Minerální kompozit
Minerální kompozit je druh polymerbetonu, který se skládá z vytvrditelné organické matrice a anorganického plniva. Zhotovování výrobků z tohoto materiálu se provádí odléváním do rozebiratelných forem, které jsou z důvodů lepší zabíhatelnosti a vyššího zhutnění směsi umístěny na vibračních stolech. Během vytvrzování probíhá exotermická reakce, při níž dochází k ohřevu odlitku maximálně na teplotu 55 °C. Odlévání probíhá za pokojové teploty. Minerální kompozit je označován v zahraniční literatuře jako Mineralguss, Reaktionsharzbeton, mineral casting, či polymer concrete.
Plnivo
Plnivo tvoří přibližně 80 % celkového objemu. Používají se přírodní nebo umělé materiály různé zrnitosti. Mezi plnivem a matricí nesmí docházet k žádné chemické reakci. Jako plnivo se používají převážně minerální materiály – žula, křemenec, basalt, živec, čedič, které svými vlastnostmi ovlivňují výsledné materiálové charakteristiky kompozitu. Jako příměsi plniva lze použít moučky (filery)- kameniva, drobné částice kovů a skel, v množství, které nepříznivě neovlivní vlastnosti betonu.
K vytvoření odlitku s dobrými technickými parametry je třeba kompaktní struktura s co možná nejhrubšími zrny. Vzniklé dutiny jsou vyplněny jemnějšími částicemi a pojivem. Maximální velikost zrn plniva je ovlivněna rozměrem a tvarem odlitku.
Matrice
Matrice bývá dvou komponentní a skládá se z pryskyřice a tvrdidla. Nejčastěji používaná pryskyřice je epoxid. Epoxidová pryskyřice se oproti metacrylátové a nenasycené polyesterové pryskyřici vyznačuje menším objemovým smrštěním a delší dobou zpracovatelnosti. Materiály s těmito pryskyřičnými matricemi nejsou vhodné do provozů s teplotou vyšší než cca 80 °C.
Základní parametry
- Vysoká statická i dynamická tuhost
- Vysoká schopnost tlumení rázů – minerální kompozit tlumí rázy 6-10× rychleji než šedá litina, což má za následek vyšší životnost nástrojů o 20-30 % a vyšší kvalitu obráběné plochy
- Nízká teplotní vodivost, vysoká tepelná kapacita – minerální kompozit téměř nereaguje na krátkodobé teplotní změny, čímž se zvyšuje přesnost obrobků
- Odolnost proti abrazivním a agresivním mediím – chemická stálost při použití obvyklých chladicích a mazacích kapalin
- Odolnost proti korozi
- Vynikající teplotní bilance – při odlévání minerálního kompozitu nedochází k externímu přívodu tepla
- Konstrukční variabilita
- Možnost spojení dílů lepením
- Integrace funkčních částí do odlitku - závitové vložky, kabely, nádrže, potrubí apod.
- Rozměrová přesnost, minimální smrštění – díky této vlastnosti odpadá v mnohých případech dodatečné obrábění k dosažení požadovaných tolerancí
- Nasákavost 0,13 % celkové hmotnosti
- Likvidace/Recyklace – rozdrcený minerální kompozit se využívá jako stavební materiál
| - | JEDNOTKY | MINERÁLNÍ KOMPOZIT | BETON | ŠEDÁ LITINA | OCEL |
|---|---|---|---|---|---|
| hustota | kg/dm3 | 2,3 | 2,5 | 7,15 | 7,85 |
| E-modul | kN/mm2 | 30 - 40 | 35 - 45 | 80 - 140 | 210 |
| pevnost v tahu | N/mm2 | 10 - 15 | 0,8 - 5 | 150 - 400 | 400 - 1600 |
| pevnost v tlaku | N/mm2 | 110 - 125 | 10 - 35 | 600 - 1000 | 250 - 1200 |
| pevnost v tahu při ohybu | N/mm2 | 25 - 35 | 0,8 - 5 | 250 - 490 | - |
| tlumení - log. dekrement | - | 0,02 - 0,03 | - | 0,003 | 0,002 |
| tepelná vodivost | W/mK | 1,3 - 2 | 1,28 - 1,54 | 50 | 50 |
| specifická tepelná kapacita | kJ/kgK | 1 | - | 0,5 | 0,5 |
| koeficient teplotní roztažnosti | K−1 | 14 - 16 | - | 11 | 12 |
Využití
První pokusy o využití minerálního kompozitu ve strojírenství se datují od 70. let 20. století. Jako u většiny nových materiálů, i zde panovala počáteční nedůvěra a to i přes nesporné výhody jak technické, tak ekonomické. Vynikající schopnost tlumení, teplotní stabilita, široká konstrukční variabilita a v neposlední řadě snížení nákladů, jsou základní důvody pro stále větší oblibu tohoto materiálu.
Široká paleta výrobků zahrnuje díly o hmotnosti několika kilogramů až několika tun. V současné době jsou z minerálního kompozitu vyráběny převážně podstavce pro obráběcí a měřící stroje, které se využívají ve strojírenském, elektrotechnickém, potravinářském a chemickém průmyslu.