Composiet van schuimvlokken met hoge dichtheid en 3D-geluidsabsorberend component

Aanvrager: Carpenter Engineering Foams Belgium
Uitvinders: Kristiaan Bracke [BE]; Rob De Thaey [BE]; Mathieu Gontier [BE]
Octrooi nummer: EP4488024
Publicatiedatum: 2025-01-08

De uitvinding introduceert een techniek voor het produceren van composietmaterialen van schuimvlokken met hoge dichtheid, die bestaan ​​uit schuimvlokken die stevig aan elkaar zijn verbonden door een thermoplastisch bindmiddel, die kunnen worden toegepast in verschillende sectoren, waaronder meubilair, automobiel en bouw, waar effectieve geluidsabsorptie en robuuste structurele ondersteuning cruciaal zijn.

Schuimvlokkencomposietplaten worden geproduceerd door schuimvlokken te mengen met een thermoplastisch bindmiddel. Dit mengsel wordt vervolgens gelaagd, vaak met behulp van een airlaid-proces, en onderworpen aan hitte totdat het bindmiddel smelt, waardoor de schuimvlokken aan elkaar kunnen hechten. Na dit proces wordt het vel geconsolideerd. De schuimvlokken die in deze vellen worden gebruikt, zijn vaak afkomstig van gerecyclede materialen, zoals weggegooide stoffering of oude matrassen, evenals industrieel afval. In sommige gevallen kunnen nieuwe schuimvlokken naast de gerecyclede vlokken worden verwerkt. De dichtheid van deze composietplaten varieert doorgaans van 20 tot 150 kg/m³, voornamelijk beïnvloed door de gemiddelde dichtheid van de schuimvlokken, de hoeveelheid bindmiddel en de mate van compressie die tijdens de consolidatie wordt toegepast.

Het bindmiddel is meestal een thermoplast, die in de vorm van korrels, poeder of smeltvezels in het airlaidvel kan worden verwerkt. Deze smeltbare vezels worden gekenmerkt door hun langwerpige, naaldachtige vorm. Bicomponentvezels worden ook gebruikt bij de productie van deze vellen. Deze vezels bestaan ​​uit een kern omgeven door een smeltvezelmantel, waarbij de mantel een lager smeltpunt heeft dan de kern. Wanneer bicomponentvezels worden gebruikt, wordt alleen de smeltvezelmantel gesmolten om de schuimvlokken effectief aan elkaar te binden.

In bepaalde toepassingen is er behoefte aan hoge dichtheid schuimvlokken composietplaten die een driedimensionale vorm hebben. Dit wordt meestal bereikt met behulp van een thermocompressiemal, die gelijktijdige compressie en vormgeving van de schuimvlokken composietplaat mogelijk maakt. Een grote uitdaging bij het produceren van deze driedimensionale hoge dichtheid platen is de noodzaak om het materiaal te verwarmen tot een temperatuur waarbij het bindmiddel smelt. Deze verwarming is essentieel om de plaat te laten passen bij de contouren van de mal en om het thermocompressieproces te vergemakkelijken. Vanwege de ongelijkmatige aard van schuimvlokken composietplaat kan het echter moeilijk zijn om een ​​gelijkmatige verwarming door het hele materiaal te bereiken voordat het in de thermocompressiemal wordt geplaatst. Om de vlakke plaat effectief om te zetten in de beoogde hoge dichtheid, driedimensionale vorm, moet de kern van de plaat het smeltpunt van het bindmiddel bereiken. Helaas is de verwarmde schuimvlokken composietplaat gevoelig voor scheuren tijdens dit proces, wat problematisch is omdat het kan leiden tot oppervlakte-onregelmatigheden in het eindproduct. Deze uitdagingen zorgen ervoor dat schuimvlokkencomposietplaten vaak beperkt zijn tot eenvoudigere driedimensionale vormen en lagere dichtheden.

Hoewel bepaalde eerdere documenten het gebruik van smeltvezels als bindmiddelen vermelden, leggen ze het proces voor het creëren van een schuimvlokkencomposietproduct met hoge dichtheid en ingewikkelde driedimensionale vormen niet uit.

De uitvinding pakt deze beperkingen aan en wil een methode presenteren die de productie van driedimensionaal gevormde schuimvlokkencomposietplaten met verbeterde dichtheid mogelijk maakt, waarmee de eerder genoemde uitdagingen worden overwonnen.

De uitvinding introduceert een techniek voor het creëren van een schuimvlokkencomposiet met hoge dichtheid door een schuimplaat met lage dichtheid te comprimeren met een thermoplastisch bindmiddel. Dit proces verhoogt niet alleen de dichtheid en structurele sterkte, maar vergemakkelijkt ook de vorming van ingewikkelde driedimensionale vormen, terwijl het risico op scheuren tijdens de productie wordt verminderd. Het eindproduct is ideaal voor een reeks toepassingen, waaronder geluidsabsorptiesystemen, en vertoont superieure prestaties in vergelijking met traditionele methoden.

Een belangrijk voordeel van dit compressieproces is dat de oppervlakken van de halfafgewerkte plaat, die in contact komen met het persgereedschap, een opmerkelijk gladde afwerking bereiken. Bovendien zorgt de gelijktijdige verwarming van het oorspronkelijke product tijdens het comprimeren door de persgereedschappen voor een efficiëntere werking, omdat er niet hoeft te worden gewacht tot het product gelijkmatig is verwarmd voordat de compressie wordt gestart.