PL B1. INSTYTUT CHEMII PRZEMYSŁOWEJ IM. PROF. IGNACEGO MOŚCICKIEGO, Warszawa, PL BUP 15/09

PL 212180 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 212180 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 384287 (22) Data zgłoszenia: 18.01.2008 (51) Int.Cl. C08L 23/06 (2006.01) C08L 23/12 (2006.01) C08L 27/06 (2006.01) C08K 7/02 (2006.01) C08J 5/10 (2006.01) (54) Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT CHEMII PRZEMYSŁOWEJ IM. PROF. IGNACEGO MOŚCICKIEGO, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: 20.07.2009 BUP 15/09 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.08.2012 WUP 08/12 (72) Twórca(y) wynalazku: EWA KOWALSKA, Warszawa, PL STANISŁAW PASYNKIEWICZ, Warszawa, PL MARTA KIJEŃSKA, Warszawa, PL MAGDALENA ŻUBROWSKA, Łyse, PL LONGINA KUCZYŃSKA, Warszawa, PL JANUSZ KOLASA, Warszawa, PL MAREK BORENSZTEJN, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Królikowska

2 PL 212 180 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym, zawierający pierwotne lub wtórne tworzywa termoplastyczne, zwłaszcza polietylen, polipropylen izotaktyczny, stop polipropylenu i polietylenu, poli(chlorek winylu), ewentualnie środki pomocnicze oraz napełniacz włóknisty. Znane są kompozyty z tworzyw termoplastycznych, zawierające napełniacze włókniste w postaci włókien naturalnych lub syntetycznych (włókno szklane, włókno węglowe, włókno aramidowe, włókna z polimerów syntetycznych: politereftalan etylenowy, poliamid, polipropylen). Napełniacze tego typu dają efekt zwiększenia większości właściwości, fizyko-mechanicznych kompozytu jak: moduł sprężystości przy zginaniu i zrywaniu, wytrzymałość na zrywanie i zginanie, udarność, przy jednoczesnym obniżeniu wydłużenia przy zerwaniu. Znane jest zastosowanie włóknistych napełniaczy naturalnych w postać, rozdrobnionych lub rozwłóknionych polimerów naturalnych, zawierających celulozę. Jako napełniacze stosowane są rozdrobnione naturalne surowce odnawialne. Przede wszystkim stosowane są materiały roślinne wieloletnie (drewno), lecz także stosowane są materiały roślinne jednoroczne (bawełna, juta, konopie, len, sizal itp.). Oprócz takich cech jak łatwa dostępność, niska cena, korzystne właściwości mechaniczne, nietoksyczność, biodegradowalność, ich ważną właściwością jest odnawialność w drodze biosyntezy. Odnawialne włókna naturalne zastosowane, jako napełniacz w tworzywach termoplastycznych, oprócz efektu wzmocnienia kompozytu dają efekt biorozpadalności kompozytu. Znane jest także wykorzystanie włókien z wełny zwierzęcej. Wełna zwierzęca jest włóknem naturalnym, otrzymywanym z okrywy włosowej owiec, kóz, lam, królików i wielbłądów, od starożytności używanym do produkcji materiałów tekstylnych. Jest naturalnym włóknem białkowym - keratyną. Włókno wełniane posiada charakterystyczne cechy jak karbikowatość i łuskowatość. Dzięki swojej budowie włókno wełny jest bardzo elastyczne. Włókno wełny zwierzęcej jest wytrzymałe, jednak mniej niż celulozowe włókna naturalne. Włókna z wełny zwierzęcej charakteryzują się także następującymi właściwościami: bioodnawialność; doskonałe właściwości termoizolacyjne; doskonale właściwości dźwiękochłonne; pochłanianie promieniowania UV, odporność na fotodegradację; odporność na działanie wody, wilgoci i innych czynników atmosferycznych; dość duża odporność na mikroorganizmy, enzymy i grzyby. Włókna wełniane są stosowane przede wszystkim do wyrobu wysokiej jakości materiałów włókienniczych i dywanów. Włókna z wełny zwierzęcej i ich odpady stosowane są także do wyrobu kompozytów polimerowych, szczególnie termoizolacyjnych i dźwiękochłonnych. W opisie patentowym GB 1182878 wełniane włókna zwierzęce zastosowano, w mieszaninie z włóknami innego pochodzenia: syntetycznymi, lignocelulozowymi, jedwabnymi, azbestowymi, włóknami z polimerów syntetycznych, do produkcji materiałów powłokowych do płyt np. laminatów. Jako środek wiążący materiał włóknisty zastosowano chemoutwardzalne poliuretany. Do wiązania materiałów włóknistych, m. in. wełny stosowano również żywice termoutwardzalne np. fenolową (opis patentowy JP 6206366) lub epoksydową (opis patentowy JP 4361700). Znane są z publikacji Composites Science and Technology 65 (2005), Novel silk/poly(butylene succinate) biocomposites: the effect of short fibre content on their mechanical and thermal properties, Sang Muk Lee i inni, str. 647-657, kompozyty polimerowe, w których napełniacz zawiera włókna z jedwabiu. Opisane kompozyty polimerowe zawierają, jako osnowę poli(bursztynian butylenu) - polimer biodegradowalny, o niewielu przemysłowych zastosowaniach. Opisane w publikacji kompozyty są degradowalne, przeznaczone do zastosowań specjalnych. Nie opisano stosowania wełny zwierzęcej, jako napełniacza kompozytów z polimerów termoplastycznych, otrzymywanych standardowymi metodami przetwórczymi. Zastosowanie wełny w postaci naturalnej do modyfikacji polimerów termoplastycznych napotyka na duże trudności ze względu na jej postać (wata) i dużą chłonność wody. Stwierdzono jednak, że można wykorzystać odpady wełny powstające podczas jej przędzenia i tkania oraz odpady tkanin, dzianin, dywanów itp. zarówno poprodukcyjne jak i poużytkowe. Odpady te muszą być przedtem poddane procesowi rozwłóknienia. Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym, zawierający pierwotny lub wtórny polimer termoplastyczny, zwłaszcza polietylen, polipropylen izotaktyczny, stop polipropylenu i polietylenu, poli(chlorek winylu) ewentualnie środki pomocnicze, charakteryzuje się tym, że napełniacz włóknisty stanowiący 5-60% wagowych w stosunku do polimeru, zawiera włókna z wełny zwierzęcej w ilości do 100% wagowych.

PL 212 180 B1 3 Korzystnie, kompozyt według wynalazku zawiera napełniacz włóknisty w ilości 10-50% wagowych w stosunku do polimeru. Korzystnie, kompozyt według wynalazku zawiera napełniacz włóknisty otrzymany w wyniku rozwłókniania odpadów dywanów o runie z wełny zwierzęcej lub runie z dodatkiem wełny zwierzęcej. Korzystnie, kompozyt według wynalazku zawiera napełniacz włóknisty otrzymany w wyniku rozwłókniania odpadów wełny z przemysłu tekstylnego lub włókienniczego. Stwierdzono, że kompozyt na osnowie tworzyw termoplastycznych, w których jako napełniacz zastosowano napełniacz włóknisty, zawierający wełnę zwierzęcą w dowolnej ilości do 100% wagowych masy napełniacza włóknistego, ma znacząco zmienione właściwości mechaniczne. Dodatek napełniacza włóknistego, zawierającego włókna wełniane powoduje, proporcjonalnie do ilości napełniacza: duży wzrost modułów sprężystości przy rozciąganiu i zginaniu, niewielki wzrost granicy plastyczności i naprężenia przy zerwaniu, niewielkie obniżenie udarności oraz gwałtowne obniżenie wydłużenia przy zerwaniu. Wzrasta twardość kompozytów i ich temperatura mięknienia. Napełniaczem włóknistym w kompozytach według wynalazku mogą być włókna odpadowe z przemysłu włókienniczego, tekstylnego, z produkcji dywanów. Napełniacz ten może też być otrzymywany w procesie rozwłókniania odpadów gotowych wyrobów np. tkanin, filców, dywanów itp. Napełniacz z rozwłóknionych odpadów zawierających włókna wełny zwierzęcej można otrzymać w urządzeniu do cięcia odpadów, zaopatrzonym w noże stałe i współpracujące z nimi noże obrotowe, oraz sita o określonej średnicy oczek. Kompozyty, według wynalazku otrzymuje się przez zmieszanie fizyczne tworzywa termoplastycznego z napełniaczem włóknistym, a następnie granulację kompozytu na linii wytłaczarkowej z wytłaczarką jedno lub dwuślimakową lub poprzez zwalcowanie tworzywa termoplastycznego z napełniaczem włóknistym, a następnie granulację w młynie nożowym. Uzyskane granulaty kompozytów przetwarza się dalej standardowymi metodami, jak wtryskiwanie, prasowanie lub wytłaczanie. Fizyczną mieszaninę tworzywa termoplastycznego i napełniacza włóknistego można wytłaczać bezpośrednio na profile lub rury. Otrzymane kompozyty, zawierające napełniacz włóknisty z włóknami z wełny zwierzęcej, charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi. Moduły sprężystości Younga są ponad dwukrotnie wyższe w porównaniu z tworzywem niemodyfikowanym. Wzrasta sztywność kompozycji, co obrazuje się zwiększoną wytrzymałością na zginanie i obniżoną strzałką ugięcia. Wzrasta wytrzymałość na zrywanie przy znacznym obniżeniu wydłużenia przy zerwaniu. Nieznacznemu obniżeniu ulega udarność z karbem otrzymanych kompozycji. Pod względem tych właściwości kompozyty według wynalazku są zbliżone także do tworzyw termoplastycznych wzmacnianych napełniaczami mineralnymi (kreda, talk). Kompozyty tworzyw termoplastycznych z napełniaczem włóknistym, zawierającym włókna z wełny zwierzęcej są dość odporne (bardziej niż analogiczne kompozyty z napełniaczami lignocelulozowymi) na przyspieszone starzenie, a więc są tylko w małym stopniu biodegradowalne. Świadczy o tym niewielkie obniżenie właściwości mechanicznych kompozytów po procesie przyspieszonego starzenia w porównaniu z niestarzonymi. Wskaźniki izolacyjności akustycznej płyt z kompozytów zawarte są w granicach 30-35 db i są podobne do ekranów z drewna, z obudowy z blachy, wypełnianych wełną mineralną, granulatem gumowym, trocinami lub ekranów z poliwęglanu lub plexi. Płyty z tych kompozytów mogą być stosowane do budowy ekranów akustycznych, gdzie izolacyjność przewyższająca 30 db nie jest uzasadniona ekonomicznie. Termoplastyczne kompozyty z napełniaczami włóknistymi charakteryzują się wysoką sztywnością i twardością przy jednocześnie ładnej powierzchni zewnętrznej i dobrych właściwościach mechanicznych dla wybranych zastosowań: - obudowy różnego typu urządzeń przemysłowych i AGD; - przemyśle motoryzacyjnym jako elementy wykończenia wnętrz samochodów (nieostro pękające przy uderzeniach); - płyty termoizolacyjne i dźwiękochłonne np. dla budownictwa; - ochronne elementy wykończenia wnętrz w budownictwie; - panele ekranów akustycznych. Kompozyty według wynalazku mogą być szczególnie przydatne do wyrobu płyt termoizolacyjnych i dźwiękochłonnych dla budownictwa i drogownictwa, a także, jako płyty dekoracyjne, ze względu na ładną wzorzystą powierzchnię.

4 PL 212 180 B1 Kompozyty termoplastyczne według wynalazku przedstawiono w przykładach. P r z y k ł a d y I-V Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy aglomerat stopu polietylen małej gęstości/polipropylen (LDPE/PP) (bez napełniacza - przykład I). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady tkaniny wełnianej. Mieszankę poliolefiny i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką dwuślimakową w temperaturze 215-220 C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420 M w temperaturze 215-220 C i przy ciśnieniu wtrysku 80-100 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami: Nr przykładu I II III IV V Aglomerat LDPE/PP, % wag. 100 90 80 70 40 Włókno wełniane z przemysłu tekstylnego, % wag. - 10 20 30 60 Moduł przy rozciąganiu E t, MPa i) 813 1052 1285 1472 2245 Naprężenie przy zerwaniu σ Β, MPa % i) 13,66 8,55 9,53 13,65 8,77 Wydłużenie przy zerwaniu ε Β, % i) 397 22,59 18,3 9,48 4,08 Granica plastyczności σ y, MPa ii) 19,93 22,16 22,4 26,34 27,44 Przemieszczenie przy granicy plastyczności ε y, % ii) 10,01 9,86 9,78 9,52 9,41 Moduł przy zginaniu E f, MPa ii) 848 989 1253 1361 1814 Twardość Shore'a, skala A, 15 s iii) 58 60 62 64 65 Udarność z karbem Charpy a cn, kj/m 2 iv) 7,03 4,60 4,46 2,63 2,09 Na fot. 1 przedstawiono strukturę kompozytu opisanego w przykładzie IV. Widoczne jest, że napełniacz włóknisty w tym kompozycie stanowią wyłącznie włókna wełny zwierzęcej o takiej samej dla wszystkich włókien łuskowatej fakturze i zróżnicowanych średnicach (10-30 μm). P r z y k ł a d y VI - XI Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy aglomerat stopu polietylen małej gęstości/polipropylen (LDPE/PP). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie czysto wełnianym (dywan 1). Przykładowe składy dywanów z runem wełnianym w zależności od ilości wełny w runie przedstawiono w tabeli poniżej. Warstwa dywanu Stosowany rodzaj materiału Dywan 1 Dywan 2 g/m 2 % wag. g/m 2 % wag. Runo Wełna 2040 66 1000 52 Runo Poliamid 6 - - 250 12,9 Osnowa wiążąca PE 270 8,7 - - Osnowa wiążąca Poliester - - 90 4,2 Osnowa wypełniająca PE 90 2,9 - Osnowa wypełniająca Tasiemka PP - - 40 2,1 Wątek Juta 540 17,5 360 18,5 Podklejenie Lateks 150 4,9 200 10,3 Mieszankę poliolefiny i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką jednoślimakową (przykłady VI-VIII) lub dwuślimakową (przykłady IX-XI) w temperaturze 215-220 C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze

PL 212 180 B1 5 215-220 C i przy ciśnieniu wtrysku 80-100 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami: Nr przykładu VI VII VIII IX X XI Aglomerat LDPE/PP, % wag. 90 80 70 90 80 70 Włókno z dywanu o runie wełnianym, % wag. 10 20 30 10 20 30 Moduł przy rozciąganiu E t, MPa i) 1167 1513 1995 1072 1348 1683 Naprężenie przy zerwaniu σ Β, MPa i) 15,27 15,40 15,95 11,35 15,95 16,21 Wydłużenie przy zerwaniu ε Β, % i) 17,31 9,07 5,83 31,45 18,24 10,72 Granica plastyczności σ y, MPa i) 20,90 23,07 24,18 21,09 23,00 24,08 Przemieszczenie przy granicy plastyczności ε y, % ii) 10,02 9,51 9,42 9,98 9,94 9,88 Moduł przy zginaniu E f, MPa ii) 1130 1408 1953 1001 1289 1541 Twardość Shore'a, skala A, 15 s iii) 60 62 64 60 62 64 Udarność z karbem Charpy a cn, kj/m 2 iv) 7,55 7,12 7,05 4,61 5,54 6,45 Vicat TMV, o C v) 119 119 118 118 119 118 Przykłady XII - XIV Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy aglomerat stopu polietylen małej gęstości/polipropylen (LDPE/PP). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2). Mieszankę poliolefiny i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką dwuślimakową w temperaturze 215-220 C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze 215-220 C i przy ciśnieniu wtrysku 80-100 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami: Nr przykładu XII XIII XIV Aglomerat LDPE/PP, % wag. 90 80 70 Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. 10 20 30 Moduł przy rozciąganiu E t, MPa i) 1184 1470 1801 Naprężenie przy zerwaniu σ Β, MPa i) 11,45 15,90 16,81 Wydłużenie przy zerwaniu ε Β, % i) 31,45 18,24 10,72 Granica plastyczności σ y, MPa ii) 21,09 23,00 24,08 Przemieszczenie przy granicy plastyczności ε y, % ii) 9,98 9,94 9,88 Moduł przy zginaniu E f, MPa ii) 1120 1411 1650 Twardość Shore'a, skala A, 15 s ii) 60 62 64 Udarność z karbem Charpy a cn, kj/m 2 iv) 5,60 7,88 7,24 Vicat TMV, o C v) 119 120 119 Na fot. 2 przedstawiono strukturą kompozytu opisanego w przykładzie XIII. Widoczne są 3 rodzaje włókien o różnych średnicach i fakturach. Są to włókna wełny z runa dywanu (około 52% wagowych), włókna juty z wątku dywanu (około 18% wagowych) oraz włókna z tworzyw sztucznych z osnowy dywanu i dodatek PA6 do runa dywanu (około 17% wagowych).

6 PL 212 180 B1 Każde z tych włókien ma inną grubość i fakturę: - włókna wełny - średnica 30-50 μm o fakturze łuskowatej; - włókna juty - średnica 20-50 μm o fakturze warstwowej; - włókna z tworzyw termoplastycznych 10-20 μm o fakturze gładkiej. P r z y k ł a d y XV-XVII Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy aglomerat stopu polietylen małej gęstości/polipropylen (LDPE/PP). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione, odpady dywanu o runie czysto wełnianym (dywan 1). Mieszankę poliolefiny i napełniacza poddano procesowi walcowania w temperaturze 215-220 C. Otrzymane skóry rozdrobniono w młynie nożowym na granulat. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze 215-220 C i przy ciśnieniu wtrysku 80-100 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami: Nr przykładu XV XVI XVII Aglomerat LDPE/PP, % wag. 90 80 70 Włókno z dywanu o runie wełnianym, % wag. 10 20 30 Moduł przy rozciąganiu E t, MPa i) 1167 1513 1995 Naprężenie przy zerwaniu σ Β, MPa i) 15,27 15,40 15,95 Wydłużenie przy zerwaniu ε Β, % i) 17,31 9,07 5,83 Granica plastyczności σ y, MPa ii) 20,90 23,07 24,18 Przemieszczenie przy granicy plastyczności y, % ii) 10,02 9,51 9,42 Moduł przy zginaniu E f, MPa ii) 1130 1408 1953 Twardość Shore'a, skala A, 15 s iii) 60 62 64 Udarność z karbem Charpy a cn, kj/m 2 iv) 7,55 7,12 7,05 Vicat TMV, o C v) 119 119 118 P r z y k ł a d y XVIII - XXII Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano pierwotny polipropylen Malen PF 401 (bez napełniacza - przykład XVIII). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o mnie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2). Mieszankę polipropylenu i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką jednoślimakową w temperaturze 220-240 C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze 220-240 C i przy ciśnieniu wtrysku 90-120 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami: Numer przykładu XVIII XVIX XX XXI XXII 1 2 3 4 5 6 Polipropylen, % wag 100 80 70 60 40 Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. - 20 30 40 60 Moduł sprężystości przy rozciąganiu E t, MPa i) 1930 2296 2105 3183 3497 Naprężenie przy zerwaniu σ B, MPa i) 24,6 24,6 24,6 24,3 17,6 Wydłużenie względne przy zerwaniu ε Β, % i) 13,7 4,1 2,8 2,6 1,5 Naprężenie zginające fc, MPa ii) 39,4 40,7 42,3 45,3 -

PL 212 180 B1 7 cd. tabeli 1 2 3 4 5 6 Moduł sprężystości przy zginaniu E f, MPa ii) 1760 2093 2373 2760 2989 Twardość Shore'a, 15 s iii) 67 68 70 70 67 Udarność z karbem Charpy a in, kj/m 2 iv) 3,9 3,2 3,6 3,1 3,0 Przykłady XXIII - XXVII Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano pierwotny polietylen małej gęstości MALEN E 1307 C (bez napełniacza - przykład XXIII). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2). Mieszankę polietylenu i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką jednoślimakową w temperaturze 190-200 C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze 190-200 C i przy ciśnieniu wtrysku 60-80 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami: Numer przykładu XXIII XXIV XXV XXVI XXVII Polietylen małej gęstości LDPE 100 80 70 60 40 Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. - 20 30 40 60 Moduł sprężystości przy rozciąganiu E t, MPa i) 240 521 705 1016 1615 Naprężenie przy zerwaniu σ Β, MPa i) 12,7 8,6 8,3 13,5 14,4 Wydłużenie względne przy zerwaniu ε Β, % i) 79,6 28,0 15,4 7,3 2,0 Naprężenie zginające fc, MPa ii) 5,1 9,7 12,2 18,3 - Moduł sprężystości przy zginaniu E f, MPa ii) 230 417 623 912 2062 Twardość Shore'a, 15 s iii) 45 49 50 54 57 Udarność z karbem Charpy a in, kj/m 2 iv) 42,5 18,6 13,8 8,1 3,6 Przykłady XXVIII - XXXII Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy polietylenu małej gęstości (bez napełniacza - przykład XXVIII). Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2). Mieszankę polietylenu i napełniacza poddano procesowi wytłaczania na linii z wytłaczarką jednoślimakową w temperaturze 180-200 C. Uzyskany granulat był wtryskiwany na kształtki badawcze na wtryskarce Arburg 420M w temperaturze 180-200 C i przy ciśnieniu wtrysku 60-80 MPa. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami: Numer przykładu XXVIII XXIX XXX XXXI XXXII 1 2 3 4 5 6 Aglomerat LDPE 100 80 70 60 40 Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. - 20 30 40 60 Moduł sprężystości przy rozciąganiu E t, MPa i) 230 485 727 1063 1806 Naprężenie przy zerwaniu σ B, MPa i) 11,9 11,6 11,0 14,9 13,6

8 PL 212 180 B1 cd. tabeli 1 2 3 4 5 6 Wydłużenie względne przy zerwaniu B, % i) 72,2 22,6 9,8 8,4 2,8 Naprężenie zginające σ fc, MPa ii) 4,7 9,6 12,7 19,6 - Moduł sprężystości przy zginaniu E f, MPa ii) 190 438 614 1118 1681 Twardość Shore'a, 15 s iii) 44 50 50 56 58 Udarność z karbem Charpy a in, kj/m 2 iv) 40,1 19,4 13,9 10,7 5,5 P r z y k ł a d y XXXIII - XXXIX Jako osnowę polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego plastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC) (bez napełniacza - przykład XXXII) o recepturze przedstawionej w tabeli poniżej: PVC S-61 cz.wag. 100 OTGO vi) cz.wag. 2,5 Ergoplast FDO vii) cz.wag. 22,5 Stearyna cz.wag. 0,4 Ergoplast ES viii) cz.wag. 2,5 Ergowax GS ix) cz.wag. 0,8 Wosk A x) cz.wag. 0,4 Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2) lub rozwłóknione odpady tkaniny wełnianej. Mieszankę PVC i napełniacza poddano procesowi walcowania w temperaturze 175-180 C. Otrzymane skóry prasowano na kształtki badawcze w temperaturze 175-180 C. Kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych. Otrzymane kompozyty charakteryzują się następującymi właściwościami: Nr przykładu XXXIII XXXIV XXXV XXXVI XXXVII XXXVIII XXXIX PVC, % wag. 100 90 80 70 90 80 70 Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. Włókno wełniane z przemysłu tekstylnego, % wag. - 10 20 30 - - - - 10 20 30 Granica plastyczności y, MPa ii) 5,12 9,94 12,43 11,76 9,62 15,64 15,52 Przemieszczenie ii) 10,04 9,87 9,93 9,76 10,02 9,89 9,81 przy granicy plastyczności y, % Moduł sprężystości ii) 302 581,2 766 833 415 605,7 676,5 przy zginaniu E f, MPa Udarność z karbem 2 iv) 68,68 24,80 12,00 9,36 32,17 23,82 23,97 metoda Charpy a cn, kj/m P r z y k ł a d y XXXX - XL VII Jako osnową polimerową dla otrzymania kompozytu polimerowego stosowano rzemieślniczy aglomerat stopu polietylen małej gęstości/polipropylen (LDPE/PP) (bez napełniacza - przykład XL lub plastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC) (bez napełniacza - przykład XLIV) o recepturze przedstawionej w tabeli w przykładach XXXIII-XXXIX. Jako napełniacz włóknisty zastosowano rozwłóknione odpady dywanu o runie mieszanym - 80% wełny, 20% PA6 (dywan 2) lub rozwłóknione odpady tkaniny wełnianej. Kompozyty na osnowie aglomeratu LDPE/PP granulowano przy użyciu wytłaczarki

PL 212 180 B1 9 dwuślimakowej w temperaturze 215-220 C a następnie prasowano na kształtki badawcze w tej samej temperaturze. Kompozyty na osnowie PVC walcowano w temperaturze 175-180 C. Uzyskane skóry prasowano na kształtki badawcze w temperaturze 175-180 C. Kształtki badawcze (wiosełka W1 i) ) poddano procesowi przyspieszonego starzenia w komorze Atlas UV 2000. Kompozyty były cyklicznie poddawane naświetlaniu i kondensacji wody, co 6 godzin. Ocenę starzenia przeprowadzono poprzez porównanie wytrzymałości na zerwanie i wydłużenia przy zerwaniu kompozytów nie starzonych oraz po 168 h starzenia. Otrzymane wyniki przedstawiono poniżej. Nr przykładu XL XLI XLII XLIII XLIV XLV XLVI XLVII Receptura kompozytu Aglomerat LDPE/PP, % wag. 100 90 80 70 - - - - PVC, % wag. - - - - 100 90 80 70 Włókno z dywanu o runie 80% wełna + 20% PA6, % wag. - 10 20 30-10 20 30 przed starzeniem Naprężenie przy zerwaniu, σ Β, MPa i) 12,87 14,53 13,55 11,67 22,35 12,22 11,04 9,71 Wydłużenie względne nominalne przy zerwaniu ε ts, % i) 8,76 7,91 6,53 6 284,4 58,99 31,65 20,44 po starzeniu Naprężenie przy zerwaniu, σ Β, MPa i) 11,92 12,16 11,36 9,04 20,88 12,72 10,24 8,06 Wydłużenie względne nominalne przy zerwaniu ε ts % i) 8,25 7,44 6,22 5,37 252,9 69,65 27,28 22,52 i) ii) iii) iv) v) vi) vii) viii) ix) x) PN-EN ISO 527 PN-EN ISO 178 PN-EN ISO 868 PN-EN ISO 179 PN-EN ISO 306 Ergoterm OTGO - stabilizator cynoorganiczny Ergoplast FDO - ftalan di(2-etyloheksylowy) Ergoplast ES - epoksydowany olej sojowy Ergowax GS - monostearynian gliceryny Wosk A - wosk parafinowy Zastrzeżenia patentowe 1. Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem włóknistym, zawierający pierwotny lub wtórny polimer termoplastyczny, zwłaszcza polietylen, polipropylen izotaktyczny, stop polipropylenu i polietylenu, poli(chlorek winylu), ewentualnie środki pomocnicze, znamienny tym, że napełniacz włóknisty, stanowiący 5-60% wagowych w stosunku do polimeru, zawiera włókna z wełny zwierzęcej w ilości do 100% wagowych. 2. Termoplastyczny kompozyt polimerowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera napełniacz włóknisty w ilości 10-50% wagowych w stosunku do polimeru. 3. Termoplastyczny kompozyt polimerowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera napełniacz włóknisty otrzymany w wyniku rozwłókniania odpadów dywanów o runie z wełny zwierzęcej lub runie z dodatkiem wełny zwierzęcej. 4. Termoplastyczny kompozyt polimerowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera napełniacz włóknisty otrzymany w wyniku rozwłókniania odpadów wełny z przemysłu tekstylnego.

10 PL 212 180 B1 Rysunki

PL 212 180 B1 11

12 PL 212 180 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 4,92 zł (w tym 23% VAT)