Wie verhalten sich viskoelastische Polymere?

Die dynamisch-mechanischen Eigenschaften viskoelastischer Polymermaterialien sind abhängig von der Einsatztemperatur, der Art der auf die Probe ausgeübten oszillierenden Kraft und der Frequenz oder Zeitabhängigkeit der aufgebrachten oszillierenden Kraft. Der ermittelte Elastizitätsmodul des Polymermaterials ist keine konstante Zahl, sondern eine Funktion der Temperatur, Zeit und Frequenz der oszillierenden Kraft, die auf die Probe mit definierter Geometrie einwirkt.

Methode

Während des Tests wird eine sinusförmige Kraft (SpannungSpannung ist definiert als Kraftniveau, das auf eine Probe mit definiertem Querschnitt aufgebracht wird (Spannung = Kraft/Fläche). Proben mit runden oder rechteckigen Querschnitten können komprimiert oder gestreckt werden. Elastische Materialien, wie Elastomere, können bis um das 5- oder 10-fache ihrer ursprünglichen Länge gedehnt werden.Spannung σ) auf die Probe (Eingang) aufgebracht. Dies hat eine sinusförmigen Deformation (DehnungDehnung beschreibt die Deformation eines Materials, das durch eine von außen einwirkende Kraft oder Spannung mechanisch belastet wird. Gummimischungen zeigen Kriech-Eigenschaften, wenn eine statische Last aufgebracht wird.Dehnung ε; Ausgang) zur Folge. 

Gewisse Materialien wie Polymere zeigen ein viskoelastisches Verhalten, d.h., sie weisen sowohl elastische (entsprechend einer Feder) als auch viskose Eigenschaften (entsprechend eines idealen Dämpfers) auf. Aufgrund dieses viskoelastischen Verhaltens sind die entsprechenden Spannungs- und Dehnungskurven verschoben. Diese Abweichung bezeichnet man als Phasenverschiebung δ. Das Antwortsignal (Dehnung, ε) wird mittels Fourier-Transformation in einen “In-Phase”- und einen “Außer Phase”-Anteil aufgeteilt.

Die Methode ist zum Beispiel in ISO 6721-1 bis 12, ASTM D4065-90, ASTM D4092-90, ASTM D4473-95, ASTM D5418-99, ASTM D5023-99, ASTM D5024-95a, ASTM D5026-95a, ASTM D5279-99, ASTM E1640-94 und ASTM E1867-97 beschrieben.

Welche Materialien können getestet werden?

Von Flüssigkeiten, Gummi über faserverstärkte Kunststoffe, von Lebensmitteln und Pharmazeutika bis hin zu Metallen und Keramiken ‒ alle diese Materialien können mittels DMA durch Anwendung unterschiedlicher Probenhalter, Zubehör und Messmethoden untersucht werden.