05.10.2022 by Aileen Sammler
60 år med NETZSCH-Gerätebau: Historien om den dynamisk-mekaniske analyse
Ideel elastisk adfærd, dvs. fuldstændig og øjeblikkelig tilbagevenden til den oprindelige form, når kraftpåvirkningen fjernes, findes kun i teorien. I praksis er alle materialers egenskaber en funktion af frekvensen, som enten kan være mere eller mindre udtalt på grund af intern friktion. Denne opførsel kaldes viskoelastisk.
Dynamisk mekanisk analyse (DMA) er en uundværlig metode til bestemmelse af de viskoelastiske egenskaber for de fleste polymermaterialer såsom forstærket og uforstærket termoplast, duromerer eller elastomerer. Med denne analysemetode kan mekaniske egenskaber undersøges kvantitativt som en funktion af temperatur, tid og frekvens af en påført oscillerende prøvebelastning.
I oktober måned vil vi rapportere om DMA'ens historie og afsløre detaljer om vores brede DMA-produktportefølje og dens mangeartede anvendelser inden for kvalitetssikring, forskning og udvikling.
Som vi allerede har rapporteret i de sidste måneder af vores årelange NETZSCH-Gerätebau 60-års jubilæumskampagne, var NETZSCH oprindeligt kun specialiseret i højtemperaturområdet, dvs. keramik, glas, metaller og byggematerialer. Senere ønskede virksomheden også at blive aktiv i den ekspansive polymersektor og blev derfor intensivt involveret i lavtemperaturområdet. Til den omfattende analyse af polymerer var der brug for dynamisk-mekanisk analyse (DMA) sammen med DSC- og TGA-metoderne - som på det tidspunkt, i begyndelsen af 90'erne, stadig havde brug for at blive udviklet.
Den 7. maj 1992 præsenterede NETZSCH-Gerätebau GmbH den første DMA 442 på analytica-messen i München. Den blev omdøbt til DMA 242 kort tid efter, da instrument 200-serien bestående af DMA, DSC 200 og TG 209 i mellemtiden var blevet født. Med DMA 242 blev også det første NETZSCH -instrument baseret på Windows-software (tidligere DOS-baseret) udviklet! DMA 242 dækkede temperaturområdet fra -150 °C til 600 °C - allerede bredt for sin tid.
Målet var at bestemme de viskoelastiske egenskaber af polymerer og kompositter, eller specifikt det komplekse E-modul (lagringsmodul E', ViskositetsmodulDet komplekse modul (viskøse komponent), tabsmodul eller G'', er den "imaginære" del af prøvens samlede komplekse modul. Denne viskøse komponent angiver den væskelignende eller ude af fase reaktion i den prøve, der måles. tabsmodul E"), tabsfaktor tan δ(tan delta) og termiske FaseovergangeUdtrykket faseovergang (eller faseændring) bruges oftest til at beskrive overgange mellem fast, flydende og gasformig tilstand.faseovergange som f.eks. glasovergangen. Det nye DMA-instrument var primært rettet mod de store bilproducenter og deres leverandører, elektroniksektoren samt fødevareteknologi og -farmaci.
Det første instrument, der blev solgt i 1993, blev leveret til Sydkorea. Interessant nok var anvendelsesområdet ikke i polymersektoren, men i fødevaresektoren: Den nye kunde brugte DMA'en til at analysere vingummibamser ved at måle gendannelsesadfærden for at etablere en sammenhæng med tyggeadfærden.
Revolutionerende multifrekvensmåling
Den første DMA havde kun tre prøveholdere - til bøjning, kompression og penetration. Senere blev der udviklet prøveholdere til træk og lineær forskydning. I 1999 udvidede NETZSCH temperaturområdet til -170 °C takket være det nyudviklede CC200 LN2-kølesystem baseret på flydende nitrogen.
Helt revolutionerende på det tidspunkt var multifrekvensmålingen til oprettelse af den såkaldte masterkurve, som blev brugt til at ekstrapolere et materiales opførsel ved frekvenser uden for måleområdet. Denne softwarefunktion var allerede integreret i standardsoftwaren.
"Ud over de analysedata, der oftest bruges i praksis, såsom lagrings- og ViskositetsmodulDet komplekse modul (viskøse komponent), tabsmodul eller G'', er den "imaginære" del af prøvens samlede komplekse modul. Denne viskøse komponent angiver den væskelignende eller ude af fase reaktion i den prøve, der måles. tabsmodul sammen med tabsfaktor tan δ, giver softwaren naturligvis også mulighed for præsentation af multitasking-drift (samtidig måling og evaluering) samt multimoduldrift med hele 200-serien (samtidig drift af flere moduler) ..." som der stod i NETZSCH DMA 242-brochuren på det tidspunkt.
Patenteret teknologi og den bedste DMA på markedet
Du husker det måske - Stephan Knappe gjorde os allerede bekendt med milepælene i DSC's historie i april. Her er hans erklæring om den dengang revolutionerende DMA 242: "DMA'en var det første instrument i virksomhedens historie, hvor vi ikke kun analyserede termisk, men også bestemte de mekaniske egenskaber ved forskellige kræfter, deformationer og frekvenser, der er vigtige for praksis. Det patenterede forskydningstransducersystem ("straine gage") var banebrydende på det tidspunkt med sin opløsning på op til 0,5 nm (nanometer!)".
Stephan Knappe har arbejdet for os i mere end 30 år. I 90'erne var han produktchef for 200-instrumentserien med DSC, TGA og DMA. Da NETZSCH ikke var så kendt inden for polymerområdet på det tidspunkt, pakkede han DMA-benchtop-instrumentet i bagagerummet på sin bil og kørte rundt for at besøge kunder i Tyskland - med succes: I 1995/96 havde vi allerede en høj kendskabsgrad og havde den bedste DMA på markedet.
Talrige DMA-workshops fulgte i Tyskland og senere i resten af Europa og Kina. Mellem 1996 og 2004 blev der afholdt populære DMA-brugermøder i Selb, hvor man diskuterede og udførte live-tests af indflydelsesrige parametre som frekvens, kraft, deformationsamplitude, temperaturområde, prøveholdertype, prøvegeometri, prøvekonsistens osv.
Yderligere instrumenter, DMA 242 C og DMA 242 D, blev lanceret i henholdsvis 2000 og 2013. Version C havde en femdimensionel kalibrering af systemets stivhed og blev brugt til at erstatte stål med lettere, næsten lige så stiv kulfiberforstærket plast i bilindustrien.
Lancering af DMA 242 E Artemis
I 2013 lancerede NETZSCH DMA 242 E Artemis. Den har en række nyskabelser:
- Større kraftområde: ±12 N dynamisk og 12 N statisk
- Mere end 30 forskellige prøveholdere
- Fugtgenerator: f.eks. til undersøgelse af vandets indflydelse som blødgører for polyamider
- Proteus®® software, kompatibel med andre NETZSCH instrumenter som DSC, TGA, DIL, TMA, DEA
- Direkte kurvesammenligning med resultater fra andre NETZSCH målemetoder
Takket være det modulære design, forskellige prøveholdere og kølesystemer er DMA 242 E Artemis i stand til at dække en bred vifte af anvendelser og prøvebetingelser den dag i dag. En række forskellige udvidelsesmuligheder gør det til et ideelt instrument for ethvert laboratorium og dermed til en sikker og langsigtet investering.
Få mere at vide her: DMA 242 E Artemis - NETZSCH Analyse og test
I næste uge vil du lære, hvordan NETZSCH kom ind på gummi- og dækmarkedet ved hjælp af high-load DMA'en. Hold dig opdateret!