In der Polymerindustrie werden standardmäßig pneumatische Förderanlagen verwendet, um Granulate zu transportieren. Hierbei wird das Material durch eine Rohrleitung mittels Druckluft direkt vom Produktionsort bis zur Abpackanlage transportiert. Abgesehen von den Investitionskosten beim Bau einer solchen Anlage ist diese Methode sehr günstig, denn es bedarf weniger Arbeitskräfte zum Betrieb pneumatischer Förderanlagen. Es gibt mit Ausnahme des Gebläses, der Partikeldosierung und eventuellen Rohrweichen keine bewegten Teile, so dass die Anlagen wartungsarm sind. Allerdings weisen sie im Vergleich zu z.B. Gurtförderern einen hohen Energieverbrauch auf.
Ein Nachteil dieser Methode ist der Fördergutabrieb, der beim Prall der Partikeln gegeneinander oder gegen die Wand der Förderleitung entsteht. Dieser Abrieb ist bei der Kunststoffverarbeitung unerwünscht, da er zu einer Qualitätsverminderung des Endproduktes führen kann. So verhindert der Abrieb bei der Folienherstellung ein gleichmäßiges Aufschmelzen des Polymergranulates im Extruder, was zur Entstehung von Löchern beim Folienblasen führt.
Derzeit gibt es keine Erkenntnisse wie die bei der pneumatischen Förderung entstehende Abriebsmenge mit messbaren Materialeigenschaften korreliert werden kann. Daher muss bei jedem neuen Kunststoff überprüft werden, ob er pneumatisch gefördert werden kann, oder ob zu viel Abrieb entsteht. Bis jetzt ist es unumgänglich dieses Abriebverhalten durch aufwendige Experimente zu bestimmen. In der Regel wird eine Förderanlage im Technikumsmaßstab verwendet, durch die der Kunststoff mehrere Male gefördert wird. Der entstandene Abrieb wird dann auf die geplante Anlage hochgerechnet. Diese Methode, liefert zwar aussagekräftige Resultate, allerdings sind die hohen Kosten und der Zeitaufwand einer solchen Studie von großem Nachteil.
Um diesen Aufwand zu verringern wird an der TU-München die Entstehung von Förderungsabrieb näher untersucht. In einem Teilprojekt werden die Kunststoffe mit Hilfe der Thermischen Analyse charakterisiert, um zu erforschen ob die dabei erhaltenen Materialdaten mit dem Abriebsverhalten der Kunststoffe korreliert werden können. Für die Analyse steht sowohl ein Gerät zur Dynamisch Mechanischen Analyse (DMA) zur Verfügung als auch ein Dynamisches Differenzkalorimeter (DSC).
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Stand des Wissens
- Eigenschaften der Kunststoffe
- Chemischer Aufbau, Darstellung und Eigenschaften
- Mechanisches und thermisches Verhalten
- Einteilung der Kunststoffe
- Thermische Analyse
- Aufbau der Messgeräte
- Anwendung in der Polymertechnik
- Dynamisch mechanische Analyse (DMA)
- Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
- Eigenschaften der Kunststoffe
- Praktische Vorgehensweise
- Materialien
- Messinstrumente und Arbeitsplatz
- Probenherstellung und -präparation
- DMA
- Experimentelle Methoden (DMA)
- Versuchsprogramm (DMA)
- DSC
- Experimentelle Methoden (DSC)
- Versuchsprogramm (DSC)
- Auswertung
- Auswertung der DMA-Messungen
- Überprüfung der Reproduzierbarkeit und des viskoelastischen Limits
- Einfluss des Abkühlprogramms
- Einfluss der Haltezeit
- Einfluss verschiedener Amplituden und des Frequency Sweeps
- Bestimmung der Glasübergangstemperaturen
- Auswertung der DSC-Messungen
- Überprüfung der Reproduzierbarkeit
- Bestimmung der Glastemperaturen und Schmelzbereiche (DSC)
- Vergleich mit Ergebnissen aus Abriebsmessungen
- Auswertung der DMA-Messungen
- Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit untersucht verschiedene Polymere (PP, PE, PMMA, PS) mittels Methoden der Thermischen Analyse, um Erkenntnisse über die viskoelastischen Eigenschaften der Kunststoffe zu gewinnen. Dabei werden insbesondere die Dynamisch Mechanische Analyse (DMA) und die Dynamische Differenz Kalorimetrie (DSC) angewendet, um den komplexen Elastizitätsmodul und das thermische Verhalten der Polymere zu charakterisieren.
- Viskoelastisches Verhalten von Polymeren
- Charakterisierung von Kunststoffen mittels DMA und DSC
- Bestimmung von Glasübergangstemperaturen und Schmelzpunkten
- Korrelation von Materialeigenschaften mit Abriebsverhalten
- Entwicklung einer Standardmessprozedur für die Thermische Analyse von Polymeren
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Die Einleitung stellt das Problem des Fördergutabriebs bei pneumatischen Förderanlagen vor und erläutert die Motivation für die Untersuchung von Polymeren mittels Thermischer Analyse.
- Stand des Wissens: Dieses Kapitel bietet eine umfassende Einführung in die Eigenschaften von Kunststoffen, insbesondere in Bezug auf ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften. Zudem werden die Methoden der Thermischen Analyse, insbesondere DMA und DSC, detailliert beschrieben.
- Praktische Vorgehensweise: In diesem Kapitel wird die praktische Vorgehensweise bei der Durchführung der DMA- und DSC-Messungen beschrieben. Es werden die verwendeten Materialien, Messinstrumente und die Probenvorbereitung erläutert.
- Auswertung: Dieses Kapitel beschreibt die Auswertung der DMA- und DSC-Messdaten. Es werden die Reproduzierbarkeit der Messungen geprüft, die Einflussparameter untersucht und die Glasübergangstemperaturen sowie Schmelzpunkte bestimmt. Die Ergebnisse werden mit Ergebnissen aus Abriebsmessungen verglichen.
- Zusammenfassung und Ausblick: Die Zusammenfassung fasst die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit zusammen und gibt einen Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten.
Schlüsselwörter
Die Arbeit behandelt die Themen Thermische Analyse, Dynamisch Mechanische Analyse (DMA), Dynamische Differenz Kalorimetrie (DSC), Polymere, Glasübergang, Schmelzpunkt, Abriebsverhalten, Materialeigenschaften, Standardmessprozedur. Die Arbeit konzentriert sich auf die Anwendung der Thermischen Analyse zur Charakterisierung von Kunststoffen und zur Untersuchung von Abriebsphänomenen.
- Citation du texte
- Dipl. Ing. Pedro Montes de Oca (Auteur), 2003, Vergleichende Charakterisierung verschiedener Polymere mit Hilfe von dynamisch mechanischer Analyse (DMA) und dynamischer Differenzkaloriemetrie (DSC), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/79675
