Tworzywa sztuczne w architekturze

Prawie sto lat temu holenderski artysta i architekt Theo van Doesberg ogłosił, że architektura jest plastyczna. Uważał on bowiem, że architektura to dziedzina, w której wszystko sprowadza się do kształtowania i modelowana i wierzył, że zadanie nowoczesnego architekta polega na plastycznym kształtowaniu każdego aspektu budowli, przede wszystkim zaś jej przeznaczenia, masy, powierzchni, czasu, przestrzeni, światła, koloru i co najważniejsze materiału. 

Wdrożenie tych słów w czyn nie było jednak łatwe, bo na początku 20 wieku tworzywa sztuczne, czyli najbardziej plastyczny materiał, nie były jeszcze praktycznie znane. Jednak dzisiaj hasło zapoczątkowane przez van Doesburga daje się już łatwo urzeczywistniać, bowiem architekci na potęgę wykorzystują tworzywa sztuczne sprawiając, że wizja architektury Holendra stała się powszechnością.

Tworzywa sztuczne inspirują architektów do tworzenia budowli o zaskakująco nowych kształtach i rozmiarach. I to zarówno w wymiarze monumentalnym, jak i bardzo pospolitym. Stosując tworzywa sztuczne można wyrażać nowe koncepcje i idee, które nie były możliwe do przekazania przy pomocy tradycyjnych materiałów. Obecnie tworzywa można spotkać wszędzie i w każdego rodzaju budowlach: od drapaczy chmur i domów mieszkalnych aż po mosty, drogi i zabudowę przestrzeni publicznej.

Dzięki tworzywom budynki stają się bardziej przyjazne środowisku naturalnemu. Tworzywa, jako lżejsze od tradycyjnych materiałów, wymagają znacznie mniejszych nakładów energii przy transporcie i wykorzystaniu na placu budowy. Ponadto pozwalają architektom na wiele różnych sposobów, choćby poprzez izolację, na zminimalizowanie zużycia energii w budynkach.

Ze względu na swoją znaczną trwałość np. rury z tworzyw sztucznych zapewniają w sposób bezpieczny i chroniony dostarczanie wody, elektryczności i gazu do budynków, stanowiąc przy tym solidne wzmocnienie betonowych konstrukcji. Ponadto budynki o fasadach, wnętrzach i konstrukcjach z tworzyw sztucznych dłużej zachowują atrakcyjny wygląd, ponieważ tworzywa są mniej podatne na niekorzystne wpływy warunków zewnętrznych.

Praktyczna klasyfikacja polimerów

W chemii polimerów stosuje się klasyfikacje według budowy chemicznej i według sposobów ich otrzymywania. Z praktycznego punktu widzenia istotna jest klasyfikacja według właściwości mechanicznych i według właściwości cieplno – przetwórczych.

Według właściwości mechanicznych polimery klasyfikuje się na elastomery i plastomery. Z kryterium podziału przyjęto zachowanie się polimeru w temperaturze pokojowej w układzie naprężenie – odkształcenie. Elastomerami są polimery charakteryzujące się małym modułem Younga od 1 do 4 MPa i odwracalnym wydłużeniem przy rozciąganiu do 1000% i więcej, czyli tworzywa te są w znacznym stopniu sprężyste.

Temperatura zeszklenia znajduje się poniżej temperatury pokojowej, zwykle w zakresie temperatur ujemnych, a zakres temperatury użytkowej znajduje się w obszarze stanu wysokoplastycznego. W skład elastomerów wchodzą m.in. kauczuk naturalny, wszystkie rodzaje kauczuku syntetycznego, poliizobutylen, a także niekiedy są tam zaliczane polietylen i niektóre odmiany zmiękczonego polichlorku winylu.

Plastomerami nazywa się polimery o dużym module Younga (1000 – 2000 MPA lub więcej) oraz wydłużeniu przy rozciąganiu od 1 do 200%. Temperatura zeszklenia plastomerów jest wyższa od temperatury pokojowej, a zakres temperatury użytkowania znajduje się w obszarze stanu szklistego lub twardego. Do plastomerów zaliczamy pozostałe polimery, zarówno termoplastyczne jak i utwardzalne.

Budowa fizyczna polimerów

W zależności od zdolności makrocząsteczek do tworzenia układów uporządkowanych polimery występują w postaci nieporządkowanej, czyli amorficznej lub bardziej czy też mniej krystalicznej. 

Polimery krystaliczne są to polimery o regularnej liniowej budowie łańcucha lub tez zawierające grupy silnie polarne, które tworzą struktury trójwymiarowe, uporządkowane na poziomie wymiarów atomów.

Te uporządkowania struktury powstają na skutek ruchów termicznych i oddziaływań międzycząsteczkowych chaotycznie skłębionych łańcuchów polimerów, ale nie w całej jego masie lecz w pewnych obszarach. Tak więc polimery krystaliczne zawierają obszary uporządkowane – krystaliczne oraz obszary bezpostaciowe – amorficzne.

Te polimery, w których udział fazy krystalicznej jest mały są nazywane polimerami semikrystalicznymi. Obszary krystaliczne w polimerach semikrtystalicznych stanowią nietrwałe węzły sieci łańcuchów polimerów. Znikają one w temperaturze topnienia. Cecha ta decyduje o przydatności polimerów w wielu zastosowaniach praktycznych. Do polimerów semikrystalicznych należą termoplastyczne elastomery, które w warunkach użytkowania wykazują właściwości typowe dla kauczuków usieciowanych, ale mogą być przetwarzane w stopie metodami typowymi dla termoplastów. 

Makrocząsteczki o mniej regularnej budowie, np. silnie rozgałęzione, krystalizują tylko częściowo lub w ogóle nie krystalizują. Pozostają one w stanie amorficznym. Z punktu widzenia fizyki polimery amorficzne są przechłodzonymi cieczami.

Jak zarządzać odpadami z tworzyw?

Przemysł tworzyw sztucznych robi wszystko, by opracować długoterminową koncepcję zarządzania odpadami. Nadrzędnym celem producentów tworzyw sztucznych już od dawna jest zmniejszenie oddziaływania plastikowych odpadów na środowisko naturalne.

Odbywa się to poprzez odwrót od składowania na wysypiskach odpadów bogatych w węglowodory w możliwe największym stopniu. Ma to prowadzić do oszczędzania zasobów pierwotnych.

Stosuje się tez mieszane możliwości odzysku, oszczędzając surowce materiałowe lub energetyczne przy uwzględnieniu wydajności ekonomicznej i ekologicznej.  Postępowanie z odpadami z tworzyw sztucznych oraz ich odzyskiwanie postępuje zgodnie z określonymi normami środowiskowymi. 

W grę wchodzi także uwzględnienie całego cyklu życia wyrobu, tak aby największe korzyści środowiskowe, które są osiągane w fazie użytkowania wyrobu, nie były niwelowane przez zbyt szczegółowe wymagania prawne na innym etapie cyklu życiowego. 

W związku z tym zarządzanie odpadami powinno dążyć do rozwijania inteligentnych rozwiązań zarówno jeśli chodzi o recykling materiałowy jak i odzysk energii ze strumieni bogatych w tworzywa sztuczne.

Odzysk dzielimy na odzysk surowców (recykling) oraz odzysk energii. 

Odzysk surowców może być mechaniczny lub surowcowy. W tym pierwszym przypadku otrzymujemy regranulat, w tym drugim chemikalia bazowe. Z kolei odzysk energii prowadzi do uzyskania paliwa alternatywnego i zastąpienia paliw kopalnych a także uzyskania spalania bezpośredniego i otrzymania tą droga prądu.

Stereochemia polimerów

W przypadku polimeryzacji monomerów zawierających różne podstawniki przy atomach węgla zwanych w tym wypadku atomami asymetrycznymi możliwe są trzy różne uporządkowania przestrzenne (stereochemiczne). Stereochemia to dział chemii zajmujący się badaniem trójwymiarowej struktury cząsteczek i jej wpływem na własności tych cząsteczek. Warto zajrzeć choćby tutaj.

Gdy wszystkie asymetryczne atomy węgla mają identyczną konfigurację, wtedy polimer nazywa się polimerem izotaktycznym.

Gdy występuje regularne przemienne uporządkowanie asymetrycznych atomów węgla polimer nazywamy wówczas syndiotaktycznym. Wreszcie gdy brak jest regularności uporządkowania asymetrycznych atomów węgla, uzyskany polimer nosi nazwę polimeru ataktycznego.

Polimery stereoregularne izotaktyczne i syndiotaktyczne sa zdolne do krystalizacji. Struktury krystaliczne istnieją obok obszarów amorficznych i są semikrystaliczne. Temperatura topnienia fazy krystalicznej jest wyższa niż temperatura płynięcia polimerów ataktycznych. Polimery stereo regularne są trudno rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych.

Polimery stereoregularne otrzymuje się przeważnie za pomocą katalizatorów metaloorganicznych oraz metalocenowych.

Odmiany kopolimerów

W zależności od wzajemnego rozmieszczenia merów kopolimery występują w różnych odmianach.

Są to kopolimery przemienne, kopolimery statystyczne, kopolimery blokowe oraz kopolimery szczepione.

Kopolimery statystyczne otrzymane są w polimeryzacji, w której kolejność przyłączonych merów wynika z praw statystyki odzwierciedlających reaktywność monomerów. Jeśli reaktywność monomerów nie ma wpływu na sekwencje merów, to wtedy mówi się, że kopolimery mają bezładną sekwencję merów. Typowymi przykładami kopolimerów statystycznych jest np. SAN (Styren-akrylonitryl), który jest jednocześnie dość przezroczysty, ale nie tak kruchy. Można go wykorzystywać do produkcji opakowań m.in do kosmetyków.

Innym dobrze znanym przykładem jest kopolimer ABS (akrylonitryl-butadien-styren), który jest łatwy w formowaniu, a jednocześnie posiada bardzo dobrą wytrzymałość na rozciąganie, połączoną z dużą udarnością.

Kopolimery blokowe złożone są natomiast z dwóch lub więcej homopolimerów połączonych ze sobą końcami łańcuchów.

Kopolimery szczepione to natomiast takie kopolimery, które złożone są z cząsteczek zawierających jeden lub więcej rodzajów bloków połączonych jako łańcuchy boczne z łańcuchem głównym, przy czym łańcuchy boczne mają odmienna budowę chemiczną od łańcucha głównego.

Jeśli chodzi natomiast o stopień polimeryzacji i ciężar cząsteczkowy, to pojedynczą cząsteczkę homopolimeru charakteryzuje przede wszystkim stopień jej polimeryzacji., czyli liczba merów wchodzących w jej skład.

Wartość liczbowa stopnia polimeryzacji może wynosić od 10 do ponad 100 000. Stopień polimeryzacji jest powiązany w oczywisty sposób z ciężarem cząsteczkowym makrocząsteczki, będącym wielokrotnością ciężaru cząsteczkowego meru. W przeciwieństwie do związków niskocząsteczkowych i do biopolimerów mających specyficzne zadania w procesach biochemicznych, polimery syntetyczne składają się z podobnych makrocząsteczek, ale o różnych ciężarach cząsteczkowych, co zwane jest polidyspersyjnością.

Tworzywa sztuczne i sponsoring

Nie od dzisiaj wiadomo, że sponsoring ma bezpośredni wpływ na ogólny wizerunek przedsiębiorstwa, Z informacji, do których twórcy bloga udało się dogrzebać wynika, że firmy z branży tworzyw sztucznych nie podejmują jakichś wielkich zabiegów, by stać się sponsorami. Niemniej jednak jest kilka wyjątków.

Najlepiej gdy przedsiębiorstwo sponsoruje wydarzenia, które w jakiś sposób są związane z jego produktami lub wzbudzają ogólne zainteresowanie. Warto też obejmować sponsoringiem te przedsięwzięcia, które najprawdopodobniej będą atrakcyjne dla tych samych osób, które kupują produkty firmy. Znaczna część korzyści płynących ze sponsorowania wynika z faktu prezentowania marki w telewizji. Nie więc lepszego kierunku sponsoringu niż sport.

Co w tym zakresie robią zatem firmy z przemysłu tworzyw sztucznych?

Azoty Tarnów wspierają żużlowców z rodzinnego miasta, którzy w połowie minionej dekady zdążyli dwa razy zdobyć tytuł Mistrza Polski.

BasellOrlen Polyolefins jest zaangażowany we wspieranie piłkarzy ręcznych, którzy są aktualnym Mistrzem Polski.

Anwil, produkujący polichlorek winylu, to od lat oddany mecenas koszykówki we Włocławku. Klub jeden raz był najlepszą drużyną w kraju.

Zakłady Azotowe Kędzierzyn są tytularnym sponsorem męskiej siatkówki z tego miasta, która przy ich wsparciu odnosi spore sukcesy, m.in. wicemistrzostwo kraju w ubiegłym sezonie.

Wszystkie wymienione firmy przekazują na działania sponsorskie miliony złotych. Są jednak i przykłady mniejszej pomocy.

Piłkarzy z Jasła grających w niższej lidze, do której nie zaglądają żadne telewizje ani wielkie media, zasila wywodząca się z tego miasta spółka Gamrat. 

Jeśli ktoś zna inne przykłady sponsorowania sportu przez firmy z branży tworzyw, to może wpisywać je w komentarzach.