CZ307078B6 - Polymerní kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny - Google Patents
Polymerní kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307078B6 CZ307078B6 CZ2015-171A CZ2015171A CZ307078B6 CZ 307078 B6 CZ307078 B6 CZ 307078B6 CZ 2015171 A CZ2015171 A CZ 2015171A CZ 307078 B6 CZ307078 B6 CZ 307078B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- weight
- composite
- carbon fibers
- component
- hollow microspheres
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 19
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 title claims description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 22
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 22
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 7
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 239000012963 UV stabilizer Substances 0.000 claims description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002216 antistatic agent 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
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 2
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 2
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic 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
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 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
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 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
- 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)
Description
Polymemí kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny
Oblast techniky
Vynález se týká složení polymerního 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 nejvýznamnější 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. Tato vlákna jsou nejčastěji 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-lllincis 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 polymerních 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 polymerních 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
- 1 CZ 307078 B6 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 uskutečnění 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
-2CZ 307078 B6
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 mikrokuliěkami 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 mikrokuliěkami podle předloženého technického řešení je vhodný pro výrobu plastových dílů rozdílnými technologickými procesy.
Claims (2)
1. Polymemí kompozit se skleněnými mikrokuliěkami 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 mikrokuliček a 4 až 8 % hmotnostní aditiva na bázi maleinanhydridu.
2. Polymemí kompozit se skleněnými mikrokuliěkami a uhlíkovými vlákny podle nároku 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 mikrokuliček anebo z hlediska snížení % hmotnostních syntetické polymemí 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 CZ2015171A3 (cs) | 2016-09-21 |
| CZ307078B6 true 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 (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020094624A1 (de) * | 2018-11-06 | 2020-05-14 | Ems-Patent Ag | Polyamidformmasse, hieraus gebildeter formkörper sowie verwendungsmöglichkeiten |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3111353B1 (fr) * | 2020-06-15 | 2022-11-11 | Arkema France | Compositions de moulage à base de polyamide, de fibres de carbone et de billes de verre creuses et leur utilisation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4107134A (en) * | 1975-10-31 | 1978-08-15 | Institut Francais Du Petrole | Polybutadiene compositions containing reinforcing glass microspheres and carbon fibers |
| WO2002102899A2 (en) * | 2001-06-18 | 2002-12-27 | General Electric Company | 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
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4107134A (en) * | 1975-10-31 | 1978-08-15 | Institut Francais Du Petrole | Polybutadiene compositions containing reinforcing glass microspheres and carbon fibers |
| WO2002102899A2 (en) * | 2001-06-18 | 2002-12-27 | General Electric Company | Composition and method of low warp fiber-reinforced thermoplastic polyamides |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| SABIC Innovative Plastics; Understanding shrinkage and warpage of reinforced & filled thermoplastics * |
| Ultramid (PA); Product Brochure; BASF The Chemical Company; (August 2013) * |
| WANG, Tingmei, et al. Damping analysis of polyurethane/epoxy graft interpenetrating polymer network composites filled with short carbon fiber and micro hollow glass bead. Materials & Design, 2010, 31.8: 3810-3815. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020094624A1 (de) * | 2018-11-06 | 2020-05-14 | Ems-Patent Ag | Polyamidformmasse, hieraus gebildeter formkörper sowie verwendungsmöglichkeiten |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2015171A3 (cs) | 2016-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chandgude et al. | In state of art: Mechanical behavior of natural fiber‐based hybrid polymeric composites for application of automobile components | |
| Krause et al. | LFT-D—a process technology for large scale production of fiber reinforced thermoplastic components | |
| CN101230193B (zh) | 一种高强度玄武岩纤维增强尼龙组合物及其制备方法 | |
| Uawongsuwan et al. | Long jute fiber‐reinforced polypropylene composite: Effects of jute fiber bundle and glass fiber hybridization | |
| Komal et al. | Effect of chemical treatment on mechanical behavior of banana fiber reinforced polymer composites | |
| CN102482464B (zh) | 复合树脂组合物 | |
| Sathish et al. | Experimental testing on hybrid composite materials | |
| 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 | |
| KR20170110915A (ko) | 장섬유 강화 폴리아미드 펠렛, 이를 포함하는 폴리아미드 수지 조성물 및 이의 성형품 | |
| US10053567B2 (en) | Recycled polypropylene compositions and vehicular components | |
| CZ307078B6 (cs) | Polymerní kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny | |
| JP5824797B2 (ja) | 成形品および高強度部材 | |
| KR102463416B1 (ko) | 유리섬유 및 탄소섬유로 강화된 폴리아미드 하이브리드 조성물 | |
| CZ28345U1 (cs) | Polymemí kompozit se skleněnými dutými mikrokuličkami a uhlíkovými vlákny | |
| CZ306879B6 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny banánovníku | |
| KR102360985B1 (ko) | 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형품 | |
| CZ307081B6 (cs) | Hybridní kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí, vlákny konopí a skleněnými dutými kuličkami | |
| EP3046954A1 (en) | Composite with polyolefinic thermoplastic matrix and fibers of coconut for extrusion processes | |
| Harmia et al. | Long fiber-reinforced thermoplastic composites in automotive applications | |
| CZ24915U1 (cs) | Kompozit s termoplastickou polyolefínickou matricí a vlákny kokosu pro extruzní procesy | |
| CZ2013420A3 (cs) | Kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí a vlákny banánovníku | |
| Mittal et al. | Effects of Glass Fiber on the Mechanical Properties of Hybrid Bocomposite: A Review | |
| KR20180038266A (ko) | 장섬유 강화 사출 성형품 및 그 조성물 | |
| CN105906925A (zh) | 一种抗辐射通信管材的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220310 |