Gdzie możemy spotkać tworzywa sztuczne? Jest ich na tyle dużo, że obecnie prawidłowo zadane pytanie powinno przyjąć postać bliższą brzmieniu: „gdzie nie są one wykorzystywane?”. Wystarczy rozejrzeć się dookoła: sprzęty elektroniczne, opakowania na jedzenie, rzeczy codziennego użytku, akcesoria domowe, rozwiązania przemysłowe – wszędzie tam (i w wielu innych miejscach) są stosowane tworzywa. Fakt jest też taki, że z pewnością nasza cywilizacja nie znalazłaby się w tym punkcie, w którym jest teraz, gdyby nie np. polimery. Oczywiście ten stan rzeczy niesie ze sobą zarówno mnóstwo pozytywnych skutków, jak i zagrożeń. Dlatego dziś wnikliwie przyjrzyjmy się temu, czym są tworzywa sztuczne, jakie rodzaje występują najczęściej wokół nas i które właściwości są dla nich najbardziej charakterystyczne.
W tekście odpowiemy na pytania:
Jakie wyróżniamy rodzaje tworzyw sztucznych?
Na czym polegają praktycznie nieograniczone możliwości ich zastosowania?
Które cechy sprawiają, że tworzywa stały się solą w oku ekologów?
Kwestii do poruszenia jest tym razem sporo, zapraszamy do lektury!
Rodzaje tworzyw sztucznych
Istnieje przynajmniej kilka metodologii podziału dla tworzyw sztucznych. W naszym ujęciu istotne będzie przede wszystkim pochodzenie podstawowego składnika: sztuczne lub naturalne. Wybieramy wtedy wśród polimerów syntetycznych i zmodyfikowanych polimerów naturalnych oraz tzw. biotworzyw.
Oprócz tego w ramach rozróżniania rodzajów tworzyw sztucznych można jeszcze doszukiwać się konkretnych różnic w strukturze chemicznej oraz tego, jakie właściwości fizykochemiczne prezentuje dany materiał w momencie jego przetwarzania. W konsekwencji docieramy też do skatalogowania według cech, jakie interesują odbiorcę końcowego, czyli między innymi określona odporność tworzywa i inne jego własności mechaniczne, które decydują o obszarze zastosowań. Pod tym względem najprościej dokonać podziału na termoplasty, duroplasty i elastomery, o których kilka słów poniżej.
Syntetyczne tworzywa sztuczne
Z tworzywami sztucznymi dość mocno kojarzy się ich skomplikowany skład. W obrębie jednego materiału nierzadko występują zarówno barwniki i pigmenty, plastyfikatory, stabilizatory, zmiękczacze, jak i napełniacze. Dodatków modyfikujących (chemicznych) może być zatem całkiem sporo, dzięki czemu jest też dość dużo opcji na tworzywa sztuczne przygotowane z myślą o skrajnie odmiennych zastosowaniach, bazujących na nadanych im wcześniej właściwościach. Dzielimy je na:
Termoplasty
Są one tworzywami sztucznymi, które mają bardzo ciekawą właściwość: podczas ogrzewania miękną i stają się w pełni plastyczne, natomiast po ostudzeniu twardnieją. Można do nich zaliczyć popularny polietylen, jak również polistyren i poliamidy. Gdzie wykorzystywane są termoplasty? Przykładowo tworzywa termoplastyczne możemy bardzo często spotkać w przemyśle zabawkarskim, przy produkcji butelek i folii, wielu różnych kształtek oraz akcesoriów AGD.
Istotną cechą tworzyw sztucznych z grupy termoplastów jest ich podatność na ponowne przetwarzanie. Można to robić wielokrotnie, jednak mając na względzie, że z czasem materiały składające się na recyklingowany przedmiot, ulegają w pewnym stopniu degradacji.
Duroplasty
Do grupy duroplastów należą między innymi żywice epoksydowe (tworzywa reaktywne) i poliestrowe. Ich właściwość wiąże się z procesem sieciowania, czyli utwardzenia. Jest to działanie nieodwracalne, jednokrotne, czasami określane również jako polireakcja – po jego dokonaniu duroplasty otrzymują swój ostateczny kształt i odporność mechaniczną. Cechuje je istotna dla danego zastosowania:
pełna stabilność pod względem wymiarów,
duża sztywność,
niestety są też stosunkowo kruche,
ale za to nietopliwe, nierozpuszczalne i elektroizolacyjne.
Duroplasty mogą być utwardzone przez chemiczne odczynniki reagujące na związki wielkocząsteczkowe, jak również po prostu pod wpływem wysokiej temperatury.
Elastomery
Przemysł tworzyw sztucznych jest też coraz częściej kojarzony z rynkiem tworzyw polimerowych. Elastomery można skojarzyć z jedną, bardzo ważną cechą: w swojej ostatecznej postaci są wciąż podatne na odkształcenia związane z przyłożeniem odpowiedniej siły (działaniem mechanicznym). Najlepszym przykładem są gumy, również te na bazie zwykłego kauczuku. W tym momencie należy wspomnieć, że tylko część z nich pozostaje wytworzonych sztucznie, bowiem spora grupa to również kompozyty na bazie naturalnej.
Tworzywa sztuczne pochodzenia naturalnego
Stosowanie tworzyw sztucznych stało się tak powszechne, że oprócz masowej produkcji wytworów syntetycznych, postanowiono zrobić ukłon w stronę środowiska i zająć się opracowaniem tzw. biotworzyw. Najściślejszym terminem obejmującym koncepcję ich cyklu życia jest biodegradowalność, czyli chęć poradzenia sobie z największą wadą tworzyw (długim czasem rozkładu). Biotworzyw nie da się jednak wykorzystywać wszędzie, co związane jest z ich nadmierną kruchością, brakiem sztywności i odporności na rozciąganie. Świetnie sprawdzają się za to w niektórych zastosowaniach medycznych i przy produkcji przedmiotów jednorazowego użytku.
ZEME wsparciem dla biznesu
Temat tworzyw sztucznych nierozłącznie wiąże się z rosnącą potrzebą ich ponownego przetworzenia. ZEME zajmuje się nie tylko edukacją z zakresu opisywania właściwości takich materiałów, ale przede wszystkim jest przedsiębiorstwem dającym realne wsparcie swoim partnerom biznesowym. Prowadzisz działalność, w której są generowane różnego rodzaju odpady? ZEME jest tym adresem, pod który chcesz trafić! Zobacz, jak wyglądają nasze procesy wdrożeniowe dla klientów i sprawdź, co możemy dla ciebie zrobić – skontaktuj się z nami już teraz!
Właściwości tworzyw sztucznych
Czy gdyby tworzywa sztuczne nie zostały odkryte i dopracowane dekady temu, to moglibyśmy dziś znajdować się na takim etapie rozwoju cywilizacji? Z pewnością nie, zarówno pod względem pozytywnych cech postępu, jak i tych negatywnych, wskazywanych przez osoby zajmujące się ochroną środowiska. W przypadku tworzyw polimerowych – i innych pochodzenia nienaturalnego – możemy bowiem mówić o wielu zaletach, jak i wadach. Pierwsze z nich nauczyliśmy się wykorzystywać do perfekcji (np. w procesach wytwórczych), a z drugimi wciąż uczymy się walczyć (głównie na zasadzie ponownego przetwórstwa).
Tych zalet i cech charakterystycznych nie sposób pominąć
Zacznijmy zatem od wymienienia takich cech tworzyw, które mają główny wpływ na ich bardzo szerokie zastosowanie.
Lekkość
W porównaniu np. ze stalą, kamieniem i wieloma innymi materiałami z kręgu tych wytrzymalszych, tworzywa sztuczne charakteryzują się niską wagą. Przykład zastosowania? Chociażby w motoryzacji, przemyśle lotniczym – wszędzie tam, gdzie sumaryczna waga elementów pojazdu ma znaczenie.
Elastyczność
W przypadku wielu tworzyw sztucznych struktura budowy cząsteczkowej sprawia, że po odjęciu siły wracają one do podstawowego kształtu. Taki zabieg obserwujemy np. w przypadku etui do smartfona, które możemy bez problemu założyć bez obawy o zmianę jego pierwotnych wymiarów.
Izolacyjność
Nie można zapominać o tym, że wszelkie otuliny przewodów miedzianych, jak również światłowodów, są tworzone z gumy, gwarantującej odpowiednie zabezpieczenie instalacji elektrycznej poprzez dobre właściwości elektroizolacyjne. Kauczuk naturalny jest też często doceniany w hydraulice i służy do ochrony mechanicznej i termoizolacji rur.
Łatwość obróbki
Tę zaletę wykorzystuje się przy produkcji różnego rodzaju opakowań, obudów, a nawet części takich jak koła zębate. Dzięki temu można wyprofilować odpowiedni kształt, nierzadko zyskując oszczędność materiału, lub nadając produktowi końcowemu bardziej atrakcyjny wygląd.
Dostosowanie koloru
To często pomijana cecha, a przecież wszelkiego rodzaju barwniki są niemal nieodłącznym kompanem tworzyw sztucznych. Ich użycie wpływa nie tylko na atrakcyjność wizualna przedmiotu, lecz nierzadko też na jego zastosowanie w obrębie zadań związanych z bezpieczeństwem.
Brak korozji
Metale mają również wiele zalet, ale ich największą wadą jest podatność na różnego rodzaju korozję. Tworzywa sztuczne nie wykazują takich skłonności, dzięki czemu w wielu przypadkach ich wystawienie na działanie czynników zewnętrznych jest lepszym rozwiązaniem.
To oczywiście nie wszystkie cechy charakterystyczne tworzyw sztucznych, można dodać chociażby ogólną łatwość w ich łączeniu z innymi materiałami, lub istotną rolę, którą odgrywają np. podczas ochrony żywności przed starzeniem się.
Ciekawostka: Jak długo rozkłada się styropianowa tacka?
O zaletach tkwiących w tworzywie można rozmawiać również z perspektywy ich wad. Przykład? Otóż szacuje się, że styropianowe opakowania, w których najczęściej otrzymujemy jedzenie na wynos, rozkładają się przez blisko 500 lat. Jak najprościej zapobiec problemom z tym związanym? Jeśli jedzenie będzie odbierane osobiście, to wystarczy zabrać ze sobą opakowanie z twardego tworzywa PP (tzw. lunchbox), które jest wielorazowe, można je myć i pozwala na wygodny transport.
O tych wadach i wyzwaniach musimy pamiętać
Tworzywa sztuczne są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu, gdzie odgrywają naprawdę ważną rolę – jest to oczywiście wspomniana wcześniej sytuacja dotycząca opakowań do żywności lub elementów aut, lecz nie tylko. Zastosowanie tworzyw sztucznych może mieć miejsce również przy produkcji urządzeń optycznych, elektroniki i właściwie niemal każdej odmiany sprzętu, pomagającej nam w codziennych zadaniach. I to właśnie w tej mnogości widać zagrożenie. Szczególnie ze względu na nierzadko jednorazowe możliwości wykorzystania niektórych wytworów z tworzyw sztucznych (blistry, woreczki, folie, wiadra etc.). Sprawdźmy zatem listę wad:
Długi czas rozkładu
Jeśli tworzywa trafiają niesegregowane wprost na wysypisko, to mamy gwarancję, że jest to ogromna szkoda dla planety. Wszystko przez długi czas rozkładu, który wykazuje główny składnik danego przedmiotu. Dlatego tak ważne są działania proekologiczne; zarówno w postaci edukacji, tworzenia nawyków i pilnowania codziennych czynności u użytkownika końcowego, jak i wdrażania kompleksowych rozwiązań logistycznych w przedsiębiorstwach.
Nasza firma ZEME stoi na straży w szczególności tej ostatniej kwestii, dzieląc się widzą ze swoimi partnerami biznesowymi i proponując intratne rozwiązania. Jeśli zatem polietylen piętrzy się w twojej firmie na stosach, a fizykochemiczne właściwości przetwórcze tworzyw sztucznych są dla ciebie zagadką, skontaktuj się z nami!
Szkodliwość dla zwierząt
Ekolodzy bardzo często – i słusznie – alarmują, że w morzach i oceanach zalega coraz więcej niepożądanych przedmiotów, które same w sobie są niemal w 100% tworzywami sztucznymi. To ma z kolei bardzo negatywny wpływ na faunę i florę. Tu ponownie pojawia się problem nadmiaru materiałów pochodzenia chemicznego i wieloletnich zaniedbań w zakresie ich przystosowania do ponownego wykorzystania.
Mała Odporność na wysokie temperatury
Z jednej strony przykładem zaprzeczającym te tezie może być wiele sprzętów domowych AGD, które posiadają wbudowane elementy grzejne – tam jak najbardziej specjalistyczne rozwiązania zdają egzamin i wytrzymałość temperaturowa jest zachowana. Jednak w ogólnym rozrachunku większość tworzyw sztucznych najlepiej radzi sobie w temperaturze pokojowej, czyli bliżej tej naturalnej człowiekowi. Przy okolicach 100 stopni w wielu przedmiotach mogą się już pojawić małe odkształcenia, a podwyższone temperatury 120-255 °C są określane jako temperatury spawania (w zależności od rodzaju: najbardziej wytrzymały jest poliamid, a najmniej – polietylen).
Mała sztywność
To, co przy niektórych zastosowaniach może być zaletą, przy innych stanie się wadą. Fakt, że przy użyciu odpowiedniej siły można nadać zróżnicowany kształt tworzywom, w wielu przypadkach będzie blokować możliwość wykorzystania materiału w procesach produkcyjnych.
Zalet związanych z tworzywami sztucznymi jest na tyle dużo, że jeszcze przez wiele lat będą one masowo wykorzystywane. Możemy spodziewać się ich ewolucji, szczególnie w kierunku biotworzyw – ta dziedzina pozostaje wciąż w fazie rozwojowej.
Wady tworzyw sztucznych są z kolei powiązane z ich własnościami fizycznymi, które w określonych warunkach mogą zostać przekształcone w zalety. Wszystko zależy od sposobu wykorzystania, przeznaczenia i eksploatacji produktu końcowego. Największe wyzwanie jest powiązane z ochroną środowiska; tu dobra wiadomość, bo tworzywa (w większości przypadków) można bez problemu poddać ponownej obróbce i wykorzystać po raz kolejny.
