Introduzione
Le velocità di riscaldamento e raffreddamento definite sono parametri importanti per le misure DSC. Gli standard internazionali raccomandano una velocità di riscaldamento di 10 K/min o 20 K/min (ISO 11357, DIN 53765, ASTM E793, ASTM E794) quando si cerca l'equilibrio termodinamico. Al contrario, l'obiettivo del controllo e della garanzia di qualità nella lavorazione dei polimeri è quello di ottenere più rapidamente risultati di misura significativi grazie a velocità di riscaldamento più elevate (ad esempio, 40 K/min). Lo scopo principale è quello di confrontare una misura di corrente su un pezzo scartato con un pezzo di controllo.
Influenza dei tassi di riscaldamento e raffreddamento utilizzando l'esempio del PBT su
La Figura 1 mostra il comportamento diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione del polibutilene tereftalato (PBT) a una velocità di riscaldamento crescente. Le misure sono state effettuate con il DSC 204 F1 Phoenix® in atmosfera di azoto. La velocità di riscaldamento relativamente elevata di 40 K/min per il PBT semicristallino non mostra più la tipicaTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione della fase ß vista in smaller cristalli, ma piuttosto solo il picco diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione principale (qui a 228°C). Se si cerca di identificare il materiale, si potrebbe ritenere erroneamente che si tratti di poliammide (PA 6). La velocità di riscaldamento inferiore di 10 K/min mostra già la fase ß chiaramente separata dal picco principale a 217°C; questo è tipico del PBT e non si verifica per la PA6.
Il raffreddamento controllato dalla massa fusa effettuato con l'intracooler mostra il comportamento di CristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione.cristallizzazione del PBT (figura 2). All'aumentare della velocità di raffreddamento, sia l'inizio della solidificazione (estremità estrapolata, direzione di osservazione da destra a sinistra) che la temperatura del picco di CristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione.cristallizzazione si spostano verso valori più bassi (figura 3). All'aumentare della velocità di raffreddamento, il picco di CristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione.cristallizzazione non solo diventa larger ma si estende anche a un intervallo di temperatura più ampio. Sebbene nello stampaggio a iniezione si impieghino velocità di raffreddamento notevolmente più elevate, il DSC fornisce informazioni importanti su quando o a quale temperatura il pezzo può essere sformato dall'utensile in modo sicuro e senza pericolo di distorsione.
Sintesi
L'operatore esegue doverosamente la calibraturazione della temperatura a velocità di riscaldamento più elevate e registra uno spostamento della temperatura del picco diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione a valori più alti, ma spesso si sorprende che la misurazione DSC sul campione di polimero reale non fornisca il risultato desiderato. L'elevata velocità di riscaldamento provoca lo spostamento degli effetti termici; i singoli picchi o le fasi di fusione non possono più essere separati in modo affidabile. Anche la velocità di raffreddamento influenza il comportamento della CristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione.cristallizzazione. Velocità di raffreddamento elevate causano un ritardo nellaCristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione. cristallizzazione, ma servono per ottimizzare i processi di produzione.