Kunststoffe sind für ihr temperaturabhängiges Verhalten bekannt. Um dieses zu charakterisieren, gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Unsere Analysen unterstützen Sie bei der Werkstoffcharakterisierung, Qualitätskontrolle und Materialentwicklung.
Gern beraten wir Sie bzgl. der Auswahl geeigneter Messtechnik und bei der Beurteilung der erhaltenen Ergebnisse.
Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
Die Differential-Scanning-Calorimetry (Dynamische Differenzkalorimetrie, DSC) ist eine wichtige Standardmethode der thermischen Analyse. Mittels DSC können Energieänderungen detektiert werden, die während der Erwärmung oder Abkühlung eines Materials auftreten. Dazu gehören u.a. die Glasübergangs-, Schmelz- und Kristallisationstemperatur von Kunststoffen.
Spezielle Anwendung: die OIT-Prüfung
Die OIT-Prüfung (Oxidation Induction Time) nach DIN EN ISO 11357-6 ist eine spezielle Prüfung mittels DSC, die zur Bewertung der Oxidationsstabilität von Kunststoffen dient. Dabei wird die Probe unter Stickstoff bis über das Schmelzen hinaus erwärmt. Nach Umschalten auf oxidierende Atmosphäre (Sauerstoff oder Luft) wird beobachtet, wie lange das Material stabil bleibt bis dessen exotherme Zersetzung beginnt. Diese Messmethode wird vor allem für die Charakterisierung der Alterungsbeständigkeit von Polyolefinen (PP, PE) eingesetzt.
Die DSC wird in der Industrie als Standardmethode zur Wareneingangs- und Chargenkontrolle zur Identifizierung von Kunststoffen und zum Nachweis von Verunreinigungen eingesetzt. Werden im Rahmen von Schadensanalysen Materialvergleiche notwendig, ist diese Messtechnik meist ebenfalls das Mittel der Wahl.
Prüfvarianten
- Glasübergangstemperatur nach DIN EN ISO 11357-2
- Schmelz- und Kristallisationsverhalten nach DIN EN ISO 11357-3
- Spezifische Wärmekapazität nach DIN EN ISO 11357-4
- Isothermische und dynamische OIT nach DIN EN ISO 11357-6
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Thermogravimetrische Analyse (TGA)
Die thermogravimetrische Analyse (TGA) ist ein etabliertes Standardverfahren zur Untersuchung des thermischen Verhaltens und der Zusammensetzung von Kunststoffen anhand von Masseänderungen in Abhängigkeit von der Temperatur.
Im Bereich der Kunststoffanalytik wird die TGA vielseitig eingesetzt. Dazu gehört unter anderem die Bestimmung von:
- Thermischer Stabilität von Polymeren
- Füllstoff- und Glasfasergehalt
- Rußanteil in technischen Kunststoffen
- Identifikation und Anteile von Additiven (Weichmacher, Treibmittel, Antioxidantien, Flammschutzmittel, u.a.)
- Flüchtigen Bestandteilen (z. B. Restfeuchte, Restmonomere)
- Zusammensetzung, Stabilität und Wechselwirkungen von Polymermischungen
- Alterungs- und Oxidationsprozessen
Die Methode ist genormt in DIN EN ISO 11358 und DIN 51006 und gewährleistet dadurch eine standardisierte und reproduzierbare Analyse von Kunststoffen.
Thermomechanische Analyse (TMA)
Die Thermomechanische Analyse (TMA) ist ein Verfahren zur Bestimmung der dimensionsbezogenen Änderungen eines Materials in Abhängigkeit von der Temperatur und Zeit. Ein wesentlicher Kennwert dieser Methode ist der CTE (Coefficient of thermal expansion, linearer thermischer Wärmeausdehnungskoeffizient). Der Kennwert beschreibt, um welches Maß sich ein Werkstoff in einem definierten Temperaturbereich ausdehnt. Insbesondere bei Materialverbunden (z.B. Kunststoff-Metall) in der Bauindustrie ist der Kennwert wichtig, um thermisch kompatible Materialien auszuwählen und Spannungen, Risse und Schwachstellen im Verbund zu vermeiden.
Die Analysemethode ermöglicht eine präzise und reproduzierbare Charakterisierung der thermomechanischen Eigenschaften von Kunststoffen und wird vor allem im Bereich der Qualitätskontrolle/-sicherung, für Materialvergleiche und im Rahmen von Materialentwicklungen eingesetzt. Die Grundsätze dazu sind in der ISO 11359 – Normenreihe zu finden.
Gerätetechnik
- DSC 1, Mettler-Toledo GmbH
- Temperaturbereich: -120 °C bis +700 °C
- Kühlung mit Flüssigstickstoff
- Automatischer Probenwechsler
- Gase: Stickstoff, synthetische Luft
- TGA/DSC 3+, Mettler-Toledo GmbH
- Ofen: LF 1100
- Waage: XP1U (Auflösung: 0,1 µg)
- Temperaturbereich: Raumtemperatur bis 1100 °C
- Gase: Stickstoff, synthetische Luft
- TMA/SDTA 1, Mettler-Toledo GmbH
- Temperaturbereich: Raumtemperatur bis 1100 °C
- Kühlung mit Intrakühler
- Probengeometrie: Länge max. 20 mm
- Kraft: max. 1,0 N
