ASTM D6645 Polietilende Metil (Komonomer) İçeriğinin Kızılötesi Spektrofotometri ile Belirlenmesi

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM D6645 Polietilende metil (komonomer) içeriğinin kızılötesi spektrofotometri ile belirlenmesine yönelik standart test yöntemi“ standardında, polietilenlerdeki metil gruplarının (yani komonomer içeriğinin) kızılötesi spektrofotometre ile belirlenmesine yönelik bir test yöntemi açıklanmaktadır. Bu test yöntemi, yoğunlukları 900 kg/m3’ün üzerinde olan etilenin 1-büten, 1-heksen veya 1-okten kopolimerleri için geçerlidir. Yüksek basınçlı düşük yoğunluklu polietilenler (LDPE) ve terpolimerler kapsam dışındadır.

Bu yöntem, etilenin 1-büten, 1-heksen veya 1-okten ile kopolimerlerindeki dallanma sayısını (yani komonomer içeriğini) belirler. Bu bilgi, erime noktası, yoğunluk ve sertlik gibi fiziksel özelliklerle ilişkilendirilebilir, bunların hepsi polimerin kristalleşme derecesine bağlıdır. Dolayısıyla, komonomer içeriğindeki farklılıklar, bu reçinelerden yapılan ürünlerin nihai özelliklerini önemli ölçüde etkileyebilir.

ASTM D6645 standardı, belirli polietilen türlerinde metil grubu içeriğini (komonomer içeriğine karşılık gelir) kızılötesi (IR) spektrofotometri kullanarak ölçmek için bir prosedür sağlar. Bu standart, özellikle şunlar gibi kısa zincirli α-olefin komonomerleri ile etilen kopolimerleri için geçerlidir:

• 1-büten (etil dalları içeren)
• 1-heksen (butil dalları içeren)
• 1-okten (hekzil dalları içeren)

Bu kopolimerler tipik olarak 900 kg/m3’ün üzerinde yoğunluğa sahiptir (genellikle düşük basınçlı işlemlerle üretilen doğrusal düşük yoğunluklu polietilen veya LLDPE kaliteleri).

Şu sayılanlar bu standardın kapsamı dışındadır:

• Yüksek basınçlı düşük yoğunluklu polietilen (LDPE)
• Terpolimerler (üç farklı monomer içeren polimerler)
• Listelenmemiş diğer komonomer tipleri

Açıklanan test yöntemi, öncelikle 1378 cm�?�¹ civarındaki deformasyon titreşim bandı olmak üzere, kızılötesi spektrumda metil gruplarının karakteristik absorbsiyonuna dayanmaktadır.

Ek tanısal bantlar, dallanma tipini belirlemeye yardımcı olabilir:

• Yaklaşık 772 cm�?�¹: Etil dallanma (büten kopolimeri)
• Yaklaşık 895 cm�?�¹: Butil dallanma (hekzen kopolimeri)
• Yaklaşık 785 cm�?�¹: Heksil dallanma (okten kopolimeri)

Bu test yöntemi genel olarak şu adımları izler:

• Polietilen numunesinin ince bir filmi veya preslenmiş plakası hazırlanır.
• Kızılötesi absorbsiyon, anahtar metil bandında (1378 cm�?�¹) ölçülür.
• Komonomer içeriği (1000 karbon atomu başına dal sayısı veya benzer birimler olarak ifade edilir), bilinen komonomer tipine özgü bir kalibrasyon eğrisi kullanılarak belirlenir.

Doğru nicelendirme için komonomerin önceden bilinmesi gerekir. Bilinmiyorsa, yukarıda listelenen ek karakteristik bantlar, hangi α-olefinin mevcut olduğuna dair ipuçları sağlayabilir (dal uzunluğuna bağlı olarak 1000 karbon başına yaklaşık 1-5 dal tespit limitiyle).

Kısa zincirli dallanma (komonomer katılımından kaynaklanan), polietilenin temel fiziksel özelliklerini doğrudan etkiler, bunlar şunlardır:

• Yoğunluk
• Kristallik
• Erime noktası
• Sertlik
• Esneklik
• Darbe direnci
• İşlenebilirlik

Komonomer içeriğinin ölçülmesi, üreticilere ve kullanıcılara şu konularda yardımcı olur:

• Reçine kalitesini kontrol etmek.
• Yapıyı performansla ilişkilendirmek.
• Film, boru, kalıplama veya diğer uygulamalarda tutarlılığı sağlamak.

Bu bilgiler, özellikle doğrusal düşük yoğunluklu ve orta yoğunluklu polietilenler için kalite kontrolü, araştırma ve geliştirme ve malzeme spesifikasyonunda son derece değerlidir.

Bu standardın doğrudan bir ISO eşdeğeri yoktur. İlgili ASTM standartları ise şunlardır:

• ASTM D2238 Polietilenin metil gruplarından kaynaklanan absorbansının 1378 cm�?�¹’de belirlenmesine yönelik standart test yöntemleri (eski ilgili metil absorbans yöntemi)
• ASTM D5576 Poliolefinlerin ve poliolefin kopolimerlerinin yapısal özelliklerinin kızılötesi spektrofotometre (FT-IR) ile belirlenmesine ilişkin standart uygulama
• ASTM D792 Plastiklerin yoğunluk ve özgül ağırlığının (bağıl yoğunluk) yer değiştirme yöntemiyle belirlenmesi standardı
• ASTM D1505 Plastiklerin yoğunluk gradyanı tekniği ile yoğunluğunun belirlenmesine yönelik standart test yöntemi

ASTM D6645 standardı, modern polietilen kopolimerlerinin, özellikle lineer düşük yoğunluklu polietilenin (LLDPE) ve benzeri kalitelerin performansını kontrol eden en kritik yapısal parametrelerden biri olan komonomer içeriği nedeniyle önemlidir. Bu parametreyi ölçmek için D6645 gibi standartlaştırılmış, güvenilir bir yöntem olmadan, polietilen endüstrisi üretim tutarlılığı, malzeme spesifikasyonu, kalite güvencesi ve nihai ürün performans tahmininde önemli zorluklarla karşılaşır. Bu standardın gerekli olmasının temel nedenleri şunlardır:

• Temel fiziksel ve mekanik özellikler üzerinde doğrudan kontrol: Komonomerler tarafından eklenen kısa zincirli dallanmalar, polietilen zincir paketlenmesini bozar ve kristalliği azaltır. Bu durum doğrudan şunları etkiler:
• Yoğunluk: Daha fazla dallanma, daha düşük yoğunluk
• Erime noktası: Daha fazla dallanma, daha düşük erime sıcaklığı
• Sertlik (modül): Daha fazla dallanma, daha düşük sertlik (daha esnek)
• Dayanıklılık ve darbe direnci: Optimum dallanma, dart darbesini, yırtılma mukavemetini ve çevresel gerilme çatlama direncini iyileştirir
• İşlenebilirlik (örneğin erime mukavemeti, filmlerde çekme)
• Üretimde kalite kontrol ve tutarlılık: Polietilen üreticileri, istenen dallanma seviyelerine ulaşmak için polimerizasyon sırasında komonomer besleme oranlarını ayarlar. Bu standart şunları sağlar:
• Kurum içi kalite kontrolü için hızlı, rutin bir kızılötesi tabanlı yöntem (preslenmiş plakalar üzerinde FTIR)
• Dünya çapındaki laboratuvarlarda tekrarlanabilir sonuçlar
• Süreç sapmalarının veya partiden partiye varyasyonların erken tespiti
• Malzeme spesifikasyonu, sertifikasyonu ve tedarik zinciri güvenilirliği: Alıcılar (film ekstrüderleri, boru üreticileri, enjeksiyon kalıplama firmaları), uygulamalarındaki performansla güçlü bir şekilde ilişkili olduğu için reçineleri komonomer tipi ve içeriğine göre belirtirler.
• Endüstri ve düzenleyici bağlam: Polietilen, ambalaj filmlerinde, borularda, şişelerde, kablolarda kullanılan, küresel olarak en yüksek hacimli plastiklerden biridir. Tutarsız komonomer içeriği ürün arızalarına ve kritik uygulamalarda güvenlik sorunların neden olabilir.

Sonuç olarak ASTM D6645 standardı, komonomer içeriği, reçine üreticilerinin polietilen performansını ayarlamak için kullandığı birincil ayarlayıcı olduğu için gereklidir. Ayrıca doğrulanmış ve yaygın olarak kabul edilen bir test yöntemi olmadan, endüstri modern uygulamaların gerektirdiği sıkı kontrolü, tekrarlanabilirliği ve performans öngörülebilirliğini sağlayamaz.

Kuruluşumuz, yıllardır yetkin ve deneyimli bir kadro ile müşterilerinin ihtiyaçlarını anlamakta, ihtiyaç duydukları ileri test hizmetlerini vermekte ve yönetim sistemlerinin kurulması, uygulanması ve iyileştirilmesi konusunda yardımcı olmaktadır. Bu çerçevede işletmelere ASTM D6645 standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.