Vad är plast?

Kemin, historien och materialen bakom ett av industrins mest använda material

Plast är ett samlingsnamn på material som byggs upp av mycket långa molekylkedjor, polymerer. Ordet plast används i dagligt tal om allt från en matförpackning till en 30 mm tjock skiva akryl i en maskinskyddskåpa, men bakom begreppet ligger en materialfamilj med hundratals medlemmar som skiljer sig kraftigt åt i kemisk uppbyggnad, temperaturtålighet och bearbetningsegenskaper.

Den här artikeln går igenom vad plast faktiskt är på molekylnivå, hur materialen utvecklades från 1800-talets celluloid till dagens tekniska plaster, och vad den kemiska uppbyggnaden betyder i praktiken när materialet ska sågas, laserskäras, fräsas, bockas eller varmformas.

Kort svar: vad är plast?

Plast är ett organiskt material som består av polymerer, alltså molekyler där en liten grundenhet upprepas hundratals till hundratusentals gånger i en kedja. Grundenheten kallas monomer. Kedjorna är i de flesta plaster uppbyggda kring en ryggrad av kolatomer, med väte och andra grundämnen bundna till sidorna.

Till polymeren tillsätts nästan alltid additiv: stabilisatorer, UV-skydd, pigment, mjukgörare eller fyllmedel. Det färdiga materialet, polymer plus additiv, är det som i branschen kallas plast eller plastkompound.

Två egenskaper följer direkt av den här uppbyggnaden och förklarar en stor del av plastens användning:

Låg densitet. De flesta plaster väger mellan 0,90 och 1,45 g/cm³, alltså ungefär en sjundedel till en åttondel av stål.
Formbarhet vid måttlig temperatur. Många plaster mjuknar redan mellan 80 och 180 °C och kan då formas, bockas eller djupdras utan att materialets kemi förändras.

Plastens byggstenar: monomer, polymer och polymerisation

Från monomer till kedja

En monomer är en liten molekyl som kan binda till sig fler av samma sort. Eten (C₂H₄) är ett exempel. När ett stort antal etenmolekyler binds ihop bildas polyeten, med den repeterande enheten –CH₂–CH₂–. Formeln skrivs (C₂H₄)_n, där n står för antalet upprepningar.

Antalet upprepningar avgör mycket av materialets beteende. En kedja med 50 enheter är en vax. En kedja med 100 000 enheter ger ett segt, slagtåligt konstruktionsmaterial. Kedjelängden uttrycks som molekylvikt, och två plastkvaliteter av samma polymertyp kan skilja sig markant i hållfasthet enbart på grund av molekylvikten.

Två sätt att bygga kedjan

Polymerisation sker huvudsakligen på två sätt, och skillnaden syns i vilka plaster som hamnar i vilken grupp.

Additionspolymerisation (kedjetillväxt)

Monomeren har en dubbelbindning mellan två kolatomer som bryts upp och binder vidare till nästa molekyl.
Ingen biprodukt bildas, alla atomer i monomeren finns kvar i polymeren.
Ger polyeten (PE), polypropen (PP), PVC, polystyren (PS) och akryl (PMMA).

Kondensationspolymerisation (stegtillväxt)

Två olika molekyler reagerar med varandra och avger en liten biprodukt, oftast vatten eller saltsyra.
Kedjan innehåller därför andra grundämnen än bara kol och väte i själva ryggraden.
Ger polyester som PET, polyamid (nylon), polykarbonat (PC) och polyuretan (PUR).

Sidogrupperna avgör egenskaperna

Skillnaden mellan flera vanliga plaster ligger enbart i vad som sitter fast på kolkedjan:

Polyeten: väte på alla positioner. Mjuk, seg, kemiskt tålig, låg friktion.
Polypropen: en metylgrupp (–CH₃) på varannan kolatom. Styvare och mer värmetålig än PE.
PVC: en kloratom (–Cl) på varannan kolatom. Styv, svårantändlig, bra kemikalietålighet.
Polystyren: en bensenring på varannan kolatom. Styv, klar, sprödare.
Akryl (PMMA): en estergrupp och en metylgrupp. Hög ljustransmission och god väderbeständighet.

Ju större och stelare sidogrupp, desto svårare har kedjorna att glida förbi varandra. Det höjer materialets styvhet och mjukningstemperatur, men sänker ofta slagsegheten.

Från råolja till plastgranulat

De flesta plaster tillverkas idag av fossila råvaror, men vägen dit är kortare än många tror. Ungefär 4 till 6 procent av världens olje- och gasuttag går till plastråvara.

Kedjan ser i grova drag ut så här:

Råolja eller naturgas fraktioneras genom destillation.
Nafta (en av bensinfraktionerna) eller etan tas ut som råvara.
Ångkrackning vid 800 till 850 °C bryter de långa kolvätemolekylerna till korta, reaktiva monomerer som eten och propen.
Monomererna renas och polymeriseras i reaktorer under kontrollerat tryck, temperatur och katalys.
Polymeren blandas med additiv och extruderas till granulat, den form materialet oftast levereras i.
Halvfabrikat tillverkas genom extrudering till skiva, rör eller stång, eller genom gjutning för vissa akrylkvaliteter.

För bearbetande industri börjar materialkedjan i steg 6, alltså i det skede där plastmaterialet lagerhålls som skiva, rör eller stång. En akrylskiva finns i två grundvarianter beroende på hur den tillverkats: extruderad (XT) och gjuten (GS). Den gjutna har högre och jämnare molekylvikt och beter sig annorlunda vid fräsning och laserskärning än den extruderade.

Amorf eller delkristallin: strukturen på molekylnivå

När en smält plast svalnar kan kedjorna ordna sig på två sätt, och skillnaden märks direkt i verkstaden.

Amorfa plaster

Kedjorna ligger oordnat, som kokt spagetti.
Materialet har ingen skarp smältpunkt utan mjuknar gradvis över ett temperaturintervall.
Övergången sker vid glasomvandlingstemperaturen, Tg.
Är oftast genomskinliga, eftersom det saknas kristallområden som bryter ljuset.
Har låg och förutsägbar krympning, bra måttstabilitet.
Exempel: PMMA, PC, PS, ABS, hård PVC, PETG.

Delkristallina plaster

Delar av kedjorna packar sig i ordnade områden, kristalliter.
Materialet har en tydlig smältpunkt, Tm, där kristallområdena bryts upp.
Är oftast opaka eller mjölkvita.
Krymper mer vid svalning och har större risk för skevhet.
Exempel: PE, PP, POM (acetal), PA (nylon), PET i kristallin form.

Glasomvandlingstemperaturen är den viktigaste siffran att känna till för en amorf plast. Under Tg är materialet hårt och glasartat. Över Tg blir kedjorna rörliga och materialet gummiartat och formbart. Det är i det intervallet varmformning och bockning sker.

Typiska riktvärden, som varierar med kvalitet och tillsatser:

PMMA (akryl): Tg cirka 100 till 110 °C
Polykarbonat: Tg cirka 145 till 150 °C
Polystyren: Tg cirka 100 °C
ABS: Tg cirka 100 till 110 °C
Hård PVC: Tg cirka 80 °C
PETG: Tg cirka 80 °C
Polypropen: Tg cirka −20 till −10 °C, Tm cirka 160 till 165 °C
HDPE: Tg långt under noll, Tm cirka 130 °C
POM: Tm cirka 165 till 175 °C

Att PP och PE har Tg långt under rumstemperatur är förklaringen till att de känns sega och böjliga i handen. Deras kristallområden håller ihop materialet ända upp till smältpunkten.

Termoplast, härdplast och elastomer

Plaster delas in i tre huvudgrupper efter hur kedjorna förhåller sig till varandra.

Termoplaster

Kedjorna ligger fritt bredvid varandra utan kemiska tvärbindningar.
Kan mjukas upp och formas om gång på gång.
Går att svetsa, varmforma, bocka och materialåtervinna.
Utgör den absoluta merparten av all plast som bearbetas mekaniskt.
Exempel: PMMA, PC, PET, PVC, PP, PE, PS, ABS, POM.

Härdplaster (termoharts)

Kedjorna är kemiskt tvärbundna till ett tredimensionellt nätverk under härdningen.
Kan inte smältas om. Vid för hög temperatur bryts materialet ned istället för att mjukna.
Har hög formstabilitet vid värme och god kemikalietålighet.
Exempel: epoxi, polyester i glasfiberlaminat, fenolplast, melamin.

Elastomerer

Glest tvärbundna kedjor som kan sträckas kraftigt och återgå till ursprungsformen.
Exempel: gummi, silikon, TPE.

Skillnaden får praktiska följder. En termoplastskiva kan bockas i varmbockningsbord och limmas med lösningsmedelslim eftersom lösningsmedlet löser upp ytskiktet och låter kedjorna flätas samman. En härdplast måste limmas med reaktivt lim, eftersom det inte finns några fria kedjor att lösa.

Additiv: det som gör polymeren till en användbar plast

Ren polymer används sällan. Additiven kan utgöra allt från några tiondels procent till över hälften av materialets vikt.

Stabilisatorer skyddar mot nedbrytning under bearbetning och användning. PVC kräver alltid värmestabilisator, annars avspaltas saltsyra redan vid extruderingstemperaturen.
UV-absorbenter fångar upp ultraviolett ljus innan det bryter kedjorna. Skillnaden mellan en akrylskiva och en polykarbonatskiva utomhus ligger till stor del i UV-skyddet: PMMA klarar sig i grunden bra utan, medan PC behöver ett coextruderat UV-skikt för att inte gulna.
Mjukgörare skjuts in mellan kedjorna och ökar deras rörlighet. Det är skillnaden mellan ett hårt PVC-rör och en mjuk PVC-duk, trots att båda är samma polymer.
Flamskyddsmedel höjer antändningstemperaturen eller bildar ett skyddande kolskikt.
Fyllmedel och förstärkning som kalciumkarbonat, glasfiber eller kolfiber höjer styvhet och formstabilitet.
Slagseghetsmodifierare är gummipartiklar som stoppar sprickutbredning. ABS får sin seghet av just inblandade butadiengummipartiklar.
Pigment och färgämnen ger kulör och opacitet.
Skummedel ger skummad PVC, EPS och andra cellplaster med lägre densitet.

Plastens historia

Före plasten: naturliga polymerer

Långt innan syntetisk plast fanns arbetade man med naturliga polymerer. Shellak, bärnsten, horn, sköldpadd och gutta-percha formades under värme och tryck och användes till knappar, kammar och isolering.

Ett avgörande steg togs 1839, när Charles Goodyear utvecklade vulkaniseringen av naturgummi. Genom att tvärbinda gummits molekylkedjor med svavel fick materialet formstabilitet över ett brett temperaturområde. Principen, att kemiskt binda samman kedjor för att styra egenskaperna, återkommer sedan genom hela plasthistorien.

Samma år, 1839, destillerade apotekaren Eduard Simon i Berlin fram en oljig vätska ur storax, kådan från orientalisk ambraträd. Han kallade den styrol. Några dagar senare hade vätskan tjocknat till en gelé. Simon trodde att den oxiderat. I själva verket hade han framställt polystyren, nästan hundra år innan någon förstod vad som hänt.

1862: Parkesine, den första framställda plasten

Den engelske metallurgen och uppfinnaren Alexander Parkes behandlade cellulosa från bomull eller trä med salpetersyra och svavelsyra, och blandade produkten med lösningsmedel, kamfer och vegetabiliska oljor. Resultatet var en massa som kunde formas i värme och behöll formen när den svalnade.

Materialet, som han kallade Parkesine, visades på världsutställningen i London 1862 och belönades med bronsmedalj. Kemiskt var det cellulosanitrat, alltså en modifierad naturprodukt snarare än en helsyntetisk polymer.

Parkes startade Parkesine Company i Hackney Wick 1866. Företaget lades ned redan 1868. Materialet var dyrt att tillverka, benäget att spricka och lättantändligt.

1869: celluloid och de första massprodukterna

Amerikanen John Wesley Hyatt vidareutvecklade Parkes idé genom att använda kamfer som mjukgörare på ett mer kontrollerat sätt. Resultatet blev celluloid, som gick att bearbeta till färdig produkt i industriell skala.

Celluloid ersatte elfenben i biljardbollar och kammar, och blev senare bärare för fotografisk film. Hyatt patenterade också den första formsprutmaskinen 1872, en konstruktion som fungerade ungefär som en stor injektionsspruta.

1907: bakelit och den första helsyntetiska plasten

Den belgisk-amerikanske kemisten Leo Baekeland reagerade fenol med formaldehyd under värme och tryck. Materialet han fick fram, bakelit, byggde inte på någon naturlig polymer utan syntetiserades helt från enkla kemikalier. Det var därmed den första helsyntetiska plasten.

Bakelit är en härdplast. Den är formstabil vid värme, elektriskt isolerande och kemiskt tålig, och fick snabbt fäste i telefoner, strömbrytare, radioapparater och elektriska komponenter.

1920: Staudinger förklarar vad en polymer är

Fram till 1920-talet trodde de flesta kemister att gummi och plast bestod av små molekyler som klumpat ihop sig genom svaga fysikaliska krafter.

Den tyske kemisten Hermann Staudinger publicerade 1920 uppsatsen Über Polymerisation och hävdade att materialen istället består av verkliga jättemolekyler, där tusentals enheter hålls samman av vanliga kovalenta bindningar. Idén möttes av hårt motstånd från flera ledande kemister.

Under 1920-talet stärktes bevisen, och teorin blev grunden för hela den moderna polymerkemin. Staudinger tilldelades Nobelpriset i kemi 1953 för sina insatser inom makromolekylär kemi.

Först när man förstod vad en polymer var kunde man börja konstruera nya material målmedvetet istället för att hitta dem av misstag. Det är förklaringen till varför så mycket händer på så kort tid därefter.

1926 till 1941: de stora genombrotten

PVC blir användbar (1926). Polyvinylklorid hade framställts redan på 1800-talet men var så styv och svårbearbetad att den betraktades som avfall. Waldo Semon vid B.F. Goodrich i Akron försökte 1926 lösa upp PVC för att få fram ett lim mellan gummi och metall. Istället fick han fram mjukgjord PVC: ett böjligt, kemiskt tåligt och elektriskt isolerande material. Goodrich lanserade det under namnet Koroseal.

Polystyren i industriell produktion (omkring 1930 till 1931). Efter att Staudinger klargjort styrolens polymera natur utvecklade kemister vid IG Farben och BASF en industriell process. Den första kommersiella anläggningen togs i drift i Tyskland i början av 1930-talet.

Plexiglas (1933). Otto Röhm hade disputerat på polymerisationsprodukter av akrylsyra redan 1901. Hans forskargrupp vid Röhm & Haas i Darmstadt lyckades polymerisera metylmetakrylat kontrollerat mellan två glasskivor, och fick därmed fram tunna skivor av polymetylmetakrylat, PMMA. Varumärket PLEXIGLAS registrerades den 9 augusti 1933.

Parallellt utvecklade kemisterna Rowland Hill och John Crawford vid brittiska ICI motsvarande material under namnet Perspex, och DuPont lanserade sin variant som Lucite. Alla tre är samma polymer, PMMA. I Sverige har varumärket Plexiglas blivit så etablerat att det används i dagligt tal om akrylskivor oavsett tillverkare.

Polyeten, av misstag (1933). Vid ICI i Northwich körde Eric Fawcett och Reginald Gibson i mars 1933 ett försök där eten och bensaldehyd utsattes för omkring 1 900 atmosfärer vid 170 °C. På kärlets insida hittade de ett vitt, vaxartat pulver. Reaktionen hade startats av en spårmängd syre som läckt in, och försöket var därför svårt att upprepa. Först 1935 fick Michael Perrin processen reproducerbar. Industriell tillverkning av lågdensitetspolyeten inleddes 1939.

Nylon (1935). Wallace Carothers grupp vid DuPont framställde den 28 februari 1935 den första fibern av polyamid 6,6, tillverkad genom kondensation av adipinsyra och hexametylendiamin. Namnet nylon 6,6 kommer av att båda utgångsmolekylerna innehåller sex kolatomer. Materialet presenterades offentligt i oktober 1938 och nylonstrumporna nådde marknaden 1940.

PTFE (1938). Roy Plunkett vid DuPont arbetade den 6 april 1938 med tetrafluoreten i tryckflaskor. En flaska som skulle vara full visade sig tom på gas men tyngre än väntat. Innehållet hade polymeriserat till ett vitt, halkigt pulver med extrem kemikalietålighet. Varumärket Teflon kom några år senare.

PET (1941). John Rex Whinfield och James Tennant Dickson vid Calico Printers’ Association i England kondenserade tereftalsyra med etylenglykol och fick en polyester med tillräckligt hög smältpunkt för att kunna dras till fiber. Patentet söktes i juli 1941 men hemligstämplades under kriget. Materialet marknadsfördes senare som Terylene av ICI och Dacron av DuPont, och blev från 1970-talet råvaran i PET-flaskan.

1950-talet: katalysatorerna och de tekniska plasterna

Fram till början av 1950-talet krävde polyetentillverkning extremt höga tryck. Två utvecklingar ändrade förutsättningarna.

Vid Phillips Petroleum visade J. Paul Hogan och Robert Banks 1951 att en kromoxidbaserad katalysator kunde polymerisera eten vid måttlig temperatur och lågt tryck. Två år senare, 1953, utvecklade Karl Ziegler i Mülheim ett katalysatorsystem av titanklorid och aluminiumalkyler som fungerade under ännu mildare förhållanden.

Resultatet blev högdensitetspolyeten, HDPE, med raka och tätt packade kedjor, betydligt styvare och starkare än den grenade lågdensitetsvarianten. Giulio Natta i Milano tillämpade 1954 samma princip på propen och fick fram isotaktisk polypropen, där metylgrupperna sitter regelbundet på samma sida av kedjan. Ziegler och Natta delade Nobelpriset i kemi 1963.

Samma år, 1953, framställdes polykarbonat oberoende av två forskargrupper med bara någon vecka emellan. Hermann Schnell vid Bayer i Uerdingen reagerade bisfenol A med fosgen, och Daniel Fox vid General Electric fick fram ett i praktiken identiskt material när han arbetade med kabelisolering. Bayer marknadsförde sin variant som Makrolon från 1958, General Electric sin som Lexan från 1960. Polykarbonat kombinerade genomskinlighet med en slagseghet som inte fanns hos någon tidigare transparent plast.

1960-talet och framåt: specialisering

Efterkrigstiden präglades av volym. Förpackningar, rör, kablage och konsumentprodukter drev upp produktionen kraftigt. Från 1960-talet växte istället en andra gren fram: tekniska plaster avsedda att ersätta metall i konstruktionsdetaljer.

POM (acetal) kom i kommersiell produktion 1960 och gav hög styvhet, dimensionsstabilitet och låg friktion. Materialet används i glidlager, kugghjul och precisionsdetaljer.
PPS, PEEK, PSU och PEI utvecklades från 1960- till 1980-talet för höga temperaturer och kemiskt krävande miljöer.
Fiberarmerade kompositer med glas- eller kolfiber gjorde det möjligt att styra styvhet i bestämda riktningar.
Sandwichmaterial som aluminiumkomposit, där en polyetenkärna ligger mellan två aluminiumskikt, gav plan yta och låg vikt i skylt- och fasadsammanhang.

Nuläget

Enligt Plastics Europe uppgick den globala plastproduktionen till 430,9 miljoner ton under 2024. Europa stod för 54,6 miljoner ton, motsvarande 12 procent av världsproduktionen, en andel som sjunkit från 22 procent 2006.

Fossilbaserad råvara dominerar fortfarande kraftigt. Biobaserade plaster och kemiskt återvunnet material utgör tillsammans några få procent av världsproduktionen.

I Sverige invigdes i november 2023 sorteringsanläggningen Site Zero i Motala, med kapacitet för 200 000 ton plastförpackningar per år och förmåga att sortera tolv olika plastfraktioner mot tidigare fyra. Anläggningen är ett av de tydligaste exemplen på att sorteringstekniken, inte kemin, länge varit flaskhalsen i materialåtervinningen.

De vanligaste plasterna i skiv- och detaljbearbetning

Nedan följer de material som oftast förekommer i skivform hos bearbetande verkstäder, med de egenskaper som styr valet. Akryl, PET och polystyren dominerar inom display- och skyltproduktion, medan POM, PE och PP är vanligare i tekniska detaljer. Värdena är typiska riktvärden och varierar med kvalitet, tillverkare och tillsatser.

PMMA, akryl, plexiglas

Polymertyp: polymetylmetakrylat, amorf termoplast
Densitet: cirka 1,19 g/cm³
Ljustransmission: omkring 92 procent, högre än vanligt fönsterglas
Glasomvandlingstemperatur: cirka 100 till 110 °C
Väderbeständighet: hög, gulnar mycket långsamt utomhus
Repbeständighet: högst bland de vanliga transparenta termoplasterna
Slagseghet: måttlig, sprött jämfört med polykarbonat
Varianter: gjuten (GS) och extruderad (XT), med olika beteende vid bearbetning
Typiska användningar: skyltar, displayer, montrar, kåpor, ljusreklam, inredning

Polykarbonat, PC

Polymertyp: polykarbonat av bisfenol A, amorf termoplast
Densitet: cirka 1,20 g/cm³
Ljustransmission: omkring 88 till 90 procent
Glasomvandlingstemperatur: cirka 145 till 150 °C
Slagseghet: mycket hög, klarar slag som spräcker akryl
Repbeständighet: lägre än akryl om ytan inte är hårdbelagd
UV-tålighet: kräver coextruderat UV-skikt för utomhusbruk
Kallbockning: möjlig i tunnare tjocklekar utan värme
Typiska användningar: maskinskydd, sprutskydd, splitterskydd, kåpor i utsatta miljöer

PETG och PET

Polymertyp: polyester, PETG i amorf form
Densitet: cirka 1,27 g/cm³ för PETG
Slagseghet: hög, mellan akryl och polykarbonat
Formbarhet: god djupdragning vid relativt låg temperatur
Kemikalietålighet: god mot vatten, svagare syror och många rengöringsmedel
Typiska användningar: skyddsskärmar, formade detaljer, livsmedelsnära tillämpningar, vakuumformade produkter

PVC, hård och skummad

Polymertyp: polyvinylklorid, amorf termoplast
Densitet: cirka 1,38 till 1,45 g/cm³ för hård PVC, betydligt lägre för skummad
Glasomvandlingstemperatur: cirka 80 °C
Kemikalietålighet: hög mot syror, baser och salter
Brandegenskaper: självslocknande tack vare klorinnehållet
Bearbetning: god fräsbarhet, lågt verktygsslitage
Typiska användningar: kemisk industri, tankar, skyltar och undertryck i skummad form, inredningsdetaljer

Polystyren, PS

Polymertyp: polystyren, amorf termoplast
Densitet: cirka 1,05 g/cm³
Egenskaper: styv, klar i ofärgad form, låg kostnad, sprödare än de flesta alternativ
Formbarhet: god vakuum- och varmformning vid låg temperatur
Typiska användningar: skyltar, formade inredningsdetaljer, förpackningsdisplay

ABS

Polymertyp: sampolymer av akrylnitril, butadien och styren, amorf termoplast
Densitet: cirka 1,04 till 1,06 g/cm³
Slagseghet: hög, tack vare inblandade gummipartiklar
Ytfinish: matt eller strukturerad, tar färg och tryck väl
Bearbetning: god fräsbarhet, limmas enkelt
Typiska användningar: kapslingar, tekniska detaljer, prototyper, inredning

Polypropen, PP

Polymertyp: polypropen, delkristallin termoplast
Densitet: cirka 0,90 till 0,91 g/cm³, flyter på vatten
Smältpunkt: cirka 160 till 165 °C
Kemikalietålighet: mycket hög mot syror och baser
Svetsning: god, limning svår på grund av låg ytenergi
Typiska användningar: kemikalietankar, badkonstruktioner, detaljer i våta miljöer

Polyeten, PE-HD och PE-LD

Polymertyp: polyeten, delkristallin termoplast
Densitet: 0,94 till 0,97 g/cm³ för HDPE, 0,91 till 0,93 för LDPE
Smältpunkt: cirka 130 °C för HDPE
Friktion: låg, god nötningsbeständighet i UHMW-kvaliteter
Limning: svår, svetsning är standardmetoden
Typiska användningar: glidlister, skärbrädor, tankar, slitdetaljer

POM, acetal

Polymertyp: polyoxymetylen, delkristallin termoplast
Densitet: cirka 1,41 g/cm³
Smältpunkt: cirka 165 till 175 °C
Styvhet och måttstabilitet: hög, låg fuktupptagning
Friktion: låg, med god nötningsbeständighet
Typiska användningar: kugghjul, glidlager, precisionsdetaljer, mekanikkomponenter

Vad kemin betyder i verkstaden

Skillnaderna på molekylnivå får konkreta följder för hur ett material ska bearbetas.

Sågning och kapning. Amorfa material som akryl och PS är känsliga för värmeuppbyggnad i snittet. För hög matning eller slö klinga ger smältning och spänningar i kanten. Delkristallina material som PP och PE är segare och kräver istället tillräcklig spånavverkning för att inte klabba fast.

Laserskärning. Akryl fungerar väl i laser, eftersom PMMA förångas rent och lämnar en blank, polerad kant utan efterbearbetning. Polykarbonat bör däremot inte laserskäras: materialet absorberar laserenergin på ett sätt som ger missfärgade, brunaktiga kanter. PC bearbetas istället med fräsning eller sågning. PVC ska inte laserskäras alls, eftersom klorinnehållet avspaltas till saltsyra vid förbränning.

CNC-fräsning. Här är kylning och spånavgång avgörande. Akryl kräver skarpa verktyg och rätt spånvinkel för att inte spricka i kanten. POM och PE fräses lätt men ställer krav på fastspänning eftersom de kan röra sig när inre spänningar frigörs. Val av metod hänger ihop med materialet, och de flesta detaljer går att lösa med antingen fräsning, sågning eller bockning beroende på geometri och tolerans.

Bockning och varmformning. Metoden bygger direkt på glasomvandlingstemperaturen. Materialet värms till strax över Tg, formas och kyls i form. Amorfa plaster har brett processfönster och låg krympning. Delkristallina material har smalt fönster och kräver mer kontroll över kylningen. Vid varmformning är det därför materialets Tg och krympbeteende som avgör vilka former som går att hålla måttsäkert.

Limning. Amorfa plaster limmas ofta med lösningsmedelslim som mjukar upp ytskikten så att kedjorna flätas ihop. Polyolefiner som PP och PE har låg ytenergi och kan i praktiken inte limmas utan förbehandling. De svetsas istället.

Spänningar i materialet. Alla halvfabrikat innehåller inre spänningar från tillverkningen. Om de frigörs ojämnt under bearbetningen kan detaljen skeva eller spricka. Akryl är extra känsligt: en spänd skiva som kommer i kontakt med lösningsmedel kan spricka i ett nätverk av mikrosprickor, så kallad crazing. Avspänningsvärmning före bearbetning minskar risken.

Miljö, återvinning och materialval

Plast som material har låg klimatpåverkan per kilo jämfört med de flesta metaller, och den låga vikten ger fördelar under användningsfasen. Problemen uppstår framför allt i slutet av livscykeln, när materialet hamnar utanför kretsloppet.

Tre återvinningsvägar används idag:

Mekanisk återvinning. Materialet mals, tvättas och granuleras. Fungerar bäst för rena, enhetliga flöden av termoplast. Kedjorna kortas något vid varje cykel.
Kemisk återvinning. Polymeren bryts ned till monomer eller till oljeliknande fraktioner som kan användas som ny råvara. Tekniken är energikrävande och står ännu för en mycket liten andel av volymen.
Energiutvinning. Förbränning med värmeåtervinning, i Sverige ofta i kraftvärmeverk. Materialet lämnar kretsloppet.

Härdplaster går inte att smälta om och kan i huvudsak bara materialåtervinnas som malet fyllmedel.

För den som konstruerar en detalj finns några principer som förbättrar återvinningsbarheten utan att kosta något i funktion: håll antalet materialtyper nere i samma produkt, undvik svårseparerade kombinationer av olika plaster, märk detaljer med materialkod, och välj limfogar eller mekaniska förband framför fast sammanfogning av olika material.

Vanliga frågor om plast

Är plast och polymer samma sak?

Nej. Polymer är den kemiska strukturen, en lång molekylkedja. Plast är det färdiga materialet, alltså polymeren tillsammans med additiv. Naturgummi, cellulosa och proteiner är polymerer men räknas inte som plast.

Vad är skillnaden mellan termoplast och härdplast?

Termoplast kan mjukas upp och formas om flera gånger, eftersom kedjorna inte är kemiskt bundna till varandra. Härdplast har tvärbundits till ett nätverk under härdningen och kan inte smältas om.

Vilken plast är starkast?

Frågan har inget entydigt svar, eftersom styrka mäts på flera sätt. Polykarbonat har högst slagseghet bland de vanliga transparenta plasterna. POM och glasfiberarmerade material har högst styvhet. Akryl har högst repbeständighet och bäst ljustransmission men lägre slagseghet.

Vad är plexiglas för material?

Plexiglas är ett registrerat varumärke för akrylplast, polymetylmetakrylat (PMMA), och registrerades av Röhm & Haas 1933. I dagligt tal används ordet om akrylskivor generellt, oavsett tillverkare.

Hur länge håller plast utomhus?

Det beror på polymer och UV-skydd. Akryl behåller sina optiska egenskaper i årtionden utomhus. Polykarbonat gulnar utan UV-skyddande ytskikt. Polyeten och polypropen bryts ned av UV om de inte innehåller kimrök eller UV-stabilisator.

Är all plast gjord av olja?

Merparten, ja, men inte all. Biobaserad plast tillverkas av sockerrör, majsstärkelse eller cellulosa. Biobaserad polyeten är kemiskt identisk med fossilbaserad, medan PLA är en egen polymer med andra egenskaper. Andelen biobaserad plast av världsproduktionen är fortfarande låg.

Sammanfattning

Plast är polymerer, långa molekylkedjor byggda av upprepade grundenheter, kombinerade med additiv som styr materialets slutliga egenskaper. Kedjans uppbyggnad, sidogruppernas storlek och graden av ordning mellan kedjorna avgör om materialet blir styvt eller segt, klart eller opakt, formbart vid 80 °C eller vid 250 °C.

Utvecklingen gick från modifierade naturprodukter på 1860-talet, via bakelit 1907 och Staudingers polymerteori 1920, till en tät period mellan 1926 och 1955 då de flesta plaster som fortfarande dominerar produktionen togs fram. Sedan dess har utvecklingen till stor del handlat om specialisering, katalys och processteknik.

För den som ska välja material till en konkret detalj handlar valet sällan om vilken plast som är bäst, utan om vilken kombination av krav som ska mötas: optik, slagtålighet, temperatur, kemikalier, brand, bearbetningsmetod och kostnad. Har du en ritning eller en idé som ska bli en fysisk detalj hjälper vi till med materialval och bearbetning av plast från prototyp till serie.