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SKZ – Das Kunststoff-Zentrum (Hrsg.)
Polymernetzwerk durchleuchtet
Vernetzungsgradbestimmung mit absoluten optischen Methoden und Raman-Spektroskopie
Durch Vernetzen können die Materialeigenschaften von Standardthermoplasten gezielt und kostengünstig verbessert werden. Bekanntestes Beispiel sind Rohre oder Implantatbauteile aus vernetztem Polyethylen (PE-X). Ebenso vernetzen Duroplaste bzw. Klebstoffe während der Aushärtung. Der Vernetzungs- bzw. Aushärtegrad ist hierbei die zentrale Qualitätskennzahl. Bis dato wird dieser – insbesondere bei PE-X – stichprobenartig zerstörend und zeitaufwändig im Labor geprüft. Von industrieller Seite besteht ein großer Wunsch nach alternativen Verfahren.
Eine vielversprechende, aber in der kunststoffverarbeitenden Industrie bisher nicht berücksichtige Möglichkeit zur schnelleren Vernetzungsgradbestimmung direkt am Bauteil bieten optische Verfahren auf Basis absoluter Methoden. Damit können Änderungen in Streu- und Absorptionsverhalten der untersuchten Kunststoffe beim Vernetzen/Aushärten getrennt betrachtet werden.
In dieser Forschungsarbeit wurden hierzu eine Ulbrichtkugel, die Streifenprojektion, die Raman-Spektroskopie und die kollimierte Transmission eingesetzt. Untersucht wurden unterschiedlich vernetzte PE-X-Proben und diverse 2K-Harze bzw. -Klebstoffe. Als Referenz dienten etablierte Standard-Labormethoden.
Im Projektrahmen konnte ein Zusammenhang zwischen Vernetzungs- bzw. Aushärtegrad und den Streu- und Absorptionskoeffizienten aufgezeigt werden. Zum verbesserten Ergebnistransfer wurde ein Ulbrichtkugel-Demonstrator aufgebaut. Die Änderung bei der Aushärtung von Duroplasten ist mit dem Demonstrator und mittels Raman-Spektroskopie gut messbar. Von den Forschungsergebnissen können v. a. Anwender und Hersteller von vernetzten Produkten sowie Anbieter optischer Messsysteme – und somit insgesamt zahlreiche kmU – profitieren.
Eine vielversprechende, aber in der kunststoffverarbeitenden Industrie bisher nicht berücksichtige Möglichkeit zur schnelleren Vernetzungsgradbestimmung direkt am Bauteil bieten optische Verfahren auf Basis absoluter Methoden. Damit können Änderungen in Streu- und Absorptionsverhalten der untersuchten Kunststoffe beim Vernetzen/Aushärten getrennt betrachtet werden.
In dieser Forschungsarbeit wurden hierzu eine Ulbrichtkugel, die Streifenprojektion, die Raman-Spektroskopie und die kollimierte Transmission eingesetzt. Untersucht wurden unterschiedlich vernetzte PE-X-Proben und diverse 2K-Harze bzw. -Klebstoffe. Als Referenz dienten etablierte Standard-Labormethoden.
Im Projektrahmen konnte ein Zusammenhang zwischen Vernetzungs- bzw. Aushärtegrad und den Streu- und Absorptionskoeffizienten aufgezeigt werden. Zum verbesserten Ergebnistransfer wurde ein Ulbrichtkugel-Demonstrator aufgebaut. Die Änderung bei der Aushärtung von Duroplasten ist mit dem Demonstrator und mittels Raman-Spektroskopie gut messbar. Von den Forschungsergebnissen können v. a. Anwender und Hersteller von vernetzten Produkten sowie Anbieter optischer Messsysteme – und somit insgesamt zahlreiche kmU – profitieren.
Schlagwörter: Vernetzungsgrad; PE-X; Aushärtung; Duroplaste; Klebstoffe; Spektroskopie; NIR; Raman; Strahlenvernetzung; DSC; DEA; uNMR; Rheometer
SKZ – Forschung und Entwicklung
Herausgegeben von SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, FSKZ e. V., Würzburg
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