Gazdaság

Kő a műanyagban

Hazánk üvegszál-behozatali függőségét szüntetheti meg a magyar fejlesztésű, bazaltszálakat alkalmazó technológia.

Speciális, rendkívül ütés- és hőálló textíliából készítették az űrhajósok szkafanderének egyik belső rétegét a nyolcvanas évek Szovjetuniójában – ezt a selymes tapintású, méregdrága szövetet bazaltból szőtték. Az űrkutató nagyhatalom mellett Magyarországnak is volt tapasztalata az általában az építőiparban felhasznált bazaltszálak előállításában, s ez a hagyomány játszott közre abban, hogy a hazai cégek most a csaknem elfeledett technológia felhasználásával új, olcsó és tartós szálerősítésű műanyagokat gyárthatnak. Ezeket a Nemzeti Kutatási Fejlesztési Program keretében konzorciumot alkotó vállalatok, valamint a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) 500 millió forintos ráfordítással fejlesztették ki. A bazaltszál erősítésű műanyagok egyenértékűek a ma használt egyéb szálakkal erősített, ám sokkal drágább kompozitanyagokkal.


Kő a műanyagban 1

Bazaltszál a műanyagban. Fönt a kezelés előtt lazán, lent a felületaktív anyagok adagolása után tartósan.

A személyautók száz kilométeren ötliteres, vagy annál is kevesebb benzinfogyasztását ma már leginkább tömegcsökkentéssel lehet elérni, ennek pedig csak egy útja van: ha a gyártók kevesebb fémet építenek az autókba. Így mára a karosszéria után a motortéri elemek egy része is speciális műanyagokból készül. Ezek tömege mindössze hatoda-hetede a fémekének, miközben tulajdonságaik sok tekintetben már megközelítik azokét, alkalmazásukkal ezért akár több száz kilogrammal is könnyebb lehet a jármű. „Elsősorban a gépjárműipari beszállítók hasznosíthatnák a bazaltszálas műanyagokat – magyarázza Czigány Tibor, a BME polimertechnika tanszékének vezetője, a projekt koordinátora -, ha ugyanis olcsóbban állíthatják elő a szálerősítésű kompozitokat, komoly versenyelőnybe kerülhetnek.”

A hazai műanyagipar évente tízezer tonna üvegszál erősítésű kompozitot használ föl, és mivel nálunk nincs üvegszál-gyártás, ezt a mennyiséget külföldről kell behozni. A kompozit egy kilogrammja nagyjából ezer forintot kóstál, míg a hazai nyersanyagokból kialakított bazaltkompozitok csak 330 forintba kerülnek. „Ha a behozatal egy részét sikerülne az itt előállított bazaltszálas anyaggal kiváltani, százmilliókat lehetne megtakarítani évente” – húzza alá Czigány Tibor.

Ahhoz, hogy a műanyagot tartóssá tegyék, általában nagy szilárdságú anyagot kevernek hozzá: ez jobbára üvegszál, szénszál, vagy kevlárszál. Ezek hátránya, hogy bár a polimerekhez adagolva jó minőségű anyagokat eredményeznek, nagyon drágák. Kiváltásukról szólva, a Composites Technology amerikai szakfolyóirat 2000. augusztusi számában megjelent összefoglaló munka is kiemeli a bazaltszál mint új, természetes erősítőanyag jelentőségét. Ennek gazdaságos termelését azonban mindeddig sehol sem sikerült megoldani – Magyarországot kivéve.

Tartós vattacukor


Vulkanikus eredetű kőzet, megszilárdult láva a bazalt, amely Magyarországon nagy mennyiségben fordul elő, például a Dunántúlon a Kő-hegyen, vagy a Zánka melletti Hegyestűn. A bazaltból itthon harminc éve gyártanak szálat, méghozzá nagyon olcsó technológiával. A ma a Toplan Tapolcai Bazaltgyapot Kft. által is alkalmazott eljárás lényege, hogy a kőzetet magas hőmérsékleten – 1580 Celsius fokon – visszaalakítják lávává. A szálhúzás a vattacukor készítésére emlékeztet: a megolvadt bazaltot gyorsan forgó hengerekre vezetik rá, amelyekről a centrifugális erő következtében apró bazaltcseppek válnak le; a szerteszét repülő cseppekből szálak alakulnak ki, amelyek aztán lehűlve megdermednek. E szálak vegyileg közömbösek, ezért korrózióállóak, éghetetlenek, és biológiai úton sem bomlanak le. Hő- és hangszigetelő képességük, mechanikai tulajdonságaik is kiválóak, így az épületszigetelésben kőzetgyapotként már régóta alkalmazzák ezeket.

Ahhoz, hogy az itthon már nagy rutinnal gyártott bazaltszálakat műanyagok erősítéseként is eredményesen lehessen használni, a BME vezette konzorcium kutatóinak számos újítást kellett bevetniük. Először is textilipari eljárásokat ötvöztek a műanyaggyártásban használt módszerekkel: a szálakból kártolással – elemi szálakra bontással – paplant készítettek, amelyet szintén szálakból álló műanyaggal „szőttek össze”, az úgynevezett tűnemezeléses technológiával. A paplant aztán 195 fokon préselték lemezekké.

A szálerősítő kompozitoknál lényeges követelmény, hogy a szálak és az azokat befogadó műanyag mátrix között szoros kapcsolat alakuljon ki. „Ellenkező esetben hiába tartós az erősítő anyag, behatásra kihúzódik a műanyagból, és nem javítja annak tulajdonságait” – mondja Czigány Tibor. A magyar szakemberek azonban a kártolás közben különféle felületaktív anyagok adagolásával elérték, hogy a bazaltszálak erősen, kémiai kötésekkel kapcsolódjanak a műanyaghoz – így a gépjárműiparban is alkalmazható anyagokat állítottak elő. Olyanokat, amelyeknek egyszerre jó az ütésállóságuk és hajlíthatóságuk. E két, a gépjárműgyártás szempontjából fontos tulajdonság együttes jelenléte azért említésre méltó, mert ezek a hagyományos technológiákkal általában csak egymás rovására javíthatók.

A BME nemcsak a bazaltszál gyártásának technológiáját dolgozta ki, hanem az anyag teljes életciklusát felölelő, az újrahasznosítást, valamint a már meglévő bazalt- és kompozithulladékok felhasználását is magában foglaló eljárásrendszert is. Ennek különösen a partnervállalatok láthatják hasznát, amelyek már alkalmazzák is az új, bazaltszál-erősítésű műanyagokat. Ender Melinda, a Nemesvámoson működő Csatári Plast Kft. kereskedelmi vezetője szerint az új anyaggal olcsóbban képesek egyebek mellett a Tungsram-Schréder Rt. számára is gyártott, PVT típusú fogyasztásmérő termékcsaládjukat előállítani. Ezeknek a villamos szekrényeknek ugyanis különleges minőségi követelményeknek – ilyen például a rendkívüli ütés-, UV-, hő- és lángállóság – kell megfelelniük. „A fejlesztésre a verseny késztetett minket – mondja Ender Melinda -, úgy látjuk ugyanis, csak így erősíthetjük pozícióinkat a beszállítói piacon.” A cég az elmúlt években a BME-vel együttműködve 50 millió forintot költött a bazaltszálas anyag fejlesztésére, és abban bízik, hogy az új technológiának köszönhetően csökkentheti árait.


Kő a műanyagban 2

Bazaltszál gyártás. Lávából húzzák.

Hasonlóan gondolkodik Zubonyai Ferenc, a Pemű Rt. – a konzorcium másik tagja – főmérnöke is, aki szerint elsősorban a BME szakembereinek köszönhető a sikeres fejlesztés. „Egyes multinacionális cégek szerint a magyar kutatóhelyek általában nem piacorientáltak. Én éppen az ellenkezőjét állítom. Ötéves tapasztalat birtokában mondhatom, hogy a BME kutatói nemzetközileg is felkészültek, eredményorientáltak” – teszi hozzá Zubonyi Ferenc. Szerinte ma már nem öncélú az alapkutatás, eredményei konkrét termékben jelennek meg. A Pemü Rt. elsősorban járműipari és villamos ipari termékgyártást valósít meg, arra építve, hogy a bazaltszálas alapanyag olcsóbb és erősebb. Mi sem jellemzi ezt jobban, mint hogy Czigány Tibor kutatócsoportja a sikeres innováció után most a sorozatgyártási módszerek finomításán és autóipari termékcsalád fejlesztésén dolgozik.

Ajánlott videó

Nézd meg a legfrissebb cikkeinket a címlapon!
Olvasói sztorik