Amorfe en kristallijne stoffen

Amorfe en kristallijne stoffen spelen bij kunststof een heel belangrijke rol. Voor een niet natuurkundige of chemisch onderlegd persoon is het tevens een vrij complexe theorie. Onderstaand geven wij enkele voor kunststof belangrijke zaken weer;

Het verschil tussen amorfe en kristallijne stoffen zit in de manier waarop de moleculen van de stof naast en door elkaar liggen. Bij amorfe stoffen liggen de molecuul ketens als ‘spaghetti’ door elkaar heen, ongeordend zonder specifieke vorm. (zie afbeelding onder aan het artikel, klik op de afbeelding voor een vergroting)

Bij kristallijne stoffen liggen de moleculen in een vast geordend stramien, een wetmatige geordende structuur.

Bij semi kristallijnen vormen de moleculen allemaal eilandjes met een geordende structuur die met elkaar verbonden zijn door moleculen die niet geordend liggen.

Kenmerkend voor kunststoffen is dat amorfe kunststoffen (semi) transparant zijn, denk aan acrylaat en Polycarbonaat. Maar ook PVC en polystyreen zijn zonder kleurstof transparant.

Zuiver kristallijne kunststoffen komen niet veel voor.

Semi kristallijnen kunststoffen komen wel heel veel voor en dat zijn de Polyolefinen zoals Polyetheen en Polypropeen. Deze kunststoffen zijn opgebouwd uit koolstof en waterstof. Maar ook de Fluorpolymeren zoals PVDF, PFA en PTFE .

Kristallijne kunststoffen worden Amorf bij verhitting

Op het moment dat een deel (of semi) kristallijne wordt verwarmd dan veranderd de molecuul structuur zodra de stof de glas fase (fase waarin de stof nog hard / stabiel is) verlaat. De stof komt dan in de rubberfase. Zodra we HDPE, PP of PVDF gaan lassen dan veranderd de molecuul structuur tijdelijk van semikristalliniteit naar amorf. Dit is heel goed te zien als je HDPE of PP naturel of PVDF aan het lassen bent, er kan door het las materiaal heen gekeken worden. Zodra het materiaal begint af te koelen wordt het weer melkwit. Afhankelijk van de kwaliteit maar ook van de afkoelsnelheid zal er weer een bepaalde mate van kristallen ontstaan die deze kunststof zijn goede eigenschappen geeft.

Video met een HDPE plaat die amorf en dus transparant wordt;

Klik op deze link naar een demonstratie video waarop heel duidelijk de verandering van de molecuulstructuur te zien is; Semi Kristallijne kunststof veranderd in amorfe structuur.

Deze verandering in eigenschappen is heel goed te zien bij HDPE. Er zijn HDPE buizen met een aanduiding van PE 40 of 50 maar ook buizen van PE 80 en PE 100. De grondstof voor deze buizen is een polyetheen met een bepaald moleculair gewicht. Deze buizen kunnen dus allemaal gemaakt worden uit dezelfde grondstof. Het uiteindelijke verschil in de kwaliteit zit hem in de hoeveelheid kristal structuur. PE 40 heeft weinig kristallijn structuur terwijl PE 100 wellicht voor 70% ( wordt nog uitgezocht) een kristallijn structuur heeft.

Voor het maken van een goede lasverbinding is dus van belang dat de kunststof rustig afkoelt zodat de moleculen weer netjes naast elkaar gaan liggen. Als er onverhoopt heel snel afgekoeld gaat worden dan is er op de plaats waar dit plaats vind sprake van degradatie. De oorspronkelijke PE 100 heeft nu de eigenschappen van PE 80 of minder. Over het verschil in PE 80 en PE 100 en de bijbehorende MRS waarde vind u op de pagina ontwikkeling van HDPE 63, 80 en 100

Indien u dit artikel zou willen waarderen met een like (facebook of twitter) wordt dat zeer op prijs gesteld!

Links met meer informatie;

Wikipedia; Semikristaliniteit met een duidelijke omschrijving van Semikristaliniteit en de gevolgen van cross-links.

Wikipedia; Glastemperatuur 

Amorfe en kristallijne stoffen

Amorfe en kristallijne structuur
Klik op de afbeelding voor een vergroting!

 

webdesign: A!tention