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Eigenverstärkung von Polyethylen in der Extrusion Verfahren – Eigenschaften - Struktur

Bei der Eigenverstärkung von Profilen im Extrusionsprozess wird durch eine bevorzugte Ausbildung einer Dehnströmung im Düsenwerkzeug eine Streckung der Moleküle erreicht. Die dabei stattfindende Keimbildung führt bei der Kristallisation unter erhöhtem Extrusionsdruck zu einer Überstruktur, der sog. Shish-Kebab-Struktur. Durch die Kombination der zwei wesentlichen Schritte, der Ausrichtung der Molekülketten mit einer strömungsinduzierten Keimbildung und der Anhebung der Kristallit-Schmelztemperatur zur druckinduzierten Kristallisation, wird ein spontanes Erstarren über dem gesamten Profilquerschnitt erreicht. Der Kristallisationsvorgang und damit die Eigenverstärkungswirkung während des Extrusionsprozesses kann somit durch den Extrusionsdruck kontrolliert und gesteuert werden.

Aufgrund des guten Querverbundes der ansonsten anisotropen Shish-Kebab-Strukturen ergibt sich neben den stark erhöhten mechanischen Kennwerten in der Extrusionsrichtung eine geringe Kriechneigung. Die hohe Wärmeformbeständigkeit und die damit verbundene hohe mechanische Festigkeit auch bei hoher Temperatur weist darauf hin, dass die erreichte Eigenschaftssteigerung von hochfesten Profilen nicht durch einen Verstreckungsprozess hervorgerufen wird, sondern durch die im Schmelzedeformationsprozess erzielte Ausbildung spezieller morphologischer Strukturen.

Doppelbrechungsmessungen in der strömenden Polymerschmelze ermöglichen es, die Orientierungsvorgänge im Düsenwerkzeug zu verfolgen und bestätigen die strömungsinduzierte Keimbildung während des eigenverstärkenden Extrusionsprozesses.

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