05.10.2022 by Aileen Sammler
60 χρόνια NETZSCH-Gerätebau: Η ιστορία της Δυναμικής-Μηχανικής Ανάλυσης
Η ιδανική ελαστική συμπεριφορά, δηλαδή η πλήρης και άμεση επιστροφή στην αρχική μορφή μετά την άρση της εφαρμογής της δύναμης, υπάρχει μόνο στη θεωρία. Στην πράξη, οι ιδιότητες όλων των υλικών είναι συνάρτηση της συχνότητας, η οποία μπορεί να είναι είτε πιο έντονη είτε λιγότερο έντονη λόγω της εσωτερικής τριβής. Αυτή η συμπεριφορά ονομάζεται ιξωδοελαστική.
Η δυναμική μηχανική ανάλυση (DMA) είναι μια απαραίτητη μέθοδος για τον προσδιορισμό των ιξωδοελαστικών ιδιοτήτων κυρίως πολυμερών υλικών, όπως τα ενισχυμένα και μη ενισχυμένα θερμοπλαστικά, τα δουρομερή ή τα ελαστομερή. Με αυτή τη μέθοδο ανάλυσης, οι μηχανικές ιδιότητες μπορούν να εξεταστούν ποσοτικά ως συνάρτηση της θερμοκρασίας, του χρόνου και της συχνότητας ενός εφαρμοζόμενου ταλαντευόμενου φορτίου δείγματος.
Κατά τον μήνα Οκτώβριο, θα αναφερθούμε στην ιστορία του DMA και θα αποκαλύψουμε λεπτομέρειες σχετικά με το ευρύ χαρτοφυλάκιο προϊόντων DMA και τις πολύπλευρες εφαρμογές του στη διασφάλιση της ποιότητας, την ανθεκτικότηταarch και την ανάπτυξη.
Όπως έχουμε ήδη αναφέρει τους προηγούμενους μήνες της ετήσιας εκστρατείας μας για την επέτειο των 60 χρόνων της NETZSCH-Gerätebau, η NETZSCH ειδικεύτηκε αρχικά μόνο στην περιοχή υψηλών θερμοκρασιών, δηλαδή στα κεραμικά, το γυαλί, τα μέταλλα και τα δομικά υλικά. Αργότερα, η εταιρεία θέλησε να δραστηριοποιηθεί και στον εκτεταμένο τομέα των πολυμερών και έτσι ασχολήθηκε εντατικά με την περιοχή των χαμηλών θερμοκρασιών. Για την ολοκληρωμένη ανάλυση των πολυμερών ήταν απαραίτητη η δυναμική-μηχανική ανάλυση (DMA) μαζί με τις μεθόδους DSC και TGA - η οποία εκείνη την εποχή, στις αρχές της δεκαετίας του '90, βρισκόταν ακόμη σε στάδιο ανάπτυξης.
Στις 7 Μαΐου 1992, η NETZSCH-Gerätebau GmbH παρουσίασε το πρώτο DMA 442 στην έκθεση analytica στο Μόναχο. Λίγο αργότερα μετονομάστηκε σε DMA 242, καθώς στο μεταξύ είχε γεννηθεί η σειρά οργάνων 200 που αποτελούνταν από τα DMA, DSC 200 και TG 209. Με το DMA 242, αναπτύχθηκε επίσης το πρώτο όργανο NETZSCH που βασιζόταν σε λογισμικό Windows (προηγουμένως βασιζόταν σε DOS)! Το DMA 242 κάλυπτε το εύρος θερμοκρασιών από -150°C έως 600°C - ήδη ευρύ για την εποχή του.
Ο στόχος ήταν να προσδιοριστούν οι ιξωδοελαστικές ιδιότητες των πολυμερών και των σύνθετων υλικών, ή συγκεκριμένα το σύνθετο μέτρο ελαστικότητας Ε (μέτρο αποθήκευσης Ε', μέτρο απώλειας Ε"), ο συντελεστής απώλειας tan δ(tan delta) και οι θερμικές μεταβάσεις φάσης, όπως η υαλώδης μετάβαση. Το νέο όργανο DMA απευθυνόταν κυρίως στους μεγάλους κατασκευαστές αυτοκινήτων και τους προμηθευτές τους, στον τομέα των ηλεκτρονικών, στην τεχνολογία τροφίμων και στη φαρμακευτική.
Το πρώτο όργανο που πωλήθηκε, το 1993, παραδόθηκε στη Νότια Κορέα. Είναι ενδιαφέρον ότι το πεδίο εφαρμογής δεν ήταν στον τομέα των πολυμερών, αλλά στον τομέα των τροφίμων: Ο νέος πελάτης χρησιμοποίησε το DMA για να αναλύσει αρκουδάκια, μετρώντας τη συμπεριφορά ανάκτησης για να δημιουργήσει συσχέτιση με τη συμπεριφορά μάσησης.
Επαναστατική μέτρηση πολλαπλών συχνοτήτων
Το πρώτο DMA είχε μόνο τρεις υποδοχές δειγμάτων - για κάμψη, συμπίεση και διείσδυση. Αργότερα, αναπτύχθηκαν κάτοχοι δειγμάτων για εφελκυσμό και γραμμική διάτμηση. Το 1999, το NETZSCH επέκτεινε το εύρος θερμοκρασιών στους -170°C χάρη στο νεοαναπτυγμένο σύστημα ψύξης CC200 LN2 που βασίζεται σε υγρό άζωτο.
Απολύτως επαναστατική ήταν τότε η μέτρηση πολλαπλών συχνοτήτων για τη δημιουργία της λεγόμενης κύριας καμπύλης, η οποία χρησιμοποιήθηκε για την προεκβολή της συμπεριφοράς ενός υλικού σε συχνότητες πέραν του εύρους μέτρησης. Αυτή η λειτουργία λογισμικού ήταν ήδη ενσωματωμένη στο τυποποιημένο λογισμικό.
"Εκτός από τα δεδομένα ανάλυσης που χρησιμοποιούνται συχνότερα στην πράξη, όπως το μέτρο αποθήκευσης και το μέτρο απωλειών μαζί με τον συντελεστή απωλειών tan δ, το λογισμικό, φυσικά, επιτρέπει επίσης την παρουσίαση της λειτουργίας πολλαπλών εργασιών (ταυτόχρονη μέτρηση και αξιολόγηση) καθώς και τη λειτουργία πολλαπλών μονάδων με ολόκληρη τη σειρά 200 (ταυτόχρονη λειτουργία πολλαπλών μονάδων) ..." όπως αναφερόταν τότε στο φυλλάδιο NETZSCH DMA 242.
Πατενταρισμένη τεχνολογία και το καλύτερο DMA στην αγορά
Μπορεί να θυμάστε - ο Stephan Knappe μας είχε ήδη εξοικειώσει με τα Ορόσημα της Ιστορίας του DSC τον Απρίλιο. Ακολουθεί η δήλωσή του σχετικά με το επαναστατικό τότε DMA 242: "Το DMA ήταν το πρώτο όργανο στην ιστορία της εταιρείας με το οποίο δεν κάναμε μόνο θερμική ανάλυση, αλλά προσδιορίζαμε επιπλέον τις μηχανικές ιδιότητες σε διάφορες δυνάμεις, παραμορφώσεις και συχνότητες σημαντικές για την πράξη. Το κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σύστημα μετατροπέα μετατόπισης ("straine gage") ήταν πρωτοποριακό εκείνη την εποχή με την ανάλυση που είχε έως και 0,5 nm (νανόμετρα!)".
Ο Stephan Knappe εργάζεται για εμάς για περισσότερα από 30 χρόνια. Στη δεκαετία του '90 κατείχε τη θέση του διευθυντή προϊόντων για τη σειρά οργάνων 200 με DSC, TGA και DMA. Καθώς το NETZSCH δεν ήταν τόσο γνωστό στον τομέα των πολυμερών εκείνη την εποχή, έβαλε το όργανο DMA επιτραπέζιας χρήσης στο πορτμπαγκάζ του αυτοκινήτου του και ταξίδευε για να επισκεφθεί πελάτες στη Γερμανία - με επιτυχία: το 1995/96, απολαμβάναμε ήδη ένα υψηλό επίπεδο αναγνωρισιμότητας και είχαμε το καλύτερο DMA στην αγορά.
Ακολούθησαν πολυάριθμα εργαστήρια DMA στη Γερμανία και αργότερα στην υπόλοιπη Ευρώπη και την Κίνα. Μεταξύ του 1996 και του 2004, πραγματοποιήθηκαν στο Selb οι πάντα δημοφιλείς συναντήσεις χρηστών DMA για να συζητηθούν και να διεξαχθούν ζωντανές δοκιμές σε σημαντικές παραμέτρους, όπως η συχνότητα, η δύναμη, το πλάτος παραμόρφωσης, το εύρος θερμοκρασίας, ο τύπος υποδοχής δείγματος, η γεωμετρία του δείγματος, η συνοχή του δείγματος κ.λπ.
Πρόσθετα μέσα, το DMA 242 C και το DMA 242 D, κυκλοφόρησαν το 2000 και το 2013, αντίστοιχα. Η έκδοση C διέθετε ένα πενταδιάστατο σύστημα δυσκαμψίας calibraκαι χρησιμοποιήθηκε στην αντικατάσταση του χάλυβα με ελαφρύτερα, σχεδόν εξίσου άκαμπτα πλαστικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα σε εφαρμογές αυτοκινήτων.
Παρουσίαση του DMA 242 E Artemis
Το 2013, το NETZSCH εγκαινίασε το DMA 242 E Artemis. Διαθέτει μια σειρά από καινοτομίες:
- Μεγαλύτερο εύρος δύναμης: ±12 N δυναμική και 12 N στατική
- Περισσότερες από 30 διαφορετικές υποδοχές δειγμάτων
- Γεννήτρια υγρασίας: π.χ. για τη διερεύνηση της επίδρασης του νερού ως πλαστικοποιητή για τα πολυαμίδια
- Proteus®® λογισμικό, συμβατό με άλλα όργανα NETZSCH όπως DSC, TGA, DIL, TMA, DEA
- Άμεση σύγκριση καμπυλών με αποτελέσματα από άλλες μεθόδους μέτρησης NETZSCH
Χάρη στον αρθρωτό σχεδιασμό του, την ποικιλία υποδοχών δειγμάτων και συστημάτων ψύξης, το DMA 242 E Artemis είναι σε θέση να καλύψει ακόμη και σήμερα ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και συνθηκών δειγμάτων. Μια ποικιλία διαφορετικών δυνατοτήτων επέκτασης το καθιστούν ιδανικό όργανο για κάθε εργαστήριο και συνεπώς μια ασφαλή και μακροπρόθεσμη επένδυση.
Μάθετε περισσότερα εδώ: DMA 242 E Artemis - NETZSCH Analyzing & Testing
Την επόμενη εβδομάδα, θα μάθετε πώς το NETZSCH εισήλθε στην αγορά καουτσούκ και ελαστικών μέσω του DMA υψηλού φορτίου. Μείνετε συντονισμένοι!