Ugrás a tartalomhoz

A polimertechnika alapjai

Czvikovszky Tibor, Nagy Péter, Gaál János (2007)

Kempelen Farkas Hallgatói Információs Központ

1.4 A szerkezeti anyagok együttes fejlődése

1.4 A szerkezeti anyagok együttes fejlődése

A technika szerkezeti anyagai (engineering materials) között a fémek vezető szerepe az ipari forradalom kezdete óta vitathatatlan.

A második világháború utáni első két évtizedben egyre gyorsult mindhárom nagy szerkezeti anyagcsalád, a fémek, a polimerek és a kerámiák (szilikátok) termelése és felhasználása. A tömegtermeléssel gyártott, egyre hozzáférhetőbb közszükségleti cikkekhez, magához a háború utáni újjáépítéshez és az egyre korszerűbb termelő berendezésekhez egyaránt egyre több szerkezeti anyagra volt szükség. A hidegháború évtizedeiben az acéltermelés még külön gyorsítást is kapott. A leggyorsabb relatív fejlődést azonban – 1945 és 1965 között tízszeresre növekedve – elérve a millió tonna/év nagyságrendet a legújabb szerkezeti anyagcsalád: a szintetikus polimerek mutatták. (A világ nyersacél termelése 1965 táján évi 300 millió tonna körüli volt, 2000-ben valamivel több, mint évi 600 millió tonnára becsülhető.)

Európa, Észak-Amerika és a Távol-Kelet fejlett ipari országainak együttes termelése nyersacélból, polimerekből és műanyagból (a műkaucsuk és műszálak nélkül), 1965 és 1991 között

1.3 ábra: Európa, Észak-Amerika és a Távol-Kelet fejlett ipari országainak együttes termelése nyersacélból (…), polimerekből (—) és műanyagból (---) (a műkaucsuk és műszálak nélkül), 1965 és 1991 között [1.7]

A polimer anyagtudomány új anyagait számos esetben a születő új technika: pl. a hangsebességhez közeli légi közlekedés, a mikrohullámú hírközlés, az elektrotechnika, az elektronika és a számítástechnika hívta elő, teremtette meg, olyan új követelmények megfogalmazásával, amelyet a hagyományos szerkezeti anyagok soha sem elégíthetnének ki. A szintetikus polimerek valóban a 20. század technológiájának „méretre szabott” szerkezeti anyagai. Ebből következőleg a szerkezeti anyagok egymáshoz mért fejlődését nem is érdemes versengésnek tekinteni, eltérő funkcióik révén gyakrabban egészítik ki, „segítik” egymást egy-egy termékben, mintsem hogy „kiváltaná” egyik a másikat.

A fejlődés mindenesetre a 20. század utolsó három évtizedében sem állt meg.

A fémek, polimerek, kerámiák és kompozitok viszonylagos szerepének, fontosságának változása a történelem során

1.4 ábra: A fémek, polimerek, kerámiák és kompozitok viszonylagos szerepének, fontosságának változása a történelem során (szabálytalan időskála) [1.10]

Rendkívül tanulságos a nyersacél és a szintetikus polimerek (műanyagok, műszálak és szintetikus kaucsuk) egyidejű fejlődését nyomon követni a „nyugati világ” (Észak-Amerika, Nyugat-Európa és a Távol-Kelet) összesített termelési adatainak tükrében az elmúlt negyedszázadban.

Az 1.3 ábra jól mutatja, hogy amíg az acélgyártás az elmúlt 20 évben gyakorlatilag stagnál (és a katonai szembenállás feszültségének csökkenésével pedig még tovább csökkenhet), addig a szintetikus polimer termelése az olajár-robbanás megrázkódtatásait (1974, 1979) is hamar kiheverve az elmúlt három évtizedben egy további nagyságrendet növekedett. Az abszolút számok összehasonlításából pedig kiderül, hogy volumenben (millió m3/év) számolva a fejlett országok már több, mint két évtizede több szintetikus polimert használnak, mint acélt, s a különbség azóta is fokozódik a polimerek javára.

Az 1.4 ábra a főbb szerkezeti anyagcsaládok viszonylagos súlyát, relatív fontosságát mutatja be a technikatörténet során. Az előrejelzés az 1980-as évek közepéről való. Ez a fejlődés a műszaki anyagtudomány eredményeiben, az anyagszerkezettan és a technológia új típusú kölcsönhatásában gyökeredzik.