Contrôle de qualité des polymères et produits en plastique finis

Illustration QC of finished plastic products

 

Les polymères hautes performances sont utilisés dans pratiquement toutes les industries et se retrouvent dans la plupart des produits de consommation. Leurs propriétés conçus avec soin sont obtenus par des mesures très précises et complexes au cours de la production. Afin d'assurer que les polymères sont conformes aux spécifications, le contrôle qualité des produits finis est un aspect essentiel dans la chaîne de production.

Metrohm propose des solutions dédiées pour la détermination de nombreux paramètres, tels que:


Le respect de la réglementation dans les tests de qualité

Nos instruments réalisent  de nombreuses analyses en conformité avec les normes ASTM, ISO et DIN.

> Découvrez  comment vous pouvez respecter les normes internationales en utilisant les appareils Metrohm

 

Spectroscopie pour les tests sur les polymères

Les techniques spectroscopiques offrent plusieurs avantages en ce qui concerne l'analyse des échantillons de polymère. Généralement, la préparation de l'échantillon est réduite  au minimum voir pas du tout nécessaire, et les mesures sont non destructives. En conséquence, toute la procédure est simple et vous obtenez des résultats précis en quelques secondes.

Avec le l’analyseur DS2500 NIRS Metrohm, vous pouvez effectuer des mesures de réflectance pour les polymères dans tout environnement. Cet analyseur compact et robuste vous permet de mesurer plusieurs paramètres simultanément.

> En savoir plus sur l'Analyseur de NIRS DS2500

> Voir ce que vous pouvez faire avec le DS2500 analyseur NIRS

Vérification des additifs dans les plastiques finis

Les additifs sont utilisés pour modifier les polymères de différentes manières: créer une couleur particulière, rendre le matériau plus facile à traiter et plus résistant,  modifier l'apparence, ou pour  rendre la matière plus douce et plus souple, pour n’en citer que quelques-uns. Par conséquent, la teneur de ces stabilisants dans le produit fini doit être vérifiée pour confirmer qu'il est conforme aux exigences.

En utilisant la spectroscopie, vous pouvez déterminer de faibles niveaux d'additifs directement dans des pastilles de polymère entières. Metrohm a mis au point un exemple d'application pour la détermination d'un stabilisant à la lumière (Tinuvin 770) et d’un antioxydant (Irganox 225), illustrant la portée et la facilité d'utilisation de la spectroscopie.

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Vérification des niveaux de copolymère dans les plastiques finis

Il est presque impossible d'exagérer l'influence de l'ordre séquentiel des différentes unités monomères dans les polymères. Cet ordre détermine les principales propriétés du produit final.

La spectroscopie est capable de déterminer les niveaux de copolymères dans les  pastilles de polymère sans aucune préparation de l'échantillon, vous permettant ainsi de confirmer la qualité des produits facilement et rapidement.

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Identification rapide pour recyclage des plastiques avec la spectroscopie Raman

Le traitement des déchets en plastique est l'une des plus grandes tâches de l'humanité pour le présent et l'avenir. Pour recycler les déchets en plastique,  vous devez savoir à quel type de matériau que vous avez à faire.

La spectroscopie Raman est adaptée pour l'identification des groupes fonctionnels dans les polymères et pour révéler les détails des structures polymères. Les techniques qui fonctionnent en R & D et en production fonctionnent  également dans l'industrie du recyclage du plastique. Ici, il est crucial de trier les plastiques par type de matériau. Le Raman peut effectivement distinguer les matières telles que l'ABS, PE, PS, PET, PMMA dans les déchets, sans distinction de couleur, d'eau de surface, de déformation, ou de saleté - et tout cela en quelques secondes et sans aucun contact.

> En savoir plus sur l'analyseur Mira M-1

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Essais de stabilité thermique des PVC

Le PVC et d'autres polymères contenant du chlorure sont parmi les matières synthétiques les plus utilisés et polyvalents. Cependant, ces matériaux présentent une faible stabilité thermique. A des températures élevées, ces polymères se dégradent et provoque un dégagement de chlorure d’hydrogène (HCl). C’est que l'on appelle la déshydrochloration du PVC et qui est un inconvénient majeur, mais qui peut être éliminé par l'addition de stabilisants thermiques. La stabilité thermique du produit fini,  doit cependant  être vérifiée dans le cadre du contrôle qualité.

La détermination du HCl est décrite par la norme ISO 182 Partie 3. La méthode utilisée pour déterminer la stabilité thermique des polymères consiste à chauffer des échantillons de polymère, le transfert du HCl gazeux formé vers une solution, et la mesure de la conductivité de la solution.

Metrohm propose un instrument dédié pour cette mesure: le 895 Professional PVC Thermomat. Avec cet instrument, vous pouvez analyser de multiples échantillons de PVC simultanément et contrôler l'ensemble du processus depuis votre ordinateur.

> En savoir plus sur le 895 Professional PVC Thermomat

Metrohm fournit non seulement les instruments, mais aussi les applications permettant la détermination de la stabilité thermique du PVC et d'autres polymères contenant du chlorure. Lire la suite dans les documents que vous pouvez télécharger ci-dessous.

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Détermination de l'eau dans les plastiques

Les polymères absorbent facilement l'eau. Les propriétés des matières plastiques peuvent être compromises par la présence de quantités excessives d'humidité. Dans le procédé de moulage des granulés, par exemple, l'humidité résiduelle réagit avec le  polymère en fusion et détériore ainsi ses propriétés physiques et chimiques. Par conséquent, la teneur en eau des polymères doit être vérifiée pour assurer la qualité du produit.

Une méthode couramment appliquée pour la détermination de l'eau dans les polymères est la perte au séchage (LOD). Cependant, la  LOD ne détermine la teneur en eau, mais plutôt la teneur totale des composants volatiles. En outre, la détermination de la limite de détection est extrêmement chronophage.

La méthode de choix: le titrage Karl Fischer coulométrique

Comme une alternative viable à la LOD, Metrohm propose la détermination coulométrique de l'eau, une technique éprouvée qui a fait ses preuves dans d'innombrables applications.

Étant donné que la plupart des polymères ne sont pas solubles, l'humidité est extraite des échantillons de polymère par la chaleur et l'humidité d'évaporation est transférée à la cellule coulométrique par un courant de gaz porteur sec. La technique de préparation d’un échantillon par la méthode  dite du four est  bien établie dans le titrage Karl Fischer et est recommandé dans diverses normes (par exemple, la norme ASTM D 6869-03 ou ISO 15512).

> En savoir plus sur ce sujet dans le communiqué de presse

> En savoir plus sur automatisé titrage Karl Fischer coulométrique

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La spectroscopie NIR: rapide et non destructif

Bien que la détermination coulométrique de l'eau soit la méthode 'étalon pour la détermination de l'humidité dans les matières plastiques, la spectroscopie NIR peut être une solution alternative, car elle est non destructive et rapide. Pour le démontrer, nous avons développé une application pour déterminer l'eau dans les lentilles de contact.

> En savoir plus sur Metrohm NIRSystems

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Halogènes et soufre dans les polymères: chromatographie ionique de combustion

Lorsque les matières organiques contenant des halogènes et du soufre subissent la combustion, ils développent des gaz toxiques. Pour éliminer ce risque en cas d'incendie, certains plastiques doivent être vérifiés afin de déterminer leur teneur en halogène et soufre. La détermination de ces paramètres doit être aussi fiable, précise, et rapide que possible.

La chromatographie ionique de combustion (CIC) est une méthode très appropriée à cet effet. Dans cette technique (pyrohydrolytic combustion), l'échantillon est brûlé et les composés sont transformés en gaz et directement absorbé par une solution. Cette solution est ensuite analysée par chromatographie ionique. Le couplage de la digestion et de l'instrument d'analyse vous permet d'augmenter le débit d'échantillons ainsi que la précision et l'exactitude des résultats.

La CIC est très fiable - les essais ont montré un taux de récupération entre 99% et 102,4% (en utilisant un granulé de polyéthylène certifiée contenant des quantités connues de chlore, de brome, et le soufre, voir TA-049 ci-dessous).

CIC dans les tests de qualité de câbles électriques et le câblage sans halogène

De nos jours, les câbles et le câblage (également connu en tant que zéro-halogène) exempts d'halogène sont de plus en plus utilisées. La norme  DIN - EN 62321-3-2 préconise le  CIC pour déterminer le brome total dans les produits électriques et électroniques. La CIC est l’outil idéal pour déterminer si les polymères étudiés respectent les lois, les normes et les exigences de la IEC 60502-1, RoHS, etc...

> En savoir plus sur la chromatographie ionique de combustion

> Parcourir plus des applications de la chromatographie ionique à combustion pour les polymères

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Voltampérométrie: Détermination des résidus, des impuretés et des contaminants

La voltampérométrie est une technique polyvalente qui permet la détermination de substances  électrochimiquement actives, par exemple : ions minéraux ou organiques, composés organiques neutres. Les utilisateurs bénéficient d'une large gamme d'applications ainsi que de systèmes à faibles coûts d’investissement et d'exploitation, d'analyse rapides, et d’une grande précision et de sensibilité.

Monomères résiduels: styrène dans le polystyrène

Après polymérisation du styrène en polystyrène, de petites quantités de styrène toxique et  cancérigène peuvent encore être présentes dans le produit fini. La teneur en styrène résiduel dans le polystyrène doit donc être déterminée, et ceci peut être facilement réalisé en utilisant la voltammétrie.

> En savoir plus sur voltammétrie

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Impuretés métalliques dans les plastiques

884 Professional VA, semiautomated, for single determinations

La voltampérométrie permet la détermination des métaux dans tous les plastiques. Pour l'analyse voltampérométrique, les échantillons de plastique doivent être préparés afin d'éliminer les composants organiques. Typiquement, cela se fait par l'intermédiaire de la minéralisation (digestion micro-ondes), de la combustion, ou par l'intermédiaire d’une extraction (avec un acide minéral). Cette même procédure peut bien sûr également être appliquée aux matières premières (en savoir plus).

Des exemples de métaux qui peuvent être déterminées dans le  PET par voltammétrie:
  • antimoine,
  • le cobalt, et
  • titane.

> En savoir plus sur voltamétrie

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Repousser les limites avec des polymères conducteurs

En général, les polymères synthétiques sont des isolants. Toutefois, s’ils possèdent un système d'électrons π étendu ils peuvent conduire l'électricité.

Les polymères conducteurs les  plus courants (CP) sont la polyaniline, le polypyrrole et le polythiophène et ses dérivés. En intégrant des ions par dopage ou substitution, des propriétés comme la conductivité des métaux sont obtenues. Pour étudier les propriétés électrochimiques des polymères conducteurs ou des électrolytes de polymères, des mesures in-situ telles que la spectroscopie électrochimique d'impédance (EIS) et la voltammétrie cyclique sont nécessaires. Dans ces technologies de pointe, les chercheurs du monde entier comptent sur les instruments de Metrohm  Autolab.

> En savoir plus sur l'électrochimie de Metrohm Autolab

Autres applications et produits

Titrage des groupe terminaux dans les polymères et résines

Les polymères et de résines d'aujourd'hui sont fabriqués avec des propriétés sur mesure. Dans le contexte de la structure et de la propriété, des groupes fonctionnels jouent un rôle décisif, ce qui explique pourquoi le nombre d'acide et l'indice d'hydroxyle sont souvent déterminés.

Voir l'application En savoir plus à ce sujet sur la page matières premières QC

Solutions de titrage pour les échantillons de polymères difficiles: Webinaire

Si vous êtes intéressé par l'humidité ainsi que l’indice d’hydroxyle d’acide par titrage des échantillons polymères difficiles, alors vous devriez regarder ce webinaire.

Accédez au webinaire

Surveillance de la dégradation enzymatique de bioplastique par titration

Les bioplastiques sont soit d’origines biologiques ou biodégradables ou les deux. Le polyhydroxybutyrate (PHB) est les deux à la fois. Le polyester est une substance d'accumulation de bactéries polymère qui est dégradé par voie enzymatique à un stade ultérieur. La dégradation enzymatique du PHB peut être efficacement contrôlée par un titrage acide-base.

En savoir plus sur biosynthétique et PHB biodégradable