Ing. Lubomír Zeman: Udržateľný rozvoj a recyklácia plastov 1. časť

Ing. Lubomír Zeman: Udržateľný rozvoj a recyklácia plastov 1. časť

Ing. Lubomír Zeman, expert v oblasti vstrekovania plastov, autor mnohých publikácií predstavuje svoj odborný článok o udržateľnom rozvoji a recyklácii, ktoré minimalizujú negatívne dopady súčasného rozvoja ľudskej spoločnosti. V prvej úvodnej časti z celkových štyroch sa bližšie pozrieme na recykláciu termoplastov. Nenechajte si ujsť druhú časť článku, ktorá bude publikovaná 22.5.2024.

1. ÚVOD

Udržateľný rozvoj je typ rozvoja, ktorého cieľom je odstrániť alebo zmierniť negatívne účinky doterajšieho spôsobu rozvoja ľudskej spoločnosti, teda rozvoja založeného predovšetkým na hospodárskom raste, ktorý má nezvratný vplyv na podobu a fungovanie našej planéty. Většina přírodních zdrojů je konečná a jejich nadměrné čerpání naši planetu poškozuje, tj. jedná se o rozvoj na dluh.

Součástí udržitelného rozvoje není jen ekonomický růst, ale i společenské hodnoty a přírodní bohatství. Ústřední otázkou proto je jak uchovat kvalitu života a zajistit potřeby současných generací a přitom zachovat možnost i budoucím generacím uspokojovat jejich základní životní potřeby a nesnižovat rozmanitost přírody a zachovávat přirozené funkce ekosystému ( bez ohrožení naplnění potřeb budoucích generací ).

Udržitelný rozvoj sice historicky vychází z potřeby lépe chránit přírodu a životní prostředí – tedy oblast environmentální,v současné době se vztahuje i na oblast dobrého a efektivního vládnutí a správy věcí veřejných – oblast sociální a finanční nástroje – oblast ekonomická,která se skládá ze všech hospodářských aktivit probíhajících v dané společnosti,zabývá se i interakcí mezi nimi,životním prostředím a společností. Je nutné pochopit, že sociální, environmentální a ekonomické součásti udržitelného rozvoje jsou úzce propojeny a že nelze jednu z nich upřednostnit na úkor ostatních. Zrychlující se technologická změna a narůstající propojování současného světa znamená, že je nutné vnímat svět ve všech souvislostech.

  
   

Jednou z integrálních ( nedílných ) součásti udržitelného rozvoje je cirkulární ekonomika,nebo-li oběhové hospodářství. Zjednodušeně : produkce – využití – recyklace, ale i oprava nebo nahrazení opotřebované součástky – znovuvyužití – sdílení – prodloužení životnosti výrobku. Cirkulární ekonomika se tedy zabývá způsoby, jak zvyšovat kvalitu životního prostředí a lidského života pomocí zvyšování efektivity produkce.

Klíčové je, aby používané materiály byly navzájem odděleny do dvou nezávisle cirkulujících okruhů, jež se řídí rozdílnou logikou. První operuje s látkami organického původu, které jsou snadno odbouratelné a není u nich proto problém navrátit je zpět do biosféry. Druhý operuje se syntetickými látkami,například s plasty vyrobenými z ropných zdrojů,z uhlí,apod., jež by měly být do produktů vkládány tak, aby bylo možné je z nich následně extrahovat ( získávat )  a opět použít, a nebylo by nutné je do biosféry navracet. Zde je nutno připomenout, že primárním problémem nejsou plasty jako takové nebo výrobky z nich,ale výrobky u nichž skončila,a to z jakýchkoliv důvodů, jejich životnost a stal se z nich plastový odpad.

Samozřejmě,že uvedené rozlišení neplatí absolutně ( z energetického hlediska by to znamenalo porušení druhého termodynamického zákona – v praktických aplikacích tento zákon znamená, že žádný tepelný motor nebo podobné zařízení založené na principech termodynamiky nemůže být ani teoreticky ze 100% efektivní ) a tak i cirkulární ekonomika  obsahuje část ekonomiky lineární. Lineární ekonomika, opět zjednodušeně : suroviny – produkce – využití – odpad. Jako mezistupeň mezi uvedené dvě ekonomiky můžeme zařadit ekonomiku recyklační,zjednodušeně : suroviny – produkce – využití – recyklace – odpad. 

K trvale udržitelnému rozvoji patří i trvale udržitelné podnikání,kdy bychom měli zejména investovat do sedmi oblastí,které napomáhají zvyšovat naši efektivitu:

- v maximální možné míře využívat obnovitelné zdroje, nejen v energetice, ale i v materiálové oblasti

- využívat lokální zdroje – nahradit „levný“ asijský dovoz výrobky a pracovní silou v okolí firmy

- vyrábět v nejvyšší možné kvalitě – to znamená nižší kvantitu ( množství ) výroby bez ztráty zisku,výrobek může sloužit delší dobu,zvýšení prestiže firmy

- prodlužujme životní cyklus svých výrobků – inovacemi a konstrukčním přístupem přispívat k delší životnosti výrobků,umožnit jejich opravitelnost,použití náhradních dílů při opravách

- sdílejme – trendy směřují k minimalismu,nemusím vlastnit, ale chci mít možnost si věc,například, na daný čas pronajmout,přičemž stejná věc bude sloužit více zákazníkům

- recyklujme ( recycling ), znovu používejme ( re-use ), přeměňujme odpad na nové materiály ( upcycling ) , opětovně zpracovávejme ( downcycling ) - vyrábějme pouze recyklovatelné výrobky , tříděný odpad je nový zdroj,využívejme i odpadní teplo

- inovujme – inovace jsou katalyzátorem růstu,motorem je konkurence ; principem inovací je neustálé hledání lepší cesty k uspokojení potřeb zákazníka zvyšováním užitné hodnoty výrobku,zvyšováním kvality servisu,atd.

Přechod na cirkulární ekonomiku nás bude stát mnoho času, úsilí i investic. Ale každá inovace směrem k vyššímu ekologickému standarduse nám mnohonásobně vrátí. Vzdělávejme sebe i své zaměstnance a hledejte nové příležitosti v oblasti digitalizace.


Plastikářský průmysl,včetně oboru vstřikování termoplastů, je postaven před nový trend, úkol,před Udržitelný rozvoj. Environmentální legislativa tlačí na co nejrychlejší zavádění různých předpisů,konečných množství,procent,atp. do běžného života,ale průmyslová realita legislativní požadavky neumí,v krátkém časovém horizontu,implementovat. Jako příklad je možno uvést požadavky na vstřikovací termoplasty, které mají za sebou dlouhé roky vývoje a používání a není tedy možné je ze dne na den nahradit novými plasty,které budou více přispívat k udržitelnému rozvoji. Navíc, historie nových plastů je velmi krátká a tedy ne všechny jejich vlastnosti  jsou environmentální a jsou,například, snadno recyklovatelné.

Velkými tématy je zpracování recyklovaných materiálů,materiálové náhrady, bio materiály,atd., koncový zákazník obvykle na environmentální požadavky slyší,ale změna v průmyslu vstřikování termoplastů není tak rychle schopna reagovat a to může vyvolávat určitou averzi při pohledu na využití plastů.

Jednou z oblastí udržitelného rozvoje je oblast plastového odpadu. Jediným z možných řešení je přechod od lineárního k cirkulárnímu nakládání s plastovými výrobky.  Zatímco v rámci lineární ekonomiky je směr od zdrojů k výrobkům a odpadu, cirkulární ekonomika je založena na přeměňování odpadů znovu na zdroje. Nejde přitom jen o uzavření kruhu zdrojů, ale i o zpomalení toku nebo-li  zvýšení životnosti výrobků ( pomocí promyšlených technologií,jejich konstrukce a designu ). Dále je to zvýšení možnosti náhrady dílů, jejich opravami,vylepšením,přestavbou ( například zavedení větší modularity produktů ). A v neposlední řadě narovnání toků zdrojů z vlastnění na sdílení, což se týká změny spotřebitelského chování.


2. RECYKLACE TERMOPLASTŮ - ÚVOD

Civilizační rozvoj na jedné straně přináší zdokonalování technologií a zvyšuje uspokojování lidských potřeb ( požadavků ? ), na druhé straně přímo souvisí s rostoucí produkcí odpadů, včetně plastových odpadů.

Z hlediska využití na konkrétní výrobky je nejvíce používaný polyethylentereftalát PET ( misky,lahve ), polyethylen PE ( potravinářský průmysl ), polypropylen ( přechází mezi konstrukční plasty,respektive jako kompozitní matrice  ), polystyren PS ( kelímky,příbory ), polyvinylchlorid PVC ( lahve,stavebnictví ), polyethylen vysoké hustoty HDPE ( potrubí, hračky, lahve ), polyethylen nízké hustoty LDPE ( obaly ).

V Evropské unii nejvíce plastů spotřebovává obalový průmysl,v roce 2020 to bylo 39,7 % ze spotřebovaného množství ( v roce 2020 se v Evropě vyrobilo cca 55 milionů tun plastových výrobků,ve světě cca 367 milionů tun ). Druhým největším odbytištěm plastových výrobků v Evropě je stavební průmysl, 19,8 %. Na třetím místě byl automobilový průmysl s podílem 10,1 %, elektrotechnický a elektronický průmysl spotřebuje 6,2 %,domácí spotřebiče,bílé zboží 4,1 % z celkové spotřeby, zemědělství 3,4 %. O zbytek 21,7 % se dělí ostatní odvětví.

V posledních letech se v Evropě zvyšuje množství recyklovaného plastového odpadu, současně klesá množství odpadu ukládaného na skládky a udržuje se úroveň odpadu určeného k energetickému využití. Například v roce 2020 bylo recyklováno a uskladněno téměř 10,2 milionů tun plastového odpadu.

 Od roku 2019 boj proti plastům v Evropské unii zintenzivněl. V březnu 2019 Evropský parlament schválil směrnice o plastech na jedno použití. Tento odpadový balíček znamená pro členské státy EU v oblasti nakládání s odpady a s jejich odstraňováním nové povinnosti a zavádí nové úrovně recyklace:

- 55 % do roku 2025

- 60 % do roku 2030

- 65 % do roku 2035

 V EU začíná platit řada předpisů, které postupně vyřazují z výroby nerecyklovatelné výrobky z plastů. Z nich nejdůležitější jsou:

- od roku 2021 – zákaz uvádění plastových výrobků na jedno použití na trh, například dózy na potraviny a polystyrenové kelímky

- od roku 2025 – všechny plastové lahve musí být vyrobeny z recyklovaného materiálu, minimálně z 25 %

- od roku 2030 – všechny plastové lahve musí být vyrobeny z recyklovaného materiálu, minimálně z 30 %

- do roku 2025 – sběr a recyklace jednorázových plastových lahví na pití dosáhne 77 %

- do roku 2029 – sběr a recyklace jednorázových plastových lahví na pití dosáhne 90 %

- od roku 2025 – plastové uzávěry a víčka musí být trvale připevněny k lahvím a nádobám

 Přes uvedené požadavky a omezení dochází ke stálému růstu spotřeby plastů. Ke zvyšování spotřeby dochází nejpravděpodobněji ze tří základních důvodů:

- vývoj nových materiálů - například pro technologii vstřikování termoplastů se jde cestou polymerních směsí,kdy vyvíjené kompatibilizátory dovolují propojovat jinak nemísitelné polymery a vytvářet nové směsi s požadovanými vlastnostmi,vlastnostmi vyžadovanými pro určitý typ výstřiků,například PC/PEI , PA/ABS, PA/PET , ASA/PMMA , PPS/PET , ABS/PPS , PEEK/PES , atd.

- rozvojový svět ekonomicky roste a tedy vyžaduje i více výrobků z plastů

- klesající náklady na výrobu plastů z fosilních zdrojů – svět má zásoby fosilního paliva – ropy – na stovky let,stále jsou objevovány nová ložiska,například Guayana může být za cca 20 let druhou Saúdskou Arábií,v kanadské Albertě je více ropy než má v zásobách již zmíněná Saúdská Arábie,USA jsou největším producentem ropy na světě,přičemž před 15 lety byly největším dovozcem ropy, Izrael, Libanon,Kypr,Turecko se mohou stát velkými těžaři.

V současné době plasty po splnění své užitné funkce většinou končí na skládkách. Protože naprostá většina z nich není biologicky odbouratelná, představují stále závažnější problém, zejména v oblastech s vysokou mírou urbanizace. Proces biologického rozkladu plastů vyrobených z fosilních zdrojů je velmi pomalý. V závislosti na použitém materiálu se plastové výrobky rozkládají v zemi až několik set let ( například fóliový sáček z LDPE se rozkládá téměř 450 let a PET láhev tisíc let ).

Průmysl plastů,jeho jedním z obecných úkolů je,mimo jiné, zajištění požadavku, který říká,že plasty musí přinášet výhody s minimálním dopadem na životní prostředí. Stále restriktivnější právní předpisy v evropských zemích omezují možnost skladování plastového odpadu, nutí k rozumnějšímu nakládání s plasty a nasazování různých řešení pro neutralizaci plastového odpadu a recyklaci. Recyklace plastů je velmi důležitá nejen z důvodu vysokých nákladů na skládkování odpadů, ale také z důvodu možnosti energetického využití plastů a toho, že recyklované produkty jsou levnější než produkty panenské. Nevhodné zacházení s plastovým odpadem může zapříčinit,že plasty, respektive výrobky z nich se dostanou do řek,moří,oceánů a půdy. Do roku 2030 přibude do světových oceánů  ročně 58,4 milionů tun plastů.

 Přibližně dvě až pět procent plastů je transportováno do oceánu říčními cestami. Jakýkoli plastový odpad na pevnině má potenciál nakonec se dostat do oceánu, protože oceány jsou konečným místem naší zeměkoule. V životním prostředí se plasty pomalu rozkládají na mikroplasty, což jsou  fragmenty v průměru menším 5 mm. Mikroplasty se mohou do životního prostředí dostat také degradací plastového oblečení do odpadních vod. Mezi degradační mechanismy patří zvětrávání, vyplavování, fragmentace ( rozpad na úlomky ) a potenciálně u bioplastů asimilace ( biologická přeměna látek ) a mineralizace ( přeměna mrtvé organické hmoty na anorganické látky, doprovázená uvolňováním oxidu uhličitého ).

Celkově se zhruba čtyřicet procent plastů skládkuje. Vyspělé země mají  skládky obvykle dobře zajištěné proti úniku do životního prostředí. Méně rozvinuté země však mají často otevřené skládky, kde mohou plasty snadno unikat do životního prostředí. V USA, které mají moderní infrastrukturu pro likvidaci pevného odpadu, se odhaduje, že do životního prostředí uniká 0,98–1,26 milionu tun plastů, respektive 2,33 % až 2,99 % vyprodukovaného plastového odpadu.

Čtrnáct procent plastů se spaluje při energetickém využití. To sice nevytváří problém s pevným odpadem, ale vytváří se nežádoucí skleníkové plyny. Čtrnáct procent plastů je recyklováno, 8 % je  recyklováno na materiály nižší kvality a pouze 2 % plastů se používají v uzavřeném cyklu recyklace.

Množství recyklovaných plastů se v jednotlivých zemích liší, v USA recyklují 10 % a v zemích EU 31 % spotřebovaných plastů. Nízké množství recyklovaných plastů je způsobeno mnoha důvody, například:

- používá se velmi široká škála plastů,s velmi různorodým složením

- s výše uvedeným souvisejí vysoké náklady na sběr a třídění různých typů plastů, včetně odstraňování jejich kontaminace

- vysoké kapitálové náklady a technologické nejistoty u vyvíjených pokročilých možností recyklace

Prvním krokem v recyklaci plastů je třídění plastových odpadů do samostatných toků,k čemuž kromě ručního,nespolehlivého, třídění slouží a nadále se vyvíjejí automatizovaná  zařízení – MRF – material recycling facility.  MRF vytřídí sklo, kovy, kartony, atd., včetně plastů, a tyto jsou následně, například, prodávány recyklačním firmám.

Plastové odpady lze rozdělit do čtyř skupin:

- post-industriální odpad – PIW – post industrial waste

- post-spotřebitelský odpad – PCW – post consumer waste

- plasty, které jsou přítomné v komunálních pevných odpadech – MSW – municipal solid waste ; TKO – tuhý komunální odpad

- plasty v oceánech

 source: pixabay 
   

U PIW obvykle lze zajistit jednotnější složení a nižší obsah kontaminantů než u jiných typů plastových odpadů. Plastikářský průmysl PIW často recykluje v uzavřených recyklačních procesech. Současná infrastruktura pro recyklaci plastů se primárně zaměřuje na mechanickou recyklaci tuhých plastů


3. VÝROBA TERMOPLASTŮ A EKOLOGICKÁ STOPA LIKVIDACE PLASTŮ

Hlavními  a základními surovinami pro výronu termoplastů jsou zemní plyn a nafta ( nafta = určitá vroucí frakce ropy ). Nafta je směsí uhlovodíků,která při zpracování prochází procesem reformování ( katalytické reformování je chemický proces používaný k přeměně ropných rafinérských naft destilovaných ze surové ropy - obvykle s nízkým oktanovým číslem - na vysoce oktanové kapalné produkty zvané reformáty ; reformování je přeměna nerozvětvených uhlovodíků na rozvětvené a přeměna acyklických uhlovodíků na cyklické ) a pyrolýzy ( pyrolýza je tepelný rozklad materiálu za zvýšené teploty,obvykle v inertní atmosféře, nereagující s jinými prvky ; dochází při ní ke změně chemického složení materiálu ),kdy dochází k její úpravě na chemické sloučeniny užívané k následné polymeraci jednotlivých druhů plastů.

Chemický proces polymerace není stejný pro všechny plasty, protože reakce je závislá na chemii monomeru a je řízena podmínkami, jako je teplota, tlak, koncentrace monomeru a požadované konečné použití, stejně jako aditiva řídící strukturu, včetně katalyzátorů ( katalyzátor = látka reakci umožňující nebo zvyšující její rychlost ), aktivátory, urychlovače, iniciátory a inhibitory ( inhibitor = přísada zpomalující nebo zcela zastavující reakci ).

Existují dvě základní klasifikace, které zahrnují většinu polymeračních schémat : krokový růst ( kondenzace – zhušťování ) a polymerace s růstem řetězce ( adiční – slučovací ). Lineární a nelineární krokové růstové polymerace jsou procesy, ve kterých k polymeraci dochází prostřednictvím reakce více než jednoho molekulárního druhu. Na druhé straně procesy řetězové polymerace probíhají u monomerů, které mají nenasycenou skupinu. Například polyethylen ( PE ) se vyrábí polymerací ethylenových ( nebo ethenových, olefinových ) monomerů polyadicí buď z radikálové polymerace ethylenových monomerů nebo pomocí Ziegler–Natta nebo metalocenových katalyzátorů.

 

Polypropylen ( PP ), celosvětově nejrozšířenější termoplast, je výjimečný díky své výrobní nákladové efektivitě a širokým aplikacím,včetně aplikací technických a jako matrice do kompozitů. Polyolefiny ( PP , PE ) představují téměř 48 % celosvětové poptávky po plastech.

Kopolymerizace se používá k úpravě vlastností vyrobených plastů tak, aby splňovaly specifické požadavky a průmyslové potřeby, což umožňuje zlepšení mechanických a chemických vlastností. Prostřednictvím manipulace s chemií monomerů byly vytvořeny a úspěšně komerčně zavedeny materiály přizpůsobené potřebám zákazníků, jako jsou kopolymery. akrylonitril–butadien–styren ( ABS ), kopolymer styren–butadien ( SBR ), nitrilový kaučuk ( NR ), styren–akrylonitril ( SAN ), etylen–vinylacetát  ( EVA ), všechny  vznikají řetězovou růstovou polymerací.

Polymerace se stupňovitým růstem se používá k výrobě většiny polyamidů, například polymerů  PA 12 a PA 66, stejně jako rodiny PET. Tyto polymery se skládají z alespoň dvou typů složek ( monomery, například dikarboxylové kyseliny a dialkoholy) a mohou být klasifikovány v závislosti na struktuře opakujících se jednotek.

Po krátkém exkurzu po metodách výroby plastů z fosilních zdrojů se podíváme na problematiku výroby bioplastů z obnovitelných zdrojů. Pro přiblížení problematiky jsem vybral nejvíce rozšířený bioplast, PLA ( polyactid acid ,kyselina polylaktická, kyselina polymléčná ).

Základní surovinou pro výrobu PLA je rostlinná biomasa například kukuřice, obilniny, brambory, cukrová řepa, cukrová třtina, sója, tabák a přírodní suroviny jako například celulóza nebo lignit. Bioplast je vyráběn ze škrobu těchto rostlin. Aby se škrob přeměnil na látku vlastnostmi odpovídající plastům z fosilních zdrojů , je nutné jej vystavit vysokým teplotám a pomocí izolace z něj získat glukózu. Kvašením je z glukózy získána kyselina mléčná a později kyselina polymléčná - Polylactid acid – PLA.

Problém s výrobou PLA je v náročnosti její výroby. Analýza životního cyklu ( LCA  - Life Cycle Analysis ) u PLA ukazuje, že jeho dopad na životní prostředí je ještě horší než dopad u klasických plastů. Nejprve je nutné vypěstovat rostlinu ( zpravidla jde o obrovské lány monokultury ), které je potřeba biotechnologicky a chemicky zpracovat do podoby polymeru.

Dalším z problémů je značení výrobků z PLA. Značení musí být takové,aby je bylo možno rozeznat od výrobků z fosilních zdrojů,vizuální porovnání to nezvládne. Výrobky často bývají špatně nebo nedostatečně označené,rozlišitelné a tak se může snadno stát, že si nevšimneme, že držíme v ruce právě výstřik z PLA. Často u nich navíc chybí dostatečné informace o tom, kam je vyhodit. Není totiž bioplast jako bioplast. Pokud některé typy,k nimž  PLA patří, přijdou do kontejneru určeného pro standardní termoplasty a budou spolu s nimi recyklovány, znehodnotíte tím výsledný recyklát a ten můžeme maximálně spálit nebo vyvést na skládku.

Již bylo uvedeno,že při výrobě bioplastů je nutná chemická výroba,jinými slovy dochází k funkční změně výchozí molekuly chemickou reakcí,která vede ke změnám jejich vlastností, což znamená, že po její aplikaci tyto produkty nejsou přírodní, a tedy nejsou ani zcela kompostovatelné, přestože to jejich výrobci tvrdí.

Díky tomu PLA nepatří ani do hnědé popelnice na bioodpad. Většina průmyslových kompostáren v ČR není na zpracovávání bioplastů připravená, nezpracovává je a nepřijímá. Takové materiály pak ve výsledku končí na skládce. PLA tedy lze vytřídit nebo uložit do, k komu určených, nádob a zajistit jejich separovaný,oddělený sběr a odvoz nebo je dát do běžného směsného odpadu určeného k energetickému využití nebo k deponování na skládku.

Z uvedeného pohledu je jediným biodegradabilním polymerem polyhydroxyalkanoát PHA. Polyhydroxyalkanáty jsou polyestery organických hydroxykyselin akumulované, nahromaděné ve formě intracelulárních ( nitrobuněčný ,uvnitř buňky ) granulí celou řadou prokaryotických mikroorganizmů. Je možno je vyrobit i synteticky,ale běžně se vyrábějí biotechnologickou cestou.

Při výrobě PHA se využívá průmyslových fermentorů ( fermentor – bioreaktor, je zařízení s umělým prostředím,které slouží ke kultivaci virů,mikroorganizmů,buněk ), kde jsou simulované životní podmínky pro bakterie syntetizující PHA. Ve fermentoru jsou eliminací esenciální,základní živiny ( fosforu, dusíku, kyslíku nebo stopových prvků ) bakterie donuceny k ukládaní uhlíku ve formě PHA. PHA je poté z bakterií izolován a dále zpracováván s ohledem na různé aplikace.

Klíčovým požadavkem je i cena vstupní suroviny. Pro výrobu PHA  může sloužit melasa, siláž, odpadní oleje, vedlejší produkty výroby biopaliv, celulóza a lignocelulóza, syrovátka a odpady vznikající při výrobě mléčných produktů a potravin vůbec, odpadní voda z různých průmyslových procesů i domácností, methan a další suroviny bohaté na uhlík. PHA jsou ( v závislosti na svých konkrétních vlastnostech ) zpracovatelné klasickou technologií vstřikování, PHA jsou vhodné také pro 3D tisk a další aplikace podobně jako syntetické plasty.

Výše jsem se věnoval výrobě plastů jako základní suroviny pro další zušlechťování. Takové plasty nemají vlastnosti vhodné k dalšímu zpracování a zejména jim chybí užitné vlastnosti. Přeměna surových plastů na výrobky zahrnuje řadu výrobních procesů,které se samozřejmě liší v závislosti na typu plastu – termoplasty,termoplastické elastomery, reaktoplasty – a kvalitativních požadavcích na konečné výrobky.

 Obecně lze výrobu funkčních plastů ( plastů s užitnými vlastnostmi ) rozdělit do tří hlavních výrobních fází. První fází je modifikace surového polymerního materiálu,kdy jde o záměrnou přeměnu vlastností polymerů prováděnou za účelem získání nového polymerního materiálu s odlišnými vlastnostmi než měl nemodifikovaný materiál. Modifikace se provádí třemi základními způsoby :

 - fyzikální modifikace – mechanické míchání ; smísení dvou nebo více polymerů ; vložení přísad,aditiv ( aditiva = látky, které se přidávají do jiných látek nebo směsí s cílem upravit, vylepšit jejich vlastnosti ) – přísady ovlivňují fyzikální a mechanické vlastnosti polymerů ; makromolekulární látka plní funkci pojiva,matrice a určuje základní fyzikální a mechanické vlastnosti polymerů ; aditiva mohou být na organické i anorganické bázi a jsou to,například,plniva částicová a vyztužující,nanoplniva,kompatibilizátory zvyšující adhezi mezi složkami,nadouvadla,barevné koncentráty,barviva,pigmenty,prostředky snižující hořlavost, lubrikanty,nukleační činidla, antistatika, antidegradanty, přísady formulující zpracovatelnost polymerních tavenin,atd.  

 - mechanochemické modifikace – mechanickou cestou,například intenzivním hnětením,za podmínek a přítomnosti látek usnadňujících destrukci,vzniknou reaktivní úseky polymerních řetězců,které se buď navzájem propojí nebo zreagují s přítomným monomerem schopným polymerace ; do této skupiny modifikací patří zejména plastikace kaučuků

 - chemické modifikace – modifikace na základě chemických reakcí účinných látek s reaktivními skupinami polymerních řetězců

Do skupin modifikací řadíme i síťování polymerů -   pod tímto pojmem rozumíme vzájemné spojování polymerních řetězců,za vzniku prostorové sítě. Obecně je možno uvést,že zesíťováním se u polymerů snižuje jejich rozpustnost ( v rozpouštědlech pouze bobtnají,zvětšují svůj objem ),ztrácejí tavitelnost a termoplasticitu,ale naopak se u nich zvyšuje tvarová stálost za zvýšených teplot, u některých se zvyšuje i odolnost vůči chemikáliím. Čím má polymer hustší síť, tím obtížněji do něho vnikají nízkomolekulární látky a tím klesá jeho bobtnavost a i navlhavost.

Ke vzniku prostorové sítě polymeru může dojít různými způsoby, v oboru vstřikování termoplastů se obvykle používá síťování ionizujícím zářením – provádí se na již hotovém výrobku.

  • autor:
  • Ing. Lubomír Zeman


Mohlo by vás tiež zaujímať



 

Najnovšie inzeráty

Plastikársky slovník