Controllo qualità di prodotti finiti di polimeri e materie plastiche

Illustration QC of finished plastic products

Polimeri ad alte prestazioni sono utilizzati praticamente in qualsiasi settore e si trovano nella maggior parte dei prodotti di consumo. Le proprietà accuratamente progettate di questi polimeri sono raggiunte attraverso fasi di produzione molto precise e complesse. Per garantire che i polimeri siano conformi alle specifiche, il controllo qualità dei prodotti finiti è un aspetto fondamentale nella catena di produzione.

Metrohm offre soluzioni dedicate per la determinazione di molti parametri, come ad esempio: 


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Conformità alle normative dei test di qualità

I nostri strumenti sono adatti per una serie di analisi in conformità con i metodi ASTM, ISO, e DIN.

> Vedi come vengono rispettati gli standard internazionali utilizzando la strumentazione Metrohm

 

La spettroscopia per i test dei polimeri

Le tecniche spettroscopiche offrono diversi vantaggi quando si tratta di analizzare campioni di polimero. Generalmente, la preparazione del campione è ridotta al minimo o non richiesta affatto, e le misure non sono distruttive. Come risultato, l'intera procedura è semplice e si risparmia tempo – fornendo risultati accurati in pochi secondi.

Con il NIRS DS2500 Analyzer Metrohm, è possibile eseguire misure di riflettanza per i polimeri in qualsiasi ambiente. Questo analizzatore compatto e robusto consente di misurare simultaneamente più parametri.

> Maggiori info su NIRS DS2500 Analyzer

> Vedi quello che si può fare con il NIRS DS2500 Analyzer

Controllo degli additivi nei prodotti finiti delle plastiche

Additivi polimerici vengono utilizzati per modificare polimeri in vari modi: creare un colore particolare, per rendere il materiale più facile da lavorare e più duraturo, per modificare l'aspetto, o per renderlo più morbido e flessibile. Quindi, il contenuto di questi stabilizzanti nel prodotto finito deve essere controllato per assicurarsi che sia conforme ai requisiti.

Utilizzando la spettroscopia, è possibile determinare bassi livelli di additivi direttamente in pellet polimerici intatti. Metrohm ha sviluppato un'applicazione esemplare per la determinazione di uno stabilizzatore di luce (Tinuvin 770) e un antiossidante (Irganox 225), che illustra le possibilità e la facilità d'uso della spettroscopia.

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Controllo livelli di copolimeri nei prodotti finiti delle plastiche

È di fondamentale importanza la sequenza delle diverse unità monomeriche nei polimeri. Questo ordine determina le principali caratteristiche del prodotto finale.

La spettroscopia è in grado di determinare i livelli di copolimeri in pellet polimerici senza alcuna preparazione del campione, consentendo in tal modo di confermare la qualità del prodotto in modo semplice e rapido.

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Individuazione rapida di plastica post-consumo con spettroscopia Raman

Il trattamento dei rifiuti della plastica è uno dei maggiori compiti dell'umanità per il presente e il futuro. Per riciclare i rifiuti della plastica, però, è necessario sapere che tipo di materiale si sta trattando.

La spettroscopia Raman è ideale per l'identificazione di gruppi funzionali nei polimeri e per rilevare i dettagli di strutture polimeriche. Le tecniche che lavorano nel campo della R&D e della produzione lavorano anche nel settore del riciclaggio della plastica. E’ quindi fondamentale classificare la plastica in base al tipo di materiale. Raman può distinguere efficacemente materiali quali ABS, PE, PS, PET, e PMMA nei rifiuti indipendentemente dal colore, nelle acque superficiali, deformazioni, o sporcizia - tutto questo in pochi secondi e senza alcun contatto col materiale.

> Maggiori info su Mira M-1 analyzer

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Controllo della termostabilità del PVC

Il PVC e altri polimeri contenenti cloruri sono tra i materiali sintetici più versatili e utili disponibili. Tuttavia, questi materiali hanno una bassa stabilità termica. A temperature elevate, questi polimeri degradano e rilasciano acido cloridrico (HCl). Questa cosiddetta deidroclorurazione del PVC è un serio inconveniente, ma può essere eliminata con l'aggiunta di stabilizzanti termici. La stabilità termica del prodotto finito, deve essere tuttavia controllata come parte del controllo di qualità.

La determinazione di HCl è descritto nella norma ISO 182 Parte 3. Il metodo utilizzato per determinare la stabilità termica dei polimeri comporta il riscaldamento dei campioni di polimero, il trasferimento del gas HCl che si forma nella soluzione e la misura della conducibilità della soluzione.

Metrohm offre uno strumento dedicato per questa misura: l’ 895 Professional PVC Thermomat. Con questo strumento, è possibile analizzare più campioni di PVC contemporaneamente e controllare l'intero processo da computer.

> Maggiori info su 895 Professional PVC Thermomat

Va da sé che Metrohm fornisce non solo gli strumenti, ma anche le applicazioni per la determinazione della stabilità termica del PVC e altri polimeri contenenti cloruri. Continua a leggere nei documenti scaricabili qui sotto.

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Determinazione di acqua nella plastica

I polimeri facilmente assorbono l'acqua. Le proprietà della plastica possono essere compromesse dalla presenza di quantità eccessive di umidità. Nel processo di modellatura del pellet, per esempio, l'umidità residua reagisce con il polimero fuso e deteriora così le sue proprietà fisiche e chimiche. Pertanto, per garantire un'adeguata qualità del prodotto deve essere controllato il contenuto di acqua dei polimeri.

Un metodo comunemente applicato per la determinazione di acqua nei polimeri è la perdita per essiccamento (“Loss on Drying” LOD). Tuttavia, la tecnica LOD non determina il contenuto di acqua, ma il contenuto totale di componenti volatili. Inoltre, la determinazione del LOD è estremamente lunga.

Il metodo da scegliere: Titolazione Karl Fischer Coulometrica

Come una valida alternativa al LOD, Metrohm offre la determinazione acqua coulometrica, una tecnica che ha dimostrato il suo valore in innumerevoli applicazioni.

Poiché la maggior parte dei polimeri non sono solubili, l'umidità viene estratta dai campioni di polimero riscaldando e l'umidità che evapora viene trasferita alla cella coulometrica da un flusso di gas vettore secco.
La cosiddetta tecnica del forno è una tecnica di preparazione del campione affermata nella titolazione Karl Fischer e si raccomanda in varie norme (ad esempio, ASTM D 6869-03 o ISO 15512).

> Maggiori info su questo argomento

> Maggiori info sulla titolazione coulometrica Karl Fischer

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Spettroscopia NIR: rapida e non distruttiva

Sebbene la determinazione coulometrica dell'acqua è il metodo standard per la determinazione dell'umidità nella plastica, la spettroscopia NIR potrebbe essere un'alternativa preferibile, in quanto è non distruttivo e rapida. Per dimostrare questo, abbiamo sviluppato un'applicazione per determinare l’acqua nelle lenti a contatto in plastica.

> Maggiori info su Metrohm NIRSystems

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Alogeni e zolfo nei polimeri: Cromatografia Ionica dopo combustione

Quando i materiali organici contenenti alogeni e zolfo sono sottoposti a combustione, si sviluppano gas pericolosi, tossici. Per eliminare questo rischio in caso di incendio, alcune materie plastiche contenenti alogeni e zolfo devono essere controllate. La determinazione di tali parametri deve essere il più affidabile, precisa e veloce possibile.

La cromatografia ionica dopo la combustione (CIC) è un metodo molto adatto per questo scopo. In questa tecnica in linea, il campione viene sottoposto a idropirolisi e i composti di interesse si trasformano in gas e sono assorbiti direttamente da una soluzione. Questa soluzione viene poi analizzata mediante cromatografia ionica. L'accoppiamento della digestione con lo strumento di analisi consente di aumentare la produttività del campione e nello stesso tempo la precisione e l’accuratezza dei risultati.
CIC è altamente affidabile - i test hanno mostrato un tasso di recupero tra il 99% e il 102,4% (usando un granulato di polietilene certificato contenente quantità note di cloro, bromo, e zolfo, vedere la nota applicativa TA-049 di seguito).

CIC nei test di qualità dei cavi elettrici e cablaggi privi di alogeni

Oggigiorno, sono sempre più utilizzati cavi e cablaggi elettrici senza alogeni (noti anche come zero-halogen). DIN EN 62321-3-2 prevede CIC per la determinazione di bromo totale nei prodotti elettrici ed elettronici. CIC è uno strumento utile per determinare se i polimeri indagati sono conformi alle leggi, standard e requisiti (IEC 60502-1, RoHS, etc.).

> Maggiori info su combustion ion chromatography

> Sfoglia alcune applicazione per cromatografia ionica dopo la combustione per i polimeri

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Voltammetria: Determinazione di residui e impurezze

La voltammetria è una tecnica versatile che determina sostanze attive elettrochimicamente, ad esempio, ioni inorganici od organici, ma anche composti organici neutri. Gli utenti possono usufruire di un'ampia gamma di applicazioni. Inoltre offre allo stesso tempo bassi costi di investimento e di esercizio, tempi di analisi brevi, insieme ad alta precisione e sensibilità.

Monomeri residui: stirene in polistirene

Dopo la polimerizzazione di stirene al polistirene, piccole quantità di stirene tossico e cancerogene possono ancora essere presenti nel prodotto finito. Deve quindi essere determinato il contenuto di stirene residuo nel polistirene, e questo può essere fatto facilmente usando la voltammetria.

> Maggiori info sulla voltammetria

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Impurezze metalli nella plastica

884 Professional VA, semiautomated, for single determinations
La voltammetria è in grado di determinare metalli in qualsiasi materiale plastico. Per l'analisi voltammetrica, i campioni di plastica devono essere preparati per rimuovere i componenti organici. Tipicamente, questo viene fatto tramite mineralizzazione (digestione a microonde), combustione, o, in alternativa, con estrazione (con un acido minerale). La stessa procedura può ovviamente essere applicata anche alle materie prime.

Esempi di metalli che possono essere determinati voltammetricamente nei PET includono:

  • antimonio,
  • cobalto, e
  • titanio.

> Maggiori info su voltammetria

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Superare i limiti con polimeri conduttivi

In generale, i polimeri sintetici sono isolanti. Tuttavia, se in possesso di un vasto sistema di elettroni π, possono (semi) condurre l'elettricità.

I materiali polimerici conduttori (CP) più comuni sono polianilina, polipirrolo, politiofene e suoi derivati. Incorporando ioni dopanti o sostituenti, si ottengono conducibilità simili ai metalli e altre proprietà eccezionali - da diodi organici emettitori di luce (OLED) fino a celle solari polimeriche o supercondensatori basati su polimeri. Per studiare le proprietà elettrochimiche dei polimeri conduttori o di elettroliti polimerici durante elettrodeposizione, sono richieste misure in situ come la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) e la voltammetria ciclica. In queste tecnologie all'avanguardia, i ricercatori di tutto il mondo si affidano a strumenti Autolab Metrohm.

> Maggiori info sull'elettrochimica Metrohm Autolab

Ulteriori applicazioni e prodotti

Titolazione dei gruppi terminali nei polimeri e nelle resine

I moderni polimeri e resine vengono prodotti con caratteristiche fatte su misura. Nel contesto della struttura e delle proprietà, i gruppi funzionali giocano un ruolo decisivo, per questo motivo vengono spesso determinati il numero di acidità e il numero di ossidrile.

Leggi l'applicazione Maggiori info nella pagina Controllo Qualità Materie Prime

Webinar: Soluzioni in titolaziuone per campioni di polimeri difficili

Se sei interessato all’analisi dell’umidità, del numero di idrossile e di acidità di campioni di polimero complessi, allora dovresti guardare questo webinar.

Vai al webinar

Titolazione per monitorare la degradazione enzimatica della bioplastica

Le bioplastiche provengono da fonti rinnovabili o biodegradabili o da entrambi. Il poliidrossibutirrato (PHB) proviene da entrambi. Il poliestere è una sostanza polimerica di stoccaggio di batteri che è enzimaticamente degradato in una fase successiva. La degradazione enzimatica del PHB può essere efficacemente monitorata con una titolazione acido-base. 

Maggiori info su PHB biosintetico e biodegradabile