Znaczenie tworzyw i włókien sztucznych w życiu człowieka

Tworzywa sztuczne to ogólnie i powszechnie przyjeta nazwa materialów, których podstawowym (a nieraz wylacznym) skladnikiem sa substancje wielkoczasteczkowe. Ich dawna nazwa jest masa plastyczna, ale i obecnie stosowany plastik jest nieprawidlowy, nie budzi natomiast zastrzezen zestawienie konkretnej grupy tworzyw sztucznych z koncówka -plast np. fenoplasty, aminoplasty, fluoroplasty czy duroplasty. Obserwuje sie tendencje do zmiany okreslenia tworzywa sztuczne tworzywa na chemiczne, tak jak w przypadku wlókien chemicznych.

Cechy tworzyw sztucznych

Tworzywa sztuczne sa na ogól bardzo lekkie (gestosc najczesciej ok. 1 g/cm3), maja mala przewodnosc cieplna, wiekszosc z nich jest dielektrykami, jednak po dodaniu znacznej ilosci (ok. 50%) materialów przewodzacych, np. sadzy lub pylu metalicznego, przewodza prad elektryczny, moga byc przezroczyste lub calkowicie nieprzezroczyste; tworzywa niemodyfikowane, w porównaniu z metalami maja mala wytrzymalosc na rozciaganie oraz maly modul elastycznosci; bardzo dobra wytrzymalosc na rozciaganie, duzy modul elastycznosci maja tworzywa zbrojone np. wlóknem szklanym (kompozyt, laminaty); tworzywa sztuczne sa najczesciej odporne na czynniki chemiczne, wilgoc, lecz nieodporne na dzialanie czynników silnie utleniajacych.
Wada wiekszosci tworzywa sztuczne jest ich wrazliwosc na podwyzszona temp. (powyzej 100C). W czasie II wojny swiat. uzyskano silikony, odporne najczesciej na temp. do 250C, a nastepnie inne tworzywa, polisulfony, odporne na temp. do 200C, w 1969 polisiarczek fenylu, odporny na temp. do 170C. W wyniku dalszych prac otrzymano polimery aromatyczne i metaloorganiczne, odporne na temp. powyzej 400C. Zmniejszenie palnosci tworzyw sztucznych uzyskuje sie w wyniku wprowadzenia do tworzyw tzw. antypirenów.
Wiekszosc tworzyw sztucznych jest latwa do formowania i barwienia. Najczesciej stosowanymi metodami formowania tworzyw sztucznych sa: wtrysk ( formowanie wtryskowe), wytlaczanie, prasowanie tworzyw sztucznych, odlewanie tworzyw sztucznych oraz kalandrowanie. Ponadto w przetwórstwie tworzyw sztucznych stosuje sie np. spiekanie, obróbke plastyczna, laminowanie, zgrzewanie.
Zastosowanie

Tradycyjne materialy opakowaniowe (drewno, szklo i metale) wypierane sa przez tworzywa sztuczne, z których wytwarza sie 20 - 25% opakowan. Sa to rózne folie, np. worki samonosne, rózne torby i torebki, folia do pakowania mleka. Butelki wytwarzane sa równiez metoda wytlaczania rury, z której rozdmuchem w formie uzyskuje sie opakowanie wewnatrz puste. Szerokie zastosowanie maja opakowania sztywne ze styropianu. Domena tworzyw sztucznych w budownictwie jest wyposazenie wnetrz (wykladziny podlogowe, ramy okienne i drzwiowe) oraz pokrycia dachowe (plyty z laminatów poliestrowych, plyty PCW i PMM jako swietliki). Z PCW metoda wytlaczania wytwarza sie porecze i listwy podlogowe. Nowoscia sa tapety samoprzylepne z warstwa pianki (izolator cieplny i akustyczny). Nowoscia w budownictwie sa profilowane blachy z warstwa ochronno - ozdobna tworzywa, nalozona w procesie hutniczym; sluza one jako wykladzina zewnetrzna budynków i w budowie statków. Przyszlosciowym materialem budowlanym sa polimerobetony, zlozone z wypelniacza mineralnego i zywicy syntetycznej, np. epoksydowej. Rozrzut granulometryczny ziaren winien zapewniac maksymalny udzial taniego wypelniacza w stosunku do drogiego lepiszcza. Gwarantuje to uzyskanie duzej wytrzymalosci polimerobetonów (ich wysoka ocena na razie uniemozliwia szersze stosowanie). Zastepowanie tradycyjnej armatury i rurociagów wyrobami z tworzyw sztucznych jest ograniczone mala odpornoscia na goraca wode, szczególnie pod cisnieniem panujacym w wysokich budynkach.
Tworzywa sztuczne sluzace w gospodarstwie Podlegaja podobnie jak w medycynie scislej kontroli wladz sanitarnych. Dotyczy to nie tylko sprzetu kuchennego, ale i wyrobów toaletowych oraz materialów bedacych jedynie wyposazeniem mieszkaniowym (por. tworzywa sztuczne w budownictwie).. Musza byc jednak wykonane z odpowiednich tworzyw sztucznych, a ich ksztalt i barwa powinny korzystnie wplywac na samopoczucie uzytkownika. Pierwotnie stosowane byly tworzywa termoreaktywne (bakelit czy aminoplasty);obecnie stosuje sie termoplasty, jak polistyren (gatunki uszlachetnione), polietylen, zwlaszcza odporny na wrzaca wode polipropylen. Najbardziej uzyteczne do wyrobu robotów kuchennych, a nawet maszynek do parzenia kawy sa poliweglany.
Tworzywa sztuczne w rolnictwie spelniaja róznorodne funkcje np. folia z polietylenu (PE) wydatnie zwiekszyla mozliwosci upraw cieplarnianych, zarówno przez budowe pneumatycznych obiektów, jak i pokrywanie konstrukcji nosnej. Dobra izolacje termiczna spelnia równiez cienka folia (np. 0,03 mm) rozpieta nad tradycyjna szklarnia. Do wykladania silosów z kiszonkami, zabezpieczania przed wilgocia stoków i kopców z produktami rolnymi stosuje sie folie z polichlorku winylu (PCW). Rury, zwlaszcza z PE, sluza do doprowadzania wody, a cienkoscienne ? do bezposredniego nawadniania poprzez mikrozaworki. Jest to tzw. kropelkowe nawadnianie pozwalajace na racjonalne doprowadzenie wody do ukladu korzeniowego upraw zielonych (drzew, krzewów, pomidorów, truskawek). W melioracji stosowane sa coraz czesciej perforowane rury z PCW, np. zwijane z tasmy otrzymanej metoda wytlaczania. Z folii PCW metoda termoformowania otrzymuje sie doniczki i cienkoscienne kaptury sluzace jako indywidualna oslona roslin przed przymrozkami. Pewne znaczenie praktyczne maja pianki spulchniajace glebe gliniasta, a w piaszczystej magazynujace wilgoc . Naczynia z tworzyw sztucznych oraz wyposazenie stanowisk hodowlanych zwierzat (koryta, kanaly sciekowe, azurowe podlogi) ulatwiaja obsluge i umozliwiaja utrzymanie czystosci oraz dezynfekcje pomieszczen.

Wplyw tworzyw sztucznych na srodowisko naturalne

Tworzywa sztuczne sa bardzo pomocne w zyciu kazdego czlowieka. Niestety tworzywa sztuczne posiadaja zasadnicza wade. Ulegaja powolnemu procesowi naturalnego rozkladu zanieczyszczen w wyniku którego powstaja substancje przyjazne dla srodowiska ale ta biodegradacja trwa bardzo dlugo. Tworzywa sztuczne podczas spalania wytwarzaja trujace substancje. W krajach wysoko rozwinietych odchodzi sie od stosowania opakowan z tworzyw sztucznych zastepujac je szklem lub tektura, sa to materialy które moga zostac ponownie uzyte. Plastyk ulega rozkladowi nawet do 500 lat i podczas rozpadu wydziela zwiazki metali ciezkich, które byly uzywane do produkcji danego tworzywa

Wspólczesny czlowiek swiadom swej roli w ksztaltowaniu srodowiska moze je uchronic od dalszych zniszczen. Wspólne dzialanie wszystkich ludzi na calym swiecie majace na celu walke o utrzymanie niezniszczonych zasobów naturalnych globu ziemskiego powinno byc haslem nr 1 przyszlego tysiaclecia.

Nie ma chyba dzisiaj dziedziny zycia, w której tworzywa sztuczne by sie nie pojawily i zadomowily. Ostatnio coraz skuteczniej zaczely zastepowac tradycyjne pieniadze - w postaci karty kredytowej W pewnym momencie staly sie ogólnoswiatowym problemem: plastiku zaczelo byc za duzo! Odpady zaczely zagrazac srodowisku naturalnemu. Problem rozwiazal kanadyjski chemik, dr James Guiller, wymyslajac w 1971 roku plastik ulegajacy biodegradacji pod wplywem swiatla slonecznego. Oczywiscie nie od razu. Pierwszym praktycznie stosowanym i w pelni "rozkladajacym sie" tworzywem sztucznym byl biopal wyprodukowany w ICI w Billingham w Cleveland. Jego skladnikiem staly sie bakterie zyjace w glebie.
W 1993 roku japonska korporacja Kai wypuscila na rynek nozyk do golenia który calkowicie rozklada sie na wode i dwutlenek wegla w ciagu dwóch lat od chwili zakopania go w ziemi lub zatopienia w oceanie.
Tradycyjny plastik rozklada sie od 50 do 100 lat.

W ostatnich latach w przemysle wlókienniczym zaszlo wiele zmian.
Najwazniejszym motorem tych zmian bylo wprowadzenie wlókien syntetycznych. Pierwsze wlókna syntetyczne powstaly juz pod koniec XIX wieku, ale znaczenie przemyslowe zyskaly dopiero w latach 20 i 30. Do najwiekszych producentów wlókien syntetycznych oraz mieszanych naleza kraje wysoko uprzemyslowione. Wlókna syntetyczne sa znacznie tansze niz wiekszosc wlókien naturalnych. Wlókna syntetyczne sa zazwyczaj bardziej trwale i moga byc produkowane blisko rynków zbytu, co jest czesto niemozliwe w przypadku wlókien naturalnych, których produkcja wymaga okreslonych warunków klimatycznych. Wytwarzanie produktu z dala od rynku zbytu podnosi jego cene o koszty transportu.
Wlókna syntetyczne zaliczamy do wlókien chemicznych. W grupie tej znajduja sie równiez wlókna sztuczne o mylaco podobnej nazwie. Róznica polega na technologii produkcji. Wlókna sztuczne wytwarzane sa z naturalnych surowców organicznych (celuloza, bialka, kauczuk) lub nieorganicznych (szklo, metale, tlenki, wegliki). Najwieksze znaczenie sposród wlókien sztucznych ma tak zwany sztuczny jedwab. Z kolei wlókna syntetyczne sa otrzymywane w procesie polimeryzacji, glównie z wegla i ropy naftowej. Do wlókien syntetycznych nalezy m. in. nylon, wlókna akrylowe, poliamidowe i poliestrowe.
Czy postep w produkcji wlókien sztucznych i syntetycznych musi oznaczac zapasc w przemysle wlókien naturalnych ? Wydaje sie to malo prawdopodobne. Jedwab, len i bawelna ciagle lepiej sprawdzaja sie jako tkaniny ubraniowe niz wiekszosc tkanin sztucznych i syntetycznych. Po okresie fascynacji wlóknami syntetycznymi ludzie wracaja do tkanin naturalnych. Najwiecej wyrobów bawelnianych produkuje sie ostatnio nie w starych osrodkach przemyslu bawelnianego w Ameryce Pólnocnej i Europie lecz w krajach azjatyckich, glównie przede wszystkim w Japonii. Poza tym, takie kraje jak Chiny, Egipt czy Indie, sprzedajace niegdys niemal wylacznie surowe wlókna i tkaniny, rozwinely wlasny przemysl tekstylny, dzieki czemu moga teraz wiecej zarabiac, eksportujac znacznie drozsze, gotowe produkty.