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    Spielzeugsteine aus Kunststoff

Polymer-Blending

Methoden der Grenzflächenchemie in der Entwicklung neuer Polymermaterialien

Die Forschungslabors der Kunststoffindustrie mischen Polymere, um Materialien mit neuen Eigenschaften zu entwickeln. Hierbei geht es u.a. um höhere Zugfestigkeiten, eine verbesserte thermische oder chemische Beständigkeit und weitere neue Materialeigenschaften. Da die Mischbarkeit und die Stabilität stark von den Oberflächenspannungen der einzelnen Phasen und von der Grenzflächenspannung zwischen ihnen abhängen, werden Messverfahren für diese Werte benötigt. Unsere Messinstrumente für Kontaktwinkel sowie die entsprechenden Hochtemperatursysteme sind optimal auf diesen Bedarf abgestimmt.

Grenzflächenspannung geschmolzener Polymere als Indikator für die Mischbarkeit

Bei hoher Grenzflächenspannung zwischen den aufgeschmolzenen Phasen neigen Tropfen zum Zusammenfließen und damit zu einer Verkleinerung der Grenzflächen-Kontaktbereiche, was die Homogenität der Mischung verschlechtert. Eine möglichst niedrige Grenzflächenspannung bedeutet damit eine Verbesserung der Mischbarkeit. Unsere Kontaktwinkel-Messgeräte ermitteln die Grenzflächenspannung durch separate Messungen der Oberflächenenergie der einzelnen Phasen.

Adhäsionsarbeit als Kenngröße der Zugfestigkeit

Die Adhäsionsarbeit zwischen den Phasen ist ein für die Analyse der Bindungskräfte und damit der Belastbarkeit der Mischung wichtiger Wert. Die Adhäsion kann durch Messung des polaren und des dispersiven Anteils der Oberflächenenergie berechnet werden, indem man die Kontaktwinkel mit unterschiedlichen Flüssigkeiten bestimmt.

Modellbildung für den Mischprozess mithilfe von Hochtemperatursystemen

Bereits die Messung bei Raumtemperatur liefert wertvolle Daten, die Verwendung von Hochtemperatursystemen (bis zu 400 °C) unterstützt darüber hinaus eine Modellbildung für die realen Umgebungsbedingungen des Mischprozesses. Eine direkte Messung der Grenzflächenspannung mit der Methode des hängenden Tropfens (Pendant-Drop-Verfahren) erleichtert die Bestimmung einer geeigneten Materialkombination.

Messung der Dispergierbarkeit zugesetzter Pulversubstanzen

Da eine Polymermischung oft Pulverstoffe wie Steinmehl oder Ruß enthält, ist deren Dispergierbarkeit in der Flüssigphase der entscheidende Faktor dafür, ob die Mischung homogen wird oder nicht. Unsere Tensiometer erlauben Messungen der Oberflächenenergie an Pulverstoffen, die in Verbindung mit den Messdaten der Polymere wichtige Angaben wie z.B. die der Benetzungsenthalpie liefern.

KRÜSS Applikationsberichte

AR224: Prognosen zur Dispergierbarkeit im Praxistest

Die freie Oberflächenenergie von verschieden gecoateten Rußpartikeln und verschiedenen Kunststoffen wird gemessen. Der jeweilige Grad der Mischbarkeit in der Schmelze wird anhand berechneter Adsorptionsenthalpien vorhergesagt und durch Rührversuche bestätigt.

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