CZ307683B6 - A composite material comprising fibrous reinforcement in combination with nanofibers and a method for its production - Google Patents

A composite material comprising fibrous reinforcement in combination with nanofibers and a method for its production Download PDF

Info

Publication number
CZ307683B6
CZ307683B6 CZ2016580A CZ2016580A CZ307683B6 CZ 307683 B6 CZ307683 B6 CZ 307683B6 CZ 2016580 A CZ2016580 A CZ 2016580A CZ 2016580 A CZ2016580 A CZ 2016580A CZ 307683 B6 CZ307683 B6 CZ 307683B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
nanofibers
fibers
fiber reinforcement
composite material
layer
Prior art date
Application number
CZ2016580A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2016580A3 (en
Inventor
Rudolf Rambouský
Jan Beran
Original Assignee
Rambousky Rudolf
Jan Beran
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rambousky Rudolf, Jan Beran filed Critical Rambousky Rudolf
Priority to CZ2016580A priority Critical patent/CZ307683B6/en
Publication of CZ2016580A3 publication Critical patent/CZ2016580A3/en
Publication of CZ307683B6 publication Critical patent/CZ307683B6/en

Links

Landscapes

  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Description

Konstrukční kompozitní materiál zahrnující vlákennou výztuž v kombinaci s nanovlákny a způsob jeho výrobyStructural composite material including fiber reinforcement in combination with nanofibers and method of its production

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká konstrukčního kompozitního materiálu tvořeného vlákennou výztuží s nanovlákny a způsobu jeho výroby zahrnujícího impregnování pomocí impregnačního materiálu v kombinaci s plazmatickou úpravou.The invention relates to a structural composite material formed by fiber reinforcement with nanofibers and a method of its production including impregnation using an impregnation material in combination with plasma treatment.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Konstrukční kompozitní materiály zahrnující vlákennou výztuž a impregnační materiál se používají v leteckém, vojenském, lodním, sportovním, automobilovém, elektrotechnickém, zdravotnickém průmyslu a dále také v mnoha jiných aplikacích, kde se klade důraz na pevnost, pružnost, chemickou a korozní odolnost, elektrickou a tepelnou vodivost/nevodivost či nízkou hmotnost, případně na další specifické vlastnosti konstrukčních kompozitních materiálů.Structural composite materials including fiber reinforcement and impregnation material are used in the aerospace, military, marine, sports, automotive, electrical engineering, medical industries and many other applications where strength, flexibility, chemical and corrosion resistance, electrical and thermal conductivity/non-conductivity or low weight, or on other specific properties of structural composite materials.

Dosavadní známý stav zpracování kompozitních nanomateriálů a vlákenných výztuží, který je nejbližší předkládanému řešení, je popsán v následujících odstavcích.The currently known state of processing of composite nanomaterials and fiber reinforcements, which is the closest to the presented solution, is described in the following paragraphs.

V evropském patentu EP 2504471 B1 je popsáno lineární vlákno obsahující nanovlákna uložená na lineárním vlákenném jádru. Nanovlákna jsou k lineárnímu vlákennému jádru fixována pomocí nejméně jedné krycí nitě, která tato vlákna ovíjí. Dále je zde popsán způsob výroby lineárního vlákenného útvaru obsahujícího lineární vlákenné jádro, na které se ve zvlákňovacím prostoru elektrického pole o vysoké intenzitě ukládají nanovlákna vyrobená elektrostatickým zvlákňováním polymemí matrice. Vynález se také týká zařízení pro výrobu lineárního vlákenného útvaru obsahujícího lineární vlákenné jádro, na němž jsou uložena nanovlákna vyrobená elektrostatickým zvlákňováním polymemí matrice ve zvlákňovacím prostora elektrického pole vytvořeného mezi zvlákňovací elektrodou a sběrnou elektrodou.European patent EP 2504471 B1 describes a linear fiber containing nanofibers placed on a linear fiber core. The nanofibers are fixed to the linear fiber core by means of at least one cover thread that wraps the fibers. Furthermore, a method of manufacturing a linear fiber formation containing a linear fiber core is described here, on which nanofibers produced by electrostatic spinning of a polymer matrix are deposited in the spinning space of a high-intensity electric field. The invention also relates to a device for the production of a linear fiber structure containing a linear fiber core on which nanofibers produced by electrostatic spinning of a polymer matrix are placed in the spinning space of the electric field created between the spinning electrode and the collecting electrode.

Nevýhodu způsobu výroby podle patentu EP 2504471 Bl, lze spatřovat ve složitosti výrobního procesu. Nanovlákna jsou nanášena na lineární vlákenný jádro- filament, které se otáčí kolem své osy. V jednom pramenu (rovingu) se nachází od 1000 do 64 000 těchto vlákenných jaderfilamentů. Každý filament je potřeba nanovlákny obalit a vytvořit tak krycí vrstvu. Z jednotlivých filamentů uspořádaných do svazku v počtu 1000 až 64 000 ks se vytvoří pramen (roving). Tyto rovingy se dále využívají k výrobě vlákenných výztuží v tkaných či netkaných vazbách. Například v jednosměrné vazbě v šíři 600 mm je 177 rovingů, kde každý roving obsahuje 12 000 filamentů, celkem tedy 2 124 000 filamentů, které by bylo nutné dle tohoto patentu ovinout krycí vrstvou nanovláken. Další nevýhodou je manipulace s filamenty o rozměrech okolo 6 pm, což má za následek jejich mechanické namáhání, a tím degradaci jejich vlastností v oblasti pevnosti a pružnosti hotového kompozitního materiálu. V případě ovinu vlákenného jádra v podobě rovingu, tedy ovinu 1000 až 64 000 filamentů dohromady, vzniká problém s kvalitní impregnací pojivem/matricí jednotlivých filamentů, a tím nastává jejich nepropojení pomocí matrice mezi sebou, vznik vzduchových kapes a výrazné snížení mechanických vlastností kompozitního výrobku.The disadvantage of the production method according to patent EP 2504471 Bl can be seen in the complexity of the production process. Nanofibers are applied to a linear fiber core-filament that rotates around its axis. There are from 1,000 to 64,000 of these fiber core filaments in one strand (roving). Each filament needs to be wrapped with nanofibers to create a covering layer. A strand (roving) is formed from individual filaments arranged in a bundle in the number of 1,000 to 64,000 pcs. These rovings are further used for the production of fiber reinforcements in woven or non-woven weaves. For example, there are 177 rovings in a 600 mm wide unidirectional weave, where each roving contains 12,000 filaments, i.e. a total of 2,124,000 filaments, which, according to this patent, would have to be wrapped with a covering layer of nanofibers. Another disadvantage is the handling of filaments with dimensions of around 6 pm, which results in their mechanical stress, and thus the degradation of their properties in the area of strength and flexibility of the finished composite material. In the case of a wrap of a fiber core in the form of a roving, i.e. a wrap of 1,000 to 64,000 filaments together, a problem arises with the high-quality impregnation of the individual filaments with a binder/matrix, and this leads to their non-connection with each other using the matrix, the formation of air pockets and a significant reduction in the mechanical properties of the composite product.

V českém užitném vzoru CZ 27368 U1 je popsán textilní kompozit pro outdoorové aplikace, zejména oblečení a vybavení, který obsahuje nosnou textilní vrstvu a na ní uloženou vrstvu polymemích nanovláken, která je s ní pevně spojená, přičemž spojení těchto dvou vrstev je realizováno tak, že na povrchu vrstvy polymemích nanovláken odvráceném od nosné textilní vrstvy je natištěna síť/mřížka útvarů alespoň jednoho polymeru. Vrstva polymemích nanovláken je opatřena soustavou bodových útvarů z polymeru, mezi kterými je vrstva polymemích nanovláken volně přístupná, bodové útvary zabraňují vzájemnému pohybu nanovláken.Czech utility model CZ 27368 U1 describes a textile composite for outdoor applications, especially clothing and equipment, which contains a supporting textile layer and a layer of polymer nanofibers placed on top of it, which is firmly connected to it, and the connection of these two layers is realized in such a way that on the surface of the layer of polymer nanofibers facing away from the supporting textile layer, a network/grid of formations of at least one polymer is printed. The layer of polymeric nanofibers is equipped with a system of point formations made of polymer, between which the layer of polymeric nanofibers is freely accessible, the point formations prevent the mutual movement of the nanofibers.

- 1 CZ 307683 B6- 1 CZ 307683 B6

Nevýhodou tohoto řešení však je to, že pevné spojení nosné textilní vrstvy s vrstvou polymemích nanovláken v ploše vhodným pojivém, zhoršuje průličnost a paropropustnost textilního nanokompozitu a především pouhé nanesení bodových útvarů z polymeru na vrstvu polymemích nanovláken nefixuje jednotlivá nanovlákna a z nich vytvořené vrstvy, protože bodové útvary jsou naneseny (natištěny) pouze na povrch vrstvy polymemích nanovláken a tuto vrstvu neprostupují prostorově, tedy v řezu.The disadvantage of this solution, however, is that the solid connection of the supporting textile layer with the layer of polymeric nanofibers in the area with a suitable binder worsens the permeability and vapor permeability of the textile nanocomposite and, above all, simply applying point formations from the polymer to the layer of polymeric nanofibers does not fix the individual nanofibers and the layers created from them, because the point the formations are applied (printed) only on the surface of the layer of polymer nanofibers and do not penetrate this layer spatially, i.e. in cross-section.

Patentová přihláška CZ 20100373 A3 popisuje nanovlákenný kompozit se zvýšenou pevností a otěruvzdomostí, který je přes celou tloušťku propojený zpevňujícím (impregnačním) materiálem a způsob výroby tohoto kompozitu. Zpevňující materiál lze použít i pro spojení s další vrstvou nebo podkladem. Dokument uvádí možné materiály nosné vrstvy (podkladu) - zejména plošná textilie, dále papír, filtrační papír, kovová nebo plastová fólie nebo mřížka, apod. Jedná se hlavně o aplikaci pro textilní účely. Popsaný způsob výroby má navíc několik nevýhod: a) není možné použít více různých tkanin či netkanek a musí se používat především ty, které vyhovují při zvlákňování nanovláken, a velké množství podkladů nevyhovuje, což omezuje šířku použití textilií; a b) při přenosu nanovláken z nekonečného pásu na tkaninu určenou k laminaci s nanovlákny je dle popsaného postupu nemožné takto tenký materiál přenést a neporušit ho minimálně dojde k roztažení pórů v membráně/vrstvě, což vede k mechanickému porušení a zničení vlastností.Patent application CZ 20100373 A3 describes a nanofibrous composite with increased strength and abrasion resistance, which is connected through the entire thickness by a reinforcing (impregnation) material and the method of manufacturing this composite. The reinforcing material can also be used for connection with another layer or substrate. The document lists the possible materials of the carrier layer (substrate) - mainly flat textile, also paper, filter paper, metal or plastic foil or grid, etc. It is mainly an application for textile purposes. In addition, the described method of production has several disadvantages: a) it is not possible to use more different fabrics or nonwovens and it is necessary to use mainly those that are suitable for spinning nanofibers, and a large number of substrates are not suitable, which limits the width of the use of textiles; and b) during the transfer of nanofibers from an endless belt to a fabric intended for lamination with nanofibers, according to the described procedure, it is impossible to transfer such a thin material without breaking it, at least the pores in the membrane/layer will expand, which leads to mechanical failure and destruction of properties.

Český patent CZ 305039 B6 popisuje ovin jednotlivých vláken/filamentů nanovlákny. Nevýhodou tohoto řešení je právě ovin jednotlivých filamentů např. uhlíkového vlákna. Vlákenné výztuže pro kompozitní materiály se skládají z filamentů, které se řadí do svazků (rovingů) a z rovingu se tká výztuž. Jeden filament má průměr 6 mikrometrů, roving se skládá z 1000 až 12000 filamentů a v lm2 je od cca 200 až 2000 rovingů. Celkový počet filamentů v lm2 je tedy kolem 2 milionů. Tím by se musel zvláknit a ovinout takový počet filamentů, což by bylo velice nákladné a zdlouhavé. V případě netkané textílie/vlákenné výztuže je tento spis absolutně nepoužitelný. Další nevýhodou je manipulace s takto tenkými vlákny, které jsou velice náchylné na jakoukoliv manipulaci, díky které přicházejí o své velmi důležité mechanické vlastnosti.Czech patent CZ 305039 B6 describes the wrapping of individual fibers/filaments of nanofibers. The disadvantage of this solution is precisely the wrapping of individual filaments, e.g. carbon fiber. Fibrous reinforcements for composite materials consist of filaments that are arranged in bundles (rovings) and the reinforcement is woven from the roving. One filament has a diameter of 6 micrometers, a roving consists of 1,000 to 12,000 filaments, and there are approximately 200 to 2,000 rovings in lm 2 . The total number of filaments in lm 2 is therefore around 2 million. This would require spinning and wrapping such a number of filaments, which would be very expensive and time-consuming. In the case of non-woven fabric/fiber reinforcement, this document is absolutely useless. Another disadvantage is the handling of such thin fibers, which are very susceptible to any manipulation, due to which they lose their very important mechanical properties.

V českém užitném vzoru CZ 27818Ulje popsán textilní nanokompozit, který sestává z nosné textilní vrstvy, ke které je přiložena vrstva polymemích nanovláken. Textilní vrstva a vrstva polymemích nanovláken jsou spolu spojeny rozptýlenými fragmenty alespoň jednoho polymere a to v ploše obou vrstev. Tyto fragmenty se dotýkají textilní vrstvy a prostupují vrstvu polymemích nanovláken. Nanokompozit sestává zejména z vícera jednotlivých vrstev. Nevýhodou je, že při nanášení množství pojiva/matrice na vlákennou výztuž, které se pohybuje ve velikosti jednotek gramů na 1 m2 a dále nanesení jednotlivých laminačních bodů se nevytvoří souvislá vrstva pojivá. Kvůli takovému postupu nedojde k dostatečnému prosycení vlákenné výztuže, což má za důsledek, že nedochází k fixaci vláken v kompozitu, přičemž fixace vláken v kompozitu je nezbytná pro pevnost a pružnost kompozitu.In the Czech utility model CZ 27818Ulje, a textile nanocomposite is described, which consists of a supporting textile layer to which a layer of polymeric nanofibers is attached. The textile layer and the layer of polymer nanofibers are connected together by scattered fragments of at least one polymer in the area of both layers. These fragments touch the textile layer and penetrate the polymer nanofiber layer. The nanocomposite mainly consists of several individual layers. The disadvantage is that when applying an amount of binder/matrix to the fiber reinforcement, which varies in the size of units of grams per 1 m 2 and then applying individual lamination points, a continuous layer of binder is not formed. Due to such a procedure, the fiber reinforcement will not be sufficiently saturated, which has the effect of not fixing the fibers in the composite, while the fixing of the fibers in the composite is necessary for the strength and flexibility of the composite.

Textilní nanokompozit popisovaný v užitném vzoru CZ 27818 U1 se používá pro textilní účely a to především pro nanovlákenné membrány, které jsou voděodolné, ale zároveň paropropustné. Právě paropropustnost těchto materiálů je zásadní a lze jí korigovat množstvím a umístěním laminačních bodů pojiva/matrice. Právě souvislá vrstva pojiva/matrice by jednotlivé póry nanovlákenné membrány zalepila/zahltila, a tím absolutně a nenávratně zničila výhodu v kombinaci voděodolnosti a paropropustnosti, které jsou nezbytné pro paropropustné textilie.The textile nanocomposite described in utility model CZ 27818 U1 is used for textile purposes, primarily for nanofibrous membranes that are waterproof but also vapor permeable. It is the vapor permeability of these materials that is essential and can be corrected by the amount and location of the lamination points of the binder/matrix. It is the continuous layer of binder/matrix that would seal/clog the individual pores of the nanofibrous membrane and thus absolutely and irreversibly destroy the advantage in the combination of water resistance and vapor permeability, which are necessary for vapor permeable textiles.

V čínské přihlášce vynálezu CN 102720061 A je popsán způsob přípravy uhlíkových vláken pro zlepšení povrchových vlastností kompozitního materiálu. Uhlíková vlákna jsou aktivována volnými radikály vytvořenými na jejich povrchu pomocí plazmatu v směsi plynů argonu a kyslíku za působení činidla anhydridu kyseliny maleinové. Polymerační rychlost reakce volných radikálů a anhydridu kyseliny maleinové se zrychluje tehdy, když se zvyšuje i teplota, přičemž reakční rychlost pro aktivaci uhlíkových vláken je pouze 3 minuty až 7 minut. Pro zlepšeníIn the Chinese invention application CN 102720061 A, a method of preparing carbon fibers for improving the surface properties of a composite material is described. Carbon fibers are activated by free radicals created on their surface using a plasma in a mixture of argon and oxygen gases under the action of the maleic anhydride agent. The polymerization rate of the reaction of free radicals and maleic anhydride is accelerated when the temperature also increases, and the reaction rate for the activation of carbon fibers is only 3 minutes to 7 minutes. For improvement

-2CZ 307683 B6 požadovaných vlastností se aktivovaná uhlíková vlákna podrobují působení epoxidové pryskyřice.-2CZ 307683 B6 of the desired properties, activated carbon fibers are subjected to the action of epoxy resin.

V evropském patentu EP0110118B1 EPO 110118 B1 je popsán vynález, který se týká způsobu zlepšení povrchových vlastností uhlíkových vláken, ve kterém je povrch uhlíkových vláken podroben expozici atmosféře plazmy anorganického plynu nebo plynné směsi za sníženého tlaku - alespoň pod 1330 Pa uvnitř plazmové komory, přičemž plyn nebo plynná směs se skládá z kyslíku. Plazma je generována doutnavým výbojem s použitím elektrického napětí. Takto ošetřená uhlíková vlákna jsou opatřena na svém povrchu materiály, jako jsou syntetické pryskyřice, pro zlepšení jejich adhezních vlastností s jinými materiály.European patent EP0110118B1 EPO 110118 B1 describes an invention that relates to a method of improving the surface properties of carbon fibers, in which the surface of the carbon fibers is subjected to exposure to a plasma atmosphere of an inorganic gas or a gas mixture under reduced pressure - at least below 1330 Pa inside the plasma chamber, whereby the gas or the gaseous mixture consists of oxygen. Plasma is generated by a glow discharge using an electrical voltage. Carbon fibers treated in this way are provided with materials such as synthetic resins on their surface to improve their adhesion properties with other materials.

Pro výrobu kompozitních výrobků sestávajících z vlákenných výztuží, polymemích nanovláken a impregnačního činidla se podle dosavadního stavu techniky používá několik základních postupů a výrobních zařízení, popřípadě jejich kombinace, které jsou shrnuty v následujících bodech:For the production of composite products consisting of fiber reinforcements, polymer nanofibers and an impregnation agent, several basic procedures and production equipment are used according to the current state of the art, or combinations thereof, which are summarized in the following points:

• Pec v kombinaci s vakuovým pytlem či bez něj • Tlaková komora (autokláv) v kombinaci s vakuem či bez něj • Lisovací technika • Forma s tlakovým pytlem • Proces navíjení trubek• Furnace combined with or without vacuum bag • Pressure chamber (autoclave) combined with or without vacuum • Pressing technique • Mold with pressure bag • Pipe winding process

Nejlepších vlastností kompozitního výrobku z hlediska pevnosti a pružnosti je dosaženo v kombinaci autoklávu a vakua. Výztuž impregnovaná matricí/pojivem je společně s formou vložena do vakuového pytle, odkud je odsát vzduch na tlak -100 až -990 mbar. Tento pytel, ve kterém je vakuum, je spolu s formou a impregnovanou vlákennou výztuží vložen do autoklávu, jenž je uzavřen. Pomocí kompresoru je do komory autoklávu vháněn vzduch až do dosažení tlaku od 400 do 1500 kPa. Impregnační materiály, které jsou nejčastěji používány pro dosažení co nejlepších požadovaných vlastností kompozitního výrobku, se vytvrzují při teplotách 25 až 200 °C. Komora autoklávu je v případě použití teplem aktivovaného impregnačního materiálu vyhřátá na hodnotu 80 až 200 °C. Po dosažení požadovaného tlaku v komoře autoklávu je zahájen proces vytvrzování.The best properties of the composite product in terms of strength and flexibility are achieved in a combination of autoclave and vacuum. The matrix/binder-impregnated reinforcement is placed together with the mold into a vacuum bag, from where air is sucked to a pressure of -100 to -990 mbar. This bag, in which there is a vacuum, is put into an autoclave, which is closed, together with the mold and the impregnated fiber reinforcement. Using a compressor, air is blown into the autoclave chamber until a pressure of 400 to 1500 kPa is reached. Impregnation materials, which are most often used to achieve the best possible properties of the composite product, are cured at temperatures of 25 to 200 °C. The autoclave chamber is heated to a value of 80 to 200 °C when heat-activated impregnation material is used. After reaching the required pressure in the autoclave chamber, the curing process is started.

Nevýhodou tohoto zpracování je energetická náročnost, čímž se má na mysli spotřeba energie kompresoru, časová náročnost (například při tlakováni pracovní komory na 400 až 1500kPa) a dále investiční náklady na pořízení takové komory společně s výkonným kompresorem. Náročnost celého procesu při výrobě kompozitních materiálů je vysoká. Tyto nevýhody je možné eliminovat odlišnými způsoby výroby vlákenného kompozitního výrobku, jako jsou například kombinace výrobních postupů, při kterých je použita pec s vakuovým pytlem, lisovací technika či forma s tlakovým pytlem. Všechny tyto postupy mají bohužel kromě svých výhod i nevýhody v podobě kvality výrobků z kompozitu a to především ve zhoršení jeho meze pevnosti a efektivního modulu pružnosti s porovnáním s metodou autoklávu v kombinaci s vakuem.The disadvantage of this processing is the energy requirement, which means the energy consumption of the compressor, the time requirement (for example, when pressurizing the working chamber to 400 to 1500kPa) and also the investment costs of acquiring such a chamber together with a powerful compressor. The complexity of the entire process in the production of composite materials is high. These disadvantages can be eliminated by different methods of manufacturing a fiber composite product, such as for example a combination of production procedures in which a furnace with a vacuum bag, a pressing technique or a mold with a pressure bag is used. Unfortunately, in addition to their advantages, all these procedures also have disadvantages in terms of the quality of the composite products, primarily in the deterioration of its strength limit and effective modulus of elasticity compared to the autoclave method in combination with vacuum.

Vynález si klade za cíl vytvořit kompozitní materiál v kombinaci s nanovlákny, který dosahuje vyšších hodnot meze pevnosti, efektivního modulu pružnosti a zejména zvyšuje efektivitu výroby finálního výrobku z kompozitního materiálu, čehož je dosaženo pomocí nanovláken nanesených na vlákennou výztuž a jejich aktivací pomocí plazmatické úpravy a impregnace impregnačním materiálem.The invention aims to create a composite material in combination with nanofibers that achieves higher values of ultimate strength, effective modulus of elasticity and, in particular, increases the efficiency of the production of the final product from the composite material, which is achieved using nanofibers applied to fiber reinforcement and their activation using plasma treatment and impregnation with impregnation material.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny konstrukčním kompozitním materiálem sestávajícím z vlákenné výztuže a vrstvy nanovláken, jehož podstata spočívá v tom, že vlákenná výztuž o hmotnosti od 20 do 1200 g/m2 je tvořena vnějšími vlákny a vnitřními vlákny, přičemž vnějšími vlákny prostupují nanovlákna o průměru 10 až 250 nm a hmotnosti 0,2 až 72 g/m2, přičemž vlákenná výztuž a vrstva nanovláken jsou v celém objemu prostoupeny impregnačnímThe above-mentioned disadvantages are eliminated by a structural composite material consisting of a fiber reinforcement and a layer of nanofibers, the essence of which is that the fiber reinforcement weighing from 20 to 1200 g/m 2 is formed by external fibers and internal fibers, while the external fibers are penetrated by nanofibers with a diameter 10 to 250 nm and a weight of 0.2 to 72 g/m 2 , while the fiber reinforcement and the layer of nanofibers are permeated throughout the entire volume with impregnation

-3 CZ 307683 B6 materiálem, přičemž vnějšími vlákny a vnitřními vlákny vlákenné výztuže a vrstvou polymemích nanovláken prostupuje impregnační materiál v množství 6 až 3000 g/m2.-3 CZ 307683 B6 material, while the impregnation material in the amount of 6 to 3000 g/m 2 permeates the outer fibers and inner fibers of the fiber reinforcement and the layer of polymeric nanofibers.

Vrstva vlákenné výztuže může být tvořena následujícími materiály:The fiber reinforcement layer can be made of the following materials:

- Skleněná vlákna- Fiberglass

- Uhlíková vlákna- Carbon fibers

- Aramidová vlákna- Aramid fibers

- Polyetylenová vlákna (PET)- Polyethylene fibers (PET)

- Polyamidová vlákna (PA)- Polyamide fibers (PA)

- PBO vlákna [(poly(p-fenylen-benzobisoxazol)]- PBO fibers [(poly(p-phenylene-benzobisoxazole)]

- PIPD vlákna poly{2,6-diimidazo[4,5-b:4’,5’-E]pyridinylen-l,4-(2,5-dihydroxy)fenylen}- PIPD fibers poly{2,6-diimidazo[4,5-b:4',5'-E]pyridinylene-1,4-(2,5-dihydroxy)phenylene}

- Whisker vlákno- Whisker thread

- Čedičové/basaltové vlákno- Basalt/basalt fiber

- Para-aramidová vlákna případně jejich kombinace nebo známé deriváty.- Para-aramid fibers or their combinations or known derivatives.

Výše uvedené vlákenné výztuže jsou vytvořeny jako vnější vlákna a vnitřní vlákna uspořádaná v plátnové, atlasové, keprové, jednosměrné, košíkové, perlinkové, multi-axiální vazbě nebo v netkané vazbě a následně jsou impregnovány impregnačním materiálem v množství 6 až 3000 g/m2, přičemž vlákenná výztuž má hmotnost od 20 do 1200 g/m2.The above-mentioned fiber reinforcements are created as outer fibers and inner fibers arranged in canvas, satin, twill, one-way, basket, pearl, multi-axial weave or in non-woven weave and are subsequently impregnated with an impregnation material in the amount of 6 to 3000 g/m 2 . whereas the fiber reinforcement has a weight from 20 to 1200 g/m 2 .

Pro dosažení co nejlepších adhezních vlastností vláken vlákenných výztuží mezi sebou je výhodné, když je impregnační materiál tvořen materiálem sestávajícím z epoxidů, polyesterů, akrylátů, nebo jejich vzájemné kombinace.In order to achieve the best possible adhesion properties of the fibers of the fiber reinforcements to each other, it is advantageous if the impregnation material consists of a material consisting of epoxies, polyesters, acrylates, or their mutual combination.

Výroba výše popsaného kompozitního materiálu je kontinuální proces, kdy při prosycování vláken impregnačním materiálem dochází k návinu konstrukčního kompozitního materiálu na dutinku. Pro snadné oddělení vrstev impregnované vlákenné výztuže a zamezení kontaktu mezi nimi v průběhu návinu je výhodné na výsledný konstrukční kompozitní materiál z obou stran nanést separační fólií z polyetylénu, silikonového papíru a/nebo papíru krytém polyetylenovou vrstvou.The production of the composite material described above is a continuous process, when the fibers are saturated with the impregnation material, the structural composite material is wound onto the sleeve. To easily separate the layers of impregnated fiber reinforcement and prevent contact between them during winding, it is advantageous to apply a separation film made of polyethylene, silicone paper and/or paper covered with a polyethylene layer to the resulting structural composite material on both sides.

Způsob výroby konstrukčního kompozitního materiálu tvořeného vlákennou výztuží v kombinaci s nanovlákny spočívá v tom, že v prvním kroku se nejprve vrstva nanovláken o průměru 10 až 250 nm a hmotností 0,2 až 72 g/m2 nanese na povrch vnějších vláken v alespoň jedné vrstvě a poté se ve druhém kroku vlákenná výztuž a vrstva nanovláken impregnují v celém objemu impregnačním materiálem v množství 6 až 3000 g/m2.The method of manufacturing a structural composite material consisting of fiber reinforcement in combination with nanofibers consists in the fact that, in the first step, a layer of nanofibers with a diameter of 10 to 250 nm and a weight of 0.2 to 72 g/m 2 is applied to the surface of the outer fibers in at least one layer and then, in the second step, the fiber reinforcement and the layer of nanofibers are impregnated in the entire volume with an impregnation material in the amount of 6 to 3000 g/m 2 .

Pro zlepšení adhezních vlastností nanovláken a vlákenných výztuží s matricí, a tím dosažení vyšší meze pevnosti a efektivního modulu pružnosti, se vlákna vlákenné výztuže a vrstvy nanovláken před impregnací impregnačním materiálem/matricí aktivují a modifikují pomocí plazmatu o nízké teplotě a tlaku v ionizovaném plynném prostředí plyny/em Co, O2, Ar, N2, CO2, NH3, Ne, He nebo monomery na bázi silanů, siloxanů a/nebo akrylátů popřípadě jejich kombinací. Díky aktivaci vláken plazmatickou úpravou dojde ke snížení povrchového napětí a důkladnějšímu smočení povrchu vláken vlákenné výztuže v kombinaci s nanovlákny a s impregnačním materiálem nebo bez něj, přičemž se ve vytvrzeném stavu přenáší na vlákna zatížení a pnutí hotového kompozitního výrobku.In order to improve the adhesion properties of nanofibers and fiber reinforcements with the matrix, thereby achieving a higher tensile strength and effective modulus of elasticity, the fibers of the fiber reinforcement and layers of nanofibers are activated and modified using a plasma of low temperature and pressure in an ionized gaseous environment before impregnation with the impregnation material/matrix /em Co, O2, Ar, N2, CO2, NH3, Ne, He or monomers based on silanes, siloxanes and/or acrylates or a combination thereof. Thanks to the activation of the fibers by plasma treatment, the surface tension will be reduced and the fiber surface of the fiber reinforcement will be more thoroughly wetted in combination with nanofibers and with or without impregnation material, while in the hardened state the load and stress of the finished composite product will be transferred to the fibers.

Výhodou použití kompozitního materiálu zahrnujícího nanovlákna je, že při výrobě finálního kompozitního výrobku není potřeba speciálního výrobního vybavení.The advantage of using a composite material including nanofibers is that no special manufacturing equipment is needed to produce the final composite product.

Díky nanovláknům obsaženým ve vlákenných výztužích dosáhneme zvýšení meze pevnosti a efektivního modulu pružnosti výsledného kompozitního materiálu při jeho výrobě i za minimálního použití zvýšeného tlaku v autoklávu a vakua, čímž se při průmyslové výroběThanks to the nanofibers contained in the fiber reinforcements, we can achieve an increase in the strength limit and the effective modulus of elasticity of the resulting composite material during its production even with the minimal use of increased pressure in the autoclave and vacuum, thus during industrial production

-4CZ 307683 B6 finálního kompozitního výrobku sníží spotřeba elektrické energie díky nižší spotřebě kompresoru a vývěvy, dále se zvýší produktivita z důvodu čerpání nižšího tlaku do komory autoklávu a sníží se investiční náklady vlivem nižší náročnosti na výkon kompresoru a utěsnění autoklávu, případně vůbec nebude potřeba zařízení autokláv na výrobu kompozitního výrobku pořizovat.-4CZ 307683 B6 of the final composite product, the consumption of electricity will be reduced due to the lower consumption of the compressor and the vacuum pump, the productivity will also increase due to the pumping of lower pressure into the autoclave chamber and the investment costs will be reduced due to the lower demands on the performance of the compressor and the sealing of the autoclave, or the equipment will not be needed at all purchase an autoclave for the production of a composite product.

Použitím nanovláken v kombinaci s vlákennou výztuží v kompozitních materiálech se získají minimálně srovnatelné a v mnoha případech lepší vlastnosti v rámci pevnosti a pružnosti finálního konstrukčního kompozitního výrobku, a to pomocí všech představených postupů výroby kompozitních výrobků. Například u metody autokláv a vakua není potřeba komoru tlakovat na tlak 400 až 1500 kPa, ale plně postačí tlak 10 až 100 kPa či atmosférický pro dosažení srovnatelných vlastností v oblasti meze pevnosti, efektivního modulu pružnosti kompozitních materiálů, a tím i výrazné zvýšení efektivity výroby.By using nanofibers in combination with fiber reinforcement in composite materials, at least comparable and in many cases better properties are obtained in terms of strength and flexibility of the final structural composite product, using all presented composite product manufacturing procedures. For example, with the autoclave and vacuum method, there is no need to pressurize the chamber to a pressure of 400 to 1500 kPa, but a pressure of 10 to 100 kPa or atmospheric pressure is fully sufficient to achieve comparable properties in the area of ultimate strength, effective modulus of elasticity of composite materials, and thus a significant increase in production efficiency.

Výhody vynálezu jsou shrnuty v následujících bodech:The advantages of the invention are summarized in the following points:

• Zvýšení meze pevnosti vytvrzeného konstrukčního kompozitního výrobku.• Increasing the ultimate strength of the hardened structural composite product.

• Zvýšení efektivního modulu pružnosti vytvrzeného konstrukčního kompozitního výrobku.• Increasing the effective modulus of elasticity of the cured structural composite product.

• Zvýšení produktivity výroby konstrukčního kompozitního výrobku.• Increasing the productivity of construction composite product production.

• Nižší investiční náklady na výrobu výrobků z konstrukčních kompozitních materiálů.• Lower investment costs for the production of products from structural composite materials.

• Nižší energetická náročnost na výrobu výrobků z konstrukčního kompozitního materiálu.• Lower energy requirements for the production of products from structural composite material.

• Nižší provozní náklady na výrobu výrobků z konstrukčních, kompozitních materiálů• Lower operating costs for the production of products from structural, composite materials

Objasnění výkresůClarification of drawings

Vynález bude blíže osvětlen pomocí obrázků, na kterých obr. 1 znázorňuje vlákennou výztuž v kombinaci s polymemími nanovlákny sestávající z vlákenné výztuže opatřené vrstvou polymemích nanovláken, obr. 2 znázorňuje vlákennou výztuž v kombinaci s polymemími nanovlákny, přičemž tato vlákenná výztuž je opatřena z obou stran vrstvou polymemích nanovláken a vrstvou impregnačního materiálu prostupující vrstvu vlákenné výztuže a vrstvu polymemích nanovláken a obalena separační fólií a separačním papírem, obr. 3 až obr. 11 znázorňují příklady vazeb vlákenných výztuží, obr. 12 znázorňuje zvýšení pevnosti nanokompozitu v tahu, obr. 13 znázorňuje zvýšení efektivního modulu pružnosti nanokompozitu, obr. 14 znázorňuje důkladnější prosycení jednotlivých vláken kompozitu a jeho vliv na pevnost po plazmatické úpravě, obr. 15 znázorňuje důkladnější prosycení jednotlivých vláken kompozitu a jeho vliv na zvýšení efektivního modulu pružnosti kompozitu po plazmatické úpravě a obr. 16 znázorňuje rozdíl doby tlakováni, a tím zvýšení produktivity výroby za atmosférického tlaku a tlaku zvýšeného o 1 bar.The invention will be explained in more detail with the help of figures, in which Fig. 1 shows a fiber reinforcement in combination with polymer nanofibers consisting of a fiber reinforcement provided with a layer of polymer nanofibers, Fig. 2 shows a fiber reinforcement in combination with polymer nanofibers, while this fiber reinforcement is provided on both sides with a layer of polymeric nanofibers and a layer of impregnation material penetrating the layer of fiber reinforcement and the layer of polymeric nanofibers and wrapped with a separation film and separation paper, Fig. 3 to Fig. 11 show examples of fiber reinforcement bonds, Fig. 12 shows the increase in tensile strength of the nanocomposite, Fig. 13 shows increase in the effective modulus of elasticity of the nanocomposite, Fig. 14 shows a more thorough saturation of the individual fibers of the composite and its effect on strength after plasma treatment, Fig. 15 shows a more thorough saturation of the individual fibers of the composite and its effect on the increase of the effective modulus of elasticity of the composite after plasma treatment, and Fig. 16 shows the difference in pressurization time, thereby increasing production productivity at atmospheric pressure and pressure increased by 1 bar.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention

Příklad konstrukčního kompozitního materiálu je znázorněn na obr. 1. Konstrukční kompozitní materiál v tomto provedení tvoří vlákenná výztuž 2 zahrnující vnější vlákna 22 a vnitřní vlákna 21 v kombinaci s vrstvou 1 nanovláken 11, přičemž vnitřní vlákna 21 a vnější vlákna 22 tvoří známou plátnovou, atlasovou, kepr, jednosměrnou, košíkovou, perlinkovou, multi-axiální vazbu nebo netkanou vazbu, jak je zobrazeno na obr. 3 až 11. Vrstva 1 nanovláken 11 v konstrukčním kompozitním materiálu je tvořena nanovlákny 11 vybranými ze skupiny polymerů PA, PAN, PUR, PES, PVDF nebo jejich vzájemnou kombinací, přičemž vnitřní vlákna 21 a vnější vlákna 22 vlákenné výztuže 2 jsou tvořena skleněnými vlákny, uhlíkovými vlákny, aramidovými vlákny, polyetylenovými vlákny, polyamidovými vlákny, PBO vlákny, PIPD vlákny, whisker vlákny, čedičovými nebo basaltovými vlákny, para-aramidovými vlákny či jejich kombinací. Konstrukční kompozitní materiál opatřený z jedné strany separační fólií 4 a z druhé strany papírem 5 s polyetylenovou vrstvou může být vytvořen následovně:An example of a structural composite material is shown in Fig. 1. The structural composite material in this embodiment consists of a fiber reinforcement 2 comprising outer fibers 22 and inner fibers 21 in combination with a layer 1 of nanofibers 11, wherein the inner fibers 21 and outer fibers 22 form the known canvas, satin . . - aramid fibers or their combination. The structural composite material provided on one side with a separation film 4 and on the other side with a paper 5 with a polyethylene layer can be created as follows:

-5 CZ 307683 B6-5 CZ 307683 B6

První příklad provedení konstrukčního kompozitního materiálu zahrnuje vrstvu 1 polymemích nanovláken 11 tvořenou polymerem PA, kde průměr nanovláken 11 je 130 ± 120 nm s hmotností 4,8 g/m2, přičemž tyto nanovlákna 11 prostupují vnějšími vlákny 22 vlákenné výztuže 2, která je tvořena uhlíkovými vlákny o hmotnosti 160 g/m2 uspořádanými v přímé vazbě. Vnějšími vlákny 22 a vnitřními vlákny 21 vlákenné výztuže 2 a vrstvou 1 polymemích nanovláken 11 prostupuje v celém jejich objemu impregnační materiál 3 v množství 115 g/m2.The first example of the design of the structural composite material includes a layer 1 of polymer nanofibers 11 formed by a PA polymer, where the diameter of the nanofibers 11 is 130 ± 120 nm with a weight of 4.8 g/m 2 , while these nanofibers 11 penetrate the outer fibers 22 of the fiber reinforcement 2, which is formed carbon fibers with a weight of 160 g/m 2 arranged in a direct bond. The impregnation material 3 in the amount of 115 g/m 2 penetrates through the outer fibers 22 and inner fibers 21 of the fiber reinforcement 2 and the layer 1 of polymer nanofibers 11 throughout their volume.

Druhý příklad provedení konstrukčního kompozitního materiálu zahrnuje vrstvu 1 nanovláken 11 tvořenou polymerem PES, kde průměr nanovláken 11 je 130 ± 120 nm s hmotností 13 g/m2, přičemž tato nanovlákna 11 přiléhají na vnější vlákna 22 vlákenné výztuže 2, která je tvořena skleněnými vlákny o hmotnosti 220 g/m2 uspořádanými v plátnové vazbě. Vnějšími vlákny 22 a vnitřními vlákny 21 vlákenné výztuže 2 a vrstvou 1 polymemích nanovláken 11 prostupuje impregnační materiál 3 v množství 132 g/m2.The second embodiment of the structural composite material includes a layer 1 of nanofibers 11 formed by a PES polymer, where the diameter of the nanofibers 11 is 130 ± 120 nm with a weight of 13 g/m 2 , while these nanofibers 11 adhere to the outer fibers 22 of the fiber reinforcement 2, which is made of glass fibers with a weight of 220 g/m 2 arranged in a canvas binding. The impregnation material 3 in the amount of 132 g/m 2 permeates the outer fibers 22 and the inner fibers 21 of the fiber reinforcement 2 and the layer 1 of polymeric nanofibers 11.

Třetí příklad provedení konstrukčního kompozitního materiálu zahrnuje vrstvu 1 polymemích nanovláken 11 tvořenou polymerem PA, kde průměr nanovláken 11 je 130 ± 120 nm s hmotností 2,8 g/m2, přičemž tyto nanovlákna 11 prostupují vnějšími vlákny 22 vlákenné výztuže 2, která je tvořena uhlíkovými vlákny o hmotnosti 160 g/m2 uspořádanými ve vazbě kepr. Vnějšími vlákny 22 a vnitřními vlákny 21 vlákenné výztuže 2 a vrstvou 1 polymemích nanovláken 11 prostupuje impregnační materiál 3 v množství 224 g/m2. Porovnání meze pevnosti a efektivního modulu pružnosti konstrukčního kompozitního materiálu podle tohoto příkladného provedení s označením (N_K_1 -4) a vlákenné výztuže 2 tvořené uhlíkovými vlákny o hmotnosti 160 g/m2 bez nanovláken a epoxidové pryskyřice s označením (S K I-4) je patrné z Tab. 1.The third example of the design of the structural composite material includes a layer 1 of polymer nanofibers 11 formed by a PA polymer, where the diameter of the nanofibers 11 is 130 ± 120 nm with a weight of 2.8 g/m 2 , while these nanofibers 11 penetrate the outer fibers 22 of the fiber reinforcement 2, which is formed carbon fibers weighing 160 g/m 2 arranged in a twill weave. The impregnation material 3 in an amount of 224 g/m 2 permeates the outer fibers 22 and the inner fibers 21 of the fiber reinforcement 2 and the layer 1 of polymeric nanofibers 11. A comparison of the strength limit and the effective modulus of elasticity of the structural composite material according to this exemplary embodiment with the designation (N_K_1 -4) and the fiber reinforcement 2 consisting of carbon fibers weighing 160 g/m 2 without nanofibers and epoxy resin with the designation (SK I-4) is evident from Tab. 1.

Vzorek Sample ťT max [MPa] ťT max [MPa] E [GPa] E [GPa] Vzorek Sample ¢7 max [MPa] ¢7 max [MPa] E [GPa] E [GPa] N_K_1 N_K_1 443,5 443.5 33,4 33.4 S_K_1 S_K_1 352,3 352.3 32,0 32.0 N_K_2 N_K_2 427,4 427.4 33,1 33.1 S_K_3 S_K_3 349,7 349.7 31,3 31.3 N_K_3 N_K_3 385,4 385.4 32,8 32.8 S_K_4 S_K_4 289,0 289.0 32,5 32.5 N_K_4 N_K_4 417,8 417.8 32,6 32.6 S_K_5 S_K_5 328,3 328.3 31,8 31.8

Průměrná hodnota efektivního modulu pružnosti pro vzorky S K je E = 31,9 GPa. Průměrná hodnota meze pevnosti v tahu pro vzorky S_K je σ max = 329,83 MPa. Průměrná hodnota efektivního modulu pružnosti pro vzorky N_K je E = 32,88 GPa. Průměrná hodnota meze pevnosti v tahu pro vzorky N_K je σ^χ = 418,52 MPa. Mez pevnosti u vzorku N_K je díky přidaným nanovláknům vyšší o 26,88 % a efektivní modul pružnosti o 3,37 %.The average value of the effective modulus of elasticity for the S K samples is E = 31.9 GPa. The average value of the ultimate tensile strength for the S_K samples is σ max = 329.83 MPa. The average value of the effective modulus of elasticity for the N_K samples is E = 32.88 GPa. The average value of the tensile strength limit for N_K samples is σ^χ = 418.52 MPa. The tensile strength of the N_K sample is higher by 26.88% and the effective modulus of elasticity by 3.37% due to the added nanofibers.

Polymemí nanovlákna z polyamidu byly pro vzorky na desky s označením N_K vyrobeny v množství 4,8 g/m2 pomocí elektrostatického zvlákňování na podklad z uhlíkových vláken ve vazbě kepr o hmotnosti 160 g/m2. Následně došlo k ručnímu prosycení uhlíkové a nanovlákenné výztuže pomocí epoxidové pryskyřice a vytvrzení při teplotě 20 °C a tlaku 0,1 bar.Polyamide nanofibers were produced for plate samples marked N_K in an amount of 4.8 g/m 2 using electrospinning on a 160 g/m 2 carbon fiber base in a twill weave. Subsequently, the carbon and nanofiber reinforcement was manually saturated with epoxy resin and cured at a temperature of 20 °C and a pressure of 0.1 bar.

Další příkladné provedení konstrukčního kompozitního materiálu znázorňuje obr. 2. Konstrukční kompozitní materiál v tomto provedení tvoří vlákenná výztuž 2, která zahrnuje vnější vlákna 22 a vnitřní vlákna 21, a která jez obou stran opatřena vrstvou 1 polymemích nanovláken 11 a impregnačním materiálem/ impregnační matricí 3 prostupující vrstvou 1 polymemích nanovláken 11 a vlákennou výztuží 2. Impregnačním materiálem/impregnační matricí 3 mohou být epoxidy,Another exemplary embodiment of the structural composite material is shown in Fig. 2. The structural composite material in this embodiment consists of fiber reinforcement 2, which includes outer fibers 22 and inner fibers 21, and which is provided on both sides with a layer 1 of polymer nanofibers 11 and impregnation material/impregnation matrix 3 penetrating layer 1 of polymer nanofibers 11 and fiber reinforcement 2. The impregnation material/impregnation matrix 3 can be epoxies,

-6CZ 307683 B6 polyestery, akryláty nebo vzájemné kombinace vyjmenovaných materiálů. Vnitřní vlákna 21 a vnější vlákna 22 mohou být fixována ve známé plátnové, atlasové, keprové, jednosměrné, košíkové, perlinkové, multi-axiální vazbě nebo mohou být fixována v netkané vazbě, jak je zobrazeno na obr. 3 až obr. 11. Vrstva 1 polymemích nanovláken 11 v konstrukčním kompozitním materiálu může být tvořena nanovlákny 11 vybranými ze skupiny polymerů PA, PAN, PUR, PES, PVDF nebo jejich vzájemnou kombinací. Vnitřní vlákna 21 a vnější vlákna 22 vlákenné výztuže 2 mohou být tvořena skleněnými vlákny, uhlíkovými vlákny, aramidovými vlákny, polyetylenovými vlákny, polyamidovými vlákny, PBO vlákny, PIPD vlákny, whisker vlákny, čedičovými nebo basaltovými vlákny, para-aramidovými vlákny nebo jejich kombinací.-6CZ 307683 B6 polyesters, acrylics or mutual combinations of the listed materials. The inner fibers 21 and the outer fibers 22 may be fixed in a known plain, satin, twill, one-way, basket, pearl, multi-axial weave or may be fixed in a non-woven weave as shown in Fig. 3 to Fig. 11. Layer 1 of polymer nanofibers 11 in the structural composite material can be formed by nanofibers 11 selected from the group of polymers PA, PAN, PUR, PES, PVDF or their mutual combination. The inner fibers 21 and the outer fibers 22 of the fiber reinforcement 2 can be made of glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, polyethylene fibers, polyamide fibers, PBO fibers, PIPD fibers, whisker fibers, basalt or basalt fibers, para-aramid fibers, or a combination thereof.

Čtvrtý příklad provedení konstrukčního kompozitního materiálu zahrnuje vrstvu 1 polymemích nanovláken 11, která je tvořena polymerem PAN, kde průměr nanovláken 11 je 130 ± 120 nm s hmotností 15 g/m2, přičemž tato nanovlákna 11 prostupují vnějšími vlákny 22 vlákenné výztuže 2, která je tvořena basaltovými vlákny o hmotnosti 300 g/m2 uspořádanými v atlasové vazbě. Impregnační materiál 3 prostupuje vlákennou výztuží 2 i vrstvou 1 polymemích nanovláken 11 v množství 210 g/m2. Takto vytvořený konstrukční kompozitní materiál je z jedné strany opatřen separační polyetylenovou fólií 4 a z drahé strany polyetylenovým papírem 5.The fourth example of the design of the structural composite material includes a layer 1 of polymer nanofibers 11, which is made of a PAN polymer, where the diameter of the nanofibers 11 is 130 ± 120 nm with a weight of 15 g/m 2 , while these nanofibers 11 penetrate the outer fibers 22 of the fiber reinforcement 2, which is formed by basalt fibers weighing 300 g/m 2 arranged in an atlas weave. The impregnation material 3 permeates the fiber reinforcement 2 and the layer 1 of polymeric nanofibers 11 in an amount of 210 g/m 2 . The structural composite material created in this way is provided on one side with a separation polyethylene film 4 and on the expensive side with polyethylene paper 5.

Pátý příklad provedení konstrukčního kompozitního materiálu zahrnuje vrstvu 1 polymemích nanovláken 11, která je tvořena polymerem PVDF, kde průměr nanovláken 11 je 130 ± 120 nm a hmotnost vrstvy 1 je 8,4 g/m2, přičemž tyto nanovlákna 11 prostupují vnějšími vlákny 22 vlákenné výztuže 2 o hmotnosti 300 g/m2, která je tvořena aramidovými vlákny uspořádanými v košíkové vazbě. Impregnační materiál 3 prostupuje vlákennou výztuží 2 i vrstvou 1 polymemích nanovláken 11 v množství 180 g/m2. Takto vytvořený konstrukční kompozitní materiál je z jedné strany opatřen polyetylenovou separační fólií 4 a z drahé strany silikonovým papírem 5.The fifth embodiment of the structural composite material includes a layer 1 of polymer nanofibers 11, which is made of PVDF polymer, where the diameter of the nanofibers 11 is 130 ± 120 nm and the weight of the layer 1 is 8.4 g/m 2 , while these nanofibers 11 penetrate the outer fibers 22 reinforcement 2 weighing 300 g/m 2 , which consists of aramid fibers arranged in a basket weave. The impregnation material 3 permeates the fiber reinforcement 2 and the layer 1 of polymeric nanofibers 11 in an amount of 180 g/m 2 . The structural composite material created in this way is provided on one side with a polyethylene separation film 4 and on the expensive side with silicone paper 5.

Šestý příklad provedení konstrukčního kompozitního materiálu zahrnuje vrstvu 1 polymemích nanovláken 11, která je tvořena kombinací polymerů PAN a PVDF v poměru 50:50, kde průměr nano-vláken 11 je 130 ± 120 nm a hmotnost vrstvy J_ je 4,5 g/m2, přičemž vrstva 1 polymemích nanovláken 11 prostupuje vnějšími vlákny 22 vlákenné výztuže 2 o hmotnosti 300 g/m2, která je tvořena skleněnými vlákny uspořádanými v košíkové vazbě. Impregnační materiál 3 prostupuje vlákennou výztuží 2 i vrstvou 1 polymemích nanovláken 11 v množství 330 g/m2. Takto vytvořený konstrukční kompozitní materiál je z jedné strany opatřen separační fólií 4 a z drahé strany silikonovým papírem 5.The sixth embodiment of the structural composite material includes a layer 1 of polymer nanofibers 11, which is formed by a combination of PAN and PVDF polymers in a ratio of 50:50, where the diameter of the nanofibers 11 is 130 ± 120 nm and the weight of the layer J_ is 4.5 g/m 2 , while the layer 1 of polymer nanofibers 11 permeates the outer fibers 22 of the fiber reinforcement 2 weighing 300 g/m 2 , which is formed by glass fibers arranged in a basket weave. The impregnation material 3 permeates the fiber reinforcement 2 and the layer 1 of polymeric nanofibers 11 in an amount of 330 g/m 2 . The structural composite material created in this way is provided with a separation film 4 on one side and silicone paper 5 on the expensive side.

Porovnání výsledků měření meze pevnosti a efektivního modulu pružnosti konstrukčního kompozitního materiálu 1 z přímých uhlíkových vláken (UD vláken) o hmotnosti 300 g/m2 s označením (l_0-95_B, 3_0-95_B, 5_0-95_B, 5_0-l_B) a konstrukčního kompozitního materiálu tvořeného přímými uhlíkovými vlákny (UD vlákna) o hmotnosti 300g/m2 v kombinací s PA nanovlákny v množství 10,8 g/m2 s označením (l_0-95_S, 3_0-95_S, 5_0-l_S) a s obsahem 174 g/m2 matrice (epoxidové pryskyřice) je uvedeno v Tab. 2.Comparison of the results of measuring the ultimate strength and effective modulus of elasticity of structural composite material 1 made of straight carbon fibers (UD fibers) weighing 300 g/m 2 with the designation (l_0-95_B, 3_0-95_B, 5_0-95_B, 5_0-l_B) and structural composite material consisting of straight carbon fibers (UD fibers) weighing 300g/m 2 in combination with PA nanofibers in the amount of 10.8 g/m 2 with the designation (l_0-95_S, 3_0-95_S, 5_0-l_S) and with a content of 174 g/m 2 matrix (epoxy resin) is shown in Tab. 2.

Tab. 2: Měření meze pevnosti a efektivního modulu pružnostiTab. 2: Measurement of ultimate strength and effective modulus of elasticity

Vzorky Samples σΜχ [MPa] σ Μ χ [MPa] E[GPa] E[GPa] l_0-95_B l_0-95_B 1947,87 1947.87 110,32 110.32 3_0-95_B 3_0-95_B 1830,59 1830.59 106,54 106.54 5_0-95_B 5_0-95_B 2116,35 2116.35 111,94 111.94 5_0-l_B 5_0-1_B 2186,87 2186.87 111,11 111.11 l_0-95_S l_0-95_S 2201,31 2201.31 114,81 114.81 3_0-95_S 3_0-95_S 2009,04 2009.04 109,37 109.37 5_0-l_S 5_0-1_S 2176,27 2176.27 112,51 112.51

-7 CZ 307683 B6-7 CZ 307683 B6

Z Tab. 2 je zřejmé, že vzorky konstrukčního kompozitního materiálu s nanovlákny l_0-95_S (tlak: 1 bar, vakuum: 0,95, S: s polymemími nanovlákny) mají lepší vlastnosti jak v mezi pevnosti v tahu, tak v efektivním modulu pružnosti než vzorky z konvenčního materiálu bez polymemích nanovláken, a to i v případě vzorků 5_0-95_B, 5_0-l_B (tlak: 5 bar, vakuum: 0,95 0,1, B: bez nanovláken). U vzorků s označením 10-95 bylo zjištěno navýšení průměrné hodnoty maximálního napětí o 13 % při použití nanovláken, u vzorků 3 0-95 bylo navýšení o 10 %.From Tab. 2, it is clear that the samples of structural composite material with nanofibers l_0-95_S (pressure: 1 bar, vacuum: 0.95, S: with polymer nanofibers) have better properties both in terms of tensile strength and effective modulus of elasticity than samples from conventional material without polymer nanofibers, even in the case of samples 5_0-95_B, 5_0-1_B (pressure: 5 bar, vacuum: 0.95 0.1, B: without nanofibers). For samples marked 10-95, an increase in the average value of the maximum stress by 13% was found when using nanofibers, for samples 3 0-95 there was an increase of 10%.

V kombinaci způsobu výroby konstrukčního kompozitního materiálu podle nároku 8 a 9 je vhodné před prosycením konstrukčního kompozitního materiálu tvořeného vlákennou výztuží 2, na kterou je nanesena vrstva 1 polymemích nanovláken 11, a impregnačním materiálem 3, nejprve aktivovat vlákennou výztuž 2 a vrstvu 1 polymemích nanovláken 11 plazmatem o nízké teplotě a tlaku v ionizovaném plynném prostředí plyny/em Co, O2, Ar, N2, CO2, NH3, Ne, He nebo monomery na bázi silanů, siloxanů či akrylátů nebo jejich kombinací.In the combination of the manufacturing method of the structural composite material according to claim 8 and 9, it is advisable to first activate the fiber reinforcement 2 and the layer 1 of polymeric nanofibers 11 before saturating the structural composite material formed by fiber reinforcement 2, on which layer 1 of polymeric nanofibers 11 is applied, and impregnation material 3 by plasma at a low temperature and pressure in an ionized gas environment with gases/em Co, O2, Ar, N2, CO2, NH3, Ne, He or monomers based on silanes, siloxanes or acrylates or their combinations.

Měření meze pevnosti MPa a efektivního modulu pružnosti GPa kompozitu z uhlíkových vláken o hmotnosti 160 g/m2 ve vazbě kepr s plazmatickou úpravou s označením K_P a s obsahem 112 g/m2 impregnačního materiálu 3 (epoxidové pryskyřice) je uvedeno v Tab. 3.The measurement of the tensile strength MPa and the effective modulus of elasticity GPa of a carbon fiber composite weighing 160 g/m 2 in a plasma-treated twill weave marked K_P and containing 112 g/m 2 impregnation material 3 (epoxy resin) is shown in Tab. 3.

Vzorek Sample σ max [MPa] σ max [MPa] E [GPa] E [GPa] K_P_1 K_P_1 366,1 366.1 35,3 35.3 K_P_2 K_P_2 342,8 342.8 34,3 34.3 K_P_3 K_P_3 379 379 35,1 35.1 K_P_4 K_P_4 391,3 391.3 32,9 32.9 K_P_5 K_P_5 322,8 322.8 32,9 32.9 K_P_6 K_P_6 368,9 368.9 34,7 34.7

Průměrná hodnota efektivního modulu pružnosti pro vzorky konstrukčního kompozitního materiálu s označením K_P je E = 34,18 GPa . Průměrná hodnota meze pevnosti v tahu pro vzorky konstrukčního kompozitního materiálu s označením K_P s přípustným módem porušení je σmax = 361,82 MPa. Měření meze pevnosti MPa a efektivního modulu pružnosti GPa kompozitu z uhlíkových vláken o hmotnosti 160 g/m2 ve vazbě kepr bez plazmatické úpravy s označením SKa s obsahem 112 g/m2 impregnačního materiálu 3 tvořeného epoxidovou pryskyřicí je uvedeno v Tab. 4.The average value of the effective modulus of elasticity for the samples of structural composite material marked K_P is E = 34.18 GPa. The average value of the tensile strength limit for samples of structural composite material marked K_P with an allowable failure mode is σmax = 361.82 MPa. The measurement of the tensile strength MPa and the effective modulus of elasticity GPa of a carbon fiber composite weighing 160 g/m 2 in a twill weave without plasma treatment marked SKa with a content of 112 g/m 2 impregnation material 3 consisting of epoxy resin is shown in Tab. 4.

Vzorek Sample C max [MPa] C max [MPa] E [GPa] E [GPa] S_K_1 S_K_1 352,3 352.3 32,0 32.0 S_K_2 S_K_2 328,3 328.3 31,8 31.8 S_K_3 S_K_3 349,7 349.7 31,3 31.3 S_K_4 S_K_4 289,0 289.0 32,5 32.5 S_K_5 S_K_5 375,9 375.9 32,6 32.6 S_K_6 S_K_6 383,5 383.5 32,3 32.3

Průměrná hodnota efektivního modulu pružnosti pro vzorky konstrukčního kompozitního materiálu s označením S K je E = 32,09 GPa . Průměrná hodnota meze pevnosti v tahu pro vzorky konstrukčního kompozitního materiálu s označením S K s přípustným módem porušení je CTmax = 346,45 MPa.The average value of the effective modulus of elasticity for the samples of structural composite material marked S K is E = 32.09 GPa. The average value of the tensile strength limit for samples of structural composite material marked S K with an allowable failure mode is CTmax = 346.45 MPa.

-8CZ 307683 B6-8CZ 307683 B6

Z výsledků je patrné, že mez pevnosti v tahu je u upraveného uhlíkového vlákna vyšší o 4,4 % a že efektivní modul pružnosti se zvýšil o 6,5 %.The results show that the tensile strength of the modified carbon fiber is 4.4% higher and that the effective modulus of elasticity is increased by 6.5%.

Při výrobě vzorku podle obr. 12 byla na již prosycenou vlákennou výztuž z přímých vláken HS (high strength) - s vysokou pevností o hmotnosti 300 g/m2 (s obsahem matrice 58 % z hmotnosti vlákenné výztuže) z uhlíkových vláken přenesena pomocí laminace nanovlákna. Nanovlákenný kompozit byl uzavřen do pytle z polyetylénu a vývěvou byl odsát vzduch pro vytvoření vakua. Poté byl umístěn do autoklávu a dle specifikace vzorků uvedených v tabulce 2 zde byl dosažen tlak 1, 3, 5 bar. Po natlakování komory byl odstartován proces vytvrzování při teplotě 125 °C po dobu 1 hod.During the production of the sample according to Fig. 12, a fiber reinforcement made of straight HS (high strength) fibers - with a high strength of 300 g/m 2 (with a matrix content of 58% of the weight of the fiber reinforcement) made of carbon fibers was transferred by means of nanofiber lamination to the already saturated fiber reinforcement. . The nanofibrous composite was enclosed in a polyethylene bag, and air was drawn off with a vacuum to create a vacuum. It was then placed in an autoclave and, according to the specifications of the samples listed in Table 2, a pressure of 1, 3, 5 bar was reached. After pressurizing the chamber, the curing process was started at a temperature of 125 °C for 1 hour.

Při výrobě vzorku obr. 13 bylo na již prosycenou vlákennou výztuž z přímých vláken HS (high strength) - s vysokou pevností o hmotnosti 300 g/m2 (s obsahem matrice 58 % z hmotnosti vlákenné výztuže) z uhlíkových vláken přeneseny pomocí laminace nanovlákna. Nanovlákenný kompozit byl uzavřen do pytle z polyetylénu a vývěvou byl odsát vzduch pro vytvoření vakua. Poté byl umístěn do autoklávu a dle specifikace vzorků uvedených v tabulce 2 byla komora autoklávu tlakována na tlak 1, 3, 5 barů. Po natlakování komory byl odstartován proces vytvrzování při teplotě 125 °C po dobu 1 hod.During the production of the sample in Fig. 13, the already saturated fiber reinforcement made of straight fibers HS (high strength) - with a high strength of 300 g/m 2 (with a matrix content of 58% of the weight of the fiber reinforcement) from carbon fibers was transferred by lamination of nanofibers. The nanofibrous composite was enclosed in a polyethylene bag, and air was drawn off with a vacuum to create a vacuum. It was then placed in an autoclave and according to the specifications of the samples listed in Table 2, the autoclave chamber was pressurized to a pressure of 1, 3, 5 bars. After pressurizing the chamber, the curing process was started at a temperature of 125 °C for 1 hour.

Při výrobě vzorku z obr. 14 byla uhlíková vlákenná výztuž v plátnové vazbě AS (average strength) - s průměrnou pevností o hmotnosti 160 g/m2 umístěna do komory nízkotlaké a nízkoteplotní plazmy, kde byl v kombinaci plynů O2, Ar, N2, He ve vakuu spuštěn proces povrchové úpravy vlákenné výztuže ionizovaným plynem. Po vyjmutí vlákenné výztuže z komory došlo k prosycení epoxidovou pryskyřicí v laminačním zařízení a k vytvrzení při teplotě 20 °C a tlaku 0,1 bar.During the production of the sample from Fig. 14, the carbon fiber reinforcement in AS (average strength) canvas weave - with an average strength of 160 g/m 2 was placed in a low-pressure and low-temperature plasma chamber, where it was in a combination of O2, Ar, N2, He gases process of surface treatment of fiber reinforcement with ionized gas started in vacuum. After removing the fiber reinforcement from the chamber, it was saturated with epoxy resin in the laminating device and cured at a temperature of 20 °C and a pressure of 0.1 bar.

Při výrobě vzorku z obr. 15 byla uhlíková vlákenná výztuž v plátnové vazbě AS (average strength) - s průměrnou pevností o hmotnosti 160 g/m2 umístěna do komory nízkotlaké a nízkoteplotní plazmy, kde byl v kombinaci plynů O2, Ar, N2, He ve vakuu spuštěn proces povrchové úpravy vlákenné výztuže ionizovaným plynem. Po vyjmutí vlákenné výztuže z komory došlo k prosycení epoxidovou pryskyřicí v laminačním zařízení a k vytvrzení při teplotě 20 °C a tlaku 0,1 bar.During the production of the sample from Fig. 15, the carbon fiber reinforcement in AS (average strength) canvas weave - with an average strength of 160 g/m 2 was placed in a low-pressure and low-temperature plasma chamber, where it was in a combination of O2, Ar, N2, He gases process of surface treatment of fiber reinforcement with ionized gas started in vacuum. After removing the fiber reinforcement from the chamber, it was saturated with epoxy resin in the laminating device and cured at a temperature of 20 °C and a pressure of 0.1 bar.

Z obr. 16 je patrná časová a provozní úspora, kdy v případě nanokompozitu není potřeba čerpat tlak 5 až 10 barů, ale plně postačil tlak 0,1 nebo 1 bar či tlak atmosférický k dosažení lepších či obdobných mechanických vlastností, jako v případě použití konvenčního konstrukčního kompozitního materiálu při tlaku 5 a více barů.Fig. 16 shows the time and operational savings, when in the case of nanocomposite there is no need to pump a pressure of 5 to 10 bar, but a pressure of 0.1 or 1 bar or atmospheric pressure is fully sufficient to achieve better or similar mechanical properties, as in the case of using a conventional structural composite material at a pressure of 5 and more bars.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález nachází průmyslovou využitelnost při výrobě finálních výrobků z konstrukčních kompozitních materiálů v konstrukcích v leteckém, vojenském, lodním, sportovním, automobilovém, elektrotechnickém, zdravotnickém průmyslu, dále také jako balistická ochrana a v mnoha dalších aplikacích, kde se zaměřuje zároveň na pevnost a pružnost, chemickou a korozní odolnost, elektrickou a tepelnou nevodivost či vodivost, nízkou hmotnost či na další specifické vlastnosti výrobků.The invention finds industrial applicability in the production of final products from structural composite materials in structures in the aviation, military, ship, sports, automotive, electrotechnical, medical industries, as well as ballistic protection and in many other applications, where the focus is on strength and flexibility at the same time. chemical and corrosion resistance, electrical and thermal non-conductivity or conductivity, low weight or other specific product properties.

Claims (1)

Konstrukční kompozitní materiál sestávající z vlákenné výztuže (2) a vrstvy (1) nanovláken (11), vyznačující se tím, že vlákenná výztuž (2) o hmotnosti od 20 do 1200 g/m2 je tvořena vnějšími vlákny (22) a vnitřními vlákny (21), přičemž na vnější vlákna (22) vlákenné výztuže (2) přiléhá Structural composite material consisting of a fiber reinforcement (2) and a layer (1) of nanofibers (11), characterized in that the fiber reinforcement (2) weighing from 20 to 1200 g/m 2 is formed by outer fibers (22) and inner fibers (21), while the outer fibers (22) of the fiber reinforcement (2) adjoins -9CZ 307683 B6 vrstva (1) nanovláken (11) o průměru od 10 do 250 nm a hmotnosti 0,2 g/m2 až 72 g/m2 a dále vlákenná výztuž (2) a vrstva (1) nanovláken (11) jsou v celém objemu prostoupeny impregnačním materiálem (3), přičemž vnějšími vlákny (22) a vnitřními vlákny (21) vlákenné výztuže (2) a vrstvou (1) polymemích nanovláken (11) prostupuje impregnační materiál (3) v množství 6 g/m2 až 3000 g/m2.-9CZ 307683 B6 layer (1) of nanofibers (11) with a diameter from 10 to 250 nm and a weight of 0.2 g/m 2 to 72 g/m 2 and also fiber reinforcement (2) and layer (1) of nanofibers (11) are permeated throughout the entire volume with the impregnation material (3), while the impregnation material (3) permeates the outer fibers (22) and inner fibers (21) of the fiber reinforcement (2) and the layer (1) of polymer nanofibers (11) in an amount of 6 g/m 2 to 3000 g/m 2 . Konstrukční kompozitní materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější vlákna (22) a vnitřní vlákna (21) vlákenné výztuže (2) jsou tvořena skleněnými vlákny, uhlíkovými vlákny, aramidovými vlákny, polyetylenovými vlákny, polyamidovými vlákny, PBO vlákny, PIPD vlákny, whisker vlákny, čedičovými nebo basaltovými vlákny, para-aramidovými vlákny nebo jejich kombinací.Structural composite material according to claim 1, characterized in that the outer fibers (22) and inner fibers (21) of the fiber reinforcement (2) are made of glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, polyethylene fibers, polyamide fibers, PBO fibers, PIPD fibers , whisker fibers, basalt or basalt fibers, para-aramid fibers or a combination thereof. Konstrukční kompozitní materiál podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vnější vlákna (22) a vnitřní vlákna (21) jsou v přímé, plátnové, atlasové, keprové, jednosměrné, košíkové, perlinkové, multi-axiální vazbě nebo v netkané vazbě.Structural composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the outer fibers (22) and inner fibers (21) are in a straight, plain, satin, twill, one-way, basket, pearl, multi-axial weave or in a non-woven weave. Konstrukční kompozitní materiál podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že nanovlákna (11) jsou tvořena materiálem vybraným ze skupiny polymerů PA, PAN, PUR, PES, PVDF nebo jejich vzájemné kombinace.Structural composite material according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the nanofibers (11) are made of a material selected from the group of polymers PA, PAN, PUR, PES, PVDF or their mutual combination. Konstrukční kompozitní materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že impregnační materiál (3) je tvořen materiálem sestávající z epoxidů, polyesterů, akrylátů, nebo jejich vzájemné kombinace.Structural composite material according to claim 1, characterized in that the impregnation material (3) is formed by a material consisting of epoxies, polyesters, acrylates, or their mutual combination. Konstrukční kompozitní materiál podle nároků 1, 2, 3, 4 nebo 5, vyznačující se tím, že kompozitní materiál (1') je opatřen z jedné strany separační fólií (4) a z druhé strany separačním papírem (5).Structural composite material according to claims 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the composite material (1') is provided on one side with a separation film (4) and on the other side with a separation paper (5). Konstrukční kompozitní materiál podle nároku 6, vyznačující se tím, že separační fólií (4) je tvořena polyetylenovou fólií a separační papír (5) je tvořen silikonovým nebo polyetylenovým papírem.Structural composite material according to claim 6, characterized in that the separation film (4) is made of polyethylene film and the separation paper (5) is made of silicone or polyethylene paper. Způsob výroby konstrukčního kompozitního materiálu tvořeného vlákennou výztuží (2) v kombinaci s nanovlákny (11) podle předchozích nároků, vyznačující se tím, že nejprve se nanáší alespoň jedna vrstva (1) nanovláken (11) o průměru 10 až 250 nm a hmotnosti 0,2 až 72 g/m2 na povrch vnějších vláken (22) vlákenné výztuže (2) a poté se vlákenná výztuž (2) a vrstva (1) nanovláken (11) impregnují v celém objemu impregnačním materiálem (3) v množství 6 až 3000 g/m2.The method of manufacturing a structural composite material consisting of fiber reinforcement (2) in combination with nanofibers (11) according to the previous claims, characterized in that at least one layer (1) of nanofibers (11) with a diameter of 10 to 250 nm and a weight of 0 is first applied. 2 to 72 g/m 2 on the surface of the outer fibers (22) of the fiber reinforcement (2) and then the fiber reinforcement (2) and the layer (1) of the nanofibers (11) are impregnated in the entire volume with the impregnation material (3) in an amount of 6 to 3000 g/m 2 . Způsob výroby konstrukčního kompozitního materiálu podle nároku 8, vyznačující se tím, že před nanášením nanovláken (11) na vlákennou výztuž (2) se tato vlákenná výztuž (2) aktivuje pomocí plazmatu o nízké teplotě nebo tlaku v plynném prostředí plyny/em Co, O2, Ar, N2, CO2, NH3, Ne, He nebo monomery na bázi silanů, siloxanů nebo akrylátů či jejich kombinací.The method of manufacturing a structural composite material according to claim 8, characterized in that before the nanofibers (11) are applied to the fiber reinforcement (2), this fiber reinforcement (2) is activated using low temperature or pressure plasma in a gaseous environment with gases/em Co, O2 , Ar, N2, CO2, NH3, Ne, He or monomers based on silanes, siloxanes or acrylates or their combinations. Způsob výroby konstrukčního kompozitního materiálu podle nároku 8, vyznačující se tím, že po nanášení nanovláken (11) na vlákennou výztuž (2) se tato nanovlákna (11) aktivují pomocí plazmatu o nízké teplotě nebo tlaku v plynném prostředí plyny/em Co, O2, Ar, N2, CO2, NH3, Ne, He nebo monomery na bázi silanů, siloxanů nebo akrylátů či jejich kombinací.The method of manufacturing a structural composite material according to claim 8, characterized by the fact that after the nanofibers (11) are applied to the fiber reinforcement (2), these nanofibers (11) are activated using plasma at a low temperature or pressure in a gaseous environment with gases/em Co, O2, Ar, N2, CO2, NH3, Ne, He or monomers based on silanes, siloxanes or acrylates or combinations thereof. Způsob výroby konstrukčního kompozitního materiálu podle nároků 8, 9 nebo 10, vyznačující se tím, že proces nanášení nanovláken (11) na vlákennou výztuž (2) se provádí pomocí elektrostatického nebo odstředivého zvlákňování vrstvy (1) nanovláken (11) nebo laminací zvlákněné vrstvy (1) nanovláken (11) pomocí přítlačných válců.The method of manufacturing a structural composite material according to claims 8, 9 or 10, characterized in that the process of applying the nanofibers (11) to the fiber reinforcement (2) is carried out by means of electrostatic or centrifugal spinning of the layer (1) of the nanofibers (11) or lamination of the spun layer ( 1) nanofibers (11) using pressure rollers. 5 výkresů5 drawings - 10CZ 307683 B6- 10CZ 307683 B6 Seznam vztahových značek:List of relationship tags: 1 - 11 - 2- 21 - 22- 3- 4- 5- vrstva polymemích nanovláken polymemí nanovlákno vlákenná výztuž vnitřní vlákno vlákenné výztuže vnější vlákno vlákenné výztuže impregnační materiál separační fólie z polyetylénu separační papír s polyetylénem či silikonem1 - 11 - 2- 21 - 22- 3- 4- 5- layer of polymer nanofibers polymer nanofiber fiber reinforcement inner fiber of fiber reinforcement outer fiber of fiber reinforcement impregnation material separation film made of polyethylene separation paper with polyethylene or silicone
CZ2016580A 2016-09-20 2016-09-20 A composite material comprising fibrous reinforcement in combination with nanofibers and a method for its production CZ307683B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016580A CZ307683B6 (en) 2016-09-20 2016-09-20 A composite material comprising fibrous reinforcement in combination with nanofibers and a method for its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016580A CZ307683B6 (en) 2016-09-20 2016-09-20 A composite material comprising fibrous reinforcement in combination with nanofibers and a method for its production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2016580A3 CZ2016580A3 (en) 2018-04-04
CZ307683B6 true CZ307683B6 (en) 2019-02-13

Family

ID=61756354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2016580A CZ307683B6 (en) 2016-09-20 2016-09-20 A composite material comprising fibrous reinforcement in combination with nanofibers and a method for its production

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ307683B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2016580A3 (en) 2018-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3991439B2 (en) Fiber reinforced plastic and method for molding fiber reinforced plastic
TWI517968B (en) Fibre reinforced composite material
JP7446223B2 (en) Reinforced materials including porous layers made of partially crosslinked thermoplastic polymers and related methods
JP7360398B2 (en) Hybrid fiber multiaxial prepreg
KR101155765B1 (en) Composite of aramid and Method for manufacturing tComposite of aramid and Method for manufacturing the same he same
JP2014514186A (en) Method for improving the workability of unidirectional composites
JP2017524839A (en) Hybrid woven fabric for composite reinforcement
WO2004003080A1 (en) Highly durable polybenzazole composition, fiber and film
Diao et al. Pseudo-ductile behaviour of unidirectional fibre reinforced polyamide-12 composite by intra-tow hybridization
JP2014196584A (en) Method for producing nonwoven fabric and method for producing composite material
JP6629751B2 (en) Fiber-reinforced composite laminate and articles made therefrom
EP4130371B1 (en) Stitched reinforcing-fiber base material, preform material, fiber-reinforced composite material, and production method for stitched reinforcing-fiber base material, preform material, and fiber-reinforced composite material
Loh et al. Natural silkworm silk-epoxy resin composite for high performance application
CZ307683B6 (en) A composite material comprising fibrous reinforcement in combination with nanofibers and a method for its production
KR102254805B1 (en) Fiber composite material and method for the production thereof
Zimniewska et al. Linen Fibres Based Reinforcement for Laminated Composites
CN110951217B (en) Aramid fiber reinforced carbon fiber resin prepreg and preparation method thereof
JP7157571B2 (en) Method for producing mixed yarn, method for producing mixed yarn, and woven or knitted fabric
JPH02308824A (en) Material for thermoplastic composite
JP2022503967A (en) Melt-stretched polyamide filament
JP3539577B2 (en) Fiber reinforced composite material
JPH0418167A (en) Carbon fiber base material and molding of carbon fiber reinforced thermoplastic resin using the same as reinforcing material
CN116802055A (en) Reinforcing fiber base material for resin injection molding, method for producing same, reinforcing fiber laminate for resin injection molding, and fiber-reinforced resin
Fangtao Improvement of compression performance of fiber reinforced polymer
TW200538412A (en) Process for manufacturing glass fabric

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20200920