Platta yoghurtburkar

Tillhör kategori: aggregationsformer, fysikalisk kemi, kemisk struktur, organisk kemi, kolföreningar, urval gammal version av experiment

Författare: Boel Granath, Svante Åberg

Introduktion Riktlinjer Säkerhet Materiel Förarbete Utförande Förklaring Kemisk bakgrund Fördjupning Litteratur Fler experiment

Tid för förberedelse: Försumbart

Tid för genomförande: 20 minuter

Antal tillfällen: 1

Säkerhetsfaktor: Utföres med normal varsamhet

Svårighetsgrad: Busenkelt

Introduktion

Ett snabbt och roligt sätt att se hur plast återgår till tidigare form. Dessa platta yoghurtburkar kan sedan användas som exempelvis glasunderlägg. En kul grej att göra hemma med barn i olika åldrar även vuxna blir fascinerade.

Riktlinjer

Detta experiment kan vara ett sätt att introducera området plaster i kemiundervisningen. Experimentet är tänkt som ett elevförsök. Försöket kan göras först och sedan kan diskussion om vad som händer och varför tas upp. Alternativt kan man prata om plaster, härdplaster, termoplaster (amorfa- och kristallinstrukturer), plastminne, polystyren och sedan utföra experimentet. Arbetsordningen är valfri.

Säkerhet

Normalt avges inga gaser av plasten vid uppvärmningen, men skulle det bli för hett bör du inte andas in ångorna.

Vill man inte ha kvar de platta yoghurtburkarna kan de kastas i plaståtervinningen eller med de vanliga hushållssoporna.

Materiel

• Små yoggi-burkar, crème fraiche-burkar eller matlagningsyoghurt-burkar.
• Vanlig bakplåt
• Vanlig hushållsugn

Förarbete

Inget förarbete.

Utförande

Foto: © Svante Åberg

1. Ställ in värmen hos ugnen till 150 °C.
2. Rengör burkarna väl, ta bort all aluminiumfolie.
3. Torka burkarna noga, de får inte vara våta.
4. Ställ burkarna rättvända på en ren, kall plåt och sätt in plåten i ugnen.
5. Studera vad som händer med burkarna, ta ut plåten när inget mer händer.
6. Låt burkarna och plåten svalna sedan tar man loss burkarna med en bordskniv. Man kan också kyla baksidan av plåten med kallvatten, då lossnar burkarna av sig själva.

Förklaring

Denna typ av burkar tillverkas av polystyrengranulat som strängsprutas till en folie. Ur folien varmformas, vid cirka 150 °C, burkar som sedan klipps ut ur folien. Dessa dekoreras därefter.

När man återuppvärmer burkarna återgår de till sin ursprungliga folieform, detta kallas för plastminne. Plaster har ett envist minne för varje formförändring som de genomgått i tjockflytande tillstånd, inte vätsketillstånd.

Kemisk bakgrund

Polymeren polystyren

Polystyren (pdb) är en termoplast. De burkar vi använder i experimentet är den amorfa polymeren, som är formbeständig vid rumstemperatur. Den franske kemisten Bonastre upptäckte 1831 polystyren men materialet fick praktisk först betydelse hundra år senare. Polystyren i ren form är en glasklar och något styv plast, som börjar mjukna vid 70 °C och har en densitet på 1050 kilogram per kubikmeter (dvs 1,05 g/cm³). De vanligaste sätten att forma polystyren är formsprutning, varmformning och strängsprutning av plasten.

Foto: Ó Svante Åberg

Polystyren är en vinyl-polymer, dvs kolkedjan i monomeren styren består av två kol med en dubbelbindning emellan. På den sitter en fenylgrupp. Vid polymerisationen bryts dubbelbindningen och kopplas vidare till nästa monomer osv.

Polystyren ingår också som en komponent i ett slags gummi som kallas poly(styren-butadien-styren), eller SBS-gummi. Det är ett hårt, slitstarkt gummi som används till bland annat skosulor och bildäck.

Minneseffekten

Plaster som värms når en temperatur, ”glass transition temperature” (T_g), då de övergår från att vara hårda och spröda till plastiska och mjuka. T_g för polystyren är en bit under 100 grader, dvs. långt över rumstemperatur. Därför är polystyren hård vid normal temperatur.

Vissa plaster har förutom fasövergången som sker vid T_g även en högre temperatur, T_perm, som när den överskrids leder till att plasten kan omformas permanent. Det sker därför att alla bindningar mellan molekylkedjorna bryts så att plasten blir viskös. Plasten kan alltså gjutas om till en ny form som blir permanent när den åter svalnar under T_perm.

För temperaturer mellan T_g och T_perm gäller att plasten visserligen kan omformas, men polymerkedjorna sträcks bara utan att ”släppa greppet”. Plasten är elastisk och återtar spontant sin ”permanenta” form. Men genom att hålla plasten deformerad medan den svalnar under T_g, så behålls den deformerade formen. Minnet finns dock kvar i materialet. Om plasten på nytt värms över T_g kommer den spontant att återta sin ”permanenta” form.

Yoghurtburkarna tillverkas ur plana polystyrenskivor. Under uppvärmning över T_g pressas skivorna till burkform och får svalna. I vårt experiment värmer vi plasten över T_g och därmed blir plasten tillräckligt mjuk för att de inre spänningarna ska dra tillbaka den till sin plana, ”permanenta” form.

Fördjupning