05.10.2022 by Aileen Sammler
60 години NETZSCH-Gerätebau: Историята на динамично-механичния анализ
Идеалното еластично поведение, т.е. пълното и незабавно връщане на първоначалната форма след премахване на силата, съществува само на теория. На практика свойствата на всички материали са функция на честотата, която може да бъде или по-изразена, или по-слаба поради вътрешното триене. Това поведение се нарича вискозно-еластично.
Динамичният механичен анализ (ДМА) е незаменим метод за определяне на вискоеластичните свойства предимно на полимерни материали, като армирани и неармирани термопластични материали, дуромери или еластомери. С този метод на анализ механичните свойства могат да бъдат количествено изследвани като функция на температурата, времето и честотата на приложеното осцилиращо натоварване на образеца.
През месец октомври ще докладваме за историята на DMA и ще разкрием подробности за нашето широко портфолио от продукти DMA и многостранните му приложения в областта на осигуряването на качеството, научните изследвания и развойната дейност.
Както вече съобщихме през изминалите месеци на нашата едногодишна кампания по повод 60-годишнината на NETZSCH-Gerätebau, NETZSCH първоначално беше специализиран само във високотемпературния диапазон, т.е. керамика, стъкло, метали и строителни материали. По-късно компанията иска да стане активна и в експанзивния сектор на полимерите и по този начин се включва интензивно в нискотемпературния диапазон. За цялостния анализ на полимерите е необходим динамично-механичен анализ (DMA), както и методите DSC и TGA, които по онова време, в началото на 90-те години, все още се нуждаят от развитие.
На 7 май 1992 г. NETZSCH-Gerätebau GmbH представи първия DMA 442 на търговското изложение Analytica в Мюнхен. Малко по-късно той е преименуван на DMA 242, тъй като междувременно се ражда серията инструменти 200, състояща се от DMA, DSC 200 и TG 209. С DMA 242 е разработен и първият инструмент NETZSCH, базиран на софтуер за Windows (преди това базиран на DOS)! DMA 242 покриваше температурния диапазон от -150°C до 600°C - вече широк за времето си.
Целта е да се определят вискоеластичните свойства на полимерите и композитите, по-специално комплексният модул E (модул на съхранение E', модул на загуба E"), коефициентът на загуба tan δ(tan delta) и термичните фазови преходи, като например стъкловидния преход. Новият инструмент DMA е насочен предимно към големите производители на автомобили и техните доставчици, сектора на електрониката, хранителните технологии и фармацията.
Първият продаден уред през 1993 г. е доставен на Южна Корея. Интересно е, че областта на приложение не е в полимерния сектор, а в хранително-вкусовия: Новият клиент използва DMA за анализ на гумени мечета, като измерва поведението на възстановяване, за да установи връзка с поведението на дъвчене.
Революционно многочестотно измерване
Първият DMA имаше само три държача за проби - за огъване, натиск и пробиване. По-късно са разработени държачи за проби за опън и линейно срязване. През 1999 г. NETZSCH разшири температурния диапазон до -170°C благодарение на новоразработената охладителна система CC200 LN2, базирана на течен азот.
Абсолютно революционно по това време е многочестотното измерване за създаване на така наречената главна крива, която се използва за екстраполиране на поведението на материала при честоти извън обхвата на измерване. Тази софтуерна функция вече беше интегрирана в стандартния софтуер.
"В допълнение към най-често използваните в практиката данни за анализ, като модул на съхранение и модул на загуби, заедно с коефициента на загуби tan δ, софтуерът, разбира се, позволява и представянето на многозадачна работа (едновременно измерване и оценка), както и многомодулна работа с цялата серия 200 (едновременна работа на няколко модула) ...", както беше посочено в тогавашната брошура NETZSCH DMA 242.
Патентована технология и най-добрият DMA на пазара
Може би си спомняте, че през април Стефан Кнапе ни запозна с вехите от историята на ДСК. Ето и неговото изказване за този революционен тогава ДМА 242: "DMA беше първият инструмент в историята на компанията, с който не само извършвахме термичен анализ, но и допълнително определяхме механичните свойства при различни сили, деформации и честоти, важни за практиката. Патентованата система от датчици за преместване ("Straine gage") беше новаторска по онова време със своята разделителна способност до 0,5 nm (нанометра!)".
Стефан Кнапе работи за нас повече от 30 години. През 90-те години на миналия век той заема длъжността продуктов мениджър за серията инструменти 200 с DSC, TGA и DMA. Тъй като по онова време NETZSCH не беше толкова известен в областта на полимерите, той опакова настолния инструмент DMA в багажника на колата си и обикаля, за да посещава клиенти в Германия - с успех: през 1995/96 г. вече се радвахме на висока степен на информираност и имахме най-добрия DMA на пазара.
Последваха многобройни семинари за DMA в Германия, а по-късно и в останалата част на Европа и Китай. Между 1996 г. и 2004 г. в Зелб се провеждат все по-популярни срещи на потребителите на DMA за обсъждане и провеждане на тестове на живо на влиятелни параметри, като честота, сила, амплитуда на деформация, температурен диапазон, тип държач на пробата, геометрия на пробата, консистенция на пробата и др.
Допълнителни инструменти - DMA 242 C и DMA 242 D - бяха пуснати в експлоатация съответно през 2000 г. и 2013 г. Версия C се характеризираше с петизмерно калибриране на коравината на системата и беше използвана при замяната на стоманата с по-леки, почти толкова твърди пластмаси, подсилени с въглеродни влакна, в автомобилните приложения.
Представяне на DMA 242 E Artemis
През 2013 г. NETZSCH стартира DMA 242 E Artemis. Той се отличава с множество иновации:
- По-голям обхват на силата: ±12 N динамично и 12 N статично
- Повече от 30 различни държачи за проби
- Генератор на влажност: напр. за изследване на влиянието на водата като пластификатор за полиамиди
- Proteus®® софтуер, съвместим с други инструменти на NETZSCH като DSC, TGA, DIL, TMA, DEA
- Директно сравнение на кривата с резултатите от други методи за измерване на NETZSCH
Благодарение на модулния си дизайн, разнообразието от държачи за проби и охладителни системи, DMA 242 E Artemis и до днес е в състояние да покрие широк спектър от приложения и условия на пробите. Разнообразието от различни възможности за разширяване го прави идеален инструмент за всяка лаборатория и по този начин сигурна и дългосрочна инвестиция.
Научете повече тук: DMA 242 E Artemis - NETZSCH Анализиране и тестване
Следващата седмица ще научите как NETZSCH навлезе на пазара на каучукови изделия и гуми с помощта на DMA за високо натоварване. Останете на линия!