CZ307809B6 - Polymerní kompozit s částicovým plnivem rostlinného původu - Google Patents

Polymerní kompozit s částicovým plnivem rostlinného původu Download PDF

Info

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
Application number
CZ2016-220A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2016220A3 (cs
Inventor
Jiří HABR
Martin Seidl
Jiří BOBEK
Original Assignee
Technická univerzita v Liberci
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technická univerzita v Liberci filed Critical Technická univerzita v Liberci
Priority to CZ2016-220A priority Critical patent/CZ307809B6/cs
Publication of CZ2016220A3 publication Critical patent/CZ2016220A3/cs
Publication of CZ307809B6 publication Critical patent/CZ307809B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions 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
    • C08L23/10Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12Polypropene

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

Polymerní kompozit se syntetickou polymerní matricí a částicovým plnivem rostlinného původu pro výrobu plastových dílů obsahuje od 62,5 do 91 hmotnostních % polypropylenu (PP), 5 až 30 hmotnostních % částicového plniva o velikosti od 0,1 do 0,6 mm na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regia 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.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká složení polymemího kompozitu s částicovým plnivem rostlinného původu pro výrobu plastových dílů s vyššími užitnými vlastnostmi.
Dosavadní stav techniky
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.
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. 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.
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).
- 1 CZ 307809 B6
Podstata vynálezu
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:
1. Částicové plnivo musí být před granulací alkalicky upraveno za následných podmínek:
- 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.
2. Velikost částic musí být v rozsahu od 0,1 mm do 0,6 mm a to v následující distribuci největšího rozměru:
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 mm
3. Hmotnostní obsah aditiva v kompozitu musí úměrně růst s rostoucím hmotnostním obsahem rostlinných částic dle následujícího pravidla:
3,35 + (NP · 0,133) = A [%]
Kde:
NP ... hmotnostní procentuální obsah rostlinného částicového plniva v kompozitu
A ... 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, nukleační činidla, apod. Toto procentuální doplnění může být provedeno z hlediska snížení hmotnostních % přírodních částic anebo z hlediska snížení hmotnostních % polypropylenové matrice.
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 uskutečnění vynálezu
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 matrice
-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.
Varianta 1:
Složka A: 60,6 hmotnostních % polypropylenu
Složka B: 30 hmotnostních % rostlinného částicového plniva na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regia
Složka C: 7,4 hmotnostních % aditiva na bázi maleinanhydridu
Složka D: 2 hmotnostní % dalších přísad (pigmenty)
Varianta 2:
Složka A: 89 hmotnostních % polypropylenu
Složka B: 5 hmotnostních % rostlinného částicového plniva na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regia
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 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).
Průmyslová využitelnost:
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.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (1)

1. 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, 5 až 30 hmotnostních % rostlinného částicového plniva na bázi jemně drcených obalů plodů stromu Juglans regia, přičemž plnivo je alkalicky upraveno pomocí roztoku NaOH a velikost částic je v rozsahu od 0,1 do 0,6 mm, a to v následující distribuci největšího rozměre, tedy
12 hmotn. % až 19 hmotn. % z celkového hmotnostního obsahu částic - největší rozměr částic 0,1 mm až 0,3 mm,
31 hmotn. % až 63 hmotn. % z celkového hmotnostního obsahu částic - největší rozměr částic 0,3 až 0,5 mm nebo
25 hmotn. % až 50 hmotn. % z celkového hmotnostního obsahu částic - největší rozměr částic 0,5 až 0,6 mm, a dále kompozit obsahuje 4 až 7,5 hmotnostních % aditiva na bázi maleinanhydridu, jehož dávkování musí splňovat pravidlo 3,35 + (NP · 0,133) = A [%], kde
-3 CZ 307809 B6 „NP“ je hmotnostní procentuální obsah rostlinného částicového plniva v kompozitu a „A“ znamená hmotnostní procentuální obsah aditiva na bázi maleinanhydridu, přičemž kompozit je doplněn dalšími přísadami, kterými jsou maziva, anorganická plniva, barviva, UV stabilizátory, retardéry hoření, antistatika, nukleační činidla, kdy toto procentuální doplnění 5 je provedeno z hlediska snížení hmotnostních % polypropylenové matrice, a to o 2 hmotn.
CZ2016-220A 2016-04-15 2016-04-15 Polymerní kompozit s částicovým plnivem rostlinného původu CZ307809B6 (cs)

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 CZ2016220A3 (cs) 2017-10-25
CZ307809B6 true 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)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103865178A (zh) * 2014-03-28 2014-06-18 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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103865178A (zh) * 2014-03-28 2014-06-18 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

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (cs) 2017-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102492305B (zh) 利用造纸固体废弃物制备木塑复合材料的配方及其方法
Surata et al. Mechanical properties of rice husks fiber reinforced polyester composites
CN105504853A (zh) 一种新型木塑复合材料
CZ307809B6 (cs) Polymerní kompozit s částicovým plnivem rostlinného původu
CZ306879B6 (cs) Biokompozit s PLA matricí a vlákny banánovníku
CZ307081B6 (cs) Hybridní kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí, vlákny konopí a skleněnými dutými kuličkami
Frącz et al. The optimization of PHBV-hemp fiber biocomposite manufacturing process on the selected example
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.
CZ23867U1 (cs) Kompozitní materiál s přírodními viákennými plnivy na bázi konopí pro výrobu plastových dílů
US20260002015A1 (en) Composite resin composition and composite resin molded article
CZ2011852A3 (cs) Kompozit se syntetickou polymerní matricí a bunicinou ve forme prírodních vlákenných plniv
Akubueze et al. Preliminary Studies on the Effect of Size Reduction on Mechanical Properties of Kenaf Particle Reinforced Polymer (K-PRP) Composites for Industrial Application
CZ25823U1 (cs) Kompozitní materiál se syntetickou polymerní matricí a vlákny banánovníku
Mekap et al. Secondary fiber/recycled polypropylene composites
CZ2011853A3 (cs) Kompozitní materiál s prírodními vlákennými plnivy na bázi buniciny pro výrobu plastových dílu
Gozdecki Application of the modified hybrid rule of mixture (ROHM) and Halpin–Tsai equation for predicting mechanical properties of wood/hemp/polymer composites
CZ306882B6 (cs) Polymerní kompozit s přírodními vlákny a lehčenou matricí
CZ24040U1 (cs) Kompozitní materiál s přírodními vlákennými plnivy na bázi kokosu pro výrobu plastových dílů
Sullins Biocomposite material evaluation and processing for automotive interior components
Olszewski et al. Wood Flour-Reinforced Phenolic Foams (WFPF)
CZ23868U1 (cs) Kompozitní materiál s přírodními vlákennými plnivy na bázi lnu pro výrobu plastových dílů
CZ24915U1 (cs) Kompozit s termoplastickou polyolefínickou matricí a vlákny kokosu pro extruzní procesy
CZ23869U1 (cs) Kompozitní materiál s přírodními vlákennými plnivy na bázi ovčí vlny pro výrobu plastových dílů

Legal Events

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

Effective date: 20220415