Een recept voor onverwoestbare cd-doosjes

Hij ontwikkelde voor zijn promotieonderzoek aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) een speciaal additief dat, mits goed gemengd met de kunststof, de stevigheid enorm verbetert. Hij verdedigt maandag 6 november zijn proefschrift aan de TU/e.

Bierglas

Plastics, te weten polymeren met specifieke additieven, worden sinds jaar en dag toegepast om glas te vervangen of om allerlei gebruiksvoorwerpen te fabriceren. Een van de stevigste kunststoffen, die slechts bij grote belastingen barst of breekt, is polycarbonaat (PC). Voorbeelden kun je vinden in het vrijwel onbreekbare plastic bierglas, de nieuwe panorama autoruiten en gevels van broeikassen en kantoorpanden. Andere veelgebruikte plastics zijn minder stevig, zoals polystyreen (PS), gebruikt voor koffiebekertjes en CD-doosjes, en Plexiglas (polymethyl methacrylaat, PMMA) wat veelal gebruikt wordt als vervanging van glas in toepassingen waarin gewichtsbesparing een vereiste is. Waar PC bij belasting niet breekt maar vervormt, gaan beide andere genoemde plastics meteen scheuren en barsten.

Minuscule gaatjes

Kierkels wist deze minder stevige kunststoffen, die zo’n zes keer goedkoper zijn dan polycarbonaten, fors te versterken. Eerst maakte hij inzichtelijk hoe normaal gesproken breukschade in de plastics optreedt. Het blijkt dat op zeer kleine schaal (nanometers) plaatselijk zeer hoge spanningen in het plastic ontstaan. Die veroorzaken minuscule gaatjes, die samen uiteindelijk een breuk vormen. Kierkels ontwikkelde een speciaal polymeer molecuul dat, mits goed gemengd met het plastic, deze minuscule gaatjes kan ‘inkapselen’. Op deze manier verdeelt de spanning zich over een groter volume, en ontstaan er veel minder snel breuken in de kunststof.

Slagvaster

Hoe meer het speciale stofje wordt bijgemengd, hoe steviger de kunststof wordt. Voor PMMA heeft Kierkels kunnen aantonen dat met zijn toevoeging het materiaal veel minder snel breekt en slagvaster wordt. Zijn onderzoek heeft daarmee een grote potentiële betekenis voor de fabricage van toekomstige plastic gebruiksvoorwerpen. Het promotieonderzoek is uitgevoerd onder auspiciën van het Dutch Polymer Institute (DPI), waarbij veel bedrijven uit de chemische sector zijn betrokken.