Thermoanalytik

Ansprechpartner:

Dr. rer. hum.

Anja Meyer

Open Hybrid LabFactory e.V.
Leitung Labor

Telefon: +49(0) 5361 890 24551

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Von Kälte bis Hitze: Thermische Untersuchung von Werkstoffen

Die Thermoanalyse umfasst Verfahren, mit denen Stoffeigenschaften oder deren Änderungen in Abhängigkeit von der Temperatur und der Zeit untersucht werden. Die OHLF verfügt über eine vielseitige Ausstattung im Bereich der Thermoanalytik, deren Anwendungsbereich sich von Qualitätssicherung, über Alterungsprozesse bis zur Forschung und Entwicklung verschiedenster Materialen erstreckt.

Anwendungsbeispiel: DSC-Untersuchung von Polyethylentere-phthalat (PET)

Für die Ermittlung geeigneter Verarbeitungsparameter oder auch für Routineanalysen in der Qualitätssicherung werden standardmäßig DSC-Messungen gemacht. In dem oben gezeigten Beispiel wurde Polyethylenterephthalat (PET) von Raumtemperatur bis 300 °C erhitzt und wieder abgekühlt. Anhand dieser Messung können die Lage und Fläche typischer Parameter wie Glasübergangstemperatur, Schmelz- und Kristallisationspeak sowie weiterer Vernetzungsprozesse oder Temperpeaks bestimmt und somit Rückschlüsse über Materialeigenschaften wie Reinheit, Aushärtung oder Alterungseffekte gezogen werden (Abbildung eins).

Um spezifische Massenanteile von Materialien zu bestimmen, können Proben wie das Glasfaser-verstärkte Polyamid 6 (PA6-GF) mit der TGA unter definierten Temperatur- und Atmosphärenbedingungen auf bis zu 1000°C erhitzt werden. Durch die Detektion der Massenänderung in Abhängigkeit von der Temperatur kann der Polymeranteil und der Glasfaseranteil bestimmt werden (Abbildung zwei).

Mit dem an die TGA gekoppelten FTIR-Detektor können neben der Quantifizierung des Polymeranteils auch zeitgleich die entstehenden Reaktionsgase detektiert und darüber das Polymer indentifiziert werden (Abbildung drei).

Technische Ausstattung/Dienstleistungen OHLF e.V.

Dynamische Differenzkalorimetrie (HP-DSC)

Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) mit Autosampler mit 64 Positionen zur qualitativen und quantitativen Detektion von Umwandlungsprozessen (z.B. für die Qualitätssicherung bei Kunststoffen, Ermittlung der Kristallinität, Detektion von Vernetzungsreaktionen)

Hochdruck-Differenzkalorimetrie

Hochdruck-Differenzkalorimetrie für DSC-Messungen unter spezifischen Druckbedingungen (z.B. Analyse von Alterungsprozessen, Ermittlung von Verarbeitungsparametern)

Guarded Hot Plate System (GHP)

Ein Guarded Hot Plate System (GHP) erlaubt zusätzlich die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Isoliermaterialien. Dieses System kann aktuell nur an wenigen Standorten deutschlandweit vorgehalten werden.

Kapillar-Rheometer

Ein Kapillar-Rheometer ermöglicht die Untersuchung von Fließeigenschaften und Viskosität von Thermoplasten bei definierter Temperatur und Scherrate (z.B. für die Ermittlung geeigneter Parameter für Spritzgussverfahren)

Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)

Dynamisch-mechanische Analyse (DMA) mit verschiedenen Probenhaltern und variierbarer Gasatmosphäre für die Untersuchung der viskoelastischen Eigenschaften von Materialien)

Thermogravimetrie mit FTIR-Spektrometer (TGA/FTIR)

Thermogravimetrie mit FTIR-Spektrometer (TGA/FTIR) für die Untersuchung von zeit- und temperaturabhängigen Massenveränderungen unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen, Kopplung mit einem FTIR-Spektrometer ermöglicht die qualitative und quantitative Analyse freiwerdender Reaktionsgase

Thermomechanische Analyse (TMA)

Thermomechanische Analyse (TMA) untersucht die Längenänderung einer Probe bei einer definierten Belastung mit verschiedenen Probenhaltern

Anwendungsbereiche:

  • Ermittlung von Verarbeitungsparametern von Kunststoffen
  • Fehleranalyse bei Bauteilen, wie z.B. Versprödung und Effekte der Alterung
  • Gezielte Materialalterung
  • Bestimmung der Wärmeausdehnung bei ∆α-Problematiken bzw. Bauteilverzügen
  • Bestimmung von Wasser-, Faser- und Füllstoffgehalt
  • Bestimmung von Ausgasungen unter Temperatureinwirkungen
  • Charakterisierung der maximalen Verarbeitungstemperatur
  • Bestimmung mechanischer Kennwerte über den Temperaturverlauf
  • Charakterisierung von Luftfeuchtigkeitseinflüssen auf mechanische Kennwerte
  • Ermittlung der maximalen Einsatztemperatur von Materialien
  • Ermittlung von Fleißeigenschaften in hohen Scherratenbereichen, wie sie für die Thermoplastverarbeitung auftreten (z.B. Parameter für Spitzguss)
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