Engelse onderzoekers denken het gedrag van polyethyleen in een spuitgietmachine te kunnen voorspellen uit de instellingen van de polyethyleenfabriek. Als ze gelijk hebben, is het een absolute doorbraak en wordt het voor het eerst mogelijk om de meest gebruikte kunststoffen ‘op maat’ te maken voor een specifieke toepassing.

Tot nu toe gaat het omgekeerd: je produceert een kunststof volgens een vast recept en gaat vervolgens net zo lang experimenteren met je spuitgietmachine totdat hij van die standaardkunststof een acceptabel product weet te maken. Dat wil zeggen: als dat al lukt.

Probleem was tot nu toe dat het gedrag van zo’n standaardkunststof veel te ingewikkeld was om te voorspellen. Zeker niet dat van kunststoffen zoals polyethyleen die tot stand komen via een radicaalpolymerisatie, die sterk vertakte moleculen met haast oneindig veel verschillende ketenlengtes oplevert. Die vertakte ketens blijven achter elkaar haken en de mate waarin dat gebeurt is weer bepalend voor het gemak, waarmee het gesmolten polymeer door een machine stroomt.

In Science schrijven Daniel Read (University of Leeds), Tom McLeish (Durham University) en collega’s nu een wiskundig model dat dit gedrag wèl aardig voorspelt, in elk geval voor lagedichtheidspolyethyleen (LDPE). Eigenlijk zijn het 2 modellen: eentje dat voorspelt wat je voor polymeer krijgt wanneer je een bepaalde mix van reagentia onder bepaalde omstandigheden met elkaar laat reageren, en een die voorspelt wat de reologische eigenschappen zijn van een polymeer met een bepaalde moleculaire structuur.

De kunst lijkt daarbij vooral te zijn geweest om te bedenken, welke details je rustig uit de modellen kunt weglaten zonder dat dat merkbaar uitmaakt voor het eindresultaat.

Wat ook hielp was dat tegenwoordig chromatografische technieken beschikbaar zijn waarmee je aardig kunt bepalen wat er precies voor verschillende polymeermoleculen in een monster zitten.

Bovendien bleek de kunststofindustrie (met name Dow in Terneuzen en LyondellBasell in Frankfurt) bereid om een aantal zorgvuldig in het lab bereide polymeermonsters met een vrij nauwkeurig bekende samenstelling beschikbaar te stellen. Met behulp daarvan konden de modelparameters worden ingesteld.

Of het ook voor andere kunststoffen dan LDPE zo goed werkt, moet worden afgewacht. Maar McLeish voorspelt nu al dat de volgende generatie (bio-)kunststoffen in recordtijd op de markt zal kunnen worden gebracht: “We hoeven daarvoor alleen maar een paar cijfertjes in de computercode aan te passen.”

bron: University of Leeds