Od přírodních plastů k bioplastům

  • „Plasty“, známé také pod nesprávným názvem „umělá hmota“, označují řadu syntetických nebo polosyntetických polymeračních produktů. Jedná se tedy o polymery.
  • Polymerace je chemická reakce, při které z jednoduchých molekul (jednotek monomeru) vznikají makromolekuly (polymery).
  • Polymerace se dělí na řetězové a neřetězové podle narůstání makromolekulárních řetězců behěm syntézy. Dále je pak radikálová polymerace, která má tři kroky: Iniciaci, propagaci a terminaci.
  • Jsou složeny z organických kondenzačních nebo přísadových polymerů a často mohou obsahovat jiné látky na zlepšení kvality nebo ceny.
  • Existuje málo přírodních polymerů obecně považovaných za plasty“. Plasty mohou být formovány do předmětů, filmů nebo vláken. Jejich jméno je odvozeno z faktu, že mnohé jsou tvarovatelné - mají vlastnost zvanou plasticita. Plasty jsou navrhovány s velkou variabilitou ve vlastnostech jako tepelná tolerance, tvrdost, odolnost a mnoho jiných. V kombinaci s touto adaptabilitou, obecná jednotnost složení a nízká hmotnost plastů umožňuje jejich použití v téměř všech průmyslových odvětvích.
  • První využívané plasty byly přírodního původu. S rozvojem chemického průmyslu a poptávky poptávky po nových obalech a materiálech, které by rychlou výrobu snadno tvarovatelných součástek a celých výrobků, přicházejí syntetické polymery.
  • Kvalita a trvanlivost syntstických polymerů se časem ukázala jako vlastnost, která při určitých typech aplikací jako nevýhodná. Syntetické polymery rovněž vytváří zátěž pro životní prostředí, pokud se s nimi nakládá neodpovědně. S přihlédnutím k dalším faktorům, jako jsou omezené zásoby ropy, cenová závislost syntetických plastů na ceně ropy, byl započat vývoj polymerů z přírodních obnovitelných zdrojů.

Nahoru

Přírodní plasty

Lidé používali umělé organické polymery po staletí ve formě vosků a šelaků. rostlinný polymer zvaný „celulóza“ poskytuje strukturní pevnost pro přírodní vlákna a lana, a od počátku 19. století se začala široce používat přírodní guma, naříznuta ze stromu zvaného kaučukovník brazilský.

Časem se výzkumnící naučili zlepšovat vlastnosti přírodních polymerů. Přírodní guma byla citlivá na teplotu, stávajíc se lepkavou a páchnoucí v horkém počasí a drobivou ve studeném.

V roce 1820 Charles McIntosh navrhl vodovzdorné pláště pro armádu z tkaniny pokryté vrstvou gumy

V roce 1834 dva vynálezci - Němec Friedrich Ludersdorf a Nathaniel Hayward z USA, nezávisle objevili, že přidání síry do neupravené gumy znamená prevenci materiálu před lepkavostí. V roce 1839 americký vynálezce Charles Goodyear experimentoval se sírovou úpravou přírodní gumy a vynalezl proces známý jako „vulkanizace“

Nahoru

Plasty polosyntetické a syntetické

Jedná se o přírodní polymery, které jsou modifikovány, nebo o synteticky vyrobené polymery nejčastěji z ropy, příp. uhlí nebo jiných fosilních zdrojů.

1847 připraven prvý polyester – směs pryskyřice a přísad, která po zamíchání tuhne (později se využívá například na výrobu sklolaminátových lodí)

1870 patentována výroba celuloidu (dinitrát celulosy plastifikovaný kafrem, tehdy určen pro výrobu kulečníkových koulí do té doby vyráběných ze slonoviny ⇒ první komerčně úspěšná, cílená aplikace uměle vyrobeného polymeru, později celuloidová pravítka obaly a pod.)

1872 poprvé připraven polyvinylchlorid (PVC - k velkému rozšíření došlo až v 1.pol. 20.stol. levné způsoby výroby vinylchloridu a významné vlastnosti jeho polymeru - snadná zpracovatelnost prakticky všemi základními postupy válcování, vytlačováním, vstřikováním, vyfukováním, vakuovým tvarováním atd.).

1907 L. H. Baekeland připravil kondenzací fenolu s formaldehydem Fenoplast –přezdívaný Bakelit Pokud se kondenzace ovlivňuje tak že vznikají lineární makromolekuly, vznikají látky nazývané novolaky. Ty se používají na výrobu lepidel a nátěrových hmot. Uskuteční-li se polykondenzace za přítomnosti alkalických katalyzátorů vznikají nerozpustné netavitelné pryskyřice známe pod obchodními názvy Bakelit nebo Chemolit. Tyto plasty se používají v mnoha spotřebních předmětech, ale nejčastější je využití v elektronice.

1912 dostupná technologie pro izolaci kabelů do PVC


1914 první světová válka – plátěné potahy na křídlech letadel impregnovány acetátem celulózy

1915 prvé syntetické kaučuky

1924 v USA uvedeny na trh fólie „Cellophane“, jejich vlastnosti byly později vylepšovány laky

1933 první příprava vysokotlakého polyethylenu PE (Fawcett a Gibson, ICI), jeho prvé využití během druhé světové války na isolaci podmořských telefonních kabelů a balení radarových kabelů

1937 prvé polyamidy ve formě vláken (Nylon, DuPont, W. Carothers)

cca 1940 prvé závěsy do sprch a pláštěnky z měkčeného PVC, v počátcích silný charakteristický zápach po uvolňovaných změkčovadlech

rok 1941 první příprava PETu

1956 komerčně dostupný HDPE, následuje velmi rychlý rozvoj jeho výroby

1958 první komerční využití smrštitelných fólií z PVC ⇒ prvý výrazný průnik vinylových polymerů do oblasti balení a následuje další rozvoj. Výhodou PVC je schopnost želatinace s různými změkčovadly, značná chemická odolnost, dobrá tepelná odolnost (není rozpustný ve vodě, v olejích ani v koncentrovaných anorganických kyselinách a zásadách). Vyrábí se polymerací z vinylchloridu, vzniklý produkt je bílý prášek nebo zrnitá hmota. Polyvinylchlorid se tak zpracovává buď bez změkčovadel, pouze se stabilizátory, mazivy a modifikátory na tvrdé výrobky (trubky, profily, desky, apod.), nebo se změkčovadly na výrobky polotuhé až elastické (folie, nádoby, hračky, ochranné rukavice atd.). Neměkčený, tvrdý polyvinylchlorid je znám pod zobecnělým obchodním označením novodur, měkčený pod názvem Přibližně polovina z celosvětově vyrábeného množství se používá ve stavebnictví.
Zejména měkčená PVC však představují rizika pro lidské zdraví. Nejčastějšími změkčovadly PVC jsou ftaláty, např. DEHP (di-2-ethylhexyl ftalát) tento se může z výrobků postupně uvolňovat a kontaminovat těla osob. Ftaláty se řadí mezi látky, které narušují endokrinní soustavu, některé z nich jsou podezřelé ze způsobování rakoviny. Dalšími častými přísadami PVC jsou těžké kovy (např. kadmium či olovo).

1950-1970 zlatý věk obalové techniky, bouřlivý rozvoj polymerních obalových materiálů, objev hlavních principů výroby obalových materiálů a obalů na bázi plastů (tvarování, laminace, atd.)

1977 PET lahve pro balení nápojů

2001 první komerční využití biologicky rozložitelných plastů BDP (Biodegrdable polymer) na bázi škrobu v podobě folií.

Nahoru