NL9001215A - Werkwijze voor het vervaardigen van een opschuimbare folie. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het vervaardigen van een opschuimbare folie

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een opschuimbare folie van tenminste één thermoplastische hars met daarin opgenomen tenminste één vloeibaar blaasmiddel.

Een dergelijke werkwijze is onder meer bekend uit de Europese octrooiaanvrage 345.855. Een methode voor het hechten van materialen onder toepassing van een met oplosmiddel geïmpregneerde folie is ook beschreven in de Europese octrooiaanvrage 274.789.

De folie die beschreven is in de eerstgenoemde octrooiaanvrage heeft een aantal toepassingen, waaronder het onder opschuimen aan elkaar hechten van materialen. Een andere toepassing van een dergelijke folie is gelegen in de vervaardiging van sandwichmaterialen, bij voorbeeld zoals beschreven zijn in de Europese octrooiaanvragen 264.495 en 268.148.

Dergelijke materialen zijn volledig thermoplastisch en bestaan uit een kernmateriaal dat onder meer een thermoplastisch schuim omvat en twee toplagen die bestaan uit een vezelversterkte kunststof zoals polycarbonaat of polyetherimide.

Een opschuimbare folie zoals beschreven in de Europese octrooiaanvrage 345.855 is goed toe te passen voor de vervaardiging van dergelijke sandwichmaterialen, door de folie in ongeschuimde vorm tussen twee versterkte toplagen aan te brengen en vervolgens het geheel te verwarmen,zodat de folie opschuimt en een sandwichmateriaal gevormd wordt.

In de Europese octrooiaanvrage 345.855 wordt een aantal methoden gegeven voor het vervaardigen van een dergelijke folie, zoals 'solvent casting'. De beschreven methoden komen neer op ofwel het slechts gedeeltelijk verwijderen van het oplosmiddel (=blaasmiddel) uit de kunststof, danwel op het achteraf laten opnemen door de kunststof van een hoeveelheid blaasmiddel.

Bij de toepassing van methoden waarbij de folie vervaardigd wordt uitgaande van een oplossing of dispersie van de kunststof in een oplosmiddel of verwekingsmiddel voor de kunststof, kunnen zich een aantal problemen voordoen. Het is gebleken, dat bij de verwijdering van de overmaat aan oplosmiddel of verwekingsmiddel aan het oppervlak van de folie structuur veranderingen optreden,die een later opschuimen negatief beïnvloeden. Er treedt namelijk door de snelle verdamping van het blaasmiddel een zekere mate van kristallisatie, danwel 'invriezen’ van de structuur van de kunststof op, hetgeen tot gevolg heeft, dat het opschuimen niet of niet voldoende kan optreden, danwel dat de structuur van het schuim niet goed is. Bovendien is het bij een dergelijke werkwijze nadelig, dat de vluchtige middelen in de atmosfeer komen. Dit vereist maatregelen om de dampen op te vangen en/of terug te winnen. Het zou derhalve van voordeel zijn als dit probleem tegelijk opgelost zou kunnen worden.

Verrassenderwijs is gebleken, dat het mogelijk is een opschuimbare folie van tenminste één thermoplastische hars met daarin opgenomen tenminste één vloeibaar blaasmiddel te vervaardigen, uitgaande van een thermoplastische hars met daarin opgenomen een overmaat aan blaasmiddel, zonder dat zich problemen voordoen met betrekking tot de structuur van de folie.

De werkwijze volgens de uitvinding omvat het tussen twee folies tot een laag vormen van de thermoplastische hars, welke hars een overmaat aan blaasmiddel bevat, onder vorming van een samenstel dat tenminste bestaat uit een tussenlaag van hars met blaasmiddel en twee andere lagen waarna het blaasmiddel gedeeltelijk uit de tussenlaag diffundeert.

Verrassenderwijs is gebleken, dat op deze wijze een opschuimbare folie te vervaardigen is die zonder problemen op reproduceerbare wijze op te schuimen is.

Volgens een eerste uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding brengt men de vloeibare of vervormbare thermoplastische kunststof aan tussen twee lagen van een voor het blaasmiddel permeabele folie. Dit kan bij voorbeeld een polyesterfolie zijn. Doordat de diffusie van het blaasmiddel uit de tussenlaag vertraagd wordt door de permeabele folie verkrijgt men een opschuimbare folie met een uitstekend en reproduceerbaar opschuimgedrag. Het milieuprobleem ten aanzien van het verdampen van een organische verbinding is daarmee echter nog niet volledig opgelost. Bij toepassing van water en/of andere verbindingen die even onschadelijk zijn voor het milieu, als blaasmiddel, is dit echter uiteraard geen probleem.

Na het bereiken van het gewenste diffusie-evenwicht verwijdert men de andere lagen. Het is daarbij zowel mogelijk, dat het blaasmiddel door de folie heen gediffundeerd is, als dat het blaasmiddel daar geheel of gedeeltelijk in achter gebleven is. Volgens deze variant van de uitvinding is het echter normaal, dat genoemde andere folies na het instellen van het gewenste evenwicht verwijderd worden.

Volgens een voorkeursvariant van de uitvinding past men echter afdeklagen van een thermoplastische hars toe, waarbij het blaasmiddel gedeeltelijk naar de afdeklagen diffundeert, waarbij de afdeklagen een deel gaan vormen van de uiteindeljke folie. Deze variant van de werkwijze volgens de uitvinding heeft enerzijds het voordeel, dat men een goede folie verkrijgt en anderzijds, dat geen blaasmiddel in het milieu komt tijdens de vervaardiging van de folie. Er zijn derhalve geen moeilijke en kostbare voorzieningen nodig voor het opvangen en/of terugwinnen van het blaasmiddel. Deze methode heeft ook nog het voordeel, dat het mogelijk is de hoeveelheid blaasmiddel zo te kiezen, dat na afloop van het diffusie proces, dat wil zeggen na het bereiken van een min of meer stabiele toestand, er juist genoeg blaasmiddel in de folie aanwezig is. Het evidente voordeel hiervan is, dat er geen verlies van blaasmiddel optreedt, terwijl ook de methode eenvoudig blijft.

Van belang is wel, dat de materialen en de hoeveelheden blaasmiddel zodanig gekozen zijn,dat na de gedeeltelijke diffusie van blaasmiddel uit de tussenlaag naar de afdeklagen het gehele samenstel een coherente opschuimbare folie vormt. Hiermee wordt bedoeld, dat er nog sprake is van een folie en dat het produkt niet een soort viskeuze massa is.

Bij de uitvoering van deze werkwijze kan men uitgaan van hetzelfde materiaal voor de tussenlaag en voor de afdeklagen. Het is echter ook mogelijk verschillende materialen daarvoor toe te passen. In een dergelijk geval dient het blaasmiddel in principe voor alle toegepaste kunststoffen als blaasmiddel te werken.

Volgens weer een andere variant van de werkwijze volgens de uitvinding bestaat tenminste één van de afdeklagen uit een folie van een thermoplastische kunststof die versterkt is met een weefsel, breisel, vezelvlies of unidirectioneel aangebrachte vezels. Bij een dergelijke uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding heeft men in het algemeen minder overmaat blaasmiddel, aangezien een versterking in de toplaag een remmende werking heeft op de diffusie. Het voordeel van een dergelijke uitvoeringsvorm van de uitvinding ligt daarin, dat men in één arbeidsgang een voorproduct kan maken voor een sandwichmateriaal, dat door simpel verwarmen expandeert tot een sandwich materiaal met een tweetal vezelversterkte toplagen en een schuimkern. Het is daarbij zowel mogelijk een sandwich materiaal als halffabrikaat te maken, als direct een eindproduct te vervaardigen, welk eindproduct ook al de gewenste vorm heeft.

De werkwijze volgens de uitvinding kan echter ook zo uitgevoerd worden, dat een kernlaag van niet geïmpregneerde folie aan beide zijden voorzien wordt van een hars met een overmaat aan blaasmiddel (de tussenlaag), terwijl aan de buitenzijden een al dan niet permeabele afdeklaag aangebracht wordt. Liefst past men in een dergelijk geval een niet permeabele afdeklaag toe, zodat alle blaasmiddel vanuit de twee lagen naar de kernlaag diffundeert.

In principe kan iedere thermoplastische hars als basiskunststof fungeren voor de tussenlaag van de folie volgens de uitvinding. De thermoplastische hars van de tussenlaag is bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande uit polyetherimide, polycarbonaat, acrylaat polymeren, styreenpolymeren, polyethersulfon, polyetherketon, polyether-etherketon, polyfenyleenoxide, polyfenyleensulfide en mengsels van twee of meer van deze kunststoffen. De voorkeur wordt sterk bepaald door de beoogde toepassing van de folie. Voor toepassing in sectoren waar een hoge mechanische belasting van de materialen op kan treden, of waar hoge eisen gesteld worden aan de brandvertragende werking van de materialen geeft men de voorkeur aan polyetherimide, polycarbonaat, polyethersulfon, polyetherketon, polyether-etherketon en mengsels van twee of meer van deze kunststoffen.

Voor de afdeklagen past men voor de niet permeabele folie liefst dezelfde materialen toe als voor de tussenlaag.

De blaasmiddelen zijn in principe dezelfde als beschreven in de Europese octrooiaanvrage 345.855. Voorbeelden daarvan zijn oplosmiddelen voor de thermoplastische hars, fysische blaasmiddelen, vloeibare chemische blaasmiddelen, water en mengsels van twee of meer van deze blaasmiddelen. Voorbeelden van toe te passen blaasmiddelen zijn onder meer mono-, di-, en trichloormethaan, lagere koolwaterstoffen, zoals butaan, pentaan, hexaan en dergelijke, waaronder ook de diverse isomeren ervan begrepen worden, cyclische aromatisch en alifatische koolwaterstoffen, en dergelijke.

Bij toepassing van polyetherimide als thermoplastische hars voor de tussenlaag gaat men bij voorkeur uit van dichloormethaan als blaasmiddel,omdat met deze combinatie optimale resultaten te verkrijgen zijn.

In de toplaag zijn kunnen de kunststoffen versterkt zijn met glasvezels, polyamidevezels, zoals aramidevezels, polyetheenvezels, polyestervezels en koolstofvezels.

Volgens de meest eenvoudige uitvoeringsvorm van de de uitvinding bestaat de tussenlaag uit twee componenten, namelijk de hars en het blaasmiddel. Het is echter niet uitgesloten, dat nog additieven opgenomen worden in de folie. Voorbeelden van dergelijke additieven zijn onder meer gekozen uit de groep bestaande stabilisatoren, antioxidantia, vulstoffen zoals vezels en/of vloeibaar kristallijne polymeren, kleurstoffen, vlamdovende additieven, andere inerte additieven en mengsels van twee of meer van de componenten. Tevens kan men nog een verwekingsmiddel in het systeem opnemen, welk verwekingsmiddel tot doel heeft de temperatuur waarbij de verweking optreedt te verlagen. In de praktijk heeft een dergelijk verwekingsmiddel alleen nut als er geen verweking van de thermoplastische hars optreedt door de aanwezigheid van een mede als verweker werkzaam oplsmiddel voor de thermoplastische hars.

Geschikte verwekers zijn onder meer de vetzuren en metaalzepen daarvan. Ook kan men APP, polybutyleen, bitumen, of versnij-olie zoals naftenische en paraffinische olie toepassen. Het is ook mogelijk daartoe wassen, zoals microkristallijne was, toe te passen.

In bepaalde gevallen kan het voordelen hebben vezels op te nemen in de tussenlaag. Bij het verweken en opschuimen ervan kunnen deze zich richten en een versterkende functie vervullen. Daarbij heeft het wel de voorkeur uit te gaan van relatief korte en dunne vezels, bij voorbeeld met een dikte in de grootte orde van enkele μπι, bij voorbeeld 0,5 tot 5 μιη, en een lengte van maximaal enkele mm, bij voorbeeld van 0,1 tot 3 mm.

De tussenlaag van de folie volgens de uitvinding kan op verschillende manieren vervaardigd worden. Volgens een eerste methode gaat men uit van een reeds bestaande, geëxtrudeerde of geperste folie, die vervolgens voorzien wordt van vloeibaar fysisch blaasmiddel, door impregnatie van de folie met de vloeistof of door blootstelling aan de damp ervan. Aangezien deze methode tamelijk omslachtig is, heeft deze methode niet de voorkeur. Het is ook mogelijk een folie te vervaardigen door een mengsel van de thermoplastische hars, het blaasmiddel en de eventueel aanwezige andere componenten te extruderen of anderszins vorm te geven. Volgens een derde methode, en deze methode heeft de voorkeur, kan men de folie vervaardigen via de methode van 'solvent-casting', waarbij een oplossing van de thermoplastische hars tot een tussenlaag gevormd wordt. Verrassenderwijs is het mogelijk gebleken de tussenlaag te vervaardigen door een oplossing van de thermoplastische hars aan te brengen (te gieten) op een afdeklaag, terwijl onmiddelijk daarna de andere afdeklaag op de tussenlaag aangebracht wordt.

Het gehalte aan blaasmiddel in de uiteindelijke folie kan binnen ruime grenzen variëren. De ondergrens wordt bepaald door het gegeven dat er voor een goede hechting een zekere mate van opschuiming moet zijn. Dit blijft uiteraard afhankelijk van de specifieke combinatie van material, maar een goede ondergrens wordt gevormd door een gehalte van tenminste 0,5 gew.% aan blaasmiddel betrokken op het gewicht van de thermoplastische hars en het blaasmiddel tezamen. Gebruikelijke gehaltes liggen tussen 1 en 50 gew.%. De bovengrens wordt in hoofdzaak bepaald door het gegeven, dat de folie nog hanteerbaar moet zijn en niet te week mag zijn.

Het gehalte aan blaasmiddel in de tussenlaag ligt hoger dan het uiteindelijk gewenste gehalte in het eindprodukt. De grootte van de overmaat hangt echter sterk af van de aard van de materialen en de opbouw van het samenstel. In het algemeen zal de grootte van de overmaat liggen tussen 5 en 250%.

Na de vervaardiging van de folie wordt deze desgewenst op de juiste maat gebracht en verder verwerkt of opgeslagen. In het geval men vluchtige blaasmiddelen toepast heeft het de voorkeur de folie te voorzien van een beschermende folie van een ander materiaal, dat bij voorkeur niet of slechts in geringe mate permeabel is voor het blaasmiddel. Geschikte materialen zijn daarvoor de bekende barriërematerialen zoals EVA en gecoëxtrudeerde meerlaagsfoliën, bijvoorbeeld voorzien van tenminste één laag van een polyamide. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de folie na het vervaardigen opgerold met een / tussenlaag van een andere kunststof folie die niet permeabel i's voor het blaasmiddel.

De folie verkregen onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding kan toegepast worden voor dezelfde toepassingen die aangegeven zijn in de Europese octrooiaanvrage 345.855. Voorbeelden van deze toepassingen zijn de z.g. ’hot-melt adhesives’, vullende lijmen, maar ook de vervaardiging van sandichmaterialen zoals hierin reeds besproken.

Eén methode voor het vervaardigen van de folie volgens de uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de figuur. In deze figuur wordt schematisch het basisprincipe van een methode volgens de uitvinding aangegeven.

Een eerste rol 1, waarop zich een folie 2 van materiaal voor een afdeklaag bevindt, wordt afgerold in de richting van de pijl 8. In een trogvormige bak 3, zonder bodem bevindt zich boven de afdeklaag 4. In deze bak bevindt zich een vloeibare oplossing van de kunststof van de tussenlaag Deze bak wordt op zijn plaats gehouden door niet getekende middelen. De bak 3 is op zodanige wijze boven de afdeklaag aangebracht, dat een laag van de oplossing met de gewenste dikte op de afdeklaag aangebracht wordt.Dit kan bij voorbeeld een dikte van 75 μιη zijn. De tweede afdeklaag 5 wordt afgerold va rol 9 en op de tussenlaag aangebracht en het samenstel wordt tussen twee rollen 5 en 7 doorgevoerd en/of samengedrukt.

Hot clIcLug voit Inroepen, g Ξίττιοη et o 2. icon vts^rvolcj'S'*"'*5 o+- gesneden, opgerold en/of voorzien worden van een voor het blaasmiddel niet doorlaatbare folie 10, die aanwezig is op rol 11. Na het bereiken van het diffusie evenwicht heeft men aldus een geschikte opschuimbare folie verkregen.

De uitvinding wordt nu tocgelicht aan de hand van een niet beperkend voorbeeld.

VOORBEELD 1

Een oplossing bestaande uit ca. 30 gew % polyetherimide {Ultem (TM)) en 70 gew. % dichloormethaan werd met een dikte van 75 μίτι aangebracht op een folie van 7 5 μιη polyetherimide. Op de vloeibare tussenlaag werd éénzelfde folie aangebracht. Na het instellen van het diffusie evenwicht verkreeg men een coherente ongeschuimde folie met een gehalte aan dichloormethaan van ca 23 gew.%. Bij verwarmen tot 175°C verkreeg men een schuim van een dikte van ca. 4 mm en een dichtheid van 75 kg/m3.

VOORBEELD 2

Op dezelfde wijze als hierboven beschreven werd een ongeschuimde folie vervaardigd, welke folie vervolgens aangebracht werd tussen twee lagen van een met glas weefsel versterkt polyetherimide. Na verwarming in een pers verkreeg men een sandwichconstructie, opgebouwd uit drie lagen met de volgende eigenschappen:

Gewicht: 2,670 kg/m2

Buigsterkte 180 N/mm2

Afschuifmodulus 10 N/mm2

Claims (17)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een opschuimbare folie van tenminste één thermoplastische hars met daarin opgenomen tenminste één vloeibaar blaasmiddel, welke werkwijze omvat het tussen twee folies tot een laag vormen van de thermoplastische hars, welke hars een overmaat aan blaasmiddel bevat, onder vorming van een samenstel dat tenminste bestaat uit een tussenlaag van hars met blaasmiddel en twee andere lagen waarna het blaasmiddel gedeeltelijk uit de tussenlaag diffundeert.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de twee andere lagen bestaan uit een voor het blaasmiddel permeabel materiaal.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het voor het blaasmiddel permeabele materiaal een polyester is.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het materiaal van genoemde andere lagen, welk materiaal gelijk of verschillend kan zijn, een thermoplastische hars is, waarbij het blaasmiddel gedeeltelijk naar ten minste één van de andere lagen diffundeert.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij de materialen van de tussenlaag, die een overmaat aan blaasmiddel bevat, en van genoemde andere lagen dezelfde zijn.

6. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij de materialen van de tussenlaag en van genoemde andere lagen verschillend zijn, terwijl het blaasmiddel een verwekingsmiddel is voor de toegepaste materialen.

7. Werkwijze volgens conclusie 4-6, waarbij de overmaat aan blaasmiddel zodanig is, dat na de gedeeltelijke diffusie van blaasmiddel uit de tussenlaag naar de andere lagen het gehele samenstel een coherente opschuimbare folie vormt.

8. Werkwijze volgens één der conclusies 1-7, waarbij de thermoplastische hars van de tussenlaag vezels bevat.

9. Werkwijze volgens één der conclusies 4-8, waarbij de thermoplastische hars van tenminste één van de afdeklagen vezels bevat.

10. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin tenminste één van de andere lagen bestaat uit een folie van een thermoplastische kunststof die versterkt is met weefsel, breisel, vezelvlies of unidirectioneel aangebrachte vezels.

11. Werkwijze volgens conclusie 1-10, waarbij de thermoplastische hars van de tussenlaag gekozen is uit de groep bestaande uit polyetherimide, polycarbonaat, acrylaat polymeren, styreenpolymeren, polyethersulfon, polyetherketon, polyether-etherketon, polyfenyleenoxide, polyfenyleensulfide en mengsels van twee of meer van deze kunststoffen.

12. Werkwijze volgens conclusie 4-11, waarbij de thermoplastische hars van genoemde andere laag gekozen is uit de groep bestaande uit polyetherimide, polycarbonaat, acrylaat polymeren, styreenpolymeren, polyethersulfon, polyetherketon, polyether-etherketon, polyfenyleenoxide, polyfenyleensulfide en mengsels van twee of meer van deze kunststoffen.

13. Werkwijze volgens één der conclusies 1-12, waarbij het blaasmiddel gekozen is uit de groep bestaande uit oplosmiddelen voor de thermoplastische hars, fysische blaasmiddelen, vloeibare chemische blaasmiddelen, water en mengsels van twee of meer van deze blaasmiddelen.

14. Werkwijze volgens conclusie 1-13, waarin de thermoplastische kunststof van de tussenlaag polyetherimide is en het blaasmiddel dichloormethaan is.

15. Werkwijze volgens conclusie 1-14, waarin het gehalte aan blaasmiddel zodanig gekozen wordt, dat de folie na vrij opschuimen tenminste 10 vol.% poriën bezit.

16. Werkwijze volgens conclusie 1-15, waarbij men een folie vervaardigd bestaande uit 50-99 gew.% thermoplastische kunststof, 1-50 gew. % blaasmiddel, en 0-15 gew.% additieven gekozen uit de groep bestaande stabilisatoren, antioxidantia, vulstoffen zoals vezels en/of vloeibaar kristallijne polymeren, kleurstoffen, vlamdovende additieven, andere inerte additieven en mengsels van twee of meer van de componenten.

17. Werkwijze voor het vervaardigen van een sandwich materiaal, omvattende het door verwarming opschuimen van een opschuimbare folie verkregen onder toepassing van de werkwijze volgens conclusie 10.