DE739339C

DE739339C - Verfahren zum Verbessern der mechanischen Eingenschaften von kuenstlichen, faserbildenden Polykondensationsprodukten

Info

Publication number: DE739339C
Application number: DEP78052D
Authority: DE
Inventors: John Blanchard Miles Jr
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1937-10-22
Filing date: 1938-10-09
Publication date: 1943-09-27

Description

Verfahren zum Verbessern der mechanischen Eigenschaften von künstlichen, faserbildenden Polykondensationsprodukten Es ist bekannt, .daß man die mechanischen Eigenschaften von künstlichen, faserbildenden geradkettigen Polykondensationsprodukten. z. B. polymeren Estern, Acetalen, Äthern, Amiden oder Mischpolymeren, wie polymeren Esteramiden, die durch Polykon,denstation von bifunktionellen Verbindungen, z. B. durch Kondensation von höhermolekularen Dicarbonsäuren mit Glykolen, durch Kondensation von Aldeyhden mit Glykolen, durch Kondensation von Glykolen miteinander oder durch Kondensation von höhermolekularen Dicarbonsäuren mit Diaminen` oder von w-Aminocarbonsäuren oder Gemischen der genannten Stoffe, erhalten werden, wesentlich verbessern kann, wenn .die Polykondensationsprodukte, beispielsweise in Form von dünnen Fäden oder Folien, unterhalb des Erweichungspunktes stark gereckt werden. Dabei tritt eine weitgehende Earallellagerung der Kristalle der Polykondensationsprodukte und Orientierung der Moleküle der Produkte ein. Diese Orientierung äußert sich in einer beträchtlichen Erhöhung .der Festigkeit und Abnahme der Dehnung der Gebilde in der Zug- und Orientierungsrichtung. ' Wie Versuche ergeben haben, kann man die mechanischen Eigenschaften' von künstlichen, faserbildenden, geradkettigen Polykondensationsprodukten gleichfalls beträchtlich verbessern, wenn die Polykon:densationsprodukte unterhalb ihres Erweichungspunktes einem so starken Druck unterworfen werden, .daß ein Fließen herbeigeführt wird.

Für das Verfahren eignen sich die eingangs genannten Polykondensationsprodukte, insbesondere die faserbildenden geradkettigen Polyamide, die sogenannten Superpolyamide. Diese Stoffe haben, wenn sie Fasern ergeben, eine Eigenviscosität von mindestens

0,d.. Am geeignetsten sind die Stoffe mit

einer Eigenviscosität von o,6 bis z. Die

Eigenviscosität ist definiert durch die For-

inel log, -iir , in der 7, f' d:e Viscosität eüier

verdünnten Metakresollösung des Stiperpolv-

amids dividiert durch die Viscosität des

3,Tetakresols bei der gleichen "Temperatur

und C die Konzentration von Gramm Super-

polvaInid in ioo cctn Lösung darstellen.

Die Behandlung der geradkettigen Poly-

kondensationsprodukte durch Einwirkung

eines so hohen Druckes unterhalb ihres Er-

«-eichungspunktes, Ralf ein Fließen herbei-

geführt wird, wird in erster Linie an stärke-

ren Formkörpern, z. B. Platten, Bändern, Stä-

ben oder Rohren, vorgenommen. Man kann

jedoch auch dünnere Folien, Platten, Borsten

oder Fäden oder auch Gewebe, beispielsweise

Ballonstoffe, Regenschutzstoffe, Segeltuch

oder ähnliches aus den genannten Polykon-

densationsprodtikten in dieser Weise be-

handeln.

Vorteilhaft werden die Formkörper durch

kalte oder mäßig erwärmte Walzen geschickt

oder unter sehr hohem Druck durch Öffnungen

oder -Mundstücke gepreßt oder in. einem Ge-

senke verformt. Man kann insbesondere bei

den letztgenannten Behandlungsarten auch

gleichzeitig die endgültige Formgebung vor-

nehmen, beispielsweise in einem Gesenke aus

Folien einen Behälter formen.

Ini allgemeinen wird Sie Druckbehandlung

gemäß der Erfindung, z. B. das `Falzen, bei

gewöhnlichen Temperaturen vorgenommen.

Man kann jedoch auch höhere Temperaturen

anwenden. Wesentlich ist jedoch, daß unter-

halb des Erweichungspunktes der Masse ge-

arbeitet wird. So kann z. B. ein Superpoly-

amid aus Adipinsäure und Hexamethylen-

diamin, das bei 263° schmilzt, ohne vorher

wesentlich zu erweichen, noch bei 2oo° gemäß

der Erfindung behandelt werden. Die Behand-

lung darf allerdings nicht zu lange dauern, da

sonst das Superpolyamid durch die Einwir-

kung der Luft geschädigt wird.

Die Pölykondensationsprodukte können

gleichzeitig auch noch einer üblichen Streck-

behandlung durch Anwendung von Zug unter-

worfen werden. Bei der Walzbehandlung ge-

nügt häufig schon ein einmaliges Durchlaufen

durch die Walzen. Man kann sie jedoch auch

mehrfach durch die Walzen schicken und je-

desmal den Abstand der Walzen voneinander

verringern.

Man kann diese Behandlung auch unmittel-

bar an die übliche Herstellung von beispiels-

weise Bändern oder Folien aus den Super-

polvamiden durch Auspressen der Schmelze

aus Schlitzen in Kühlflüssigkeiten, wie Was-

ser oder in nichtlösende organische Flüssig-

Leiten, beispielsweise chlorierte Kohlen-

wasserstofte, anschließen. Die Bänder oder

Folien laufen dann von dem hülilbaa umnit-

telbar durch die Walze. Wenn die super-

pclyamide mit Wasser g.-sättigt sind, lassen

sie sich besonders leicht verarbeiten.

.Man kann die Polvlcondeiisation:pr;):luhte

nicht nur in einer Richtung, sondern auch in

mehreren Richtungen auswalzen, z. B. noch

sI1ikrecht zu der ersten Walzrichtung. Bei <ler

Einwirkung der Druckkräfte in niehrereiz

Richtungen, beispielsweise beirr 1\'aizeii in

der Längs- und Querrichtung, tritt eine

Orientierung der Moleküle gleichfalls in meh-

reren Richtungen ein. Dies ist daran festzu-

stellen, daß die Zugfestigkeit im letzten Fall

in allen Richtungen gleich ist,

Folien

oder Bänder, die nur :ti einer Richtung kalt

gewalzt wurden, in der Walzrichtung itif@@lge

der Orientierung der Moleküle nur in dieser

Richtung eine erhöhte Festigkeit haben, wix"i-

rend quer zur Walzrichtung die Festigkeit

meist abnimmt.

Die Oberfläche der behandelten Gebilde ist

gegen ihren früheren Zustand wesentlich ver-

größert und der Querschnitt verringert. Beini

einmaligen Durchlaufen der Walze wird di;

Länge der Folien oder Bänder wesentlich v1-r-

größert,während die Breite etwa die gleiche

bleibt. Bei gleichzeitiger Anwendung von Zug

wird jedoch auch die Breite beträchtlich ver-

ringrt. Quer zur Walzrichtung hat eine so

behandelte Folie eine vermin-_lerte @eißf@stig-

keit, was häufig unerwünscht ist. Um eine

gleichmäßige Festigkeit zu erzielen, w:raeii

deshalb die Folien vorteilhaft in tnehr als

einer Richtung gewalzt. Dabei wird so wohl

die Länge als auch die Breite der Folien ver-

größert. Häufig genügt eine Walzbehandlung.

bei der die Oberfläche wenigstens verdoppelt

wird. Besser ist aber meist, wenn sie ver-

vierfacht oder noch stärker vergrößert wird.

Es ist jedoch schon bei einer weniger tief-

greifenden Behandlung eine deutliche V,-rbes-

serung der mechanischen Eigenschaften fest-

zustellen.

Man kann die Druckbehandlung der Polv-

kondensationsprodukte unterhalb ihres Erwei-

chungspunktes bis zum Fließen der Massen

auch. an Gebilden vornehmen, die vorher einer

üblichen Zugbehandlung unterhalb des Er-

weichungspunktes unterworfen und dabei ge-

reckt wurden. Die Gebilde können dann aller-

dings nicht mehr bis zu ein-:m solchen Aus-

maß kalt verwalzt werden wie solche. die

vorher nicht gereckt wurden. So kann bei-

spielsweise ein Band aus einem Super1)olv-

amid aus Adipinsäure und Hexamethylendi

amin, das unterhalb des Erweichungspunktes

bis zum äußerst möglichen Grad gereckt

wurde, nur bis zur Erhöhung seiner Länge

um 22 % und seiner Breite um 140 % kalt ausgewalzt werden, während das gleiche Erzeugnis ohne die vorherige Reckung bis zur Erhöhung seiner Länge um 29o % und seiner Breite um So% ausgewalzt werden kann, ehe der Zerreißpunkt erreicht wird.

Bänder aus Superpolyamid, die gemäß der Erfindung einer Druckbehandlung, z. B. durch Walzen, unterworfen wurden, zeigen einen anderen Grad von Orientierung als solche, die nur gereckt wurden. So zeigen RöntVgenstrahlenbeugungsbildervon Superpolyamidbändern, die kalt gAwalzt wurden, ein unterschiedliches Aussehen, je nachdem, ob die Strahlen senkrecht zur Oberfläche des Bandes oder von der Kante her, d. h. parallel zur Walzebene, hindurchgehen. Im Falle eines kalt gestreckten Fadens sind jedoch die Röntgenstrahlenbeugungsbilder so lange gleich, wie die Strahlen senkrecht zur Faserache durchgehen. Die gemäß der Erfindung einer Druckbehandlung bis zum Fließen unterworfenen Polykondensationsprodukte haben gegenüber den entsprechenden unbehandelten Gebilden eine höhere Festigkeit, bessere Biegsamkeit, im allgemeinen bessere Durchsichtigkeit und höhere Undurchlässigkeit für Gase, z. B: Luft. So hat z. B. ein Superpolyamid aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin, das unterhalb des Erweichungspunktes bis zum größtmöglichen Grad ausgewalzt ist, etwa i4ookg/cm= Festigkeit, während das Erzeugnis im urgewalzten Zustand nur annähernd q.20 kg/cm= Festigkeit hatte.
Die Massen können in üblicher Weise z. B. Weichmacher, Farbstoffe, Füllstoffe, Harze, Cellulosederivate und Alterungsschutzmittel enthalten. Diese Stoffe können andererseits aber auch bei dem Walzen erst in die Massen eingebracht werden.
Häufig ist es von Vorteil, die behandelten Massen kurze Zeit vorzugsweise unter Spannung mit Wasserdampf zu behandeln und sie weiterhin unter Spannung zu trocknen. Dadurch wird eine zusätzliche Verbesserung, insbesondere der Formbeständigkeit, erzielt. Beispiel i Ein Band aus einem Superpolyamid aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin von der Eigenviscosität 0,73 wird durch Auspressen der Schmelze des Superpolyamids zwischen Walzen in kaltem Wasser hergestellt.
ach 24stündigemBelassen des Bandes imWasser wird ein Stückdavon roi X 5,6 X 1,65 mm mehrere Male -dur chein Walzwerk mit mit gleichmäßiger Geschwindigkeit laufenden Walzen geschickt, während der Walzenabstand nach jedem Durchgang enger gestellt wird. Die Abmessungen des Bandstückes betragen dann 393 X 10,1 X 0,2i5 mm. Es zeigt sogar noch nach Erwärmen auf 2r0° parallel zur Walzrichtung Auslöschung von polarisiertem Licht, ein Zeichen von Orientierung der Moleküle. Es ist durchsichtiger geworden. Seine Reißfestigkeit beträgt in der Walzrichtung r4oo kg/cm'.

Beispiel 2 Ein Band von 25,4 mm Breite und 0,38 mm Dicke, das durch Auspressen von geschmolzenem Superpolyamid aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin von einer Eigenviscosität etwa i in Wasser hergestellt ist, wird zu Streifen von 25,4 mm Länge geschnitten. Diese Streifen werden dann in der unten näher beschriebenen Weise behandelt.

Reißfestigkeit in kg/cm2, berechnet auf

Abmessungen

Stärke beim Einspannen in die

Probe in mm Reißfestigkeits- Abmessungen

Gewalzt beim Zerreißen

Nr nach dem Prüfmaschine .

Walzen nach S c o t t

in der in der in der in der

Längs- j Quer- Längs- Quer-

richtung richtung ' richtung richtung

.I

i

i in der Längsrichtung ..... o,216 1450 j 450 2 68o 1 790

2 in der Querrichtung...... o,165 774 1330 2620 2010

3 in der Längs- und Quer-

ri--htung . . . . . . . . . . . . . . . o,165 931 r 0i6 2 080 2 120

.4 urgewalzt . . . . . . . . . . . . . . . 0,38 515 .156 - i -

Die kalt gewalzten Erzeugnisse sind in jedem Fall durchscheinender und biegsamer als der. urgewalzte Stoff. Das biegsamste Erzeugnis ist Probe 3. Probe 3 unterscheidet sich auch von den anderen Proben in den optischen Eigenschaften. Die Proben i und 2 verhalten sich wie anisotrope Stoffe zwischen gekreuzten Nicols. Sie heben Interferenzfiguren von niedriger Doppelbrechung, während Probe 3 stark gefärbte Interferenzfiguren mit einem anderen Bisel:trixwinkel als die nur in einer Richtung gewalzten 'Massen ergibt.

Beispiel 3 Eine kalt gestreckte Faser oder Borste aus einem Superpolyamid aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin von 305 mm Länge und o,61 mm Durchmesser wird in der Längsrichtung durch zwei dicht aneinandergerückte Walzen geschickt. Man erhält ein als künstliches Stroh geeignetes Erzeugnis mit etwa folgenden annähernden Abmessungen: 0,18 X 1,3 X 405 rnm.
Beispiel d.
Ein Stück eines Bandes aus dein im Beispiel 2 genannten Superpolyamid mit den Abniessungen o.393 X 69,ä X 303 1111n wird in der Längsrichtung in einem einzigen Walzendurchgang ausgewalzt. Es hat dann die Abinessungen o,165 X 70 X 729 mm. Seine Reißfestigkeit, berechnet auf die Abmessungen, die beim Bruch. vorliegen, beträgt 190o 1:g'cin= in der Walzrichtung und 6881:glciii= quer zur Walzrichtung.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von künstlichen, faserbildenden Polykondensationsprodukten durch Herbeiführung einer Orientierung der ;Moleküle, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykondensationsprodukte unterhalb ihres Erweichungspunktes einem so starken Druck unterworfen werden, <laß ein Fließen herbeigeführt wird.