Tworzywa sztuczne na Igrzyskach w Pekinie

Rozpoczęły się Igrzyska Olimpijskie w Pekinie. W trakcie rywalizacji padną kolejne rekordy. W dużej mierze to właśnie dzięki nowoczesnym tworzywom sztucznym sportowcy mogą osiągać lepsze wyniki. Od lat innowacyjne polimery i zaawansowane technologicznie materiały pomagają przełamywać kolejne bariery współzawodnictwa sportowego. Przy ich pomocy tworzone są też niepowtarzalne i funkcjonalne areny sportowe.

Tworzywa sztuczne wykorzystywane są w sporcie niemal od zawsze. Z ich możliwości korzystają zarówno najlepsi lekkoatleci, jak i sportowcy amatorzy. Dzięki temu, że tworzywa są lekkie i elastyczne, a przy tym wytrzymałe, sportowcy mogą bić kolejne rekordy. Na przykład w 1960 r. rekord w skoku o tyczce wynosił 4,8 metra. Wówczas jednak tyczka wykonana była ze stali. W 1993 r. gdy Ukrainiec Siergiej Bubka oddał najwyższy skok w historii 6,15 m używał już znacznie lżejszych i bardziej elastycznych, a jednocześnie równie wytrzymałych tyczek wykonanych z tworzyw sztucznych.

Właśnie skok o tyczce jest jednym z wielu przykładów tworzywowej rewolucji w sporcie. Początki tej dyscypliny zakładały używanie tyczek bambusowych. Następnie w połowie XX w. zawodnicy zaczęli sięgać po tyczki wykonane z aluminium i stali. Były bardziej wytrzymałe niż ich bambusowe łamliwe poprzedniczki, ale nie wpływały na poprawę osiąganych wyników. Lekkoatleci wciąż skakali w granicach 4,6-4,8 m. Aż tu nagle w latach 60. wysokość ich skoków wzrosła o ponad 70 cm. Stało się to za sprawą przejścia na tyczki z włókien węglowych, które dopasowano do wzrostu i wagi danego sportowca. Obecne tyczki z włókna węglowego i szklanego mają zwiększoną wytrzymałość i elastyczność dzięki naprzemiennemu układowi włókien wzdłuż oraz w poprzek tyczki. Rolą takiej tyczki jest bowiem przetwarzanie energii kinetycznej, uzyskanej przy rozbiegu, na energię sprężystości, która wynosi skoczka w górę.

Tworzywa sztuczne to także nieodłączny towarzysz sportów wodnych. Żaglówki, żagle i takielunek dla zapewnienia odpowiedniej szybkości są wykonane z poliestru, poliamidu lub poliaramidu (poliamidu aromatycznego). Najlepsze łodzie zbudowane są wyłącznie z kompozytów polimerowych wzmocnionych włóknami, dzięki czemu są nie tylko bardzo wytrzymałe, ale jednocześnie lekkie i szybkie. A kajaków właściwie nie można wyobrazić sobie z innych materiałów niż z tworzyw sztucznych.

Największa i trwająca do dzisiaj rewolucja kajakowa sięga lat 80. To wtedy do ich konstrukcji zaczął być stosowany niemal wyłącznie polietylen. Wcześniej kajaki były wykonywane z drewna, aluminium, różnego rodzaju laminatów.

Obecnie znane są trzy metody tworzenia kajaków z polietylenu. Pierwszy z nich to tak zwane prasowanie rotacyjne. Granulat polietylenowy zostaje umieszczony w metalowej, zamkniętej formie o kształcie kajaka. Formę tę ogrzewa się w celu roztopienia granulatu. Równolegle z podgrzewaniem obraca się formę, tak aby równomiernie rozprowadzić polietylen po jej wewnętrznych ścianach.

Drugi sposób pozwala na stosowanie gęstszego polietylenu, a więc na uzyskanie bardziej wytrzymałych kajaków. Jest to tak zwane wydmuchiwanie. Jeden cykl produkcji trwa tu ok. 10 minut. W technice prasownia rotacyjnego jest to ok. 20-30 minut. Technologia ta, wymyślona pierwotnie do produkcji butelek z tworzyw sztucznych, stwarza jednak znaczne kłopoty przy produkcji tak dużych wtrysków jak kajaki, gdzie gotowa skorupa waży 15-30 kg.

Trzecia technologia, to kombinacja dwóch wcześniejszych metod: podgrzany polietylen wdmuchuje się do formy, która jest obracana. Ponieważ polietylen jest stosunkowo słabo odporny na promieniowanie ultrafioletowe (UV), dodaje się do niego tak zwane stabilizatory, które zwiększają tę odporność, ale z drugiej strony zmniejszają wytrzymałość mechaniczną materiału. Także barwniki dodawane do polietylenu osłabiają jego wytrzymałość. Aby otrzymać skorupę wytrzymałą mechanicznie, odporną na starzenie, a do tego jeszcze kolorową, niektóre firmy stosują konstrukcję dwuwarstwową. Zewnętrzna, cieńsza warstwa polietylenu jest zmieszana z barwnikiem i stabilizatorem UV. Warstwa wewnętrzna zmieszana jest jedynie z niewielką ilością stabilizatora i nie dodaje się do niej barwnika. Polietylen dwuwarstwowy może być wykonywany zarówno w technologii rotacyjnej, jak i wydmuchiwanej.

Trzecim wartym podkreślenia przykładem tworzywowej rewolucji mogą być rowery. Sprzęt stosowany w wyścigach kolarskich nie może obejść się bez tworzyw sztucznych. Minimalna masa roweru wyścigowego wynosi 6,8 kg, a te używane do jazdy na czas ważą niewiele więcej. Tymczasem jeszcze w 1986 r. rowery były wykonane z aluminium i ważyły ponad 2 kg więcej. Te dzisiejsze posiadają już specjalne ramy wykonane z włókien węglowych. Włókna te zapewniają wytrzymałość, a żywica polimerowa, w której są zatopione gwarantuje stabilność. Zdecydowaną zaletą tej konstrukcji jest doskonała aerodynamika.

Konieczność stosowania tworzyw sztucznych determinuje również ubiór zawodników. Mało kto zdaje sobie sprawę z tego, że koszulki sportowe powstające z tworzyw sztucznych pomagają osiągać lepsze wyniki. Ich ciężar jest niższy w porównaniu z koszulkami z bawełny. Odpowiednio ważą one w przybliżeniu 178 gramów i 305 gramów. Są też bardziej elastyczne: 30 proc. w porównaniu do 8 proc. i mniej chłoną wilgoć: 0,2 - 0,5 proc. w porównaniu do 7-11 proc.

Podobnie dużą rolę tworzywa odgrywają w zakresie konstrukcji obuwia sportowego. Buty powinny być m.in. lekkie i wytrzymałe. Takie właściwości daje choćby tworzywo o nazwie Desmopan. Jego specjalne gatunki o obniżonej ścieralności zostały opracowane głównie z myślą o produkowanych metodą wtryskową podeszwach i wypustkach obuwia sportowego. Tworzywo cechuje się też dobrą przyczepnością do większości materiałów, z których produkuje się obuwie sportowe. Nowe alifatyczne rodzaje TPU na bazie polieterów są ponadto odporne na działanie światła i dlatego można je barwić na jasne, modne kolory. Można z nich również wytwarzać elementy przezroczyste, które nawet przy grubości ścianek do 6 mm nie wykazują widocznego zamglenia. Tworzywa to oferują tym samym bardzo duże możliwości w zakresie wzornictwa.

Oczywistym jest, że bez tworzyw nie byłoby monumentalnych aren sportowych. Tych w Pekinie również. Architektoniczną perłą olimpiady ma być pływalnia. Do jej budowy wykorzystano rekordowe ilości tworzywa.

"Kostka Wody", bo tak nazwano obiekt posiada elewację ze sztucznego tworzywa przypominającą bąble wody przypominające poduchy na ściankach szklanego akwarium. Dzięki tej elewacji do wnętrza przenika aż 90 proc. światła słonecznego zaś sam budynek magazynuje energię cieplną. Specjalna konstrukcja pływalni polega na tym, że poduchy wykonane z przezroczystego polimeru ETFE (Etylen Tetrafluoroetylen) wpisują się w ściany całego budynku na łącznej powierzchni 110 000 mkw. Do budowy obiektu użyto ETFE, gdyż jest to tworzywo bardzo wytrzymałe. Ewentualne uszkodzenia czy pęknięcia nie będą miały dla niego znaczenia, gdyż poszczególne elementy będzie można łatwo wymienić. Dodatkowo na dachu zainstalowano specjalny system do zbierania wody deszczowej, która będzie dalej wykorzystywana. Z kolei ściany wykonane z ETFE ułatwiają czyszczenie obiektu. Wystarczy trochę deszczu, aby budynek wrócił do poprzedniego blasku. Zużycie energii zostanie ograniczone do minimum, ponieważ obiekt będzie ogrzewany i oświetlany promieniami słonecznymi.

Oczywiście bez tworzyw sztucznych nie byłoby również współczesnej lekkoatletyki. Oto bowiem wszystkie zawody biegowe odbywają się na nawierzchni jaką jest tartan. Posadzka sportowa tartanowa wykonywana jest na bazie wylewki poliuretanowej o wysokiej odporności na zmienne warunki atmosferyczne, w tym niskie temperatury i promieniowanie UV. Optymalne właściwości posiada nawierzchnia trójwarstwowa, będąca typową nawierzchnią lekkoatletyczną. Pierwsze dwie warstwy wypełniane są granulatem gumowym 1-4 mm, trzecia zewnętrzna - granulatem EPDM 1-4 mm. Całkowita grubość pełnego systemu wynosi ok. 13 mm. W przybliżeniu 50 proc. składników to poliizocyjaniany oraz 50 proc. wypełniaczy i barwników. Zaletami tartanu są wysoka elastyczność, dobre tłumienie energii udarowej, wysoki współczynnik tarcia, bezspoinowość.

Korzystano m.in. z materiałów Fundacji PlasticsEurope Polska, portalu kajak.org.pl oraz pozycji książkowych.