DE2429490B2

DE2429490B2 - Lichtdurchlässige Fasern

Info

Publication number: DE2429490B2
Application number: DE2429490A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Chimura; Takashi Tokio Kaneko; Masao Kawashima; Ryuichi Nakazono; Hiroyuki Ota; Kenichi Ohtake Sakunaga; Shunichi Takashima
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1973-06-21
Filing date: 1974-06-20
Publication date: 1975-12-18
Also published as: DE2429490A1; JPS5020737A; GB1431157A; US3930103A; JPS5321660B2

Description

55 acrylat-Polymerisat mit mindestens 60 Molprozent Methylmethacrylat-Einheiten als Kernkomponente und ein fluorhaltiges Polymeres als Hüllenkomponente enthalten.

Bislang wurden lichtdurchlässige Fasern aus Glas hergestellt und in weitem Ausmaß in der Technik, der Medizin, für Schmuckzwecke oder für die Übertragung von Informationen verwendet. Die aus Glas hergestellten, lichtdurchlässigen Fasern haben jedoch die Nachteile, daß sie teuer sind, ein großes Gewicht besitzen und eine relativ niedrige Flexibilität aufweisen. Es sind daher neuerdings schon verschiedene Versuche angestellt worden, um diese aus synthetischen Hochpolymeren herzustellen.

Bei der Verwendung von synthetischen Hochpolymeren können lichtdurchlässige Fasern hergestellt werden, die ein geringes Gewicht besitzen und die eine hohe Flexibilität aufweifen. Beim allgemeinen Herstellungsverfahren für solche lichtdurchlässigen Fasern aus synthetischen Hochpolymeren geht man so vor, daß man Fasern mit einer Hüllen-Kern-Struktur herstellt, bei denen der Kern ein Polymeres mit einem hohen Brechungsindex und einer guten Durchlässigkeit umfaßt und bei denen die Hülle ein durchlässiges Polymeres umfaßt, das einen niedrigeren Brechungsindex besitzt, als das Polymere des Kerns. Die auf diese Weise erhaltener. Fasern lassen das Licht auf Grund der Totalreflexion des Lichts an der Grenzfläche der Hülle und dem Kern durch. Je größer daher der Unterschied der Brechungsindices des Polymeren Kerns und der Hüile ist, desto besser ist die Lichtdurchlässigkeit.

Bei den Polymeren mit hoher Lichtdurchlässigkeit werden amorphe Materialien bevorzugt, wobei von besonderer Wichtigkeit Polymethylmethacrylat und Polystyrol sind. Polymethylmethacrylat hat eine ausgezeichnete Durchlässigkeit und ist für optische Materialien extrem gut geeignet Es besitzt jedoch einen relativ hohen Brechungsindex von 1,48 bis 1,50. Wenn daher dieses Harz als Kernkomponente verwendet wird, dann muß ein Harz mit einem niedrigeren Brechungsindex als Hüllenkomponente eingesetzt werden.

Bei der Herstellung von lichtdurchlässigen Fasern ist es von fundamentaler Wichtigkeit, die Differenz der Brechungsindices der Kern- und Hüllenkomponenten groß zu machen. Dabei muß jedoch in Beiracht gezogen werden, daß andere Faktoren, z. B. der Adhäsionszustand an der Grenzfläche zwischen der Hüllen- und der Kernkomponente, die Einarbeitung von Stäuben, Blasen, Carbiden der Polymeren usw. beeinflussen und daß auch die mechanische Festigkeit der Polymeren, die die lichtdurchlässigen Fasern bilden, beeinflußt wird.

In diesem Sinne sollten lichtdurchlässige Fasern beachtet werden, die eine Kombination aus einem Polystyrolharz und einem Polymethylmethacrylatharz oder eine Kombination eines Polymethylmethacrylatharzes und eines fluorhaltigen Polymethacrylharzes mit der allgemeinen Formel

X(CF₂)„(CH₂),„OC-C =
O Y

worin X H, F oder Cl bedeutet, Y für H oder CH3 steht und π eine ganze Zahl von 2 bis 10 ist und m eine ganze

Die Erfindung betrifft flexible, lichtdurchlässige Zahl von ί bis 6 darstellt, wie es in der JA-AS 8978/68 Fasern mit Kern-Hüllen-Struktur, die ein Methylmeth- vorgeschlagen wird, umfassen.

Es ist jedoch klar geworden, daß als Kernmaterial von lichtdurchlässigen Fasern ein Polymethylmethacrylatharz stärker bevorzugt wird als ein Polystyrolharz, weil ersteres dem letzteren hinsichtlich de·- Durchlässigkeit von Licht mit größerer Wellenlänge, hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der Wärmedimensionstabilität überlegen ist Jedoch besitzen die fluorhaltigen Polymethacrylatharze J₆₁. _ο^_εη angegebenen allgemeinen Formel gemäß der JA-AS 8973/68 Nachteile hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der Anwendbarkeit des Schmelzspinnprozesses, der eine der wichtigsten Methoden ist, um lichtdurchlässige Fasern herzustellen. Diese Nachteile sind auf die Tatsache zurückzuführen, daß die fluorhaltigen Polymethacrylatharze eine viel niedrigere Schmelzviskosität als Polymethylmethacrylatharze besitzen und daß sie weiterhin nicht genügend beständig hinsichtlich einer thermischen Zersetzung bei den hohen Temperaturen von 190 bis 260° C des Schmelzspinnens sind.

Als Ergebnis intensiver Forschungsarbeiten über die Entwicklung von lichtdurchlässigen Fasern, die leicht in Fasern verformt werden können, und die eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit und mechanische Festigkeit besitzen, wurde festgestellt, daß diese Probleme verbessert werden, wenn man Polymethylmethacrylatpolymere ais Kernkomponente und Copolymere aus Vinylidenfluorid und Tetrafluoräthylen in einem bestimmten Verhältnis als Hüllenkomponente verwendet. Auf diese Weise können lichtdurchlässige Fasern mit ausgezeichneten Eigenschaften hergestellt werden.

Gegenstand der Erfindung sind lichtdurchlässige bzw. lichtübertragende Fasern mit einer Kern-Hüllen-Struktur, die ein Methylmethacrylat-Polymerisat mit mindestens 60 Molprozent Methylmethacrylat-Einheiten als Kernkomponente und ein fluorhaltiges Polymeres als Hüllenkomponente enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das fluorhaltige Polymere, das die Hüllenkomponente bildet, ein Vinylidenfluorid-Tetrafluoräthylen-Copolymeres mit 60 bis 80 Molprozent Vinylidenfluorid ist.

Die charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden:

Im Falle von lichtdurchlässigen Fasern mit einer Hüllen-Kern-Struktur wird das Licht durchgelassen, wobei eine Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen den Hüllen- und den Kernkomponenten verwendet

wird. Daher ist der kleinere kritische Winkel des Lichts an der Grenzfläche zwischen den Hüllen- und Kerrikomponenten wirksamer, um das Licht durchzulassen bzw. zu übertragen. Der kritische Winkel θ wird durch die folgende Formel 1 angegeben, worin m und m

ι ο die Brechungsindices der Kern- und Hüllenkomponenten sind. Aus dieser Formel wird ersichtlich, daß es erforderlich ist, daß der Brechungsindex der Hüllenkomponente genügend kleiner ist als derjenige der Kernkomponente.

sin (-) =

(1)

1. Ein Copolymeres mit einem kleinen Brechungsindex vovi 1,39 bis 1,41 wird als Copolymeres für die Hüllenkomponente verwendet.

2. Die Adhäsion zwischen dem Polymeren der Kernkomponente und dem Polymeren der Hüllenkomponente ist hoch.

3. Die Schmelzviskosität des Copolymeren der Hüllenkomponente kann leicht an diejenige der Kernkomponente sich annähern gelassen werden. Darüber hinaus ist die Wärmestabilität des Hüllencopolymeren hoch. Daher können lichtdurchlässige Fasern leicht durch ein Schmelz-Verbundspinnen hergestellt werden.

4. Das Copolymere der Hüllenkomponente ist in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel leicht löslich und die Anwendung der Hüllenkomponente kann durch Beschichtungsmethoden leicht bewerkstelligt werden.

5. Die Biegefestigkeit und die Abriebbeständigkeit des Copolymeren der Hüllenkomponente sind besonders gut.

6. Die Fasern haben eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit.

Nachstehend wird die Erfindung näher erläutert.

jo Da der Brechungsindex von Poiymethylmethacrylatpolymeren 1,48 bis 1,50 beträgt, ist derjenige des Hüüsnkomponentenpolymeren vorzugsweise weniger als 1,47.

Bekanntlich besitzt Polytetrafluoräthylen den extrem niedrigen Brechungsindex von etwa 1,35. Jedoch ist dieses Material kristallin und es ist hinsichtlich der Verformbarkeit bei einer Schmelzbehandlung und weiterhin hinsichtlich der Adhäsionsfähigkeit gegenüber Poiymethylmethacrylatpolymeren extrem schlecht. Daher kann Polytetrafluoräthylen nicht als Hüllenkon, ponente für lichtdurchlässige bzw. lichtübertragende Fasern verwendet werden.

Weiterhin haben Vinylidenfluoridpolymere einen relativ niedrigen Brechungsindex von 1,47. Aber auch diese Polymere sind kristallin und sind hinsichtlich ihrer Adbäsionsfähigkeit gegenüber Poiymethylmethacrylatpolymeren stark unterlegen. Daher können Vinylidenfluoridpolymere nur mit Schwierigkeiten verwendet werden.

Es wurden nun Untersuchungen durchgeführt, um fluorhaltige Polymere, wie Polytetrafluoräthylen und Vinylidenfluoridpolymere, dahingehend zu verbessern, daß ihre Adhäsionsfähigkeit gegenüber Poiymethylmethacrylatpolymeren verbessert wird, während die Wärmebeständigkeit, die chemische Stabilität und die ausgezeichnete mechanische Festigkeit der fluorhaltigen Polymeren beibehalten wird. Als Ergebnis wurde gefunden, daß ein Vinylidenfluorid-Tetrafluoräthylen-Copolymeres, das 60 bis 80 Molprozent Vinylidenfluorid so enthält, eine ausgeprägt niedrigere Kristallinität besitzt und daß es nahezu amorph ist. Es wurde weiterhin festgestellt, daß es eine stark verbesserte Adhäsionsfähigkeit gegenüber Poiymethylmethacrylatpolymeren besitzt. Der Brechungsindex der Copolymeren ist 5s niedrig, nämlich 1,39 bis 1,41, und diese Copolymeren besitzen eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeii. Ferner kann die Schmelzviskosität der Copolymeren leicht an diejenige des Poiymethylmethacrylatpolymeren herankommen gelassen wer-60 den, indem in geeigneter Weise das Molekulargewicht des Copolymeren verändert wird.

Es ist daher durch die Erfindung möglich geworden, Fasern zur Verfügung zu stellen, die das Licht in ausgezeichneter Weise durchlassen bzw. übertragen, 65 indem man als Hüllenkomponente ein Vinyltdenfluorid-Tetrafluoräthylen-Copolymeres mit 60 bis 80 Molprozent, vorzugsweise 65 bis 75 Molprozent, Vinylidenfluorid verwendet.

Durch die Erfindung wird es erstmals möglich gemacht, in einfacher Weise Fasern herzustellen, die eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit, bzw. Lichtübertragungsfähigkeit besitzen.

Die Tatsache, daß zur Herstellung von lichtdurchlässigen bzw. lichtübertragenden Fasern die Adhäsionsfähigkeit zwischen den Kernkomponenten und den Hüllenkomponenten und die Kristallinität der Komponenten einen großen Einfluß auf die Lichtdurchlässigkeit bzw. Lichtübertragbarkeit der Fasern ausüben, geht aus den folgenden Versuchen hervor.

Polymethylmethacrylat als Kernkomponente und Vinylidenfluoridpolymere als Hüllenkomponente wurden bei 240⁰C einem Schmelz-Verbundspinnen unterworfen, um lichtdurchlässige bzw. lichtübertragende Fasern mit einem Durchmesser von 0,3 mm und einem Kerndurchmesser von 0,27 mm herzustellen. Die auf diese Weise erhaltenen Fasern hatten eine erheblich hohe Lichtdurchlässigkeit bzw. -übertragbarkeit. Als jedoch diese Fasern bei 140°C auf die l,5fache ursprüngliche Länge verstreckt wurden, um ihnen eine Biegefestigkeit zu verleihen, wurde die Lichtdurchlässigkeit bzw. -übertragbarkeit erheblich vermindert. Diese Abnahme der Durchlässigkeit bzw. Übertragbarkeit wird auf die Tatsache zurückgeführt, daß, nachdem die Adhäsion zwischen dem Polymethylmethacrylatpolymeren und dem Vinylidenfluoridpolymeren niedrig ist, eine Auftrennung der Kern- und Hüllenkomponenten auftreten kann, wenn das Verstrecken erfolgt, und daß die Lichtreflexionsverluste an der Grenzfläche der Kern- und Hüllenkomponenten groß werden, so daß eine Verminderung der Lichtdurchlässigkeit bzw. -übertragbarkeit bewirkt wird.

Wenn weiterhin die unverstreckten Fasern bei 95° C 30 min wärmebehandelt werden, dann erfolgte eine erhebliche Kristallisierung des Hüllenpolymeren, was zu einer Trübung der Fasern und zu einer Verminderung der Lichtdurchlässigkeit bzw. -übertragbarkeit führt.

Wie bereits oben zum Ausdruck gebracht wurde, hat das Hüllenkomponentenpolymere, das gemäß der Erfindung verwendet wird, eine extrem niedrige Kristallinität und es besitzt eine ausgezeichnete Adhäsionsfähigkeit an der Grenzfläche zwischen Kern und Hülle. Somit hat dieses Polymere die Wirkung einer extremen Verminderung der Lichtreflexionsverluste an der Grenzfläche zwischen Kern und Hülle, wodurch die Lichtdurchlässigkeit bzw. -übertragbarkeit stark verbessert wird.

Weiterhin können, wenn das verwendete Copolymere für die Hüllenkomponente eine Zusammensetzung außerhalb des angegebenen Bereiches besitzt, nur solche Fasern mit einer extrem niedrigen Lichtdurchlässigkeit erhalten werden, was auf die niedrige Adhäsionsfähigkeit und Kristallinität zurückzuführen ist.

Weiterhin macht es die hohe Wärmebeständigkeit des erfindungsgemäß verwendeten Copolymeren extrem leicht, lichtdurchlässige bzw. lichtübertragende Fasern herzustellen. Dies zeigt sich besonders bei der Schmelz-Verbundspinn-Methode, die einen Spinnkopf des Kern-Hüllen-Typs verwendet. Üblicherweise erfordert die Schmelzverspinnung eines Polymeren, das hauptsächlich aus Polymethylmethacrylat zusammengesetzt ist, eine hohe Spinntemperatur von 190 bis 260⁰C. Daher muß das Hüllenkomponentenpolymere ein solches Polymeres sein, das dazu imstande ist, bei dieser hohen Temperatur genügend beständig zu sein.

Gewöhnlich haben fluorhaltige Methacryisäureester-Dolvmere (z. B. Polymere mit einer Esterkomponente eines fluorhaltigen Alkohols, wie sie in der JA-As 8978/68 beschrieben sind) Nachteile hinsichtlich der Beständigkeit gegenüber einer thermischen Zersetzung, und zwar insbesondere bei Temperaturen von mehr als 220°C. Weiterhin ist es bei diesen Polymeren möglich, daß auf Grund einer Zersetzung während des Spinnens eine Verschäumung auftritt, so daß das Licht gestreut wird, wenn nicht die Temperatur genau kontrolliert wird. Andererseits zersetzen sich die erfindungsgemäß

ίο verwendeten Copolymeren bei der Spinntemperatur von 190 bis 260⁰C nicht. Es ist somit möglich, lichtdurchlässige bzw. -übertragende Fasern bei einer weiten Vielzahl von Spinnbedingungen herzustellen. Hierdurch ergibt sich eine technisch sehr vorteilhafte Methode für die Herstellung von solchen Fasern.

Ferner hat das erfindungsgemäß verwendete Copolymere eine sehr gute Biegefestigkeit und Abriebfestigkeit. Diese charakteristischen Eigenschaften sind sehr wichtig, um eine Verminderung der Lichtdurchlässigkeit bzw. -Übertragungsfähigkeit zu verhindern, die durch mechanische Beschädigungen des Hüllenkomponentenpolymeren nach dem Verformen zu Fasern bewirkt sein kann.

Das als Hüllenkomponente erfindungsgemäß verwendete Vinylidenfluorid-Tetrafluoräthylen-Copolymere kann durch herkömmliche Methoden hergestellt werden (z. B. nach dem in der DT-OS 21 25 350 beschriebenen Verfahren). So kann es z. B. durch Suspensionspolymerisation oder Emulsionspolymerisation gewöhnlich bei einer Temperatur von 20 bis 200° C und unter einem Druck von 20 bis 200 at hergestellt werden, wobei Redox-Katalysatoren oder organische oder anorganische Peroxide als Katalysatoren verwendet werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch ein Copolymeres, das mindestens 60 Molprozent, vorzugsweise mindestens 80 Molprozent, am meisten bevorzugt mindestens 90 Molprozent, Methylmethacrylat enthält, als Kernkomponentenpolymeres neben dem Polymethylmethacrylatpolymeren verwendet werden. Als Copolymerkomponente können Monomere, wie Acrylsäureester, z. B. Methylacrylat, Äthylacrylat, Propylacrylat und Butylacrylat, Methacrylsäureester, z. B. Cyclohexylmethacrylat, Benzylmethacrylat, Äthylmethacrylat, Pro-

pylmethacrylat und Butylmethacrylat, oder Styrol, verwendet werden. Es wird jedoch für die Aufrechterhaltung der Lichtdurchlässigkeit bzw. -übertragbarkeit oder der Wärmedimensionsstabilität der Fasern angestrebt, daß mindestens 90 Molprozent des Kernkomponentenpolymeren aus Methylmethacrylat zusammengesetzt sind.

Die erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen bzw -übertragenden Fasern, die Kern-Hüllen-Strukturer besitzen, können nach folgenden zwei Methodei

hergestellt werden.

Bei der ersten Methode geht man so vor, daß man eii Verbundspinnen unter Verwendung von Spinnköpfei des Kern-Hülle-Typs durchführt Das Polymere, da hauptsächlich aus Methylmethacrylat Zusammengesetz

ist, und das die Kernkomponente darstellt, win gewöhnlich in Form von Pellets in die Spinnmaschim eingeführt. In manchen Fällen kann es auch in Form voi feinen Kügelchen oder als Pulver verwendet werdet Die versponnenen Fasern werden gewöhnlich auf di

1,2- bis 2,Ofache ursprüngliche Länge verstreckt, ur ihnen mechanische Eigenschaften, z. B. eine Festigkei und Biegebeständigkeit, zu verleihen.

Die Schmelzspinntemperatur, die etwas je nach de

Eigenschaften der Kernkomponentenpolymeren und der Hüllenkomponentenpolymeren variiert, beträgt gewöhnlich 190 bis 260⁰C, vorzugsweise 210 bis 250⁰C. Um die Verbundverspinnung geeigneterweise durchführen zu können, ist die Schmelzviskosität der Kernkomponente zweckmäßigerweise genauso groß wie diejenige des Hüllenkomponentenpolymeren. Dies kann in der Weise erreicht werden, daß in geeigneter Weise die Kontrolle der Fließfähigkeit des Kernkomponentenpolymeren, die Kontrolle des Molekulargewichts der Polymeren und die Auswahl der Spinntemperatur erfolgt.

Bei der zweiten Methode geht man so vor, daß man zuerst ein Kernkomponentenpolymeres allein verspinnt, sodann die auf diese Weise erhaltenen Fasern mit einer Lösung des Hüllenkomponentenpolymeren beschichtet und hierauf das Lösungsmittel des Hülienkomponentenpolymeren entfernt.

Die Beschichtungsbehandlung kann vorzugsweise nach dem Verstrecken des gesponnenen Kernpolymeren durchgeführt werden, um zu verhindern, daß die Fäden brechen oder daß der Kernfilm, der sich in der Hüllenkomponente befindet, beschädigt wird. Jedoch kann die Beschichtungsbehandlung auch unmittelbar nach dem Verspinnen mit großer Sorgfalt durchgeführt werden, um die Produktionsfähigkeit zu steigern.

Beispiele für Lösungsmittel für die Herstellung der Lösung des Hüllenkomponentenpolymeren sind Aceton, Äthylacetat, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid usw. und Gemische davon. Insbesondere bei Verwendung von Äthylacetat als Lösungsmittel ergeben sich erhebliche Effekte bei der Kernkomponente (Auftreten von Rissen u.dgl.), wozu noch kommt, daß kein Trübungsphänomen der Oberfläche durch eine Feuchtigkeitsbehandlung auftritt. Somit kann die Beschichtungsbehandlung stabil bewirkt werden. Hinsichtlich der Konzentration der Polymerlösung kann jede beliebige Konzentration verwendet werden, sofern das Polymer homogen aufgelöst ist. Jedoch ist wegen der gleichmäßigen Adhäsion der Hüllenkomponente an die Kernkomponente und der leichten Entfernung des Lösungsmittels die Konzentration vorzugsweise 10 bis 60 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt 25 bis 45 Gewichtsprozent.

F i g. 1 ist eine Skizze einer Ausführungsform des Verfahrens zum Aufschichten einer konzentrierten Lösung des Hüllenkomponentenpolymeren auf das fadenförmige Kernkomponentenpolymere. Das fadenförmige Kernkomponentenpolymere 1, das durch eine konzentrierte Lösung 2 des Hüllenkomponentenpolymeren durchgelaufen ist, wird kontinuierlich von der Düse aufgenommen, wodurch das Hüllenkomponentenpolymere mit konstanter Dicke auf das Kernkomponentenpolymere aufgeschichtet wird. Hierauf wird das Lösungsmittel durch eine geeignete Methode (z. B. durch Erhitzen bei konstanter Temperatur) entfernt, wodurch lichtdurchlässige bzw. -übertragende Fasern mit einer Kern-Hüllen-Struktur erhalten werden.

F i g. 2a ist ein Querschnitt eines lichtdurchlässigen Fadens gemäß der vorliegenden Erfindung.

F i g, 2b ist ein Seitenaufriß, wobei 1 die Hüllenkomponente und 2 die Kernkomponente bedeutet.

Das wichtige Merkmal der Erfindung liegt in der Verwendung eines Copolymeren von Vinylidenfluorid und Tetrafluoräthylen in einem geeigneten Verhältnis als Hüllenkomponentenpolymeren bei der Herstellung von lichtdurchlässigen bzw. -übertragenden Fasern mit einer Kern-Hüllen-Struktur. Dies macht es möglich.

Fasern bei weiten Bedingungen zu bilden, welche ausgezeichnete Eigenschaften haben und die bislang von den herkömmlichen lichtdurchlässigen Kunststoffasern nicht gezeigt werden. Beispiele hierfür sind die hohe Lichtdurchlässigkeit, die Biegefestigkeit und die Abriebfestigkeit der Faseroberfläche. Somit haben die erfindungsgemäßen Fasern einen außerordentlich großen technischen Wert.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Der

ίο Wert k gibt die Lichtdurchlässigkeit bzw. -übertragbarkeit als Koeffizient der Absorption wieder, der gemäß dem Verfahren der JA-AS 8978/68, nämlich nach folgender Formel errechnet wurde, wobei eine Wolframlampe als Lichtquelle verwendet wird. Es wird die

is Intensität /des Lichtes am Ausgang der lichtdurchlässigen bzw. -übertragenden Fasern mit unterschiedlicher Länge /gemessen.

Darin bedeutet / die Länge (cm) der lichtdurchlässigen Fasern und /o ist die Intensität des Lichtes, das in die Fasern eintritt.

Daraus ergibt sich, daß, je geringer der Wert für k ist, desto größer die Lichtdurchlässigkeit ist.

Der Schmelzindex (Mi-Wert), der das Schmelzverhalten der Polymeren angibt, wurde gemäß der Methode in ASTM D-1238-57T bei folgenden Bedingungen gemessen:

Temperatur 220 oder 240° C
Last 10,19 kg

Düse Länge 8 mm

Durchmesser des Lochs 2 mm.

Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4

Das Polymere (mit einem MI-Wert von 18 bei 240⁰C und einem Brechungsindex von 1,49), das hauptsächlich aus Polymethylmethacrylat bestand und das 5 Molprozent Methylacrylat enthielt, erhalten durch Suspensionspolymerisation als Kernkomponente und das Copolymere aus Vinylidenfluorid und Tetrafluoräthylen al· Hüllenkomponente wurden bei 240⁰C unter Verwen dung eines Spinnkopfs des Kern-Hüllen-Typs verbund gesponnen. Die resultierenden Fäden wurden mit einei Geschwindigkeit von 40 m/min aufgenommen und au die l,5fache ursprüngliche Länge bei 140⁰C verstrecki wodurch am Ende lichtdurchlässige Fasern mit einen Durchmesser von 0,30 mm und einem Kerndurchmesse von 0,27 mm erhalten wurden.

Die Tabelle zeigt die Beziehung zwischen den Zusammensetzungsverhältnis von Vinylidenfluorid (VF und Tetrafluoräthylen (TEE) in dem Copolymeren de Hüllenkomponente und den Wert k, der die Lichtdurch

f>5 lässigkeit angibt. Die Vergleichsbeispiele zeigen auc die Verwendung von Copolymeren mit einem Zusam mensetzungsverhältnis außerhalb des erfindungsgema Ben Bereiches.

509 551/3!

Tabelle
Beispiel

VF/TI-Έ (MoI-verhältnis) des
Copolynieren

80/20
70/30
60/40

Vergl.-Beispiel

100/0
90/10
55/45

40/60

Brechungsindex des Copolynieren

1.41 1,40 1.39

Ml-Wen des Copol > nieren

13 15 10

1.42 12

1,42 16

1,38 bis 1.39 8

1,37 bis 1,38 k-Wert der
sern (cm ')

Bemerkungen

11-10

8-10

10-10

Die Fasern hatten eine ausgeprägte, sehr gute Lichtdurch- <.eit

24· 10 ⁱ Die Fasern waren trüb, was

20-10 ⁱ auf eine Kristallisierung des

22-10 ⁵ Hüllenkomponentenpoly-

meren zurückzuführen war und die Adhäsionfähigkeit war ebenfalls niedrig

— Die Fasern hatten eine erheb

lich hohe Lichtdurchlässigkeit.

Wie aus der Tabelle ersichtlich wird, haben, wenn der Gehalt des Vinylidenfluorids in dem Hüllenkomponentencopolymeren 80 bis 60 Molprozent betrug, die erhaltenen Fasern eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit. Wenn der Gehalt an Vinylidenfluorid oberhalb oder unterhalb des genannten Bereiches lag, dann kristallisierte das Hüllenkomponentenpolymere mit dem Ergebnis, daß eine Trübung der Fasern und eine extreme Verminderung der Lichtdurchlässigkeit auftrat. Ferner, wenn der Gehalt an Vinylidenfluorid 40 Molprozent beträgt, dann wird die Adhäsionsfähigkeit des Kernkomponentenpolymeren extrem vermindert und die Hüllenkomponente kann mit der Hand !eicht abgetrennt werden. Somit wird im wesentlichen keine Lichtdurchlässigkeit auf Grund einer Kristallisierung des Hüllenkomponentenpolymeren festgestellt Es wird auch eine verminderte Adhäsionsfähigkeit zwischen den Hüllen- und Kernkomponenten festgestellt

Beispiel 4

Ein Polymeres (mit einem Ml-Wert von 26 bis 240°C), das hauptsächlich aus Methylmethacrylat zusammengesetzt war, und das 10 Molprozent Methylacrylat enthielt, als Kernkomponente und ein Copolymeres aus Vinylidenfluorid und Tetrafluoräthylen gemäß Beispiel 2, das 70 Molprozent Vinylidenfluorid enthielt, als Hüllenkomponente wurden bei 240° C verbundgesponnen und die resultierenden Fäden wurden mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min aufgenommen. Weiterhin wurden diese unverstreckten Fäden auf die ISfache ursprüngliche Länge bei 140° C verstreckt und schließlich wurden lichtdurchlässige Fasern mit einem Durch

35

40

45 messer von 1,00 mm und einem Kerndurchmesser von 0,95 mm erhalten.

Die erhaltenen Fasern hatten einen /r-Wert von 6 · 10-³cm und sie zeigten sehr gute Lichtdurchlässigkeitseigenschaften. Weiterhin waren sie hinsichtlich der Lichtdurchlässigkeit Fasern aus Polystyrol und PoIymethylmethacrylat überlegen, was auch für die Biegefestigkeit und die Abriebsbeständigkeit der Faseroberfläche zutraf.

Beispiel 5

Unter Verwendung eines Polymethylmethacrylatpolymeren (mit einem Ml-Wert von 14 bei 220°C) als Kernkomponente und eines Tetrafluoräthylen-Vinylidenfluorid-Copolymeren mit 65 Molprozent Vinylidenfluorid als Hüllenkomponente wurden lichtdurchlässige Fasern durch eine Beschichtungsmethode hergestellt

Das Polymethylmethacrylat wurde bei 220° C extrudierl und die resultierenden Fäden wurden mil 15 m/min aufgenommen. Sodann wurden die Fäden auf die l,8fache ursprüngliche Länge bei 140°C verstreckt, wodurch Fasern mit einem Durchmesser von 1,00 mm erhalten wurden. Sodann wurde eine 35%ige Lösung des Hüllenkomponentencopolymeren in Essigsäure auf die Fasern unter Verwendung der Beschichtungsvorrichtung gemäß F i g. 1 aufgeschichtet, wodurch lichtdurchlässige Fasern erhalten wurden.

Die auf diese Weise erhaltenen lichtdurchlässigen Fasern hatten einen k- Wert von 5,8 · 10 -³ cm -' und sie zeigten eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit. Auch hatten sie eine ausgezeichnete Biegefestigkeit und Abriebsbeständigkeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lichtdurchlässige bzw. lichtübertragende Fasern mit einer Kern-Hüllen-Struktur, die ein i Methylmethacrylat-Polymerisat mit mindestens 60 Molprozent Methylmethacrylat-Einheiten als Kernkomponente und ein fluorhaltiges Polymeres als Hüllenkomponente enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das fluorhaltige Polymere, ι ο das die Hüllenkomponente bildet, ein Vinylidenfluorid-Tetrafluoräthylen-Copolymeres mit 60 bis 80 Molprozent Vinylidenfluorid ist.

2. Fasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Hüllenkomponente ein Vinylidenfluorid-Tetrafluoräthylen-Copolymeres mit 65 bis 75 Molprozent Vinylidenfluorid-Einheiten enthalten.

3. Fasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kernkomponente ein Methylmethacrylat-Poiymerisat enthalten, das zu mindestens 90 Molprozent aus Methylmethacrylat aufgebaut ist.

4. Fasern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kernkomponente Polymethylmethacrylat oder ein Copolymeres enthalten, das aus mindestens 60 Molprozent Methylmethacrylat und mindestens einem der Comonomeren Acrylsäureester, Methacrylsäureester oder Styrol aufgebaut ist.

5. Fasern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kernkomponente ein Copolymerisat aus 5 bis 10 Molprozent Methylacrylat und 90 bis 95 Molprozent Methylmethacrylat enthalten.

6. Verfahren zur Herstellung von lichtdurchlässigen bzw. lichtübertragenden Fasern mit einer Kern-Hüllen-Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Methylmethacrylat-Polymerisat mit mindestens 60 Molprozent Methylmethacrylat-Einheiten als Kernkomponente und ein Vinylidenfluorid - Tetrafluoräthylen - Copolymeres, das 60 bis 80 Molprozent Vinylidenfluorid enthält, als Hüllenkorr;ponente verbundspinnt, und daß man die resultierenden Fäden auf die 1,2- bis 2,0fache ursprüngliche Länge verstreckt.

7. Verfahren zur Herstellung von lichtdurchlässigen bzw. lichtübertragenden Fasern mit einer Kern-Hüllen-Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Fäden aus einem Methylmethacrylat-Polymerisat, das mindestens 60 Molprozent Methylmethacrylat-Einheiten enthält, mit einem Vinylidenfluorid-Tetrafluoräthylen-Copolymeren, welches 60 bis 80 Molprozent Vinylidenfluorid-Einheiten enthält, gelöst in einem Lösungsmittel, beschichtet.