NL2005319A - Werkwijze voor het vervaardigen van een geschuimd vormdeel alsmede een bijzondere toepassing daarvoor. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een geschuimd vormdeel alsmede een bijzondere toepassing daarvoor.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een geschuimd vormdeel, omvattende de stappen van: i) het verschaffen van een uitgangsmateriaal op basis van geëxpandeerd polymelkzuur, ii) het onder bepaalde omstandigheden van temperatuur en druk in een matrijs aanbrengen van een materiaal verkregen in stap i) ter verkrijging van een geschuimd vormdeel.

Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een geschuimd vormdeel omvattende de stappen van: 1) het voorschuimen van deeltjes op basis van geëxpandeerd polymelkzuur, 2) het besterven van de voorgeschuimde deeltjes verkregen na stap 1), en 3) het onder bepaalde omstandigheden van temperatuur en druk in een matrijs aanbrengen van een materiaal verkregen in stap 2) zodat een geschuimd vormdeel wordt verkregen.

De onderhavige uitvinding heeft daarnaast betrekking op bijzondere toepassingen van deeltjes op basis van geëxpandeerd polymelkzuur.

Polymelkzuur (PLA: poly lactic acid) is een verzamelnaam van polymeren op basis van melkzuurmonomeren, waarbij de structuur van polymelkzuur afhankelijk van de samenstelling kan variëren van volledig amorf tot half-kristallijn of kristallijn. Polymelkzuur kan worden geproduceerd uit melkproducten of uit bijvoorbeeld maïs. Polymelkzuur in de schuimvorm wordt ook wel E-PLA genoemd. Melkzuur is het monomeer waaruit polymelkzuur is opgebouwd en dit monomeer komt in twee stereo-isomeren voor, te weten L-melkzuur en D-melkzuur. Polymelkzuur bevat aldus een bepaald gedeelte L-melkzuurmonomeren en een bepaald gedeelte D-melkzuurmonomeren. De verhouding tussen de L- en D-melkzuurmonomeren in polymelkzuur bepaalt de eigenschappen daarvan. Er wordt ook wel gesproken over een D-waarde of D-gehalte (percentage D-melkzuurmonomeren). Op dit moment in de handel verkrijgbaar polymelkzuur heeft een verhouding L:D van 100:0 tot 75:25; anders gezegd een D-gehalte van 0 tot 25%, ofwel tussen 0 en 0,25. Zuiver D-PLA is ook als nucleatiemiddel geschikt. Een mengsel van D-PLA en L-PLA, in het bijzonder een stereocomplex, zorgt voor een verhoging van de bestandheid tegen hoge temperatuur van het uit schuim vervaardigde vormdeel.

De methode voor de verdere verwerking van E-PLA korrels omvat een zogenaamde voorschuimhandeling, waarbij een bepaalde hoeveelheid stoom in een expansievat door een laag polymeerkorrels wordt geleid, waardoor het in de polymeerkorrels aanwezige blaasmiddel (gebruikelijk C02) wordt verdampt zodat het opschuimen van de korrels plaatsvindt. Na een bewaarperiode van ongeveer 4-48 uur, ook wel aangeduid als besterven, wordt de aldus voorgeschuimde korrel in een matrijs aangebracht waarbij onder invloed van stoom en eventueel een blaasmiddel, in het bijzonder C02, de korrels verder worden geëxpandeerd. Het besterven is niet aan voornoemde periode gebonden doch kan ook enkele weken duren waarbij het blaasmiddel opnieuw wordt ingebracht. Hierdoor wordt het gewenste vormdeel verkregen doordat de voorgeschuimde korrels onder invloed van stoom verder expanderen en tevens fuseren tot één vormdeel.

Een voorbeeld van de verdere verwerking van PLA granulaat is als volgt. PLA granulaat wordt na impregnatie met bijvoorbeeld 6-8 % C02 onder een druk van bijvoorbeeld 20 bar geïmpregneerd en daarna bij een druk van 0,2-1,0 bar geschuimd. Daarna wordt het PLA opnieuw als schuim geïmpregneerd met bijvoorbeeld 6 % C02 en in een matrijs gevormd met een stoomdruk van 0,2 tot 0,5 bar.

De bij bovengenoemde methoden toegepaste matrijs is van kleine openingen voorzien zodat tijdens het expanderen het nog aanwezige blaasmiddel en eventueel stoom kan ontsnappen terwijl de korrels tot de gewenste vorm fuseren. De afmeting en vorm van deze matrijs is in principe niet beperkt, waarbij bijvoorbeeld zowel blokken voor de bouwindustrie als vleesschaaltjes of viskisten kunnen worden verkregen.

PLA-korrels worden verkregen via een zogenaamde kopafslag vanuit een extrusie-inrichting, of direct uit een polymerisatieproces. In de uitvoeringsvorm van extrusie wordt vast PLA in een extrusie-inrichting gebracht en gesmolten. Vervolgens wordt het gesmolten PLA door een matrijs, bijvoorbeeld een zogenaamde onderwatergranulator, geperst en via kopafslag tot PLA-korrels gevormd. Het is tevens mogelijk dat uit een in-line polymerisatieproces vloeibaar PLA direct in de extrusie-inrichting wordt afgeleverd dat aldus niet eerst hoeft te worden gesmolten. Bij voorkeur wordt als extrusie-inrichting een dubbelschroef extruder toegepast. In een extrusie-inrichting kan het polymelkzuur of het mengsel van polymelkzuur en eventueel een of meer andere biologisch afbreekbare polymeren met eventueel een of meer van een keten verlengend middel, een kiemvormend middel en smeermiddel worden verwerkt tot deeltjes. Dergelijk deeltjesvormig polymelkzuur is ook beschreven in PCT/NL2008/000109 van de onderhavige uitvinders.

Na de extrusie van het polymelkzuur wordt een blaasmiddel toegevoegd door middel van impregnatie van de PLA-korrels ter verkrijging van expandeerbaar PLA (EPLA). Voorbeelden van blaasmiddelen die kunnen worden gebruikt zijn C02, MTBE, stikstof, lucht, (iso-)pentaan, propaan, butaan en dergelijke of een of meer combinaties hiervan. De eerste manier is dat het polymelkzuur wordt gevormd tot deeltjes, bijvoorbeeld door middel van extrusie, welke deeltjes vervolgens expandeerbaar worden gemaakt door impregnatie met een blaasmiddel. De tweede manier is dat het polymelkzuur wordt gemengd met een blaasmiddel, dat vervolgens direct tot expandeerbare deeltjes wordt gemaakt, bijvoorbeeld door middel van extrusie.

Methoden ter vervaardiging van vormdelen op basis van geëxpandeerd polymelkzuur zijn bekend uit de Amerikaanse aanvrage US 2010/0136338, de internationale aanvrage WO 2008/093284, de Amerikaanse octrooiaanvrage US 2010/0120932, de Chinese octrooiaanvrage CN 101362833 en de Amerikaanse octrooiaanvrage US 2007/0293593. Ten name van de onderhavige aanvrager zijn methoden ter vervaardiging van een geschuimd vormdeel geopenbaard in de internationale aanvragen WO 2008/130225, WO 2008/130226 en WO 2010/041936.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van bijzondere toepassingen van geëxpandeerd polymelkzuur.

De onderhavige uitvinding, in het bijzonder de werkwijze zoals vermeld in de aanhef, wordt gekenmerkt doordat als vormdeel een transportpallet wordt verkregen.

Transportpallets worden in het algemeen vervaardigd uit hout, welk materiaal aan rottingsprocessen onderhevig is en relatief zwaar van gewicht is. De onderhavige uitvinders hebben gevonden dat het in de praktijk mogelijk is gebleken om transportpallets te vervaardigen uit geëxpandeerd polymelkzuur, verkregen volgens de onderhavige werkwijze. Bijzondere uitvoeringsvormen van de onderhavige werkwijze zijn in de onderconclusies weergegeven. De gebruikseigenschappen van de transportpallets kunnen verder worden verbeterd door het aanbrengen van verstevigingsstrippen op posities waar sprake is van de grootste treksterkte. Voorbeelden van dergelijke verstevigingsstrippen zijn strips op basis van PLA of een ander biologisch afbreekbaar materiaal, of een mengsel hiervan om aldus een transportpallet te verkrijgen dat als geheel kan worden gerecycled of gecomposteerd.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op de bijzondere toepassing van deeltjes van geëxpandeerd polymelkzuur, in het bijzonder in een waterzuiveringsinstallatie welke deeltjes aan het oppervlak zijn voorzien van een of meer films om biologische omzetting van de in het te reinigen water aanwezige bestanddelen te bewerkstelligen.

Dergelijke deeltjes of bolletjes van geëxpandeerd polymelkzuur zijn bij voorkeur voorzien van een of meer films, welke films in het zuiveringsproces een bijzondere functie bezitten. Het is met name gewenst dat de eerste film, of biolaag, die de buitenste mantel van het polymeerdeeltje direct omringt, een laag is die een denitrificatiefunctie (anaërobe zone) bezit. De aldus op het polymeerdeeltje aangebrachte film is vervolgens bij voorkeur omgeven door een biofilm die een nitrificatiefunctie (aërobe zone) bezit. Dergelijke polymeerdeeltjes, op basis van polymelkzuur, voorzien van twee op elkaar aangebrachte films, zijn met name geschikt om via biologische processen verontreinigd water te reinigen. Dergelijke deeltjes worden in een reactor aangebracht en het te reinigen water wordt via de onderzijde van de reactor in contact gebracht met de geschuimde polymeerbolletjes waarna, eventueel onder toevoer van lucht aan de reactor, het aldus gereinigde water de reactor aan de bovenzijde verlaat. Een voordeel van een dergelijke toepassing is dat de verbruikte polymeerbolletjes na de gebruiksduur hiervan kunnen worden gecomposteerd zonder dat schadelijke stoffen in het milieu terechtkomen.

Een andere, de voorkeur verdienende toepassing van de onderhavige deeltjes op basis van geëxpandeerd polymelkzuur is in de ruimte tussen de binnenmuur en buitenmuur van een bouwconstructie. Aldus wordt de holle ruimte tussen de binnen- en de buitenmuur opgevuld met losse deeltjes of bolletjes op basis van geëxpandeerd polymelkzuur, waarbij eventueel een onderlinge hechting tussen de deeltjes tot stand kan worden gebracht door het gelijktijdig, dan wel later toevoegen van een hechtmiddel. Door de aanwezigheid van geëxpandeerde polymelkzuurdeeltjes in de spouw wordt een voortreffelijke warmte-isolatie tot stand gebracht. Dergelijke geëxpandeerde polymelkzuurdeeltjes kunnen ook voor renovatie- en na-isolatietoepassingen in de bouwindustrie worden toegepast.

In de onderhavige aanvrage dient te worden opgemerkt dat de geëxpandeerde polymelkzuurdeeltjes van aanvullende bestanddelen kunnen zijn voorzien, zoals vermeld in de internationale aanvrage WO 2010/041936 ten name van de onderhavige aanvrager, welk document hier als ingelast kan worden beschouwd. Bijzondere voorbeelden van aanvullende bestanddelen zijn verder actief kool, grafeen, roet, gemalen koolstof, poeders op basis van aluminium, koper, zink en legeringen of mengsels hiervan. Met name wordt verwezen naar de nog niet vóórgepubliceerde aanvrage NL 2004588, welk document hier als ingelast kan worden beschouwd.

Een andere uitvoeringsvorm betreft de fabricage van prefab bouwelementen. Prefab elementen maken het mogelijk in een timmerfabriek elementen te maken die kant-en-klaar vóór gebruik zijn, voorzien van isolatieschuim en dan naar de bouwplaats gereden kunnen worden. Dit is een houtconstructie samengesteld uit twee evenwijdig van elkaar geplaatste spaanplaten waartussen zich geschuimde korrels van polymelkzuur en/of gemalen afval van verpakkingen van polymelkzuur bevinden, welke korrels/afvalmaterialen met een dunne lijmlaag aan elkaar zijn verkleefd zodat er geen verschuiving van de inhoud meer mogelijk is. Dit maakt het mogelijk om vrijdragende elementen te maken die grote overspanningen kunnen overbruggen en die geschikt zijn om daken, wanden, binnenmuren, vloeren en verdiepingsvloeren te maken. Aangezien de onderhavige korrels van polymelkzuur een Cradle to Cradle schuim vormen, is het mogelijk om prefab elementen te maken die ook voldoen aan het Cradle to Cradle principe, mits het hout en de spaanplaat aan deze eisen voldoen. In principe kan zowel een losse korrel als mede geschuimde platen in een prefab element worden ingebracht.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is het ook mogelijk de in de onderhavige aanvrage vermelde geëxpandeerde polymelkzuurdeeltjes van een of meer deklagen te voorzien, waarbij in het bijzonder wordt verwezen naar de internationale aanvrage WO 2008/130236 ten name van de onderhavige aanvrage, welk document hier volledig als ingelast kan worden beschouwd.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het ver vaardigen van een geschuimd vormdeel, omvattende de stappen van: i) het verschaffen van een uitgangsmateriaal op basis van geëxpandeerd polymelkzuur, ii) het onder bepaalde omstandigheden van temperatuur en druk in een matrijs aanbrengen van een materiaal verkregen in stap i) ter verkrijging van een geschuimd vormdeel, met het kenmerk, dat als vormdeel een transportpallet wordt verkregen.

2. Werkwijze voor het vervaardigen van een geschuimd vormdeel, omvattende de stappen van: 1. het voorschuimen van deeltjes op basis van geëxpandeerd polymelkzuur, 2. het besterven van de voorgeschuimde deeltjes verkregen na stap 1), en 3. het onder bepaalde omstandigheden van temperatuur en druk in een matrijs aanbrengen van een materiaal verkregen in stap 2) zodat een geschuimd vormdeel wordt verkregen, met het kenmerk, dat als vormdeel een transportpallet wordt verkregen.

3. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 2 en 3, met het kenmerk, dat in stap 3) of ii) lucht of stoom met een temperatuur van 60 tot 160 °C wordt toegepast.

4. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 2 en 3, met het kenmerk, dat in stap 3) of ii) een druk wordt toegepast van 0,1 tot 2,0 bar.

5. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 2 en 3, met het kenmerk, dat het vormdeel een dichtheid tussen 10 g/l en 100 g/l bezit.

6. Toepassing van deeltjes op basis van geëxpandeerd polymelkzuur in een waterzuiveringsinstallatie, welke deeltjes aan het oppervlak zijn voorzien van een of meer films om biologische omzetting van de in het te reinigen water aanwezige bestanddelen te bewerkstelligen.

7. Toepassing van deeltjes op basis van geëxpandeerd polymelkzuur in de ruimte tussen een binnenmuur en een buitenmuur van een bouwconstructie.

8. Toepassing volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de deeltjes onderling zijn verbonden onder toepassing van een hechtmiddel.

9. Toepassing van deeltjes op basis van geëxpandeerd polymelkzuur in een isolatiepaneel, welk isolatiepaneel twee evenwijdig aan elkaar geplaatste platen omvat, waarbij de tussen genoemde platen gevormde ruimte is voorzien van voornoemde deeltjes.

10. Toepassing volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de deeltjes aan de buitenkant daarvan zijn voorzien van een hechtmiddel.