Transformateurs

Des stabilisants et d’autres additifs sont souvent ajoutés aux résines pour empêcher la dégradation due aux effets environnementaux rencontrés pendant le procédé et les conditions d’utilisation finale. Ces additifs comprennent des antioxydants, des piégeurs d’oxygène, des stabilisateurs vis-à-vis de la chaleur et des rayons UV ou des retardateurs de flamme, pour garantir que les propriétés prévues du polymère sont maintenues pendant le procédé et la durée de vie du produit. Les stabilisants sont intrinsèquement protecteurs et sont progressivement consommés lorsqu’ils sont exposés à des températures élevées ou aux rayons UV ; une fois que le stabilisant est complètement consommé, les propriétés du polymère commencent à se dégrader rapidement.

La performance des stabilisants peut être évaluée par l’analyse du temps d’induction à l’oxydation (OIT) sur le DSC. Dans ce test isotherme, le gaz de balayage dans le DSC est commuté de l’azote à l’oxygène, fournissant un environnement où le stabilisant est consommé. Au début de la dégradation du polymère, le signal de flux de chaleur commence à augmenter et le temps est noté OIT.

Les rampes de température sur le DSC peuvent également être utilisées pour mesurer la température de début d’oxydation (OOT), une mesure connexe de la stabilité du polymère. Les tests OIT et OOT peuvent également être effectués à l’aide d’un DSC haute pression, ce qui réduit le temps de test en accélérant la consommation de stabilisant.

Répondez aux questions suivantes avec les résultats OIT & OOT de votre DSC :

• Évaluation de la matière première : cette résine peut-elle être traitée telle quelle ? Les antioxydants sont-ils nécessaires pour une stabilité supplémentaire ?
• Analyse des défaillances : cette pièce contient-elle suffisamment d’antioxydants adaptés aux conditions d’utilisation finale ?
• Recyclage en fin de vie : quelle quantité d’antioxydant est nécessaire pour stabiliser et traiter ce lot de PCR ?

Notes sur l’application associée :

• TS5:Determination of the Relative Oxidative Stability of Polyethylene Bottle Tops by Differential Scanning Calorimetry (DSC)
• TA121: Oxidative Stability of Polyethylene Terephthalate

Les processus de fabrication tels que le moulage par soufflage, le soufflage de film, le thermoformage et le filage de fibres impliquent l’application d’une déformation extensionnelle aux polymères fondus ; le processus de déformation est comparable à un ballon ou un chewing-gum soufflé dans une sphère. Les matériaux performants dépendent de la capacité du polymère fondu à supporter une grande déformation sans se casser ou s’effondrer et peuvent être décrits quantitativement par la viscosité extensionnelle.

Par rapport à la viscosité de cisaillement, les mesures de viscosité extensionnelle sont extrêmement sensibles à la structure moléculaire. Les polymères à haut degré de ramification à longue chaîne (LCB) présentent un effet d’écrouissage lors de la déformation élongationnelle, en particulier à des vitesses croissantes. Ce comportement indique une résistance à l’état fondu plus élevée pendant les processus d’extension, ce qui aide à stabiliser une bulle et à empêcher son effondrement, ou à éviter la rupture des fibres fines. À l’inverse, les polymères à morphologie linéaire (sans ramification) échouent souvent à être traités avec succès.

Cette différenciation critique des performances n’est pas correctement détectée par les mesures d’écoulement traditionnelles. Les mesures de viscosité extensionnelle peuvent être facilement effectuées sur des rhéomètres rotatifs à l’aide de l’accessoire de viscosité extensionnelle (EVA).

La compréhension des performances du produit dans les conditions d’utilisation finale aide à guider la formulation du produit, l’optimisation des processus et joue un rôle important dans la résolution des problèmes et l’analyse des défaillances. Pour les produits en plastique, les propriétés mécaniques sont étroitement liées à la performance du matériau d’utilisation finale et peuvent être évaluées grâce à une combinaison de différentes techniques d’essais mécaniques qui fournissent des informations sur le module du matériau. Selon le type de déformation, des informations et des informations supplémentaires peuvent également être obtenues.

• Essais monotones : déformation unidirectionnelle jusqu’à la rupture sous une charge appliquée – tester les matériaux dans des conditions de charge croissante (par exemple, courbes de contrainte-déformation)
• Essais de fatigue : comprendre les dommages et les défaillances dus à des chargements répétés – tester les matériaux et les produits finis dans des conditions de cycle croissant (par exemple, courbes S/N)
• Analyse mécanique dynamique (DMA) : étudier les propriétés viscoélastiques des solides en fonction de la température et de la fréquence de déformation (par exemple, la température de transition vitreuse (Tg), la superposition temps-température (TTS))

Les tests DMA étudient la dépendance à la température des propriétés mécaniques d’un échantillon solide sous déformation en flexion, compression ou traction. Il fournit des informations quantitatives sur les propriétés viscoélastiques du matériau à travers le module de stockage (E’), le module de perte (E”) et tan(δ) (facteur d’amortissement). Lorsque les échantillons polymères sont chauffés, ils passent par des transitions qui se reflètent dans ces grandeurs mécaniques. La DMA est l’une des techniques les plus sensibles disponibles pour mesurer les températures de transition vitreuse et de transition bêta, car elle détecte les changements subtils de la mobilité locale des polymères provoqués par l’augmentation de la température.

Répondez aux questions suivantes avec les résultats de votre DMA :

• Procédé : Ce lot de résines a-t-il été mélangé uniformément pour obtenir une miscibilité ?
• Performances du produit : ce produit présente-t-il la bonne résistance mécanique/rigidité pour les conditions environnementales d’utilisation finale prévues (température, humidité relative) ?
• Fin de vie : Les produits fabriqués avec de la résine recyclée correspondent-ils aux propriétés mécaniques de ceux fabriqués avec des résines vierges ?

Notes sur l’application associée :

• RH100: Measurement of Glass Transition Temperatures by Dynamic Mechanical Analysis and Rheology