CZ307809B6 - Polymer composite with vegetable origin particulate filler - Google Patents
Polymer composite with vegetable origin particulate filler Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307809B6 CZ307809B6 CZ2016-220A CZ2016220A CZ307809B6 CZ 307809 B6 CZ307809 B6 CZ 307809B6 CZ 2016220 A CZ2016220 A CZ 2016220A CZ 307809 B6 CZ307809 B6 CZ 307809B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- weight
- composite
- particulate filler
- particle size
- percentage
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
- C08L23/12—Polypropene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká složení polymemího kompozitu s částicovým plnivem rostlinného původu pro výrobu plastových dílů s vyššími užitnými vlastnostmi.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to the composition of a polymeric composite with a particulate filler of vegetable origin for the manufacture of plastic parts with higher performance properties.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Polymerní materiály a jejich kompozity patří k nejprogresivněji se rozvíjejícím se materiálům, protože polymerní materiály představují nej významnější segment výroby a spotřeby podle objemu mezi všemi technickými materiály a nelze pochybovat o tom, že jsou klíčové pro moderní technickou společnost. Současný vývoj polymemích materiálů a jejich technologií zpracování bude pokračovat ve stále větším objemu a úspěch jednotlivých materiálů vyvinutých základním a aplikovaným výzkumem bude v rozhodující míře ovlivněn poměrem mezi cenou a užitnou hodnotou materiálu. Do této oblasti výzkumu patří i náhrada syntetických plniv, plnivy přírodními, které jsou z environmentálního hlediska předmětem zájmu polymemích zpracovatelů i koncových uživatelů. Aplikace přírodních plniv je významnou materiálovou obměnou, která tradičně směřuje nejenom do automobilového průmyslu, ale i do oblastí spotřebního průmyslu, zdravotnických aplikací, apod. Výhodou přírodních plniv, při srovnání s ostatními plnivy (používanými při výrobě kompozitů), je kromě původu z obnovitelných zdrojů jejich nízká hmotnost, nízká abraze (zabraňující opotřebení zpracovatelských strojů), spalitelnost, netoxičnost, biodegradabilita a především nízká cena, nezávislá na ceně ropy.Polymeric materials and their composites are among the most progressively developing materials, because polymeric materials represent the most important segment of production and consumption by volume among all engineering materials and there is no doubt that they are key to a modern engineering company. The current development of polymer materials and their processing technologies will continue to grow in volume, and the success of individual materials developed by basic and applied research will be influenced to a large extent by the price / utility value of the material. This area of research also includes the substitution of synthetic fillers, natural fillers, which are from environmental point of interest of polymer processors and end users. The application of natural fillers is an important material modification that traditionally goes not only to the automotive industry, but also to the areas of consumer industry, medical applications, etc. The advantage of natural fillers, compared to other fillers (used in the production of composites), their low weight, low abrasion (preventing wear of processing machines), combustibility, non-toxic, biodegradability and above all low price, independent of the price of oil.
Přírodní plniva jsou v průmyslu používána převážně ve formě vláken jako výztuž tvarovaných velkoplošných dílů, např. dřevěné piliny, obsahující vlákna celulózy a netkané lnové materiály s polypropylenem. Je však třeba zdůraznit, že se jedná prakticky pouze o výrobky vzniklé lisováním, nikoliv mnohem rozšířenější zpracovatelskou technologií vstřikováním, kde jsou kladeny vysoké nároky na kvalitu, rozměrovou a tvarovou přesnost vyráběných dílů. Vstřikování syntetických kompozitů s přírodními plnivy je doposud málo prozkoumanou oblastí s velkými možnostmi a potenciálem i předpokladem značného růstu a do této oblasti také směřuje předkládané technické řešení.Natural fillers are mainly used in the industry in the form of fibers as reinforcement of shaped large-area parts, eg wood sawdust containing cellulose fibers and polypropylene nonwoven materials. It should be emphasized, however, that these are practically only products made by pressing, not much more widespread injection molding technology, where high demands are placed on the quality, dimensional and shape accuracy of the manufactured parts. Injection of synthetic composites with natural fillers is a little-explored area with great possibilities and potential and a prerequisite for significant growth, and the present technical solution is also directed to this area.
Z historického hlediska lze aplikaci kompozitů datovat od roku 1908, kdy bylo poprvé použito kompozitního materiálu na bázi fenolické pryskyřice zpevněné dřevěnou moučkou (L. Baekeland), avšak teprve v posledních dvaceti letech dochází k rozšiřování polymemích kompozitů obsahující složku přírodního původu. Podíl zpracovaných biokompozitů jakožto jedné ze složek polymemích materiálů, sice každoročně narůstá, ale technických řešení a aplikací je stále velmi málo. Nejpoužívanějšími přírodními plnivy jsou především vlákna konopí, juty, lnu, bavlny, sisalu a dřeva. Známými aplikacemi jsou díly v Mercedesu třídy C, Daimler AG. (např. výplně dveří a zvukové izolace), zadní kryt motoru autobusu vyrobený z rohože přírodních vláken, apod. Vláknitá plniva a v současnosti rozšířenější částicová plniva však mají určité nevýhody, které omezují jejich aplikační možnosti. Mezi největší nevýhody patří nízká tekutost, degradace přírodního plniva, anizotropie vlastností, atd.Historically, the application of composites dates back to 1908, when it was first used composite material based on phenolic resin reinforced with wood flour (L. Baekeland), but only in the past twenty years has the polymer composites containing a component of natural origin expanded. The share of processed biocomposites as one of the components of polymeric materials is growing every year, but there are still very few technical solutions and applications. The most used natural fillers are mainly fibers of hemp, jute, flax, cotton, sisal and wood. Well-known applications are parts in Mercedes C-Class, Daimler AG. (eg door panels and soundproofing), the rear engine cover made of natural fiber mats, etc. However, fibrous fillers and currently more widespread particulate fillers have certain disadvantages that limit their application possibilities. The biggest drawbacks include low fluidity, degradation of natural filler, anisotropy of properties, etc.
Navržené technické řešení podle tohoto vynálezu reaguje na vzrůstající poptávku a požadavky na tyto materiály, které jsou však v České republice doposud velmi málo rozšířené. Tlak na aplikace takovýchto materiálů neustále vzrůstá, a to nejenom v důsledku ekonomické situace (cena ropy se nejenom neustále mění, ale hlavně roste) a v důsledku možností ovlivnění konečných a užitných vlastností výrobků, ale i z hlediska klimatických změn (téměř neřešená recyklace současných dílů ze syntetických plastů, spalování syntetických plastů, skládkování).The proposed technical solution according to the invention responds to the increasing demand and requirements for these materials, which, however, have not been widely used in the Czech Republic. Pressure on the application of such materials is constantly increasing, not only because of the economic situation (the price of oil is not only constantly changing, but mainly increasing) and the possibility of influencing the final and utility properties of products, but also in terms of climate change. synthetic plastics, combustion of synthetic plastics, landfilling).
- 1 CZ 307809 B6- 1 GB 307809 B6
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Tento vynález si dává za cíl vytvoření nového polymemího kompozitu s cíleným složením matrice, aditiva a rostlinného částicového plniva na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regia, pro zlepšení konečných a užitných vlastností plastových dílů s vyšší přidanou hodnotou a ekologicky mnohem nižším dopadem oproti 100% syntetickým produktům (environmentální výhody). Podstata vynálezu spočívá v tom, že kompozit obsahuje od 62,5 do 91 hmotnostních % syntetické matrice polypropylenu (PP), 5 až 30 hmotnostních % speciálně upraveného částicového plniva (jemně drcené obaly plodů - Juglans regia) a 4 až 7,5 hmotnostní % aditiva na bázi maleinanhydridu. Pro dosažení optimálních vlastností tohoto kompozitu, dochází při splnění podmínek:The present invention aims to provide a novel polymer composite with a targeted matrix, additive and plant particulate filler composition based on finely crushed Juglans regia fruit shells to improve the end and utility properties of plastic parts with higher added value and much lower environmental impact compared to 100% synthetic products (environmental benefits). SUMMARY OF THE INVENTION The composite comprises from 62.5 to 91% by weight of a polypropylene (PP) synthetic matrix, 5 to 30% by weight of a specially treated particulate filler (Juglans regia) and from 4 to 7.5% by weight. maleic anhydride-based additives. To achieve optimal properties of this composite, the following conditions are met:
1. Částicové plnivo musí být před granulací alkalicky upraveno za následných podmínek:1. The particulate filler shall be alkaline treated prior to granulation under the following conditions:
- Plnivo musí být máčeno ve vodném roztoku NaOH o koncentraci 10 až 20 % po dobu 2 až 4 hodiny. Poté musejí být částice důkladně propláchnuty destilovanou vodou.- The filler must be soaked in an aqueous solution of NaOH at a concentration of 10 to 20% for 2 to 4 hours. The particles must then be thoroughly rinsed with distilled water.
2. Velikost částic musí být v rozsahu od 0,1 mm do 0,6 mm a to v následující distribuci největšího rozměru:2. The particle size shall be between 0,1 mm and 0,6 mm in the following largest size distribution:
hmotn. % až 19 hmotn. % z celkového hmotnostního obsahu částic - největší rozměr částic 0,1 mm až 0,3 mm hmotn. % až 63 hmotn. % z celkového hmotnostního obsahu částic - největší rozměr částic 0,3 mm až 0,5 mm hmotn. % až 50 hmotn. % z celkového hmotnostního obsahu částic - největší rozměr částic 0,5 mm až 0,6 mmwt. % to 19 wt. % of the total weight content of the particles - largest particle size 0.1 mm to 0.3 mm by weight % to 63 wt. % of the total weight content of the particles - maximum particle size 0.3 mm to 0.5 mm by weight % to 50 wt. % of the total weight content of the particles - largest particle size 0.5 mm to 0.6 mm
3. Hmotnostní obsah aditiva v kompozitu musí úměrně růst s rostoucím hmotnostním obsahem rostlinných částic dle následujícího pravidla:3. The weight content of the additive in the composite must be proportional to the increasing weight content of the plant particles according to the following rule:
3,35 + (NP · 0,133) = A [%]3.35 + (NP · 0.133) = A [%]
Kde:Where:
NP ... hmotnostní procentuální obsah rostlinného částicového plniva v kompozituNP ... weight percentage of the plant particulate filler in the composite
A ... hmotnostní procentuální obsah aditiva na bázi maleinanhydriduAnd ... weight percent of maleic anhydride additive
Takto připravený kompozit může být dle požadavků na konečné a užitné vlastnosti dílů a polotovarů nebo dle požadavků procesu doplněn dalšími přísadami, jako jsou maziva, anorganická plniva, barviva, UV stabilizátory, retardéry hoření, pigmenty, antistatika, nukleační činidla, apod. Toto procentuální doplnění může být provedeno z hlediska snížení hmotnostních % přírodních částic anebo z hlediska snížení hmotnostních % polypropylenové matrice.The composite thus prepared can be supplemented with other additives such as lubricants, inorganic fillers, colorants, UV stabilizers, flame retardants, pigments, antistatic agents, nucleating agents, etc. according to the requirements for the final and utility properties of the parts and semi-finished products or according to process requirements. it can be carried out in terms of weight% natural particle reduction or in terms of weight% polypropylene matrix.
Základem kompozitu jsou částice z drcených obalů plodů stromu Juglans regia potřebné definované kvality z hlediska dopadů a účinků teplot a namáhání během procesu přípravy částic, 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 výhradně pro technologické procesy vstřikování.The composite is based on particles from the crushed fruits of the Juglans regia fruit of the required defined quality in terms of impacts and effects of temperature and stress during the particle preparation process, granulation process and other sequential processing, such as injection molding. As a standard, the obtained composite is supplied in the form of granules in terms of good bulk density and dust reduction and is intended exclusively for technological injection molding processes.
Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Polymemí kompozit se syntetickou polymemí matricí a částicovým plnivem rostlinného původu na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regia je následně popsán na následujících příkladech včetně uvedení vhodné aplikace, přičemž složku A tvoří syntetická matriceThe polymer composite with a synthetic polymer matrix and a particulate filler of vegetable origin based on finely crushed fruit shells of the Juglans regia tree is then described in the following examples, including an appropriate application, where component A is a synthetic matrix
-2CZ 307809 B6 polypropylenu (PP), složku B částicové plnivo rostlinného původu na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regia (o velikosti od 0,1 do 0,6 mm), složku C aditivum na bázi maleinanhydridu.Polypropylene (PP) component B a particulate filler of vegetable origin based on finely crushed fruit shells of the Juglans regia tree (from 0.1 to 0.6 mm in size), component C additive based on maleic anhydride.
Varianta 1:Option 1:
Složka A: 60,6 hmotnostních % polypropylenuComponent A: 60.6% by weight of polypropylene
Složka B: 30 hmotnostních % rostlinného částicového plniva na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regiaComponent B: 30% by weight of vegetable particulate filler based on finely shredded Juglans regia fruit
Složka C: 7,4 hmotnostních % aditiva na bázi maleinanhydriduComponent C: 7.4 wt.% Maleic anhydride additive
Složka D: 2 hmotnostní % dalších přísad (pigmenty)Component D: 2% by weight of other additives (pigments)
Varianta 2:Option 2:
Složka A: 89 hmotnostních % polypropylenuComponent A: 89 wt% polypropylene
Složka B: 5 hmotnostních % rostlinného částicového plniva na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regiaComponent B: 5% by weight of vegetable particulate filler based on finely shredded Juglans regia fruit
Složka C: 4 hmotnostních % aditiva na bázi maleinanhydriduComponent C: 4% by weight maleic anhydride additive
Složka D: 2 hmotnostní % dalších přísad (pigmenty)Component D: 2% by weight of other additives (pigments)
Polymemí kompozit se syntetickou polymemí matricí a částicovým plnivem rostlinného původu na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regia je unikátní materiál, který lze s výhodou využít pro výrobu vstřikovaných dílů imitujících přírodní vzhled. Tento materiál lze oproti vláknitým kompozitům s výhodou použít pro vstřikování tvarově složitých dílů, neboť má výborné tokové vlastnosti. Další výhodou jsou výrazně zvýšené tepelně izolační vlastnosti. V neposlední řadě materiál přináší výhodné environmentální aspekty a ekonomickou úsporu při výrobě (zkrácení výrobního cyklu).Polymeric composite with synthetic polymer matrix and particulate filler of vegetable origin based on finely crushed fruit shells of Juglans regia tree is a unique material that can be advantageously used for production of injection molded parts imitating natural appearance. This material can advantageously be used for injection molding of complicated parts over fibrous composites as it has excellent flow properties. Another advantage is the significantly increased thermal insulation properties. Last but not least, the material brings advantageous environmental aspects and economical production savings (shortening the production cycle).
Průmyslová využitelnost:Industrial Applicability:
Polymemí kompozit se syntetickou polymemí matricí a částicovým plnivem rostlinného původu na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regia podle předloženého vynálezu je vhodný výhradně pro výrobu vstřikovaných plastových dílů.The polymer composite with a synthetic polymer matrix and a particulate filler of vegetable origin based on finely crushed fruit shells of the Juglans regia tree according to the present invention is suitable exclusively for the production of injection molded plastic parts.
PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2016-220A CZ307809B6 (en) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Polymer composite with vegetable origin particulate filler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2016-220A CZ307809B6 (en) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Polymer composite with vegetable origin particulate filler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2016220A3 CZ2016220A3 (en) | 2017-10-25 |
CZ307809B6 true CZ307809B6 (en) | 2019-05-22 |
Family
ID=60084156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2016-220A CZ307809B6 (en) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Polymer composite with vegetable origin particulate filler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ307809B6 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103865178A (en) * | 2014-03-28 | 2014-06-18 | 上海瀚氏模具成型有限公司 | Toughened scratch-resistant PP/HDPE (Polypropylene/High Density Polyethylene) plastics for automotive interior trim parts and preparation method thereof |
CN105062110A (en) * | 2015-07-31 | 2015-11-18 | 桂林理工大学 | Method for preparation of polypropylene based wood plastic composite material from walnut shell powder |
-
2016
- 2016-04-15 CZ CZ2016-220A patent/CZ307809B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103865178A (en) * | 2014-03-28 | 2014-06-18 | 上海瀚氏模具成型有限公司 | Toughened scratch-resistant PP/HDPE (Polypropylene/High Density Polyethylene) plastics for automotive interior trim parts and preparation method thereof |
CN105062110A (en) * | 2015-07-31 | 2015-11-18 | 桂林理工大学 | Method for preparation of polypropylene based wood plastic composite material from walnut shell powder |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
Akbas S. a kol.:"Utilization of walnut shells as filler in polymer composites", International Caucasian Forestry Symposium, Artvin (Turecko), 24.-26.10.2013, str. 947-953 * |
Ayrilmis N. a kol.:"Physical, mechanical and thermal properties of polypropylene composites filled with walnut shell flour", Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 19, 2013, 908-914 * |
Dobrzyńska-Mizera M. a kol.:"Wplyw dodatku napelniacza organicznego na wlaściwości mechaniczne kompozytów na osnowie polipropylenu", Przetwórstwo Tworzyw, 20(5), 2014, 399-404 * |
Obidiegwu M. U. a kol.:"The effect of walnut shell powder on the properties of polypropylene filled composite", The International Asian Research Journal, 02(01), 2014, 22-29 * |
Zahedi M. a kol.:"Organo-modified montmorillonite reinforced walnut shell/polypropylene composites", Materials and Design, 51, 2013, 803-809 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ2016220A3 (en) | 2017-10-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
La Mantia et al. | Green composites: A brief review | |
CN101033339B (en) | Wood-plastic material and its preparation method | |
Surata et al. | Mechanical properties of rice husks fiber reinforced polyester composites | |
Fenta Aynalem et al. | Effect of Al2O3 on the tensile and impact strength of flax/unsaturated polyester composite with emphasis on automobile body applications | |
CZ307809B6 (en) | Polymer composite with vegetable origin particulate filler | |
CZ306879B6 (en) | A biocomposite with a PLA matrix and banana fibres | |
Khademieslam et al. | Evaluation of the bending strength, impact strength, and morphological properties of wheat straw fiber/paper mill sludge/polypropylene composites | |
CZ307081B6 (en) | A hybrid composite material with a synthetic polymeric matrix, hemp fibres and small hollow glass spheres | |
Frącz et al. | The Optimization of PHBV-hemp Fiber Biocomposite Manufacturing Process on the Selected Example | |
WO2015039635A1 (en) | Composite with polyolefinic thermoplastic matrix and fibers of coconut for extrusion processes | |
CZ23866U1 (en) | Composite material with natural fiber fillers based on cellulose for manufacture of plastic parts | |
CZ2012548A3 (en) | Composite with thermoplastic polyolefin matrix and coir for extrusion processes | |
CZ2013420A3 (en) | Composite material with synthetic polymeric matrix and banana tree fibrous material | |
CZ23867U1 (en) | Composite material with natural fiber fillers based on hemp for manufacture of plastic parts | |
He et al. | Impacts of limestone particle size on the performance of flexible wood fiber composite floor | |
CZ25823U1 (en) | Composite material with synthetic polymeric mat and fibers of banana tree | |
WO2013091586A1 (en) | Composite with synthetic polymeric matrix and cellulose in the form of natural fibre fillers | |
CZ306882B6 (en) | A polymer composite with natural fibres and a light-weight matrix | |
CZ2011853A3 (en) | Composite material with natural fibrous filling agents based on cellulose for producing plastic components | |
CZ26734U1 (en) | Composite material with synthetic polymeric matrix and coconut-based nano filler | |
CZ2015866A3 (en) | A hybrid polymeric composite with natural and glass fibres | |
CZ23865U1 (en) | Composite with synthetic polymeric matrix and cellulose in the form of natural fiber fillers | |
Mekap et al. | Secondary fiber/recycled polypropylene composites | |
CZ24915U1 (en) | Composite with thermoplastic polyolefin matrix and coconut fibers for extrusion processes | |
Sullins | Biocomposite material evaluation and processing for automotive interior components |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220415 |