05.10.2022 by Aileen Sammler
60 años de NETZSCH-Gerätebau: La historia del análisis dinámico-mecánico
El comportamiento elástico ideal, es decir, el retorno completo e inmediato a la forma inicial una vez suprimida la aplicación de fuerza, sólo existe en teoría. En la práctica, todas las propiedades de los materiales son función de la frecuencia, que puede ser más o menos pronunciada debido a la fricción interna. Este comportamiento se denomina viscoelástico.
El análisis mecánico dinámico (AMD) es un método indispensable para determinar las propiedades viscoelásticas de la mayoría de los materiales poliméricos, como termoplásticos reforzados y no reforzados, durómeros o elastómeros. Con este método de análisis se pueden examinar cuantitativamente las propiedades mecánicas en función de la temperatura, el tiempo y la frecuencia de una carga oscilante aplicada a la muestra.
En el mes de octubre, informaremos sobre la historia del DMA y desvelaremos detalles sobre nuestra amplia cartera de productos DMA y sus polifacéticas aplicaciones en garantía de calidad, investigación y desarrollo.
Como ya informamos en los últimos meses de nuestra campaña del 60 aniversario de NETZSCH-Gerätebau, de un año de duración, NETZSCH se especializó inicialmente sólo en la gama de alta temperatura, es decir, cerámica, vidrio, metales y materiales de construcción. Más tarde, la empresa también quiso ser activa en el expansivo sector de los polímeros y, por tanto, se implicó intensamente en la gama de bajas temperaturas. Para el análisis exhaustivo de polímeros, se necesitaba el análisis dinámico-mecánico (DMA) junto con los métodos DSC y TGA, que en aquel momento, a principios de los 90, aún estaban por desarrollar.
El 7 de mayo de 1992, NETZSCH-Gerätebau GmbH presentó el primer DMA 442 en la feria analytica de Múnich. Poco después pasó a llamarse DMA 242, ya que entretanto había nacido la serie de instrumentos 200, compuesta por DMA, DSC 200 y TG 209. Con el DMA 242, también se desarrolló el primer instrumento NETZSCH basado en software Windows (anteriormente basado en DOS) El DMA 242 cubría el rango de temperaturas de -150°C a 600°C, ya de por sí amplio para su época.
El objetivo era determinar las propiedades viscoelásticas de polímeros y materiales compuestos, en concreto el módulo E complejo (módulo de almacenamiento E', Módulo viscosoEl módulo complejo (componente viscoso), módulo de pérdida o G'', es la parte "imaginaria" del módulo complejo global de la muestra. Este componente viscoso indica la respuesta líquida, o fuera de fase, de la muestra que se está midiendo. módulo de pérdida E"), el factor de pérdida tan δ(tan delta) y las transiciones térmicas de fase, como la transición vítrea. El nuevo instrumento de DMA estaba destinado principalmente a los principales fabricantes de automóviles y sus proveedores, el sector electrónico y la tecnología alimentaria y farmacéutica.
El primer instrumento vendido, en 1993, se suministró a Corea del Sur. Curiosamente, el campo de aplicación no era el sector de los polímeros, sino el de la alimentación: El nuevo cliente utilizó el DMA para analizar ositos de gominola, midiendo el comportamiento de recuperación para establecer una correlación con el comportamiento de masticación.
Medición multifrecuencia revolucionaria
El primer DMA sólo disponía de tres portamuestras: para flexión, compresión y penetración. Posteriormente se desarrollaron portamuestras para tracción y cizallamiento lineal. En 1999, NETZSCH amplió el rango de temperatura hasta -170 °C gracias al sistema de refrigeración CC200 LN2 basado en nitrógeno líquido, de nuevo desarrollo.
Absolutamente revolucionaria en aquel momento fue la medición multifrecuencia para la creación de la llamada curva maestra, que se utilizaba para extrapolar el comportamiento de un material a frecuencias más allá del rango de medición. Esta función ya estaba integrada en el software estándar.
"Además de los datos de análisis más utilizados en la práctica, como el módulo de almacenamiento y de pérdida junto con el factor de pérdida tan δ, el software permite, por supuesto, la presentación del funcionamiento multitarea (medición y evaluación simultáneas), así como el funcionamiento multimódulo con toda la serie 200 (funcionamiento simultáneo de varios módulos)...", tal y como se indicaba en el folleto NETZSCH DMA 242 de aquella época.
Tecnología patentada y el mejor DMA del mercado
Como recordarán, Stephan Knappe ya nos familiarizó en abril con los Hitos de la Historia del DSC. Aquí su declaración sobre el entonces revolucionario DMA 242: "El DMA fue el primer instrumento en la historia de la empresa con el que no sólo analizamos térmicamente, sino que además determinamos las propiedades mecánicas a diferentes fuerzas, deformaciones y frecuencias importantes para la práctica. El sistema patentado de transductor de desplazamiento ("straine gage") fue pionero en aquella época con su resolución de hasta 0,5 nm (¡nanómetros!)".
Stephan Knappe trabaja para nosotros desde hace más de 30 años. En los años 90, ocupó el cargo de jefe de producto de la serie de instrumentos 200 con DSC, TGA y DMA. Dado que NETZSCH no era muy conocido en el sector de los polímeros por aquel entonces, metió el instrumento DMA de sobremesa en el maletero de su coche y se desplazó para visitar a los clientes en Alemania, con éxito: en 1995/96, ya disfrutábamos de un alto nivel de conocimiento y teníamos el mejor DMA del mercado.
Siguieron numerosos talleres de DMA en Alemania y, más tarde, en el resto de Europa y China. Entre 1996 y 2004 se celebraron en Selb las siempre populares reuniones de usuarios de DMA para debatir y realizar pruebas en directo sobre parámetros influyentes como la frecuencia, la fuerza, la amplitud de deformación, el rango de temperatura, el tipo de portamuestras, la geometría de la muestra, la consistencia de la muestra, etc.
Otros instrumentos, el DMA 242 C y el DMA 242 D, se lanzaron en 2000 y 2013, respectivamente. La versión C ofrecía una calibración de la rigidez del sistema en cinco dimensiones y se utilizó en la sustitución del acero por plásticos reforzados con fibra de carbono, más ligeros y casi igual de rígidos, en aplicaciones de automoción.
Lanzamiento del DMA 242 E Artemis
En 2013, NETZSCH lanzó el DMA 242 E Artemis. Presenta una gran variedad de innovaciones:
- Mayor rango de fuerza: ±12 N dinámico y 12 N estático
- Más de 30 portamuestras diferentes
- Generador de humedad: por ejemplo, para investigar la influencia del agua como plastificante de las poliamidas
- Proteus®® software, compatible con otros instrumentos NETZSCH como DSC, TGA, DIL, TMA, DEA
- Comparación directa de curvas con resultados de otros métodos de medición NETZSCH
Gracias a su diseño modular, variedad de portamuestras y sistemas de refrigeración, el DMA 242 E Artemis es capaz de cubrir una amplia gama de aplicaciones y condiciones de muestra aún hoy en día. Las distintas posibilidades de ampliación lo convierten en un instrumento ideal para cualquier laboratorio y, por tanto, en una inversión segura y a largo plazo.
Obtenga más información aquí: DMA 242 E Artemis - NETZSCH Análisis y pruebas
La próxima semana, conocerá cómo NETZSCH entró en el mercado del caucho y los neumáticos mediante el DMA de alta carga. Permanezca atento