PL212180B1 - Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym - Google Patents
Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistymInfo
- Publication number
- PL212180B1 PL212180B1 PL384287A PL38428708A PL212180B1 PL 212180 B1 PL212180 B1 PL 212180B1 PL 384287 A PL384287 A PL 384287A PL 38428708 A PL38428708 A PL 38428708A PL 212180 B1 PL212180 B1 PL 212180B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- wool
- filler
- mpa
- fibrous filler
- carpet
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym, zawierający pierwotne lub wtórne tworzywa termoplastyczne, zwłaszcza polietylen, polipropylen izotaktyczny, stop polipropylenu i polietylenu, poli(chlorek winylu), ewentualnie środki pomocnicze oraz napełniacz włóknisty.
Znane są kompozyty z tworzyw termoplastycznych, zawierające napełniacze włókniste w postaci włókien naturalnych lub syntetycznych (włókno szklane, włókno węglowe, włókno aramidowe, włókna z polimerów syntetycznych: politereftalan etylenowy, poliamid, polipropylen). Napełniacze tego typu dają efekt zwiększenia większości właściwości, fizyko-mechanicznych kompozytu jak: moduł sprężystości przy zginaniu i zrywaniu, wytrzymałość na zrywanie i zginanie, udarność, przy jednoczesnym obniżeniu wydłużenia przy zerwaniu. Znane jest zastosowanie włóknistych napełniaczy naturalnych w postać, rozdrobnionych lub rozwłóknionych polimerów naturalnych, zawierających celulozę. Jako napełniacze stosowane są rozdrobnione naturalne surowce odnawialne. Przede wszystkim stosowane są materiały roślinne wieloletnie (drewno), lecz także stosowane są materiały roślinne jednoroczne (bawełna, juta, konopie, len, sizal itp.). Oprócz takich cech jak łatwa dostępność, niska cena, korzystne właściwości mechaniczne, nietoksyczność, biodegradowalność, ich ważną właściwością jest odnawialność w drodze biosyntezy. Odnawialne włókna naturalne zastosowane, jako napełniacz w tworzywach termoplastycznych, oprócz efektu wzmocnienia kompozytu dają efekt biorozpadalności kompozytu.
Znane jest także wykorzystanie włókien z wełny zwierzęcej. Wełna zwierzęca jest włóknem naturalnym, otrzymywanym z okrywy włosowej owiec, kóz, lam, królików i wielbłądów, od starożytności używanym do produkcji materiałów tekstylnych. Jest naturalnym włóknem białkowym - keratyną. Włókno wełniane posiada charakterystyczne cechy jak karbikowatość i łuskowatość. Dzięki swojej budowie włókno wełny jest bardzo elastyczne. Włókno wełny zwierzęcej jest wytrzymałe, jednak mniej niż celulozowe włókna naturalne. Włókna z wełny zwierzęcej charakteryzują się także następującymi właściwościami: bioodnawialność; doskonałe właściwości termoizolacyjne; doskonale właściwości dźwiękochłonne; pochłanianie promieniowania UV, odporność na fotodegradację; odporność na działanie wody, wilgoci i innych czynników atmosferycznych; dość duża odporność na mikroorganizmy, enzymy i grzyby. Włókna wełniane są stosowane przede wszystkim do wyrobu wysokiej jakości materiałów włókienniczych i dywanów.
Włókna z wełny zwierzęcej i ich odpady stosowane są także do wyrobu kompozytów polimerowych, szczególnie termoizolacyjnych i dźwiękochłonnych. W opisie patentowym GB 1182878 wełniane włókna zwierzęce zastosowano, w mieszaninie z włóknami innego pochodzenia: syntetycznymi, lignocelulozowymi, jedwabnymi, azbestowymi, włóknami z polimerów syntetycznych, do produkcji materiałów powłokowych do płyt np. laminatów. Jako środek wiążący materiał włóknisty zastosowano chemoutwardzalne poliuretany.
Do wiązania materiałów włóknistych, m. in. wełny stosowano również żywice termoutwardzalne np. fenolową (opis patentowy JP 6206366) lub epoksydową (opis patentowy JP 4361700).
Znane są z publikacji Composites Science and Technology 65 (2005), „Novel silk/poly(butylene succinate) biocomposites: the effect of short fibre content on their mechanical and thermal properties”, Sang Muk Lee i inni, str. 647-657, kompozyty polimerowe, w których napełniacz zawiera włókna z jedwabiu. Opisane kompozyty polimerowe zawierają, jako osnowę poli(bursztynian butylenu) - polimer biodegradowalny, o niewielu przemysłowych zastosowaniach. Opisane w publikacji kompozyty są degradowalne, przeznaczone do zastosowań specjalnych.
Nie opisano stosowania wełny zwierzęcej, jako napełniacza kompozytów z polimerów termoplastycznych, otrzymywanych standardowymi metodami przetwórczymi. Zastosowanie wełny w postaci naturalnej do modyfikacji polimerów termoplastycznych napotyka na duże trudności ze względu na jej postać (wata) i dużą chłonność wody. Stwierdzono jednak, że można wykorzystać odpady wełny powstające podczas jej przędzenia i tkania oraz odpady tkanin, dzianin, dywanów itp. zarówno poprodukcyjne jak i poużytkowe. Odpady te muszą być przedtem poddane procesowi rozwłóknienia.
Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym, zawierający pierwotny lub wtórny polimer termoplastyczny, zwłaszcza polietylen, polipropylen izotaktyczny, stop polipropylenu i polietylenu, poli(chlorek winylu) ewentualnie środki pomocnicze, charakteryzuje się tym, że napełniacz włóknisty stanowiący 5-60% wagowych w stosunku do polimeru, zawiera włókna z wełny zwierzęcej w ilości do 100% wagowych.
PL 212 180 B1
Korzystnie, kompozyt według wynalazku zawiera napełniacz włóknisty w ilości 10-50% wagowych w stosunku do polimeru.
Korzystnie, kompozyt według wynalazku zawiera napełniacz włóknisty otrzymany w wyniku rozwłókniania odpadów dywanów o runie z wełny zwierzęcej lub runie z dodatkiem wełny zwierzęcej.
Korzystnie, kompozyt według wynalazku zawiera napełniacz włóknisty otrzymany w wyniku rozwłókniania odpadów wełny z przemysłu tekstylnego lub włókienniczego.
Stwierdzono, że kompozyt na osnowie tworzyw termoplastycznych, w których jako napełniacz zastosowano napełniacz włóknisty, zawierający wełnę zwierzęcą w dowolnej ilości do 100% wagowych masy napełniacza włóknistego, ma znacząco zmienione właściwości mechaniczne. Dodatek napełniacza włóknistego, zawierającego włókna wełniane powoduje, proporcjonalnie do ilości napełniacza: duży wzrost modułów sprężystości przy rozciąganiu i zginaniu, niewielki wzrost granicy plastyczności i naprężenia przy zerwaniu, niewielkie obniżenie udarności oraz gwałtowne obniżenie wydłużenia przy zerwaniu. Wzrasta twardość kompozytów i ich temperatura mięknienia.
Napełniaczem włóknistym w kompozytach według wynalazku mogą być włókna odpadowe z przemysłu włókienniczego, tekstylnego, z produkcji dywanów. Napełniacz ten może też być otrzymywany w procesie rozwłókniania odpadów gotowych wyrobów np. tkanin, filców, dywanów itp. Napełniacz z rozwłóknionych odpadów zawierających włókna wełny zwierzęcej można otrzymać w urządzeniu do cięcia odpadów, zaopatrzonym w noże stałe i współpracujące z nimi noże obrotowe, oraz sita o określonej średnicy oczek.
Kompozyty, według wynalazku otrzymuje się przez zmieszanie fizyczne tworzywa termoplastycznego z napełniaczem włóknistym, a następnie granulację kompozytu na linii wytłaczarkowej z wytłaczarką jedno lub dwuślimakową lub poprzez zwalcowanie tworzywa termoplastycznego z napełniaczem włóknistym, a następnie granulację w młynie nożowym. Uzyskane granulaty kompozytów przetwarza się dalej standardowymi metodami, jak wtryskiwanie, prasowanie lub wytłaczanie. Fizyczną mieszaninę tworzywa termoplastycznego i napełniacza włóknistego można wytłaczać bezpośrednio na profile lub rury.
Otrzymane kompozyty, zawierające napełniacz włóknisty z włóknami z wełny zwierzęcej, charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi. Moduły sprężystości Younga są ponad dwukrotnie wyższe w porównaniu z tworzywem niemodyfikowanym. Wzrasta sztywność kompozycji, co obrazuje się zwiększoną wytrzymałością na zginanie i obniżoną strzałką ugięcia. Wzrasta wytrzymałość na zrywanie przy znacznym obniżeniu wydłużenia przy zerwaniu. Nieznacznemu obniżeniu ulega udarność z karbem otrzymanych kompozycji. Pod względem tych właściwości kompozyty według wynalazku są zbliżone także do tworzyw termoplastycznych wzmacnianych napełniaczami mineralnymi (kreda, talk).
Kompozyty tworzyw termoplastycznych z napełniaczem włóknistym, zawierającym włókna z wełny zwierzęcej są dość odporne (bardziej niż analogiczne kompozyty z napełniaczami lignocelulozowymi) na przyspieszone starzenie, a więc są tylko w małym stopniu biodegradowalne. Świadczy o tym niewielkie obniżenie właściwości mechanicznych kompozytów po procesie przyspieszonego starzenia w porównaniu z niestarzonymi.
Wskaźniki izolacyjności akustycznej płyt z kompozytów zawarte są w granicach 30-35 dB i są podobne do ekranów z drewna, z obudowy z blachy, wypełnianych wełną mineralną, granulatem gumowym, trocinami lub ekranów z poliwęglanu lub plexi. Płyty z tych kompozytów mogą być stosowane do budowy ekranów akustycznych, gdzie izolacyjność przewyższająca 30 dB nie jest uzasadniona ekonomicznie.
Termoplastyczne kompozyty z napełniaczami włóknistymi charakteryzują się wysoką sztywnością i twardością przy jednocześnie ładnej powierzchni zewnętrznej i dobrych właściwościach mechanicznych dla wybranych zastosowań:
- obudowy różnego typu urządzeń przemysłowych i AGD;
- przemyśle motoryzacyjnym jako elementy wykończenia wnętrz samochodów (nieostro pękające przy uderzeniach);
- płyty termoizolacyjne i dźwiękochłonne np. dla budownictwa;
- ochronne elementy wykończenia wnętrz w budownictwie;
- panele ekranów akustycznych.
Kompozyty według wynalazku mogą być szczególnie przydatne do wyrobu płyt termoizolacyjnych i dźwiękochłonnych dla budownictwa i drogownictwa, a także, jako płyty dekoracyjne, ze względu na ładną „wzorzystą” powierzchnię.
PL 212 180 B1
Kompozyty termoplastyczne według wynalazku przedstawiono w przykładach.
P r z y k ł a d y I-V
Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy aglomerat stopu polietylen małej gęstości/polipropylen (LDPE/PP) (bez napełniacza - przykład I). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady tkaniny wełnianej. Mieszankę poliolefiny i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką dwuślimakową w temperaturze 215-220°C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420 M w temperaturze 215-220°C i przy ciśnieniu wtrysku 80-100 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami:
| Nr przykładu | I | II | III | IV | V |
| Aglomerat LDPE/PP, % wag. | 100 | 90 | 80 | 70 | 40 |
| Włókno wełniane z przemysłu tekstylnego, % wag. | - | 10 | 20 | 30 | 60 |
| Właściwości | |||||
| Moduł przy rozciąganiu Et, MPa i) | 813 | 1052 | 1285 | 1472 | 2245 |
| Naprężenie przy zerwaniu σΒ, MPa % i) | 13,66 | 8,55 | 9,53 | 13,65 | 8,77 |
| Wydłużenie przy zerwaniu es, % i) | 397 | 22,59 | 18,3 | 9,48 | 4,08 |
| Granica plastyczności σy, MPa ) | 19,93 | 22,16 | 22,4 | 26,34 | 27,44 |
| Przemieszczenie przy granicy plastyczności ey, % ) | 10,01 | 9,86 | 9,78 | 9,52 | 9,41 |
| Moduł przy zginaniu Ef, MPa ) | 848 | 989 | 1253 | 1361 | 1814 |
| Twardość Shore'a, skala A, 15 s iii) | 58 | 60 | 62 | 64 | 65 |
| Udarność z karbem Charpy acN, kJ/m2 iv) | 7,03 | 4,60 | 4,46 | 2,63 | 2,09 |
Na fot. 1 przedstawiono strukturę kompozytu opisanego w przykładzie IV. Widoczne jest, że napełniacz włóknisty w tym kompozycie stanowią wyłącznie włókna wełny zwierzęcej o takiej samej dla wszystkich włókien łuskowatej fakturze i zróżnicowanych średnicach (10-30 μm).
P r z y k ł a d y VI - XI
Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy aglomerat stopu polietylen małej gęstości/polipropylen (LDPE/PP). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie czysto wełnianym (dywan 1). Przykładowe składy dywanów z runem wełnianym w zależności od ilości wełny w runie przedstawiono w tabeli poniżej.
| Warstwa dywanu | Stosowany rodzaj materiału | Dywan 1 | Dywan 2 | ||
| g/m2 | % wag. | g/m2 | % wag. | ||
| Runo | Wełna | 2040 | 66 | 1000 | 52 |
| Runo | Poliamid 6 | - | - | 250 | 12,9 |
| Osnowa wiążąca | PE | 270 | 8,7 | - | - |
| Osnowa wiążąca | Poliester | - | - | 90 | 4,2 |
| Osnowa wypełniająca | PE | 90 | 2,9 | - | |
| Osnowa wypełniająca | Tasiemka PP | - | - | 40 | 2,1 |
| Wątek | Juta | 540 | 17,5 | 360 | 18,5 |
| Podklejenie | Lateks | 150 | 4,9 | 200 | 10,3 |
Mieszankę poliolefiny i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką jednoślimakową (przykłady VI-VIII) lub dwuślimakową (przykłady IX-XI) w temperaturze 215-220°C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze
PL 212 180 B1
215-220°C i przy ciśnieniu wtrysku 80-100 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami:
| Nr przykładu | VI | VII | VIII | IX | X | XI |
| Aglomerat LDPE/PP, % wag. | 90 | 80 | 70 | 90 | 80 | 70 |
| Włókno z dywanu o runie wełnianym, % wag. | 10 | 20 | 30 | 10 | 20 | 30 |
| Właściwości | ||||||
| Moduł przy rozciąganiu Et, MPa i) | 1167 | 1513 | 1995 | 1072 | 1348 | 1683 |
| Naprężenie przy zerwaniu σΒ, MPa i) | 15,27 | 15,40 | 15,95 | 11,35 | 15,95 | 16,21 |
| Wydłużenie przy zerwaniu es, % i) | 17,31 | 9,07 | 5,83 | 31,45 | 18,24 | 10,72 |
| Granica plastyczności σy, MPa i) | 20,90 | 23,07 | 24,18 | 21,09 | 23,00 | 24,08 |
| Przemieszczenie przy granicy plastyczności ey, % ) | 10,02 | 9,51 | 9,42 | 9,98 | 9,94 | 9,88 |
| Moduł przy zginaniu Ef, MPa ) | 1130 | 1408 | 1953 | 1001 | 1289 | 1541 |
| Twardość Shore'a, skala A, 15 s iii) | 60 | 62 | 64 | 60 | 62 | 64 |
| Udarność z karbem Charpy acN, kJ/m2 iv) | 7,55 | 7,12 | 7,05 | 4,61 | 5,54 | 6,45 |
| Vicat TMV, oC v) | 119 | 119 | 118 | 118 | 119 | 118 |
Przykłady XII - XIV
Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy aglomerat stopu polietylen małej gęstości/polipropylen (LDPE/PP). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2). Mieszankę poliolefiny i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką dwuślimakową w temperaturze 215-220°C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze 215-220°C i przy ciśnieniu wtrysku 80-100 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami:
| Nr przykładu | XII | XIII | XIV |
| Aglomerat LDPE/PP, % wag. | 90 | 80 | 70 |
| Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. | 10 | 20 | 30 |
| Właściwości | |||
| Moduł przy rozciąganiu Et, MPa i) | 1184 | 1470 | 1801 |
| Naprężenie przy zerwaniu σΒ, MPa i) | 11,45 | 15,90 | 16,81 |
| Wydłużenie przy zerwaniu es, % i) | 31,45 | 18,24 | 10,72 |
| Granica plastyczności σy, MPa ii) | 21,09 | 23,00 | 24,08 |
| Przemieszczenie przy granicy plastyczności ey, % ii) | 9,98 | 9,94 | 9,88 |
| Moduł przy zginaniu Ef, MPa ii) | 1120 | 1411 | 1650 |
| Twardość Shore'a, skala A, 15 s ii) | 60 | 62 | 64 |
| Udarność z karbem Charpy acN, kJ/m2 iv) | 5,60 | 7,88 | 7,24 |
| Vicat TMV, oC v) | 119 | 120 | 119 |
Na fot. 2 przedstawiono strukturą kompozytu opisanego w przykładzie XIII. Widoczne są 3 rodzaje włókien o różnych średnicach i fakturach. Są to włókna wełny z runa dywanu (około 52% wagowych), włókna juty z wątku dywanu (około 18% wagowych) oraz włókna z tworzyw sztucznych z osnowy dywanu i dodatek PA6 do runa dywanu (około 17% wagowych).
PL 212 180 B1
Każde z tych włókien ma inną grubość i fakturę:
- włókna wełny - średnica 30-50 μm o fakturze łuskowatej;
- włókna juty - średnica 20-50 μm o fakturze warstwowej;
- włókna z tworzyw termoplastycznych 10-20 μm o fakturze gładkiej.
P r z y k ł a d y XV-XVII
Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy aglomerat stopu polietylen małej gęstości/polipropylen (LDPE/PP). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione, odpady dywanu o runie czysto wełnianym (dywan 1). Mieszankę poliolefiny i napełniacza poddano procesowi walcowania w temperaturze 215-220°C. Otrzymane skóry rozdrobniono w młynie nożowym na granulat. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze 215-220°C i przy ciśnieniu wtrysku 80-100 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami:
| Nr przykładu | XV | XVI | XVII |
| Aglomerat LDPE/PP, % wag. | 90 | 80 | 70 |
| Włókno z dywanu o runie wełnianym, % wag. | 10 | 20 | 30 |
| Właściwości | |||
| Moduł przy rozciąganiu Et, MPa i) | 1167 | 1513 | 1995 |
| Naprężenie przy zerwaniu σΒ, MPa i) | 15,27 | 15,40 | 15,95 |
| Wydłużenie przy zerwaniu es, % i) | 17,31 | 9,07 | 5,83 |
| Granica plastyczności σy, MPa ) | 20,90 | 23,07 | 24,18 |
| Przemieszczenie przy granicy plastyczności Sy, % ) | 10,02 | 9,51 | 9,42 |
| Moduł przy zginaniu Ef, MPa ) | 1130 | 1408 | 1953 |
| Twardość Shore'a, skala A, 15 s iii) | 60 | 62 | 64 |
| Udarność z karbem Charpy acN, kJ/m2 iv) | 7,55 | 7,12 | 7,05 |
| Vicat TMV, oC v) | 119 | 119 | 118 |
P r z y k ł a d y XVIII - XXII
Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano pierwotny polipropylen Malen PF 401 (bez napełniacza - przykład XVIII). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o mnie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2). Mieszankę polipropylenu i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką jednoślimakową w temperaturze 220-240°C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze 220-240°C i przy ciśnieniu wtrysku 90-120 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami:
| Numer przykładu | XVIII | XVIX | XX | XXI | XXII |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Polipropylen, % wag | 100 | 80 | 70 | 60 | 40 |
| Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. | - | 20 | 30 | 40 | 60 |
| Właściwości | |||||
| Moduł sprężystości przy rozciąganiu Et, MPa i) | 1930 | 2296 | 2105 | 3183 | 3497 |
| Naprężenie przy zerwaniu σΒ, MPa i) | 24,6 | 24,6 | 24,6 | 24,3 | 17,6 |
| Wydłużenie względne przy zerwaniu es, % i) | 13,7 | 4,1 | 2,8 | 2,6 | 1,5 |
| Naprężenie zginające Cfc, MPa ii) | 39,4 | 40,7 | 42,3 | 45,3 | - |
PL 212 180 B1 cd. tabeli
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Moduł sprężystości przy zginaniu Ef, MPa ) | 1760 | 2093 | 2373 | 2760 | 2989 |
| Twardość Shore'a, 15 s iii) | 67 | 68 | 70 | 70 | 67 |
| Udarność z karbem Charpy aiN, kJ/m2 iv) | 3,9 | 3,2 | 3,6 | 3,1 | 3,0 |
Przykłady XXIII - XXVII
Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano pierwotny polietylen małej gęstości MALEN E 1307 C (bez napełniacza - przykład XXIII). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2). Mieszankę polietylenu i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką jednoślimakową w temperaturze 190-200°C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze 190-200°C i przy ciśnieniu wtrysku 60-80 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami:
| Numer przykładu | XXIII | XXIV | XXV | XXVI | XXVII |
| Polietylen małej gęstości LDPE | 100 | 80 | 70 | 60 | 40 |
| Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. | - | 20 | 30 | 40 | 60 |
| Właściwości | |||||
| Moduł sprężystości przy rozciąganiu Et, MPa i) | 240 | 521 | 705 | 1016 | 1615 |
| Naprężenie przy zerwaniu σΒ, MPa i) | 12,7 | 8,6 | 8,3 | 13,5 | 14,4 |
| Wydłużenie względne przy zerwaniu εΒ, % i) | 79,6 | 28,0 | 15,4 | 7,3 | 2,0 |
| Naprężenie zginające nfC, MPa ii) | 5,1 | 9,7 | 12,2 | 18,3 | - |
| Moduł sprężystości przy zginaniu Ef, MPa ii) | 230 | 417 | 623 | 912 | 2062 |
| Twardość Shore'a, 15 s iii) | 45 | 49 | 50 | 54 | 57 |
| Udarność z karbem Charpy aiN, kJ/m2 iv) | 42,5 | 18,6 | 13,8 | 8,1 | 3,6 |
Przykłady XXVIII - XXXII
Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy polietylenu małej gęstości (bez napełniacza - przykład XXVIII). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2). Mieszankę polietylenu i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką jednoślimakową w temperaturze 180-200°C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze 180-200°C i przy ciśnieniu wtrysku 60-80 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami:
| Numer przykładu | XXVIII | XXIX | XXX | XXXI | XXXII |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Aglomerat LDPE | 100 | 80 | 70 | 60 | 40 |
| Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. | - | 20 | 30 | 40 | 60 |
| Właściwości | |||||
| Moduł sprężystości przy rozciąganiu Et, MPa i) | 230 | 485 | 727 | 1063 | 1806 |
| Naprężenie przy zerwaniu σΒ, MPa i) | 11,9 | 11,6 | 11,0 | 14,9 | 13,6 |
PL 212 180 B1 cd. tabeli
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Wydłużenie względne przy zerwaniu eb, % i) | 72,2 | 22,6 | 9,8 | 8,4 | 2,8 |
| Naprężenie zginające σ^, MPa ) | 4,7 | 9,6 | 12,7 | 19,6 | - |
| Moduł sprężystości przy zginaniu Ef, MPa ) | 190 | 438 | 614 | 1118 | 1681 |
| Twardość Shore'a , 15 s | 44 | 50 | 50 | 56 | 58 |
| Udarność z karbem Charpy aiN, kJ/m2 iv) | 40,1 | 19,4 | 13,9 | 10,7 | 5,5 |
P r z y k ł a d y XXXIII - XXXIX
Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego plastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC) (bez napełniacza - przykład XXXII) o recepturze przedstawionej w tabeli poniżej:
| PVC S-61 | cz.wag. | 100 |
| OTGO vi) | cz.wag. | 2,5 |
| Ergoplast FDO vii) | cz.wag. | 22,5 |
| Stearyna | cz.wag. | 0,4 |
| Ergoplast ES viii) | cz.wag. | 2,5 |
| Ergowax GS ix) | cz.wag. | 0,8 |
| Wosk A x) | cz.wag. | 0,4 |
Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie mieszanym 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2) lub rozwłóknione odpady tkaniny wełnianej. Mieszankę PVC i napełniacza poddano procesowi walcowania w temperaturze 175-180°C. Otrzymane skóry prasowano na kształtki badawcze w temperaturze 175-180°C. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami:
| Nr przykładu | XXXIII | XXXIV | XXXV | XXXVI | XXXVII | XXXVIII | XXXIX |
| PVC, % wag. | 100 | 90 | 80 | 70 | 90 | 80 | 70 |
| Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. | - | 10 | 20 | 30 | |||
| Włókno wełniane z przemysłu tekstylnego, % wag. | - | - | - | - | 10 | 20 | 30 |
| Właściwości | |||||||
| Granica plastyczności ay, MPa ) | 5,12 | 9,94 | 12,43 | 11,76 | 9,62 | 15,64 | 15,52 |
| Przemieszczenie przy granicy plastyczności Ey, % ) | 10,04 | 9,87 | 9,93 | 9,76 | 10,02 | 9,89 | 9,81 |
| Moduł sprężystości przy zginaniu Ef, MPa ) | 302 | 581,2 | 766 | 833 | 415 | 605,7 | 676,5 |
| Udarność z karbem metoda Charpy acN, kJ/m2 iv) | 68,68 | 24,80 | 12,00 | 9,36 | 32,17 | 23,82 | 23,97 |
P r z y k ł a d y XXXX - XL VII
Jako osnową polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy aglomerat stopu polietylen małej gęstości/polipropylen (LDPE/PP) (bez napełniacza - przykład XL lub plastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC) (bez napełniacza - przykład XLIV) o recepturze przedstawionej w tabeli w przykładach XXXIII-XXXIX. Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2) lub rozwłóknione odpady tkaniny wełnianej. Kompozyty na osnowie aglomeratu LDPE/PP granulowano przy użyciu wytłaczarki
PL 212 180 B1 dwuślimakowej w temperaturze 215-220°C a następnie prasowano na kształtki badawcze w tej samej temperaturze. Kompozyty na osnowie PVC walcowano w temperaturze 175-180°C. Uzyskane skóry prasowano na kształtki badawcze w temperaturze 175-180°C. Kształtki badawcze (wiosełka W1 i)) poddano procesowi przyspieszonego starzenia w komorze Atlas UV 2000. Kompozyty były cyklicznie poddawane naświetlaniu i kondensacji wody, co 6 godzin. Ocenę starzenia przeprowadzono poprzez porównanie wytrzymałości na zerwanie i wydłużenia przy zerwaniu kompozytów nie starzonych oraz po 168 h starzenia. Otrzymane wyniki przedstawiono poniżej.
| Nr przykładu | XL | XLI | XLII | XLIII | XLIV | XLV | XLVI | XLVII |
| Receptura kompozytu | ||||||||
| Aglomerat LDPE/PP, % wag. | 100 | 90 | 80 | 70 | - | - | - | - |
| PVC, % wag. | - | - | - | - | 100 | 90 | 80 | 70 |
| Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. | - | 10 | 20 | 30 | - | 10 | 20 | 30 |
| Właściwości przed starzeniem | ||||||||
| Naprężenie przy zerwaniu, σΒ, MPa i) | 12,87 | 14,53 | 13,55 | 11,67 | 22,35 | 12,22 | 11,04 | 9,71 |
| Wydłużenie względne nominalne przy zerwaniu ets, % i) | 8,76 | 7,91 | 6,53 | 6 | 284,4 | 58,99 | 31,65 | 20,44 |
| Właściwości po starzeniu | ||||||||
| Naprężenie przy zerwaniu, σΒ, MPa i) | 11,92 | 12,16 | 11,36 | 9,04 | 20,88 | 12,72 | 10,24 | 8,06 |
| Wydłużenie względne nominalne przy zerwaniu ε^5 % i) | 8,25 | 7,44 | 6,22 | 5,37 | 252,9 | 69,65 | 27,28 | 22,52 |
i) ii) iii) iv)
v)
PN-EN ISO 527 PN-EN ISO 178 PN-EN ISO 868 PN-EN ISO 179 PN-EN ISO 306 vi) vii) viii) ix)
x)
Ergoterm OTGO - stabilizator cynoorganiczny Ergoplast FDO - ftalan di(2-etyloheksylowy) Ergoplast ES - epoksydowany olej sojowy Ergowax GS - monostearynian gliceryny
Wosk A - wosk parafinowy
Claims (4)
1. Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym, zawierający pierwotny lub wtórny polimer termoplastyczny, zwłaszcza polietylen, polipropylen izotaktyczny, stop polipropylenu i polietylenu, poli(chlorek winylu), ewentualnie środki pomocnicze, znamienny tym, że napełniacz włóknisty, stanowiący 5-60% wagowych w stosunku do polimeru, zawiera włókna z wełny zwierzęcej w ilości do 100% wagowych.
2. Termoplastyczny kompozyt polimerowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera napełniacz włóknisty w ilości 10-50% wagowych w stosunku do polimeru.
3. Termoplastyczny kompozyt polimerowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera napełniacz włóknisty otrzymany w wyniku rozwłókniania odpadów dywanów o runie z wełny zwierzęcej lub runie z dodatkiem wełny zwierzęcej.
4. Termoplastyczny kompozyt polimerowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera napełniacz włóknisty otrzymany w wyniku rozwłókniania odpadów wełny z przemysłu tekstylnego.
PL 212 180 B1
Rysunki
Fotografia 1. Kompozyty na osnowie LDPE/PP z rozwłóknionymi odpadami wełny z przemysłu tekstylnego
PL 212 180 B1
Fotografia 2. Kompozyty na osnowie LDPE/PP z rozwłóknionymi odpadami dywanów z dywanów o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL384287A PL212180B1 (pl) | 2008-01-18 | 2008-01-18 | Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL384287A PL212180B1 (pl) | 2008-01-18 | 2008-01-18 | Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL384287A1 PL384287A1 (pl) | 2009-07-20 |
| PL212180B1 true PL212180B1 (pl) | 2012-08-31 |
Family
ID=42986679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL384287A PL212180B1 (pl) | 2008-01-18 | 2008-01-18 | Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL212180B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022070147A1 (en) * | 2020-10-02 | 2022-04-07 | Keravos Limited | Method for producing animal fibre-polymer composite products |
-
2008
- 2008-01-18 PL PL384287A patent/PL212180B1/pl not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022070147A1 (en) * | 2020-10-02 | 2022-04-07 | Keravos Limited | Method for producing animal fibre-polymer composite products |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL384287A1 (pl) | 2009-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hasan et al. | A state-of-the-art review on coir fiber-reinforced biocomposites | |
| Senthilkumar et al. | Mechanical properties evaluation of sisal fibre reinforced polymer composites: A review | |
| More | Flax fiber–based polymer composites: a review | |
| Dixit et al. | Natural fibre reinforced polymer composite materials-a review | |
| Saba et al. | Mechanical properties of kenaf fibre reinforced polymer composite: A review | |
| Tewari et al. | Evaluation of mechanical properties of bagasse-glass fiber reinforced composite | |
| Faruk et al. | Biocomposites reinforced with natural fibers: 2000–2010 | |
| Yan et al. | Flax fibre and its composites–A review | |
| Bledzki et al. | Natural and wood fibre reinforcement in polymers | |
| Gon et al. | Jute composites as wood substitute | |
| Hargitai et al. | Development of hemp fiber reinforced polypropylene composites | |
| Anandjiwala et al. | Composites from bast fibres-prospects and potential in the changing market environment | |
| Jordá-Vilaplana et al. | Development and characterization of a new natural fiber reinforced thermoplastic (NFRP) with Cortaderia selloana (Pampa grass) short fibers | |
| Hassan et al. | Study on the performance of hybrid jute/betel nut fiber reinforced polypropylene composites | |
| El Abbassi et al. | Effect of recycling cycles on the mechanical and damping properties of short alfa fibre reinforced polypropylene composite | |
| Wu et al. | The influence of hot-press temperature and cooling rate on thermal and physicomechanical properties of bamboo particle-polylactic acid composites | |
| Widiastuti et al. | Treatment of bamboo fibres in improving mechanical performance of polymer composites–A review | |
| PL212180B1 (pl) | Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym | |
| Augustia et al. | Effect of date palm fiber loadings on the mechanical properties of high density polyethylene/date palm fiber composites | |
| Das et al. | Recent development of fiber reinforced composite materials | |
| Billington et al. | Renewable biobased composites for civil engineering applications | |
| Oyeniran et al. | Mechanical Behaviors of Natural Fiber‐Reinforced Polymer Hybrid Composites | |
| Munde et al. | Bamboo fibers, their composites and applications | |
| Das | Bamboo fiber-based polymer composites | |
| Kovalovs et al. | Low velocity impact response of polypropylene biocomposites reinforced with man-made cellulose and soft wood fibres |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20130118 |