Was ist die Guarded-Hot-Plate-Methode?
Die Methode der Guarded-Hot-Plate ist eine stationäre Messmethode, bei der die Wärmeleitfähigkeit eines Materials unter Verwendung der elektrischen Ausgangsleistung einer Heizplatte mit geführter Wärmeleitung bestimmt wird. Die Probe wird von einer Seite durch eine elektrisch beheizte Platte erwärmt.
Diese Platte ist in eine Metallplatte eingebettet, die als Schutzplatte (Guard) bezeichnet wird und separat auf die gleiche Temperatur wie die Platte erhitzt wird. Die Temperatur der andere Seite der Probe wird ebenfalls durch eine gekühlte Platte kontrolliert.
Dies ist der Aufbau der Ein-Platten-Methode, die in der linken Abbildung schematisch dargestellt ist. Beim Zwei-Platten-Aufbau wird die Heizplatte zwischen zwei Proben gleicher Größe eingelegt (siehe Abbildung unten). Die elektrisch beheizte Platte wird wieder in die Schutzvorrichtung eingesetzt. Die Form dieser kann quadratisch oder rund sein.
Durch den elektrischen Heizer wird ein Wärmestrom mit einer festen Heizrate erzeugt. Da die Heizplatte und die Schutzvorrichtung (Guard) die gleiche Temperatur haben, fließt die von der Platte erzeugte Wärme nur durch die Probe und es findet kein Wärmeverlust von Probe und Wärmequelle an die Umgebung statt. Dadurch wird ein unidirektionaler Wärmestrom erzeugt. Nachdem ein stationärer Zustand erreicht ist, haben die Heiz- und Kühlplatten stabile Temperaturen. Dann messen die Thermoelemente die resultierende Temperaturdifferenz über der Probe.
Die Wärmeleitfähigkeit kann anhand des Wärmeeintrags, der Dicke der Probe, der Fläche der Heizplatte und der Temperaturdifferenz durch die Probe bestimmt werden:
Welche Eigenschaften werden bestimmt?
Mit der Guarded-Hot-Plate-Methode kann die Wärmeleitfähigkeit gemessen werden. Da die Wärmeleitfähigkeit direkt bestimmt wird, ist die GHP eine absolute Messmethode. Der Hauptnachteil der GHP sind lange Messzeiten, die durch den Einsatz des Wärmeflussmessers (HFM) überwunden werden können, der einen ähnlichen Messaufbau wie die GHP verwendet.
Welche Normen gelten für die Guarded-Hot-Plate-Methode?
- ASTM C177 -Standard-Prüfverfahren für stationäre Wärmestrommessungen und Wärmedurchgangseigenschaften mit Hilfe der Wärmeleitplattenvorrichtung
- ISO 8302 – Wärmedämmung; Bestimmung des stationären Wärmewiderstands und verwandter Eigenschaften; geschützte Heizplattenapparatur
