PL B1. UNIWERSYTET OPOLSKI, Opole, PL BUP 25/15. JOANNA BARTON, Leśnica, PL KRYSTYNA CZAJA, Opole, PL JACEK LIPOK, Izbicko, PL

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. C08L 23/04 ( ) C08L 23/10 ( ) C08L 97/02 ( ) (54) Kompozyty na osnowie poliolefin (73) Uprawniony z patentu: UNIWERSYTET OPOLSKI, Opole, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 25/15 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/17 (72) Twórca(y) wynalazku: JOANNA BARTON, Leśnica, PL KRYSTYNA CZAJA, Opole, PL JACEK LIPOK, Izbicko, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Renata Fiszer

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku są kompozyty na osnowie poliolefin z udziałem napełniaczy roślinnych szeroko stosowane jako materiały konstrukcyjne, przede wszystkim w budownictwie i w motoryzacji. W ostatnich latach obserwuje się dynamiczny wzrost podaży materiałów kompozytowych otrzymywanych na bazie lub z udziałem surowców odnawialnych, szczególnie roślinnych. Rosnący popyt na tego typu materiały wynika z dwóch zasadniczych czynników. Podstawowym impulsem jest oszczędność malejących zasobów surowców petrochemicznych, po drugie wiąże się to z troską o środowisko naturalne i narastającym problemem odpadów polimerowych. Podstawowe korzyści, wynikające z opracowywania kompozytów z udziałem napełniaczy roślinnych do celów przemysłowych, wynikają z relatywnie niskiej ceny surowców roślinnych i ich praktycznie nieograniczonej dostępności (charakter odnawialny). Kompozyty zawierające składniki pochodzenia roślinnego wykazują zazwyczaj dobre właściwości użytkowe, stąd znalazły szerokie zastosowanie jako materiały konstrukcyjne przede wszystkim w takich dziedzinach gospodarki jak budownictwo czy motoryzacja. Co więcej, wytwarzanie gotowych wyrobów z tego typu materiałów, pozwala na wykorzystanie znanych i stosowanych technologii przetwórczych. Rosnący popyt na kompozyty polimerowe z udziałem napełniaczy roślinnych związany jest także z popularyzacją rozwiązań proekologicznych, mających na celu minimalizację problemów związanych z utylizacją odpadów polimerowych. Częściowe zastąpienie osnowy polimerowej napełniaczem roślinnym, przyczynia się zatem do otrzymania materiałów o pożądanych właściwościach użytkowych przy znaczącej redukcji kosztów surowcowych oraz zachowaniu typowych metod stosowanych w przetwórstwie materiałów polimerowych, a przy tym nie sprawia problemów w utylizacji i recyklingu wytworzonych z nich wyrobów (Faruk O., Błędzki A.K., Fink H-P., Sain M., Macromolecular Materials and Engineering 2014,299, 9 26). Podstawową funkcją napełniaczy, niezależnie od oszczędności surowca pochodzenia petrochemicznego, jest też nadawanie materiałom kompozytowym często unikalnych właściwości i niespotykanych dla innych materiałów. Dobór jakościowego (rodzaj, wielkość cząstek napełniacza, dodatek kompatybilizatora i innych substancji pomocniczych) i ilościowego składu kompozytu daje więc ogromne możliwości otrzymywania materiałów o pożądanych właściwościach adekwatnych do przewidywanego obszaru zastosowania. Najczęściej stosowane surowce roślinne w produkcji kompozytów polimerowych to kenaf, sisal, juta, len, konopie, mączka drzewna, ramia, bambus, włókna bawełniane czy kokosowe (Wypych G.: Handbook of MATERIAL WEATHERING, ChemTec Publishing, Toronto 2008, ). Dostępność tych surowców w dużej mierze zależy od położenia geograficznego jak i strefy klimatycznej. Stąd też na rynku polskim, europejskim i amerykańskim, zasadniczą rolę, przy opracowywaniu kompozytów polimerowych z napełniaczami roślinnymi, odgrywa mączka drzewna. Kompozyty dające się przetwarzać termoplastycznie, w których skład wchodzi osnowa polimerowa, cząstki drewna i środki pomocnicze przyjęto określać mianem kompozytów polimerowo- -drzewnych WPC (z ang. wood plastic composites) (Vogt D. i in.: Wood-plastic-composites (WPC) Holz-Kunststoff Verbundwerkstoffe Märkte in Nordamerika, Japan und Europa mit Schwerpunkt auf Deutchland, nova-lnstitut GmbH, Hürth 2006). Napełniacz drzewny jest pozyskiwany z różnego rodzaju drzew, które podzielić można na te odznaczające się dużą twardością (buk, dąb), drewno miękkie (sosna, świerk) oraz z drzew szybko rosnących (topola, akacja, wierzba). Wśród mączek drzewnych, stosowanych jako wzmocnienie kompozytów polimerowo-drzewnych, najczęściej wyróżnia się mączki komercyjne o nazwach handlowych Lignocel i Arbocel oraz mączki pozyskiwane z odpadów poużytkowych drewna drzew iglastych bądź liściastych (Tomaszewska J., Zajchowski S., Mirowski J.; Przetwórstwo kompozytów PVC z napełniaczem drzewnym [W:] Biokompozyty z surowców odnawialnych; pod red. Kudela S. i Rydarowskiego H., Kraków, Politechnika Krakowska, 2012, str ). Ilość stosowanego napełniacza drzewnego (10 90% wagowych) ma bardzo istotny wpływ na właściwości wytworzonych kompozytów (Kuciel S. i in. Chemik 2007, 4, 27, Zajchowski S. i in. Polimery 2009, 54, 674). Kompozyty polimerowo-drzewne otrzymuje się zazwyczaj metodą wytaczania, gdzie zaleca się stosowanie do 40% wagowych napełniacza oraz wtryskiwania, gdzie zawartość mączki drzewnej to 50 60% wagowych. Procesy te zazwyczaj poprzedzone są mieszaniem składników w różnego typu mieszalnikach. (Kuciel S. i in., Możliwość wykorzystania odpadów z tworzyw sztucznych, Fotobit, Kraków 2001). W opisie patentowym GB zastrzeżono sposób otrzymywania materiałów kompozytowych poprzez zmieszanie i sprasowanie rozdrobnionych cząstek materiałów takich jak zrębki drzewne, cięte gałęzie, kora drzewna, liście i igły sosnowe lub torf, posiekanej gumy i żywicy termoutwardzalnej.

3 PL B1 3 Z kolei zastosowanie liści drzew liściastych przedstawiono w publikacji Sałasińska K. i in. opublikowanej w Polimery 2012, 57 (9), Kompozyty otrzymano na bazie recyklatu folii wykonanej z polietylenu dużej gęstości (PEHD) oraz zmielonych liści lipy, orzecha, klonu i wiśni, zebranych w okresie jesiennym. Kompozyty zawierające 20 60% objętościowych mieszanek napełniaczy (z przewagą liści lipy, orzecha, klonu bądź wiśni) sporządzono w procesie dwuetapowym z uwzględnieniem mieszania i formowania materiałów (wtrysk). Otrzymane kompozyty zawierające do 40% objętościowych napełniaczy charakteryzowały się wzrostem wytrzymałości na rozciąganie oraz pogorszeniem udarności w odniesieniu do osnowy polimerowej. W Polsce przeważają lasy iglaste, a udział sosny zwyczajnej w drzewostanie wynosi około 70%. Największe znaczenie w produkcji sortymentów drzewnych ma drewno wielkowymiarowe gatunków iglastych (dłużyce i kłody) 10,3 mln m 3, oraz średniowymiarowe 10,3 mln m 3 (średnie z lat , GUS 2010) stanowiące ogółem prawie 60% pozyskania grubizny. Biorąc pod uwagę tak duże występowania i zużycie materiałów drzew iglastych, celowym jest wykorzystanie materiałów odpadowych w postaci liści/igieł roślin iglastych do otrzymywania kompozytów polimerowych. Z uwagi na problem, jaki stanowią odpady w postaci igieł sosnowych (częsta przyczyna pożarów) w lasach iglastych na terenie północno-zachodnich Indii, poszukuje się rozwiązań mających na celu zagospodarowanie tych materiałów odpadowych. W badaniach opisanych przez Thakur V.K i Singha A.S zaproponowano wykorzystanie odpadów, w postaci igieł sosnowych, do wytwarzania kompozytów polimerowych z osnową termoutwardzalną. Otrzymane kompozyty charakteryzowały się dobrymi właściwościami mechanicznymi. W publikacjach Thakur V.K. i in. opublikowanej w Irian Polymer Journal 2010,19 (1), 3 16 oraz Singha A.S. i in. opublikowanej w E-Journal of Chemistry 2008, 5(S1), przedstawiono opis syntezy i właściwości kompozytów na osnowie żywicy rezorcynowo-formaldehydowej, zawierających cząstki igieł sosnowych o wymiarach 200 m, w udziale procentowym z zakresu 10 40% wagowych. Kompozyty przygotowano poprzez prasowanie tłoczne. Otrzymane materiały charakteryzowały się lepszymi właściwościami mechanicznymi niż wyjściowa osnowa polimerowa. Ponadto stwierdzono, że zastosowanie mniejszych cząstek napełniacza wpływa na poprawę właściwości wytrzymałościowych. W publikacjach Thakur V.K. i in. opublikowanej w Bulletin of Materials Science 2010, 33 (3), oraz Singha A.S. i in. opublikowanej w BioResources 2009, 4(1), opisano zastosowanie cząstek igieł sosnowych (200 m 6 mm) jako napełniacza w kompozytach na osnowie żywicy mocznikowo-formaldehydowej. Właściwości wytrzymałościowe kompozytów, zawierających do 30% cząstek igieł sosnowych, są lepsze w odniesieniu do termoutwardzalnej osnowy polimerowej. Większy udział procentowy napełniacza w kompozycie wpływa na pogorszenie jego parametrów wytrzymałościowych, a lepszymi właściwościami charakteryzowały się materiały otrzymane z udziałem cząstek o mniejszych wymiarach. W publikacji Singha A.S. i in. opublikowanej w E-Journal of Chemistry 2011, 8(4), scharakteryzowano właściwości kompozytów na bazie żywicy mocznikowo-rezorcynowo-formaldehydowej, zawierających do 50% cząstek igieł sosnowych o wymiarach 1 cm. Analogicznie jak w wyżej wymienionych przykładach właściwości mechaniczne kompozytów z udziałem cząstek igieł sosnowych były lepsze w stosunku do wyjściowej osnowy polimerowej. Dodatkowo w publikacji Singha A.S. i in. opublikowanej w Journal of Applied Polymer Science 2013, 127(1), przedstawiono wyniki badań dla kompozytów zawierających modyfikowane, poprzez merceryzację lub acetylowanie, cząstki igieł sosnowych. Stwierdzono, że zastosowanie modyfikowanego napełniacza wpływa na polepszenie jego dyspersji w żywicy mocznikowo-rezorcynowo-formaldehydowej, wytrzymałości kompozytu i odporności na uderzenia w porównaniu do kompozytów zawierających niemodyfikowane cząstki igieł sosnowych. W publikacji Singha A.S. i in. opublikowanej w Journal of Reinforces Plastics and Composites 2010, 29(5), przedstawiono z kolei sposób otrzymywania kompozytów zawierających igły sosnowe na bazie innej, termoutwardzalnej osnowy polimerowej, to jest żywicy fenolowo- -formaldehydowej; podobnie jak w przypadkach wyżej opisanych, do otrzymania kompozytów wykorzystano cząstki igieł sosnowych o wymiarze 200 m, w udziale do 40%. Otrzymano analogiczne wyniki. W publikacjach Chauhan M. i in. opublikowanej w Polymer Composites 2012, 33(3), oraz Chauhan M. i in. opublikowanej w Polymer Engineering and Science 2013,53(8), przedstawiono zastosowanie cząstek igieł sosnowych do otrzymywania kompozytów polimerowych na bazie izocyjanianów. W badaniach zastosowano cząstki igieł sosnowych o wymiarach około 2 mm, które dodatkowo modyfikowano poprzez namaczanie w wodnym roztworze fosforanu mocznika o stężeniu

4 4 PL B %. Kompozyty zawierające cząstki igieł sosnowych oraz prepolimer izocyjanianowy przygotowywano z wykorzystaniem prasy hydraulicznej. Kompozyty scharakteryzowano pod kątem odporności biologicznej, palności, stabilności wymiarowej oraz właściwości termo-akustycznych. Z przeglądu danych literaturowych i patentowych wynika, że nieznane są dotąd kompozyty polimerowe na osnowie poliolefin zawierające, w charakterze napełniacza, roślinnego, cząstki igieł roślin iglastych, lub innych odpadowych fragmentów drzewnych w tym kory, lub ich mieszaninę. Celem wynalazku były kompozyty na osnowie poliolefin z udziałem, w charakterze napełniacza roślinnego, cząstek igieł roślin iglastych lub innych odpadowych fragmentów drzewnych w tym kory, lub ich mieszaninę, ewentualnie dodatkowo modyfikowanych poprzez znany proces merceryzacji włókien roślinnych, odznaczających się korzystnymi właściwościami użytkowymi, w tym zwłaszcza właściwościami przetwórczymi i mechanicznymi, takimi jak wskaźnik szybkości płynięcia oraz udarność. Okazało się, że homopolimery etylenu i/lub propylenu i/lub kopolimery wymienionych olefin z jednym bądź dwoma monomerami z grupy olefin C 2 -C 8, poddane wytłaczaniu z cząstkami igieł roślin iglastych lub innych odpadowych fragmentów drzewnych w tym kory, lub ich mieszaniną, ewentualnie dodatkowo modyfikowanymi w procesie merceryzacji włókien roślinnych, charakteryzują się korzystnymi właściwościami przetwórczymi i mechanicznymi, takimi jak wskaźnik szybkości płynięcia, udarność według Charpy ego oraz wytrzymałość na rozciąganie. Kompozyty według wynalazku zawierają: części wagowych homopolimerów propylenu i/lub etylenu i/lub kopolimerów wymienionych olefin z jednym bądź dwoma monomerami z grupy olefin C 2 -C 8, części wagowych napełniacza roślinnego zawierającego cząstki igieł roślin iglastych, lub innych odpadowych fragmentów drzew iglastych w tym kory, lub ich mieszaninę, 0 1 części wagowych stabilizatorów UV i/lub stabilizatorów termicznych. Korzystnie jest, jeżeli kompozyty zawierają od części wagowych napełniacza roślinnego. Korzystnie jest, jeżeli kompozyty zawierają napełniacz roślinny z takich roślin jak sosna i/lub świerk i/lub jodła i/lub tuja. Korzystnie jest, jeżeli kompozyty zawierają cząstki napełniacza roślinnego o wymiarach do 1 mm. Korzystnie jest, jeżeli kompozyty zawierają jako napełniacz roślinny zmieloną mieszaninę igieł roślin iglastych z innymi odpadami drzewnymi. Korzystnie jest, gdy udział cząstek igieł roślin iglastych w mieszanym napełniaczu roślinnym wynosi co najmniej 50%. Korzystnie jest, jeżeli kompozyty zawierają cząstki napełniacza roślinnego modyfikowane poprzez merceryzację. Korzystnie jest, jeżeli kompozyty zawierają napełniacze modyfikowane poprzez merceryzację wodnym roztworem NaOH w stosunku ilościowym 8 12 ml roztworu NaOH o stężeniu 7 13% na 1 g napełniacza. Składnik kompozytów na osnowie poliolefin napełniacz roślinny igły lub inne odpadowe fragmenty drzew iglastych na przykład kora, lub ich mieszanina, to ekologiczny surowiec o charakterze odnawialnym. Zważywszy, że jest to surowiec odpadowy, uzyskiwany podczas wycinki i dalszej obróbki drzew, staje się on obiecującym napełniaczem do zastosowań w kompozytach polimerowych zastępując stosowaną dotąd powszechnie mączkę drzewną. Kompozyty na osnowie poliolefin z udziałem napełniacza roślinnego w postaci cząstek igieł lub innych odpadowych fragmentów drzew iglastych, w tym kory, lub ich mieszaniny, ewentualnie dodatkowo modyfikowanych poprzez merceryzację, charakteryzują się lepszymi właściwościami przetwórczymi i właściwościami mechanicznymi; stwierdzono wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia (MFR), udarności, oraz porównywalne właściwości wytrzymałościowe przy statycznym rozciąganiu w porównaniu z innymi kompozytami typu WPC. Przykłady Masowy wskaźnik szybkości płynięcia otrzymanych tworzyw (MFR) oznacza się przy użyciu plastometru obciążnikowego firmy Zwick według normy PN-EN ISO 1133:2006. Właściwości wytrzymałościowe przy rozciąganiu (wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie względne przy zerwaniu) oznacza się przy użyciu maszyny wytrzymałościowej Instron według normy PN-EN ISO 527:1998. Udarność (odporność na uderzenia) bada się metodą Izoda lub Charpy'ego przy użyciu młota wahadłowego według normy ISO

5 PL B1 5 P r z y k ł a d 1 porównawczy 70 części wagowych polietylenu dużej gęstości o nazwie handlowej Hostalen GC 7260 (gęstość 0,96 g/cm 3, MFR = 7,53 g/10 minut (190 C, 2,16 kg), udarność według Charpy ego z karbem 6,91 kj/m 2, wytrzymałość na rozciąganie 26,8 MPa, wydłużenie względne przy zerwaniu 590%), 30 części wagowych mączki komercyjnej Lignocel C-120. Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 2,56 g/10 minut, oraz udarnością według Charpy'ego 3,36 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 33,2 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 1,5%. Kompozyt wykazuje pogorszenie właściwości przetwórczych i wytrzymałościowych przy rozciąganiu względem polietylenu bez napełniacza. Następuje obniżenie wartości wskaźnika szybkości płynięcia oraz wydłużenia względnego przy zerwaniu i udarności, czego przyczyną może być ograniczona mieszalność (kompatybilność) pomiędzy hydrofilowym napełniaczem i hydrofobowym polietylenem. P r z y k ł a d 2 70 części wagowych polietylenu dużej gęstości o nazwie handlowej Hostalen GC 7260, 30 części wagowych mączki z igieł sosnowych. Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 4,22 g/10 minut, oraz udarnością 4,42 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 26,9 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 1,8%. Zastosowanie mączki z igieł sosnowych w charakterze napełniacza polietylenu przy udziale wagowym 30%, powoduje wyraźną poprawę właściwości przetwórczych oraz udarności bez pogorszenia wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia względnego otrzymanego kompozytu, w porównaniu do odpowiednich właściwości kompozytu z komercyjną mączka drzewną. Następuje 64% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia, 31% wzrost wartości udarności, a wartości wytrzymałości na rozciąganie oraz wydłużenia względnego przy zerwaniu są zbliżone do kompozytów z komercyjną mączką drzewną. P r z y k ł a d 3 70 części wagowych polietylenu dużej gęstości o nazwie handlowej Hostalen GC 7260, 30 części wagowych mączki z kory sosnowej. Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 5,08 g/10 minut, oraz udarnością 2,76 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 25,5 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 5,4%. Zastosowanie mączki z kory sosnowej w charakterze napełniacza polietylenu przy udziale wagowym 30%, powoduje wyraźną poprawę właściwości przetwórczych oraz wydłużenia względnego przy zerwaniu otrzymanego kompozytu w porównaniu do odpowiednich właściwości kompozytu z komercyjną mączka drzewną. Następuje 98% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia, 260% wzrost wartości wydłużenia względnego przy zerwaniu. P r z y k ł a d 4 70 części wagowych polietylenu dużej gęstości o nazwie handlowej Hostalen GC 7260, 15 części wagowych mączki z igieł sosnowych, 15 części wagowych mączki z kory sosnowej. Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 5,39 g/10 minut, oraz udarnością 3,77 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 26,2 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 4,9%. Zastosowanie mączki z mieszaniny igieł sosnowych i kory sosnowej w charakterze napełniacza polietylenu przy łącznym udziale wagowym 30%, powoduje wyraźną poprawę właściwości przetwórczych, udarności i wydłużenia względnego otrzymanego kompozytu, w porównaniu do odpowiednich właściwości kompozytu z komercyjną mączka drzewną. Następuje 110% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia, 12% wzrost wartości udarności, a wartość wydłużenia względnego przy zerwaniu wzrasta o 226%.

6 6 PL B1 P r z y k ł a d 5 porównawczy 50 części wagowych mączki komercyjnej Lignocel C-120. Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 0,7 g/10 minut, oraz udarnością 2,17 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 31,7 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 0,23%. P r z y k ł a d 6 50 części wagowych mączki z igieł sosnowych o wymiarach poniżej 1 mm. Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 2,69 g/10 minut, oraz udarnością 2,93 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 28 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 0,99%. Zastosowanie mączki z igieł sosnowych w charakterze napełniacza polietylenu przy udziale wagowym 50%, powoduje znaczną poprawę właściwości przetwórczych i udarności bez pogorszenia wytrzymałości na rozciąganie oraz wzrost wartości wydłużenia względnego przy zrywaniu otrzymanego kompozytu w porównaniu do odpowiednich właściwości kompozytu z komercyjną mączką drzewna. Następuje 84% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia, 35% wzrost wartości udarności oraz 330% wartości wydłużenia względnego przy zerwaniu, a wytrzymałość na rozciąganie jest zbliżona do odpowiedniej wartości dla kompozytów z komercyjną mączką drzewną. P r z y k ł a d 7 50 części wagowych mączki z kory sosnowej. Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 2,8 g/10 minut, oraz udarnością 1,99 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 23,5 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 2,4%. Zastosowanie mączki z kory sosnowej w charakterze napełniacza polietylenu przy udziale wagowym 50%, powoduje znaczną poprawę właściwości przetwórczych i wydłużenia względnego przy zrywaniu otrzymanego kompozytu w porównaniu do odpowiednich właściwości kompozytu z komercyjną mączką drzewna. Następuje 300% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia oraz 943% wartości wydłużenia względnego przy zerwaniu. P r z y k ł a d 8 25 części wagowych mączki z igieł sosnowych, 25 części wagowych mączki z kory sosnowej. Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 2,88 g/10 minut, oraz udarnością 2,20 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 24,3 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 2,2%. Zastosowanie mączki z mieszaniny kory sosnowej i igieł sosnowych w charakterze napełniacza polietylenu przy łącznym udziale wagowym 50%, powoduje znaczną poprawę właściwości przetwórczych oraz wzrost wartości wydłużenia względnego przy zrywaniu otrzymanego kompozytu w porównaniu do odpowiednich właściwości kompozytu z komercyjną mączką drzewna. Następuje 311% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia oraz 856% wartości wydłużenia względnego przy zerwaniu. P r z y k ł a d 9 porównawczy 70 części wagowych polietylenu dużej gęstości o nazwie handlowej Hostalen GC 7260, 30 części wagowych mączki komercyjnej Lignocel C-120 dodatkowo modyfikowanej poprzez proces merceryzacji (nasączenie 10% roztworem wodorotlenku sodu (NaOH), w proporcji 1g mączki na 10 ml roztworu). Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 2,27 g/10 minut, oraz udarnością 4,03 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 34,3 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 2,4%.

7 PL B1 7 P r z y k ł a d części wagowych polietylenu dużej gęstości o nazwie handlowej Hostalen GC 7260, 30 części wagowych mączki z igieł sosnowych dodatkowo modyfikowanej poprzez proces merceryzacji (nasączenie 10% roztworem wodorotlenku sodu (NaOH), w proporcji 1 g mączki na 10 ml roztworu). Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 3,69 g/10 minut, oraz udarnością 4,38 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 30,9 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 1,3%. Zastosowanie modyfikowanej poprzez merceryzację mączki z igieł sosnowych w charakterze napełniacza polietylenu przy udziale wagowym 30%, powoduje wyraźną poprawę właściwości przetwórczych oraz udarności, bez znacznego pogorszenia wytrzymałości na rozciąganie oraz wydłużenia względnego otrzymanego kompozytu w porównaniu do odpowiednich właściwości kompozytu z komercyjną merceryzowaną mączka drzewną. Następuje 62% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia, 9% wzrost wartości udarności, a wartości wytrzymałości na rozciąganie oraz wydłużenia względnego przy zerwaniu są zbliżone do odpowiednich wartości dla kompozytów z komercyjną mączką drzewną. P r z y k ł a d 11 porównawczy 50 części wagowych mączki komercyjnej Lignocel C-120 dodatkowo modyfikowanej poprzez proces merceryzacji (nasączenie 10% roztworem wodorotlenku sodu (NaOH), w proporcji 1 g mączki na 10 ml roztworu). Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 0,62 g/10 minut, oraz udarnością 3,37 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 31,6 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 0,56%. P r z y k ł a d części wagowych mączki z igieł sosnowych dodatkowo modyfikowanej poprzez proces merceryzacji (nasączenie 10% roztworem wodorotlenku sodu (NaOH), w proporcji 1 g mączki na 10 ml roztworu). Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 1,88 g/10 minut, oraz udarnością 3,54 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 29,2 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 0,84%. Zastosowanie modyfikowanej poprzez merceryzację mączki z igieł sosnowych w charakterze napełniacza polietylenu przy udziale wagowym 50%, powoduje znaczną poprawę właściwości przetwórczych, oraz udarności, bez pogorszenia wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia względnego otrzymanego kompozytu w porównaniu do odpowiednich wartości dla kompozytu z podobnie modyfikowaną, komercyjną mączką drzewną. Następuje aż 203% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia, 5% wzrost wartości udarności, a wartości wytrzymałości na rozciąganie oraz wydłużenia względnego przy zerwaniu są zbliżone do odpowiednich wartości kompozytów z komercyjną mączką drzewną modyfikowana w analogiczny sposób. P r z y k ł a d 13 porównawczy 70 części wagowych polietylenu małej gęstości o nazwie handlowej Malen E FGNX 23D022 (MFR = 2,2 g/10 minut (190 C, 2,16 kg), udarność według Charpy ego z karbem 51,29 kj/m 2, wytrzymałość na rozciąganie 18,96 MPa, wydłużenie względne przy zerwaniu 520%), 30 części wagowych mączki komercyjnej Lignocel C-120. Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 1,23 g/10 minut, oraz udarnością według Charpy'ego 24,5 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 15,3 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 21,4%. Kompozyt z 30% wagowym udziałem komercyjnej mączki drzewnej Lignocel C-120 wykazuje pogorszenie właściwości przetwórczych i wytrzymałościowych przy rozciąganiu względem polietylenu bez napełniacza. Następuje obniżenie wartości wskaźnika szybkości płynięcia oraz wydłużenia

8 8 PL B1 względnego przy zerwaniu i udarności, czego przyczyną może być ograniczona mieszalność (kompatybilność) pomiędzy hydrofitowym napełniaczem i hydrofobowym polietylenem. P r z y k ł a d części wagowych polietylenu małej gęstości o nazwie handlowej Malen E FGNX 23D022, 30 części wagowych mączki z igieł jodłowych. Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 2,0 g/10 minut, oraz udarnością według Charpy'ego 32,71 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 16,7 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 22%. Zastosowanie mączki z igieł jodłowych w charakterze napełniacza polietylenu przy udziale wagowym 30%, powoduje wyraźną poprawę właściwości przetwórczych oraz udarności bez pogorszenia wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia względnego otrzymanego kompozytu, w porównaniu do odpowiednich właściwości kompozytu z komercyjną mączką drzewną. Następuje 62% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia, 33% wzrost wartości udarności, a wartości wytrzymałości na rozciąganie oraz wydłużenia względnego przy zerwaniu są zbliżone do kompozytów z komercyjną mączką drzewną. P r z y k ł a d 15 porównawczy 69,9 części wagowych polipropylenu o nazwie handlowej Moplen HP400R (MFR = 25,0 g/10 minut (230 C, 2,16 kg), udarność według Charpy ego z karbem 2,0 kj/m 2, wytrzymałość na rozciąganie 31 MPa, wydłużenie względne przy zerwaniu 16%), 30 części wagowych mączki komercyjnej Lignocel C-120, 0,1 części wagowych stabilizatora termicznego i UV o nazwie handlowej Irganox Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 16,4 g/10 minut, oraz udarnością według Charpy'ego 0,98 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 29,7 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 1,2%. Kompozyt z 30% wagowym udziałem komercyjnej mączki drzewnej Lignocel C-120 wykazuje pogorszenie właściwości przetwórczych i wytrzymałościowych przy rozciąganiu względem polipropylenu bez napełniacza. Następuje obniżenie wartości wskaźnika szybkości płynięcia oraz wydłużenia względnego przy zerwaniu i udarności, czego przyczyną może być ograniczona mieszalność (kompatybilność) pomiędzy hydrofilowym napełniaczem i hydrofobowym polipropylenem. P r z y k ł a d 16 69,9 części wagowych polipropylenu o nazwie handlowej Moplen HP400R, 30 części wagowych mączki z igieł tui, 0,1 części wagowych stabilizatora termicznego i UV o nazwie handlowej Irganox Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 22,9 g/10 minut, oraz udarnością według Charpy'ego 1,33 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 30,2 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 1,6%. Zastosowanie mączki z igieł tui w charakterze napełniacza polipropylenu przy udziale wagowym 30%, powoduje wyraźną poprawę właściwości przetwórczych oraz udarności bez pogorszenia wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia względnego otrzymanego kompozytu, w porównaniu do odpowiednich właściwości kompozytu z komercyjną mączką drzewną. Następuje 39% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia, 15% wzrost wartości udarności, a wartości wytrzymałości na rozciąganie oraz wydłużenia względnego przy zerwaniu są zbliżone do kompozytów z komercyjną mączką drzewną. P r z y k ł a d 17 porównawczy 69,9 części wagowych kopolimeru propylenu z etylenem o nazwie handlowej Moplen EP540P (MFR = 15,0 g/10 minut (230 C, 2,16 kg), udarność według Charpy ego z karbem 7 kj/m 2, wytrzymałość na rozciąganie 30,3 MPa, wydłużenie względne przy zerwaniu 19%), 30 części wagowych mączki komercyjnej Lignocel C-120, 0,1 części wagowych stabilizatora termicznego i UV o nazwie handlowej Irganox 1010.

9 PL B1 9 Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 8,6 g/10 minut, oraz udarnością według Charpy'ego 3,2 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 29,7 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 1,3%. Kompozyt z 30% wagowym udziałem komercyjnej mączki drzewnej Lignocel C-120 wykazuje pogorszenie właściwości przetwórczych i wytrzymałościowych przy rozciąganiu względem kopolimeru propylenu z etylenem bez napełniacza. Następuje obniżenie wartości wskaźnika szybkości płynięcia oraz wydłużenia względnego przy zerwaniu i udarności, czego przyczyną może być ograniczona mieszalność (kompatybilność) pomiędzy hydrofilowym napełniaczem i hydrofobowym kopolimerem propylenu z etylenem. P r z y k ł a d 18 69,9 części wagowych kopolimeru propylenu z etylenem o nazwie handlowej Moplen EP540P, 30 części wagowych mączki z igieł świerkowych, 0,1 części wagowych stabilizatora termicznego i UV o nazwie handlowej Irganox Kompozyt charakteryzuje się wskaźnikiem szybkości płynięcia 11,4 g/10 minut, oraz udarnością według Charpy'ego 3,9 kj/m 2. Wytrzymałość na rozciąganie kompozytu wynosi 31,1 MPa, a wydłużenie względne przy zerwaniu 1,4%. Zastosowanie mączki z igieł świerkowych w charakterze napełniacza kopolimeru propylenu z etylenem przy udziale wagowym 30%, powoduje wyraźną poprawę właściwości przetwórczych oraz udarności bez pogorszenia wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia względnego otrzymanego kompozytu, w porównaniu do odpowiednich właściwości kompozytu z komercyjną mączka drzewną. Następuje 32% wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia, 21% wzrost wartości udarności, a wartości wytrzymałości na rozciąganie oraz wydłużenia względnego przy zerwaniu są zbliżone do kompozytów z komercyjną mączką drzewną. Zastrzeżenia patentowe 1. Kompozyty na osnowie poliolefin, znamienne tym, że zawierają: części wagowych homopolimerów propylenu i/lub etylenu i/lub kopolimerów wymienionych olefin z jednym bądź dwoma monomerami z grupy olefin C 2 -C 8, części wagowych napełniacza roślinnego zawierającego cząstki igieł roślin iglastych, lub innych odpadowych fragmentów drzew iglastych w tym kory, lub ich mieszaninę, 0 1 części wagowych stabilizatorów UV i/lub stabilizatorów termicznych. 2. Kompozyty według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają części wagowych napełniacza roślinnego. 3. Kompozyty według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają napełniacz roślinny z takich roślin jak sosna i/lub świerk i/lub jodła i/lub tuja. 4. Kompozyty według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają cząstki napełniacza roślinnego o wymiarach do 1 mm. 5. Kompozyty według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają jako napełniacz roślinny zmieloną mieszaninę igieł roślin iglastych z innymi odpadami drzewnymi. 6. Kompozyty według zastrz. 1, znamienne tym, że udział cząstek igieł roślin iglastych w mieszanym napełniaczu roślinnym wynosi co najmniej 50%. 7. Kompozyty według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają cząstki napełniacza roślinnego modyfikowane poprzez merceryzację. 8. Kompozyty według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają napełniacze modyfikowane poprzez merceryzację wodnym roztworem NaOH w stosunku ilościowym 8 12 ml roztworu NaOH o stężeniu 7 13% na 1 g napełniacza.

10 10 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)