CZ26710U1 - Kompozitní materiál s PLA matricí a PA nanovlákny - Google Patents

Description

Technické řešení se týká složení kompozitu s PLA matricí a polyamidovými (PA) nanovlákennými plnivy 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, V současnosti jsou vývojové snahy v oblasti produkce polymerních 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 nej hoj něj i používaným syntetickým materiálům prakticky výhradně vyráběných z ropných surovin. Výhodou přírodních matric je hlavně jejich biodegrabilita. Jako nejvhodnější kandidát k náhradě tradičních ropných polymerních 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 fermentováného škrobu. K výrobě PLA je třeba přibližně o 30 až 50 % méně fosilních 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 obvyklých zpracovatelských zařízeních.

Dále je současný vývoj polymerních materiálů směřován i do oblasti výroby syntetických nanovláken, jejichž oblast využití stále více stoupá. Nanovlákna jsou v průmyslu v současné době používána hlavně k výrobě filtrů, ale jako vlákenné plnivo do polymerů se téměř nepoužívají. Příprava a modifikace polymerů nanovlákennými plnivy a vstřikování syntetických kompozitů s nanovlákny je doposud velmi málo prozkoumanou oblastí s velkými možnostmi a potenciálem i předpokladem značného nárůstu. A právě do této oblasti také směřuje toto navržené technické řešení.

Navržené technické řešení reaguje na vzrůstající poptávku a požadavky na biodegradovatelné materiály, které však nejsou v České republice a ve světě vůbec rozšířené, přičemž tlak na aplikace takovýchto materiálů neustále vzrůstá.

Podstata technického řešení

Technické řešení si dává za cíl vytvoření kompozitu s cíleným složením PLA matrice, aditiva a plniva na bázi syntetických nanovláken 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 87 do 95 % hmotnostních PLA polymeru, 2 až 6 % hmotnostních syntetické rozemleté PA nanovlákenné textilie (délka vláken od 0,3 do 2 mm) a 3 až 7 % hmotnostních 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 PLA matrice, anebo z hlediska snížení % hmotnostních PA nanovláken anebo z hlediska snížení % hmotnostních aditiva.

- 1 CZ 26710 Ul

Základem kompozitu j sou syntetická PA nanovlákna, která jsou pro kompozitní materiál zpracována mletím na požadovanou délku z plošné textilie na nosném materiálu. 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.

Příklady provedení technického řešení

Kompozit s PLA matricí a PA nano vlákny je popsán na následujících příkladech, přičemž složku A tvoří PLA matrice, složku B syntetická PA nanovlákna, složku C aditivum na bázi maleinanhydridu.

Příklad varianty bez přísad:

Složka A: 90 % hmotnostních PLA matrice

Složka B: 6 % hmotnostních syntetických PA nano vláken

Složka C: 4 % hmotnostní aditiva na bázi maleinanhydridu.

Příklady variant s použitím přísad:

Složka A: 90 % hmotnostních PLA matrice

Složka B: 4 % hmotnostní syntetických PA nano vláken

Složka C: 4 % hmotnostní aditiva na bázi maleinanhydridu

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

Průmyslová využitelnost

Kompozit s PLA matricí a PA nano vlákny podle předloženého technického řešení je vhodný pro výrobu plastových dílů a polotovarů rozdílnými technologickými procesy.

Claims (2)

1. Kompozit s PLA matricí a PA nano vlákny pro výrobu plastových dílů, vyznačující se t í m , že kompozit obsahuje od 87 do 95 % hmotnostních PLA matrice, 2 až 6 % hmotnostních syntetických PA nanovláken, délka vláken od 0,3 do 2 mm, a 3 až 7 % hmotnostních aditiva na bázi maleinanhydridu.

2. Kompozit s PLA matricí a PA nanovlákny 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 PLA matrice, a/nebo z hlediska snížení % hmotnostních PA nanovláken a/nebo z hlediska snížení % hmotnostních aditiva.