Swój udział w zastosowaniach konstrukcyjnych mają coraz częściej biotworzywa. Obecnie stanowią jeszcze niewielką część rynku tworzyw sztucznych, ale już są wykorzystywane nawet w aplikacjach wymagających materiałów o specjalistycznych właściwościach - np. w branży motoryzacyjnej. Tylko czy aby na pewno jest to odkrycie naszych czasów? Znawcy motoryzacji dobrze wiedzą, że zarówno koncepcja aut o napędzie elektrycznym, jak i użycia materiałów biopochodnych do budowy pojazdów nie jest nowa - w pierwszym przypadku wystarczy wspomnieć dziewiętnastowieczne konstrukcje Williama E. Ayrtona, Johna Perry’ego czy Andrew L. Rikera, natomiast sztandarowym przykładem wykorzystania surowców odnawialnych w produkcji aut jest DKW / IFA F8 oraz popularny Trabant - karoseria tego ostatniego wykonana była z kompozytu zawierającego sprasowane odpady bawełniane. Co jednak różni obecne próby od historycznych przykładów? Nie tylko ich wpisanie w koncepcję zrównoważonego rozwoju, lecz także to, że surowce biopochodne są używane zarówno jako wzmocnienie biokompozytów, jak też w roli substratu do produkcji biotworzyw stanowiącego alternatywę dla tworzyw ropopochodnych.
Wśród biotworzyw o wysokim potencjale zastosowania w funkcjach konstrukcyjnych wymienić można np. polilaktyd (PLA). Materiał ten, w porównaniu do tworzyw konwencjonalnych, wyróżnia się nie tylko biopochodnością i niższym śladem węglowym, lecz także korzystnymi właściwościami funkcjonalnymi, takimi jak np. odporność termiczna, wysoka udarność, odporność na promieniowanie UV, wysoki połysk i doskonała zdolność do barwienia czy stabilność wymiarowa. Ale oferta biotworzyw konstrukcyjnych jest dużo bogatsza i wciąż opracowywane są nowe materiały; warto tu wspomnieć chociażby niedawno stworzony celulozowy materiał o właściwościach zbliżonych w zakresie płynięcia do ABS, lecz lepszych aniżeli w przypadku PC, PC/ABS czy niektórych poliestrów, odznaczający się wysokimi właściwościami mechanicznymi oraz odpornością na wilgoć i promieniowanie UV.
Spotkać możemy też szczególne rodzaje/gatunki POM, które emitują niewielkie ilości lotnych związków organicznych (LZO). Gatunki poliacetalu o niskiej zawartości LZO zostały zaprojektowane specjalnie w celu spełnienia najnowszych wymagań dotyczących koncentracji lotnych związków organicznych we wnętrzach samochodów. Nowy gatunek POM to tworzywo o podwyższonej odporności na warunki atmosferyczne. Jest to materiał o doskonałych właściwościach tarcia i ścierania oraz niskim poziomie hałasu. Może być wzmacniany włóknem szklanym o niskim połysku, albo stanowić odmianę odporną na uderzenia.
Mieszanka PPO+PS w stosunku 1:1 ma lepszą odporność na utlenianie niż czysty politlenek fenylenu, który może ulegać przyspieszonemu rozkładowi utleniającemu w temperaturze powyżej 100°C. Poprawia się również przetwórstwo, jednak następuje znaczne obniżenie maksymalnej temperatury użytkowania krótkotrwałego (120-130°C) i długotrwałego (100-110°C). Wprowadzenie polistyrenu zwiększa skłonność do powstawania pęknięć naprężeniowych. Mieszanka PPO+PS stosowana jest do produkcji tablic przyrządów do pojazdów mechanicznych i wykładzin wnętrz, kołpaków kół, kratownic chłodnic, obudów i dużych kształtek, a także w postaci pianek strukturalnych do maszyn biurowych oraz urządzeń elektrycznych. Kompozycje PPO+PA mają dobrą wytrzymałość cieplną i znakomitą udarność w niskich temperaturach. Znalazły zastosowanie w wytwarzaniu części karoserii lakierowanych taśmowo oraz części pod maską silnika odpornych na oleje i paliwa.
Zastąpienie tradycyjnych materiałów polimerami z tworzyw sztucznych stało się normą w wielu sektorach. Polimery, które odniosły największy sukces w zakresie zastępowania metalu to poliamidy, głównie ze względu na ich podwyższone właściwości chemiczne, fizyczne i mechaniczne. Ponieważ jednak zmieniają się i rozwijają ich zastosowania do różnych aplikacji, szczególnie na rynku motoryzacyjnym i elektronicznym, wymaga się od nich coraz więcej.
Producenci tworzyw polimerowych wciąż dostosowują się do nowych wymagań, opracowując tworzywa i dodatki dopasowane do nowych produktów o lepszych właściwościach, a przedstawiciele branży biotworzyw przekonują, że materiałów tych z powodzeniem można używać w wielu zastosowaniach konstrukcyjnych, gdzie wartością dodaną jest nie tylko biopochodność, lecz także wysokie właściwości tych tworzyw, często posiadających lepsze parametry niż analogiczne materiały konwencjonalne. Wiele do życzenia pozostawia jedynie cena takich biotworzyw konstrukcyjnych - niemniej postęp technologiczny, jak również efekt skali, mogą doprowadzić z czasem do większej równowagi pomiędzy biotworzywami a materiałami ze źródeł nieodnawialnych. Wówczas być może będziemy mogli zaobserwować na rynku znaczący wzrost liczby produktów zawierających biotworzywa oraz ciekawą rywalizację między wyrobami konwencjonalnymi a biopochodnymi, gdzie dużą rolę będzie odgrywać skuteczny marketing, a ostatecznego wyboru dokonywać będzie konsument.
Marta Lenartowicz-Klik
