60 vuotta NETZSCH-Gerätebau: Bayreuthin yliopiston polymeerimateriaalien laitoksella käytössä oleva lämpövaaka

Pitkäaikainen asiakkaamme, Bayreuthin yliopisto Saksassa, käyttää myös TG 209 F1 Libra^®. Seuraavassa raportissa kerrotaan, miten Bayreuthin yliopiston polymeerimateriaalien laitos käyttää TG 209 -laitetta F1 Libra^® yhdessä NETZSCH kanssa Kinetics Neo ohjelmistoa muovien ikääntymiskäyttäytymisen ennustamiseen.

Bayreuthin yliopiston käyttäjäraportti:

Vastustaa ajan raatoja vai ennustaa niitä?

Miten Bayreuthin yliopiston polymeerimateriaalien laitoksella käytetään NETZSCH TG 209 F1 Libra^®yhdessä NETZSCH Kinetics Neo -ohjelmiston kanssa muovien ikääntymiskäyttäytymisen ennustamiseen.

Kaikki tietävät, että asiat paranevat ajan myötä. Punaviini saattaa olla ensimmäinen asia, joka tulee mieleen, tai kaunis, hyvin huollettu classic auto. Kukaan ei kuitenkaan yleensä pidä 60 vuotta kypsytettyä punaviiniä, koska - toisin kuin NETZSCH-Gerätebaun tuotteissa - viininviljelyssä ei ole jatkuvaa pyrkimystä täydellisyyteen, joka varmistaisi näin korkean laatutason saavuttamisen.

Polymeerien HajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. hajoaminen - haaste rakentamisessa

Toisin kuin NETZSCH ja edellä mainittu punaviini, polymeerien ominaisuudet eivät valitettavasti aina parane ajan myötä. Kun muovit vanhenevat, niiden ominaisuudet muuttuvat usein, kunnes materiaali pettää. Molekyylitasolla polymeeriketjujen atomisidokset rikkoutuvat, jolloin sivuryhmät voivat liueta tai pääketju pettää. Jälkikiteytyminen, pehmittimen siirtyminen ja jännityssäröjen muodostuminen voidaan kuitenkin mainita myös tässä yhteydessä ikääntymisvaikutuksina.

Niille kaikille on yhteistä se, että ne tapahtuvat lämpötilan ja ajan funktiona, ja kullakin on erilaiset kineettiset reaktiomallit. Tapahtuvien reaktioiden etuna on kuitenkin se, että niihin liittyy usein massan muutos. Tilavuudesta poistuvat pehmittimet, kuten polymeerin hajoamisen kaasumaiset tuotteet, aiheuttavat massan pienenemistä. Tämän periaatteen mukaisesti dynaamisia TGA-mittauksia käytetään lämpötilan ja hajoamisen välisen suhteen selvittämiseksi, ja saatujen tietojen perusteella luodaan kineettinen malli, jota voidaan käyttää simuloinneissa isotermisissä olosuhteissa.

Nykyisessä tapauksessa tutkitaan uusia epoksihartsijärjestelmiä käytettäväksi lentokoneiden komponenteissa, jolloin ne altistuvat korkeille lämpötiloille. Näiden materiaalien on kestettävä kyseisiä olosuhteita ilman vikoja vähintään kokoonpanon käyttöiän ajan tai vielä paremmin koko lentokoneen käyttöiän ajan. Todellisia altistumistestejä käyttöolosuhteissa ei kuitenkaan voida tehdä 15 vuoden ajan. Näin ollen materiaalin käyttäytymisen ennustamiseksi etsitään vaihtoehtoa temppupussista.

Termogravimetria simulaatioiden perustana

Bayreuthin yliopiston polymeerimateriaalien laitoksella NETZSCH TG 209 F1 Libra^® käytetään tällaisiin mittauksiin. Laitteen suorat lämpötilamittaukset mahdollistavat todellisen lämpötilan mahdollisimman tarkan määrittämisen myös endo- ja eksotermisissä reaktioissa. Simulaatioiden laatiminen edellyttää syötetyiltä tietokokonaisuuksilta suurta tarkkuutta, koska virheiden leviäminen muuten moninkertaistaisi poikkeamat. TG:n keraamisen sisustan ansiosta voidaan karakterisoida jopa polymeerejä, joiden hajoamistuotteet ovat erittäin syövyttäviä.

Mallintaminen ja ennustaminen Kinetics Neo

Useimmat kemialliset reaktiot eivät tapahdu yhdessä vaiheessa; sama pätee myös polymeerien hajoamisreaktioihin. Polymeeristä riippuen voi tapahtua rinnakkaisten ja sarjallisten vaiheiden yhdistelmä. Seuraavilla keinoilla Kinetics Neovoidaan laatia kokonaisreaktioiden malleja yhdistämällä nämä yksittäiset reaktiot. Kullekin vaiheelle voidaan määrittää erityiset parametrit. Ohjelma tarjoaa sekä automaattisen optimoinnin että kunkin arvon manuaalisen säätämisen. Näin käyttäjä saa käyttöönsä mahdollisimman paljon mahdollisuuksia. Malli luodaan sovittamalla se todellisiin mittaustietoihin. Arviointi suoritetaan tulostamalla R²-arvo tai F-testi.

Tapauksia varten, joissa malli paljastaa small virheen verrattuna mitattuihin tietoihin, voidaan ennusteet laskea mallin matemaattisen funktion perusteella. Tässä yhteydessä käy selväksi, miksi hyvät mittauslaitteet, kuten TG 209 F1 Libra^®on tarpeen. Vain tarkkojen mittaustietojen avulla voidaan laatia tarkka simulaatio, joka kuvaa oikein todellisuutta.

TG 209:n muut sovellukset F1 Libra^® polymeeritekniikan osastolla

Kuvattujen sovellusten lisäksi TG 209 F1 Libra^® käytetään moniin muihin materiaalien karakterisointeihin. Teollisuuden kannalta tärkeitä ominaisuuksia tutkitaan, kuten kestomuovien täyteainepitoisuutta tai komposiittimateriaalien kuitujen tilavuuspitoisuutta. Myös tieteellisiin kysymyksiin, kuten vastikään kehitettyjen duromeerien lämpöstabiilisuuteen eri ilmakehissä, voidaan vastata. Tämän monipuolisuuden ansiosta TG 209F1 Libra^® laitteeksi, joka on jatkuvasti käytössä laitoksella.

Onnittelemme NETZSCH-Gerätebau ^{60-vuotisjuhlan} johdosta. Jos NETZSCH jatkaa innovaatiotoimintaa ja täydellisyyden tavoittelua kuten tähänkin asti, odotamme innolla vielä monia vuosia menestyksekästä yhteistyötä.

Bayreuthin yliopiston polymeerimateriaalien laitokselle kuuluu suuri kiitos tästä mielenkiintoisesta raportista ja lämpimistä toivotuksista. Myös me odotamme innolla vielä monia vuosia yhteistyötä!