Glossar

Kristallinität / Kristallinitätsgrad 

Die Kristallinität bezieht sich auf den Grad der strukturellen Ordnung in einem Festkörper. In einem Kristall sind die Atome oder Moleküle regelmäßig und periodisch angeordnet. Viele Materialien, wie Glaskeramik und einige Polymere, können so aufbereitet werden, dass eine Mischung aus kristallinen und amorphen Bereichen entsteht.

Aber auch bei vollständig kristallinen Materialien kann der Grad der strukturellen Perfektion variieren.

Zum Beispiel sind die meisten metallischen Legierungen kristallin, aber sie bestehen in der Regel aus vielen unabhängigen kristallinen Bereichen (Körner oder Kristallite).

In verschiedenen, durch Korngrenzen getrennten Orientierungen enthalten sie darüber hinaus weitere kristallographische Defekte, wie Versetzungen. Das reduziert den Grad der strukturellen Perfektion.

Die perfektesten Kristalle sind die für die Halbleiterelektronik hergestellten Siliziumblöcke, die große Einkristalle sind (also keine Korngrenzen haben), nahezu frei von Versetzungen sind und genau kontrollierte Konzentrationen von Defektatomen aufweisen.

Die KristallisationAls Kristallisation bezeichnet man den physikalischen Vorgang der Verhärtung bei der Bildung und beim Wachstum von Kristallen. Bei diesem Prozess wird Kristallisationswärme frei.Kristallisation von Polymeren ist bei einigen thermoplastischen Kunststoffen zu beobachten. Hier kommt es beim Erstarren der Schmelze zu einer partiellen Ordnung der Molekülketten im Polymer. Ausgehend von Kristallisationskeimen lagern sich die Molekülketten faltenförmig aneinander und bilden sogenannte Lamellen.

Kristallinitätsgrad

Eigenschaften von Kunststoffen werden maßgeblich von deren Kristallisationsgrad beeinflusst. Je höher der Kristallisationsgrad, desto steifer und fester, aber auch spröder ist das Formteil.

Der Kristallisationsgrad wird durch die chemische Struktur und thermische Vorgeschichte, wie den Abkühlbedingungen beim Verarbeitungsprozess, oder der Wärmenachbehandlung beeinflusst.

Zur Bestimmung des Kristallisationsgrades K wird die gemessene Schmelztemperaturen und SchmelzenthalpienDie Schmelzenthalpie einer Substanz, auch bekannt als latente Wärme, stellt ein Maß der Energiezufuhr dar, typischerweise Wärme, welche notwendig ist, um eine Substanz vom festen in den flüssigen Zustand zu überführen. Der Schmelzpunkt einer Substanz ist die Temperatur, bei der die Substanz von einem festen (kristallinen) in den flüssigen Zustand (isotrope Schmelze) übergeht.Schmelzenthalpie ∆Hmess mit dem Literaturwert ∆Hlit für vollständig kristallines Material ins Verhältnis gesetzt.

K= ∆Hmess / ∆Hlit

Thermische Vorgeschichte: Die thermische oder mechanische Vorgeschichte zeigt sich in der 1. Aufheizkurve einer DSC-Messung. Die 2. Aufheizkurve dient zur Bestimmung von Materialkennwerten unter gegebenen dynamischen Bedingungen.

Der Kristallisationsgrad hat einen großen Einfluss auf Härte, DichteDie Massen-Dichte ist definiert als Verhältnis zwischen Masse und Volumen.Dichte, Transparenz und Diffusion.

Die Eigenschaften werden jedoch nicht nur vom Kristallisationsgrad, sondern auch von der Größe der Struktureinheiten oder der Molekülorientierung bestimmt.