Forskningen vid Polymera material och kompositer, Material och tillverkningsteknik, Chalmers. Antal Boldizar



Relevanta dokument
Trä- och Bionanokompositer

Inga hjälpmedel är tillåtna. För att få godkänd kurs måste man få minst 30 poäng på examen.

Name: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student)

Genmodifierade Träd. Vilka möjligheter erbjuder gentekniken?

Naturfiberkompositer. Alnarp 28 mars 2012 Åke Nylinder, Hovås Komposit

Föreläsning i kursen Konstruktionsmaterial (MPA001): Trä som material

Förslag till kandidatarbeten på NMT

Etanol och biogas ur cellulosarika avfall. Utbildning om Resursåtervinning

80 poäng. För att få godkänd kurs måste man få minst 40 poäng på examen.

Tillverkningen av papper har gamla anor. Historiska källor säger att papper baserat på cellulosafiber från lin, bomull och andra växter för första

Materialkunskap? Framtiden?

FBBB 4.3 Biobaserade skivmaterial Experimentella undersökningar

PATENTBESVÄRSRÄTTENS DOM

Lätta konstruktioner. HT2 7,5 p halvfart Lars Bark och Janne Carlsson

APC Composite AB. NRA Workshop okt Tord Gustafsson FoU- ansvarig. APC Composite AB Luleå

Plast, textil och kompositer Polymera material vid Högskolan i Borås

För många är plast ett värdeladdat ord. Vissa förknippar plast med resursslöseri och nedskräpning, andra med högteknologi och bra produkter.

INLEDNING. vid tillverkning av fordon. Andra exempel på möjliga tilllämpningar

Hållbar utveckling tema Energi och Miljö. Petra Norman

Introduktion till CES

Kostnadseffektiv tillverkning av lättviktstrukturer i kolfiber inom Compraser Labs

Skala eller inte skala det är frågan? Karin Jacobson Swerea KIMAB

Swerea-satsning på Smarta Material

Lena Lundberg, Dr, Plast- & Kemiföretagen

Kolfiber från lignin, ett exempel på nya biobaserade produkter. Peter Axegård, Director Biorefining Innventia

PLAST. För många är plast ett värdeladdat ord. Vissa förknippar plast med resursslöseri och nedskräpning, andra med högteknologi och bra produkter.

Belastningsanalys, 5 poäng Fiberarmering - Laminat

Produktinformation. Laminated beam MUF system 1242/2542. Produktspecifikation. Lång förvaringstid

SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

VÄLKOMMEN ATT MÖTA FRAMTIDENS KOMPOSITER

TMPT06 Material & materialval

o C atm C H 2. vinylklorid OCH 3. PVA CH 3 Plexiglas

VÄRMELASTER FRÅN TERMISK STRÅLNING I ROSTERPANNOR HENRIK HOFGREN

Fiberkompositer med ökad mekanisk och elektrisk prestanda för lindningskopplare

Framtidens material. Anders Bergner

Exempel på utförda examensarbeten

Biobaserade material

Material föreläsning 4. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Textilarmering, av Karin Lundgren. Kapitel 7.6 i Betonghandbok Material, Del 1, Delmaterial samt färsk och hårdnande betong. Svensk Byggtjänst 2017.

Waste is what is left when imagination fails

Examensarbete på Swerea IVF. Lisa Schwarz Bour Projektledare; Telefon: ,

Hur hållbara produkter från skogen ska kunna ersätta fossila alternativ?

Hållbara geometrier: träfiberförstärkta biokompositer optimerade för 3D-skrivning

Strukturella kompositbatterier För bränsleeffektiva fordon

POLYMERER OBS: Läs igenom handledningen före laborationen.

Återvinning av polymerer

Vad är glasfiber? Owens Corning Sweden AB

Salt-pappersbatterietframtidens. Carl Johan Rydh

Compraser Labs- Produktionsarena och testbädd för kompositer

Slangkatalog. Utgåva 1.0

arbetar med sluttäckning av deponier och miljöriktig återanvändning av restprodukter

Forskning för Innovationer och Affärer!

Organisation SLU. Postnummer

SÄKERHETSDATABLADenligt Förordning (EG) nr 1907/2006 SILPRUF - BROWN-45

Molekylär modifiering och kompatibilisering av återinsamlad polyeten

Flaggskepp Bioraffinaderi. Sören Back Informationschef

Varför PMB? Michael Langfjell Asfaltdagen Agenda. Polymerer, viktiga år (kort historik). Hur började det hela?

Stiftelsen Svenskt Kretslopp CF:s Miljöfond

Återvinning - Papper

Lätta konstruktioner. HT2 7,5 p halvfart Lars Bark och Janne Carlsson

Kristiina Oksman Niska. Trä och Bionanokompositer Composite Center Sweden Luleå University of Technology

Miljö idag en högt prioriterad global angelägenhet

Road-map 2014 till 2025: Svensk ligninbaserad kolfiber i framtidens kompositmaterial

Praktik omfattande minst 12 veckor rekommenderas, men är ej obligatorisk.

Repetition av det centrala innehållet i kemi

PM PLAST. Produktutveckling 3 KPP039 ANMAR SHAWI

Beräkningsverktyg för dimensionering av fiberarmerade plaster

Certifieringskrav maskinställare

HUR VÄL STÄMMER RESULTAT FRÅN MÖGELMODELLER MED VERKLIGHETEN

Material- och polymerteknologi för K3, B4 (KOO052) och Funktionella material för N2 (KOO095)

Hampaförpackningar Idag och imorgon

Strategic Research Area 1

Delrapport 2: Oxidationens Inverkan på Långvågig Värmeöverföring

Juli Tema Hållbar utveckling

Forma komprimerat trä

Cellulosafiberförstärkta plastbåtar Cellulose fibre-reinforced plastic boats Kandidatarbete inom Maskinteknik

Teknisk rapport SIS-CEN/TS 17158:2018

SÄKERHETSDATABLAD i överensstämmelse med Förordning (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) och Förordning (EU) Nr. 2015/830

Lätta konstruktioner. HT2 7,5 p halvfart Lars Bark och Janne Färm

Material och Livslängd

Bilaga 2 till SPCR 141 Hemkomposterbart polymert avfall Krav och provningsmetoder

Swerea IVF, lättviktsprojekt - och andra möjligheter. Daniel Wiklund Gruppchef Komponenttillverkning,

Svensk sammanfattning av Agenda grafen. Ett nytt svenskt styrkeområde

Utveckling av massaprocessen som navet i flera olika värdekedjor

Materialoptimering för diskar i en centrifug

/20. Björn Wettermark eller Emma Nordenberg Telefon: Fax: E-post:

CEMENTBASERAD BERGSINJEKTERING

Möjligheter att spara energi i. Pappersmaskinen

Utbildningsplan Civilingenjör Maskinteknik för läsåret 2007/2008

Grupp C Systemarkitektur Träddiagram Modulfunktioner

NVF Specialistseminarium 2014

THERMOWOOD PLASTIC COMPOSITE (TWPC)

Kemisk massatillverking ger stora mängder organiska biprodukter

Dagens plaster och förnyelsebara råvaror

Civilingenjör Maskinteknik, 270hp (180 p) (antagna H04 o tidigare) Grundläggande behörighet samt Matematik E, Fysik B samt Kemi A.

Formsprutningsverktyg i magnesium Kandidatarbete inom civilingenjörsprogrammet för maskinteknik

Plastisk bearbetning. Prof. François Rondé-Oustau Göran Karlsson

HUR VÄL STÄMMER RESULTAT FRÅN MÖGELMODELLER MED VERKLIGHETEN

Kompositforskning vid Swerea SICOMP

Tentamensdatum:

Transkript:

Forskningen vid Polymera material och kompositer, Material och tillverkningsteknik, Chalmers Antal Boldizar

Forskargruppens verksamhet Avser allmänt sambandet Materialkomposition Tillverkning Struktur Egenskaper Stark bakgrund i Plasters bearbetning och reologi samt fysikaliska och mekaniska egenskaper hos polymera material Professor Mikael Rigdahl Professor Antal Boldizar Universitetslektor Roland Kádár 10 forskarstuderanden

Conductivity Aktuell forskning vid Polymera material och kompositer Elektroaktiva fibrer, beläggningar och textilier Ytors utseende, topografi och kulör, ytdefekter och matchning hos formsprutade produkter 1 Polymera kompositer, exemelvis förstärkta med cellulosafibrer, cellulosananofibriller, kolnanorör och grafen platelets Förnyelsebara polymera material baserade på stärkelse, hemicellulosa och proteiner Återvinning av plast från elektronikskrot och förpackningsmaterial 0,1 0,01 0,001 0,0001 0,00001 0,000001 0,0000001 1E-08 1E-09 Filler content 0 0,02 0,04 0,06 0,08

Kortfattad presentation av aktuell forskning Elektroaktiva fibrer, beläggningar och textilier Ytors utseende, topografi och kulör; ytdefekter och matchning hos formsprutade produkter Polymera kompositer förstärkta med cellulosafibrer och cellulosananofibriller, kolnanorör och grafen platelets Förnyelsebara polymera material baserade på stärkelse, hemicellulosa och proteiner Återvinning av plast från elektronikskrot och förpackningsmaterial

Varför cellulosakompositer? Intressanta mekaniska egenskaper och rationell storskalig tillverkning med kompositer bestående av termoplaster och cellulosabaserad förstärkning Förnyelsebara material, betydande i Sverige Potentiellt kostnadseffektiva material, exempelvis för användning till förpackningar Cellulosans fördelar Förnyelsebart och bionedbrytbart Stor tillgång och potentiellt till lågt pris Låg densitet Hög specifik styrka och styvhet Goda möjligheter till modifieringar

Tidiga arbeten om kompositer av cellulosa och C Klason, J Kubát and H-E Strömvall. The efficiency of cellulosic fillers in common thermoplastics. Part I. Filling without processing aids or coupling agents. International Journal of Polymeric Materials, 1984 vol 10 p 159-187 H Dalväg, C Klason and H-E Strömvall. The efficiency of cellulosic fillers in common thermoplastics. Part II. Filling with processing aids and coupling agents. International Journal of Polymeric Materials, 1985 vol 11 p 9-38 A Boldizar, C Klason, J Kubát, P Näslund and P Sáha. Prehydrolyzed cellulose as reinforcing filler for thermoplastics. International Journal of Polymeric Materials, 1987 vol 11 p 229-262 termoplaster

Problem med cellulosafibrer i termoplaster? Cellulosa är hydrofilt och har hög polaritet, leder till svårigheter med Dålig dispergering av fibrer, tendenser till fiberaggregering Dålig adhesion till relativt lågpolära polymerer Hög fuktupptagning från omgivningen Cellulosafibrer bryts ner vid temperaturer som normalt används vid smältbearbetning av termoplaster (> 150 C) Övriga svårigheter med smältbearbetning Kontinuerlig matning Fiberförkortning Free hammer milled cellulose fibres

Intressanta forskningsfrågor Kan flertalet av dessa observerade problem undvikas med en ny komposition? En polär polymer med låg smältpunkt, exempelvis en modifierad polyeten? EAA (Ethylene-Acrylic Acid), 7 % AA, T m 89 C? Cellulosafibrer i matningsbar form, exempelvis träbaserade fibrer i form av agglomerat eller i form av tissue? Polymer pellets Free hammer milled cellulose fibres Agglomerates of cellulose Tissue

Ytterligare forskningsfrågor Kan fiberdispergeringen förbättras vid materialblandning? Formsprutbarhet? Konventionell skruv Barriärskruv

Delprojekt inom Formulosa Forskningsprojekt 2008-2013 Samverkan mellan Chalmers, Södra, BillerudKorsnäs och TetraPak, delfinansierat av VINNOVA Doktorand Ruth Ariño

Inverkan av skruvtyp vid blandning? Långa barrfibrer (1,3 mm) Korta barrfibrer (0,6 mm) 30 wt% / 21 v% Konventionell skruv Barriärskruv 2 x Barriärskruv Barriärskruven gav bättre fiberdispergering Två extruderingar förbättrade dispergeringen betydligt Längre fibrer svårare att dispergera

Inverkan av blandningsprocess?? Barrfibrer Lövfibrer Första passage dubbelskruv Andra passage barriärskruv Andra passage dubbelskruv Matning av tissue tycks ha stor potential för storskalig industriell tillämpning En andra extrudering med dubbelskruv gav bättre dispergering än en andra med barriärskuv, m a p synliga fiberaggregat Tissue av fibrer från barrträ (längre och tjockare fibrer) var svårare att dispergera än tissue av fibrer från lövträ

Fibre Length (mm) Blandningsprocessens inverkan på fiberlängd 1,4 1,2 Softwood short fibres Softwood long fibres 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Starting Lengths Conventional Screw Barrier Screw 2 Extrusions Barrier Screw Korta fibrer förkortades mindre (relativt) än längre fibrer Barriärskruven reducerade fiberlängden mer än den konventionella skruven

Inverkan av fiberlängd och dispergering på styvhet? E (MPa) Samples containing 30 wt% fibre content 900 800 700 600 500 Softwood short fibres 400 Softwood long fibres 300 200 100 0 Korta fibrer resulterade i högre styvhet? Bättre dispergerade korta fibrer resulterade i högre styvhet! Förstyvning som bäst en faktor 7 (EAA 110 MPa) med ca 20 v % fibrer l/d 20-30 14

Några övergripande slutsatser från projekt Formulosa Blandningsprocessen har stor inverkan på dispergeringen av fibrer och därmed på mekaniska egenskaper hos studerade fiberkompositer Användning av barrärskruv vid enkelskruvsextrudering eller dubbelskruvsextrudering gav båda betydligt bättre dispergering än enkelskruvsextrudering med konventionell skruv De mekaniska egenskaperna var oväntat mycket beroende av fibrers dispergering, utöver välkända beroenden av fiberlängd, fiberhalt, adhesion och termisk nedbrytning Matningsmetoden med fiber tissue tycks ha god potential för industriell tillämpning 15

Presenterade resultat finns utförligt beskrivna i publikationerna R Ariño and A Boldizar. Processing and Mechanical Properties of Thermoplastic Composites Based on Cellulose Fibres and Ethylene-Acrylic Acid Copolymers. Polymer Engineering and Science 52 (2012) p 1951-1957 R Ariño and A Boldizar. Barrier screw compounding and mechanical properties of an ethylene-acrylic acid copolymer and cellulose fibers composite. International Polymer Processing 28 (4) p 421-428 (2013) R Ariño and A Boldizar. Melt processing of wood cellulose tissue and ethylene acrylic-acid copolymer composites. International Polymer Processing 28 (4) p 429-436 (2013) Fortsatt forskning pågår om tillverkningsprocesser och egenskaper hos kompositer baserade på termoplaster och cellulosafibrer