Kunststoffen & innovaties
Kunststoffen & innovaties
Plastics, kunststoffen en Thermoplasten
Plastic is de Engelse vertaling voor kunststof en een thermoplast is het soort kunststof dat wij als spuitgieter vanuit granulaatvorm verwerken tot eindproducten. De thermoplasten verwerken wij voor technische producten die lang meegaan, de zogenaamde durables. Deze tak van sport mag niet worden verward met het produceren van onderdelen als plastic zakjes die eenmalig gebruikt worden, de zogenaamde consumables/disposables. Maar waar komt de naam plastic vandaan? Plastic kan zowel een zelfstandig naamwoord (soort synthetische stof) als een bijvoeglijk naamwoord (‘gemaakt van plastic’) zijn. Het bijvoeglijk naamwoord plastic is ontleend aan Latijn plasticus ‘vormbaar’, ontleend aan Grieks plastikós, een afleiding van plássein ‘vormen, kneden’.
- Wat zijn kunststoffen?
- Waarom synthetische kunststoffen?
- Soorten kunststoffen
- Thermoplasten
- Thermoplasten hebben voor- en nadelen
- Innovaties
Wat zijn kunststoffen?
Kunststof is materiaal dat is opgebouwd uit zeer grote moleculen (polymeren), die ontstaan door chemische synthese, een kunstmatig bereidingsproces. In de 19e eeuw stonden natuurlijke stoffen als cellulose uit hout, stro of katoen, hars, menselijke of dierlijke eiwitten en bloed aan de basis van de eerste kunststoffen. Deze stoffen bestaan allemaal uit natuurlijke polymeren, ketens van identieke of soortgelijke moleculen.
Door deze natuurlijke polymeren te wijzigen (chemisch synthese) ontstonden er de eerste halfsynthetische kunststoffen. Het melkeiwit caseïne was de grondstof voor kunsthoorn en fungeerde het katoencellulose als grondstof voor celluloid. Dit was destijds de vervanger voor ivoor en bekend van de filmrollen. Momenteel wordt het nog toegepast voor de tafeltennisballetjes en de gitaarplectrums.
Kunststoffen uit begin 20e eeuw zijn volledig synthetische materialen welke kunstmatig zijn gemaakt uit koolwaterstoffen, organische verbindingen van uitsluitend waterstof (H) en koolstof (C) afkomstig van aardolie. Dit door onnatuurlijke chemische reacties tijdens een industrieel proces (aardolieraffinage). Bakeliet (PF), ontwikkeld door de Belgisch-Amerikaanse uitvinder Leo Baekeland, gebruikte kunsthars op basis van fenol en formaldehyde. Dit was de eerste synthetische kunststof uit aardolie. Deze kunststof geleide geen stroom en kon goed tegen hitte, Toepassingen waren onder andere behuizingen voor de elektrotechniek, radiokasten en deurklinken.
Waarom synthetische kunststoffen?
Nieuwe technologieën en nieuwe producten volgden elkaar snel op en daarvoor waren nieuwe materialen nodig. Het schaars worden aan natuurlijke grondstoffen en de hogere eisen die gesteld werden aan nieuwe toepassingen voor de groeiende bevolking, zorgden voor een sterke toename in synthetische kunststoffen met verschillende eigenschappen.
Deze kunststoffen konden meer bijdragen aan comfort, veiligheid, houdbaarheid, hygiëne en energie-efficiëntie.
Soorten kunststoffen
De soorten kunststoffen kun je indelen in drie groepen, namelijk: thermoharders, thermoplasten en elastomeren. Het Bakeliet is een voorbeeld van een thermoharder welke hard blijft tijdens verhitting. Daarentegen zullen thermoplasten zoals polypropyleen (PP) bij verhitting zacht worden en opnieuw vervormbaar zijn tot nieuwe producten. De elastomeren hebben rubberachtige eigenschappen en zijn elastisch. Een thermohardend elastomeer, waaronder siliconen rubber (SI), is net zoals de thermoharders niet opnieuw vervormbaar. Daarentegen zijn thermoplastische elastomeren (TPE) wel opnieuw vervormbaar en worden deze veelal ingezet voor 2K spuitgiettechnieken ten behoeve van geïntegreerde afdichtingen.
Thermoplasten
Er zijn veel type thermoplasten ontwikkeld met verschillende eigenschappen. Deze zijn weer onder te verdelen in amorfe en kristallijne thermoplasten. De amorfe thermoplasten hebben een ongeordende structuur en de kristallijne thermoplasten een geordende structuur. Voorbeelden van amorfe thermoplasten zijn onder andere de doorzichtige materialen PS, SAN, PMMA en PC. Voorbeelden van kristallijne thermoplasten zijn PE, PP, POM, PA6, PBT.
Thermoplasten hebben voor- en nadelen
Thermoplasten hebben tal van voordelen en zijn ideaal voor de vormgeving en lichte constructies. Daarbij dragen ze bij aan comfort, veiligheid, houdbaarheid, hygiëne en energie-efficiëntie. De voordelige eigenschappen zijn onder andere: laag soortelijk gewicht, chemische resistentie, thermische en elektrische isolatie. Door de grote ontwerpvrijheid zijn functies eenvoudig te integreren en assemblage- en nabewerkingsstappen te elimineren waardoor lagere integrale kostprijzen zijn te realiseren. Vanwege de enorme gewichtsbesparing, de brede toepasbaarheid en recycling mogelijkheden, dragen ze bij aan een lage CO2 emissie en zijn ze zeer geschikt als grondstof in de circulaire economie.
Nadelen zijn er uiteraard ook. Het relatieve lage smeltpunt, in verhouding met onder andere staal, zorgt ervoor dat door invloed van temperatuur de sterkte en stijfheid wordt verminderd. Daarbij zijn ze gevoelig voor kruip wanneer ze belast worden. Om deze eigenschappen te verbeteren zijn er additieven ontwikkeld, echter daarvan zijn er een aantal die het milieu behoorlijk belasten. Al deze extra toevoegingen hebben dan ook een negatieve invloed op de circulariteit. Daarbij is het belangrijk dat men goed omgaat met het inzamelen van de kunststoffen in het algemeen, anders zal er meer zwerfvuil ontstaan en ons ecosysteem verder negatief beïnvloed worden.
