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Häufig gestellte Fragen
Webinar: So funktioniert die Dynamisch Mechanische Analyse (DMA)
14. Februar 2023 | Dr. Thomas Haenel
Könnte ich theoretisch auch Additive in Compounds testen, also z.B. hydrolysestabilisiertes PA gegenüber nicht stabilisiertem PA?
Im Prinzip ja, dann kann man den Einfluss des Additivs erkennen. Ein einfaches Beispiel sind Weichmacher. Zum einen senken diese in der Regel den Modul des Materials und es wird weicher, zum anderen verschiebt sich dadurch auch die Lage des Glasübergangsbereiches zu niedrigeren Temperaturen. Dadurch ändert sich auch das Dämpfungsverhalten. Bei Ihrem Beispiel mit den hydolysestabilisierten Polyamiden kann man dann beispielsweise mit einem Feuchtegenerator bei einer bestimmten Luftfeuchtigkeit messen, um zu sehen, wie es sich im Vergleich zu den nicht stabilisierten verhält, d.h. ich erkenne z.B. bei höheren Temperaturen einen Verlust an Steifigkeit.
Warum erreicht E'' bei Tg ein Maximum und fällt dann wieder ab, anstatt hoch zu bleiben? Die viskosen Eigenschaften (Energieverlust) bleiben doch erhalten.
Da weniger Kraft benötigt wird, um eine bestimmte Verformung zu erreichen, wenn das Material weicher wird, nehmen alle Spannungen im Material ab. Makroskopisch bedeutet das für den Verlustmodul, dass die Ketten leichter aneinander vorbeikommen. Mit steigender Temperatur verringern sich daher auch die inneren Reibungskräfte, d.h. die inneren Verluste nehmen ab. Der Speichermodul kann also nicht konstant hoch bleiben.
Thema Alterung: Wie kann ich Umwelteinflüsse auf GFK-Werkstoffe erkennen?
Bei Vergleichsmessung von nicht gealterten und gealterten Proben werden sicherlich Unterschiede in den Modulen auftreten, z.B. kann das Dämpfungsverhalten abnehmen oder sich zu anderen Temperaturen verschieben.
Die Kombination von hohem Modul und hoher Dämpfung ist generell eine Herausforderung. Ist das überhaupt möglich bzw. haben Sie so etwas schon einmal mittels DMA gemessen?
Das sind im Wesentlichen zwei Effekte, die gegeneinander laufen. Der hohe Modul ‒ damit ist der Speichermodul gemeint ‒ zeichnet ein sehr elastisches Material aus. Gleichzeitig möchte man jedoch auch einen hohen viskosen Anteil haben, d.h. man möchte möglichst viel Energie im Material haben. Das ist natürlich schwierig. Eine Möglichkeit könnte sein, dass man über die Compoundierung einen Verbraucher einbringt. Das heißt, ich nehme ein sehr steifes Material als Grundmatrix und bringe dann ein Material ein, das sehr weich sein kann oder eine hohe Dämpfung hat. Das verhält sich jedoch wie beim Legieren von Metallen und dem Schmelzpunkt; die Legierung wird nie den Schmelzpunkt des Metalls erreichen, das den höchsten Schmelzpunkt aufweist.
Wie zuverlässig ist der Messwert des E-Moduls, wenn ich keine exakt planparallele Probe habe, sondern einen Probenradius von 50 mm und mit dem 1 mm-Stempel messe?
Für die Penetration sind planparallele Proben sehr wichtig, damit der Stempel mit seiner gesamten Fläche auf der Probe aufliegt. Allerdings ist die Penetration insgesamt nicht so gut geeignet, um wirklich genaue Werte zu erhalten. Man muss z.B. beachten, dass bei der Penetration Randeffekte auftreten, und zwar an der Stelle, an der der Stempel auf das Material trifft, wird das Material am Rand mit in die Penetration gezogen, es kommen also Schubkräfte mit ins Spiel. Außerdem hängt es auch von der Probendicke ab; eine dünne Probe hat einen anderen Modul als eine dicke Probe, da der Weg zum Probenhalter kürzer ist. In der Penetration würde ich persönlich nur relative Messungen machen, z.B. für Chargenvergleiche, sonst würde ich auf die klassischen Messungen zurückgreifen.
Wie sieht es bei teilkristallinen Polymeren aus? Hier treten manchmal zusätzlich Kaltkristallisationseffekte oberhalb der Tg auf, was die Bewertung etwas komplizierter macht. Gibt es spezielle Hinweise/Testprogramme für teilkristalline Polymere?
Teilkristalline Polymere zeigen im einfachsten Fall zwei Stufen in der Speichermodulkurve, wobei eine die GlasübergangstemperaturDer Glasübergang gilt als eine der wichtigsten Eigenschaften amorpher und teilkristalliner Materialien, wie z.B. anorganische Gläser, amorphe Metalle, Polymere, Pharmazeutika und Lebensmittel, usw., und bezeichnet den Temperaturbereich, in dem sich die mechanischen Eigenschaften des Material von einem harten und spröden Zustand in einen weicheren, verformbaren oder gummiartigen Zustand ändern.Glasübergangstemperatur und die andere das Aufschmelzen der Kristalle ist. Treten zusätzliche Umwandlungen auf, kann es komplizierter werden. Ohne ein konkretes Beispiel wird es jedoch schwierig sein, eine Aussage darüber zu treffen, was mit Ihren Materialien passiert und wie sie zu bewerten sind. Letztendlich sehe ich in der DMA alle Arten von Umwandlungen des Polymers, die zu einer Veränderung der mechanischen Eigenschaften führen. Bei den Testprogrammen stellt sich auch die Frage, was man an seinen Materialien feststellen möchte.