Kann ein magnetisches Messverfahren eine Alternative zur DSC werden?

Das aktuelle Projekt hat das Ziel, die Machbarkeit von magnetischer Kernspinnresonanz-(NMR-)Messungen bis 300 °C zu zeigen und damit der Industrie, insbesondere KMU, eine verbesserte Qualitätskontrolle und damit einen Wettbewerbsvorteil zu ermöglichen. Dabei werden in den nächsten zwei Jahren neben technischen Thermoplasten auch Duroplaste eingehend untersucht und eine Materialdatenbank erarbeitet. Durch ein Erhöhen der Probentemperatur auf 300 °C wird die Messung an technischen Thermoplasten, wie etwa PA, PC, PBT und PET möglich. Diese weisen bessere thermische und mechanische Eigenschaften als Polyolefine auf.

Die neuartigen Mess- und Auswerteverfahren der Hochtemperatur-NMR werden künftig mit den etablierten thermischen Analyseverfahren vergleichbare Ergebnisse erzielen. Als entscheidende Vorteile gegenüber den bisherigen Methoden bietet die neue Hochtemperatur-NMR dabei neben deutlich kürzeren Messzeiten das Entfallen der aufwendigen Probenpräparation und zusätzlich die Möglichkeit zum Untersuchen größerer Probenmengen in jeder Einzelmessung, so die Forscher.

Eine kostenfreie Beteiligung am projektbegleitenden Ausschuss seitens der Industrie ist ausdrücklich erwünscht. Interessierte Firmen können sich hierzu gerne an die Forschungseinrichtungen wenden.

Die Laboranalytik spielt beim Herstellen, Verarbeiten und der Schadensaufklärung von Kunststoffen eine wichtige Rolle. Aufgrund ihrer temperaturabhängigen Materialeigenschaften haben sich die dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) sowie rheologische und (dynamisch-)mechanische Untersuchungen bei bestimmten Temperaturen als Standardverfahren etabliert. Diese Prüfmethoden besitzen den Nachteil, dass die Proben für die jeweiligen Versuche aufwendig präpariert werden müssen oder nur sehr kleine Probenmengen (wenige mg) untersucht werden können.

Eine Alternative zum Charakterisieren von Kunststoffen bietet die magnetische Kernspinresonanz (NMR). Sie ist empfindlich auf die Beweglichkeit der Polymerketten und kann temperaturbedingte Veränderungen gut erfassen. Kompakte NMR-Tischgeräte ermöglichen das Untersuchen von Kunststoffgranulaten (einige g) oder Duroplastformmassen. Durch den aktuellen Einsatz temperaturempfindlicher Permanentmagnete ist eine Messung jedoch nur bei Raumtemperatur oder knapp darüber möglich.
Erste kommerziell verfügbare Ansätze für eine Messung bei höheren Temperaturen ermöglichen Probentemperaturen bis 200 °C für Messungen an Polyolefinen.

Das Projekt 22869 N der Forschungsvereinigung "Fördergemeinschaft für das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum e. V." wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e. V. (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Wir bedanken uns für die finanzielle Unterstützung.  

Quelle: SKZ