Za plasty v říjnu na K 2013

Plasty v 21. století však jsou zásadní i pro vlastní výrobu energie – pro palivové a solární články, větrné elektrárny, pro zajištění pitné vody, zemědělství, výživu a zdraví světové populace. Ve spotřebě energie se odhaduje, že za posledních 20 let plasty v lehčích strojích a obalech snížily spotřebu energie a emise CO2 asi o 28 %. U velkých sérií automobilů i nepatrná úspora hmotnosti má obrovský význam.

Již více než 50 let známé polyoxymetylenové či polyacetalové plasty (POM) patří mezi materiály, u nichž předchozí věta platí doslova. S obchodními jmény Delrin (DuPont), Ultraform (BASF), Hostaform nebo Celcon (Ticona, dříve Hoechst) patří k oblíbeným materiálům na vstřikované automobilové díly (převody, mřížky, palivové filtry, přístrojové skříně), domácí techniku (kávovary, sprchové růžice) nebo součásti lékařské přístrojové techniky (dávkovače, inhalátory), vyráběné v milionových sériích. K jejich přednostem patří mj. dobrá zpracovatelnost, schopnost metalizace, cena, odolnost vůči opotřebení, pevnost a rozměrová stabilita.

Ticona před nedávnem zušlechtila POM na 3. generaci kopolymerů Hostaform XAP se zvýšenou houževnatostí, označovaných podle ISO 1043-1 jako POM-HI, které rozšířily využití POM na rázem namáhané díly snášející vyšší hodnoty zrychlení. Příkladem je Hostaform XAP2 S9364, s důvěrou použitý americkým výrobcem automobilových bezpečnostních pásů Key Safety Systems (KSS) na ráčnu navíječů pásů subkompaktu Volkswagen up!, kde na spolehlivosti zubů závisí bezpečnost cestujících. Spolehlivě pracuje při teplotách –40 °C až +40 °C.

Společným úsilím belgického výrobce ocelového drátu Bekaert, nizozemského vývojce technologie vstřikování voest alpine Plastic Solutions a výrobce polyamidu Ultramid německého BASF vznikla technologie EASI (Energy Absorption, Safety and Integrity) pro kompozitní materiál ze vstřikovaného polyamidu vyztuženého úpletem z ocelového drátu (kordu). Materiál vyztužený dlouhými dráty je určen pro dlouhé vstřikované výrobky optimalizované proti nárazu schopností absorpce energie nárazu při zachování své integrity i při přerušení vláken v průběhu vstřikování. S polyamidovou matricí z osvědčených houževnatých typů Ultramid je zvláště vhodný pro automobilové díly jako nárazníky, přední čela, podélné nosníky a díly body-in-white před povrchovou úpravou. Úspěšně tak nahradil materiály vyráběné lisováním sklem vyztužených rohoží (GMT).

)

Od roku 1998 se na K veletrzích pravidelně představují pokroky v prosklení automobilu vstřikováním polykarbonátových skel z plastů Lexan (SABIC/GE Plastics) nebo Makrolon (Bayer Material Science). Technologie vstřikování střešních, zadních, bočních i čelních skel byla největšími výrobci Engel a Battenfeld zvládnuta. Problém čelních skel spočívá v obecně malé důvěře v bezpečné chování při nárazu a odolnosti vůči abrazi stěrače navzdory zkoušeným tvrdým plazmovým povlakům.

Úspory hmotnosti jsou již obecně uznávány. SABIC uvádí, že 1 m2 PC Lexan tl. 4 mm u zadního prosklení oproti sklu tl. 3,2 mm ušetří 3,2 kg hmotnosti, 26 % energie a 31 % emisí CO2; 1 m2 PC Lexan tl. 4,5 mm u střešního prosklení oproti sklu tl. 3,85 mm ušetří 5 kg hmotnosti, 33 % energie a 37 % emisí CO2. Proti roku 2008 byl pro Lexan vyvinut IR blokátor, který spolu s nižší tepelnou vodivostí PC zlepšuje tepelnou pohodu vozu a sníží nároky na energii pro klimatizaci.

Světelná transparence plastů je problém řešený nejen u plastových prosklení automobilů, ale i u LED a OLED displejů. Ve hře jsou obrovské peníze pro dosažení žádané účinnosti a životnosti u TV displejů, RFID tagů, veřejného osvětlení aj.

Překvapením loňského roku bylo oznámení málo známé nizozemské firmy Avantium, že vyvinula technologii YXY pro výrobu nového 100% biopolymeru PEF (polyetylenfuranoát), jenž má mít proti polyesteru PET (polyetylentereftalát) lepší užitné vlastnosti – je lehčí, má lepší bariérové vlastnosti (asi 6krát nižší průnik kyslíku a 2krát nižší průnik CO2 a vody), lze jej barvit a lepit, je plně transparentní a má vyšší teplotní odolnost. Má o 50 až 60 % menší uhlíkovou stopu a je stoprocentně recyklovatelný. Do 3 až 5 let by měl PEF plně nahradit PET na nápojové láhve.

Společnost Avantium oznámila, že se dohodla s Danone, světovou dvojkou v obchodě s balenými vodami, na společném vývoji technologie YXY, díky níž lze vyrábět PEF z obnovitelných zdrojů, z biomasy – ze sacharidů z rostlin, obilovin, energetických plodin, lignocelulózy a odpadového papíru – bez ohrožení potravinového řetězce. Reakce vede přes meziprodukt kyselinu furan-2,5-dikarboxylovou (FDCA) jako stavebního kamene furanových polymerů.

Ještě před smlouvou s Danone se firma Avantium dohodla s americkou Coca-Colou na plnění lahví všemi nápoji koncernu, komercializaci PEF, možnosti globálního rozšíření a licenční smlouvy s majiteli světových brandů. Nový evropský program SPLASH (Sustainable Polymers from Algae Sugars and Hydrocarbons) za 9 mil. euro řeší vývoj výroby polymeru PEF pomocí řas Botryococcus braunii a Chlamydomonas reinhardtii.

BASF zveřejnila svoji novou koncepci chladniček a mrazniček coolpure 1.0, která otevírá nové obzory ve využití polyuretanu nejen pro izolační účely.
Zájem o bílou barvu skříní, která se stala symbolem „bílého zboží“, odchází s měnícím se vkusem zákazníků. Umožňují to nejen potiskované polyesterové povlakové fólie v designu dřeva nebo kovu, ale také probarvené fólie z termoplastického polyuretanu umožňující i 3D design povrchu. Rigidní polyuretanová pěna dovoluje vystříknout při výrobě skříně i madla dveří, zásuvek a zahloubení. Zde se uplatní alifatický Elastollan, světlostálý termoplastický polyuretan s dobrou tekutostí. Design povrchové úpravy dovolují suché bezrozpouštědlové polyuretanové systémy Permaskin, které mají i funkci adheziv a zkracují povrchové úpravy ze dnů na hodiny.

Snaha o snížení energetické náročnosti jako významného marketingového činitele vyústila v optimalizaci izolační schopnosti použitím řešení Balindur, které využívá vakuově izolované panely (VIP) pomocí PU pěny – ta má nejen izolační, ale i adhezivní schopnosti a vyrovnává nerovnosti povrchu. Technologie Balindur spolu s rigidní pěnou Elastopor II s otevřenými póry zlepšuje účinnost chladniček až o 4 % a umožňuje větší volnost designu. Využitím všech vybraných typů PU lze dosáhnout téměř samonosné skořepiny, takže v blízké budoucnosti bude moci nahradit plechovou skříň. Vysoce transparentní polyuretany na průhledné přihrádky s LED osvětlením zamontovaným do otvorů v zadní stěně dovolují vyšší uživatelský komfort.

Využitím vývoje tenkých plastových fólií z biopolymerů, tiskových inkoustů, lepidel a primerů vyvinul americký BASF světově první vícevrstvý stoprocentně biologicky odbouratelný plastový obal pro potraviny, splňující EN 13432 a ASTM D6400 a odpovídající americkému programu Zero Waste. Současně se podařilo vytvořit ekonomicky únosný obal minimalizující dopady šíření odpadů na životní prostředí. Nový obal se skládá ze šesti vrstev, se základem směsi biopolymerů BASF Ecoflex a Ecovio v první a šesté vrstvě. Grafika ilustruje inovativní skladbu obalu.

Uvedení na trh a premiéře na říjnovém asijském veletrhu obalů Tokyo Pack 2012 předcházela originální marketingová akce BASF a baseballového týmu Seattle Mariners. Využila toho, že americké ikony snacků – arašídy, cookies a tyčinky – jsou nejprodávanější na stadionech, a rozdala 5. září 2012 prvním 10 000 diváků utkání s Boston Red Sox na stadionu Safeco Field v Seattlu sáčky s arašídy Mariners Peanuts v prototypu nového stoprocentně kompostovatelného obalu. Pro „zelený“ klub Seattle Mariners, jenž recykloval 80 % z 900 tun odpadu ze stadionu v minulé sezoně, může nový obal znamenat značné úspory za třídění odpadu, dosažení cíle 85% recyklace a udržitelné řešení proti obalům z konvenčních plastů.

Při pobřeží dánského Østerildu zahájil Siemens Energy v říjnu 2012 ověřovací zkoušky největší světové větrné turbíny SWT-6.0-154 s průměrem rotoru 154 m, jejíž každý list má délku 75 m. Ve výrobě listů B75 byla poprvé použita technologie IntegralBlade odléváním kompozitních listů z jednoho kusu bez spojování, které jsou o 20 % lehčí než listy vyráběné tradičním procesem.

Turbína s výkonem 6 MW vyrobí ročně 25 GWh energie a zásobí proudem 6 000 domácností. Svým kompaktním designem s přímým pohonem generátoru bez drahé převodovky představuje světovou špičku a nejlehčí turbínu své třídy s hmotností gondoly pouhých 200 tun. Robustní design zjednodušuje infrastrukturu, instalaci a údržbu, kde pouze délka listů představuje logistický problém v dopravě po silnici. Úspěch nové větrné turbíny znamená objednávku 300 větrných elektráren tohoto typu dánskou společností DONG Energy pro instalaci na pobřeží Velké Británie.

Zřejmě nejsledovanějším oborem využití kompozitních materiálů je letecká technika. Zatímco u vojenských letadel patří aplikace k utajovaným údajům, u komerčních dopravních letadel, kde podíl kompozitů určuje ekonomiku strojů, naopak ke zveřejňovaným. Jestliže ještě před několika lety se užití kompozitů omezovalo na draky letadel, dnes se rozšiřuje i do nejvýkonnějších motorů především na lopatky turboventilátorů. Zajímavý diagram původně pocházející z informací Airbusu byl rozšířen o kompilované údaje dalších výrobců Boeing, McDonnell Douglas (dnes rovněž Boeing), Bombardier, Embraer, čínský Comac a letadel, jejichž první vzlet je plánován na léta 2013 až 2015.

Ing. Alexandr Abušinov

abusinov@seznam.cz