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

Porovnání materiálových charakteristik minerálního kompozitu, betonu, šedé litiny a oceli
-	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.

Externí odkazy