ASTM D4218 การกำหนดปริมาณคาร์บอนแบล็กในวัสดุผสมโพลีเอทิลีนโดยใช้เทคนิคเตาเผาแบบหม้อพัก

มาตรฐาน "ASTM D4218 วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับการหาปริมาณคาร์บอนแบล็กในวัสดุผสมโพลีเอทิลีนโดยใช้เทคนิคเตาเผาแบบ Muffle" ซึ่งพัฒนาโดยสมาคมทดสอบและวัสดุแห่งสหรัฐอเมริกา (ASTM) อธิบายวิธีการทดสอบสำหรับการหาปริมาณสารประกอบโพลีเอทิลีนสีดำที่มีสีดำแบบแชนแนลหรือแบบเตาเผา วิธีนี้ไม่สามารถใช้ได้กับสีดำแบบเทอร์มอล นอกจากนี้ วิธีทดสอบนี้ไม่เหมาะสำหรับพลาสติกที่เกิดการคาร์บอไนซ์ระหว่างกระบวนการไพโรไลซิส

เพื่อวัตถุประสงค์ของมาตรฐานนี้ คำศัพท์และคำจำกัดความที่กำหนดไว้ใน ASTM D883 รวมถึงข้อกำหนดต่อไปนี้ มีผลบังคับใช้ เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น สำหรับคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับความแม่นยำและอคติ รวมถึงหัวข้อที่เกี่ยวข้อง คำศัพท์ที่ใช้ในมาตรฐานนี้ได้รับการนิยามอย่างเหมาะสมใน ASTM E456

• แชนเนลแบล็กหมายถึงคาร์บอนแบล็กที่ผลิตโดยกระบวนการที่ทำงานในระบบเปิดซึ่งมีเปลวไฟขนาดเล็กจำนวนมากเผาไหม้ในอากาศและสะสมคาร์บอนลงบนพื้นผิวที่เย็นลง
• คาร์บอนแบล็กหมายถึงคาร์บอนแบล็กที่ผลิตโดยใช้หลักการเผาไหม้แบบออกซิเดชันต่อเนื่องในระบบปิด
• เทอร์มอลแบล็ก หมายถึงคาร์บอนแบล็กที่ผ่านกระบวนการย่อยสลายด้วยความร้อนในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจน และทำงานในระบบปิด อนุภาคเหล่านี้เติบโตช้ามาก และอาจกลายเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่และมีลักษณะเป็นเส้นใยได้

ในระหว่างการทดสอบ สารประกอบโพลีเอทิลีนสีดำที่บรรจุอยู่ในภาชนะชั่งอะลูมิเนียมแบบใช้แล้วทิ้งจะถูกนำไปไพโรไลซิสในเตาเผาแบบเผา (muffle furnace) เป็นเวลาสั้นๆ ระหว่างการไพโรไลซิสของพอลิเมอร์ อากาศในเตาเผาแบบเผาจะถูกกำจัดออกซิเจนออกเพื่อป้องกันไม่ให้คาร์บอนแบล็กที่เหลือเผาไหม้ ตามที่อธิบายไว้ในวิธีการทดสอบที่อธิบายไว้ใน ASTM D2741 เขม่าใดๆ ที่เกิดจากการเผาไหม้ของก๊าซในขั้นต้นจะถูกเผาไหม้ก่อนที่คาร์บอนแบล็กจะถูกเผาไหม้เอง

หลังจากทำให้เย็นลงและชั่งน้ำหนักคาร์บอนแบล็กที่เหลือแล้ว ภาชนะและส่วนผสมทั้งหมดจะถูกนำกลับเข้าไปในเตาเผาแบบปิดเพื่อวัดปริมาณเถ้า และนำผลลัพธ์ที่ได้ไปใช้ในการวัดปริมาณคาร์บอนแบล็กที่แท้จริง วิธีนี้จะทำเฉพาะในกรณีที่สงสัยว่าสารประกอบดังกล่าวมีสารตัวเติมแร่ธาตุและคาร์บอนแบล็กเท่านั้น

วิธีการทดสอบนี้สามารถผลิตข้อมูลการทดสอบซ้ำได้ภายใน 20 นาทีหรือน้อยกว่าสำหรับการวิเคราะห์ปริมาณคาร์บอนแบล็กอย่างง่าย วิธีการทดสอบนี้เหมาะสำหรับการควบคุมคุณภาพการผลิต การบริการทางเทคนิค และการศึกษาวิจัย สำหรับข้อกำหนดของผู้ตัดสิน จำนวนการวัดซ้ำจะเพิ่มขึ้น อีกทางเลือกหนึ่งคือการทดสอบตัวอย่างควบคุมที่มีปริมาณคาร์บอนแบล็กที่ทราบแล้วกับตัวอย่างที่ไม่ทราบปริมาณ คำแนะนำที่จำเป็นสำหรับการทดสอบโดยผู้ตัดสินมีอยู่ใน ASTM D1603

อุปกรณ์หลักที่ใช้ในการทดสอบเหล่านี้คือ:

• เครื่องดูดควัน หรือ เครื่องดูดควันระบายอากาศ
• เตาเผาแบบปิดปากเตาที่มีขนาดภายในประมาณ 100 มม. x 100 มม. x 100 มม. พบว่าเตาเผาที่มีขนาดภายในใหญ่กว่านี้ไม่เหมาะสม ซีลประตูต้องไม่มีรอยแตกหรือรอยบิ่นที่อาจเปิดออกเพื่อให้อากาศเข้าไปในเตาเผาได้ ไม่ควรใช้เตาเผาแบบปิดปากเตาที่มีลวดทำความร้อนเปลือยอยู่ที่ฐานเตาเผา หากไม่มีมาตรการป้องกันความปลอดภัยทางไฟฟ้าเพิ่มเติม
• ตะแกรง 20 ตาข่าย ขนาดประมาณ 120 มม. x 100 มม. พับด้านยาวประมาณ 10 มม. ลงเพื่อสร้างแท่นยกสูงสำหรับติดตั้งภายในเตาเผาแบบ Muffle
• ตัวควบคุมอุณหภูมิแบบเทอร์โมคัปเปิล-โพรบ หรือเทียบเท่า เป็นส่วนประกอบสำคัญของเตาเผาแบบ Muffle รุ่นใหม่ หรือซื้อแยกต่างหากเพื่อการควบคุมที่ดีขึ้นในเตาเผารุ่นเก่า
• สารดูดความชื้นที่ประกอบด้วยอะลูมินาหรือสารดูดความชื้นเทียบเท่า (เช่น 255 มม.)
• เครื่องจับเวลาช่วงห้องปฏิบัติการพร้อมสัญญาณเตือน
• ถังชั่งอะลูมิเนียมแบบใช้แล้วทิ้ง ภาชนะที่มีขอบโค้งและส่วนยื่นที่ขอบก็เพียงพอแล้ว
• คีมหรือแหนบยาว (250 ถึง 300 มม.)
• เครื่องชั่งวิเคราะห์ที่สามารถวัดได้ละเอียดถึง 0,1 มก.

ไม่ควรใช้เตาเผาแบบปิดที่มีแผ่นทำความร้อนเปลือยอยู่ภายในฐานเตา ควรใช้ความระมัดระวังเพื่อความปลอดภัยทางไฟฟ้าของเตาเผา ไม่ควรทดสอบพลาสติกที่ปล่อยควันกัดกร่อนระหว่างกระบวนการไพโรไลซิส ไม่ควรเปิดประตูเตาเผาแบบปิดระหว่างการทดสอบ การเปิดประตูขณะที่ควันกำลังถูกปล่อยออกมาจากซีลประตูจะทำให้ควันลุกไหม้ การทดสอบนี้ควรทำในเครื่องดูดควันหรือใต้เครื่องดูดควันเพื่อกำจัดควันที่เกิดขึ้น

ตัวอย่างได้มาจากการสุ่มตัวอย่างของผู้ผลิตหรือผู้ซื้อ หรือจากชิ้นส่วนที่ระบุเฉพาะ ตัวอย่างทดสอบจะอยู่ในรูปของเม็ดหรือชิ้นส่วนที่ตัดจากวัสดุ เช่น ท่อ ปลอก ฟิล์ม หรือแม่พิมพ์ วัสดุที่ปนเปื้อนควรล้าง และเช็ดวัสดุพิมพ์ เช่น ฟิล์ม ด้วยตัวทำละลายที่เหมาะสม

ไม่จำเป็นต้องมีการปรับสภาพ

ระหว่างการทดสอบ เตาเผาแบบปิด (Muffle Furnace) จะถูกวางไว้ภายในตู้ดูดควันหรือใต้ตู้ระบายอากาศ ตั้งค่าปุ่มควบคุมไว้ที่ 600°C และปล่อยให้อุณหภูมิคงที่ระหว่าง 600 ถึง 610°C ภาชนะชั่งอะลูมิเนียมจะถูกทำเครื่องหมายระบุบนแถบ วางภาชนะลงบนตะแกรงของเตาเผาแบบปิด และเผาน้ำมันที่ผิวด้านนอกเป็นเวลา 2 นาที ใช้คีมคีบภาชนะไปยังเครื่องอบแห้ง และปล่อยให้เย็นลงอย่างน้อย 2 นาที ชั่งน้ำหนักภาชนะอย่างแม่นยำด้วยเครื่องชั่งวิเคราะห์ และบันทึกผล เติมตัวอย่างประมาณ 1 กรัม จากนั้นชั่งน้ำหนักภาชนะและส่วนผสมอีกครั้งอย่างแม่นยำ และบันทึกผล

ใช้ที่คีบคีบภาชนะที่ชั่งน้ำหนักแล้วและส่วนผสมทั้งหมดลงในเตาเผาแบบปิด (Muffle Furnace) และตั้งเวลาเป็น 3 นาที หากไม่พบสารตัวเติมประเภทขี้เถ้า เวลานี้ก็เพียงพอแล้ว หากมีสารตัวเติมอื่นๆ หรือสารตัวเติมอื่นๆ ที่จะออกซิไดซ์เพิ่มเติม ให้ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อให้กระบวนการไพโรไลซิสสมบูรณ์ยิ่งขึ้น หลังจากเวลาผ่านไปแล้ว ให้นำภาชนะออกจากเตาเผาแบบปิดโดยใช้ที่คีบ แล้วนำไปอบในเครื่องอบให้เย็นลงอย่างน้อย 2 นาที เวลาในการทำความเย็นที่นานกว่านี้จะไม่ส่งผลต่อการทดสอบ ภาชนะและคาร์บอนแบล็กที่เหลือจะถูกชั่งน้ำหนักอีกครั้งอย่างแม่นยำ และบันทึกผลการทดสอบ

หากสงสัยว่ามีสารตัวเติมแร่ขี้เถ้าในสารประกอบ ให้ใช้คีมคีบนำภาชนะและส่วนผสมกลับเข้าเตาเผาแบบปิด (muffle furnace) เป็นเวลา 10 นาทีหรือมากกว่านั้น จนกระทั่งเหลือเพียงขี้เถ้าสีอ่อน ใช้คีมคีบภาชนะและส่วนผสมจากเตาเผาแบบปิด (muffle furnace) ไปยังเดซิกเคเตอร์ (desiccator) และปล่อยให้เย็นลงอย่างน้อย 2 นาที ชั่งน้ำหนักภาชนะและขี้เถ้าอีกครั้งอย่างแม่นยำ และบันทึกผลการทดลอง ในแต่ละตัวอย่างจะต้องวิเคราะห์อย่างน้อยสองครั้ง

การคำนวณจะคำนวณโดยใช้สมการที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน

เตาเผาแบบปิดปากเตา (Muffle Furnace) เป็นเตาเผาแบบปิดปากเตาชนิดหนึ่ง ซึ่งแยกวัสดุออกจากเชื้อเพลิงและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ทั้งหมด รวมทั้งก๊าซและเถ้าลอย

องค์กรของเราให้การสนับสนุนธุรกิจในทุกภาคส่วนมายาวนาน ผ่านกิจกรรมการทดสอบ การวัด การวิเคราะห์ และการประเมินที่หลากหลาย ด้วยทีมงานที่แข็งแกร่งซึ่งติดตามความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับโลกอย่างใกล้ชิดและพัฒนาตนเองอย่างต่อเนื่อง ในส่วนนี้ เรายังให้บริการทดสอบตามมาตรฐาน "ASTM D4218 วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับการวิเคราะห์ปริมาณคาร์บอนแบล็กในสารประกอบโพลีเอทิลีนโดยใช้เทคนิคเตาเผาแบบ Muffle"