05.10.2022 by Aileen Sammler
60 år av NETZSCH-Gerätebau: Historien om den dynamisk-mekaniska analysen
Idealiskt elastiskt beteende, dvs. fullständig och omedelbar återgång till ursprunglig form när kraftpåverkan upphör, existerar endast i teorin. I praktiken är alla materials egenskaper en funktion av frekvensen, som kan vara antingen mer eller mindre uttalad på grund av inre friktion. Detta beteende kallas viskoelastiskt.
Dynamisk mekanisk analys (DMA) är en oumbärlig metod för bestämning av de viskoelastiska egenskaperna hos främst polymera material, t.ex. armerade och oarmerade termoplaster, duromerer eller elastomerer. Med denna analysmetod kan mekaniska egenskaper undersökas kvantitativt som en funktion av temperatur, tid och frekvens för en applicerad oscillerande provbelastning.
Under oktober månad kommer vi att berätta om DMA:s historia och avslöja detaljer om vår breda DMA-produktportfölj och dess mångfacetterade tillämpningar inom kvalitetssäkring, forskning och utveckling.
Som vi redan rapporterat under de senaste månaderna av vår årslånga kampanj NETZSCH-Gerätebau 60-årsjubileum, var NETZSCH ursprungligen endast specialiserat på högtemperaturområdet, dvs. keramik, glas, metaller och byggmaterial. Senare ville företaget också bli aktivt inom den expansiva polymersektorn och blev därför intensivt involverat i lågtemperaturområdet. För en heltäckande analys av polymerer behövdes dynamisk-mekanisk analys (DMA) tillsammans med DSC- och TGA-metoderna - som vid den tiden, i början av 90-talet, fortfarande var i behov av utveckling.
Den 7 maj 1992 presenterade NETZSCH-Gerätebau GmbH den första DMA 442 på Analytica-mässan i München. Den döptes om till DMA 242 en kort tid senare, eftersom instrument 200-serien bestående av DMA, DSC 200 och TG 209 hade fötts under tiden. Med DMA 242 utvecklades också det första NETZSCH -instrumentet baserat på Windows-programvara (tidigare DOS-baserat)! DMA 242 täckte temperaturområdet från -150°C till 600°C - redan det ett brett område för sin tid.
Målet var att bestämma de viskoelastiska egenskaperna hos polymerer och kompositer, närmare bestämt den komplexa E-modulen (lagringsmodul E', ViskositetsmodulDen komplexa modulen (viskösa komponenten), förlustmodulen eller G'', är den "imaginära" delen av provets totala komplexa modul. Den viskösa komponenten indikerar det vätskeliknande, eller ur fas, svaret hos det prov som mäts. förlustmodul E"), förlustfaktorn tan δ(tan delta) och termiska FasövergångarBegreppet fasövergång (eller fasförändring) används oftast för att beskriva övergångar mellan fast, flytande och gasformigt tillstånd.fasövergångar som t.ex. glasövergången. Det nya DMA-instrumentet riktade sig främst till de stora fordonstillverkarna och deras underleverantörer, elektroniksektorn samt livsmedels- och apoteksbranschen.
Det första instrumentet som såldes, 1993, levererades till Sydkorea. Intressant nog var applikationsområdet inte inom polymersektorn, utan inom livsmedelssektorn: Den nya kunden använde DMA för att analysera gummibjörnar och mätte återvinningsbeteendet för att fastställa en korrelation till tuggbeteendet.
Revolutionerande multifrekvensmätning
Den första DMA:n hade bara tre provhållare - för böjning, kompression och penetration. Senare utvecklades provhållare för dragning och linjär skjuvning. År 1999 utökade NETZSCH temperaturområdet till -170°C tack vare det nyutvecklade CC200 LN2-kylsystemet baserat på flytande kväve.
Helt revolutionerande på den tiden var multifrekvensmätningen för skapande av den s.k. masterkurvan, som användes för att extrapolera ett materials beteende vid frekvenser utanför mätområdet. Denna mjukvarufunktion var redan integrerad i standardprogramvaran.
"Förutom de analysdata som oftast används i praktiken, t.ex. lagrings- och ViskositetsmodulDen komplexa modulen (viskösa komponenten), förlustmodulen eller G'', är den "imaginära" delen av provets totala komplexa modul. Den viskösa komponenten indikerar det vätskeliknande, eller ur fas, svaret hos det prov som mäts. förlustmodul samt förlustfaktor tan δ, kan programvaran naturligtvis också presentera multi-tasking-operation (samtidig mätning och utvärdering) samt multimoduloperation med hela 200-serien (samtidig drift av flera moduler) ...", som det stod i den dåvarande broschyren NETZSCH DMA 242.
Patenterad teknik och den bästa DMA:n på marknaden
Du kanske minns - Stephan Knappe gjorde oss redan i april bekanta med milstolparna i DSC:s historia. Här är hans uttalande om den då revolutionerande DMA 242: "DMA var det första instrumentet i företagets historia med vilket vi inte bara gjorde en termisk analys, utan dessutom bestämde de mekaniska egenskaperna vid olika krafter, deformationer och frekvenser som är viktiga för praktiken. Det patenterade systemet med förskjutningsgivare ("straine gage") var banbrytande på den tiden med sin upplösning på upp till 0,5 nm (nanometer!)".
Stephan Knappe har arbetat för oss i mer än 30 år. På 90-talet var han produktchef för 200-instrumentserien med DSC, TGA och DMA. Eftersom NETZSCH inte var så välkänt inom polymerområdet på den tiden packade han in DMA-bänkinstrumentet i bagageutrymmet på sin bil och åkte runt för att besöka kunder i Tyskland - med framgång: 1995/96 hade vi redan en hög medvetenhetsnivå och hade den bästa DMA:n på marknaden.
Många DMA-workshops följde i Tyskland, och senare i resten av Europa och Kina. Mellan 1996 och 2004 hölls populära DMA-användarmöten i Selb där man diskuterade och genomförde tester i realtid av viktiga parametrar som frekvens, kraft, deformationsamplitud, temperaturområde, typ av provhållare, provgeometri, provkonsistens osv.
Ytterligare instrument, DMA 242 C och DMA 242 D, lanserades år 2000 respektive 2013. Version C hade en femdimensionell systemstyvhetskalibrering och användes för att ersätta stål med lättare, nästan lika styva kolfiberförstärkta plaster i fordonstillämpningar.
Lansering av DMA 242 E Artemis
År 2013 lanserade NETZSCH DMA 242 E Artemis. Den har en rad olika innovationer:
- Större kraftområde: ±12 N dynamiskt och 12 N statiskt
- Mer än 30 olika provhållare
- Luftfuktighetsgenerator: t.ex. för att undersöka vattnets inverkan som mjukgörare för polyamider
- Proteus®®-programvara, kompatibel med andra instrument från NETZSCH som DSC, TGA, DIL, TMA, DEA
- Direkt jämförelse av kurvor med resultat från andra mätmetoder från NETZSCH
Tack vare sin modulära design, olika provhållare och kylsystem kan DMA 242 E Artemis täcka ett brett spektrum av applikationer och provförhållanden än idag. En mängd olika utbyggnadsmöjligheter gör den till ett idealiskt instrument för alla laboratorier och därmed till en säker och långsiktig investering.
Läs mer här: DMA 242 E Artemis - NETZSCH Analys och testning
Nästa vecka kommer du att få veta hur NETZSCH tog sig in på gummi- och däckmarknaden med hjälp av DMA för hög belastning. Håll ögonen öppna!