DE1435459B - Verfahren zur Herstellung von Faden oder Filmen aus Polycarbonaten mit verbes serten mechanischen und technologischen Eigenschaften - Google Patents

Description

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Es ist bekannt, daß die mechanischen und textil- bügel, Heizplatten, Heizstäbe, mit Heißluft bzw. heißen technologischen Eigenschaften von kristallisations- inerten Gasen gespeiste Düsen und Rohre, Heißluftfähigen, thermoplastischen, synthetischen Hochpoly- kammern, Heizbäder usw. Besonders vorteilhaft merengebilden, wie Fäden, Filme, Folien, Bänder lassen sich Fadenbündel bis zu einem Gesamttiter und Drähte, durch Verstreckung wesentlich ver- 5 von etwa 1000 den auf Heizbügeln und Heizgaletten bessert werden. Weiterhin ist bekannt, daß die Ver- und ein Fadenkabel mit einem Titer bis zu etwa 10^e Streckung im allgemeinen bei einer Temperatur er- den auf Heizplatten nachverstrecken. folgt, die zwischen Einfrier- und Schmelztemperatur Das Nachstreckverhältnis hängt außer von der Art liegt. Die optimale Verstreckungstemperatur innerhalb des Polycarbonates vom Molekulargewicht und von dieses weiten Temperaturbereiches liegt für Poly- io der Molgewichtsverteilung sowie weiterhin besonders carbonat in dem gleichen engen Temperaturintervall, von den gewählten Spinn- und Streckbedingungen in dem der Tangens des dielektrischen Verlustwinkels ab. Es.liegt für kristallin gesponnene und 1:3 bis 1:6 ein Maximum erreicht. Die vorzugsweise 1:3 bis 1:5 verstreckte Fäden und Filme zwischen 5 und 100%> verstreckten Pölycarbonätgebilde erhalten bei Anwen- vorzugsweise bei 1:4 bis 1:5 verstreckten Fäden zwidung dieser Verstreckungstemperatur im.allgemeinen 15 sehen 20 und 50%· Die so nachgereckten Fäden und Reißfestigkeiten zwischen 3,2 und 4,2 g/den bei Bruch- Filme erhalten Reißfestigkeiten bis zu 5,8 g/den bei dehnungen von 25 bis 35 %. Die erreichten Festigkeits- Bruchdehnungen von 10 bis 20 %· und Dehnungswerte werden weitgehend bestimmt Durch die Nachreckung werden außerdem besondurch die Art des Polycarbonates, durch den Poly- ders die elastischen Eigenschaften des fadenförmigen merisationsgrad und durch die Molekulargewichts- 20 Materials entscheidend verbessert. So lassen sich die verteilung. üblichen Werte für den E-Modul (200 bis 400 kp/mm²) Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von Fä- einfach verstreckter Polycarbonatfäden und -filme den und Folien auch hochmolekularen Polycarbo- durch die Nachverstreckung auf 500 bis 700 kp/mm² naten bekannt, bei dem die Fäden oder Folien in dem erhöhen. Der Elastizitätsgrad bei einer Beanspru-Temperaturbereich verstreckt werden, bei dem der 25 chung vom 90% der Bruchlast steigt von 55% einTangens des dielektrischen Verlustwinkels ein Maxi- fach verstreckter Fäden und Filme auf 100% bei den mum aufweist. nachgereckten Gebilden. ■

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Weiterhin zeichnen sich die erfindungsgemäß nachFäden oder Filmen aus linearen, kristallisierbaren gereckten Gebilde durch eine größere Lösungsmittel-Polycarbonaten mit hoher Zugfestigkeit und Dehn- 30 beständigkeit infolge verbesserter Kristallinität aus. barkeit gefunden, daß erfindungsgemäß dadurch ge- Die optimale Nachstrecktemperatur wird durch Meskennzeichnet ist, daß die verstreckten Fäden oder Filme sung des Tangens des dielektrischen-Verlustwinkels in dem Temperaturbereich nachverstreckt werden, bei (tg δ) des verstreckten und zur Nachverstreckung ge-' dem'der mit einer M^eßfrequenz von 1 kHz bestimmte ' langenden Gebildes bestimmt und ist von 5⁰C ober-

¹ Tangens des dielektrischen Verlustwinkels sein erstes 35-halb bis 5⁰C unterhalb des Maximums zu wählen.

Nebenmaximum besitzt. Durch dieses Verfahren der Die Temperaturlage und absolute Größe des von

Nachrechnung werden die mechanischen und textil- F. K r u m und F. H. M ü 11 e r als Verstreckungs-

technologischen Eigenschaften von hochmolekularen dispersionsgebiet bezeichneten Nebenmaximums ist

Polycarbonatgebilden, insbesondere auf Basis von für jedes geformte Gebilde eines jeden Polycarbonates Di-monohydroxy-diarylalkanen, -sulfonen, -sulfoxy- 40 je nach der angelegten Frequenz verschieden und

den, -sulfiden oder -äthern bzw. Mischungen dieser hängt außerdem vom chemischen Aufbau, vom MoIe-

Dihydroxyverbindungen untereinander wesentlich ver- kulärgewicht, von der: morphologischen Struktur

bessert. sowie besonders vom gewählten Streckverhältnis ab.

Diese physikalische Kenngröße läßt sich nach der Während dieses Verstreckungsdispersionsgebiet bei

von F. Kr um und F.H.Müller beschriebenen 45 F. Kr um und F. H. Müll e r für einen bei 25⁰C

Methode (Kolloid-Zeitschrift, 164 [1959], S. 81 bis um 90% verstreckten Film bei einer Frequenz von

107) experimentell bestimmen. Zur Messung des Ver- 1 kHz im Temperaturbereich zwischen 40 und 12O⁰C

lustwinkels faserförmiger Gebilde wird vorteilhafter- (Maximum 75⁰C) liegt, befindet sich dieses Disper-

. ..weise eine von H earLe im Buch Morton sionsgebiet für um 500% heiß verstreckte Fäden im

"und Hearl e »Physical Properties of Textile Fibres« 50 Temperaturintervall zwischen 50 und 165°C. -■

(1962), S. 440, beschriebene Meßkondensatorzelle an- -'-gewendet.

... Zur Bestimmung der .Nebenmaxima wird eine Meß- Beispiel 1

frequenz von 1 kHz angewendet, wobei mit dem ersten

Nebenmaximum allgemein das in Richtung tieferer ₅₅ Ein Polycärbonat auf Basis von 2,2-(4,4'-Dioxydi-Temperatur neben dem Hauptmaximum laufende erste phenyl)-propan mit einem mittleren Molekularge-Maximum verstanden wird (s. K. Huff und F. H. wicht von 32 000 wird nach einem üblichen Schmelz-Müller, Kolloid-Zeitschrift, 153, Heft 1 [1957_O, ' spinnverfahren 'bei Temperaturen von 290 bis 300⁰C S. 5 bis 28(. aufgeschmolzen und aus Düsen mit einem Loch-Für den erfindungsgemäßen Nachstreckungsprozeß 60 durchmesser von 0,25 mm gesponnen. Die durch eignen sich besonders fadenförmige Gebilde mit ver- Luftanblasung im Spinnschacht zum Erstarren gebesserter Kristallinität, wie sie nach bekannten Ver- brachten Fäden werden mit einer Geschwindigkeit fahren (deutsche Patente 1 282 842, 1 274 274 und von 320 m/Min, aufgespult. Diese unverstreckten 1 283 432) hergestellt werden können. Die Nachver- Polycarbonatfäden werden anschließend mit einem Streckung kann am besten kontinuierlich nach er- 65 Streckverhältnis von 1: 3,5 bei der optimalen Temfolgter Verstreckung bei Anwendung der gleichen peratur von 175°C verstieckt. Die Reißfestigkeit Heiz- und Streckelemente vorgenommen werden, wie des verstreckten Materials beträgt 2,95 g/den bei sie bei Streckprozessen üblich sind: Heizgaletten, Heiz- einer Bruchdehnung von 34 %» der Elastizitätsmodul

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250 kp/mm² und der Elastizitätsgrad bei einer Bean- aufgespult. Die bei der optimalen Strecktemperatur spruchung von 90% der Bruchlast 65%. Auf Grund im Verhältnis von 1:5,8 verstreckten Fäden besitzen von tg (5-Messungen bei 1 kHz wird das Temperatur- folgende Eigenschaften:
Intervall des Verstreckungsdispersionsgebietes zwi- Reißfestigkeit... 4,26g/den

sehen 50 und 135°C gefunden, mit seinem ersten Ne- ^5 Bruchdehnung 3δ'5^ο/
benmaximum bei 105° C. Bei einer Nachverstreckung E-Modul " 33o'kp/mm²

von 25% und Nachstreckungstemperaturen zwischen ElastizitätsgracL '. 45% (bei einer Beanspru-

100 und 110°C ergibt sich em Maximalwert fur die _{ch VOQ 9Q0}, _{der Bruch}.

Reißfestigkeit von 3,62 g/den bei einer Bruchdehnung j_asty

von 21%· Der Elastizitätsmodul erhöht sich auf io

530 kp/mm², der Elastizitätsgrad bei einer Beanspru- Auf Grund von tg <5-Messungen bei 1 kHz wird

chung von 90% der Bruchlast auf 93%· Erfolgt die das Temperaturintervall des Verstreckungsdispersions-Nachverstreckung bei Temperaturen unter bzw. über gebietes zwischen 80 und 160° C gefunden, mit seinem diesem auf 10⁰C abgegrenzten Bereich, so ergeben ersten Nebenmaximum bei 145⁰C. Bei einer Njaphversich weitaus schlechtere technologische Werte. 15 Streckung von 45% ^und Nachstrecktemperaturen

zwischen 140 und 150° C ergeben sich die folgenden verbesserten textiltechnologischen Werte:
B ei spi e1 2

Reißfestigkeit... 5,8 g/den

Polycarbonat mit einem Molekulargewicht von 20 Bruchdehnung.. 14,5%

75 000, hergestellt aus 4,4'-Dihydroxydiphenyl-2,2-pro- E-Modul 650 kp/mm²

pan und Phosgen, wird in Methylenchlorid zu einer Elastizitätsgrad.. 100% (bei einer Beanspru-

20,5%igen Lösung gelöst, durch eine Filterpresse chung von 90% der Bruchgedrückt und durch Spinndüsen mit Lochdurchmessern last)

von 0,1 mm in einen geheizten Schicht eingesponnen. 25

von 0,1 mm in einen geheizten Schacht eingesponnen. Erfolgt die Nachverstreckung bei Temperaturen

Die durch Galetten mit einer Geschwindigkeit von unter bzw. über diesem auf 10° C abgegrenzten Be-150 m/Min, abgezogenen Fadenbündel werden in reich, so ergeben sich weitaus schlechtere technolo-Kannen abgelegt. Das unverstreckte Polycarbonat- gische Werte, und das Fadenbündel besitzt infolge Fadenbündel wird anschließend mit einem Streckver- 30 innerer Risse flusiges bzw. streifiges Aussehen,
hältnis von 1:4,25 bei der optimalen Temperatur

von 183° C verstreckt. Die Reißfestigkeit des verstreck- .

ten Materials beträgt 3,19 g/den bei einer Bruchdeh- Beispiel 4

nung von 36 %, der Elastizitätsmodul 290 kp/mm² und

der Elastizitätsgrad bei einer Beanspruchung von 35 Ein Schmelzcarbonat auf Basis von 4,4'-Dihydroxy-90% der Bruchlast 72%. Auf Grund von tg<5-Mes- diphenylsulfid mit einem mittleren Molekulargewicht sungen bei IkHz wird das Temperaturintervall des von 48 000 wird nach einem üblichen Schmelzspinn-Verstreckungsdispersionsgebietes zwischen 70 und verfahren bei Temperaturen von 260 bis 270° C auf-155°C gefunden, mit seinem ersten Nebenmaximum geschmolzen und aus Düsen mit einem Lochdurchbei 130° C. Bei einer Nachverstreckung von 30% 40 messer von 0,3 mm gesponnen. Die abgekühlten und und Nachstrecktemperaturen zwischen 125 und 135°C erstarrten Fäden werden mit einer Geschwindigkeit ergibt sich ein Maximalwert für die Reißfestigkeit von von 550 m/Min, aufgespult. Die bei einer optimalen 4,3 g/den bei einer Bruchdehnung von 17%. Der Strecktemperatur von 118°C im Verhältnis 1:3,7 Elastizitätsmodul erhöht sich auf 570 kp/mm², der verstreckten Fäden besitzen folgende Eigenschaften: Elastizitätsgrad bei einer Beanspruchung von 90% 45

der Bruchlast auf 96%. Erfolgt die Nachverstreckung Reißfestigkeit... 2,1 g/den

bei Temperaturen unter bzw. über diesem auf 10°C Bruchdehnung ..36%

abgegrenzten Bereich, so ergeben sich weitaus schlech- E-Modul 240 kp/mm^a

tere technologische Werte. Elastizitätsgrad.. 55% (bei einer Beanspru-

50 chung von 90 % der Bruchlast)
Beispiel 3

Die optimale Nachstrecktemperatur der verstreckten

Polycarbonat auf Basis von 4,4'-Dihydroxydiphenyl- Fäden ergibt sich auf Grund von tg (5-Messungen im 2,2-propan mit einem Molekulargewicht von 68 000 55 Verstreckungsdispersionsgebiet (30 bis 105° C) zu wird in Methylenchlorid zu einer 22%igen Lösung 75±5°C. Die in diesem engen Temperaturintervall gelöst, durch eine Filterpresse gedruckt und einem um 25% nachgereckten Fäden zeichnen sich durch Mischorgan zugeführt. In dieses Mischorgan wird folgende verbesserte Eigenschaften aus:
außerdem eine Mischung aus Methylglykolacetat und Reißfestigkeit... 26 g/den

Methylenchlorid in einem solchen Verhältnis und einer 60 Bruchdehnung ' 18^>0/
solchen Menge eingedüst, daß eine 17,5%ige Poly- E-Modul 420 kp/mm²

carbonatlösung mit einem Gehalt an Methylglykol- Elastizitätsgrad.'. 88% (bei einer Beanspru-

acetat von 42 %, bezogen auf Polycarbonat, resulfcert. ^fa _chun' ° ;_{on 90 0/ der Br}£_ch_

Die so mit der Zusatzkomponente intensiv gemischte j ^

Polycarbonatlösung wird durch Spinndüsen mit Loch 65

durchmessern von 0,12 mm in einen geheizten Schacht Die außerhalb dieses engen Temperaturbereiches

eingesponnen. Die durch Galetten mit einer Geschwin- von 75 ± 5° C nachverstreckten Fäden besitzen schlechdigkeit von 160 m/Min, abgezogenen Fäden werden tere textiltechnologische Werte.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Filmen aus linearen, kristallisierbaren Polycarbonaten mit hoher Zugfestigkeit und Dehnbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die verstreckten Fäden oder Filme in dem Temperaturbereich nachverstreckt werden, bei dem der mit einer Meßfrequenz von 1 kHz bestimmte Tangens des dielektrischen Verlustwinkels sein erstes Nebenmaximum besitzt.