Kristallisation von Polymeren in rascher Dehnströmung

Der vorliegende Antrag stellt eine Ergänzung zu einem langjährigen Forschungsvorhaben dar: Forschungsschwerpunkt S 33 "Kunststoff-Formteile" 1984-89, Christian-Doppler-Senior-Fellowship "Fließen und Erstarren von Thermoplasten/Kunststoffen" 1991-95, Brite-Euram-Projekt "Structure Development during Solidification in the Processing of Crystalline Polymers: Decrypo", 1996-2000 (vier Universitäten und vier Industrien in Europa), Brite-CRAFT-Projekt "Simulation des automatischen Druck-Gelierprozesses" 1997-99 (kleine Industrien in Deutschland und Österreich), TMR-Network "Polmers in Industry" 1998-2001 (Austausch von Postdoktoral-Mitarbeitern, im Augenblick mit Mailand: Prof. Capasso), Cost P1 "Soft Condensed Matter" 1997- 2001. Leiter der ersten zwei Projekte: H. Janeschitz-Kriegl, für "Decrypo": G. Eder. Von ersterem wurde ungefähr 1982 entdeckt, daß die Vorgänge bei der Strukturbildung durch Kristallisation,. insbesondere bei Polymeren, experimentell wie theoretisch nur sehr unzulänglich erforscht worden waren. Dieser überraschende Umstand ist ohne Zweifel aus dem stark interdisziplinären Charakter der Problematik zu erklären. Chemikern und Physikern sind offenbar Prozesse (Wärmeübertragung, Strömung) kein Anliegen, während Verfahrenstechniker meist nur wenig von Kristallisation und schon gar nicht von kristallisierenden Polymeren gehört haben. Bei der Verarbeitung von kristallisierenden Polymerschmelzen fährt der Abkühlungsvorgang zur Erstarrung, wodurch das Endprodukt seine erwünschten Eigenschaften als Festkörper erhält (Thermoplasten). Aber ohne Strömung gibt es auch keine Formgebung (meist im Spritzguß oder durch Extrusion). Sowohl die auftretenden starken Abkühlgeschwindigkeiten, verbunden mit der Bildung steiler Temperaturgradienten, wie auch insbesondere die starke Strömung üben ungeheuer beschleunigende Einflüsse auf die Kristallisation sowie auf die im Endprodukt erhaltenen Morphologien (Strukturen) aus. So ist auch die Verlangsamung des Abkühlvorganges durch die bei der Kristallisation freikommende latente Wärme besonders abhängig von der Kinetik der Kristallisation, die ihrerseits wieder durch das Fortschreiten der Abkühlung bestimmt wird. Die zur Beschreibung dieser Wechselwirkung erforderlichen (korrekten) mathematischen Ansätze existierten 1983 einfach nicht! Das Studium der Abhängigkeit der Produkteigenschaften von der Morphologie bezieht sich bis heute auf vorgegebene (gefundene) Strukturen. Aber wie entstehen diese und wie kann man ihre Bildung durch geeignete Wahl von Prozeßbedingungen beeinflussen? Dazu soll der hier vorliegende Antrag einen weiteren experimentellen Beitrag liefern. Die einschlägige Industrie hat von Anfang an ihr Interesse bekundet (siehe die Mitwirkung der PCD) am Schwerpunkt S 33 und an Decrypo sowie 15 Linzer FFF-Projekte mit der PCD). Ein gesicherter Fortbestand der anerkannten Forschungsgruppe an der Universität Linz könnte auch dazu beitragen, den Standort Linz als den richtigen Platz zur Weiterführung des Forschungs- und Entwicklungslaboratoriums der PCD auch für die Zukunft attraktiv zu erhalten. Wegen des fundamentalen Charakters der an der Universität Linz ausgeführten Forschungen können diese Forschungen (teilweise) auch für andere kristallisierende Materialien, z.B. für Metalle, von Belang sein.