Samenvatting Materiology KT2
Kunststof
‘Plastiek’ (kunststof) is van oorsprong een beschrijvend woord, dat zich heeft ontwikkeld tot een
soortnaam. Het verwijst naar een kneedbaarheid maar deze eigenschap bezit dit materiaal eigenlijk
niet.
Het wordt ook wel “polymeren” genoemd.
Kunststof was er opeens. Er was geen voorgeschiedenis van bekend en het werd door alchemisten
gemaakt.
Een sterk punt van kunststof is het vermogen tot ‘imitatie’.
De plasticiteit van kunststof zorgt ervoor dat ontwerpers zich hedendaags kunnen bezighouden met
de functie ip.v. met het materiaal en dat het dus goed mogelijk is om het materiaal aan te passen aan
de functie.
Chemie
Kunststof is een materiaal dat is opgebouwd uit een reeks macromoleculen (lange moleculaire
ketens), waarvan het centrale atoom bijna altijd koolstof is (behalve bij siliconen (silicium).
Waterstofatomen horen bij de basisstructuur en kunnen vervangen worden door zuurstof-, stikstof-,
chloor-, en fluoratomen (voor ander materiaal).
De ingrediënten voor de fabricage komen uit natuurlijke stoffen zoals aardolie, aardgas, kolen of
andere mineralen/materialen zoals zeezout, kalksteen, water en hout.
Polymeren
Voor het synthetiseren van kunststof, en verkrijgen van macromoleculen, worden monomeren
gebruikt. (hierin hebben koolstofatomen paren gevormd). Deze monomeren ondergaan een
polymerisatie die hen samenbindt door covalente bindingen (openen van natuurlijke koolstof
bindingen).
Deze covalente bindingen (uitwisseling van elektronen tussen koolstofatomen) zijn sterk en vormen
het weefsel van de lange ketens van monomeren die op deze manier worden samengesteld
marcomoleculen.
Kunststof of synthetische materialen zijn dus polymeren, een reeks van macromoleculen die
resulteren uit de omvorming van monomeren.
Thermoplasten en thermohardend (warmtehardend) kunststof
Er zijn twee typen kunststof:
Thermoplasten
Lange ketens van moleculen zijn op een zwakke wijze onderling gekoppeld door intermoleculaire
bindingen die Van der Waalskrachten worden genoemd. Deze bindingen verdwijnen bij verwarming.
Bij afkoelen schijnen ze opnieuw. thermoplastisch
Onder invloed van warmen blijken ze omkeerbare verwerkingseigenschappen te hebben grote
mate van flexibiliteit. (chocolade of boter) Door deze omkeerbare eigenschap zijn thermoplasten erg
, populair en vertegenwoordigen ze 83% van de productie van kunststof objecten. Ook zeer geschikt
voor hergebruik en dit komt dus door hun transformatorische omkeerbaarheid.
Voorbeelden: polystyreen, polyethyleen, polypropyleen, polycarbonaat, polyester etc.
Thermohardend
Deze lange ketens van moleculen worden onderling verbonden d.m.v. sterke covalente bindingen die
niet door warmte worden verbroken. Zij worden verhardt door de werking van warmte, op
soortgelijke wijze als bij bakken gedrag van cakedeeg.
De verwerking is onomkeerbaar na blootstelling aan warmte en katalysatoren en is daarmee een
kritischer en langduriger proces. Rechtstreeks hergebruik niet mogelijk.
Het heeft mechanische, thermische en structurele eigenschappen die superieur zijn aan die van
thermoplasten. Het zijn materialen met een goede mechanische sterkte in verhouding tot het
gewicht.
Voorbeelden: polyurethaan, epoxy, onverzadigde polyesters etc.
Amorf en kristallijn
De organisatie van de macromoleculen kan twee verschillende vormen aannemen:
- Óf, het zijn lange ketens van onregelmatige moleculen, ongeacht de aard van de bindingen
die hen bijeen houden (Van der Waals of Covalent) Amorfe staat, alleen hieruit kan
transparantie ontstaan.
- Óf, het zijn lange ketens van gerangschikte moleculen, ongeacht de aard van de bindingen
die hen bijeenhouden kristallijne of semi kristallijne staat. Deze materialen beschikken
over betere chemische en mechanische eigenschappen dan amorfe en blijven ondoorzichtig.
Copolymeren
Bij legeringen wordt er vooral geprobeerd alleen goede eigenschappen te creëren. Ook ontstaan er
momenteel veel copolymeren.
Beroemd voorbeeld ABS (Acrylonitril-Butadieen-Styreen). Dit wordt gebruikt voor auto-
interieuronderdelen zoals dashboards en deurknoppen, maar ook voor de behuizing van mobiele
telefoons, stofzuigers etc.
Ander voorbeeld Polypropyleen – Polyamide (PP-PA). Dit wordt zeer algemeen toegepast in de
automobielindustrie voor o.a. achteruitkijkspiegels en carrosserieonderdelen.
Additieven en agens
Polymeren worden nauwelijks in pure vorm gebruikt. Vaak samengesteld. Ze worden binnen de
beperkingen van hun compatibiliteit gemanipuleerd. Of door ze te combineren (copolymeren) of
door diverse elementen aan ze toe te voegen om hun eigenschappen te verbeteren additieven.
(meer dan 10% van eindproduct) of agens (minder dan 10% van gewicht van eindproduct)
Voorbeelden Additieven:
- Weekmakers (voor flexibiliteit)
- Vulstoffen (materiaal besparen en krimp minimaliseren, vaak chemisch zoals zaagsel of talk)
- Verstevigers (structuur geven, mechanische gedrag verbeteren en krimp beperken, d.m.v.
toevoegen van korte vezels zoals glas-, koolstof-, of aramidevezels.)
Kunststof
‘Plastiek’ (kunststof) is van oorsprong een beschrijvend woord, dat zich heeft ontwikkeld tot een
soortnaam. Het verwijst naar een kneedbaarheid maar deze eigenschap bezit dit materiaal eigenlijk
niet.
Het wordt ook wel “polymeren” genoemd.
Kunststof was er opeens. Er was geen voorgeschiedenis van bekend en het werd door alchemisten
gemaakt.
Een sterk punt van kunststof is het vermogen tot ‘imitatie’.
De plasticiteit van kunststof zorgt ervoor dat ontwerpers zich hedendaags kunnen bezighouden met
de functie ip.v. met het materiaal en dat het dus goed mogelijk is om het materiaal aan te passen aan
de functie.
Chemie
Kunststof is een materiaal dat is opgebouwd uit een reeks macromoleculen (lange moleculaire
ketens), waarvan het centrale atoom bijna altijd koolstof is (behalve bij siliconen (silicium).
Waterstofatomen horen bij de basisstructuur en kunnen vervangen worden door zuurstof-, stikstof-,
chloor-, en fluoratomen (voor ander materiaal).
De ingrediënten voor de fabricage komen uit natuurlijke stoffen zoals aardolie, aardgas, kolen of
andere mineralen/materialen zoals zeezout, kalksteen, water en hout.
Polymeren
Voor het synthetiseren van kunststof, en verkrijgen van macromoleculen, worden monomeren
gebruikt. (hierin hebben koolstofatomen paren gevormd). Deze monomeren ondergaan een
polymerisatie die hen samenbindt door covalente bindingen (openen van natuurlijke koolstof
bindingen).
Deze covalente bindingen (uitwisseling van elektronen tussen koolstofatomen) zijn sterk en vormen
het weefsel van de lange ketens van monomeren die op deze manier worden samengesteld
marcomoleculen.
Kunststof of synthetische materialen zijn dus polymeren, een reeks van macromoleculen die
resulteren uit de omvorming van monomeren.
Thermoplasten en thermohardend (warmtehardend) kunststof
Er zijn twee typen kunststof:
Thermoplasten
Lange ketens van moleculen zijn op een zwakke wijze onderling gekoppeld door intermoleculaire
bindingen die Van der Waalskrachten worden genoemd. Deze bindingen verdwijnen bij verwarming.
Bij afkoelen schijnen ze opnieuw. thermoplastisch
Onder invloed van warmen blijken ze omkeerbare verwerkingseigenschappen te hebben grote
mate van flexibiliteit. (chocolade of boter) Door deze omkeerbare eigenschap zijn thermoplasten erg
, populair en vertegenwoordigen ze 83% van de productie van kunststof objecten. Ook zeer geschikt
voor hergebruik en dit komt dus door hun transformatorische omkeerbaarheid.
Voorbeelden: polystyreen, polyethyleen, polypropyleen, polycarbonaat, polyester etc.
Thermohardend
Deze lange ketens van moleculen worden onderling verbonden d.m.v. sterke covalente bindingen die
niet door warmte worden verbroken. Zij worden verhardt door de werking van warmte, op
soortgelijke wijze als bij bakken gedrag van cakedeeg.
De verwerking is onomkeerbaar na blootstelling aan warmte en katalysatoren en is daarmee een
kritischer en langduriger proces. Rechtstreeks hergebruik niet mogelijk.
Het heeft mechanische, thermische en structurele eigenschappen die superieur zijn aan die van
thermoplasten. Het zijn materialen met een goede mechanische sterkte in verhouding tot het
gewicht.
Voorbeelden: polyurethaan, epoxy, onverzadigde polyesters etc.
Amorf en kristallijn
De organisatie van de macromoleculen kan twee verschillende vormen aannemen:
- Óf, het zijn lange ketens van onregelmatige moleculen, ongeacht de aard van de bindingen
die hen bijeen houden (Van der Waals of Covalent) Amorfe staat, alleen hieruit kan
transparantie ontstaan.
- Óf, het zijn lange ketens van gerangschikte moleculen, ongeacht de aard van de bindingen
die hen bijeenhouden kristallijne of semi kristallijne staat. Deze materialen beschikken
over betere chemische en mechanische eigenschappen dan amorfe en blijven ondoorzichtig.
Copolymeren
Bij legeringen wordt er vooral geprobeerd alleen goede eigenschappen te creëren. Ook ontstaan er
momenteel veel copolymeren.
Beroemd voorbeeld ABS (Acrylonitril-Butadieen-Styreen). Dit wordt gebruikt voor auto-
interieuronderdelen zoals dashboards en deurknoppen, maar ook voor de behuizing van mobiele
telefoons, stofzuigers etc.
Ander voorbeeld Polypropyleen – Polyamide (PP-PA). Dit wordt zeer algemeen toegepast in de
automobielindustrie voor o.a. achteruitkijkspiegels en carrosserieonderdelen.
Additieven en agens
Polymeren worden nauwelijks in pure vorm gebruikt. Vaak samengesteld. Ze worden binnen de
beperkingen van hun compatibiliteit gemanipuleerd. Of door ze te combineren (copolymeren) of
door diverse elementen aan ze toe te voegen om hun eigenschappen te verbeteren additieven.
(meer dan 10% van eindproduct) of agens (minder dan 10% van gewicht van eindproduct)
Voorbeelden Additieven:
- Weekmakers (voor flexibiliteit)
- Vulstoffen (materiaal besparen en krimp minimaliseren, vaak chemisch zoals zaagsel of talk)
- Verstevigers (structuur geven, mechanische gedrag verbeteren en krimp beperken, d.m.v.
toevoegen van korte vezels zoals glas-, koolstof-, of aramidevezels.)
