Sphärolithische Struktur

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Wachstumsformen

Bei der Kristallisation (siehe Kristallinität) von Polymeren können nach [1] drei Wachstumsformen auftreten:

die mikrokristalline Erstarrung
das Facettenwachstum und
das Dendritenwachstum.

Letzteres führt bei der ungehinderten Ausbreitung zum allseitigen radialen Wachstum von Lamellen, die sich in Faltungsblöcken anordnen und kristalline Überstrukturen in Form von Sphärolithen bilden. Sphärolithe können einen Durchmesser von bis zu 1 mm aufweisen.

Sphärolith-Modifikationen

Es gibt Thermoplaste, welche in unterschiedlichen Strukturen kristallisieren können. In diesem Fall bilden sich optisch unterschiedlich erscheinende Sphärolithe aus. Sie lassen sich mit Hilfe polarisationsmikroskopischer Untersuchungen hinsichtlich der Kristallmodifikation unterscheiden. Polypropylen (Kurzzeichen: PP) bildet z. B. α- und β-Sphärolithe aus. Beide Modifikationen unterscheiden sich in der Schmelz- und Kristallisationstemperatur sowie im Zähigkeitsverhalten. Die α-Sphärolite haben eine monokline Kristallstruktur und die Zähigkeit dieses Werkstoffes ist vergleichsweise niedrig [2]. Die β-Sphärolithe verfügen über eine hexagonale Kristallstruktur.

Sphärolithtypen des Polypropylen:

Bild:

α-Sphärolith

Bild:

β-Sphärolith

Von Seidler und Koch [3] wurden Untersuchungen über die Mikrohärteeigenschaften von α- und β-Sphärolithen in nicht nukleiertem isotaktischem Polypropylen durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden ein hochmolekulares und ein statistisches Copolymer mit 4 Mol-% Ethylen verwendet. Beide Kunststoffe neigen zur sporadischen Bildung von β-Sphärolithen. Unabhängig von den Kristallisations- und Tempertemperaturen sind die Mikrohärte und der durch Eindringversuche ermittelte Modul für die β-Phase in beiden Materialien niedriger. Die Zunahme der Mikrohärte und des Moduls korrelierte mit einer Zunahme der Lamellendicke.

Siehe auch

Literaturhinweise

[1]	Schatt, W., Worch, H.: Werkstoffwissenschaft. Wiley-VCH, Weinheim 9. Auflage (2003); 8. Auflage (1996) (ISBN 3-342-00675-7; siehe AMK-Büchersammlung unter L 3-2)
[2]	Raab, M., Kotek, J., Baldrian, J., Grellmann, W.: Supermoleculare structure and mechanical behaviour of isotactic polypropylene. In: Grellmann, W., Seidler, S.: Deformation and Fracture Behaviour of Polymers. Springer Verlag Berlin Heidelberg New York (2001) 153–160, (ISBN 3-540-41247-6; AMK-Büchersammlung unter A 7)
[3]	Seidler, S., Koch, T.: Determination of local mechanical properties of α- and β-PP by means of microhardness measurements. Journal of Journal of Macromolecular Science, Part B – Physics, Vol. 41, Nos. 4–6 (2002), pp. 851–861; https://doi.org/10.1081/MB-120013069