DE1963766A1

DE1963766A1 - Anstreichpinselborste und Verfahren zur Herstellung derselben

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Publication number: DE1963766A1
Application number: DE19691963766
Authority: DE
Inventors: Curtin Dennis Edward; Hansen John Edward
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1968-12-19
Filing date: 1969-12-19
Publication date: 1970-07-09
Also published as: JPS5010355B1; NL6919097A; BE741084A; BR6914291D0; GB1291986A; CH523343A; FR2026544A1; DE1963766B2; SE359437B

Description

.E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY ' 10th and Market Streets, Wilmington, Delaware 19 898, V.St.A.

Anstreichpinserborste und Verfahren zur Herstellung derselben

Bisher wurden für Anstreichpinselborsten Naturborsten oder verschiedene Kunstharze verwendet. Die besseren Anstreichpinselborsten wurden aus Polyamiden hergestellt, von denen PoIyhexamethylensebaoinsäureamid in Anbetracht" seines Zugelastizitätsmoduls, seiner Biegeerholung und seiner Eignung für die Spitzenspaltung und Spitzenverfeinerung im allgemeinen als der beste Werkstoff angesehen wird. Wenn Anstreichpinsel für Wasserfarben, wie die üblichen latex-Wandanstrichfarben und Hausanstrichfarben, oder für Überzugsmittel auf Alkoholbasis, wie Schellack, verwendet werden, erleiden sie im allgemeinen eine Beeinträchtigung ihrer Eigenschaften, weil V/asser oder Alkohol sich in den Borsten lösen und sie dadurch erweichen.

Polyester wurden bisher zur Herstellung von Anstreichpinselborsten als ungeeignet betrachtet. Der gebräuchliche Polyester ist Polyäthylenterephthalat; dieser eignet sich aber nicht für die Herstellung von Anstreichpinselborsten, weil solche Borsten

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eine unzureichende Biegeerholung, einen zu hohen Modul (Steifigkeit oder Biegeelastizitätsmodul) aufweisen, zu steif sind und sich nicht gut für die Spitzenverfeinerung und für die Spitzenspaltung eignen. Auch andere Polyester der Terephthalsäure haben sich als für die Herstellung von Anstreichpinsel-"borsten als ungeeignet erwiesen. Polypropylenterephthalat is-c nicht zufriedenstellend für die Herstellung von Anstreichpinselborsten, v/eil die Borsten nicht steif genug sind, und die Fäden sich infolge übermässiger Schrumpfung bei der V/ärmefixierung, wobei es zu zahlreichen Fadenbrüchen kommt, schlecht verarbeiten lassen und sich auch nicht für die Spitzenspaltung eignen. Polypentylenterephthalat lässt sich überhaupt nicht zu Borstenfäden verarbeiten. Polyhexylenterephthalat eignet sich ebenfalls nicht zur Herstellung von Anstreichpinselborsten, weil es seinen Biegeelastizitätsnodul (Steifigkeit) in verschiedenen Farblösungsmitteln schlecht beibehält und der Modul sich in dem beim Anstreichen gewöhnlich herrschenden Temperaturbereich (20 bis 30° C) erheblich ändert.

Es wurde nun gefunden, dass Poly-(butylen-1,4-terephthalat) unter den Terephthalsäurepolyestern eine einzigartige Stellung einnimmt, indem die aus diesem Polyester hergestellten-Borsten eine besondere Kombination von ausgezeichneter Biegeerholung, zufriedenstellendem Elastizitätsmodul, auch in nassem Zustand in Farblösungsmitteln, besonders leichter Verarbeitbarkeit zu Fäden, zufriedenstellender Temperaturabhängigkeit des Moduls und ausgezeichneter Eignung zur Spitzenspaltung und Spitzenverfeinerung aufweisen.

Im Sinne der Erfindung wird ein Faden von etwa 0,15 bis 1 mm Durchmesser aus Poly-(butylen-1,4-terephthalat) mit einer inhärenten Viscosität (bestimmt an einer Lösung von 0,5 g Polyester; in 100 ml eines Gemisches aus 40 $ Setrachloräthan und 60 ^ Phenol) von 0,5 bis 1,5 ersp^onnen. Der Faden wird dann orientiert, indem er auf das etwa 3,5- bis 5,5-fache seiner ur- : sprünglichen Länge verst'reckt wird. Zum Orientieren des Fadens eignet sich das herkömmliche Aggregat aus einer langsam laufen-

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den und einer schnell laufenden Walze. Einfache Verstreckung ist geeignet; man kann die Verstreckung jedoch auch in zwei oder drei Stufen durchführen. Each einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man eine Fadenabzugsvorrichtung für verjüngte Fäden, wie sie in der USA-Patentschrift 2 418 492 beschrieben ist, um aus der Spinndüse verjüngte Fäden zu erhalten, die dann orientiert werden. Bei der Herstellung eines verjüngten Fadens soll das Reck- oder Orientierungsverhältnis des Fadens as Fuss einer jeden Borste etwa 3,5 bis 4,5 und an der Spitze etwa 3,5 bis 5,5 betragen. Der Durchmesser der Spitze eines solchen verjüngten Fadens vor der Spitzenverfeinerung beträgt vorzugsweise das 0,5- bis 0,75-fache des Durchmessers des Borstenfusses. Daher kann der maximale Borstendurchmesser bei verjüngten 3orsten in Bereich von etwa 0,15 bis 0,5 mm und der minimale Durchmesser im Bereich von etwa 0,075 bis 0,38 mm variieren. Der VeratreckungsVorgang kann bei 25 bis 100° C in einer Flüssigkeit, wie Wasser, oder bei 300 bis 400° C in einem Gas, wie Luft, durchgeführt werden. Im Falle eines Flüssigkeitsbades wendet man vorzugsweise Temperaturen von 70 bis 90° C an. Das Erhitzen lässt sich leicht mit Hilfe von elektrischen Erhitzern, durch Überleiten heisser Gase über die Fäden oder durch Hindurchleiten oar Fäden durch ein erhitztes Flüssigkeitsbad durchführen.

Nach dem Verstrecken werden die Fäden vorzugsweise wärmefixiert, damit die Borsten eine gute Biegeerholung erhalten. Die Wärmefixierung kann unter Spannung oder ohne Spannung erfolgen; vorzugsweise lässt man die Fäden bei der Wärmefixierung sich um 5 bis 15/3 ihrer. Länge zusammenziehen. Diese Entspannung bei der Wärraefixierung führt zu einer besseren Geradlinigkeit der Fäden, wenn auch eine Entspannung nicht immer erforderlich ist, um Geradlinigkeit zu erzielen. Die Wärmefixierung kann in einem Gas, z.B. durch überleiten von heisser Luft über die Fäden, oder in einem Flüssigkeitsbad, z.B. durch Hindurchleiten der Fäden durch ein Ölbad, erfolgen. Bei der Wärmefixierung sollen die Fäden 30 bis 90 Sekunden in einem Gas oder 2 bis 10 Sekunden in einem Flüssigkeitsbad bleiben. Für die Wärmefixierung in Gasen

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eignen sich Temperaturen von 150 "bis 200° C, während bei Verwendung von Flüssigkeitsbädern Temperaturen von 140 bis 200 O geeignet sind.

• ·

Dann werden die Fäden zu Borsten zerschnitten, die für die Spitzenverfeinerung und Spitzenspaltung zu Bündeln von etwa 2,5 bis 5 cm Durchmesser zusammengefasst werden. Für die Spitzenverfeinerung und Spitzenspaltung eignen sich die aus den USA-Patentschriften 2 677 005 und 2 911 761 bekannten Vorrichtungen. Vorzugsweise erfolgt die Spitzenverfeinerung mittels einer nassen Schleifscheibe unter Verwendung eines Gemisches aus Wasser und Schmieröl als Kühlmittel und Schleifhilfsmittel. Die Bündel von noch unverfeinerten Borsten (die alle die gleiche Länge haben) werden in Klemmen eingespannt und die Spitzen über eine Reihe von Schleifrädern hinweggeführt, die ungefähr die äussersten 9,5 mm des Endes einer jeden Borste zu einer feinen Spitze schleifen.

Der Spaltvorgang kann durchgeführt werden, indem man ein Bündel von Borsten, deren Spitzen bereits verfeinert worden sind, über eine Reihe von rotierenden Messern hinwegführt, in welchem Falle die meisten Borsten buschige Spitzen mit etwa 4 bis 10 faserigen Verzweigungen haben. Vorzugsweise werden die Borstenbündel vor der Spitzenspaltung mit einer Flüssigkeit, wie einem Gemisch aus Wasser und Schmieröl, wie es auch für die Spitzenverfeinerung verwendet wird, angefeuchtet. Für die Spitzenspaltung können die herkömmlichen Spaltmaschinen verwendet werden, wie sie auch für die Spitzenspaltung von Polyamidborsten und anderen Anstreichpinselborsten üblich sind. Gegebenenfalls können die Borsten "mikrogespalten¹¹ werden. Dies lässt sich am leichtesten bewerkstelligen, indem man zunächst einen Pinsel mit zugespitzten, aber nicht gespaltenen Borstenenden herstellt. Die Borstenenden werden dann mit Stäben oder ähnlichen Werkzeugen geschlagen, die kleine Vorsprünge oder Rippen, wie Gewindegänge einer Schraube, aufweisen. Mikrogespaltene Borsten haben im allgemeinen 10 bis 20 Mikrohaarverzweigungen an der Spitze.

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Pinseltorsten aus Poly-(butylen-1,4-terephthalat), die in der obigen Weise verarbeitet worden sind, haben feine, schlanke Spitzen mit starken, mehrendigen Verzweigungen, wie sie aus den herkömmlichen Polyesterfäden nicht herstellbar sind.

Beispiel 1

Poly-(butylen-1,4-terephthalat)-flocken mit einer inhärenten Viscosität von 0,7, bestimmt an einer Lösung von 0,5 g Polyester in 100 ml eines Gemisches aus 60 fo Phenol und 40 "/» Tetrachloräthan, werden zunächst 20 Stunden im Ofen im Stickstoffstrom bei 100° C und dann weitere 24 Stunden im Stickstoffstrom bei 160° 0 getrocknet. Mit den Flocken wird eine 3,175 cm-Schneckenstrangpresse mit Einzelschnecke beschickt, deren Austrittsöffnung unmittelbar mit dem Einlass einer Getriebepumpe verbunden ist. Der in der Strangpresse aufgeschmolzene Polyester wird auf 255° C gehalten. Die Getriebepumpe treibt den geschmolzenen Polyester durch ein Siebpackungs- und Lochscheibenaggregat und dann durch eine Dreiloch-Spinndüse, deren Löcher einen Durchmesser von 1,016· mm haben. Der Austritt aus der Spinndüse erfolgt senkrecht nach unten in ein Kaltwasserbad von 25° C. Die Wasseroberfläche befindet sich etwa 2,54 cm unter der Spinndüse. Die Abzugseinrichtung macht von Kautschukklemmwalzen Gebrauch, die mit einer periodisch wechselnden Oberflächengeschwindigkeit umlaufen, wie es in der USA-Patentschrift 2 418 492 beschrieben ist, so dass ein Strang entsteht, dessen Durchmesser von 0,4064 bis 0,6096 mm variiert, wobei die Abstände zwischen wiederkehrenden Punkten von maximalem und minimalem Durchmesser etwa 6,35 cm betragen. Die "verjüngten" Fäden werden mit Hilfe einer langsam laufenden und einer sehneil laufenden Walze auf das 4- bis 4,2-faohe verstreckt, wobei als Reckhilfsmittel zwischen der langsam laufenden und der schnell laufenden Walze ein Ofen mit einer Lufttemperatur von 350 bis 400 0 verwendet wird.

Der Faden wird auf eine Spule gewickelt und dann in einem zweiten Arbeitsvorgang bei einer Verweilzeit von 40 Sekunden durch einen auf 170 bis 180° 0 gehaltenen Heissluftofsn geleitet. Beim

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Durchgang durch· den Ofen lässt man den Faden sich um 10 fo seiner länge zusammenziehen, um die Geradlinigkeit des Faden3 zu verbessern, wenn er zu Borsten geschnitten und gebündelt wird. Durch die Wärmefixierung wird ausserdem die maximale Biegeerholung des Pertigerzeugnisses erzielt.

Nach dem Spinnen, Verstrecken und Wärmefixieren in Form eines zusammenhängenden Fadens wird der Faden an den Stellen seines geringsten Durchmessers zerschnitten, und die Stücke, die mindestens die doppelte länge wie da3 gewünschte Fertigerzeugnis, in diesem Falle etwa 25,4 cm, und einen Bereich von maximalen zu minimalen Durchmessern von 0,3048 bis 0,1872 mm aufweisen, werden zu nach beiden Enden hin verjüngten Bündeln zusammengefasst. Diese werden dann zu Borsten aus einfach verjüngten Bündeln von 8,89 bis 9»16 cm Länge geschnitten. Dann werden die Borsten an den Spitzen abgeschliffen, indem man die Enden der Fadenbündel von einem Durchmesser von etwa 3,81 cm über eine länge von 1,27 bis 1,59 cm mehrmals mit Schleifscheiben von 25,4- cm Durchmesser und 2,54 cm Breite (ITr. A 46-O5VI) bearbeitet, wobei man die Fäden in einer sich ständig drehenden Klemme eingespannt hält, um alle Seiten der Fäden der Wirkung der Schleifscheiben auszusetzen. Hierbei wird eine wässrige Lösung, die ein Schmiermittel ("SuIfο 5000". der SuIfo, Inc.) in Mengen von 2 i» enthält, ständig auf die Bündel und Schleifscheiben als Kühl- und Schleifhilfsmittel aufgesprüht.

Dann werden die Borsten an den Enden gespalten, indem die Bündel aus abgeschliffenen Borsten in einer Spaltmaschine nach Baer über eine Reihe von 48 rotierenden, zugespitzten Klingen von je 7»62 cm Durchmesser hinweggeführt werden.

Hierdurch v/erden die Spitzen nahezu sämtlicher Borsten in vier oder mehr Teile (Verästelungen) aufgespalten. Dabei werden die/ Borsten mit der gleichen wässrigen Lösung befeuchtet, die auch bei dem SchleifVorgang verwendet wurde. Die liefe der Aufspaltung lässt sich leicht im Bereich von 0,32 bis 0,635 cm variieren, indem man die Grenzfläche zwischen den Messern und den Bündelspitzen entsprechend einstellt. Die Wahl der Spaltungs-

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tiefe richtet sich nach der Länge der Borsten und der gewünschten Art des Pinsels. Diese Borsten lassen sich in eine bedeutend höhere Anzahl von Verästelungen aufspalten, als es bisher nach ähnlichen Verfahren mit Polyamidborsten oder Polyäthylenterephthalatborsten möglich war.

Dann werden die Borsten zu einem 10,16 cm breiten und 2,54 cm dicken Anstreichpinsel verarbeitet, der 100 g Fäden enthält, von denen 70 # an ihren Enden bis zu einer Tiefe von 0,476 bis 0,635 cm gespalten sind. Bei der Prüfung mit einer Ölfarbe aus 35 $> Träger und 65 # Pigment, wobei der Träger zu 3 i° aus einem trocknenden öl, zu 70 # aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen und zu 27 i» aus So ja-Alkydharz und das Pigment zu 21 fi aus Titandioxid, zu 3 i> aus Zinkoxid, zu 74 # aus Calciumcarbonat und zu 2 $ aus Diatomeenerde besteht, zeigt der Pinsel einen "Abstrich" von 4,5 g, eine "Farbabgabe¹¹ von 22,9 g und eine "Deckfähigkeit¹¹ von 1000 cm².

Die "Farbabgabe¹¹ ist das mittlere Gewicht der Anstrichfarbe, die von einem eingetauchten Pinsel beim Anstreichen mit Hilfe einer genormten Vorrichtung auf eine Oberfläche übertragen wird. Für diesen Test wird der Pinsel vorbereitet, indem er 24 - 4 Stunden in Testbenzin gehalten und Jar-¹ 24 - 4 Stunden an der Luft trocknen gelassen wird. Die Borsten werden dann viermal vom Fuss zur Spitze hin gekämmt. Hierauf werden sie 24.- 4 Stunden bei 23 - 2° C und 50 - 5 $ relativer Luftfeuchtigkeit konditioniert. Die Viscosität der Farbe wird bestimmt, un bei Vergleichsprüfungen mit verschiedenen Anstreichpinseln gleichmassige Bedingungen zu erhalten. Der Pinsel wird in dem Halter einer Anstreichmaschine so befestigt, dass seine Spitze über die anzustreichende Fläche hinausragen würde, wenn sie nicht durch diese Fläche um 3/8 der Borstenlänge, gemessen bis zum Endring, abgebogen würde. Pinsel und Halter werden gewogen. Der Pinsel wird 3-0,1 Minuten bis zur Hälfte der Borstenlänge, gemessen bis zum Endring, in die Farbe getaucht. Dann wird der Pinsel herausgezogen und 60 Sekunden abtropfen gelassen, worauf Pinsel und Halter wieder gewogen werden. Nach dem Anbringen von

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Papier an Ort und Stelle setzt man den Pinsel in die Anstreich-' maschine ein -und lässt· ihn 60 Striche von 89 cm Länge ausführen, wobei man das Papier nach je 20 Strichen auswechselt. Dann werden Pinsel und Halter wieder gewogen. Der Pinsel wird wieder bis zur gleichen Tiefe, diesmal aber nur 30 Sekunden, in die Farbe getaucht und 30 Sekunden abtropfen gelassen, worauf die oben beschriebenen Vorgänge des Anstreichens und Wagens wiederholt werden. Das'letztgenannte Verfahren wird so lange wiederholt, bis fünf aufeinanderfolgende Versuche einen Bereich von 2,0 g oder weniger ergeben, oder bis 15 Werte erhalten worden sind. Die angegebenen Zahlen sind Mittelwerte aus diesen. Werten.

Zur Bestimmung des "Abstrichs" beginnt man nach dem gleichen Verfahren wie bei der Bestimmung der "Farbabgabe", indem man den Pinsel 3-0,1 Minuten bis zur Hälfte der Borstenlänge, gemessen bis zum Endring, in die Farbe taucht. Dann wird der Pinsel herausgezogen und 60 Sekunden abtropfen gelassen. Hierauf setzt man den Pinsel in die Anstreichmaschine ein und streicht eine schwarze, 9_f16 cm breite und nur 10,43 cm lange Morest-Form in einem Strich an, worauf man die Pappform wiegt. Der "Abstrich" ist die Menge an Farbe, die bei diesem ersten Strich auf die 9,16 cm breite und 10,43 cm lange Form übertragen wird.

Die "Deckfähigkeit" wird unmittelbar nach Beendigung der Prüfung auf Farbabgabe bestimmt, indem der Pinsel 30 Sekunden in genormter Weise in die Farbe getaucht, dann herausgezogen und 30 Sekunden abtropfen gelassen wird.

Eine schwarze Korest-Form (der Firma Morest Co.) von 89 cm Länge und 9»16 cm Breite wird in die Anatreichmaschine in der Mitte des vom Pinsel zu erzeugenden Farbflecks eingesetzt und dann mit der Anzahl von Pinselstrichen, bis zu einem Minimum von sechs Strichen, angestrichen, die erforderlich ist, um die · Form mit Farbe zu bedecken. Dann wird die Morest-Form entfernt und trocknen gelassen. Ohne Wiedereintauchen des Pinsels werden dann weitere Morest-Formen vollständig mit Farbe bedeckt. Dieser Test wird weitere vier Male wiederholt. Sobald die Farbe

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getrocknet ist, "bestimmt man die Anzahl der Quadrate mit einer Seitenlänge von 2,54 cm auf einer Seite der nach jedem der fünf Tauchvorgänge von dem Pinsel mit Farbe bedeckten Fläche. .Quadrate, die von Farbe unbedeckte schwarze Oberflächenteile aufweisen, werden dabei nicht mitgezählt. Der Mittelwert aus den vier Deckfähigkeitswerten, der den kleinsten Zahlenbereich ergibt, wird dann als Deckfähigkeit des Pinsels angegeben.

Bei der Prüfung mit einer Kautschuklatex-Anstrichfarbe für Häuser, die 37 f<> Pigment und 63 i° Träger enthält, wobei das Pigment zu 50 io aus Titandioxid und zu 50 $ aus Silicaten und der Träger zu 23 fi aus nichtflüchtigem (Erdöl) latex und zu 77 $ aus Wasser besteht, zeigt der Pinsel einen Abstrich von"4,9 g» eine Farbabgabe von 21,4 g und eine Deckfähigkeit von 1961 cm . Alle Prozentwerte beziehen sich auf das Gewicht.

Der 9|16 cm lange Pinsel hat eine Steifigkeit von 815 g_f bestimmt durch Andrücken der Borstenspitzen des Pinsels unter einem Winkel von 10° zur Senkrechten gegen eine waagerechte Waagschale aus einer solchen Entfernung, dass die Borsten um 3/8 ihrer Länge, gemessen von der Spitze bis zum Endring, abgebogen werden.

Beispiel 2

Man arbeitet nach Beispiel 1, jedoch mit Poly-(butylen-1,4-terephthalat)-flocken mit einer inhärenten Viscosität von 0,8, bestimmt an einer 0,5-prozentigen Lösung in einem Gemisch aus 40 i> Tetrachloräthan und 60 $ Phenol, wobei man statt des Heissluft-Röhrenofens als Reckhilfsmittel ein Heisswasserbad von 80° C verwendet.

Beispiel 3

Man arbeitet nach Beispiel 1, jedoch mit Poly-(butylen-1,4-terephthalat)-flocken, deren Oberfläche mit 0,3 Gewichtsprozent eines braunen sauren Farbstoffs überzogen worden ist. Die Borsten lassen sich ebenso abschleifen und spalten wie diejenigen gemäss Beispiel 1.

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Beispiel 4

Poly-(butylen-1,4-terephthalat)-flocken mit einer inhärenten Viscosität von 0,7, "bestimmt an einer 0,5-prozentigen Lösung in einem Gemisch aus 40 fi Tetrachloräthan und 60 fi Phenol, v/erden 20 Stunden unter Stickstoff im Ofen bei 100° C und dann 24 Stunden unter Stickstoff bei 160° C getrocknet. Mit den Flocken wird eine 3, ^ö-cin-Schneckenstrangpresse mit Einzelschnecke "beschickt, die mit ihrem Auslass unmittelbar in den Einlass einer Getriebepumpe einmündet. Der in der Strangpresse aufgeschmolzene Polyester wird auf 240° C gehalten. Die Getriebepumpe treibt die Polyesterschmelze durch ein Siebpackungs- und Lochscheibenaggregat und dann durch eine Spinndüse mit 14 Löchern zu je 0,762 mm Durchmesser. Der Austritt aus der Spinndüse erfolgt senkrecht nach unten in ein Kaltwasserbad von 25° C. Die Viasseroberfläche befindet sich 1,27 cm unter der Spinndüse. Zum Abziehen verwendet man Kautschukklemmwalzen, die mit konstanter Geschwindigkeit umlaufen, so dass man Fäden mit einem Durchmesser von 0,254 mm erhält. Diese Fäden werden mit Hilfe einer langsam laufenden und einer schnell laufenden Walze auf das Vierfache verstreckt, wobei man als Reckhilfsmittel zwischen der langsam laufenden und der schnell laufenden Walze ein Wasserbad von 85° C bei einer Vi
bad von 1 Sekunde verwendet.

serbad von 85° C bei einer Verweilzeit der Fäden in dem Wasser-

Die Fäden werden dann aufgespult. In einem gesonderten Arbeitsvorgang werden die Fäden zwischen 62 cm voneinander entfernte Klemmen eingespannt, und der Abstand wird so eingestellt, dass die Fäden sich um 10 $ verkürzen können. Das Ganze wird dann 30 Sekunden in einen Luftofen von 170° C eingebracht.

Die physikalischen Eigenschaften der Fäden werden nach den folgenden Prüfmethoden an Fäden bestimmt, die nach der Heissluft- _f behandlung mindestens 2 Tage bei 23° C und 50 fi relativer Feuchte aufbewahrt worden sind. Die Zugfestigkeit eines Fadens mit dem Durchmesser D in Zentimeter bei der Bruchlast BL in Kilogramm wird mit Hilfe des "Instron Universal Tensile Tester" bei einen Greifbaokenabstand von 25,4 cm und einer Reckge-

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schwindigkeit von 25,4 cm/Min, bei 23 C und 50 $> relativer Feuchte bestimmt und nach der folgenden Gleichung berechnet:

Zugfestigkeit, kg/cm² =

Die Bruchdehnung wird aus dem Zugfestigkeitsdiagramm bestimmt, indem man von dem Bruchpunkt auf die Zeitachse des Diagramms das Lot fällt, dann den Abstand C längs der Zeitachse von dem Punkt, an dem das Lot die Achse trifft, bis zum Anfang der Last-Zeit-Kurve misst und die Bruchdehnung nach der folgenden-Gleichung berechnet, in der L die Anfangslänge in Zentimeter und m die Diagrammvergrösserung, d.h. das Verhältnis der Registrierblattgeschwindigkeit zur Gleitbackengeschwindigkeit, bedeutet:

Bruchdehnung, $ =

Der Zugelastizitätsmodul wird mit Hilfe des gleichen Gerätes wie die Zugfestigkeit bei einem Backenabstand von 25,4 cm und einer Reckgeschwindigkeit von 2,54 cm/Kin. bei 23 C und 50 $> relativer Feuchte bestimmt und nach der folgenden Gleichung berechnet, in der C den Abstand auf dem Instron-Registrierblatt in Zentimeter und P die Last in Kilogramm an diesem Punkt bedeuten:

ο
Zugelastizitätsnodul, kg/cm =

D²G

Nach diesen Untersuchungen hat der Faden einen Zugelastizitäts-

2 2

modul von 41 758 kg/cm , eine Zugfestigkeit von 2812 kg/cm und eine Bruchdehnung von 34 £· Ferner weist der Faden eine "DornbiegGerholung" von 97 # auf, bestirnt durch 10- oder mehrmaliges Herumwickeln des Fadens um einen Dorn von 2,36 mm Durchmesser unter einer Spannung von 50 g, Verzeichnen der Anzahl von Umwicklungen, 4 Minuten langes Abwarten, Abschneiden des Konofils von dem Dorn, Einlegen des Fadens in Wasser von 23° C, 1-stündiges Entspannenlassen und nochmaliges Verzeichnen der Anzahl der Windungen nach der Erholung. Die prozentuale Erholung wird nach der folgenden Gleichung berechnet:

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(Anfängliche Windungszahl - Windungszahl

•p-y._.,,,__ μ , nach Entspannung) „ _1nn

Erholung, * - ^{r x 10}°

Der Faden hat in nassem Zustande einen Zugelastizitätsmodul von 38 032 kg/cm , bestimmt, wie oben beschrieben, jedoch unmittelbar nach dem Herausnehmen des Fadens aus destilliertem Wasser. Zuvor ist die Probe 48 Stunden in destilliertem Wasser gehalten worden. Dies bedeutet ein Verhältnis des Zugelastizitätsmoduls nass/trocken von 0,91· Der Zugelastizitätsmodul wird deshalb bestimmt, weil er sich leichter genau bestimmen lässt als der Biegeelastizitätsmodul, der ein Mass für die Steifigkeit ist. Es ist aber bekannt, dass diese beiden Moduli bei Stoffen der vorliegenden Art ungefähr gleich sind, und daher wird aus Gründen der genaueren Messbarkeit hier der Zugelastizitätsmodul .verwendet.

Beispiel 5

Man arbeitet nach Beispiel 4, jedoch mit Poly-(butylen-'1,4-terephthalat)-flocken mit einer inhärenten Viscosität von 0,97, bestimmt an einer Lösung von 0,5 g Polyester in 100 ml eines Gemisches aus 40 fi Tetrachloräthan und 60 fi Phenol, wobei die Fäden unter Verwendung eines Polyalkylenglykolbades ("Ucon"-öl S0HB260) von 115° C als Reckhilfsmittel zunächst auf das 4,1-fache und dann auf das 1,3-fache verstreckt werden, so dass das Ge3amtverstreckungsverhältnis 5»35 beträgt. Die Fäden werden bei 190° C und einer Verweilzeit von 60 Sekunden bei konstanter Länge wärmefixiert. Diese Fäden haben einen Zugelastizitätsmodul von 16 788 kg/cm , eine Zugfestigkeit von 5800 kg/

ο
cm , eine Bruchdehnung von 23 fit eine Dornbiegeerholung von

92 fi_f einen Nass-Zugelastizitätsmodul von 39 860 kg/cra und mithin ein Modulverhältnis nass/trocken von 0,96. Die^e Werte werden nach den in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren bestimmt.-

B e i s ρ i e 1 6

Man arbeitet nach Beispiel 1, jedoch mit Poly-(butylen-1,4-terephthalat), das gemäss der USA-Patentschrift 3 405 098 herge-

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Iß

■ stellt worden ist und eine inhärente Viscosität von 1,2 aufweist, bestimmt an einer Lösung von 0,5 g Polyester in 100 ml eines Gemisches aus 40 $> Tetrachloräthan und- 60 i» Phenol, wobei man die Strangpresstemperatur auf 270° C und das Viasserbad auf 80° 0 hält. Anstreichpinsel aus diesen Borsten weisen nach der Spitzenverfeiherung und Spitzenspaltung gemäss Beispiel 1 ein aussergewöhnliches Anstreichvermögen und ausserordentlich gute Dauerhaftigkeit auf.

Beispiel 7

Man arbeitet nach Beispiel 1, jedoch mit einem gemäss der USA-Patentschrift 3 405 098 hergestellten Poly-(butylen-1,4-terephthalat) mit einer inhärenten Viscosität von 1,2, bestimmt an einer Lösung von 0,5 g Polyester in 100 ml eines Gemisches aus 40 fo Tetrachloräthan und 60 fo Phenol, bei einer Strangpresstemperatur von 270° C und einer Wasserbadtemperatur von 80° C. Die Spitzen der Borsten werden nach Beispiel 1 abgeschliffen, aber nicht aufgespalten. Aus diesen Borsten wird ein 9,16 cm langer Pinsel hergestellt, und die Borsten werden dann folgendermassen "mikrogespalten": Eine 1,27 cm dicke kreisförmige Metallplatte mit einem Durchmesser von 30,48 cm wird mit ihrem Mittelpunkt an der Welle eines Elektromotors befestigt, der mit 3450 U/Min, umlaufen kann. Am Aussenrand der Stahlplatte sind drei gehärtete Metallschrauben in Löcher ein- · geschraubt und ragen um 3,81 cm im rechten Winkel aus der Ebene der kreisförmigen Stahlscheibe heraus. Diese Metallschrauben von 0,635 cm Durchmesser haben ein herkömmliches Schraubengewinde. Die kreisförmige Metallscheibe mit ihren vorspringenden Schrauben wird dann mit 3450 U/Min, umlaufen gelassen. Der Pinsel wird durch eine Führung eingesetzt, und die Enden der Pinselborsten werden von den Seiten der Gewindeschrauben getroffen (wobei die Schraubenachse mit der Borstenachse einen rechten Winkel bildet). Der Pinsel wird insgesamt 30 Sekunden so gegen die umlaufenden Metallschrauben gehalten, dass nur eine Seite des 2,54 x 9,16 cm breiten Pinsels getroffen wird, aus der die Borsten um 9,2 cm herausragen. Nach 30 Sekunden langer Behand-

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lung haben die Borsten aus Poly-(l3utylen-1,4--terephthalat) ein völlig anderes Aussehen.

Diese "Mikrospaltung" führt zur Ausbildung von sehr feinen, mikrohaarartigen Enden im Gegensatz zu der herkömmlichen Spitzenspaltung, bei der die Enden der Borsten mit scharfen umlaufenden Messerscheiben gespalten werden, wobei die Scheibenebene parallel zur Borstenachse verläuft. Nach der Mikrospaltung weist das Ende einer jeden Poly-(butylen-1,4-terephthalat)-borste im allgemeinen 10 bis 20 solche Mikrohaarverastelungen auf.

Dieser Anstreichpinsel besitzt ein hervorragendes Anstreichvermögen.

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Claims

Is

E.I. du Pont de Nemoura 19. Dezember 1969

and Company AD 4-363

Patentansprüche

I./Anstreichpinselborste, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus auf das 3 #5- bis 5,0-fBLChe verstrecktem und wärme fixiertem Poly-(butylen-1_t4-terephthala.t) besteht und eine gespaltene Spitze aufweist.

2· Borate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze 10 bis 20 Mikrohaar-Verästelungen aufweist,

3· Verfahren zur Herstellung von Anstreichpinselborsten durch Erspinnen von Fäden» Verstrecken der Fäden auf das 3,5- bis 5,0-fache und Zerschneiden der Fäden zu Borsten, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff für die Fäden PoIy-(butylen-1,4-terephthalat) verwendet wird und die Borsten an der Spitze gespalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten in,Form von Mikrohaar-Verästelungen gespalten werden, indem die Borstenenden geschlagen werden.

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