NL2018902B1 - Werkwijze voor het vervaardigen van een zelfdragend product - Google Patents

Abstract

Een werkwijze voor het vervaardigen van een zelfdragend product (10) heeft de volgende aspecten: het toepassen van een vormmal (20) die ten minste een vormoppervlak omvat dat geconfigureerd is om het product (10) vorm te geven, het toevoeren van polyurea en vezels aan de vormmal (20) teneinde het product (1 O) tegen het ten minste ene vormoppervlak van de vormmal (20) op te bouwen, en het na uitharding van het polyurea uitde vormmal (20) verwijderen van het aldus verkregen vezelversterkte polyurea. De vezels kunnen glasvezels zijn. Het zelfdragende product (10) kan ingericht zijn voor gebruik als een sanitairproduct of als onderdeel van een sanitairproduct.

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een zelfdragend product

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een zelfdragend product, waarbij een vormmal toegepast wordt die ten minste één vormoppervlak omvat dat geconfigureerd is om het product vorm te geven. De uitvinding heeft tevens betrekking op een zelfdragend product.

De uitvinding zal in het hiernavolgende beschreven worden in de context van het vervaardigen van een badkuip, hetgeen niet betekent dat de uitvinding tot een dergelijke context beperkt is. Ten behoeve van het vervaardigen van een badkuip wordt traditioneel een polyester vormmal gemaakt, of een aluminium vormmal wanneer het relatief grote oplagen betreft. De vormmal wordt in een vacuümvormmachine geklemd. Een acrylplaat wordt verwarmd en op de vormmal gespannen, waarbij het acryl zich onder invloed van vacuüm naar een vormoppervlak van de vormmal vormt. In dit verband wordt opgemerkt dat het ook gebruikelijk is om platen van een ander type kunststof toe te passen. Vervolgens wordt de vormmal gelost en blijft de vervormde plaat over, die op dat moment de vorm van een badkuip met flensranden heeft. De vervormde plaat is op zichzelf te zwak om direct gebruikt te kunnen worden en daarom wordt in een vervolgstadium met een polyesterspuit een combinatie van polyesterhars en glasvezels op een buitenoppervlak van de badkuip gespoten. Veelal worden kritische punten met hout opgevuld om de benodigde stevigheid te verkrijgen. Wanneer de polyesterlaag gedroogd is, worden de flensranden van de badkuip afgesneden om een strakke rand te verkrijgen. Het droog-proces van de polyesterlaag neemt zeker een aantal uren in beslag.

De bekende werkwijze voor het vervaardigen van een badkuip heeft een aantal wezenlijke nadelen. In de eerste plaats kost deze werkwijze veel energie, met name vanwege de noodzaak tot het opwarmen van de vacuümvormmachine. Verder is de werkwijze arbeidsintensief en kleven er gezondheidsrisico’s aan gezien het gegeven dat polyester styreen bevat. Niet alleen de arbeidskosten zijn hoog; ook de aanschaf van vacuümvormmachines is erg prijzig, en hetzelfde geldt voor aluminium vormmallen. De prijs van acrylplaten en andere kunststofplaten is onderhevig aan schommelingen zodat de winstmarge voor producenten van badkuipen sterk kan variëren. De platen worden door deze producenten betrokken van anderen en dus is transport van de platen noodzakelijk, hetgeen belastend is voor het milieu. Bovendien is het in het algemeen zo dat het verwerken van polyester veel restafval met zich meebrengt.

Het is een doel van de uitvinding om een nieuwe werkwijze voor het vervaardigen van een zelfdragend product zoals een badkuip te verschaffen, die op ten minste een aantal van de genoemde aspecten, dat wil zeggen, energieverbruik, milieubelasting, kosten en arbeidsaspecten, een verbetering van de bestaande werkwijze is. Dit doel wordt bereikt met een werkwijze voor het vervaardigen van een zelfdragend product, waarbij een vormmal toegepast wordt die ten minste één vorm-oppervlak omvat dat geconfigureerd is om het product vorm te geven, waarbij ten behoeve van het opbouwen van het product tegen het ten minste ene vormoppervlak van de vormmal polyurea en vezels aan de vormmal toegevoerd worden, en waarbij het aldus verkregen vezelversterkte polyurea na uitharding van het polyurea uit de vormmal verwijderd wordt.

Polyurea is een op zich bekend polymeermateriaal, dat vooral gebruikt wordt als coating, om oppervlakken te beschermen. Het heeft vele gunstige eigenschappen, waaronder een hoge mate van krasvastheid, en wordt doorgaans via een hotspray-techniek op de te beschermen oppervlakken aangebracht. De toepassingen van polyurea zijn legio. Polyurea kan bijvoorbeeld als zwembadcoating gebruikt worden, als gietvloer, of als bekleding van binnenoppervlakken van opslagtanks en pijpleidingen, van laadruimtes van voertuigen, etc. De verwerking van polyurea geschiedt onder toepassing van een hotspray-machine, waarin twee componenten onder hoge temperatuur (ongeveer 65-90°C) samengevoegd worden. Een polyurea-coating kan desgewenst afgedekt worden door een andere coating, al dan niet voorzien van pigmenten. Binnen het kader van de uitvinding dient zowel zuiver polyurea als hybride polyurea onder de algemene noemer polyurea begrepen te worden.

Volgens een inzicht dat aan de uitvinding ten grondslag ligt, is het niet alleen mogelijk om polyurea als coating toe te passen, maar ook als constructie-materiaal. Polyurea is op zich niet sterk genoeg en zal zonder ondersteuning in meer of mindere mate vervormen. Volgens de uitvinding worden vezels aan het polyurea toegevoegd, en er is gebleken dat het dan wel mogelijk is om een zelfdragend product te vormen. Voor de volledigheid wordt opgemerkt, dat het begrip zelfdragend in de context van de uitvinding begrepen dient te worden als vormvast zonder dat verdere ondersteuning nodig is.

De uitvinding is gebaseerd op het combineren van polyurea met vezels zoals glasvezels. Het blijkt hiermee mogelijk te zijn om producten van vergelijkbare of zelfs betere kwaliteit te verkrijgen dan met het combineren van bijvoorbeeld acryl, polyesterhars en glasvezels. Polyurea is sneldrogend; in het bijzonder ligt een verwerkingstijd ervan tussen 3 en 15 seconden. Met het oog daarop is het praktisch om de vezels in de open tijd van het polyurea te doseren, dus voordat droging van het polyurea inzet. Dit kan gedaan worden door middel van een verdeelpistool zoals bekend uit de polyester-verwerkende industrie. Er wordt daarbij gebruik gemaakt van vezels die op een draad gewikkeld zijn en die door het verdeelpistool heen lopen. Zodra het verdeelpistool in gebruik genomen wordt, loopt de draad door een mes heen, waardoor er kleine vezels vrijkomen. Het is ook mogelijk om ten minste een deel van de vezels in de vorm van ten minste één vezelmat te verschaffen en die ten minste ene vezelmat in de vormmal te plaatsen.

Het eindproduct is een combinatie van het polyurea en de vezels. In ieder geval wanneer de vezels glasvezels zijn, is dit constructief stevig genoeg en behoeft dit geen verdere ondersteuningsconstructie. Wanneer polyurea met vezels zoals glasvezels gecombineerd wordt, is verder gebleken dat het mogelijk is de vezellengte zodanig in te stellen dat bereikt wordt dat vezels ter plaatse van een buitenoppervlak van het vezelversterkte polyurea in het vlak van dat buitenoppervlak gaan liggen. Hierdoor wordt bereikt dat het buitenoppervlak direct homogeen is, waardoor een nabewerking zoals die na het aanbrengen van een polyesterlaag noodzakelijk is, achterwege kan blijven. Wanneer de vezels glasvezels zijn, is het praktisch wanneer de lengte van de glasvezels in een bereik van 5-50 mm gelegen is. Dat neemt niet weg dat het mogelijk is om vezels met een grotere lengte toe te passen, met name wanneer de vezels van een ander type zijn.

Binnen het kader van de uitvinding is het mogelijk dat ten minste één con-structie-element zoals een plaat in het vezelversterkte polyurea ingebed wordt. Dit kan bijvoorbeeld gedaan worden om gewichtsbesparing te realiseren. Een praktisch voorbeeld van een constructie-element dat toegepast kan worden is een plaat van geëxpandeerd polystyreen (EPS). Het is in ieder geval niet noodzakelijk dat het beoogde zelfdragende product volledig uit vezelversterkt polyurea opgebouwd wordt. Verder is het binnen het kader van de uitvinding mogelijk om het vezelversterkte polyurea desgewenst te voorzien van bijvoorbeeld een pigmentcoating of een coating ter bescherming tegen chemicaliën. Dit kan eventueel gedaan worden wanneer het vezelversterkte polyurea zich nog in de vormmal bevindt, in gevallen waarin dan ten minste een oppervlak ervan dat gecoat dient te worden, te bereiken is, maar een coating kan ook aangebracht worden nadat het vezelversterkte polyurea gelost is, hetgeen in ieder geval nodig zal zijn als het gewenst is om een oppervlak aan de malzijde van het vezelversterkte polyurea gecoat te krijgen. In het algemeen kan zowel de malzijde als de gespoten zijde van het vezelversterkte polyurea van een coating voorzien worden.

De werkwijze volgens de uitvinding omvat het toepassen van een vormmal met ten minste één vormoppervlak. De belasting van het polyurea op de vormmal is minimaal waardoor een vormmal veel langer mee kan dan bij vacuümvormen. Bovendien kunnen de aanschafkosten van een vormmal waarin polyurea verwerkt kan worden aanzienlijk lager zijn dan die van een vormmal waarop kunststofplaten vervormd kunnen worden. Een vormmal van geëxpandeerd polystyreen met gelcoat kan voldoen.

Een aantal voordelen van de maaktechniek volgens de uitvinding ten opzichte van de conventionele maaktechniek met bijvoorbeeld acrylplaten en een polyesterlaag zijn de volgende: - hoge efficiëntie van het vervaardigingsproces; korte productietijden dus hoge omzet-snelheid; korte droogtijden; geen nabewerking. - weinig restmateriaal aangezien het polyurea en de vezels pas ter plaatse van een spuitgereedschap zoals het eerder genoemde verdeel pi stool gemengd worden. - lage kosten, onder meer vanwege goedkope mallen. - schone werkomgeving. - minder belasting van het milieu omdat het mogelijk is alleen met oplosmiddelvrije materialen te werken.

Uiteindelijk liggen de kosten per vierkante meter product niet hoger dan in het geval van de conventionele maaktechniek. Eén van de mogelijke toepassingen van de werkwijze volgens de uitvinding is voor het vervaardigen van producten die ingericht zijn voor gebruik als een sanitairproduct of als onderdeel van een sanitairproduct. Dergelijke producten kunnen de eerder genoemde badkuipen zijn, waarbij de badkuipen bijvoorbeeld geschikt kunnen zijn voor gebruik als vrijstaand bad, ingebouwd bad of stoombad. Ook is het mogelijk dat de uitvinding toegepast wordt voor het vervaardigen van badpanelen. Andere mogelijke toepassingen van de uitvinding zijn ten behoeve van het vervaardigen van badkamermeubels, relaxbanken, douche-afscheidingen, douchecabines, douche-/stoomcabines, douchebakken, buitenspa’s, saunabekleding, wasbakken en toiletpotten. Voor de volledigheid wordt opgemerkt dat de uitvinding geenszins beperkt is tot een sanitaire context. Zo zou de uitvinding in de auto-industrie toegepast kunnen worden voor het vervaardigen van in auto’s in te bouwen panelen, om één van de vele andere mogelijkheden te noemen.

Zoals in het voorgaande beschreven is, heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een zelfdragend product. Daarnaast heeft de uitvinding ook betrekking op een zelfdragend product dat vezelversterkt polyurea omvat, waarbij het vezelversterkte polyurea zich door het zelfdragende product heen bevindt, dat wil zeggen, niet (alleen) aan een buitenoppervlak van het product als coating. Een product dat onder toepassing van de uitvinding verschaft kan worden kan getypeerd worden als een zelfdragend product van vezelversterkt polyurea.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de hiernavolgende beschrijving van een werkwijze voor het vervaardigen van een zelfdragend product. Er zal hierbij worden verwezen naar de tekening, waarin gelijke verwijzings-cijfers gelijke of vergelijkbare onderdelen aanduiden, en waarin: figuur 1 schematisch een perspectivisch aanzicht toont van een vormmal; figuur 2 schematisch een perspectivisch aanzicht toont van een verdeelpistool en de vormmal met een onder toepassing van het verdeelpistool daarop aangebrachte laag met polyurea en vezels; figuur 3 een perspectivisch aanzicht toont van het zelfdragende product dat als eindproduct van de werkwijze verkregen is.

Figuren 1, 2 en 3 illustreren opeenvolgende stappen van een werkwijze voor het vervaardigen van een zelfdragend product 10 met behulp van een vormmal 20 die een vormoppervlak 21 omvat.

In een eerste stap wordt de vormmal 20 geplaatst. Het is praktisch wanneer het vormoppervlak 21 van de vormmal 20 van een ontkistingsmiddel voorzien wordt, teneinde te waarborgen dat wanneer het zelfdragende product 10 eenmaal klaar is, het product 10 en de vormmal 20 gemakkelijk van elkaar los te nemen zijn. Het ontkistingsmiddel kan een watergedragen ontkistingsmiddel zijn.

Binnen het kader van de uitvinding is het mogelijk om een positieve vormmal toe te passen, zoals getoond, hetgeen niet wegneemt dat het ook mogelijk is om een negatieve vormmal toe te passen. In het algemeen heeft een positieve vormmal een verhoogd gelegen gedeelte 22 met daarop het vormoppervlak 21 voor het vormen van het gewenste eindproduct, en heeft een negatieve vormmal een verdiept gelegen gedeelte met daarin het vormoppervlak 21 voor het vormen van het gewenste eindproduct.

Na het plaatsen van de vormmal 20 en het eventuele aanbrengen van een ontkistingsmiddel kan een volgende stap plaatsvinden, namelijk een stap van het in de vormmal 20 spuiten van één of meer lagen polyurea en vezels, teneinde het zelfdragende product 10 tegen het vormoppervlak 21 van de vormmal 20 op te bouwen. Het spuitproces kan op elke willekeurige geschikte manier gerealiseerd worden. Zo kan een verdeelpistool 30 toegepast worden, waarbij een draad met daarop gewikkeld de vezels door het verdeelpistool 30 heen gevoerd kan worden, en waarbij de draad in het verdeelpistool 30 aan een snijbewerking onderworpen kan worden teneinde kleine vezels te verkrijgen die zich direct met het polyurea kunnen vermengen. De werkwijze voor het verschaffen van het polyurea op basis van twee componenten is op zich bekend en zal hier niet verder toegelicht worden. Met het oog op het feit dat het polyurea sneldrogend is, is het van belang de vezels binnen de open tijd van het polyurea bij een toevoer van het polyurea te voegen en dan de combinatie van het polyurea en de vezels in de vormmal 20 aan te brengen.

Het vezelversterkte polyurea dat het eindproduct van de werkwijze is, wordt in een volgende stap gelost, en vormt een zelfdragend product 10. Dit kan na het lossen nabewerkt worden, bijvoorbeeld door middel van boren of frezen, maar dat is niet noodzakelijk. In ieder geval is het product 10 sterk genoeg om zonder toegevoegde ondersteuning te kunnen. Aldus voorziet de uitvinding in een werkwijze voor het verschaffen van een zelfdragend product 10 die breed toepasbaar is en wezenlijke verbeteringen met zich meebrengt ten opzichte van conventionele werkwijzen die bijvoorbeeld uitgaan van het verschaffen van een plaat en het in een vormmal vervormen van die plaat. De uitvinding ziet voorbij de bekende toepassing van polyurea als coating en verschaft een mogelijkheid om polyurea als basis te gebruiken voor een zelfdragend product, namelijk door het te combineren met vezels zoals glasvezels, met alle voordelen van het gemak van het verwerken van het polyurea van dien.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de omvang van de uitvinding niet beperkt is tot de in het voorgaande besproken voorbeelden, maar dat diverse variaties en modificaties daarvan mogelijk zijn zonder af te wijken van de omvang van de uitvinding zoals gedefinieerd in de aangehechte conclusies.

Claims (18)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een zelfdragend product (10), waarbij een vormmal (20) toegepast wordt die ten minste één vormoppervlak (21) omvat dat geconfigureerd is om het product (10) vorm te geven, waarbij ten behoeve van het opbouwen van het product (10) tegen het ten minste ene vormoppervlak (21) van de vormmal (20) polyurea en vezels aan de vormmal (20) toegevoerd worden, en waarbij het aldus verkregen vezelversterkte polyurea na uitharding van het polyurea uit de vormmal (20) verwijderd wordt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij voorafgaand aan het toevoeren van het polyurea en de vezels aan de vormmal (20) het ten minste ene vormoppervlak (21) van de vormmal (20) van een ontkistingsmiddel voorzien wordt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het polyurea en de vezels door middel van spuiten aan de vormmal (20) toegevoerd worden.

4. Werkwijze volgens een van conclusies 1-3, waarbij het polyurea en de vezels door middel van een verdeelpistool (30) aan de vormmal (20) toegevoerd worden, in het bijzonder een verdeelpistool (30) dat een mes omvat, waarbij de vezels op een draad gewikkeld verschaft worden, en waarbij de draad door het mes van het verdeelpistool (30) heen gevoerd wordt teneinde kleine vezels van de draad te laten vrijkomen.

5. Werkwijze volgens een van conclusies 1-4, waarbij ten minste één vezelmat verschaft wordt en in de vormmal (20) geplaatst wordt.

6. Werkwijze volgens een van conclusies 1-5, waarbij het polyurea en de vezels in ten minste één laag tegen het ten minste ene vormoppervlak (21) van de vormmal (20) aangebracht worden.

7. Werkwijze volgens een van conclusies 1-6, waarbij de vezels glasvezels zijn.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij een lengte van de glasvezels in een bereik van 5-50 mm gelegen is.

9. Werkwijze volgens een van conclusies 1-8, waarbij ten minste één constructie-element zoals een plaat in het vezelversterkte polyurea ingebed wordt.

10. Werkwijze volgens een van conclusies 1-9, waarbij een oppervlak van het vezelversterkte polyurea van een coating voorzien wordt.

11. Werkwijze volgens een van conclusies 1 -10, waarbij het product (10) ingericht is voor gebruik als een sanitairproduct of als onderdeel van een sanitair-product.

12. Zelfdragend product (10) dat vezelversterkt polyurea omvat, waarbij het vezelversterkte polyurea zich door het zelfdragende product (10) heen bevindt.

13. Zelfdragend product (10) volgens conclusie 12, waarbij vezels die zich aan een buitenoppervlak van het vezelversterkte polyurea bevinden, zich in het vlak van dat buitenoppervlak uitstrekken.

14. Zelfdragend product (10) volgens conclusie 12 of 13, waarbij de vezels glasvezels zijn.

15. Zelfdragend product (10) volgens conclusie 14, waarbij een lengte van de glasvezels in een bereik van 5-50 mm gelegen is.

16. Zelfdragend product (10) volgens een van conclusies 12-15, waarbij ten minste één constructie-element zoals een plaat in het vezelversterkte polyurea ingebed is.

17. Zelfdragend product (10) volgens een van conclusies 12-16, waarbij een oppervlak van het vezelversterkte polyurea van een coating voorzien is.

18. Zelfdragend product (10) volgens een van conclusies 12-17, ingericht voor gebruik als een sanitairproduct of als onderdeel van een sanitairproduct.