Wady i zalety tworzyw sztucznych

Tworzywa sztuczne to tak naprawdę grupa tysięcy różnych materiałów. Mają one bardzo szerokie możliwości zastosowania. Ich użycie ma wady i zalety. Ten artykuł przedstawia kilka podstawowych informacji na ten temat

Czytając artykuł dowiesz się:

• Co to są tworzywa sztuczne?
• Jakie są zalety i wady ich zastosowania?
• Jakie są sektory zastosowań tworzyw sztucznych?

Co to jest tworzywo sztuczne

Tworzywo sztuczne jest to materiał, w którym podstawowym budulcem są związki wielkocząsteczkowe (możliwe jest zastosowanie polimerów syntetycznych, bądź materiałów naturalnych) wraz z dodatkowymi składnikami mającymi na celu poprawę właściwości użytkowych. Takimi dodatkami mogą być np. napełniacze, antyutleniacze czy barwniki.

Ze względu na pochodzenie wyróżnia się:

• Polimery pochodzenia naturalnego – występują one naturalnie w przyrodzie, wytwarzane są przez organizmy żywe (np. celuloza, chityna, kauczuk)
• Polimery syntetyczne – sztucznie wytworzone przez człowieka (np. polietylen, polistyren, poli(chlorek winylu))

Zalety tworzyw sztucznych

Ze względu na swoje zalety tworzywa sztuczne znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.

Niska masa

Zdecydowaną zaletą tworzyw sztucznych jest ich niewielka gęstość, co wpływa na wagę produktów. Gęstość HDPE wynosi 0,954 g/cm3 co w porównaniu do stali 7,9 g/ cm3 daje wartość ponad 8-krotnie niższą. Nie bez powodu wiele części samochodowych czy samolotowych wykonanych jest z tworzyw sztucznych. Mała gęstość sprawia, że otrzymujemy korzystny stosunek wytrzymałości mechanicznej do masy gotowych produktów. Dzięki mniejszej wadze pojazdu, zużycie paliwa jest niższe, co realnie przekłada się na środowisko naturalne. Wielu klientów zwraca się do nas z projektami zbiorników, które chcieliby zamienić ze stali na tworzywo właśnie ze względu na tę cechę. Więcej o produkcji zbiorników opisaliśmy w dedykowanym artykule.

Niski koszt produkcji

Tworzywa sztuczne są stosunkowo tanie w produkcji, co sprawia, że są popularnym wyborem dla producentów. Na cenę wpływa także łatwość formowania, dostępność tworzywa sztucznego oraz łatwość obróbki.

Brak korozji

Unikalną cechą tworzyw sztucznych jest to, że nie ulegają korozji. Detale wykonane z plastiku mogą być użytkowane na zewnątrz bez konieczności nakładania na nie dodatkowych powłok ochronnych. Możemy ingerować we właściwości tworzyw sztucznych stosując różnego rodzaju dodatki. Mogą one nadać dobre właściwości, takie jak odporność na promieniowanie UV.

Bardzo szeroka gama materiałowa

Gama tworzyw sztucznych jest nieograniczona – istnieje wiele rodzajów plastiku. Nie musi to być jedynie twardy materiał często kojarzony z tzw. “tandetą”. Mają one różne postacie i właściwości – mogą być twarde i kruche, ale również miękkie i elastyczne.

Możliwość ponownego wykorzystania

Kolejną ważną cechą tworzyw sztucznych jest możliwość ich wielokrotnego przetwórstwa. Produkty, które spełniły już swoją pierwotną funkcję, nie muszą być od razu utylizowane, natomiast mogą zostać doprowadzone do postaci granulatu i ponownie przetworzone (np. metodą wtrysku czy wytłaczania). Należy jednak pamiętać, że w miarę ilości cykli przetwórczych (czyli ile razy materiał został przetworzony), może mieć słabsze właściwości mechaniczne.

Szerokie możliwości produkcyjne

Łatwość przetwórstwa sprawia, że z tworzyw polimerowych możemy wykonywać produkty o skomplikowanych kształtach.

Ekologiczne materiały

Istnieje wiele rodzajów tworzyw, które są biodegradowalne. Flagowym przykładem tworzywa, który jest uznawany jako najbardziej “bio” nie bez powodu nazywany “podwójnie zielonym”, jest PLA. Wytwarzany jest z kwasu mlekowego oraz ulega w 100% biodegradacji.

Szerokie możliwości barwienia

Stosując dodatki, możemy uzyskać praktycznie każdy kolor, co ma wpływ na korzystny wygląd końcowy

Wady tworzyw sztucznych

Poniżej opisaliśmy podstawowe wady tworzyw sztucznych.

Niska temperatura pracy

Jedną z wad zastosowania tworzyw sztucznych jest ograniczenie temperaturowe. Wysokie temperatury sprawiają, że ulegają one odkształceniu. Istnieją oczywiście dodatki, które możemy wykorzystywać, aby zwiększać ich zakres, jednak wiele materiałów pracuje w przedziale od -kilkunastu do +100 st.C. Niestety w żaden sposób nie uda nam się zbliżyć do temperatur, w których mogą pracować stale (np. stal węglowa, której maksymalna długotrwała temperatura pracy wynosi 425 st.C).

Pochodzenie od ropy naftowej

Wiele powszechnie stosowanych tworzyw (takich jak np. PET) wytworzonych jest na bazie ropy naftowej. Należy pamiętać, że zasoby te są ograniczone, dlatego też patrząc poprzez aspekt środowiskowy, coraz więcej firm inwestuje swoje środki w tworzywa w “bio” tworzywa (dokładny opis stosowanych tworzyw znajdziesz tutaj)

Trudność w utylizacji

Tworzywa sztuczne są trudne do utylizacji, co może prowadzić do zanieczyszczenia środowiska, ponieważ mają one bardzo długi czas rozkładu.

Niektóre tworzywa sztuczne mają właściwości toksyczne

Niektóre tworzywa sztuczne mogą negatywnie wpływać na zdrowie ludzi i zwierząt. Są to związki takie jak Bisfenol A (stosowany przy produkcji przemysłowej produktów z poliwęglanu) czy ftalany stosowane jako zmiękczacze. Podczas spalania tworzyw sztucznych mogą wytwarzać się związki toksyczne.

Zastosowanie tworzyw sztucznych

Tworzywa sztuczne są wykorzystywane tak naprawdę w każdym segmencie naszego życia. Począwszy od artykułów codziennego użytku, np. opakowania, dekoracje czy uszczelki, skończywszy na produktach przemysłowych takich jak np. zbiorniki oczyszczalni ścieków. Produkty takie jak obudowy, kaski bezpieczeństwa czy protezy wykonane z plastiku, realnie wpływają na poprawę życia ludzkiego. Tworzywa sztuczne znajdują zastosowanie także w branży grzewczej. Napisaliśmy na ten temat osobny artykuł.

Tworzywa sztuczne – segmenty

Jak wynika z raportu PlasticsEurope, niezmiennie od kilku lat, największym segmentem zastosowań tworzyw sztucznych jest opakowalnictwo, ponieważ obejmuje aż 40,5%. Kolejnym segmentem jest budownictwo (20,4%), a na trzecim miejscu uplasowała się branża motoryzacyjna (8,8%). 

Branża tworzyw sztucznych jest 8. najważniejszą na świecie. Zapotrzebowanie na tworzywa sztuczne stale rośnie, dlatego też zwiększa się liczba miejsc pracy, co ma bezpośredni wpływ na PKB.

Podsumowanie

Jak wszystkie istniejące materiały, tworzywa sztuczne mają swoje wady oraz zalety. Ich niska masa, łatwość przetwórstwa, korzystna cena, a także możliwość ponownego przetwarzania są tylko niektórymi z czynników, które mają wpływ na szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Wysokie temperatury pracy mogą być jednak istotną przeszkodą.

Mądre podejście do produkcji sprawia, że zastosowanie tworzyw sztucznych nie ma negatywnego wpływu na środowisko naturalne, dzięki wielokrotnemu przetwórstwie oraz odpowiedniej utylizacji. Nieświadome podejście sprawia, że tworzywa sztuczne mogą zaśmiecać środowisko naturalne.

Zastanawiasz się, nad produkcją z tworzyw sztucznych? Skonsultuj projekt z nami i uzyskaj niezbędną wiedzę, czy będzie to opłacalne.