Frick / Stern DSC-Prüfung in der Anwendung

1. Auflage 2013
ISBN: 978-3-446-43692-3
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: Wasserzeichen (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 188 Seiten

Kunststoffe finden aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften umfangreichen und stetig wachsenden Einsatz in vielen Feldern der Technik und des täglichen Lebens. Die Gewährleistung der erforderlichen Produktqualität besitzt deshalb eine hohe Priorität. Hierzu bedarf es einer geeigneten Rohstoffeingangskontrolle, Prozessüberwachung und der Erfassung der Produktqualität. Die Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC-Methodik) erweist sich hier als effektives Prüfverfahren. Mit der DSC-Prüfung lassen sich selbst komplizierte dreidimensionale und sehr kleine Teile schnell und exakt untersuchen.
Das Fachbuch führt in seiner zweiten aktualisierten und erweiterten Auflage in die Möglichkeiten und Grenzen der DSC-Methodik ein. Es erläutert die Probenvorbereitung, die Wahl geeigneter Messabläufe und weist auf mögliche Fehler in der Handhabung hin. Ausgewählte Beispiele aus der Praxis zeigen die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten dieser Technik. In der nun hier vorliegenden zweiten Auflage wurden die bewährten Ausführungen überarbeitet und ergänzt, Informationen zu neuen Sonderverfahren der DSC-Prüfung und anderen thermoanalytischen Verfahren sind hinzugekommen und der Bereich der Anwendungen wurde durch interessante Beispiele erweitert.
Das praxisorientierte Buch wird dem Laborpraktiker als auch dem Kunststoffteileentwickler, dem Qualitätsverantwortlichen und dem Lernenden von großem Nutzen sein.


Themenschwerpunkte:
- Einführung in die Kunststofftechnik
- Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
- Anwendungen für die Wareneingangs- und Fertigungskontrolle

Autoren/Hrsg.

Frick, Achim

Stern, Claudia

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Technische Mechanik | Werkstoffkunde Materialwissenschaft: Polymerwerkstoffe
• Technische Wissenschaften Verfahrenstechnik | Chemieingenieurwesen | Biotechnologie Technologie der Kunststoffe und Polymere
• Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Technische Mechanik | Werkstoffkunde Werkstoffprüfung

Inhaltsverzeichnis

1;Inhalt;12
2;Vorwort zur 1. Auflage;8
3;Vorwort zur 2. Auflage;10
4;1 Einführung in die Kunststofftechnik;16
4.1;1.1 Polymere Werkstoffe (Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere) ;20
4.2;1.2 Verarbeitung der polymeren Werkstoffe ;23
4.2.1;1.2.1 Einflüsse auf die Formteilqualität;23
4.3;1.3 Anforderungen an die Prüftechnik für polymere Werkstoffe und Formteile;26
4.4;1.4 Prüfverfahren ;27
4.5;1.5 Thermische Analyse;28
4.5.1;1.5.1 Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC);28
4.5.2;1.5.2 Thermogravimetrie (TGA);32
4.5.3;1.5.3 Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA);33
4.5.4;1.5.4 Dilatometrie;34
5;2 Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC);36
5.1;2.1 Prinzip;36
5.2;2.2 Messmethodik;39
5.3;2.3 Auswertung;42
5.3.1;2.3.1 Interpretation von Messkurven;48
5.4;2.4 Durchführung;51
5.4.1;2.4.1 Probenpräparation;51
5.4.2;2.4.2 Probenentnahme;52
5.4.3;2.4.3 Messapparat;56
5.4.4;2.4.4 Messbedingungen und -parameter;57
5.5;2.5 Einflussfaktoren;60
5.5.1;2.5.1 Probenmasse;60
5.5.2;2.5.2 Probenauflagefläche;61
5.5.3;2.5.3 Probenebenheit;62
5.5.4;2.5.4 Heiz- und Kühlrate;64
5.5.5;2.5.5 Endtemperatur;67
5.5.6;2.5.6 Ofenatmosphäre;68
5.5.7;2.5.7 Messartefakte;69
5.6;2.6 Messgenauigkeit;70
5.7;2.7 Spezielle Verfahren der Dynamischen Differenzkalorimetrie;72
5.7.1;2.7.1 Hochdruck-DSC;72
5.7.2;2.7.2 Temperaturmodulierte DSC;75
5.7.3;2.7.3 Hochgeschwindigkeits-DSC;76
5.7.4;2.7.4 DSC-Fotokalorimetrie;79
5.7.5;2.7.5 DSC-Mikroskopie;80
6;3 Wareneingangskontrolle – Anwendung der DSC-Prüfung;84
6.1;3.1 Werkstoffidentifikation;84
6.2;3.2 Detektion von Rezepturkomponenten;88
6.3;3.3 Detektion von Chargenunterschieden;92
6.4;3.4 Detektion von Mischungen;93
6.4.1;3.4.1 Detektion von Mehrschichtfolien;95
6.5;3.5 Detektion und Einfluss von Stabilisatoren;96
6.6;3.6 Detektion einer Nukleierung;98
6.7;3.7 Detektion und Einfluss von Farbe;101
6.8;3.8 Bestimmung der Füllstoffmenge;107
6.9;3.9 Detektion der Molmasse;108
6.10;3.10 Qualifzierung von Rezyklat;116
7;4 Fertigungskontrolle.– Anwendung der DSC-Prüfung;118
7.1;4.1 Einfluss der Verarbeitung;118
7.2;4.2 Einfluss der Einspritzgeschwindigkeit;121
7.3;4.3 Einfluss der Fließweglänge;125
7.4;4.4 Einfluss der Massetemperatur;129
7.5;4.5 Einfluss langer Verweilzeiten;134
7.6;4.6 Einfluss der Feuchtigkeit;139
7.6.1;4.6.1 Einfluss der Konditionierung;143
7.7;4.7 Detektion der Werkzeugtemperatur;146
7.7.1;4.7.1 Einfluss verschiedener Prozessparameter;150
7.8;4.8 Unterscheidung von Gut- und Schlechtteil;152
7.9;4.9 Detektion der Temperkonditionen;154
7.10;4.10 Prozessüberwachung;158
7.11;4.11 Bewertung der Formteilqualität;160
7.12;4.12 Werkstofftechnische Untersuchungen ;162
7.12.1;4.12.1 Korrelation thermomechanische und kalorische Eigenschaften;162
7.12.2;4.12.2 Korrelation Kriechverhalten und kalorische Eigenschaften;163
7.12.3;4.12.3 Korrelation Verarbeitbarkeit und kalorische Eigenschaften;165
7.12.4;4.12.4 Zusammensetzung von Polymer-Blends;167
7.12.5;4.12.5 Vernetzungsverhalten von Elastomeren;168
8;5 Glossar der Kalorimetrie;170
8.1;5.1 Begriffsbestimmungen;170
8.2;5.2 Messbedingungen;174
8.3;5.3 Kurveninterpretation;177
9;6 Weiterführende Literatur;182
9.1;Grundlagen DSC;182
9.1.1;Werkstoffkunde Polymere;182
9.1.2;Prüftechnik allgemein;183
9.1.3;Normen;183
10;7 Autoren;184
10.1;Prof. Dr.-Ing. Achim Frick;184
10.2;Dr. Claudia Stern;185
11;Index;186

Über Autor(innen)

Prof. Dr.-Ing. Achim Frick hat Maschinenwesen an der Universität Stuttgart studiert und am Institut für Kunststoffprüfung über Hochleistungsfaserverbundwerkstoffe promoviert. Nach mehrjähriger Industrietätigkeit im Entwicklungsbereich wurde er 1997 an die Hochschule Aalen in die Kunststofftechnik berufen. Seine Lehrgebiete sind polymere Werkstoffe, Bauteilentwicklung und Kunststoffprüfung. Er ist Leiter des Institutes Polymer Science and Processing (iPSP) an der Hochschule Aalen und forscht und publiziert zu werkstoff- und produktionstechnologischen Fragen. Als Leiter des Steinbeis Transferzentrums Polymer Engineering (PETZ) in Aalen ist er im Technologietransfer zur Industrie und in der Weiterbildung aktiv.


Dr. Claudia Stern studierte Chemie an der Hochschule Aalen. Nach ersten Stationen in der Industrie forschte sie an der Hochschule Aalen zum Thema Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von hochmolekularen Polypropylenen und promovierte in Kooperation mit der niederländischen Universität Twente in Enschede. Seit 2006 arbeitet sie bei der ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH in Bietigheim und beschäftigte sich mit der Entwicklung und Markteinführung eines neuartigen, thermoplastischen Fluorpolymers. Mittlerweile ist sie im Unternehmen verantwortlich für Entwicklung, Fertigung und Vertrieb im Geschäftsbereich Thermoplastische Hochleistungskunststoffe.