Az elmúlt években a megújuló erőforrásból előállítható polimerek száma jelentős mértékben növekedett (lsd. augusztusi bejegyzés) és elmondható, hogy a politejsav (PLA) alkalmazása és fejlesztése intenzív és töretlen. Mára megjelentek a különböző PLA alapanyagok, amelyekből extrúzióval, fröccsöntéssel, fóliafúvással, síkfóliagyártással és még 3D nyomtatással is tudunk terméket gyártani. Fontos kiemelni, hogy a granulátum formában megvásárolható PLA-n kívül fokozatosan jelentek és jelennek meg a PLA szálak (pl. elektro-spinning eljárással gyártott nano méretű szálak) és szálas szerkezetek (termékek pl. pelenkák, nedves törlőkendők (1. ábra)), amelyek megnyitották az utat a polimer kompozitokban történő felhasználásuk előtt.
 |
| 1. ábra PLA-ból gyártott nedves törlőkendő [Forrás: www.elementsnaturals.com] |
Májusi bejegyzésemben már említést tettem PLA szálak, hőre keményedő polimer kompozitban történő alkalmazhatóságáról (mikro méretű üreg kialakítása öngyógyító folyadék tárolhatóságának céljából), így most egy új és érdekes területre szeretnék rávilágítani, ami nem mást, mint a PLA alapú önerősített kompozitok fejlesztése. Önerősített polimer kompozitnak nevezzük azt a kompozit szerkezetet, ahol a polimer mátrix és az erősítőanyag is ugyanabba a polimer anyagcsaládba tartozik, de olvadáspontban eltérőek (mátrix anyag olvadáspontja alacsonyabb), illetve az erősítő és mátrixanyag közötti kiváló adhézió, felületkezelő anyag alkalmazás nélkül elérhető. Az így gyártott kompozit egyszerűen és költséghatékonyan újrahasznosítható. Jelen esetben PLA mátrix és PLA szál társítását értem alatta, amely nem csak újrahasznosítható hanem biológiai úton 100%-ban le is bontható.
Kollégáimmal ilyen PLA alapú önerősített kompozitot állítottunk elő tekercseléssel és préseléssel (un. film-stacking eljárással). Első lépésként a PLA granulátumból 65 mikrométer vastag fóliát állítottunk elő síkfóliagyártással. Ezt követően a PLA multifilamentet (144 elemi PLA szál) és a PLA fóliákat rétegesen egymásra helyeztük (0-90°-os un. cross-ply elrendezésben) és préseltük (konszolidáltuk). A gyártott kompozit lapokat (névleges száltartalom: 53 m%) széleskörűen vizsgáltuk (2.ábra).
 |
| 2.ábra Önerősített PLA kompozit tönkremenetele szakítóvizsgálat során [Forrás: saját kép] |
Rámutattunk arra, hogy a PLA szálakkal történő erősítéssel a PLA alapú önerősített kompozit nyúlása mintegy 10 szeresére, perforációs energiája (ütés során elnyelt energia) ~20 szorosára növelhető a PLA mátrixhoz képest. Kimutattuk továbbá, hogy ammónium-polifoszfát égésgátló adalék alkalmazásával a gyártott kompozit, égésgátlás szempontjából a V-0-s azaz legjobb besorolást érte el UL94-es szabvány szerint. Eredményeinket a Composites Part A című rangos nemzetközi folyóiratban közöltük (Link).
