CZ2015171A3 - Polymerní kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny - Google Patents
Polymerní kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2015171A3 CZ2015171A3 CZ2015-171A CZ2015171A CZ2015171A3 CZ 2015171 A3 CZ2015171 A3 CZ 2015171A3 CZ 2015171 A CZ2015171 A CZ 2015171A CZ 2015171 A3 CZ2015171 A3 CZ 2015171A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- weight
- carbon fibers
- composite
- glass hollow
- hollow microspheres
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 26
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000011325 microbead Substances 0.000 title 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims abstract description 8
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 239000012963 UV stabilizer Substances 0.000 claims description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 2
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 2
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 2
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 claims 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Technické řešení se týká polymerního kompozitu s cíleným složením matrice, aditiva, plniva na bázi uhlíkových vláken a skleněných dutých mikrokuliček. Podstava technického řešení podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že kompozit obsahuje od 47 do 86 hmotnostních % syntetické matrice polyamidu 6.6 (PA 6.6), 5 až 30 hmotnostních % uhlíkových vláken (délka vláken od 0,1 do 2 mm), 5 až 15 hmotnostních % skleněných dutých mikrokuliček a 4 až 8 hmotnostních % aditiva na bázi maleinanhydridu. Základem kompozitu jsou uhlíková vlákna a skleněné duté mikrokuličky potřebné definované kvality, které vstupují do procesu granulace a dalšího postupného zpracování, např. vstřikování.
Description
Póly měrní kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny
Oblast techniky
Vynález se týká složení polymemího kompozitu s uhlíkovými vlákny, který se vyznačuje nízkou hustotou, zapříčiněnou přídavkem skleněných dutých mikrokuliček. Kompozit je vhodný pro výrobu lehkých pevnostních dílů.
Dosavadní stav techniky
Polymemí materiály a jejich kompozity patří k nejprogresivněji se rozvíjejícím se materiálům, protože polymemí 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 lehkých pevnostních kompozitů a jejich technologií zpracování pokračuje ve stále větším objemu a úspěch jednotlivých materiálů vyvinutých základním a aplikovaným výzkumem je v rozhodující míře ovlivněn mechanickými vlastnostmi, hustotou a zpracovatelností. Do této oblasti výzkumu patří i vývoj pevnostních kompozitních materiálů nahrazující svými užitnými vlastnostmi díly kovové. Aby tyto kompozitní materiály vykazovaly dostatečné mechanické vlastnosti, musí být vyztuženy určitým typem vláken, mezi která, patří například vlákna skelná, kovová, aramidová, uhlíková, borová, keramická, čedičová, přírodní, atd. Zejména pak vlákna uhlíková dosahují vysokého vyztužujícího výkonu, proto je jejich aplikace spjata již tradičně s letectvím, avšak v posledních několika letech směřuje také do oblasti spotřebního průmyslu, zdravotnictví a automobilového průmyslu. Výhodou uhlíkových vláken, při srovnání s ostatními vláknitými materiály (používanými při výrobě kompozitů), je jejich vysoká pevnost, modul pružnosti a tepelná odolnost, současně při jejich nízké měrné hmotnosti. Tyto vlákna jsou nečastěji využívána v průmyslu ve formě nekonečných vláken, prepregů a rohoží, které se následně impregnují iniciovanou pryskyřicí. Současně s vývojem materiálů se vyvíjejí i jejich zpracovatelské technologie, mezi ně patří ruční kladení, stříkání, lisování, vakuové prosycování, tažení (pultruze), a navíjení. Vzhledem k tomu, že cena uhlíkových vláken klesla od 70. let minulého století přibližně na třetinu, dochází k poptávce po uhlíkových kompozitech také v automobilovém průmyslu, kde pro pevnostní díly nacházejí uplatnění především materiály s příznivým poměrem mezi pevností a měrnou hmotností. Ve výrobě plastových dílů pro automobilový průmysl je stěžejní technologie vstřikování, a tudíž předpoklady širokého využití v tomto odvětví má především kompozit ve formě granulátu. Lehké kompozitní materiály s polymemí matricí a vlákennou výztuží mají v současné době otevřenou širokou oblast s velkými možnostmi použití, aplikační potenciál i předpoklad značného nárůstu z hlediska objemu výroby. A do této oblasti také směřuje toto navržené technické řešení. Z historického hlediska lze rozmach kompozitních materiálů datovat od roku 1933, kdy firma Owens-Illincis Glass Co. vyvinula skelná vlána. Tyto vlákna byla ve formě tkanin impregnovaná epoxidovou pryskyřicí a vznikl tak první pevnostní kompozit tzv. sklolaminát. Tento kompozit byl využit u mnoha dílů v letectví, jako např. kryty radaru letadel (1942) nebo díly karosérie osobních automobilů (1956, fy. Citroen), apod. Kromě skelných vláken byla během vývoje polymemích kompozitů aplikována jako výztuž také vlákna uhlíková, borová, keramická, aj., kde především vlákna uhlíková našla uplatnění ve výrobě lehkých a namáhaných dílů. Z dnešního pohledu je potenciál využití uhlíkových polymemích kompozitů obrovské, jelikož díky trendu snižování hmotnosti automobilů, letadel, lodí a jiných dopravních prostředků zvýhodňuje materiály pevné a zároveň lehké. Proto je snaha o neustálé snižování hustoty pevnostních kompozitů při zachování jejich mechanických vlastností. 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 v automobilovém průmyslu neustále vzrůstá, a to nejenom v důsledku možností ovlivnění konečných a užitných vlastností výrobků, ale i v důsledku ekologie (snížení produkce emisí automobilů díky snížení jejich hmotnosti).
Podstata vynálezu
Technické řešení podle tohoto vynálezu si dává za cíl vytvoření polymemího kompozitu s cíleným složením matrice, aditiva, plniva na bázi uhlíkových vláken a skleněných dutých mikrokuliček pro zlepšení konečných a užitných vlastností plastových dílů s vyšší přidanou hodnotou. Podstata technického řešení podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že kompozit obsahuje od 47 do 86 hmotnostních % syntetické matrice polyamidu 6.6 (PA 6.6), 5 až 30 hmotnostních % uhlíkových vláken (délka vláken od 0,1 do 2 mm), 5 až 15 hmotnostních % skleněných dutých mikrokuliček a 4 až 8 hmotnostní % aditiva na bázi maleinanhydridu.
Takto připravený kompozit může být dle požadavků na konečné a užitné vlastnosti dílů a polotovarů nebo dle požadavků procesu doplněn dalšími přísadami, jako jsou maziva, anorganická plniva, barviva, UV stabilizátory, retardéry hoření, pigmenty, antistatika, apod.
Toto procentuální doplnění může být provedeno z hlediska snížení hmotnostních % uhlíkových vláken, nebo skleněných dutých mikrokuliček anebo z hlediska snížení hmotnostních % syntetické polymemí matrice. Základem kompozitu jsou uhlíková vlákna a skleněné duté mikrokuličky potřebné definované kvality, které vstupují do procesu granulace a dalšího postupného zpracování, např. vstřikování. Získaný kompozit je standardně dodáván ve formě granulí z hlediska dobré sypné hmotnosti a snížení prašnosti a je určen zejména pro technologické procesy vstřikování. Příklady provedení vynálezu
Polymerní kompozit s uhlíkovými vlákny a skleněnými dutými mikrokuličkami je následně popsán na následujících příkladech včetně uvedení vhodné aplikace, přičemž složku A tvoří syntetická matrice polyamidu 6.6 (PA 6.6), složku B uhlíková vlákna (délka vláken od 0,1 do 2 mm), složku C skleněné duté mikrokuličky, složku D aditivum na bázi maleinanhydridu. Příklady variant bez přísad:
Varianta 1:
Složka A: 86 hmotnostních % polyamidu 6.6
Složka B: 5 hmotnostních % uhlíkových vláken
Složka C: 5 hmotnostních % skleněných dutých mikrokuliček
Složka D: 4 hmotnostní % aditiva na bázi maleinanhydridu
Varianta 2:
Složka A: 47 hmotnostních % polyamidu 6.6 Složka B: 30 hmotnostních % uhlíkových vláken Složka C: 15 hmotnostní % skleněných dutých mikrokuliček Složka D: 8 hmotnostní % aditiva na bázi maleinanhydridu Příklady variant s použitím přísad:
Varianta 3:
Složka A: 74 hmotnostních % polyamidu 6.6 Složka B: 10 hmotnostních % uhlíkových vláken Složka C: 10 hmotnostní % skleněných dutých mikrokuliček Složka D: 4 hmotnostní % aditiva na bázi maleinanhydridu Složka E: 2 hmotnostní % dalších přísad (pigmenty)
Varianta 4:
Složka A: 62 hmotnostních % polyamidu 6.6
Složka B: 15 hmotnostních % uhlíkových vláken Složka C: 15 hmotnostní % skleněných dutých mikrokuliček Složka D: 6 hmotnostní % aditiva na bázi maleinanhydridu Složka E: 2 hmotnostní % dalších přísad (UV stabilizátory)
Polymemí kompozit s uhlíkovými vlákny a skleněnými dutými mikrokuličkami lze s výhodou použít pro výrobu vstřikovaných plastových dílů, které se vyznačují vysokou tuhostí, pevností a nízkou hmotností. Dalšími zlepšenými užitnými a konečnými vlastnostmi jsou např. vysoká rozměrová stabilita a vysoká tvarová stálost za vyšších teplot.
Průmyslová využitelnost:
Polymemí kompozit s uhlíkovými vlákny a skleněnými dutými mikrokuličkami podle předloženého technického řešení je vhodný pro výrobu plastových dílů rozdílnými technologickými procesy.
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Polymerní kompozit se skleněnými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny, především pro výrobu plastových dílů, vyznačující se tím, že kompozit obsahuje od 47 do 86 hmotnostních % polyamidu 6.6 (PA 6.6), 5 až 30 hmotnostních % uhlíkových vláken (délka vláken od 0,1 do 2 mm), 5 až 15 hmotnostních % skleněných dutých mikrokuliěek a 4 až 8 hmotnostní % aditiva na bázi maleinanhydridu.
- 2. Polymerní kompozit se skleněnými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny podle bodu 1, vyznačující se tím, že kompozit je doplněn dalšími přísadami, jako jsou maziva, anorganická plniva, barviva, UV stabilizátory, retardéry hoření, antistatika, apod. kdy toto procentuální doplnění je provedeno z hlediska snížení hmotnostních % uhlíkových vláken, nebo skleněných dutých mikrokuliěek anebo z hlediska snížení hmotnostních % syntetické polymerní matrice.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-171A CZ307078B6 (cs) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Polymerní kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-171A CZ307078B6 (cs) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Polymerní kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2015171A3 true CZ2015171A3 (cs) | 2016-09-21 |
| CZ307078B6 CZ307078B6 (cs) | 2018-01-03 |
Family
ID=57045787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-171A CZ307078B6 (cs) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Polymerní kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ307078B6 (cs) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112955493A (zh) * | 2018-11-06 | 2021-06-11 | Ems专利股份公司 | 聚酰胺模塑料、由其制成的模制品及可能的用途 |
| CN115916900A (zh) * | 2020-06-15 | 2023-04-04 | 阿科玛法国公司 | 基于聚酰胺、碳纤维和中空玻璃珠的模塑组合物及其用途 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2346403A1 (fr) * | 1975-10-31 | 1977-10-28 | Inst Francais Du Petrole | Resines allegees ameliorees et leur preparation |
| US20030004280A1 (en) * | 2001-06-18 | 2003-01-02 | Gallucci Robert R. | Composition and method of low warp fiber-reinforced thermoplastic polyamides |
-
2015
- 2015-03-10 CZ CZ2015-171A patent/CZ307078B6/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112955493A (zh) * | 2018-11-06 | 2021-06-11 | Ems专利股份公司 | 聚酰胺模塑料、由其制成的模制品及可能的用途 |
| CN115916900A (zh) * | 2020-06-15 | 2023-04-04 | 阿科玛法国公司 | 基于聚酰胺、碳纤维和中空玻璃珠的模塑组合物及其用途 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ307078B6 (cs) | 2018-01-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sathish et al. | Experimental testing on hybrid composite materials | |
| Uawongsuwan et al. | Long jute fiber‐reinforced polypropylene composite: Effects of jute fiber bundle and glass fiber hybridization | |
| KR20140099456A (ko) | 내충격 부재 | |
| Jeyanthi et al. | Influence of natural long fiber in mechanical, thermal and recycling properties of thermoplastic composites in automotive components | |
| Jeyanthi et al. | Development of natural long fiber thermoplastic composites for automotive frontal beams | |
| CZ2015171A3 (cs) | Polymerní kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny | |
| Ng et al. | Evaluation of physical and mechanical properties of pineapple leaf and kenaf fabrics as potential reinforcement in bio-composites | |
| Abd-Ali et al. | Effect of fiber orientation angles on mechanical behavior of car bumper composite | |
| ATE553985T1 (de) | Boden für ein motorfahrzeug | |
| Kuciel et al. | Novel hybrid composites based on polypropylene with basalt/carbon fiber (Rapid communication) | |
| JP2012096370A (ja) | 成形品、高強度部材および成形品の製造方法 | |
| CZ306879B6 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny banánovníku | |
| CZ28345U1 (cs) | Polymemí kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny | |
| Vashıshtha et al. | Mechanical Performance of Basalt and Glass Woven Composites | |
| Abas et al. | A Review on Woven Carbon Fiber-Reinforced Epoxy Composites: Processing Methods and Mechanical Enhancement | |
| KR20150073831A (ko) | 섬유 강화 복합재료 제조용 현무암 섬유 마스터배치 칩 및 그 제조방법 | |
| CZ307081B6 (cs) | Hybridní kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí, vlákny konopí a skleněnými dutými kuličkami | |
| Parsons | Reinforcing fibres | |
| JP7767551B1 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体の製造方法、および繊維強化プラスチック成形体 | |
| Harmia et al. | Long fiber-reinforced thermoplastic composites in automotive applications | |
| Doğru | Production and Characterization of Fiber Reinforced Polymer Composites by Additive Manufacturing Method | |
| CZ2013420A3 (cs) | Kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí a vlákny banánovníku | |
| AFRID | DESIGN, ANALYSIS AND FABRICATION OF VECHICLE BUMPER USING GFRP (GLASS FIBER REINFORCED PLASTIC) MATERIAL | |
| FR2898140B1 (fr) | Procede et dispositif de fabrication d'un ruban ou d'une meche composite constitue avec des fibres naturelles, notamment du lin, chanvre, sisal, produits obtenus. | |
| CZ24915U1 (cs) | Kompozit s termoplastickou polyolefínickou matricí a vlákny kokosu pro extruzní procesy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220310 |