Spørg Scientariet: Hvorfor rasler chipsposer så meget?
Vores læser Villads Egede har spurgt:
Jeg sad her den anden dag og spiste en pose chips og kom til at tænke på, hvorfor f.eks. en chipspose så let laver en lyd, når man rører den i forhold til andre materialer?
Lyden må jo blive slået an et sted fra. Sker det på grund af 'mikroknæk' i materialet? Og betyder dette så, at hvis man krøller sin chipspose længe nok, så bliver den lydløs?
Foliespecialisterne hos Taffel Chips svarer:
Polypropylen (PP) er termoplast, hvilket betyder, at det bliver fleksibelt og flydende, når det bliver varmet op til over smeltepunktet. Når det bliver kølet ned igen, bliver plasten igen stiv.
Læs også: Spørg Scientariet: Hvorfor modner kiwier i en bakke ikke samtidig?
Når polymerens lange molekyler bliver varmet op, bliver de meget mobile og har ikke meget forbindelse til hinanden, dvs. at der opstår en kaotisk uorden i molekylerne.
En film lavet af dette materiale bliver ofte brugt til engangskopper og anden emballage. Man genkender let materialet, fordi det er lidt uklart i farven, nemt at bøje, men ikke så skrøbeligt, at det nemt knækker.
Når det kommer til chipsposer, strækker man polypropylenen i en maskine i begge retninger under høje temperaturer. Dette kalder man 'Biaxially oriented polypropylene (BOPP)', og det giver materialet styrke.
Under denne proces kommer molekylerne til at flugte i samme retning og ligge tæt op ad hinanden. På grund af denne struktur ændrer filmens egenskaber sig, og den bliver meget gennemsigtig og får en bedre barriere mod vanddampe og ilt end den film, som ikke har fået orden på molekylerne.
En film med kaotisk molekylestruktur vil ofte kun afgive en blød lyd, når man rører ved det, mens den bi-orienterede film føles mere fast og vil afgive en høj lyd.
Læs også: Spørg Scientariet: Bliver kun kulbaseret materiale sort ved forbrænding?
Anton A. A. Smith, postdoc i polymerkemi på Stanford University, supplerer:
Termoplast som polypropylen kan som nævnt være ustruktureret eller krystallinsk, alt efter hvordan det er behandlet. Det har flere smeltepunkter, hvoraf det første kaldes for 'glass transition'-temperaturen.
Over dette kan polymer-kæderne bevæge sig i forhold til hinanden og er dermed frie til at finde en struktur, der er mere regulær, og materialet kan ved den rette proces få en krystallinsk struktur, hvor det er mere rigidt, end når det er ustruktureret.
En plasticfilm kan hjælpes på vej til at finde en krystallinsk struktur ved at den strækkes, når den er over sin glass-transition temperatur.
Læs også: Spørg Scientariet: Hvorfor begynder syntetisk tøj så hurtigt at lugte?
Sprød eller skarp lyd opstår, når materialers strukturer ikke er i stand til at absorbere lyd, når den som trykbølge rejser igennem materialet. Dette sker i højere grad, når strukturen er krystallinsk og/eller meget rigid.
Den knitrende lyd kommer også af, at det er et rigidt materiale, der mekanisk deformeres. Det er kun fleksibelt i kraft af, at plastikken er tynd.
Det giver efter i ryk og skaber derved en trykbølge, dvs. lyd, når frekvensen er i det område, vi kan høre. Lidt ligesom når en pind knækker med et smæld. Dette, kombineret med at materialet ikke selv absorberer energien, giver grundlaget for PP-posers lydbillede.
Om det praktisk kan lade sig gøre at knitre en pose, til den ikke kan knitre mere, kunne kontoret her ikke finde en konsensus på. Det kommer an på, om materialet kan gøres amorft/ikke-krystallinsk udelukkende ved mekanisk stimuli. Det endte med en snak om, at temperatur molekylært set kan betragtes som et mekanisk stimulus.
