X-ray small-angle scattering of bulk polyethylene

Summary On the basis of the assumption that bulk polyethylene is built up of parallel layers differing in electron density, the correlation function for the direction perpendicular to the layers is calculated from the experimental scattering curve at small angles. This function is compared with that calculated for a model consisting of alternating crystalline and amorphous layers. One scale factor and three parameters have to be adjusted to obtain good agreement. The scale factor accounts for the average periodicity in the direction perpendicular to the layers. The parameters are the crystalline fraction and the width of the distributions of the thicknesses of the crystalline and amorphous layers respectively. It is furthermore shown that especially the crystallinity thus found is not appreciably influenced by even relatively large deviations from the primary model.

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Zusammenfassung Ausgehend von der Annahme, daß aus der Schmelze erstarrtes Polyäthylen aus parallelen Schichten unterschiedlicher Elektronendichte zusammengesetzt ist, wird die Korrelationsfunktion für die Richtung, senkrecht zu den Schichten, aus der experimentellen Kleinwinkel-Streuungskurve berechnet. Diese Funktion wird mit derjenigen Funktion verglichen, welche für ein wechselweise aus kristallinen und amorphen Schichten bestehendes Modell berechnet worden ist. Es mußten zur Erreichung einer guten übereinstimmung ein Skalenfaktor und drei Parameter eingestellt werden. Im Skalenfaktor gelangt die mittlere Periodizität in der Richtung, senkrecht zu den Schichten zum Ausdruck. Die Parameter sind die Kristallinität und die Verteilungsbreite der Dicke der kristallinen, bzw. amorphen Schichten. Es wird ferner nachgewieser, daß vor allem die so ermittelte Kristallinität durch sogar relativ große Abweichungen vom primären Modell nur unwesentlich beeinflußt wird.

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With 6 figures in 7 details     

Elektronenspinresonanz-, Differentialthermoanalyse- und Molekulargewichtsuntersuchungen an mechanisch beanspruchten Kunststoff-Fäden

Zusammenfassung Polyamid-6-, Polyamid-12-, Polyäthylenterephthalat-, Polyäthylen- und Polypropylenfasern werden im Meßkopf eines ESR-Spektrometers gedehnt. Aus dem Auftreten eines ESR-Spektrums während der Dehnung von Polyamid-6 wird auf die Bildung freier Radikale geschlossen, die durch Kettenbrüche in den amorphen Bereichen entstehen. Bei den anderen Substanzen tritt keine oder nur sehr geringe Radikalbildung auf. Dies wird dadurch erklärt, daß nur in Polyamid-6 die Stabilität der kristallinen Bereiche zur Bildung bis zur Bruchdehnung verspannter Kettenmolekeln in den amorphen Bereichen ausreicht. Diese Vorstellung wird durch Bestimmungen der Molekulargewichte und der Kristallinität der gedehnten Proben gestützt.

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Summary Nylon-6, Nylon-12, polyethyleneterephthalate-, polyethylene- and polypropylene fibers are stretched in the cavity of an ESR-spectrometer. The ESR-spectra formed during stretching of Nylon-6 indicate the formation of free radicals by chain scissions in the amorphous regions. With other polymers no or only very weak ESR-signals are observed. It is suggested that the stability of crystalline regions is sufficient only for Nylon-6 to allow the formation of chains in the amorphous regions which are strained up to their breaking elongation. This is confirmed by determinations of molecular weights and crystallinities of the stretched fibers.

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Mit 17 Abbildungen und 2 Tabellen

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Herrn Prof. Dr.K.-H. Hellwege zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Axiale Korrelationsfunktion gereckter Polyäthylenfilme

Zusammenfassung Für Proben mit zylindrischer Symmetrie wird die Korrelationsfunktion entwickelt und aus dem mit einerKratky-Spaltkamera aufgenommenen Röntgenkleinwinkelstreudiagramm eines gereckten High-Density-Polyäthylenfilms berechnet. Es wurden Proben mit einem Reckungsverhältnis von 8 bis 20 untersucht, an denen die Reckung bei Temperaturen zwischen 24 und 120°C ausgeführt wurde, sowie Proben, die bei 110° getempert wurden. Die Amplitude der periodischen Änderung der Korrelationsfunktion nimmt mit steigender Reckungstemperatur und Dauer der Temperung stark zu und sinkt mit wachsendem Reckungsgrad. Die Anzahl der beobachtbaren Maxima wird hingegen nur sehr wenig beeinflußt, so daß man schließen muß, daß die Schwankung der Periodizität in der Reckrichtung für alle untersuchten Proben annähernd gleich ist. Die Amplitudenänderung ist eher mit der Unregelmäßigkeit des Übergangs zwischen den kristallinen und den amorphen Bereichen verknüpft, die durch höhere Reckungsgrade verstärkt, durch höhere Reckungstemperaturen und durch Temperung hingegen verringert wird.

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Axial correlation function of drawn polyethylene films

The correlation function is developed for a sample with cylindrical symmetry and calculated from the small-angle X-ray scattering pattern of drawn high density polyethylene film obtained with theKratky slit camera. Samples with draw ratio between 8 and 20, draw temperature between 24 and 120°C and annealed at 110°C were investigated. The amplitude of the periodic variation of the correlation function increases drastically with the temperature of drawing and with annealing and decreases with increasing draw ratio. But the number of detectable maxima is very little affected so that one has to conclude that the fluctuation of periodicity in the direction of draw is almost the same for all samples investigated. The change in amplitude is more connected with the irregularity of transition between the crystalline and amorphous domains which is enhanced by higher draw ratio and reduced by higher temperature during drawing or annealing.

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Mit 8 Abbildungen

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Herrn Prof. Dr.O. Kratky zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Eine verbesserte Auswertungsmethode für die Röntgenkleinwinkelstreuung von Hochpolymeren

Zusammenfassung Die theoretischen und experimentellen Bedingungen für eine verbesserte Auswertung der Röntgenkleinwinkelstreuung von Hochpolymeren werden untersucht. Es wird gezeigt, daß genaue Messungen des Intensitätsverlaufes bei größeren Winkeln die Trennung der Kleinwinkelstreuung in eine reine Grenzflächenstreuung und eine Komponente der Dichteschwankungen innerhalb der Phasen ermöglicht.Diese Trennung erhöht die Genauigkeit der Bestimmung der Invarianten und gestattet die Berechnung der mittleren Durchschußlänge der kristallinen und amorphen Bereiche.Ein Vergleich dieses Längenparameters mit der Langperiode führt bei Annahme einer Lamellenstruktur zu einer Aussage über die Unebenheit der Grenzflächen.Der Absolutwert der Dichtefluktuation innerhalb der Phasen stellt einen zusätzlichen Strukturparameter dar, der besonders stark vom Unordnungsgrad der amorphen Bereiche abhängt.Ein Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit Intensitätsverteilungen im Kleinwinkelbereich, die sich aus der Theorie des Parakristalls ergeben, zeigt, daß es nicht möglich ist, diese Theorie mit den Resultaten der Messungen in Einklang zu bringen.

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Summary The theoretical and experimental conditions for an improved method of evaluating the X-ray small-angle scattering of polymers are studied. It is shown that accurate measurements of the intensity distribution at wide angles makes it possible to decompose the small-angle scattering into a component due to the phase boundaries only and a component related to the density fluctuations within the phases.This separation increases the accuracy of the determination of the invariant and permits the calculation of the average length of segments of the crystalline and the amorphous regions.Assuming a lamellar structure, a comparison of this length parameter with the long period can be used to assess the planarity of the boundaries. The absolute value of the density fluctuations within the phases represents a supplementary structural parameter which is largely determined by the degree of disorder in the amorphous regions.A comparison of the experimental results with calculated intensity distributions in the small-angle region based on the theory of the paracrystal shows that it is impossible to bring this theory into agreement with the experimental results.

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Vorgetragen auf der Arbeitssitzung des Fachausschusses Physik der Hochpolymeren in der Frühjahrstagung Berlin 1971 vom 9. bis 13. März des Regionalverbandes Physikalische Gesellschaft zu Berlin.

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Wir danken Herrn Dr.H. Tompa für das Programm zur Berechnung der in Abb. 9 wiedergegebenen Interferenzfunktion, Herrn Prof. Dr.G. Rehage für die Polystyrolpräparate und HerrnJ. P. Pauwels, HerrnJ. Braibant und dem Personal unseres Rechenzentrums für die Mitarbeit.     

Phononenanregung im Submillimetergebiet in amorphem und teilkristallinem Polyäthylenterephthalat

Zusammenfassung In Polymeren können im Submillimetergebiet Phononen der akustischen Zweige angeregt werden, für diek 0 ist. Diese Absorptionen sind eine typische Eigenschaft des amorphen Anteils der Polymeren. Geht die Nahordnung des amorphen Polymeren in die Fernordnung des kristallinen über, so nimmt die Anregung der Phononen der akustischen Zweige ab und man beobachtet teilweise das Auftreten von sehr viel schmaleren Absorptionsbanden, die dem kristallinen Anteil zuzuschreiben sind. Beim PET wird dieses Verhalten im Zusammenhang mit der röntgenographisch bestimmten Kristallinität untersucht.

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Summary In polymers phonons of the acoustical branches, for wave vectork 0, can be excited by submillimeter waves. These absorptions are typical properties of the amorphous parts of polymers. If the short range order of amorphous polymers changes into the long range order of the crystalline one, the excitation of phonons of the acoustical branches decreases and therefore much smaller absorption bands are detected, which are attributed to the crystalline part. In PET this behaviour is investigated in connection with the X-ray determined crystallinity.

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Vorgetragen auf der Arbeitssitzung des Fachausschusses Physik der Hochpolymeren in der Frühjahrstagung Berlin 1971 vom 9. bis 13. März des Regionalverbandes Physikalische Gesellschaft zu Berlin.

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Wir danken Herrn Prof. Dr.W. Zeil für die freundliche Förderung dieser Arbeit und für anregende Diskussionen. Der Fa. Kalle AG, Wiesbaden danken wir für die großzügige Überlassung von Hostaphanfolien.     

Erfahrungen mit der flammenlosen Atomabsorption bei der Untersuchung biologischen Materials auf Spuren von Schwermetallen

Zusammenfassung Es wird über den Einsatz der flammenlosen AAS bei der Bestimmung von Blei, Zink und Thallium in Blut, Urin und Gewebe berichtet. Wegen der hohen Empfindlichkeit der Methode kann auf eine Abtrennung und Anreicherung der zu bestimmenden Elemente verzichtet werden. Durch die Verwendung eines Untergrundkompensators können Fehlbestimmungen, die durch das Auftreten von Rauch beim Atomisieren bedingt sind, vermieden werden. Wenn die Proben nur wenig verdünnt werden können, muß mit dem Einfluß dritter Partner aus dem biologischen Material gerechnet werden. Dieser Einfluß kann durch Zusatz von Salpetersäure zu den Proben im Graphitrohr vermindert, aber nicht völlig aufgehoben werden. Die Leistungsfähigkeit der flammenlosen AAS wird am Beispiel der Bleibestimmung in Eierschalen und Eiinhalt wild lebender Vögel gezeigt.Herrn Lühl vom Forstzoologischen Institut der Universität Freiburg sei auch hier für die Beschaffung der Proben und Frau Engel für die Durchführung der Untersuchungen gedankt.     

The role of water in polyamides

Summary The influence of water content (during the actual measurement) on density, crystal and supermolecular structure of polyamid 6 and 6.6 has been investigated. The results indicate that the water molecules penetrate as well into the amorphous as into the crystalline regions. The increase in density due to the water content is found to be the higher the lower the initial density of the specimens is. The change of density takes a (partially) reversible course with the water content of the specimens.

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Zusammenfassung Der Einfluß des Wassergehaltes (während der jeweiligen Messung) auf die Dichte, die Kristall- und die übermolekulare Struktur von Polyamid 6 und 6,6 wird untersucht. Die Befunde deuten darauf hin, daß die Wassermoleküle sowohl in die amorphen wie auch die Kristallbereiche eindringen können. Die Dichtezunahme infolge des Wassers ist um so größer, je geringer die Ausgangsdichte der Proben ist. Die Dichteänderung verläuft (partiell) reversibel mit dem Wassergehalt der Proben.

     

Zur elektrischen Gleichstromleitfähigkeit von Polyäthylen

Zusammenfassung An einem Hochdruckpolyäthylen definierter Herstellung werden Leitfähigkeitsmessungen bezüglich der Parameter Feldstärke und Temperatur durchgeführt. Der zeitabhängige Ladestrom läßt sich nicht einfach in einen konstanten Leitungsstrom und einen überlagerten Dipolorientierungsstrom trennen. Das Verhalten des zeitabhängigen Ladestroms, dem ein feldabhängiger thermisch aktivierter Prozeß zugrunde liegt, wird mit einer ArtRichardson-Schottky- Effekt an den inneren Grenzflächen zwischen amorphen und kristallinen Bereichen erklärt, wobei die Zeitabhängigkeit außer vom überlagerten Dipolorientierungsstrom noch vom Aufbau einer Raumladung im Volumen herrührt.

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Summary DC conductivity measurements with the applied field and temperature as parameters have been performed on a low-density polyethylene. The time-dependent charging current cannot be separated into a time-independent conduction current and a superposed dipole-orientation current. The charging current shows a field-dependent thermal activation energy and is interpreted in terms of aRichardson-Schottky-type effect between amorphous and crystalline regions of the polymer. The time dependence is due to two contributions, a dipole orientation and the build-up of a volume space-charge.

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Die diesem Bericht zugrunde liegenden Arbeiten werden mit Mitteln des Bundesministers für Forschung und Technologie im Rahmen des Technologieprogramms gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt liegt jedoch allein bei den Autoren.     

Die Wärme- und Temperaturleitfähigkeit von Kunststoffen

Zusammenfassung Es wird ein überblick über die verschiedenen physikalischen Modelle der Wärmeleitung gegeben. Für die Temperaturleitfähigkeit werden mit Hilfe der Thermodynamik Beziehungen abgeleitet, die die Berechnung von Änderungen auf Grund von Druck- und Temperatureinfluß zulassen.Anhand von Meßergebnissen der Temperatur- und Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit von Druck und Temperatur werden Aussagen der theoretischen Analyse überprüft. Die wichtigsten Vorgänge, die den Verlauf der Meßwerte beeinflussen, sind für amorphe Kunststoffe Segmentbewegungen oder Reorientierungen von einzelnen. Molekülgruppen, für teilkristalline Kunststoffe Kristallisationserscheinungen oder änderungen der kristallinen Struktur.Verschiedene Beobachtungen führen zu dem Schluß, daß der Ordnungszustand von Schmelzen teilkristalliner Kunststoffe durch Druckeinwirkung während längerer Zeiten verbessert werden kann.

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Summary A review of several physical models of heat conduction is presented. Equations are derived for calculation of changes in thermal diffusivity with temperature and pressure.Experimental data of thermal conductivity and diffusivity, varying with temperature and pressure, are compared with results of the theoretical analyses. The experimentally observed phenomena for amorphous polymers can be interpreted in terms of segment motions or reorientation of distinct molecular groups. In semi-crystalline polymers, crystallisation or change in crystalline structure has a controlling influence on the thermal conductivity and diffusivity.Some observations support the conclusion that the molecular order of melts of semi-crystalline polymers can be improved by application of pressure over long periods.

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Mit 14 Abbildungen und 2 Tabellen     

Über die Funktionen des Schutzkolloids

Zusammenfassung Die grundsätzlichen Funktionen der Schutzkolloide werden aus den Bedingungen für die sterische Stabilisierung kolloider Teilchen gefolgert. Dazu wird zunächst die sterische Stabilisierung behandelt, anschließend der Zusammenhang zwischen Dicke der Schutzschicht und Teilchengröße. Die Reaktion der Schutzschicht beim Stoß wird für den elastischen Fall an Beispielen berechnet und mit Rücksicht auf viskose Erscheinungen diskutiert.Abschließend danke ich Herrn Dr.H. Schuller für viele anregende Diskussionen.     

ESR-Messung von Kettenbrüchen in mechanisch beanspruchtem Polyamid

Zusammenfassung Die bei dehnungsinduzierten Kettenbrüchen in Polyamid-6-Fasern entstehenden freien Radikale wurden mit der ESR-Methode unter verschiedenen Temperaturen gemessen. Die Zahl der Kettenbrüche ist bei gleicher Dehnung um so geringer, je niedriger die beim Dehnvorgang herrschende Temperatür ist. Dieser Befund kann gedeutet werden, wenn man einen thermisch aktivierten Prozeß für den Mechanismus des Kettenbraches annimmt und auf ein einfaches Strukturmodell anwendet, nach dem feste kristalline und relativ schwache amorphe Schichten in axialer Richtung einander abwechseln. Der gemessene Verlauf der Radikalkonzentration über der Temperatur legt den Schluß nahe, daß die Verankerung der beanspruchten Kettensegmente in den kristallinen Bereichen mit zunehmender Temperatur gelockert wird, so daß bereits unterhalb der Glastemperatur dehnungsinduzierte Gefügeänderungen als Konkurrenzprozesse zu Kettenbrüchen auftreten. Der experimentelle Befund, daß zur Erzeugung meßbarer Radikalkonzentrationen mit abnehmender Temperatur höhere Probendehnung nötig ist, konnte zur Abschätzung des kinetischen Parameters verwendet werden, der den Einfluß einer mechanischen Belastung auf die Bruchzeit eines gespannten Kettenmoleküls beschreibt.

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Summary Free radicals, arising in stretched Nylon-6-fibers by scission of tie molecules, have been detected by electron paramagnetic resonance (EPR) at different temperatures. The lower the temperature during stretching of the fibers to a constant elongation, the lower is the number of strain-induced radicals. This result is explained by supposing the chain scission to be a thermally activated process occurring in the amorphous intercristalline layers. The observed dependence of radical concentration on temperature leads to the conclusion, that the junction of the stressed chain segments in the cristalline layers is detached with increasing temperature. The kinetic parameter, describing the influence of molecular stress on the lifetime of a strained tie molecule, can be derived by using the result, that the strain, at which the first chain scissions occur, is shifted to higher values with decreasing temperature.

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Wir danken Herrn Dr.J. Becht für wertvolle Anregungen zu dieser Arbeit.     

Beeinflussung des dielektrischen und mechanischen Relaxationsverhaltens von Hochpolymeren durch die mechanische und thermische Vorgeschichte

Zusammenfassung Nach einem kurzen, allgemeinen Überblick über die wichtigsten Gesetzmäßigkeiten, die das dielektrische und mechanische Relaxationsverhalten der Hochpolymeren bestimmen, werden die bisher bekannt gewordenen Änderungen der dielektrischen und mechanischen Verlustkurven bei thermischer und mechanischer Vorbehandlung an Hand von Beispielen erläutert. Es zeigt sich, daß das experimentelle Material vielfach noch nicht ausreicht, um die einander teilweise widersprechenden Ergebnisse in allen Fällen befriedigend deuten zu können. Im einzelnen werden behandelt: Veränderung der Hauptkettenbeweglichkeit bei den amorphen Hochpolymeren, Veränderungen bei den Nebenmaxima der amorphen und partiell-kristallinen Hochpolymeren, Veränderungen der amorphen und kristallinen Hauptmaxima bei den partiell-kristallinen Hochpolymeren und Zeiteffekte beim Kristallisieren.Dem Leiter der Meß- und Prüfabteilung,K. Wolf, sowie meinen KollegenH. Hendus, K. Schmieder, G. Schnell undF. Würstlin danke ich für anregende Diskussionen und die Erlaubnis, noch unveröffentlichte Messungen zu zitieren. K. Wolf undK. Schmieder bin ich für die kritische Durchsicht des Manuskriptes zu besonderem Dank verpflichtet.     

Messung der Volumenänderung beim uniaxialen Dehnen

Zusammenfassung Es wird ein Dehnungsdilatometer vorgestellt, das gleichzeitig die Messung der Kraft und der Volumenänderung einer Probe bei uniaxialer Dehnung ermöglicht. Die Proben befinden sich in einer gasgefüllten Meßzelle; Volumenänderungen werden über die Druckänderungen im Meßraum relativ zu einem Vergleichsvolumen registriert. Für vernetzte Elastomere findet man einen linearen Zusammenhang zwischen Volumenänderung und Dehnung in einem weiten Dehnungsbereich. Darüber hinaus kann die dehnungsinduzierte Kristallisation sicher verfolgt werden.Bei der Kaltverstreckung spiegeln sich der Hookesche und der nichtlineare Bereich in der Volumenmessung wider. Die Yieldspannung wird durch einen Kohäsionsbruchmechanismus, der vorwiegend zwischen Ketten in den amorphen Bereichen erfolgt, erklärt.Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. F. H. Müller gewidmet.     

Bestimmung kleiner Zinkgehalte in hochreinem Aluminium-, Gallium- und Indiuminetall durch Verdampfungsanalyse

Zusammenfassung Aus hochreinen Proben der Metalle Aluminium, Gallium und Indium können kleine Zinkgehalte schnell und blindwertfrei nach dem Verdampfungsverfahren abgetrennt werden. Das auf einem wassergekühlten Finger gesammelte Kondensat, das nach den Ergebnissen radiochemischer Überprüfungen zwischen 90 und 95% des in der Analysenprobe vorhandenen Zinks enthält, wird im Anschluß an die Verdampfung funkenspektrographisch untersucht. Bei Einwaagen von 5 g können in Gallium und Indium nach der angegebenen Methode noch 0,004 ppm Zink erfaßt werden; für Aluminium beträgt die Nachweisgrenze 0,02 ppm bei 1 g Einwaage. Die mittlere Fehlerbreite der Ergebnisse beträgt ±15%; in entsprechenden Versuchen konnte sichergestellt werden, daß der Zn-Blindwert der Abtrennungsoperation unter der spektrographischen Nachweisgrenze, d.h. unter 20 ng liegt.Die Vollständigkeit und Reproduzierbarkeit der Abtrennung wurden radiochemisch unter Verwendung von ⁶⁵Zn überprüft, wobei besonderer Wert auf einen den tatsächlichen Verhältnissen ähnlichen Einbau von ⁶⁵Zn in die Matrices gelegt wurde.Herrn Dr. Iwantscheff und Herrn Dr. Gebauhr danke ich für wertvolle Anregungen und Diskussionen, Herrn E. Haas und Herrn G. Bernsdorf für die sorgfältige Durchführung zahlreicher Bestimmungen.     

Untersuchungen über den Aufbau aufgedampfter Metallschichten mittels Übermikroskop und Elektroneninterferenzen

Zusammenfassung Mit Hilfe von vergleichenden Elektronen-interferenz- und Ubermikroskopaufnahmen wurden Untersuchungen über den Aufbau aufgedampfter Silber-, Aluminium- und Antimonschichten verschiedener Dicke durchgeführt. Als Unterlage für die Folien dienten dünne Kollodium- oder Aluminiumoxydträger und Steinsalzspaltflächen.Sehr dünne Silberschichten sind aus einzelnen Körnern aufgebaut, die keinerlei Kontakt miteinander haben, so daß solche Schichten auch keine Leitfähigkeit zeigen können. Mit zunehmender Schichtdicke werden die Zwischenräume zwischen den einzelnen Körnern aufgefüllt, und es entstehen größere Kristallite, die bei einer Schicht von 550 AE Dicke bereits Linearausdehnungen von über 5000 ÅE erreichen. Einzelne Kriställchen wachsen also mit Hilfe des neu hinzukommenden Materials und auf Kosten vieler kleinerer besonders stark an. Die Gitterkonstante von Silber wurde an solchen dickeren Schichten mit großen Kristallen zu 4,085± 0,01 ÅE bestimmt.Aluminiumschichten zeigen einen viel feinkörnigeren und feinkristallineren Aufbau als gleich dicke Silberfolien. Die Gitterkonstante des Aluminiums wurde an dicken Schichten zu a=4,05±0,01 ÅE ermittelt.Dünne Antimonschichten geben schon bei Zimmertemperatur vollkommene Orientierung der einzelnen Kriställchen mit der (0001)-Ebene parallel zur Unterlage und zeigen besonders gleichmäßige Korngröße. Mit zunehmender Schichtdicke geht dagegen diese Orientierung mehr und mehr verloren, und es treten deutlich erkennbar Verwerfungen in den Schichten auf.     

The influence of non-ionic surface active agents on the stability of polystyrene latex dispersions

Summary The influence ofn-dodecyl hexaoxyethylene glycol monoether on the stability of dispersions of polystyrene latices has been investigated by measuring the rates of flocculation, by lanthanum nitrate and hydrochloric acid, in the presence of various concentrations of the surface active agent. The adsorption isotherm for the non-ionic surface active agent on the latex surface showed that saturation adsorption was reached at about the critical micelle concentration to give a monolayer of vertically orientated molecules. A determination of the thickness of the adsorbed layer by an ultracentrifuge method confirmed the vertical orientation. In order to explain the results a theory has been developed based on the interaction between the adsorbed layers which includes a term to account for the interaction between the surface active molecule and the solvent.

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Zusammenfassung Der Einfluß vonn-Dodecyl-hexaoxyäthylen-glycolmonoäther auf die Stabilität von Dispersionen von Polystyrol-Latices wird durch Messung der Flockungsgeschwindigkeit durch Lanthannitrat und hydrochlorische Säure in Gegenwart von verschiedenen Konzentrationen überflächenaktiver Agentien untersucht. Die Adsorptionsisothermen von nichtionischen oberflächenaktiven Agentien an die Latexoberfläche zeigt, daß etwa bei der kritischen Micellkonzentration Sättigungsadsorption erreicht wird, die eine monomolekulare Schicht senkrecht orientierter Moleküle gibt.Die Bestimmung der Dicke der adsorbierten Schicht durch eine Ultrazentrifugenmethode stellt die senkrechte Orientierung sicher. Um die Ergebnisse zu erklären, wird eine Theorie entwickelt, die auf der Wechselwirkung zwischen den adsorbierten Schichten beruht, einschließend einen Term, um der Wechselwirkung zwischen den oberflächenaktiven Molekülen und dem Lösungsmittel Rechnung zu tragen.

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With 7 figures and 3 tables     

Elektronenstrahl-Mikroanalyse dünner Schichten im Submikronbereich

Zusammenfassung Anhand von Röntgenintensitäts-Messungen an ausgewählten Metallaufdampfschichten unterschiedlicher Dicke auf diversen Trägermaterialien wurden die Einflüsse von Schicht- und Substrat- material sowie der Anregungsenergie des Elektronenstrahls auf die Röntgenimpulsrate aus Dünnfilmen untersucht. Die gewonnenen Intensität/Schichtdicken-Kurven aus Einelement-Schichten werden durch eine Gaußsche Verteilungs-Funktion angenähert. Damit läßt sich über den Wendepunkt in Intensität/Schichtdicken-Kurven die Dicke eines Films aus der gemessenen relativen Röntgenintensität der Schichtstrahlung bestimmen. Die Ordinate des Wendepunktes wird als Konstante mit einem Wert von 0,48 gefunden, die Abszisse läßt sich in Beziehung zu bekannten Mikrosonde- und Materialparametern setzen. Damit erübrigt sich die bisher notwendige, zeitraubende Aufnahme von Eichkurven zur Schichtdickenbestimmung mit der Mikrosonde. In analoger Weise kann die Bestimmung der Schichtdicke von Filmen, die aus mehreren Elementen zusammengesetzt sind, durchgeführt werden, indem den jeweiligen Komponenten virtuelle Einzelschichten zugeordnet werden. Aus der Dicke der virtuellen Einzelschicht und der Materialdichte läßt sich dann der Massengehalt des betrachteten Elementes in der Schicht ermitteln.

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Electron microprobe analysis of submicron layers

Summary By means of X-ray intensity measurements on selected metal films of various thickness vapour deposited on different substrate materials, the influence of the film and substrate material as well as the energy of the electron probe on the X-ray emission rate has been investigated. In the case of one element films the intensity/layer thickness relations were described by a Gaussian distribution function. Using the inflection point on the intensity/thickness curve, one can determine the film thickness from the X-ray intensity emitted by the film. The ordinates of all inflection points were found to be constant at 0.48, the abscissae were related to the well-known parameters of the microanalyzer and the materials used. This avoids the time-consuming calibration procedures of thickness determination by microprobe analysis, currently in use.The determination of the thickness of films which are composed of more than one element can be carried out in a similar way, in which the respective components are taken virtually as several one-element layers. The composition of a multi-element film is obtained from the thicknesses and densities of the virtually one-element layers of the composite film.

     

Morphological and structural characterization of ultra-oriented polymers

Summary The morphological and structural characterisation of ultra-oriented polymers have been reviewed in the light of evidence from a variety of techniques (SEM, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, DSC and GPC).It has been shown that similarities exist between low draw samples and ultra oriented products. Fibrils and lamellar crystals are still present at the highest draw ratios. However, a key element in these structures is the development of crystalline bridges linking adjacent lamellae. The X-ray and GPC measurements indicate that the structural continuity associated with high moduli does not involve extremely long crystalline sequences. Even at the highest draw ratios the weight average crystal size does not exceed 600 Å. These results support a model for the structure of the crystalline phase in ultra oriented LPE proposed on the basis of statistical calculations.Finally, it has been emphasized that to explain some aspects of the drawing behaviour of the polymers and the superheating effects exhibited by the oriented samples, topological rather than structural arguments have to be invoked. The analysis of the deformation process and the analogies with the drawing behaviour of cross-linked LPE strongly suggest the presence of a particular molecular network in which effective junctions are provided by the crystals and amorphous entanglements.

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Zusammenfassung Die morphologische strukturelle Charakterisierung von ultrahoch orientierten Polymeren wird unter Berücksichtigung von Ergebnissen der Sekundärelektronenmikroskopie, der Röntgen- und Ramanstreuung der DSC und der Gelchromatographie (GPC) diskutiert.Es wird gezeigt, daß zwischen schwach verstreckten und ultrahoch orientierten Produkten gewisse Ähnlichkeiten bestehen. So sind Fibrillen und Kristallamellen auch bei extrem hohen Verstreckverhältnissen noch beobachtbar. Andererseits sind sog. Kristallbrücken zwischen benachbarten Kristallamellen ein charakteristisches Strukturelement ultrahoch, verstreckter Strukturen. Röntgen- und GPC-Messungen zeigen daß Strukturen mit hohem Elastizitätsmodulen nicht notwendigerweise extrem lange Kristallsequenzen enthalten müssen. Selbst bei höchsten Verstreckverhältnissen überschreitet die mittlere Kristallitlänge (Gewichtsmittel) nicht 600 Å. Hierdurch wird ein statistisches Modell für die Struktur der kristallinen Phase in LPE unterstützt.Es wird betont, daß-einige Aspekte des Verstreckverhaltens und der Überhitzung von orientierten Proben besser durch topologische als durch strukturelle Gesichtspunkte erklärt werden können. Die Analyse des Deformationsvorganges und die Analogie zum Verstreckverhalten von vernetztem LPE unterstützten stark die Vorstellung, daß man es mit einem molekularen Netzwerk zu tun hat, dessen Netzpunkte durch Kristallite und amorphe Verschlaufungen gebildet werden.

     

Orientation-dependence of the Young's modulus of high-density polyethylene filaments

Summary TheYoungs modulus of HDPE filaments cold-drawn to different extents has been determined. The orientation distribution of the crystallites, of the total molecules and of the amorphous regions have been quantitatively determined. Using a simple one-phase model to predict theYoungs moduli, it is shown that the modulus is related primarily to the average orientation of the molecules in the amorphous regions.

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Zusammenfassung DerYoungs-Modul von HDPE-Fäden, kaltgestreckt in verschiedenem Ausmaß, wurde bestimmt. Die Orientierungsverteilung der Kristallite und der Moleküle in den amorphen Bereichen wurden quantitativ bestimmt. Unter Voraussetzung eines Einphasen-Modelles für die Berechnung derYoung-Modulen wird gezeigt, daß der Modul primär mit der mittleren Orientierung der Moleküle in den amorphen Bezirken gekoppelt ist.

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With 4 figures