NL8801300A - Gevormde voorwerpen met een sandwichconstructie, alsmede werkwijze ter vervaardiging van deze voorwerpen. - Google Patents

Description

s'

NO 35189 A

Aanvraagster noemt als uitvinder:

Drs. Willem Dijkhuizen te Zuidlaren (Drente) en Ing. Menno Drent te Vries (Drente).

Korte aanduiding: Gevormde voorwerpen met een sandwichconstructie, alsmede werkwijze ter vervaardiging van deze voorwerpen.

De aanvrage heeft betrekking op gevormde voorwerpen met een sandwich-constructie, meer in het bijzonder op lichtgewicht sandwich-constructies, bestaande uit vezels van natuurlijke of synthetische aard, honingraat-structuren en bindmiddelen op 5 kunststofbasis. De aanvrage heeft tevens betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van genoemde sandwich-constructies.

De bindmiddelen op kunststofbasis zijn thermohardend of thermoplastisch van aard en kunnen in vloeibare, poeder-, korrel- of vezelvormige toestand worden toegepast. Volgens een 10 voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding worden thermohardbare kunststoffen als bindmiddel gebruikt en de uitvinding zal daarom hieronder voor dit type bindmiddel nader worden beschreven.

De fabricage van sandwich-constructies onder toepassing van thermohardende kunststoffen als bindmiddel is reeds lang 15 bekend. Zo worden bijvoorbeeld bij de fabricage van triplex en multiplex drie of meer dunne lagen hout van dezelfde of verschillende soort onder toepassing van een bindmiddel bij verhoogde temperatuur en druk tot een sandwich samengeperst. Gewoonlijk gebruikt men hierbij als bindmiddel een voorcondensatieproduct van ureum, fenol of melamine 20 met formaldehyd, waarmede de aan elkaar te lijmen houtvlakken worden bestreken. Men verkrijgt op deze wijze vlakke sandwich-constructies, die mechanisch sterk en bijgevolg voor constructie-doeleinden geschikt zijn.

Ook de vervaardiging van lichtgewicht 25 sandwich-constructies is bekend. Dit type sandwich wordt verkregen door als kernmateriaal een kunststofschuim toe te passen, dat op bekende wijze uit een thermohardbare kunststof met behulp van een schuimmiddel is te bereiden en vervolgens het kunststofschuim door middel van een bindmiddel aan weerszijden van een bekledingsmateriaal te voorzien.

30 Déze lichtgewicht sandwich-structuren bezitten echter het nadeel dat .8801300 <·’ 2 i zij onvoldoende mechanisch sterk zijn om voor constructiedoeleinden te kunnen worden toegepastt.

Het Amerikaanse octrooischrift 3,764,428 heeft ondermeer betrekking op een werkwijze voor de fabricage van 5 lichtgewicht sandwich-structuren, waarbij vorengenoemd nadeel wordt opgeheven door het kunststofschuim door middel van een vezelvlies te versterken. Volgens de werkwijze van dit octrooischrift wordt hiertoe een poedervormig mengsel van een thermohardbare kunststof en een schuimvormend middel innig verdeeld in een vlies van ongebonden vezels, 10 bijvoorbeeld katoenvezels. Het aldus behandelde vlies wordt vervolgens bij een temperatuur, waarbij nog geen harding en schuimvorming optreedt, tot een hechte laag samengeperst om daarna deze laag in een vorm op een temperatuur te verhitten waarbij harding en schuimvorming optreedt en de kunststof en het vezelvlies gelijktijdig expanderen.

15 Voor de vervaardiging van een sandwich-structuur voorziet men, voorafgaand aan de tweede verhitting, de laag aan weerszijden van een bekledingsmateriaal, bijvoorbeeld een dunne aluminium plaat. Tijdens het expansieproces fungeert de kunststof als bindmiddel tussen het bekledingsmateriaal en het vezelversterkte kunststofschuim. Er 20 resulteert een sandwich-structuur, die uitstekende mechanische eigenschappen bezit.

Er werd nu verrassenderwijs gevonden, dat men op een eenvoudige en doeltreffende wijze lichtgewicht sandwich-construchties met een goede mechanische sterkte kan vervaardigen door uit te gaan van 25 een honingraat-structuur en deze aan beide open zijden te bekleden met een vezeldeken van niet of nagenoeg niet gebonden vezels, die een nog niet uitgeharde, thermohardbare kunststof in uiterst fijnverdeelde toestand als bindmiddel bevat en het geheel vervolgens bij verhoogde temperatuur en druk samen te persen. Dienovereenkomstig is de werkwijze 30 volgens de uitvinding voor de vervaardiging van lichtgewicht sandwich-constructies uit niet of nagenoeg niet gebonden vezels, een honingraat-structuur en een niet uitgeharde thermohardbare kunststof als bindmiddel daardoor gekenmerkt, dat een niet uitgeharde thermohardbare kunststof in fijn verdeelde toestand innig wordt 35 verdeeld in een vezeldeken van niet of nagenoeg niet gebonden vezels, vervolgens de beide open zijden van een honingraat-structuur met gezegde vezeldeken wordt bedekt en het geheel daarna bij verhoogde temperatuur en druk worden samengeperst. Het bindmiddel en eventueel een aantal vezels dringen enigszins in de .8801300 3 j.

honingraat, waardoor het contactoppervlak aanmerkelijk wordt vergroot.

Dit is een belangrijke grond voor de grote sterkte van het sandwichproduct.

Aangezien het contact-oppervlak van de honingraat met 5 de vezeldeken hoogstens enkele procenten van het totale oppervlak bedraagt, is het verrassend dat met de werkwijze volgens de uitvinding een uitstekende hechting tussen de samenstellende delen tot stand komt en een sandwich-constructie met een voortreffelijke mechanische sterkte wordt verkregen. De volgens de werkwijze van de uitvinding verkregen 10 sandwich-constructie is aan weerszijden bekleed met een gladde, vlakke kunststof-plaat, waarvan de dikte afhankelijk is van de dikte van de vezeldeken en van de hoeveelheid toegepast kunststof bindmiddel.

Desgewenst kan men de te vervaardigen sandwich-constructie van een ander bekledingsmateriaal voorzien door 15 tijdens de fabricage de aangebrachte vezeldeken aan de buitenzijden met een dun plaatmateriaal, bijvoorbeeld van aluminium te bedekken.

De volgens de werkwijze van de uitvinding toe te passen vezels kunnnen van natuurlijke of synthetische aard zijn.

Geschikte vezels zijn ondermeer vezels van katoen, vlas, jute, glas, 20 polyamiden, polyesters, alsmede mengsels van deze vezels. De vezels dienen langer te zijn dan de diameter van de openingen in de honingraat-structuur en/of een zodanige samenhang te vertonen, dat zij zich gemakkelijk, zonder toepassen van een bindmiddel, tot een vlies of deken laten verenigen. Dit is bijvoorbeeld het geval bij jutenaaldvilt, 25 waarbij als gevolg van het viltproces een voldoende samenhang tussen de vezels ontstaat voor de vorming van een vlies.

De honingraat-structuren kunnen van verschillende materialen zijn vervaardigd zoals aluminium, kunststof, papier al of niet geïmpregneerd met kunststof. Voor goedkope lichte constructies die 30 kunnen dienen als panelen of wanden gaat de voorkeur uit naar papier.

Als thermohardbare kunststoffen, die voor de - werkwijze volgens de uitvinding geschikt zijn, komen in de eerste plaats polyurethaanharsen, epoxyharsen en onverzadigde polyesterharsen in aanmerking. Deze harsen hebben namelijk het voordeel, dat zij in 35 korte tijd reeds bij kamertemperatuur uitharden en tot een snel en economisch fabricageproces leiden. Voorts kunnen ureum-, fenol- en melamineharsen worden toegepast. Deze harsen dienen echter op een aanzienlijke hogere temperatuur dan kamertemperatuur, doorgaans bij ____ 8801300 •t 4 \ 100-140 gr. C, te worden verhit om voor de praktijk voldoende snel uit te harden.

De uitvinding is hierboven beschreven aan de band van thermohardbare kunststoffen als bindmiddel, doch desgewenst kunnen ook 5 thermoplastische kunststoffen, zoals polyethyleen en polypropyleen als bindmiddel worden toegepast. Men kan bijvoorbeeld uitgaan van een vezeldeken, bestaande uit een innig mengsel van jute- of glasvezels en polyethyleen- of polypropyleenvezels. Bij de vervaardiging van een lichtgewicht sandwich-constructie volgens de werkwijze van de 10 uitvinding dienen bij toepassing van een dergelijke vezeldeken de temperatuur en de druk zodanig te worden gekozen, dat verweking en vervloeiing van de thermoplastische vezels optreden. De lichtgewicht sandwich-constructies volgens de uitvinding kunnen wegens hun mechanische sterkte voor constructie doeleinden in de bouw worden 15 toegepast voor wanden, deuren, meubels en overal daar waar lichte sterke .sandwich panelen bruikbaar zijn.

De uitvinding zal aan de hand van de onderstaande voorbeelden nader worden toegelicht: A. Met een polyurethaanharsmengsel bestaande uit 100 20 delen polyol van het type triol of quadrol; 85 delen isocyanaat van het type methyleendiphenyldiisocyanaat (MDl): 0,05 - 0,1 deel katalysator bijvoorbeeld een organotin of een ander organometaal verbinding zoals tinoctoaat, tinnaphtenaat, loodnaphtenaat, vanadiumoxyisopropylaat, impregneert men een jutenaaldvezelmat van 500 gr/m2. Deze mat legt men 25 aan weerszijden van een honingraat-structuur van papier waarvan de ingeschreven cirkel een diameter van 12 mm heeft en de hoogte 20 mm bedraagt. In een pers bij een temperatuur van 50 C en een druk van 5 kg/cm2 drukt men de vezelmassa op de honingraatplaat. Na enige minuten is een sandwich-constructie ontstaan waarbij de stevige deklagen van de 30 met vezelversterkte polyurethaanplaten aan weerszijden hecht verbonden zijn met de honingraat-structuur. De druksterkte van de sandwich • bedraagt 5,9 kg/cm2 en de treksterkte 100 kg/cm2.

B. Een glasvezelversterkte onverzadigde polyesterharsmassa, in de praktijk genoemd Sheet Molding Compound 35 (SMC), voorzien van een peroxyde katalysator wordt aan beide zijden van een honingraat-structuur gelegd en het geheel wordt in een pers bij 80 C samengedrukt. Na enige minuten is een stevige sandwich-constructie ontstaan.

.8801300

Claims (10)

1. Werkwijze voor de vervaardiging van lichtgewicht sandwich-constructies uit vezels van natuurlijke of synthetische aard, honingraat-structuren en bindmiddelen op kunststofbasis, met het kenmerk, dat een bindmiddel op kunststofbasis innig wordt 5 verdeeld in een vezeldeken van niet of nagenoeg niet gebonden vezels van natuurlijke of synthetische aard, vervolgens beide open zijden van een honingraat-structuur met gezegde vezeldeken worden bekleed en het geheel daarna bij verhoogde temperatuur en druk wordt samengeperst.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het 10 kenmerk, dat men een niet uitgeharde thermohardbare kunststof als bindmiddel op kunststofbasis toepast.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat men een thermoplastische kunststof als bindmiddel op kunststofbasis toepast.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat men een vezeldeken van jutevezels toepast.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat men een honingraat-structuur van papier toepast.

6. Lichtgewicht sandwich-constructie, met het 20 kenmerk, dat de sandwich-constructie bestaat uit een honingraat-structuur als kern, die aan weerszijden bekleed is met een harde vezelversterkte kunststofplaat, die gedeeltelijk in de honingraat is gedrongen.

7. Lichtgewicht sandwich-constructie volgens 25 conclusie 6,met het kenmerk, dat de honingraat-structuur van papier is.

8. Lichtgewicht sandwich-constructie volgens conclusies 6-7, met het kenmerk, dat de vezelsterkte kunststofplaat is samengesteld uit met natuurlijke vezels versterkte 30 thermohardende kunststof.

9. Lichtgewicht sandwich-constructie volgens conclusies 6-7, met het kenmerk, dat de vezel versterkte kunststofplaat is samengesteld uit met glasvezels versterkte polyurethaan. .8801300 ί

10. Lichtgewicht sandwich-constructie volgens conclusies 6-7, met het kenmerk, dat de vezelsterkte kunststofplaat is samengesteld uit met glasvezels versterkt polyethyleen. .8801300