Gebruik van polymeer weekmakers

Oyoo /

Rubber en kunststoffen zijn een integraal onderdeel geworden van het moderne leven, zonder welke mensen niet kunnen leven. Deze materialen worden gebruikt in schoenzolen, tuinstoelen, alle soorten films, DVD ‘s, CD’ s, Buizen, slangen, banden, verpakkingen, en een groot aantal andere producten.

het bijhouden van geavanceerde kunststoftechnologie betekent dat individuen bekend moeten zijn met namen als polyoxymethyleen, polypropyleen, nitrilrubber, polyurethaan, enz.- dan zijn ze in de war. In de meeste gevallen zijn de uitstekende eigenschappen van waardevolle kunststoffen die in al deze effectieve toepassingen worden gebruikt echter niet uitsluitend gebonden aan de polymeren zelf.

net als een briljante student die goede cijfers behaalt op school, bereikte plastics ook de top van hun klas met een kleine hoeveelheid extra hulp. En die hulp betekent meestal alleen het combineren van unieke additieven om polymeren te maken die zacht, flexibel en bestand zijn tegen impact en weer. Meestal zijn additieven degene die het plastic maken tot wat het is.

weekmakers

weekmakers zijn unieke soorten additieven. Zonder weekmakers zou PVC bijvoorbeeld extreem breekbaar en broos zijn geweest en de enorme markt zoals we die nu zien, niet hebben veroverd. Zonder weekmakers zou een meerderheid van de spuitgietverbindingen volledig ongeschikt zijn geweest voor dat doel en zouden bepaalde mengsels van rubber helemaal niet zijn geproduceerd.Weekmakers maken kunststoffen elastisch, uitbreidbaar, flexibel en kunststof bij lage temperaturen. In de meeste gevallen kunnen polymeerproducten alleen op commerciële basis worden geproduceerd door een weekmaker te integreren.

in feite was de uitvinding van weekmakers hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de kunststofindustrie. Als dit niet het geval was, zou de industrie zich niet veel verder hebben ontwikkeld dan het stadium dat ze in de vorige dagen was. Dit komt omdat de eerste kunststoffen, evenals gewijzigde natuurlijke polymeren zoals Galalith of nitrocellulose, Bros en hard waren, en dus niet konden worden gebruikt voor dagelijkse toepassingen.

het verhoogt zeker niet precies de verkoopbaarheid van een nieuw materiaal, als bijvoorbeeld mensen hun kammen moeten verzorgen alsof ze van Meissen-porselein zijn gemaakt.

kamfer

echter, weekmakers veranderden dit alles. Kamfer was de eerste die in echte kunststoffen werd gebruikt. Het is een kleurloze stof, waarvan de geur doet denken aan vele een koude remedie, en bevat kleine kristallen verkregen uit het hout van een Chinese laurierstruik genaamd Cinnamomum camphora.In 1869 maakten John Wesley Hyatt en zijn broer nitrocellulose kneedbaarder door kamfer met nitrocellulose te mengen.

andere oliën

Hyatt was niet de eerste persoon die probeerde de vroege broze producten van een zich ontwikkelende plasticsector gemakkelijker te hanteren door het gebruik van additieven. Een even ambitieuze uitvinder genaamd Alexander Parkes had al geprobeerd om hetzelfde effect te krijgen met behulp van plantaardige oliën of houtteer, bijvoorbeeld.

echter, hij had moeite met het verkrijgen van het juiste recept—zijn “Parkesin” was redelijk gemakkelijk te verwerken, maar na slechts een paar weken, items zoals damesarmbanden, kammen en oorbellen die waren gemaakt van dit specifieke product zou zo kromtrekken dat ze niet langer konden worden gebruikt. Dit was waarschijnlijk omdat oliën gebruikt door Parkes verdampte te snel.

bananenolie of zelfs foezelolie—die wordt gevormd tijdens de distillatie van whisky—werd ook gebruikt door andere uitvinders, maar zonder veel succes, als de schaarste aan records iets te gaan door.

zacht als kauwgom, maar Hard als Hoorn

het nieuwe plastic dat door Hyatt werd ontwikkeld, was beter uitgerust om de uitdagingen van de onlangs opkomende plasticsector aan te gaan. Op basis van de hoeveelheid kamfer die hij combineerde met collodion—een oplossing van gun cotton, chemisch bekend als nitrocellulose—creëerde hij met succes een plastic. Dit plastic was transparant maar kon gekleurd worden. Het was zo flexibel als ruw rubber, maar zo hard als hoorn. Dit plastic was celluloid.

bij een matige temperatuur tussen 80 °C en 90 °C kan dit kneedbare materiaal in elke gewenste vorm worden geproduceerd dankzij de geurige formulering van Hyatt. Een van de eerste toepassingen van dit materiaal was kunstgebit. Echter, het rook meer dan een kleine hoeveelheid kamfer en, als gevolg daarvan, niet altijd voldoen aan de volledige tevredenheid van hun eigenaren. Echter, omdat het materiaal kon worden gemaakt in een geschikte kleur, was er een aanzienlijke verbetering op de taaie rubberen platen die tot dan was gebruikt. Daarna werd hetzelfde materiaal populair als het perfecte backing materiaal voor fotografische films.

oorsprong van moderne kunststoffen

het is een feit dat de door Hyatt ontwikkelde celluloid gedurende enige tijd talrijke uitdagingen moest overwinnen die werden veroorzaakt door zijn nauwe associatie met gun cotton. Kleine explosies deden zich voor toen biljartballen samengesteld uit nitrocellulose met elkaar neerstortten. Volgens ooggetuigen waren de explosies zo groot dat cowboys rond de biljarttafel zouden staan om hun wapens te pakken.

een artikel in een tijdschrift citeerde ook het verhaal van een dame wiens avond nog spannender werd toen de celluloid knopen op haar avondjurk heel dicht bij een open haard kwamen en ontstonden. Op een keer ontplofte een hele celluloid-fabriek. Deze incidenten verhulden echter niet dat Hyatt de eerste thermoplastic had ontwikkeld en dat het een weekmaker was die instrumenteel was in het leiden tot de kunststoffen van vandaag.

maar zelfs na Hyatt bleef de geschiedenis van kunststoffen nauw verbonden met die van de weekmakers. In 1946 werd een aanvraag voor enkele honderden tonnen van een breekbaar cellulosetriacetaat plastic vervolgd. Dit plastic was onder andere gebruikt bij de vervaardiging van vliegtuigramen.

het plastic lag ongebruikt op het terrein van een fabriek, toen een creatieve chemicus het idee had om het materiaal te integreren met een weekmaker. Dit resulteerde in een nieuw spuitgietmateriaal. In 1952, de onlangs geplastificeerde Cellit werd genoemd “Cellidor” en was de perfecte belichaming van veelzijdigheid. In de jaren 1950 werd Cellidor gebruikt om behuizingen te maken voor kammen, dashboards, radio ‘ s, brillijsten, schroevendraaierhandgrepen, haarglaasjes, enz.

weekmakers in Rubber

de rubberindustrie gebruikte ook weekmakers om haar producten te verfijnen. Uitgebreid kneden maakt niet-gevulkaniseerd rubber zo zacht als kauwgom omdat het kneedproces de lange ketenmoleculen van het polymeer afbreekt. Maar dit betekent dat ook andere belangrijke kenmerken van dit nuttige materiaal verloren gaan.

daarom zijn rubberonderzoekers al vroeg begonnen met het combineren van alle soorten vloeibare componenten in hun zwarte formuleringen—oliën, pek, koolteer, paraffine, terpenen (zoals kamfer) en zelfs Vaseline. Dit betekende dat het mengsel van ruw rubber voldoende kleverig was voor verschillende vaste ingrediënten, zelfs wanneer de grootte van de rubbermoleculen niet aanzienlijk wordt verminderd. Carbon black is een voorbeeld van een vast ingrediënt dat moeiteloos in de mixer kan worden gekneed.

deze factoren tonen het belang aan van deze onopvallende weekmakers voor de verwerking van polymeren—en hoe zij de eigenschappen van wat oorspronkelijk een relatief onaantrekkelijk polymeermateriaal was, volledig kunnen veranderen. Paradoxaal genoeg toont deze buitengewone kracht ook aan dat zelfs vooraanstaande chemische historici het momenteel moeilijk vinden om informatie te verkrijgen over weekmaker technologie.

de “juiste” weekmakers zijn zo belangrijk dat informatie over de prestaties van plastic in de loop der jaren is verdwenen in de kluizen van bedrijven die polymeren gebruiken. Naarmate de tijd verstreek, betekende dit dat weekmakers relatief anonieme gebruiksstoffen werden.

de hedendaagse afstammelingen van kamfer

het is echter bekend dat behalve Hyatt ook anderen kamfer begonnen te gebruiken. Inderdaad, twee derde van alle kamfer gesynthetiseerd over de hele wereld wordt gebruikt voor het produceren van celluloid zelfs vandaag de dag.In een scheikundige encyclopedie uit 1931 met het hoofdstuk “weekmakers” werd ook terpeen vermeld, naast glycerolesters, ftalaten en organische fosfaten zoals tricresylfosfaat.

deze verbindingen maken kunststoffen flexibel en verbeteren ook hun brandvertragend vermogen zodanig dat celluloseacetaat, een opvolger van celluloid, een van de belangrijkste nadelen van het oorspronkelijke plastic kon overwinnen. Zo werd de ontvlambaarheid van het plastic voorkomen nadat het elastisch was gemaakt met een combinatie van fosfaten en kamfer.De geavanceerde technologie kent ongeveer 400 stoffen—dat wil zeggen exotische stoffen en “wereldbeaters” – die in een of andere vorm als weekmakers worden gebruikt. Ongeveer 100 van deze stoffen hebben een grote handelswaarde.

hoeveelheden weekmakers

halverwege de jaren negentig werd meer dan 4,2 miljoen ton weekmakers gebruikt. Tegenwoordig wordt ongeveer 90% van alle weekmakers gebruikt in PVC—een plastic dat in zijn basisvorm vrijwel even kwetsbaar is als glas en voor de meeste toepassingen volledig nutteloos zou zijn als weekmakers niet ongeveer 55% van de inhoud zouden uitmaken. Zelfs hard PVC kan ongeveer 12% weekmakers hebben waarvan bekend is dat ze de verwerkbaarheid verbeteren.

afhankelijk van de soort toepassing maken andere polymeren gebruik van weekmakers in veel verschillende hoeveelheden. Papier bevat ongeveer 5% weekmakers, thermoplastische materialen tot 10%, en elastomeren soms tot 60%; bepaalde kunststoffen bevatten ook 95% weekmakers.

hoe weekmakers werken

in wezen zijn alle weekmakers gebaseerd op hetzelfde principe en een principe dat praktisch voor zichzelf spreekt, mits individuen kunnen begrijpen waaruit kunststoffen van binnen bestaan. “Plastic” bevat steevast zeer lange ketenmoleculen die lijken op lange draden onder extreem hoge vergroting. Een plastic wordt flexibel wanneer deze draden los met elkaar zijn verstrengeld.

bij de meeste kunststoffen liggen deze draden echter meestal op elkaar, net als verpakte spaghetti. In feite, wanneer iemand terloops spaghetti in een pan gooit zonder het te roeren terwijl het kookt, en later zeven het, afgezien van pasta strengen losjes verstrengeld aan elkaar, zullen er ook gebieden zijn waar de pasta strengen nog steeds aan elkaar zijn bevestigd zoals ze in de zak waren. Dergelijke klontjes lijken iets harder dan de rest, hoewel de pasta zelf volledig gaar en zacht is.

een soortgelijk verschijnsel doet zich voor met betrekking tot de ketenmoleculen van kunststoffen. Een stijve structuur analoog aan de strikt regelmatige samenstelling kristallen zorgt ervoor dat de kunststof te kijken stijf vanaf de buitenkant. Zowel in de reageerbuis als in de pan is de regel als volgt: de stijve structuur is hard en losjes verstrengeld is flexibel.

Chemie

hier spelen weekmakers een rol. In de meeste gevallen, ongeacht of er sprake is van minerale olie of kamfer, zijn de moleculen relatief kleiner dan de ketenmoleculen van het polymeermateriaal. Bij de verwerking van het plastic zijn ze in hun spaghetti-achtige structuur verstrengeld.

deze moleculen duwen vervolgens hun weg tussen de naburige draden van plastic moleculen en onderscheiden ze van elkaar. Ze werken op dezelfde manier als olie doet op een bord spaghetti, waar het de pasta strengen laat glijden langs elkaar. Dit suggereert dat het mogelijk is om een losse en vrij beweegbare structuur te produceren—het plastic blijkt flexibel te zijn en wanneer er meer weekmaker wordt toegevoegd, wordt het nog flexibeler. Deze eenvoudige correlatie verheldert een hele reeks producten die essentieel zijn voor het werk van een kunststofchemicus.

de deskundigheid van een ontwikkelaar van materialen is in grote mate gelegen in het kunnen identificeren van stoffen die geschikt zijn voor het gebruikte plastic. Het is niet mogelijk om hydrofiele stoffen te verweven in waterafstotende moleculen, bijvoorbeeld die van niet-gevulkaniseerd rubber, omdat beide stoffen net als olie en water zouden scheiden.

het is ook van cruciaal belang om een weekmaker te kiezen die een ideale pasvorm biedt met betrekking tot zijn eigen moleculaire configuratie en de doelplasticketenmoleculen. Ketenmoleculen zijn niet zo vergelijkbaar met elkaar als de spaghetti strengen-bepaalde polymeren kunnen lijken op platte pasta, terwijl anderen lijken op een keten van dikke Neon buizen met elkaar verbonden met dunne draden, of hebben een zig-zag uiterlijk. Weer anderen lijken op halskettingen gemaakt van extreem dikke parels. Toch was Hyatt ‘ s celluloid degene die het succes bereikte. Dit komt omdat de kamfermoleculen vrij goed pasten tussen de gun cottonmoleculen die gevormd waren als een parelketting.

niet alle weekmakers zijn echter geschikt voor elk polymeer. Een ander feit is dat elke weekmaker een andere impact heeft op zijn ” gastheermolecuul.”Terwijl een weekmaker een grotere flexibiliteit biedt bij lagere temperaturen, is een andere speciaal ontwikkeld om te voorkomen dat kunststoffen liquideren bij hoge temperaturen. Ondertussen zijn er andere weekmakers die kunststoffen flexibeler maken en zich ook gedragen als een soort geïntegreerde brandblusser die vlammen in hun allereerste stadia kan blussen. De weekmakers bereiken dit door te ontbinden in de aanwezigheid van hitte om stoffen te creëren die bestand zijn tegen vlammen.

Eén probleem—vele oplossingen

in de loop der jaren is het orderboek van de plasticsector voor weekmakers uitgegroeid tot een ongeorganiseerde agglomeratie van chemische stoffen. Echter, het wordt bestuurd door verschillende “grote families” van producten.

ftalaten worden gebruikt in PVC-folies en-kabels, celluloselijmen en coatings. Met dicarbonaten wordt flexibel PVC elastisch bij lage temperaturen. Fosfaten worden zowel als hydraulische vloeistof als als vlamvertrager gebruikt. Vetzure esters—de verre verwanten van margarine-worden gebruikt voor het plastificeren van rubber en vinyl hars vloerbedekkingen. Voor sommige toepassingen wenden kunststoftechnologen zich ook tot esters van wijnsteenzuur en citroenzuur.

gevaren

Er zij aan herinnerd dat, ondanks het gunstige effect van weekmakers op de kunststoftechnologie, ook zij nadelen hebben. In het recente verleden werd vermoed dat ftalaten schadelijk zijn voor de gezondheid. Hoewel er nog geen sluitend bewijs is, zijn er momenteel studies aan de gang.

gelukkig betekent dit, ongeacht het resultaat van deze discussie, geenszins dat alle weekmakers moeten worden veroordeeld: Een enkele weekmaker is immers niet hetzelfde als de volgende, zoals blijkt uit kamfer, dat een natuurlijk product is.

alternatieven

ondertussen zijn enkele zeer nuttige producten gecreëerd die dienen als vervanging voor ftalaten. Producten zoals deze nemen de vorm aan van een reeks stoffen waarvan de leden “alkylsulfonaten” worden genoemd.”Het was lange tijd bekend dat alkylsulfonaten geen nadelige effecten hebben, en zijn goedgekeurd als veilig voor voedselgebruik in een meerderheid van de landen.

alkylsulfonaten, die al worden gebruikt in plaats van de controversiële ftalaten in handschoenen, speelgoedbeeldjes, poppen en membranen voor waterbedden, zijn te vinden in afdichtingsmiddelen in de bouwsector en worden gebruikt in wellington laarzen en Zwemhulpmiddelen. Bovendien biedt het materiaal een compleet scala aan extra voordelen-het verschilt bijvoorbeeld van veel andere weekmakers en wordt niet aangevallen door water en elementen, en het resulteert ook in producten die bevorderlijk zijn voor het afdrukken. Dit is een belangrijke factor als het gaat om het creëren van levendig gekleurde kinderbadjes geproduceerd uit PVC-film, onder andere dingen.

de ruwe vorm van PVC is breekbaar, vrijwel glasachtig plastic dat bijna nutteloos zou zijn zonder weekmakers. Alkyl sulfonaten maken PVC elastisch en bestand tegen verzeping en weer.

Drifting weekmaker moleculen

onlangs hebben onderzoekers uit de industrie een oplossing gevonden voor het probleem van drifting weekmaker moleculen. De minuscule deeltjes weekmakers in de kunststoffen zijn ongelooflijk mobiel. Onder specifieke omstandigheden bewegen de deeltjes als honing in een spons. In het plastic, de beweging van bepaalde weekmaker moleculen komt tot een einde vroeg of laat wanneer ze het oppervlak bereiken en maken een onaantrekkelijke vettige film.

huisvrouwen zijn niet de enigen die hiervan op de hoogte zijn. Unieke weekmakers die getraind zijn om op één plek in het polymeer te blijven—bijvoorbeeld door ze lange-ketenmoleculen te leveren—kunnen voorkomen dat rubber en plastic een vettig of dof oppervlak ontwikkelen.

verder hebben onderzoekers halogeenvrije weekmakers op maat gemaakt voor elektronische printplaten, zodat het breekbare plastic dat wordt gebruikt om ze te produceren niet breekt wanneer de platen worden geboord, geponst en gesoldeerd.

groei en ontwikkeling van de industrie

de sector weekmakers houdt zich voornamelijk bezig met conventionele produkten. Hoewel het vrij ongebruikelijk is om zoveel moeite te besteden aan productontwikkeling, loont het zeker.

de afgelopen twee jaar is de markt voor kunststoffen met slechts 4% gegroeid, maar ondanks dit feit is de verkoop van bepaalde gespecialiseerde weekmakers in dezelfde periode met ongeveer 15% gestegen. Dit cijfer alleen al is voldoende om aan te tonen dat het laatste hoofdstuk in de lange geschiedenis van weekmakers nog niet is geschreven: innovatieve kunststoffen en de nieuwste eisen die worden gesteld aan de producten die er voortdurend van worden gemaakt, vereisen nieuwe oplossingen. Hier kan alleen het collectieve intellect van plastics experts recht doen aan deze.

natuurlijke weekmakers

echter, wat weekmakers betreft, zijn de plastificerende chemicaliën die ontstaan uit smeltkroezen en kolven van de chemische sector niet de enige die in de hele wereld voorkomen. Omdat de natuur ook gedeeltelijk polymeren bevat, heeft ze ook stoffen nodig om ervoor te zorgen dat deze polymeren flexibel blijven.

zetmeel, DNA, eiwitten, hout en zelfs stenen bevatten in wezen lange en soms ruimtelijk met elkaar verbonden ketenmoleculen. De natuur gebruikt water als belangrijkste weekmaker. Natuurlijke vezels zoals katoen, wol of zijde zullen kwetsbaar zijn zonder hun watergehalte.

bovendien houdt overtollig water spiereiwitten flexibel. Op gevorderde leeftijd vermindert het watergehalte, terwijl vetten min of meer de rol van weekmaker met succes spelen. De kunststofindustrie is niet de enige die afhankelijk is van weekmakers, maar zelfs moeder natuur kan het niet zonder. Spiervezels zijn samengesteld uit ketenmoleculen vergelijkbaar met die gevonden in kunststoffen. Net als hedendaagse polymeren bevatten spiervezels hun eigen weekmakers in de vorm van vetmoleculen en water.

ook kan water worden gebruikt om kwarts te verzachten, waarvan bekend is dat het een zeer hard materiaal is—terwijl hard, natuurlijk kwarts slechts 0,01% water bevat, bevat kunstmatig kwarts om technische redenen ongeveer 10 keer zoveel. Kunstmatig kwarts kan bij 400 °C—een temperatuur die gemakkelijk door mineralen kan worden verdragen—worden gegoten, terwijl “droog” natuurlijk kwarts duidelijk “rotsvast” blijft tot een temperatuur van 1000 °C.

dit is een uitstekend voorbeeld van het feit dat het gebruik van weekmakers in de technologie niet noodzakelijkerwijs beperkt is tot kunststoffen. Mensen die goed nadenken over de gebogen handgreep van hun paraplu ‘ s zou weten dat een soort procedure wordt gebruikt om het hout flexibel te maken.

hete waterdamp kan inderdaad worden gebruikt om het hout te verzachten, maar vloeibare ammoniak, gemengd met organische oplosmiddelen zoals tetrahydrofuraan, dimethylsulfoxide of polyethyleenglycol, doet het werk nog beter. Een specifieke formulering als deze stelt zelfs individuen in staat om knopen in wandelstokken te binden. Na de verdamping van ammoniak, het hout komt terug naar de oorspronkelijke staat—dat wil zeggen, de vers gesneden staat.

ontstaan uit de Plastics Middeleeuwen

meer dan honderd jaar geleden werd plastics bekend door de uitvinding van Hyatt. Daarom is het niet verwonderlijk dat beroepen die tot nu toe zijn geassocieerd met het behoud van antieke pigmenten nu in het reine komen met weekmaker kwesties. Bijvoorbeeld, restaurateurs zijn momenteel vechten om de ruimtepakken die werden gedragen door de Apollo astronauten op de maan en kwam onbeschadigd naar de aarde in stand te houden.

deze ruimtepakken bevatten PVC-buizen die geplastificeerd zijn met behulp van een ftalaat. Na meer dan drie decennia in een museum te hebben doorgebracht, heeft deze vloeibare stof zich verspreid uit het polymeer, op een manier die typerend is voor alle drijvende weekmakers. Hierdoor zijn de toevoerbuizen Bros geworden. Wat ooit werd beschouwd als het hoogtepunt in de ruimtepak-technologie is nu minder duurzaam in vergelijking met ridderharnassen die honderden jaren oud zijn. Vanuit dit standpunt bezien kan dus worden geconcludeerd dat de mens zich nog steeds in de zogenaamde Middeleeuwen van de kunststoftechnologie bevindt.