Thermoplasten uitgelegd: definitie, eigenschappen en recycleerbaarheid

Een thermoplast (soms geschreven als thermo plast) is een type kunststof gemaakt van polymere harsen die een gehomogeneerde vloeistof wordt wanneer verwarmd en hard wanneer afgekoold. Bevroren wordt een thermoplast echter glasachtig en vatbaar voor breuk. Deze kenmerken, die het materiaal zijn naam geven, zijn reversibel. Dat wil zeggen, het kan opnieuw verwarmd, herschaald, en herhaaldelijk bevroren worden. Deze kwaliteit maakt thermoplasten ook recycleerbaar.

Soorten thermoplasten

Er zijn tientallen soorten thermoplasten, met elk type variërend in kristalline organisatie en dichtheid. Enkele typen die vandaag veel geproduceerd zijn, zijn polyurethaan, polypropyleen, polycarbonaat, en acrylaat. Celuloïd, wat als de eerste thermoplast beschouwd werd, maakte zijn intrede in de mid-1800s en heerste in de industrie voor ongeveer 100 jaar. Tijdens de piekproductie werd het gebruikt als vervanger voor ivoor. Vandaag de dag wordt het gebruikt om gitaarprikken te maken.

Vergelijking met thermohardende kunststoffen

Soms worden thermoplasten verward met thermohardende kunststoffen. Hoewel ze hetzelfde kunnen klinken, bezitten ze eigenlijk heel verschillende eigenschappen. Terwijl thermoplasten gesmolten kunnen worden tot een vloeistof en afgekoeld tot een vast stof, chemisch vervallen thermohardende kunststoffen wanneer ze aan warmte blootgesteld worden. Ironisch genoeg, neigen thermohardende kunststoffen ertoe meer duurzaam te zijn wanneer ze kunnen afkoelen dan veel thermoplasten.

Vergelijking met elastomeren

Thermoplasten verschillen ook van elastomeren, hoewel sommige als beide beschouwd worden. Hoewel veel thermoplasten gerekt kunnen worden tot een punt, neigen ze er over het algemeen toe om zowel te weerstaan, als in de vorm te blijven waarin ze gerekt zijn. Elastomeren, zoals de naam suggereert, springen terug. Echter, de toevoeging van plastifiers aan de smelt kan een buigzamere thermoplast produceren. In feite, is dit meestal het geval wanneer een thermoplast gebruikt wordt voor kunststofinjectiegieten of extruderen.

Glasovergangstemperatuur en plastifiers

De specifieke werking van een plastifier is om de glasovergangstemperatuur (Tg) van het materiaal te verlagen, wat het punt is waarop het broos wordt bij afkoelen en zacht bij verwarmen. Tg varieert met elk type thermoplast en wordt gedicteerd door zijn kristallisatiestructuur. Echter, Tg kan ook aangepast worden door een thermoplast in een copolymeer te introduceren, zoals polystyreen. Voor het gebruik van plastifiers, waren sommige gegoten thermoplastische onderdelen geneigd om te barsten in koud weer.

Alledaagse toepassingen

Thermoplasten zijn al lang tijd, maar zijn een enorm onderdeel van het dagelijks leven vandaag. Bijvoorbeeld, acrylonitriel butadieen styreen (ABS) is een type thermoplast gebruikt om sportequipment, speelgoed (bijv. LEGO® blokken), en diverse automobileonderdelen te produceren. Polycarbonaat wordt gebruikt om compacte discs (CD's), drinkflessen, voedselopbergbakjes, en brillenglazen te maken, onder andere dingen. Polyethyleen is waarschijnlijk de meest voorkomende thermoplast en wordt gebruikt om shampoeflessen, plastic boodschappentasjes, en zelfs kogelveste te maken.

Biologisch afbreekbaarheid

Biologisch afbreekbaarheid is een belangrijke maatstaf voor de eco-vriendelijkheid van een stof. Eenvoudig gezegd, betekent biologisch afbreekbaar dat een materiaal natuurlijk afgebroken kan worden door micro-organismen. Bacteriën en schimmels helpen meestal bij de ontbinding door zich te voeden met organische materialen. Eenmaal biologisch afbreekbare materialen afgebroken zijn, blijven hun basiscomponenten over.

Waarom gewone kunststof niet biologisch afbreekbaar is

Traditionele kunststoffen zijn niet biologisch afbreekbaar. Dat is omdat bacteriën zich niet van ze kunnen voeden en ze afbreken in hun oorspronkelijke componenten. Ondanks het feit dat kunststoffen gemaakt worden van natuurlijk voorkomende materialen zoals olie, is het het polymerisatieproces dat ze onmogelijk maakt om af te breken.

Wanneer ruwe olie gebruikt wordt om kunststof te maken, worden de koolwaterstoffen er uiteindelijk uit gescheiden in kleinere moleculen bekend als monomeren. Twee sleutelmonomeren in kunststofproductie zijn ethyleen en propyleen. Deze worden chemisch gecombineerd in nieuwe configuraties, resulterend in lange herhalende molecuulketens die we polymeren noemen. Ze worden later gecombineerd met additieven zoals vlamvertragers om de eindvorm van elk type kunststof te creëren.

Dus als kunststoffen koolstof bevatten, waarom kunnen bacteriën ze niet afbreken? Het polymerisatieproces zet de oorspronkelijke materialen om in moleculaire verbindingen die niet in de natuur bestaan. Bacteriën en andere micro-organismen kunnen koolstof in deze vormen niet consumeren.

Thermoplasten en biologisch afbreekbaarheid

Zoals gewone kunststof, worden thermoplasten ook gemaakt van polymeren. Er is ook thermoplastische zetmeel, gemaakt door inheemse zetmeel met een plastifier te combineren. Deze inheemse zetmeel worden ook zuivere zetmeel genoemd, afgeleid van voedsel zoals tarwe en aardappelen. Ze bestaan uit lang-keten koolhydraten die onoplosbaar zijn in koud water.

Het proces van het creëren van thermoplastische zetmeel begint met het plastifier-zetmeel mengsel verwarmd tussen 70 tot 90 graden Celsius. Dit bereik ligt boven de normale zetmeelgelatinisatietemperaturen en zwakt de bestaande waterstofbindingen in de zetmeel zelf. Het resulterende mengsel verandert in thermoplastische zetmeel.

Biologisch afbreekbare kunststoffen zoals thermoplastische zetmeel kunnen het biologisch afbreekbaarheidsprobleem oplossen. Zetmeel zelf is biologisch afbreekbaar en een hernieuwbare bron. Afhankelijk van welke bron u raadpleegt, neemt TPS tussen 30 tot 90 dagen om af te breken. In contrast, duurt de gemiddelde plastic fles ongeveer 450 jaar om te decomponeren.

Hoofdverschil tussen thermoplast en thermohardende kunststof

Op het eerste gezicht kunnen thermoplast en thermohardende kunststof er hetzelfde uitzien. Immers, ze zijn allebei gemaakt van polymeren. Echter, ze reageren anders wanneer blootgesteld aan warmte. Thermohardende kunststof smelt niet — in feite, behoudt het zijn vorm en soliditeit nadat het uitgehard is.

Dus, als thermohardende kunststof niet echt smelt, waarom is het nog steeds in gebruik? Die onvermogen te smelten wordt een voordeel in bepaalde situaties. De unieke eigenschappen omvatten een verscheidenheid aan kleuren en afwerkingen plus toegevoegde kracht na correct uitharden. Ze weerstaan ook corrosie, vertonen hoge dielektrische sterkte en zijn goedkoper te produceren. Dat is waarom thermohardende kunststof in veel toepassingen gebruikt wordt: auto-onderdelen, apparaten en elektrische onderdelen, om er een paar te noemen.

Hoe thermoplasten en thermoharders gerecycled kunnen worden

U kunt verrast zijn te leren dat thermoplasten recycleerbaar zijn. Een deel van de reden is hun hittetolerantie. Polymeren in thermoplasten zijn sterk, maar de chemische bindingen tussen hen zijn zwak. Dit betekent dat ze herhaaldelijk verwarmd en afgekoeld kunnen worden, zonder hun structurele samenstelling te vernietigen. Dit vertaalt zich in een makkelijkere mogelijkheid om ze herhaaldelijk te hergebruiken.

Rond 75% van wereldwijd geproduceerde kunststof is in thermoplastische vorm. Veel van dit omvat eenmalige kunststof voor voedsel- en drinkcontainers. U zult veelvuldig polyethyleentereftalaat, ook PET genoemd, in waterflessen vinden.

Recyclen van thermoplasten

Eenmaal recycleerbare kunststoffen hun eindbestemming bereiken, worden gesmolten en hergebruikt via injectiegieten. Maar een groot probleem met het proberen thermoplasten en andere kunststofmaterialen te recyclen is dat ze allemaal iets verschillende samenstellingen hebben. Dat is waarom het nodig is om deze verschillende soorten kunststof te scheiden als u van plan bent ze te recyclen.

Terwijl u kunststof voor recyclen verzamelt, wilt u een paar dingen in gedachten houden. Flessen van drankjes, persoonlijke verzorgingsproducten, wasmiddelen en voedselcontainers kunnen gerecycled worden. U kunt ook zoeken naar nummers ingedrukt op de kunststofcontainers zelf. Een klein "1" betekent dat het van PET is, wat gerecycled wordt. Hoog-dichtheid polyethyleen is gemarkeerd met een "2" en is ook hoog recycleerbaar. Voor iets anders, check met uw lokale recycleerfaciliteit of gemeentelijke afvalinzameling instantie.

Thermohardende kunststoffen en recyclen

Thermohardende kunststofproducten moeten duurzaam zijn, dus ze kunnen niet gemakkelijk gerecycled worden. Wetenschappers onderzoeken nieuwe manieren om ze te recyclen, inclusief chemische linkers die helpen deze items hun kracht te behouden terwijl ze makkelijker afbreken. Dit is een opwindende ontwikkeling, maar wijdverspreide implementatie kan nog even op zich laten wachten. Eenmaal dat het gebeurt, kan het meer kunststofmaterialen voorkomen in stortplaatsen te landen.