DD288228A5 - Verfahren und vorrichtung zur messung der volumenschwindung von kunststoffen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur messung der volumenschwindung von kunststoffen Download PDFInfo
- Publication number
- DD288228A5 DD288228A5 DD33318589A DD33318589A DD288228A5 DD 288228 A5 DD288228 A5 DD 288228A5 DD 33318589 A DD33318589 A DD 33318589A DD 33318589 A DD33318589 A DD 33318589A DD 288228 A5 DD288228 A5 DD 288228A5
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- measuring
- volume shrinkage
- shrinkage
- sample
- volume
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006855 networking Effects 0.000 abstract 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 21
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 238000007573 shrinkage measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Volumenschwindung von Kunststoffen. In der Erfindung wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Volumenschwindung von polymeren Materialien waehrend einer ablaufenden Polymerisation oder Vernetzung beschrieben. Sie kann angewandt werden bei der Untersuchung von Kunststoffmassen, die zur Erreichung ihres Endzustandes Vernetzungs- und/oder Polymerisationsreaktionen durchlaufen. Mit ihr koennen auch Veraenderungen in Kunststoffmassen durch Einwirkung eines vorgegebenen Temperatur-Zeit-Regimes untersucht werden. Die Proben koennen fluessig, pastenfoermig oder fest sein und eine beliebige Geometrie aufweisen. Zur Bestimmung der Volumenschwindung wird die sich aendernde Dichte des reagierenden Materials durch eine Auftriebsmessung mit einer optischen Methode gemessen. Die Schwindungskurve wird durch kontinuierliches Messen der Volumenschwindung von der Reaktionszeit erhalten.{Volumenschwindung; Polymerisation; Vernetzung; Kunststoffmassen; Dichteaenderung; Auftrieb; optische Methode; Schwindungskurve}
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Volumenschwindung von polymeren Materialien während ablaufender Polymerisations- und Vernetzungsreaktionen.
Mit ihr können der Wert der Volumenschwindung und die Schwindungs-Zeit-Kurve bestimmt werden.
Das Verfahren kann deshalb Anwendung finden in allen Gebieten der Wissenschaft undTechnik, in denen organische Werkstoffe untersucht bzw. eingesetzt werden, die zur Erreichung ihres Endzustandes Vernetzungs- und/oder Polymerisationsreaktionen durchlaufen müssen.
Verfahren zur Messung der Schwindung basieren auf Messungen der linearen Dimensionsänderung oder der Volumenkontraktion. Eine Methode zur Messung der linearen Dimensionsänderung verwendet ein am unteren Ende durch eine Glasplatte verschlossenes Glasrohr, in das eine noch fließfähige Probe eingefüllt wird. Ein Stöpsel aus gleichem, bereits gehärtetem Material wird auf die Probe gesetzt und mit einer Meßuhr die Veränderung seiner Lago mit der Reaktionszeit vermessen. (Lee, H. L.; Schwarz, M.L.; Smith, F. F.: Journal Dent. Res. Chicago 48 [1969], 526) Verfälschungen der Ergebnisse sind möglich durch Reibung des Stöpsels am Glasrohr.
Bei einer ähnlichen Lösung wird die Schwindung über die mit einem opto-elektronlschem Meßsystem bestimmte Wegänderung oinos mechanischen Wegaufnehmers, der auf der in einem Teflonzylinder befindlichen Probe aufgesetzt ist, kontinuierlich erfaßt. (Matschinske, U.: Dissertation Humboldt Univ. Berlin, Med. Fak. Berlin 1988, DD 265701 [1989]) Auch die Bestimmung einer ausgewählten Abmessung von Prüfkörpern vor und nach Ablauf einer Reaktion ist möglich, wenn die Proben eine ausreichende Formstabilität aufweisen. (Schmitt, B.: Kunststoffe 59 [1969], 309; Welker, D.: Diss. B. Jena [1980]) Die Bewegung von in einem härtenden Harz befindlichen Sonden wurde von v. Schieszl benutzt, um die Schwindung nach Durchlaufen des Gelpunktes zu ermitteln, (v. Schieszl, Th.: DD 56378 [1967]) Eine weitere Vorrichtung benutzt die durch Dimensionsänderung hervorgerufene Bewegung von Platten zur Schwindungsmessung. (Sippel et a. DD 206587 [1984]) Aus der linearen Dimensionsänderung kann bei Annahme einer isotropen Schwindung die Volumenschwindung berechnet werden. Die Annahme der Isotropie ist aber nicht bei allen Materialien, z. B. bei mit Füllstoffen versehenen Produkten, erfüllt. Eine Untersuchung von zu Beginn der Reaktion flüssigen Systemen ist mit den genannten Methoden nicht möglich, da die Meßfühler mit endlichem Druck auf Probe gesetzt werden und durch die Haftung der Probe an den Rändern der Probehalter die Messungen verfälscht werden. Literaturbekannte Verfahren zur Ermittlung der Volumenschwindung basieren auf dem Prinzip der Volumenmessung durch Verdrängung einer inerten Flüssigkeit. Diese sind auch geeignet zur Untersuchung dünnflüssiger Systeme bis zur vollständigen Aushärtung. Beschrieben sind Quecksilberdilatometer (z. B. Smith, D. L.; Schoonover, I. C.: J. Amer. D'. .it. Assoi. 46 [1953], 540) oder mit anderen Übertragungsflüssigkeiten arbeitende Dilatometer, z. B. dest. Wasser (Güntzner, 8. H.: Diss. Erlangen, Nürnberg [1968]) und Silikonöl (Soltesz, U., et al.: Biological and Biomechanical Performance of Biomaterials, Elesevier Sei. Publ. Amsterdam [1986], 123).
Die über die Volumenverdrängung arbeitenden Verfahren haben den Nachteil, daß durch Temperaturschwankungen der oft großen Volumina der Überträgerflüssigkoiten und Behälter die Meßgenauigkeit eingeschränkt ist. Die Meßvorrichtungen müssen absolut dicht sein, damit keine Verluste an Überträgerflüssigkeit auftreten und zu hohe Schwindungswerte vortäuschen. Mit dem Volumen korreliert die Dichte, so daß auch über eine Dichtemessung die Volumenschwindung bestimmt werden kann. Mit einom Pyknometer kann die Dichte der reaktiven Harzmischung vor der Härtungsreaktion und nach erfolgter Härtung über die Quecksilberverdrängung bestimmt werden. Ein Erfassen der Schwindungs-Zeit- Kurven ist so nicht möglich. (Klaus, I. S.; Knowles, W. S.: J. Appl. Folymer Sei. 10 (1966], 887)
Ziel der Erfindung
Ziel dor Erfindung ist es, ein Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Volumenschwindung während des Ablaufs einer chemischen Reaktion zu entwickeln, das mit hoher Genauigkeit, geringem Materialeinsatz, bei verschiedenen Meßtemperaturen arbeitet, keine Bedingungen an Geometrie und Konsistenz der Probe stellt und auch für Langzeituntersuchungen geeignet ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der die Volumenschwindung in Abhängigkeit von der Reaktionszeit als Wegänderung über ein optisches Meßsystem erfaßt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Volumenänderung der Probe über die Änderung ihres Auftriebs in einer inerten Flüssigkeit gemessen wird (Abb. 1).
Die Probe wird dazu in ein Probegefäß gegeben. In einem temperierbaren Gefäß befindet sich die inerte Flüssigkeit, in die dann das Probogefäß vollständig eintaucht. Zur Bestimmung des Auftriebs wird ein Torsionsdraht (dünner Stahldraht) benutzt, der an seinen Enden an Torsionsköpfen befestigt ist, die durch Schneckenrad und Schnecke gedreht werden können. In der Mitte des Torsionsdrahts ist ein leichter Draht arm so angeklemmt, daß er frei beweglich ist. Sein freies Ende ist hakenförmig gebogen. An diesem Haken wird das Probegefäß mit einem dünnen, steifen Draht befestigt. Zu Beginn der Messung wird der Drahtarm, an dem das mit Probe gefüllte Probegefäß, das vollständig in die inerte Flüssigkeit eintauchen muß, gehängt ist, durch Verdrehen
des Torsionsdrahts in eine definierte Lage (Nullage) gebracht werden. Die Änderung des Probevolumens bewirkt eine Änderung des Auftriebs und damit wird der Drahtarm aus der Nullage ausgelenkt. Für die Auslenkung kann eine Kalibrierung durch definierte Gewichte erfolgen, so daß der Auftrieb gemessen und bei bekannter Dichte des Probekörpers nach Ablauf der Messung die Volumenschwindung zu jedem Zeitpunkt berechnet werden kann.
Die Auslenkung des Drahtarms wird mit einem Kaihetometer oder opto-elektronischem System bestimmt, bei dem das durch eine Lichtquelle erzeugte Schattenbild des Drahtarms auf einer, positionsempfindlichen Fotodiodenchip geworfen und seine Wanderung als Spannungssignal registriert wird.
Geeignet sind auch Meßverfahren, bei denen durch die Bewegung des Drahtarms eine Kapazität oder Induktivität geändert wird, und so ein der Wegänderung proportionales elektrisches Signal erzeugt wird.
Bei bekannter Probenmasse kann eine Kalibrierung der Wegänderung auch so erfolgen, daß direkt die Volumenänderung angezeigt wird. Mit dem dargestellten Verfahren können bei einem Probevolumen von 1 cm3 und einer Temperaturkonstanz der inerten Flüssigkeit von ±0,1 K Sch windungswerte bis 0,05% registriert werden.
Ausführungsbeispiel
Ein Doppelmantelgefäß, in dem sich Silikonöl als inerte Flüssigkeit befindet, wird temperiert. Zirka 1 cm3 der zu untersuchenden Probe, hier ein mit Härter versetztes Epoxidharz, werden In das Probegefäß gefüllt und vorsichtig mit Silikonöl überschichtet. Dann wird das Probegefäß an den Haken des Drahtarms gehängt und in die inerte Flüssigkeit eingetaucht. Mit der Schnecke und dem Schneckenrad wird der Torsionsdraht so lange verdreht, bis sich der Drahtarm frei bewegen kann. Ausgehend von dieser Nullage wird mit einem Kathetometer die Auslenkung des Drahtarms in bestimmten Zeitabständen gemessen. Nach Ablauf der Härtungsreaktion wird der gehärtete Probekörper vom Silikonöl gereinigt, gewogen und seine Dichte bei der Meßtemperatur mit bekannten Verfahren bestimmt. Durch Auflegen von Gewichtsreltern und Bestimmen der Auslenkung des Drahtarms kann ein Zusammenhang zwischen Gewichtsänderung und Positionsänderung hergestellt werden. Zu beachten ist, daß durch das zunehmende Eintauchen des Probegefäßes auch der Befestigungsdraht stärker in das Silikonöl eintaucht und damit der Auftrieb der Gesamtanordnung gering geändert wird. Dies muß bei der Aufstellung des Kraft-Weg-Zusammenhangs berücksichtigt werden. Die Schwindung läßt sich nach Gl. 1 berechnen:
/ Λ Am \
I pp' I
\ PfiiTip /
η Arn
HP.« I _r_r._f ___ |2 I^ j
Am = KAI
Pp,, = Dichte des gehärteten Probekörpers
Pf, = Dichte der inerten Flüssigkeit
(Dp = Masse des gehärteten Probekörpers
ΔI = Auslenkung des Drahtarms
K = Kalibrierungsfaktor
Bezeichnungsliste
1 Probegefäß 6 Drahtarm
2 Doppelmantelgefäß 7 steifer Draht
3 Torsionsdraht 8 Befestigungshaken
4 Torsionsköpfe 9 Schnecke mit Schneckenrad
5 Befestigung des Drahtarms
Claims (4)
1. Verfahren zur Messung der Volumenschwindung von Kunststoffen, gekennzeichnet dadurch, daß kontinuierlich der Auftrieb eines mit der Probe gefüllten Gefäßes in einer inerten Flüssigkeit über die Auslenkung eines starren Orahtarms, der das Probegefäß mit einem Torsionsdraht verbindet, gemessen wird.
2. Verfahren zur Messung der Volumenschwindung von Kunststoffen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der direkte Kontakt der Probe mit der inerten Flüssigkeit verhindert wird, indem sich die Probe in einer Umhüllung aus flexiblem Material befindet.
3. Verfahren zur Messung der Volumenschwindung von Kunststoffen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß es für die Verfolgung von Reaktionen und damit verbundene Dimensionfänderungen eingesetzt wird, die bei Lagerung in der inerten Flüssigkeit bei definiertem Temperatur-Zeit-Regime eintreten.
4. Vorrichtung zur Messung der Volumenschwindung von Kunststoffen, gekennzeichnet dadurch, daß die Auslenkung des Drahtarms direkt durch ein optisches Verfahren bestimmt und die Wegänderung mit einer auf die Volumenänderung bezogenen Skala gemessen wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD33318589A DD288228A5 (de) | 1989-10-02 | 1989-10-02 | Verfahren und vorrichtung zur messung der volumenschwindung von kunststoffen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD33318589A DD288228A5 (de) | 1989-10-02 | 1989-10-02 | Verfahren und vorrichtung zur messung der volumenschwindung von kunststoffen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD288228A5 true DD288228A5 (de) | 1991-03-21 |
Family
ID=5612703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD33318589A DD288228A5 (de) | 1989-10-02 | 1989-10-02 | Verfahren und vorrichtung zur messung der volumenschwindung von kunststoffen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD288228A5 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19645950C1 (de) * | 1996-11-07 | 1997-11-27 | Karlsruhe Forschzent | Gerät zur Dichtebestimmung kleiner Massen |
| EP1054248A3 (de) * | 1999-04-27 | 2004-01-14 | Mettler-Toledo GmbH | Flüssigkeit zum Messen der Dichte von Körpern |
-
1989
- 1989-10-02 DD DD33318589A patent/DD288228A5/de not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19645950C1 (de) * | 1996-11-07 | 1997-11-27 | Karlsruhe Forschzent | Gerät zur Dichtebestimmung kleiner Massen |
| EP1054248A3 (de) * | 1999-04-27 | 2004-01-14 | Mettler-Toledo GmbH | Flüssigkeit zum Messen der Dichte von Körpern |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wales et al. | Comparison between slit viscometry and cylindrical capillary viscometry | |
| Robert et al. | Bulk volume determination by modified water displacement method | |
| DD288228A5 (de) | Verfahren und vorrichtung zur messung der volumenschwindung von kunststoffen | |
| Gebhardt et al. | Metering concentrated pesticides | |
| DE4412405A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Messung von Kräften und Ermittlung von Stoffeigenschaften | |
| DE2411210A1 (de) | Verfahren und vorrichtung fuer die analyse von reaktionsgeschwindigkeiten bei kontinuierlich und diskontinuierlich stroemenden proben | |
| DE3714185A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur messung der axialen dehnung an einem probestab | |
| DE102015219142B3 (de) | Verfahren zum Bestimmen von Stoffkonzentrationen in wässrigen Flüssigkeiten mittels Hydrogelsensor | |
| DE102016212229B4 (de) | Schrumpfmesszelle und Verfahren zum gleichzeitigen Erfassen von Volumenschwund und Modul beim Härten eines Reaktionsharzes | |
| DE102019133391A1 (de) | Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer rheologischen Eigenschaft eines Mediums | |
| DE702089C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Zaehigkeitsmessung | |
| DE814952C (de) | Ultrazentrifuge mit umlaufender Messvorrichtung | |
| AT351305B (de) | Verfahren zur bestimmung der vernetzungsdichte von hochelastischen polymeren und vorrichtung zur durchfuehrung dieses ver- fahrens | |
| DE1943214A1 (de) | Dichtemessung von Fluessigkeiten | |
| DE892981C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und Kontrolle der Zusammensetzung von Gasgemischen | |
| DE669828C (de) | Eichwaage fuer Manometer | |
| DE2659386C3 (de) | Einrichtung zur Untersuchung von Stoffen bei vorgegebener Temperatur und Belastung | |
| DE171674C (de) | ||
| DD225214A1 (de) | Verfahren zur ermittlung rheologischer kennziffern | |
| DE2452970A1 (de) | Verfahren zur bestimmung der viskositaet einer fluessigkeit, insbesondere fuer medizinische untersuchungen, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
| Murayama | Measurement of dynamic viscoelastic properties of polymer melts and liquids by the modified rheovibron | |
| DE2947234A1 (de) | Verfahren zur bestimmung der partikelgroessenverteilung einer staubprobe und einrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens | |
| Baldwin et al. | Experimental examination of the statistical theory of rubber elasticity. Low extension studies | |
| Bingham | Notes on the Fluidity of Water in the Vicinity of 20° C: Report by the Committee on Viscosity Standards | |
| DE1573044A1 (de) | Viskositaetskompensierte Mengenmess- und Regeleinrichtung nach dem Prinzip des Differenzdruckmessverfahrens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| VZ | Disclaimer of patent (art. 11 and 12 extension act) |