PL234621B1 - Sposób otrzymywania termoplastycznych kompozytów wzmacnianych celulozowymi włóknami krótkimi - Google Patents
Sposób otrzymywania termoplastycznych kompozytów wzmacnianych celulozowymi włóknami krótkimi Download PDFInfo
- Publication number
- PL234621B1 PL234621B1 PL413335A PL41333515A PL234621B1 PL 234621 B1 PL234621 B1 PL 234621B1 PL 413335 A PL413335 A PL 413335A PL 41333515 A PL41333515 A PL 41333515A PL 234621 B1 PL234621 B1 PL 234621B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- matrix
- polymer
- compatibilizer
- composite
- fibers
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 43
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 title claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims description 5
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 title claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 35
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 28
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 23
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 22
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 19
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 15
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 15
- 230000016507 interphase Effects 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 6
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001909 styrene-acrylic polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 7
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 6
- 229920001911 maleic anhydride grafted polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 2
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 description 1
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 description 1
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 description 1
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 1
- 235000004692 Eucalyptus globulus Nutrition 0.000 description 1
- 240000000907 Musa textilis Species 0.000 description 1
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004413 injection moulding compound Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania termoplastycznych kompozytów wzmacnianych celulozowymi włóknami krótkimi do przetwórstwa wtryskowego.
Z publikacji Jaszkiewicz A., Błędzki A. K., Meljon. Dynamic Mechanical Thermal Analysis of Biocomposites Based on PLA and PHBV-A Comparative Study to PP Counterparts. Journal of Applied Polymer Science 2013; 130(5):3175—3183; Graupner N., Fischer H., Ziegmann G, Mussig J. Improvement and analysis of fibre/matrix adhesion of regenerated cellulose fibre reinforced PP-, MAPP- and PLA-composites by the use of Eucalyptus globulus lignin. Composites Part B 2014;66:117-125 oraz Khan M. A., Ganster J., Fink H.-P. Hybrid composites of jute and man-made cellulose fibers with polypropylene by injection moulding, Composites Part A 2009;40(6-7):846-851 znane są kompozyty polimerowe wzmacniane włóknami regenerowanej celulozy na osnowie polipropylenu (PP), w których kompatybilizatorem jest polipropylen szczepiony bezwodnikiem kwasu m aleinowego (MAH-g-PP) Z publikacji Ganster J., Fink H.-P., Pinnow M. High-tenacity man-made cellulose fibre reinforced thermoplastics - Injection moulding compounds with polypropylene and alternative matrices. Composites Part A 2006;37(10):1796-1804 oraz Pollanen M., Suvanto M., Pakkanen T. T. Cellulose reinforced high density polyethylene composites - Morphology, mechanical and thermal expansion properties. Composites Science and Technology 2013;76:21-28 znane są kompozyty polimerowe na osnowie polietylenu i polistyrenu (PE i PS) z analogicznymi kompatybilizatorami w postaci wosków o reaktywności bezwodnika maleinowego. Znane są także, między innymi z publikacji Błędzki A. K., Jaszkiewicz A., Scherzer D. Mechanical properties of PLA composites with man-made cellulose and abaca fibres. Composites Part A 2009;40(4):404-412 kompozyty wzmocnione włóknami celulozy na osnowie PLA z niemodyfikowaną interfazą.
Sposób otrzymywania termoplastycznych kompozytów wzmacnianych celulozowymi włóknami krótkimi, według wynalazku polegający na mieszaniu osnowy polimerowej i włókien krótkich celulozy i kompatybilizatora charakteryzuje się tym, że w dwóch granulatach kompozytowych A i B modyfikuje się interfazę osnowa polimerowa-włókna celulozowe przy pomocy kompatybilizatora lub antykompatybilizatora. Granulat kompozytowy A i B otrzymuje się poprzez mieszanie w stanie stopionym osnowy polimerowej z włóknami celulozowymi w stosunku od 70:30% wagowych do 50:50% Wagowych. Udział w granulacie A kompatybilizatora, którym jest wosk polimerowy mieszalny z polimerem osnowy wynosi 0.5-3% wagowych w stosunku do polimeru osnowy, zaś w granulacie B udział antykompatybilizatora, którym jest wosk polimerowy niemieszalny z polimerem osnowy wynosi 0.25-3% wagowych w stosunku do polimeru osnowy. Następnie granulaty A i B miesza się w stanie stopionym stosunku od 1:1 do 3:1 w czasie dalszego przetwórstwa wtryskowego lub ekstruzji, otrzymując kompozyt o zróżnicowanej interfazie włókno-osnowa. Jako osnowę polimerową stosuje się polipropylen, polietylen, poli(tereftalan etylenu), poli(tereftalan butylenu), polilaktyd, poliamid lub polioksymetylen. Jako kompatybilizator lub antykompatybilizator stosuje się polimerowy wosk polipropylenowy, polietylenowy, kopolimer etylenowy, kopolimer styrenowo-akrylowy. Osnowa polimerowa i włókna w granulacie kompozytowym A i B są takie same.
Wosk polimerowy dobiera się dla poszczególnego granulatu kompozytowego w zależności od osnowy polimerowej tak, aby w granulacie A był kompatybilizatorem, to znaczy był mieszalny z osnową, a w granulacie B antykompatybilizatorem, to znaczy był niemieszalny z osnową.
Włóknami celulozowymi mogą być na przykład włókna technicznej celulozy firmy Cordenka, otrzymywane w procesie Rayon-Viscose.
Granulaty kompozytowe A i B miesza się ze sobą przed dozowaniem do leja zasypowego wtryskarki. Zaleca się stosowanie przeciwciśnienia rzędu 50-100 barów celem zapewnienia dobrego wymieszania ze sobą składników A i B w stanie stopionym. W celu zapewnienia lepszej dystrybucji kompatybilizowanych i antykompatybilizowanych włókien w kompozycie wskazane jest użycie dodatkowo mieszalnika statycznego przeznaczonego do przetwórstwa wtryskowego. Kompozyt o selektywnie modyfikowanych dwóch interfazach powstaje na drugim etapie przetwórstwa na przykład przetwórstwa wtryskowego.
Kompozyty otrzymane według wynalazku mają wysokie parametry wytrzymałościowe (max. spadek ~10%) oraz udarnościowe (wzrost do ~30-50%) w stosunku do analogicznego kompozytu z w pełni skompatybilizowanymi włóknami. W otrzymanym według wynalazku materiale kompozytowym o zróżnicowanej interfazie, włókna kompatybilizowane odpowiedzialne są za przenoszenie obciążeń, natomiast włókna antykompatybilizowane zapewniają pochłanianie energii udarowej w cza
PL 234 621 B1 sie pękania poprzez wyciąganie antykompatybilizowanych włókien z osnowy. Sposób zapewnia selektywną modyfikację włókien, dzięki której na etapie przetwórstwa wtryskowego kompatybilizatory nie modyfikują właściwości powierzchniowych włókien antykompatybilizowanych oraz antykompatyblizatory nie modyfikują właściwości powierzchniowych włókien kompatybilizowanych. Ze względu na występujący pozytywny efekt hybrydowy, w którym włókna antykompatybilizowane o słabej interfazie włókno- osnowa pomagają w przenoszeniu naprężeń z osnowy na włókna kompatybilizowane, wytrzymałość kompozytu o zróżnicowanej interfazie nie odbiega znacząco od tego samego kompozytu wzmacnianego wyłącznie kompatybilizowanymi włóknami. Sposób według wynalazku jest prosty w użyciu na konwencjonalnych maszynach przetwórczych i nie odbiega od stosowanych klasycznie metod przetwórstwa PP wzmacnianego włóknami szklanymi lub mączką drzewną (WPC),
Sposób według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1
Otrzymano kompozyt na bazie osnowy polipropylenowej PP. W celu otrzymania granulatu kompozytowego A zmieszano w stanie stopionym osnowę polipropylenową z technicznymi włóknami celulozowymi krótkimi w stosunku 60/40% wag. Udział kompatybilizatora: wosk polipropylenowy szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego (MAH-g-PP) wynosił 0.5% wagowych w osnowie. W celu otrzymania granulatu kompozytowego B zmieszano w stanie stopionym osnowę polipropylenową z technicznymi włóknami celulozowymi krótkimi w stosunku 60/40% wag. Udział antykompatybilizatora: wosk polietylenowy szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego (MAH-g-PE) wynosił 0.25% wagowych.
Następnie granulat kompozytowy A i B wymieszano ze sobą w stosunku 1:1 przed dozowaniem do leja zasypowego wtryskarki. Po przetwórstwie wtryskowym uzyskuno kompozyt o właściwościach:
- wytrzymałość na zginanie (EN ISO 178): 113MPa odchylenie standardowe 1.8 dla 10-ciu pomiarów,
- udarność z karbem metoda lzoda (EN ISO 180/A): 20 kJ./m2 odchylenie standardowe 0.82 dla 10-ciu pomiarów.
P r z y k ł a d 2
Otrzymano kompozyt na bazie osnowy polilaktydu PLA. W celu otrzymania granulatu kompozytowego A zmieszano w stanie stopionym osnowy polilaktydu z technicznymi włóknami celulozowymi krótkimi w stosunku 60/40% wag. Udział kompatybilizatora: polilaklyd szczepione bezwodnikiem kwasu maleinowego (MAN-g-PLA) wynosił 0.5% wagowych w osnowie. W celu otrzymania granulatu kompozytowego B zmieszano w stanie stopionym osnowę polilaktulu z technicznymi włóknami celulozowymi krótkimi w stosunku 60/40% wag. Udział anykompatybilizatora: polipropylen szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego (MAH-g-PP) wynosi 0.25% wagowych.
Następnie granulat kompozytowy A i B wymieszano ze sobą w stosunku 1:1 przed dozowaniem do leja zasypowego wtryskarki, Po przetwórstwie wtryskowym uzyskano kompozyt o właściwościach:
- wytrzymałości na zginanie (EN ISO 178): 129MPa odchylenie standardowe 1.9 dla 10-ciu pomiarów,
- udarność z karbem metody Izoda (EN ISO 18(1 A): 10kJ/m2 odchylenie standardowe 0.40 dla 10-ciu pomiarów.
Claims (4)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymywania termoplastycznych kompozytów wzmacnianych włóknami krótkimi polegający na mieszaniu osnowy polimerowej i włókien krótkich celulozy i kompatybilizatora znamienny tym, że w dwóch granulatach kompozytowych A i B modyfikuje się interfazę osnowa potimerowa-wlókna celulozowe przy pomocy kompatybilizatora lub antykompatybilizatora, przy czym granulat kompozytowy A i B otrzymuje sic poprzez mieszanie w stanie stopionym osnowy polimerowej z włóknami celulozowymi w stosunku od 70:30% wagowych do 50:50% wagowych, przy udziale, w granulacie A kompatybilizatora, którym jest wosk polimerowy mieszalny z polimerem osnowy w ilości 0,5-3% wagowych w stosunku do polimeru osnowy, zaś w granulacie B przy udziale antykompatybilizatora, którym jest wosk polimerowy niemieszalny z polimerem osnowy w ilości 0,25-3% wagowych w stosunku do polimeru osnowy, następnie granulaty A i B miesza się w stanie stopionymi stosunku od 1:1 do 3:14 PL 234 621 B1 w czasie dalszego przetwórstwa wtryskowego lub ekstruzji, otrzymując kompozyt o zróżnicowanej interfazie włókno-osnowa.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym. że jako osnowę polimerową stosuje się polipropylen, polietylen, poli(tereftalan etylenu), poli(tereftlalan butylenu), polilaktyd, poliamid lub polioksymetylen.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako kompatybilizator lub antykompatybilizator stosuje się polimerowy wosk polipropylenowy, polietylenowy, kopolimer etylenowy, kopolimer styrenowo-akrylowy.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że osnowa polimerowa i włókna w granulacie kompozytowym A i B są takie same.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413335A PL234621B1 (pl) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Sposób otrzymywania termoplastycznych kompozytów wzmacnianych celulozowymi włóknami krótkimi |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413335A PL234621B1 (pl) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Sposób otrzymywania termoplastycznych kompozytów wzmacnianych celulozowymi włóknami krótkimi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL413335A1 PL413335A1 (pl) | 2017-02-13 |
| PL234621B1 true PL234621B1 (pl) | 2020-03-31 |
Family
ID=57965303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL413335A PL234621B1 (pl) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | Sposób otrzymywania termoplastycznych kompozytów wzmacnianych celulozowymi włóknami krótkimi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL234621B1 (pl) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4276142A1 (en) | 2022-05-09 | 2023-11-15 | Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Lukasiewicza | Method for multiple processing of biodegradable thermoplastic composite products |
| EP4393998A1 (en) | 2023-01-02 | 2024-07-03 | Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Lukasiewicza | A biodegradable thermoplastic composite and a method for producing the biodegradable thermoplastic composite |
-
2015
- 2015-08-03 PL PL413335A patent/PL234621B1/pl unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4276142A1 (en) | 2022-05-09 | 2023-11-15 | Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Lukasiewicza | Method for multiple processing of biodegradable thermoplastic composite products |
| EP4393998A1 (en) | 2023-01-02 | 2024-07-03 | Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Lukasiewicza | A biodegradable thermoplastic composite and a method for producing the biodegradable thermoplastic composite |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL413335A1 (pl) | 2017-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tarrés et al. | Bio-polyethylene reinforced with thermomechanical pulp fibers: Mechanical and micromechanical characterization and its application in 3D-printing by fused deposition modelling | |
| Mitchell et al. | Recycling disposable cups into paper plastic composites | |
| Karger‐Kocsis et al. | Skin‐core morphology and failure of injection‐molded specimens of impact‐modified polypropylene blends | |
| CN101490164B (zh) | 热塑性制品和使用改进的母料制造该制品的方法 | |
| Doumbia et al. | Flax/polypropylene composites for lightened structures: Multiscale analysis of process and fibre parameters | |
| Choudhry et al. | Mechanical behaviour of polypropylene and human hair fibres and polypropylene reinforced polymeric composites | |
| US5567364A (en) | Amalgamation of polymer materials | |
| Horta et al. | Study of wood-plastic composites with reused high density polyethylene and wood sawdust | |
| Hidalgo-Salazar et al. | Influence of Incorporation of Natural Fibers on the Physical, Mechanical, and Thermal Properties of Composites LDPE‐Al Reinforced with Fique Fibers | |
| Rabbi et al. | Injection-molded natural fiber-reinforced polymer composites–a review | |
| Arribasplata-Seguin et al. | Rotational molding parameters of wood-plastic composite materials made of recycled high density polyethylene and wood particles | |
| CN109563350A (zh) | 柔性纤维的真空辅助共挤出和所生产的可模制热塑性复合材料 | |
| WO2016157151A1 (en) | Composite material comprising at least one thermoplastic resin and granular shive from hemp and / or flax | |
| Lisperguer et al. | Thermal and mechanical properties of wood flour–polystyrene blends from postconsumer plastic waste | |
| CN104479273B (zh) | 吹塑用热塑性树脂组合物及其制备方法 | |
| CN106147009A (zh) | 一种由再生聚丙烯制备的填充母粒及其制备方法 | |
| Tang et al. | Rheological behavior and mechanical properties of ultra-high-filled wood fiber/polypropylene composites using waste wood sawdust and recycled polypropylene as raw materials | |
| PL234621B1 (pl) | Sposób otrzymywania termoplastycznych kompozytów wzmacnianych celulozowymi włóknami krótkimi | |
| Xie et al. | Influence of particle concentration and type on flow, thermal, and mechanical properties of wood-polypropylene composites | |
| Arzondo et al. | Injection molding of long sisal fiber–reinforced polypropylene: Effects of compatibilizer concentration and viscosity on fiber adhesion and thermal degradation | |
| Nakao et al. | Mechanical properties of injection molded products fabricated by direct fiber feeding injection molding | |
| Pregi et al. | Modeling the mechanical properties of polypropylene/lignin/flax hybrid composites | |
| US20130052448A1 (en) | Process for the Production of Fiber Reinforced Thermoplastic Composites | |
| Badri et al. | Mechanical properties of poyurethane composites from oil palm resources | |
| PT104704A (pt) | Compósitos à base de cortiça reforçados com fibras |