23/11/2015

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SKZ: Schnelle Bestimmung von Aushärtung und Vernetzungsgrad

Das SKZ untersucht die Nutzung von einseitiger Kernspinresonanz (NMR) zur Ermittlung des Vernetzungsgrades von Thermoplasten und Duroplasten. Dieses Verfahren soll eine nicht-invasive Materialprüfung in deutlich kürzerer Zeit im Vergleich zur bisherigen Standardprüfung erlauben und hiermit die Möglichkeit zur Inline-Prozesskontrolle bieten.

Das Vernetzen von Kunststoffen ist ein gängiges Verfahren, um bei Standardpolymeren vergleichbare mechanische, thermische und chemische Eigenschaften wie bei Hochleistungskunststoffen zu erzielen. Bekannte Beispiele sind vernetztes Polyethylen (PE-X) bei Rohren sowie vernetztes Polyamid im Automobilbereich. Daneben gibt es noch eine große Bandbreite an Materialsystemen, die durch Vernetzung aushärten. Zu diesen zählen u.a. Klebstoffe sowie Duroplaste, welche als Matrix in Faserverbundwerkstoffen oder im Duroplast-Spritzguss zum Einsatz kommen. Der Vernetzungs- bzw. Aushärtegrad stellt dabei ein entscheidendes Qualitätsmerkmal dar, wird aber noch überwiegend mittels nasschemischer Analyse bestimmt. Die lange Zeit (bei Normprüfung mehr als 8 Stunden) bis zum Erhalt eines quantitativen Ergebnisses sowie die aufwändige Probenpräparation dieses Standardmessverfahrens erlauben dabei keine lückenlose 100 Prozent-Kontrolle.

Eine mögliche Lösung stellen Messungen mit einem einseitigen NMR-Messsystem dar. In einem neuen Forschungsvorhaben des SKZ werden die Möglichkeiten und Grenzen des Messverfahrens zur prozessnahen, zerstörungsfreien Vernetzungsgradbestimmung untersucht. Dies wird für eine breite Auswahl vernetzter und aushärtender Materialsysteme unter Berücksichtigung der jeweiligen Besonderheiten erfolgen. Es wird untersucht, ob die einseitige NMR aufgrund Ihrer vergleichsweise einfachen Handhabung und großen Mobilität sowie der deutlich verkürzten Messzeiten als Alternative zum Normprüfverfahren geeignet ist.

Das IGF-Vorhaben 18258 N der Forschungsvereinigung Fördergemeinschaft für das SKZ wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags gefördert.

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