Poliwęglan: coraz większa paleta zastosowań

• Strona główna
• Artykuły
• Poliwęglan: coraz większa paleta zastosowań

2014-06-23

Poliwęglan, jak chyba żadne inne tworzywo sztuczne, cieszy się ogromną rotacją, jeśli chodzi o branże będące na przestrzeni lat jego najważniejszymi użytkownikami. W tej chwili na liście segmentów najchętniej sięgających po PC znajduje się przemysł elektroniczny (21% udziału w rynku szacowanym w ujęciu tonażowym na 3,7 mln ton rocznie), który wyprzedza folie (18%), nośniki optyczne (16%), branżę samochodową (14%) oraz produkcję sprzętu AGD (12%). Patrząc na zmiany zachodzące w ostatniej tylko dekadzie w kontekście zapotrzebowania na tworzywo, dostrzec można, że jedne obszary powoli odchodzą od sięgania po nie, a drugie wręcz przeciwnie – zwiększają swoje zainteresowanie.

Poliwęglan w motoryzacji…
Wśród branż, które sukcesywnie rozszerzają zakres aplikacji, przy których wymagany jest poliwęglan, wymienić trzeba przede wszystkim elektronikę i motoryzację. Potwierdzają to zresztą dane statystyczne. Jeszcze w 2007 r. w branży samochodowej używano ok. 0,3 mln ton PC, podczas gdy w 2014 r. będzie to już 0,6 mln ton. W elektronice przed siedmioma laty było to 0,5 mln ton, a teraz zapotrzebowanie doszło już do poziomu ok. 0,92 mln ton.

To, iż obydwa segmenty lawinowo zwiększyły swoje zainteresowanie poliwęglanem widać zresztą na co dzień. Przecież w przemyśle motoryzacyjnym kluczowym trendem od wielu już lat jest tworzenie lekkich konstrukcji minimalizujących masę pojazdów i tym samym redukujących zużycie paliwa. Poliwęglan, jako materiał o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych, nadaje się do tego celu idealnie. Na coraz szerszą skalę stosuje się go m.in. przy produkcji paneli drzwiowych i soczewek reflektorów. Przewiduje się, że zgłaszany przez inżynierów samochodowych popyt na PC wzrośnie w ciągu następnych pięciu lat o 20%.

W największym jednak stopniu wypiera poliwęglan w zastosowaniach samochodowych szkło. Dzieje się tak, gdyż posiada on gęstość o połowę niższą od szkła i jest ok. 300 razy bardziej odporny na uderzenia. Coraz intensywniej rozwijany jest zatem trend, by samochodowe przeszklenia oraz rozsuwane, przezroczyste i panoramiczne zadaszenia aut powstawały właśnie z tego tworzywa. Wiadomo np., że panoramiczny dach poliwęglanowy jest nawet o połowę lżejszy od tradycyjnego szklanego, co z kolei skutkuje znaczącym obniżeniem emisji dwutlenku węgla na skutek większej oszczędności paliwa. Produkcja szyb samochodowych z poliwęglanu jest dziedziną, która ma przed sobą perspektywy najszybszej stopy wzrostu, jeśli chodzi o dalsze wykorzystanie PC. Szyby z tego materiału są przynajmniej dwukrotnie lżejsze od szklanych.

Dowodzą tego zresztą konkretne wybory producentów samochodowych. Przykładowo koreański Hyundai, zastępując szkło poliwęglanem, obniżył w ten sposób masę swoich aut o blisko 20 kg. Ponadto, jeśli w samochodzie zamieni się szkło na PC we wszystkich szybach i panoramicznym dachu, to konieczność ogrzewania go zimą i schładzania latem obniży się o 5°C i tym samym system klimatyzacji będzie mniej obciążony, więc nie spowoduje tak dużego wzrostu spalania paliwa.

Tylko ten pojedynczy obszar aplikacji, w których poliwęglan może być substytutem szkła sprawia, że przemysł motoryzacyjny w niedalekiej przyszłości może stać się odbiorcą numer jeden dla producentów omawianego tworzywa.

W ślad za tym od pewnego czasu podążają prace największych koncernów specjalizujących się w produkcji PC. Bayer MaterialScience już w 2010 r. zawiązał sojusz z dwiema japońskimi firmami – Mitsubishi Heavy Industries Plastic Technology oraz Kyowa Industrial - celem poprawy technologii wtrysku wykorzystywanej przy produkcji poliwęglanowych szyb samochodowych. Bayer chce usprawnić proces produkcji szyby z tworzywa sztucznego, który polega na formowaniu wtryskowym, w wyniku czego uzyskuje się kształty niedostępne w oparciu o formowanie szkła.

Analizy cyklu życia udowadniają, że kilogram poliwęglanu użytego przy tworzeniu samochodowych okien oznacza oszczędność 14 – 22 kg emisji dwutlenku węgla w porównaniu ze szkłem. Roczny potencjał redukcji emisji CO₂ na skutek wymiany szyby szklanej na poliwęglanową jest w stanie przynieść oszczędności rzędu 3 mld ton CO₂ (średnia powierzchnia szyby wynosi 4,5 m², przeciętny przebieg samochodu sięga w okresie 12 miesięcy ok. 15 tys. km, a liczba nowych aut produkowanych rocznie na świecie wynosi ok. 80 mln sztuk).

Oczywiście osobnym problemem pozostają koszty, które na etapie wykorzystującym PC znacznie przekraczają te, będące udziałem stosowania szkła. Już teraz jednak zarówno Bayer MaterialScience, jak i SABIC, czyli dwaj najwięksi światowi wytwórcy poliwęglanu, upowszechniają metody pozwalające na produkcję szyb połączonych z innymi elementami samochodu, np. trzecim światłem stop lub mocowaniem dla wycieraczki. Taka wielofunkcyjność przyczynia się do obniżenia nakładów w stosunku do tych, które trzeba ponieść przy tworzeniu szklanej szyby i nieskojarzonego z nią dodatkowego elementu.

…i w elektronice
Postępująca miniaturyzacja urządzeń elektronicznych, telefonów komórkowych i aparatów sprawia, że ze względu na właściwości mechaniczne i stabilność termiczną staje się poliwęglan coraz bardziej preferowanym materiałem wykorzystywanym do tworzenia części dla tej właśnie kategorii wyrobów. Koncern Apple poinformował niedawno, że przygotuje wkrótce tańszą wersję iPhone'a, która wyglądem i rozmiarami będzie przypominać obecną generację urządzenia, ale powstanie nie ze szkła i metalu, jak jest to obecnie, ale z poliwęglanu.

M.in. z myślą o segmencie elektronicznym w ubiegłym roku Bayer MaterialScience wprowadził na rynek specjalne wzmocnione odmiany PC przeznaczone do wytwarzania cienkich, lekkich i wytrzymałych obudów dla laptopów. Podczas gdy tradycyjne urządzenia mogą ważyć 2,6 kg i mieć grubość 3,5 cm, nowa generacja ultra cienkich laptopów cechuje się wagą 1,5 kg i grubością 2,1 cm. Specjaliści z BMS w trakcie ubiegłorocznych targów K w Niemczech przekonywali nawet, że dzięki opracowanym przez nich wzmocnionym poliwęglanom możliwa będzie dalsza obniżka masy sprzętu o kolejne 100 g i grubości aż o 45%, do poziomu 1,4 cm. Zyskiwać mają również producenci obudów. Jeden komplet takiej obudowy może być produkowany w czasie krótszym niż minuta.

Najpopularniejszy obszar zastosowań traci na znaczeniu
Postęp w jednej dziedzinie przemysłowej powoduje niekiedy załamanie w innej. Rozwój i miniaturyzacja elektroniki, które skutkują także wzrostem zapotrzebowania na PC, przyczyniły się jednak do osłabienia popytu w segmencie, który od kilku dekad był dla producentów poliwęglanu najważniejszy. Mowa o nośnikach optycznych, czyli wszelkiego rodzaju płytach CD, DVD, dyskach blue-ray.

Jeszcze siedem lat temu ta część rynku zajmowała pierwsze miejsce na liście konsumentów poliwęglanu. Dzisiaj jest to jeszcze miejsce trzecie, ale już niebawem ustąpi ono pola motoryzacji. W 2007 r. na potrzeby produkcji nośników optycznych przeznaczono ok. 0,87 mln ton poliwęglanu, aktualnie jest to natomiast już tylko ok. 0,6 mln ton. Malejący popyt jest rzeczą wartą odnotowania w kontekście m.in. polskiego rynku, gdyż jest on drugim największym w Unii Europejskiej pod względem produkcji tego rodzaju nośników.

Wszystko jednak nieodwołalnie wskazuje na to, że po ponad 30 latach funkcjonowania na rynku płyty CD z poliwęglanu odchodzą do lamusa. W Europie ich sprzedaż spada od 2010 r. o ponad 10% rocznie. W Polsce spadek ten jest nieco niższy, ale trend i tak jest widoczny. Za taki stan rzeczy odpowiada choćby postęp w cyfrowej dystrybucji muzyki lub filmów. W efekcie z obecnych 16% produkcji odbywającej się z myślą o producentach płyt CD i DVD do końca dekady nastąpić ma spadek do poziomu 10%.

Pewną formą rekompensaty traconego rynku, i to w dodatku powszechnie dostrzegalną, jest zapoczątkowane kilkanaście lat temu przechodzenie z dokumentów papierowych na poliwęglanowe. Wydawane w Polsce od 2001 r. dowody osobiste, tak jak i wszystkie tego typu dokumenty w Europie, powstają z poliwęglanu. Jest to zresztą na tyle interesująca nisza rynkowa, że Bayer MaterialScience oraz SABIC wyłącznie z myślą o niej opracowały specjalne gatunki tworzyw: Lexan i Makrofol, wprowadzając dzięki nim dodatkowe zabezpieczenia dokumentów.

Bayer i SABIC liderami rynku
Zapotrzebowanie na poliwęglan w perspektywie średnioterminowej sukcesywnie wzrasta. Spośród ostatnich dziesięciu lat jedynie w 2009 r. i w 2013 r. zanotowano zużycie niższe niż w roku wcześniejszym. Oczywiście z udziałem na poziomie ok. 1,5% w łącznym wykorzystaniu wszystkich tworzyw sztucznych trudno uważać PC za surowiec o fundamentalnym znaczeniu dla całego światowego rynku tworzyw, choć odnotować trzeba, iż jest to materiał dostępny dla przetwórców od ponad 50 lat.

Aktualnie na naszym kontynencie przetwarzane jest tylko ok. 19% poliwęglanu używanego na całym świecie (w tym w Europie Zachodniej 14%, w Europie Środkowej 3%, a w krajach bałtyckich i WNP 2%). To odsetek niższy w porównaniu z popytem zgłaszanym przez państwa europejskie na wszystkie tworzywa. Liderem pod względem zużycia PC jest Azja, na którą przypada ok. dwóch trzecich globalnego zapotrzebowania (dla samych tylko Chin jest to ok. 37%). Ameryka Północna konsumuje 13% przywoływanego tworzywa.

Ze zrozumiałych zatem powodów niemal wszystkie nowe projekty inwestycyjne realizowane są w Azji, a zwłaszcza w Chinach. Także fakt, że tak wiele trwałych dóbr konsumpcyjnych powstaje właśnie na najludniejszym kontynencie globu ma znaczenie w kontekście instalowania tam dodatkowych mocy dla PC. Przy czym celowość wykorzystania poliwęglanu na każdym z trzech wskazanych kontynentów jest odmienna. W Europie największa jego ilość przeznaczana jest do produkcji arkuszy i folii stosowanych w budownictwie. W Stanach Zjednoczonych i Kanadzie poliwęglan jest używany zwłaszcza w sektorze motoryzacyjnym i transportowym. Azja z kolei najbardziej upodobała sobie omawiany materiał w aplikacjach z dziedziny elektroniki.

Tym, co bardzo mocno wyróżnia omawianą część biznesu tworzywowego jest również fakt, że w odniesieniu do żadnego innego tworzywa nie ma tak małej, jak w przypadku poliwęglanu, rynkowej konkurencji. Sektor posiada dwóch absolutnych liderów w postaci koncernu Bayer MaterialScience (51% istniejących mocy produkcyjnych) oraz SABIC (25%). Drugą ligę producencką tworzą kolejne trzy firmy: Mitsubishi Group (Mitsubishi Chemical, Mitsubishi Gas Chemical oraz Mitsubishi Engineering Plastics), Teijin oraz Styron. Bardzo lokalnymi mocami dysponują natomiast azjatyckie firmy, m.in. Formosa Chemical & Fiber Corporation z Tajwanu oraz Idemitsu Kosan z Japonii.

W przewidywanym czasie nie nastąpią żadne przetasowania w czołówce wytwórców z uwagi na wysokie bariery wejścia i ponadprzeciętnie wysokie koszty związane z dostępem do licencjonowanej technologii.

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 3/2014 "CHEMII I BIZNESU". ZAPRASZAMY.

tworzywa sztuczneBayerSABICprzemysł motoryzacyjnypoliwęglanStyronTeijin