CZ2011852A3

CZ2011852A3 - Kompozit se syntetickou polymerní matricí a bunicinou ve forme prírodních vlákenných plniv

Info

Publication number: CZ2011852A3
Application number: CZ20110852A
Authority: CZ
Inventors: Lenfeld@Petr; Ausperger@Ales; Behálek@Lubos; Bobek@Jirí; Lukes@Michal; Seidl@Martin; Severa@Zdenek
Original assignee: Technická univerzita v Liberci - Katedra strojírenské technologie, oddelení tvárení kovu a zpracování plastu; Magna Exteriors&Interiors (Bohemia) S.R.O.
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-07-31
Also published as: WO2013091586A1

Abstract

Polymerní kompozit s prírodními vlákennými plnivy na bázi buniciny pro výrobu plastových dílu, kde kompozit obsahuje od 58,5 do 88,5 hmotnostních % polypropylenu, 10 az 40 hmotnostních % prírodních vláken buniciny s délkou vláken od 0,2 do 2 mm a 1 az 1,5 hmotnostní % aditiva na bázi silikonu a od 0,1 do 0,5 hmotnostního % aditiva na bázi peroxidických dialkylu.

Description

Kompozit se syntetickou polymerní matricí a buničinou ve formě přírodních vlákenných plniv

Oblast techniky

Technické řešení se týká složení polymemího kompozitu s přírodními vlákennými plnivy na bázi buničiny pro výrobu plastových dílů s vyššími užitnými vlastnostmi.

Dosavadní stav techniky

Polymerní materiály a jejich kompozity patří k nejprogresivněji se rozvíjejícím se materiálům, protože polymerní materiály představují nej významnější segment výroby a spotřeby podle objemu mezi všemi technickými materiály a nelze pochybovat o tom, že jsou klíčové pro moderní technickou společnost. Současný vývoj polymerních materiálů a jejich technologií zpracování bude pokračovat ve stále větším objemu a úspěch jednotlivých materiálů vyvinutých základním a aplikovaným výzkumem bude v rozhodující míře ovlivněn poměrem mezi cenou a užitnou hodnotou materiálu. Do této oblasti výzkumu patří i náhrada skelných vláken vlákny přírodními, které jsou z environmentálního hlediska předmětem zájmu polymerních zpracovatelů. Aplikace přírodních vláken je významnou materiálovou obměnou, která tradičně směřuje nejenom do automobilového průmyslu, ale i do oblastí spotřebního průmyslu, zdravotnických aplikací, apod. Výhodou přírodních vláken, při srovnání s ostatními vláknitými materiály (používanými při výrobě kompozitu), je jejich nízká hmotnost, nízká abraze (zabraňující opotřebení zpracovatelských strojů), spalitelnost, netoxičnost, biodegradabilita a především nízká cena, nezávislá na ceně ropy.

Přírodní vlákna jsou v průmyslu používána nyní jako výztuž tvarovaných velkoplošných dílů, např. dřevěné piliny, obsahující vlákna celulózy a netkané lnové materiály s polypropylenem. Je však třeba zdůraznit, že se jedná prakticky pouze o výrobky vzniklé lisováním, nikoliv jejich vstřikováním, kde jsou kladeny vysoké nároky na kvalitu, rozměrovou a tvarovou přesnost vyráběných dílů. Vstřikování syntetických kompozitů s přírodními plnivy je doposud velmi málo prozkoumanou oblastí s velkými možnostmi a potenciálem i předpokladem značného nárůstu a do této oblasti také směřuje toto navržené technické řešení.

Z historického hlediska lze aplikaci kompozitů datovat od roku 1908, kdy bylo poprvé použito kompozitního materiálu na bázi fenolické pryskyřice zpevněné dřevěnou moučkou (L. Baekeland). Vývojem skelných vláken u firmy Owens-Illincis Glass Co. (1933) se postupně objevují první aplikace tzv. sklolaminátů, tj. polymerních kompozitů se skelnými vlákny, např. kryty radaru letadel (1942) nebo díly karosérie osobních automobilů (1956, fy. Citroen), apod. Kromě skelných vláken jsou během vývoje polymerních kompozitů aplikována jako výztuž také vlákna uhlíková, borová, keramická, aj. Skrytou realitou dneška je použití přírodních vláken a to pro výrobu polymerních kompozitů používaných k výrobě velkoplošných dílů vnitřního polstrování a vnějších dílů karoserií automobilů a dalších dopravních technologií. Podíl biokompozitů sice každoročně narůstá, ale technických řešení a možností je stále velmi málo. Nejpoužívanějšími přírodními vlákny jsou především konopí, juta, len, bavlna, sisal a dřevo. Známými aplikacemi jsou díly v Mercedesu třídy C, Daimler AG. (např. výplně dveří a zvukové izolace), zadní kryt motoru autobusu vyrobený z rohože přírodních vláken, apod.

Navržené technické řešení reaguje na vzrůstající poptávku a požadavky na tyto materiály, které jsou však v České republice doposud velmi málo rozšířené. Tlak na aplikace takovýchto materiálů neustále vzrůstá, a to nejenom v důsledku ekonomické situace (cena ropy se • · · · · · · ···· ·· ·«· ···· ♦·· ··· nejenom neustále mění, ale hlavně roste), nejenom v důsledku možností ovlivnění konečných a užitných vlastností výrobků, ale i z hlediska klimatických změn (téměř neřešená recyklace současných dílů ze syntetických plastů, spalování syntetických plastů, skládkování).

Podstata vynálezu

Technické řešení si dává za cíl vytvoření kompozitu s cíleným složením matrice, aditiva a plniva na bázi přírodních materiálů pro zlepšení konečných a užitných vlastností plastových dílů s vyšší přidanou hodnotou a ekologicky mnohem nižší zatížitelností oproti 100% syntetickým produktům, tedy environmentálních výhod. Podstata technického řešení spočívá vtom, že kompozit obsahuje od 58,5 do 88,5 hmotnostních % polypropylenu, 10 až 40 hmotnostních % přírodních vláken buničiny (délka vláken od 0,2 do 2 mm) a 1 až 1,5 hmotnostního % aditiva na bázi silikonu a 0,1 až 0,5 hmotnostního % aditiva na bázi peroxidických dialkylů, které plní funkci chemického katalyzátoru.

Získaný kompozit je standardně dodáván ve formě granulí a je určen pro širokou oblast technologií pro zpracování plastů, např. vstřikování.

Příklady provedení vynálezu

Polymerní kompozit s přírodními vlákennými plnivy na bázi buničiny je následně popsán na následujících příkladech včetně uvedení vhodné aplikace, přičemž složku A tvoří polypropylen, složku B přírodní vlákna buničiny (délka vláken od 0,2 do 2 mm), složku C aditivum na bázi silikonu, složku D tvoří aditivum na bázi peroxidických dialkylů.

Varianta 1:

Složka A: 88,5 hmotnostních % polypropylenu

Složka B: 10 hmotnostních % přírodních vláken buničiny

Složka C: 1,5 hmotnostní % aditiva na bázi silikonu

Složka D: 0,2 hmotnostní % aditiva na bázi peroxidických dialkylů

Varianta 2:

Složka A: 78,5 hmotnostních % polypropylenu

Složka B: 20 hmotnostních % přírodních vláken buničiny

Složka C: 1,5 hmotnostní % aditiva na bázi silikonu

Složka D: 0,2 hmotnostní % aditiva na bázi peroxidických dialkylů

Varianta 3:

Složka A: 68,5 hmotnostních % polypropylenu

Složka B: 30 hmotnostních % přírodních vláken buničiny

Složka C: 1,5 hmotnostní % aditiva na bázi silikonu

Složka D: 0,2 hmotnostní % aditiva na bázi peroxidických dialkylů

Varianta 4:

Složka A: 58,5 hmotnostních % polypropylenu

-i···· ·· ··· ····

Složka B: 40 hmotnostních % přírodních vláken buničiny

Složka C: 1,5 hmotnostní % aditiva na bázi silikonu

Složka D: 0,2 hmotnostní % aditiva na bázi peroxidických dialkylů

Polymerní kompozit s přírodními vlákennými plnivy na bázi buničiny lze s výhodou použít pro výrobu plastových dílů rozdílnými technologickými procesy, které se vyznačují lepšími užitnými a konečnými vlastnostmi, např. mechanické vlastnosti, rozměrová stabilita, atd., ekonomickou úsporou, zkrácením výrobních cyklů, enviromentálními aspekty, apod.

Průmyslová využitelnost:

Polymerní kompozit s přírodními vlákennými plnivy na bázi buničiny podle předloženého technického řešení je vhodný pro výrobu plastových dílů rozdílnými technologickými procesy.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Polymerní kompozit s přírodními vlákennými plnivy na bázi buničiny pro výrobu plastových dílů, vyznačující se tím, že kompozit obsahuje od 58,5 do 88,5 hmotnostních % polypropylenu, 10 až 40 hmotnostních % přírodních vláken buničiny (délka vláken od 0,2 do
2 mm) a 1 až 1,5 hmotnostní % aditiva na bázi silikonu a od 0,1 do 0,5 hmotnostního % aditiva na bázi peroxidických dialkylů.