Polymercharakterisierung

Physikalische Charakterisierung von Polymerfilmen – wie man Oberflächen-, Vollmaterial- und optische Eigenschaften misst

Ob Ihre Polymerfilme für Verpackungen, Plastikbeutel, fotografische Filme, Substrate für flexible Solarzellen, flexible Displays, Touchpanels oder Leiterplatten verwendet werden – ihre Zusammensetzung bestimmt immer ihre Eigenschaften. Die Anforderungen, die sie erfüllen müssen, sind so vielfältig wie ihre Anwendungsbereiche. Eine gründliche Untersuchung ihrer Eigenschaften ist notwendig, um ihre Formulierung anzupassen oder einfach ihre Qualität zu überprüfen.

Untersuchung von Dünn- und Nanofilmen (Dicke <1 µm)

Sehr dünne (~1 µm und weniger) Polymerfilme, die oft aus mehreren Schichten bestehen, werden häufig als elektrische Isolation oder als Korrosionsschutz für elektronische Komponenten wie Leiterplatten oder Smartphone-Teile sowie als refraktive Filme auf optischen Linsen verwendet. Sie können auch als Sensoren für Feuchtigkeit oder Lithografie, antibakterielle Beschichtungen von Stents oder sogar für die Genomsequenzierung verwendet werden.

Zur Überprüfung von Dünn- und Nanofilmen lässt sich mit der  Nano-Scratch-Testmethode  die Adhäsion und Kratzbeständigkeit jeder einzelnen Schicht des Dünnfilms oder des Endmaterials messen. Einblicke in das Zetapotenzial der Oberfläche von Dünnfilmen und verwandte Oberflächeneigenschaften können durch Messung des Strömungspotenzials bzw. Strömungsstroms gewonnen werden.

Neben Adhäsion, Kratzbeständigkeit und Oberflächen-Zetapotenzial ist auch die Nanostruktur von großem Interesse. Mit diesen Messungen finden Sie am meisten über Ihr Material heraus:

  • Topographiemessungen
  • Messungen von mechanischen Eigenschaften
  • Messungen von elektrischen Eigenschaften 

Das passende Messgerät für Ihre Anwendung

Untersuchung von Dickfilmen (Dicke >1 µm)

Schutz- oder Dekorfilme wie Schutzlacke für Autos und Haushaltsgeräte oder Epoxidharze für Bodenbeläge müssen Beschädigungen widerstehen, die hauptsächlich durch Kratzer verursacht werden. Bei Metallen schützen Lacke das Grundmaterial vor allem vor Korrosion, aber auch vor Kratzern.

Verwenden Sie die effizienteste und zuverlässigste  Ritzprüfmethode , um die Kratzbeständigkeit der Filme zu beurteilen und herauszufinden, wie beständig gegen Beschädigungen die Beschichtung unter genau definierten Bedingungen ist. Diese Tests liefern auch Informationen über die elastische Regeneration.

Um herauszufinden, wie sich ein Film unter bestimmten Umweltbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit oder Beanspruchung verhält, ist die  dynamisch-mechanische Analyse  die richtige Wahl, um sicherzustellen, dass die Qualität des Endprodukts den Erwartungen der Benutzer entspricht.

Bei der Entwicklung von Filmen soll die Oberflächenbeschaffenheit perfekt sein. Deshalb werden Polymerschmelzen charakterisiert und auch die Verarbeitungsprozesse entsprechend gestaltet. Eine umfassende   rheologische Charakterisierung  hilft Ihnen, all dies zu erreichen.

Das passende Messgerät für Ihre Anwendung

Untersuchung von Klebefilmen

Da immer mehr Industrie- und Konsumgüter geklebt und nicht gefügt, geschweißt, gelötet, geschraubt oder geklemmt werden, haben Klebefilme großes Potenzial. Klebefilme werden jedoch oft durch Beschichtung einer Grundschicht mit einer flüssigen Klebstoffschicht hergestellt, die während des Prozesses aushärtet.

Nutzen Sie die Vorteile der rheologischen Charakterisierung zur Bestimmung der Aushärtekinetik der Klebstoffschicht und finden Sie so den idealen Produktionsprozess.

Damit die Klebrigkeit Ihres Klebefilms unterhalb einer bestimmten Temperatur nicht verlorengeht, können Sie die dynamisch-mechanische Analyse zur Bestimmung des Temperaturbereichs verwenden, in dem der Film auf anderen Oberflächen haftet.

Das passende Messgerät für Ihre Anwendung

Finden Sie die richtige Lösung für die Polymercharakterisierung

Ob Dünn- und Nanofilme, Dickfilme oder Klebefilme – die Zusammensetzung bestimmt die Eigenschaften. Es ist wichtig, diese Eigenschaften gründlich zu untersuchen, damit Ihre Polymerfilme die spezifischen Anforderungen in jedem Anwendungsbereich erfüllen können. Eine gründliche Untersuchung ist auch eine Voraussetzung für Formulierungsänderungen und Qualitätskontrolle.  

LösungIhre VorteileMessgerät

Die erzeugte Folie hat eine geringe Oberflächenqualität (wellige Oberfläche).

Führen Sie rheologische Messungen durch, um die Viskoelastizität des verwendeten Rohmaterials zu charakterisieren und die Prozessbedingungen zu optimieren.

Konsistente Qualität der produzierten Folien ohne jegliche Oberflächenmängel

Die Verpackungsfolie weist in tropischen/trockenen/kalten Klimazonen erhöhte Ausfallraten auf.

Analysieren Sie die mechanische Leistungsfähigkeit der Folie in DMA-Tests mit kontrollierter Luftfeuchtigkeit.

Gewissheit, dass Ihr Produkt Ihre Kundinnen und Kunden unabhängig von klimatischen Bedingungen in gutem Zustand erreicht

Die Folie reißt während der Benutzung.

Machen Sie einen Zugversuch, um den Wert der Dehnung und Dehnspannung beim Reißen zu bestimmen. Mit dynamisch-mechanischen Analysen können Sie die Sprödigkeit ermitteln (angegeben durch den gemessenen Dämpfungsfaktor).

Gesteigerte Produktqualität durch eine verbesserte Materialauswahl, die die Anforderungen Ihres Endproduktes optimal erfüllt

Nach dem Abziehen des Klebebandes verbleiben Klebereste auf der Oberfläche (unvollständig ausgehärtete Klebstoffschicht).

Untersuchen Sie das Alterungsverhalten des Klebstoffs in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit.

Höhere Produktqualität durch optimierte Materialrezepturen und Verarbeitungsbedingungen

Die Farbe zerkratzt zu leicht.

Führen Sie genau kontrollierte Ritzprüfungen durch, um die Kratzbeständigkeit zu messen.

Feedback zur Kratzbeständigkeit von Lacken mit neuen Formulierungen

Die Polymerfilme und Lacke müssen sich nach Kratzerschäden regenerieren.

Führen Sie genau definierte Ritzprüfungen durch, um die Tiefe während des Kratzens und nach der Regeneration zu messen.

Testen verschiedener Filme und Beschichtungen und Optimierung der Formulierung, um die bestmögliche Regeneration der Farbe oder des Films nach Kratzerschäden zu erreichen

Der Polymerfilm/die Polymerfarbe muss alterungsbeständig sein.

Führen Sie Härtemessungen mit einem Kriechsegment durch, um die Kriecheigenschaften des Films bzw. der Farbe zu messen. Analysieren Sie das Zetapotenzial der Oberfläche bei verschiedenen pH-Werten, um den isoelektrischen Punkt zu bestimmen.

Ranking verschiedener Filme/Farben nach ihren Kriecheigenschaften und Auswahl der besten. Korrelation von Zetapotenzial und Alterungsneigung.

Der hergestellte Film hat eine unzureichende optische Qualität, er ist flach (hohe Variation in der Dispersion).

Führen Sie Messungen des Brechungsindex bei verschiedenen Wellenlängen durch und bestimmen Sie die Dispersion.

Gleichbleibende Qualität der produzierten Filme. Flache Polymere können bereits bei der Entwicklung neuer Produkte aussortiert werden.

Der Film zeigt nicht das gewünschte Benetzungsverhalten.

Analysieren Sie das Zetapotenzial der Oberfläche, um Kenntnisse über die Oberflächenfunktionen zu erhalten.

Die Option, Eigenschaften so anzupassen, dass der Film das gewünschte Benetzungsverhalten zeigt.

Der dünne Polymerfilm zeigt kein antibakterielles Verhalten.

Analysieren Sie das Zetapotenzial der Oberfläche bei verschiedenen pH-Werten, um den isoelektrischen Punkt zu bestimmen.

Erkennung der richtigen, antibakteriellen Materialzusammensetzung.

Die Wechselwirkung zwischen einem dünnen Polymerfilm und einer wässrigen Lösung muss vorhergesagt werden.

Analysieren Sie das Zetapotenzial der Oberfläche, um herauszufinden, ob Moleküle der Flüssigkeit an der Oberfläche adsorbieren oder ob Komponenten des Dünnfilms herausgelöst werden.

Zugriff auf eine oberflächenempfindliche Technik, mit der Sie die Probe so analysieren können, wie sie dann auch eingesetzt wird.

Ihre spezifische Fragestellung ist nicht angeführt? Anton Paar bietet Ihnen noch mehr Lösungen. Kontaktieren Sie uns für nähere Informationen. 

Erfahren Sie mehr über Polymercharakterisierung von führenden Branchenexpertinnen und -experten

Erhalten Sie einen Einblick, wie Forscherinnen und Forscher auf dem Gebiet der Polymercharakterisierung die Messgeräte von Anton Paar im Rahmen ihrer täglichen Arbeit einsetzen. In den folgenden Inverviews erfahren Sie, wie Messgeräte von Anton Paar in der akademischen Forschung eingesetzt werden, um Polymere zu analysieren und innovative Polymerprodukte zu entwickeln.

Analyse von Silikonbeschichtungen mit Ritzprüfung

„Wir haben herausgefunden, dass das Ritzverhalten (Adhäsion, Kohäsion) von dünn zu dick anders war als von dick zu dünn.“

Professor James Kohl, Universität San Diego 

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