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


De uitvinding biedt een techniek voor het produceren van schuimvlokkencomposietmaterialen met een hoge dichtheid, die bestaan uit schuimvlokken die stevig aan elkaar worden bevestigd door een thermoplastisch bindmiddel. Deze composietmaterialen kunnen worden toegepast in verschillende sectoren, waaronder meubilair, de auto-industrie en de bouw, waar effectieve geluidsabsorptie en robuuste structurele ondersteuning van cruciaal belang zijn.

Het probleem

Composietschuimplaten worden gemaakt door schuimvlokken te mengen met een thermoplastisch bindmiddel. Dit mengsel wordt vervolgens gelaagd, vaak met een airlaidproces, en verhit totdat het bindmiddel smelt, waardoor de schuimvlokken aan elkaar hechten. Na dit proces wordt de plaat geconsolideerd. De schuimvlokken die in deze platen worden gebruikt zijn vaak afkomstig van gerecycleerde materialen, zoals afgedankte bekleding of oude matrassen, maar ook industrieel afval. In sommige gevallen worden naast de gerecyclede vlokken ook nieuwe schuimvlokken gebruikt. De dichtheid van deze samengestelde platen varieert meestal van 20 tot 150 kg/m³, voornamelijk beïnvloed door de gemiddelde dichtheid van de schuimvlokken, de hoeveelheid bindmiddel en de mate van compressie die wordt toegepast tijdens de consolidatie.

Het bindmiddel is meestal een thermoplast die in de lucht gelegde plaat kan worden opgenomen in de vorm van korrels, poeder of smeltvezels. Deze smeltvezels worden gekenmerkt door hun langwerpige, naaldachtige vorm. Bij de productie van deze platen worden ook bicomponentvezels gebruikt. 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 mantel van de smeltvezel gesmolten om de schuimvlokken effectief aan elkaar te hechten.

In bepaalde toepassingen is er behoefte aan composietschuimplaten met een hoge dichtheid en een driedimensionale vorm. Dit wordt meestal bereikt met behulp van een thermocompressiematrijs, waarbij de schuimvlokkencomposietplaat tegelijkertijd kan worden gecomprimeerd en gevormd. Een grote uitdaging bij het produceren van deze driedimensionale platen met hoge dichtheid is de noodzaak om het materiaal te verhitten tot een temperatuur waarbij het bindmiddel smelt. Deze verwarming is essentieel om de plaat zich te laten aanpassen aan de contouren van de mal en om het thermocompressieproces te vergemakkelijken. Door de ongelijkmatige aard van schuimvlokken kan het echter moeilijk zijn om het materiaal gelijkmatig te verwarmen voordat het in de thermocompressiematrijs wordt geplaatst. Om bij thermocompressie de vlakke plaat effectief om te zetten in de beoogde driedimensionale vorm met hoge dichtheid, moet de kern van de plaat het smeltpunt van het bindmiddel bereiken. Helaas is de verwarmde schuimvlokkenplaat gevoelig voor scheuren tijdens dit proces, wat problematisch is omdat het kan leiden tot onregelmatigheden in het oppervlak van het eindproduct. Als gevolg van deze uitdagingen zijn schuimvlokken vaak beperkt tot eenvoudigere driedimensionale vormen en lagere dichtheden.

Hoewel in bepaalde eerdere documenten het gebruik van smeltvezels als bindmiddel wordt genoemd, wordt daarin geen uitleg gegeven over het proces om een composietproduct van schuimvlokken met een hoge dichtheid en ingewikkelde driedimensionale vormen te maken.

Om deze beperkingen aan te pakken, is de uitvinding gericht op een methode die het mogelijk maakt om driedimensionaal gevormde schuimvlokken composietplaten met een hogere dichtheid te produceren, waarbij de eerder genoemde uitdagingen worden overwonnen.

De oplossing

De uitvinding beschrijft een proces voor het maken van een composietproduct van schuimvlokken met hoge dichtheid door middel van een reeks stappen:

Eerst wordt een deel van een schuimvlokkencomposietplaat met lage dichtheid, aanvankelijk met een bepaalde dikte, samengedrukt: 

  • Dit uitgangsmateriaal heeft een specifieke temperatuur of is verwarmd om ervoor te zorgen dat een aanzienlijk deel van het bindmiddel gesmolten is.
  • Tijdens het comprimeren zorgt de uitgeoefende kracht ervoor dat het gesmolten bindmiddel de oppervlakteholtes van de schuimvlokken vult.
  • In deze compressiefase wordt ten minste één deel van het oorspronkelijke product gereduceerd tot een tweede dikte, die dunner is dan het oorspronkelijke product, wat resulteert in een dichter materiaal.
  • Tot slot laat men het samengeperste product afkoelen tot onder het smeltpunt van het bindmiddel, wat resulteert in een half afgewerkte schuimvlokkencomposietplaat met minstens één deel met een hoge dichtheid.

Het halffabrikaat uit de vorige stap wordt verwarmd tot een temperatuur waarbij het bindmiddel smelt, waardoor de naast elkaar liggende schuimvlokken samensmelten. 

  • Vervolgens wordt de verwarmde plaat gethermoformeerd in een mal om de gewenste vorm te verkrijgen. 
  • Als het product is afgekoeld tot onder het smeltpunt van het bindmiddel, wordt de mal geopend, zodat de gevormde schuimvlokkencompositie, die ten minste één deel met hoge dichtheid bevat, kan worden verwijderd.
patent news illustration

De voordelen

De uitvinding introduceert een techniek om een schuimvlokcomposiet met hoge dichtheid te maken door een schuimplaat met lage dichtheid samen te drukken met een thermoplastisch bindmiddel. Dit proces verhoogt niet alleen de dichtheid en structurele sterkte, maar vergemakkelijkt ook de vorming van ingewikkelde driedimensionale vormen en vermindert het risico op scheuren tijdens de productie. Het eindproduct is ideaal voor diverse toepassingen, waaronder geluidsabsorptiesystemen, en levert superieure prestaties in vergelijking met traditionele methoden. 


Een belangrijk voordeel van dit compressieproces is dat de oppervlakken van de halffabricaten, die in contact komen met het persgereedschap, een opmerkelijk gladde afwerking krijgen. Bovendien zorgt de gelijktijdige opwarming van het initiële product tijdens het persen voor een efficiëntere werking, omdat er niet gewacht hoeft te worden tot het product gelijkmatig is opgewarmd voordat het persen begint.