CZ2011854A3

CZ2011854A3 - Comosite material with natural fibrous filling agents based on coconut for producing plastic components

Info

Publication number: CZ2011854A3
Application number: CZ20110854A
Authority: CZ
Inventors: Bobek@Jirí; Lenfeld@Petr; Seidl@Martin; Ausperger@Ales; Behálek@Lubos
Original assignee: Technická univerzita v Liberci
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-07-31

Abstract

Polymerní kompozit s prírodními vlákennými plnivy na bázi kokosu pro výrobu plastových dílu, kde kompozit obsahuje od 58,5 do 88,5 hmotnostních % polypropylenu, 10 az 40 hmotnostních % prírodních vláken kokosu s délkou vláken od 0,2 do 2 mm a 1 az 1,5 hmotnostní % aditiva na bázi silikonu a od 0,1 do 0,4 hmotnostního % aditiva na bázi peroxidických dialkylu.Polymer composite with coconut-based natural fiber fillers for the manufacture of plastic parts, wherein the composite contains from 58.5 to 88.5% by weight polypropylene, 10 to 40% by weight of natural coconut fibers with a fiber length from 0.2 to 2 mm and 1 to 1.5 wt% silicone additive and from 0.1 to 0.4 wt% peroxide dialkyl additive.

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká složení polymemího kompozitu s přírodními vlákennými plnivy na bázi kokosu pro výrobu plastových dílů s vyššími užitnými vlastnostmi.The technical solution relates to the composition of a polymer composite with natural coconut-based fiber fillers for the production of plastic parts with higher performance properties.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Polymerní materiály a jejich kompozity patří k nej progresivněji 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 polymemích 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 polymemích 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 kompozitů), je jejich nízká hmotnost, nízká abraze (zabraňující opotřebení zpracovatelských strojů), spalitelnost, netoxičnost, biodegradabilita a především nízká cena, nezávislá na ceně ropy.Polymeric materials and their composites are among the most progressively developing materials, because polymeric materials represent the most important segment of production and consumption by volume among all engineering materials and there is no doubt that they are key to a modern engineering company. The current development of polymer materials and their processing technologies will continue to grow in volume, and the success of individual materials developed by basic and applied research will be influenced to a large extent by the price / utility value of the material. This area of research also includes the replacement of glass fibers with natural fibers, which are of environmental interest from polymer processors. The application of natural fibers is an important material variation, which is traditionally directed not only to the automotive industry, but also to the areas of consumer industry, medical applications, etc. The advantage of natural fibers compared to other fibrous materials (used in composites) is their low weight, low abrasion (preventing wear on processing machines), combustibility, nontoxicity, biodegradability and above all low price, independent of oil price.

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.Natural fibers are now used in industry as reinforcement of shaped large-area parts, eg wood sawdust, containing cellulose fibers and polypropylene non-woven linen materials. It should be pointed out, however, that these are practically only products made by pressing, not by injection molding, where high demands are placed on the quality, dimensional and shape accuracy of the manufactured parts. Injection of synthetic composites with natural fillers is a very poorly explored area with great potential and potential and a prerequisite for a significant increase, and this proposed technical solution is also directed to this area.

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. polymemích kompozitů se skelnými vlákny, např. kryty radaru letadel (1942) nebo díly karosérie osobních automobilů (1956, fy. Citroen), apod. Kromě skelných vláken jsou během vývoje polymemích kompozitů aplikována jako výztuž také vlákna uhlíková, borová, keramická, aj. Skrytou realitou dneška je použití přírodních vláken a to pro výrobu polymemích 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.Historically, the application of composites dates back to 1908, when a composite material based on phenolic resin reinforced with wood flour (L. Baekeland) was first used. Owens-Illincis Glass Co. developed glass fibers (1933), the first applications of so-called fiberglass, ie polymer composites with glass fibers, such as aircraft radar covers (1942) or body parts of passenger cars (1956, by Citroen), are gradually emerging. The hidden reality of today is the use of natural fibers for the production of polymer composites used for the production of large-area parts of inner padding and outer parts of car bodies and other transport technologies. The share of biocomposites is growing every year, but there are still few technical solutions and possibilities. The most widely used natural fibers are hemp, jute, flax, cotton, sisal and wood. Well-known applications are parts in Mercedes C-Class, Daimler AG. (eg door panels and sound insulation), the rear engine cover made of natural fiber mats, etc.

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 seThe proposed technical solution responds to the increasing demand and requirements for these materials, which, however, have not been widely used in the Czech Republic. The pressure on the application of such materials is constantly increasing, not only because of the economic situation (the price of oil is increasing

·« ·4 4 44 4 • ♦ · · ·· · · ·· · 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).· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · synthetic plastics, synthetic plastics burning, landfilling).

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

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 kokosu (délka vláken od 0,2 do 2 mm) a 1 až 1,5 hmotnostního % aditiva na bázi silikonu a od 0,1 do 0,4 hmotnostního % aditiva na bázi peroxidických dialkylů, které plní funkci chemického katalyzátoru.The aim of the technical solution is to create a composite with a targeted composition of matrix, additive and filler based on natural materials to improve the final and utility properties of plastic parts with higher added value and ecologically much lower loadability compared to 100% synthetic products, ie environmental benefits. The essence of the invention is that the composite comprises from 58.5 to 88.5% by weight of polypropylene, 10 to 40% by weight of natural coconut fibers (fiber length from 0.2 to 2 mm) and from 1 to 1.5% by weight of an additive a silicone base and from 0.1 to 0.4% by weight of an additive based on peroxidic dialkyls which act as a chemical catalyst.

Získaný kompozit je standardně dodáván ve formě granulí a je určen pro širokou oblast technologií pro zpracování plastů, např. vstřikování.The obtained composite is supplied as granules as a standard and is intended for a wide range of plastics processing technologies, eg injection molding.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Polymerní kompozit s přírodními vlákennými plnivy na bázi kokosu je následně popsán na následujících příkladech včetně uvedení vhodné aplikace, přičemž složku A tvoří polypropylen, složku B přírodní vlákna kokosu (délka vláken od 0,2 do 2 mm), složku C aditivum na bázi silikonu, složku D tvoří aditivum na bázi peroxidických dialkylů.The polymeric composite with natural coconut-based fiber fillers is then described in the following examples, including a suitable application, wherein component A is polypropylene, component B is natural coconut fibers (fiber length from 0.2 to 2 mm), component C is a silicone additive, component D is a peroxide dialkyl additive.

Varianta 1:Option 1:

Složka A: 88,5 hmotnostních % polypropylenuComponent A: 88.5 wt% polypropylene

Složka B: 10 hmotnostních % přírodních vláken kokosuComponent B: 10% by weight of natural coconut fibers

Složka C: 1,5 hmotnostní % aditiva na bázi silikonuComponent C: 1.5% by weight silicone-based additive

Složka D: 0,2 hmotnostní % aditiva na bázi peroxidických dialkylůComponent D: 0.2 wt% peroxide dialkyl additive

Varianta 2:Option 2:

Složka A: 78,5 hmotnostních % polypropylenuComponent A: 78.5 wt% polypropylene

Složka B: 20 hmotnostních % přírodních vláken kokosuComponent B: 20% by weight of natural coconut fibers

Varianta 3:Option 3:

Složka A: 68,5 hmotnostních % polypropylenuComponent A: 68.5 wt% polypropylene

Složka B: 30 hmotnostních % přírodních vláken kokosuComponent B: 30% by weight of natural coconut fibers

Varianta 4:Option 4:

Složka A: 58,5 hmotnostních % polypropylenu • ·Component A: 58.5% by weight of polypropylene •

Složka B: 40 hmotnostních % přírodních vláken kokosuComponent B: 40% by weight of natural coconut fibers

Polymerní kompozit s přírodními vlákennými plnivy na bázi kokosu 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, environmentálními aspekty, apod.The polymeric composite with natural coconut-based fiber fillers can be advantageously used for the production of plastic parts by different technological processes which are characterized by better performance and end properties, eg mechanical properties, dimensional stability, etc., economical savings, shortening of production cycles, environmental aspects , etc.

Průmyslová využitelnost:Industrial Applicability:

Polymerní kompozit s přírodními vlákennými plnivy na bázi kokosu podle předloženého technického řešení je vhodný pro výrobu plastových dílů rozdílnými technologickými procesy.The polymeric composite with natural coconut-based fiber fillers according to the present invention is suitable for the production of plastic parts by different technological processes.

Claims

PATENT CLAIMS

Polymer composite with natural coconut-based fiber fillers for the production of plastic parts, characterized in that the composite contains from 58.5 to 88.5% by weight of polypropylene, 10 to 40% by weight of natural coconut fibers (fiber length from 0.2 to 2) mm) and 1 to 1.5% by weight of a silicone-based additive and from 0.1 to 0.4% by weight of a peroxide-dialkyl-based additive.