Labbmoment inom polymerteknik

Polymerernas unika molekylstruktur gör att de kan bearbetas genom uppvärmning och på så vis vara elastiska och mjuka, eller spröda och hårda.
Bearbetning görs genom extrudering och formsprutning, fiberspinning samt formpressning. Med dessa metoder kan vi studera hur olika bioplaster kan användas i olika produkter.

Utrustning

Vid processer för bearbetning av polymera material används följande instrument:

• Mikrokompounder för bearbetning av små mängder polymerer (ca 20 g/batch) till granulat
• Till mikrokompoundern hörande formspruta för framtagning av provbitar för mekanisk provning av plastmaterial
• Enkelskruvextruder för framtagning av filament, profiler, rör mm, från olika polymerer och blandningar
• 3D printer med dubbla filamentmunstycken, för additiv tillverkning av plastkomponenter
• Hydraulisk press för formpressning av mindre plattor (20x20 cm) från olika polymerer och blandningar
• Kolvspinnmaskin för tillverkning av mono- och multifilament fibrer från polymerer och deras blandningar, utrustningen kan användas för kall och varmtöjning av fibrerna, vilka kan användas för tillverkning av textila material genom vävning eller trikåtillverkning

Forskningen i polymerteknologi utvecklar och studerar polymera material för en cirkulär bioekonomi. Detta omfattar plaster, kompositer, textila fibrer och textila strukturer, vilka studeras gällande tillverkning och bearbetning, egenskaper och användning, samt återvinning.

Dragprovning är ett grundläggande materialvetenskapligt och ingenjörstekniskt test som mäter ett materials motståndskraft mot applicerad kraft. För termoplastiska polymerer och kompositer ger detta test avgörande data om deras mekaniska egenskaper, inklusive draghållfasthet, förlängning och elasticitetsmodul.

Dessa data är vitala för:

• Materialval
• Produktdesign
• Kvalitetskontroll
• Forskning och utveckling

Termoplastiska polymerer och kompositer används i en mängd olika tillämpningar, från fordons- och flygindustrin till konsumentprodukter. Att förstå deras draghållfasthetsegenskaper är avgörande för att säkerställa deras prestanda och säkerhet.

Kompetens och Expertis

Vårt team har en stark grund inom materialvetenskap, med särskilt fokus på polymer- och kompositbeteende. Vi är mycket skickliga på att genomföra dragprovning, inklusive drift av nödvändig utrustning och programvara. Vår expertis sträcker sig till en djupgående förståelse för relevanta teststandarder som ASTM och ISO. Dessutom är vi kunniga i att tolka spännings-töjningskurvor och analysera resulterande testdata. Vi har även praktisk erfarenhet av provberedning och hantering, vilket säkerställer noggranna och tillförlitliga testresultat.

Tillgänglig utrustning

• Universella provningsmaskiner (UTM): Dessa maskiner applicerar kontrollerade dragkrafter på prover. De är utrustade med lastceller och extensometrar för att mäta kraft och förlängning
• Verktyg för provberedning: Utrustning för att skära, forma och förbereda prover till exakta dimensioner.

Analys och testning

• Viktiga parametrar som mäts: Draghållfasthet, förlängning, dragmodul (Youngs modul)
• Teststandarder: ASTM- och ISO-standarder
• Typer av analys: Spännings-töjningskurveanalys, statistisk analys av testdata, brottlägesanalys, analys av miljöpåverkan på draghållfasthetsegenskaper.

Böjprovning fastställer ett materials förmåga att motstå deformation under böjbelastningar. Den mäter egenskaper som böjhållfasthet och böjmodul, vilka är väsentliga för tillämpningar där material utsätts för böjspänningar.

Dessa data är vitala för:

• Materialval
• Produktdesign
• Kvalitetskontroll
• Forskning och utveckling

Ett prov placeras på två stödjepunkter, och en last appliceras på en specifik punkt mellan stöden (trepunktsböjning). Kraften och nedböjningen av provet mäts. Data används för att beräkna böjspänning och töjning, vilket resulterar i värden för böjhållfasthet och modul. Termoplaster och kompositer används i olika böjningstillämpningar, såsom balkar, paneler och strukturella komponenter. Böjprovning ger avgörande data för att säkerställa den strukturella integriteten och prestandan hos dessa material.

Kompetens och expertis

Vårt team har betydande kompetens och expertis inom materialmekanik, med ett specialiserat fokus på böjbeteende. Vi är skickliga på att använda böjprovningsutrustning och datainsamlingssystem, vilket säkerställer noggrann datainsamling. Vi har en stark förståelse för relevanta teststandarder, inklusive ASTM och ISO. Våra förmågor sträcker sig till att tolka böjspännings-töjningsdata och beräkna avgörande böjegenskaper. Dessutom har vi expertis inom provberedning, en kritisk aspekt för att uppnå tillförlitliga och exakta testresultat.

Tillgänglig utrustning

• Universella provningsmaskiner (UTM): Konfigurerade med böjfixturer för trepunktsböjningstester.
• Datainsamlingssystem: Programvara och hårdvara för att registrera och analysera testdata.

Analys och testning

• Viktiga parametrar som mäts: Böjhållfasthet, böjmodul, nedböjning
  Teststandarder: ASTM- och ISO-standarder
• Typer av analys: Böjspännings-töjningskurveanalys, beräkning av böjhållfasthet och modul, brottlägesanalys, statistisk analys av testresultat, jämförelser av böjegenskaper mellan olika material eller under olika testförhållanden.

Slagprovning bedömer ett materials förmåga att motstå plötsliga stötar eller slag. Den mäter materialets seghet, vilket är dess förmåga att absorbera energi innan det spricker. Detta är vitalt för tillämpningar där material utsätts för stötar, såsom fordonskomponenter, flygplansstrukturer, sportartiklar och förpackningar.

Dessa data är vitala för:

• Materialval
• Produktdesign
• Kvalitetskontroll
• Forskning och utveckling

Ett prov utsätts för en plötslig stöt från en pendel eller en fallande vikt. Den absorberade energin under stöten mäts, till exempel i Charpy-slagprov. Termoplaster och kompositer kan uppvisa varierande slagmotstånd beroende på deras sammansättning och struktur. Slagprovning säkerställer att dessa material kan motstå verkliga stötscenarier, vilket bidrar till produktsäkerhet och tillförlitlighet.

Kompetens och expertis

Vårt team har en grundlig förståelse för slagmekanik och brottbeteende. Vi är skickliga på att använda slagprovningsutrustning och datainsamlingssystem, vilket säkerställer noggrann och tillförlitlig datainsamling. Vi har djupgående kunskap om relevanta teststandarder, inklusive ASTM och ISO. Våra förmågor sträcker sig till att tolka slagprovningsresultat och analysera brottytor för att få värdefulla insikter. Dessutom har vi expertis inom provberedning, en kritisk aspekt för att säkerställa konsekventa och noggranna testresultat.

Tillgänglig utrustning

• Charpy-slagprovare: Dessa maskiner använder en pendel för att slå ett skårat prov. Dessa maskiner släpper en vikt på ett prov från en kontrollerad höjd.

Analys och testning

• Viktiga parametrar som mäts: Slaghållfasthet, brottläge
• Teststandarder: ASTM- och ISO-standarder
• Typer av analys: Mätning av slagenergi.

Termisk analys innebär att mäta de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos material som en funktion av temperatur eller tid. Den ger avgörande information om en polymers beteende under varierande termiska förhållanden.

• Differential Scanning Calorimetry (DSC): DSC mäter värmeflödet som är förknippat med övergångar i material som en funktion av temperaturen. Den hjälper till att bestämma glasövergångstemperatur (Tg), smältpunkt (Tm), kristallisationstemperatur (Tc), entalpiförändringar relaterade till dessa övergångar, härdningsbeteende. DSC är vitalt för att förstå hur en polymers struktur påverkar dess termiska beteende.
• Termogravimetrisk analys (TGA): TGA mäter förändringen i ett materials vikt som en funktion av temperatur eller tid. Den hjälper till att bestämma termisk stabilitet, sönderdelningstemperaturer, sammansättningsanalys (t.ex. fyllnadsmedelsinnehåll, fuktinnehåll). TGA är avgörande för att bedöma en polymers motståndskraft mot termisk nedbrytning.

Kompetens och expertis

Vårt team uppvisar expertis inom termisk analys, vilket omfattar: noggrann provberedning, exakt val av experimentella parametrar (uppvärmningshastigheter, atmosfärer), korrekt datatolkning och en djup förståelse för sambandet mellan termiska egenskaper och polymerstruktur. Vi är också skickliga på att kombinera DSC- och TGA-data för att uppnå en omfattande materialförståelse. Denna expertis stöds av personal med stark bakgrund inom polymerkemi, materialvetenskap och analytisk kemi.

Tillgänglig utrustning

• DSC instrument med exakt temperaturkontroll och känsliga värmeflödesmätningsmöjligheter.
• TGA-instrument med högupplösta vågar och ugnar med kontrollerad atmosfär.
• Programvara för datainsamling och analys.
• TGA-instrument kopplade till FTIR för att möjliggöra analys av avgivna gaser.

Analys och testning

• DSC: Bestämning av glasövergångstemperatur (Tg) för amorfa polymerer, mätning av smältpunkt (Tm) och kristallinitetsgrad för semikristallina polymerer, härdningskarakterisering av härdplaster.
• TGA: Utvärdering av termisk stabilitet hos polymerer under olika atmosfärer (t.ex. luft, kväve), kvantifiering av mängden fyllnadsmedel, tillsatser eller fukt i polymerformuleringar, oxidationsinduktionstidstest (OIT).

Detta labbmoment fokuserar på framställning av fyllda polymerkompositer genom en tvåstegsprocess som innefattar kompoundering och formsprutning. I det första steget blandas polymermatrisen med olika typer av fyllmedel (t.ex. glasfiber, naturliga fibrer, eller mineraler) med hjälp av en dubbelskruvsextruder. Detta möjliggör en homogen dispersion av fyllmedlen i polymeren och skapar en förstärkt blandning med förbättrade mekaniska och termiska egenskaper. Därefter granuleras materialet och används i det andra steget för formsprutning, där provkroppar eller komponenter tillverkas enligt specifika geometrier.

Kompetens

• Erfarenhet av polymerbearbetning och materialutveckling
• Kunskap om optimering av processparametrar för kompoundering och formsprutning
• Förmåga att analysera materialegenskaper och utföra mekaniska och termiska tester

Utrustning

• Dubbelskruvsextruder för kompoundering
• Formsprutningsmaskin för framställning av provkroppar
• Granuleringsutrustning

Analyser

• Dragprovning, slagprovning och böjprovning
• Termiska analyser (DSC, TGA)
• Mikroskopi för utvärdering av fyllmedlets dispersion

I detta labbmoment tillverkas textila kompositer genom laminering av polymermatriser och textila förstärkningsmaterial med hjälp av varmpressning. Processen omfattar förberedelse av textila lager (t.ex. glasfiber, kolfiber eller naturliga fibrer) och impregnering med polymer (termo- eller härdplast). Därefter placeras materialet i varmpressen där temperatur, tryck och tid optimeras för att erhålla en homogen och välbunden komposit. Denna metod är särskilt lämplig för framställning av plana paneler och prototyper för strukturella tillämpningar.

Kompetens

• Expertis inom textilkompositer och lamineringstekniker
• Erfarenhet av optimering av pressparametrar (temperatur, tryck, tid)
• Kunskap om mekaniska och morfologiska egenskaper hos textila kompositer

Utrustning

• Varmpress för laminering
• Utrustning för materialpreparering (skärning, förimpregnering)

Analyser

• Mekaniska tester (drag-, böj- och interlaminär skjuvning)
• Mikroskopisk analys av fiber-matrisbindning
• Termiska och fuktbeständighetsanalyser