Återvinning av plast
Figuren längst ned på sidan visar att det finns flera olika möjligheter att återvinna plast. Man kan återanvända plastråvaran för att tillverka nya produkter, som dock kommer att klara betydligt lägre krav på egenskaperna än vad nyvaran klarade av. Det finns även paten-terade metoder att kemiskt omvandla återvunnen plast till dess ursprungliga monomerer och sedan tillverka nyvara. Tyvärr är detta betydligt dyrare än att tillverka ny plast från olja så det har ännu inte fått någon kommersiell betydelse.
Plaster innehåller mycket energi så energiåtervinning vid förbränning i värmekraftverk är det bästa alternativet idag.
Fig 99. Alla älskar orörd natur. Tyvärr har naturen på senare år blivit världens största soptipp.
Fig 100. Det mesta av den plast som hamnar i havet har slängts på land.
Fig 101. För att kunna ha en effektiv materialåter-vinning behöver man märka plasterna. Ovan ses koderna för de vanligaste plasterna.
Fig 102. Det sämsta alternativet när det gäller återvinning av plast är att använda den till att fylla ut våra soptippar med.
Fig 103. Många kommuner har börjat med sopsortering för att effektivare kunna återvinna s.k.
returplast. Med hjälp av olika metoder kan man sedan sortera plasten efter polymertyp. Ett sätt är att läsa återvinningskoden om en sådan existerar på produkten.
Ett annat är att separera med hjälp av densitet d.v.s. se om den flyter I vätskor av olika densitet.
Många plaster kan förbrännas utan skadliga gaser. Vid förbrän-ning av polyeten bildas t.ex. en-dast koldioxid och vatten.
Kapitel 7 – Modifiering av plaster
I detta kapitel kommer vi att beskriva polymerisering av termoplaster samt vilka möjligheter man har att styra deras egenskaper med hjälp av olika tillsatsmedel s.k. additiver.
Polymerisering
Vid polymerisering av monomerer som fås vid crackning av olja eller naturgas skapar man polymerer (syntetiska material) som antingen kan vara plast eller gummi. Typen av monomer styr vilken typ av material man får medan själva polymeringsprocessen kan skapa olika varianter av molekylkedjorna som t.ex. linjära eller förgrenade som bilden nedan visar.
Om en polymer är uppbyggd av en enda typ av monomer kallas den homopolymer. Om det förekommer flera monomerer kallar man den sampolymer eller copolymer. Acetalplast och polypropen är plaster som förekommer i dessa olika varianter. Copolymergruppen (den andra monomeren) ligger i regel efter huvudmonomeren i kedjan. När det gäller acetalplast är ungefär var fyrtionde monomer en copolymergrupp. Copolymeren kan också förekomma som en sidogren på huvudkedjan. I detta fall kallar man det för ympsampolymer.
Fig 104.
95 % av alla plastmaterial som tillverkas är baserade på naturgas och olja. Övriga 5 % är baserad på växter.
Plaster utgjorde 2010 c:a 4 % av den totala oljeanvändningen och fördelade sig då på detta sätt:
Uppvärmning 35 %
Transport 29 %
Energi 22 %
Plastmaterial 4 %
Gummimaterial 2 %
Kemikalier och medicin 1 %
Övrigt 7 %
Fig 105. Vid polymerisering av eten kan man få olika varianter av polyeten. Överst ser vi en linjär kedja. LLD-PE är uppbyggd av kedjor av denna struktur. I mitten har vi en sidoförgrenad kedja. LDPE har denna struktur.
Nederst ser vi förnätade kedjor. D.v.s. det finns moleky-lära bindningar mellan kedjorna. Förnätad polyeten kallas för PEX.
Fig 106. Överst ser vi den linjära kedjan hos en ren polymer, t.ex. polypropen. Genom att tillsätta eten till polypropen får man en polypropen copolymer med en segmentstruktur enl. den andra kedjan ovanifrån och ett material med bättre slagtålighet än normal polypropen.
Om man tillsätter EPDM (gummimonomer) får man en kedjestruktur enl. den tredje kedjan och ett material med extremt bra slagseghet. Man kan också skapa en co-polymer genom att blanda granulat från olika co-polymerer.
I detta fall kallar man materialet för legering eller blend.
ABS + PC är exempel på denna typ av copolymer.
Ytterligare ett sätt att modifiera polymeren är att styra var olika molekyler hamnar i kedjan (se nedan).
Additiver
Polymera material används praktisk taget aldrig utan att man har modifierat dem med olika tillsatsmedel. Termoplaster som används vid formsprutning modifierar man dels med en värmestabilisator, så att de inte ska brytas ned termiskt när de förekommer som smälta i formsprutningsmaskinens cylinder, dels med formsläppmedel så att den färdiga plastdetaljen skall gå lätt att stöta ut ur formen.
Förutom att förbättra bearbetningsegenskaperna använder man också olika additiver för att skräddarsy materialen när det gäller:
Fysikaliska egenskaper
Kemiska egenskaper
Elektriska egenskaper
Termiska egenskaper
Fig 107. Man kan i viss mån styra egenskaperna hos en polymer genom att påverka hur en viss molekyl i kedjan är orienterad. De röda cirklarna i de två översta kedjorna symboliserar – CH3 gruppen i polypropen. Om alla – CH3
grupperna är orienterade åt samma håll kallar man orienteringen för isotaktisk. Med hjälp av så kallade metallocenkatalysatorer i polypropen kan man orientera grupperna jämt fördelade åt olika håll. I detta fall kallar man kedjan för syndiotaktisk.
I ett material som t.ex. polystyren förekommer en aromatisk molekyl med 6 kolatomer i ring (symboliserad av den röda cirkeln i den nedre kedjan). Denna molekyl hamnar fullständigt slumpmässigt både vad gäller orientering och fördelning i kedjan. En sådan molekyl-kedja kallas för ataktisk.
Fig 108. Tillsatsmedlen tillsätts efter att man har polymeriserat materialet i ett tillverk-ningssteg som kallas för kompoundering.
Efter att man har blandat i tillsatsmedlen till-verkar man i de flesta fall plastgranulat som sedan används vid tillverkning av plastde-taljer, profiler eller film.
Fig 109. Fig 110. Fig 111.
När man tillverkar granulat använder man sig av två olika granuleringsmetoder. Om materialet har en relativt låg bearbetningstemperatur (t.ex. polyeten eller polypropen) använder man sig av ett roterande knivmunstycke (se vänstra bilden). Efter att granulaten, som i detta fall blir linsformade, har skurits loss får de falla fritt i en behållare och kyls av luften under fallet. Om materialet har hög bearbetnings-temperatur (t.ex. nylon) extruderar man strängar, som kyls ned i vatten varefter de sedan skärs av i cylindriskt formade granulat. Trots att nylon är känsligt för fukt hinner det inte ta upp någon fukt vid själva granuleringen. Bilden till höger visar svarta granulat, som är tillverkade genom att man klipper dem från strängar (eng. strand cut) och vita granulat tillverkade med hjälp av ett roterande knivmun-stycke (eng. melt cut).