A parte la velocità di fusione, la densità è il parametro più importante per descrivere le proprietà dei materiali in polietilene (PE). La durezza, la rigidità e la resistenza al calore del PE aumentano con una maggiore densità. Esistono vari metodi di prova per la densità nel PE: il più comune è il bilanciamento della densità, che misura la galleggiabilità in un liquido (ASTM D792). Questo test è facile da eseguire, ma il metodo contiene una varietà di fonti di errori di misurazione, come correzioni di fissazione del campione, variazioni di temperatura o bolle d'aria all'interno dei pellet del campione.

Le bolle d'aria intrappolate formatesi durante la produzione di pellet di polimero determinano valori di densità inferiori se misurati con il metodo della galleggiabilità. Al contrario, la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è una tecnica analitica veloce che mostra una bassa influenza sull'errore di misurazione della densità se sono presenti bolle d'aria nel materiale del campione.

29 diversi campioni di polietilene con densità variabile sono stati misurati sul Metrohm NIRS DS2500 Solid Analyzer (Figura 1) e con il metodo di galleggiamento descritto in ASTM D792. Tutte le misurazioni su DS2500 Solid Analyzer ono state eseguite a rotazione per calcolare la media degli spettri del sottocampione. Questa configurazione con DS2500 large sample cup riduce le influenze dalla distribuzione delle dimensioni delle particelle dei pellet polimerici. L'acquisizione dei dati e lo sviluppo del modello di previsione sono stati eseguiti con il pacchetto software Vision Air Complete.

Gli spettri Vis-NIR ottenuti (Figura 2) sono stati utilizzati per creare un modello di previsione per la determinazione del valore di densità nei pellet PE. Per verificare la qualità del modello di previsione, sono stati creati diagrammi di correlazione che mostrano la correlazione tra la previsione Vis-NIR e i valori del metodo primario ricevuti dal fornitore (Figure 3-4).

Questa Application Note mostra la fattibilità della spettroscopia NIR per l'analisi della densità nei granulati di polietilene. Rispetto al metodo standard (Tabella 2), l'analisi NIRS mostra un errore di previsione inferiore quando sono presenti bolle d'aria nei pellet polimerici. Inoltre, la gestione dei campioni con la spettroscopia nel vicino infrarosso è più facile da eseguire e quindi meno soggetta a errori.