Nézzen csak egy pillanatra fel a képernyőről! Mit lát? Segítünk: nagy valószínűséggel találkozni fog a tekintete valamilyen műanyagból készült, vagy azt tartalmazó termékkel. Annyira hétköznapi anyagról – és a belőle készült tárgyainkról van szó – hogy szinte észre sem vesszük, mennyire domináns matériáról beszélhetünk. Mostani blogbejegyzésünkben a műanyag diadalmenetének néhány érdekesebb állomását emeljük ki.
A műanyag gyártás története: a kezdetek
A brit Alexander Parkes vegyész hozta létre az első műanyagot, amelyet álszerénységgel épp nem vádolható módon épp magáról nevezett el perkeszinának. Az 1862-es londoni nemzetközi kiállításon és öt évvel később egy hasonló, Párizsban megrendezett eseményen be is mutatta a perkeszinából készült, elefántcsontra emlékeztető tárgyakat.
Apropó, elefántcsont! Gondolnánk-e arra, hogy a műanyag történelmében fontos szerepet játszanak az elefántok? Pedig pont erről van szó! A történet valójában a biliárdgolyóval kezdődött, ugyanis e kicsiny, de lényeges tárgy alapanyagának évszázadokon át az elefánt agyara számított. Az emberek azonban a mértékletességet nem ismerve annyira lecsökkentették e hatalmas állatok populációját, hogy az agyar szinte hiánycikké vált. A kereslet kielégítésére más alternatíva után kellett nézni.
A kihívást csak fokozta, amikor egy jelentős biliárdgolyó-gyártó, a Phelan and Collander az akkoriban busás összegnek számító 10 000 dollárt ajánlott fel annak, aki megtalálja a tökéletes helyettesítő anyagot. Egy New Yorki mérnök, John Wesley Hyatt testvérével, Isaiah Smith Hyattal sok álmatlan éjszaka gyümölcseként, kísérletet kísérletre halmozva megalkotta a hőn várt új anyagot. Az 1870-ben celluloid néven szabadalmi védjegyoltalmat kapott celluloid – bár nem volt olvasztható – már alakítható, formálható lett, akárcsak az elefántcsont. A celluloidot egyébként először a fogorvosok kezdték alkalmazni a korábban népszerű, de drága vulkanizált gumi helyett.
A szép summa elnyerése ellenére Hyatték rájöttek arra, hogy a celluloidból azért nem lehet a tökéletes biliárdgolyót megformálni, pattogása és súlya elmarad az elefántagyarból készült tárgyaktól. Éppen ezért előállított egy olyan anyagot, amelyet már műanyagként definiálhatunk.
A PVC
Fontos mellékvágány a polivinil-klorid, vagyis a PVC megjelenése. Ennek szintetizálása Eugen Baumann német vegyészhez fűződik, aki ezt az anyagot 1872-ben hozta létre kiterjedt vizsgálat és kísérletezés után. Waldo Semon és a BF Goodrich Company 1926-ban kifejlesztettek egy módszert a képlékenyítésre úgy, hogy a PVC-hez különféle adalékokat kevertek. Az eredmény egy rugalmasabb és könnyebben feldolgozható anyag lett, amely a kereskedelemben hamarosan széles körben elterjedt. A PVC ma is népszerű, a csövek, elektromos kábelek gyártásában nélkülözhetetlennek számít.
Mi a műanyag?
Angolul közelebb állunk a megfejtéshez: a „plastic” szó görög eredetije a „plasticos”, és formázhatót jelent. A hosszú atomláncokból, ismétlődő egységekből felépülő szintetikus polimerek legfontosabb tulajdonsága pont a „plasztikságuk”: a láncok hossza és mintázatuk elrendezésének köszönhetően a polimerek erősek, könnyűek – és rugalmasak. Formálhatóságuk rendkívül hasznossá teszi őket.
A celluloid után
Sajnos a celluloid igencsak tűzveszélyesnek bizonyult, ezért más anyag keresésébe, előállításába fogtak a kémikusok, feltalálók. 1905-ben azután egy vegyész a kőszénkátrány melléktermékének számító fenolt kevert össze formaldehiddel, és így egycsapásra létrehozott egy új polimert, a bakelitet. A flamand származású, de az USA-ban élő Leo Hendrik Baekelandról van szó, aki pár évvel később a szabadalmi jogokat is megszerezte az új anyagra.
Miért bizonyult a bakelit forradalminak? Elsősorban azért, mert kiküszöbölte a celluloid tűzveszélyességét, ugyanakkor az előállításához szükséges alapanyagok is könnyebben beszerezhetőknek bizonyultak, vagyis nagyobb tömeggyártásra lettek alkalmasak. Bebizonyosodott az is, hogy a bakelit nemcsak tartós, hőálló, de jó szigetelő is. Baekeland invenciójával egy gyantás jellegű, de hőre keményedő anyagot állított elő, amely öntőformába löttyintve rendkívül változatos, egyéb alakot ölthetett.
A színezhető és csiszolható bakelitet hamarosan háztartási elektromos készülékek, játékok, dobozok, lámpák vagy éppen autók műszerfalának gyártására is használták, manapság pedig elektromos szigetelőként, edényfogóként is ismeretes (nem utolsósorban pedig a hagyományos hanglemez szinonimájaként).
A térhódítás kezdete
A frissen megalakult Bakelit Corporation nem bízta a véletlenre műanyagának elterjedését: 1926-ban egy kis füzetecskét mutattak be, amely az új anyagnak a mindennapi életben történő felhasználását, megjelenését propagálta. A férj pipájától kezdve a csecsemő cumiján keresztül az anya tolláig tetszetős illusztrációk és leírások sora ecsetelte a bakelit életrevalóságát, a benne rejlő lehetőségeket. Az első szintetikus műanyag tehát már a kezdetektől sikerre volt ítélve, hiszen könnyen lehetett az előnyeivel azonosulni, érthető volt, hogy megvan a helye a háztartásban.
A műanyag tovább fejlődik
1913-ban a svájci Jacques Edwin Brandenberger feltalálta a celofánt, egy cellulóz alapú, átlátszó és vízhatlan anyagot, amelyet hamarosan a csomagolás területén kezdtek el használni.
A ’20-as években megkezdődtek az első kísérletek arra, hogy az olajból nyersanyagként műanyagot hozzanak létre. 1935-ben az amerikai vegyész, Wallace Carothers a duponti vegyi laboratóriumban szintetizálta a ma nejlon néven ismert (poliamid) textilszálat.
Ez az anyag idézte elő a „szintetikus szálak” népszerűségének növekedését, és a textiliparban találta meg az egyik legfontosabb felvevőpiacát: a harisnyanadrágtól az ejtőernyőig termékek tömkelege készül celofánból. Ez a találmány sorsdöntőnek bizonyult a második világháború vérzivataros éveiben, amikor a természetben megtalálható anyagok nem álltak elegendő mennyiségben a katonaság számára. A nejlonból a világháború folyamán többek közt ejtőernyőket, kötelet és vízálló esőkabátokat gyártottak. Nem csoda, hogy az USA műanyaggyártása ezekben az években a négyszeresére nőtt.
A műanyag kora
A manchesteri Calico Printers’ Association két munkatársa, John Rex Whinfield és James Tennant Dickson már 1941-ben szabadalmaztatta a polietilén-tereftalátot (PET). A PET a második világháború után terjedt el, és ejtőernyők, pulóverek és ingek készítésére használták, amelyeket nem kell vasalni.
A „műanyag évei”-nek nem hivatalos kezdete talán 1954. március 11-ére tehető, amikor Giulio Natta, a későbbi kémiai Nobel-díjas naplójában ezt írta: „Elkészítettem a polipropilént”. A később „Moplen” névre keresztelt új anyag termékek ezreinek az előállítását tette lehetővé az edényektől az autóalkatrészeken át a tálakig és a játékokig.
A PET-palackok megjelenése
A Whinfield és Dickson által korábban feltalált szintetikus anyag 1973-ban lépett be az élelmiszer-csomagolás világába, amikor a feltaláló és termékeny amerikai mérnök, Nathaniel Wyeth (Du Pont) vállalta a kihívást: üveg használata nélkül megtalálni a gyömbéres palackok előállításának módját. Évekig tartó tesztek után 1977-ben szabadalmaztatták a műanyag palackok gyártásának új módszerét. Megoldása abból állt, hogy egy speciális formát használt, amely meghosszabbíthatja a szálakat úgy, hogy a molekulák egymáshoz igazodjanak, és ezáltal az anyag erősebb legyen. A Wyet által kitalált üveg könnyű, ütésálló és átlátszó volt.
Itt tartunk ma
Ahogy a bevezetőben mondtuk, mindenhol találkozhatunk különböző műanyag termékkel. Elektronikai célokra tervezett ragasztószalagra van szükségünk? Izzadságszívó betétet tartalmazó védősisakot keresünk? Megtaláljuk! Még az ipari alkalmazása is rendkívül elterjedt, amelyhez kiegészítőt, például gépjárműipari, műanyag alkatrészek javítására használatos szupergyors ragasztót is beszerezhetünk.
Látható, hogy a műanyagok két évszázada rendkívüli könnyebbséget és kényelmet hozott, mindennapi életünk szerves részévé vált. A 19. század óta íródó története tovább folytatódik: a gyártás korszerűsödésével, az újrahasznosíthatóság technológiájának fejlődésével pedig egyre több lehetőségünk nyílik környezetünk megóvására is.
