Polymerhärdning synliggjord med NETZSCH Termica Neo

Varje polymer berättar två historier: Den som syns på DSC-kurvan och den som är gömd inuti detaljen

I small prover ser härdningen perfekt ut. Men i en riktig komponent byggs värmen upp, reaktionsfronterna rör sig och förglasningen kan frysa reaktionen långt innan den är klar. NETZSCH Termica Neo avslöjar den osynliga världen. Den omvandlar kinetiska data till 3D-kartor över temperatur, omvandling och reaktionshastighet.

Nu kan du se hur ditt harts härdar i både tid och rum i stället för bara längs en linje.

3D-temperatursimulering av nedbrytning av AIBN som visar hotspot-utveckling över tid och rum med hjälp av programvaran NETZSCH Termica Neo. — Figurer: 3D-simulering av temperaturfält vid 96/176 minuter; färgat tvärsnitt som visar härdningsgradienter.

Från laboratoriekurvor till rumslig verklighet

I laboratoriet mäter du kinetiken för small prover med samma temperatur. I produktionen har du provgeometrier med temperaturgradienter inuti. Utmaningen ligger däremellan: hur kan man förutse när mitten av ett laminat, en form eller ett limskikt kommer ikapp ytan utan att det uppstår heta punkter med för höga temperaturer som leder till materialskador.

Programvaran Termica Neo programvaran fyller detta gap genom att importera Kinetics Neo data - modellfria eller modellbaserade, en- eller flerstegs, autokatalytiska eller diffusionskontrollerade - och tillämpa dem på verkliga komponentformer.

Definiera:

Materialparametrar: Specifik värmekapacitet (cp)Värmekapacitet är en materialspecifik fysikalisk storhet som bestäms av den värmemängd som tillförs provkroppen, dividerat med den resulterande temperaturökningen. Den specifika värmekapaciteten är relaterad till en massa-enhet av provkroppen.specifik värmekapacitet, TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet, Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga
Geometri: platta, cylinder, sfär eller anpassad roterande kropp
Gränsvillkor: värmeöverföring, konvektion, emissivitet
Temperaturprogram: isoterm, dynamisk, stegvis isoterm, modulerad

3D-simulering av temperaturfält i polymerhärdning vid 96 och 176 minuter, som visar termiska gradienter och värmefördelning. — Figur 1: Gränssnitt för geometriinställning som illustrerar valbara standardbehållare.

Vad händer under härdningen?

När tvärbindningsreaktionen startar höjer den exoterma värme som genereras den lokala temperaturen.
De yttre lagren värms snabbare upp till omgivningstemperaturen, medan insidan först förblir kallare och sedan värms upp av den accelererande reaktionen och skapar hotspots. Glasövergångstemperaturen, _Tg, ökar över provtemperaturen, molekylrörligheten minskar och diffusionskontrollen bromsar processen.

Termica Neo fångar upp dessa kopplade effekter samtidigt: temperatur ↔ reaktion under kemisk kontroll↔ reaktion under diffusionskontroll.

Resultatet är en levande modell av härdningsfronten som rör sig genom din detalj.

Geometriinställningsgränssnitt som visar valbara standardbehållarformer för termisk simulering i programvaran NETZSCH Termica Neo. — Figurer: Sekvens av värmekartor som visar utvecklingen av temperatur och omvandling under epoxihärdning.

Fallstudie: Cylinderhärdning av epoxi med bottenvärme

Simulering av härdningen av en enkel epoxicylinder avslöjar information som inte kan erhållas enbart genom mätning:

En reaktionsfront rör sig uppåt genom höjden.
Axelområdet släpar efter i omvandlingen och kyls långsamt.
Överhärdning på ytan och underhärdning på insidan sker parallellt.

Genom att justera temperaturramperna eller hålltiderna på vardera sidan av cylindern i Termica Neo kan ingenjörerna eliminera dessa gradienter före det första riktiga gjutförsöket.

Värmekartor över omvandlingshastigheten visar epoxihärdningens förlopp med reaktionsfronter och temperaturgradienter i ett cylindertvärsnitt. — Bild: Kartor över omvandlingshastigheten på en epoxicylinder under Härdning (tvärbindningsreaktioner)Termen "crosslinking" betyder bokstavligen översatt "tvärnätverk". I kemiska sammanhang används det för reaktioner där molekyler länkas samman genom att införa kovalenta bindningar och bilda tredimensionella nätverk.härdning.

Från reaktiva gissningar till prediktiv styrning

Härdning är inte längre en blind fläck. Med programvaran NETZSCH Termica Neo kan du simulera scenarier från laboratorieskala till industriell skala, testa nya hartssystem, härdningscykler och variationer i geometri och volym för att exakt förutsäga härdningsbeteende för förutsägelse av:

Hotspot-placering och temperatur
Fördelning av härdningsgrad (α)
Förekomst av diffusionskontrollerad reaktion beroende på den lokala glasövergångstemperaturen, _Tg
Optimerade processfönster med minimal energitillförsel

Du uppnår effektiva processer och hög produktkvalitet, med minimal energianvändning istället för försök och misstag.

Fördelar med Termica Neo

Direkt kinetisk import från Kinetics Neo
Fullständig 2D/3D-visualisering av temperatur, omvandling och reaktionshastighet
Simulering av autokatalytisk och diffusionskontrollerad Härdning (tvärbindningsreaktioner)Termen "crosslinking" betyder bokstavligen översatt "tvärnätverk". I kemiska sammanhang används det för reaktioner där molekyler länkas samman genom att införa kovalenta bindningar och bilda tredimensionella nätverk.härdning
Geometrispecifik optimering för kompositer, lim och beläggningar
Kortare provningscykler | Högre processäkerhet | Lägre energikostnad

Om denna bloggserie

Denna artikel är en fortsättning på serien NETZSCH: "Den nya dimensionen av termisk analys med Termica Neo: Programvara för termisk simulering av kemiska reaktioner i industriell skala."

Redan publicerade artiklar: (se länkar nedan)

Från kinetisk modell till tillämpning i verkligheten - Förvandla 1D-data till 3D-insikter.
Uppskalning och säkerhet - Förutse avåkningar innan de inträffar.
Härdning av polymerer - Hur Termica Neo gör härdningen synlig

Dessa artiklar kommer härnäst: Termoplastisk KristalliseringKristallisation är den fysiska processen av härdning under bildandet och tillväxten av kristaller. Under denna process frigörs kristallisationsvärme.kristallisering (PA12) och keramisk SintringSintring är en tillverkningsprocess för att forma en mekaniskt stark kropp av ett keramiskt eller metalliskt pulver. sintring: Tillämpa samma 3D-vision på kylning och densifiering. Håll ögonen öppna!

Se din härdningsprocess komma till liv. Utforska NETZSCH Termica Neo och se hur härdningen verkligen sker inuti din komponent, inte bara i dina data.

--------------------------

Användbara länkar:

Få din gratis demoversion:Begär demoversion av Temica Form - NETZSCH Termica Neo

Ladda ner den nya broschyren för att lära dig mer:Termica Neo Broschyr

Kontakta oss direkt:Funktionsförfrågan - NETZSCH Kinetics Neo

Lär dig ännu mer:Termica Neo - NETZSCH Termica Neo

Ladda ner Termica Neo broschyr Gå till Termica Neo Website för att lära dig mer

Dessa webbseminarier kan vara av intresse för dig:

Please accept Marketing Cookies to see that Video.

Dessa bloggartiklar kan också vara av intresse

Dela denna artikel: