[論文レビュー] Crystallinity and Crystallographic Texture in Isotactic Polypropylene during Deformation and Heating

Junhong Jia, Dierk Raabe|ArXiv.org|Nov 14, 2008

Polymer crystallization and properties参考文献 30被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、面積検出器を用いたX線回折を用いて、押出し変形およびその後の熱処理中の等規ポリプロピレン（iPP）における析出度および結晶指向性の変化を調査した。押出し変形によって、ラメラの解離が引き起こされ、著しい脱析出が生じることが明らかになった。一方、変形後のアニール処理によって、残留ラメラ上での配向核生成が促進され、(010)[001]および[001]//RDのような繊維指向性成分が顕著に強化された。

ABSTRACT

The development of the crystallinity and of the crystallographic orientation of isotactic polypropylene (iPP) during rolling deformation and subsequent heat treatment is studied. The experiments are conducted by using X-ray diffraction with an area detector. The evolution of crystallographic orientation is tracked by calculating the pole figures and by applying a quantitative 3D texture component fit method. The rolling orientation after a true strain of -1.5 mainly consists of the (010)[001], (130)[001], and [001]//RD fiber components (RD: rolling direction). The results reveal that the crystallinity drastically decreases during rolling. We suggest that decrystallization (disaggregation) is a deformation mechanism which takes place as a microscopic alternative to crystallographic intralamellar shear depending on the orientation of the lamellae relative to the imposed deformation tensor. Heat treatment after rolling leads to the recrystallization of amorphous material and to a strong enhancement of the fiber orientation component. The recrystallization orientation is explained in terms of an oriented nucleation mechanism where amorphous material aligns along existing crystalline lamellae blocks which prevailed during the preceding deformation.

研究の動機と目的

• 等規ポリプロピレン（iPP）における押出し変形下での析出度および結晶指向性の変化を理解すること。
• iPPにおける塑性変形中の脱析出の微視的メカニズムを特定すること。
• 変形後の熱処理における再析出挙動および指向性発達を調査すること。
• 事前に存在するラメラ構造が再析出過程における配向核生成に果たす役割を特定すること。
• 3次元極図分析および指向性成分フィッティングを用いて指向性の変化を定量すること。

提案手法

• 変形および加熱中における回折パターンを捉えるために、面積検出器を用いたX線回折。
• 結晶指向性の変化を追跡するための極図再構築。
• 支配的指向性成分を特定するための定量的3次元指向性成分フィット法。
• 塑性変形を引き起こすために、真ひずみ-1.5を押出しで印加。
• 変形後の再析出を促進するためのアニール処理。
• 繊維指向性の発達を評価するため、(010)[001]、(130)[001]、および[001]//RDなどの指向性成分の分析。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 真ひずみ-1.5の押出し変形は、等規ポリプロピレンの析出度および結晶指向性にどのように影響を与えるか？
• RQ2 変形テンソルに対してラメラの指向性がどのように関与し、脱析出を誘発するか？
• RQ3 押出し後の熱処理は、再析出および指向性の変化にどのように影響を与えるか？
• RQ4 変形後のアニール処理における結晶構造の再形成を支配するメカニズムは何か？
• RQ5 事前に存在する結晶ラメラは、新たに形成される結晶の配向にどの程度影響を与えるか？

主な発見

• 真ひずみ-1.5の押出しにより、析出度が著しく低下し、顕著な脱析出が生じることが示された。
• 脱析出は、ラメラの解離によって生じ、内層せん断とは異なる微視的変形メカニズムとして機能する。
• 押出し後の支配的指向性は、(010)[001]、(130)[001]、および[001]//RDの繊維指向性成分から構成される。
• 変形後のアニール処理により、アモルファス領域からの再析出が進行し、繊維指向性成分が顕著に強化された。
• 再析出は、アモルファス領域が残留結晶ラメラに沿って配向する配向核生成メカニズムによって進行する。
• 再析出過程における指向性の変化は、変形ラメラの事前の結晶指向性に強く依存している。