Arbeitskreis Polymere

PC als Vergleichsmaterial für den Schubmodul bei Raumtemperatur: Torsionspendeluntersuchungen und vergleichende DMA-Messungen

Der Arbeitskreis Polymere beschäftigt sich seit einigen Jahren mit der Entwicklung eines Standards für die dynamisch-mechanische Analyse. Dazu wurden PC-Proben von 10 verschiedenen Teilnehmern untersucht und die Ergebnisse verglichen.

Es zeigte sich, dass ein Vergleich der verschiedenen Messdaten im Sinne eines Rundversuches nicht möglich ist. Eine der wichtigsten Vorrausetzungen wäre eine Temperatur-Kalibrierung der Geräte, die aber wegen der besonderen Probleme bei der DMA weiterer Anstrengung bedarf. Bei Messungen unterschiedlicher Gerätetypen werden relativ große Abweichungen des Absolutwertes des Moduls erhalten. Es zeigte sich aber, dass bei Messungen mit Geräten des selben Anbieters vor allem, wenn die Messungen in ein und demselben Labor durchgeführt wurden, nur sehr kleine Streuungen zu erkennen sind. Die Streuungen der Werte bei unterschiedlichen Geräten, die jedoch im Torsionsmodus arbeiten sind am geringsten. Die PC-Stäbe, die vom Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden hergestellt wurden, zeigten eine für die Verwendung als Standard hinreichende strukturelle Stabilität von mehr als 4 a. Die PC-Stäbe können aufgrund irreversibler Änderungen bei Gebrauch von Temperaturen nahe der Glastemperatur nur einmalig verwendet werden. Die Messdaten wurden im Torsionsschwingversuch nach ISO 6721-2 erzeugt. Das automatische Torsionspendel dient der Bestimmung des Schubmoduls G', des Verlustmoduls G'' und des mechanischen Verlustfaktors tan δ verschiedener Materialien im Temperaturbereich von - 180 °C bis 300 °C. Diese Materialeigenschaften werden unter Berücksichtigung des Trägheitsmomentes, der Eigenfrequenz und der Eigendämpfung des Systems aus den gemessenen Werten für Temperatur, Schwingungszeit und Dämpfung berechnet. Die so gewonnenen Schubmodulwerte kommen auf Grund der günstigen Kraftübertragung bei Torsionsbeanspruchung dem Absolutwert des Moduls als Materialkennwert am nächsten und können so als DMA-Vergleich (Modul-Temperaturkurve) herangezogen werden.

Die Ergebnisse der vergleichenden Messungen sind in einem Poster (PDF-Datei, 843 KB) zusammengefasst.