L'importance d'une mesure de viscosité intrinsèque

En savoir plus sur les procédés de mesure de la viscosité intrinsèque, l'utilisation du PET, les processeurs de résine, les tests de produits finis, le recyclage et les instruments de mesure de la viscosité intrinsèque.
L'importance de mesure de la viscosité intrinsèque
Introduction
La longueur de la chaîne polymère en PET détermine le poids moléculaire de la matière ainsi que les propriétés physiques qui font du PET un matériau d'emballage utile. La viscosité intrinsèque (VI) est une mesure du poids moléculaire des polymères et reflète le point de fusion, la cristallinité et la résistance à la traction du matériau. 

La VI est utilisée dans le cadre de la spécification pour choisir la bonne catégorie de PET pour une application particulière, et est mesurée à différents points de la chaîne d'approvisionnement. Le matériau est testé à tous les stades allant du laboratoire de R&D qui développe de nouveaux polymères aux entreprises chimiques qui extraient des échantillons de leurs tours de polymérisation ou encore aux transformateurs qui veulent contrôler leur processus et la qualité des produits finis. Des lignes de traitement de vingt-quatre heures et des essais de recyclage de routine de la résine reçu, les séchoirs et les extrudeuses et le produit fini. Avec une telle variété d'applications et des emplacements de mesure, la nécessité d'une méthode de mesure simple, sûre, précise et reproductible est d'une importance primordiale. 

Méthodes de mesure de la viscosité intrinsèque (VI) 
Une technique qui répond à ces besoins utilise une méthode unique exempte de solvant basée sur l'extrusion du polymère à travers une filière au moyen d'un instrument spécialisé tel que L'instrument de mesure de viscosité intrinsèque PETPlus de Lloyd Instruments. C'est une alternative puissante aux méthodes utilisant du solvant et à la méthode de soufflage à l'air libre. Les méthodes impliquant la dissolution du polymère dans des solvants halogénés sont coûteuses pour l'achat et l'élimination du solvant. 

D'autres facteurs tels que les exigences de santé et de sécurité relatives à l'utilisation des solvants, la considération pour l'environnement et la nécessité d'un personnel spécialisé pour réaliser ces essais (qui doivent être effectués dans un laboratoire) popularisent encore davantage la méthode sans solvant, qui a été utilisée par les grands producteurs et transformateurs de résine dans le monde comme une méthode éprouvée pour mesurer la VI du PET et d'autres polymères hygroscopiques. 

La méthode du soufflage à l'air libre ne mesure pas la VI de la matière elle-même. Selon les fournisseurs et les fabricants de résine d'injection et de souffleuse, c'est une méthode indirecte montrant la capacité d'une préforme à souffler à une certaine taille. Ceux-ci et d'autres caractéristiques évoluent avec le temps et les conditions environnementales, alors que la VI du matériau n'évolue pas. L'instrument de mesure de la viscosité intrinsèque PETPlus est robuste et suffisamment simple pour être utilisé dans l'atelier. Une fois que l'échantillon est sec, des essais peuvent être effectués en moins de 20 minutes. Les essais de routine effectués dans l'atelier permettent aux personnels qualifiés du laboratoire de consacrer plus de temps à d'autres travaux. Il peut également être utilisé dans les laboratoires de R&D, les services d'assistance technique et dans les usines de PET pour surveiller les étapes critiques du processus de polymérisation.  

Utilisation du PET
L'application la plus importante du PET est pour les bouteilles de soda, de boissons gazeuses, d'eau minérale et d'huiles comestibles, et pour les produits cosmétiques et de soins personnels. Le PET à haute VI est utilisé pour ces produits. Le polyester utilisé dans les industries des fibres et du textile est la forme amorphe ou faible de VI du PET. Hors spécifications les déchets de PET à VI élevée peuvent être recyclés ou réutilisés pour faire des bandes de fibre ou de ruban adhésif. Les catégories amorphes et cristallines de PET sont extrudées en feuille ou en film destinées principalement pour l'industrie de l'emballage. L'application détermine la VI. Plus les spécifications de traction, d'éclatement, d'impact ou de température sont élevées, plus la VI est élevée. Les applications comprennent le ruban adhésif, le film photographique, la bande vidéo et les plateaux de nourriture. La feuille PET est thermoformée en plateaux pour congélateur, four ou micro-ondes ou pour des collations pré-préparés ou des repas d'avion ainsi que pour le conditionnement des dispositifs médicaux. Les dispositifs médicaux eux-mêmes peuvent également être réalisés en PET ou en polyesters similaires, moulés par injection en implants et autres dispositifs. 

Transformateur de résine
PET est difficile à bien traiter donc les transformateurs internationaux ne prennent aucun risque et vérifient leurs processus tout au long. La résine peut être testée avant le déchargement pour gagner du temps ou une vérification des matières rebroyées ou des mélanges de résine peut être effectuée. Le PETPlus permet d'afficher les mesures de VI, de faire des comparaisons simples et rapides entre les fournisseurs et les lots avec des analyses statistiques complètes et des fonctions de recherche. Les transformateurs peuvent également surveiller les changements progressifs lors des opérations de séchage en comparant la résine entrant sèche du laboratoire avec des échantillons d'usine secs, permettant de prendre des mesures avant que les problèmes ne deviennent plus graves. Un récipient de transfert de polymère est disponible pour le PETPlus et peut stocker jusqu'à 10 échantillons secs provenant du séchoir pendant plusieurs jours. La baisse de la VI est proportionnelle à la teneur en humidité qui peut être dérivée des résultats. 

La méthode d'essai PETPlus est une méthode d'essai physique qui reproduit le processus d'extrusion. Comme tous les polymères se dégradent au cours du traitement, le taux de dégradation est déterminé à la fin de chaque essai. Plus le taux de dégradation est faible, et plus la résine traitera de manière consistante. La méthode des solvants n'offre pas cette capacité. Le polymère fondu peut être transféré de la ligne de traitement au PETPlus et donnera des résultats dans les 20 minutes.

Les économies pour l'utilisation de matériel insatisfaisant sont significatives. Considérons un processeur avec une production quotidienne de 20 000 préformes pesant 48 g. Si la production d'une journée entière est perdue car « hors spécifications » ou matériau insuffisamment sec, alors 960 kg (9,6 tonnes) de matières premières seront gaspillées, sans compter la perte de revenus due à l'incapacité de vendre les 20 000 préformes. Éviter les pertes de ce type couvre rapidement le coût d'achat d'un instrument PETPlus, et le fait de pouvoir être utilisé par du personnel non spécialisé au point d'utilisation, permet de faire économiser du temps et de l'argent au laboratoire ou à des maisons d'essai coûteuses.

Essai sur le produit final
Bien que la résine de la VI nécessaire doit être utilisée à l'étape de traitement, le traitement lui-même peut affecter la VI du produit final. Par conséquent, le produit final doit également être testé au cas où des modifications doivent être apportées aux conditions de traitement. Pratiquement n'importe quel produit peut être broyé, séché et ensuite testé pour mesurer la chute de la VI après le traitement. Un broyeur industriel peut être utilisé pour réduire le produit en petits morceaux, puis un broyeur de polymère peut être utilisé pour réduire cela en granulés ou en poudre prêt pour le séchage. Il existe deux méthodes de séchage standards : 150 °C pendant 16-24 heures pour les granulés de PET entre 0,5 et 1 mm de diamètre ou 170 °C pendant 50 minutes pour le PET en poudre. La VI peut ensuite être mesurée en utilisant le PETPlus.

Recyclage
Les déchets font partis du passé pour de nombreux processeurs. Après avoir testé pour trouver le mélange idéal, les déchets du processus peuvent être réutilisés ou une résine moins chère peut-être ajoutée avant un traitement ultérieur. Pour les processeurs qui produisent plus de déchets qu'ils ne peuvent réutiliser ou pour des déchets issus d'applications critiques, tels que l'industrie des dispositifs médicaux, les déchets peuvent être broyés et ré-extrudés dans les granules pour les applications non critiques telles que les bandes de cerclage. Les recycleurs peuvent classer le matériau entrant et tester le produit résultant en utilisant le PETPlus.

Instrument de mesure de viscosité intrinsèque PETPlus 
L' instrument de mesure de viscosité intrinsèque PETPlus de Lloyd Instruments utilise une méthode unique bien établie, sans solvant pour la mesure de routine du PET. Le PET fondu est extrudé à travers une filière étalonnée par de l'azote gazeux sous pression et le mouvement de la sonde LVDT par rapport au temps est enregistré et affiché.

Le système mesure le débit d'écoulement optimum et calcule la viscosité intrinsèque. L'instrument offre une gamme de mesure de VI de 0,43 à 1,43 selon la filière sélectionnée. Le PETPlus mesure aussi le facteur de dégradation et fournit la moyenne et l'écart-type pour le lot. Il peut être utilisé en mode autonome ou utilisé avec le logiciel puissant d'analyse de données NEXYGENPlus PET dédié au mesure de VI. 

Le PETPlus dispose de systèmes électroniques communs et d'un logiciel pouvant être utilisé avec d'autres machines d'essai de Lloyd Instruments fournissant le partenaire idéal en laboratoire avec des avantages tels que la connaissance de l'opérateur, la facilité d'utilisation et l'intégration des résultats à partir de l'instrument d'essai VI et des machines d'essai de traction.