CZ9364U1 - Biologicky odbouratelný materiál z obnovitelných surovin - Google Patents
Biologicky odbouratelný materiál z obnovitelných surovin Download PDFInfo
- Publication number
- CZ9364U1 CZ9364U1 CZ876698U CZ876698U CZ9364U1 CZ 9364 U1 CZ9364 U1 CZ 9364U1 CZ 876698 U CZ876698 U CZ 876698U CZ 876698 U CZ876698 U CZ 876698U CZ 9364 U1 CZ9364 U1 CZ 9364U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- rubber
- weight
- biodegradable
- fillers
- material according
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 46
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title description 8
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 37
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 37
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 23
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 15
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 15
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 14
- 229920001397 Poly-beta-hydroxybutyrate Polymers 0.000 claims description 11
- 229920000331 Polyhydroxybutyrate Polymers 0.000 claims description 11
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 11
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N Glycerol trioctadecanoate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 8
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 8
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 claims description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 239000004464 cereal grain Substances 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 4
- 235000007238 Secale cereale Nutrition 0.000 claims description 4
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 claims description 3
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 3
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 2
- 229920003124 powdered cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 235000019814 powdered cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 claims 1
- 244000131522 Citrus pyriformis Species 0.000 claims 1
- 239000001828 Gelatine Substances 0.000 claims 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 claims 1
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 claims 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 claims 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 5
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 5
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 3
- WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxybutyric acid Chemical compound CC(O)CC(O)=O WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 2
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 2
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 2
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- IUPHTVOTTBREAV-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxybutanoic acid;3-hydroxypentanoic acid Chemical compound CC(O)CC(O)=O.CCC(O)CC(O)=O IUPHTVOTTBREAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920013642 Biopol™ Polymers 0.000 description 1
- 240000008564 Boehmeria nivea Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002871 Dammar gum Polymers 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 description 1
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 description 1
- 241000209056 Secale Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 description 1
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004482 other powder Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- -1 rice starch Polymers 0.000 description 1
- 229940100486 rice starch Drugs 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Biologicky odbouratelný materiál z obnovitelných surovin
Oblast techniky
Technické řešení se týká biologicky odbouratelného materiálu.
Dosavadní stav techniky
Biologicky odbouratelnými materiály se rozumí materiály, které se vlivy životního prostředí a činností destruentů rozkládají. Jsou již známy biologicky odbouratelné materiály, u nichž je jako základní materiál použit hrách. Dále je známo zapracovávání škrobu do klasických polymerů, čímž se dosáhne částečné rozložitelnosti. U takových umělých hmot s plnivem škrob se však odbourává pouze včleněný škrobový podíl, čímž se umělohmotná matrice rozpadá na velké množství malých částí. Cílem technického řešení je odstranění nedostatků dosavadního stavu techniky a navržení materiálu, který je úplně biologicky odbouratelný a vhodný k přijetí bodových nebo vláknitých částic jakožto plniva za účelem vytvoření kompozitních materiálů.
Podstata technického řešení
Nedostatky dosavadního stavu techniky významnou měrou odstraňuje a cíl technického řešení splňuje biologicky odbouratelný materiál podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že odbouratelný materiál obsahuje 5 až 50 hmotnostních % kaučuku, 4 až 25 hmotnostních % škrobu, 10 až 50 hmotnostních % alespoň jedné ze skupiny látek polybetahydroxymáselnan a celulóza, 0 až 15 hmotnostních % pomocných látek a 0 až 65 hmotnostních % plniva. Podle výhodného provedení může biologicky odbouratelný materiál obsahovat 10 až 30 hmotnostních % kaučuku, 5 až 15 hmotnostních % škrobu, 20 až 30 hmotnostních % alespoň jedné ze skupiny látek polybetahydroxymáselnan a celulóza, 0 až 10 hmotnostních % pomocných látek a 25 až 60 hmotnostních % plniva. S výhodou mohou být plniva rostlinného původu, zejména obilná zrna, rostlinná vlákna nebo granuláty pukaných obilných zrn. Podle výhodného provedení může být alespoň jedna ze složek kaučuk a plnivo pro plastifíkační zahřátí v jedné z forem vločkovitá, granulovaná, vláknitá a prášková. S výhodou může být složka kaučuku pro plastifikační zahřátí ve šnekovém extrudéru nebo ve stroji pro vstřikové lití ve formě vloček a ostatní složky ve formě prášku nebo granulátu. S výhodou mohou být pomocné látky tvořeny alespoň jednou ze skupiny látek stearin, kyselina citrónová a barviva. Pro výrobu dílů formy vstřikového lití může být s výhodou biologicky odbouratelný materiál z obnovitelných surovin podle technického řešení ve formě granulátu. Materiály se základním složením podle nároků 1 a 2 obsahují 5 až 50 hmotnostních % kaučuku a 4 až 25 hmotnostních % škrobu. K těmto základním složkám, totiž kaučuku a škrobu, je přimíšena třetí součást s podílem 10 až 50 % hmotn. U této složky se jedná buď o polybetahydroxymáselnan nebo o práškovou celulózu. První jmenovaná látka se získává polymerací kyseliny betahydroxymáselné. Je obchodována též pod označením „Biopol“ (fa. Zeneca). Podstatnou složkou materiálu podle technického řešení je kaučuk. Přednostně se sice používá přírodní kaučuk, protože je úplně biologicky odbouratelný. Lze však použít i umělé kaučuky, které jsou, podle druhu použitých přísad, odbouratelné alespoň částečně nebo po delším uložení za podmínek pro odbourávání. Škrobový prášek a třetí, v podstatě rovněž práškovitá složka jsou homogenně rozptýleny v základní hmotě kaučuk a alespoň pouhým okem již nejsou rozeznatelné. Materiál bez obsahu plniv vykazuje podle podílu kaučuku velkou elasticitu. Hodí se proto spíše k výrobě stříkaných výrobků, u nichž záleží méně na pevnosti a stabilitě, nýbrž spíše na elastických vlastnostech. U kompozitních materiálů záleží na tom, aby mezi včleněnými částicemi, například bodovými nebo vláknitými částicemi a materiálem matrice, byla dostatečná přilnavost. Mechanické vlastnosti jsou totiž rozhodujícím způsobem určovány jakostí rozhraní mezi částicemi a matricí. Ukázalo se, že materiál dle nároků 1 a 2 může pojmout relativně velká množství plniv resp. vyztužovadel po způsobu umělé hmoty vyztužené skleněným vláknem. Podle technického řešení se jako vyztužující vložky používají
-1 CZ 9364 U1 granulované nebo vláknité látky z obnovitelných surovin. Takovými surovinami mohou být například rozmělněná obilná zrna nebo rostlinná vlákna. Vzniklé materiály se vyznačují tvrdostí a pevností větší oproti materiálu bez plniv. Proto se hodí k výrobě větších a zvláště též plošných dílců, například pro vnitřní obložení automobilů. K materiálům podle technického řešení lze přidat pomocné látky až do maximálně asi 15 % hmotn. Rozumí se jimi látky, které modifikují materiály, aniž by podstatně ovlivnily jejich mechanické vlastnosti. Takovými látkami jsou například plastifikátory (například stearin), zlepšující plastifikaci výchozích látek ve strojích pro lití vstřikem nebo extrudérech (viz dále níže). Může se jednat i o barviva nebo o látky na ochranu proti požeru. Dalším cílem technického řešení je navržení metody výroby materiálů dle technického řešení. Kaučuk (vnezesítěné formě) je jak známo relativně viskózní, lepivá, „gumovitá“ hmota, do které lze práškovité nebo granulované látky zapracovávat jen ztěží. To platí jak pro umělý, tak pro přírodní kaučuk. Posledně jmenovaný je zpravidla ve formě takzvaných listů, které se již v zemi výrobce získávají z latexu kaučukovníků odpařením vodní složky. Zapracování prášku jako je škrob nebo celulóza nebo hrubozmných částic do takové kaučukové hmoty by případně bylo možné s velmi výkonnými řezacími a hnětacími stroji při vysoké spotřebě energie. Podle technického řešení se navrhuje použít kaučuk ve formě vloček nebo granulátu. Dá se potom velmi snadno dokonale smísit s dalšími složkami v jednoduchých míchačkách. Jako plniva pro kompozitní látky lze použít granuláty a vlákna nejrůznějších rostlin. Jmenujme obzvláště granuláty ze semen obilnin, jako kukuřice, žita a pšenice. Jako vláknité látky přicházejí v úvahu například vlákna z čínské trávy nebo z tobolek bavlníku. Lze použít i dřevitá vlákna nebo vlákna bavlníku. Překročí-li obsah plniv 60 % hmotn., stává se materiál očividně křehkým. Základní matrice, z kaučuku, bramborového škrobu a polybetahydroxymáselnanu (dále jen PBHB) resp. celulózy potom již není schopen držet včleněné částice pohromadě, její přijímací schopnost je jaksi překročena. Ke křehnutí materiálu rovněž dochází, když podíl kaučuku klesá pod 10 % hmotn. Při obsahu kaučuku vyšším než 30 % hmotn. se materiál stává elastičtějším a stále více ztrácí vlastnosti kompozitního materiálu, totiž tvrdost a pevnost. Při obsahu plniv vyšším než asi 60 % hmotn. lze pozorovat zhoršení mechanických vlastností. Obzvláště klesá pevnost v tahu. Přísady z obnovitelných surovin jsou přirozeně hydrofilní, to znamená, že přijímají vodu. Vykazuje-li podíl včleněných látek z obnovitelných surovin více než 60 % hmotn., dosahuje bobtnavost materiálu již netolerovatelné míry. Při vyšším podílu částic je kromě toho ztíženo rovnoměrné rozptylování během plastifikace. Pomocné látky, jako kyselina citrónová jakožto ochrana proti požeru (odrazující hlodavce, jako myši a krysy) nebo stearin jako plastifikátor, mají být omezeny na celkově 10 % hmotn., aby se dalekosáhle vyloučilo negativní ovlivnění mechanických vlastností. Výhoda použití upravených obilných zrn, jako je například popcom, spočívá v tom, že lze obdržet materiály nízké hustoty. Díky vzduchovým uzavřeninám v těchto materiálech se kromě toho zvyšuje tepelně izolační schopnost materiálů.
Příklady provedení
Biologicky odbouratelný materiál z obnovitelných surovin příkladně obsahuje
Příklad 1 přírodní kaučuk, vločky bramborový škrob popcom žito
PBHB kyselina citrónová
Příklad 2 přírodní kaučuk, vločky bramborový škrob hmotnostních % 6 hmotnostních % hmotnostních % 26 hmotnostních % 25 hmotnostních % hmotnostní %.
hmotnostních % 12 hmotnostních %
-2CZ 9364 U1 oves popcom damarová pryskyřice PBHB kyselina citrónová stearin želatina prášková
Příklad 3 přírodní kaučuk, vločky bramborový škrob oves žito
PBHB stearin kyselina citrónová želatina prášková popcom hmotnostních % 12 hmotnostních % 12 hmotnostních % 19 hmotnostních % 3 hmotnostní % 2 hmotnostní % 2 hmotnostní %.
hmotnostních % 13 hmotnostních % 13 hmotnostních % 26 hmotnostních % 20 hmotnostních % 3 hmotnostní % hmotnostní % 2 hmotnostní % 7 hmotnostních %.
Ke směsím o složení dle příkladů 1 až 3 byl přidán stearin jako plastifikátor. „Základní matrice“ u těchto směsí sestává z kaučuku, bramborového škrobu a PBHB. Ve výše i v níže jmenovaných příkladech byl bramborový škrob použit jako základní součást základní matrice, obzvláště z nákladových důvodů. Lze však použít i jiné druhy škrobů, jako například rýžový, kukuřičný nebo obilný. Kaučuk ve formě vloček nebo granulátu je k dostání v obchodě. V další operaci se takto obdržená výchozí směs plastifikuje zahřátím v obyčejném šnekovém extrudéru nebo obyčejném stroji pro lití vstřikem. Přitom se kaučukové vločky resp. zrna zahřejí až na teplotu měknutí. Působením šneku jak extrudéru, tak stroje pro lití vstřikem se jednotlivé složky výchozí směsi intenzivně promíchávají. Viskozní lepivý kaučuk má obvykle sklon usazovat se na vnitřních stěnách šnekového prostoru zmíněných strojů. Tento efekt působí proti dokonalému promíchávání složek. Vede též ke zvýšenému tření a tím ke zvýšení teploty zpracovávané hmoty. Zvýšení teploty vede k nežádoucím změnám, obzvláště k tvrdnutí kaučuku. Jsou-li však podle technického řešení zpracovávány kaučukové vločky nebo kaučukový granulát ve směsi se jmenovanými součástmi v extrudéru nebo stroji pro lití vstřikem, tento efekt se nevyskytuje. Lpění kaučuku na šneku a na vnitřních stěnách stroje se účinně zamezí tím, že jednotlivé částice kaučuku jsou alespoň v počátečním stadiu plastifikace ve šnekovém prostoru obklopeny práškovým obalem. V dalším průběhu zpracovávání se jednotlivé částice kaučuku spojují v homogenní základní hmotu, v níž jsou přísady rovnoměrně rozptýleny. Výsledkem zpracování ve šnekovém prostoru jmenovaných strojů tak je plastifikovaná, extrudovaná a stříkatelná hmota. V další operaci se tato hmota buďto extruduje ve formě provazce, nebo je vstřikována do formy. V prvním případě je extrudovaný provazec materiálu rozmělněn, tedy granulován. Materiál podle technického řešení je potom ve formě granulátu, který je možno skladovat prakticky libovolně dlouho a použít k výrobě stříkaných dílců. V posledně jmenovaném případě se materiál dle technického řešení vstřikuje přímo do formy a žádaný výrobek se dostane přímou cestou. Jako výhodné se ukázalo, když se při plastifikaci výchozí hmoty ve šnekovém prostoru dodržuje teplota 170 °C až 180 °C. Při teplotě pod 170 °C nelze docílit dostatečného změknutí kaučuku a tím uspokojivého zapracování přísad. Zde však snad hrají roli i jiné teplotní efekty. Obzvláště pak podléhají přidávané přírodní látky při převládajících teplotách nikoliv nepodstatné změně a přeměně, které zřejmě mají pro vlastnosti materiálu nikoliv nepodstatnou roli. Z tohoto důvodu nelze teplotu zvyšovat značně nad 180 °C. Přírodní látky, sestávající převážně ze škrobu, celulózy a bílkovin, se při vyšších teplotách zčásti změní natolik, že obdržený materiál již nevykazuje žádané vlastnosti. Obzvláště mohou komponenty obsahující uhlík, jako celulóza nebo škrob, shořet nebo zuhelnatět. Materiál dle technického řešení je schopen pojmout plniva v množství až 65 % hmotn. Tím lze vyrobit široké spektrum kompozitních látek s nejrůznějším
-3CZ 9364 U1 stupněm pevnosti a tvrdosti. S kompozitními látkami dle technického řešení byly vyrobeny stříkané dílce, jako například poháiy, desky, skořepiny a díly pro vnitřní obložení automobilů. Vyrobená tělesa byla prohlédnuta a byla zkoušena jejich způsobilost. Byla zhotovena i zkušební tělesa, aby u nich byla, jak ještě bude vysvětleno níže, zjištěna různá mechanická charakteristická data. Ze všech těchto pokusů vyplynulo, že lze obdržet materiály se zvláště výhodnými vlastnostmi, jestliže je dodrženo složení (hmotnostních %) kaučuk 10 až 30%, bramborový škrob 5 až 15 %, polybetahydroxymáselnan/celulóza 20 až 30 %, plniva 20 až 60 %, pomocné látky max. 10%. Při výrobě materiálu dle technického řešení bylo postupováno následovně: Vločkový nebo granulovaný kaučuk byl dokonale promísen se zbývajícími součástmi v obvyklé míchačce. Alespoň bramborový škrob je přitom jako jemný prášek resp. moučka, zatímco plniva, tedy popcom, žito a oves, jsou v granulované formě. Po smísení jsou latexové vločky rovnoměrně rozmíchané v ostatních součástech resp. naopak. Takto připravená výchozí směs byla nyní plastifikována v 75-tunovém vstřikovacím stroji. Za tím účelem byla plněna do násypky stroje, čímž se dostala do šnekového prostoru stroje. Stroj byl zahříván tak, aby hmota nacházející se ve šnekovém prostoru vykazovala teplotu 170 °C až 180 °C. V této teplotní oblasti kaučuk měkne. Rotací šneku se plniva a pomocné látky zapracovávají do kaučukové matrice. Při vládnoucí teplotě se mění i přidané látky. Zkoumání tohoto však provedeno nebylo. Je však domněnka, že působení teploty na přírodní látky ve šnekovém prostoru není nepodstatné pro vlastnosti pozdějšího materiálu. Usazování kaučukových vloček, které jsou přinejmenším v zahřátém stavu lepkavé, na šneku nebo na vnitřních stěnách šnekového prostoru se zamezí tím, že kaučukové vločky jsou obaleny škrobovým práškem nebo jinými práškovými součástmi. Plastifikace hmoty ve šnekovém prostoru je ukončena po asi 1 minutě. Plastifikovanou hmotou byly stříkány různé díly, jako poháry, misky a zkušební tělesa. Zkušební tělesa byla použita pro níže popsané pokusy ke stanovení mechanických charakteristik. Níže jsou jako Zl, Z2, Z3 označena složení dle příkladů 1 až 3.
Ohybová zkouška dle DIN 53452:
Tabulka 1: Pevnost v ohybu (N/mm2)
| číslo vzorku | Z 1 | Z2 | Z3 |
| 1 | 23,38 | 22,22 | 40,42 |
| 2 | 25,09 | 21,17 | 43,17 |
| 3 | 23,39 | 21,55 | 37,36 |
| 4 | 23,86 | 19,43 | 41,29 |
| 5 | 20,91 | 19,54 | 38,62 |
| střední pevnost v ohybu | 23,33 | 20,78 | 40,17 |
Tabulka 2: Protažení při maximální síle (%)
| číslo vzorku | Zl | Z2 | Z3 |
| 1 | 2,35 | 3,14 | 3,21 |
| 2 | 3,00 | 2,36 | 3,14 |
| 3 | 2,47 | 2,57 | 2,86 |
| 4 | 2,23 | 2,71 | 3,08 |
| 5 | 1,68 | 2,28 | 3,05 |
| střední protažení při maximální síle | 2,35 | 2,61 | 3,07 |
Pro provádění ohybových zkoušek dle tabulky 1 a 2 byla použita zkušební tělesa obdélníkového průměrného průřezu 4,16 x 9,89 mm. Zkušební rychlost činila 2 mm/min.
Stanovení modulu pružnosti ohybovou zkouškou dle DIN 53457:
Byla testována zkušební tělesa se střední tloušťkou 4,1 mm a šířkou průměrně 9,9 mm.
• -4CZ 9364 U1
Tabulka 3: Modul pružnosti (N/mm2)
| číslo vzorku | Z 1 | Z2 | Z3 |
| 1 | 1821,2 | 1270,1 | 1749,9 |
| 2 | 1707,3 | 1472,5 | 1844,7 |
| 3 | 1725,0 | 1177,3 | 1881,4 |
| střední modul pružnosti | 1751,2 | 1306,6 | 1825,3 |
Stanovení součinitele délkového protažení:
Ze Z1 a Z2 byla vystříknuta zkušební tělesa o rozměrech 15 x 10,5 x 117 mm. Délkové protažení bylo stanoveno při rychlosti ohřevu 120 K/h. Všechny tři vzorky vykazují až do asi 80 °C poměrně konstantní průběh roztahování. Součinitel délkového protažení a této konstantní oblasti je udán v tabulce 4.
Tabulka 4: Součinitel roztažnosti (10-5K-1)
Z1 Z2 Z3
12,5 13,9 12
Stanovení indexu tavení dle DIN 53735:
Tento pokus byl proveden pouze s materiálem o složení dle příkladu 1 (Zl). Zkušební teplota činila 190 °C. Ke stanovení indexu tavení se malé kousky zkoušené hmoty dají do zkušebního válce a zahřejí. Zkušební válec má na spodní straně trysku, kterou je změklá hmota pístem vsazeným do zkušebního válce (zatížení 2,61 kp) vytlačována ve formě provazce. Jako výsledek byl zjištěn MFI (Melt Flow Index) 2,59 g/10 min.
Stanovení požárního chování dle DIN 75200:
Stanovení požárního chování se vyžaduje obzvláště u materiálů pro vybavení vnitřků automobilů. Byly nástřikem zhotoveny destičky a po dobu 48 hodin uchovávány při normálním klimatu (23 °C, relativní vlhkost vzduchu 50 %). Destičky měly rozměry 139 mm x 79 mm x 3 mm. Destičky byly na okraji zapáleny a byla stanovena dráha hoření a doba hoření. Od každého složení (Zl až Z3) bylo zkoumáno 5 vzorků. V následující tabulce jsou shrnuty střední rychlost hoření a maximální rychlost hoření vždy 5 vzorků.
Tabulka 5: Požární chování (střední a max. rychlost hoření v mm/min)
| Zl | Z2 | Z3 | |
| střední rychlost hoření | 33,4 | 18,2 | 44,4 |
| max. rychlost hoření | 39,8 | 19,9 | 49,0 |
Stanovení hustoty:
Ke stanovení hustoty byly stříkané destičky 2,9 mm x 79 mm x 139 mm zváženy s přesností na 0,001 g. Destičky byly změřeny kvůli stanovení objemu a z hodnot objemů a hmot byla vypočtena hustota.
Tabulka 6: Hustota (g/cm3) střední hustota
Zl Z2 Z3
1,24 1,23 1,20
-5CZ 9364 U1
Stanovení absolutní vlhkosti dle DIN 52351:
Ke stanovení relativní vlhkosti byly destičky se složením Zl, Z2 a Z3 na 48 hodin uloženy za normálních klimatických podmínek (23 °C, relativní vlhkost vzduchu 50 %) a poté byl stanoven přírůstek jejich váhy oproti suchému stavu ve vlhkém vzduchu a ve vodě. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 7.
Tabulka 7: Střední absolutní vlhkost (%)
Zl Z2 Z3 střední absolutní vlhkost 0,21 0,81 0,43
Stanoveni nasákavosti a bobtnavosti dle DIN 52351:
Ke stanovení nasákavosti a bobtnavosti byly destičky z materiálů se složením Zl, Z2 a Z3 nejprve na 48 hodin uloženy za normálního klimatu (23 °C, relativní vlhkost vzduchu 50 %). Část vzorků byla skladována ve vlhkém vzduchu (relativní vlhkost vzduchu 95 %, 55 °C) a po 24, 48, 72 a 96 hodinách byla zjišťována střední změna tloušťky a hmotnosti v procentech.
Tabulka 8: Střední tloušťky a střední změna hmotnosti (změna tloušťky Ad a změna hmotnosti Am v %) při uložení ve vlhkém vzduchu a ve vodě
| A | Zl | Z2 | Z3 | |
| Ad/Am | 24 h | 0,00/0,61 | 1,54/1,25 | 0,96/0,86 |
| po uložení na vzduchu | 48 h | 0,27/0,68 | 1,54/1,25 | 0,96/0,94 |
| 72 h | 0,83/0,68 | 1,54/1,25 | 0,96/0,94 | |
| 96 h | - | - | - | |
| Ad/Am | 24 h | 11,24/2,14 | 15,85/3,76 | 2,25/0,96 |
| po uložení ve vodě | 48 h | 13,61/2,83 | 15,85/5,12 | 3,46/1,52 |
| 72 h | 14,87/3,56 | 16,69/6,35 | 3,46/1,86 | |
| 96 h | 14,87/4,19 | 16,69/7,33 | 3,46/2,19 |
Stanovení pnutí a roztažení ve zkoušce tahem dle DIN 53455:
Ze složení Zl až Z3 byly zhotoveny zkušební tyčinky o střední tloušťce 4 mm a střední šířce 10 mm (normalizovaná tyčinka č. 3). Stanovení pevnosti v tahu a protažení bylo prováděno jednak se zkušební rychlostí 5 mm/min a jednak 50 mm/min. Protažení bylo -odlišně od normy DIN- stanoveno ze změny vzdálenosti upínacích čelistí. Výsledky pokusu jsou shrnuty v tabulkách 9 a 10.
-6CZ 9364 U1
Tabulka 9: Pevnost v tahu (N/mm2)
| číslo vzorku | 5 mm/min | Z1 | Z2 | Z3 50 mm/min | ||
| 50 mm/min | 5 mm/min | 50 mm/min | 5 mm/min | |||
| 1 | 5,92 | 7,94 | 14,11 | 14,69 | 12,10 | 14,01 |
| 2 | 6,79 | 6,65 | 13,46 | 10,98 | 11,68 | 16,86 |
| 3 | 6,64 | 7,04 | 10,13 | 13,35 | 11,73 | 19,48 |
| 4 | 6,83 | 7,84 | 11,18 | 13,01 | 11,43 | 13,98 |
| 5 | 6,57 | 12,05 | 14,05 | 16,49 | 11,10 | 13,42 |
| střední pevnost v tahu | 6,55 | 8,30 | 12,57 | 13,70 | 11,61 | 15,55 |
| Tabulka 10: Protažení při maximální síle (%) | ||||||
| číslo vzorku | Z1 | Z2 | Z3 | |||
| 5 mm/min | 50 mm/min 5 mm/min | 50 mm/min | 5 mm/min | 50 mm/min | ||
| 1 | 6,54 | 8,54 | 9,22 | 9,16 | 11,84 | 13,46 |
| 2 | 6,86 | 7,30 | 7,86 | 8,76 | 11,92 | 14,04 |
| 3 | 7,16 | 8,86 | 8,00 | 6,80 | 12,00 | 15,84 |
| 4 | 7,92 | 8,66 | 8,78 | 7,60 | 11,32 | 12,62 |
| 5 | 7,18 | 8,66 | 8,76 | 10,10 | 12,56 | 10,84 |
| střední | 7,13 | 8,44 | 8,52 | 8,48 | 11,93 | 13,36 |
| protažení při max. síle | ||||||
| Vedle výše popsaných příkladů 1 | až 3 byly zhotoveny materiály s | velmi rozdílným složenin |
a zpracovávány nástřikem. Byly z nich vyrobeny misky, poháry adeskovité stříkané díly. Součásti a rozsahy obsahu těchto příkladů provedení jsou shrnuty v tabulce 11.
-7CZ 9364 U1
Tabulka 11: Příklady č. 4 až 19 (údaje obsahu v hmotnostních %)
Claims (8)
- Příklady
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 zákl. matrice celkem 50 70 33,4 60 80 80 80 75 63,4 65,8 68,7 82,5 60 85 66,6 53,5 vločkový kaučuk 10 20 6,3 10 30 40 50 25 6,7 9,9 21,5 8 6 25 8,3 4,1 bramborový škrob 10 10 6,3 10 20 20 10 6,2 4,3 5,3 4 10 8,3 4,1 PBHB 30 20 20,8 10 20 - 10 25 46,7 - - 53,2 26 50 25 41,2 prášková celulóza 20 40 20 20 25 49,7 42,9 16 24 25 4,1 plniva celkem 40 30 56,3 40 20 20 20 25 36,8 31 21,5 5,3 38 15 33,4 34,1 popcom 6,7 9,3 4,3 - - - - - žito 10 3,1 - - 18 - - - oves - - - - - - - 6,7 - - - - - - - kukuřice 40 30 56,3 40 20 20 20 25 6,7 12,4 4,3 5,3 16 15 16,7 21,8 sója 6,7 6,2 - - 4 - 16,7 8,2 břidličná moučka 12,9 4,1 pomoc, látky celkem 10 10,5 3,1 9,9 12,2 2 12,3 kyselina citrónová 3,1 1,3 1,6 4,1 dam arová pryskyřice 10 6,3 - - - - - · 4,3 5,3 1 4,1 stearin 4,3 5,3 - - - 4,1 želatina prášková 4,2 1 NÁROKY NA OCHRANU1. Biologicky odbouratelný materiál vyznačující se tím, že obsahuje5 kaučuk 5 až 50 hmotn. % škrob 4 až 25 hmotn. % alespoň jednu ze skupiny látek polybetahydroxymáselnan, celulóza 10 až 50 hmotn. % pomocné látky 0 až 15 hmotn. % 10 plnivo 0 až 65 hmotn. %. - 2. Biologicky odbouratelný materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že
obsahuje kaučuk 10 až 30 hmotn. % škrob 5 až 15 hmotn. % 15 alespoň jednu ze skupiny látek polybetahydroxymáselnan, celulóza 20 až 30 hmotn. % pomocné látky 0 až 10 hmotn. % plnivo 25 až 60 hmotn. %. -8CZ 9364 U1 - 3. Biologicky odbouratelný materiál podle nároku 1 nebo 21, vyznačující se tím, že plniva jsou rostlinného původu.
- 4. Biologicky odbouratelný kompozitní materiál podle nároku 3, vyznačující se t í m , že plniva jsou obilná zrna nebo rostlinná vlákna.
- 5. Biologicky odbouratelný kompozitní materiál podle nároku 3, vyznačující se t í m, že plniva jsou granuláty pukaných obilných zrn.
- 6. Biologicky odbouratelný materiál podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň jedna ze složek kaučuk a plnivo je pro plastifikační zahřátí v jedné z forem vločkovitá, granulovaná, vláknitá a prášková.
- 7. Biologicky odbouratelný kompozitní materiál podle nároku 6, vyznačující se tím, že pro plastifikační zahřátí ve šnekovém extrudéru nebo ve stroji pro vstřikové lítí je složka kaučuku ve formě vloček a ostatní složky jsou ve formě prášku nebo granulátu.
- 8. Biologicky odbouratelný materiál podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pomocné látky jsou tvořeny alespoň jednou ze skupiny látek stearin, kyselina citrónová a barviva.Konec dokumentu
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ876698U CZ9364U1 (cs) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | Biologicky odbouratelný materiál z obnovitelných surovin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ876698U CZ9364U1 (cs) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | Biologicky odbouratelný materiál z obnovitelných surovin |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ9364U1 true CZ9364U1 (cs) | 1999-11-30 |
Family
ID=5468579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ876698U CZ9364U1 (cs) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | Biologicky odbouratelný materiál z obnovitelných surovin |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ9364U1 (cs) |
-
1995
- 1995-08-28 CZ CZ876698U patent/CZ9364U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5719203A (en) | Biodegradable composition comprising regenerative raw material and method of producing the same | |
| AU633936B2 (en) | Polymer base blend compositions containing destructurized starch | |
| AU631091B2 (en) | Polymer base blend compositions containing destructurized starch | |
| AU631090B2 (en) | Polymer base blend compositions containing destructurized starch | |
| AU649617B2 (en) | Polymer base blend compositions containing destructurized starch | |
| US6780359B1 (en) | Synthetic wood composite material and method for molding | |
| AU631089B2 (en) | Polymer base blend compositions containing destructurized starch | |
| US20060106136A1 (en) | Weatherable, mechanically stable polypropylene based date palm reinforced composites | |
| CA2020150A1 (en) | Polymer base blend compositions containing destructurized starch | |
| AU633462B2 (en) | Polymer base blend compositions containing destructurized starch | |
| EP3601415B1 (en) | Method for processing a mix of miscanthus fibers for the production of a bio-based composite | |
| CA2020403A1 (en) | Polymer base blend compositions containing destructurized starch | |
| Cinelli et al. | Properties of injection molded composites containing corn fiber and poly (vinyl alcohol) | |
| CN101967296B (zh) | 一种竹塑复合发泡材料及其制备方法 | |
| CA2020893A1 (en) | Polymer base blend compositions containing destructurized starch | |
| CZ9364U1 (cs) | Biologicky odbouratelný materiál z obnovitelných surovin | |
| US6207196B1 (en) | Vegetable base material from cereal plants and process for obtaining the same | |
| PL239238B1 (pl) | Biodegradowalna kompozycja polimerowa | |
| RU2829959C2 (ru) | Биологически разрушаемая композиция, включающая кофейные отходы | |
| RU2798938C1 (ru) | Биоразлагаемая полимерная композиция | |
| Basboga et al. | Determination of selected properties of PP based composites filled eggplant (Solanum melongena) stalks. | |
| Cinelli et al. | Injection molded hybrid composites based on corn fibers and poly (vinyl alcohol) | |
| JPH04506191A (ja) | セルロースプロダクト、その製造方法及びその用途 | |
| WO2024054108A1 (en) | A method for producing compostable biodegradable resin materials for articles of manufacture thereof | |
| PL246560B1 (pl) | Biodegradowalna kompozycja polimerowa do wytłaczania i wtryskiwania |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20020828 |