CZ25823U1 - Kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí a vlákny banánovníku - Google Patents

Description

Kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí a vlákny banánovníku

Oblast techniky

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

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 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 pri výrobě kompozitů), 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. 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.

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).

CZ 25823 Ul

Podstata technického řešení

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 (environmentální výhody). Podstata technického řešení spočívá v tom, že kompozit obsahuje od 56 do 86 % hmotnostních syntetické matrice polypropylenu (PP), 10 až 40 % hmotnostních přírodních vláken banánovníku (délka vláken od 0,2 do 3 mm) a 2 až 4 % 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, nukleační činidla, apod. Toto procentuální doplnění může být provedeno z hlediska snížení hmotnostních % přírodních vláken anebo z hlediska snížení hmotnostních % syntetické matrice.

Základem kompozitu jsou vlákna banánovníku 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, např. vytlačování. Příklady provedení technického řešení

Polymemí kompozit s přírodními vlákennými plnivy banánovníku je následně popsán na následujících příkladech včetně uvedení vhodné aplikace, přičemž složku A tvoří syntetická matrice polypropylenu (PP), složku B přírodní vlákna banánovníku (délka vláken od 0,2 do 3 mm), složku C aditivum na bázi maleinanhydridu.

Příklady variant bez přísad:

Varianta 1:

Složka A: 86 % hmotnostních polypropylenu

Složka Β: 10 % hmotnostních přírodních vláken banánovníku

Složka C: 4 % hmotnostní% aditiva na bázi maleinanhydridu.

Varianta 2:

Složka A: 77 % hmotnostních polypropylenu

Složka B: 20 % hmotnostních přírodních vláken banánovníku

Složka C: 3 % hmotnostní aditiva na bázi maleinanhydridu.

Příklady variant s použitím přísad:

Varianta 3:

Složka A: 64 % hmotnostních polypropylenu

Složka B: 30 % hmotnostních přírodních vláken banánovníku

Složka C: 4 % hmotnostní aditiva na bázi maleinanhydridu

Složka D: 2 % hmotnostní dalších přísad (pigmenty).

Varianta 4:

Složka A: 66 % hmotnostních polypropylenu

Složka B: 28 % hmotnostních přírodních vláken banánovníku

Složka C: 4 % hmotnostní aditiva na bázi maleinanhydridu

Složka D: 2 % hmotnostní dalších přísad (maziva).

CZ 25823 Ul

Polymemí kompozit s přírodními vlákennými plnivy banánovníku 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.

Průmyslová využitelnost

Polymemí kompozit s přírodními vlákennými plnivy banánovníku podle předloženého technického řešení je vhodný pro výrobu plastových dílů rozdílnými technologickými procesy.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kompozitní materiál se syntetickou polymemí matricí a vlákny banánovníku, především pro výrobu plastových dílů, vyznačující se tím, že kompozit obsahuje od 56 do 86 % hmotnostních polypropylenu PP, 10 až 40 % hmotnostních přírodních vláken banánovníku s délkou vláken od 0,2 do 3 mm a 2 až 4 % hmotnostní aditiva na bázi maleinanhydridu.
2. 2. Kompozitní materiál se syntetickou polymemí matricí a vlákny banánovníku, především pro výrobu plastových dílů podle nároku 1, vyznačující se tím, že kompozit je doplněn dalšími přísadami, jako jsou maziva, anorganická plniva, barviva, UV stabilizátory, retardéry hoření, antistatika, nukleační činidla, apod. kdy toto procentuální doplnění je provedeno z hlediska snížení % hmotnostních přírodních vláken a/nebo z hlediska snížení % hmotnostních syntetické polymemí matrice.