CZ2009658A3 - Tepelne izolacní kompozitní plast - Google Patents

Abstract

Tepelne izolacní kompozitní plast sestávající z organické polymerní matrice a plniva, kde organická polymerní matrice (2) je tvorena makromolekulárními retezce a je zvolena ze skupiny zahrnující polyetylen PE, vysokohustotní poyletylen HDPE, ultra vysokohustotní polyetylen UHDPE, polypropylen PP, polyetylentereftalát PET vcetne jejich recyklátu, a že plnivem jsou zrna (F) z napeneného skla, pricemž zrna (F) mají kulovitý, vejcitý nebo sférický tvar s alespon jednou uzavrenou dutinou a jsou tvorena alespon jednou z frakcí zrn (F) o velikosti od 0,7 do 16 mm.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká nového kompozitního materiálu, který je tvořen ze dvou základních složek - organické polymerové matrice makromolekulárního řetězce a anorganického plniva.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy různé kompozitní materiály navržené na principu nosné základní vazebné hmoty z plastu, do které jsou zapracovány různé další anorganické materiály. Jejich přidáním se sleduje získání určitých požadovaných vlastností. Zpravidla se jedná o náhradu dosud používaných přírodních materiálů.

Ze spisu CZ 2003-3131 A1 je například znám kompozitní materiál s lehčenou polyuretanovou matricí, kde tato matrice vyplňuje prostor ve struktuře částicového kompozitu, kde částicemi jsou mletý houževnatý polystyren, mletý polymethylmetakrylát, mletý polykarbonát a dřevní piliny. Tyto částice mají velikost do 2 mm. Výsledkem je materiál, který vzhledem i vlastnostmi imituje kámen nebo dřevo.

Ze spisu EP 1927625 A1 je znám kompozit s karbonovými vlákny v elastomerové matrici.

Ze spisu EP 0332514 je znám kompozit, kde jsou v termoplastické matrici rozptýleny hydrokalcity, zinkový zeolit a zinkový karboxylát.

Rovněž jsou známa provedení, kdy se do matrice přidávají skelná vlákna (WO199312046) nebo železný prášek (W02007003606).

Ze spisu EP 1 493 777 B1 je znám postup výroby materiálu pro výrobu skříni klimatizační jednotky pro automobily. Zde se vyžaduje tenká stěna a vysoká pevnost. Do plastu se přidávají malé kuličky z porézního materiálu o velikosti okolo 0,9 mm, kdy jsou tato tělíska provedena jako fázově měnivý materiál. Póry jsou totiž naplněny parafinem, solným hydrátem nebo podobným materiálem, který má tu vlastnost, že za určité teploty změní svůj stav, a kdy předá nahromaděné teplo do okolí, aniž by se zvýšila teplota jeho povrchu tím, že se nahromaděné teplo opět uvolní při ochlazování, které tak získá optimální charakter. Tím je možno vyrábět tenké profily s velkou pevností bez vnitřního pnutí při celkové tloušťce stěny asi 2 mm. Tato metoda je ovšem poměrně složitá a nehodí se pro pevné stavební desky.

·»··

Ze spisu EP 1 535957 B1 je známa termoizolační deska o tloušťce 3-15 mm, která se dává pod lisovací nástroje, aby neztrácely rychle teplotu odvodem tepla do ostatních částí lisu. Zde jsou základním materiálem polyesterové nebo fenolové pryskyřice. Jako plnivo se používají duté skleněné kuličky o průměru 50 pm s podílem 5 až 70% hmotnostních.

V rámci využití recyklovaných materiálů ve stavebnictví je navrženo použití hmoty HDPE, což je recyklovaný plast např. pro podkladové konstrukce pod prahy dveří a pod. Nicméně tento materiál nemá optimální tepelné vlastnosti.

Z CZ 19489 U1 je znám kompozitní plast sestávající z organické polymerní matrice a plniva, kdy je organická polymerová matrice tvořena makromolekulárními řetězci a je zvolena ze skupiny zahrnující polyetylén PE, vysokohustotní polyetylén HDPE, ultra vysokohustotní polyetylén UHDPE, polypropylen PP, polyetylentereftalát PET, a plnivem jsou anorganické přírodní nebo umělé materiály zvolené ze skupiny zahrnující vypálené expandované jíly nebo slínovce na povrchu slinuté, sklo, kovy, plasty, přičemž plnivo má kulovitý, vejčitý nebo sférický tvar s alespoň jednou uzavřenou dutinou a tvoři jej alespoň jedna frakce o velikosti od 1 do 16 mm. Zkoušky však prokázaly, že součinitel tepelné vodivosti je přes 1,15 Wm'¹K’¹, přičemž cílem je dosáhnout hodnot 0,1.

Proto pokračují výzkumy pro vytvoření nového materiálu a cílem vynálezu je představit kompozitní plast, který by svými vlastnostmi překonal hodnoty známých materiálů.

Předpokládanou oblastí využití vynálezu je stavebnictví. Z popsaného materiálu je možno s výhodou vyrábět desky a případně i tělesa.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále osvětlen pomocí výkresů na kterých obr.1 představuje schematický řez deskou tepelněizolačního kompozitního plastu podle vynálezu, kde plnivo tvoří ze 50% objemových frakce 1-4 mm zrn z napěněného skla, obr.2 představuje detail kde jsou vidět zrna různých velikostí z použité frakce, obr.3 představuje opět řez deskou z kompozitního plastu podle vynálezu, kde plnivo tvoří 67% objemových frakce 1-4 mm zrn z napěněného skla, obr.4 představuje detail kde jsou vidět zrna různých velikostí z použité frakce, obr.5 představuje rez jinou deskou z kompozitního plastu podle vynálezu, kde plnivo tvoří 70% objemových frakce 0,7-16 zrn z napěněného skla, obr.6 představuje detail, kde jsou vidět zrna

různých velikosti z použité frakce, obr.7 představuje řez jinou deskou z kompozitního plastu podle vynálezu, kde plnivo tvoří 74% objemových frakce 1-4 zrn z napěněného skla a obr.8 představuje detail, kde jsou vidět zrna různých velikostí z použité frakce.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry kompozitní plast podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že organická polymerová matrice je tvořena makromolekulárními řetězci a je zvolena ze skupiny zahrnující polyetylén PE, vysokohustotní polyetylén HDPE, ultra vysokohustotní polyetylén UHDPE, polypropylen PP, polyetylentereftalát PET včetně jejich recyklátů, a že plnivem jsou zrna z napěněného skla, přičemž zrna mají kulovitý, vejčitý nebo sférický tvar s alespoň jednou uzavřenou dutinou a jsou tvořena alespoň jednou z frakcí zrn o velikostí od 0,7 do 16 mm.

Ve výhodném provedení má plast tvar desek, zvláště k použití jako tepelně izolační desky ve stavebnictví vystavené dlouhodobému mechanickému zatížení.

V dalším výhodném provedení vykazuje povrch plastu nasákavost do 0,2% hmotnostních.

Příklad provedení vynálezu

Kompozitní plast je moderní kompozitní materiál skládající se z organické matrice, makromolekulárního řetězce, a anorganického nebo organického plniva.

Matrici tvoří organická polymerová matrice makromolekulárního řetězce (polyetylén PE, vysokohustotní polyetylén HDPE, ultra vysokohustotní polyetylén UHDPE, polypropylén PP, polyetylentereftalát PETP aj.). Matrice je z čistého panenského materiálu nebo z jejich recyklátů.

Plnivem je anorganický materiál ve formě kuliček či obecně zrn z recyklovaného napěněného skla. Takové kuličky z expandovaného skla jsou na trhu pouze v malých průměrech - o velikosti zrna od 0,7 až do 16 mm. Frakce do 4 mm jsou tak malé proto, že se v původním užití užívají jako plnivo do štěrkových povrchových úprav. Napěněné kuličky jsou v této aplikaci výhodné, neboť v důsledku uvnitř uzavřený vzduch vytváří výhodný tepelný izolant s vyloučením vlivu vlhkosti.

·· · • ···

Podle navrhovaného řešení by se připravilo s výhodou připravilo plnivo ve formě kuliček či oválů ve frakci o velikosti od 2-4 mm. Velikost frakcí je vhodně volena podle tloušťky výrobku.

Materiál vznikne následovně:

1) smísením polymerové matrice (granulátu, případně prášku) s plnivem,

2) zahřátím směsi na teplotu odpovídající minimálnímu bodu tavení polymerové matrice,

3) lisováním ve formě se stabilizací tvaru.

Příklad

Vzhledem k tomu, že pro výrobu desek je nutno dosáhnout současně požadovanou tepelnou vodivost a dlouhodobou tuhost, byl vyroben následující vzorek:

Byla vylisována deska. Pro lisování byla zvolena uzavřená, kruhová, rozebratelná forma. Průměr formy je 130 mm. Jako polymer byl zvolen LitenRL58. Navážka PE byla zvolena 130 g, což odpovídá vrstvě cca 10 mm.

V případě první desky byla směs složena z PE a kuliček Liaveru frakce 4-16 (275 cm³) a Liaveru frakce 1-2 (125 cm³). Liaver je obchodní název pro kuličky z napěněné skla.

Sypné hmotnosti kuliček jsou pro Liaver 4-16:17,4 g/100cm³, pro Liaver 1-2: 23,9 g/cm³.

Poznamenejme, že tento poměr byl určen v mísícím experimentu, kdy se jevilo, že se typy kuliček právě vzájemně dotýkají.

Poznamenejme dále, že průměr kuliček frakce, která optimálně vyplňuje mezery ve frakci předchozí, je 0,225 průměru větší frakce.

Následně byl změřen součinitel tepelné vodivosti s hodnotou 0, 09 [W/(m.K)]

Na obr.1 je vidět struktura desky 1 tepelněizolačního kompozitního plastu podle vynálezu, kde plnivo je tvořeno ze 50% objemových frakce 1-4 mm zrn z napěněného skla. Tmavě je ve všech případech naznačena organická polymerová matrice 2. Na obr.2 je detail takové desky £, kde jsou vidět zrna různých velikostí, tomto případě frakce o velikosti zrna 1mm označená jako Fi a frakce o velikosti zrna

4mm označená jako F4 jako ukázky z použité frakce. Na obr.3 vidět struktura desky tepelněizolačního kompozitního plastu podle vynálezu, kde plnivo tvoří 67% objemových frakce 1-4 mm zrn z napěněného skla. Obr.4 je detail, v tomto případě frakce o velikosti zrna 1mm označená jako a frakce o velikosti zrna 4mm označená jako F4 jako ukázky z použité frakce. Na obr. 5 je vidět struktura jiné desky tepelněizolačního kompozitního plastu podle vynálezu, kde plnivo tvoří 70% objemových frakce 0,7- 16 zrn z napěněného skla. Obr.6 představuje detail takové desky 1, v tomto případě frakce o velikosti zrna 0,7mm označená jako F0.7 a frakce o velikosti zrna 16mm označená jako Fis jako ukázky z použité frakce. Na obr.7 je vidět struktura desky tepelněizolačního kompozitního plastu podle vynálezu, kde plnivo tvoří 74% objemových frakce 1- 4 zrn z napěněného skla. Na obr.8 je detail desky i, kde jsou znázorněny v tomto případě frakce o velikosti zrna 1mm označená jako Fj a frakce o velikosti zrna 4mm označená jako F^ jako ukázky z použité frakce.

Taková deska je vhodná pro využití ve stavebnictví. Z popsaného materiálu je možno s výhodou vyrábět desky a případně i tělesa. Výhodné využití je např. jako desky pro izolační výrobky.

Claims (4)

1. Tepelně izolační kompozitní plast sestávající z organické polymerní matrice a plniva, vyznačující se tím, že organická polymerová matrice (2) je tvořena makromolekulárními řetězci a je zvolena ze skupiny zahrnující polyetylén PE, vysokohustotní polyetylén HDPE, ultra vysokohustotní polyetylén UHDPE, polypropylen PP, polyetylentereftaíát PET včetně jejich recyklátů, a že plnivem jsou zrna (F) z napěněného skla, přičemž zrna (F) mají kulovitý, vejčitý nebo sférický tvar s alespoň jednou uzavřenou dutinou a jsou tvořena alespoň jednou z frakcí zrn (F) o velikosti od 0,7 do 16 mm.

2. Tepelně izolační kompozitní plast podle nároku 1, vyznačující se tím, že frakce jsou o velikosti 4-16 mm.

3. Tepelně izolační kompozitní plast podle nároku 1, vyznačující se tím, že má tvar desek (1), zvláště k použití jako tepelně izolační desky ve stavebnictví vystavené dlouhodobému mechanickému zatížení.

4. Tepelně izolační kompozitní plast podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že jeho povrch vykazuje nasákavost do 0,2% hmotnostních.