Műanyagfajták, kompozitok, bioműanyagok

A hőre keményedő melamingyanta alapú termékeket régóta használják az élelmiszeriparban, elsősorban poharak, edények, evőeszközök céljára. Újabban aggályok merültek fel a termékek egészségügyi vonatkozásában. Erről nyilatkozik a melamin termékek egyik vezető gyártójának képviselője.

A polietilén 80 év óta jelen van a műanyag-feldolgozó üzemekben. Ez alatt az idő alatt kialakult egy, a polietilének nagyon sok változatából álló polimercsalád. A hosszú idő alatt összegyűjtött tapasztalatok alapján azt lehetne gondolni, hogy a feldolgozók mindent tudnak erről a műanyagfajtáról, és könnyedén ki tudják választani egy adott feladathoz az optimális típust. Michael P. Sepe, egy műanyagokkal és azok feldolgozásával foglalkozó nemzetközi globális amerikai tanácsadó cég tulajdonosa rádöbbent arra, hogy ez koránt sincs így. A rosszul kiválasztott alapanyagból pedig csak gyenge minőségű vagy használhatatlan terméket lehet gyártani. Ezért – 40 év alatt összegyűjtött ismeretei, gyakorlata és tapasztalatai alapján – cikksorozatában próbálja elmondani (majdnem) mindazt, amit a polietilénektől tudni kell. Erre támaszkodva igyekszünk ezt a hazai feldolgozók számára közvetíteni. A cikksorozat 1. része a MISZ 2019. 6. számában jelent meg, a 2. rész – egyúttal a sorozat befejezése – ebben a számban olvasható.

A polietilén 80 év óta jelen van a műanyag-feldolgozó üzemekben. Ez alatt az idő alatt kialakult egy, a polietilének nagyon sok változatából álló polimercsalád. A hosszú idő alatt összegyűjtött tapasztalatok alapján azt lehetne gondolni, hogy a feldolgozók mindent tudnak erről a műanyagfajtáról, és könnyedén ki tudják választani egy adott feladathoz az optimális típust. Michael P. Sepe, egy műanyagokkal és azok feldolgozásával foglalkozó nemzetközi globális amerikai tanácsadó cég tulajdonosa rádöbbent arra, hogy ez koránt sincs így. A rosszul kiválasztott alapanyagból pedig csak gyenge minőségű vagy használhatatlan terméket lehet gyártani. Ezért – 40 év alatt összegyűjtött ismeretei, gyakorlata és tapasztalatai alapján – cikksorozatában próbálja elmondani mindazt, amit a polietilénektől tudni kell. Erre támaszkodva igyekszünk ezt a hazai feldolgozók számára közvetíteni.

A poliamidok két legfontosabb változata, a PA6 és a PA66 közötti korábbi egyensúly az utóbbi években felborult. A PA66 alapanyagai ugyanis hiánycikké váltak, emiatt beindult az intenzív munka az utóbbi polimer helyettesítésére alkalmas műanyagok kifejlesztésére. A kutatók egy része a PA6 és a PA66 kompaundok továbbfejlesztésében látja a megoldást, mások újabb poliamidtípusok vagy más polimerek bevezetését próbálgatja a korábban PA66-ból gyártott termékek gyártására. Az új PA kompaundok fontos szerepet kaphatnak a villamos hajtású gépkocsik gyártásában.

A PTFE („teflon”) kivételesen széles hőmérséklet-tartományban alkalmazható, nagyon kis súrlódású és szinte minden vegyszernek ellenálló műanyag. Komoly hátránya, hogy nem dolgozható fel a hőre lágyuló műanyagokhoz alkalmazott jól bejáratott eljárásokkal. Ezt a polimert érdemes közelebbről szemügyre venni.

Az SPE autógyártók számára rendezett 2018-as konferencián sok szó esett a termoplasztikus elasztomerekről, azok lehetséges alkalmazásáról és fejlesztéséről, de más autóiparban alkalmazható újszerű műanyagokról is, elsősorban a poliolefinekről. Az anyaggyártók régóta szeretnék a gumik és a TPE-k előnyös tulajdonságait egyesíteni (gumik: olajállóság, hőállóság; TPE: könnyű feldolgozás, szabad alakformálás, kétkomponenses fröccsöntés). Egy németországi gyártó termoplasztikus elasztomer-hibridjeivel komoly lépést tett ezeknek az igényeknek a kielégítésére.

Egy németországi kutatóintézetben a csak részlegesen biobázisú PET kiváltására a 100%-ban biobázisú PEF alapanyagainak gyártására fejlesztettek ki az eddiginél hatásosabb eljárást. Egy ugyancsak német egyetemen pedig a ricinusolaj egyik komponenséből állítottak elő poliésztert.

2017-ben a PA66 gyártásához feltétlenül szükséges alapanyagokat gyártó üzemek sorozatosan „vis major”-t jelentettek, és gyakorlatilag leállt ennek a nagy mennyiségben fel-használt poliamidnak a termelése. A következő két évben aligha áll vissza a korábbi ellátórendszer, ezért feltétlenül alternatív anyagokat kell keresni a helyettesítésre.

Az elmúlt években a kutatók a minél több rétegből felépülő, jó záróképességű fóliák ki-fejlesztésén dolgoztak, ahol a fő cél a vízgőz és a gázok (oxigén, szén-dioxid) falon áthatolásának csökkentése volt. Ezt legtöbbször a poliolefin alapanyag rétegei közé beépített idegen polimerek (EVOH, PA) beépítésével érték el. Mivel ezek korlátozzák a hulladékba kerülő csomagolóanyagok újrafeldolgozását, a legújabb törekvések célja az egynemű műanyagból készített termékek előállítása, amelyeknek természetesen hasonló szinten kell kielégíteniük a korábban megfogalmazott igényeket is. A polietiléneket gyártók már számos igéretes alapanyagot kínálnak erre a célra, a polipropilének gyártói is igyekeznek követni őket.

A poliamidok, más polimerekhez hasonlóan széles tulajdonságspektrummal rendelkeznek. A svájci Ems-Grivory cég fejlesztései alátámasztják ezt a megállapítást. Kínálatukban az átlátszótól a „piano black”-ig találhatók poliamid típusok. Kompaundokkal tovább növelhető a műanyagok választéka. Ezt mutatja be a német Bada cég. A műszaki fejlesztésben újdonság, hogy a kompaundok fejlesztésében is megjelent a digitális technika.

A termoplasztikus poliuretán elasztomerek (TPU-k) a többi termoplasztikus elasztomer (TPE) közül tartósságukkal és rendkívül nagy rugalmasságukkal tűnnek ki. Érdemes őket jobban megismerni. A következőkben meg lehet tudni, kik és hogyan gyártják őket, melyek a legjellemzőbb tulajdonságaik, hogyan lehet őket feldolgozni és milyen területe-ken érdemes őket alkalmazni.

2018. február 25–28. között az SPE rendezésében tartott nemzetközi konferencián bebizonyosodott, hogy a poliolefinek gyártásának és választékának bővülése, a gyártástechnológiák és az ezekhez használt katalizátorok fejlesztése töretlen. A konferencián az előadások többsége a gépkocsigyártás számára kifejlesztett új ütésálló polipropilének és a csomagolástechnikának szánt korszerű PE-LLD-k új technológiáiról és katalizátorairól szólt. A befektetők bíznak a poliolefinek további sikereiben; csupán Észak-Amerikában 2017 és 2019 között ennek a polimercsaládnak a gyártókapacitása több mint évi 8 millió tonnával, 2021-ig újabb 6 millió tonnával növekszik meg.

A "biopolimer" kezdetben a "biodegradálható műanyag" szinonimája volt. Ma már gyűjtőfogalom, különböző tulajdonságú műanyagcsoportokra használják ezt a megnevezést. Leginkább arra utalnak ezáltal, hogy a műanyag alapanyaga részben vagy egészben megújuló (növényi) forrásból származik, de annak közöttük biodegradálható és nem biodegradálható típusok, és vannak kőolajalapú biodegradálható polimerek is. Hosszú évek óta a piacon vannak, de a világ műanyagtermelésének még ma is csak kb. 1%-át teszik ki. Előrejelzések szerint a következő 5 évben felhasználásuk 20%-kal növekszik majd.

A lágy PVC-kben évtizedek óta lágyítóként használt ftalátok egy részéről kiderült, hogy alkalmazásuk kockázatos az egészségre, ezért a közvélemény az olyan típusokkal szemben is gyanakvó lett, amelyekre vonatkozóan a káros hatást nem bizonyították be. A lágyítógyártók azonban mindent megtesznek, hogy ezeket is hasonlóan jó hatásfokú ftalátmentes készítményekkel lehessen helyettesíteni. Ezt szorgalmazzák a szigorodó előírások és a (néha túl)buzgó "zöld" szervezetek is.

Az etilén-tetrafluoretilén kopolimer (ETFE) nagy korrózióállósággal és szilárdsággal, illetve kitűnő villamos jellemzőkkel rendelkezik széles hőmérséklet-tartományban. Jól feldolgozható a hőre lágyuló műanyagoknál használatos eljárásokkal, de speciális, korrózióálló anyagból készült gépeket igényel.

Az alábbi cikkben elsősorban a legutolsó Fakuma kiállításon bemutatott új műszaki és nagy teljesítményű műanyag típusokról számolunk be. Érdekesség, hogy ezek az anyagok a széles körű műszaki alkalmazásokon kívül a kávékapszulák előállításában is szerephez jutottak.

A poliolefinek az extrudált polimerek legnagyobb csoportját képezik, a gyártócégek folyamatosan fejlesztik típusaikat a feldolgozási és alkalmazási elvárásokhoz igazodva. Az alábbiakban ezekről az újdonságokról adunk áttekintést.