A műanyagok az életünk minden részében megtalálhatók. Ma már nem élhetünk nélkülük, sőt a mai generáció el sem tudja képzelni, hogyan élhettek az elődeink műanyagok nélkül.
A tudomány és az ipar ma már céltudatosan keresi a megfelelő tulajdonságokkal bíró műanyagokat. Ma az egyik kutatási terület a lebomló műanyagok keresése. De ezekről majd egy későbbi cikkben fogunk beszélni. Most a kezdetekről.

1. Linóleum, a kezdet kezdete
2. Bakelit, a beton-kemény szigetelő
3. NYLON, mint ejtőernyő és harisnya, avagy NowYou Lost Old Nippon!
4. Kevlár, keményebb az acélnál

1. Linóleum, a kezdet

Minden műanyag főleg kőolajból készül. A kőolajat Texasban fedezték fel a 1859-ben. A linóleumot 1863-ban, egy Waltonnevű angol találta ki, és, természetesen, még nem kőolajból készítette. Észrevette, hogy a lenolaj kence felületén egy erős, bőrszerű réteg jön létre a levegőn. Gondolta, hogy meggyorsítja a szilárdulást és megerősíti az anyagot, ha sokféle padlóvédő anyagot kever bele. A lenmagolajba fenyőgyantát, mészport, őrölt parafaport, és fűrészport kevert, és a padlóra kente. Szépen elterült a kence. Az egész megkeményedett, rugalmas volt, és nem szakadt szét. A feleségének is tetszett, mert azt remélte, hogy ez a szőnyegszerű anyaghelyettesítheti a drága gumit, és megvédi a fapadlókat. Fényes, és vízálló volt, könnyű volt tisztítani. Hogy erősebb legyen, kender-vászonra, vagy juta-rostokra terítette a sűrű anyagot. Ezzel gyorsabban is kötött az anyag, és olyan háztartási anyagok, mint az ecet, és a konyhasó is gyorsították a megkeményedést.Szerencséje volt.

A felesége bátorította, hogy keverjen belefestéket,tegye színessé. Sikerült. A lelkes Walton Linóleumnak nevezte el a szőnyegét alatin”linum” (len) és „oleum” (olaj) szavakból. A találmányát szabadalmaztatta, az elnevezést azonban nem, így a linóleum név közkinccsé lett.

      2. Bakelit, a beton-kemény szigetelő

Eltelt mintegy negyven év a linóleum feltalálása óta. A gyanta volt az a közös anyag, amielvezetett az első mesterséges anyaghoz a bakelithez. Walton, és lelkes követői nem voltak vegyészek, ezért vaktában kísérleteztek. Nem ismerték a katalizátor fogalmát, és többnyire az otthon talált tisztítószerek, és egyéb anyagok bekeverésével igyekeztek a gyártást gyorsítani, és a minőséget javítani.

Egy belga származású amerikai vegyész Leo Baekeland igyekezett a fa konzerválását nem a festéssel, hanem gyantás átitatással elérni. Tudta, hogy a gyanták nagyon hosszú molekulák, úgynevezett polimerek, amik kis molekulák összekacsolódásából keletkeznek, és teljesen megváltoznak a fizikai tulajdonságaik is. Valamint, a shellac-ot is próbálta helyettesíteni, mert azt a KerriaLacca nevű bogárból vonták ki. Két egyszerű, a kőolajból kinyerhető, szintetikus anyagot kevert össze, a formaldehidet és a fenolt. Ha nem kontrollálta a reakciót, akkor az lassan, magától is végbement, és egy jól alakítható masszát kapott. A hőmérséklet, a nyomás, és katalizátor megválasztásával viszont tetszés szerint szabályozhatta a végterméket.Saját laboratóriuma volt otthon, ahol folytatta a kísérleteit s bebizonyította, hogy a legkülönfélébb anyagokat – fémeket is – befogadja a világ első, teljesen szintetikus anyaga. Magáról, Bakelit-nek nevezte el ezt a műanyagot. Látván a polimer variálhatóságát, keménységét, tűzállóságát, kis súlyát, valamint rendkívül jó elektromos szigetelő képességét,1001 terméket vizionált, amik többsége meg is valósult. Az első sorozatgyártott bakelit termék egy autó sebességváltó gombja volt.

     3. A NEJLON. Vele nyerték meg a háborút, és a női szíveket?

Eltelt újabb negyven év a bakelit feltalálása óta. A bakelit csak szénből, oxigénből és hidrogénből áll, mint nagyon sok más műanyag is. Ha az alapanyag molekuláiba becsempészünk egy kevés nitrogén atomot, elképesztő változást tapasztalhatunk. Egy óriási, új világ nyílik meg előttünk, amiben megszületett a nejlon, és a pótolhatatlan kevlár.

A fejlesztés az amerikai Du Pont cégnél, tervezetten történt. A céget Éleuthère Irénée du Pont alapította (férfi), miután nagyapja elmenekült a francia forradalomterrorja elől, és 1800. január 1-én amerikai földre tette a lábát.

Amerikában a DuPontcég folytatta a nitrogén-tartalmú anyagok gyártását, és fejlesztését. Puskaport, majd cellulóz alapú festékeket gyártott. A cellulóz kiváló rostanyag, de nem könnyű úgy megváltoztatni, hogy hosszú és erős szálak alakuljanak ki belőle.

Az úgy történt, hogy amikor Wallace Carothers, a polimer kutatócsoport vezetője visszatért az ebédjéből, a lombikból ki akarta venni a keverő kanalat. A léből millió pókfonál emelkedett ki, és nem engedte el a kanalat. Odahívta a kollégáit, akik tréfásan megjegyezték, hogy máskor jobban mosogass el Johnny. Ez olyan, mint a selyemgubó – mondta Wallace, és mindenki tudta, hogy sikerült. A cellulózból végül létrehozták a műselymet. Ebben a természet még segített, a cellulóz alappal. A DuPontazonban, teljesen szintetikus anyagokból akart használható műanyagot gyártani.1930 tavaszára Carothers és csapata már két új polimert szintetizált. Az egyik egy fehér, rugalmas, de erős paszta volt, amiből később a nejlon lett. A másik a neoprén volt, egy szintetikus kaucsuk, amelyet a háború alatt széles körben használtak. Mindkettő hozzájárult a háború megnyeréséhez, mert nem kellettek hozzájuk trópusi nyersanyagok.

A képen Wallace Carothers, aki a csodálkozást csodává változtatta

A nejlon első példánya (6,6 Nylon), amit Wallace Carothers 1935-benállított elő a DuPontKísérleti Állomásán, rendelkezett minden kívánt tulajdonsággal. Elképesztő szakítószilárdsága volt. Rugalmas volt, kopásálló, így fonható volt géppel, csillogott, és átlátszó volt, ami a könnyedségét mutatta. Ehhez azonban az ipari termelését is ki kellett dolgozni, mert a laborban könnyű, agyártási folyamat ellenben igen összetett, és kockázatos folyamat. A DuPont 1938 szeptemberében szabadalmat szerzett a polimerre, és gyorsan monopolhelyzetet szerzett a szál felett a világpiacon.Delawareben nyitották meg a világ első nejlon-gyárát, ahol 1800 ember kapott munkát.

Az 1935-ös New York-i Nemzetközi Vásáron mutatták be a nejlon-harisnyát. Néhány kisebb kétely után abszolút sikert aratott. Az egyik kétely az volt, hogy taszítja az izzadságot. A győzelemhez azonban a számtalan jó tulajdonsága vezetett, mint az olcsóság, strapabíró képesség, gyors száradás a mosás után, a csillogás, és hogy egész harisnya-nadrágot lehet belőle kötni, nem kellett harisnyatartó. Már a műselyem is gyorsan hadi alkalmazása került. A nejlonból készült ejtőernyők, és a kötélzetük előnyeit hosszan lehetne sorolni a valódi selyem ejtőernyők és a kender-kötelekkel szemben. A Damyl horgászzsinórok, és a hegymászók köteleinek, sátrainak, kabátjainak, és a síelők felszereléseinek előnyeit nem kell itt bizonygatni.

A NYLON név keletkezése is a múlt homályába vész, mint az OK kiszólás. Az USA háborúba lépése után született az egyik legenda, hogy a japánokat kigúnyolja: Now You Lost Old Nippon (N.Y.L.O.N.)

        4. A Kevlár, könnyű, de erősebb az acélnál

Az 1960-as évek elején aDuPont-nál célzottan keresték azt az elszakíthatatlan műanyag szálat, ami a versenyautók gumiabroncsában helyettesítheti az acélhálót, illetvekönnyű, de erős gumiabroncsok gyártásához vezet. Az acél-betét nehéz és merev volt, nem tapadt a mű-gumihoz, és ütésre szétszakította belül a neoprén gumit. A nejlon példáján, még erősebb köteleket, szöveteket és halászhálókat kívántak gyártani belőle. StephanieKwolek lengyel-amerikai vegyész találta fel a kevlárt, amikor a DuPontnál dolgozott. A Kevlar márkanevet is ő találta ki, és megkapta rá a márkanév oltalmat.

Olyan polimerekkel dolgozott, amikfolyadékkristály formájában,oldatban lebegtek. Ezekkel senki nem foglalkozott, mert teljesen ellenkezett az akkori polimerekre vonatkozó felfogással. Valamint, éppen, valami nagyon keményet kerestek.Az ilyen oldatzavaros, keveréskor opálos és alacsony viszkozitású volt, és általában kidobták.

Kwolek azonban rávette a szálhúzót kezelő technikust, Charles Smullent, hogy tesztelje az oldatát, és meglepődve tapasztalta, hogy a szál az oldatból gyorsan megszilárdul, és nem törik el, ellentétben a nejlonnal. A fizikai mérések eredményeit nem hitték el. A műszert elküldték kalibrálásra.

Kwolek is csodálkozott a véletlen felfedezésen, de ő éppen azért foglalkozott a reakcióval, mert ezek a rendkívüli tulajdonságok, kémiailag benne voltak az anyagban. Tudta, hogy a gyűrűs molekulák rendkívül erősek, és a minden szálat, mindenhol összetartó hidrogén-oxigén hidakból álló háló megbonthatatlan (–NH … O=   ). Ezért bízott az anyagban, ezért ragaszkodott az új anyag teszteléséhez. A szálakból készített szövetnek ötször nagyobb volt a szakítószilárdsága, mint az azonos súlyúacélnak.

Szakítószilárdsága 3.620 MPa. Egy hajszál-vékony kevlár szál több mint 70 kg-ot bír el. Eredeti tulajdonságait megőrzi mínusz 200 fokig, és plusz 4-500 fokig. Kohászok, tűzoltók védőfelszerelése ma már elképzelhetetlen kevlárszövet nélkül. A Napfénynek, és az UV sugárzásnak azonban, nem tud ellenállni. Szabadtéri alkalmazás esetén takarni kell, vagy erős UV-elnyelő anyaggal kell keverni.

A kevlárt olyan sok eszközhöz használják, hogy jogos a kérdés, hogy azelőtt, ezeket miből csinálták? Néhány alkalmazása:

• Védőruházat. Civil és katonai védő-sisakok, mellények, és arcmaszkok, amik még gránát-szilánkok ellen is védenek. Páncélozott harcjárművek, tankok, politikus-autók, repülőgép-hordozók létfontosságú tereinek burkolata. Vágások, ütések, horzsolások és hő elleni védőfelszerelések. Lényegesen könnyebbek és vékonyabbak, mint a hagyományos anyagokból készült kesztyűk, kötények, dzsekik, nadrágok. Motorkerékpár védőruházatban használják a baleseti, súrlódó helyeken, például a térden, vállakon, a háton és a könyökökön.
• Vegyszerálló. Sem sav, sem lúg meg nem bontja.
• Sportfelszerelések
• A kevlár könnyűsége és kopásállósága verhetetlen a fa-, és bőr kenukkal szemben. A verseny-, és túra-hajók, valamint az összes lapát-típus készítésében is első lett. Kevesebb fát vágtak ki ezután.

• Kerékpárabroncsok belső béléseként használják a defektek megelőzésére.
• Asztalitenisz, tenisz, és nagyon sokféle, más labdajáték ütőihez.
• Ejtőernyők, sokféle siklóernyő, valamintfüggőhidak függesztő-köteleit készítik belőle.
• Vívó-kabátokban. Íjászatban.
• Versenyhajók vitorláiban.Hegymászó-felszerelésekbe, és elszakíthatatlan kötelekbe szövik bele a kevlár szálakat, amiket aztán polietilén hüvelyben tartják párhuzamosan.
• Kosárlabda, ésfutballcipők, és mindenfajta cipőfűzők, síbakancsok.
• A bikaviadal-arénában a pikadorok lovait védik a kevlár takarók.
• Akusztikai rendszerekben. A kevlár hasznos akusztikai tulajdonságait hangszórókúpokban, különösen a basszus- és középfrekvenciás hangfalakban használják ki. A kevlár akusztikus magként használható vonókon és vonós hangszereken.Dob-bőrök, és Fafúvós „nád”.
• Serpenyőkben,teflon helyettesítőjeként használják.
• Optikai kábelek erősítő eleme, főleg audioadat-átvitelhez használt kábelekben. Külső védő-burkolataként megvédi a kábelt a sérülésektől és a törésektől.
• Fékek. Azbeszt helyettesítésére használják a fékbetétekben. Az azbeszt por mérgező, míg akevlár anyagok ártalmatlanok.
• Némelyik okostelefon típusnak kevlár hátlapja van a rugalmassága és a jelátviteli semlegessége miatt.

Szénszálas, és üvegszál-erősítésű műgyanta kompozitok rost-anyaga

–        Az F1-es versenyautók egybeöntött „monocoque” teste.

–        A széria autók egyre több részétkevlárralerősített újrahasznosítható műanyagból gyártják

–        A repülőgépek szárnyai, és egyre több alkatrésze készül kevlár kompozitból.

–        A helikopterek rotorjai, üzemanyagtartályai is tartalmaznak kevlárt.

–        A tengeri ár-apály erőművek és a szélturbinák lapátjai is kevlár szál, és epoximátrix kompozit anyagokból készül

Csepiga Zoltán
2026.01.24