Plastmasa: definīcija, veidi, ražošana un bioplastmasa

Uzzini plastmasas definīciju, veidus, ražošanas procesu, 3D drukāšanu un bioplastmasas risinājumus — pārstrāde, ilgtspēja un nākotnes materiāli vienuviet.

Plastmasa ir materiāls, kas var mainīt savu formu. Daudzas lietas ir izgatavotas no plastmasas, parasti tāpēc, ka to veidošana pareizā formā ir vienkārša. Ir daudz plastmasas veidu. Dažas no tām var veidot tikai tad, kad tās ir tikko izgatavotas; tad tās kļūst cietas. Citas ir termoplastiskas, un tās var mīkstināt, karsējot. Šādas plastmasas var izmantot 3D drukāšanai, jo plastmasa kļūst pietiekami mīksta, lai veidotu dažādas formas, un pēc tam, atdziestot, atkal kļūst cieta.

Lielākā daļa plastmasu ir cilvēka radītas; dabā tās nav sastopamas. Plastmasu izgatavošanas process parasti ir diezgan sarežģīts. Lielākā daļa materiālu, ko sauc par plastmasām, ir polimēri. Polimēri ir garas atomu ķēdes, kas savienotas viens ar otru. Lielākajā daļā plastmasu garā ķēde ir oglekļa atomu ķēde, kurai pievienoti citi atomi. Atšķirīgie atomi, kā arī ķēžu forma un garums maina plastmasas izskatu un darbību.

Ļoti ilgi tika eksperimentēts ar plastmasām, kuru pamatā ir dabīgie polimēri. Angļu izgudrotājs Aleksandrs Parkess (1813-1890) 1855. gadā radīja agrīnu plastmasas formu. Tā bija cieta, bet elastīga un caurspīdīga. Viņš to nosauca par "Parkesīnu", bet tagad to sauc par "celuloīdu".

Vecā plastmasa parasti tiek izmesta un noglabāta izgāztuvēs. Dažas plastmasas karsējot izdala toksiskus izgarojumus. Dažas plastmasas tiek pārstrādātas, lai tās nekļūtu par atkritumiem. Dažām plastmasām ir pievienoti citi materiāli, piemēram, stikls, jo tie padara plastmasu stiprāku un cietāku.

Plastmasas galvenokārt ir petroķīmiskas vielas, ko ražo no dabasgāzes vai naftas, kas ir naftas veids. Ķīmijas inženieri rafinē naftu, kas tiek pakļauta karsēšanas procesam. Tā iegūst etilēnu un propilēnu, kas ir daudzu plastmasu ķīmiskie pamatelementi. Pēc tam šīs ķīmiskās vielas apvieno ar citām ķīmiskajām vielām, lai iegūtu polimēru.

Mūsdienās dažas no šīm plastmasām tiek ražotas arī bez naftas. Tā vietā plastmasas ražošanai izmanto citus avotus, piemēram, augus un baktērijas. Šo plastmasu sauc par bioplastmasu. Tās ir noderīgas, jo tās var apēst citas baktērijas, nevis izmest atkritumos.

Plastmasu galvenie veidi un to īpašības

Parasti plastmasas iedala divās plašās kategorijās:

• Termoplastikas — tās var atkārtoti mīkstināt, sildot, un sacietēt, atdziestot. Termoplastikas izmanto daudzās ražošanas metodēs un tās ir piemērotas pārstrādei. Piemēri: polietilēns (PE), polipropilēns (PP), polistirols (PS), polivinilhlorīds (PVC), polietilēna tereftalāts (PET).
• Termoreaktīvie (thermosets) — tie pēc pirmreizējas sacietēšanas vairs nemīkstina; to struktūra ir ķīmiski sasaistīta. Tos lieto, ja nepieciešama lielāka siltumizturība un stingrība. Piemēri: epoksīda sveķi, fenola sveķi.

Plastmasu īpašības (cietība, elastība, caurlaidība, noturība pret karstumu) nosaka polimēra ķīmija, ķēžu garums, savienojumu blīvums un pievienotie piedevas. Pie šīm piedevām pieder:

• Plastifikatori — palielina elastību;
• Pildvielas (piem., stikls, kauliņi, minerāli) — palielina stiprību un stingrību;
• Stabilizatori un antioksidanti — aizsargā no saules UV starojuma un novecošanas;
• Ugunsdzēsības piedevas un krāsvielas.

Kā plastmasu ražo un apstrādā

Ražošanā vispirms iegūst monomērus (piem., etilēns, propilēns) un tos polimerizē, veidojot garas molekulārās ķēdes. Pēc tam polimērus apstrādā ar dažādām tehnoloģijām, piemēram:

• Ekstrūzija — masas izspiešana caur formu, lai izveidotu caurules, plēves vai lentas;
• Iesmidzināšana (injection molding) — izmanto sarežģītu detaļu masveida ražošanai;
• Blow molding — pudelēm un konteineriem;
• Termoformēšana — plānu loksņu formēšana;
• 3D drukāšana — galvenokārt termoplastu slāņošana, lai izveidotu prototipus un detaļas.

Pārstrāde, atkritumu apsaimniekošana un vides ietekme

Plastmasu pārstrāde ir svarīga, jo daudzas plastmasas ir ļoti noturīgas un var saglabāties gadu desmitiem. Pārstrāde ietver šķirošanu, tīrīšanu, sasmalcināšanu un pārkausēšanu jaunās izejvielās. Lai palīdzētu šķirot, plastmasām bieži ir pārstrādes kodi (1–7):

• 1 — PET (polietilēna tereftalāts)
• 2 — HDPE (augsta blīvuma polietilēns)
• 3 — PVC (polivinilhlorīds)
• 4 — LDPE (zema blīvuma polietilēns)
• 5 — PP (polipropilēns)
• 6 — PS (polistirols)
• 7 — citi polimēri (piem., PC, ABS vai jaukts materiāls)

Tomēr pārstrādes iespējas ir ierobežotas: dažādas plastmasas bieži nedrīkst maisīt, pievienotās piedevas un piesārņojums apgrūtina atkārtotu izmantošanu. Nepareiza atkritumu apsaimniekošana rada:

• mirkoplastu veidošanos (sīkās plastmasas daļiņas, kas nonāk ūdenī un iekļūst pārtikas ķēdē);
• dzīvnieku un putnu bojāeju, jo tie var norīt lielas plastmasas daļas;
• oglekļa izmešus ražošanas un dedzināšanas procesā;
• toksiskus izgarojumus karsējot vai dedzinot noteiktas plastmasas.

Veselība un drošība

Dažas plastmasas un to piedevas var izdalīt kaitīgas vielas, piemēram, ftalātus (plastifikatori) vai bisfenolu A (BPA). Šīs vielas var izdalīties, saskaroties ar siltumu vai taukainiem produktiem. Tāpēc ir svarīgi sekot drošības norādījumiem, izmantot piemērotas pārtikas iepakojuma plastmasas un izvairīties no karsēšanas noteiktos plastmasas traukos, ja tiem tas nav paredzēts.

Kas ir bioplastmasa un ko nozīmē “bioloģiski noārdāma”?

Bioplastmasa ir plašs jēdziens, kas aptver divas galvenas kategorijas:

• Bio-bāzētas plastmasas — to izejviela nāk no atjaunojamiem avotiem (piem., kukurūzas ciete, cukurniedres), bet tās var nebūt bioloģiski noārdāmas.
• Bioloģiski noārdāmas plastmasas — tās var sadalīties mikroorganismu darbības rezultātā. Taču bioloģiskā noārdība ir atkarīga no apstākļiem: daudzas “kompostējamās” plastmasas noārdās tikai rūpnieciskajos komposta apstākļos ar augstu temperatūru, mitrumu un mikroorganismiem.

Izplatīti bioplastmasas piemēri: PLA (polilaktīds) — bio-bāzēts un komerciāli daļēji kompostējams, un PHA (polihidroksialkanoāti) — bioloģiski noārdāmi, ko ražo baktērijas. Ir svarīgi saprast, ka ne visas bioplastmasas automātiski ir drošas vai pilnīgi vides draudzīgas — to ražošana, patēriņš un atkritumu apsaimniekošana nosaka reālo ietekmi.

Kā samazināt plastmasas negatīvo ietekmi

• samazināt vienreizlietojamo plastmasu lietošanu (maisus, salmiņus, vienreizējus traukus);
• izmantot atkārtoti lietojamus traukus un maisiņus;
• šķirot atkritumus un nodot plastmasas pārstrādei;
• izvēlēties ilgtspējīgākas alternatīvas un bioplastmasas, ja tās ir piemērotas un pareizi apsaimniekojamas;
• atbalstīt iniciatīvas un politiku, kas veicina aprites ekonomiku un ražotāju atbildību par iepakojumu.

Kopumā plastmasa ir daudzpusīgs un tehniski ļoti ērts materiāls, taču tās plašā izmantošana rada nopietnas vides un veselības problēmas. Saprātīga izvēle, pārstrāde un jaunu, ilgtspējīgu materiālu izstrāde palīdz samazināt negatīvo ietekmi.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir plastmasa?

Vai visas plastmasas ir mākslīgi ražotas?

J: Kas izgudroja agrīno plastmasas formu?

J: Kā nafta kļūst par daļu no plastmasas ražošanas procesa?

J: Kāda veida plastmasu var izmantot 3D drukāšanai?

J: Kas notiek ar veco plastmasu?

J: Kādus materiālus var pievienot dažiem plastmasas veidiem?

Meklēt pēc burta