Ultraschall liefert online Daten zur Aushärtung

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Glasübergangstemperatur auf ausreichend hohen Wert bringen

Allen reaktiven Harzen ist gemein, dass sie nach der Formgebung optimal und im erforderlichen Maße aushärten müssen. Das Werkzeug wird gewissermaßen zum Reaktor. Wie das üblicherweise bei chemischen Reaktionen der Fall ist, steuert die Konzentration der Reaktionspartner maßgeblich den Verlauf. Weitere Steuerungsgrößen sind Druck und Temperatur.

Ziel der Reaktion ist es in jedem Fall, die Erhöhung der Glas-Gummi-Übergangstemperatur – verkürzt Glasübergangstemperatur genannt – auf den für den Bauteilgebrauch ausreichend hohen Wert zu bringen. Dieser Wert ist eng mit der mechanischen Festigkeit, insbesondere bei hohen Temperaturen, verbunden.

Fehler, die den Aushärteprozess negativ beeinflussen und insbesondere zu kritisch niedrigen Glasübergangstemperaturen führen, können ihre Ursache im Material selbst, aber auch in den Prozessbedingungen haben.

Fehler im Material resultieren aus dem falschen Mischungsverhältnis von Harz und Härter, aus einer Vorschädigung der Ausgangsmaterialien oder aus einer zu warmen Rohstofflagerung.

Fehler in der Werkzeugtemperatur, insbesondere inhomogene Temperaturverteilungen, können eine unzureichende Aushärtung bewirken. Weil sich während der chemischen Reaktion die Glasübergangstemperatur der Werkzeugtemperatur annähert, kann sich die Reaktion wegen des Absinkens der Beweglichkeit der Reaktionspartner so verlangsamen, dass sie nicht mehr zu Ende kommt. Dieser Verlauf wird auch als eingefrorene Reaktion beschrieben. In der Praxis wird dieses Problem oft nicht erkannt.

Ausbreitung von Schallwellen liefert viele Informationen

Die Ausbreitung von Schallwellen unterliegt den gleichen Gesetzmäßigkeiten, wie sie für die Erfassung dynamisch-mechanischer Kennwerte (DMA, Torsionspendel, Rheometer und Vulkameter) von Kunststoffen charakteristisch sind. Die Schallgeschwindigkeit ist der Wurzel aus dem Speichermodul proportional, die Schalldämpfung korreliert mit dem Verlustmodul. Während der Harzaushärtung steigt der Speichermodul erheblich an und damit auch die Schallgeschwindigkeit in charakteristischer Weise und liefert alle gesuchten Informationen zum Reaktionsverlauf.

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