DE2814042A1 - Verfahren zur herstellung von orientierten polymeren mit sehr hohem elastizitaetsmodul - Google Patents
Verfahren zur herstellung von orientierten polymeren mit sehr hohem elastizitaetsmodulInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunstfasern mit sehr hohem Elastizitätsmodul,
das wesentlich einfacher ist als die bisher beschriebenen Verfahren zum gleichen Zweck und sich mit einer wesentlich vereinfachten
Vorrichtung, die im Gebrauch besonders praktisch ist, durchführen
läßt.
In der einschlägigen Literatur sind Verfahren beschrieben, bei denen eine Deformation in fester Phase angewandt wird.
Unter einer "Deformation in fester Phase" sei hier jede beliebige Methode verstanden, mit deren Hilfe ein Polymer
unterhalb seines bchmelzpunktes deformiert wird. Bekannt und
beschrieben sind dreierlei Arten von Deformation in fester Phase, nämlich (1,) das Verstrecken des festen Polymers zwischen Walzen
die mit verschiedener Geschwindigkeit umlaufen, (2i) das Extrudieren
des festen Polymers über eine Düse unter dem Einfluß eines innerhalb eines Zylinders gleitenden Koloens (die sogenannte
Stempelextrusion) und (3.) die hydrostatische Extrusion, bei der das feste Polymer unter Einwirkung eines hydrostatischen Drucks
durch eine Düse hindurchgepreßt wird. Hit Hilfe dieser bekannten
Methoden kann man eine befriedigende Orientierung des extrudierten Polymers erreichen, was sich dann in verbesserten Eigenschaften
des Extrudats hinsichtlich des Elastitätsmoduls (auch Young's Modul,E
auswirkt.
Eine optimale Orientierung kann man erhalten, wenn man als
Ausgangsmaterial ein Polymer mit hohem Verstreckverhältnis wählt, wobei man unter Verstreckverhältnis das Verhältnis der maximalen
Länge,die ein Polymer beim Verstrecken annehmen kann, zu seiner
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M
ursprünglichen Länge vor dem Verstrecken versteht.
Hohe Verstreckverhältnisse können erhalten werden mit
besonderen Wärmebehandlungen, wie sie z.B. in den G-B-PS 1 427
und 1 469 526 beschrieben sind; die Behandlung besteht darin, daß man zunächst das geschmolzene Polymer, dessen !Temperatur
seinem Schmelzpunkt entspricht oder höher ist, mit sorgfältig
gesteuerter Kühlgeschwindigkeit abkühlt, bis es
a) die Umgebungstemperatur erreicht hat oder bis es
b) eine Temperatur unterhalb dem Kristallisationspunkt erreicht hat,
von der aus es dann noch abgeschreckt wird; man kann auch
c) das Polymer eine gewisse Zeit lang auf einer Temperatur unterhalb
des Schmelzpunktes, jedoch in dessen Fähe halten.
All diese Verfahren führen zwar zu Fasern mit sehr hohem Modul, haben aber andererseits gewisse Nachteile hinsichtlich der
Arbeitsbedingungen, die eine genaue Programmierung und eine umständliche Kontrolle der Temperatur und die Anwendung hoher
Drücke notwendig machen, sowie hinsichtlich der Produktionskapazität (niedrige Produktionsgeschwindigkeit in der Größenordnung
von wenigen Zentimeter je Minute).
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von orientierten Kunstfasern , das darin besteht,
daß man ein orientierbares Polymer einer neuartigen Behandlung zur Deformation in fester Phase unterwirft. Ferner bezieht sich
die Erfindung auf ein Erzeugnis, dessen Dimensionen in einer Richtung stärker entwickelt sind als in den anderen beiden Richtungen
eines Polyäthylens von hoher Dichte, wobei die kleinste Dimension größer ist als 0,01 Milliraier; das Erzeugnis soll einen
Elastizitätsmodul (Young-Modul E) ■
ausgedrückt in SJ-Einheiten haben.
ausgedrückt in SJ-Einheiten haben.
10 Elastizitätsmodul (Young-Modul E) von mehr als 3,0 mal 10 Έ/m ,
Vorzugsweise ist bei dem Erzeugnis die kleinste Dimension kleiner als 0,01 mm und der Young-Modul E ist höher als
1,0 mal 1010K/ra2.
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Das erfindungsgemäße Terfahren kann angewendet werden
auf kristallisierbar'e Polymere, worunter Polymere zu verstehen sind, die eine kristalline (oder Parakristalline ) Struktur
ausbilden, wenn sie aus der Schmelze abgekühlt oder aus einer Lösung durch Eindampfen des Lösungsmittels abgeschieden werden.
Bevorzugt sind Polymere mit gerader Kette, d.h. Polymere bei denen die Moleküle jeweils eine sehr kleine Anzahl von
Verzwaigungen^ufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann angewandt werden
auf Kohlenwasserstoffpolymere, wie Polyäthylen oder Polypropylen, oder auf mit Sauerstoff substituierte Kohlenwasserstoffpolymere,
wie Polyäthylenoxid, Polyoxymethylen oder Polyacetaldehyd und außerdem auf Polyamide, lineare Polyester und fluorierte Polymere,
wie Polytetrafluorethylen und Polytrichlorflüoräthylen.
Verwendet werden können ferner Copolymere von Äthylen,
Polypropylen und Polyoxymethylen, vorausgesetzt, daß darin der prozentuale Anteil an Comonomeren weder längs der Kette angeordnet,
noch so hoch ist, daß er die Kristallisation verhindert.
Das kristallisierbare Polymer muß ein entsprechend hohes Molekulargewicht haben, dessen Wert von dem jeweiligen Polymer
abhängt; das Molekulargewicht muß entsprechend eng verteilt sein.
Bei Verwendung von Polyäthylen hoher Dichte sind mittlere Molekulargewichte von 30 000 bis 600 000 bevorzugt, wobei es sich
um gewichtsmäßige mittlere Molekulargewichte handelt, die gemessen wurden mit Hilfe der G-elpermeationschromatographie (G-PC); die
Molekulargewichtsvertilung, ausgedrückt als Verhältnis des mittleren
Molekulargewichtes auf Gewichtsbasis zu dem arithmetischen mittleren Molekulargewicht, sollte bei 2 bis 1 ο liegen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht das Verstrecken
(bei einer unter dem Schmelzpunkt liegenden Temperatur)von
Fäden mit kreisförmigem querschnitt oder sonstiger beliebiger Gestalt, wie Platten, Filme oder Röhren vor; bei den erfindungsgeoäi3
zu verstreckenden vorfabrizierten Fäden handelt es sich
um solche, die nach einem "Verfahren hergestellt sind, das dem Ausgangsmaterial einen Kristallisationsgrad von mehr als 30 °/o
erteilt.
Als "Kristallisationsgrad11 oder Kristallinität soll der
V/ert der ^olymerfraktion im kristallinen Zustand gelten, gemessen
mit Hilfe von Röntgenstrahlen oder mit spezifischen Gravitätsmessungen.
Der Ausdruck " Verstreckungsgrad" bedeutet den Grad der
Yerstreckung, die dem Erzeugnis beim Ausziehen über eine Düse oder einen Schlitz mit Hilfe einer an seinem Ende angreifenden
Kraft erteilt wird.
Erf indungsgemäß werden durch Extrusion .Fäden aus einem
kristallisierbaren Polymer bei einer Temperatur hergestellt, welche den Schmelzpunkt des Polymers um nicht mehr als 7O0C
(Temperaturdifferential) überschreitet. Bei Polyäthylen von hoher Dichte reicht eine Extrusionsteraperatur von 150 ΰ aus, während
für Propylen und Polyoxymethylen eine Temperatur von 2000C empfohlen
wird.
Die so erhaltenen Fäden werden durch eine sehr kurze Düse
mit vorzugsweise konischer Zuführung verstreckt, wobei die Yerstrecktemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des betreffenden
Polymers liegt.
Bevorzugt sind Zuführungswinkel von weniger als 60° und
Düsen von höchstens 5 ram Länge. Bei Düsen mit kreisförmigem Querschnitt
muß der Durchmesser geringer sein, als der Durchmesser des zu verstreckenden Fadens. Es können Düsen verwendet werden, deren
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bis
Durchmesser das 0,15-/0,80-Eache, vorzugsweise das 0,15- bis 0,35— Fache des Eadendurchmessers betragen.
Durchmesser das 0,15-/0,80-Eache, vorzugsweise das 0,15- bis 0,35— Fache des Eadendurchmessers betragen.
Außerdem ist der Durchmesser der Easer beträchtlich kürzer
als der Durchmesser der Düse, zum Unterschied von der hydrostatischen
Extrusionsraethode, bei welcher offensichtlich der Easerdurchmesser
größer als oder gleich dem Durchmesser der Düse ist.
Die Verstrecktemperatur hängt von dem verwendeten Polymer
ab, liegt jedoch im allgemeinen zwischen, dem Schmelzpunkt und einer
Temperatur, die 1200G niedriger ist als dieser.
Die Zugkraft kann ausgeübt werden durch eine Vorrichtung,
die den Eaden kontinuierlich ziehen kann.
In die Düse wird eine Schmierflüssigkeit eingeführt um die
Reibung zwischen dem Polymer und der Düsenwand zu verringern. Dabei
sind flüssige-Schmiermittel mit geringem Reibungskoeffizient
zwischen Polymer und Metall bevorzugt.
Es wurde gefunden, daß man durch rasches Abkühlen der Easer .
bzw. des Erzeugnisses nach dem Verstrecken die Möglichkeit hat,
sowohl den Verstreckvorgang selbst zu beschlenigen wie das Verstreckverhältnis
zu erhöhen, so daß ein Reiben der Easer verhindert wird.
Vorzugsweise arbeitet man bei 2O0C unterhalb der Extrusions-,
temperatur, wobei die geometrische Konfiguration so gewählt wird,
daß man die Easer so nahe wie möglich an der Düse kühlen kann. Diese
Maßnahmen sind ein wichtiger Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens.
: Das Verfahren sei nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert, bei der
Eigur T eine schematische Darstellung der Extrusionsstufe und
Eigur 2 eine schematische Darstellung der anschließenden
Verstreckstufe sind.
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Figur 1 zeigt also die Extrusionsstufe und das Aufnehmen
der extrudierten Fäden, während Figur 2 das Verstrecken der erhaltenen
Faser unter raschem Abkühlen erläutert.
In Figur 1 bedeutet 1 die Extrusionsstufe, 2 den extrudierten Faden und 3 die Aufnahmerolle.
Figur 2 ist eine schematische Illustration des Verstreckvorgangs, bei dem der von der Vorratsrolle 1 (in Fig.1 mit 3
bezeichnet) abgenommene Faden über den Heiztunnel 2 der Verstreckdüse zugeleitet wird, aus der er über die Umlenkrolle 5 der
Vorratsrolle 6 zugeführt wird. 4· ist das Kühlbad mit der Kühlflüssigkeit
3.
Die Vorteile, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
gegenüber dem Stand der Technik erreicht werden können sind die folgenden:
a) es sind keine hohe Drücke nötig;
b) die zum Verstrecken notwendigen Zugkräfte sind nicht hoch (einige Kilogramm bei einem Faden mit einem Ausgangsdurchmesser
Ton 1,2 bis 1,3 Millimeter);
c) die Produktionsgeschwindigkeit beträgt etwa 40 m je Stunde und liegt damit beträchtlich über der Geschwindigkeit der
bekannten Verfahren;
d) man erzielt sehr hohe Verstreckverhältnisse in der Größenordnung
von 20 bis 30.
Die erfindungsgemäß erhältlichen Fasern sind gekennzeichnet
durch hohe Elastizitätsmodulie und eine geringe Schrumpfung bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes. Ist die Verstrecktemperatu
hoch, so sind die Fasern durchsichtig, haben einen hohen Elastizitäts modul und ein spezifisches Gewicht, das höher ist als dasjenige
der Fäden aus denen sie gewonnen wurden.
man die Eigenschaften der durch Verstrecken gewonnenen Erzeugnisse, einerlei ob es sich um Fasern, Platten, Folien oder
Röhren handelt, noch weiter verbessern so kann man in das Ausgangs-
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polymer Füllmittel der verschiedensten Art und Form, z.B. fasrige
oder kugelförmige Füllstoffe, einarbeiten.
Gegebenenfalls .kann man das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch noch weiter verbessern, daß man die Verstreckgeschwindigkeit
auf Werte von einigen hundert Meter je Minute anhebt, vorausgesetzt,
daß dabei das maximale Verstreckverhältnis für das betreffende Polymer nicht überschritten wird. In solchen Fällen liegt das
Verstreckverhältnis bei etwa 10 und der Modul unter 20 GPa.
Auf diese Weise erhaltene Fasern oder Folien können einem
weiteren Verstrecken untexuworfen werden, das auf übliche Weise,
z.B. mit 2 Walzen;die mit verschiedener Geschwindigkeit umlaufen,
durchgeführt werden kann. Diese zweite Verstreckstufe führt zu Fasern oder Folien, bei denen das Verstreckverhältnis in der
Größenordnung von 20 bis 30 liegt, der Elastizitätsmodul E sehr
hoch ist und die nur eine geringe Schrumpfung erleiden.
Hie folgenden Beispiele sollen zeigen, daß das Polymerextrudat
2 erfindungsgemäß einem Zug von 5 bis 500 kg/cm vorzugsweise zwi-
2
sehen 50 und 200 kg/cm unterworfen wird. Die Beanspruchung bezieht sich auf das Gebiet der Oberfläche des Fadenquerschnitts vor dem Verstreckenj das heißt eines Fadens 2 nach Figur 1.
sehen 50 und 200 kg/cm unterworfen wird. Die Beanspruchung bezieht sich auf das Gebiet der Oberfläche des Fadenquerschnitts vor dem Verstreckenj das heißt eines Fadens 2 nach Figur 1.
■ Beispiel 1 ;
Das Beispiel zeigt die Herstellung einer Polyäthylenfaser mit einem hohen Young-Moldul E mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens. "."."...
Es wurde ein handelsübliches Polyäthylen von hoher Dichte
verwendet, das folgende physikalische Eigenschaften hatte: Dichte ; 0,96
mittl. Mol.-Gew.,gewichtsmäßig 72,000 - mittl. Mol-Gew., rechnerisch 18,000
Young-Modul E 1.3 GPa
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Das Polyäthylen wird bei 15O0C in Luft extruiert, so daß
man einen Faden mit einem Durchmesser von 1,3 mm erhält. Die Dichte
des Fadens beträgt 0,961 und das Verstreckverhältnis ist bei 230C 12 und bei 800C 25. Man führt dann ein Ende des Fadens,
nachdem man ein Dynamometer zwischengeschaltet hat, in eine Düse ein, deren Durchmesser 1 mm und bei der der halbe Zufuhrwinkel
15 Grad beträgt; die Düsentemperatur ist 1000C. Fach dem Verlassen
der Düse wird der Faden auf eine Rolle geführt, die mit einer Öberflächengeschwindigkeit von 8 tn/Stunde umläuft. Man erhält eine
Faser, deren Durchmesser kleiner ist als derjenige der Düse; er beträgt 0,284 ram (entsprechend einem Streckverhältnis von 21 )
und der Elastizitätsmodul E der Faser beträgt 34 G-Pa (gemessen mit einem Rheovibron DDV II bei einer Frequenz von 110 Hertz bei
Raumtemperatur). Die Zugkraft ist schwächer als 20 If. Die Faser
ist opak.
Wird das Verstrecken bei 1100C und einer Öberflächengeschwindigkeit
von 5 m/h durchgeführt, so hat die so erhaltene Faser einen Durchmesser Ό,260 mm (was einem Verstreckverhältnis
von 25 entspricht),einen Young-Modul E von 40 GPa und die Zugkraft
ist gleich der im vorangehenden Fall angewandten. Die Faser ist nun transparent und hat eine Dichte von 0,969. Bei Temperaturen
unterhalb 120° beträgt die Schrumpfung der Faser weniger als 2cß>.
Vergleicht man die obigen Resultate mit derjenigen, die man bei der oben beschriebenen hydrostatischen Extrusionsmethode
erhält, so sieht man daß die Eigenschaften der auf diesem Weg erhaltenen Fasern, was den Modul und die Transparenz betrifft,
gleich sind. In der GB-Pb 1 480 479 ist ein Höchstwert für E von 46 GPa angegeben, der auf andere Art erhalten wurde als im vorladenden
Fall.
Dagegen lassen sich bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise
starke quantitative und qualitative Unterschiede feststellen hinsichtlich der Produktionsgeschwindigkeit sowie hinsichtlich der
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notwendigen Kräfte und Drücke und des Verhältnisses zwischen Düsendurchmesser
und Durchmesser der so hergestellten Easer.
Sollen beim Arbeiten bei 1000C Verstreckverhältnisse von
mehr als 20 erhalten v/erden, so kann bei der hydrostatischen Extrusionsmethode die Geschwindigkeit nicht höher sein als 1 cm/min,
während beim erfindungsgemäßen Verstreckverfahren mit einer Geschwindigkeit
von 8 m/h (entsprechend 13 cm/min) gearbeitet wurde, d.h. bei einer Geschwindigkeit, die mindestens 13 mal so hoch ist.
Pur die beim erfindungsgemäßen VerdSaren notwendigen
Drücke und Kräfte kann kein unmittelbarer Vergleich gemacht werden, da zwei nicht homogene physikalische Größen infrage kommen. Es
ist jedoch ersichtlich, daß im Vergleich zu den hohen Drücken bei
dem hydrostatischen Extrusionsverfahren (1300 bar laut der zitierten
PS) die beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Drücke
(20 Έ) gering sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich außerdem
qualitativ von der hydrostatischen Extrusion, da bei diesem bekannten Verfahren der Durchmesser der Paser bei hohem Verstreckverhältnis
gleich bzw., bei niedrigem Verstreckverhältnis, größer als der
Düsendurchmesser ist. (Journal of Materials Science 9, (1193,(1974).
Das Beispiel beschreibt die Herstellung einer Easer mit sehr hohem Elastizitätsmodul ( Young-Modul E) bei hoher Produktionsgeschwindigkeit.
Durch Extrusion gewonnene Fäden werden gemäß Beispiel 1 verstreckt. Un'üerhalb der Düs^e ist ein Gefäß mit flüssigem Kühlmittel
angeordnet, so daß die aus der Düse austretende Spinnfaser unmittelbar bevor sie verstreckt wird die Flüssigkeit durchläuft.
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Bei einer Verstrecktemperatur von 10O0C und mit Wasser
als Kühlmittel erhält man ein Verstreckverhältnis von 22 Ms 25, wobei die Produktionsgeschwindigkeit mindestens 4 mal so groß
ist als in Beispiel 1. Die anderen Eigenschaften der Paser, wie
der Modul E, die Transparenz und die geringe Schrumpfneigung
entsprechen denjenigen der Easer aus Beispiel 1.
Das Beispiel beschreibt die Herstellung einer Paser mit einem besonders hohen Elastizitätsmodul (Young-Hodul E) bei hoher
Produktionsgeschwindigkeit, wobei die Arbeitsweise der in Beispiel 1 beschriebenen entspricht.
Durch Extrusion gewonnene Päden werden gemäJ3 Beispiel 2 verstreckt, wobei die Düse im vorliegenden.Pail mit einer geeigneten
Schmierflüssigkeit beschickt ist, z.B. mit Glyzerin, Glyzerin-Wasser
1:1, Äthanol, Wasser, Rizinusöl, "Molykote M 50", nor.Peutan,
Kerosin.
Es zeigt sich, daß die flüssigen Schmiermittel die mittlere Produktionsgeschwindigkeit gegenüber dem in Beispiel 2 angegebenen
Wert etwa verdoppeln,, Die Eigenschaften der Pasern entsprechen
denjenigen nach Beispiel 1.
Das Beispiel beschreibt die Herstellung von Extrudaten
mit einem hohen Elastizitätsmodul E gemäß Beispiel 1, wobei ausgegangen
wird von Athylenpolymeren und einem Copolymer.
Die verwendeten Homopolymere A, B und C v/aren handelsübliche
Polyäthylene von hoher Dichte und das "Versuchs-Copolymer" war ein Äthylen-Butadien-Copolyraer, worin das Butadien 5 Gew.-^
betrug.
Tabelle I 8 0 984 1/0909
V MFI | T ab e | Μ· | t° « | el | Modul E | |
(g/10 min) | Dichte | λΐ | maximales | GPa | ||
2.3 | Padens | 11 | Streckverhältnis | 37 | ||
Homopoly | 9.0 | 0.963 | des | 20 | 40 | |
mer | 12 | 0.961 | 25 | 34 | ||
A | 0.962 | 18 | ||||
B : | 2.1 | 20 | ||||
C | 0.94-7 | 17 | ||||
Yersuchs- | ||||||
Oopolymer | ||||||
Der Index "MFI" gibt ein Maß für die Fließfähigkeit
des Materials im geschmolzen Zustand unter Standardbedingungen
(A.S.T.M..-D-1238-571) unter einer Belastung von 2,16 leg bei 1900C.
Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß die HomopoTymeren
von Polyäthylen besonders geeignet sind zur Herstellung von
Fasern mit sehr hohem Elastizitätsmodul und daß man in einem
bestimmten MPI-Bereieh sowohl hohe Yerstreckverhätnisse wie
hohe Moduli gleichzeitig erhalten kann. Auch mit den Copolymeren kann man verhältnismäßig hohe Verstreckverhäilitnisse und Moduli
erhalten, jedoch bleiben diese unter den Höchstwerten, die mit
Homopolymeren erhalten werden.
Beispiel 5 / J
Das Beispiel beschreibt die Herstellung von Extrudaten mit
hohem Elastizitätsmodul aus Polymeren von Polyoxymethylen mit Hilfe der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise.
Es wurden zwei Arten von Polyoxymethylen, nämlich Debrin und Debrin 150 (Heg. Handelsbez., Herst. E.I. DuPont de Ifemours & Co,
verwendet. Gemäß Beispiel 1, jedoch bei einer Düsentemperatur von 1600C, erhielt man die in Tabelle II aufgeführten Resultate.
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- VL -
a b e 1 1 e II
Polymer
mfi
(g/10 min)
Dichte
Verstreck-Verhältnis
Modul E GPa
DEBRIN-500 DEBRIN-T50
5 1
1.42 1.42
10
10
10
21 20
Die Extrusionsgeschwindigkeit betrug 5 m/h (entsprechend
8,13 cm/min) und die Zugkraft weniger als 20 Ή. (Vergleicht man
diese Werte mit dem hydrostatischen Druckverfahren nach G-B-PS
1 480 479, Beispiel 3, so ist ersichtlich, daß das bekannte Verfahren
mit einer Geschwindigkeit von nur 0,025 cm/min durchgeführt
wurde).
Das Beispiel bezieht sich auf die Herstellung von Extrudaten
mit hohem Modul E aus Polypropylen gemäß Beispiel 1.
Das verwendete Propylenpolymer hatte ein gewichtsmäßiges mittleres Molekulargewicht von 170 000. Die Extrusion wurde bei
2000C durchgeführt und beim Verstrecken betrug die Düsentemperatür
1300C. Die erhaltene Paser hatte einen Elastizitätsmodul E von
17 G-Pa und ein Vers tree kver hai tnis von 16.
Das Beispiel bezieht sich auf die Herstellung von Polyäthylen fasern mit hohem Elastizitätsmodul durch Extrusion und Verstrecken.
Das verwendete Polyäthylen entsprach demjenigen aus Beispiel 1. Die Extrusion erfolgte in Luft bei 1500C so daß man einen
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Faden mit einem Durchmesser von 0,45 mm erhielt. Der Faden wird
dann "bei 10O0C über eine Düse mit einem Durch-messer von 0,30 mm,
einer länge von 0,30 mm und einem Zufuhr-Halbwinkel von 15° verstreckt.
Unterhalb der Verstreckeinrichtung ist, wie in Beispiel 2 beschrieben, ein Gefäi3 mit Kühlflüssigkeit angeordnet.
Die Faser kann mit einer Geschwindigkeit von einigen
hundert m/min aufgenommen werden, wobei in diesem Gebiet der Faserdurchmesser 0,20 mm beträgt; dies entspricht einem Verstreckverhältnis
von 5,1.
Zwischen den Verstreckrollen, deren Umlaufgeschwindigkeit
einem Verhältnis von 4 : 1 entspricht, erfährt der Faden ein zweites Verstrecken. Bach Durchgang zwischen den Rollen führt
man ihn durch ein 2 m langes Wasserbad von 600C.
Es zeigt sich daß die so erhaltene Faser einen Durehmesser
von 0,10 mm hat, v/as einem Gesamt-Verstreckverhältnis von
20 entspricht; der Elastizitätsmodul E betrug 32 GPa und bei
Temperaturen unter 12O0C betrug die Schrumpfung weniger als 2 °/o.
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-Ik:
Leerseite
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von orientierten Polymeren
mit sehr hohem Elastizitätsmodul durch Terstrecken von Kunststoffäden, dadurch g e Ic e η η zeichnet , daß man
Fäden aus Polymeren'mit einem Kristallinitätsgrad von mehr als
30 cß> durchVerstrecken in festem Zustand einer Deformation
unterwirft und das orientierte Polymer "beim Vorlassen der Düse
rasch abkUhlt.
2. . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge Ice η η ze ic h η
e t , daß man die orientierbaren Fäden bei einer Temperatur
zv/ischen ihrer Schmelztemperatur und einer um 1200O niedrigeren
Temperatur verstreclct, wozu man eine Düse verwendet, deren Durchmesser
zv/ischen dem 0,50 - und OjSO-Eachen, vorzugsweise zwischen^
dem"0,15- und dem 0,35- Fachen des Eadendurchmessers liegt:und
jedenfalls v/eniger als 5 mm beträgt, wobei der Zufuhrwinkel
v/eniger als 60° beträgt und vorzugsweise in der tTähe von 30° *
liegt. ..... "_.■".....■■ ■■..■■'■;
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e Ic e η η -
ζ ei c h η e tt daß das Kühlen dadurch bewirkt wird, daß man das
orientierte Polymer unmittelbar nach seinem Austritt aus der Verstreckdüse durch ein Kühlsystem leitet, dessen Temperatur
mindestens 2O0C unter der Verstrecktemperatur liegt.
4. . ■ ' Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß man zum Verstrecken eine
Zugkraft zwischen 5 und 500, vorzugsweise zwischen 50 und 200 kg/cm'
aufwendet. . "_ . λ
5. .. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g e Ic e η η ζ e i c h η et, daß -man die; erfindungsgemäß
verstreckte Faser zusätzlich mit Hilfe eines üblichen Verstrecksystems
vers tr eckt. 8098A1/0909 - ^
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Titel : Verfahren zur Herstellung von orientierten Polymeren mit sehr hohem Elastizitätsmodul
H09841/0909
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