Comparison of different measuring methods for thermo-mechanical characterization of polymer powders

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

In der heutigen Industrie sind Polymerpulver in vielen verschiedenen Anwendungen anzutreffen. Einige Beispiele dafür sind, die Herstellung von Schleifmittel, das Drucken eines Prototyps mittels additiver Fertigung und das Beschichten von Metalloberflächen. Ebenfalls haben sich Polymerpulver für einige Kunststoffarten als bevorzugter Feedstock etabliert. Sowohl Polyvinylchlorid als auch Spezialanwendungen aus Polytetrafluorethylen sind ursprünglich in pulvriger Form den Verarbeitungsmaschinen zuzuführen. Die verarbeitungstechnischen und anwendungstechnischen Eigenschaften sind hierbei hinsichtlich ihrer Temperaturabhängigkeit kritisch zu Beurteilen. Eigenschaften wie die Fließfähigkeit, Kohäsion und der effektive innere Reibungswinkel der Pulver scheinen in starker Verbindung zum thermomechanischen Zustand zu stehen. Somit ist die Bestimmung von Übergangstemperaturen wie die Glasübergangstemperaturen oder die Nebenerweichungstemperaturen für Polymerpulver unumgänglich. Ziel dieser Masterarbeit ist die Ermittlung thermomechanischer Eigenschaften verschiedenerer Kunststofftypen im pulverförmigen Zustand und der Vergleich der Ergebnisse mit konventionellen Prüfmethoden wie Differential scanning calorimetry (DSC) und Dynamisch Mechanische Analyse (DMA) von Festkörpern. Hierzu wurden sowohl die DMA von Pulverproben mit Verwendung eines speziellen Behälters (¿Powder Pocket¿) für die Dual Cantilever Anordnung als auch Methoden der Pulverrheologie herangezogen. Die Methoden zur Probenvorbereitung sowie zur Durchführung der Messungen wurde im Laufe der Arbeit optimiert. Hierzu wurden Parameter wie das Festspannmoment, das Füllvolumen, die Verteilung des Pulvers und das Material der Powder Pocket variiert, sowie eine geeignete Vorkomprimierung gefunden. Die Wahl des Metalls der Powder Pocket und das Füllvolumen scheinen den größten Einfluss auf die Messqualtät zu haben. Die Empfindlichkeit des Messsignals ist vergleichbar mit DSC, jedoch konnten zusätzliche Übergänge bei PA12 und im Tieftemperaturbereich von PTFE gemessen werden, die mittels DSC nicht möglich waren. Mithilfe pulverrheologischer Methoden konnten thermische Übergänge nur grob ermittelt werden. Jedoch konnte der Einfluss von Übergangstemperaturen auf die Veränderung von praxisrelevanten Pulvereigenschaften gezeigt werden.

Details

Titel in ÜbersetzungVergleich verschiedener Messmethoden für die thermo-mechanische Charakterisierung von Polymerpulvern
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung30 Juni 2023
DOIs
StatusVeröffentlicht - 2023