BGS a Biopolymery � nov� mo�nosti pou�it� v elektronice a elektrotechnice s vyu�it�m radia�n�ho s�ov�n�

Ve spole�ném výzkumném projektu Fraunhoferových institut� WKI a IAP, poskytovatele slu�eb radia�ního sí�ování BGS a dalších pr�myslových partner� bylo nyní poprvé dosa�eno úsp�chu p�i vývoji retardér� ho�ení na biologické bázi v bioplastech. Díky tomu by se plasty ze 100% biologických materiál� mohly v budoucnu pou�ívat v elektronice a elektrotechnice. V rámci výzkumného projektu bylo testováno zpracování pomocí kompaundování, vst�ikování a aditivní výroby.

V rámci t�íletého výzkumného projektu se pozornost soust�edila na n�kolik cíl� týkajících se vývoje nových bioplast� a biokompozitních materiál� pro aplikace v elektronice a elektrotechnice. Hlavní pozornost byla zam��ena na vývoj bezhalogenového retardéru ho�ení (aditiva), který lze pou�ít v bioplastech v co nejmenším mno�ství a tedy s nízkými náklady, a na objasn�ní, do jaké míry m��e radia�ní sí�ování dále zlepšit ho�lavost materiálu. "V rámci našeho díl�ího projektu zam��eného na ú�inky elektronového zá�ení na nové materiály jsme si stanovili t�i cíle," vysv�tluje Dr. Dirk Fischer, vedoucí odd�lení vývoje aplikací v BGS. „Radia�ním zesí�ováním nových biologických materiál� jsme cht�li na jedné stran� zvýšit efekt zpomalování ho�ení, a na druhé stran� dosáhnout spojení retardéru ho�ení s biopolymerem. Krom� toho jsme cht�li prokázat sí�ovatelnost biopolymer�, které jsou ji� na trhu k dispozici, zejména v r�zných recepturách a s pou�itím d�evních �ástic. Výsledky týkající se sí�ovatelnosti a výsledných zm�n vlastností nás p�esv�d�ují o tom, �e to povede k novým aplikacím plastových výrobk� na bázi bio v oblasti elektrotechniky a elektroniky," pokra�uje Fischer.

Nov� testováno: radia�ní sí�ování elektronovým zá�ením vá�e retardéry ho�ení na polylaktidy (PLA) pat�ící k bioplast�m

Pro dosa�ení optimální neho�lavosti je nutné retardéry ho�ení rovnom�rn� rozptýlit v biopolymerní matrici mimo PLA. Spojení s biopolymerní matricí by m�lo být dosa�eno pomocí speciáln� vyvinutých reaktivních retardér� ho�ení. Jako nový postup pro navázání retardér� ho�ení na matrici bylo pou�ito zá�ení s urychlenými elektrony (elektronové zá�ení). Tento netermický proces se ji� mnoho let pou�ívá ke zlepšování vlastností komoditních a technických plast� a je standardním postupem v mnoha pr�myslových odv�tvích.

Radia�nímu sí�ování v oblasti bioplast� byla dosud v�nována jen malá pozornost. Vlastnosti polymer� jsou zde modifikovány spušt�ním kontrolovatelných sí�ovacích a vazebných reakcí prost�ednictvím dávky zá�ení. P�i testech se ukázalo, �e ú�inná je p�ísada, kde sí�ovací reakce PLA prokazateln� p�evá�ila nad degradací polymeru vlivem zá�ení. Další p�ísady byly také d�kladn� testovány. "Výsledky zlepšují naše znalosti o p�ísadách, z nich� n�které byly pou�ity poprvé, a také o procesech p�i zpracování plast�," vysv�tluje Fischer. "To nám umo�nilo prokázat zejména vliv oza�ování na sí�ovatelnost t�chto nových receptur na biologické bázi."

Projektový tým: P�ední �ada zleva doprava: Dr. Jens Balko (Fraunhofer IAP), Marc Mohring (J. Rettenmaier & Söhne GmbH), Dr. Antje Lieske (Fraunhofer IAP), Jochen Rausch (BGS), Katharina Krupp (BGS) Michaela Loos (BGS); Zadní �ada zleva doprava: Reinhard Lorenz (Georg Utz GmbH), Bernd Nass (Clariant Plastics & Coatings GmbH), Dr. Arne Schirp (Fraunhofer WKI), Andreas Neufing (Hager Electro GmbH), Dr. Dirk Fischer (BGS).

Kompaundování s bio-PA: testování retardér� ho�ení a radia�ního sí�ování

Krom� toho byly v rámci výzkumného projektu vyvinuty neho�lavé receptury na bázi biopolyamid� (PA) pro vst�ikování s ochranou proti ho�ení a poprvé byla zkoumána schopnost radia�ního sí�ovaní p�sobením elektronového zá�ení. „Ukázalo se, �e biopolyamidy, které p�itom byly pou�ity, jmenovit� PA6, PA10 a PA11, lze velmi ú�inn� zesí�ovat a nemají �ádné nevýhody ve srovnání s b�nými plasty na fosilní bázi,“ �íká Dr. Fischer, vedoucí projektu BGS. Byl také prokázán pozitivní vliv p�ídavku �ástic na bázi d�eva na ú�innost retardéru ho�ení. Stejn� jako p�i p�edchozích zkouškách s PLA a PBS se rychlost uvol�ování tepla sní�ila p�idáním d�eva, p�i�em� se sou�asn� zkrátila doba vznícení. Slibné výsledky jsou p�edm�tem dalšího výzkumu.

„Radia�ním sí�ováním vyvinutých materiál� vzniká nový profil vlastností. U tém�� všech receptur na bázi PA se nám poda�ilo prokázat zvýšení pevnosti v tahu a modulu pru�nosti v tahu se sní�ením vrubové hou�evnatosti,“ vysv�tluje Fischer. „Projekt také prokázal, �e výroba sí�ovatelných receptur a jejich zpracování vykazuje hodn� paralel se známými konven�ními plasty. Plasty na biologické bázi tak mohou v mnoha aplikacích nahradit b�né plasty a spektrum jejich vlastností lze dále optimalizovat radia�ním sí�ováním. To otevírá nejen nové mo�nosti v oblasti elektroniky a elektrotechniky, ale také vytvá�í nové oblasti pou�ití v automobilovém pr�myslu – zde existuje obrovský potenciál.“

Financování

Název projektu: Vývoj nových aplikací bioplast� a biokompozitních materiál� v elektronice a logistice s vyu�itím bezhalogenových systém� zpomalujících ho�ení

Financující subjekty: Spolkové ministerstvo pro vý�ivu a zem�d�lství (BMEL)

�ídící agentura projektu: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)

Partne�i projektu

• Fraunhofer WKI
• Fraunhofer IAP
• Clariant Plastics & Coatings (N�mecko) GmbH
• Linotech GmbH
• Hesco Kunststoffverarbeitung GmbH
• Kabel Premium Pulp & Paper GmbH
• Hager Electro GmbH
• Rettenmaier & Söhne GmbH
• Georg Utz GmbH