Vejledninger

Vejledning 2: Sådan vælger jeg de rigtige temperaturgrænser til min prøve

At vælge det korrekte temperaturområde er et af de vigtigste trin i opsætningen af en DSC-måling. Hvis grænserne er for snævre, kan man gå glip af vigtige overgange. Hvis de er for brede, kan prøven nedbrydes eller forurene DSC-cellen.

Denne vejledning forklarer, hvordan man definerer start- og sluttemperaturer, der sikrer pålidelige resultater, især for ukendte genbrugsmaterialer.

1. Generelle regler for indstilling af temperaturgrænser

✔ Starttemperatur

Mindst 50 °C under den første forventede overgang (eller 5× opvarmningshastigheden).

Inkluder et IsotermiskTest ved kontrolleret og konstant temperatur kaldes isotermiske.isotermisk hold på 5 minutter, før opvarmningsrampen startes.

For polymerer med meget lave glasovergangstemperaturer (f.eks. EVA, LDPE) kan det være nødvendigt at køle ned til langt under 0 °C.

✔ Sluttemperatur

Mindst 30 °C over den sidste forventede overgang.

Undgå NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning. Stop før synlig NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning som f.eks. røg, rester eller usædvanlig baseline-drift.

💡 Tip: Hvis sammensætningen er ukendt (typisk for genbrugsmaterialer), skal du bruge TGA til at kontrollere den termiske stabilitet. Hvis der ikke er nogen TGA til rådighed, skal du starte med et bredere interval og forfine det i senere målinger.

I henhold til ISO 11357-2:2020 skal starttemperaturen være mindst 50 °C (eller 5× opvarmningshastigheden) under den første overgang, og sluttemperaturen ca. 30 °C (eller 5× opvarmningshastigheden) over den sidste overgang.

2. Særlige overvejelser for genbrugsmaterialer

Ukendte blandinger kan kræve en bred starttemperatur (f.eks. -40 °C) og en sluttemperatur over den højeste forventede polymer i blandingen.

Risikoen for NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning er især relevant for PVC, PVDC eller kontaminerede prøver. I sådanne tilfælde skal du stoppe tidligt (f.eks. omkring 120 °C), hvis målet er at observere glasovergangen uden NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning.

Sørg for, at sluttemperaturen ikke er så høj, at ovnen bliver forurenet, især når du arbejder med ukendte genbrugsmaterialer.

Hvis man kører langt over nedbrydningen, kan det medføre sensorforurening og baseline-drift og kan kræve rengøring og rekalibrering. Afvej altid information mod beskyttelse af instrumentet.

3. Eksempler på gode vs. dårlige temperaturgrænser

✔ Godt eksempel: PET-genbrugsmateriale

Start: 0 °C
Slut: 290 °C

Resultat: klar Tg (~70 °C), kold KrystalliseringKrystallisering er den fysiske hærdningsproces under dannelse og vækst af krystaller. Under denne proces frigives krystallisationsvarme.krystallisering og smeltetop (~250-260 °C).

❌ Dårligt eksempel 1: Sluttemperatur for lav

PET opvarmes kun til 240 °C. Smeltetoppen afskæres, og Quantify kan ikke analysere dataene korrekt.

❌ Dårligt eksempel 2: Sluttemperatur for høj

PET opvarmet til 350 °C. Nedbrydningen begynder, baseline-drift opstår, og rester forurener diglen.

Tutorial 4: Særlige overvejelser om genbrugsmaterialer

Genbrugsmaterialer er sjældent så rene og veldefinerede som nye polymerer. De kan indeholde blandinger, uorganiske fyldstoffer, urenheder eller polymerer, der endnu ikke er dækket af Quantifys træningsdatasæt. Disse faktorer kan komplicere DSC-målingerne og fortolkningen af resultaterne.

Denne vejledning forklarer de vigtigste begrænsninger og risikofaktorer, og hvordan man fortolker Quantify-resultater korrekt, når man arbejder med genbrugsmaterialer.

1. Blandinger og ikke-understøttede polymerer

Genbrugsmaterialer indeholder ofte blandinger af flere polymerer, f.eks. PE/PP-blandinger eller flerlagsmaterialer.

Quantify er trænet på et defineret sæt af nye polymerer og udvalgte blandinger. Polymertyper uden for dette datasæt kan ikke genkendes eller kvantificeres.

Hvis der er mistanke om sådanne blandinger, skal DSC-målingen stadig udføres. Quantify analyserer alle understøttede komponenter og markerer uberegnede toppe til yderligere undersøgelse ved hjælp af Proteus^® Identify .

Ekspertinformation: De sværeste tilfælde - HDPE og LLDPE

Quantify kan opdage forureninger ned til ca. 1 % i mange systemer. Men når polymerer er strukturelt meget ens, bliver adskillelsen ekstremt vanskelig.

Eksempel: 1 % LLDPE i HDPE

Begge materialer er lineære polyethylener med meget ens krystalliseringsadfærd. De samkrystalliserer til en fælles krystallinsk fase i stedet for at danne separate smeltedomæner.

Som følge heraf viser DSC-kurven en enkelt smeltetop i stedet for to. Den mindre komponent har ikke noget tydeligt termisk fingeraftryk og kan ikke adskilles pålideligt.

Det kan man lære af: Meget ensartede polymerer kan være umulige at skelne fra hinanden i DSC, selv med Quantify. I sådanne tilfælde anbefales supplerende teknikker (f.eks. FTIR eller HPLC).

Ekspertinfo: Høj variabilitet - PP-H og PP-C

Sammenlignet med polypropylen-homopolymerer (PP-H) udviser polypropylen-copolymerer (PP-C) en bredere og mere kompleks termisk adfærd. Comonomerer forstyrrer krystalliniteten, forskyder smelte- og krystalliseringstoppe og giver ofte mindre tydelige overgange.

Derudover varierer PP-C-kvaliteter meget (tilfældig, blok, slag, blandinger), hvilket fører til meget varierende termogrammer, der er sværere at repræsentere i en enkelt forudsigelig model.

Det kan man tage med sig: Quantify kan give meningsfuld indsigt i PP-C, men præcise forudsigelser kræver større og mere repræsentative træningsdatasæt end for PP-H. Nøjagtigheden vil fortsat blive forbedret, efterhånden som der indarbejdes flere PP-C-data.

2. Prøver med fyldstoffer

Uorganiske fyldstoffer som CaCO₃, talkum eller glasfibre producerer ikke et DSC-fingeraftryk. Deres tilstedeværelse reducerer polymerfraktionen i prøven og kan forvrænge Quantify-resultaterne.

For at få et meningsfuldt resultat skal man bestemme indholdet af fyldstof separat og trække det fra prøvens vægt før analyse.

Typiske metoder:

• TGA (termogravimetrisk analyse)
• Asketest i muffelovn

Ekspertinformation: Begrænsning i modellen

Quantify integrerer endnu ikke fyldstoffer i sine forudsigelser. Det er derfor vigtigt at korrigere polymermassen. Fuld understøttelse af fyldstoffer er en del af produktkøreplanen.

3. Urenheder og NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning

Genbrugsmaterialer kan indeholde tilsætningsstoffer, stabilisatorer eller nedbrydningsprodukter. Disse kan forårsage ekstra toppe, bredere overgange eller støjende basislinjer.

Evaluer altid den anden varmekurve omhyggeligt.

Ekspertinformation: Nedbrydningsmekanismer

Nedbrydning kan påvirke smelteadfærden på forskellige måder:

• Kædespaltning (termisk eller oxidativ):
  → lavere molekylvægt → lavere Smeltetemperaturer og entalpierEt stofs fusionsenthalpi, også kendt som latent varme, er et mål for den energitilførsel, typisk varme, der er nødvendig for at omdanne et stof fra fast til flydende tilstand. Et stofs smeltepunkt er den temperatur, hvor det skifter tilstand fra fast (krystallinsk) til flydende (isotropisk smelte).smeltetemperatur og entalpi
• Polykondensation eller radikal efterkondensation (f.eks. PET, PA):
  → højere molekylvægt → højere Smeltetemperaturer og entalpierEt stofs fusionsenthalpi, også kendt som latent varme, er et mål for den energitilførsel, typisk varme, der er nødvendig for at omdanne et stof fra fast til flydende tilstand. Et stofs smeltepunkt er den temperatur, hvor det skifter tilstand fra fast (krystallinsk) til flydende (isotropisk smelte).smeltetemperatur og nogle gange højere entalpi

I praksis viser oparbejdningsstudier, at disse effekter ofte er mindre end den naturlige variation mellem polymerkvaliteter. Quantifys træningsdata tager højde for denne variation, så moderat NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning forbliver normalt inden for modeltolerancen.

💡 Tip: Hvis der opstår stærk NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning, skal du reducere sluttemperaturen (se Vejledning: Sådan vælger du de rigtige temperaturgrænser for min prøve) for at beskytte diglen og ovnen.

4. Praktisk arbejdsgang for genbrugsmaterialer

Når man arbejder med genbrugsmaterialer, gælder den almindelige Quantify-arbejdsgang, men man skal være ekstra opmærksom på følgende punkter:

• Prøvens homogenitet (pellets vs. flager)
• Tilstedeværelse af fyldstoffer
• Kurvekvalitet af den anden opvarmning
• Uforklarlige toppe eller anomalier

Ikke-understøttede komponenter eller mistænkelige funktioner skal analyseres yderligere ved hjælp af Proteus^® Identify.

(Målingens udførelse og uploadtrin er beskrevet i Vejledning: Sådan kører du en DSC-måling til Quantify-analyse)

5. Ikke-understøttede polymerer

Hvis DSC-kurven indeholder overgange fra en polymer, der ikke er inkluderet i Quantify-datasættet, vil kvantificeringsresultatet være kompromitteret og unøjagtigt.

Proteus^® Identify kan bruges til at bestemme, hvilke ikke-understøttede polymerer der er til stede. Kvantificering vil kun være mulig, når den pågældende polymertype er inkluderet i en fremtidig Quantify-opdatering.

Ekspertinfo Proteus^® Identify

Proteus^® Identify sammenligner termiske overgange med et referencebibliotek. Det er det anbefalede værktøj til:

• identificere ikke-understøttede polymerer, og
• opbygge interne referencedatabaser for at opdage uregelmæssigheder og afvigelser.

⚠️ Risikotjek: Når du arbejder med genbrugsmaterialer

• Er prøven homogen (pellets) eller variabel (flager)?
• Blev fyldstoffer identificeret og korrigeret for?
• Blev standardmetoden Quantify anvendt?
• Er den anden varmekurve ren og tolkbar?
• Er der synlige nedbrydningseffekter?
• Er der ikke-understøttede polymerer til stede, og er de markeret til opfølgning i Proteus^® Identify ?