Institut für Kunststofftechnik

Thermische Analyse

Physikalische und chemische Eigenschaften der Kunststoffe können mit Hilfe verschiedener thermischer Anaylseverfahren am IKT bestimmt werden.

Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)

Bei der Dynamischen Differenz – Thermoanalyse (engl. DSC) wird die Wärmemenge ermittelt, die von einer Probe aufgenommen bzw. abgegeben wird, während sie einem definierten Heiz- und Kühlprogramm unterworfen wird. Auf diese Weise lassen sich thermodynamische Kenngrößen wie Umwandlungstemperaturen sowie Schmelz- und Reaktionswärmemengen bestimmen. In der Regel werden die Proben zwei aufeinander folgenden Heizläufen unterworfen. Im ersten Scan können thermische Effekte, wie z.B.: unterschiedliche Kristallinität nachgewiesen werden. Der zweite Scan informiert über die werkstoffliche Zusammensetzung. Ebenfalls kann mit der DSC die spezifische Wärmekapazität in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt werden.

Prüfnormen:

  • DIN EN ISO 11357 1-4 (akkr.)

Thermogravimetrische Analyse (TGA)

Bei polymeren Werkstoffen können in allen Temperaturbereichen Masseänderungen auftreten. Im Bereich von 30 °C bis ca. 250 °C handelt es sich überwiegend um leicht flüchtige Bestandteile wie Monomeranteile Feuchtigkeit, Rest­anteile von Lösemitteln oder Weichmachern. Bei höheren Temperaturen zersetzen sich die Polymere in einer oder mehreren Stufen. Sofern sich Einzelkomponenten eines mehrphasigen Polymers in unterschiedlichen Bereichen zersetzen und die Komponenten bekannt sind, kann die Zusammensetzung quantitativ bestimmt werden.

Prüfnormen:

  • ISO 9924 1-3 (akkr.)
  • DIN EN ISO 11358 (akkr.)
  • DIN EN ISO 11358-1 (akkr.)

Thermomechanische Analyse (TMA)

Die TMA wird zur Bestimmung des thermischen Längenänderungskoeffizienten an Festkörpern eingesetzt. Dieser Kennwert besitzt eine große praktische Bedeutung für die Festlegung von thermischen Einsatzgrenzen. Darüber hinaus ist der Längenänderungskoeffizient eine wesentliche materialspezifische Größe und steht im Zusammenhang mit der molekularen Struktur sowie der durch die Verarbeitung induzierten Strukturanisotropie. Damit lassen sich auch Bezüge zu Phasenumwandlungen herstellen. In den meisten Fällen wird das Längenänderungsverhalten in einer ausgewählten Materialrichtung untersucht. Jedoch erfolgt für einige Anwendungen auch eine Er­weiterung auf die drei Hauptachsen.

Prüfnormen:

  • ISO 11359 1-2 (akkr.)

Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit

Mit der Laser-Flash-Methode lassen sich thermophysikalische Eigenschaften wie z.B. Temperaturleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit ermitteln. Dazu wird bei dieser Methode eine Seite der Probe mit definierter Dicke mit einem kurzen Laser-Puls erhitzt und der resultierende Temperaturanstieg der Rückseite mittels einer berührungslosen Infrarotmessung ermittelt. Hieraus kann die Temperaturleitfähigkeit des Materials bestimmt werden. Mit Hilfe einer Referenzprobe kann auch die Wärmekapazität und hieraus bei bekannter Dichte die Wärmeleitfähigkeit des Materials ermittelt werden. Zusätzlich ist durch die Flash-Methode die Analyse von Mehrschichtsystemen oder Flüssigkeiten möglich.

Ansprechpartner für thermische Analyseverfahren

Dieses Bild zeigt Gauler
Dipl.-Ing. (FH)

Elisabeth Gauler

Leiterin Ingenieur- und Prüfdienstleistungen

Dieses Bild zeigt Müller
 

Steffi Müller

Stellv. Leiterin Ingenieur- und Prüfdienstleistungen

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