K 2007
Merre tart a világ mûanyagipara a K 2007 idején I. DR. MACSKÁSI LEVENTE a Mûanyag és Gumi fõszerkesztõje
DR. BÁNHEGYI GYÖRGY okleveles vegyész
A DÜSSELDORFI VÁSÁR sajtóközpontja, a korábbi hagyományoknak megfelelõen, mûanyagipari szakértõket kért fel, hogy szakterületük újdonságait bemutassák a K 2007 újságíróinak. Kétrészes sorozatunkat az általuk készített összefoglalókból válogatva állítottuk össze. Az elsõ részben az aktuális helyzetértékelés után a lézerek mûanyagipari alkalmazásával és a mûanyagok építõipari felhasználásával foglalkozunk. A második rész tárgya a mûanyagok orvostudományi alkalmazása, a mikrofröccsöntés, valamint a többrétegû mûanyag fóliák gyártása és felhasználása. 1. Fényes jövõ vár a mûanyagokra 1.1. Továbbra is gyors a növekedési ütem A világ elsõ számú mûanyagipari kiállításán ismét jól látható volt, hogy milyen fontos szerepet töltenek be manapság a mûanyagok. Biztonságosabbá és kényelmesebbé teszik az autókat, könnyebbé a sugárhajtású repülõgépeket, aminek eredményeként azok magasabbra repülhetnek, átlátszó és aromazáró csomagolásokat tesznek lehetõvé, hõ- és hangszigetelést biztosítanak az épületekben, sõt még azt is meggátolják, hogy a serpenyõben odaégjen az étel. Alig fél évszázad alatt a globális mûanyag-felhasználás szinte nulláról 200 millió tonna fölé nõtt. Úgy néz ki, hogy a növekedés a következõ években sem hagy alább, sok szakértõ fényes jövõt jósol a mûanyagoknak. A mûanyagok elõnyeirõl szólva, és annak kapcsán, hogy azok miként járulhatnak hozzá a hatékonyabb energiafelhasználáshoz, John Feldman, a BASF igazgatótanácsának elnöke ismertette azt, hogy milyen látványos fûtõolaj megtakarítást lehetett elérni a renovált Luwoge házakban. A BASF csoporton belüli ingatlancégnek van egy olyan lakónegyede Ludwigshafenben, amely 1920 körül épült. Ezekben a lakásokban a fûtõolaj felhasználás 25 liter/m2 körül volt évente. Nagyléptékû átalakítások után ez a szám 3 liter alá csökkent. Ezt a csodát (eltekintve egy üzemanyagcellától és egy hõvisszanyerést szolgáló ventillátortól) a falak mûanyaghabbal való szigetelésének és a PVC ablakoknak köszönhették. A régi épületek rendszeres felújítása során ma már a
2008. 45. évfolyam, 1. szám
fogyasztás 1 liter/m2-re is csökkenthetõ. Ezzel nemcsak az bizonyítható, hogy milyen hatékony a mûanyag habszigetelés, hanem az is, hogy milyen lehetõségek rejlenek ezekben a mesterséges anyagokban. Különös tekintettel arra, hogy csak Németországban becslések szerint 20 millió régi építésû, nem kielégítõen hõszigetelt épület vár arra, hogy felújítsák, és ezzel visszaszorítsák a fûtõolaj költségeket és a szén-dioxid kibocsátást. Sok kihasználatlan lehetõség van a közlekedés területén is, amelyekkel könnyebbé, kényelmesebbé és biztonságosabbá tehetjük az autókat, repülõket, hajókat, vonatokat és autóbuszokat. De ne feledkezzünk meg a csomagolásról sem, egyetlen más anyagfajtával sem lehet olyan sok árut becsomagolni ilyen kevés anyag felhasználásával. 1.2. 5,5%-os éves növekedés A kémia területén jártas Feldmann, és vele együtt a BASF sok piaci területen és sok alkalmazásban lát nagy növekedési lehetõségeket a mûanyagok számára. A K 2007 kiállítást elõkészítõ sajtókonferenciák egyikén kijelentette, hogy a mûanyagok energiahatékonyságot javító anyagok, és már csak ezért is várható, hogy nõni fog irántuk az igény. 1990 óta a mûanyagok globális kereslete átlagosan évi 5,5%-kal nõtt. Várható, hogy ez az 5% körüli növekedés 2015-ig fennmarad. A folyamatos fejlõdés minden régióra jellemzõ lesz, de a legnagyobb növekedés Ázsiában várható. Ha megnézzük a különbözõ kontinensek egy fõre esõ mûanyag-felhasználását látható, hogy Ázsiában van meg leginkább a lehetõség további jelentõs és tartós bõvülésre. Tekintetbe véve az ázsiai gazdaságok folyamatos fejlõdését és az életszínvonal emelkedését, ezekben az országokban a kereslet várhatóan 2015 után is nagy marad. Ezért az is világos, hogy a jövõ mûanyagipari tevékenységének központja Ázsia és a Közel-Kelet lesz. A következõ években oda fog áramlani a tõke új üzemek és magas színvonalú kutatóintézetek létrehozására. A mûanyaggyártásban érdekelt szakértõk véleménye szerint, az ázsiai országok fejenkénti mûanyag-felhasználása 2010-re kb. 24 kilogrammra nõ, szemben a 2005. évi 15 kilogrammal. Tekintetbe véve a 2,5 milliárdot meghaladó lakosságot ez azt jelenti, hogy a felhasználás
3
évente 23 millió tonnával nõ. Bár ennek a mennyiségnek a legnagyobb része a tömegmûanyagok (PE, PP, PVC) közül kerül ki, a nagyobb értékû mûszaki mûanyagok gyártói is erõs növekedésre számíthatnak. Már csak azért is, mert az elkövetkezõ években ebben a régióban erõteljes bõvülésre lehet számítani az autóiparban, a meghajtás technológiában, a csomagolásban és szinte minden ipari területen. 1.3. A 300 millió tonnás határ felett A brüsszeli központú PLASTICSEUROPE, az európai mûanyaggyártók szövetsége is azt feltételezi, hogy a globális mûanyag-felhasználás évi 5% körüli értékkel fog nõni 2010-ig. Azt várják azonban, hogy a növekedés nem lesz egyenletes. A szövetség szerint, az a két régió, ahol a legnagyobb, 6% fölötti növekedés várható Ázsia (Japánt leszámítva) és Kelet-Európa. Európában és Amerikában ezzel szemben kb. 3,5% várható, Japánban pedig csak 2%. Ezzel együtt a globális felhasználás 2010 körül meg fogja haladni a 300 millió tonnát. Hasonlítsuk ezt össze azzal az adattal, hogy 1950-ben alig több mint 1 millió tonna mûanyagot gyártottak világszerte. Negyed századdal késõbb, 1976-ban a termelési színvonal éppen elérte az 50 millió tonnát. A jelenleg gyártott mûanyagok kb. negyede NyugatEurópából származik. Az Európai Unió legnagyobb gyártója Németország, a világtermelés 8%-át adja. Franciaország ettõl messze leszakadva következik a világtermelés 3%-ával. Észak-Amerika (az USA és Kanada) adja a teljes mennyiség kb. 24%-át, Ázsia (Japánt leszámítva) 30%-ot. Japán részesedése 6,5%, Afrikáé és a KözelKeleté mindössze 6%, de ez a közeljövõben várhatóan meg fog változni. A Közel-Keleten (ezen belül különösen Szaúd-Arábiában) az elkövetkezõ években jelentõsen nõni fog a termelés. A sivatagi királyság nagy beruházásokat tervez a mûanyag-feldolgozás területén is, hogy nagyobb haszon maradjon náluk az olajvagyonból. Peter Orth, a PLASTICEUROPE német szekciójának regionális igazgatója biztos benne, hogy a mûanyagok felhasználása és feldolgozása világszerte nõni fog. Nem ilyen biztos viszont abban, hogy mi lesz a jövõ fõ mûanyagipari alkalmazása. Az erre vonatkozó hosszú távú elõrejelzések rendszerint hibásnak bizonyultak, különösen azért, mert a mûanyagok hatalmas innovációs potenciállal jellemezhetõk. Az az igazság, hogy sok újítást elsõsorban maguk a mûanyagok tettek lehetõvé. A vegyész végzettségû szakember átlag feletti növekedést vár minden olyan területen, ahol a mûanyagok közvetlenül hozzájárulhatnak az energia hatékonyabb hasznosításához. Ugyanakkor úgy gondolja, hogy meglepetések is lesznek. Ezzel kapcsolatban feltette a kérdést: „Melyikünk gondolta volna tíz évvel ezelõtt, hogy az ásványvízes üvegeket ilyen hamar kiszorítják a mûanyag palackok?” 4
1.4. Mûanyag és fém konzervdobozok Azt se nagyon gondoltuk volna pár évtizede, hogy a globalizáció, az önkiszolgáló kereskedelem, a mélyhûtött- és félkész ételek elterjedése, valamint a modern élet számos egyéb vonása megváltoztatják megrögzött étkezési szokásainkat és a csomagolás iránti igényeinket. A csomagolási piac megváltozásának fõ haszonélvezõi a mûanyagok, amelyek növekvõ mértékben kiszorítják a hagyományos anyagokat. A wiesbadeni CSOMAGOLÁSI PIACKUTATÓ TÁRSASÁG (GVM) kutatási eredményei szerint, a fém konzervdobozok számának csökkenése tovább folytatódik. Generációk számára a konzervdoboz volt a legmegfelelõbb eszköz gyümölcsök, zöldségek, halak és húsok frissen tartására, ezekbõl most már egyre kevesebbre van szükség, ezért csökken a számuk. A GVM statisztikái szerint, 2003-ról 2004-re a konzervdobozok gyártása 8%-kal csökkent. A tendencia oka az, hogy a konzervekre egyre nagyobb nyomás nehezedik a mélyhûtött áruk részérõl, amelyeket mélyhúzott mûanyagba csomagolnak. Egy másik példa az üdítõital csomagolás területérõl hozható. Németországban ezen a téren a vezetõ csomagolóanyag a PET 38%-kal. A második az üveg 27%-kal, és csak ezt követik a fémdobozok 17%-kal. Az ásványvizes palackok piacát nagyrészt poliészter palackfúvó cégek tartják kézben. A kereskedelmi láncok polcaira a természetes ásványvizek majdnem háromnegyede PET palackokban érkezik. Ugyanakkor sört nem nagyon töltenek bele. Itt még bõven van mit tenni, tehát van növekedési potenciál a mûanyagok számára. A sörök csomagolásának világpiacán a PET részesedése mindössze 3%. A Németországban mért 6% (ami kétszerese a világ átlagának) még mindig kis szám, vagyis bõven van még lehetõség a piaci terjeszkedésre. Ezek a változások nem korlátozódnak a csomagolásra és az építõiparra. Az autóiparban sem lehet azt mondani, hogy a mûanyag alkalmazások lehetõségei kimerültek volna. Itt is az egyik legfõbb cél, hogy a mûanyag termékek egyre kiterjedtebb alkalmazásával jócskán lefaragjanak az üzemanyag fogyasztásból. Az osztrák ÁTFOGÓ ELEMZÉSEK INTÉZETE megvizsgálta, hogy a gépkocsik súlyának csökkentése milyen mértékben mérsékelheti az üzemanyag fogyasztását és az emissziót. Arra a következtetésre jutottak, hogy a gépkocsi egész élettartama alatt a felhasznált energia kb. 88%-a a jármû mozgatására fordítódik. Ezzel szemben a gépkocsi elõállítása, illetve az ehhez használt anyagok gyártása 6–6% energiát emészt fel. Ebbõl látszik, hogy a mûanyagok fontos szerepet játszhatnak a súly- és az ebbõl adódó szén-dioxid emisszió csökkentésben a gépkocsi aktív használata során. 100 kg nehezebb anyag mûanyagra történõ kicserélése 100 kilométerenként 0,3–0,5 liter benzin megtakarításával jár. Nyilvánvaló, hogy ha minél 2008. 45. évfolyam, 1. szám
könnyebb autókat akarunk építeni megfelelõ anyagok alkalmazásával, annál több mûanyagra lesz szükség. 1.5. Polikarbonát autóüvegek Az üzemanyag megtakarítás és a kisebb emisszió kulcsa a szintetikus csereanyagok minél szélesebb körû alkalmazása. Ennek egyik lehetõsége a nehéz üvegek kicserélése könnyebb mûanyagra. A GE PLASTICS nemrég hozta nyilvánosságra ezzel kapcsolatos fejlesztéseit, amelyek azonban már évek óta a „tarsolyában” voltak. Az amerikai nyersanyaggyártó Hollandiában, Bergen op Zoom-ban hozott létre egy autóipari üveg centrumot, ahol az autógyártóknak és beszállítóiknak is bemutatják, hogy milyen elõnyökkel jár, ha a szélvédõket és az ablakokat Lexan polikarbonátból készítik. Rick Pontillo alkalmazástechnikai igazgató mutatta be az üzletfeleknek azokat a számításokat, amelyek azt bizonyítják, hogy az autóüvegezés az egyik olyan terület, ahol a mûanyagok további alkalmazásának lehetõsége talán a legnagyobb. Ha minden oldalsó ablakot és elsõ-hátsó szélvédõt polikarbonáttal helyettesítenének, ezzel évente 2,1 milliárd liter üzemanyagot takaríthatnának meg, ami azt is jelentené, hogy 5,2 millió tonnával csökkenne a szén-dioxid emisszió. Másrészrõl viszont, 200 ezer tonnával több polikarbonátra lenne hirtelen szükség. Ez kétségkívül nagy örömet okozna a BAYER AGnek is, hiszen Makrolon néven polikarbonátot kínál. A cég nemcsak a jelenlegi alkalmazásokra fejleszt anyagokat, hanem jövõbeliekre is. Úgy is mondhatjuk, hogy a figyelem egyre inkább a holnap és a távolabbi jövõ piacai és azon mûanyagok felé fordul, amelyekre 10–20 év múlva is szükség lesz, hogy elérjük a varázslatos 300 millió tonnás határt. A BAYER MATERIALS SCIENCE cégnél létrehoztak egy új üzleti lehetõségekkel foglalkozó osztályt, és egy ún. kreatív centrumot, amely a jövõbeli tendenciákat tárja fel. Ennek feladata a technológiai és társadalmi változások korai felismerése és rendszeres vizsgálata. E felfedezésekbõl olyan koncepciókat alakítanak ki, amelyek megmutatják, hogy milyen fejlesztésekre lesz szükség és ebbõl milyen piaci lehetõségek adódnak a mûanyagok számára. A cég termékfejlesztési osztályai mellett az új üzletek osztálya olyan elképzelésekkel foglalkozik, amelyek csak tíz éven vagy még hosszabb idõn belül valósulhatnak meg [1]. 2. Lézerek a mûanyag feldolgozásban (hegesztés, vágás, gravírozás) A lézer alapelvét, a stimulált emissziót (a betûszó jelentése: Light Amplification by Stimulated Emisson of Radiation – fényerõsítés sugárzás stimulált emissziójá-
2008. 45. évfolyam, 1. szám
val) Albert Einstein fedezte fel 1917-ben. A gyakorlati megvalósítás még sokáig késett, a mikrohullámú verzió (a „mézer”) 1954-ben, a rubinlézer az 50-es évek végén, a nagyobb teljesítményû szén-dioxid lézerek a 60-as évek végén jelentek meg. 2.1. A lézerek alkalmazása a mindennapi életben és a mûanyagiparban Az elsõ rubin impulzuslézereket már az 1960-as években kezdték fémmegmunkálásra használni, pl. borotvák, sziták kivágására. Manapság a lézereket nemcsak megmunkálásra használják (fúrásra, vágásra, hajlításra, gravírozásra, hegesztésre), hanem kommunikációs célokra is (üvegszáloptika, CD és DVD lejátszók, írók stb.). A gyógyászat területén meg kell említeni a diagnosztikai lehetõségeket, a sebészetet, a szemoperációkat, a bõrgyógyászati, reumatológiai stb. alkalmazásokat. Fontosak még a méréstechnikai (pl. távolságmérés, iránymeghatározás, sebességmérés) és a kereskedelmi (sávkód-leolvasás) alkalmazások is. A lézerek manapság a mûanyagiparban is nélkülözhetetlenné váltak. Az elsõdleges alkalmazás itt is (akárcsak a fémiparban) a vágás volt, idõnként a már korábban is használt vízsugaras vágással kombinálva. Ma már legalább ilyen fontos a lézeres hegesztés, bár itt vannak bizonyos korlátozások az alkalmazható anyagokban és technológiákban. A lézer nélkülözhetetlenné vált a gyors prototípusgyártásban, azon belül is az ún. lézerszinterezésben, ahol irányított lézersugárral szelektíven szinterezik a mûanyag port. A lézereket használják a feliratozásban, gravírozásban, nyomtatóhengerek megmunkálásában és a késztermékek minõségellenõrzésében is. A késztermékek raktározásánál automata, lézervezérlésû targoncákat használnak. A lézeres méréstechnika rendkívüli pontosságú méretmeghatározást tesz lehetõvé, alkalmas a mûanyagiparban használt hordozó és erõsítõ anyagok (pl. papír, nem szõtt fátyol, mûanyag fólia, fémlemez) sebességének kalibrációmentes precíz meghatározására is. A gravírozás (pl. reklámfeliratok, céglogók elhelyezése) tetszõleges felületeken lehetséges ezred milliméteres felbontással és pontossággal. 2.2. A rubinlézertõl a diódalézerig A lézer alapelve minden esetben az, hogy a gerjesztett elektronok olyan állapotba kerülnek, ahonnan (eltérõen a normálistól) nem térnek azonnal vissza az alapállapotba, hanem ott „késlekednek”. Ha ilyenkor megfelelõ hullámhosszú fénnyel világítjuk meg a rendszert, a metastabil állapotú elektronok egyszerre térnek vissza az alapállapotba és sokkal nagyobb fényimpulzust kapunk, mint amit bevittünk. A „kicsatolás elõtt” azonban a fényimpulzust rendszerint tükröztetik a lézerkamrát határoló
5
tükrök között, amelyek közül legalább az egyik félig áteresztõ, hogy lehetõvé váljon a kicsatolás. Ennek persze az ára a „pumpálás”, vagyis az, hogy az elektronokat folyamatosan a metastabil állapotba vigyük, ahonnan stimuláció hatására ismét visszatérhetnek az alapállapotba. Attól függõen, hogy milyen rendszerben valósul meg a metastabil állapot, és hogy milyen módszerrel „pumpáljuk” a rendszert, sokféle lézerrõl lehet beszélni: gázlézerekrõl, szilárdtest lézerekrõl, festéklézerekrõl, félvezetõ lézerekrõl stb. A hullámhossz-tartomány ma már nagyon széles, a frekvenciasokszorozók használata miatt elérhetõk a kék és zöld sugárzások, de a távoli, sõt közeli infravörös tartományok és a mikrohullámok is. A lézerek egy része kötött frekvenciájú, mások hangolhatók. Vannak köztük ún. impulzuslézerek, amelyek bizonyos ismétlési sebességgel mûködtethetõk, de vannak folyamatos mûködésûek is. A szén-dioxid lézerekben, amelyet ma is gyakran használnak, az aktív közeg kisüléssel képzõdik egy héliumot, nitrogént és szenet tartalmazó gázelegyben. A másik, ugyancsak széles körben használt Nd.YAG lézer közege egy neodímiummal dópolt ittrium-alumínium gránát kristály. A félvezetõ technika fejlõdése a 80-as években tette lehetõvé az ún. diódalézerek elkészítését. Ezeknek a teljesítménye ugyan korlátozottabb, mégis kitûnõ szolgálatot tesznek a CD és DVD leolvasókban, valamint a mûanyaghegesztésben. A mûanyaghegesztés egyik korai bajnoka a thüringiai JENOPTIK cég, amely idejében felismerte az ebben rejlõ lehetõségeket (1. ábra). Azóta ez a technológia a termikus és mechanikus hegesztés, a szegecselés és a ragasztás rutinszerû alternatívájává vált. Az egyetlen korlátot 1. ábra. A legújabb diódalézerek az jelenti, hogy (Jenoptik) az egyik hegesztendõ komponensnek jól el kell nyelnie az adott hullámhosszú lézersugarakat. A módszer elõnye, hogy érintkezésmentes és erõ alkalmazását sem igényli, finom és mechanikailag érzékeny alkatrészek hegesztésére is alkalmas. A hõelnyelés mind helyileg, mind az elnyelt energia szempontjából jól definiált, a hegesztés során nem lép fel kopás és nem fröccsen ki mûanyag ömledék. 2.3. Irányzatok a lézertechnológiákban A mûanyag hegesztõgépeket gyártó svájci LEISTER kétfajta tendenciát érzékel a piacon. Az egyik az anyagokra vonatkozik: a recepteket kidolgozó cégek újabb és újabb adalékokat fejlesztenek ki, melyeket a mûanyag6
hoz keverve elnyelik a sugárzást. A másik a már meglevõ technológiák tökéletesítése és teljesen újak kidolgozása (2. ábra). Az OPTO2. ábra. Globo hegesztés mûanyag alTOOLS cég úgy katrészek háromdimenziós lévéli, hogy a lézezeres hegesztésére (Leister) res hegesztés további elterjedésének egyik akadálya az elérhetõ lézernyalábok nem kielégítõ minõsége, ezért azzal próbálkoznak, hogy a lézersugarat optikai szálakon közvetítsék a hegesztés helyére (3. ábra). Ez moduláris felépítést és igen jó sugárminõséget tesz lehetõvé. Az új megoldás jelentõsen növeli a lézeres hegesztés termelékenységét és 3. ábra. A szállal vezetett diódalézeres egységek legújabb generációcsökkenti a cikja (Optotools) lusidõket. A technológiát felhasználó LPFK LASER UND ELECTRONICS szerint, ez a megoldás olcsóbb és kisebb anyagigényû, mint az alternatív ultrahangos hegesztés vagy a ragasztás. A lézeres hegesztés különösen érzékeny elektronikai vagy orvosi termékek esetében használható elõnyösen, ahol jelentõsen csökkenti a selejtszázalékot. 2.4. Strukturálás és perforálás A fentieken túl a lézerek a mûanyag mikrotechnológiában is beváltak. Érzékeny alkatrészek felületi strukturálása akár nanométeres felbontással is lehetséges. A JENOPTIK „Votan A” néven kínál megmunkáló berendezést, amely kétféle módon is hasznosítja a lézereket. A berendezés a gépkocsi mûszerfalába bevágja azokat a gyengítéseket, ahová a légzsákokat elhelyezik, egyidejûleg kialakítja az egész darab profilját és kontúrját. A mûszerfal hátoldalába fúr lyukakat olyan elrendezésben, hogy a gyengített elem könnyen kitörjön, ha szükség van 2008. 45. évfolyam, 1. szám
rá, miközben az utastér felõl a felület sértetlen marad. A kétféle mûveletben használt lézerek egymástól függetlenül mûködnek. Ár okokból itt egyszerû szén-dioxid lézerforrásokat használnak. Sikeresen alkalmazzák pl. a lézereket szerszámok tisztításában vagy a mûanyagok nyomtatása, ragasztása elõtti elõkezelésben. Az elõnyök itt is az érintkezésmentes, lokális kezelés, a gyártási folyamatba való könnyû integrálhatóság és a környezetbarát mûködés [2]. 3. Mûanyagok az építészetben – hogyan óvhatjuk meg a környezetet Németországban a mûanyagoknak mintegy negyedét építõmérnöki és építési tevékenységhez használják fel: pl. ablakprofilok, kábelcsatornák, tetõfedõ elemek, csövek, padlóburkolók, szigetelések. A mûanyagok védelmet jelentenek a hõség és a zaj, de elsõsorban a hideg ellen. Csökkentik a fûtési költségeket és a szén-dioxid kibocsátást, amivel hozzájárulhatnak a klímaváltozás megelõzéséhez, vagy legalábbis az elkerülhetetlen környezeti károk csökkentéséhez. 3.1. Sikertelen korai elõfutárok Napjaink egyik divatos építésze, az egyiptomi születésû, kanadai állampolgárként New Yorkban dolgozó Karim Rashid úgy gondolja, hogy házakat akár tisztán mûanyagból is fel lehet építeni, lévén sokoldalúbb és rugalmasabban alakítható anyag, mint az acél, a beton vagy az üveg. Az ötlet nem teljesen új. A 70-es évek elején már megpróbálkoztak különbözõ mûanyag házak prototípusainak megtervezésével és elõállításával. Abban az idõben azonban ez még túl szokatlannak bizonyult és a tervek igény hiányában nem valósultak meg. Ettõl függetlenül az építõipar sikerágazatnak bizonyult a mûanyagok számára, hiszen a falakon és azokon belül rengeteg minden készül mûanyagból. Jelen vannak nemcsak a házépítésben, hanem az építõmérnöki munkákban is (hídépítés, útépítés, csatornázás). A szélturbinák háza és lapátjai is mûanyagból készülnek éppúgy, mint az autóutak mentén felállított zajcsökkentõ falak. Az épületekben alkalmazott bevonatok nagy része is mûanyag, átlátszó polimerekbõl ma már hatalmas tetõszerkezetek is épülnek csarnokok, árkádok idõjárás elleni védelmére. Az utóbbi évek recessziója mindenesetre otthagyta a nyomát a német építõiparon is, számos cég csõdbe ment, mások összeolvadtak. Sok építési projektet elhalasztottak vagy töröltek. Csökkent a kiadott építési engedélyek száma, ami azt jelenti, hogy kisebb lett az építõanyagok, köztük a mûanyagok felhasználása. A csökkenõ kereslettel szemben is sikerült azonban javítani a helyzeten
2008. 45. évfolyam, 1. szám
azzal, hogy a mûanyagok egyre növekvõ mennyiségben helyettesítettek más, hagyományos építõanyagokat. A mûanyag ablakprofilok gyártása is csökkent ugyan, de a fa és alumínium kereteké még nagyobb mértékben, így a mûanyag ablakprofilok részesedése 55%-ra nõtt, melyek több mint 50%-át felújításokhoz használták fel. 3.2. A mûanyagok és az energiatakarékosság Egy átfogó tanulmány megállapította, hogy ha ma eltûnnének a mûanyagok Nyugat-Európából, az energiafelhasználás 26%-kal nõne, ez 22,4 millió tonna olajnak felel meg. A BASF számításai szerint, egyedül a 2004ben beépített mûanyag hõszigetelések élettartamuk alatt 9,5 milliárd GJ energiamegtakarítást eredményeznek, ami az EU 2002. évi energiafelhasználásának 20%-a! Az energia megtakarítás a mûanyagok építõipari alkalmazásának egyik legfontosabb aspektusa, legyen szó külsõ szigetelésrõl, tetõszigetelésrõl, ablakprofilokról vagy burkolóelemekrõl. Németországban a 2–3 kamrás profilokat az egyre jobban záró, 4–6 kamrás profilok kezdik felváltani. További javulást lehet elérni a hõszigetelésben, ha a profilok kamráit poliuretán habbal töltik ki. A falak mûanyag panelekkel való burkolása Németországban még elég ritka, de Kelet-Európában és ÉszakAmerikában egyre gyakrabban alkalmazott megoldás. Az ilyen mûanyag panelek gyakran faliszttel töltött mûanyagból készülnek, ahol a mûanyagnak az a szerepe, hogy mátrixként összetartsa a cellulózrostokat. Ha a panelek belsõ részét habosítják, a szigetelõ tulajdonságok tovább javíthatók. Ha a hagyományos hab maganyagok helyett nyitott pórusú polisztirol habot alkalmaznak, akkor olyan szigetelõképességû paneleket kapnak, amelyek jelentõsen meghaladják a hagyományos megoldások teljesítõképességét. A nanotechnológia a hõszigetelés terén is új távlatokat nyit, ugyanis az ún. nanoporózus anyagok (amelyek pórusmérete 100–150 nm a jelenlegi 40–100 µm helyett) hõvezetõ-képessége rendkívül kicsi. A probléma jelenleg az, hogy nem áll rendelkezésre nagyipari technológia nanohabok gyártására. 3.3. 98% levegõ Egyelõre meg kell tehát elégednünk a hagyományos polisztirol és poliuretán habokkal, amelyek már számtalanszor bebizonyították alkalmasságukat. A Ludwigshafenben felújított 100 éves épületek esetében pl. 70%-kal sikerült segítségükkel csökkenteni a fûtõolaj felhasználást. A szigetelést a megszokottól eltérõen nem az épület külsõ felületére, hanem a belsejébe helyezték el (4. ábra). Szükség van némi pontosságra, de az eredmény megéri. A 80 mm vastagságú, 98%-os porozitású szigetelõ hab két gipszkarton réteg között helyezkedett el, és
7
ugyanolyan szigetelõképességet lehetett vele elérni, mintegy 15– 20%-kal vastagabb, hagyományos polisztirol habréteggel. Az 5. ábrán látható infravörös felvétel nyilvánvalóvá teszi a különbséget. A ház baloldali fala 4. ábra. Lakóház belsõ szigetelése jól szigetelt (BASF) (kék területek), míg a homlokfal gyengén szigetelt (vörös terület) és sok hõt lead a környezetnek. A mûanyaghab szigetelésekben még sok kihasználatlan lehetõség van. Németországban az épületek negyede a 80-as években épült, és egyáltalán nincs hõszigetelve vagy csak nagyon kezdetleges módon. Az ilyen házak fûtéséhez akár tízszer annyi energia is szükséges lehet, mint egy megfelelõen felújított épületéhez. 1 cm vastag mûanyaghab szigetelés megfelel 15 cm vakolat vagy 0,5 m vastag beton hõszigetelõ képességének. A mûanyag ablakprofilok ugyancsak kiveszik részüket az energia megtakarításból. A fõként PVC-bõl készülõ, modern, habszigeteléses ablakprofilok 66%-kal
csökkentik az energiafelhasználást a hagyományos szigetelt ablakokhoz képest: évente 12 literre csökken az üveg négyzetméterekre számított fûtési igény. 100 négyzetméter ablakfelület esetében évente kb. 1320 eurót lehet megtakarítani. Az épületfalak külsõ szigetelésével is legalább egyharmaddal csökkenthetõ a fûtõenergia felhasználás. 3.4. Ambiciózus célok A kiotói egyezmény értelmében sok európai ország vállalta, hogy 2010-re az 1990-es érték alá csökkenti szén-dioxid kibocsátását. Svájc 8%-kal, Ausztria 13%kal, Németország viszont, rendkívül ambiciózus módon, 20%-kal kívánja csökkenteni a szén-dioxid emissziót. Ennek eléréséhez át kell gondolni nemcsak az autók fogyasztását, hanem a házak fûtését is, hiszen pl. Németországban a szén-dioxid kibocsátás 40%-a fûtésbõl származik. Ez évi 220 millió tonna szén-dioxid, amelynek 95%-a olyan fel nem újított épületekbõl származik, amelyek rosszul záró ablakaik és gyatra hõszigetelésük miatt a környezetet fûtik. Ha sikerülne 24 millió régebbi lakás és ház fûtését modernizálni, megfelelõen szigetelni és a nyílászárókat kicserélni, sõt ha még a napenergia-hasznosítást és az üzemanyagcellákat is sikerülne bevonni a programba, kb. 150 millió tonnával lehetne csökkenteni a kibocsátást, ami már közel fele a vállalt célnak. 3.5. Aktivitás a „passzív házban” A Német Energiamegtakarítási Rendelet, amelyet 2002-ben újítottak meg, elõírja, hogy a házak fûtési energiája évente négyzetméterenként nem lehet több 7–12 liter fûtõolajnál. A gyakorlat azonban már ennél elõbbre jár. Az 1990-es évek elejétõl számos kis energiafelhasználású házat építettek Németországban, amelyek fajlagos fûtõolaj felhasználása 2–7 l/m2/év. Az ún. paszszív házak felhasználása még ennél is kisebb. Ezek olyan optimálisan hõszigetelt épületek, amelyeknek a napsugárzás és a lakók által generált hõ mellett alig van szüksége további fûtésre. Ha tehát egy ilyen házat melegen akarunk tartani, érdemes többet mozogni. A „paszszív házak” persze ma még kivételek, de érdemes aktivitást kifejteni a hõszigetelés területén is. A BASF a lakosság rendelkezésére bocsátott egy egyszerû programot, amelynek segítségével maguk is megbecsülhetik, hogy egy-egy megoldással mennyivel csökkenthetnék fûtési kiadásaikat, illetve miként tudják elérni a rendelet által megkövetelt határértékeket [3]. Források
5. ábra. Egy lakóház infravörös felvétele (BASF)
8
www.k-online.de [1] Special Artikel No. 6., 2007. szeptember 14. [2] Special Artikel No. l., 2007. március 26. [3] Special Artikel No. 2., 2007. május 24.
2008. 45. évfolyam, 1. szám
