Begrepet plast er en meget omfattende og variert gruppe av ikke metalliske materialer. Plast er kommet for å bli og vi må derfor kjenne til de muligheter som plasten gir oss og sågar ulempene den kan føre til. Sikkerhet er et viktig tema i denne sammenheng da ikke alle stoffene som plasten inneholder er like bra for helsen vår. Et stikkord er: Isocyanat.
Plastens historie
Plast er ikke som mange er tilbøyelig til å tro et nytt fenomen. Materialet naturharpiks har blitt brukt i flere tusen år. I antikken laget kineserene og egypterne masker av bivoks som de impregnerte med bitumenplast.
År 1868 blir regnet som begynnelsen på plastalderen. De amerikanske brødrene Hyatt utviklet da en metode for å fremstille cellulosenitrat eller celluloid. Celluloid (cellulose) er et lett materiale som raskt ble satt i produksjon og en begynte å lage skjortekrager, tannproteser, og vindusruter. Senere ble celluloid mest brukt innen foto og filmteknikken. Celluloid er som kjent et meget lettantennelig og særdeles brennbart materiale.
I år 1907 kom herdeplasten, fenolplast som ble kalt bakelitt. Bakelitt er et ikke giftig syntetisk produkt som er et resultat av at to giftige kjemikalier reagerer med hverandre. Bakelitt er svært antennelig, men selvslukkende ved brann. Fenolplast var dominerende langt frem på 1950 tallet. Siden kom det nye plasttyper hele tiden.
1926 alkydplast
1927 polyvinylklorid (PVC) og celluloseacetat
1929 karbamidplast
1933 første etylenplasten som ble fremstilt av engelskmennene Fawett og Gibson der de brukte en høytrykksreaksjon som var epokegjørende.
1934 nylon
1937 polystyren
1938 polyamid
1939 melaminplast
1953 – 54 klarte Ziegler og Natta å fremstille polypropylen som de senere fikk nobelprisen for.
1953 – 59 polykarbonat, acetat og polyester
1965 polyfenylenoksid
Etter dette kom det flere og bedre plasttyper og i dag går utviklingen mest ut på å forbedre eksisterende plaststoffer.
Fra råstoff til plast
Enhver plast inneholder vesentlig harpiks eller polymerer, ofte kalt basisplasten. I tillegg inneholder den en rekke tilsetningsstoffer. Råstoffet til plastproduksjonen er naturstoffer som olje, gass, cellulose og kull. Plast er et organisk stoff og sågar alltid en forbindelse med carbon (C) og hydrogen (H). Unntaket er Poly-tetra-fluor-ethen, med handelsnavnet Teflon. Teflon er forøverig et registrert varemerke. Dette ugjennomsiktige materialet har en ”fet” overflate og er meget bestandig mot både kulde og varme fra -200c til +200. Teflon har fått alle hydrogen (H) atomene byttet ut med fluor (F) atomer.
Olje og gass er de viktigste råstoffene til produksjon av plast. Olje fremkommer ved lagring av planter og små dyr (plankton) på havets bunn gjennom millioner av år. Omvandlingen til råttent slam og spalting til hydrokarboner skjer under bakteriell og katalytisk påvirkning.
Plastens oppbygging
Selv om plast er et kjent konstruksjonsmateriale er det vanskelig å gi en enkel forklaring på hva det er, fordi det finnes så mange forskjellige typer plast.
Norsk plastforening definerer ordet slik:
”Plast er et materiale som består av, eller inneholder som karakteristisk bestanddel, et naturlig eller syntetisk, høymolekylært, organisk stoff og som på et eller annet trinn i fremstillingsprosessen er eller kan gjøres flytende eller plastisk slik at det kan formes”.
Høymolekylært betyr at det skal inneholde store molekyler (makromolekyler). Makromolekylene er som regel bygget opp med kovalente bindinger eller elektronparbindinger.
Monomerene er byggesteiner i et makromolekyl. Monomerer er molekyler som inneholder visse grupper som har lett for å reagere med hverandre. Dette gjør at de to utgangsmolekylene bindes sammen til et større molekyl. Deretter reagerer disse molekylene med hverandre og de blir til slutt en lang kjede, en polymer.
Denne prosessen kaller vi polymeresering. Et makromolekyl kan være oppbygget av 2000 monomerenheter. Det er ikke uvanlig å blande to eller flere monomerer i den samme plasten for å få de ønskede egenskaper. Slike legeringer kaller vi kopolymerer. Vi har mange hundre forskjelllige plasttyper, men vi kan dele plast inn i to hovedtyper etter kjemisk oppbygging og fysikalske forhold. De to hovedtypene er termoplast og herdeplast. I tillegg pleier vi å ta med elastomerene eller gummi som vi kjenner den best som. Vekten av et plastmolekyl er meget stor. Dersom vi sammenligner plast med et materiale som metanol (CH3OH) som har en samlet molekylvekt på 32, har et høymolekylært plastmateriale en molekylvekt på ca. 20 000- 45 000.
Plaststoffene blir fremstilt enten på syntetisk vis fra lavmolekylære organiske forbindelser for eksempel etylen, benzen og formalehyd, eller de kan fremstilles fra makromolekylære stoffer som finnes i naturen for eksempel gummi, proteiner og cellulose.
Plastens mekaniske egenskaper
Strekkfasthet
Når et plastmateriale blir utsatt for strekk, vil vi til slutt nå en grense der molekylene starter å gli i forhold til hverandre. Sammenligningsgrunnlag her kan være atomplanglidning i stål.
Plasten vil da flyte eller krype. Dette skjer lettere desto mindre bindingskreftene mellom molekylene er (sekundære krefter). Derfor tilstreber man å bygge opp primære bindinger mellom molekylene en såkalt nettverkstruktur. Herdeplast har generelt større strekkfasthet en termoplast.
Elastisitetsmodulen
Dess sterkere kreftene mellom molekylene er jo større er E modulen. Dette tyder på at materialet blir stivere etter større E modul. Plastmaterialer med nettverkstruktur har stor elastisitetsmodul.
Ønsker man å gjøre plasten mer bøyelig som eks. PVC (som normalt er en hard plasttype) i regnfrakker, tilsetter man myknere (oljeaktige væsker) som løser seg opp i basisplasten.
Plastens termiske egenskaper
Når et termoplastisk materiale blir utsatt for temperaturøkning, vil dette svekke de sekundære kreftene. Dette oppdager vi ved at plasten blir mykere. Økes temperaturen mer, svekkes sammenbindingskreftene og plasten smelter. Det er først og fremst de sekundære kreftene som svekkes. Mykningseffekten blir til en viss grad hindret av de primære kreftene som tåler en del høyere temperatur. Når de primære kreftene blir nedbrutt skjer dette ved forkulling og ikke smelting. Termoplastene er derfor mer temperaturfølsomme en herdeplastene. Plast smelter ved temperaturer mellom ca. 100 – 300c alt avhengig av type plast og kvalitet.
Plastmaterialenes termiske egenskaper er avhengig av:
- varmeutvidelseskoefisienten
- varmeledningsevnen
Varmeutvidelseskoefisienten for plast kan være opp til 15 ganger større en for metaller. Dette blir hensyntatt ved konstruksjoner av plast.
Varmeledningsevnen er mye lavere for plast en for metaller. Av denne grunn blir plast derfor mye brukt som isoleringsmateriale. Elektrisk sett er plast å betrakte som isolator fordi de har høy resistivitet (motstand mot strømgjennomgang).
Polyuretanprodukter (Isocyanater)
Stoffgruppen er iflg. Arbeidstilsynet i Norge blant de mest helsefarlige vi kjenner. Forskere i Sverige advarer mot risikoene med Isocyanater som blir kalt 90-tallets helserisiko på jobben. Isocyanater er et samlenavn for en gruppe stoffer som brukes bla. ved fremstilling av plast, maling, lim. De fungerer som herdemiddel og bindemiddel for maling og lim. Isocyanatene finnes bla. i skumplast, gummimateriell, lakk, lim, tetningsmasse, gulvbelegg, skip, byggeelementer, med mer.
Iflg. Arbeidstilsynet er Isocyanat og polyuretan:
Isocyanat: stoffer (molekyler som inneholder reaktive isocyanatgrupper (-NCO).
Polyuretan: stoffer (molekyler) som inneholder uretan bindinger. Dannes ved reaksjon mellom isocyanatgruppe(r) i et molekyl og hydroksylgruppe (r) i et annet molekyl.
Obs: Isocyanat brukes også i jernstøpingsindustrien til fremstilling av formkasser i sand. Isocyanatene binder formsanden sammen, slik at det er mulig å støpe metalldeler i formene uten at disse ødelegges. Her er det et stort forbruk av isocyanater som blir oppbevart i metallbeholdere. Mrk. dette ved utrykning til brann i jernstøperier!
Når plast eller lim herder, avgis det giftige stoffer ut i luften. Oppvarmes materialet, gjenndannes isocyanater og verdiene av disse blir høye.
Stoffene er meget farlige. Isocyanatgruppen (-NCO)`s giftighet (toksisitet) er alvorlig høy. Innånding kan forårsake kjemisk bronkitt, allergisk astma, alvolitt, lungeødem, lungefibrose og akutt eller kronisk nedsatt lungefunksjon. Symptomer på akutt sykdom kan være kraftig hoste og eller pustevansker. Selv små mengder Isocyanater kan gi alvorlige helseskader av forskjellig art. Allergisk kontakteksem er en annen helsemessig konsekvens av kontakt med Isocyanater. Eksponering for luftbårne isocyanater stimulerer trigeminus-nerven (trillingnerven i ansiktet) og gir en irriterende effekt som kan øke til brennende smerter og følelser i luftveier og øyne. Etter en brann i en plastindustri i Sverige i 1997, gjorde forskerene målinger som konstaterte at brannmannskaper som ikke hadde brukt åndedrettsvern , hadde blitt utsatt for en sterk eksponering.
Verneutstyr og bekledning
Filtermasker bør brukes av alle som er i nærheten av en brann! Fordi isocyanater trenger gjennom en rekke materialer, anbefaler Arbeidstilsynet at man bruker hansker av PVC eller syntetisk gummi, likeledes sko og støvler av gummi. Også kjeledressen bør være ugjennomtrengelig for Isocyanater. Leverandører av brannvernutstyr vil forhåpentlig kunne svare på dette.
Kilde: Arbeidstilsynet, prosjektoppgave ved Bergen Tekniske Fagskole maskinlinjen 1998 utarbeidet av Andre` Vermedal m.fl.
COMMENTS