Kunststoffen of plastic?

Leestijd: 2 minuten

Plastic is toch gewoon plastic zou je zeggen? Nou niets is minder waar. Plastic of beter kunststof heb je in veel verschillende uitvoeringen. Plastic is een type kunststof. Kunststof in het Engels vertaald is plastic, hetgeen het verwarrend maakt.

Plastic in het Nederlands is een kunststof waarvan door plastische vormgeving (verhitting in een vorm onder druk ) een voorwerp kan worden gemaakt. Men spreekt dan van een thermoplast.

Kunststoffen zijn alle chemische verbindingen die door niet-natuurlijke scheikundige processen worden gemaakt. Kunststof is een organisch materiaal dat is opgebouwd uit zeer grote moleculen die ontstaan door synthese (een reactie waardoor er een nieuwe stof ontstaat) van de grondstoffen. Kunststoffen zijn de meest veelzijdige materialen in onze moderne wereld en uitermate geschikt voor spuitgieten.

Waarom wordt kunststof zo veel gebruikt? Enkele voordelen op een rij; onderhoudsvrij, licht van gewicht, goed recyclebaar, bacterie-werend, geen hechting van andere (vervuilende) stoffen, geen roest, goed bestand tegen chemicaliën, gemakkelijk te vormen, gemakkelijk functies te integreren, duurzaam en robuust, in transparante uitvoering verkrijgbaar, thermisch en akoestisch isolerend en verkrijgbaar in biologisch afbreekbare typen.

Kunststoffen worden geproduceerd met grondstoffen die in de natuur voorkomen, zoals aardgas, olie, kolen, mineralen en planten. De eerste synthetische kunststoffen waren afgeleid van cellulose, een stof die voorkomt in planten en bomen. Cellulose werd verwarmd met chemicaliën en resulteerde in een nieuw materiaal dat extreem duurzaam was. De grondstoffen voor de kunststoffen van tegenwoordig komen van veel plaatsen, maar de meeste kunststoffen kunnen worden gemaakt van de koolwaterstoffen die direct beschikbaar zijn in aardgas, olie en steenkool. Het is steeds gebruikelijker dat kunststoffen worden vervaardigd uit hernieuwbare grondstoffen, zoals tarwe, maïs, sojaolie, suikerriet, aardappelen, bananen of cassave. Deze grondstoffen kunnen weer worden gecombineerd met versterkende grondstoffen, zoals houtvezel, hennepvezel of olifantsgras.

Polymeerketens
Afbeelding 1: Verbonden moleculen oftewel polymeren

Wat zijn kunststoffen? De chemie van kunststoffen kan complex zijn, maar de basis is eenvoudig. Denk eens terug aan de natuurkundelessen op de middelbare school over atomen en moleculen (groepen van atomen). Kunststoffen zijn gewoon ketens van gelijkwaardige moleculen die met elkaar verbonden zijn. Deze ketens worden polymeren genoemd. Poly betekent zeer veel. Een zeer lange polymeerketen noemen we ook wel een macromolecuul (makro betekent zeer groot). Daarom beginnen veel kunststoffen met ‘poly’, zoals polyethyleen, polystyreen en polypropyleen. Polymeren zijn vaak gemaakt van koolstof en waterstof en soms van zuurstof, stikstof, zwavel, chloor, fluor, fosfor of silicium. De term “kunststoffen” omvat al deze verschillende polymeren. Hoewel er veel polymeren zijn, zijn kunststoffen in het algemeen licht van gewicht met een aanzienlijke mate van sterkte. Kunststoffen kunnen worden gespoten, geëxtrudeerd, gegoten en geblazen tot schijnbaar onbeperkte vormen.

Soorten kunststoffen

De wijze waarop de macromoleculen onderling samenliggen, of met elkaar verbonden zijn bepaalt de soort kunststof die er ontstaat. Er zijn drie hoofdgroepen met allemaal verschillende eigenschappen:

1 Thermoplasten (ofwel plastic genoemd): de thermoplasten zijn onderverdeeld in; amorfe en kristallijne thermoplasten

2 Thermoharders

3 Elastomeren (rubbers)

Thermoplasten

Bij thermoplasten liggen de macromoleculen los van elkaar. Ze liggen ook kris kras door elkaar. De macromoleculen zijn door intermoleculaire bindingen (los vast) met elkaar verbonden. Een thermoplast wordt bij verwarming eerst plastisch en daarna dik vloeibaar. De Engelse benaming voor thermoplasten is plastics. Met deze naam wordt bedoeld dat ze plastisch vervormbaar zijn.

  • Thermoplasten kunnen opnieuw gesmolten en verwerkt worden.
  • Van het vermalen van oude producten en uitval kunnen nieuwe producten worden gemaakt..
  • Er mag bij herverwerking geen vermenging met andere kunststoffen plaatsvinden. Er zijn twee soorten thermoplasten, amorfe en kristallijne.

Amorfe thermoplasten

Bij amorfe thermoplasten liggen de lange macromoleculen kris kras door elkaar. De macromoleculen vormen één enkele grote kluwen. Dit kluwen is vergelijkbaar met allemaal losse stukken touw, door elkaar. Een belangrijk kenmerk van amorfe thermoplasten is dat ze lichtdoorlatend zijn. Ze kunnen kristalhelder zijn. Enkele voorbeelden zijn; PS, PMMA, PC en ABS.

Afbeelding 2 – Amorf
Afbeelding 3 – Gedeeltelijk kristallijn

Kristallijne thermoplasten

Bij kristallijne thermoplasten liggen de macromoleculen meer geordend. Er zijn veel kleine gebiedjes met een amorfe structuur. Daartussen liggen gebiedjes waar de macromoleculen netjes tegen elkaar aan liggen. In deze gebiedjes liggen de macromoleculen geordend, net zoals lepeltjes in een doosje tegen elkaar. Dit is de kristalstructuur,

Als het materiaal gesmolten is liggen de moleculen ongeordend, net zoals bij een amorfe thermoplast. Tijdens het afkoelen gaan de macromoleculen geordend liggen dit noemen we kristalliseren. Het kristalliseren vergt enige tijd. Als de macromoleculen netjes tegen elkaar gaan liggen nemen ze minder ruimte in. De krimp van een kristallijne thermoplast bestaat dus uit krimp door afkoeling plus krimp door kristallisatie, hierdoor is de krimp van deze kristallijne thermoplasten groot. Enkele voorbeelden zijn; PA, PE, PP en POM.

Thermoharders

Bij thermoharders zijn de onderling verweven tot een soort netwerk. Ze zijn onderling aan elkaar verbonden en vormen zo eigenlijk één groot macromolecuul. Dit is vergelijkbaar met één groot driedimensionaal visnet. Pas bij het verwerken van een thermoharder gaan de moleculen in de warme matrijs een chemische verbinding aan. Na het afkoelen zijn de moleculen vast aan elkaar verbonden. Als we een product uit een thermoharder verwarmen blijft het hard en vormvast. Ze kunnen niet gesmolten en opnieuw verwerkt worden. Enkele voorbeelden: PF, PUR, MF en UF.

Elastomeren

Bij elastomeren zijn macromoleculen op enkele plaatsen met elkaar verbonden. De macromoleculen kunnen bij een belasting bewegen ten opzichte van elkaar. Ze blijven dan toch met elkaar verbonden. Ze kunnen dus uitrekken en weer terugveren. Denk aan een elastiekje. Thermoplastische elastomeren (ook wel TPE’s genoemd) kunnen opnieuw gesmolten en verwerkt worden. Veel gebruikte elastomeren zijn SBR en TPO.

Kunststof spuitgietproducten worden overwegend uit thermoplasten gemaakt. Voor het spuitgieten van thermoharders of elastomeren zijn vaak speciale aanpassingen benodigd.

Gerelateerde artikelen:

Spuitgieten

Spuitgieten

Spuitgieten is een cyclisch proces waarbij een bepaalde afgemeten hoeveelheid kunststof gesmolten wordt. Vervolgens wordt deze warme vloeibare massa in een gesloten matrijs gespoten. Na

Lees meer >
Biobased kunststoffen, Bioplastics

Biobased kunststoffen

Naar schatting wordt 99% van alle kunststoffen gemaakt van fossiele brandstoffen als olie en gas. De resterende 1% wordt gemaakt van natuurlijke grondstoffen zoals mais,

Lees meer >