18.05.2023 by Claire Strasser, Aileen Sammler
Gyors és pontos: DSC és PeakSeparation a csomagolófóliák polimerjeinek azonosítására
Átlátszó merev fóliák a szeletelt kolbász és sajt frissen tartásához.
Stabil joghurtos poharak.
Színes, rugalmas kávécsomagolás.
Az alkalmazástól függően ezeknek a magasan fejlett termékeknek oxigénzárónak, átlátszónak vagy nyomtathatónak kell lenniük, és bizonyos rugalmassággal és/vagy stabilitással kell rendelkezniük. Ezek a tulajdonságok csak többféle komponens, például több polimerréteg felhasználásával érhetők el. E célból a polimereket a saját tulajdonságaik alapján választják ki.
Ismerje meg, hogyan vizsgálhatók a többrétegű csomagolófóliák összetételük szempontjából a differenciál pásztázó kalorimetria (DSC ) és a NETZSCH PeakSeparation Advanced szoftvercsomag segítségével.
A többrétegű fóliában lévő egyes polimerek azonosítására a differenciál pásztázó kalorimetria gyors és könnyen hozzáférhető módszerként bizonyított a csomagolóiparban. Az alábbi példában egy kereskedelmi forgalomban kapható kompozit fóliát vizsgáltak aNETZSCH DSC készülékkel.
A mintát az alumíniumból készült Concavus®® tégelyben készítették el, és a tégely aljára egyenletesen rányomták egy csúszófedél segítségével, amelyet kifejezetten a nagyon vékony mintákon, például filmeken végzett mérésekhez fejlesztettek ki.
A 2. ábra az1. és2. fűtési menet DSC mérési eredményeit mutatja. Mindkét fűtési menetben több, egymást átfedő csúcsot észleltünk 108°C és 121°C között. Ez különböző polimerek jelenlétére utal; az itt látható hőmérsékleti tartomány jellemző a különböző alacsony SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségű polietilén típusokra.
Az 1. melegítés során ezen kívül egy 176°C-os csúcsot is észleltek, ami EVOH (polietilén-vinil-alkohol) jelenlétére utal. Az EVOH-t barrier műanyagként is ismerik, és a csomagolóiparban széles körben használják, mivel jól zárja az olyan anyagokat, mint az oxigén. Olvadási hőmérséklete az etiléntartalomtól függ; a 176°C-os Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadási hőmérséklet 35 és 38 mol% közötti etiléntartalomnak felel meg [1]. A 2. melegítés során a 176°C-os csúcs alacsonyabb hőmérsékletre (159°C) tolódik. Ez az eltolódás valószínűleg a polietilén és az EVOH között kialakult kevert fázis Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadásának köszönhető. A 230°C és 280°C közötti széles hatást a következőkben részletesebben vizsgáljuk.
Ehhez a kompozit fóliát két rétegre választottuk szét: egy rugalmas, alumíniumszínű fóliára és egy második, vékonyabb, nyomtatott fóliára. A két réteg között egy további papírréteg volt.
A papírréteg két oldalán lévő két filmet egymástól elkülönítve mértük. A DSC-görbéket a 3. ábra mutatja be.
A nyomtatott fólia (kék görbe, 3. ábra) - a 2. ábrán látható 253,9 °C-os csúcs kivételével- ugyanazokat a hatásokat mutatja, mint a kompozit anyag egésze. Ezzel szemben az alumíniummal színezett fólia (fekete görbe) csak egy csúcsot produkál, 255°C-nál (1. melegítés), illetve 248°C-nál (2. melegítés). Ez a hőmérséklettartomány a PET Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadására jellemző.
Ezekkel az eredményekkel a kompozitfilm összetételére vonatkozóan a következőkre lehet következtetni: A vékonyabb, nyomtatott fólia különböző polietilén típusokból, valamint EVOH-ból áll; az alumíniumszínű fólia PET. A PET-réteg színének megjelenése alumínium bevonatra utal, amely például fényvédőként használható a csomagolásban [2]. Az alumínium olvadási csúcsa (660,4 °C) kívül esik a mért hőmérséklettartományon, ezért nem detektáltuk.
Azonosítsa az átfedő csúcsokat a PeakSeparation program segítségével a Proteus®
Annak érdekében, hogy egyértelműen azonosítani lehessen a 108°C és 121°C közötti három egymást átfedő csúcsot, amelyet a nyomtatott fólia mérése során észleltünk, a2. fűtés DSC-görbéjét (kék szaggatott vonal, 3. ábra) a következő módszerrel értékeltük ki PeakSeparation programmal a Proteus® szoftverrel. A PeakSeparation lehetővé teszi a kísérleti adatok bemutatását a csúcsok additív átfedésének formájában. Ez a program különböző görbe típusokat kínál, mint például Pearson, Gauß, Cauchy stb. Itt a Fraser-Suzuki görbehajlást, valamint a Fraser-Suzuki és az aszimmetrikus Cauchy görbehajlás keverékét választottuk. Ezeket a profilokat a mért DSC-görbére alkalmazva lehetővé válik az egymásra helyezett csúcsok matematikai elkülönítése.
A 4. ábra a PeakSeparation eredményeit mutatja. Négy számított csúcsot lehet a kísérlet DSC-görbéjéhez viszonyítani (kék szaggatott vonal). A 108°C, 118°C és 120°C hőmérsékletű csúcsok a különböző alacsony SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségű polietilén típusokra (PE-LD, PE-LLD) jellemzőek.
Egy további 92°C-os csúcs (narancssárga görbe) a small kristallitok Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadásának tulajdonítható.
A négy számított görbe összege és a mért görbe közötti korrelációs együttható 0,999, ami megerősíti, hogy a számított EndotermikusEgy mintaátalakulás vagy reakció endoterm, ha az átalakuláshoz hőre van szükség.endotermikus csúcsok jól illeszkednek a mért adatokhoz.
Összefoglaló
A DSC-mérések értékes információkat szolgáltatnak a csomagolófóliák összetételéről. Ezek az összetett anyagok különböző rétegekből állnak, amelyek néha egyetlen DSC-méréssel azonosíthatók. A példánkban bemutatott csomagolás legalább PET-ből, EVOH-ból és több, különböző SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségű polietilén típusból áll.
A különböző polimerek olvadási tartományai gyakran közel fekszenek egymáshoz. A csúcsok teljes szétválasztása és/vagy az anyag pontos jellemzése azonban gondos mintaelőkészítéssel és a PeakSeparationszoftver alkalmazásával.
Ez a program lehetővé teszi az átfedő csúcsok szétválasztását a következő csúcstípusok profiljainak felhasználásával: Gauss, Cauchy, pseudoVoigt (Gauss és Cauchy lineáris kombinációja), Fraser-Suzuki (aszimmetrikus Gauss), módosított Laplace (kétoldali kerekített) és Pearson. Ezzel a kísérleti adatokat csúcsok additív szuperpozíciójaként illesztik. Alkalmazható különböző analitikai módszerekkel, például differenciális pásztázó kalorimetriával (DSC), termogravimetriával (TGA ) és dilatometriával (DIL ) kapott görbékre , FTIR-nyomvonalakra és MS-görbékre.
Árcsökkentés a PeakSeparation funkcióhoz
Használja ki az előnyöket! A Proteus® 8-as és 9-es verziójának PeakSeparation funkciójának ára most jelentősen csökkent! Kérjen ajánlatot a regionális kapcsolattartójától!
Maradjatok velünk! A csomagolási alkalmazások a műanyaggyártás mintegy 50%-át teszik ki. Mivel a műanyagok biológiailag nehezen lebomlanak, de élettartamuk után is értékes erőforrásnak számítanak, az újrahasznosítási utakra való összpontosítás fontosabb, mint valaha. A következő héten a NETZSCH eszközökről fogunk beszélni, amelyekkel azonosítani és számszerűsíteni lehet a különböző műanyag-összetételeket az újrahasznosítási folyamban!
Irodalom:
[1] Barrier Resins | Properties, Processing & Handling of EVOH, Pt. 1, Gene Medlock, February 02, 2015 http://bit.ly/17Ous83 http://bit.ly/17Ous83
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Verbundfolie
