A mai high-tech műanyagok

Ez egy nyilvánvaló tény: Műanyag csövek és csatlakozók a laboratórium számára. (Kép: MCH Messe Schweiz (Basel) AG)

Ez egy nyilvánvaló dolog: műanyag csövek és csatlakozók az laboratóriumba. (Kép: MCH Messe Schweiz (Basel) AG)

Még a klasszikus üvegcső pipettákhoz – itt praktikus pipettázó segédeszközzel – is léteznek alternatívák: nem gyakran találkozni velük, de a laboratóriumban néha egy tartós, inert és kevésbé törékeny lehetőség: műanyag teljes- és mérőpipetták. (Kép: MCH Messe Schweiz (Basel) AG)

Ez bonyolult: Számos kép a szennyezett szennyvízcsatornákról a műanyagokat a lakosság jelentős részének veszélyes ellenséggé emelték. Ez azonban csak egy nézőpont. Mert a műanyagok nemcsak széles tulajdonság- és alkalmazási lehetőségeket kínálnak, hanem nagyrészt újra is hasznosíthatók – és ez a mindennapi üzleti gyakorlatban is megvalósul.

A jövőkép a „zöld” anyagok irányába mutat: A jelenlegi csúcstechnológiás műanyagok CO2-t kötnek környezetbarát textíliákban vagy növelik szélturbinák teljesítményét. A orvosi alkalmazások jelenleg különösen hangsúlyosak: például polipropilénből (FFP-maszkok), műanyagbevonatú cellulózból készült védőruhákat vagy fecskendőket, csöveket és lélegeztető készülék alkatrészeket.

Fontos azonban, hogy minél nagyobb hányadát hasznosítsuk másodlagos nyersanyagként a műanyag hulladékoknak. Nem véletlen, hogy a BASF már másfél évvel ezelőtt Norvégiában beruházott a pyrolyzissel és nyersanyag-újrahasznosítással foglalkozó Quantafuel vállalatba, hogy kevert műanyag hulladékokat újrahasznosítson.

Újrahasznosított anyag – szinte olyan jó, mint az eredeti

Egy ígéretes jövőbeli ötlet a gőzrobbanók műanyag újrahasznosításban való alkalmazása. Ezekben az ismert berendezésekben olaj és gáz helyett gyűjtött és válogatott műanyag hulladékokat is felhasználhatnának kiindulási anyagként, továbbá bioalapú régi anyagokat (pl. papír, fa és ruházat). A laboratóriumban már régi papírból és narancshéjból készítenek anyagokat 3D nyomtatáshoz.

A nagyobb mennyiségű újrahasznosított gőzrobbanók alkalmazásakor a megfelelő hőmérséklet- és időzítés sikerhez vezet (pl. 850 °C, az anyag-specifikus felmelegítési sebesség). A visszanyert műanyagok akár ugyanolyan minőségűek lehetnek, mint a gyűjtött eredeti műanyagok.

A megfelelő hőmérséklet-szabályozás lehetővé teszi a műanyag csomagolások rugalmasabb gyártását is. Ennek során a kerámia vastag réteg technológia alapján kis fűtőelemeket finoman szabályoznak, hogy meghatározott helyeken melegítsenek műanyag fóliákat.

Pontos hőmérséklet-szabályozás és műanyag takarékosság

Konkrét például egy kb. 1 milliméter vastag kerámia aljzat felületén pixel vagy gyűrű alakú fűtőszálak találhatók. Ezek a fizikai érintkezés során átadják a hőt egy műanyag formának. Egy modern, standard kivitelű 40x40 mm-es fűtőmodul 64 pixelből áll, amelyek mérete 5x5 mm, és egy 8x8 pixelből álló négyzetbe rendeződnek («cera2heat», Watttron, Freital).

Ennek az energiatakarékos és magas dinamikus szabályozású mátrix rendszernek a sorozatgyártása 2021-re tervezett. A trükk: egy forma rétegvastagság-eloszlása homogénebbé válik, és ugyanazt a végterméket vékonyabb műanyag fóliával lehet előállítani (10-30 százalék anyag- és költségmegtakarítás).

Egy másik kivitelben («cera2seal») csomagolásokat lehet hőmérsékleten érzékeny termékekhez zárni anélkül, hogy a termék károsodna (pl. csokoládé). Ez a módszer különösen érdeklődést kelt a tölcsér alakú zacskók esetében. Többek között ilyen «csomagolások szórófejjel» most először készülhetnek monomateriálból (pl. vérkészítmények és gyógyszeres alkalmazások számára).

A «cera2heat» mátrix technológia egyszerűbben és gyorsabban gyárthat gyógyszeripari bliszter csomagolásokat, mint a hagyományos szerszámok és magas anyagfelhasználás mellett. Emellett akár szabálytalanul formázott csomagolások is egy lépésben készülhetnek. Az elektronikában ez a hőmérséklet-szabályozási eljárás a kétdimenziós nyomtatott áramkörök háromdimenziós, stabil geometriává alakítására szolgál.

Intelligens tisztatéri technológia: a levegőáramlás a fókuszban

A műanyag fóliák funkciós rétegekkel való bevonása különösen a napelemes technológiában játszik fontos szerepet.

Például így: A funkcionális anyagokat feloldják, és az így keletkezett folyékony keveréket fürdőként állítják elő. Ezen keresztül a fóliák most haladnak, miközben a funkcionális anyagok gyorsan keresztül hálózódnak és a hordozóanyagon megtapadnak. Eközben az oldószer elpárolog. Ezek az anyagok (és a valódi alkalmazási példákban) rendkívül egészségkárosítóak és belélegezve rendkívül kellemetlenek lehetnek. Ezért az oldószert elszívják.

Ehhez a folyamatához megfelelő tisztatéri technológia szükséges, itt egy mini-környezet alkalmazásával. A példában (az eredeti funkciós leírás ellenére) vízszintes (nem függőleges) levegőáramlást választottak a fóliák geometriájának megfelelően. Emellett nyomás-szabályozott légáramlás is alkalmazásra került; ez a kritikus folyamat területén a fóliák bevonásánál a környezettől ± 0 Pa nyomáskülönbséget biztosít, kombinálva a szívóberendezéssel.

Biológiai óceán-felújítás

Így a műanyagok már ma is hatékonyak, és minden anyag- és eljárásinnovációval még jobbak lesznek.

A maradék műanyag eltávolításában ideális esetben kis élőlények segítenének. Például ismert, hogy egy molylepke faj polyetilént emészt meg műanyagevő baktériumok segítségével.

Még a már a tengerekbe került műanyag eltávolítása is lehetségesnek tűnik most. Ehhez a jövőben műanyag tisztítóművekben genetikailag módosított kovamoszattal (pl. Phaeodactylum tricornutum) lehetne dolgozni. Ezekben a tengeri élőlényekben be lehetne ültetni a műanyag lebontó enzim, a PTEase kódját. Ez egy másik mikroorganizmustól, az Ideonella sakaiensis-től származik. Mivel az Ideonella nem érzi jól magát a sósvízben, a kovamoszattal való megkerülő megoldást választják. Különösen a nanoméretű részecskék (kulcsszó: nanoműanyag) esetében lehet ez a óceáni felújítási módszer alkalmas.

Az itt bemutatott trendek teljes skáláját a jövő műanyagjairól és gyártási, feldolgozási eljárásairól a Basel-i Ilmac kiállításon élhetik át a látogatók.