CZ2016220A3 - Polymerní kompozit s částicovým plnivem rostlinného původu - Google Patents
Polymerní kompozit s částicovým plnivem rostlinného původu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2016220A3 CZ2016220A3 CZ2016-220A CZ2016220A CZ2016220A3 CZ 2016220 A3 CZ2016220 A3 CZ 2016220A3 CZ 2016220 A CZ2016220 A CZ 2016220A CZ 2016220 A3 CZ2016220 A3 CZ 2016220A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- weight
- particulate filler
- composite
- component
- polymer composite
- Prior art date
Links
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims description 31
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 26
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 17
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 13
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 13
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 claims description 13
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 12
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 10
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000012963 UV stabilizer Substances 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 2
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 2
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 2
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 240000007049 Juglans regia Species 0.000 description 3
- 235000009496 Juglans regia Nutrition 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000198134 Agave sisalana Species 0.000 description 1
- 241000193766 Arianta Species 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 description 1
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 description 1
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 241000219146 Gossypium Species 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 238000010169 landfilling Methods 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 1
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)
Description
Polymerní kompozit s částkovým plnivem rostlinného původu
Oblast techniky
Technické řešení se týká složení polymemího kompozitu s částicovým plnivem rostlinného původu pro výrobu plastových dílů s vyššími užitnými vlastnostmi.
Dosavadní stav techniky
Polymemí materiály a jejich kompozity patří k nej progresivněji se rozvíjejícím se materiálům, protože polymemí 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.
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.
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. Nej používanějšími 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.
Navržené technické řešení reaguje na vzrůstající poptávku a požadavky na tyto materiály, které jsou však v České republice doposud velmi málo rozšířené. Tlak na aplikace takovýchto materiálů 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).
Podstata technického řešení
Technické řešení 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 technického řešení 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:
Částicové plnivo musí být před granulací alkalicky upraveno za následných podmínek:
Plnivo musí být máčeno ve vodném roztoku NaOH o koncentraci 10-20 % po dobu 2 až 4 hodiny. Poté musejí být částice důkladně propláchnuty destilovanou vodou.
2.
3.
Kde:
NP
A
Velikost částic musí být v rozsahu od 0,1 mm do 0,6 mm a to v následující distribuci největšího rozměru:
hm. % -19 hm. % z celkového hmotnostního obsahu částic - největší rozměr částic 0,1 mm - 0,3 mm hm. % - 63 hm. % z celkového hmotnostního obsahu částic - největší rozměr částic 0,3 mm - 0,5 mm hm. % - 50 hm. % z celkového hmotnostního obsahu částic - největší rozměr částic 0,5 mm - 0,6 mm
Hmotnostní obsah aditiva v kompozitu musí úměrně růst s rostoucím hmotnostním obsahem rostlinných částic dle následujícího pravidla:
3,35 + (NP · 0,133) =A [%]
... hmotnostní procentuální obsah rostlinného částicového plniva v kompozitu
... hmotnostní procentuální obsah aditiva na bázi maleinanhydridu
Takto připravený kompozit může být dle požadavků na konečné a užitné vlastnosti dílů a polotovarů nebo dle požadavků procesu doplněn dalšími přísadami, jako jsou maziva, anorganická plniva, barviva, UV stabilizátory, retardéry hoření, pigmenty, antistatika, nukleací činidla, apod. Toto procentuální doplnění může být provedeno z hlediska snížení hmotnostních % přírodních částic anebo z hlediska snížení hmotnostních % polypropylenové matrice.
-1 i «
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.
Příklady provedení technického řešení
Polymemí kompozit se syntetickou polymemí matricí a částicovým plnivem rostlinného původu je následně popsán na následujících příkladech včetně uvedení vhodné aplikace, přičemž složku A tvoří syntetická matrice polypropylenu (PP), složku B částicové plnivo rostlinného původu (o velikosti od 0,1 do 0,6 mm), složku C aditivum na bázi maleinanhydridu.
Příklady variant bez přísad:
V arianta 1:
Složka A: 74 hmotnostních % polypropylenu
Složka B: 20 hmotnostních % částicového plniva rostlinného původu
Složka C: 6 hmotnostních % aditiva na bázi maleinanhydridu
Varianta 2:
Složka A: 87,6 hmotnostních % polypropylenu
Složka B: 8 hmotnostních % částicového plniva rostlinného původu
Složka C: 4,4 hmotnostních % aditiva na bázi maleinanhydridu
Příklady variant s použitím přísad:
Varianta 3:
Složka A: 60,6 hmotnostních % polypropylenu
Složka B: 30 hmotnostních % částicového plniva rostlinného původu
Složka C: 7,4 hmotnostních % aditiva na bázi maleinanhydridu
Složka D: 2 hmotnostní % dalších přísad (pigmenty)
Varianta 4:
Složka A: 89 hmotnostních % polypropylenu
Složka B: 5 hmotnostních % částicového plniva rostlinného původu
Složka C: 4 hmotnostních % aditiva na bázi maleinanhydridu
Složka D: 2 hmotnostní % dalších přísad (pigmenty)
Polymemí kompozit se syntetickou polymemí matricí a částicovým plnivem rostlinného původu 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).
Průmyslová využitelnost:
Polymemí kompozit se syntetickou polymemí matricí a částicovým plnivem rostlinného původu podle předloženého technického řešení je vhodný výhradně pro výrobu vstřikovaných plastových dílů.
Claims (2)
- R4ÁR0KY NA OCHRANĚ f/VTEPWV g11. Polymemí kompozit se syntetickou polymemí matricí a částicovým plnivem rostlinného původu pro výrobu plastových dílů, vyznačující se tím, že kompozit obsahuje od 62,5 do 91 hmotnostních % polypropylenu (PP), 5 až 30 hmotnostních % částicového plniva rostlinného původu (o velikosti od 0,1 do 0,6 mm dle výše popsané distribuce) a 4 až 7,5 hmotnostních % aditiva na bázi maleinanhydridu, jehož dávkování musí splňovat pravidlo 3,35 + (NP · 0,133) = A [%] kde „NP“ je hmotnostní procentuální obsah rostlinného částicového plniva v kompozitu a „A“ znamená hmotnostní procentuální obsah aditiva na bázi maleinanhydridu.
- 2. Polymemí kompozit se syntetickou polymemí matricí a částicovým plnivem rostlinného původu pro výrobu plastových dílů podle nároku 1 vyznačující se tím, že kompozit je doplněn dalšími přísadami, jako jsou maziva, anorganická plniva, barviva, UV stabilizátory, retardéry hoření, antistatika, nukleací činidla, apod. kdy toto procentuální doplnění je provedeno z hlediska snížení hmotnostních % částicového plniva rostlinného původu a/nebo z hlediska snížení hmotnostních % polypropylenové matrice.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-220A CZ307809B6 (cs) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Polymerní kompozit s částicovým plnivem rostlinného původu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-220A CZ307809B6 (cs) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Polymerní kompozit s částicovým plnivem rostlinného původu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2016220A3 true CZ2016220A3 (cs) | 2017-10-25 |
| CZ307809B6 CZ307809B6 (cs) | 2019-05-22 |
Family
ID=60084156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-220A CZ307809B6 (cs) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Polymerní kompozit s částicovým plnivem rostlinného původu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ307809B6 (cs) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103865178B (zh) * | 2014-03-28 | 2016-03-23 | 上海瀚氏模具成型有限公司 | 汽车内饰件用增韧耐划伤pp/hdpe塑料及其制备方法 |
| CN105062110A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-18 | 桂林理工大学 | 一种利用核桃壳粉制备聚丙烯基木塑复合材料的方法 |
-
2016
- 2016-04-15 CZ CZ2016-220A patent/CZ307809B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ307809B6 (cs) | 2019-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ayrilmis et al. | Utilizing waste manhole covers and fibreboard as reinforcing fillers for thermoplastic composites | |
| Haque et al. | Coir fiber reinforced polypropylene composites: physical and mechanical properties | |
| CZ2016220A3 (cs) | Polymerní kompozit s částicovým plnivem rostlinného původu | |
| Naguib et al. | Advancing sustainable development through polymer-natural fiber composites: A comprehensive review of structure, properties, and processing techniques | |
| CZ306879B6 (cs) | Biokompozit s PLA matricí a vlákny banánovníku | |
| CN106459493B (zh) | 用可再生内容物成形的热塑性塑料 | |
| CZ307081B6 (cs) | Hybridní kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí, vlákny konopí a skleněnými dutými kuličkami | |
| CZ23866U1 (cs) | Kompozitní materiál s přírodními vlákennými plnivy na bázi buničiny pro výrobu plastových dílů | |
| CZ2013420A3 (cs) | Kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí a vlákny banánovníku | |
| Tech et al. | Material and Technological Development of Natural Fiber Reinforced Cellulose Acetate Butyrate. | |
| CZ2011852A3 (cs) | Kompozit se syntetickou polymerní matricí a bunicinou ve forme prírodních vlákenných plniv | |
| CZ23867U1 (cs) | Kompozitní materiál s přírodními viákennými plnivy na bázi konopí pro výrobu plastových dílů | |
| Mekap et al. | Secondary fiber/recycled polypropylene composites | |
| US20260002015A1 (en) | Composite resin composition and composite resin molded article | |
| CZ2011853A3 (cs) | Kompozitní materiál s prírodními vlákennými plnivy na bázi buniciny pro výrobu plastových dílu | |
| CZ25823U1 (cs) | Kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí a vlákny banánovníku | |
| CZ24040U1 (cs) | Kompozitní materiál s přírodními vlákennými plnivy na bázi kokosu pro výrobu plastových dílů | |
| CZ306882B6 (cs) | Polymerní kompozit s přírodními vlákny a lehčenou matricí | |
| CZ2011854A3 (cs) | Kompozitní materiál s prírodními vlákennými plnivy na bázi kokosu pro výrobu plastových dílu | |
| CZ24915U1 (cs) | Kompozit s termoplastickou polyolefínickou matricí a vlákny kokosu pro extruzní procesy | |
| CZ2015866A3 (cs) | Hybridní polymerní kompozit s přírodními a skleněnými vlákny | |
| CZ2011855A3 (cs) | Kompozitní materiál s prírodními vlákennými plnivy na bázi konopí pro výrobu plastových dílu | |
| CZ29734U1 (cs) | Hybridní polymerní kompozit s přírodními a skleněnými vlákny | |
| CZ23869U1 (cs) | Kompozitní materiál s přírodními vlákennými plnivy na bázi ovčí vlny pro výrobu plastových dílů | |
| CZ23868U1 (cs) | Kompozitní materiál s přírodními vlákennými plnivy na bázi lnu pro výrobu plastových dílů |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220415 |