Influenza del contenuto d'acqua sulla manifattura del poliestere: nuova soluzione rapida, veloce e affidabile per ricerca e controllo qualità

Figura 1: Determinazione dell’acqua con l’Easy H2O Berghof

È pressoché impossibile immaginare oggigiorno un mondo senza plastiche. Tra i molteplici usi dei polimeri plastici, uno è quello dell’abbigliamento sportivo e delle bottiglie di plastica. Per questi materiali il contenuto in acqua è uno dei parametri che influenza in modo significativo la qualità dei prodotti finiti. Infatti la presenza dell’acqua nella plastica ha una notevole influenza sulla lavorabilità dei polimeri, in particolare nel settore dei beni di consumo. È pertanto importante disporre di opportuni metodi per consentire la determinazione semplice e rapida del contenuto di acqua nei materiali polimerici. 

Il contenuto in acqua come criterio di qualità

Il vantaggio delle termoplastiche risiede nel fatto che è possibile deformarle applicando calore. I polimeri principalmente usati nello stampaggio a caldo includono le poliolefine, le poliammidi e i poliesteri. Questi ultimi, ad esempio, possono interagire con l’acqua attraverso interazioni dipolo-dipolo. La presenza di acqua in queste sostanze influenza la qualità del processo di stampaggio e pertanto il prodotto finito. Il controllo di qualità sulle materie prime è pertanto essenziale per assicurare le proprietà del materiale.

Requisiti per la determinazione dell’acqua

Al fine di eseguire un controllo di qualità sui materiali sia in ingresso sia in stock i laboratori richiedono frequentemente un metodo semplice e rapido che misuri la quantità di acqua nel materiale polimerico e che eviti l’uso di prodotti chimici tossici e costosi.

Rilevamento dell’acqua con metodo selettivo termo-coulometrico

Il sistema Easy-H2O Berghof risponde alle richieste del mercato. Si tratta infatti di un sistema di determinazione dell’acqua che combina l'evaporazione termica con un sensore elettrochimico selettivo per le molecole di acqua, costruito con anidride fosforica (P2O5), una sostanza altamente igroscopica. L'acqua è dapprima evaporata dal campione in un fornetto e, quindi, trasportata sul sensore con l’aiuto di un “gas carrier” (aria calda o azoto). Sul sensore avviene l’elettrolisi dell’acqua. Poiché la quantità di acqua è proporzionale alla carica elettrica richiesta per l’elettrolisi, è possibile risalire al contenuto in acqua grazie alla legge di Faraday: 


Il sensore si rigenera automaticamente ed è sempre pronto all’uso in qualunque momento. In aggiunta, il processo avviene automaticamente ed è controllato da un software. Non vi è, infine, alcuna necessità di usare sostanze chimiche speciali e lo stesso gas carrier può essere semplicemente aria calda.

Figura 2: Principio di funzionamento dell’Easy H2O Berghof

Contenuto in acqua del poliestere

Poiché il contenuto di acqua del poliestere è critico per la manifattura di questo materiale, le condizioni di conservazione e manipolazione prima dell'ulteriore lavorazione sono determinanti. Per evitare costose perdite di produzione dovute all’uso di materie prime difettose, il poliestere viene comunemente essiccato. In questa ottica è importante l’ottimizzazione dei tempi di asciugatura. Un esempio dell’uso e dell’utilità di questa tecnologia è stato fatto con un’importante industria del settore polimeri. In questo esempio è stato determinato e confrontato il contenuto di acqua di pellet di poliestere essiccato e non. Il granulato viene utilizzato nella produzione di bottiglie per bevande, su cui l'applicazione del decoro è impedita dalla presenza di acqua. Per stampare motivi sulle bottiglie, è critico il quantitativo di acqua assorbita dalla superficie del materiale, per cui sono state effettuate le analisi alla temperatura di 30°C.

Tavola 1: Contenuto in acqua del pellet di poliestere

Al fine di confrontare l’accuratezza delle misure eseguite con l’Easy H2O, sono stati eseguite delle prove di confronto con il sistema Karl Fisher, su vari materiali polimerici. Dal confronto si evince come le due tecniche siano ampiamente in accordo.

Tavola 2: Contenuto in acqua di diversi polimeri

Di questo e di altro si discuterà il giorno 14 ottobre presso l’Università di Torino nel corso del seminario sui polimeri. Ecco i temi trattati durante il seminario:

-  estrazione fluida ad alta pressione, applicazioni nell'analisi e controllo di polimeri
-  estrazione di additivi da elastomeri e mescole a base elastomerica
-  soluzioni tecnologiche applicate alla sintesi e purificazione di polimeri e macromolecole
-  quality control and testing procedures in polymer industry
-  spettroscopia NIR: breve introduzione alla tecnica e applicazioni industriali
-  purificazione di polimeri iper reticolati a base di destrine
-  polimeri fotoreticolati: sintesi e caratterizzazioni
-  la spettroscopia NIR per il controllo del processo di sintesi di resine elettroisolanti
-  ottimizzazione del metodo per la migrazione specifica da simulante e con l'utilizzo di un estrattore ad
   alta pressione (pressurized solvent extratcion PSE)

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Profilo aziendale

Da 75 anni BUCHI è un’azienda leader nelle soluzioni tecnologiche da laboratorio per i settori della ricerca e sviluppo, del controllo qualità e della produzione a livello globale e distributore ufficiale Berghof.
Siamo a disposizione di una vasta gamma di settori, quali farmaceutica, chimica, alimenti e bevande, mangimi, analisi ambientali, oltre che del mondo accademico.
Per rispondere al meglio alle esigenze dei nostri clienti in tutto il mondo offriamo una vasta gamma di soluzioni, quali:

-  evaporazione da laboratorio, industriale e in parallelo;
-  spray drying;
-  punto di fusione;
-  cromatografia preparativa;
-  estrazione, distillazione e digestione;
-  dumas;
-  spettroscopia NIR.

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