Úvod
Díly z polymerních materiálů se hojně používají ve všech oblastech, kde rozhodující roli hraje snížení hmotnosti a hospodárná výroba. Přestože se díly ze vstřikovaných termoplastů používají v automobilovém průmyslu již desítky let, poptávka po lehkých řešeních pro moderní automobily stále roste. Zejména pro vývoj elektromobilů a pro snižování emisíCO2 se používá stále více automobilových dílů z lehkých materiálů.
Zvýšené používání plastů vyžaduje prostředky pro zajištění stálé kvality a stability dílů. Zde hraje významnou roli materiálová analýza. Mechanické vlastnosti dílů jsou významně ovlivňovány mnoha procesními kroky. Například pouhé lakování plastu může změnit jeho fyzikální vlastnosti do té míry, že v nejhorším případě dojde k jeho selhání při přiměřeném zatížení. Proto je důležité zaručit stálou kvalitu materiálů v průběhu celého výrobního procesu, od začátku až do konce. Metody termické analýzy, jako je diferenční skenovací kalorimetrie (DSC), jsou ideálními nástroji pro řešení takovýchto otázek. V zde posuzovaném případě vykazovala součást pouzdra vyrobená z polyamidu 6 vyztuženého skleněnými vlákny křehnutí v místě háčku spony během spojení se sponovými spoji. Během instalace součásti se klip zlomil. U takovýchto poruch je zásadní prověřit všechny potenciální ovlivňující faktory v celém výrobním řetězci.
Výsledky testů
Analýza DSC poškozeného dílu a kontrolního dílu iO rychle identifikovala příčinu poruchy. DSC křivky jsou uvedeny na obrázku 1. Pro analýzu složení materiálu se vždy vyhodnocují křivky2. ohřevu, protože případné vlivy tepelné historie již nejsou přítomny. Spolu se skelným přechodem vzorku při 50,9 °C vykazoval kontrolní díl (zelená křivka) endotermu tání při 221 °C s entalpií tání 53,7 J/g (typická pro čistý PA 6). NiO část (poškozená) však vykazovala měřitelně odlišné chování, s teplotním vrcholem při 215 °C a entalpií 45,2 J/g.
Profil tání části niO, zobrazený ve zvětšeném měřítku na obrázku 2, vykazuje také druhý vrchol při 239 °C. Výsledky DSC měření ukazují, že materiál poškozeného dílu již není čistý Polyamid 6, ale spíše směs Polyamidu 6 a Polyamidu 66. Tyto dvě složky mohou tvořit eutektikum, což vysvětluje posun teploty tání z 221 °C (čistý PA 6) na 215 °C (PA 6 + PA 66). Rozdíly mezi oběma vzorky jsou patrné také z jejich odlišných krystalizačních profilů při ochlazování (obr. 3)
Při DSC analýze je KrystalizaceKrystalizace je fyzikální proces tuhnutí při vzniku a růstu krystalů. Při tomto procesu se uvolňuje krystalizační teplo.krystalizace pozorována jako exotermický jev. Zvětšené měřítko na obr. 4 dále ukazuje vyšší teplotu počátku KrystalizaceKrystalizace je fyzikální proces tuhnutí při vzniku a růstu krystalů. Při tomto procesu se uvolňuje krystalizační teplo.krystalizace materiálu z části iO při 217 °C ve srovnání s 203 °C u čistého vzorku PA6. Plocha píku je rovněž menší pro iO část.
Závěr
Tento příklad jasně ukazuje, že složení materiálu má měřitelný vliv na vlastnosti hotového dílu a že pomocí termické analýzy lze zabránit poruchám při sledování kvality suroviny. Kontrolu kvality lze provést s relativně malým úsilím pomocí termické analýzy pomocí DSC.