3-4/2008 - Plasty a kaučuk

l
a
i
r
o
t
i
d
E
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta technologická
ve spolupráci s Barum Continental spol. s r.o., B-Projekting spol.
s r.o., Duslo a.s., Fakulta chemickej a potravinárskej technológie
STU, Fakulta priemyselných technológií TnUAD, FATRA a.s.,
GRANITOL a.s., CHEMOPETROL a.s., ITC a.s., KAUČUK a.s.,
KORD Holding Company, MATADOR a.s., Mitas a.s., Plastika a.s.,
Polymer Institute Brno spol. s r.o., Semperflex Optimit spol. s r.o.,
Slovnaft a.s., Spolana a.s., Svaz zpracovatelů plastů ČR, SYNPO
a.s., UNIPLAST Pardubice spol. s r.o., Univerzita Pardubice, Ústav
makromolekulární chemie AV ČR, Ústav polymerů VŠCHT Praha,
Ústav polymérov SAV, VIPOTEST spol. s r.o., VÚSAPL a.s.
RADA VYDAVATELE
Kave Bareš, Ivan Dobáš, Vratislav Ducháček, Petr Janypka, Jaroslav
Hell, Eleonóra Hudecová, Zdeněk Chmela, Ivan Chodák, Miroslav
Chromek, Dušan Jagoš, Ondřej Kebrle, Vladimír Klepal, Metoděj
Kozák, Karel Kučera, Vendelín Macho, Miroslav Maňas, František
Mátel, Antonín Náplava, Ladislav Pospíšil, Jindřiška Ondráčková,
Jindřich Pytela, Miroslav Raab, Petr Sáha, Karel Špaňhel, Eugén
Špirk, Jaroslav Štaufčík, Pavel Svoboda, Jaromír Šňupárek, Otakar
Walter
REDAKCE
Fakulta technologická, UTB ve Zlíně
Plasty a kaučuk, nám. T. G. Masaryka 275, 762 72 Zlín
tel.: +420 576 031 384, +420 576 031 324, +420 602 776 813
fax: +420 576 032 733
e-mail: [email protected]
web: http://www.plastyakaucuk.cz
šéfredaktor: Roman Čermák
výkonný redaktor: Jana Navrátilová
redakce: Alena Kalendová, Kateřina Chaloupková, Petra Koňárková, Yvona Mužná
ext. spolupracovníci: František Tomis, Jarmila Šimoníková, Václav
Matys, Miroslav Řezáč, Josef Jakubíček, Milan Dráždil, Bohumil
Tesařík, Dana Kreizlová
DTP: Stanislav Hradil, e-mail: [email protected]
tisk: Reprocentrum
Předplatné a objednávky inzerce přijímá redakce na výše uvedené
adrese.
Vychází jednou za 2 měsíce jako dvojčíslo
Registrováno MK ČR E4888
plastics andrubber
Tomas Bata University in Zlín, Faculty of Technology
editorial office:
Plastics and Rubber, Faculty of Technology, Tomas Bata University in
Zlín, TGM 275, 762 72 Zlín, Czech Republic
tel.: +420 576 031 384, +420 576 031 324, +420 602 776 813
e-mail: [email protected]
editor in chief: Roman Čermák
Subcription and orders of advertising should be sent to editorial
office address.
PaK2008_03-04-korektura.indd 65
V létě roku 2007 se v pražském Ústavu makromolekulární
chemie AV ČR, v. v. i. konalo specializované mikrosymposium
pod názvem „Nanostrukturované polymery a polymerní nanokompozity“. Organizátorům se podařilo, že se na pražských
Petřinách sešlo 137 expertů z 28 zemí, včetně dvaceti autorů
zvaných přednášek. Ti představují světovou špičku oboru a mohli účastníkům představit současné směry výzkumu i budoucí
trendy v této oblasti. Přitom se jakoby mimochodem v Praze sešli
i představitelé hlavních domácích výzkumných pracovišť z Brna,
Liberce, Pardubic, Prahy a ovšem i ze Zlína.
Mikrosymposium ukázalo, že jsou nyní aktuální tři hlavní
výzkumná témata. První z nich využívá nanostrukturované
sloučeniny (známé zkratkami POSS, POS nebo POMS) k chemickému zabudování do polymerních sítí in situ. Prostorově strukturované chemikálie jsou dosud velice drahé, takže připravené
nanokompozity mohou nalézt jen velice speciální uplatnění,
například v medicíně. Druhý směr využívá schopnosti některých
kopolymerů vytvářet podivuhodně uspořádané struktury, vhodné například jako membrány nebo biosenzory. Třetí výzkumná
oblast usiluje o zabudování už hotových anorganických nanočástic do termoplastické polymerní matrice. Největší oblibu si
získal montmorillonit, hlinitokřemičitan ze skupiny jílů, jehož
typická naleziště jsou poblíž francouzského města Montmorillon. Základní destičky tohoto minerálu nanometrových rozměrů
se musí předem chemicky upravit, a tak ani tento typ polymerních nanomateriálů není právě levný. I to je dosud překážkou
rozsáhlejších aplikací materiálů tohoto typu. A tak se zdá, že na
montmorillonitu zatím nejvíce vydělávají firmy, které jej prodávají
pro výzkumné laboratorní účely.
Miroslav Raab
Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v. v. i.
EDITOR
ROČNÍK 45-2008
65
Plasty a kaučuk
2008/3–4
VYDAVATEL
fyzikové se zabývají vlastnostmi hmotného světa, jejichž
velikost se může obrovsky lišit. To platí jmenovitě pro rozměry
hmotných objektů od subatomárních částic až ke vzdáleným
galaxiím. Proto byl zaveden systém fyzikálních veličin založený
na mocninách základu deset a pro ně pak navrženy příhodné
předpony. Předpona nano- byla v soustavě SI uzákoněna v roce
1960 a původně znamenala právě jen mocninu 10-9. Byla
odvozena od slova nanos, což znamená řecky trpaslík. Tvůrci
fyzikální terminologie v padesátých letech ovšem nemohli tušit,
jakou popularitu získá po půlstoletí právě předpona nano, nejen
v materiálové vědě a technologii, ale také v biologii, medicíně
a dalších oblastech. Pojmy jako nanotechnologie, nanomateriály, nanočástice, nanotrubky a nanoplankton se nyní velmi často
citují v souvislosti s nejnovější „hi-tech“ elektronikou, paměťovými médii a také biosenzory, tkáňovým inženýrstvím a třeba
i ekologií. Polymerní materiálová věda nechtěla zůstat pozadu,
a tak i v této oblasti se už nejméně čtvrt století zkoumají možnosti a perspektivy polymerních nanomateriálů, nanokompozitů,
nanovláken a nanočástic.
Editorial
Vážení čtenáři,
Abstrahovaný do CHEMICAL ABSTRACTS
•
Obrázky na titulní straně: Šlouf, M., Struktura dvou
různých typů houževnatého polystyrenu. Vzorky byly
kontrastovány pomocí oxidu osmičelého a pozorovány
v elektronovém mikroskopu. Černé jsou kaučukové inkluze, šedo-bílá je polystyrenová matrice. STEM snímky byly pořízeny na Ústavu makromolekulární chemie
AV ČR, v. v. i., pracovní skupinou Morfologie polymerů.
PLKCAS 45 (3–4)
•
ISSN 0322-7340
27.3.2008 11:57:32
Obsah
R o č n í k 45
2008
č í s l o 3–4
Plasty a kaučuk
2008/3–4
66
ČLÁNKY PŮVODNÍ A PŘEHLEDNÉ
Elektrické vlastnosti
polymerních
kompozitů
Petr Vilčák
Fakulta technologická, Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně,
nám. T. G. Masaryka 275, 762 72 Zlín
Fatra, a. s., tř. T. Bati 1541, 763 61 Napajedla
E-mail: [email protected]
68
Kompozity elektricky vodivých částic dispergované v nevodivé polymerní matrici se řadí mezi polymerní materiály s výjimečnými vlastnostmi
významnými v řadě technologií, v oblasti mikroelektronických zařízení jako samoregulující odpory a senzory, spínače, vlnovody a antistatické
nátěry nebo ochranné vrstvy absorbující elektromagnetické záření. Je zřejmé, že systematické studium těchto materiálů je vysoce žádoucí
a každá nová informace o těchto materiálech nejen přispěje k základním poznatkům tohoto oboru, ale též může být významná při vývoji
nových technických komponentů. Speciální pozornost byla věnována vlivu charakteru dispergovaných částic, jejich koncentrace a teploty na
stejnosměrnou (dc) vodivost kompozitů v perkolační oblasti. Výsledky potvrdily, že tvar částic je významným faktorem určujícím perkolační
práh i průběh růstu vodivosti v oblasti perkolace. Byly analyzovány závislosti vodivosti na teplotě při různých koncentracích plniva a náhlý pokles vodivosti během zahřívání kompozitu v oblasti perkolace byl vysvětlen přerušením kontaktů mezi elektricky vodivými částicemi
v důsledku teplotní expanze polymerní matrice. Mimořádně velký rozptyl vodivosti a její teplotní závislosti v oblasti perkolace byl vysvětlen
značnou fluktuací v uspořádání částic. Byl sledován vliv tlakové deformace na stejnosměrnou vodivost a dielektrické vlastnosti kompozitů sazí
a částic polypyrolu v matrici silikonového kaučuku. U kompozitů s polypyrolem byl popsán a vysvětlen příkrý pokles vodivosti více než o pět
řádů během tlakové deformace. Dobrá reprodukovatelnost tohoto „spínacího jevu“ naznačila možné použití tohoto kompozitního materiálu
v mikroelektronice. Dále bylo zkoumáno stínění elektromagnetického záření kompozity krátkých uhlíkových vláken pokrytých polyanilinovou
bází v epoxidové matrici. Tyto nové kompozitní materiály prokázaly dobrou propustnost při vysokých frekvencích a jejich malá stejnosměrná
vodivost naznačila možné použití pro stínění nízkých frekvencí v mikroelektronice.
Směsi polymerů:
Zvýšení teplotní
odolnosti PVC
Axel Gottschalk1,*, Michael Breulmann1, Erik Fetter2,
Karsten Kretschmer3, Martin Bastian3
1
BASF AG, 67056 Ludwigshafen, Německo
2
Fachhochschule Aalen, Beethovenstraße 1, 73430 Aalen, Německo
3
SKZ-KFE gGmbH, Friedrich-Bergius-Ring 22, 97076 Würzburg, Německo
*
E-mail: [email protected]
74
Poměrně nízká teplotní odolnost polyvinylchloridu (PVC) výrazně omezuje použití tohoto cenově výhodného plastu v aplikacích, kde je materiál vystaven mechanickému namáhání a relativně vysokým teplotám. Nicméně tato vlastnost, tedy odolnost vysokým teplotám, se dá bez
výrazných komplikací a finančních nákladů zlepšit, a to smícháním s α-metylstyren-akrylonitrilovým kopolymerem. Tato systematická studie
ukazuje, které aspekty je třeba respektovat při této modifikaci PVC.
Vstrekovanie
s dolisovaním
Ján Varga*, Ľudmila Dulebová
Strojnícka fakulta, Technická univerzita v Košiciach,
Mäsiarska 74, 040 01 Košice
*E-mail: [email protected]
76
V príspevku je prezentovaná nekonvenčná technológia vstrekovania plastov s dolisovaním (CIM). Podrobne je opísaná technická a technologická charakteristika procesu. Zároveň je tu uvedený príklad výrobku, ktorý sa vyrába touto technológiou.
RUBRIKY
PaK2008_03-04-korektura.indd 66
Osobní zprávy a výročí
78
Nové materiály a výrobky
91
Recenze
79
Stroje a zařízení
107
Konference a výstavy
81
Zprávy
120
Patentová hlídka
83
Odpady a jejich využití
127
Technické a ekonomické aktuality
86
Stručně
128
27.3.2008 11:57:34
ORIGINAL AND REVIEW ARTICLES
Petr Vilčák
Faculty of Technology, Tomas Bata Univerzity in Zlín, nám. T. G.
Masaryka 275, 762 72 Zlín, Czech Republic
Fatra, a. s., tř. T. Bati 1541, 763 61 Napajedla
E-mail: [email protected]
68
67
Composites of electrically conducting and magnetic particles dispersed in non-conducting polymer matrix rank among smart polymer materials with unique electromagnetic properties and play important role in various areas of technology, e.g. in electronic devices as self-adjusting
resistors, sensors, circuit breakers, wave guides and antistatic or microwave absorbing layers for electromagnetic interference shielding. It is
clear that a systematic research in this field is of special interest. Special attention was paid to investigation of the effect of particles, their
concentration and temperature on the dc-conductivity of composites in percolation area. The results revealed the shape of particles as a crucial
factor determining both the percolation limit concentration and the course of conductivity increase with particle loading. A sudden drop of conductivity during heating of composite as a result of breaking contacts between conducting particles due to thermal expansion of the matrix has
been analyzed. A great scatter of conductivity values and conductivity-temperature dependences observed at percolation threshold has been
explained as a consequence of great fluctuation of particle arrangement. An investigation of the changes in the dc-conductivity and dielectric
properties of silicone rubber composites during pressure deformation was observed. A steep decrease more than five orders of magnitude in
the composite of the polypyrrole particles has been found. A good reproducibility of this „switching effect“ suggests a possible use of this material as circuit breaker in microelectronics. Further, the electromagnetic shielding efficiency of epoxy resin composites containing short carbon
fibres coated with a layer of the non-conducting polyaniline base has been studied. The novel composite materials behave as a protective
material transmitting high-frequency signals and shielding low-frequency ones in electronic applications.
Polymer Blends:
PVC Becoming
Even „Hotter”
Axel Gottschalk1,*, Michael Breulmann1, Erik Fetter2,
Karsten Kretschmer3, Martin Bastian3
1
BASF AG, 67056 Ludwigshafen,Germany
2
Fachhochschule Aalen, Beethovenstraße 1, 73430 Aalen, Germany
3
SKZ-KFE gGmbH, Friedrich-Bergius-Ring 22, 97076 Würzburg, Germany
*E-mail: [email protected]
Plasty a kaučuk
2008/3–4
Electrical properties
of polymer
composites
Obsah
V o l u m e 45
2008
N o . 3–4
74
The comparatively low heat resistance of polyvinyl chloride greatly restricts the use of this cost-effective plastic in fields in which it is exposed
under mechanical load to relatively high temperatures. This property, however, can be raised at low cost and without difficulty to technically
interesting levels in blends with α-methylstyrene-acrylonitrile copolymers. A systematic study shows what the user should pay attention to
when doing this.
Compress
Injection
Moulding
Ján Varga*, Ľudmila Dulebová
Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Košice,
Mäsiarska 74, 040 01 Košice
*E-mail: [email protected]
76
The contribution presents unconventional method of injection moulding technology − compress injection moulding (CIM). The technical and
technological characteristic of a process is described in detail. At the same time the example part processed by this technology is mentioned.
SECTIONS
Personal News
78
Novel Materials and Technologies
Book Reviews
79
Machinery and Equipment
107
Conferences and Exhibitions
81
News
120
New Patents
83
Waste Recycling
127
Technical and Economic News
86
Briefly
128
PaK2008_03-04-korektura.indd 67
91
27.3.2008 11:57:34