Zpracování a charakterizace přírodních kompozitů

Ing. Přemysl Strážnický

Doctoral thesis

Processing and Characterization of Natural Composites

Abstract:

Ovčí vlna je známá především jako materiál využívaný již od pradávna, zejména v oděvním, ale i ve stavebním a strojírenském odvětví. Používá se především pro výborné termoizolační vlastnosti, v lidovém užívání sloužila nejen k výrobě obuvi, ale také přikrývek. V pozdější době našla také své uplatnění ve výrobě filců pro obráběcí a testovací zařízení například pro testování otěru. Kompozitní materiál s polymerní matricí z fenol formaldehydové pryskyřice a plnivem z dřevěných pilin vynalezl v roce 1907 chemik Leo Hendrik Baekeland, přičemž se tento materiál vryl do paměti pod jménem Bakelit a používal se zejména pro výrobu lehkých dílů například krytů elektroniky, automobilů, dále se z něj vyráběly i rukojeti nástrojů a nářadí. Tématem disertační práce je zpracování a charakterizace přírodních kompozitů. Hlavní částí práce je výzkum přípravy přírodních kompozitů z ovčích vláken. Tato problematika řeší především komplexní přístup využití přírodních vláken v kompozitních materiálech. Výzkum v této disertační práci se zabývá zpracovatelskými vlastnostmi a experimentálním testováním mechanických, akustických, a elektrických vlastností navržených kompozitních vzorků se stejným procentuálním zastoupením plniva a vyhodnocením dosažených výsledků. Práce přináší nové poznatky z oblasti kompozitů s organickými plnivy na bázi ovčích vláken. Tato disertační práce navazuje na tradici využití ovčí vlny s možnou aplikací ve stavebnictví jako akustické a elektricky nevodivé bariéry se zachováním mechanických vlastností srovnatelných s běžně dostupnými stavebními materiály jako jsou například termo-akusticky izolační polyuretanové panely. Ovčí vlna, zejména plemen s nízkou jakostí vláken se stala odpadem, který není využit, především i díky nízké výkupní ceně, což by mohla být výhoda oproti vyšším nákladům na výrobu s vysokými vstupními náklady. Disertační práce si klade za cíl najít uplatnění pro ovčí vlákna jako plniva v polymerních matricích a rozšířit poznatky o jejich statických a fyzikálních vlastnostech. Především pro ekologický potenciál srovnatelný vlastnostmi s produkty v cenově přijatelnější hladině na recyklaci a údržbu krajiny.

Abstract:

Sheep wool is known primarily as a material used since ancient times, especially in the clothing industry, but also in the construction and engineering industries. It is used mainly for excellent thermal insulation properties, in popular use, it was used not only for the production of footwear but also blankets. The composite material with a polymer matrix of phenol-formaldehyde resin and a filler from wood sawdust was invented in 1907 by the chemist Leo Hendrik Baekeland, and this material was etched in memory under the name Bakelit and was mainly used for the production of light parts such as electronics, cars, he also made handles for tools and implements. The topic of the dissertation is the processing and characterization of natural composites. The main part of the work is research into the preparation of natural composites from sheep fibers. This issue is mainly addressed by a comprehensive approach to the use of natural fibers in composite materials. The research in this dissertation deals with the processing properties and experimental testing of mechanical, acoustic, and electrical properties of designed composite samples with the same percentage of filler and evaluation of the achieved results. The work brings new knowledge in the field of composites with organic fillers based on sheep fibres. This dissertation continues the tradition of using sheep wool with a possible application in construction as an acoustic and electrically non-conductive barrier while maintaining mechanical properties comparable to commonly available building materials. This dissertation builds on the tradition of using sheep wool with a possible application in construction as an acoustic and electrically non-conductive barrier while maintaining mechanical properties comparable to commonly available building materials such as thermo-acoustically insulating polyurethane panels. Sheep wool especially breeds with low fibre quality, has become a waste that is not used, mainly due to the low purchase price, which could be an advantage over higher production costs with high input costs. The dissertation aims to find applications for sheep fibres as fillers in polymer matrices and to expand knowledge about their static and physical properties. Especially for ecological potential comparable in properties with products at a more affordable level for recycling and landscape maintenance.

Keywords

kompozit, ovčí vlna, vlákno, akustika, pohltivost, odrazivost, elektrická vodivost, polyuretan, epoxid, polyester

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 25. 6. 2021
• Supervisor: doc. Ing. Soňa Rusnáková, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Process Engineering / Tools and Processes