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A4
3.4 Kristallisierung
Polyester besitzt die Fähigkeit zum Kristallisieren. Bei den chemischen Eigenschaften des
Polymers wird dieser Begriff dazu benutzt, eine regelmäßige Assoziierung zwischen den
angrenzenden Ketten zu beschreiben.
Bei PET kann die Assoziierung wie unten beschrieben werden:
For PET the association can be described thus:
O O O O
HOCH CH
_
OC
_ _
COCH2CH OC
2 2
2 _ _ COCH CH
_
OH
2 2
O O O O
HOCH CH
_
OC
_ _
COCH2CH OC
2 2
2 _ _ COCH CH
_
OH
2 2
n
Durch die flexiblen Gruppen -CH2-CH2- wird bei den Polymerketten eine solche Ausrichtung
ermöglicht, dass die Gruppen C=O in den starren Segmenten durch elektrostatische
Anziehung in Wechselwirkung treten können.
In dem kristallisierten Polymer wird das sich regelmäßig wiederholende Schema in drei
Dimensionen nachgebildet, wodurch die Struktur einige der Eigenschaften eines anorganischen
Kristalls wie z.B. Salz erhält.
Eine derartige Verbindung zwischen den Ketten kann dramatische Auswirkungen auf die
Masseneigenschaften des Materials haben. Es können Verbesserungen bei der Stärke, der
Haltbarkeit und der chemischen Widerstandsfähigkeit erzielt werden.
Es ist niemals möglich, jede C=O Gruppe auf jeder Kette so anzuordnen, dass ein 100%-ig
kristallines Polymer erzielt wird. In der Praxis ist der Grad der Kristallisierung niedrig, jedoch
ausreichend, um eine Verbesserung der Eigenschaften zu erzielen.
Die Kristallisierung ist jedoch nicht immer von Vorteil.
Wenn eine nicht-kristalline (oder amorphe) Polyesterfolie erhitzt wird, beginnen sich die
Zonen der Folie, bei denen die C=O Gruppen zufällig günstig orientiert sind, zu
kristallisieren. Während die Ketten in Wechselwirkung treten, werden die angrenzenden
Zonen näher herangezogen und die kristallisierte Zone breitet sich in alle Richtungen aus.
Auf diese Weise werden hochkristallisierte Zonen gebildet, die jeweils durch amorphe Zonen
getrennt werden.
Dies wird spharolithische Kristallisierung genannt. Sie führt zu einer erhöhten Trübung der
Folie und zu einer raschen Versprödung.
Dieser Vorgang beginnt bei Temperaturen über der Tg sehr langsam einzutreten. In der
Praxis wird dies bei Temperaturen von über 120°C von großer Bedeutung. Eine ausgedehnte
Aussetzung von hohen Temperaturen muss deshalb vermieden werden.
Damit bei der Kristallisierung die Verbesserung der Eigenschaften eintritt, wie sie in kommerziellen
Folien gezeigt wird, muss sie gleichzeitig mit der Orientierung der Folie eintreten.