Тестирование «умных» пластмасс в реальном времени

Источник: phys.org

Нанодобавки могут сделать пластмассу устойчивой к царапинам или огнестойкой, или придать пластику антибактериальные свойства. Но чтобы пластмасса обладала запланированными свойствами, распределение наночастиц в пластикате должно соответствовать определенным параметрам. До сих пор проверка качества пластмассы была сложным и трудоемким процессом и проводилась уже после того, как полимер полностью затвердеет. Часто производители могли найти нужную формулу состава только после отбраковки нескольких пробных партий. В итоге производство новых полимеров замедлялось, а количество отходов возрастало. Новое устройство, изобретенное учеными Института Фраунгофера (Германия) позволяет отслеживать характеристики пластичной массы в реальном времени.

Как поясняет руководитель проекта Ирма Миконсаари, разработка не только позволяет экономить временные и материальные затраты, но и помогает улучшать те качества полимера, которые должны быть достигнуты за счет введения нанодобавок. Устройство под названием OnBOX монтируется на выходном сопле конвейра, и его датчики анализируют полимерное соединение, пока оно находится в смесительной установке. Датчики используют комбинацию технологий, включая спектроскопическое, ультразвуковое и микроволновое исследование состава полимера и находящихся в нем наночастиц. Также измеряется температура, вязкость, давление, тепло-  и электропроводность смеси, распределение частиц и возможные колебания их концентрации.

Затем специальная программа обрабатывает полученные данные и определяет точное соотношение параметров, идеальное для достижения желаемого эффекта. Информация о необходимых поправках технологического процесса передается непосредственно в систему управления машиной. В результате, сеть наночастиц развивается именно так, как это нужно. Состояние расплава полимера анализируется постоянно, по мере прохождения через сопла смесителя. Опытная установка OnBOX позволяет обрабатывать до 30 кг полимерного соединения. 19 ноября она будет представлена на специальном семинаре NanoOnSpect в Пфинцтале. На мероприятие будут приглашены поставщики сырья, производители пластмасс и представители компаний, занимающихся повторной обработкой полимеров. По мнению г-жи Миконсаари, в случае внедрения новой установки OnBOX промышленность немедленно выиграет.