Výroba kompozitů

4.13.3.6 Výroba kompozitů

Ing. Miloš Sova, CSc.

Průmyslově jsou částicové kompozity vyráběny mísením práškového plniva a tekuté matrice většinou v kontinuálních mixérech – kompaundovacích zařízeních. Na rozdíl od vláknových kompozitů, kde je úkolem matrice především chránit výztuž před mechanickým či chemickým poškozením, udržovat ji v požadovaném směru vůči namáhání a umožnit přenos vnějších napětí do výztuže, je matrice částicových kompozitů hlavním nositelem všech podstatných mechanicko-fyzikálních a chemických vlastností. Nositelem tuhosti částicových kompozitů je na rozdíl od vláknových kompozitů, kde dominují vlákna, jak plnivo, tak i polymerní matrice. Role matrice se zvyšuje obecně s klesajícím obsahem plniva.

Principem efektu vyztužení je ve vláknových kompozitech skutečnost, že vyztužující vlákna, mající o jeden až dva řády vyšší pevnost a tuhost ve srovnání s pojivem, se při vnějším namáhání deformují méně než polymer. Dochází tak ke vzniku smykových sil na rozhraní vlákno/polymer, které v případě nenulové adheze mezi oběma komponentami umožňují přenos veškerého napětí z nepevné matrice do vláken. Ta jsou schopna, překročí-li jejich délka jistou kritickou délku (obvykle minimálně 100krát průměr), nést veškerá napětí působící na kompozitní dílec, takže nepevná ale deformovatelná matrice je prakticky bez napětí.

Princip vyztužení a zpevnění je u částicových kompozitů podstatně odlišný. Zvýšení tuhosti má u těchto materiálů dva mechanismy. Primárním mechanismem ztužení u běžných částicových kompozitů je prostá náhrada části objemu nízkomodulové matrice vysokomodulovým plnivem. Rychlost, s jakou roste modul pružnosti s obsahem plniva, je dán především tvarem a velikostí částic s poměrně malým efektem vlastního modulu pružnosti plniva, zvláště v oblasti prakticky využívaných obsahů běžných plniv, jako vápenec (CaCO₃),…