5,8. Werkstuk door een scholier 2254 woorden 11 april keer beoordeeld. Scheikunde

Transcriptie

1 Werkstuk door een scholier 2254 woorden 11 april ,8 484 keer beoordeeld Vak Scheikunde Wat zijn kunststoffen? Kunststoffen zijn chemische producten afkomstig van fossiele brandstoffen waaraan weer andere materialen worden toegevoegd om tot de gewenste eigenschappen te komen. Kunststoffen kan je onderverdelen in drie groepen kunststoffen namelijk: de thermoharders, de thermoplasten en de elastomeren. Hieronder ga ik de drie groepen nader beschrijven: Thermoplasten: zijn voor de verpakkingen zeer belangrijk want zij zijn vormbaar onder verwarming en verliezen dan hun goede eigenschappen niet. Een thermoplast bestaat uit korrels die in een machine worden gesmolten. Vervolgens wordt het in een vorm geperst, waarna het afkoelt en het product uit de machine valt. Zo kunnen er allemaal dingen gemaakt worden. Deze handeling kan steeds weer herhaald worden, thermoplasten zijn dus geschikt voor hergebruik. Thermoharders: deze worden verhit om in de gewenste vorm te komen, eenmaal gevormd kunnen ze niet opnieuw gebruikt worden. als thermoharders verhit worden vallen ze uit elkaar, dit heet ook wel verkolen. Een thermoharder kan gemaakt worden uit een chemische reactie van vaak twee stoffen die goed worden gemengd. Ze worden meteen onder hoge druk in een vorm geperst. Elastomeren of rubberachtige materialen: behalve natuurrubber bestaan er ook synthetische elastomeren. Deze worden tijdens het verwerken gedurende een korte tijd zacht, waarna door een chemische reactie een blijvend elastische product ontstaat. In een bepaald natuurgebied worden elastomeren thermoplastische. De geschiedenis van kunststoffen Kunststof betekent letterlijk een niet door de natuur gemaakte stof. Kunststoffen zijn materialen die een zeer natuurlijk gedrag vertonen en niet alleen gekenmerkt worden door hun plastische gedrag, meer zeker ook elastische of vast kunnen zijn. De eerste kunststof, celluloid, werd in 1869 uitgevonden en gebruikt in de fotografie. Daarna volgde, het ook nu nog wel eens gebruikte, Bakeliet, die werd gemaakt in Pas na 1930 begon de wetenschap en industrie met de ontwikkelingen van kunststoffen. Vroeger dacht men dat kunststoffen een samenbundeling van colloïdale deeltjes was, maar in 1922 ontdekte Staudinger dat kunststoffen opgebouwd zijn uit bundels macromoleculen, ook wel polymeren genoemd. Een polymeer is een stof die is opgebouwd uit grote moleculen die ontstaan zijn door synthese van kleine moleculen de monomeren. De synthese van monomeermoleculen tot grote moleculen wordt polymerisatie genoemd. Door goed werk van de chemische industrie is na 1940 de polymeerchemie een belangrijke industriële tak geworden, er zijn duizenden verschillende polymeren ontwikkeld en er worden nog dagelijks nieuwe ontwikkeld. Niet alleen de polymeerchemie is een belangrijke industriële tak geworden, maar ook de verwerking van deze kunststof materialen tot een product is belangrijk geworden. Pas na de tweede wereldoorlog heeft het massagebruik van kunststoffen dusdanig grote vormen aangenomen, dat het nu Pagina 1 van 6

2 na Ferm- materialen de tweede plaats inneemt in volume. Verwacht word dat binnen enkele jaren de 100 miljoen tonnen per jaar gepasseerd wordt. In 1912 diende prof. F Klatte een Duits patentaanvraag in omtrent de bereiding van polyvinylchloride (PVC), maar pas in 1943 kwam met het opstarten van twee proeffabrieken, in de USA en Engeland, pas gang in de ontwikkeling. Nu is PVC niet meer weg te denken. Dit komt mede door de lage prijs. Je betaalt namelijk maar F1,25 per kg. De laatste twintig jaar is er een sterke verschuiving naar de ontwikkeling van hoogwaardige kunststoffen, de zogenaamde engineering plastics die hoge sterktes combineren met toepassingen bij steeds hogere temperaturen (tot 200 C). hierbij spant het dure Polyamide de kroon met toepassingen bij 300 C in de ruimtevaart. Vooral de automobiel industrie is de grote motor achter deze ontwikkeling: verwacht wordt dat binnenkort reeds 100 kg per auto zal worden toegepast. General Electric heeft een demo- auto ontwikkeld, de vector, die voor het merendeel uit kunststof bestaat. Een speciale groep kunststoffen zijn de composietmaterialen. Deze worden vooral ontwikkeld door de lucht- en ruimte laboratoriums. Composietmaterialen zijn uitgekiende combinaties van temperatuurbestendige harzen met sterke keramische- (glas en koolstof) of kunstvezels. Het aantal verschillende kunststoffen is zo groot geworden, dat je geen compleet overzicht kan geven. Meestal wordt iedere soort in vele versies op de markt gebracht, afgestemd op de verschillende verwerkingstechnieken. Sterk ontwikkelden zich de laatste jaren vooral de glasvezelvarianten, waarbij korte glasvezels (2 tot 4 mm) voorgemengd in de grondstof geleverd wordt. Deze toevoeging wordt gebruikt om de krimp van de betreffende thermoplast terug te brengen. Door de toevoeging van glas vezels wordt enerzijds de sterkte verhoogd en ook de elasticiteit wordt hoger en daardoor word de krimp veel lager. Belangrijk is dat de kunststof en de gasvezels goed met elkaar in contact zijn. De impregnering van de vezels moet goed uitgevoerd worden zonder dat daarbij de kleine glasvezels gebroken worden. Wat zijn de verschillen/ overeenkomsten tussen thermoharders en thermoplasten? Ik heb het er al over gehad dat er verschillende soorten kunststoffen zijn: de thermoharders, de thermoplasten en de elastomeren. Ik ga het nu hebben over de verschillen en overeenkomsten tussen de grootste twee groepen: thermoharders en thermoplasten. Het verschil tussen deze twee groepen heeft te maken met veel factoren: Thermoplasten: Thermoharders: Zijn erg temperatuurgevoelig Deze zijn minder temperatuurgevoelig Ze lossen op of ze verweken in oplosmiddelen Ze lossen niet op in oplosmiddelen (ze zwellen hoogstens) Ze zijn doorgaans zachter Ze zijn harder, ze zijn minder elastisch Ze smelten of branden bij een hogere temperatuur. Ze smelten of branden niet tot moeilijk bij een hoge temperatuur. Dit zijn de belangrijkste verschillen tussen thermoplasten en thermoharders. Hieronder komt een lijst met de bekendste thermoplasten en harders. De bekendste thermoplasten zijn: PVC > polyvinylchloride, hard en week gemaakt PS > polystyreen PE > polyetheen PP > polypropeen PMMA > polymethylmetthacrylaat Pagina 2 van 6

3 PC > polycarbonaat ABS > acrylonitrilbutadieenstyreen. De bekendste thermoharders zijn: UP > onverzadigde polyesters GUP > gewapende onverzadigde polyesters, glasvezelpolyesters PF > fenolformaldehyde EP > epoxyharsen PUR > polyurethanen MF > melamineformaldehyde. De grondstoffen van kunststoffen Kunststof wordt voor het grootste deel gemaakt uit aardolie. Aardolie is een fossiele brandstof, dat betekent dat hij is ontstaan uit dode resten van dieren. Met tien kg aardolie heb je voldoende voor het maken van: kunststofdraagtassen yoghurtbekers injectiespuiten. Na de aardolie vondst in Schoonebeek, tijdens de tweede wereldoorlog, besloten Shell en Esso in 1947 tot de oprichting van een bedrijf dat zich ging bezig houden met de opsporing en winning van aardolie. Het bedrijf kreeg de naam: de Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM). In de jaren daarna nam de hoeveelheid geproduceerde olie sterk toe. Zeker toen in de jaren 50 ook in West- Nederland op meerdere plaatsen olie werd aangetroffen. Na de jaren 60 leek het hoogtepunt van de oliewinning in Nederland voorbij. Maar na de ontdekking van olievelden in het Nederlandse deel van de Noordzee, door de NAM en andere oliemaatschappijen, bereikte de productie eind jaren 80 een nieuw hoogtepunt. Vanaf 1988 sloot de NAM om economische redenen meerdere olievelden, waaronder dat van Schoonebeek. Slechts enkele olievelden in West- Nederland en op zee bleven in productie. In principe is er niet veel verschil tussen het opsporen van aardolie en aardgas. Wat wel een groot verschil is, is dat aardgas door de jaren heen zelf aan de oppervlakte is verschenen terwijl dat bij aardolie niet zo is. Aardolie gaat in de toekomst weer een grotere rol spelen. Tot nu toe is slechts een kwart van wat er in Schoonebeek in de grond zit geproduceerd. Er wordt dan ook onderzocht of nieuwe technieken voor een hernieuwde start van de oliewinning in Schoonebeek kunnen zorgen. Daarnaast liggen er op het Nederlandse deel van de Noordzee meerdere olievelden die mogelijk in de toekomst in productie worden genomen. Ook de speurtocht naar nieuwe olievelden op land en zee blijft doorgaan. Kunststoffen bestaan niet alleen uit aardolie, ze bestaan ook voor een deel uit aardgas. De Nederlandse Aardolie Maatschappij is niet alleen actief in het opsporen en winnen van aardolie, maar de NAM is voornamelijk actief in het opsporen en winnen van aardgas. Aardgas is miljoenen jaren geleden ontstaan. In de loop van die miljoenen jaren hebben zich tal van ingrijpende gebeurtenissen voortgedaan: klimaatwisselingen, doorlopende bewegingen van de aardkorst en de vorming van nieuwe aardlagen. De oerwouden van toen zijn veranderd in samengeperste steenkoollagen. Dat zich, weer later, een weg heeft gebaand naar het hoger gelegen poreuze gesteente. Klaar om te worden gevonden en om te worden gebruikt door de moderne mens. Voor de winning van aardgas wordt een productie platform gebruikt. Dit is ook een eiland op poten, maar Pagina 3 van 6

4 in tegenstelling tot een booreiland is dit niet verplaatsbaar. Bij een productie platform zijn de poten enkele tientallen meters in de bodem geheid omdat de installatie vele jaren blijft staan. Het gas komt via pijpleidingen aan land. Het grootste ontvangst station voor aardgas staat bij Den- Helder. Vanaf hier worden alle platforms op de Noordzee in de gaten gehouden. Het gas krijgt hier ook de laatste behandeling voordat het overgaat in de hoofdtransport leidingen van Gasunie. De verwerking van kunststoffen: Er zijn veel manieren om kunststoffen te verwerken. Hieronder beschrijf ik er een paar verschillende. Spuitgieten: in dit proces word de kunststof geïnjecteerd door middel van een extruder in een gesloten vorm. De kunststof koelt af en word hard, de vorm wordt dan geopend en het object is gevormd. De kwaliteit van het geproduceerde product is hoog en de productie is mogelijk door meerdere vormen. Een paar voorbeelden van producten die zo gemaakt zijn, zijn: deksels, emmers, schroefdoppen enz. De objecten zijn vaak herkenbaar aan het aanspuit- punt, waarlangs de vloeibare vloeistof de vorm binnen is gekomen. Blaasvormen: kunststof flessen worden gemaakt door middel van blaasvormen, en ze worden meestal gemaakt van PE, PP of PET. De kunststof wordt geextrudeerd als een buis (parison). De vorm (matrijs) die uit twee delen bestaat snijdt top en bodem af waarna een doorn, lucht in de vorm blaast om zo de kunststof de afmetingen van de vorm te laten aannemen. Restmateriaal aan de nek, bodem en rond het handvat wordt verwijderd. Een geblazen fles is herkenbaar aan de snij naad van de vorm die over de bodem en rond het handvat te zien is. Het spuitgiet- blaasproces: een geïnjecteerde pre- vorm wordt in een blaasvorm gerekt om zo een heldere, sterke fles te krijgen met een kwalitatief hoogwaardige nek. Een fles op deze manier gemaakt is herkenbaar aan het aanspuit punt op de bodem. Voornamelijk PET- flessen worden zo geproduceerd. Thermovormen: dit is eigenlijk hetzelfde als het spuitgieten. Alleen is dit proces goedkoper. Het kent wel een paar beperkingen qua mogelijkheden. Waar komen we kunststoffen tegen en wat zijn de eigenschappen van kunststoffen? Kunststoffen komen we overal tegen. Zonder erbij na te denken gebruiken we elke dag heel veel kunststoffen. Een wereld zonder kunststoffen is niet voor te stellen. Duurzame basismaterialen zoals steen, brons en ijzer, maar ook hout, leer. Linnen en wol speelden vroeger een belangrijke rol in de maatschappij. Om aan de toenemende vraag naar sommige van deze stoffen te voldoen en tegelijk hun eigenschappen te verbeteren, ontwikkelde de wetenschap en de industrie in de 19e en 20ste eeuw nieuwe producten: kunststoffen. Die kwamen niet meer voort uit landbouw of veeteelt, maar uit steenkool en aardolie, en zijn het resultaat van de spectaculaire vorderingen van de scheikunde. Kunststoffen hebben veel goede eigenschappen. De bouw- en autonijverheid, de voedingsindustrie en de medische wereld zijn de grootste gebruikers van de nieuwe materialen. Zoals ik al zei hebben kunststoffen veel goede eigenschappen: ze wegen maar weinig ze kunnen goed tegen kou en warmte ze zijn schoon en hygiënische ze zijn recyclebaar Pagina 4 van 6

5 ze zijn waterdicht andere schadelijke stoffen kunnen niet door de verpakking heen dringen ze zijn bedrukbaar je kan ze luchtdicht verpakken ze zijn sterk en vaak onbreekbaar. Doordat kunststoffen licht zijn is het energieverbruik van transport laag. Ook is het handig dat je kunststoffen in alle vormen kan gieten en in alle maten. In veel gevallen zijn kunststof verpakkingen geïdentificeerd door middel van een recycleteken met daarin een getal van 1 tot en met 7. Dit is een code voor de gebruikte kunststof: Betekenis van de getallen: Nummer: Afkorting v kunststof: Volledige naam: 1 PET Polyesters 2 HDPE Hoge dichtheid polyethyleen 3 PVC Polyvinylchloride 4 LDPE Lage dichtheid polyethyleen 5 PP Polypropeen 6 PS Polystyreen 7 Alle anderen kunststoffen PE: dit is het belangrijkste thermoplast. PE bezit goede barrière eigenschappen tegen vocht en waterdamp. PP: is een op PE lijkende kunststof met een echter veel hogere stijfheid. Polyester: dit is een verzamelnaam voor een groep kunststoffen waarvan PET de bekendste is. PET heeft sinds de jaren het gebruik voor glas voor de koolzuurhoudende frisdranken markt behoorlijk laten afnemen. PVC + PVDC: deze zijn geschikt voor verpakkingen. Het is goed te verwerken, helder en bezit uitstekende barrière eigenschappen. PVC werd veel gebruikt voor de productie van flessen voor mineraalwater in Frankrijk. Het milieu en kunststoffen: De overheid heeft een plan gemaakt om het milieu te verbeteren. Dat plan heet het: Nationaal Milieu Beleidsplan. In dit plan staan de maartregelen die nodig zijn om ons milieu te verbeteren. Er zijn vijf belangrijke regels om het milieu meer te beschermen: 1. Reductie: dit is het verminderen van afval door gewoonweg minder weg op straat te gooien en meer in de prullenbakken te doen. Vaak zijn de prullenbakken op straat overvol, en ik vind dat de overheid dan wel Pagina 5 van 6

6 moet zorgen dat ze leeg zijn anders valt er nog van alles naast. 2. Hergebruik: Dat wil zeggen dat de flessen opnieuw gebruikt worden. Daarom zorgt de overheid ervoor dat er statiegeld op flessen zit, zo brengt bijna iedereen de flessen terug. De teruggebrachte flessen worden dan schoongemaakt en die worden opnieuw gebruikt. 3. Herverwerking: dit word ook wel recycling genoemd. Bij recycling wordt er uit afval nieuwe producten gemaakt, kunststoffen zijn hier goed geschikt voor. Hierna vertel ik meer over recycling maar eerst werk ik de vijf punten af. 4. Storten en splitsen: zoals de woorden al zeggen wordt hier gewoon het afval apart ingedeeld. Je zamelt dan al het afval apart in zodat de afvalbelt niet zo hoog wordt. Vanaf 2000 mogen kunststofbedrijven geen kunststofproductie uit de industrie meer storten op de vuilnisbelt. 5. Verbranden: hierbij wordt het afval verbrand ik verbrandingsinstallaties. De aardolie uit kunststoffen kan je verbranden om energie op te wekken. De verbranding van kunststoffen levert zelfs meer energie op dan de verbranding van hout of steenkool. Pagina 6 van 6