Solid Phase Processing of Polymers

 
 
Hanser (Verlag)
  • 1. Auflage
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  • erschienen am 18. März 2013
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  • 427 Seiten
 
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978-3-446-40184-6 (ISBN)
 
Solid Phase Processing of Polymers provides a comprehensive up-to-date account of the solid phase processing of polymers with particular emphasis on the production of oriented polymers in the form of fibers, films, and solid sections, including rods, sheets, and tubes. It explains how such oriented materials can be produced by a wide range of techniques, including tensile drawing, die drawing, ram extrusion, and hydrostatic extrusion. It also discusses how the development of molecular orientation and structural changes lead to improvements in properties, especially in mechanical properties.
This book should form a useful bridge between polymer engineering and polymer physics. It will serve as a valuable aide-memoir to the experienced polymer scientists/technologists and a useful introduction to those entering a very challenging and exciting area.
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  • 41,15 MB
978-3-446-40184-6 (9783446401846)
3446401849 (3446401849)
http://dx.doi.org/10.3139/9783446401846
weitere Ausgaben werden ermittelt
1 - Foreword [Seite 8]
2 - Contents [Seite 10]
3 - 1 Introduction [Seite 22]
3.1 - 1.1 Key Scientific Issues [Seite 22]
3.1.1 - 1.1.1 The chemical structure of the polymer and its degrees of regularity [Seite 22]
3.1.2 - 1.1.2 The effect of plastic deformation, the concept of the true stress-true strain curve [Seite 24]
3.1.3 - 1.1.3 Structural considerations: molecular understanding of plastic deformation [Seite 29]
3.2 - References [Seite 31]
4 - 2 Deformation Mechanisms and Morphology of Crystalline Polymers [Seite 32]
4.1 - 2.1 Introduction [Seite 32]
4.2 - 2.2 Macroscopic Phenomena [Seite 32]
4.3 - 2.3 Cracks, Crazing and Brittleness [Seite 33]
4.4 - 2.4 Segregation-Induced Brittleness [Seite 36]
4.5 - 2.5 Cold Drawing [Seite 37]
4.6 - 2.6 Morphological Factors [Seite 38]
4.7 - 2.7 Microscopic Observations [Seite 40]
4.8 - 2.8 Electron Microscopy [Seite 41]
4.9 - 2.9 The Deformation of Banded Spherulites [Seite 43]
4.10 - 2.10 Lamellar Deformation [Seite 45]
4.11 - 2.11 Memory Retention in Cold Drawing [Seite 46]
4.12 - 2.12 Ordering Within Fibres [Seite 48]
4.13 - 2.13 Disentanglement [Seite 50]
4.14 - 2.14 Overview [Seite 50]
4.15 - References [Seite 51]
5 - 3 Characterization of Orientation [Seite 54]
5.1 - 3.1 Molecular Orientation and Its Definition [Seite 54]
5.2 - 3.2 Birefringence [Seite 62]
5.2.1 - 3.2.1 Biaxially oriented polyethylene terephthalate (PET) film [Seite 67]
5.2.2 - 3.2.2 PET orientation and relaxation monitoring [Seite 68]
5.3 - 3.3 Vibrational Spectroscopy [Seite 70]
5.3.1 - 3.3.1 General [Seite 70]
5.3.2 - 3.3.2 Transmission infrared spectroscopy [Seite 70]
5.3.3 - 3.3.3 Attenuated total reflection (ATR) infrared spectroscopy [Seite 79]
5.3.4 - 3.3.4 External reflection infrared spectroscopy [Seite 81]
5.3.5 - 3.3.5 Photoacoustic infrared spectroscopy [Seite 84]
5.3.6 - 3.3.6 Raman spectroscopy [Seite 85]
5.4 - 3.4 Other Spectroscopic Techniques [Seite 86]
5.4.1 - 3.4.1 Fluorescence [Seite 86]
5.4.2 - 3.4.2 Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy [Seite 88]
5.5 - 3.5. X-Ray Diffraction [Seite 90]
5.5.1 - 3.5.1 General [Seite 90]
5.5.2 - 3.5.2 Amorphous orientation from X-Ray diffraction [Seite 95]
5.5.3 - 3.5.3 Synchrotron X-Ray diffraction [Seite 97]
5.6 - 3.6 Ultrasonic and Other Techniques [Seite 98]
5.7 - References [Seite 100]
6 - 4. Solid State Processing of Fibers [Seite 106]
6.1 - 4.1 Introduction [Seite 106]
6.1.1 - 4.1.1 Background [Seite 106]
6.1.2 - 4.1.2 Common polymers used in man made fibers [Seite 106]
6.2 - 4.2 Overview of Fiber Processing [Seite 107]
6.3 - 4.3 The Liquid State [Seite 110]
6.4 - 4.4 The Spinning Process [Seite 111]
6.4.1 - 4.4.1 Spinning technology [Seite 111]
6.4.2 - 4.4.2 Modelling the spinning process [Seite 115]
6.4.3 - 4.4.3. Development of structure during melt spinning [Seite 120]
6.4.4 - 4.4.4 Development of structure during solution spinning [Seite 122]
6.4.5 - 4.4.5 Development of structure during liquid crystalline spinning [Seite 123]
6.5 - 4.5 The Drawing Process [Seite 123]
6.5.1 - 4.5.1 Drawing technology [Seite 124]
6.5.2 - 4.5.2 Modelling the drawing process [Seite 126]
6.5.3 - 4.5.3 Development of structure during drawing of flexible chain polymers [Seite 131]
6.6 - 4.6 The Heat Treating Process [Seite 134]
6.6.1 - 4.6.1 Heat treating technology [Seite 134]
6.6.2 - 4.6.2 Development of structure during the heat treating of flexible chain polymers [Seite 135]
6.6.3 - 4.6.3 Development of structure during the heat treating of rigid chain polymers [Seite 135]
6.7 - 4.7 Fiber Structure: Multiphase Models [Seite 136]
6.8 - 4.8 General Process-Structure-Property Relationships [Seite 137]
6.9 - 4.9 Other Textile Processes [Seite 138]
6.10 - 4.10 Special Processes [Seite 139]
6.10.1 - 4.10.1 Gel spinning and superdrawing [Seite 139]
6.10.2 - 4.10.2 Protein fibers [Seite 139]
6.11 - 4.11 Conclusions: what do you want to make - what really matters [Seite 140]
6.12 - References [Seite 140]
7 - 5 High Modulus Fibres [Seite 141]
7.1 - 5.1 Melt Spun Polyethylene, Polypropylene and Polyoxymethylene (Polyacetal) Fibres [Seite 141]
7.1.1 - 5.1.1 Introduction [Seite 141]
7.1.2 - 5.1.2 The tensile drawing behaviour of polyethylene [Seite 144]
7.1.3 - 5.1.3 Tensile drawing of polypropylene and polyoxymethylene [Seite 149]
7.1.4 - 5.1.4 The structure of ultra high modulus polymers [Seite 149]
7.1.5 - 5.1.5 Fibre strength [Seite 151]
7.1.6 - 5.1.6 Other mechanical properties [Seite 157]
7.1.7 - 5.1.7 Thermal properties [Seite 168]
7.1.8 - 5.1.8 Surface treatment [Seite 169]
7.1.9 - 5.1.9 Applications of melt spun PE fibres [Seite 170]
7.1.10 - 5.1.10 Composites [Seite 170]
7.1.11 - 5.1.11 Hot compaction [Seite 171]
7.1.12 - References [Seite 173]
7.2 - 5.2 Aramid Fibres [Seite 176]
7.2.1 - 5.2.1 Historical introduction [Seite 176]
7.2.2 - 5.2.2 Heat- and flame-resistant meta-aramid fibres [Seite 178]
7.2.3 - 5.2.3 High-tenacity high-modulus fibres from anisotropic solution [Seite 180]
7.2.4 - 5.3.3 High-tenacity high-modulus aramid fibres from isotropic solutions [Seite 189]
7.2.5 - References [Seite 191]
7.3 - 5.3 Fibres Based on Ultra-High Molecular Weight Polyethylene - Processing and Applications [Seite 193]
7.3.1 - 5.3.1 Introduction [Seite 193]
7.3.2 - 5.3.2 The ultimate stiffness and strength of flexible polymers [Seite 200]
7.3.3 - 5.3.3 Chain-extension, on the borderline between solid and melt [Seite 203]
7.3.4 - 5.3.4 Properties and applications of polyethylene fibres [Seite 220]
7.3.5 - 5.3.5 Limiting properties of polyethylene fibres [Seite 225]
7.3.6 - 5.3.6 Conclusions [Seite 231]
7.3.7 - References [Seite 231]
8 - 6 Development of Molecular Orientation During Biaxial Film Tentering of PET [Seite 235]
8.1 - 6.1 Introduction [Seite 235]
8.2 - 6.2 Definitions, Materials and Experimental Characterisation Techniques [Seite 238]
8.2.1 - 6.2.1 Quantitative characterisation of orientation [Seite 238]
8.2.2 - 6.2.2 Experimental techniques: Characterization of the crystalline phase [Seite 239]
8.3 - 6.3 First Stretching Process [Seite 242]
8.3.1 - 6.3.1 Normal sequence [Seite 242]
8.3.2 - 6.3.2 Inverse sequence [Seite 249]
8.3.3 - 6.3.3 Comparison between constant rate and constant force drawing of amorphous samples [Seite 251]
8.4 - 6.4 Transverse Stretching of One-Way Drawn Samples [Seite 252]
8.4.1 - 6.4.1 Transverse stretching in the normal sequence [Seite 252]
8.4.2 - 6.4.2 Transverse stretching in the inverse sequence [Seite 259]
8.4.3 - 6.4.3 Comparison between constant rate and constant force transverse drawing [Seite 263]
8.5 - 6.5 High Temperature Annealing [Seite 265]
8.5.1 - 6.5.1 Influence of annealing time [Seite 267]
8.5.2 - 6.5.2 Influence of the annealing temperature [Seite 271]
8.6 - 6.6 Conclusions [Seite 275]
8.7 - References [Seite 276]
9 - 7. Rolling and Roll-Drawing of Semi-Crystalline Thermoplastics [Seite 279]
9.1 - 7.1 Introduction [Seite 279]
9.1.1 - 7.1.1 Why orient polymers? [Seite 279]
9.1.2 - 7.1.2 Orientation processes and solid state deformation of semi-crystalline polymers [Seite 280]
9.2 - 7.2 Rolling and Roll-drawing [Seite 283]
9.2.1 - 7.2.1 Introduction [Seite 283]
9.2.2 - 7.2.2 Roll-drawing of semi-crystalline polymers [Seite 284]
9.2.3 - 7.2.3 Structure development [Seite 285]
9.2.4 - 7.2.4 Mechanical properties [Seite 287]
9.3 - 7.3 A Case Study: PET [Seite 289]
9.3.1 - 7.3.1 Orientation of PET [Seite 289]
9.3.2 - 7.3.2 Relaxation and recovery during rolling [Seite 290]
9.4 - 7.4 Roll-Drawing ofPET [Seite 300]
9.4.1 - 7.4.1 Roll-drawing of amorphous PET [Seite 301]
9.4.2 - 7.4.2 Roll-drawing of semi-crystalline PET [Seite 303]
9.4.3 - 7.4.3 Properties [Seite 312]
9.5 - References [Seite 315]
10 - 8 Planar Deformation of Thermoplastics [Seite 317]
10.1 - 8.1 Introduction [Seite 317]
10.2 - 8.2 Concepts [Seite 319]
10.2.1 - 8.2.1 Synergistic effect [Seite 319]
10.2.2 - 8.2.2 Orientation texture [Seite 320]
10.2.3 - 8.2.3 Order-disorder transition [Seite 321]
10.3 - 8.3 Physical Properties Induced By Planar Deformation [Seite 322]
10.3.1 - 8.3.1 Polyethylene [Seite 322]
10.3.2 - 8.3.2 Polypropylene [Seite 325]
10.3.3 - 8.3.3 Higher poly-1-olefine [Seite 329]
10.3.4 - 8.3.4 Poly(ethylene terephthalate) [Seite 329]
10.3.5 - 8.3.5 Polyimide [Seite 330]
10.3.6 - 8.3.6 Other thermoplastics [Seite 331]
10.4 - 8.4 Analytical Approaches for Planar Deformation [Seite 331]
10.4.1 - 8.4.1 Ductility and draw efficiency [Seite 331]
10.4.2 - 8.4.2 Trirefringence [Seite 332]
10.4.3 - 8.4.3 X-ray analysis [Seite 333]
10.4.4 - 8.4.4 Spectroscopy [Seite 334]
10.4.5 - 8.4.5 Neutron scattering [Seite 335]
10.4.6 - 8.4.6 Elastic recovery [Seite 335]
10.4.7 - 8.4.7 Gas permeation [Seite 336]
10.4.8 - 8.4.8 Mechanical tests [Seite 338]
10.4.9 - 8.4.9 Multiple regression analysis [Seite 342]
10.4.10 - References [Seite 345]
11 - 9 Solid State Extrusion and Die Drawing [Seite 349]
11.1 - 9.1 Ram Extrusion [Seite 349]
11.2 - 9.2 Hydrostatic Extrusion [Seite 351]
11.2.1 - 9.2.1 Introduction [Seite 351]
11.2.2 - 9.2.2 The mechanics of the hydrostatic extrusion process [Seite 353]
11.2.3 - 9.2.3 Hydrostatic extrusion as a possible engineering operation [Seite 358]
11.2.4 - 9.2.4 Hydrostatic extrusion of pressure annealed polyethylene [Seite 359]
11.2.5 - 9.2.5 Hydrostatic extrusion of filled polymers [Seite 362]
11.2.6 - 9.2.6 Other properties of hydrostatically extruded materials [Seite 365]
11.3 - 9.3 Die-Drawing [Seite 366]
11.3.1 - 9.3.1 The die-drawing process [Seite 366]
11.3.2 - 9.3.2 Die-drawing of tube [Seite 372]
11.3.3 - 9.3.3 Development of the continuous die-drawing process [Seite 378]
11.3.4 - 9.3.4 Mechanics of the die-drawing process [Seite 382]
11.3.5 - 9.3.5 Properties of die-drawn products [Seite 383]
11.3.6 - 9.3.6 Applications of die-drawn materials [Seite 385]
11.4 - References [Seite 386]
12 - 10. Mathematical Modelling [Seite 389]
12.1 - 10.1 Constitutive Equations [Seite 389]
12.1.1 - 10.1.1 Phenomenological equations [Seite 389]
12.1.2 - 10.1.2 Constitutive relations incorporating the deformation of a molecular network [Seite 394]
12.2 - 10.2 Numerical Modelling of Forming Processes [Seite 400]
12.2.1 - 10.2.1 Elastic constitutive behaviour [Seite 401]
12.2.2 - 10.2.2 Rate dependent constitutive behaviour [Seite 413]
12.3 - References [Seite 423]
13 - Index [Seite 425]

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