Válaszok egy vegyészmérnök szemszögéből, a KFKI Kerámia és Nanokompozit anyagok kutatási osztályáról


Már régebb óta kísért a kíváncsiság, mi is ez az anyag valójában, mit ismerhetünk meg belülről? Szerettem volna mindig is egy kicsit többet tudni arról az anyagról, amivel minden nap dolgozunk, legalábbis többet, mint amennyit a prospektusok írnak róla. Ez a kíváncsi keresés vezetett el a Központi Fizikai Kutató Intézet központjába, Csillebércre.

Itt lehetett szerencsém kikérdezni egy hozzáértő, egy nagyon hozzáértő, vagyis egy nagyon-nagyon hozzáértő személyt, Rónainé Pfeifer Judit személyében, a bennem keringő kérdésekről.

Ezen a helyen is ismét köszönet érte!


Hogy hangzik a helyes elnevezés?

Polimerizált acrylgyanta kötésű ásványi lapok

Mit tartalmaz az anyag pontosan?

Ezt nem tudjuk 100%-osan, de ehhez kell egy kis anyagtörténelem. Kb 100 évvel ezelőtt figyeltek fel a plexi, a polimerizált acrylgyanta előnyös tulajdonságaira. Ezzel szemben volt egy kimagasló hátránya, hogy intenzíven égett, mondhatjuk gyúlékony volt. Az anyag kutatási céljai között első helyen szerepel ennek az éghetőségnek a kontrollálása. Ennek a célnak az elérése érdekében, különböző anyagok hozzákeverésével próbálkoztak a kutatók, ezen belül is a nem gyúlékony ásványi adalékokkal. A kutatások eredménye lett 40 évvel ezelőtt a ma ismert CORIAN®. Az anyagtípus egy kompozit anyag lett, mely kb 1/3 rész acrylgyantából és 2/3 rész alumínium trihidrátból áll. Kompozit annyit jelent, hogy minimum kettő anyag keveréke, de nem új vegyület. Az összekevert alkotó elemek keveréke újabb tulajdonságokkal rendelkezik, nem úgy, mint külön-külön.

Annyit még érdemes hozzátenni, hogy a végeredményhez többféle úton is eljuthatunk, amit a rengeteg bejelentett szabadalmi jogvédelem is bizonyít. Ami viszont arra enged következtetni, hogy pontosan nem tudjuk megmondani, hogy miből tevődik össze az anyag, hát még, ha hozzávesszük a színezékek adalékait és arányait is.

Azt viszont végérvényesen leszögezhetünk, hogy a felhasználást és az alkalmazási célokat ezek a különbségek már nem érintenek. A végeredmény szempontjából, bármelyik lapgyártó termékéből, egyenértékű végterméket állíthatunk elő.

Mit jelent az, hogy polimerizált acrylgyanta?

A polimerizált, mint megtudtam, annyit jelent, hogy a molekulák kötési rendszere átalakítható, polimerizálható. A molekulák belső kettős oxigén kötése felszabadul, és molekulák közötti egyes kötéssé alakul. Ezt úgy kell elképzelni, mint ahogy egy nyaklánc szemei egymásba kapaszkodnak összefűzésük után. Így láncalakú, síkhálós vagy térhálósodó óriásmolekulák keletkeznek. Ez az anyag ebben a formában kiváló kötőanyagnak bizonyult, mely megköti az alumínium-trihidrát részecskéket, melyek a lapok stabilitását biztosítják.

Mi az, hogy aluminium trihidrát?

Ez egy bányászott bauxit származék, tehát innen az ásványi kifejezés.Alumínium oxid, de semmi köze az alumíniumhoz. Hasonlóképpen, mint ahogy a rozsdának sincs a vashoz. Az aluminium-trihidrát elnevezés az oxigén atomok kötődéséből fakad. Ez az anyag a lapok gyártásánál 1/100-ad mm-es nagyságú poralakban kerül a gyantához.

Mennyire természetközeli ill. ásványi anyagok ezek?

Mint már említettem, az aluminium-trihidrát egy bányászott bauxit származék. A természetben előforduló ásványi anyag. Az acrylgyanta pedig szén, oxigén és hidrogén atomokból áll.

A késztermék milyen szinten környezetbarát vagy sem?

Talán a pontosabb meghatározás a nem környezetszennyező lenne, mivel még is egy műanyagról van szó. Ha viszont azt vesszük, hogy előállításához nem a létszükséglethez kapcsolódó erőforrásokat kell felhasználni, mint például erdő vagy ívóvíz, akkor talán még is mondhatjuk, hogy környezetbarát.

Az anyag 100%-ban újrafelhasználható. Nem toxikus és élettartama alatt sem bocsát ki magából toxikus gázokat, ami azt is jelenti, hogy az idő előrehaladtával nem változik összetétele, nem öregszik el. Homogén szerkezete miatt nem szív magába semmilyen idegen anyagot, melyet azonnal vagy akár később megváltozott formában kibocsátana.

A természetben nem oldódik, nem jut a talajvízbe. Szakszerű elégetésénél, ami elegendő, ill. sok oxigént jelent, ártalmatlan az égésterméke. Ugyan is vízzé, széndioxiddá és alumínium oxiddá alakul.

Miért lehet hajlítani melegen?

A magas, hőre lágyuló gyantatartalom miatt és a hozzákevert alumínium-trihidrát poralakja okán. (thermoforming)

Miért marad úgy?

A hőre lágyuló gyanta, ellenkező folyamata a kihűléskor tapasztalható szilárdulás. Hőkezeléses formálás után, az eredeti anyagszerkezet változatlan marad. Persze itt most ki lehetne térni a nagyszemcsés dekorok eltérő hőkezeléses formálására is, amit viszont inkább a felhasználási kézikönyvekben olvashatunk.

Miért lehet ezt faipari szerszámokkal megmunkálni?

Ezt az anyag keménységi beállításainál vették figyelembe. A kutatások során fontos szempont volt a megmunkálhatóság. (Úgy gondolom, hogy ez csak a faipari szakma „szerencséje”, hogy ezt a szuper anyagot a faipar dolgozhatja fel.Megjegyzés: A szerk.)

Mitől ilyen homogén ez a felület?

Az acrylgyanta tartalomtól. A gyanta szinte egy folyékony masszává alakítja a por alakú, alumínium-trihidrátot, mely teljesen homogén, rés és légbuborék nélkül keményedik ki.

Mitől lehet magasfényűre polírozni?

Pontosan az előbb említettek miatt. A magas fény, mint tulajdonság, nem elsődlegesen az anyagok szerkezetében keresendő. A magas fény  felületi tulajdonságként értelmezhető. Ez ugyanis fénytörés kérdése. Minél símább egy felület annál egyenletesebben veri vissza a fénysugarakat. Minél érdesebb egy felület annál rendezetlenebb a fényvisszaverődés.

Tehát minél homogénebb egy anyag, annál jobban juthatunk el a magas fény eléréséhez, polírozás útján. Erre kiváló példa az üveg.

Az újrahasznosításnak vannak lehetőségei?

Az acrylgyanta kötésű homogén ásványi lapok, teljes mértékben újrahasznosíthatóak. Mivel a kompozit anyagok csak keverékek, így álltalában szét is választhatóak. A gyanta melegítés hatására kiolvad és visszamarad az alumínium-trihidrát. Ez az egyik megközelítés az alapanyag szintű újrahasznosításhoz. A másik pedig, hogy darálékként vagy zúzalékként lehet a következő gyártási procedúrában a gyantához keverni.

Ami a napjainkban viszont még egyenlőre negatívan hat, az az, hogy a begyűjtése és visszaszállítása a lebontott vagy kiszolgált termékeknek, ill. maradék anyagoknak több szállítási környezetszennyezést okoz, mint az újrafelhasználás által elérhető előnyök.

Így bár az újrafelhasználás előtt nem állnak fizikai akadályok, jelen esetben még sem gazdaságos.

A ragasztásnál mi történik?

A ragasztó, gyorsan polimerizálódó B komponense miatt, úgymond megbontja a közvetlen lapszerkezetet és a már kikeményedett lap gyantájával polimerizált kötést alkot. Ez a kötés rendszerint erősebb, mint lapban kialakult eredeti szerkezeti kötés ereje.

Ezt a ragasztott elemek töréstesztjei rendszeresen bizonyítják, mert inkább a lap törik el mint sem a ragasztás.

Forrás: KFKI Kutató Intézet, Budapest

Wikipédia

Írta: Kerekes János

A kérdések itt értelemszerűen nem fedhetik az összes felmerülő kérdést. Ezért szívesen várok minden olyan érdeklődést, amire itt nem került sor, nem lett megválaszolva. Kérdezzen bátran!