Control de calidad de los productos plásticos y polímeros finalizados

Illustration QC of finished plastic products

 

Los polímeros de alto rendimiento se utilizan de forma generalizada en la industria y se encuentran en la mayoría de los productos de consumo. El diseño cuidadoso de las propiedades de estos polímeros se consigue mediante unos pasos de producción complejos y muy precisos. Para garantizar que los polímeros cumplen con las especificaciones establecidas, el control de calidad de los productos finalizados constituye un aspecto fundamental en la cadena de producción.

Metrohm ofrece soluciones específicas para la determinación de muchos parámetros, como:


Cumplimiento normativo en las pruebas de calidad

Normas
Nuestros instrumentos están indicados para una variedad de análisis que cumplen con las normas ASTM, ISO y DIN.

> Consulte cómo cumplir con las normas internacionales usando los aparatos de Metrohm

 

Espectroscopia para pruebas de polímeros

Si se trata de analizar muestras de polímeros, las técnicas espectroscópicas ofrecen diversas ventajas. En general, la preparación de muestras es mínima o no se requiere en absoluto, y las medidas son no destructivas. Como consecuencia, el proceso completo es simple y permite ahorrar tiempo, con resultados precisos en segundos.

Con el sistema NIRS DS2500 Analyzer de Metrohm, podrá realizar medidas de reflectancia para polímeros en cualquier ambiente. Este instrumento de análisis compacto y robusto le permitirá medir múltiples parámetros al mismo tiempo.

> Conozca más acerca del sistema NIRS DS2500 Analyzer

> Consulte qué parámetros puede analizar con el sistema NIRS DS2500 Analyzer

Comprobación de aditivos en plásticos finalizados

Pelets poliméricos para análisis espectroscópico

Los aditivos se emplean para modificar los polímeros de varias formas: para generar un color concreto, hacer que el material sea más fácil de procesar y más duradero, cambiar su apariencia o hacerlo más suave y flexible, etc. Es necesario, por tanto, comprobar el contenido de estos estabilizadores en el producto finalizado, para confirmar que cumple con los requisitos establecidos.

Mediante espectroscopia, podrá determinar niveles de aditivos bajos directamente en los gránulos de polímero intacto. Metrohm ha desarrollado una aplicación ejemplar para la determinación de un estabilizador ligero (Tinuvin 770) y un antioxidante (Irganox 225); con ello se pretende ejemplificar el ámbito de aplicación y facilidad de uso de la espectroscopia.

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Comprobación de los niveles de copolímeros en plásticos finalizados

Fórmula estructural de EVA o PEVA

El orden secuencial de las diferentes unidades de monómero en los polímeros es un factor decisivo. Este orden establece las propiedades más importantes del producto final.

La espectroscopia puede determinar los niveles de copolímero en granulados de polímeros sin necesidad de preparación de muestras, lo que permite confirmar rápida y fácilmente la calidad del producto.

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Identificación rápida del plástico ya utilizado con espectroscopia Raman

Identificación del plástico usado con espectroscopía Raman

Qué hacer con los residuos de plástico constituye uno de los mayores retos para la humanidad en la actualidad y en el futuro. Para poder reciclar residuos de plástico, se necesita saber previamente de qué tipo de material se trata.

La espectroscopia Raman es ideal para la identificación de grupos funcionales en los polímeros, así como para aportar detalles sobre su estructura. Los ámbitos de I+D y producción comparten con la industria de reciclaje de plástico el empleo de determinadas técnicas. En la industria del reciclaje, es fundamental la clasificación de los plásticos por el tipo de material. La espectroscopia Raman puede distinguir de forma eficiente materiales como ABS, PE, PS, PET y PMMA en residuos, independientemente del color, agua de superficie, deformación o suciedad, y todo esto en pocos segundos y sin contacto con el material.

> Conozca más acerca del instrumento de análisis Mira M-1

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Comprobación de la termoestabilidad del PVC

El PVC y otros polímeros clorados se encuentran entre los materiales sintéticos más útiles y versátiles que existen. Sin embargo, estos materiales presentan una baja termoestabilidad. A temperaturas elevadas, estos polímeros se degradan y liberan cloruro de hidrógeno (HCl). La denominada dehidrocloración del PVC representa un serio problema, que se puede eliminar, no obstante, con la adición de estabilizadores térmicos. La termoestabilidad del producto finalizado se debe comprobar como parte del control de calidad.

La determinación del HCl se describe en la norma ISO 182 Parte 3. El método empleado para la determinación de la termoestabilidad de los polímeros incluye la calefacción de las muestras de polímero; el gas HCl que se forma se transfiere a una solución y se mide la conductividad de esta última.

Sistema PVC Thermomat para medir estabilidad térmica de PVC con software dedicado en portátil

Metrohm dispone de un aparato específico para realizar esta medida: el 895 Professional PVC Thermomat. Con este instrumento, podrá analizar múltiples muestras de PVC al mismo tiempo y controlar el proceso completo en su ordenador.

> Conozca más acerca del sistema 895 Professional PVC Thermomat

Por supuesto, Metrohm no solo suministra los aparatos, sino también las aplicaciones para la determinación de la termoestabilidad del PVC y de otros polímeros clorados. Puede encontrar más información al respecto en los documentos que puede descargar más abajo.

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Determinación del contenido de agua en plásticos

Los polímeros absorben agua fácilmente. Las propiedades de los plásticos se ven comprometidas por la presencia de una cantidad de humedad excesiva. En los procesos de moldeado de granulado, por ejemplo, la humedad residual reacciona con el polímero fundido, deteriorando así sus propiedades físicas y químicas. Por ello, se debe comprobar el contenido de agua de los polímeros, para garantizar una calidad apropiada del producto.

Uno de los métodos más comunes para la determinación del contenido de agua en polímeros es la pérdida por desecación (LOD, por sus siglas en inglés). Este método, sin embargo, no determina el contenido de agua, sino el contenido total de componentes volátiles. Además, este tipo de determinación exige mucho tiempo.

La elección correcta: el método de titulación Karl Fischer coulométrica

Determinación del contenido de agua en polvo de PVC con valoración Karl Fischer

Como alternativa viable al método de la pérdida por desecación (LOD), Metrohm ofrece la determinación coulométrica del contenido de agua, una técnica que ha demostrado su valía en un sinfín de aplicaciones.

Como la mayor parte de los polímeros no son solubles, se extrae la humedad de las muestras de polímero mediante calor; la evaporación de la humedad se transfiere a la célula coulométrica con un flujo de gas de arrastre seco. La llamada "técnica del horno" es una reconocida técnica de preparación de las muestras en la titulación Karl Fischer y está recomendada en varias normas (p. ej., ASTM D 6869-03 o ISO 15512).

> Lea más acerca de este tema en la nota de prensa

> Conozca más acerca de la titulación coulométrica Karl Fischer automatizada

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Espectroscopia del infrarrojo cercano (NIR): rápida y no destructiva

Espectro de determinación de agua en EtOH (segunda derivada)

Aunque la determinación coulométrica del contenido de agua es la técnica de referencia para la determinación de la humedad en plásticos, la espectroscopia NIR podría convertirse en una alternativa preferible por ser una técnica rápida y no destructiva. Para demostrarlo, hemos desarrollado una aplicación que puede determinar el contenido de agua en lentes de contacto de plástico.

> Conozca más acerca de Metrohm NIRSystems

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Halógenos y azufre en polímeros: cromatografía iónica de combustión (CIC)

Si los materiales orgánicos que contienen halógenos y azufre se inflaman, producen gases tóxicos y peligrosos. Para eliminar este riesgo en caso de incendio, se debe comprobar el contenido de halógeno y azufre de algunos plásticos. La determinación de estos parámetros debe ser tan fiable, exacta y –también muy importante– rápida como sea posible.

Esquema de análisis de CI de combustión pirohidrolítica para determinación de halógeno y azufre

La cromatografía iónica de combustión (CIC) es el método ideal para este fin. En esta técnica inline, se combustiona la muestra, con lo que los compuestos de interés pasan a estado gaseoso y se absorben directamente en una solución. Posteriormente, esta solución se analiza mediante cromatografía iónica. El acoplamiento del instrumento de digestión y el instrumento de análisis le permite aumentar el número de muestras, así como la precisión y corrección de los resultados.

El método CIC resulta altamente fiable. Las pruebas han mostrado una tasa de recuperación de entre el 99% y el 102,4% (mediante el empleo de un granulado de polietileno certificado que contiene cantidades conocidas de cloro, bromo y azufre; véase TA-049 más abajo).

El método CIC en pruebas de calidad de cableado eléctrico y alambres libres de halógeno

En la actualidad, está incrementando la utilización de cableado eléctrico y alambres libres de halógeno (también conocidos como "cables cero halógeno"). La norma DIN EN 62321-3-2 estipula el método CIC para la determinación de bromo total en productos eléctricos y electrónicos. El método CIC resulta una herramienta útil para determinar si los polímeros investigados cumplen con las leyes, normas y requisitos (IEC 60502-1, RoHS, etc.).

> Conozca más acerca de la cromatografía iónica de combustión

> Buscar más aplicaciones de la cromatografía iónica de combustión para polímeros

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Voltamperometría: determinación de residuos, impurezas y contaminantes

La voltamperometría es una técnica versátil para la determinación de sustancias electroquímicamente activas como, por ejemplo, iones orgánicos e inorgánicos, pero también para compuestos orgánicos neutros. Los usuarios pueden beneficiarse de una amplia gama de aplicaciones, así como de análisis rápidos y una alta precisión y sensibilidad, todo ello con una inversión y costes de funcionamiento comparativamente bajos.

Monómeros residuales: estireno en poliestireno

Voltamperograma de estireno en poliestireno residual determinado con voltamperometría

Tras la polimerización del estireno en poliestireno, en el producto final pueden encontrarse aún pequeñas cantidades de estireno carcinogénico o tóxico. Por ello, se debe determinar el contenido de estireno residual en poliestireno, lo que se puede realizar de forma fácil mediante voltamperometría.

> Conozca más acerca de la voltamperometría

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Impurezas de metal en plásticos

Sistema de voltamperometría semiautomático para análisis voltamperométrico de trazas

La voltamperometría puede determinar metales en cualquier plástico. En el análisis voltamperométrico, las muestras de plástico se preparan para eliminar los componentes orgánicos. Esto se hace normalmente por medio de la mineralización (digestión por microondas), combustión o, alternativamente, por medio de la extracción (con un ácido mineral). Por supuesto, se puede emplear el mismo procedimiento para las materias primas (lea más aquí). 

Algunos ejemplos de metales que se pueden determinar voltamperométricamente en PET son:
  • antimonio,
  • cobalto y
  • titanio.

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Superación de los límites con polímeros conductores

Configuración electroquímica con potenciostato/galvanostato, célula electroquímica, sensores

En general, los polímeros sintéticos son aislantes. Sin embargo, si poseen un sistema de electrones π amplio, pueden (semi)conducir electricidad.

Los materiales de polímero conductor (CP) más comunes son la polianilina, el polipirrol, el politiofeno y sus derivados. Con la incorporación de iones dopados o sustituyentes, se consigue una conductividad similar a la de los metales, así como otras propiedades excepcionales: desde LED orgánicos (OLED) a células solares de polímeros o supercondensadores y electrodos conductores basados en polímeros. Para investigar las propiedades electroquímicas de los polímeros conductores o de los electrolitos poliméricos durante la electrodeposición, las medidas como la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS, por sus siglas en inglés) y la voltamperometría cíclica deben realizarse in situ. Para operar con estas técnicas de vanguardia, los investigadores de todo el mundo confían en los aparatos de Metrohm Autolab.

> Conozca más acerca de los sistemas electroquímicos de Metrohm Autolab

Otras aplicaciones y productos

Curva de valoración para grupos funcionales

Valoración del grupo terminal en polímeros y resinas

Las propiedades de los polímeros y resinas que se producen hoy en día se hacen a medida. En cuanto a su estructura y propiedades, los grupos funcionales juegan un papel decisivo, razón por la que se determinan con tanta frecuencia el índice de acidez y el valor hidroxilo.

Lea la aplicación Lea más acerca de este tema en la página de materias primas
Preparación de muestras de polímeros para determinación del contenido de agua con valoración Karl Fischer

Webinario: soluciones de titulación para muestras de polímeros difíciles

Si tiene interés en la titulación de la humedad, índice de hidroxilo e índice de acidez en muestras de polímeros difíciles, entonces le recomendamos este webinario.

Visite el webinario
Degradación enzimática de bioplásticos monitorizada con valoración

Valoración para la monitorización de la degradación enzimática de los bioplásticos

Los bioplásticos pueden tener una base biológica o ser biodegradables, o ambas cosas. Un ejemplo de esto último es el ácido polihidroxibutírico (PHB). El poliéster es una sustancia polimérica que almacena las bacterias y que se degrada enzimáticamente en una fase posterior. La degradación enzimática del PHB se puede monitorizar de forma efectiva con titulación ácido-base.

Lea más acerca del PHB biosintético y biodegradable