Het gedrag van kunststoffen bij temperatuursverandering

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Het gedrag van kunststoffen bij temperatuursverandering"

Juliana de Croon
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Fiche 1 0 (leerling) I Het gedrag van kunststoffen bij temperatuursverandering A. Onderscheid tussen thermoplasten en thermoharders Men noemt een kunststof een thermoplast indien dit materiaal onder invloed van warmtetoevoer vervormt en smelt (beide omkeerbaar) en dit zonder een chemische verandering van de kunststof. Indien je de temperatuur van een dergelijke kunststof verhoogt dan wordt de thermische beweging van de moleculen groter dan de cohesiekrachten, waardoor de ketens over elkaar kunnen schuiven. Van deze eigenschap wordt gebruik gemaakt bij de verwerking van thermoplastische materialen; ze kunnen gegoten, geëxtrudeerd en/of in een matrijs gevormd worden. Men noemt een kunststof een thermoharder indien dit materiaal steeds harder wordt naarmate zijn temperatuur stijgt. De verhoging van de temperatuur resulteert in de vorming van verbindingen tussen de ketens, waardoor een dichte netwerkstructuur bekomen wordt. Deze onomkeerbare chemische verandering leidt tot de vorming van een vast product, dat niet meer kan verweken onder invloed van warmte. De verwerking van deze thermohardende materialen tot een productvorm moet bijgevolg gebeuren tijdens de vorming van de netwerkstructuur. ( ~ ~] Doelstelling van de uit te voeren proef Een onderscheid maken tussen thermoplastische en thermohardende kunststoffen op basis van hun aspect en warmtegedrag. (,.] Materiaal en producten warmtebron (kokend water, verfstripper,... ) proefbuisje kunststoffolie, -plaatje ingezamelde kunststofvoorwerpen die versneden mogen worden (flessen, flacons) Copyright FECHIPLAST Proeven op kunststoffen - Fiche 10 leerling

soepele kunststof (deksel van een diepvriesdoosje, melkfles... ), dan behoort de kunststof tot de familie van de thermoplasten.

2 ~ ~ Veiligheid Vermijd ieder brandrisico bij het gebruik van een vlam. Voer de proef uit onder een afzuigkap of op een goed verluchte plaats. [ 0 ) WerkwUze a) Bestudeer het voorwerp Door het voorwerp te bestuderen, kunnen er reeds precieze aanwijzingen teruggevonden worden Indien het gaat om : een film (vuilniszak, verpakkingsfolie), een soepele kunststof (deksel van een diepvriesdoosje, melkfles... ), dan behoort de kunststof tot de familie van de thermoplasten. Indien het gaat om : een hard voorwerp, dan is het materiaal ofwel een thermoplast, ofwel een thermoharder. Het onderscheid wordt duidelijk bij opwarming van het materiaal. b) Verwarmingsproet (in zuurkast) Doe in het proefbuisje een stukje kunststofmateriaal van enkele cm lang en een breedte van 0,5 tot 1 cm. Verwarm het proefbuisje en zijn inhoud geleidelijk in de vlam van een bunsenbrander gedurende een twintigtal seconden en bestudeer het gedrag van het materiaal. Indien het materiaal lijkt te verweken en te smelten, dan gaat het om een thermoplast. Indien het materiaal aan de warmte weerstaat en verkoolt zonder te verweken, dan gaat het om een thermoharder. -~ Waarnemingen Copyright FECHIPLAST Proeven op kunststoffen - Fiche 10 leerling 2

B. Gebruik van warmte voor de verwerking van thermoplastische materialen [~ ~] Doelstelling van de uit te voeren proef Aantonen dat het gedrag van kunststoffen onder invloed van warmte, toegepast kan

Van deze eigenschap wordt gebruik gemaakt tijdens de recyclage : de te recycleren producten worden gesorteerd, vermalen eventueel gewassen, vervolgens gesmolten en tenslotte in vorm gebracht net

3 B. Gebruik van warmte voor de verwerking van thermoplastische materialen [~ ~] Doelstelling van de uit te voeren proef Aantonen dat het gedrag van kunststoffen onder invloed van warmte, toegepast kan worden voor de verwerking. Belangrijke opmerking : Thermoplastische materialen kunnen verschillende keren zonder beschadiging het smelten vormproces ondergaan. Van deze eigenschap wordt gebruik gemaakt tijdens de recyclage : de te recycleren producten worden gesorteerd, vermalen eventueel gewassen, vervolgens gesmolten en tenslotte in vorm gebracht net zoals een nieuw materiaal. Soms wordt er wel een hoeveelheid nieuw (virgin) materiaal en/of additieven toegevoegd om de oorspronkelijke eigenschappen van de kunststof te herstellen. a) Plooien van een elektriciteitsbuis uit PVC [ J ~] Materiaal en producten verfstripper of warmtebron elektriciteitsbuis uit PVC [ 9] Werkwijze Verwarm uniform en geleidelijk een elektriciteitsbuis uit PVC over een lengte van 10 cm. Gebruik hiertoe een verfstripper of een bunsenbrander maar hou de buis op een voldoende grote afstand van de vlam. Op een bepaald moment zal de buis week worden en kan ze gemakkelijk geplooid worden. Koel de buis aan de lucht of onder een waterstraal nadat de gewenste vorm werd bekomen. b) Versnijden van een plaat geëxpandeerd polystyreenschuim Indien een plaat geëxpandeerd polystyreenschuim wordt versneden met een mes; dan blijven er vaak kleine korreltje kleven aan het mes en elders. Men kan de plaat gemakkelijk versnijden door gebruik te maken van een weerstandsdraad die gevoed wordt door een continue spanningsbron. [ J.] Materiaal en producten een dunne weerstandsdraad van 20 Q/m geplaatst in een kleine metaalzaag en gevoed door een batterij van 4,5 V (voor een draadlengte van 15 cm) Copyright FECHIPLAST Proeven op kunststoffen - Fiche 10 leerling 3

of een zaag die voorzien is voor het snijden van geëxpandeerd polystyreenschuim en die gebaseerd is op hetzelfde principe (een draad van 6 cm met een weerstand in de buurt van 30 Q/m, aangesloten op

Het warmtegedrag van kunststoffen De keuze van de soort kunststof voor een gegeven toepassing gebeurt in functie van de temperatuur waaraan het materiaal blootgesteld zal worden tijdens de

4 of een zaag die voorzien is voor het snijden van geëxpandeerd polystyreenschuim en die gebaseerd is op hetzelfde principe (een draad van 6 cm met een weerstand in de buurt van 30 Q/m, aangesloten op een batterij van 1,5 V). stukjes geëxpandeerd polystyreenschuim. [ 0 ) WerkwUze Probeer de stukjes polystyreenschuim te versnijden. C. Het warmtegedrag van kunststoffen De keuze van de soort kunststof voor een gegeven toepassing gebeurt in functie van de temperatuur waaraan het materiaal blootgesteld zal worden tijdens de gebruiksfase van het kunststofproduct Het materiaal moet weerstaan zonder te vervormen. Het warmtegedrag van een kunststof die gebruikt wordt in een skischoen of in een diepvriesdeur zal niet hetzelfde zijn als dit van een kunststof die gekozen wordt voor het handvat van een frietketel of voor een onderdeel van een wapen. (~ ~) Doelstelling van de uit te voeren proef Aantonen dat kunststoffen onder een belasting, en dus ook tijdens het gebruik, een verschillend warmtegedrag vertonen. (,.) Materiaal en producten een transparant recipiënt met platte boden, een grote beker of aquarium een snijtang, metaaldraad verschillende soorten kunststofplaatjes maar met dezelfde vorm Werkwijze Neem de verschillende kunststofplaatjes en maak een gat in elk uiteinde. Buig de plaatjes en zorg dat ze gebogen blijven door een metalen draad door de gaatjes te spannen. (8 cm over een plaatje van 10 cm). De draad moet voldoende dik zijn opdat het geheel niet zou drijven (bv : staal 1 mm). Verwarm de vervormde kunststofplaatjes door ze te plaatsen in een beker met water op een temperatuur van C. Voorzie een voldoende groot volume water opdat de temperatuur niet meer dan 1 ooc zou dalen gedurende de proef. Laat de kunststof 10 minuten in het water. Copyright FECHIPLAST Proeven op kunststoffen - Fiche 10 leerling 4

Verwijder vervolgens de proefstaafjes en snij de metaaldraad door. Bestudeer de vervorming van de plaatjes en vergelijk de verschillende kunststoffen met elkaar.

5 Verwijder vervolgens de proefstaafjes en snij de metaaldraad door. Bestudeer de vervorming van de plaatjes en vergelijk de verschillende kunststoffen met elkaar. Doe dezelfde test bij kamertemperatuur (zonder water, uiteraard). Waarnemingen oio o o o o o o 0 o o o ooi o o o o o o o ooi o o o o 0 Toepassingen Een kauwgom bevat een "plastisch" materiaal dat in de verpakking hard en breekbaar is. Door er op te kauwen wordt het materiaal zacht en rubberachtig (zijn "glastransitie" temperatuur ligt dicht bij de 37 C). Indien men nu een ijsblokje in de mond neemt en dit dicht bij de kauwgom plaatst, dan zal de kauwgen hard worden en hard blijven zolang de temperatuur laag genoeg is. Door iets warms te drinken zal de kauwgom terug zacht en kleverig worden. Om kauwgom van kledingstukken te verwijderen, kan men het laten hard worden door er met een ijsblokje over te wrijven. Eens de kauwgom hard geworden is, laat hij zich zeer gemakkelijk verwijderen. Een springbal heeft opmerkelijke elastische eigenschappen. Indien men de bal echter afkoelt in vloeibare stikstof (T d = -196 C) en op een hard oppervlak laat vallen, zal hij in stukjes breken. Analoog zal ook een stuk rubberen buis dat in vloeibare stikstof gekoeld werd, breekbaar worden als glas en met een behulp van een hamer tot kruimels kunnen geslagen worden. Lepels en vorken uit polystyreen kunnen in kokend water vervormd worden : ze behouden de vervorming ook na afkoelen. Kleine yoghurtpotjes die verwarmd worden boven een vlam (of met een verfstripper) op een voldoende hoge afstand (± 50 cm, zodat ze niet verbranden), nemen hun "voorvorm" weer aan; dit wil zeggen de vorm die ze hadden voor er lucht ingeblazen werd tijdens hun vormgeving door blaasvormen. Copyright FECHIPLAST Proeven op kunststoffen - Fiche 10 leerling 5

Vergelijkbare documenten

GSM HOUDER VLAANDEREN KUNSTSTOFLAND

GSM HOUDER VLAANDEREN KUNSTSTOFLAND Hoe blauwer ingekleurd hoe hoger de aanwezigheid van kunststofverwerkende bedrijven Vlaanderen is een echt kunststofland. Zoals je in onderstaande grafieken kan zien