Fordi deler av plast nå tåler juling, veier lite og er lette å lage er de populære i biler. Så hva ER egentlig plast?
Av Stein Bekkevold
De fleste bileiere har vel hørt om kunstlæret skai. Mange har hørt om ABS, en annen tysk plast som slo igjennom for over femti år siden i bil-innredning. Og resten av sakene er stort sett polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), og polyvinylklorid (PVC).
La oss se på den enkleste, PE: Polyetylen er et termoplastisk kunststoff laget ved polymerisasjon av gassen eten (C2H4) – altså hydrokarbon. PE er verdens mest produserte plast. Den klassifiseres etter tetthet, to vanlige er den med høy tetthet (HDPE, PEH eller PE-HD), over 0,93 g/cm³- og den mindre tette (LDPE, PEL eller PE-LD). De lange kjedene i PE-HD legger seg tett samlet i krystallinske soner med økt styrke og temperaturfasthet.
Resirkulering: Brenning av ren variant gir CO2 og H2O. Og det er dumt. Mye bedre å smelte den og lage noe nytt. Formelen viser at dette er den enkleste plasten vi har laget av gass. Altså C2H4 – eten eller etylen. Som i sin tur lages i stor skala ved petrokjemisk cracking – og som i naturen er svært viktig for planters vekst …
Innredning har lenge vært dominert av plast, men utvendige deler bygges stadig oftere av nye plasttyper. (Foto: Volvo)
Så hva har vi hvor, i bilen?
Innredningsplast til seter og sånt har ulik sammensetning, avhengig av bruksområdet. Noen er av vevd fiberduk eller filt, limt inn under plast-duk, plasten er ofte myk og er gjerne en mønstret polyvinylklorid, akryl eller polyamid. Andre har flere lag syntetiske fibrer med bindemiddel av syntetisk gummi eller polyvinylklorid PVC – dekket av uretan-elastomer. Imitert skinn av denne typen er ofte skai, først et tysk varemerke. Forgjengeren var et tysk flerlaminat papirprodukt kalt Press-stoff, og var akkurat det, et liksomlær av pressede papirfibre sammensauset med en tidlig plast, et slags billig klister.
Stoffet kom under 2. verdenskrig da landet manglet alt. Akkurat som da vi unger gikk i sko med overdel av papp eller fiskeskinn – og såler av oppslisset grantre, under krigen. Overlæret gikk i oppløsning når det regnet …
Heller ikke England gikk fri. Der laget de et stoff som het Rexine, tøy impregnert med nitrocellulose, kamferolje, alkohol og fargestoff. Gjett om det brant! Det ble brukt i bilinteriør …
Ebonitt
Selv lenge etter krigen ble det laget billige erstatninger; i 1963 kom DuPont med stoffet Corfam, som var til sko. En flopp – som ble solgt til en polsk fabrikk for lisensproduksjon. Alt gikk unna bak jernteppet. DuPont hadde tidligere funnet opp polyamid/nylon men det kostet mye. En lang tid fantes også celluloid (cellulosenitrat), særlig i 1930-årene – stoffet kom alt på 1860-tallet ved amerikaneren J. W. Hyatt.
Enda en type plast var ebonitt, hardvulkanisert gummi – herdeplast. Og polykarbonat – nå over alt i bilen – er en av de aller eldste. Stoffet ble utviklet i 1898, av ingeniør Alfred Einhorn ved universitetet i München.
Ikke lett å se at dette gamle tyske pistolhylster er av papp – Press-stoff … (Foto: Bundesmuseum)
Nye typer
Så langt innredningen, men resten av bilen? Her gjør plast litt av et inntog, med de nye typene for bærende struktur og ytre plater.
Her er fakta: Teknisk sett er plast et bredt spekter syntetiske eller halvsyntetiske materialer der polymere stoffer er hovedinnhold. Formbarhet gjør det mulig å støpe, ekstrudere eller presse plast til faste ting i mange former. Den store tilpasningsevnen, pluss andre egenskaper, som at plast er lett, slitesterk, fleksibel og rimelig, har gitt utbredt bruk. Det meste av dagens plast er utvunnet av naturgass eller petroleum. Men nye metoder bruker også plast av fornybare saker som mais- eller bomullråstoff.
De fleste plasttyper er organiske polymere med kjeder av karbonatomer, med eller uten kobling til oksygen, nitrogen eller svovel. Kjedene er gjentatte enheter av monomere stoffer.Hver kjede består av flere tusen slike. Denne «ryggraden» knytter sammen et stort antall av dem.
For å tilpasse egenskapene henges ulike molekylgrupper, kalt sidekjeder på. Disse gir plasttypen dens spesielle egenskaper, og ved å variere dem kan forskerne stadig skape nye og enda bedre typer. Poenget har en stund vært å finne enda mer egnede termoplaster, slike som kan smeltes om igjen og bli noe annet. Termoplast er best fordi resirkulering og gjenbruk er enkelt og greit.
Ny termoplast
Over glassovergangstemperaturen – der termoplast krystalliserer – og under smeltepunktet – endres de fysiske egenskapene til ny termoplast drastisk uten uønsket faseendring. Noen termoplaster krystalliserer ikke til 100% under glassovergangstemperaturen, de beholder noen eller alle gode amorfe egenskaper.
Amorf og semiamorf plast brukes forøvrig når høy optisk klarhet er nødvendig – som i frontlyktglass – fordi lyset effektivt spres av krystallitter større enn bølgelengden. Amorf og semi-amorf plast er mindre motstandsdyktig mot kjemiske angrep og miljøpåkjenninger, fordi de mangler krystallinsk struktur.
Sprøhet kan reduseres med tilsetning av mykgjørere, de øker mobiliteten til amorfe kjedesegmenter og senker glassovergangstemperaturen. Modifisering med kopolymerisasjon eller tilsetting av ikke-reaktive sidekjeder til oppstartens monomere før polymerisering kan også senke den. Før disse teknikkene ble brukt, ville plast bildeler ofte sprekke i lave temperaturer. Nå får vi altså mye bedre, gjenbrukbar termoplast i bilene.
Verdens enkleste plast er polyetylen – også ikkekjemikere ser hvor lite som skal til for å lage den – H er hydrogen og C er karbon, og de får vi fra gassen eten. Bokstaven n sier hvor mange slike man hekter sammen. (BASF)
Akryl
Dagens akrylindustri har to markeder på flere milliarder dollar: det ene er polyakrylsyrer (PAA) med esterderivater (PAc), det andre er med poly(metylmetakrylat) (PMMA). PMMA er kjent som Lucite, Perspex og Plexiglas. Det er en fin erstatning for glass i akvarier, motorsykkelhjelmer, flyvinduer, og linser til billys. I mange tiår har PMMA vært den dominerende metakryl-esteren, produsert over hele verden. Bedre varianter har utvidet markedet.
ABS
Akrylnitrilbutadienstyren (ABS) er en termopolymer syntetisert fra styren og akrylnitril med polybutadien. Plasten er velkjent i bilers interiør. Den er et lettvekts materiale med høy slagfasthet og stor mekanisk seighet. Nye varianter har gitt biler bedre og sikrere interiør.
Polybenzimidazol
Polybenzimidazol (PBI, dvs Poly-[2,2′-(m-phenylen)-5,5′-bisbenzimidazole]) fiber er en syntetisk fiber med svært høyt smeltepunkt. Den har uvanlig høy termisk og kjemisk stabilitet, og antennes ikke lett. Det ble oppdaget i jakten på nye materialer med overlegen stabilitet, bevaring av stivhet, og god seighet ved forhøyet temperatur. De siste årene er stoffet også membran i brenselceller.
Plansjen gir forklaringen til plastenes enorme allsidighet; noen få atomtyper kobler seg til noen få andre og lager tusenvis av muligheter … (Tegning: Materials Science)
Polykarbonat
Polykarbonat (PC) er kjent som Lexan, Makrolon, Makroclear og arcoPlus. De er enkle å bearbeide, støpe og termoforme til mange formål som bil- og flydeler, proteser og sikkerhetsglass. Nye varianter utvikles for karosseriplater.
Polyetersulfon
Polyetersulfon (PES) eller polysulfon er en klasse spesialtermoplast med høy termisk, oksidativ og hydrolytisk stabilitet, og god motstand mot vandige mineralsyrer, alkalier, saltløsninger, oljer og fett. De brukes nå oftere i utsatte partier i biler.
Polyoksymetylen
Polyoksymetylen (POM), også kalt acetal, polyacetal og polyformaldehyd, er en teknisk termoplast som brukes i presisjonsdeler som krever høy stivhet, lav friksjon og svært god dimensjonsstabilitet. Kommer inn i biler bl.a. som lokk og luker.
