Thermisches und rheologisches Prüflabor mit Bewitterung

HDT- und Vicat-Prüfsystem CEAST HV500 Instron

Nahaufnahme einer Instron CEAST-Probe, Foto: IfBB
Nahaufnahme einer Instron CEAST Probe, Foto: IfBB

Die Warmformbeständigkeit ist die Fähigkeit eines Prüfkörpers, unter einer bestimmten Belastungsbedingung seine Form bis zu einer bestimmten Temperatur beizubehalten bzw. bei festgelegter Prüftemperatur einen vorgegebenen Verformungsbetrag nicht zu überschreiten.
Wichtigste Prüfmethoden zur Warmformbeständigkeit sind Wärmeformbeständigkeitstemperatur [°C] Heat-Distorsion-Temperature, HDT nach DIN EN ISO 75-1 bis 75-3 und Vicat-Erweichungstemperatur [°C] VICAT Softening Temperature, VST nach DIN EN ISO 306.


Technische Daten:

  • Temperaturbereich: bis 500°C
  • Temperaturrampen: 50°C/h und 120°C/h
  • Wärmeträgermedium: Aluminiumoxidpulver
  • Heizbadkapazität: 11,5 Liter
  • LVDT Sensoren: 3 (je Station)
  • Thermoelemente: 3 (je Station)
  • Badtemperaturfühler: 1
  • Automatische Kalkulation und Anzeige notwendiger Belastungsgewichte
  • Temperaturabhängige, automatische Kompensation der Wärmeausdehnung der Prüfstation bei jedem Versuch
  • Elektrischer Anschluss: 230 V, 50 Hz
  • Druckluftanschluss: 5 bar
  • Leistung: 4500 W

Messprinzip:
Der Prüfkörper wird unter konstanter Last einer Dreipunktbiegung ausgesetzt, um eine Biegespannung zu erzeugen. Die Temperatur im Wärmeträgermedium wird mit gleichförmiger Geschwindigkeit erhöht. Es wird der Temperaturwert bei einer festgelegten Standarddurchbiegung gemessen.

Dynamisch-mechanische Analyse: DMA 242 E Artemis® Netzsch

DMA der Firma Netzsch, Foto: IfBB
DMA der Firma Netzsch, Foto: IfBB

Die dynamisch-mechanische Analyse misst die viskoelastischen Eigenschaften meist polymerer Werkstoffe während eines kontrollierten Temperatur- und/oder Frequenzprogramms. Während der Messung wird eine sinusförmige Kraft (Spannung σ, engl. stress) auf die Probe aufgebracht, die eine sinusförmige Deformation (Dehnung ε, engl. strain) zur Folge hat.
Polymere zeigen ein viskoelastisches Verhalten. Sie weisen sowohl elastische (entsprechend einer idealen Feder) als auch viskose (entsprechend eines idealen Dämpfers) Eigenschaften auf. Aufgrund dieses viskoelastischen Verhaltens ist die Deformation (Antwort) gegenüber der Kraft (Anregung) zeitlich verschoben. Diese Abweichung bezeichnet man als Phasenverschiebung δ.

Technische Daten:

  • Temperaturbereich: -170 °C bis 600 °C
  • Heizrate: 0,01 bis 20 K/min
  • Frequenzbereich: 0,01 bis 100 Hz
  • Hoher Kraftbereich: 24 N (12 N statisch und 12 N dynamisch)
  • Kraftbereich mit erhöhter Auflösung: 8 N (4 N statisch und 4 N dynamisch)
  • Maximale Verformungsamplitude: + 240 µm
  • Statische Verformung: bis 20 mm
  • Modulbereich: 10-3 bis 106 MPa
  • Dämpfungsbereich (tanδ): 0,005 bis 100
  • Kühlvorrichtungen: Flüssigstickstoff, Druckluft zum Abkühlen bis 0 °
  • Deformationsmodi: 3-Punktbiegung (40mm / 50mm) / Zug / Kompression / Penetration
  • Zubehör: Immersionsbad / UV-Ausstattung

Dynamische Differenzkalorimetrie (DDK/DSC): DSC 204 F1 Phoenix Netzsch

Die Dynamische Differenzkalorimetrie (DDK) oder auch Differential Scanning Calorimetry (DSC) ist ein Verfahren der thermischen Analyse und misst die spezifische Wärme einer Probe in Abhängigkeit von der Temperatur. Charakteristische thermische Eigenschaften von Biopolymeren wie Schmelzpunkte, Glasübergangstemperaturen und Kristallisationsvorgänge lassen sich mithilfe der DSC ermitteln und grafisch darstellen.

In der Kunststofftechnik wird dieses Prüfverfahren in den Bereichen der Entwicklung, Herstellung, Eingangskontrolle, Qualitätssicherung und Schadensanalyse von Formteilen eingesetzt.

 

Technische Daten:

  • Temperaturmessbereich: -180 °C- 700 °C
  • Heizratenbereich: 0,001 K/min – 200 K/min
  • Kühlratenbereich: 0,001 K/min – 200 K/min
  • Kühlung: max. 200 K/min; automatisch geregelte Flüssigstickstoffkühlung
  • Basislinienoptimierung: BeFlat®
  • Automatischer Probenwechsler: DSC 204 F1 Phoenix® ASC für 64 Proben und Referenzbecher

 

Rheologie

In der Rheologie werden Biopolymere sowie naturfaserverstärkte Verbundwerkstoffe auf ihr Verformungs- und Fließverhalten hin untersucht. Sie ist unter anderem ausgestattet mit einem Hochdruck-Kapillarrheometer und einem MFR/MVR-Fließprüfgerät zur Bestimmung der Schmelzedichte bei unterschiedlichen Temperaturen.

Hochdruck-Kapillarrheometer

Kapillarrheometer, Foto: IfBB
Kapillarrheometer, Foto: IfBB

Typ: „Rheograph 25“ der Firma Göttfert Werkstoffprüfmaschinen GmbH

  • Fließverhalten von Kunststoffschmelzen nach ISO 11443
  • Bagley- und Rabinowitsch-Weißenberg-Korrektur
  • Wärmeleitfähigkeitsmessung nach ASTM D5930
  • pVT-Messung nach ISO 17744

 

MFR/MVR-Fließprüfgerät

MFI-Gerät, Foto: IfBB
MFI-Gerät, Foto: IfBB

Typ: „Mflow“ der Firma Zwick/Roell

  • Messung des MFR- und MVR-Wertes nach ISO 1133-1
  • Bestimmung der Schmelzedichte bei unterschiedlichen Temperaturen

Fließspirale

Bei der Fließspirale handelt es sich um einen speziellen Werkzeugeinsatz für Spritzgießmaschinen.

Einsatzbereiche:

  • Messung der Fließweglänge von thermoplastischen Kunststoffen
  • praxisnahe Untersuchung der Fließfähigkeit verschiedener Kunststoffe
  • Untersuchung des Einflusses von Faser- und Füllstoffgehalten, der Werkzeugtemperatur, des Einspritzdruckes etc. auf rheologische Eigenschaften

Klimawechselschrank und UV-Schnellbewitterungsgerät

Mit einem Klimawechselschrank und UV-Schnellbewitterungsgerät können unterschiedlichste Temperatur-, Feuchtigkeits- und UV‑Bestrahlungsbedingungen, die während des gesamten Lebenszyklus eines Materials oder Bauteils anfallen können, unter Extrembedingungen und in einem beschleunigten Zeitraum simuliert werden. Dabei steht die Langzeitbeständigkeit gegen Umwelteinflüsse und die vorzeitige Alterung in Form von Versprödung, Blasen- und Rissbildung unter Festigkeitsverlust sowie das Auftreten von Oberflächenschäden wie Ausbleichen, Glanzverlust und Kreidung im Vordergrund.

Die Klimaprüfung kann u. a. nach DIN EN 60068-2-1 / -2 / -14 / -30 / -38 / -78 und ISO 16750-4 erfolgen. Dabei kann zwischen einer Temperatur von -75 °C bis 180 °C und einer Luftfeuchtigkeit zwischen 10 und 98 % reguliert werden.

Beanspruchung durch UV-Strahlung, die Materialien durch Tageslicht oder durch Fensterglas gefiltertes Tageslicht ausgesetzt sind, können nach DIN EN ISO 4892-3, DIN EN ISO 16474-3, DIN EN 927-6, ASTM G154, ASTM D4587, ASTM D4329, ASTM D4799, SAE J2020 durchgeführt werden.