Předchozí dva články se týkaly především surovinové báze a výroby tzv. komoditních plastů. Tyto typy plastů lze charakterizovat jako produkty vyráběné na velkokapacitních jednotkách s kapacitou až 1 milion t, s tepelnou odolností do 100 °C, s nižší prodejní cenou, snadnou zpracovatelností a aplikacemi především v obalovém sektoru (40% podíl). Do rodiny termoplastů však patří i tzv. inženýrské plasty s tepelnou odolností mezi 100–150 °C a také plasty s vysokými užitnými vlastnostmi s tepelnou odolností nad 150 °C. Někteří autoři uvádějí ještě čtvrtou skupinu, tzv. ultrapolymery, které se řadí do absolutní špičky trojúhelníku (obr. 1). Cenově se tyto plasty řadí do kategorie nad 10 000 eur/t. Zatímco u komoditních plastů se prognózuje roční růst o 2–4 %, u inženýrských plastů o 4–6 % a u speciálních polymerů o více než 7,6 %. Podle studie Ceresany má jejich spotřeba do roku 2018 růst dokonce o 8 % ročně. Nejpoužívanějš í inženýrské plasty SAN, AB S a ASA Z hlediska výroby a spotřeby zaujímají první místo mezi inženýrskými plasty kopolymery styren-akrylonitril (SAN) a terpolymery akrylonitril-butadien-styren (ABS) a akrylonitril-styren-akrylát (ASA). Průmyslová výroba ABS byla zahájena v roce 1950 americkou firmou Borg Warner. Současná světová výroba se blíží 11 milionům t, když 75 % produktů se spotřebovává v Asii (v Číně 58 %). Průměrná výše výrobní kapacity se trvale zvyšuje – z 50 000 t v roce 1990 na 250 000 t v roce 2005. Evropa ve výrobě a spotřebě ABS stagnuje a nedosahuje ani 1 milionu t (obr. 2). Největším světovým výrobcem SAN a ABS je tchajwanská firma ChiMei s kapacitou 2,1 milionu t. V Evropě je vyrábějí firmy Styrolution a Styrol, jejich produkce však nestačí pokrýt spotřebu. V Kaučuku Kralupy byla zahájena výroba ABS v roce 1969 emulzní polymerací podle licence italské firmy Mazzucheli s kapacitou 8000 t/rok. V roce 2007 byla výrobna pro svou ztrátovost zastavena. Na druh ém místě polykarbonát Polykarbonát (PC) se mezi inženýrskými plasty řadí spotřebou na druhé místo s 16% podílem. V roce 1953 provedl první syntézu PC Němec Hermann Schnell z firmy Bayer, v USA se v té době podařilo nezávisle totéž Danielu Foxovi. Procesy byly komercionalizovány v roce 1958 a PC je dodáván pod obchodním názvem Makrolon (Bayer) a Lexan (General Electric). Světová produkce PC přesáhla 3,8 milionu t, v roce 2020 má překročit 5,1 milionu t. Evropská spotřeba je necelých 0,7 milionu t. Největším světovým výrobcem je SABIC s instalovanou kapacitou 1,3 milionu t, v Evropě je největší firma Covestro (dříve Bayer). V ČR se PC nevyrábí. Polyamidy (PA6, PA66, PA10, PA12) zaujímají ve spotřebě inženýrských plastů třetí místo. Poprvé byl produkt syntetizován v roce 1935. Průmyslová výroba PA66 byla zahájena v roce 1939 firmou DuPont (USA) pro vláknařské aplikace. PA6 – Nylon 6 se na trhu objevil v roce 1940. V Československu se v roce 1940 podařilo Otto Wichterlemu, pracujícímu pro firmu Baťa, obejít patenty americké firmy a zpolymerovat kaprolaktan a vzniklý PA zvláknit. V roce 2007 existovalo podle dostupných údajů ve světě 300 výrobců PA s kapacitou 9,5 milionu t. Mezi nimi byly i Spolana Neratovice a Silon Planá, které již výrobny uzavřely. Světová spotřeba nejpoužívanějších typů PA6 a PA66 v roce 2011 dosáhla 6,7 milionu t, z toho 53 % tvořily vlákna, 41 % technické díly a 6 % fólie. Ve spotřebě dominuje region Asie-Pacifik s 68% podílem. Hlavním trhem pro PA je Evropa (34 %), následuje Čína (28 %). Mezi největší výrobce PA patří BASF, DSM, Lanxes, DuPont a Solvay. Kromě ropné báze lze pro výrobu některých typů PA využít i biosuroviny. Evropské kapacity inženýrských typů dosáhly výše 1,2 milionu t/rok. Spotřeba v Evropě má růst o 3,1 % ročně a v roce 2018 má překročit 1 milion t. Polymetylmetakrylát – jeden z nejs tarších průmyslových plastů Polymetylmetakrylát (PMMA) patří mezi nejstarší průmyslově vyráběné plasty. Na trh byl uveden v roce 1927 německou firmou Röhm. V roce 2007 vyrábělo PMMA ve světě 22 společností s kapacitou 1,6 milionu t. Na spotřebě inženýrských plastů se podílí 8 %. Do roku 2020 by měla spotřeba růst o 6,1 % ročně. V SR je v provozu jednotka firmy Quin o kapacitě 10 000 t. Polyetylentereftalát (PET) pro vstřikování a vytlačování a polybutylentereftalát (PBT) byly postupně zaváděny od roku 1940 (DuPont v USA a ICI ve Velké Británii). V roce 2007 dosáhly kapacity PBT výše 1,1 milionu t (22 výrobců). Světová spotřeba v roce 2014 dosáhla 1 milionu t. PBT se vyrábí polykondenzační reakcí kyseliny tereftalátové s butadiolem místo etylenglykolu v případě PET. Do roku 2025 se očekává spotřeba 1,65 milionu t, převážně v Asii. PBT má v porovnání s PET větší odolnost proti teplé vodě a lepší průchodnost pro CO2 a srovnatelnou odolnost vůči chemikáliím a špatným povětrnostním podmínkám i podobnou míru bezpečnosti při kontaktu s potravinami. Inženýrská firma Zimmer Polymer Technologies vybudovala od roku 2000 ve spolupráci s Air Liquide 8 zařízení na produkci 400 t PBT za den a 18 zařízení na výrobu PA6 o stejném výkonu. Polyoximetylen – typický představitel inženýrských plastů V roce 2014 dosáhla světová kapacita na výrobu polyoximetylenu (POM) či též polyacetalu 1,2 milionu t (19 výrobců). Typický představitel inženýrských plastů s vynikající tvarovou stálostí v rozmezí teplot –40 °C až +100 °C. Spotřeba do roku 2018 se má zvyšovat o 6,2 % ročně. Za samostatnou kategorii inženýrských plastů jsou považovány jejich různé směsi (blendy, slitiny). Jejich světová spotřeba má vzrůst z hodnoty 1,2 milionu t v roce 2014 na 1,6 milionu t v roce 2020. Světové kapacity ultrapolymerů dosáhly 820 000 t s hlavním podílem USA (25,4 %), následuje Japonsko s 22 % a s 20% podílem svorně Evropa a Čína. Produkty vyrábí 40 firem. Největšími výrobci jsou Sabic, Du- Pont, Asahi Kasei a Solvay. BASF se podílí pouze 2,2 %. Největší podíl má polyfenylenoxid (PPO) s kapacitou 260 000 t. Produkt se vyznačuje vysokou tepelnou odolností a tvarovou stálostí. Uplatnění nachází hlavně v elektronice a medicíně. Do kategorie nejpoužívanějších patří 7 hlavních typů fluorpolymerů s dlouhodobou teplotní odolností v rozmezí 150–340 °C a vynikající chemickou odolností. Fluorpolymery patří mezi plasty s nejvyšší objemovou hmotností (2,2 g/ /cm3) a díky své odolnosti proti stárnutí a příznivým mechanickým vlastnostem se používají v zařízeních na odsávání kouřových plynů. Další uplatnění nacházejí v těsněních, membránách, ventilech, kompenzátorech nebo povlacích na potrubí v čerpadlech. Zajímavou aplikací jsou střechy stadionů. V architektuře se hojně používají k povrchovým úpravám budov. Současná produkce přesahuje 200 000 t. Mezi polysulfony patří tři druhy – PSU, PESU a PPSU s výrobní kapacitou u tří největších výrobců 46 000 t/rok (Solvay, BASF a Sumitomo). Podle databáze MBS jsou světové kapacity těchto specialit 112 000 t/rok. Charakteristickou vlastností je vysoká transparentnost, tuhost, pevnost a chemická a požární odolnost. Tepelná odolnost je od –40 °C do +204 °C. Tyto vlastnosti umožňují aplikace v automobilech, elektronice a moderních osvětlovacích prvcích. Výrobní kapacity polyimidů u 7 výrobců dosáhly 52 000 t/rok. Ceněny jsou pro jejich pevnost, která umožňuje nahradit hliník. Tepelná odolnost se pohybuje od –200 °C do +260 °C (na vzduchu) a 315 °C v inertní atmosféře. Ze škály ostatních polymerních specialit jmenujme kapalné krystalové polymery (LCP), které vyrábí 8 firem s kapacitou 43 000 t/rok, dále ultrapolymery typu polyeterketony (PEEK) a polyaryleterketony (PAEK) a také syndiotaktický polystyren (7000 t u japonské firmy Idemitsu). Kompozitní polymery Specifickou skupinou polymerních výrobků jsou kompozity. Jedná se o kombinaci dvou nebo více materiálů, přičemž jednou z nich je polymer a další jsou ztužující materiály jako tkaniny nebo uhlíková, aramidová a nebo přírodní vlákna. Jako pryskyřice se používají termoplasty nebo též termosety. Ve stavebnictví mají největší uplatnění tzv. lamináty, vyrobené z nenasycených polyesterových pryskyřic, které se odlévají za přítomnosti styrenu, jako síťovadla na vláknité nebo síťovité výztuže. Výhodou je vysoká tepelná odolnost (100 až 230 °C), chemická odolnost a zejména nízká hmotnost stavebních prvků (1,2–2,2 g /cm3), například pro lehké stavby, zásobníky vody. Do roku 2019 se očekává průměrný roční růst spotřeby o 8,8 %. Bioplasty nastupují Další komoditou, která zvyšuje celkovou spotřebu plastů, jsou bioplasty. Podle studie německé agentury nova-Institut se kapacity výroby bioplastů ve světě ztrojnásobí z 5,1 milionu t v roce 2013 na 17 milionu t v roce 2020, což představuje zvýšení podílu bioplastů na celkovém množství plastů z 2 % na 4 %. Evropa by měla disponovat kapacitou bioplastů ve výši 6,7 milionu t v roce 2018. Na tomto růstu se bude nejvíce podílet bio-PET růstem kapacity z 600 000 t v roce 2013 na 7 milionů t v roce 2020. Tento typ bioplastů však není biodegradovatelný. Podle studie by měl činit průměrný roční růst spotřeby biodegradovatelných plastů do roku 2020 pouze 10,8 %. Na prognózovaném růstu výroby plastů má Evropa šanci zejména v segmentu inženýrských a speciálních plastů. V ČR byly výrobny PA a polyfenylenoxidu ve Spolaně Neratovice a ABS v Synthosu Kralupy odstaveny. Pro jejich výrobu lze mnohdy použít i jiné než ropné zdroje, lze uplatnit vědecké a inženýrské přístupy k inovačním procesům v rámci malotonážních výroben. Zajímavou aplikační oblastí zmíněných plastů jsou 3D tiskárny. Podle předběžných hospodářských výsledků světových petrochemických firem, jako jsou BASF, DuPont, Dow, Shell či Exxon Mobil došlo v loňském roce k významnému poklesu prodeje v USD, resp. eurech (souvisí s poklesem cen ropy), ale i zisků (nižší marže). Například ceny nejlevnějšího komoditního plastu – polypropylenu – poklesly v USA od ledna do prosince 2015 o více než 40 %, inženýrský plast ABS zaznamenal pokles cen pouze o 18 %. Vlastnosti plastů lze zlepšovat systémem kompaundování s využitím know- -how z vlastní výroby termoplastů nebo z různých kombinací plastů, včetně přidávání různých aditiv a využívání inovačních strojů a zařízení evropského původu. Ing. František Vörös Sdružení EPS ČR
