تاریخچه پلاستیک - بخش اول

تاریخچه پلاستیک در ۱۵ تاریخ کلیدی

اگر مصرف و تولید پلاستیک با سرعت بی‌سابقه‌ای افزایش یافته است، پس بشر از چه زمانی تا به امروز از پلاستیک استفاده می‌کند؟

در سال ۲۰۲۱، تولید جهانی پلاستیک به بیش از ۴۶۰ میلیون تن رسید. این رشد قابل توجه را می‌توان به جستجوی مداوم بشر برای موادی نسبت داد که دارای مزایایی هستند که همیشه در مواد طبیعی یافت نمی‌شوند. بنابراین، باتوجه به اینکه مصرف و تولید پلاستیک با سرعت بی‌سابقه‌ای افزایش یافته است، ما از چه مدت از پلاستیک استفاده کرده‌ایم؟ در اینجا ۱۵ تاریخ کلیدی برای مرور تاریخچه این ماده کاربردی آورده شده است.

 

پلاستیک یک ماده "عتیقه" است

قرن‌ها پیش از عصر ما، مردم از خواص پلاستیکی برخی موادی مانند لاستیک، کهربا، شاخ و لاک لاک پشت بهره می‌بردند. با حرارت دادن و قالب گیری این مواد، طیف متنوعی از اشیاء را خلق می‌کردند. این پلاستیک‌های اولیه منشا طبیعی داشتند؛ به این معنا که از مواد خام غیرفسیلی (مانند نفت) تهیه می‌شدند و به حداقل پردازش نیاز داشتند. اعتقاد بر این است که اولین پلاستیک شناخته شده که توسط انسان دستکاری شده، لاتکس بوده است که حدود ۱۶۰۰ سال قبل از دوران ما در امریکای جنوبی برای ساخت توپ و مجسمه استفاده می‌شده است.

 

قرن نوزدهم: اولین پلاستیک‌های مصنوعی

اگرچه تاریخچه پلاستیک ریشه در دوران باستان دارد اما تا اواخر قرن نوزدهم، به لطف توسعه پلاستیک‌های مصنوعی، استفاده از آنها رشد زیادی را تجربه نکرد. چندین محقق سهم محوری در این پیشرفت داشته‌اند که تعدادی از آنها در ادامه مطالب آمده است.

 

1862: پارکسین، اولین شکل پلاستیک مصنوعی

نمونه‌های اولیه پارکسین در نمایشگاه بین المللی لندن به نمایش گذاشته شدند. پارکسین، که از سلولز گیاهی مشتق شده است، اولین تجسم پلاستیک مصنوعی را نشان می‌دهد. ساخت آن را می‌توان به الکساندر پارکس نسبت داد؛ اگرچه او در ابتدا به دنبال مواد جایگزینی بود که بتوانند از لاستیک طبیعی تقلید کنند اما درحین تحقیقاتش درمورد نیترات سلولز بود که به طور اتفاقی به ماده جدیدی برخورد کرد. این ماده ویژگی‌هایی ازجمله سفت و سخت بودن، انعطاف پذیر بودن، مقاوم در برابر آب، مات بودن، قابلیت رنگ پذیری و شکل پذیری با ابزارهایی شبیه به فلزات ازطریق قالب گیری فشاری را نشان می‌داد.

 

1870: اختراع سلولوئید و اولین استفاده تجاری از پلاستیک

در آن سال، شرکت فلان و کولاندر، که به خاطر تولید توپ‌های بیلیارد مشهور بود، مسابقه‌ای را آغاز کرد که در آن به هر کسی که بتواند جایگزینی برای عاج، ماده انحصاری مورد استفاده این شرکت در آن زمان، پیدا کند ۱۰۰۰۰ دلار جایزه می‌داد. جان وسلی هایت و برادرانش که چاپگرهایی از ایالت نیویورک بودند، ایده افزایش پارکسین با ترکیب کافور را مطرح کردند که منجر به تولد سلولوئید شد. اگرچه سلولوئید تا سال‌های طولانی به طور گسترده در تولید توپ‌های تنیس روی میز و فیلم استفاده می‌شد اما اشتعال پذیری بالای آن درنهایت آن را منسوخ کرد.

 

قرن بیستم: پلاستیک‌های جدید و کاملا مصنوعی

قرن بیستم شاهد ظهور پلاستیک‌ها در صنعت بود. به تدریج، انواع جدیدی از پلاستیک‌ها شروع به تکثیر کردند و جایگزین کاربردهای مواد طبیعی شدند که به ویژه درطول جنگ‌های جهانی کمیاب، گران یا دست نیافتنی شده بودند.

 

1907: تولد پلاستیک صنعتی با باکلیت

نقطه عطفی اساسی زمانی رخ داد که شیمیدان بلژیکی-آمریکایی، لئو بیکلند، پیشگام در ساخت باکلیت، اولین پلاستیک صنعتی ساخته شده بر پایه پلیمر مصنوعی، شد. باکلیت به لطف خواص عایق الکتریکی و حرارتی همراه با ماهیت سبک خود، و با وجود رنگ‌های مات، ملایم و قهوه‌ای کاربرد گسترده‌ای در مواردی مانند قاب تلفن، دسته قابلمه، پریز برق و زیرسیگاری پیدا کرد. برخی از این اشیاء از آن دوران  "رترو" درنظر گرفته شده و به تدریج درحال تجدید حیات هستند زیرا بار دیگر فضای داخلی خانه‌های معاصر را زینت می‌دهند.

در سال بعد، یعنی ۱۹۰۸ ، شیمیدان سوئیسی، جی. براندنبرگر، اولین ماده انعطاف پذیر و کاملا شفاف، معروف به سلفون، را معرفی کرد.

 

1926: اختراع پلی وینیل کلراید

این تاریخ مهم، آغاز پیروزی تجاری پلی وینیل کلراید (PVC) را نشان می‌دهد . اگرچه در اوایل قرن بیستم، دو شیمیدان روسی، ایوان اوسترومیسلنسکی و فریتز کلات، هر دو تلاش کردند تا از PVC در کاربردهای تجاری بهره بگیرند اما تلاش‌های آنها به دلیل چالش‌های مرتبط با پردازش این پلیمر ناموفق بود. تا سال ۱۹۲۶، والدو سمون با همکاری بی.اف. گودریچ، روشی برای نرم کردن PVC ازطریق افزودن افزودنی‌ها ابداع کردند که این ماده را انعطاف پذیرتر و تولید آن را آسان ‌تر می‌کرد. چهار سال بعد، تولید صنعتی پلی استایرن، که با نام استایروفوم به بازار عرضه شد، آغاز شد. این ماده سخت و با چگالی پایین در ابتدا برای عایق حرارتی در ساختمان‌ها استفاده می‌شد.

 

1935: پلی آمید همه کاره

چند سال بعد، پلی‌آمید برای اولین بار به بازار عرضه شد. این الیاف توسط شرکت شیمیایی امریکایی دوپونت دو نمورس که پیشگام تولید آن بود، با شعار "به استحکام فولاد، به ظرافت تار عنکبوت و با درخشندگی فوق العاده" تبلیغ شد. این پلاستیک با ضریب اصطکاک پایینی که داشت، ارزش خود را در تولید چتر نجات‌های هوایی درطول فرودهای سال ۱۹۴۵ نشان داد. همچنین در تولید جوراب ساق بلند نیز به کار گرفته شد.

 

1938: تفلون و کاربردهای متعدد آن

پلی تترا فلوئورو اتیلن (تفلون)، عایقی که به دلیل مقاومت شیمیایی و حرارتی فوق العاده (تحمل دما تا ۲۵۰ درجه و حتی بالاتر از ۳۰۰ درجه سانتیگراد) مشهور است، کاربرد اولیه خود را در صنایع هسته‌ای نظامی در زمان جنگ پیدا کرد. پس از آن در دهه ۱۹۶۰، به دلیل خواص غیرچسبندگی، به عنوان پوششی برای ظروف آشپزخانه محبوبیت پیدا کرده و به یک ماده اصلی در منسوجات فنی مانند گور-تکس تبدیل شد.

 

1940: پلاستیک در خدمت نیروهای نظامی

درنهایت، تولید سیلیکون و لاستیک مصنوعی بود که نیازهای مواد خام کشورهای درگیر در جنگ جهانی دوم را برآورده کرد. درواقع، نیازهای نظامی جنگ‌های جهانی اول و دوم بود که پیشرفت‌های صنعتی و فناوری را در زمینه شیمی مصنوعی به پیش برد.

 

نیمه دوم قرن نوزدهم: دموکراتیزاسیون

پس از جنگ جهانی اول بود که پلاستیک‌ها مهم‌ترین ورود خود را به عرصه صنعتی انجام دادند: پلی استایرن، پلی آمید و موارد دیگر به تدریج در خانه‌ها فراگیر شده و از طبقات اجتماعی فراتر رفتند. در این دوره، پلاستیک‌ها ابتدا از نفت یا گاز طبیعی مشتق می‌شدند و دسترسی به مواد پتروشیمی، آنها را مقرون به صرفه می‌کرد. این تحول که ازنظر مقیاس و سرعت در تاریخ بشر بی‌نظیر بود، باعث شد تا مواد سنتی به سرعت جای خود را به مواد مصنوعی بدهند. مصرف انبوه و تنوع این ماده، نه تنها افزایش تقاضا را به دنبال داشت بلکه رشد این صنعت نوظهور را نیز هموار می‌کرد. کاربردها به طرز چشمگیری متنوع بودند و به "محصولات کوچک روزمره" نیز گسترش یافتند.

 

1947: تولد اولین بیوپلاستیک

ریلسان (یا پلی آمید ۱۱) آغازگر ورود بیوپلاستیک‌های فنی به بازار بود. این اختراع توسط یک شرکت کوچک فرانسوی به نام ارگانیکو ثبت شد. این ماده که از مشتقات روغن کرچک ساخته شده بود، به الیافی تبدیل شد که با پلاستیک‌های فنی مورد استفاده برای ساخت اجزای مکانیکی سبک و بادوام رقابت می‌کرد.

 

1949: پلاستیک برای استفاده روزانه

پلاستیک‌های ملامین-فرمالدئید (فورمیکا) (MF) که در سال ۱۹۴۱ کشف شدند، راه خود را به آشپزخانه‌ها و صنعت مبلمان باز کردند. اما با گذر زمان، پلی‌استر جایگزین آنها شد که معرو ‌ترین نوع آن پلی اتیلن ترفتالات (PET، PETE) است. این ماده که به طور گسترده در صنعت مد اغلب در ترکیب با سایر الیاف (به ویژه پنبه و کتان) استفاده می‌شد، کاربردهای متنوعی در بخش‌های مختلف صنعتی پیدا کرد.

 

1953: پلاستیک چندبخشی

معرفی پلی اتیلن سنگین (HDPE) رشد پلی اتیلن سبک (LDPE) را که در سال ۱۹۳۹ کشف شده بود، گسترش داد. پلی اتیلن سنگین در ساخت محصولات سفت و سخت مانند بطری‌ها (برای مواد شوینده، لوازم آرایشی وغیره)، ظروف، قوطی‌ها، گالن‌ها، مخازن سوخت خودرو، لوله‌ها و موارد دیگر به کار می‌رود. درمقابل، پلی اتیلن سبک در تولید اقلام انعطاف پذیر مانند کیسه‌ها، فیلم‌ها، ساشه‌ها و لوله‌های انعطاف پذیر استفاده می‌شود. در همان سال، پلی کربنات (PC) به عنوان یک پلاستیک فوق‌ العاده شفاف و بسیار مقاوم در برابر ضربه، برای اولین بار عرضه شد (برای مثال، در ساخت کلاه ایمنی فضانوردان درطول ماموریت آپولو ۱۱ در سال ۱۹۶۹ استفاده شد). سال بعد، اختراع پلی پروپیلن (PP) بود که به ویژه در صنعت خودرو مورد استفاده قرار گرفت.

 

1973: ظهور پلاستیک‌های پیچیده

به طور کلی، بحران نفت نقطه عطفی در تاریخ مصرف، به ویژه پلاستیک، بود. پلاستیک‌هایی که زمانی به عنوان جایگزین‌های یکبار مصرف و کم‌هزینه درنظر گرفته می‌شدند، به مواد پیچیده و با فناوری بالا تبدیل شدند. آنها مقرون به صرفه‌تر، کارآمدتر و سازگارتر شدند و به تولیدکنندگان اجازه دادند تا خلاقیت خود را شکوفا کنند.

 

دهه ۱۹۹۰: توسعه بیوپلاستیک‌ها

اساسا، در این دوره بود که بیوپلاستیک‌ها با ظهور PLA و PHA و نشاسته‌های پلاستیکی توسعه یافتند. از آن زمان، بیوپلاستیک‌ها پیشرفت‌های چشمگیری را در حوزه شیمی سبز تجربه کرده‌اند که با افزایش آگاهی زیست محیطی نیز همسو بوده است.

 

امروزه، باتوجه به مزایای بی‌شماری که پلاستیک ارائه می‌دهد، تولید جهانی آن همچنان شاهد رشد سالانه قابل توجهی است. این ماده حمل و نقل اقلام سنگین یا حجیم را درعین رعایت استانداردهای بهداشتی تسهیل می‌کند. با این حال، پیامدهای زیست ‌محیطی پلاستیک‌ها مورد بررسی قرار گرفته و به عنوان یک نگرانی اجتماعی مهم درحال ظهور است. بنابراین، ارزیابی مجدد چرخه عمر این ماده پرکاربرد ضروری است. ازطرفی، خوشبختانه آگاهی از مسائل زیست محیطی روبه افزایش است و زمینه را برای پیشرفت‌های جدید همچون بازیافت بهبود یافته، استفاده از مواد اولیه تجدیدپذیر، استفاده منطقی از مواد، توسعه زیست تخریب ‌پذیری وغیره فراهم می‌کند. بنابراین، طراحی محصولات سازگار با محیط زیست و اقتصاد چرخشی در قلب دغدغه‌های محققان پلاستیک قرار دارد.