Thermal Analysis for plastics and rubber engineering

Abstract

A survey of the possibilities of Thermal Analysis (TA) in the plastics and rubber industry is presented. As well as giving examples from research (liquid crystalline main and side chain polymers) and construction (laminates of carbon fibre reinforced epoxy resin prepregs), the field of quality assurance and material characterization is specially discussed. The correlation between TA-characteristics such as the degree of crystallinity and mechanical properties (e.g. hardness or green strength) is demonstrated. The application of thermogravimetry for a precise compositional analysis of compounded rubbers is shown. In practice, Thermal Analysis is most important for failure analysis and the characterization of processing parameters during the production of moulded parts as TA-methods are usually much faster than traditional standard methods. Moreover, the increasing importance of combining TA-methods with other techniques of instrumental analysis is demonstrated. An example of this combination is the TG-DSC-MS coupling which is invaluable in the area of environmental protection especially in the production, application and recycling of moulded parts from polymeric materials.

Zusammenfassung

Es wird ein überblick über die Möglichkeiten der Thermischen Analyse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie gegeben. Neben Beispielen aus dem Bereich der Forschung (Haupt- und Seitenketten-Flüssigkristallpolymere) und Konstruktion (Laminate aus kohlefaserverstÄrkten Epoxyharz-Prepregs) wird besonders der Bereich der QualitÄtssicherung und Werkstoff-Charakterisierung behandelt. Hier werden ZusammenhÄnge zwischen TA-Kenngrössen wie z. B. KristallinitÄtsgrad und mechanischen Eigenschaften wie z. B. HÄrte oder Rohfestigkeit dargestellt sowie die Möglichkeiten der Thermogravimetrie zur quantitativen Gummianalyse gezeigt. Für den Praktiker besonders wichtig sind die Fehleranalyse und die Charakterisierung von Verarbeitungseinflüssen bei der Herstellung von Formteilen, da die Thermische Analyse oft wesentlich schneller Ergebnisse liefert als klassische Methoden. Ausserdem wird die zunehmende Bedeutung der Kopplung thermoanalytischer Methoden mit anderen Methoden der instrumentellen Analytik am Beispiel der TG-DSC-MS Kopplung für Probleme aus dem Bereich des Umweltschutzes im Zusammenhang mit der Herstellung und Anwendung von Formteilen aus polymeren Werkstoffen gezeigt.