Plasticproeven

Inhoud

- Je leert de verscheidenheid aan eigenschappen van kunststoffen door bekende voorwerpen te onderzoeken.

- Je komt tot een indeling op grond van de ervaringen van je onderzoek.

Deze proef kan thuis uitgevoerd worden. Verzamel diverse kunststof voorwerpen, waaronder ook rubbers. Probeer door goed te kijken, te voelen, te buigen, te krassen , e.d. overeenkomsten en verschillen te ontdekken. Ook mag je zelf tests bedenken (wat denk je bv. van de dichtheid?).

Bij het verwarmen moet je vermijden dat de kunststof vlam vat.

Deze proef kan prima door leerlingen als onderzoeksproef uitgevoerd worden. Wel hebben ze dan enige onderzoekservaring nodig. 

Wees voorzichtig met de kaarsvlam of brander. Als een voorwerp ontbrandt, doof dan onmiddellijk en adem de vrijkomende gassen zo weinig mogelijk in.

Kaars of bunsenbrander, bakje met water, diverse voor-werpen van plastic en een spatel of lepel. 

Test zoveel mogelijk voorwerpen op eigenschappen, die jij belangrijk vindt. Schrijf zorgvuldig je ervaringen op. Als je een stukje plastic wilt verwarmen, neem dan een klein stukje. Leg dit op de spatel of lepel en verwarm voorzichtig. Let goed op veranderingen (ook of het harder of zachter wordt).

Maak nu groepen van voorwerpen, die op grond van hun eigenschappen naar jouw idee bij elkaar behoren.

Schrijf op welke groepen je hebt gemaakt en geef de bijbehorende motivering.

 Doelen

- Je leert een plasticsoort in meerdere verschijningsvormen kennen.

- Je onderzoekt of alle vormen chemisch identiek zijn (je leert hierbij hoe je een plasticsoort kun identificeren).

Deze proef is een voorloper op proef 4, waarin je meerdere soorten kunststoffen identificeert. De manier van werken zit grotendeels in deze proef. 

Je werkt met dichloormethaan en methanol. Deze organische oplosmiddelen zijn nogal vluchtig. Vermijd inademing van de dampen zoveel mogelijk. Voorkom ook huidcontact (evt. handschoenen aantrekken). Methanol is brandgevaarlijk.

Brandende kunststoffen leveren schadelijke gassen op. Vermijd inademing zoveel mogelijk. Werk -als het kan- in een zuurkast of geventileerde ruimte.

Benodigdheden 

Dichloormethaan (methyleenchloride), methanol, piepschuim, commercieel polystyreenkorrels (indien beschikbaar), reageerbuizen, bekerglas van 100 ml, trechter met filtreerpapier, een roerstaaf, een petrischaal en een brander.

a. Los wat piepschuim op in ca. 10 ml dichloormethaan. De oplossing moet dun vloeibaar blijven. Druppel de helft van de oplossing in ca. 25 ml methanol. Roer de methanol goed. Laat het neerslag bezinken en filtreer het af.

Droog aan de lucht of met een föhn. Giet de rest van de oplossing uit in een petrischaal. Er moet een laagje vloeistof op de bodem staan. Laat het oplosmiddel verdampen. Droog na met een föhn of in de stoof. Verwijder het laagje plastic(folie).

b. Onderzoek van de drie verschijningsvormen.

Neem van elke vorm een geringe hoeveelheid. Verwarm ze achtereenvolgens voorzichtig op een lepel en neem goed waar. Kijk of ze plastisch worden. Vermijd in eerste instantie ontbranding.

Verhit dan sterk zodat ontbranding optreedt. Werk bij voorkeur in de zuurkast of onder goed ventilatie. Neem goed waar: vlamkleur, roet-vorming, geluiden, etc.

Blaas de vlam uit en ruik voorzichtig aan de dampen. Waaier de damp met je hand naar je neus. Neem goed waar.

Noteer alle verschillen en overeenkomsten. Welke conclusies trek je omtrent de aard van 3 onderzochte vormen? Motiveer je conclusies goed.

- Je onderzoekt eigenschappen van diverse kunststofsoorten.

- Je leert de namen van diverse soorten. 

In proef 3 heb je enkele eigenschappen van polystyreen onderzocht. Centraal hierin stond de brandtest: vlamkleur, roetvorming, geur van de gassen, e.d. Ook in deze proef neemt de brandtest een centrale plaats in. Daarnaast leer je nog enkele specifieke testmethoden. Voorwaarde is een systematische werkwijze. Onderstaand schema biedt daarvoor de mogelijkheden.

Bekijk monster altijd goed op homogeniteit. Als er vulstoffen of versterkingsmiddelen in zitten, beinvloeden die de goede waarneming. Het beste is dan ook uit te gaan van zuivere (=commerciële) monsters (granulaat of poeder). Als je aan deze goed hebt waargenomen kun je gebruiksvoorwerpen gemakkelijker indentificeren.

Dichtheid: Polyetheen en polypropeen hebben een dichtheid kleiner dan 1,0 g/cm³. Homogene proefstukjes drijven dus op water. Teneinde de oppervlaktespanning van water wat te verlagen, moet je een scheutje afwasmiddel in het water doen. Zout water heeft een dichtheid, die groter is dan 1,0 g/cm³ (een verzadigde keukenzoutoplossing heeft een dichtheid van bijna 1,2 g/cm³.

Polystyreen en sommige nylonsoorten drijven of zweven in zout water, PVC, teflon, perspex, polyesters en de meeste thermoharders zinken.

De dichtheidstest is uiteraard zinloos bij schuimen. De brandtest moet de juiste informatie opleveren.

PVC: PVC bevat veel chloor, waardoor het niet goed brandt, maar ontleedt. Het vrijkomende waterstofchloride(zoutzuur) kun je aantonen met een nat, blauw lakmoespapiertje. Dit wordt rood in de dampen van het verhitte monster. Het chloor is ook aan te tonen met een koperdraadje. Breng een verhit koperdraadje in contact met PVC en houd het draadje vervolgens in de vlam. De groene kleur duidt op de aanwezigheid van chloor.

Aromatische plastics(zoals polystyreen): Een gele vlam en sterke roet-vorming zijn de goed waarneembare kenmerken.

Acrylaten(waaronder perspex): Zoete, fruitige geurtjes en een knetterende vlam zijn karakteristieke eigenschappen bij verbranding.

Zie opmerkingen bij proef 3.

Laat geen druipend plastic in de brander komen.

 Benodigdheden

 Diverse commerciële plastics (dus granulaat en poeders van de plasticverwerkende bedrijven), diverse voorwerpen (bij voorkeur van goed identificeerbare plastics, zoals polyetheen, polypropeen, perspex, nylon, polystyreen, PVC en polyesters), een brander, een lepel, lakmoespapier, koperdraad, zout, een bekerglas.

 Doe eerst een aantal bekende, bij voorkeur commerciele plastics, en onderzoek daarna een aantal onbekende naar keuze. Relateer je ervaringen met de bekende aan die van de onbekende.

Werk zoveel mogelijk via onderstaand schema.

Neem steeds een kleine hoeveelheid. Een paar korrels of schilfers is al voldoende voor een goede test.

Geurtest: blaas de vlam uit en waaier voorzichtig wat dampen naar je toe. (deze proef is uiteraard subjectief; een bekende moet je de herkenning geven).

Identificatieschema plastics

 - Je verkent experimenteel het verschil tussen een thermoharder en thermoplast.

Bestudeer goed de bijbehorende theorie. Thermoharders zijn altijd harde plastics; ze zijn niet te krassen en je kunt er moeilijk een stuke afsnijden (gebruik een goede kniptang).

De spijkertest (zie uitvoering) laat direct zien of je te maken hebt met een thermoplast of thermoharder. Bij een thermoplast gaat de spijker makkelijk in het oppervlak en zie je het volgende ontstaan:

 Bij een thermoharder gaat de spijker er moeilijk in. En ontstaat een gaatje dat bruin verkleurd is (bij witte voorwerpen is dat goed

te zien).

Identificatie van thermoharders:

Melamineformaldehyde: het ontbrandt slecht, dooft buiten de vlam, de vlamkleur is lichtgeel. Het materiaal zwelt op en verkoolt. De geur prikkelt je neus en er is een 'maggi'geur waarneembaar.

Ureumformaldehyde: het ontbrandt matig, dooft buiten de vlam, de vlamkleur is lichtgeel met groene randen, het materiaal zwelt

op en scheurt veelal, de dampen irriteren je neus.

Bakeliet (fenolformaldehyde): het ontbrandt slecht, dooft buiten de vlam, de vlamkleur is geel, het materiaal zwelt en verkoolt, de dampen irriteren je neus en ze ruiken naar een sterk schoonmaakmiddel (lysol).

Polyurethaan: ontbrandt redelijk, dooft niet buiten de vlam, de vlamkleur is blauw met gele rand, er treedt vaak een geel-grijze walm op, de geur is scherp irriterend. 

Zie opmerkingen bij proef 3.

Enkele thermoharders (contactdoos, hard plastic beker, hard zwart deksel, polyurethaanschuim, uitgeharde polyester, epoxyhars), enkele thermoplasten, een kleine spijker, een lepel, een brander en een pincet of tang.

a. Verhit de spijker in de hete vlam.

Druk de punt in het kunststofoppervlak.

Neem waar en trek je conclusies: betreft het een thermoplast of thermoharder?

NB. Je kunt ook een stukje kunststof op de lepel leggen en tijdens de verhitting nagaan of verweking optreedt.

b. Identificeren van de thermoharders.

Voer de brandtest uit met enkele thermoharders en trek je conclusies.

- Je leert dat je een thermoplast door middel van verhiting in een gewenste vorm kunt brengen.

- Je leert dat oprekken (verstrekken) en vezel sterker maakt.

De industrie maakt van nylon 6 onder andere textielvezels. Na het verspinnen wordt de vezel 300-400% verlengd. Dit proces heet vertrekken. Het is nodig om de vezel sterker te maken waardoor deze minder rekt en krimpt bij belasting.

 Nylon 6 -korrels, een reageerbuis, een glazen staafje en een brander.

Doe ca. 10 korrels nylon 6 in een reagerbuis.

Verhit gellijmatig tot de korrels beginnen te verweken (als je sterk verhit ontleedt de nylon, er treedt bruinkleuring op).

Trek me het staafje een draadje uit de plastische korrels. Maak deze zo lang mogelijk

(10 meter is haalbaar).

Neem een stukje en verleng dit zo ver mogelijk.

Vergelijk de oprekbaarheid (sterkte) van het verstrekte en niet verstrekte draadje.

Vraag 1: Nylon 6 is een deels kristallijnne kunststof. Welke temperatuur moet je minstens halen om goede draden te kunnen maken?