05.10.2022 by Aileen Sammler

NETZSCH-Gerätebau의 60년: 동적-기계 분석의 역사

이상적인 탄성 거동, 즉 힘을 가하면 완전하고 즉각적으로 초기 모양으로 되돌아가는 거동은 이론상으로만 존재합니다. 실제로 모든 재료의 특성은 주파수의 함수이며, 내부 마찰로 인해 더 두드러지거나 덜 두드러질 수 있습니다. 이 동작을 점탄성이라고 합니다.

동적 기계 분석(DMA)은 강화 및 비강화 열가소성 플라스틱, 듀로머 또는 엘라스토머와 같은 대부분의 폴리머 재료의 점탄성 특성을 측정하는 데 필수적인 방법입니다. 이 분석법을 사용하면 적용된 진동 시료 하중의 온도, 시간 및 주파수에 따라 기계적 특성을 정량적으로 조사할 수 있습니다.

10월에는 DMA의 역사에 대해 보고하고 품질 보증, 연구 및 개발에서 광범위한 DMA 제품 포트폴리오와 다각적인 응용 분야에 대한 세부 정보를 공개할 예정입니다.

지난 몇 달간 진행된 NETZSCH-Gerätebau 60주년 기념 캠페인에서 이미 보고했듯이, NETZSCH 은 처음에는 세라믹, 유리, 금속 및 건축 자재와 같은 고온 범위에만 특화되어 있었습니다. 이후 광범위한 폴리머 분야에도 적극적으로 진출하고자 저온 범위에도 집중적으로 참여하게 되었습니다. 폴리머의 종합적인 분석을 위해서는 90년대 초 당시에는 아직 개발 단계에 있던 DSC 및 TGA 방법과 함께 동적-기계적 분석(DMA)이 필요했습니다.

왼쪽: 첫 번째 DMA 242; 오른쪽: 이후 Windows 소프트웨어(MS Windows 3.1, 16비트)에서 실행되는 DSC 200, TG 209 및 DMA 242가 포함된 새로운 200 계측기 시리즈 :-)

1992년 5월 7일, NETZSCH-Gerätebau GmbH는 뮌헨에서 열린 Analytica 전시회에서 최초의 DMA 442를 선보였습니다. 얼마 후 DMA 242로 이름이 변경되었는데, 그 사이 DMA, DSC 200 및 TG 209로 구성된 계측기 200 시리즈가 탄생했기 때문입니다. DMA 242와 함께 최초의 Windows 소프트웨어(이전에는 DOS 기반) 기반 NETZSCH 계측기도 개발되었습니다! DMA 242는 -150°C~600°C의 온도 범위를 지원했는데, 이는 당시로서는 이미 광범위한 온도 범위였습니다.

폴리머와 복합재의 점탄성 특성, 특히 복합 E 계수(저장 계수 E', 손실 계수 E"), 손실 계수 tan δ(탄 델타), 유리 전이와 같은 열상 전이를 측정하는 것이 목표였습니다. 새로운 DMA 장비는 주로 주요 자동차 제조업체와 그 공급업체, 전자 부문, 식품 기술 및 약학 분야를 대상으로 했습니다.

1993년에 판매된 첫 번째 기기는 한국에 공급되었습니다. 흥미로운 점은 응용 분야가 폴리머 분야가 아니라 식품 분야였다는 점입니다: 새로운 고객은 젤리 곰을 분석하는 데 DMA를 사용하여 회복 거동을 측정하여 씹는 행동과의 상관관계를 파악했습니다.

혁신적인 다중 주파수 측정

최초의 DMA에는 굽힘, 압축 및 침투용 샘플 홀더가 세 개뿐이었습니다. 이후 인장 및 선형 전단용 시료 홀더가 개발되었습니다. 1999년에 NETZSCH 는 액체 질소를 기반으로 새로 개발된 CC200 LN2 냉각 시스템 덕분에 온도 범위를 -170°C까지 확장했습니다.

당시에는 측정 범위를 넘어서는 주파수에서 재료의 거동을 추정하는 데 사용되는 소위 마스터 곡선을 생성하기 위한 다중 주파수 측정이 절대적으로 혁신적이었습니다. 이 소프트웨어 기능은 이미 표준 소프트웨어에 통합되어 있었습니다.

"이 소프트웨어는 손실 계수 탄 δ와 함께 저장 및 손실 계수와 같이 실무에서 가장 자주 사용되는 분석 데이터 외에도 200 시리즈 전체를 사용한 멀티 태스킹 작업(동시 측정 및 평가)과 멀티 모듈 작업(여러 모듈의 동시 작동)을 표시할 수 있습니다." 당시 NETZSCH DMA 242 브로셔에 명시된 대로입니다.

사진: 당시에는 독특했습니다: MS Windows의 NETZSCH 열 분석 소프트웨어

특허 기술 및 업계 최고의 DMA

기억하실지 모르겠습니다만, 지난 4월에 스테판 크나페가 이미 DSC 역사의 이정표에 대해 소개한 적이 있습니다. 다음은 당시 혁신적인 DMA 242에 대한 그의 설명입니다: "DMA는 열 분석뿐만 아니라 실무에 중요한 다양한 힘, 변형 및 주파수에서의 기계적 특성을 추가로 측정할 수 있는 회사 역사상 최초의 장비였습니다. 특허받은 변위 변환기 시스템("스트레인 게이지")은 최대 0.5nm(나노미터!)의 분해능으로 당시에는 획기적이었습니다."라고 설명합니다.

스테판 크나페는 30년 넘게 저희 회사에서 근무하고 있습니다. 90년대에는 DSC, TGA 및 DMA를 갖춘 200 계측기 시리즈의 제품 매니저를 역임했습니다. 당시 폴리머 분야에서는 NETZSCH 이 잘 알려지지 않았기 때문에 그는 DMA 벤치탑 장비를 자동차 트렁크에 싣고 독일 고객을 방문하기 위해 직접 운전하여 1995/96년에 이미 높은 수준의 인지도를 확보하고 시장에서 최고의 DMA를 보유하게 되었습니다.

독일을 시작으로 이후 다른 유럽과 중국에서도 수많은 DMA 워크숍이 이어졌습니다. 1996년부터 2004년까지 셀브에서는 주파수, 힘, 변형 진폭, 온도 범위, 샘플 홀더 유형, 샘플 형상, 샘플 일관성 등과 같은 영향력 있는 파라미터에 대해 논의하고 라이브 테스트를 실시하는 인기 있는 DMA 사용자 회의가 개최되었습니다.

추가 계측기인 DMA 242 C와 DMA 242 D는 각각 2000년과 2013년에 출시되었습니다. 버전 C는 5차원 시스템 강성 보정 기능을 갖추고 있으며, 자동차 분야에서 강철을 거의 강성이 같고 가벼운 탄소섬유 강화 플라스틱으로 대체하는 데 사용되었습니다.

사진: DMA 242 C

DMA 242 E 아르테미스 출시

2013년, NETZSCH 에서 DMA 242 E 아르테미스를 출시했습니다. 이 제품은 다양한 혁신이 특징입니다:

  • 더 높은 힘 범위: ±12 N 동적 및 12 N 정적
  • 30개 이상의 다양한 시료 홀더
  • 습도 발생기: 예: 폴리아미드 가소제로서의 물의 영향 조사용
  • Proteus®소프트웨어, 다른 NETZSCH 기기와 호환 가능(예: DSC, TGA, DIL, TMA, DEA)
  • 다른 NETZSCH 측정 방법의 결과와 직접 곡선 비교

모듈식 설계, 다양한 시료 홀더 및 냉각 시스템 덕분에 DMA 242 E Artemis는 오늘날에도 광범위한 응용 분야와 시료 조건에 대응할 수 있습니다. 다양한 확장 가능성으로 모든 실험실에 이상적인 장비이며 안전하고 장기적인 투자가 가능합니다.

사진: DMA 242 E 아르테미스

여기에서 자세히 알아보세요: DMA 242 E 아르테미스 - NETZSCH 분석 및 테스트

다음 주에는 NETZSCH 이 고부하 DMA를 통해 고무 및 타이어 시장에 진출한 방법을 알아보겠습니다. 기대해주세요!