Materiaal & Techniek: 2011

maandag 11 april 2011

Plastic is een materiaal dat vele vormen kent. Ik heb daarom een vorm van plastic gekozen, namelijk Polyetheen. Polyetheen is een plastic dat het meest wordt gebruikt. Polyethyleen is de oudere naam van het materiaal. Omdat deze kunststof zoveel wordt gebruikt is mijn reden dat ik juist deze vorm ga onderzoeken. Mijn resultaten vind je in dit essay en als laatste vind je in de conclusie een korte samenvatting van Polyetheen.

Geschiedenis

De geschiedenis van Polyetheen begint van de geschiedenis van plastic. Plastic is ontstaan rond 1820. Dit kwam voort uit polystyreen, wat beter bekend is als piepschuim. Er werden in de jaren daarna meerdere soorten plastics uitgevonden.

Maar de eerste, echte plastic werd uitgevonden in 1863 genaamd Celluloid. George Eastman was de man die deze stof gebruikte in de fotorol. Een nadeel van Celluloid was dat het op lage temperatuur snel vlam ging vatte en kon gaan ontploffen.

Even later rond 1907 was het de Belgische natuurkundige Leo Baekeland dat Bakeliet had uitgevonden. Het was de eerste thermoplast dat vormt kwam uit natuurkundige bewerkte stoffen.

Zo rond 1920 /1930 kwamen de scheikundige erachter dat je plastic uit aardolie kon halen. Sindsdien begon plastic te groeien in zijn proces. Het kreeg meerdere vormen waaronder Polyetheen. Tegenwoordig is deze vorm van plastic niet meer weg te denken uit de maatschappij. Voor vele diensten/producten om je heen wordt het materiaal gebruikt.

Materiaal

Polyetheen bestaat uit polymerisatie van etheen. Polymerisatie is een lange keten waarbij kleine koolwaterstoffen (etheen = koolwaterstofverbinding) worden samengevoegd.

Etheen komt voort uit het afbreken van nafta (mengsel van koolwaterstoffen). Nafta is een stof dat weer voort komt uit aardolie. Er wordt geschat dat er 1% van de ontgonnen aardolie wordt gebruikt voor het produceren van Polyetheen.

Het verschil tussen etheen en polyetheen kon je hieronder zien in een afbeelding bij een reactie van de stoffen.

H H H H H H H H

\ / \ / | | | |

..+ C = C + C = C +.. → ~ C - C - C - C ~

/ \ / \ | | | |

H H H H H H H H

Etheen Polyetheen

Er zijn twee verschillende processen hoe Polyetheen kan worden gemaakt.

Zo heb je de hoge dichtheid-polyetheen en de lage dichtheid-polyetheen.

Bij een lage druk met behulp van een katalysator wordt hoge dichtheidpolyetheen (HDPE) gemaakt. Andersom, bij een hoge druk, zo’n 200 MPa (= 2000 bar) wordt lage dichtheid-polyetheen (LDPE) gemaakt.

Het verscchil is zoals de naam al zegt de dichtheid.

Voor hoge dichtheid is de dichtheid ca. 0,95 a 0,96 g/cm3.

Voor lage dichtheid is de dichheid ca. 0,92 g/cm3.

De lage dichtheid is minder stijf dan de hoge dichtheid-polyetheen.

Als er lage druk is ontstaan er lineaire ketens waardoor de stof kristallijn is opgebouwd. (bestaande uit kristallen). Bij een hoge druk is er geen/weinig sprake van een kristallijn. Er is wel een uitzondering als de druk hoog is en er toch een kristallijn ontstaat. Deze vorm wordt lineair lage dichtheid-polyetheen (LLDPE) genoemd. De dichtheid van deze vorm is 0,93 g/cm3.

Naast deze drie types Polyetheen is er ook nog een vierde genaamd Ultra High Molecular Weight PE oftewel UHPE. Deze variant is erg sterk.

Polyetheen heeft verschillende eigenschappen. Zo is het waterafstronend, elektriciteit-isolerend, zeer taai en heeft het een goede slagvastheid.

Toepassingen

Polyetheen wordt veel gebruikt in de maatschappij. Bijna overal om je heen waar je kijkt kun je al snel iets vinden wat bestaat uit Polyetheen.

Vanzelfsprekend is dat de lage dichtheid-polyetheen gebruikt wordt voor zwakke, niet sterke producten. Voorbeelden hiervan zijn:

Verpakkingsfolie
Plastic zakken
Plastic buizen
Pleisters.

Andersom, voor de hoge dichtheid-polyetheen gebruikt men voor producten die sterk moeten zijn. Hierbij kun je denken aan:

Emmers
Kratten
Flessen
Speelgoed
Huishoudelijke Artikelen

Behoud/Bewaren

Polyetheen is een sterk materiaal maar verouderd wel. Dit kan komen door gelijktijdige inwerking van (UV-) licht, lucht en vocht. Door ervoor te zorgen dat dit wordt voorkomen helpt het door een klein deel roet bij te mengen.

Als Polyetheen volledig verbrandt dan ontstaan daaruit geen giftige stoffen. Stoffen die vrij komen zijn kooldioxide en water, deze twee stoffen zijn niet giftig. Als Polyetheen verbrand is dit aldus niet gevaarlijk voor de mens en de natuur.

Een ander verhaal is als de Polyetheen verbrand in huis. Hierbij is het risico dat het Polyetheen onvolledig verbrandt waarbij de giftige stof koolmonoxide ontstaat en vrij komt. Dit is niet alleen het geval bij Polyetheen maar bij de meeste organische materialen die koolstof bevatten.

Verder is Polyetheen goed beschermd tegen het milieu en gaat het lang mee in de natuur. Dit komt omdat de kunststof niet snel wordt aangetast door de bacteriën uit het milieu. Als de kunststof terecht komt in de zee zal het na vele jaren rond heeft gelegen in de oceanen terecht komen bij de kunststofarchipel. Dit is een grote ophoop waar al het plastic bij elkaar komt. Dit komt door de zeestroming die het afval naar een plek brengt en waar het zich ophoopt.

Wat een voordeel is van Polyetheen is dat het recyclebaar is. Alleen is het wel het geval dat alleen voor de hoge dichtheids variant Polyetheen dit economisch haalbaar is en niet voor de lacherigheid variant. Voor beide varianten is een materiaalcodes/ eigen logo voor als het van elkaar gescheiden moet worden voor recycling.

Conclusie

Polyetheen is een vorm van plastic. Het is een materiaal dat bestaat uit waterstoffen. Er bestaan twee verschillende varianten van Polyetheen, namelijk met een hoge dichtheid en een lage dichtheid. Kort gezegd wil dit zeggen hard en zacht. Het is een materiaal wat lang meegaat en wat voor veel verschillende producten wordt gebruikt. Zo ook voor in de kunst. Je kunt er vele kanten mee op wat het leuk maakt.

Bronnen

Internet

http://nl.wikipedia.org/wiki/Polyetheen

http://www.nrk.nl/web/RKI/materialen/polyetheen/Pages/default.aspx

http://wetenschap.infonu.nl/techniek/19390-informatie-over-plastic.html

http://nl.wikipedia.org/wiki/Polymerisatie

GLAS

Inleiding

Glas is een materiaal dat bij mij een aantal vragen oproept. Ik vraag me af hoe het komt dat het doorzichtig is maar ook dat het zo sterk kan zijn. Het materiaal vind ik interessant en ook wat je ermee kunt vind ik fascinerend. Het was dan ook meteen het eerste materiaal wat in me op kwam om te gaan onderzoeken. In het essay vertel ik waaruit glas bestaat, hoe het is ontstaan, hoe glas wordt toegepast maar ook hoe het zit met glas als dit bewaard moet worden. In mijn conclusie vind je een korte samenvatting en mijn eigen mening over het materiaal.

Geschiedenis

Glas komt voort uit lava dat uit een vulkaanuitbarsting komt. In de lava zit een glasachtige stof genaamd obsidiaan. Deze stof is doorschijnend zoals glas maar heeft wel een zwarte kleur van de lava.

Er wordt gezegd dat glas is ontdekt door de Phoeniciers. Phoeciniers, het volk Phoecinië, een klein gebied aan de Syrische kust, had veel zeelieden. Op een nacht waren er een aantal zeelieden aan het overnachten op het strand. Zij waren op zoek naar stenen die ze konden gebruik om hun potten met voedsel op te koken. Deze waren niet te vinden op het strand en besloten ze soda te gebruiken dat ze nog hadden liggen aan boord. Toen er eenmaal vuur was, smolten de soda en het zand samen. Dit werd uiteindelijk een glasachtige stof.

Van glas maakten de mensen, waaronder veel Egyptenaren, verschillende voorwerpen. Voorwerpen als vazen, kralen, sieraden en flessen. Zij leerden zichzelf aan glas te gieten in een gevormde mal. Zo maakte ze van glas een bepaalde voorwerp. Later werdt het glasblazen uitgevonden. Dit kwam voort uit Serië, +/- 200 voor Chr. Hierna begonnen ze met het slingeren van glas. Hier kwamen ze op omdat ze wilden dat glas dunner werd. Ze deden dit allemaal nog met de hand. Rond 1845 – 1900 werd het slingeren van glas (de cylinder methode) een stuk gemakkelijker. Ze kwamen op een manier waarmee ze te werk gingen met een machine die cylinders maakte van 10 meter lang. Tegenwoordig wordt er bij de productie van glas veelal gewerkt vanuit machines.

Materiaal

Glas in een kleurloos.

Het is een vaste stof die bestaat uit verschillende materialen .

Een van de belangrijkste stoffen van glas is Silica. Silica is het oxide van silicium.

Silica komt voor in zand in zeer kleine deeltjes. Het is de basiscomponent van het materiaal, het is de glasvormer.

Naast de basiscomponent is er nog een vloeimiddel nodig. Hiervoor wordt voornamelijk soda gebruikt. Andere stoffen die ze hiervoor willen gebruiken zijn natrium of alkalische oxiden (zuren). Door het toe te voegen van soda wordt het smeltpunt verlaagt. Puur Silica smelt rond de 1.800 graden Celsius. Als er soda of een van de andere stoffen aan wordt toegevoegd zal het gaan smelten vanaf 1.400 graden Celsius.

Kalk wordt toegevoegd als stabilisator. Hierdoor wordt het glas stabieler en wordt het met name onoplosbaar in water.

Deze drie stoffen zijn het vormen samen het basisregels voor het materiaal glas. Er kunnen nog vele stoffen worden aan toegevoegd. Dit doen ze om de optische eigenschappen als brekingsindex en kleur maar ook voor de fysieke eigenschappen als vervormbaarheid te verbeteren. Welke stoffen dit precies zijn is erg verschillend.

Glas
Silica	70 – 75 %
Kalk	5 – 10 %
Soda	12 - 15 %
Overig	--

Voor gekleurd glas moet er een bepaalde metaaloxide aan worden toegevoegd. Welke kleurintensiteit uiteindelijk het glas wordt blijft moeilijk doordat dit afhangt van de temperatuur van de glasoven, de tijdsduur van het bakken en de toegevoegde kleurconcentratie.

Als voorbeeld glas met een rode kleur. Dit is éénwaardig koperoxide wat eraan wordt toegevoegd. Maar al een klein beetje van het koperoxide maakt het glas al bijna zwart. Om toch echt rood glas te krijgen zal het glas dunner moeten worden gefabriceerd. Om er voor te zorgen dat het glas niet te dun is dat het breekbaar wordt blaast men het glas in twee lagen. Namelijk een dunne rode laag komt op een dikkere ongekleurde ondergrond. Dit noemen ze plaqueglas.

Oxide toevoegingen ter verkrijging van gekleurd glas:	Kleur glas
Tweewaardig ijzeroxde	Groen
Driewaardig ijzeroxide	Bruin
Eenwaardig koperoxide	Rood
Tweewaardig koperoxide	Blauw
Chroom (III)oxide	Groen
Kobalt(II)oxide	Blauw
Mangaanoxide	Blauw
Mangaanoxide en IJzeroxide	Geel
Seleniumoxide	Roze

Glas heeft meerdere eigenschappen.

Transparantheid

Het ligt aan de samenstelling, puurheid en de zorgvuldigheid van de fabricage of deze volledig transparant is. Het gaat hierbij om het gebrek aan lichtdiffractie. Glas is namelijk niet volledig transparant in het lichtspectrum. In ultraviolet- en infraroodlicht is sprake van een grote mate van absorptie waardoor het glas ondoorzichtig lijkt. Hierdoor zijn we achter het glas ook gedeeltelijk beschermd zijn tegen UV-straling.

Isotroop

Isotroop betekend dat het in dat de waarde van een fysische grootheid onafhankelijk is van de richting. Bij een algemeen gebruikte temperatuursbereik heeft glas een zeer goede stabiliteit wat weinig veranderd als de temperatuur veranderd.

Instabiliteit

Glas is een instabiel materiaal. Het heeft twee kanten. Het glas beschikt langzaam over kristalgroei maar ook wordt het langzamerhand ondoorzichtig en poederachtig.

Isolatie

Glas is een goede thermische isolator door thermische inertie en bij thermische uitzetting. Glas kan ook een elektrische isolator zijn bij lage temperaturen maar zodra de temperatuur stijgt wordt het een geleider.

Inertie

Glas is een dicht materiaal. Het is op chemisch gebied relatief inert en tegen de meeste zuren en basen bestand. Het is niet gevoelig voor UV-straling, oxidatie of atmosferische erosie.

Dualiteit

Glas is bij kamertemperatuur hard . Zodra er verhitting plaats vind wordt het glas plastisch en kun je het vervormen.

Toepassingen

Je hebt veel verschillende soorten glas. Als voorbeeld heb je gekleurd glas, venster glas, ontspiegeld glas, isolerend glas, geluidswerend glas etc. Elk soort glas wordt gebruikt voor verschillende toepassingen van glas.

Het meeste waar glas voor komt is in het interieur. Hier wordt voornamelijk glas gebruikt voor ramen en/of schermen, maar ook zijn in de meeste interieurs veel drinkglazen en vazen te vinden van glas. Hiernaast vind er ook nog kunst plaats in interieurs en ook glas is een materiaal dat wordt gebruikt in de kunstwereld. Kunstenaars maken vaak gebruik van de techniek: het glasblazen. Verder zul je ook in het interieur glazen tafels, lampen en andere producten tegen komen van glas. Het is aldus een materiaal dat voor vele toepassingen kan worden gebruikt door kunstenaars maar ook bijvoorbeeld architecten.

Behoud/Bewaren

Glas is heel erg duurzaam en inertie. Het enige wat je moet doen om glas goed te onderhouden is het reinigen. Je zult het regelmatig goed moeten schoonmaken en dan zal het glas blijven zoals het is.

Waar je wel mee moet oppassen met glas is temperatuur. Als dit veranderd kan het glas gaan barsten, denk bijvoorbeeld aan het sterretje in je autoruit.

Glas is ook een van de eerste materiaal dat wordt hergebruikt. Het glas wat al is gebruikt kan zo terug (heel, maar ook glasscherven) worden gebracht in het fabricageproces. Bij hergebruik gaan de eigenschappen/kwaliteiten van het glas niet verloren. Glas gaat aldus lang mee en anders kan het door hergebruik een nieuw leven krijgen waardoor het leven van glas niet zal stoppen.

Conclusie

Glas is een sterk en duurzaam materiaal. Het heeft een lange geschiedenis en hedendaags wordt er nog veel met glas gewerkt. Je kunt bijna alles maken met glas als je dat wilt. De diversiteit wat je allemaal kunt met het materiaal vind ik fascinerend. Het ligt er maar net aan welke techniek je toepast op het materiaal. Hierdoor heb je de diversiteit van eindproducten maar wel allemaal van hetzelfde materiaal. Je kunt aldus doen met glas wat je zelf wilt en toepassen hoe je het zelf wilt.

Bronnen

Internet

http://nl.wikipedia.org/wiki/Glas

http://vision2form.nl/glashistorie.html

http://www.xs4all.nl/~desnor/glas/aa..de%20geschiedenis%20glas%201.htm

http://www.bertsgeschiedenissite.nl/ijzertijd/eeuw1ac/eeuw1nc_sicilia6.htm

http://nl.wikipedia.org/wiki/Siliciumdioxide

http://nl.wikipedia.org/wiki/Gebrandschilderd_glas

Boek

Titel: Materiology, Materialen en technologieën: de gids voor creatieven.

Door: MatériO.

Auteurs: Daniel Kula en Élodie Ternaux