Műanyag

mindennapokban használatos, műanyagból készült termékek

A műanyagok mesterséges úton előállított, vagy átalakított óriásmolekulájú anyagok, szerves polimerek. Jelen vannak életünk szinte minden fontos területén a háztartásokban, a járművekben, az egészségügyben, az elektronikában, az űrkutatásban stb.

A feldolgozási technológiájuk alapján a műanyagokat alapvetően két fő csoportra lehet osztani (bár vannak ma már átmenetet képező műanyagok): a hőre keményedő (thermoset), a hőre lágyuló (thermoplastics), illetve a rugalmas műanyagokra.

Története

1838-ban Victor Regnault laboratóriumban PVC-t (polivinilklorid) állított elő. Egy évvel később Goodyear felfedezte, hogy a gumifa tejszerű nedvéből, a latexből kiválasztható nyers kaucsuk kénnel keverve és melegítve vulkanizált kaucsuk, vagyis gumi lesz. Fia 1851-ben jött rá arra, hogy nagyobb kénmennyiséggel keménygumi (ebonit) állítható elő. Az első műanyagokat hamarosan követték a többiek: 1844-ben lett ismeretes a linóleum, nem sokkal később a műbőr, majd a vulkánfíber. 1865 óta ismerjük a celluloidot, 1897 óta a galahitot és a század végén megjelentek az első műselymek. A műanyagok fejlődése, és főként felhasználása a 20. században, illetve inkább annak második felében vált meghatározóvá.

1912-ben Fritz Klatte rakta le elsőként a PVC gyártásának technikai alapjait, de az anyag ipari termelése csak 1938-ban indult meg, miután sokoldalú felhasználási lehetőségeit felismerték. A mesterséges anyagok tömeges előállításának igénye az első világháború éveiben merült fel, néha azonban ezen igények a kutatás kezdeti stádiumában lévő műanyagipar és az általa előállított műanyagok teljesítőképességét jóval felülmúlták. Mindenesetre nagy lökést adott a szerves kémiai kutatásoknak. Az 1920-as éveiben indult el a polimer műanyagok pályafutása. Ezen kutatások keretében fedezte fel Dr. Hermann Staudinger (1885-1965) német kémikus 1922-ben, hogy a szerves anyagok vázát nagyon hosszú molekulaláncok képezik. Õ javasolta először a műanyagokra a „makromolekula” megnevezést. 13 év kellett ahhoz, hogy kutatási eredményeit elismerjék, majd 1953-ban munkájáért Nobel-díjat kapott.

Hőre lágyuló műanyagok

Szerkezetük

A hőre lágyuló műanyagok amorf (amorphous) vagy részben kristályos (semi-crytalline) szerkezetűek, lineáris vagy elágazó, hosszú, fonal alakú molekulaláncokból állnak, melyek fizikai erővel (nem elsőrendű kémiai kötéssel) kapcsolódnak.

Előállításuk

• Polikondenzáció

Kondenzációs folyamat közben keletkeznek, ami azt jelenti, hogy a monomerek makromulekulává alakulása során melléktermék, jobbára víz keletkezik. Ilyen műanyag például a PET, a polikarbonát, a PBT, a nylon, a poliamidok, a bakelit. A fenolból vagy fenolszármazékokból és formaldehidből polikondenzációval létrehozott műanyagokat fenolplasztoknak nevezik. Némely ragasztó például fenolplaszt alapú.

• Láncpolimerizáció

A polimerizáció során a monomerek melléktermék keletkezése nélkül egyesülnek óriásmolekulává. A folyamatot gyorsítani is lehet, a fény, a koncentráció növelése, hőmérséklet vagy a nyomás változtatásával. Az egyik legleterjedtebb polimerizációs műanyag a polietilén, de ilyen eljárással készül például a polipropilén, a PVC, a PTFE vagy a polisztirol is. A láncpolimerizáció az aktív centrumok jellege szerint további négy csoportra osztható: gyökös, kationos, anionos, sztereospecifikus.

Felosztásuk

A hőre lágyuló műanyagok ezen belül felhasználásuk szerint két nagy csoportra sorolhatóak a műanyagok, vannak az úgynevezett közszükségleti vagy commodity műanyagok, mint a polipropilén vagy a polietilén, melyeket általában nagy mennyiségben vásárolnak, és az úgynevezett műszaki vagy engineering műanyagok, melyeknek nagyobb műszaki elvárásoknak kell megfelelniük és általában jóval drágábbak a közszükségleti műanyagoknál. Ilyen például az akrilnitril-butadién-sztirol (ABS), a polikarbonát (PC), a PEEK. A közszükségleti műanyagokat gyakran felhasználják műszaki műanyagok előállításához is, keveréssel (compounding) vagy vegyítéssel (alloying).

Legfontosabb típusai

Polietilén (PE)

sátorfólia, szatyor, palack, vízvezeték, elekrtomos vezetők szigetelésére, vízvezeték, hordók, csővek, vezetékek, háztartási eszközök készitésére.

Polipropilén (PP)

élelmiszeripari csomagolás, háztartási eszközök, járműalkatrész (például lökhárító), kötelek, húrok, szőnyegek, ragasztószalagok, tartályok, csomagolófóliák háztartási eszközök készitése.

Polisztirol (PS)

csomagoló anyag, élelmiszer csomagolás, eldobható pohár, tányér, evőeszköz, CD és DVD tartók.

Ütésálló polisztirol (HIPS)

mélyhűtőzacskó, csomagoló anyag, eldobható pohár.

Akrilnitril butadién sztirol (ABS)

elektronikai eszközök borítása (például monitor, nyomtató, billentyűzet).

Poli(etilén-tereftalát) (PET)

üdítős palack, fólia, mikrohullámtűrő csomagolás.

Poliamid (PA)

szál gyártás, csapágygolyó, horgászzsinór, autóipari borítások.

Poli(Vinil-Klorid) (PVC)

csőgyártás, kábelborítás, zuhanyfüggöny, ablakkeret, padlóburkoló, fóliák(viaszosvászon, linóleum), cipők és táskák készitésére felhasznált műbőr, elekrtonikai készülékek alkotórészei, játékok, szigetelők gyártására használt polimer.

Poliuretán (PU) 

szigetelő hab, tűzvédelmi hab, autóipar.

Polikarbonát (PC)

CD, napszemüveg, pajzsok, biztonsági üveg, jelzőlámpa, lencsék.

Polivinilidén-klorid (PVDC)

csomagolóipar (gyógyszer és élelmiszer), folpak.

Poli(tetrafluoroetilén)(PTFE)

korrózív folyadékok edényei, tartályai készítésére és legjobban ismeretesen sütő felületek ragadásmentesítésére

Polisztirol

porózus anyagok(szivacsok), expandált sztirol(hő és hangszigetelő) és csomagolóanyagok gyártására.

Feldolgozási eljárások

- extrúzió

- fröccsöntés

- extrúziós fúvás

- fröccsfúvás

- termoformázás

- kalanderezés

- rotációs öntés

- hegesztés

Hőre keményedő műanyagok

Szerkezetük

A legtöbb hőre keményedő műanyag (műgyanta) kiindulási monomerek funkciós csoportjainak számától függően lehetnek enyhén vagy erősen térhálósak. A hőre keményedő duroplasztok (például a bakelit) erősen térhálós szerkezetűek.

Előállításuk

• Poliaddíció

A poliaddíciós folyamat során a makromolekulák kémiailag különböző molekulákból (két- vagy többfunkciós alapvegyület) jönnek létre, katalizátor nélkül, alacsony hőmérsékleten, melléktermék nem keletkezik. Ilyen eljárással jönnek létre a poliuretánok, az epoxigyanták és a polikarbamidok.

• Szervetlen kiindulási lánccal

A szervetlenláncú műanyagok közé sorolják a szilikonokat: az egy vagy két komponensű szilikongyantákat.

• Természetes kiindulási alapanyagból

A természetes alapú műanyagok közé tartoznak a cellulózalapú műanyagok, mint a vulkánfíber, melyet úgy állítanak elő, hogy papírt 70%-os cink-klorid oldattal kezelnek. Az eredmény egy kemény, szívós műanyag, melyet korábban például bőröndök előállítására használtak. Ide tartozik még a viszkóz (melyből például műselymet állítanak elő) vagy a celluloid. Természetes alapúak a fehérjeszármazékokból készült műanyagok is, a műszaru lehet például kazeinalapú vagy vérfehérje alapú. Ide tartoznak még a kaucsukszármazékok is, mint például az ebonit vagy keménygumi. Természetes alapú műanyag még a linóleum, a bitumen, a különféle kátrányok és a növényi eredetű sellak.

Legfontosabb típusai

- Telítetlen poliészterek

- Fenol-formaldehid (PF)

- Vinilészterek

- Epoxigyanták

- Poliuretánok (PUR)

- Polikarbamidok (PU)

- Szilikongyanták

- Fenoplasztok

- Aminoplasztok

- Melamin-formaldehid gyanták

Feldolgozási eljárások

- reaktív fröccsöntés (RIM)

- kézi laminálás

- pultrúzió

- tekercselés

- vákuum injektálás

- sajtolás

- szórás

Rugalmas műanyagok

A rugalmas anyagok elasztomérek, amelyekben összegubancolódott makromolekulák vannak. Húzásra kiegyenesednek, megnyúlnak, a külső erő megszüntével visszanyerik eredeti alakjukat.

Magyarországi gyártás

• Tiszai Vegyi Kombinát:

A hazai piacon jelentős szerepet tölt be a műanyag alapanyagok (LDPE, HDPE és PP granulátumok) gyártásában.

• Szeplast Műanyag Alapanyaggyártó Kft.:

Az 1994-ben alakult cég, évi 10000 tonna műanyag granulátomot (főleg PVC-t) gyárt.

• PEMŰ Műanyagipari Rt.:

A vállalat 1950-ben alakult, jelenleg teflon és szilikon termékeket gyártanak, PUR habosítást és PUR öntést végeznek.

• BASF Poliuretán Hungária Kft.:

A BASF Poliuretán Hungária Kft.1986-ban kezdte meg működését a Budapest közeli Solymáron. A cég jelentős szerepet tölt be a poliuretán habrendszerek gyártásában és értékesítésében.

Források

• Ez a szócikk részben vagy egészben a Plastic című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. A fordítás eredetijének szerzőit az eredeti cikk laptörténete sorolja fel.

További információk

Műanyag hulladék 10. -es kémia tankkönyv