Analytische Prüfung
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 |
| Glanz- und Farbmessung | 20°, 60°, 85° – Wolframlampe; 45°/0° – Normallicht D65, 400 bis 700 nm |
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.