Onderzoek naar kunststof onderdelen van de grill

Om bepaalde analyses uit te voeren (zoals LCA en kostprijsberekening) is het van belang om alle materialen te weten. De meeste materialen van de grill waren vrij eenvoudig te achterhalen. Ook was er vanuit Princess een materialen- en kostprijslijst gestuurd waarop wij onze onderzoeken konden baseren.

Wat enorm opviel aan deze lijst was dat de handvaten van bakeliet zouden zijn. Nou is bakeliet tegenwoordig een kunststof wat niet vaak meer toegepast wordt. Ook is bakeliet een thermoharder, wat betekend dat het niet kan smelten. Uit ervaring wisten we al dat de kunststof onderdelen van de grill konden smelten. Daarmee hadden we bewijs dat de kunststof onderdelen géén bakeliet konden zijn.

De vraag bleef echter wat het dan wel voor kunststof is. Met het gegeven dat het kon smelten en de eigenschappen die het uiterlijk ons gaf, moest het in ieder geval een thermoplast zijn. Om specifiek het materiaal te bepalen hebben we een aantal tests uitgevoerd.

Test 1 (Smelttemperatuur)
Dit kunststof komt in contact met hete onderdelen. Zeer waarschijnlijk heeft dit kunststof dus een relatief hoog smelttemperatuur. Om dit te testen hebben we een stukje kunststof in een oven gelegd en langzaam de temperatuur opgevoerd. Hieruit bleek dat rond de 225 °C het kunststof licht ging vloeien. Met dit gegeven bleven er 4 mogelijke kunststoffen over. De smelttemperaturen liggen alsnog flink uiteen aangezien we niet te snel alles wilden afstrepen. Deze meting is namelijk niet heel nauwkeurig.

 In de tabel hiernaast (klikken voor vergroting) kunnen de temperaturen worden afgelezen.

Materiaal	Smelttemperatuur
PTFE	327
PA	210-220
PBT	255
ABS	220

Test 2 (Chemische weerstand)

In de bovenstaande tabel staan kunststoffen verticaal uitgestald. Horizontaal staan nu 3 chemicaliën genoemd. Voor ons was aceton interessant. 

• Bij aceton kan men zien dat PBT(P) en PA bestand zijn tegen deze stof. 
• Van PTFE is geen gegeven, maar van dit materiaal weten we dat het erg duur is en daarom is de kans klein dat dit materiaal gebruikt is voor de grill. 
• ABS kan absoluut niet tegen aceton. Daarom hebben we een test uitgevoerd met het kunststof en de aceton.

Om te kijken wat er zou gebeuren als het materiaal ABS zou zijn, hebben we eerst een legoblokje in de aceton gelegd. Legoblokjes zijn gemaakt van ABS en zouden dus niet tegen aceton kunnen. Na een paar minuten begon het legoblokje te verkleuren en week te raken. Uiteindelijk kon je het blokje zonder veel moeite vervormen.

Nu we wisten hoe het eruit zag als het materiaal ABS zou zijn, hebben we het kunststof van de grill in aceton gelegd. Na ongeveer 10 minuten was er nog niets veranderd aan het kunststof. Hieruit konden we concluderen dat het materiaal géén ABS is.

Test 3 (Chemische weerstand)

Nu bleven er 3 materialen over. Daarom zijn we nog een test gaan doen met chemische weerstand. In dit geval was zoutzuur interessant voor ons.

• PA is niet bestand tegen zoutzuur
• PTFE is wel bestand tegen zoutzuur
• PBT(P) is redelijk bestand tegen zoutzuur

Nadat het kunststof een tijdje in zoutzuur had gelegen was er weinig gebeurd. PA kon dus van het lijstje weggestreept worden. Daarbij blijft PTFE en PBT(P) over. Zoals eerder is genoemd vermoeden wij dat PTFE niet gebruikt zou zijn als materiaal. Dit is namelijk een prijzig materiaal en onnodig om te gebruiken voor deze toepassing. Daarmee zou je onnodig de kostprijs omhoog drijven, iets wat zeer onwenselijk is.

Test 4 (Treksterkte)
Om ons vermoeden te bevestigen hebben we trekproeven uitgevoerd op het kunststof va de grill. Hieruit kwamen nogal verrassende resultaten. We hebben vier keer dezelfde proef uitgevoerd en daaruit konden we de volgende gegevens halen.

• De treksterkte was gemiddeld 40 MPa. Dit is de helft van de treksterkte die PBT zou moeten halen en ook in vergelijking met andere kunststoffen erg laag.
• Er leek geen plastische vervorming plaats te vinden
• De 4 tests verliepen met verschillende uitkomsten. 2 maal kwam 40 MPa als treksterkte naar voren. De andere keren week dit af.

Na overleg met Willem Haak kon hij ons op een aantal punten wijzen.

• PTFE is enorm duur en kan eigenlijk meteen al weggestreept worden.
• PBT was bij hem niet bekend. Na het opzoeken van toepassingen voor PBT bleek dat dit vaker voor handvaten en behuizingen van warme apparatuur gebruikt wordt.
• Om goedkoop kunststof nog goedkoper te maken worden soms additieven gebruikt zoals kalk. Dit beïnvloedt de treksterkte enorm.
• Om het kunststof harder te maken kunnen additieven worden gebruikt om het eigenschappen mee te geven van een thermoharder. Hierdoor zal er geen plastische vervorming plaats vinden maar zal het materiaal direct breken.

Dit waren enorm interessante punten en konden verklaren waarom de trekproeven zo slecht verliepen. 

Conclusie
Gezien de toepassingen van PBT en het feit dat PBT onder hoge temperaturen goed bestand is tegen kruip kunnen we stellen dat het materiaal inderdaad PBT is. Toch zal dit materiaal niet in pure vorm zijn. Daarom zal minstens 1 van de volgende punten aan de hand zijn:

• Er is een additief gebruikt om het kunststof de eigenschappen van een thermoharder te geven.
• Er is een additief gebruikt om het kunststof goedkoper te maken.
• Het kunststof is recyclaat waar al additieven in zaten. Omdat deze additieven lastig te verwijderen zijn is het kunststof van slechte kwaliteit.

In ieder geval kunnen we er in onze onderzoeken vanuit gaan dat het kunststof PBT is. 

Feedback van anderen 
Medestudenten vonden het goed dat wij twijfelden aan de gegeven informatie. Ook vonden sommige studenten het knap dat we zoveel tests hebben uitgevoerd om te achterhalen wat voor materiaal het kunststof is. Aan de andere kant hoorde ik ook dat sommigen twijfelden aan de betrouwbaarheid van de test om het smeltpunt te achterhalen. Zelf denk ik dat dit is rechtgetrokken met de tests die daarna zijn uitgevoerd.

Wat heb ik hiervan geleerd?

• Zelfs met zoveel diversiteit in kunststoffen kun je met een aantal gegevens en relatief simpele tests achterhalen wat voor kunststof je voor je hebt.
• Met dit soort tests is het niet altijd zoals lijkt. Hou altijd alle opties open en streep pas weg wanneer je zeker weet dat een optie afvalt. (dmv bewijs)
• Naast pure materialen worden er ook additieven gebruikt om materialen aan te passen of goedkoper te maken. Hiermee dien je rekening te houden in je tests. Dit kan namelijk raar gedrag in je materiaal verklaren.
• Eventueel kan het vreemde gedrag ook verklaard worden door additieven die niet samengaan, maar bij elkaar zijn gekomen tijdens een recycleproces.
• Soms heb je essentiële informatie nodig, maar niet de tijd om deze informatie uit te zoeken. Daarom kan je beter afgaan op de informatie die al gegeven is (als dat het geval is).

Welke leerdoelen heeft dit invloed op?

• Leerdoel 4.1: Je kunt huishoudelijke apparaten determineren; alle componenten en materialen herkennen en de specificaties daarvan vaststellen.
• Leerdoel 4.2: De eigenschappen en globale werking van componenten verklaren.
• Leerdoel 4.4: Je kunt essentiële fysische metingen uitvoeren.