Vláknokompozitní materiál pro automotiv se zvýšenými pevnostními vlastnostmi pomocí nanocelulózových vláken

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F60460709%3A41320%2F24%3A98470" target="_blank" >RIV/60460709:41320/24:98470 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Vláknokompozitní materiál pro automotiv se zvýšenými pevnostními vlastnostmi pomocí nanocelulózových vláken

Popis výsledku v původním jazyce

Cílem projektu bylo zlepšení pevnostních vlastností průmyslově vyráběného vláknokompozitního materiálu na bázi bavlny pro automobilový průmysl, u kterého je vysoká pevnost jedním z nejdůležitějších požadovaných parametrů. Byly provedeny přípravné studie, během kterých byl vytipován vhodný druh a množství nanocelulózových vláken (CNF) s potenciálem zvýšení požadovaných mechanických vlastností materiálu. Ověřil se jejich účinek na papírenská vlákna na bázi celulózy nejprve obecně, poté i na bavlnu, jakožto primární vlákno zkoumaného materiálu. Testy spočívaly v přídavku CNF v různém množství do různých fází výrobního postupu standardní zanášky vybraného vláknokompozitního materiálu. Výroba vzorků materiálu i jejich testování probíhalo primárně v provozních laboratořích společnosti, aby byl následně snadno zajištěn přenos technologií do reálné výroby materiálu na papírenském stroji. Na základě našich výsledků je možné doporučit vhodné řešení, které výrazně zvýší požadované pevnostní vlastnosti vláknokompozitního materiálu za sucha i při užívání v podmínkách za mokra.

Název v anglickém jazyce

Fiber composite material for the automotive industry with increased strength properties using nanocellulose fibers

Popis výsledku anglicky

The project aimed to improve the strength properties of industrially produced fiber composite material for the automotive industry, where high strength is one of the most important required parameters. Preparatory studies were carried out, during which a suitable type and amount of nanocellulose fibers (CNF) with the potential to increase the required mechanical properties of the material were selected. Their effect on cellulose-based paper fibers was verified first in general, then also on cotton, as the primary fiber of the investigated material. The tests included adding the selected type of CNF in different amounts to different stages of a standard batch of selected fiber composite material production. The production and testing of material samples took place primarily in the company's operational laboratories to ensure the easy technology transfer to produce material on a paper machine. Based on our results, we can recommend a suitable solution that will significantly increase the required strength properties of the fiber composite material when dry and when used in wet conditions.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)

Projekt

—

Návaznosti

S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Interní identifikační kód produktu

MFBP48CNF1R

Číselná identifikace

MFBP48CNF1R

Technické parametry

Složení a příprava materiálu MFBP48CNF1R: Nanocelulóza CNF-Slurry-SMC (Cellulose Lab, Fredericton, NB, Kanada) je v množství 0,5 % nebo 1 % sušiny (dle požadavku zvýšení pevnostních vlastností) přidána do zanášky postupným vmícháváním pomocí laboratorního míchadla IKA Eurostar 40 nastaveného na 300 otáček za minutu po dobu 2 minut ve fázi výroby vláknokompozitního materiálu po mletí bavlny (na hodnotu °SR ? 21). Další kroky technologického postupu přípravy zanášky zůstávají zachovány dle Zanáškového listu materiálu ve společnosti Miba Fibertec s.r.o., tzn. dávkování plniv, pojiva s jeho následným srážením na stanovenou hodnotu pH suspenze a přídavek pryskyřice za stálého míchání. Archy materiálu byly vyráběny podle interního postupu společnosti na přístroji Rapid Köthen hand sheet former, program 4: objem vody ve válci 4500 ml, teplota sušení 90 °C, čas sušení 2 min, teplota plotnového sušení 125 °C, čas plotnového sušení 4 minuty. Plošná hmotnost vyrobených archů byla 200 ± 5 g·m2. Výsledky fyzikálně-mechanických vlastností vláknokompozitu 80EG25K180/2CNC5BASE s přídavkem 0,5 %, resp. 1 % sušiny CNF v porovnání s původním materiálem FP4548 (Tab. 1): • Tržné zatížení za sucha u materiálu s přídavkem 0,5 % CNF vzrostlo o 12,1 % a s přídavkem 1 % CNF o 26,1 % oproti původnímu (Ref.) materiálu. • Index pevnosti v tahu za sucha u materiálu s přídavkem 0,5 % CNF vzrostl o 10,4 % a s přídavkem 1 % CNF o 24,6 % oproti původnímu (Ref.) materiálu. • Tržné zatížení za mokra u materiálu s přídavkem 0,5 % CNF vzrostlo o 13,1 % a s přídavkem 1 % CNF o 22,6 % oproti původnímu (Ref.) materiálu. • Index pevnosti v tahu za mokra u materiálu s přídavkem 0,5 % CNF vzrostl o 11,4 % a s přídavkem 1 % CNF o 21,0 % oproti původnímu (Ref.) materiálu. • Vzhledem k výraznému protichůdnému snižování porozity po přídavku CNF, ale i z důvodu navýšení ceny, nelze doporučit přídavek CNF 3 % do vláknokompozitního materiálu (zvýšení pevnostních vlastností o 51,5–58,1 % oproti Ref.), který byl také testován.

Ekonomické parametry

Přídavek CNF do vláknokompozitního materiálu je efektivním řešením, neboť se do materiálu nevnáší další látky jiného chemického složení a charakteru. CNF vlákno má stejnou chemickou podstatu jako primární bavlněná vlákna a taktéž vláknitý charakter. Lze ji získat zpracováním dřevních odpadů nebo z obnovitelných zdrojů, proto je enviromentálně přijatelná. I přesto, že je v současné době pořizovací cena CNF vyšší, lze v blízké budoucnosti předpokládat její snížení (levnější výrobní technologie, větší poptávka, více lokálních výrobců apod.). Jisté navýšení ceny materiálu MFBP48CNF1R ovšem výrazně zvýší jeho kvalitu a trvanlivost. Navržený postup přídavku CNF lze aplikovat i na vyšší řady vláknokompozitních materiálů (tzv. high-end), kde by se současná pořizovací cena CNF v celkových nákladech jevila jako přijatelná položka. Na druhou stranu se předpokládá, že by přídavek CNF mohl v reálné výrobě částečně snížit náklady vynaložené v procesu mletí – mletí na nižší stupeň °SR a kratší čas.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

60460709

Název vlastníka

ČZU v Praze

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

N - Využití výsledku jiným subjektem je možné bez nabytí licence (výsledek není licencován)

Požadavek na licenční poplatek

N - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—