CZ26831U1 - Biokompozit s PLA matricí a nanoplnivem na bázi kokosu - Google Patents

Description

Technické řešení se týká složení biokompozitu s PLA matricí a kokosovým nanoplnivem pro výrobu plastových dílů s vyššími užitnými vlastnostmi.

Dosavadní stav techniky

Polymemí materiály a jejich kompozity patří k nej progresivněji 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 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 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 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 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.

Současný vývoj polymemích materiálů je směřován i do oblasti použití přírodních plniv jako náhrada syntetických plniv, protože jsou výhodné nejenom z environmentálního hlediska, ale mají nízkou hmotnost, nízkou abrazi strojů a forem, jsou spalitelné, netoxické, biodegradabilní a cenově výhodné. Další oblastí, kam se posouvají přírodní plniva je kromě přírodních vláken i oblast přírodních nanoplniv, jejichž oblast využití stále více stoupá. Nanoplniva jsou v současné době používána u polymerů hlavně ve formě nanojílů (montmorillonit). Přírodní nanoplniva se používají minimálně a proto jsou přírodní nanoplniva významnou materiálovou obměnou. Příprava a modifikace polymerů přírodními nanoplnivy a vstřikování kompozitů s přírodními nanoplnivy je doposud téměř neřešenou 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 tyto materiály, které však nejsou v České republice a ve světě vůbec rozšířené, přičemž tlak na aplikace takovýchto materiálů neustále vzrůstá. Tlak na aplikace takovýchto materiálů neustále vzrůstá, a to 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).

Podstata technického řešení

Technické řešení si dává za cíl vytvoření biokompozitu s cíleným složením matrice, aditiva a plniva na bázi rozemletých přírodních kokosových vláken pomocí nanomletí kulovým mlýnem pro zlepšení konečných a užitných vlastností plastových dílů s ekologicky mnohem nižší zatížitelností oproti 100% syntetickým produktům. Podstata technického řešení spočívá v tom, že biokompozit obsahuje od 87 do 95 % hmotnostních PLA matrice, 2 až 6 % hmotnostních nanoplniv na bázi kokosu a 3 až 7 % hmotnostních aditiva na bázi maleinanhydridu.

-1 CZ 26831 Ul

Takto připravený biokompozit 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, nukleací činidla, apod. Toto procentuální doplnění může být provedeno z hlediska snížení % hmotnostních PLA matrice, anebo z hlediska snížení % hmotnostních kokosových nanoplniv anebo z hlediska snížení % hmotnostních aditiva.

Základem biokompozitu jsou přírodní kokosová nanoplniva, která jsou pro biokompozitní materiál zpracována nanomletím na kulovém mlýnu z přírodních vláken kokosovníku. Získaný biokompozit je standardně dodáván ve formě granulí z hlediska dobré sypné hmotnosti a snížení prašnosti a je určen zejména pro technologické procesy vstřikování, ale je aplikovatelný i pro další technologie zpracování plastů, např. vytlačování.

Příklady provedení technického řešení

Biokompozit s PLA matricí a kokosovým nanoplnivem je popsán na následujících příkladech, přičemž složku A tvoří PLA matrice, složku B kokosová nanoplniva, složku C aditivum na bázi maleinanhydridu.

Příklad varianty bez přísad:

Složka A: 90 % hmotnostních PLA matrice

Složka B: 6 % hmotnostních kokosových nanoplniv

Složka C: 4 % hmotnostní aditiva na bázi maleinanhydridu

Příklady variant s použitím přísad:

Složka A: 90 % hmotnostních PLA matrice

Složka B: 4 % hmotnostní kokosových nanoplniv

Složka C: 4 % hmotnostní aditiva na bázi maleinanhydridu

Složka D: 2 % hmotnostní dalších přísad (pigmenty)

Průmyslová využitelnost:

Biokompozit s PLA matricí a kokosovým nanoplnivem podle předloženého technického řešení je vhodný pro výrobu plastových dílů a polotovarů rozdílnými technologickými procesy.

Claims (2)

1. Biokompozit s PLA matricí a kokosovým nanoplnivem pro výrobu plastových dílů, vyznačující se tím, že biokompozit obsahuje od 87 do 95 % hmotnostních PLA matrice, 2 až 6 % hmotnostních kokosových nanoplniv a 3 až 7 % hmotnostních aditiva na bázi maleinanhydridu.

2. Biokompozit s PLA matricí a kokosovými nanoplnivy pro výrobu plastových dílů podle nároku 1, vyznačující se tím, že biokompozit j e doplněn dalšími přísadami, j ako j sou maziva, anorganická plniva, barviva. UV stabilizátory, retardéry hoření, antistatika, nukleací činidla, apod. kdy toto procentuální doplnění je provedeno z hlediska snížení % hmotnostních PLA matrice, a/nebo z hlediska snížení % hmotnostních kokosových nanoplniv a/nebo z hlediska snížení % hmotnostních aditiva.