Úvod
Tepelnou vodivost lze stanovit různými metodami. Jednou ze zavedených a uznávaných metod je LFA (Laser Flash Analysis). Při této metodě se primárně určuje Tepelná difuzivitaTepelná difuzivita (a s jednotkou mm2/s) je specifická vlastnost materiálu, která charakterizuje nestacionární vedení tepla. Tato hodnota popisuje, jak rychle materiál reaguje na změnu teploty.tepelná difuzivita, α; poté je možné spolu s údaji o hustotě, ρ, a měrné tepelné kapacitě, Měrná tepelná kapacita (cp)Tepelná kapacita je fyzikální veličina specifická pro daný materiál, která se určuje jako podíl množství tepla dodaného vzorku a výsledného zvýšení teploty. Měrná tepelná kapacita se vztahuje k jednotkové hmotnosti vzorku.cp, vypočítat tepelnou vodivost, λ, pomocí vzorce 1.
Ke stanovení tepelné vodivosti pomocí LFA jsou tedy zapotřebí celkem tři měření různých vlastností. Pomocí přístroje TCT 716 Lambda, který pracuje podle metody GHFM (Guarded Heat Flow Meter), lze však tepelnou vodivost měřit přímo. To snižuje nároky na měření a usnadňuje uživateli generování požadované měřené hodnoty.
PEEK (polyether ether keton)
PEEK (polyether ether keton) je vysoce tavitelný polymer a vysoce výkonný termoplast. Díky své vynikající odolnosti se PEEK často používá tam, kde musí odolávat vysokému zatížení za nepříznivých tepelných a/nebo chemických podmínek. Příklady použití lze nalézt v leteckém a kosmickém průmyslu, zdravotnické technice a chemickém průmyslu.
Podmínky měření
Na PEEKu byla provedena následující měření. Všechny vzorky byly připraveny z větší tyče.
- Stanovení tepelné vodivosti pomocí přístroje TCT 716 Lambda na dvou vzorcích o průměru 51 mm a tloušťce 3 mm.
- Stanovení tepelné difuzivity pomocí přístroje LFA 467 HyperFlash® na dvou vzorcích o průměru 12,7 mm a tloušťce 2 mm.
- Stanovení hustoty při pokojové teplotě pomocí vztlakové metody na vzorcích LFA.
- Stanovení měrné tepelné kapacity metodou DSC 204 F1 Phoenix® na dvou vzorcích o průměru 4 mm a tloušťce 1 mm.
Výsledky měření
Na obrázku 1 jsou uvedeny výsledky tepelné vodivosti PEEK měřené pomocí TCT v závislosti na teplotě. Modré a zelené body nebo kosočtverce ukazují výsledky pro dva vzorky PEEK na dvou různých přístrojích TCT od 25 °C do maximálně 250 °C. Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.Tepelná vodivost má tendenci se zvyšující se teplotou růst. Měření TCT vykazují dobrou reprodukovatelnost maximálně ±2 %. Přístroje TCT byly pro měření kalibrovány taveným oxidem křemičitým.
Obrázek 2 shrnuje výsledky měření TCT a LFA. Oranžový a žlutý křížek znázorňují výsledky získané pomocí LFA. Pro tento účel byla stanovena Měrná tepelná kapacita (cp)Tepelná kapacita je fyzikální veličina specifická pro daný materiál, která se určuje jako podíl množství tepla dodaného vzorku a výsledného zvýšení teploty. Měrná tepelná kapacita se vztahuje k jednotkové hmotnosti vzorku.měrná tepelná kapacita pomocí DSC a HustotaHmotnostní hustota je definována jako poměr mezi hmotností a objemem. hustota byla stanovena při pokojové teplotě. Červené tečky s chybovými úsečkami představují průměrnou hodnotu všech měření. Výsledky všech testů se pohybují v rozmezí ± 5 %.
Souhrn
S TCT 716 Lambda je stanovení tepelné vodivosti snadné a naměřenou hodnotu lze určit přímo. Srovnání s jinými zavedenými metodami, jako je LFA, ukazuje dobrou shodu i reprodukovatelnost výsledků měření.