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Röntgenjahr 2020

Einsatz der Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse im Studiengang Kunststoff- und Elastomertechnik der FHWS

Die meisten Menschen verbinden mit Röntgenstrahlen vermutlich gebrochene Knochen, den Zahnarzt oder „die Röhre“. Wenngleich die Medizin mit ihren vielfältigen Fachdisziplinen sicherlich den wichtigsten Stellenwert hat, so gibt es beispielsweise in der Materialanalytik weitere Anwendungsmöglichkeiten der vor 125 Jahren in Würzburg erstmals entdeckten Strahlung.

Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse (µ-RFA)
Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse (µ-RFA) (c) Stefan Frosch
Untersuchungen an vier unterschiedlichen Proben (jeweils ca. 10 x 10 mm) mittels der µ-RFA. Die gelbe Farbe entspricht hier dem Schwefel-Signal. Es ist zu erkennen, dass alle Proben inhomogen sind. Dort, wo Gummimehl in die Matrix eingearbeitet wurde, sind stärkere Schwefelsignale messbar, was auf eine erhöhte Konzentration des chemischen Elements hindeutet. Die umschließende Matrix gibt also Schwefel ab, das Gummimehl nimmt Schwefel auf.
Mit Hilfe der Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse (µ-RFA) können die Oberflächen unterschiedlichster Proben auf chemische Elemente und deren Verteilungen untersucht werden. Das ist beispielsweise hilfreich bei Gesteinsproben, wenn deren genaue Zusammensetzung ermittelt werden soll. Ebenso findet die µ-RFA Einsatz in der Halbleitertechnik, weil hier die Qualität von gelöteten Bauteilen bewertet werden kann.

Im Studiengang Kunststoff- und Elastomertechnik der Hochschule Würzburg-Schweinfurt (FHWS) wird die µ-RFA vorwiegend für Untersuchungen zum Recycling von Gummi eingesetzt. Es gibt beispielsweise die Möglichkeit, Altreifen zu Gummimehl zu verarbeiten und dieses wieder in frische Gummimischungen einzuarbeiten. Dadurch können Ressourcen geschont werden.

Gerade für die hohen Ansprüche der Automobilindustrie ist aber entscheidend, dass dabei die mechanischen Eigenschaften der Reifen nicht zu sehr verschlechtert werden. Dazu wird eine homogene Verteilung des Rezyklats in der Gummimischung angestrebt. Mit Hilfe der µ-RFA konnte aber aufgezeigt werden, dass sich während der Verarbeitung das für die Produktion wichtige chemische Element Schwefel im Gummimehl anlagert (siehe Bild). Wie Untersuchungen im Studiengang Kunststoff- und Elastomertechnik gezeigt haben, kann dies ein Grund für die Abnahme einzelner mechanischer Eigenschaften um bis zu 20 % sein. Ein Schwerpunkt der Forschung mit Hilfe der µ-RFA liegt nun darin, die Gründe für diese Schwefeldiffusion zu ergründen.

Vor 125 Jahren erstmals entdeckt, ermöglichen die Röntgenstrahlen weiterhin neuartige Einblicke für uns Menschen. Im Studiengang Kunststoff- und Elastomertechnik – selbst im historischen Gebäude der Entdeckung der Strahlen in Würzburg untergebracht – lebt somit die Idee Röntgens weiter.

Kontaktpersonen:
Prof. Dr. Volker Herrmann (volker.herrmann@fhws.de, 0931 – 3511 8405)
Stefan Frosch (stefan.frosch@fhws.de, 0931 – 3511 8522)
Beide: Röntgenring 8, 97070 Würzburg, www.fhws.de/kunststoffexterner Link
 

 
 


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