Analytische Prüfungen sind essentiell, um die insbesondere die physikalischen und chemischen Eigenschaften, Zusammensetzung und Struktur von Werkstoffen präzise zu charakterisieren und deren Verhalten unter spezifischen Bedingungen zu bewerten. Neben der Materialcharakterisierung als Grundlage der Entwicklung neuer Werkstoffe, liefern die analytischen Prüfungen zentrale Erkenntnisse bei der Auslegung und Optimierung von Fertigungsprozessen und spielen eine wichtige Rolle in der Schadensanalyse.
Eine Auswahl der am Lehrstuhl für Kunststofftechnik verfügbaren Geräte können Sie nachfolgend entnehmen:
Die thermische Analyse umfasst eine Gruppe von Prüfmethoden, die das Verhalten von Werkstoffen in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit umfassen. Dabei werden u.a. Veränderungen wie Phasenübergänge, das Kristallisationsverhalten, die thermische Vorgeschichte, das Ausdehnungsverhalten und die Temperaturleitfähigkeit untersucht.
Zu den Prüfmethoden der thermischen Analyse bietet der LKT auch ein zweitägiges Seminar an.
Gerät / Methode
Gerätedaten
Prüfmöglichkeiten
DSC / MDSC / OIT
Temperaturbereich: -70 bis 600 °C;
Spülgase: Stickstoff und Sauerstoff
Bestimmung von Übergangstemperaturen und -enthalpien;
Aufschluss über thermische Vorgeschichte;
DIN EN ISO 11357
3D-Calvet Calorimeter
Temperaturbereich: 25 bis 300 °C;
Heizraten: 0,001 bis 1 K/min
Bestimmung sehr kleiner Enthalpien mit einer Auflösung von 0,1 µW bei gleichzeitigem Probenvolumen von bis zu 12 ml
FDSC
Temperaturbereich: -80 bis 400 °C;
Heizraten: 50 K/min bis 20.000 K/s;
Kühlraten: 5 K/min bis 2.000 K/s;
Spülgase: Stickstoff und Helium
Bestimmung von Übergangstemperaturen unter sehr hohen Heiz- und Kühlraten;
Probengröße ca. 10 bis 1.000 µg
TMA
Temperaturbereich: -60 bis 400 °C;
Auflast: 0,001N bis 2 N
Bestimmung des Ausdehnungsverhaltens von Feststoffen in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit;
DIN EN ISO 11359
pvT
Temperaturbereich: 50 bis 380 °C;
Kühlraten: 0,5 bis 3 K/min;
Belastung: 200 bis 2500 bar
Bestimmung des spezifischen Volumens in Abhängigkeit von Temperatur, Zeit und Druck;
ISO 17744
TGA
Temperaturbereich: RT bis 1200 °C;
Spülgase: Stickstoff und Sauerstoff
Bestimmung von temperatur- und zeitabhängigen Gewichtsverläufen;
DIN EN ISO 11358
DMA
Temperaturbereich: -120 bis 400 °C;
Belastungshöhe: 35 N bis 500 N
Bestimmung von mechanischen Eigenschaften über der Temperatur;
Belastungsarten: Torsion, Zug, Druck, Scherung, Biegung, Medientopf, optional DEA;
DIN EN ISO 6721
Wärmeleitfähigkeit
Temperatur: 23 °C;
Messbereich: 0,05 bis 100 W/(m K);
min. Probendicke: 4 mm
Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit an Feststoffen mittels HotDisk-Verfahren;
ISO/DIS 22007
Temperaturleitfähigkeit
Temperaturbereich: 25 bis 300 °C;
Messbereich: 0,01 bis 400 mm²/s;
max. Probendicke: 4 mm
Bestimmung der Temperaturleitfähigkeit von Feststoffen;
ISO/DIS 22007
Die Rheologie befasst sich mit dem Fließverhalten von Stoffen und untersucht, wie sich Materialien unter der Wirkung äußerer Kräfte wie Druck oder Scherung verhalten. Hierbei beschreibt die Viskosität den Widerstand eines Materials gegen das Fließen, wobei eine hohe Viskosität als zähflüssiges Verhalten interpretiert wird.
Gerät / Methode
Gerätedaten
Prüfmöglichkeiten
MFR / MVR
Temperaturbereich: 60 bis 450 °C;
Nennlast: 1 bis 21,6 kg
Bestimmung der Schmelze-Volumenfließrate (MVR) und Schmelze-Massenfließrate (MFR) von Thermoplasten;
DIN EN ISO 1133
Rotationsviskosimeter
Temperaturbereich: 25 bis 400 °C;
Platte/Platte, Kegel/Platte-Systeme
Untersuchung der Viskosität von Flüssigkeiten oder Schmelzen in Oszillation und Rotation in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit;
ISO 6721-10
Hochdruck-Kapillarrheometer
Temperaturbereich: 60 bis 400 °C
Bestimmung der Scherviskosität von Schmelzen unter hohen Schergeschwindigkeiten mit verschiedenen Kapillardüsen;
Shark-Skin-Einheit;
Gegendruckkammer;
ISO 11443
GDV
Temperaturbereich: 60 bis 400 °C
Bestimmung der Scherviskosität gegen einen definierten Gegendruck
Ubbelohde-Lösungsviskosität
Temperaturbereich: 20 bis 150 °C
Bestimmung der Viskositätszahl; div. kunststoffspezifische Normen (z.B. für PA, PE, PP, Polyester)
Unter der chemisch-physikalischen Analyse werden mannigfaltige Prüfmethoden gebündelt. Chemische Analysen identifizieren insbesondere die Zusammensetzung, Verunreinigungen und Additive, die maßgeblich die Materialeigenschaften und Verarbeitbarkeit beeinflussen. Relevant sind hierbei u.a. die Bestimmung der Dichte und des Wassergehalts. In der physikalischen Analyse bieten sich mit der FTIR-Spektroskopie, der Messung der Partikelgröße und der Oberflächenspannung umfangreiche Prüfmethoden.
Gerät / Methode
Gerätedaten
Prüfmöglichkeiten
FTIR
Spektralbereich: MIR + NIR (600 cm-1 bis 12.000 cm-1);
Probenaufnahme: Transmission, ATR-Diamant + Germanium, Mikroskop, Diffuse Reflexion, Heiztisch
Identifizierung von Kunststoffen; DIN EN 1767 und DIN 55673
Abbe-Refraktometer
Messbereich nD: 1,30 bis 1,72;
Leuchtdiode mit 589 nm
Bestimmung des Brechungsindex von opaken oder transparenten Flüssigkeiten oder Feststoffen
optisches Partikelgrößenmessgerät
Partikelgrößen 10 µm bis max 2 mm;
Trockendispergierung; max. Partikelanzahl ~ 100.000
Bestimmung von div. geometrischen Kenngrößen von Partikeln und deren Verteilung mit Hilfe von optischen Aufnahmen
Oberflächenspannung
Kontaktwinkelmessung;
Hängender Tropfen;
Stempelmethode mit Heiztisch bis 350 °C
Bestimmung der Oberflächenspannung von Feststoffen und Flüssigkeiten;
Bestimmung der Oberflächenspannung von Schmelzen mit Hilfe der Stempelmethode
Karl-Fischer Titration
Temperaturbereich: 60 bis 300 °C;
Spülgas: Stickstoff
Bestimmung des Wassergehaltes von Feststoffen
Veraschung
Temperaturbereich: 60 bis 600 °C
Mikrowellenofen
Dichtemessung
Auftriebsverfahren
Bestimmung der Dichte nach dem Archimedischen Prinzip mit Hilfe von Analysenwaage;
Gaspyknometer;
Gradientenrohr;
DIN EN ISO 1183
Bestimmung von Glanz- und Farbkennwerten an Festkörperoberflächen;
DIN 5033
Die elektrische Leitfähigkeit wird durch die Beweglichkeit von Ladungsträgern bestimmt und ist ein zentraler Parameter für die Materialauswahl in Anwendungen in der Elektronik und Energietechnik.
Gerät / Methode
Gerätedaten
Prüfmöglichkeiten
Hochohmmessung
Ringelektrode;
Temperaturbereich: 23 °C;
Messspannung: 1 V bis 500 V
Niederohmmessung
4Pol-Elektrode;
Temperaturbereich: 23 °C;
Messstrom: 1 A bis 1µA
Zentrale theoretische und praktische Grundlagen zu den Prüfverfahren thematisieren wir in verschiedenen Seminaren, beispielsweise zur Thermoanalyse und Schadensanalyse.
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