Kontrola kvality vyrobených polymerů a výrobků z plastu

Illustration QC of finished plastic products

 

Nejmodernější polymerní materiály nalezneme doslova v každém průmyslovém odvětví a ve velké většině spotřebního zboží. Pečlivě odladěných vlastností těchto polymerů je dosaženo precizní a komplexní výrobou. Kontrola kvality koncových produktů je klíčovým článkem ve výrobním řetězci, protože zajišťuje, že polymery budou splňují požadované vlastnosti.

My v Metrohmu nabízíme řešení pro stanovení mnoha parametrů, např.

Dodržování nařízení a regulací při testování kvality

Naše přístroje jsou vhodné pro celou řadu analýz v souladu s normami a standardy ASTM, ISO a DIN.

> Podívejte se, jak můžete vyhovět mezinárodním standardům Metrohm přístroji

 

Spektroskopie pro testování polymerů

V případě analýzy vzorků polymerů nabízí spektroskopické techniky hned několik výhod. Obecně je úprava vzorku snížena na minimum či není potřebná vůbec a prováděná měření jsou nedestruktivní. Výsledkem toho je jednoduchá a časově nenáročná procedura, která poskytuje přesné výsledky během pár vteřin.

Přístroj NIRS DS2500 od Metrohmu vám umožňí měřit reflektanci polymeru v jakémkoliv prostředí. Tento kompaktní a robustní analyzátor dovoluje stanovovat několik parametrů zároveň.

> Více o NIRS DS2500 analyzátoru

> Podívejte se jaké parametry je možno stanovovat s NIRS DS2500 analyzátorem

Kontrola aditiv ve vyrobených plastech

Aditiva jsou do polymeru přidávány z několika důvodů, například: dosáhnout požadované barvy, učinit materiál poddajnější a trvanlivější, změnit jeho vzhled, učinit ho měkčím nebo pružnějším. Obsah aditiv a stabilizátorů ve finálních výrobcích je tím pádem nutno kontrolovat, aby bylo dosaženo požadovaných vlastností materiálů.

Pomocí spektroskopie si hravě poradíte se stanovením nízkého obsahu aditiv v neporušených polymerních peletách. My v Metrohmu jsme vyvinuli vzorovou aplikaci pro stanovení stabilizátoru světla (Tinuvun 770) a antioxidantu (Irganox 225) dokazující široký záběr a jednoduché použití spektroskopie.

Soubory ke stažení

Kontrola aditiv ve vyrobených plastech

Je těžké předpovědět, jak pořadí jednotlivých monomerních jednotek bude ovlivňovat výsledné vlastnosti polymeru.

Spektroskopie je schopna stanovit polymerační stupeň v polymerních peletkách a to bez nutnosti přípravy vzorku, a tak Vám umožní jednoduše a rychle potvrdit kvalitu finálního výrobku.

Soubory ke stažení

Rychlá identifikace použitých plastů Ramanovou spektroskopií

Pokud hovoříme o plastovém odpadu, jedná se o jeden z největších problémů současnosti a budoucnosti. Při recyklaci je odpadu je důležité přesně znát, o jaký typ plastové materiálů se jedná.

Ramanova spektroskopie je nanejvýše vhodná pro identifikaci funkčních skupin polymerů a pro odhalení detailů polymerní struktury. Techniky, které dobře fungují ve výzkumu, vývoji a produkci, jsou rovněž uplatitelné při recyklaci plastů. Zde je velmi důležité třídit plasty dle jejich typu a složení. Ramanova spektroskopie dovoluje spolehlivě rozlišit materiály, jako jsou: ABS, PE, PS, PET a PMMA v odpadě – bez ohledu na barvu materiálu, povrchově vázanou vodu, deformaci nebo znečištění plastů. Stanovení probíhá v rádu pár vteřin bez jakéhokoliv kontaktu s analyzovaným materiálem.

> Více o Mira M-1 analyzer

Soubory ke stažení

 

Stanovení teplené stability PVC

Nejvíce používanými a všestrannými synteticky připravenými materiály jsou PVC a další polymery obsahující ve své struktuře chlor. Nicméně se jedná o materiály s nízkou termostabilitou. Za zvýšené teploty dochází k jejich degradaci a uvolňování kyseliny chlorovodíkové. Tato tzv. dehydrochlorace je jejich slabinou, ale může být v drtivé většině vyřešena přídavkem vhodných teplotních stabilizátorů. Zhotovený výrobek je pak stabilní i při vyšších teplotách, ale je nutno provádět kontrolu jeho kvality.

Stanovení kyseliny chlorovodíkové je popsáno v normě ISO 180 (část 3). Tato metoda pro stanovení teplotní stability polymeru je založena na jímání plynné HCl, která se uvolňuje při zahřívání vzorku, do roztoku u kterého je následně měřena vodivost.

 

My v Metrohmu Vám nabízíme přístroj vyrobený přesně pro toto měření: 885 Professional PVC Thermomat. S přístrojem budete schopni analyzovat najednou několik vzorků PVC a celý proces kontrolovat a sledovat na počítači.

> Více o 895 Professional PVC Thermomat

Je samozřejmostí, že Metrohm nabízí i další přístroje a aplikace pro stanovení teplotní stability PVC a dalších polymerů obsahující chlor. Přečtete si více v dokumentech, kterou jsou k dispozici ke stažení níže.

Soubory ke stažení

 

Obsah vody v plastech

Polymery ochotně absorbují vodu. Vlastnosti a kvalita plastů můžeme být znehodnocena při vyšší vlhkosti. Například při formování pelet zbytková vlhkost reaguje s roztaveným polymerem a tím zhoršuju jeho chemicko-fyzikální vlastnosti. Obsah vody v polymerech je tedy důležitým faktorem při kontrole kvality produkce a je nutné ho sledovat.

Běžně používanou metodou je sledování úbytku hmotnosti sušením (angl. loss on drying, LOD). Je nutné si ale uvědomit, že při sledování úbytku hmotnosti sušením není stanoven pouze obsah vody, celkové množství obsažených těkavých látek.

Zvolte metodu: Karl Fischer coulometrická titrace

Nabízíme Vám jako alternativu k LOD: coulometrické stanovení vody – časem i zkušenostmi prověřenou techniku, která má již nespočet aplikací.

Jelikož většina polymerů je nerozpustná, vlhkost ze vzorků se odstraňuje zahřátím a převádí se do coulumetrické cely. Tato tzv. pícková technika je velmi dobře známým postupem při přípravě vzorků pro Karl Fisher titraci a je doporučována hned několika normami (např. ASTM D 6869-03 nebo ISO 15512).

> Více o Karl Fisher titraci


> Více o automatické Karl Fisher coulometrické titraci

Soubory ke stažení

NIR spektroskopie: rychlá a nedestruktivní

Metoda coulometrické stanovení vody je sice jakýmsi zlatým standardem pro stanovení obsahu vlhkosti v plastech, avšak vhodně zvolenou alternativou může být právě nedestruktivní a rychlá NIRS spektroskopie.

> Více o Metrohm NIR systémech

Soubory ke stažení

 

Obsah halogenů a síry v polymerech: spalovací iontová chromatografie

Pokud dojde ke spálení organických materiálu obsahující halogeny a síru uvolní se nebezpečné toxické plyny. Obsah halogenů a síry ve vybraných plastech musí být sledován, aby se eliminovalo riziko v případě požáru. Stanovení jejich obsahu musí být spolehlivé, přesné a pokud možno co nejvíce časově úsporné

Metoda spalovací iontové chromatografie nejlépe poslouží právě tomuto případu. Tato inline technika zahrnuje pyrohydrolytické spálení vzorku, převedení analyzovaných sloučenin na plyny, které jsou následně adsorbovány do roztoku a ten přímo analyzován iontovou chromatografií. Spojením analytického přístroje s rozkladem vzorku je dosaženo možnosti stanovení většího počtu vzorků s přesnějšími a správnějšími výsledky.

Spalovací iontová chromatografie je vysoce spolehlivá – testování ukázalo, že výtěžnost metody je mezi 99 a 102,4% (při použití certifikovaných polyethylenových granulí se známým obsahem chloru, bromu a síru, viz TA-049 níže).

Spalovací iontová chromatografie pro testování kvality elektrických kabelů a drátů bez obsahu chloru.

V současnosti jsou stále více používány elektrické kabely a dráty bez obsahu chloru (známé rovněž jako zero-halogen). Norma DIN EN62321-3-2 doporučuje spalovací iontovou chromatografii pro stanovení celkové obsahu bromu v elektrických a elektronických produktech. Spalovací iontová chromatografie je užitečným pomocníkem pro stanovení polymerů v souladu se zákonem stanovenými limity, standardy a požadavky (IEC 60502-1, RoHs, etc.).

> Více o spalovací iontové chromatografii

> Podívejte se na další aplikace pro analýzu polymerů pomocí spalovací iontové chromatografie

Soubory ke stažení

 

Voltametrie: stanovaní reziduí, nečistot a kontaminantů

Voltametrie představuje velmi citlivou techniku pro analýzu elektrochemicky aktivních látek, jako jsou anorganické či organické ionty, ale i organické neutrální sloučeniny. Tato technika kombinuje široké spektrum možných aplikací, krátkého času analýzy, vysokou přesnost a citlivost společně s nízkými investičními a provozními náklady.

Zbytkový obsah monomerů: styren v polystyrenu

Po přípravě polystyrenu může zůstat malé množství toxického a karcinogenního styrenu ve zhotoveném produktu a tudíž je nutné sledovat obsah styrenu v polystyrenu. Stanovení může být jednoduše provedeno voltametricky.

> Více o voltametrii

Soubory ke stažení

Nečistoty kovů v plastech

884 Professional VA, semiautomated, for single determinations
Voltametrie je schopna stanovit kovy v jakémkoliv plastu. Pro voltametrické analýzy je nutno upravit vzorky plastů a odstranit tak organické sloučeniny. Většinou se úprava vzorku provádí pomocí mineralizace - mikrovlnná mineralizace, spalování, popřípadě extrakce (minerální kyseliny). Stejný postup může být použit i pro analýzy vstupních surovin (více čti ZDE).

Příklady kovů, které mohou být stanoveny v PET voltametricky:
  • antimon
  • kobalt
  • titan
> Více o voltametrii

Soubory ke stažení

 

Posouvání hranic s vodivými polymery

Obecně jsou syntetické polymery izolanty, nicméně pokud mají rozsáhlý π elektronový systém být (polo)vodiči.

Nejběžněji používány vodivými polymery je polyanilin, polypyrrol či polythiofen a jejich deriváty. Při použití vhodného dopantu je možné získat polymery s vodivostí blízkou kovům nebo připravit polymery se zcela ojedinělými vlastnostmi: organické elektroluminiscenční diody, polymer pro solární články nebo polymery pro kondenzátory a elektrody. Pro sledování elektrochemických vlastností polymerů nebo polymerních elektrolytů během jejich elektropolymerizace je využíváno in-situ měřeních jako je elektrochemická impedanční spektroskopie nebo cyklická voltametrie. Pro tyto žhavé a špičkové technologie a materiály se vědci po celém již dlouhá léta spoléhají na přístroje Metrohm Autolab.

> Více o elektrochemii s Metrohm Autolab

Další aplikace a přístroje

Titrace koncové skupiny polymerů a pryskyřic

V současnosti jsou polymery a pryskyřice připravovány s vlastnostmi a chováním přímo na míru, aby mohly sloužit přesně svému účelu. Vzhledem ke struktuře a vlastnostem hrají funkční skupiny, jejich typ, velmi důležitou roli. Právě z toho důvodu je zapotřebí znát, a tedy i stanovovat, číslo kyselosti a hydroxylové číslo polymerů a pryskyřic.

Read the application Read more about this on the Feedstock QC page

Webinář: Jak řešit titrace komplikovaných vzorků polymerů

Pokud pracujete s komplikovanými vzorky, u kterých potřebujete stanovovat vlhkost, hydroxylové nebo číslo kyselosti, doporučujeme shlédnout tento webinář.

Go to the webinar

Sledování enzymatického odbourávání bioplastů pomocí titrace

Bioplasty jsou vyrobeny buď z biologického nebo biologicky odbouratelného materiálu či zároveň – jako tomu je v případě polyhydroxybutyratu (PHB). V pozdější fázi odbourávání je tento polyester, který je tvořen látkami bakteriálního původu, štěpen za přispění enzymaticky řízených reakcí.

Read more about biosynthetic and biodegradable PHB