اختصاصی بسپار/ چرا آزمون ها و شناسایی پلاستیک ها روز به روز مهم تر می شوند؟

بسپار/ایران پلیمر به‌‌دلایلی مانند افزایش استفاده از مواد بازیافت‌‌شده و مقررات سخت‌‌گیرانه‌تر، آزمون و شناسایی پلاستیک‌‌ها به‌‌طور فزاینده‌‌ای درحال مهم‌‌شدن است. در دنیای امروز که به سرعت در حال تغییر است، صنعت پلاستیک با چالش‌‌های متعدد و اغلب پیش‌‌بینی‌‌نشده مواجه می‌‌باشد. به‌‌عنوان مثال، رونق بازیافت مداوم و مقررات نظارتی پیوسته درحال تغییر همراه با تغییر انتظارات مصرف‌‌کنندگان و مشتریان به این معنی است که تحلیل دقیق بسپار و قابلیت‌‌های آزمون هرگز مهم‌‌تر از این زمان نبوده است. این مقاله نگاهی به برخی از آخرین پیشرفت‌های آزمون‌‌ها و روندهای نوظهور دارد.

تولیدکنندگان بسپار مدت‌ها است که به دنبال راه‌هایی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی، کاهش هزینه و بهبود کارایی ضمن حفظ همان کیفیت محصول و یا بهبود آن بوده‌‌اند. در پاسخ، سازندگان ابزارهای تحلیلی مجبور به سازگاری سریع برای کمک به صنعت برای برآوردن نیازهای جدید شده‌‌اند.
مانند بسیاری از سازندگان تجهیزات آزمون، شرکت Netzsch که در طول 60 سال گذشته به یک نام برجسته در تحلیل گرمایی، شارش‌‌شناسی (rheology) و آزمون آتش تبدیل شده است، تمرکز خود را به طور فزاینده‌‌ای بر موضوع بازیافت گذاشته است. مشخصات بسپار برای اقتصاد چرخشی (circular) پلاستیک مهم است. مدیر بازاریابی محصول و کاربرد شارش‌‌شناسی در این شرکت می‌‌گوید، برای افزایش آهنگ بازیافت، ابتدا ضروری است که جریان‌‌های مختلف پیش و پسامصرفی را در مواد جداگانه سوا کرد.
پس از آن لازم است که ترکیب حاصل از هر دو نظر کیفی و کمی تحلیل شود. ابزارهای مختلفی برای تحلیل در دسترس است، اما کمی‌‌سازی هنوز محدود می‌‌باشد. فناوری که برای هر دو مناسب می‌‌باشد گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) است (شکل 1). آنتالپی‌ها و قله‌های ذوب مشخص‌‌شده را می‌توان برای شناسایی و کمی‌‌سازی با استفاده از ابزارهای نرم‌افزاری اضافی مانند Peak Separation و Identify که منحصر به بوم‌‌سازگان (ecosystem) ابزارهای تحلیلی شرکت Netzsch می‌‌باشند، استفاده کرد.

شکل 1: دستگاه DSC 300 Caliris جدیدترین محصول اضافه‌‌شده به انواع دستگاه‌‌های DSC شرکت Netzsch می‌‌باشد که برای به حداکثر رساندن انعطاف‌‌پذیری آزمون و عملکرد آسان طراحی شده است.

قله‌‌های ذوب یک مخلوط بسپاری را می‌‌توان در تصویر شکل 2 مشاهده کرد. دو قله قابل مشاهده است که با استفاده از ابزار Peak Separation می‌‌توان آن‌‌ها را به قله‌‌های جداگانه تفکیک کرد. پس از جداشدن، قله‌ها به عنوان پلی‌‌اتیلن‌‌ کم‌‌چگالی ‌‌خطی (LDPE) و پلی‌‌پروپیلن (PP) با استفاده از نرم‌‌افزار Identify شناسایی می‌‌شوند. هنگامی که ماده مرجع معلوم باشد، جرم مرتبط با قله‌‌ها را می‌‌توان با استفاده از ویژگی غلظت (Concentration feature) و نتایج خلاصه‌‌شده در منحنی محاسبه کرد.
علاوه بر این، کمی‌سازی مواد معدنی مانند تکه‌‌های فلزی در یک محموله بسپاری را می‌توان با تحلیل وزن‌‌سنجی گرمایی (TGA) اندازه‌گیری کرد که در آن افت جرم در طول تجزیه را می‌توان دقیقا تعیین کرد.

شکل 2: منحنی‌‌های ذوب حاصل از تحلیل گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) می‌‌توانند با استفاده از ابزارهای نرم‌‌افزار برای جداسازی قله‌‌‌‌ها برای شناسایی و کی‌‌سازی مقادیر بسپارهای مختلف استفاده شوند. در این مثال، بسپارها LDPE و PP می‌‌باشند.

مدیر حوزه تجاری بسپارها و توسعه تجارت جهانی در شرکت Netzsch می‌گوید که تخصص آزمون این شرکت به بینش‌‌های (insight) فرایندپذیری نیز گسترش می‌یابد. مشخصات شارش‌‌شناسی می‌‌تواند به بهینه‌‌سازی پارامترهای فرایند کمک کند. اندازه‌گیری‌های شارش‌‌شناسی از ایجاد گرانروی‌‌های برشی و کششی به منظور ارزیابی فرایندپذیری تا تعیین ویژگی‌های گرانروکشسان (viscoelastic) یعنی مدول برشی‌‌ ذخیره‌‌ای و مدول‌‌ برشی اتلافی تا به دست‌‌آوردن بینش در مورد وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی را شامل می‌شود.
داده‌‌های شکل 3، مدول ذخیره‌‌ای و مدول‌‌ اتلافی دو ماده پلی‌‌آمید 12 (PA12) را نشان می‌‌دهد. از جابه‌‌جایی نقطه متقاطع دو مدول در محور X می‌‌توان دریافت که وزن مولکولی در طی فرایند افزایش یافته است. هم‌‌چنین می‌‌توان مشاهده کرد که توزیع وزن مولکولی تنها اندکی تحت تاثیر قرار گرفته است که با جابه‌‌جایی کوچک نقطه متقاطع در محور Y نشان داده شده است.

برگردان: پدرام ملائکه
[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 251 ماهنامه بسپار که در نیمه شهریور ماه 1402 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.