Elastizitätsmodul und Dichte von kaltverstrecktem und druckbehandeltem Polyäthylen

Zusammenfassung

Proben aus Polyäthylen hoher Dichte wurden bei Raumtemperatur mit verschiedenen Geschwindigkeitenv _ver auf einer Zugprüfmaschine verstreckt. Beiv _ver⩽ 10 mm/min beobachtet man eine fast isotherm verlaufende inhomogene Deformation, die zu Verstreckungsgradenλ=8–13 und mittleren Dichten ϱ = 0.80 g/cm³ in den verstreckten Probenbereichen führt. Die bei höherenv _ver bis zu 50 mm/min eintretende adiabatische Erwähnung ergibt höhere Verstreckungsgradeλ=13–18 und geringere Dichten ϱ = 0.64 g/cm³. Es existiert kein „natürlicher Verstreckungsgrad“. Der Dichteabfall mit zunehmendemλ kann durch eine Gerade repräsentiert werden; der ElastizitätsmodulE ergibt eine mitλ zunehmende Kurve.

Nach einer Druckbehandlung der Proben mit 5600 bar bei Raumtemperatur erreichte ihre Dichte fast wieder den Anfangswert vor der Verstreckung, wobeiϱ keine Abhängigkeit vonλ oder anderen Parametern zeigte. Der ModulE hatte zugenommen, aber nicht proportional zur Dichte. Der Vergleich vonϱ undE verstreckter Proben vor und nach der Druckbehandlung weist auf den Netzwerkcharakter von kaltverstrecktem Polyäthylen hin.

Abstract

Samples of high density polyethylene were cold drawn at room temperature on a tensile testing machine at various crosshead speeds. At speeds up to 10 mm/min inhomogeneous stretching under almost isothermal conditions is observed, leading to draw ratiosλ=8–13 and a mean value of density ϱ ≃0.80 g/cm³ in the drawn portions. At higher speeds up to 50 mm/min adiabatic heating leads to higher draw ratiosλ=13–18 and lower density ϱ ≃ 0.64 g/cm³. No “natural draw ratio” could be verified. Whereas the drop of density with increasingλ can be represented by a straight line, Young's modulusE yields an increasing function ofλ.

After subjecting the samples to pressure of 5600 bar at room temperature, their density had almost reached the initial value before drawing, not showing any dependence on draw ratio or any another parameter. Young's modulusE had increased, but not to the same proportion as density. From comparison ofϱ andE for drawn samples before and after pressure treatment the network behaviour of cold drawn polyethylene is revealed.