Die Qualitätskontrolle von fertigen Polymer- und Kunststoffprodukten

Illustration QC of finished plastic products

Hochleistungspolymere werden in nahezu jeder Branche verwendet, und in den meisten Consumer-Produkten gefunden.
Die sorgfältig gestalteten Eigenschaften dieser Polymere werden durch sehr präzise und komplexe Produktionsschritte erreicht. Um sicherzustellen, dass die Polymere den Spezifikationen entsprechen, ist die Qualitätskontrolle der fertigen Produkte ein wichtiger Aspekt in der Produktionskette.

Metrohm bietet spezielle Lösungen für die Bestimmung von vielen Parametern an, wie:





Einhaltung gesetzlicher Vorschriften in der Qualitätsprüfung

Unsere Instrumente eignen sich für eine Vielzahl von Analysen in Übereinstimmung mit ASTM, ISO und DIN-Normen.

> Sehen Sie, wie Sie mit Metrohm-Geräten internationale Normen erfüllen

 

Spektroskopie für die Kunststoffprüfung

Spektroskopische Techniken bieten mehrere Vorteile, wenn es um die Analyse von Polymerproben kommt. Im Allgemeinen wird die Probenvorbereitung auf ein Minimum reduziert oder überhaupt nicht benötigt, und die Messungen sind zerstörungsfrei. Die gesamte Prozedur ist einfach und zeitsparend - die Bereitstellung genauer Ergebnisse erfolgt innerhalb von Sekunden.

Mit dem NIRS DS2500 Analyzer von Metrohm, führen Sie Reflexionsmessungen für Polymere in jeder Umgebung durch. Das kompakte und robuste Analysegerät kann mehrere Parameter gleichzeitig bestimmen.

> Erfahren Sie mehr über die NIRS DS2500 Analyzer

> Sehen Sie, welche Parameter Sie mit dem NIRS DS2500 Analyzer analysieren können


Zusatzstoffe in fertigem Kunststoff überprüfen

Polymeradditive werden verwendet, um Polymere auf verschiedene Art und Weise zu modifizieren: um eine bestimmte Farbe zu erzeugen, um das Material leichter verarbeiten zu können und länger haltbar zu machen, um das Aussehen zu verändern oder um sie weicher und flexibler zu machen, um nur einige zu nennen. Daher muss der Inhalt dieser Stabilisatoren im Endprodukt überprüft werden, um zu bestätigen, dass es den Anforderungen entspricht.

Mit Spektroskopie, können Sie geringe Zusätze direkt in intakten Polymerpellets bestimmen. Metrohm hat eine beispielhafte Anwendung für die Ermittlung eines Lichtschutzmittels (Tinuvin 770) und eines Antioxidans (Irganox 225) entwickelt, die die Reichweite und Einfachheit der Verwendung von Spektroskopie aufzeigt.

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Überprüfung von Copolymer-Zusammensetzung in fertigen Kunststoffen

Es ist sehr wichtig, den Einfluss der Reihenfolge der verschiedenen Monomereinheiten in Polymeren zu beachten. Diese Reihenfolge bestimmt die wichtigsten Eigenschaften des Endprodukts.

Die Spektroskopie ist in der Lage, die Copolymer-Zusammensetzung in Polymerpellets ohne Probenvorbereitung zu bestimmen, so dass die Produktqualität einfach und schnell bestätigt werden kann.

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Schnelle Identifikation von Post-Consumer-Kunststoff mit Raman-Spektroskopie

Der Umgang mit Kunststoffabfällen ist eine der größten Aufgaben der Menschheit für die Gegenwart und die Zukunft. Um Kunststoffabfälle zu recyceln, müssen Sie wissen, mit welchem Materialtyp Sie zu tun haben.

Die Raman-Spektroskopie ist ideal für die Identifizierung funktioneller Gruppen in Polymeren und um Details von Polymerstrukturen aufzudecken. Die Techniken, die in R&D und Produktion arbeiten funktionieren auch in der Kunststoffrecyclingindustrie. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, Kunststoff nach der Materialart zu sortieren. Raman kann effektiv Materialien wie ABS, PE, PS, PET und PMMA in Abfällen, unabhängig von Farbe, Oberflächenwasser, Verformungen oder Schmutz unterscheiden - und das alles innerhalb von Sekunden und ohne Materialkontakt.

> Erfahren Sie mehr über den Mira M-1-Analysator

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Thermostabilitätsprüfung von PVC

PVC und andere chlorhaltige Polymere gehören zu den vielseitigsten und nützlichsten synthetischen Materialien. Allerdings haben diese Materialien eine geringe Wärmebeständigkeit. Bei erhöhten Temperaturen, zersetzen sich diese Polymere und geben Chlorwasserstoff (HCl) frei. Diese sogenannte PVC Dehydrochlorierung ist ein ernster Nachteil, aber kann weitestgehend durch die Zugabe von Wärmestabilisatoren entfallen. Die Thermostabilität des fertigen Produkts, muss jedoch im Rahmen der Qualitätskontrolle überprüft werden.

Die Bestimmung der HCl ist in der ISO 182 Teil 3 Standard beschrieben. Das zur Bestimmung der Thermostabilität von Polymeren verwendete Verfahren beinhaltet das Erhitzen von Polymerproben, Überführen des HCl-Gases, das in eine Lösung übergeht, und die Messung der Leitfähigkeit der Lösung.

Metrohm bietet ein spezifisches Gerät für diese Messung an: der 895 Profi PVC Thermomat. Mit diesem Instrument können Sie mehrere PVC-Proben gleichzeitig analysieren und steuern den gesamten Prozess auf Ihrem Computer.

> Erfahren Sie mehr über den 895 Professional PVC Thermomat

Es versteht sich von selbst, dass Metrohm nicht nur die Geräte, sondern auch die Anwendung zur Bestimmung der Thermostabilität von PVC und anderen chloridhaltigen Polymeren liefert. Lesen Sie mehr in den Dokumenten, die Sie weiter unten herunterladen können.

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Die Wasserbestimmung in Kunststoffen

Polymere absorbieren Wasser ohne weiteres. Die Eigenschaften von Kunststoffen können durch das Vorhandensein großer Mengen an Feuchtigkeit beeinträchtigt werden. Bei der Verarbeitung der Kunststoffpellets führt Restwasser im geschmolzenen Polymer beispielsweise zu Schlieren und Blasenbildung, beeinträchtigt die Qualität und dessen physikalische und chemische Eigenschaften. Daher muss der Wassergehalt von Polymeren überprüft werden, um entsprechende Produktqualität zu gewährleisten.

Ein häufig angewendete Methode zur Wasserbestimmung in Polymeren ist der Trocknungsverlust (LOD). Jedoch bestimmt LOD nicht den Wassergehalt, sondern den Gesamtgehalt an flüchtigen Komponenten. Außerdem ist die Bestimmung mit LOD äußerst zeitaufwendig.

Die Methode der Wahl: Coulometrische Karl-Fischer-Titration

Als praktikable Alternative zu LOD bietet Metrohm die coulometrische Wasserbestimmung, eine bewährte Technik, die sich in unzähligen Anwendungen bewährt hat.

Da die meisten Polymere nicht löslich sind, wird die Feuchtigkeit aus der Polymerprobe durch Wärme extrahiert und die verdampfende Feuchtigkeit zu der coulometrischen Zelle mit einem Trockenträgergasstrom überführt. Die so genannte Ofentechnik ist eine etablierte Probenvorbereitungstechnik in der Karl-Fischer-Titration und ist in verschiedenen Normen empfohlen (z. B. ASTM D 6869-03 oder ISO 15512).

> Lesen Sie mehr zu diesem Thema in der Pressemitteilung

> Weitere Informationen zu automatisierten Karl Fischer coulometrische Titration

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NIR-Spektroskopie: schnell und zerstörungsfrei

Obwohl die coulometrische Wasserbestimmung das beste Verfahren zur Feuchtebestimmung in Kunststoffen ist, könnte NIR-Spektroskopie eine bevorzugte Alternative sein, da sie zerstörungsfrei und schnell ist. Um dies zu demonstrieren, haben wir eine Anwendung zur Bestimmung von Wasser in Kunststoff-Kontaktlinsen entwickelt.

> Erfahren Sie mehr über Metrohm NIRSystems

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Halogene und Schwefel in Polymeren: Combustion Ionenchromatographie

Wenn halogen- und schwefelhaltige organische Materialien brennen, entwickeln sie giftige, gefährliche Gase. Um dieses Risiko im Falle eines Brandes zu vermeiden, muss der Halogen- und Schwefelgehalt einiger Kunststoffe überprüft werden. Die Bestimmung dieser Parameter sollte zuverlässig, zeitsparend und genau sein.


Die Combustion Ionenchromatographie (CIC) ist ein sehr gut geeignetes Verfahren für diesen Zweck. Mit dieser Inline-Technik wird die Probe eine Pyrohydrolyse unterzogen, die zu bestimmenden Bestandteile werden in den gasförmigen Zustand überführt und direkt in einer Lösung absorbiert. Diese Lösung wird dann mittels Ionenchromatographie analysiert. Die Kopplung von automatischer Probenvorbereitung und Ionenchromatographie ermöglicht es Ihnen, sowohl den Probendurchsatz als auch die Präzision und Richtigkeit der Ergebnisse zu erhöhen.

CIC ist sehr zuverlässig. Tests haben eine Wiederfindungsrate zwischen 99% und 102,4% ergeben (unter Anwendung eines zertifizierten Polyethylengranulats, mit bekannter Menge von Chlor, Brom und Schwefel, siehe TA-049 weiter unten).

CIC in der Qualitätsprüfung von halogenfreien, elektrischen Kabeln und Anschlüssen

Heutzutage werden zunehmend halogenfreie elektrische Kabel und Leitungen eingesetzt. DIN EN 62321-3-2 schreibt die CIC zur Bestimmung des Gesamt-Bromgehalts in elektrischen und elektronischen Produkten vor. Die CIC ist ein hilfreiches Werkzeug um zu untersuchen, ob Polymere die Anforderungen von Gesetzen und Normen (IEC 60502-1, RoHS, etc.) erfüllen.

> Erfahren Sie mehr über die Combustion-Ionenchromatographie

> Lesen Sie mehr zu Combustion-Ionenchromatographie Anwendungen für Polymere


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Voltammetrie: Bestimmung von Rückständen, Verunreinigungen und Kontaminanten

Voltammetrie ist eine vielseitige Technik, die elektrochemisch Wirkstoffe bestimmt - z.B.: anorganische oder organische Ionen, aber auch neutrale organische Verbindungen. Anwender profitieren von einer breiten Palette von Anwendungen und gleichzeitig von vergleichsweise niedrigen Investitions- und Betriebskosten, kurzen Analysenzeiten und hoher Präzision und Sensibilität.


Restmonomere: Styrol in Polystyrol

Nach der Polymerisation von Styrol zu Polystyrol, können geringe Mengen des toxischen, kanzerogenen Styrols noch im fertigen Produkt vorhanden sein. Der Reststyrolgehalt in Polystyrol muss daher festgestellt werden, und dies kann einfach mit Voltammetrie durchgeführt werden.

> Erfahren Sie mehr über Voltammetrie

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Metallverunreinigungen in Kunststoffen

884 Professional VA, semiautomated, for single determinations

Voltammetrie kann Metalle in jedem Kunststoff bestimmen. Für die voltammetrische Analyse müssen die Kunststoffproben vorbereitet werden, um die organischen Komponenten zu entfernen. Typischerweise wird dies über Mineralisierung (Mikrowellenaufschluss), Verbrennung, oder alternativ durch Extraktion (mit einer Mineralsäure) geschehen. Das gleiche Verfahren kann selbstverständlich auch an den Rohstoffen (mehr hier) angewendet werden.

Beispiele von Metallen, die in PET voltammetrisch bestimmt werden können:

  • Antimon,
  • Kobalt
  • Titan
> Erfahren Sie mehr über Voltammetrie

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Die Grenzen neu definieren mit leitfähigen Polymeren

Im allgemeinen sind synthetische Polymere Isolatoren. Wenn sie allerdings konjugierte π-Elektronensysteme aufweisen, sind sie elektrisch (halb)leitfähig.

Die häufigsten leitfähigen Polymere sind Polyanilin, Polypyrrol und Polythiophen und ihre Derivate. Durch Einbau von Dotierionen oder Substituenten erhält man metallähnliche Leitfähigkeiten und weitere hervorragende Eigenschaften - von organischen Leuchtdioden (OLEDs), organischen Solarzellen- über leitende polymerbasierte Superkondensatoren und Elektroden. Um die elektrochemischen Eigenschaften der leitfähigen Polymere oder Polymerelektrolyte während der Elektropolymerisation zu untersuchen, werden in-situ Messungen wie elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) und Cyclovoltammetrie benötigt. Bei dieser Spitzentechnologie, verlassen sich die Forscher auf der ganzen Welt auf Metrohm Autolab Geräte.

> Erfahren Sie mehr über die Elektrochemie von Metrohm Autolab

Weitere Anwendungen und Produkte

Endgruppentitration in Polymeren und Harzen

Heutige Polymere und Harze werden mit maßgeschneiderten Eigenschaften hergestellt. Im Zusammenhang mit Struktur und Eigenschaften spielen funktionelle Gruppen eine entscheidende Rolle, weshalb die Säurezahl und die Hydroxylzahl oft bestimmt werden.

Zur Applikation Lesen Sie mehr darüber auf der Rohstoff-QC-Seite

Webinar: Titration Lösungen für schwierige Polymerproben

Wenn Sie Interesse an der Bestimmung des Wassergehaltes sowie Hydroxyl- und Säurezahl Titration von schwierigen Polymerproben haben, dann sollten Sie sich dieses Webinar ansehen.

Zum Webinar

Titration zur Überwachung des enzymatischen Abbaus von Bioplastik

Biokunststoffe sind entweder biobasiert oder biologisch abbaubar oder beides. Polyhydroxybutyrat (PHB) ist beides. Der Polyester ist eine polymere Speichersubstanz von Bakterien, die enzymatisch zu einem späteren Zeitpunkt abgebaut wird. Die enzymatische Abbau des PHB kann effektiv mit Säure-Base-Titration überwacht werden.

Lesen Sie mehr über biosynthetisches und biologisch abbaubares PHB