Kvalitetskontroll av polymerer och plastprodukter

Illustration QC of finished plastic products

 

Högpresterande polymerer används i praktiskt taget alla branscher och finns i de flesta konsumentprodukter. De omsorgsfullt utformade egenskaperna hos dessa polymerer uppnås genom mycket exakta och komplexa produktionssteg. För att säkerställa att polymererna överensstämmer med specifikationerna, är kvalitetskontroll av de färdiga produkterna en viktig aspekt i produktionskedjan.

Metrohm erbjuder dedikerade lösningar för bestämning av många parametrar, som:

Regelefterlevnad i samband med kvalitetstester

Våra instrument är lämpliga för en mängd olika analyser i enlighet med ASTM, ISO och DIN-standarder.

> Se hur du arbetar i linje med internationella normer med hjälp av Metrohminstrument

 

Spektroskopi för polymertester

Spektroskopiska tekniker erbjuder flera fördelar när det gäller att analysera polymerprover. I allmänhet är provberedning begränsad till ett minimum eller krävs det inte alls. Mätningarna är dessutom icke-förstörande. Hela proceduren enkel och tidsbesparande och ger exakta resultat inom bara några sekunder.

Med NIRS DS2500 Analyzer från Metrohm, kan du utföra reflektansmätningar för polymerer i alla miljöer. Med denna kompakta och robusta analysator kan du mäta flera parametrar samtidigt.

> Lär dig mer om NIRS DS2500 Analyzer

> Se vilka parametrar du kan analysera med en NIRS DS2500 Analyzer

Kontroll tillsatser i färdigställda plaster

Polymertillsatser används för att modifiera polymererna på olika sätt. För att skapa en viss färg, göra materialet lättare att bearbeta och mer varaktigt, ändra utseendet, eller för att göra det mjukare och mer flexibelt, för att nämna några. Därför måste innehållet i dessa stabilisatorer i den färdiga produkten kontrolleras för att bekräfta att den verkligen uppfyller kraven.

Med hjälp av spektroskopi, kan du bestämma låga halter av tillsatser direkt i intakta polymerpelletar. Metrohm har utvecklat ett exempel på ansökan om fastställandet av en ljusstabilisator (Tinuvin 770) och en antioxidant (Irganox 225), som visar omfattningen och användarvänlighet hos spektroskopi.

För nedladdning

Kontroll sampolymer nivåer i färdiga plaster

Det är nästan omöjligt att överskatta det inflytande som den sekventiella ordningen av olika monomerenheter i polymerer har. Denna ordning fastställer de viktigaste egenskaperna hos slutprodukten.

Spektroskopi bestämmer nivåerna av sampolymerer i polymerpelletar utan provberedning, vilket gör att du kan bekräfta produktens kvalitet enkelt och snabbt.

För nedladdning

Snabb identifiering av återvunnen plast med Ramanspektroskopi

Att handskas med plastavfall är en av mänsklighetens största uppgifter för nuet och framtiden. För att återvinna plastavfall måste du veta vilken materialtyp som du arbetar med.

Ramanspektroskopi är idealiskt lämpad för att identifiera funktionella grupper i polymererna och för att avslöja detaljer i polymerstrukturer. De tekniker som förekommer inom FoU och produktion, förekommer också i plaståtervinningsindustrin. Här är det viktigt att ordna plasterna efter materialtyper. Raman urskiljer effektivt material såsom ABS, PE, PS, PET, och PMMA i avfall. Oavsett färg, ytvatten, deformation, eller smuts. Detta inom några sekunder och utan materialkontakt.

> Lär dig mer om vår Mira M-1 analysator

För nedladdning

 

Termisk stabilitetskontroll av PVC

PVC och andra kloridinnehållande polymerer är bland de mest mångsidiga och användbara syntetiska material som finns. Dessa material har låg värmestabilitet. Vid förhöjda temperaturer bryts dessa polymerer ner och frigör väteklorid (HCl). Denna så kallade PVC-dehydroklorering är en nackdel, men kan till stor del elimineras genom tillsats av termiska stabilisatorer. Den färdiga produktens termiska stabilitet, måste hur som helst kontrolleras som en del av kvalitetskontrollen.

Fastställandet av HCI beskrivs i standarden ISO 182 Del 3. Den metod som används för att bestämma den termiska stabiliteten hos polymererna innefattar upphettning av polymerprover, överföring av den HCl-gas som har bildats till en lösning, och mätning av konduktiviteten i lösningen.

Metrohm erbjuder ett särskilt instrument för denna mätning: den 895 Professional PVC Thermomat. Med detta instrument kan du analysera flera PVC-prover samtidigt och styra hela processen på datorn.

> Lär dig mer om 895 Professional PVC Thermomat

Självklart så levererar Metrohm inte bara instrumenten, utan även de tillhörande applikationerna för bestämning av den termiska stabiliteten hos PVC och andra kloridinnehållande polymerer. Läs mer i de dokument du kan ladda ner nedan.

För nedladdning

 

Vattenbestämning i plaster

Polymerer absorberar lätt vatten. Förekomsten av stora mängder fukt kan äventyra egenskaperna hos plaster. I själva gjutprocessen av pelleten till exempel, reagerar kvarvarande fukt med den smälta polymeren och försämrar dess fysikaliska och kemiska egenskaper. Det är för att försäkra att produkten verkligen håller lämplig kvalitet, som vattenhalten i polymerer behöver kontrolleras.

En vanlig metod som tillämpas för vattenbestämning i polymerer är förlust vid torkning (LOD). Emellertid LOD ej bestämma vattenhalten, utan snarare den totala halten av flyktiga komponenter. Dessutom, är mycket tidskrävande bestämningen av detektionsgränsen.

Alternativ metod: coulometrisk Karl Fischer-titrering

Som ett kostnadseffektivt alternativ till LOD, erbjuder Metrohm coulometrisk vattenbestämning. En beprövad teknik som har visat sitt värde i flera applikationer.

Eftersom de flesta polymerer inte är lösliga, extraheras fukten från polymerprover genom upphettning. Den avdunstande fukten överförs till den coulometriska cellen genom en torr bärgasström. Den så kallade ugnstekniken är en väletablerad provberedningsteknik för Karl Fischer-titrering och rekommenderas ocskå i olika normer (t.ex. ASTM D 6869-03 eller ISO 15512).

> Läs mer om detta ämne i pressmeddelandet

> Lärdig mer om automatiserad Karl Fischer coulometrisk titrering

För nedladdning

NIR-spektroskopi: snabb och ickeförstörande

Även om coulometrisk vattenbestämning är standardmetoden för fuktbestämning i plast, kan NIR-spektroskopi vara ett bättre alternativ, eftersom den är icke-förstörande och snabb. För att påvisa detta har vi utvecklat en applikation för att bestämma vatten i plastkontaktlinser.

> Lär dig mer om Metrohm NIRSystems

För nedladdning

 

Halogener och svavel i polymerer: förbränningsjonkromatografi

När organiskt material som innehåller halogener och svavel undergår förbränning, utvecklar de giftiga och farliga gaser. För att eliminera denna risk i händelse av en brand, måste vissa plaster kontrolleras med hänsyn till deras innehåll av halogen och svavel. Bestämning av dessa parametrar bör vara så tillförlitlig, noggrann och - inte minst – så tidsbesparande som möjligt.

Förbränningsjonkromatografi (CIC) är en mycket lämplig metod för detta ändamål. I denna inline-teknik undergår provet pyrohydrolysförbränning och föreningarna av intresse förvandlas till gasform och absorberas direkt i en lösning. Denna lösning analyseras sedan med jonkromatografi. Genom att koppla ihop uppslutnings- och analysinstrumentet ökar du provkapaciteten samt precisionen och riktigheten i resultaten.
CIC är mycket tillförlitlig - tester har visat en återvinningsgrad mellan 99% och 102,4% (med hjälp av ett certifierat polyetengranulat som innehåller kända mängder av klor, brom, och svavel, se TA-049 nedan).

CIC i kvalitetstester av halogenfria elektriska kablar och ledningar

Numera så används halogenfria elektriska kablar och ledningar i allt större utsträckning. DIN EN 62321-3-2 föreskriver CIC för att bestämma totalt brom i elektriska och elektroniska produkter. CIC är ett användbart verktyg för att bestämma huruvida de undersökta polymererna följer lagar, standarder och krav (IEC 60502-1, RoHS, osv).

> Lär dig mer om förbränningsjonkromatografi

> Hitta fler applikationer om förbränningsjonkromatografi för polymerer

För nedladdning

 

Voltametri: Fastställande av rester och föroreningar

Voltametri är en mångsidig teknik som inte bara bestämmer elektrokemiskt aktiva substanser, t ex oorganiska eller organiska joner, utan också neutrala organiska föreningar. Du drar nytta av ett brett spektrum av tillämpningar och samtidigt från relativt låga investerings- och driftskostnader, korta analystider, och hög precision och känslighet.

Kontroll sampolymer nivåer i färdiga plaster

Efter polymerisation av styren till polystyren, kan små mängder av det toxiska, karcinogena styren fortfarande vara närvarande i den färdiga produkten. Den kvarvarande styrenhalten i polystyren måste därför fastställas, och detta kan lätt göras med hjälp av voltametri.

> Lär dig mer om voltametri

För nedladdning

Metallföroreningar i plaster

884 Professional VA, semiautomated, for single determinations

Voltametri kan bestämma metaller i alla plaster. För att fungera med voltametrisk analys, måste plastproverna vara förberedda för att avlägsna de organiska komponenterna. Normalt så görs detta genom mineralisering (mikrovågsnedbrytning), förbränning, eller, alternativt, via extraktion (med en mineralsyra). Samma förfarande kan givetvis även tillämpas på råvaror (läs mer här).

Exempel på metaller som kan bestämmas voltametriskt i PET är:
  • antimon,
  • kobolt, och
  • titan.

> Lär dig mer om voltametri

För nedladdning

 

Utvidga gränserna med ledande polymerer

I allmänhet så är syntetiska polymerer isolatorer. Men om de har ett omfattande π-elektronsystem, så kan de (halv)-leda elektricitet.

De vanligaste ledande polymermaterialen (CP) är polyanilin, polypyrrol samt polytiofen och deras derivat. Genom att lägga till dopningsjoner eller substituenter, så fås metalliknande ledare och andra exceptionella egenskaper – allt från organiska lysdioder (OLED) till polymera solceller eller ledande, polymerbaserade superkondensatorer och elektroder. För att undersöka de elektrokemiska egenskaperna hos ledande polymerer eller polymera elektrolyter under elektroavsättning, krävs in-situ-mätningar som elektroimpedansspektroskopi (EIS) och cyklisk voltammetri. Forskare över hela världen förlitar sig på instrument från Metrohm Autolab som arbetar med denna spjutspetsteknik.

> Lär dig mer om elektrokemi från Metrohm Autolab

Fler applikationer och produkter

Slutgruppstitrering i polymerer och hartser

Dagens polymerer och hartser tillverkas med skräddarsydda egenskaper. Inom ramen för struktur och egendom, spelar funktionella grupper en avgörande roll, varför syratal och hydroxyltal ofta bestäms.

Läs applikationen Läs mer om detta på Feedstock’s QC-sida

Webinar: Titrering Lösningar för svåra Polymer Prover

Om du är intresserad av fukt samt hydroxyl- och syratal-titrering i svåra polymerprover, så ska du titta på denna webinar.

Gå till webinar

Titrering för övervakning enzymatiska nedbrytningen av bioplast

Bioplaster är antingen biobaserade eller biologiskt nedbrytbara eller båda. Polyhydroxibutyrat (PHB) är båda. Polyestern är en polymer lagringssubstans av bakterier som enzymatiskt bryts ned i ett senare skede. Den enzymatiska PHB nedbrytningen kan övervakas effektivt med syrabastitrering.

Läs mer om biosyntetiskt och biologiskt nedbrytbart PHB