Rodzaje tworzyw sztucznych – zalety, wady, definicje, skład chemiczny

Tworzywa sztuczne mają obecnie spore znaczenie w przemyśle. Jakie materiały zaliczają się do tej kategorii?

Co to są tworzywa sztuczne?

Wśród licznych materiałów wykorzystywanych w przemyśle i innych branżach od dawna znaczenie zyskują tworzywa sztuczne. Według najbardziej ogólnej definicji to po prostu wszystkie materiały, których nie można znaleźć w naturze. Są to zatem zarówno tworzywa powstające drogą obróbki materiałów syntetycznych, jak i te pozyskiwane z modyfikacji naturalnych tworzyw. W praktyce stanowią one w głównej mierze materiały złożone z polimerów różnego pochodzenia wraz z dodatkami modyfikującymi. Należy jednak mieć na uwadze, że jest to bardzo rozległa kategoria – poszczególne rodzaje tworzyw sztucznych mogą się znacznie różnić zarówno pod względem składu chemicznego, jak i swoich właściwości, co wiąże się tym samym z innym zastosowaniem.

Kiedy wynaleziono tworzywa sztuczne? Choć kojarzą się one głównie z nowoczesnym przemysłem, zależnie od przyjętej definicji można stwierdzić, że ich historia sięga znacznie wcześniej. Za pierwsze tworzywo sztuczne wytworzone przez człowieka przeważnie uznaje się wynaleziony w 1855 roku celuloid. Do tej kategorii można jednak zaliczyć również modyfikowane materiały z gumy naturalnej i żywicy, które były stosowane już w starożytności. Początek historii współczesnych tworzyw sztucznych datuje się na początek XX wieku, gdy belgijski chemik Leo Baekeland wynalazł bakelit – w pełni syntetyczny plastik oparty na żywicy fenolowo-formaldehydowej. Kolejne dekady przyniosły wiele nowych rozwiązań w obszarze syntetyków – ich rozwój można obserwować również w ostatnich latach.

Jak powstają tworzywa sztuczne?

Tworzywa sztuczne są wytwarzane przez odpowiednie przetworzenie, wymieszanie i przygotowanie składników – mogą one być pochodzenia naturalnego lub syntetycznego. Charakterystyka bazowych surowców ma decydujący wpływ na właściwości końcowego materiału. Z tego względu warto wiedzieć, co wchodzi w skład poszczególnych tworzyw sztucznych. Są to przede wszystkim polimery, czyli złożone substancje chemiczne o dużej masie cząsteczkowej, pozyskiwanie obecnie głównie drogą syntezy.

Poszczególne składniki najczęściej poddaje się obróbce cieplnej w wysokiej temperaturze, co pozwala je łączyć ze sobą, a tym samym – wytworzyć tworzywa sztuczne. Skład chemiczny poszczególnych materiałów może się różnić, co znacząco wpływa na konkretne zastosowanie danego materiału.

Tworzywa sztuczne – wpływ na środowisko

Z uwagi na postępujące zmiany klimatu kwestie środowiskowe stają się ważniejsze dla firm zajmujących się produkcją. Warto jednak mieć na uwadze, że tworzywa sztuczne nie muszą być zagrożeniem dla środowiska – obecnie coraz więcej firm oferuje tworzywa zrównoważone, które minimalizują wpływ procesów przemysłowych na naturę. Mimo tego należy pamiętać, że czas rozkładu zdecydowanej większości materiałów z tej grupy jest bardzo długi, co może wiązać się z ryzykiem zanieczyszczenia wody i gleby. Z tego względu zaleca się wybór tworzyw, które nadają się do recyklingu – do tej grupy należą m.in. EPP i EPS wykorzystywane przez Knauf Automotive.

Tworzywa sztuczne – rodzaje

Projektowanie i produkcja elementów z tworzyw sztucznych to aktualnie kluczowe zagadnienia w wielu branżach. Istotną kwestią jest odpowiedni dobór materiału pod kątem konkretnego zastosowania. Ma to wpływ na wiele parametrów ostatecznego produktu – przykładowo waga samochodu wyprodukowanego z uwzględnieniem elementów z EPP może być mniejsza nawet o 20%, co przekłada się na liczne korzyści w zakresie ekologii i zmniejszenia emisji spalin. Główne grupy tworzyw sztucznych to termoplasty, duroplasty i elastomery.

Termoplasty

Są to tworzywa termoplastyczne wykonywane z żywic polimerowych. W ramach tej kategorii wyróżnia się szereg różnorodnych materiałów, takich jak:

• polistyren spieniony (EPS),
• polichlorek winylu (PVC),
• politereftalan etylenu (PTFE),
• polimetakrylan metylu (PMMA),
• polietylen (PE),
• polipropylen (PP),
• polistyren (PS),
• poliamid (PA),
• akrylonitryl-butadien-styren (ABS),
• poliwęglan (PC).

Poszczególne warianty mogą być ponadto modyfikowane w celu uzyskania konkretnych właściwości. Ważną zaletą tworzyw z tej grupy jest możliwość obróbki w wysokiej temperaturze, która przekłada się na praktycznie dowolne dostosowanie kształtu końcowego produktu. Jedną z metod wykorzystywanych w tym obszarze jest wtrysk tworzyw sztucznych.

Duroplasty

Duroplasty to polimery, które formuje się tylko raz. Oznacza to, że nie ma możliwości ich dalszego przetwórstwa. Zaletą jest jednak wysoka wytrzymałość i trwałość – często można spotkać się ze stwierdzeniem, że ich właściwości przypominają metal i ceramikę. Duroplasty najczęściej wykonywane są z materiałów pochodzących z recyklingu, np. odpadów bawełnianych i żywic fenolowych.

Elastomery

To grupa materiałów, które charakteryzują się zdolnością do odwracalnej deformacji. Są to przede wszystkim kauczuki, silikony i gumy poddawane obróbce syntetycznej. Charakteryzują się lekkością i elastycznością, a ich główne zastosowanie to produkcja opon, uszczelek, wykładzin oraz innych elementów wymagających pewnej rozciągliwości.

Tworzywa sztuczne wykorzystywane przez Knauf Automotive

Knauf Automotive wykorzystuje różnego rodzaju tworzywa sztuczne do produkcji elementów dla producentów z sektora automotive. Stawiamy na sprawdzone materiały i odpowiednie technologie, takie jak formowanie tworzyw spienionych czy overmolding. Wśród stosowanych tworzyw znajdują się m.in. EPP, EPS, rEPP czy NEOPS. Ponadto zapewniamy wsparcie poza samą produkcją – oferujemy również teksturowanie EPP i szereg innych usług.

Tworzywa sztywne to kolejna grupa, którą przetwarzamy przy użyciu technologii wtrysku tworzyw sztucznych. Wśród nich znajdują się: PS, PP, ABS, PC, PC/ABS, PC/PMMA, PA, PP/EPDM, PA6 GF30, PP GF30. Są one stosowane w produkcji elementów zewnętrznych, wewnętrznych, siedzeń, a także komponentów dla ekologicznego transportu.

Zapraszamy do kontaktu z naszymi przedstawicielami w celu poznania szczegółów współpracy.