Home » Meer informatie » De ideale grondstof

Kunststof, de ideale grondstof

Historie

Kunststoffen werden omstreeks 1860 voor het eerst geproduceerd. Zij dienden vooral als vervangers voor natuurlijke materialen waaraan een tekort dreigde te ontstaan. Een voorloper was het bekende bakeliet. Al spoedig bleken de nieuwe kunststoffen net zo goed of zelfs beter te zijn dan de materialen die zij moesten vervangen en bovendien waren zij goedkoper te maken. Het aantal soorten nam snel toe, omdat telkens nieuwe toepassingen werden ontwikkeld.

Vanaf 1945 is de productie en toepassing van kunststoffen op grote schaal op gang gekomen. Daarvoor zijn veel redenen. Zo biedt kunststof unieke mogelijkheden producten water- en luchtdicht te verpakken, is het relatief licht waardoor energiekosten bij vervoer laag zijn. Kunststoffen kunnen naar wens gevormd en ingekleurd worden. De productie van kunststof vergt relatief weinig energie en vele kunststof soorten zijn heel goed te recyclen.

PVC werd in de jaren dertig ontwikkeld en beschikt over goede materiaal eigenschappen. Al in 1960 werden de eerste profielen geëxtrudeerd om er kozijnen, ramen en deuren van te maken. Kunststof kozijnen zijn allang geen vervangers meer. Het is een zeer nuttig product met een eigen identiteit en bestaansrecht.

Kunststof soorten

Veel kunststoffen zoals polyethyleen, polyamide en polystyreen worden gemaakt uit aardolieproducten. Polyvinylchloride, PVC, onderscheidt zich van andere kunststoffen, doordat het maar voor een deel gemaakt wordt uit aardolie en voor een ander deel uit keukenzout. Etheen, propeen en butadieen bestaan uit 'lineaire' moleculen; de atoomgroepen in de moleculen liggen :recht achter elkaar in een rij. 
Een aantal andere kunststoffen is opgebouwd uit 'aromatische' of 'cyclische' moleculen. Dat betekent dat de atoomgroepen in het molecuul in een gesloten ring met elkaar zijn verbonden. Ook worden deze aromatische grondstoffen, zoals fenol en styreen, meestal uit aardolie gemaakt. 
Als deze ringen bij polymerisatie met elkaar worden verbonden ontstaan kunststoffen als polyester, polyamide en polystyreen. 

Enkele benamingen en toepassingen van kunststof

PVC Polyvinylchloride Plaat- profielmateriaal
PB

Polyethyleen

vuilniszakken
PS Polystyreen verpakkingsmateriaal
PP Polypropyleen luidsprekerboxen
ABS Acrylonitrilbutadieenstyreen bumpers auto
PC Polycarbonaat brilleglazen
PA Polyamide auto onderdelen

 

Grondstof voor Kunststof kozijnen

PVC is een kunststof die al ruim 65 jaar bestaat. PVC producten worden toegepast omdat PVC een zeer veelzijdige kunststof is, PVC een goede prijs/prestatieverhouding heeft, PVC een lange levensduur heeft en PVC zich goed laat verwerken. Bovendien kunnen de eigenschappen van PVC door compounderen gevarieerd worden en dus goed afgestemd worden op de toepassing. PVC wordt voor 57% vervaardigd uit chloor uit keukenzout en voor 43% uit ethyleen uit aardolieproducten. De productie vindt plaats in een gesloten proces. 

PVC verlaat de fabriek in de vorm van een wit poeder. Aan dit poeder worden, afhankelijk van de gewenste eigenschappen, sterkte, stijfheid of flexibiliteit, middelen toegevoegd, waarna een compound ontstaat die verder verwerkt kan worden. Via extrusie worden tal van producten gemaakt. Bij het extruderen wordt onder druk en verhoogde temperatuur de compound door een metalen matrijs geperst. Daarna wordt de compound, om de gewenste vorm te behouden, in een kalibreereenheid vacuüm gezogen, waarna het langzaam wordt afgekoeld. 

Van nature is PVC een hard en nogal bros materiaal. Daarom worden aan PVC enkele stoffen toegevoegd. Afhankelijk van de gekozen toevoegingsmiddelen krijgt het PVC de gewenste sterkte, stijfheid of flexibiliteit. Met toevoegingen is bijvoorbeeld de kerfslagwaarde ten opzichte van puur PVC meer dan 10 keer te verhogen tot circa 50 kJ/m2. 

Met betrekking tot sterkte, stijfheid of flexibiliteit worden globaal twee groepen van PVC toepassingen onderscheiden: 
• hard PVC, voor toepassingen als kozijnprofielen, buizen en platen; 
• zacht PVC, voor toepassingen als vloerbedekking, slangen en folies. 

Het in kunststof kozijnen gebruikte is dus altijd uit de eerste groep, Harde PVC

Mechanische en Fysische eigenschappen van kunststof profielen

Hieronder geven wij enkele technische specificaties van kunststof kozijnprofielen: 
Treksterkte Elasticiteitsmodules bi j 2()OC Rek bij breuk 
Slagvastheid bij O± lOC Volumieke maSSil 
Vochtopname (volgens DIN 53472) 
Uitzettingscoëfficiënt, li neair Warmtecoëfficiënt 
Warmteweerstand profielen Thermoplastisch karakter 
Kleurechtheid (volgens DIN 53388) Brandvoortplanting (volgens NEN 6(65) Brandbaarheid 
PVC is bestand tegen logen, niet-oxiderende zuren, i zouten, alcoholen, minerale vetten en oliën. 
PVC is niet bestand tegen gechloreerde oplosmiddelen, I benzeen, xyleen, tolueen, ketonen, esters en minder I goed bestand tegen oxiderende zuren. In tabel 3a zijn I ptoducten opgenomen die PVC wel of niet aantasten. 

Treksterkte 45 N/mm2
Elasticiteitsmodules 2600 N/mm2
Rek bij breuk 15%
Slagvastheid bij -1 tot +1C Geen breuk bij 9,81 Nm
Volumieke massa 1400 kg/m3
UItzettingscoëfficiënt 80*10-6/K
Warmtecoëfficiënt 0,19W/m.K bij 20C
Warmte weerstand profielen Rc=0,4-0,6m.K/W
Thermoplastisch karakter Vormvast van -30C tot +60C
Kleurechtheid (volgens DIN 53388) 8
Brandvoortplanting (volgens NEN 6065) Klasse 2
Brandbaarheid Moeilijk ontvlambaar zelfdovend (DIN4102)
   

 

Veroudering

Kunststoffen gedragen zich als non-corrosief materiaal van zeer grote duurzaamheid. Dit betekent echter niet dat zij absoluut chemisch onaantastbaar zijnl Afhankelijk van hun aard vertonen zij onder invloed van atmosferische invloeden (luchtzuurstof, tempetatuur en UV-straling) de neiging tot veroudering (spanningscorrosie). 

Door toevoeging van stabilisatoren in de receptuur kunnen deze verschijnselen worden vertraagd. Het verouderingsproces van profielen vormt geen probleem bij de in Nederland voorkomende atmosferische invloeden en omstandigheden.

Er zijn twee methodes ontwikkeld om het verouderingsgedtag van kunststof kozijnprofielen te beoordelen. Deze worden beschreven in NEN 7034. NEN 7034 is de basis voor de kwaliteitskeuringen die de certificerende instellingen uitvoeren. Hierna worden beide methodes kort beschreven.

Hoe wordt de kunststof getest

Natuurlijke veroudering

  • Lange duur:
    • Door middel van buitenexpositie onder een hoek van 45" op het zuiden, gedurende een periode van twee jaar"" 7 GJ/m2 
  • Versterkte blootstelling:
    • door middel van buitenexpositie in landen met een (veel) hogere temperatuur en meer zonuren;
    • de proefstukken draaibaar opstellen en in de richting van de zon laten meedraaien;
    • door middel van spiegels de straling versterken (intensiveren);
    • door middel van het uitvoeren van een kunstmatige beregening;
    • de verschillende methodes te combineren.

Ook hier geldt een totale stralingsenergie van 7GJlm2

Kunstmatige veroudering

Kenmerken test overeenkomstig NEN-ISO 4892. Door middel van xenonbooglampen waarvan het spectrum, voorzien van filters, in overeenstemming wordt gebracht met dat van het zonlicht.

Door inwerking van de UV-stralen ontstaat een dun kristallijn laagje (± 0,01 mm) dat de kunststof afsluit voor verdere inwerking van de straling.

Aan de hand van bovengenoemde beproevingsmethodes, maar vooral door de praktijkervaring sinds de toepassing van kunststof voor gevelelementen, is gebleken dat de toegevoegde stabilisatoren ruim voldoende zijn.