05.10.2022 by Aileen Sammler
60 vuotta NETZSCH-Gerätebau: Dynaamis-mekaanisen analyysin historia
Ihanteellinen elastinen käyttäytyminen, eli täydellinen ja välitön palautuminen alkuperäiseen muotoon voiman poistamisen jälkeen, on olemassa vain teoriassa. Käytännössä kaikkien materiaalien ominaisuudet ovat taajuuden funktio, joka voi olla joko voimakkaampi tai heikompi sisäisen kitkan vuoksi. Tätä käyttäytymistä kutsutaan viskoelastiseksi.
Dynaaminen mekaaninen analyysi (DMA) on välttämätön menetelmä, jolla määritetään viskoelastiset ominaisuudet useimmiten polymeerimateriaaleista, kuten lujitetuista ja lujittamattomista kestomuoveista, duromeereistä tai elastomeereistä. Tällä analyysimenetelmällä mekaanisia ominaisuuksia voidaan tutkia kvantitatiivisesti lämpötilan, ajan ja värähtelevän näytekuormituksen taajuuden funktiona.
Lokakuussa kerromme DMA:n historiasta ja esittelemme yksityiskohtaisia tietoja laajasta DMA-tuotevalikoimastamme ja sen monipuolisista sovelluksista laadunvarmistuksessa, tutkimuksessa ja kehityksessä.
Kuten olemme jo raportoineet viime kuukausina koko vuoden kestäneen NETZSCH-Gerätebau 60-vuotisjuhlakampanjamme aikana, NETZSCH oli aluksi erikoistunut vain korkean lämpötilan alueeseen eli keramiikkaan, lasiin, metalleihin ja rakennusmateriaaleihin. Myöhemmin yritys halusi toimia myös laajalla polymeerisektorilla, ja niinpä se ryhtyi intensiivisesti työskentelemään matalien lämpötilojen alalla. Polymeerien kokonaisvaltaista analysointia varten tarvittiin DSC- ja TGA-menetelmien lisäksi dynaamis-mekaanista analyysia (DMA), joka oli tuolloin, 90-luvun alussa, vielä kehitysvaiheessa.
Toukokuun 7. päivänä 1992 NETZSCH-Gerätebau GmbH esitteli ensimmäisen DMA 442:n Münchenin analytica-messuilla. Vähän myöhemmin sen nimi muutettiin DMA 242:ksi, koska sillä välin oli syntynyt DMA:sta, DSC 200:sta ja TG 209:stä koostuva mittalaitesarja 200. DMA 242:n myötä kehitettiin myös ensimmäinen Windows-ohjelmistoon perustuva (aiemmin DOS-pohjainen) NETZSCH -laite! DMA 242 kattoi lämpötila-alueen -150 °C:sta 600 °C:seen, mikä oli jo silloin laaja alue.
Tavoitteena oli määrittää polymeerien ja komposiittien viskoelastiset ominaisuudet, erityisesti kompleksinen E-moduuli (varastointimoduuli E', ViskositeettimoduuliKompleksinen moduuli (viskoosikomponentti), häviömoduuli tai G'' on näytteiden kokonaiskompleksisen moduulin "imaginääriosa". Tämä viskoosikomponentti osoittaa mitattavan näytteen nestemäisen tai faasin ulkopuolisen vasteen. häviömoduuli E"), häviökerroin tan δ(tan delta) ja termiset faasisiirtymät, kuten lasisiirtymä. Uusi DMA-laite suunnattiin ensisijaisesti suurimmille autonvalmistajille ja niiden alihankkijoille, elektroniikka-alalle sekä elintarviketeknologiaan ja farmasiaan.
Ensimmäinen vuonna 1993 myyty laite toimitettiin Etelä-Koreaan. Mielenkiintoista oli, että sovellusalue ei ollut polymeerisektori vaan elintarvikeala: Uusi asiakas käytti DMA-laitetta purukumikarkkien analysointiin ja mittautti palautumiskäyttäytymistä korrelaation määrittämiseksi pureskelukäyttäytymiseen.
Vallankumouksellinen monitaajuusmittaus
Ensimmäisessä DMA:ssa oli vain kolme näytteenpidintä - taivutusta, puristusta ja tunkeutumista varten. Myöhemmin kehitettiin näytteenpitimet vetoa ja lineaarista leikkausta varten. Vuonna 1999 NETZSCH laajensi lämpötila-aluetta -170 °C:een hiljattain kehitetyn nestemäiseen typpeen perustuvan CC200 LN2 -jäähdytysjärjestelmän ansiosta.
Tuolloin täysin mullistavaa oli monitaajuusmittaus, jonka avulla voitiin luoda niin sanottu pääkäyrä, jonka avulla voitiin ekstrapoloida materiaalin käyttäytyminen mittausalueen ulkopuolella olevilla taajuuksilla. Tämä ohjelmisto-ominaisuus oli jo integroitu vakio-ohjelmistoon.
"Käytännössä useimmin käytettyjen analyysitietojen, kuten varastointi- ja häviömoduulin sekä häviökertoimen tan δ lisäksi ohjelmisto mahdollistaa luonnollisesti myös monitehtäväisen toiminnan (samanaikainen mittaus ja arviointi) sekä koko 200-sarjan monimoduulikäytön (useiden moduulien samanaikainen käyttö) ...", kuten tuolloin todettiin NETZSCH DMA 242 -esitteessä.
Patentoitu teknologia ja markkinoiden paras DMA-järjestelmä
Muistatte ehkä - Stephan Knappe esitteli meille DSC:n historian virstanpylväitä jo huhtikuussa. Tässä hänen lausuntonsa tuosta silloisesta vallankumouksellisesta DMA 242:sta: "DMA oli yrityksen historian ensimmäinen laite, jolla emme analysoineet ainoastaan lämpöanalyysejä, vaan määrittelimme lisäksi mekaaniset ominaisuudet eri voimilla, muodonmuutoksilla ja taajuuksilla, jotka ovat tärkeitä käytännön kannalta. Patentoitu siirtymäanturijärjestelmä ("straine gage") oli tuolloin uraauurtava jopa 0,5 nm:n (nanometrin!) resoluutiollaan".
Stephan Knappe on työskennellyt meillä yli 30 vuotta. Hän toimi 90-luvulla tuotepäällikkönä DSC-, TGA- ja DMA-laitteita sisältävässä 200-sarjassa. Koska NETZSCH ei ollut tuohon aikaan kovin tunnettu polymeerialalla, hän pakkasi DMA-penkkilaitteen autonsa takakonttiin ja ajeli ympäriinsä vieraillakseen asiakkaiden luona Saksassa - menestyksekkäästi: vuosina 1995/96 meillä oli jo suuri tunnettuus ja meillä oli markkinoiden paras DMA-laite.
Tämän jälkeen Saksassa järjestettiin lukuisia DMA-työpajoja, ja myöhemmin myös muualla Euroopassa ja Kiinassa. Vuosina 1996-2004 Selbissä järjestettiin yhä suositumpia DMA:n käyttäjäkokouksia, joissa keskusteltiin ja tehtiin live-testejä vaikuttavista parametreista, kuten taajuudesta, voimasta, muodonmuutosamplitudista, lämpötila-alueesta, näytteenpitimen tyypistä, näytteen geometriasta, näytteen koostumuksesta jne.
Lisävälineet DMA 242 C ja DMA 242 D otettiin käyttöön vuonna 2000 ja 2013. C-versiossa oli viisiulotteinen järjestelmän jäykkyyskalibrointi, ja sitä käytettiin korvattaessa terästä kevyemmillä, lähes yhtä jäykillä hiilikuituvahvisteisilla muoveilla autosovelluksissa.
DMA 242 E Artemis -mallin lanseeraus
Vuonna 2013 NETZSCH lanseerasi DMA 242 E Artemis-mallin. Siinä on useita innovaatioita:
- Suurempi voima-alue: ±12 N dynaaminen ja 12 N staattinen
- Yli 30 erilaista näytteenpidintä
- Kosteusgeneraattori: esim. veden vaikutuksen tutkimiseen polyamidien pehmittimenä
- Proteus®®-ohjelmisto, yhteensopiva muiden NETZSCH -laitteiden, kuten DSC, TGA, DIL, TMA, DEA, kanssa
- Suora käyrävertailu muiden NETZSCH mittausmenetelmien tulosten kanssa
Modulaarisen rakenteensa, erilaisten näytteenpitimien ja jäähdytysjärjestelmien ansiosta DMA 242 E Artemis pystyy vielä nykyäänkin kattamaan laajan valikoiman sovelluksia ja näyteolosuhteita. Erilaiset laajentamismahdollisuudet tekevät siitä ihanteellisen laitteen mihin tahansa laboratorioon ja siten turvallisen ja pitkäaikaisen investoinnin.
Lue lisää täältä: DMA 242 E Artemis - NETZSCH Analysointi ja testaus
Ensi viikolla opit, miten NETZSCH tuli kumi- ja rengasmarkkinoille korkean kuormituksen DMA:n avulla. Pysy kuulolla!