CZ25312U1 - Biokompozit s PLA matricí a vlákny konopí - Google Patents
Biokompozit s PLA matricí a vlákny konopí Download PDFInfo
- Publication number
- CZ25312U1 CZ25312U1 CZ201226894U CZ201226894U CZ25312U1 CZ 25312 U1 CZ25312 U1 CZ 25312U1 CZ 201226894 U CZ201226894 U CZ 201226894U CZ 201226894 U CZ201226894 U CZ 201226894U CZ 25312 U1 CZ25312 U1 CZ 25312U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- pla
- natural
- composite
- weight
- materials
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims description 31
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 title claims description 16
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 title claims description 16
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 title claims description 16
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 title claims description 16
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 title claims description 16
- 239000011487 hemp Substances 0.000 title claims description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims description 16
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 title description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 32
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 11
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000012963 UV stabilizer Substances 0.000 claims description 2
- 239000003139 biocide 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
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims 1
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 claims 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 claims 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 3
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 240000000797 Hibiscus cannabinus Species 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229920003232 aliphatic polyester Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000010169 landfilling Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.
CZ 25312 Ul
Biokompozit s PLA matricí a vlákny konopí
Oblast techniky
Technické řešení se týká složení kompozitu s PLA matricí a přírodními vlákennými plnivy konopí pro výrobu plastových dílů s vyššími užitnými vlastnostmi.
Dosavadní stav techniky
Polymemí materiály a hlavně kompozity patří k nejprogresivněji se rozvíjejícím se materiálům, protože polymemí materiály představují nej významnější segment výroby a spotřeby podle objemu mezi všemi technickými materiály. Jejich spotřeba a aplikační možnosti neustále rostou a nelze pochybovat o tom, že jsou klíčové pro moderní technickou společnost. Jako kompozit se označují heterogenní materiály (matrice a plnivo), které jsou složené ze dvou nebo více fází, které se vzájemně výrazně liší svými mechanickými, fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Spojením (míšením) těchto složek vznikne zcela nový materiál s unikátními vlastnostmi. Pro kompozitní materiály je charakteristický tzv. synergismus, což znamená, že vlastnosti kompozitu jsou vyšší, než by odpovídalo pouhému poměrnému sečtení vlastností jednotlivých složek. Existence synergismu je velmi významná, neboť vede k získávání materiálů kvalitativně zcela nových vlastností. Kompozitní materiály se proto stále častěji používají zejména v automobilovém a leteckém průmyslu, kde výrazně snižují hmotnost jednotlivých součástí, resp. umožňují aplikace, které by s klasickými materiály nešlo dosáhnout. Vzhledem ke svým dalším vlastnostem jako například vysoké odolnosti vůči korozi a chemikáliím, vynikajícím tepelně-izolačním vlastnostem, dlouhé životnosti, atd. nacházejí své úplatném např. i v chemickém a stavebním průmyslu.
V současnosti jsou vývojové snahy v oblasti produkce polymemích kompozitů stále více orientovány k minimalizaci negativního dopadu na životní prostředí. Snahou je vyvinout nejenom energeticky méně náročné výrobní postupy, ale současně také použít materiály, které jsou biodegradovatelné a obnovitelné, recyklovatelné a jsou tak alternativou k dnes nejhojněji používaným syntetickým materiálům prakticky výhradně vyráběných z ropných surovin. V současnosti je možné využít přírodních materiálů nejen jako vláknitých výztuží, ale i jako matrice kompozitů. Zde je již třeba rozlišovat pojem přírodní materiály a biologicky odbouratelné materiály. Ze všech biologicky odbouratelných materiálů, ať už reaktoplastů nebo termoplastů, je totiž pouze 13 % vyrobených čistě z biomasy, dalších 12 % je fosilního původu a 75 % má kombinovaný bio/fosilní původ, přičemž velmi zajímavou oblastí je využití plastů vyrobených právě z biomasy, jako obnovitelného surovinového zdroje. Proto 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 nejenom náhrada skelných vláken vlákny přírodními, které jsou z environmentálního hlediska předmětem zájmu polymemích zpracovatelů, ale i náhrada syntetických matric matricemi přírodními, mnohem šetrnějšími k přírodnímu prostředí. Aplikace přírodních vláken a přírodních matric 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. Výhodou přírodních matric je hlavně jejich biodegrabilita. Tedy aby bylo dosaženo kompozitu pouze z přírodních a obnovitelných zdrojů, je třeba nahradit také syntetickou matrici, přičemž oblast vývoje 100% přírodního kompozitu spojením přírodních vláken s přírodní matricí je prakticky neprobádaná. Jako nejvhodnější kandidát k náhradě tradičních ropných polymemích matric pro přípravu 100% přírodního kompozitu se nabízí dnes velmi populární, biodegradovatelný polymer PLA (polymléčná kyselina). Polymléčná kyselina byla prvně syntetizována přibližně před 50 lety a v současnosti je vyráběna zejména z kukuřičného ale také z řepkového fermentovaného škrobu. K výrobě PLA je třeba přibližně o 30 až 50 % méně fosilních
-1 CZ 25312 Ul paliv než při syntéze ropných polymerů, čímž jsou redukovány emise oxidů uhlíku. Současně je PLA kompostovatelná a za určitých podmínek se zcela rozpadne za vzniku pro přírodu neškodných sloučenin a ani při spalování neunikají do ovzduší škodlivé látky. PLA je alifatický polyester vysoce čirý a lesklý vykazující vysokou tuhost a dobré zpracovatelské vlastnosti na obvyk5 lých zpracovatelských zařízeních. Nicméně velkou nevýhodou PLA je jeho vysoká hustota (1,25 g/cc) oproti např. PP a PS. Zároveň je možné PLA snadno modifikovat kopolymerací (nejběžněji s cyklickými sloučeninami), různými aditivy a plnivy (např. antistatiky, organickými pigmenty, nukleačními činidly pro urychlení krystalizace, aj.). Některé pokusy s plnivy či vláknitými výztuhami byly již provedeny. V roce 2007 firma NEC Co. oznámila vývoj kompoío žitu na bázi PLA s 10 až 30 hm. % uhlíkových vláken pro mobilní telefony. Tato společnost používá také kompozit PLA s kenafovými vlákny pro schránky přenosných počítačů, podobně jako japonská firma NTT DoCoMo, která vyrobila z PLA vyztuženého kenafovým vláknem pouzdro mobilního telefonu. Podobně přírodními vlákny vyztužuje PLA kenafovými vlákny fa. ICMA San Giorgo S.p.A., což mělo za následek na jedné straně pozitivní zvýšení tuhosti vyráběných dílů (s rostoucím obsahem kenafových vláken v PLA matrici), na druhé straně však pokles jejich pevnosti. Výzkum vlivu velikosti přidávaných částic na kinetiku krystalizace a mechanické hodnoty vstřikovaných dílů z PLA je v současnosti prováděno týmem společnosti Battelle Memoriál Institute Kolumbus (USA).
Nicméně přes to, že se výzkumné organizace i výrobní společnosti snaží soustředit na vývoj v uvedené oblasti, zcela chybí kompozity s důrazem na aplikaci těchto materiálů pomocí technologie vstřikování (dominantně se zpracovávají především vytlačováním), zejména pak v automobilovém průmyslu, kde jsou kladeny vysoké nároky na kvalitu, rozměrovou a tvarovou přesnost vyráběných dílců. Vstřikování PLA 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.
Navržené technické řešení reaguje na vzrůstající poptávku a požadavky na zelené materiály, které jsou však v České republice doposud velmi málo rozšířené. Tlak na aplikace takovýchto materiálů neustále narůstá, 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, nejenom z hlediska klimatických změn (téměř neřešená recyklace současných dílů ze syntetických plastů, spalování syntetických plastů, skládkování), ale i z hlediska biodegrability pro udržitelnou společnost, která potřebuje environmentálně nezávadné a bezpečné materiály a produkční postupy.
Podstata technického řešení
Technické řešení si dává za cíl vytvoření kompozitu s cíleným složením PLA matrice a vlákenného plniva na bázi přírodních materiálů pro zlepšení konečných a užitných vlastností plastových dílů s ekologicky mnohem nižší zatížitelností oproti 100% syntetickým produktům. Podstata technického řešení spočívá v tom, že kompozit obsahuje od 50 do 90 % hmotnostních PLA polymeru a 10 až 50 % hmotnostních přírodních vláken konopí (délka vláken od 0,2 do 3 mm).
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, biocidy, retardéry hoření, pigmenty, antistatika, nukleační činidla, apod. Toto procentuální doplnění může být provedeno z hlediska snížení % hmotnostních přírodních vláken anebo z hlediska snížení % hmotnostních PLA matrice.
Základem kompozitu jsou vlákna konopí potřebné definované kvality z hlediska dopadů a účinků teplot a namáhání během procesu přípravy vláken, 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, aleje aplikovatelný i pro další technologie zpracování plastů.
-2CZ 25312 Ul
Příklady provedení technického řešení
Kompozit s PLA matricí s přírodními vlákennými plnivy konopí je popsán na následujících příkladech včetně uvedení vhodné aplikace, přičemž složku A tvoří PLA matrice, složku B přírodní vlákna konopí (délka vláken od 0,2 do 3 mm), resp. složku C přísady.
Příklady variant bez přísad:
Varianta 1:
Složka A: 80 % hmotnostních PLA
Složka B: 20 % hmotnostních přírodních vláken konopí
Varianta 2:
Složka A: 70 % hmotnostních PLA
Složka B: 30 % hmotnostních přírodních vláken konopí
Příklady variant s použitím přísad:
Varianta 3:
Složka A: 78 % hmotnostních PLA
Složka B: 20 % hmotnostních přírodních vláken konopí
Složka C: 2 % hmotnostní dalších přísad (pigmenty)
Varianta 4:
Složka A: 70 % hmotnostních PLA
Složka B: 27 % hmotnostních přírodních vláken konopí
Složka C: 3 % hmotnostní dalších přísad (nukleační činidla)
Polymemí kompozit s PLA matricí a s přírodními vlákennými plnivy konopí lze s výhodou použít pro výrobu plastových dílů a polotovarů rozdílnými technologickými procesy, které se vyznačují lepšími užitnými a konečnými vlastnostmi, např. mechanické vlastnosti, tepelné a fyzikální vlastnosti, rozměrová stabilita, bezproblémová recyklace, biodegrabilita, atd., zkrácením výrobních cyklů, environmentálními aspekty, apod.
Průmyslová využitelnost
Kompozit s PLA matricí a s přírodními vlákennými plnivy konopí podle předloženého technického řešení je vhodný zejména pro výrobu plastových dílů a polotovarů technologií vstřikování, ale i dalšími technologickými procesy zpracování plastů.
Claims (2)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Kompozit s PLA matricí a vlákny konopí pro výrobu plastových dílů, vyznačující se tím, že kompozit obsahuje od 50 do 90 % hmotnostních PLA polymeru, 10 až 50 % hmotnostních přírodních vláken konopí s délkou vláken od 0,2 do 3 mm.
- 2. Kompozit s PLA matricí a vlákny konopí pro výrobu plastových dílů podle nároku 1, vyznačující se tím, že kompozit je doplněn dalšími přísadami, jako jsou maziva, anorganická plniva, barviva, UV stabilizátory, biocidy, retardéry hoření, antistatika, nukleační činidla, apod. kdy toto procentuální doplnění je provedeno z hlediska snížení % hmotnostních přírodních vláken a/nebo z hlediska snížení % hmotnostních matrice PLA.Konec dokumentu
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201226894U CZ25312U1 (cs) | 2012-10-26 | 2012-10-26 | Biokompozit s PLA matricí a vlákny konopí |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201226894U CZ25312U1 (cs) | 2012-10-26 | 2012-10-26 | Biokompozit s PLA matricí a vlákny konopí |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ25312U1 true CZ25312U1 (cs) | 2013-05-06 |
Family
ID=48239455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201226894U CZ25312U1 (cs) | 2012-10-26 | 2012-10-26 | Biokompozit s PLA matricí a vlákny konopí |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ25312U1 (cs) |
-
2012
- 2012-10-26 CZ CZ201226894U patent/CZ25312U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Sustainable green composites from biodegradable plastics blend and natural fibre with balanced performance: Synergy of nano-structured blend and reactive extrusion | |
| Arifin et al. | Mycelium fibers as new resource for environmental sustainability | |
| Al-Oqla et al. | Natural fiber reinforced polymer composites in industrial applications: feasibility of date palm fibers for sustainable automotive industry | |
| Netravali et al. | Composites get greener | |
| Soo et al. | Bio‐Polyethylene and Polyethylene Biocomposites: An Alternative toward a Sustainable Future | |
| Bashir et al. | Recent developments in biocomposites reinforced with natural biofillers from food waste | |
| CZ306879B6 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny banánovníku | |
| KR101969416B1 (ko) | 재활용 폴리프로필렌/대나무/케나프 복합재료의 제조방법 | |
| CZ25312U1 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny konopí | |
| CZ25311U1 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny kokosu | |
| CZ25310U1 (cs) | Prostředek pro zlepšení vlastností půdy | |
| CZ2012732A3 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny kokosu | |
| CZ2012731A3 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny sóji | |
| CZ2012730A3 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny lnu | |
| CZ25313U1 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny lnu | |
| CZ25314U1 (cs) | Pojezdové ústrojí sací hubice k elektrickému vysavači prachu | |
| CZ2012733A3 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny konopí | |
| Velmurugan et al. | A short review on the growth of lightweight agronomic surplus biomass composites for ecological applications using biopolymers | |
| Eze et al. | Mechanical properties of pineapple leaf powder filled high density polyethylene | |
| Smoca | Hemp fibres reinforced bio-composites for sustainable design | |
| KR20110007703A (ko) | 폴리에틸렌/목분/점토 나노복합체 | |
| CZ2012548A3 (cs) | Kompozit s termoplastickou polyolefinickou matricí a vlákny kokosu pro extruzní procesy | |
| US20250073964A1 (en) | Molding Material, Molded Body, And Molded Body Production Method | |
| WO2015039635A1 (en) | Composite with polyolefinic thermoplastic matrix and fibers of coconut for extrusion processes | |
| CZ24915U1 (cs) | Kompozit s termoplastickou polyolefínickou matricí a vlákny kokosu pro extruzní procesy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20130506 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20161006 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20191026 |