Gaspyknometrie zur Bestimmung der Geschlossenzelligkeit von Schaumstoffen

Messgeräte

Geschlossenzelligkeit von Schaumstoffen

Die Bestimmung der Geschlossen- oder Offenzelligkeit von Schaumstoffen basiert auf der Volumenbestimmung mittels Gaspyknometrie, welche als Messmethode zur Dichte- und Volumenbestimmung auf dieser Homepage separat beschrieben ist. Bei Schaumstoffen geht es darum, zu unterscheiden, welcher Anteil der bläschenförmigen Polymerzellen vollständig geschlossen ist, da diese Zellen z.B. das Wärmedämmvermögen von sogenannten Hartschäumen bestimmen, wie sie in der Praxis zur Wärmedämmung von Gebäuden verwendet werden.

Messmethode

Die Durchführung der Messung erfolgt nach DIN ISO 4590 „Bestimmung des Volumenanteils offener und geschlossener Zellen in harten Schaumstoffen“. Verwendet wird in der Regel das ULTRAFOAM (rechts), welches sich vom ULTRAPYC durch eine entsprechende Software zur Bestimmung der Geschlossenzelligkeit unterscheidet.

Zuerst wird ein geometrischer Körper geschnitten (Quader, Würfel oder auch Zylinder), von dem das geometrische Volumen exakt bestimmt wird, z.B. mit Hilfe genauer Ausmessung mittels Mikrometerschraube. Danach wird das Probenstück mit einem Gaspyknometer bei geringem Druck von ca. 0.25 bar vermessen. Als Messgas verwendet man hierbei Stickstoff, da Helium in die Polymerwände der Hartschäume diffundiert. Mit dieser ersten Messung wird das Volumen des Probenkörpers erhalten, in den sich das Messgas nicht ausbreiten kann, also das geschlossene Volumen zur Bestimmung des Anteils der geschlossenen Zellen. Beim sogenannten unkorrigierten Messverfahren ist die Messung damit beendet, der Quotient aus geschlossenem zum geometrischen Volumen multipliziert mit 100% ergibt die prozentuale Geschlossenzelligkeit der Probe.

Beim sogenannten korrigierten Verfahren wird berücksichtig, dass durch das Schneiden des Probenstücks Zellen geöffnet werden, die ursprünglich geschlossen sind. Dies kann durch eine weitere Messung korrigiert werden. Hierzu wird der Probenkörper in kleinere Teile zerschnitten und diese Einzelteile werden gemeinsam noch einmal im Gaspyknometer vermessen. Die Anzahl und Lage der Schnitte sowie die Auswertegleichung hängen von der Geometrie des ursprünglichen Probenstücks ab und sind aus DIN ISO 4590 zu entnehmen oder einfach herzuleiten.

Vorteile

Mit der Gaspyknometrie ist ein einfaches und sauberes Verfahren zur Bestimmung von Offen- und Geschlossenzelligkeiten gegeben. QUANTACHROME hat mit dem ULTRAFOAM und den entsprechenden Erfahrungen die Möglichkeit, die Anwendung des Messverfahrens sowie mögliche Kompressibilitäten der Schaumstoffproben zu testen und zu bewerten.

Beispiel

Untersucht wurde ein Hartschaum nach der korrigierten Messmethode. Im Ergebnisbericht werden beim ULTRAFOAM alle relevanten Messparameter und Ergebnisse ausgedruckt, die in diesem Fall zu einer Geschlossenzelligkeit von 99 % führte.

Literatur

DIN ISO 4590