Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser: Die Aufgaben der Analytik, Hochschule für Technik und Umwelt FHNW

Der Weg zu Kunststoffen führt von den Monomeren mit Hilfe von Polyreaktionen zu Polymeren, die dann mit vielen unterschiedlichen Hilfsstoffen ausgerüstet als Werkstoffe eingesetzt werden können. Es können auch noch weitere Modifizierungen folgen, um den Kunststoffen erweiterte Eigenschaften für ihren Einsatz zu geben. Je nach Type und Anwendung können diese auch wieder recycliert werden.

Wenn man die gesamte Prozesskette im Auge behalten möchte, ergeben sich für die Analytik breite Anforderungen: Die analytischen Methoden müssen sowohl niedermolekulare Substanzen wie Monomere, Additive, Füllstoffe wie auch hochmolekulare Verbindungen charakterisieren können. Eine zusätzliche Erschwerung ist, dass Kunststoffe sowohl unvernetzt wie auch vernetzt und damit praktisch unlöslich vorkommen können, womit viele Analysemethoden wegfallen.

Spektroskopische Methoden

Um dieser Fülle an Anforderungen gerecht zu werden, hat das Institut für Kunststofftechnik FHNW zusammen mit dem Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen FHNW in den letzten Jahren die analytischen Möglichkeiten stark erweitert. So können wir heute dank spektroskopischen Methoden wie FT-IR, UV-VIS und NMR sowohl nieder- wie auch hochmolekulare Verbindungen genau charakterisieren und identifizieren. Zusätzlich haben wir dank Zugriff auf GC-MS die Möglichkeit auch Reinheiten von niedermolekularen Verbindungen zu bestimmen.

Bestimmung des Molekulargewichts

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Kunststoffe ist im Falle der Thermoplaste das Molekulargewicht M_n oder M_w und die Molekulargewichtsverteilung M_w/M_n. Das Molekulargewicht bestimmt viele Eigenschaften in der Verarbeitung, aber auch in den mechanischen und rheologischen Eigenschaften eines kunststoffbasierten Werkstoffes. Es gibt viele Methoden, wie dieses bestimmt werden kann. Neben den einfacheren Methoden via Lösungsmittelviskosität oder Rheologie können bei uns Molekulargewichte und Molekulargewichtsverteilungen via Gelpermeations­chromatographie bestimmt werden.

Thermische Analysemethoden

Weitere Eigenschaften wie Farbe, Glanz, Dichte, Härte aber auch Leitfähigkeit, Kriechverhalten oder Wassergehalt können routinemässig gemessen werden. Dank einer grossen Auswahl an thermischen Analysemethoden (TGA, DSC, TMA und DSC) können Materialien unter unterschiedlichen Bedingungen untersucht und kontrolliert thermisch genau belastet werden. Dies ist vor allem auch im High End Composite-Bereich sehr wichtig, wo die Einsatztemperaturen oft weit über 200 °C liegen.

Mikroskopische Methoden

Eine Reihe mikroskopischer Methoden (Licht, konfokale Laser Scanning, REM, AFM) ergeben die Möglichkeit, die Oberflächen zu beobachten und auszumessen. Da vor allem im Forschungsgebiet des Instituts für nanotechnische Kunststoffanwendungen FHNW die Oberfläche eine dominante Rolle spielt, können hier auch oberflächenspezifische Methoden angewandt werden: Dafür stehen neben einer ATR auch mehrere Methoden zur Bestimmung der Oberflächeneigenschaft unter unterschiedlichen Bedingungen zur Verfügung. Abgerundet wird diese analytische Palette durch die ganzen mechanischen Testmöglichkeiten, die sowohl für Thermoplaste wie auch für Elastomere, Duromere und Composite Materialien gebraucht werden.

Alterungsverhalten simulieren

Natürlich können die Kunststoffe auch gealtert werden - sei das nun in Medien wie Wasser oder in Öfen - und dabei regelmässig untersucht werden, um das Alterungsverhalten dieser Materialien zu verstehen und zu simulieren. Wir können dank unseren analytischen Möglichkeiten die Kunststoffe und ihre Änderungen von ihrer Entstehung bis zu ihrem Ende analytisch verfolgen.

Erfahrene Mitarbeitende

Doch auch der beste analytische Gerätepark nützt ohne erfahrenes Personal nichts. Wir sind in der glücklichen Lage, dass wir mehrere langjährige, sehr erfahrene Mitarbeitenden haben, die sich intensiv mit der Kunststoffanalytik beschäftigen und sich auch immer wieder weiterbilden, so, dass wir den immer steigenden Ansprüchen aus der Kunststoffindustrie gerecht werden, dies sowohl in der Forschung, in der Ausbildung wie auch in der Dienstleistung.

Wir freuen uns auf neue analytische Herausforderungen!