Industry-4-0-de, Innovation-de 25 Januar 2024

Klassifizierung, Überprüfung und Identifizierung von Polymeren mit Visum Palm™.

Identifizierung von Polymeren
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Klassifizierung, Überprüfung und Identifizierung von Polymeren mit Visum Palm™.

In diesem Artikel befassen wir uns mit dem Problem der Klassifizierung und Identifizierung von Polymeren unter Verwendung des tragbaren NIR-Analysegeräts Visum Palm™ als flexible, in Echtzeit arbeitende und zerstörungsfreie Technik, die in verschiedenen Prozessen nützlich ist, sei es beim Recycling von postindustriellen Kunststoffen, bei der Analyse und Klassifizierung von Post-Consumer-Kunststoffen, bei der Identifizierung von polymeren Rohstoffen für deren Industrialisierung oder sogar in Bereichen der Forschung und Entwicklung neuer Polymere.

In all diesen Fällen wird die Nahinfrarotspektroskopie als wertvolles Werkzeug für die Charakterisierung von Polymeren im Vergleich zu herkömmlichen Analysemethoden vorgestellt.

Die NIR-Spektroskopie basiert auf der Wechselwirkung von Licht mit Materie, die es ermöglicht, die verschiedenen Absorptionen zu beobachten, die durch die Schwingungen der Polymeratome entstehen. Als Ergebnis erhält man ein charakteristisches Spektrum, das in diesem Fall eine genaue Klassifizierung und Identifizierung der Polymere ermöglicht.

Die Identifizierung und Sortierung ist sowohl beim Polymerrecycling als auch bei der Herstellung von recycelten Kunststoffen wichtig, da in beiden Fällen sichergestellt werden muss, dass die Kunststoffe so rein und sauber wie möglich sind, da geringe Verunreinigungen die Qualität und Leistung einer recycelten Charge erheblich beeinträchtigen können.

Obwohl es mehrere tragbare NIR-Analysatoren auf dem Markt gibt, ist es wichtig, den Spektralbereich, mit dem das Gerät arbeitet, die Größe des Messbereichs (Spektrenerfassung) und die spektrale Auflösung (die Qualität des erhaltenen Spektrums) zu berücksichtigen. Der neue Visum Palm™-Analysator hat einen Messbereich von 10 mm Durchmesser, arbeitet im Spektralbereich 900-1700 nm mit einer Auflösung von nur 3 nm (↓ nm = ↑ spektrale Auflösung). Es ist ein eigenständiges Gerät mit integriertem Computer und Touchscreen und muss daher nicht an einen Computer oder ein Smartphone angeschlossen werden, um mit ihm zu arbeiten.

Der neue Visum Palm™, der eine Polymerbibliothek enthält, ermöglicht Messungen und Bestimmungen an der Linie, ohne dass eine Probenvorbereitung in weniger als 3 Sekunden erforderlich ist. Es kann auch als Laborgerät verwendet werden, da es über einen Sockel verfügt, der die Befestigung verschiedener Probenhalter für die Analyse von Pellets, Flocken oder Kunststoffen bis zu 2 mm ermöglicht.

Die im Analysator enthaltene Werksbibliothek umfasst die folgenden Klassen: PMMA, PE, PC, PETG, EVA, PVC, PET, PU, PS, ABS, PA, PP, VIN, PLA, PBT, PMP, POMC, PPS, PVA, PPSU, EMA PHBV, PAEK, PBAT, PBS, TPES, TPS, MABS, HIPS, MBS, SBC, PCL, PEEK, PHB, SAN, PI, PB.

Extend and develop your own library with Visum Master™

Visum Master™ ist eine Computersoftware, die es dem Endbenutzer ermöglicht, seine eigenen Identifizierungs-, Klassifizierungs- und Quantifizierungsmethoden oder Bibliotheken zu erstellen, zu erweitern und zu verstärken, ohne dass ein Spezialist oder technisches Wissen über Spektroskopie erforderlich ist, wodurch das Analysegerät zu einem wirklich offenen System wird, das den gegenwärtigen und zukünftigen Analyseanforderungen gerecht wird (neue Polymerklassen, neue Lieferanten usw.).

Wie unten gezeigt, ist es möglich, Spektren neuer Proben in eine bestehende Klasse aufzunehmen oder neue Klassen zu integrieren und so die Bibliothek so robust und aktuell wie möglich zu halten, um klassifizieren oder Identifizierung von Polymeren zu können.

plastics

Identifizierung von Polymeren

Es handelt sich um eine Arbeitsmethode, mit der die Identifizierung von Polymeren innerhalb der im Analysegerät verfügbaren Bibliothek analysiert werden kann. Das Ergebnis ist, wie unten zu sehen, die Art des Polymers mit der höchsten Ähnlichkeit und die folgenden (von der höchsten zur niedrigsten Ähnlichkeit).

Identifizierung von Polymeren visum palm screen polymers identification

Polymer Verifizierung

Wie bei der Identifizierung von Polymeren basiert sie auf einem mathematischen Ähnlichkeitsverfahren, ermöglicht aber die Auswahl eines Materialtyps, der in der Identifizierungsbibliothek analysiert wird, um seine Identität zu bestätigen. Das Ergebnis der Verifikationsanalyse ist PASS / FAIL. Im Falle eines negativen Ergebnisses (FAIL) wird die Klasse angegeben, die der analysierten Kunststoffart entspricht. Beide Fälle sind unten dargestellt.

polymers_identification

Classification of plastics

Im Gegensatz zur Analyse zur Identifizierung von Polymeren werden bei der Klassifizierung Algorithmen des maschinellen Lernens eingesetzt, um Proben, die einander spektral sehr ähnlich sind, genau zu analysieren und zu klassifizieren, wobei eine doppelte Prüfung zur Bestimmung der Polymerklasse erforderlich ist (z. B. PET/PETG). Mit Hilfe der Visum Master™-Software kann der Benutzer seine eigenen Klassifizierungsbibliotheken für die problematischsten Fälle erstellen.

Als Ergebnis der Analyse erhält der Benutzer die entsprechende Klasse.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die NIR-Spektroskopie ein sehr wertvolles und effektives Werkzeug für die Klassifizierung oder Identifizierung von Polymeren ist und, obwohl in diesem Artikel nicht behandelt, auch für Hersteller von Kunststoffen und neuen Formulierungen zur Quantifizierung von Mischungen nützlich ist. Die Offenheit des Analysators durch die Visum Master™-Software macht den Visum Palm™-Analysator zu einem offenen, in sich geschlossenen System, das kontinuierlich neue Proben und Spektren einführen und verschiedene Bibliotheken erstellen kann, ohne dass ein Spezialist benötigt wird.

Von IRIS Technology Solutions