Forschung
Forscher im Fraunhofer LBF analysieren mit speziell entwickelten Methoden am Raman- Mikroskop schadhafte Kunststoffbauteile, Folien oder Elastomere. - © Fraunhofer LBF
14.12.2020

Kunststoffbauteile: Kompetenzteam zur Schadensanalytik

Innovative Methoden decken chemische Defekte auf

Mängel bei den chemischen Eigenschaften, bedingt beispielsweise durch fehlerhafte Synthese, Chargenschwankungen, Verschleiß oder mechanische Einwirkungen, führen häufig zu frühzeitigem Versagen von Kunststoffteilen. Chromatografische und spektroskopische Methoden werden hier zur Identifizierung von strukturellen Defekten auf molekularer Ebene genutzt, während bildgebende Verfahren, wie zum Beispiel Polarisations- und Elektronenmikroskopie die räumliche Struktur des Defektes (Morphologie) erschließen. Beide Methoden liefern jedoch keine chemischen Informationen, so dass eine Identifizierung und Ursachenklärung häufig schwer möglich ist. Diese Lücke wird durch Infrarot- und Raman-Mikroskopie gefüllt. Aktuelle Methodenentwicklungen in diesen Bereichen ermöglichen dabei die chemische Abbildung hochkomplexer Mischmaterialien – zum Beispiel Blends, Schichtstrukturen, Partikel und Beschichtungen – mit einer Auflösung von einem Tausendstel Millimeter.

Grenzflächendefekte bei Folien sichtbar machen

Die hohe räumliche Auflösung bietet die Möglichkeit, Grenzflächendefekte in mikrostrukturierten Proben wie beispielsweise Mehrschichtfolien zu untersuchen. Dabei können die Defekte dreidimensional profiliert und die Defekt-verursachende Komponente identifiziert werden. Über die so zugänglichen Informationen können beispielsweise Schwankungen in den Verarbeitungsbedingungen oder der Rohstoffqualität bei Blendsystemen als Schadensursache identifiziert werden.

Defekte an glasfaserverstärkten Verbundwerkstoffen im Visier

Die Orientierung von Fasern und die Grenzfläche Faser/Polymermatrix Füllstofforientierungen sind entscheidend für die mechanischen Eigenschaften und das Langzeitverhalten von Leichtbauwerkstoffen. So können Schwankungen hinsichtlich Haftvermittlern/Faserbeschichtungen und der Faserorientierung im Bauteileinsatz zu Defekten führen. Lokale Heterogenitäten der Faserorientierungen können mit der Raman-Mikroskopie schnell und einfach analysiert und identifiziert werden. Zudem ermöglicht die hohe spektrale Auflösung eine akkurate Abrasterung der Faseroberfläche im Bauteil im Mikrometer-Maßstab, so dass das Vorhandensein eines Grenzflächenversagens um die Glasfaser herum aufgezeigt werden kann.

Praxisbezogener Austausch mit Experten möglich

Diese Techniken werden im Rahmen der 15. Tagung des Arbeitskreises Polymeranalytik am 22.1.2021 vorgestellt. Die Veranstaltung richtet sich an Interessenten aus allen Bereichen der Analytik von Kunststoffen.

(Quelle: Presseinformation des Fraunhofer Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF)

Schlagworte

KunststoffeSchadensanalyse

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