Úvod
Důležitými parametry pro měření DSC jsou definované rychlosti ohřevu a chlazení. Mezinárodní normy doporučují rychlost ohřevu 10 K/min nebo 20 K/min (ISO 11357, DIN 53765, ASTM E793, ASTM E794) při snaze o dosažení termodynamické rovnováhy. Naproti tomu cílem kontroly a zajištění kvality při zpracování polymerů je rychlejší získání smysluplných výsledků měření pomocí vyšších rychlostí ohřevu (např. 40 K/min). Hlavním cílem je porovnat aktuální měření na vyřazeném dílu s kontrolním dílem.
Vliv rychlosti ohřevu a chlazení na příkladu PBT
Obrázek 1 ukazuje chování polybutylen tereftalátu (PBT) při tání při zvyšující se rychlosti ohřevu. Měření byla provedena na přístroji DSC 204 F1 Phoenix® v dusíkové atmosféře. Při relativně vysoké rychlosti ohřevu 40 K/min se u semikrystalického PBT již neprojevuje typické tání ß-fáze pozorované u menších krystalitů, ale pouze hlavní pík tání (zde při 228 °C). Při pokusu o identifikaci materiálu by se zde dalo nesprávně předpokládat, že se jedná o polyamid (PA 6). Při nižší rychlosti ohřevu 10 K/min se již ß-fáze jasně odděluje od hlavního píku při 217 °C; to je typické pro PBT a nevyskytuje se to u PA6.
Řízené ochlazování taveniny pomocí intrachladicího zařízení vede ke krystalizaci PBT (obr. 2). S rostoucí rychlostí ochlazování se počátek tuhnutí (extrapolovaný konec, směr pohledu zprava doleva) i teplota krystalizačního píku posouvají k nižším hodnotám (obr. 3). S rostoucí rychlostí ochlazování se krystalizační pík nejen zvětšuje, ale také se rozšiřuje do širšího teplotního rozsahu. Přestože se při vstřikování používají podstatně vyšší rychlosti chlazení, DSC poskytuje důležité informace o tom, kdy nebo při jaké teplotě lze díl bezpečně a bez nebezpečí deformace vyjmout z nástroje.
Souhrn
Operátor sice pečlivě provede teplotní kalibraci při vyšších rychlostech ohřevu a zaznamená posun teploty vrcholu tání při vyšších hodnotách, ale pak je často překvapen, že měření DSC na skutečném vzorku polymeru neposkytuje požadovaný výsledek. Vysoká rychlost ohřevu způsobuje posun tepelných efektů; jednotlivé píky nebo fáze tání již nelze spolehlivě oddělit. Rychlost ochlazování má také vliv na chování při krystalizaci. Rychlá rychlost chlazení způsobuje zpoždění KrystalizaceKrystalizace je fyzikální proces tuhnutí při vzniku a růstu krystalů. Při tomto procesu se uvolňuje krystalizační teplo.krystalizace, ale slouží k optimalizaci výrobních procesů.