Double crystallization of biaxially oriented polypropylene

Abstract

The melting conditions of biaxially oriented polypropylene (BOPP) have a very strong effect on the courses of both non-isothermal and isothermal crystallization from the melt. It has been shown that the crystallization proceeds by two mechanisms. Depending on the melting conditions, both crystallization mechanisms can proceed individually or simultaneously (double crystallization). The high rate mechanism, occurring in non-isothermal crystallization at low undercooling and observed in isothermal crystallization, can be attributed to the ordered structure of the melt preserved after melting, presumably a mesomorphic state. The second component corresponds to crystallization from the isotropic melt.

Anomalous crystallization of BOPP samples can be eliminated by energetic heat treatment, by the destruction of ordered structures. As a result of this treatment, the characteristics of crystallization and its quantitative parameters will become similar to those of unoriented polypropylene.

Résumé

Les conditions de la fusion du polypropylène à orientation biaxiale (BOPP) ont un effet très important sur le déroulement de la cristallisation isotherme ou non, à partir du produit fondu. On montre que la cristallisation s'effectue suivant deux mécanismes. Suivant les conditions de fusion, les deux mécanismes peuvent intervenir seuls ou simultanément (cristallisation double). Le mécanisme à grande vitesse observé lors de la cristallisation isotherme, et lors de la cristallisation non isotherme avec une faible surfusion, peut être attribué à la structure ordonnée, préservée dans le produit fondu après la fusion, probablement sous un état mésomorphe. Le second mécanisme correspond à la cristallisation à partir d'un produit fondu isotrope.

La cristallisation anormale des échantillons de BOPP peut être éliminée par un traitement thermique énergique, par destruction des structures ordonnées. Comme résultat de ce traitement, les paramètres quantitatifs et les caractéristiques de la cristallisation deviennent similaires à ceux du polypropylène non orienté.

Zusammenfassung

Die Schmelzbedingungen haben bei biaxial orientierten Polypropylenen (BOPP) eine sehr starke Wirkung auf den Verlauf der sowohl nichtisothermen als auch der isothermen Kristallisation aus der Schmelze. Es wurde gezeigt, daß die Kristallisation nach zwei Mechanismen verläuft. In Abhängigkeit von den Schmelzbedingungen können beide Kristallisationsmechamismen einzeln oder simultan verlaufen (doppelte Kristallisation). Der Hochgeschwindigkeitsmechanismus, der bei der nichtisothermen Kristallisation bei geringer Unterkühlung auftritt und bei der isothermen Kristallisation beobachtet wird, kann der geordneten Struktur der Schmelze zugeschrieben werden, welche nach dem Schmelzen bis zu einem mesomorphen Zustand erhalten bleibt. Die zweite Komponente entspricht der Kristallisation aus isotroper Schmelze.

Die anomale Kristallisation der BOPP-Proben kann durch energische Hitzebehandlung unter Zerstörung der geordneten Strukturen eliminiert werden. Als Ergebnis dieser Behandlung werden die Charakteristika der Kristallisation und ihre quantitativen Parameter denen von nicht-orientierten Polypropylenen ähnlich.

Резюме

Условия плавления дв ихосно-ориентирован ного полипропилена оказы вают сильное влияние на те чение как неизотерми ческой, так и изотермической крис таллизации его из расплава. Показ ано, что кристаллизац ия протекает по двум мех анизмам. В зависимост и от условий плавления, оба механизма криста ллизации могут протекать как р аздельно, так и одновременно (дв ойная кристаллизаци я). Высоко скоростной механизм кристаллизации, наблюдаемый при неиз отермической криста ллизации при низком охлаждении и при изотермической кристаллизации, може т быть приписан упорядочен ной структуре расплава, сохраняемо й после плавления, вер оятно, до мезоморфного состоя ния. Второй механизм соответств ует кристаллизации и з изотропной среды. Аномальная кри сталлизация может быть устранена тепловой обработкой или деструкцией упорядо ченных структур. Вследствие такой обр аботки, характеристи ки кристаллизации и ее к оличественные параметры становятс я подобными тем, что дл я неориентированного полипропилена.