Vraag 19Veiligheidsglas
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- In de tekst staat welke eigenschap van de kunststof bij de temperatuur hoort, dus begin daar.
- Bedenk welke gevolgen die eigenschap heeft voor hoe de folie tegen een ander materiaal aan ligt.
- Werk de redenering door tot aan de sterkte van de hechting, zodat elke schakel zichtbaar is.
Hier verliezen leerlingen punten
- Blijf niet steken bij een losse constatering uit de tekst, maar werk de keten van oorzaak tot gevolg uit.
- Schrijf volledige zinnen, want een opsomming van kernwoorden levert meestal geen volledige punten op.
- Gebruik de vakbegrippen uit de tekst, zodat duidelijk is welke eigenschap en welk verschijnsel je bedoelt.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Gelaagd veiligheidsglas is een composiet, die is opgebouwd uit twee of meer lagen glas, met daartussen steeds een laag van een kunststof. Dit soort veiligheidsglas wordt gebruikt in auto’s en als kogelwerend glas. De kunststof is vervormbaar, waardoor veiligheidsglas beter bestand is tegen breuk en er geen stukken glas loslaten als een glaslaag toch breekt. De glaslagen zorgen voor krasbestendigheid en vormvastheid. De meest gebruikte kunststof voor gelaagd glas is het willekeurig (random) copolymeer PVA-PVB. In figuur 1 is de structuurformule gegeven van de twee monomeer-eenheden in de keten van PVA-PVB. Hierbij staat VA voor vinylalcohol en VB voor vinylbutyral. figuur 1 PVA-PVB wordt geproduceerd door PVA in een waterige oplossing te laten reageren met butanal. Hierbij reageren steeds twee OH -groepen van naast elkaar gelegen VA-eenheden met één molecuul butanal. Bij deze reactie wordt een willekeurig (random) copolymeer gevormd en ontstaat nog één andere stof. Op de uitwerkbijlage is deze omzetting onvolledig weergegeven.
De reactie tussen PVA en butanal vindt plaats in een batch-reactor bij een constante temperatuur. Op de uitwerkbijlage is een mogelijk verloop van de reactiesnelheid tegen de tijd weergegeven. De reactiesnelheid is hier gedefinieerd als de hoeveelheid butanal per liter mengsel die per seconde reageert. Op t bevindt zich in de reactor een oplossing van PVA en butanal in 0 water. Naarmate de reactie vordert, stijgt het percentage VB-eenheden. Vanaf t begint zich een suspensie te vormen van het gevormde PVA- 1 PVB. De vorming van de suspensie heeft invloed op de reactiesnelheid. Hierdoor is het verloop van de reactiesnelheid niet zoals dat in de grafiek is weergegeven.
Voor de toepassing in gelaagd glas moet de reactie worden gestopt voordat alle OH -groepen met butanal hebben gereageerd. Voor gebruik in autoruiten wordt PVA-PVB-78 gebruikt. Dit copolymeer bestaat voor 78 massa-% uit VB-eenheden. De molaire massa van een eenheid VA is 44,1 g mol –1 .
Met een titratie kan het percentage overgebleven OH -groepen worden bepaald. Op deze wijze kan worden gecontroleerd of het geproduceerde materiaal voldoet aan de specificaties. Hieronder is deze bepaling beschreven: 1 Een monster PVA-PVB wordt in een organisch oplosmiddel opgelost. Daarna wordt een reagens toegevoegd dat in een aflopende reactie alle overgebleven OH -groepen omzet. Per mol OH -groepen wordt hierbij 1 mol ethaanzuur gevormd. 2 Na de reactie wordt water toegevoegd. Ethaanzuur en het oplosmiddel lossen op in water, de omgezette PVA-PVB lost niet op. De gevormde oplossing wordt afgescheiden van de overige stoffen. 3 De oplossing die ethaanzuur bevat, wordt vervolgens getitreerd met een KOH- oplossing met fenolftaleïen als indicator. Voor een monster van 2,200 g PVA-PVB was 16,00 mL KOH -oplossing met een molariteit van 0,650 M nodig om alle ethaanzuur volledig om te zetten.
Bij het omslagpunt van de indicator is alle ethaanzuur omgezet.
De batch-productie van PVA-PVB levert korrels op. Deze korrels worden verwarmd en gewalst tot een vervormbare folie. Bij een temperatuur van 70 °C wordt de folie vervolgens tussen de glaslagen aangebracht. Hierbij wordt geen lijm gebruikt omdat de folie vanzelf hecht. Wanneer de temperatuur tijdens het aanbrengen lager is dan 70 °C , is na het afkoelen de hechting tussen het glasoppervlak en PVA-PVB minder sterk. Dit is te verklaren aan de hand van de eigenschappen van PVA-PVB bij verschillende temperaturen.
Leg uit dat het PVA-PVB slechter hecht aan het glasoppervlak bij een lagere temperatuur tijdens het aanbrengen.