncryl (merk, in de handel gebracht door BASF) styreen-acrylaatharsen, in gebruikelijke hoeveelheden.

Polymelkzuur (polylactic acid ofwel PLA) is een hernieuwbaar biologisch afbreekbaar materiaal en omvat een verzamelnaam van polymeren op basis van melkzuur monomeren, waarbij de structuur van polymelkzuur afhankelijk van de samenstelling kan variëren van volledig amorf tot half kristallijn of kristallijn. Polymelkzuur kan worden verkregen uit melkproducten of uit bijvoorbeeld maïs. Melkzuur is het monomeer waaruit polymelkzuur is opgebouwd en dit monomeer komt in twee stereo-isomeren voor, te weten L-melkzuur en D melkzuur. Polymelkzuur bevat aldus een bepaald gedeelte L-melkzuur monomeren en een bepaald gedeelte D-melkzuur monomeren. De verhouding tussen de L- en D-melkzuur monomeren in polymelkzuur bepaald de eigenschappen daarvan. Er wordt ook wel gesproken over een D-waarde of D-gehalte. Hiermee wordt het percentage D-melkzuur monomeren in het polymelkzuur bedoeld. Op dit moment in de handel verkrijgbaar polymelkzuur heeft een verhouding L:D van 100:0 tot 75:25; anders gezegd een D-gehalte van 0 tot 25 %, ofwel tussen 0 en 0,25. Wanneer polymelkzuur meer dan circa 12% D-melkzuur bevat kan het niet meer kristalliseren en is het dus volledig amorf. Wanneer het D-gehalte maximaal 5% is wordt gesproken van halfkristallijn polymelkzuur. De kristalliniteit van het polymelkzuur kan door middel van differentiële scanning calorimetrie (DSC) worden vastgesteld. Met halfkristallijn wordt bedoeld dat het polymeer kan kristalliseren en ook kan smelten. Aldus kan worden gezegd dat hoe lager het D-gehalte hoe hoger de kristalliniteit van het polymelkzuur. Het D-gehalte wordt over het algemeen bepaald door een bekende methode, zoals een zogenaamde R lactaatbepaling onder toepassing van gasvloeistof (gas-liquid) chromatografie (GLC) na volledige hydrolyse van het polymeer. Een andere standaardmethode is een bepaling via optische rotatie (gemeten in chloroform onder toepassing van een Jasco DIP 140 polarimeter bij een golflengte van 589 nm).

De onderhavige uitvinders hebben gevonden dat een spoel, vervaardigd uit polymelkzuur, is te beschouwen als een spoel die hernieuwbaar is waarvan de grondstof niet schaars is, en waarbij de toepassing ervan geen nadelige effecten op natuur en milieu heeft. Een spoel volgens de onderhavige uitvinding, in de uitvoeringsvorm als schuim, bezit in het bijzonder een dichtheid tot 100 g/l, welke waarde ten minste 10 x lichter is dan een spoel die is verkregen uit een spuitgietproces onder toepassing van ABS, PC of HIPS met dichtheid groter dan 1000 g/l.

De onderhavige uitvinders hebben gevonden dat polymelkzuurschuim goede eigenschappen bezit die het materiaal geschikt maken om tot een spoel te worden verwerkt. Het polymelkzuur dat kan worden toegepast in zo’n spoel volgens de onderhavige uitvinding kan bijvoorbeeld worden gekozen uit de groep, bestaande uit halfkristallijn polymelkzuur, amorf polymelkzuur en een mengsel daarvan. Het is ook mogelijk om het polymelkzuur te mengen met andere (biologisch afbreekbare) polymeren. Voorbeelden hiervan zijn een copolyester van butaandiol, adipinezuur en tereftaal-zuur (merknaam Ecoflex van leverancier BASF), stijfsel en zetmeel.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding omvat de spoel polymelkzuurvezels, polymelkzuurschuim of combinaties hiervan. Dergelijke vormen van polymelkzuur hebben door hun structuur goede eigenschappen om tot een spoel te worden verwerkt. Het is verder mogelijk dat de spoel gerecycled polymelkzuur omvat. Door polymelkzuur te recyclen wordt de belasting van het milieu verminderd. Het gerecycled polymelkzuur kan bijvoorbeeld uit verpakkingen of uit oude spoelen afkomstig zijn.

Bij het vormen van geschuimde vormdelen op basis van deeltjesvormig expandeerbaar polymelkzuur is het van groot belang dat de fusie tussen de afzonderlijke deeltjes voldoende is om een product te verkrijgen dat niet bij een geringe belasting uiteenvalt in de afzonderlijke deeltjes. Verder zijn de procesomstandigheden van groot belang. Vanwege de beperkte thermische stabiliteit van polymelkzuur ten opzichte van petrochemische polymeren is het van groot belang dat zelfs bij milde procesomstandigheden goede fusie wordt bereikt.

In een bepaalde uitvoeringsvorm kan een voldoende fusie worden bereikt bij milde procescondities wanneer deeltjesvormig expandeerbaar polymelkzuur wordt voorzien van een coating. Hierbij dient te worden opgemerkt dat het geschuimde vormdeel door twee verschillende werkwijzen kan worden verkregen. Ofwel het deeltjesvormig expandeerbaar polymelkzuur wordt gecoat en vervolgens in één stap geschuimd en tot een geschuimd vormdeel gevormd ofwel het deeltjesvormig expandeerbaar polymelkzuur wordt eerst voorgeschuimd, vervolgens gecoat en daarna gevormd tot het geschuimde vormdeel. Aldus kan de coating worden aangebracht direct op de deeltjes polymelkzuur of op reeds voorgeschuimde deeltjes polymelkzuur. Na het aanbrengen van de coating dient een blaasmiddel te worden toegevoegd aan de deeltjes om deze (weer) expandeerbaar te maken. In het geval dat de coating wordt aangebracht op reeds voorgeschuimde deeltjes polymelkzuur, wordt een aanvullend voordeel gevonden, te weten dat de diffusie van blaasmiddelen uit de voorgeschuimde deeltjes afneemt zodat een betrouwbaarder en meer robuust proces wordt verkregen. Door gebruik te maken van een coating kunnen geschuimde vormdelen worden gemaakt met verbeterde fusie tussen de afzonderlijk deeltjes. Dit maakt het mogelijk vormdelen te maken met een lagere dichtheid met vergelijkbare of verbeterde sterkte en een uitstekende thermische stabiliteit, in het bijzonder de toepassing als spoel.

Als geschikte coatings kunnen worden genoemd: polyvinylacetaat, op polyvinylacetaat gebaseerd polymeer, polyvinylalcohol, poly-caprolacton, polyester, polyesteramide, op eiwit gebaseerd materiaal, poly-saccharide, natuurlijke was of vet en acrylaat of een of meer combinaties daarvan. De coating kan ook amorf polymelkzuur zijn, of een combinatie hiervan met de overige coatings. Voorbeelden van een coating op basis van polyvinylacetaat en op polyvinylacetaat gebaseerde polymeren zijn Vinnex en Vinnapas polymeren van leverancier Wacker Chemie of Epotal van leverancier BASF. De coating op basis van het op eiwit gebaseerd materiaal is bij voorkeur gekozen uit de groep, bestaande uit gelatine, collageen, caseïne en soja-eiwit en een of meer combinaties daarvan. De coating op basis van poly-saccharide is bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande uit cellulose, cellulose-derivaat, zetmeel, zetmeelderivaat, chitosan, alginaat, pectine, carrageenan, Arabische gom en gellangom. De coating op basis van natuurlijke was of vet is bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande uit bijenwas, carnaubawas, candelillawas, paraffine was, polyethyleen was, vetzuur, monoglyceride en shellac.

De dichtheid van voornoemd biologisch afbreekbaar polymeer ligt in het gebied van 10 g/l en 100 g/l, met name tussen 15 g/l en 60 g/l. De schuddichtheid van niet-voorgeschuimde deeltjes polymelkzuur volgens de onderhavige uitvinding ligt bij voorkeur tussen 700 g/l en 1000 g/l. De onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat voornoemde dichtheid met name goede resultaten geeft bij het vormen van de uiteindelijke spoel.

Het is met name wenselijk dat voornoemd biologisch afbreekbaar polymeer voldoet aan de composteringsnorm EN13432. Producten die als composteerbare materialen zijn omschreven, zijn biologisch afbreekbaar, binnen de gestelde normen van EN 13432. Deze Europese norm beschrijft de periode (3 maanden), de condities (industriële composterings-faciliteit) en de toegestane restfracties.

Vanuit het oogpunt van opslag en eenvoud van vervaardiging, met name ten aanzien van de bij het productieproces van toepassing zijnde matrijzen is het wenselijk dat voornoemde spoel uit twee identieke helften is samengesteld, welke beide helften onder toepassing van een bajonetsluiting met elkaar worden verbonden ter verkrijging van de beoogde spoel.

De beoogde spoel bestaat uit aldus uit twee gelijke, identieke helften, die met een bajonetsluiting met elkaar worden verbonden. De beide helften, te weten de verbindende bajonetsluiting, worden tegen ontkoppeling beschermd door een ring die rondom de kern in de eindflens is aangebracht (opsluitgroef).

Aldus heeft de onderhavige uitvinding betrekking op deelbare spoelen bestaande uit twee identieke en nestbare helften, waarbij het koppelen tussen beide delen wordt gerealiseerd middels een bajonetsluiting en waarbij tevens de binnenzijde van de flenzen is voorzien van een groef voor het daarin opnemen van een kernhuis.

De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een aantal voorbeelden nader worden toegelicht. Voornoemde voorbeelden die slechts ter toelichting o de onderhavige uitvinding.

Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van een spoel voor het op- en afwikkelen van filamenten volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 2 toont een uitvoeringsvorm van een deelelement van een spoel voor het op- en afwikkelen van filamenten volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm van een deelelement van een spoel voor het op- en afwikkelen van filamenten volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van een spoel 10 voor het op- en afwikkelen van filamenten (niet weergegeven) volgens de onderhavige uitvinding. Spoel 10 omvat een cirkelvormig middenelement waarbij aan weerszijden van voornoemd middelelement cirkelvormige flenzen 1, 2 zijn gepositioneerd. De diameter van het middenelement is kleiner dan de diameter van cirkelvormige flenzen 1, 2, waarbij het middenelement geschikt is voor het op- en afwikkelen van filamenten. Spoel 10 is in zijn geheel vervaardigd uit een biologisch afbreekbaar polymeer.

In figuur 2 is een deelelement 20 van spoel 10 voor het op- en afwikkelen van filamenten volgens de onderhavige uitvinding schematisch weergegeven. Deelelement 10 is als een cirkel uitgevoerd waarbij flens 1 een rand 5 bezit. Een degelijke rand 5 is wenselijk vanuit het oogpunt van mechanische eigenschappen en biedt tevens de mogelijkheid dat de 3D printing draad of filament na het opwikkelen op spoel 10 blijft. Middenelement 3 is voorzien van middelen 4 voor het tot stand brengen van een bajonetsluiting. Voor het samenstellen van een spoel 10 worden twee deelelementen 20 met elkaar verbonden onder toepassing van voornoemde bajonetsluiting. Bij het aldus samenstellen ontstaat een breed middenelement 3 dat dient als ondergrond voor het daarop wikkelen van 3D printing draad of filament. Bij gebruik van spoel 3 wordt spoel 3 bevestigd op een as aan de 3D printer (niet weergegeven), waarbij door de 3D printer het materiaal van de 3D printing draad of filament wordt verwarmd en vervolgens vindt er een printstap plaats. Deelelement 20 is in zijn geheel vervaardigd uit een biologisch afbreekbaar polymeer.

In figuur 3 is een uitvoeringsvorm van een deelelement 30 van een spoel 10 voor het op- en afwikkelen van filamenten volgens de onderhavige uitvinding weergegeven. Deelelement 30 is als een cirkel uitgevoerd waarbij flens 1 een rand 5 bezit. In het centrum van deelelement 30 bevinden zich middelen 6 voor het tot stand brengen van een bajonetsluiting. Voor het samenstellen van een spoel 10 worden twee deelelementen 30 met elkaar verbonden onder toepassing van voornoemde bajonetsluiting. Bij het aldus samenstellen ontstaat een breed middenelement dat dient als ondergrond voor het daarop wikkelen van 3D printing draad of filament. Het is in een bepaalde uitvoeringsvorm mogelijk deelelement 20 met deelelement 30 te combineren tot een spoel. Deelelement 30 is in zijn geheel vervaardigd uit een biologisch afbreekbaar polymeer. In figuur 3 zijn profieluitstoters met verwijzingscijfer 7 en vullers(afdrukken) met verwijzingscijfer 8 schematisch weergegeven.

Voorbeeld 1

Een spoel voor het wikkelen van 3D printing draad of filament werd vervaardigd onder toepassing van EPS, met een diameter van 0,7-1,0 mm en een geschuimde dichtheid van 60 g/l. Korrels van het type Styrex 710R werden voor geëxpandeerd bij een temperatuur van 110°C in een conventionele pre-expander tot 55 g/l en, na 24 uren besterven, werd een vormgevingsstap uitgevoerd in een aluminium matrijs onder toepassing van stoom bij een temperatuur van 110°C. Het uiteindelijke product bezit een gemoulde dichtheid van 60 g/l.

Voorbeeld 2

Een spoel voor het wikkelen 3D printing draad of filament werd vervaardigd onder toepassing van BioFoam met een dichtheid van 60 g/l. Als uitgangsmateriaal werd BF710 Synterra green bio-beads toegepast, een afmeting van 0,7-1,0 mm, in de handel gebracht door Synbra Technology. Voornoemde korrels werden vooraf geïmpregneerd met 9% CO2, aansluitend geëxpandeerd tot 55 g/l onder toepassing van hete lucht met een temperatuur van 90°C als verwarmingsmedium, en voorzien van een coating in een hoeveelheid van 5% (m/m), te weten Vinnex 2510 - in de handel gebracht door Wacker in Burghausen (DE) - en vervolgens vormgegeven tot een 3D spoel onder een vormgevingstemperstuur van 90°C ter verkrijging van een 60 g/l 3D spoel. Voornoemde spoel was geschikt voor het opwikkelen van een hoeveelheid van 1 kg 3 mm PLA(95%)/PHA(5%) filament.

Voorbeeld 3

Een 3D filament spoel, zoals genoemd in voorbeeld 2, werd vervaardigd onder toepassing van een samenstelling van een schuim van 20% PLA en 80% PBAT. Voornoemde samenstelling werd geïmpregneerd met 9% CO2 en aansluitend geëxpandeerd tot 55 g/l en vervolgens vormgegeven tot een 3D spoel onder een vormgevingstemperatuur van 90°C ter verkrijging van een 60 g/l 3D spoel.

Claims (7)

1. Spoel voor het op- en afwikkelen van filamenten, omvattende een cirkelvormig middenelement, aan weerszijden van voornoemd middelelement gepositioneerde cirkelvormige flenzen, waarbij de diameter van voornoemd middenelement kleiner is dan de diameter van voornoemde flenzen, welk middenelement geschikt is voor het op- en afwikkelen van filamenten, met het kenmerk, dat voornoemd middenelement en flenzen zijn vervaardigd uit een biologisch afbreekbaar polymeer, waarbij de dichtheid van voornoemd biologisch afbreekbaar polymeer ligt in het gebied van 10 g/l en 100 g/l.

2. Spoel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voornoemd biologisch afbreekbaar polymeer is gekozen uit de groep van groep van polymelkzuur, copolymeren van L melkzuur met 0,5-7% D melkzuur, zetmeelschuim, en/of mengsels van 5-40% PLA met een resterende hoeveelheid van aanvullende bestanddelen, bestaande uit de groep van zetmeel, PBS, PBAT PHA, PHB , PVA en PVAc, of combinaties hiervan, en met eventuele additie van kleurstoffen, nucleanten en compatibilisatiemiddelen, in gebruikelijke hoeveelheden.

3. Spoel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voornoemd biologisch afbreekbaar polymeer voldoet aan de composteringsnorm EN 13432.

4. Spoel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voornoemde spoel uit twee identieke helften is samengesteld, welke beide helften onder toepassing van een bajonetsluiting met elkaar worden verbonden ter verkrijging van de beoogde spoel.

5. Spoel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat voornoemde bajonetsluiting verder een opsluitgroef omvat.

6. Spoel volgens een of meer van de conclusies 4-5, met het kenmerk, dat beide identieke helften nestbaar zijn.

7. Spoel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voornoemde filamenten van het type 3D printing draad zijn.