DE1435459C - Verfahren zur Herstellung von Faden oder Filmen aus Polycarbonaten mit ver besserten 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 Polycarbonatgebilde erhalten bei Anwen- vorzugsweise bei 1:4 bis 1:5 verstreckten Fiden 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 beson-

durch 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/mm⁸)

Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von Fä- einfach verstreckter Polycarbonatfäden und -filme den und Folien aus 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 35 chung vom 9O°/o der Bruchlast steigt von 55% ^em" Tangens 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 gedem der mit einer Meßfrequenz von 1 kHz bestimmte langenden Gebildes bestimmt und ist von 5⁰C ober-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 Nachreckung werden die mechanischen und textil- F. K r u m und F. H. M ü 11 e r als Verstreckungstechnologischen 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- kulargewicht, von der morphologischen Struktur bessert. sowie besonders vom gewählten Streckverhältnis ab.

Diese physikalische Kenngröße läßt sich nach der Während dieses Verstreckungsdispersionsgebiet bei von F.Krum und F. H. M ü 11 e r beschriebenen 45 F.Krum und F. H. M ü 11 e r für einen bei 25° C 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 120⁰C lustwinkels faserförmiger Gebilde wird vorteilhafter- (Maximum 75°C) liegt, befindet sich dieses Disperweise eine von H ear Ie im Buch Morton sionsgebiet für um 500% heiß verstreckte Fäden im und Hea rl e »Physical Properties of Textile Fibres« 50 Temperaturintervall zwischen 50 und 165°C.
(1962), S. 440, beschriebene Meßkondensatorzelle angewendet.

Zur Bestimmung der Nebenmaxima wird eine Meß- Beispiell

frequenz von 1 kHz angewendet, wobei mit dem ersten

Nebenmaximum allgemein das in Richtung tieferer ₅₅ £iri Polycarbonat auf Basis von 2,2-(4,4'-Dioxydi-Temperatur neben dem Hauptmaximum liegende erste phenyl)-propan mit einem mittleren Molekularge-Maximum verstanden wird (s. K. Huff und F. H. wicht von 32000 wird nach einem üblichen Schmelz-MUlIeT, Kolloid-Zeitschrift, 153, Heft 1 [1957], 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 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- im Verhältnis von 1:5,8 verstreckten Fäden besitzen spruchung von 90°/₀ der Bruchlast 65%· Auf Grund folgende Eigenschaften: von tg ^Messungen bei 1 kHz wird das Temperaturintervall des Verstreckungsdispersionsgebietes zwi- Reißfestigkeit... 4,26g/den sehen 50 und 135°C gefunden, mit seinem ersten Ne- 5 Bruchdehnung .. 38,5°/o

benmaximum bei 105⁰C. Bei einer Nachverstreckung E-Modul 330 kp/mm²

von 25% ^u°d Nachstreckungstemperaturen zwischen Elastizitätsgrad.. 45% (bei einer Beanspru-

100 und 110⁰C ergibt sich ein Maximalwert für die chung von 90% der Bruch-

Reißfestigkeit von 3,62 g/den bei einer Bruchdehnung last)

von 21%. Der Elastizitätsmodul erhöht sich auf io

530 kp/mm², der Elastizitätsgrad bei einer Beanspru- Auf Grund von tg <S-Messungen bei IkHz wird

chung von 90% der Bruchlast auf 93%. Erfolgt die das Temperaturintervall des Verstreckungsdispersions-Nachverstreckung bei Temperaturen unter bzw. über gebietes zwischen 80 und 160⁰C gefunden, mit seinem diesem auf 1O⁰C abgegrenzten Bereich, so ergeben ersten Nebenmaximum bei 145°C. Bei einer^lachversieh weitaus schlechtere technologische Werte. 15 Streckung/von 45% ^ur|d Nachstrecktemperaturen

zwischen 140 und 150⁰C ergeben sich die folgenden verbesserten textiltechnologischen Werte: B eispi el 2

Reißfestigkeit 5,8 g/den

Polycarbonat mit einem Molekulargewicht von ao Bruchdehnung..- 14,5% ·

75 000, hergestellt aus 4,4'-Dihydroxydiphenyl-2,2-pro- E-Modul. .. 650 kp/mm³

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 Bruch-

gedrückt unddurch Spinndüsen mit Lochdurchmessern last)

von 0,1 mm in einen geheizten Schacht eingesponnen; »5

Die durch Galetten mit einer Geschwindigkeit von Erfolgt die Nachverstreckung bei Temperaturen

150 m/Min, abgezogenen Fadenbündel werden in unter bzw. über diesem auf 10° C abgegrenzten BeKannen abgelegt. Das unverstreckte Polycarbonat- reich, so ergeben sich weitaus schlechtere technolo-Fadenbündel wird anschließend mit einem Streckver- gische Werte, und das Fadenbündel besitzt infolge hältnis von 1:4,25 bei der optimalen Temperatur 30 innerer Risse flusiges bzw. streifiges Aussehen, von 183 ⁰C verstreckt. Die Reißfestigkeit des verstreckten Materials beträgt 3,19 g/den bei einer Bruchdehnung von 36 %, der Elastizitätsmodul 290 kp/mm² und Beispiel 4 der Elastizitätsgrad bei einer Beanspruchung von

90% der Bruchlast 72%. Auf Grund von tg<5-Mes- 35 Ein Schmelzcarbonat auf Basis von 4,4'-Dihydroxysungen bei 1 kHz wird das Temperaturintervall des diphenylsulfid mit einem mittleren Molekulargewicht Verstreckungsdispersionsgebietes zwischen 70 und von 48 000 wird nach einem üblichen Schmelzspinn-155°C gefunden, mit seinem ersten Nebenmaximum verfahren bei Temperaturen von 260 bis 270⁰C aufbei 130⁰C. Bei einer Nachverstreckung von 30% geschmolzen und aus Düsen mit einem Lochdurch- und Nachstrecktemperaturen zwischen 125 und 135°C 40 messer von 0,3 mm gesponnen. Die abgekühlten und ergibt sich ein Maximalwert für die Reißfestigkeit von erstarrten Fäden werden mit einer Geschwindigkeit 4,3 g/den bei einer Bruchdehnung von 17%. Der von 550 m/Min, aufgespult. Die bei einer optimalen Elastizitätsmodul erhöht sich auf 570 kp/mm², der Strecktemperatur von 118°C im Verhältnis 1:3,7 Elastizitätsgrad bei einer Beanspruchung von 90% verstreckten Fäden besitzen folgende Eigenschaften: der Bruchlast auf 96%. Erfolgt die Nachverstreckung 45

bei Temperaturen unter bzw. über diesem auf 10⁰C Reißfestigkeit... 2,1 g/den

abgegrenzten Bereich, so ergeben sich weitaus schlech- Bruchdehnung .. 36%

tere technologische Werte. E-Modul. .. 240 kp/mm²

. Elastizitätsgrad.. 55 % (bei einer Beanspru-

50 chung-von 90% der Bruch-.

Beispiel3 last)

Polycarbonat auf Basis von 4,4'-Dihydroxydiphenyl- Die optimale Nachstrecktemperatur der verstreckten

2,2-propan mit einem Molekulargewicht von 68 000 Fäden ergibt sich auf Grund von tg (5-Messungen im

wird in Methylenchlorid zu einer 22%igen Lösung 55 Verstreckungsdispersionsgebiet (30 bis 105⁰C) zu

gelöst, durch eine Filterpresse gedrückt und einem 75 ±5°C. Die in diesem engen Temperaturintervall

Mischorgan zugeführt. In dieses Mischorgan wird um 25% nachgereckten Fäden zeichnen sich durch

außerdem eine Mischung aus Methylglykolacetat und folgende verbesserte Eigenschaften aus:

Methylenchlorid in einem solchen Verhältnis und einer Reißfestiekeit 2 6e/den

solchen Menge eingedüst, daß eine 17,5%>ge Poly- 60 Bruchdehnung 18°/

carbonatlösung mit einem Gehalt an Methylglykol- E Modul 420 kp -τ*

acetal von 42 % bezogen auf Polycarbonat, resultiert. Elastizitätsgräd'.'. 88% (b* einer Beanspru-

D.e so nut der Zusatzkomponente intensiv gemischte _chu ° _{yon %c/ def B}^

Polycarbonatlosung wird durch Spinndüsen mit Loch last»

durchmesser!: von 0,12 mm in einen geheizten Schacht 65

eingespcrmen. Die durch Galetten mit einer Geschwin- Die außerhalb dieses engen Temperaturbereiches

digkeit von 160 m/Min, abgezogenen Fäden werden von 75 ± 5° C nach verstreckten Fäden besitzen schlech-

aufgespult. Die bei der optimalen Strecktemperatur 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.

   pe-