05.10.2022 by Aileen Sammler
60 let NETZSCH-Gerätebau: Historie dynamicko-mechanické analýzy
Ideální elastické chování, tj. úplný a okamžitý návrat do původního tvaru po odstranění působení síly, existuje pouze teoreticky. V praxi jsou vlastnosti všech materiálů funkcí frekvence, která může být v důsledku vnitřního tření výraznější nebo méně výrazná. Toto chování se nazývá viskoelastické.
Dynamická mechanická analýza (DMA) je nepostradatelnou metodou pro stanovení viskoelastických vlastností převážně polymerních materiálů, jako jsou vyztužené a nevyztužené termoplasty, duromery nebo elastomery. Pomocí této metody analýzy lze kvantitativně zkoumat mechanické vlastnosti v závislosti na teplotě, čase a frekvenci přiloženého oscilujícího zatížení vzorku.
V měsíci říjnu budeme informovat o historii DMA a odhalíme podrobnosti o našem širokém portfoliu produktů DMA a jejich mnohostranném využití při zajišťování kvality, výzkumu a vývoji.
Jak jsme již informovali v minulých měsících naší celoroční kampaně k 60. výročí NETZSCH-Gerätebau, NETZSCH se zpočátku specializoval pouze na oblast vysokých teplot, tj. keramiku, sklo, kovy a stavební materiály. Později chtěla společnost působit i v expanzivním polymerním sektoru, a tak se intenzivně zapojila do nízkoteplotního sortimentu. Pro komplexní analýzu polymerů byla vedle metod DSC a TGA zapotřebí dynamicko-mechanická analýza (DMA), která v té době, na počátku 90. let, ještě potřebovala vývoj.
Dne 7. května 1992 představila společnost NETZSCH-Gerätebau GmbH na veletrhu analytica v Mnichově první model DMA 442. Krátce nato byl přejmenován na DMA 242, protože mezitím se zrodila řada přístrojů 200 sestávající z přístrojů DMA, DSC 200 a TG 209. V té době již byl přístroj DMA 242 v provozu. S přístrojem DMA 242 byl také vyvinut první přístroj NETZSCH založený na softwaru Windows (dříve na DOSu)! DMA 242 pokrýval teplotní rozsah od -150 °C do 600 °C - na svou dobu již široký.
Cílem bylo stanovit viskoelastické vlastnosti polymerů a kompozitů, konkrétně Komplexní modulKomplexní modul se skládá ze dvou složek, a to z modulu skladovatelnosti a modulu ztrát. Skladovací modul (neboli Youngův modul) popisuje tuhost a ztrátový modul popisuje tlumicí (neboli viskoelastické) chování příslušného vzorku pomocí metody dynamické mechanické analýzy (DMA). komplexní modul E (Pružnost a modul pružnostiPružnost pryže nebo entropická pružnost popisuje odolnost jakéhokoli pryžového nebo elastomerového systému proti vnější deformaci nebo deformaci. modul skladovatelnosti E', Viskozní modulKomplexní modul (viskózní složka), ztrátový modul nebo G'' je "imaginární" část vzorků celkového komplexního modulu. Tato viskózní složka udává kapalnou nebo nefázovou odezvu měřeného vzorku. ztrátový modul E"), ztrátový faktor tan δ(tan delta) a tepelné Fázové přechodyTermín fázový přechod (nebo fázová změna) se nejčastěji používá pro popis přechodů mezi pevným, kapalným a plynným skupenstvím.fázové přechody, např. skelný přechod. Nový přístroj DMA byl určen především pro velké výrobce automobilů a jejich dodavatele, odvětví elektroniky a potravinářské technologie a farmacii.
První prodaný přístroj byl v roce 1993 dodán do Jižní Koreje. Zajímavé je, že oblast použití se netýkala polymerního, ale potravinářského sektoru: Nový zákazník použil DMA k analýze gumových medvídků, přičemž měřil chování při zotavování, aby zjistil souvislost s chováním při žvýkání.
Revoluční multifrekvenční měření
První zařízení DMA mělo pouze tři držáky vzorků - pro ohyb, stlačení a průnik. Později byly vyvinuty držáky vzorků pro tah a lineární smyk. V roce 1999 rozšířil NETZSCH teplotní rozsah na -170 °C díky nově vyvinutému chladicímu systému CC200 LN2 na bázi kapalného dusíku.
Naprosto revoluční bylo v té době multifrekvenční měření pro vytvoření tzv. hlavní křivky, která sloužila k extrapolaci chování materiálu při frekvencích mimo rozsah měření. Tato softwarová funkce byla již integrována do standardního softwaru.
"Kromě analytických údajů nejčastěji používaných v praxi, jako je modul skladnosti a Viskozní modulKomplexní modul (viskózní složka), ztrátový modul nebo G'' je "imaginární" část vzorků celkového komplexního modulu. Tato viskózní složka udává kapalnou nebo nefázovou odezvu měřeného vzorku. ztrátový modul spolu se ztrátovým činitelem tan δ, software samozřejmě umožňuje také prezentaci víceúlohového provozu (současné měření a vyhodnocování) a také vícemodulový provoz s celou řadou 200 (současný provoz více modulů) ...", jak bylo uvedeno v tehdejší brožuře NETZSCH DMA 242.
Patentovaná technologie a nejlepší DMA na trhu
Možná si vzpomínáte - Stephan Knappe nás již v dubnu seznámil s milníky historie DSC. Zde je jeho vyjádření k tomuto tehdy revolučnímu DMA 242: "DMA byl prvním přístrojem v historii společnosti, s nímž jsme nejen tepelně analyzovali, ale navíc stanovovali mechanické vlastnosti při různých silách, deformacích a frekvencích důležitých pro praxi. Patentovaný systém snímačů posunutí ("straine gage") byl v té době průlomový svým rozlišením až 0,5 nm (nanometrů!).".
Stephan Knappe u nás pracuje již více než 30 let. V 90. letech zastával pozici produktového manažera pro řadu přístrojů 200 s DSC, TGA a DMA. Protože v té době nebyla stránka NETZSCH v oblasti polymerů tak známá, sbalil stolní přístroj DMA do kufru svého auta a jezdil objíždět zákazníky v Německu - s úspěchem: v letech 1995/96 jsme se již těšili vysokému povědomí a měli jsme nejlepší DMA na trhu.
Následovaly četné semináře DMA v Německu a později i ve zbytku Evropy a v Číně. V letech 1996-2004 se v Selbu konala stále oblíbenější setkání uživatelů DMA, na kterých se diskutovalo a prováděly živé testy vlivných parametrů, jako je frekvence, síla, amplituda deformace, rozsah teplot, typ držáku vzorku, geometrie vzorku, konzistence vzorku atd.
Další přístroje DMA 242 C a DMA 242 D byly uvedeny na trh v roce 2000, resp. 2013. Verze C obsahovala pětirozměrnou kalibraci tuhosti systému a byla použita při nahrazování oceli lehčími, téměř stejně tuhými plasty vyztuženými uhlíkovými vlákny v automobilových aplikacích.
Uvedení modelu DMA 242 E Artemis na trh
V roce 2013 uvedla společnost NETZSCH na trh model DMA 242 E Artemis. Je vybaven řadou inovací:
- Větší rozsah síly: ±12 N dynamicky a 12 N staticky
- Více než 30 různých držáků vzorků
- Generátor vlhkosti: např. pro zkoumání vlivu vody jako změkčovadla polyamidů
- Proteus®® software, kompatibilní s dalšími přístroji NETZSCH, jako jsou DSC, TGA, DIL, TMA, DEA
- Přímé porovnání křivek s výsledky z jiných měřicích metod NETZSCH
Díky modulární konstrukci, různým držákům vzorků a chladicím systémům je přístroj DMA 242 E Artemis schopen pokrýt širokou škálu aplikací a podmínek pro vzorky ještě dnes. Díky různým možnostem rozšíření je ideálním přístrojem pro každou laboratoř a představuje tak bezpečnou a dlouhodobou investici.
Více informací najdete zde: DMA 242 E Artemis - NETZSCH Analýza a testování
Příští týden se dozvíte, jak NETZSCH vstoupil na trh s pryží a pneumatikami pomocí vysokozátěžového DMA. Zůstaňte naladěni!