Inleiding
In de loop der jaren heeft het Kunststoff-Institut Lüdenscheid [1] - een ervaren aanspreekpunt voor elke vraag op het gebied van kunststoffen - een materialendatabase opgebouwd die momenteel DSC-curves bevat voor meer dan 600 commercieel verkrijgbare polymeren. Dankzij de samenwerking tussen het Kunststoff-Institut en NETZSCH-Gerätebau GmbH is deze uitgebreide database nu geïntegreerd in de Identify curve-identificatiesoftware binnen Proteus® analyse. In combinatie met AutoEvaluation's automatische, gebruikersonafhankelijke evaluatie van DSC-metingen vereenvoudigt dit niet alleen de polymeeranalyse met betrekking tot zaken als identificatie, faalanalyse en kwaliteitscontrole, maar maakt het de resultaten ook betekenisvoller [2].
Wat biedt Identify?
Het databasesysteem Identify werd geïntroduceerd voor directe vergelijking en dus classificatie en interpretatie van DSC-curven, maar kan nu ook worden gebruikt voor ΔL/L0-metingen afkomstig van DIL- en TMA-instrumenten), voor Specifieke warmtecapaciteit (cp)Warmtecapaciteit is een materiaalspecifieke fysische grootheid, bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een proefstuk wordt toegevoerd, gedeeld door de resulterende temperatuurstijging. De specifieke warmtecapaciteit is gerelateerd aan een massa-eenheid van het proefstuk.cp-gegevens van DSC-instrumenten en, recentelijk, ook voor TGA-metingen [3]. Zodra Identify beschikbaar is binnen Proteus®, kan het automatisch gebruikt worden voor alle signaaltypes van elk van de ondersteunde instrumenten. De gebruiker heeft altijd toegang tot de volledige database met al zijn mogelijkheden, zoals het overlappen van de huidige meetcurve met een willekeurige databasecurve - inclusief die van verschillende datatypes.
Het volledige NETZSCH deel van de database bevat meer dan 1100 items op het gebied van polymeren, organische stoffen, voeding en farma, keramiek en anorganische stoffen, metalen en legeringen en chemische elementen (zie figuur 1). Deze items zijn samengesteld uit metingen en literatuurgegevens van verschillende datatypes (DSC, TGA, DIL/TMA en Specifieke warmtecapaciteit (cp)Warmtecapaciteit is een materiaalspecifieke fysische grootheid, bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een proefstuk wordt toegevoerd, gedeeld door de resulterende temperatuurstijging. De specifieke warmtecapaciteit is gerelateerd aan een massa-eenheid van het proefstuk.cp). Gebruikers kunnen natuurlijk bibliotheken aanmaken of uitbreiden met hun eigen metingen en literatuurgegevens, en deze kunnen tegelijkertijd via het computernetwerk worden gedeeld met andere gebruikers.
In principe biedt Identify verschillende zoekalgoritmen; het zoeken in de database kan worden beperkt tot bepaalde temperatuurbereiken en de resultaten kunnen worden gefilterd op basis van verschillende criteria, zoals de meetomstandigheden.
De voordelen van de KIMW-database
Terwijl het NETZSCH deel van de Identify database een solide basis vormt door de large variëteit aan materialen en methoden, biedt het optionele KIMW deel een tot nu toe ongekende diepgang op het gebied van DSC op polymeren: Het bevat 600 DSC-metingen aan verschillende commercieel verkrijgbare polymeren en mengsels, die ongeveer 130 verschillende polymeertypes weerspiegelen. Dit betekent dat er voor veel polymeertypen metingen aan verschillende producten van hetzelfde type aanwezig zijn die significant verschillende DSC-profielen kunnen vertonen. Naast de veelheid aan DSC-curves is er het voordeel dat voor elk van de 600 polymeren de exacte handelsnaam en fabrikant zijn opgeslagen, samen met kleur en vulstofgehalte.
Samengevat kunnen de 600 DSC-curves van de KIMW-database dankzij hun integratie in Identify direct en intelligent worden gebruikt - via een puur visuele vergelijking of voor automatische identificatie van een polymeer, zoals het volgende voorbeeld laat zien.
Identificatie van een polymeermengsel
Figuren 2a en 2b illustreren een voorbeeld van een zoekactie in een database waarbij een meting op het polymeermengsel "PEI-PTFE Ultem 4001", dat al beschikbaar is in de KIMW-database, als invoercurve dient. De resultaten op AutoEvaluation en Identify verschijnen met één klik: Eerst werden automatische detectie en evaluatie van de effecten uitgevoerd; in dit geval werd een EndothermEen monsterovergang of reactie is endotherm als er warmte nodig is voor de omzetting.endotherm effect gevonden in het temperatuurbereik tussen ongeveer 0°C en 30°C, evenals een glasovergang bij ongeveer 216°C en een ander EndothermEen monsterovergang of reactie is endotherm als er warmte nodig is voor de omzetting.endotherm (smeltend) effect bij een piektemperatuur van 324°C. Het zoeken in de database leverde dezelfde curve op als de meest vergelijkbare treffer, samen met een ander PEI-PTFE mengsel, maar ook metingen aan puur PTFE en PEI (zie figuur 2b).
De DSC-curves van de meeste andere polymeertypen vertoonden daarentegen veel minder overeenkomsten, zodat ze konden worden uitgesloten. Voor meer details, zoals de meetomstandigheden of de interpretatie van de effecten, zie referentie [2].
Samenvatting
De KIMW-database die is geïntegreerd in Identify maakt het mogelijk om een meting direct te vergelijken met vele honderden DSC-curves van commercieel verkrijgbare polymeren. Dit maakt polymeeridentificatie niet alleen eenvoudiger, maar ook betrouwbaarder!