DE766441C

DE766441C - Verfahren zum Verbessern der Stossfestigkeit von gestreckten Draehten und Saiten aus synthetischen linearen Polykondensations-bzw. Polymerisationsprodukten

Info

Publication number: DE766441C
Application number: DEI69264D
Authority: DE
Inventors: Willard Edwin Catlin
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1940-04-03
Filing date: 1941-03-30
Publication date: 1963-08-20
Also published as: FR919131A; US2298868A; BE462190A

Description

Verfahren zum Verbessern der Stoßfestigkeit von gestreckten Drähten und Saiten aus synthetischen linearen Polykondensations-bzw. Polymerisationsprodükten Bisher wurden Saiten für Tennisschläger, Musikinstrumente u. dgl. aus Schaf- oder Schweinedarm hergestellt. Diese Saiten besitzen jedoch eine Reihe von Nachteilen; z. B. ist ihre Festigkeit in feuchtem oder nassem Zustand ungenügend. Da diese Saiten im allgemeinen keine echten Einzelfäden sind, können sie auch durch starke Durchbiegung oder durch Abschaben unbrauchbar werden.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Saiten aus synthetischen linearen Polykoridensations-bzw. Polymerisationsprodukten für die Herstellung von Tennisschlägern, Musikinstrumenten u. dgl. zu verwenden. Besonders die große Reißfestigkeit und Elastizität dieser Saiten schien sie für den genannten Zweck geeignet zu machen. Jedoch haben diese nach der üblichen Art hergestellten Saiten bisher nicht befriedigt, da ihre Stoßfestigkeit nicht ausreichte.
Es wurde nun gefunden, daß die Stoßfestigkeit von gestreckten Drähten oder Saiten aus synthetischen linearen Polykondensations-bzw. Polymerisationsprodukten dadurch verbessert werden kann, daß die Saiten ohne Spannung in Gegenwart eines nicht lösenden Duellmittels so lange erhitzt werden, bis die Stoßfestigkeit der Saiten oder Drähte um wenigstens 25'/() zugenommen hat und die Reißfestigkeit um höchstens 30°/o abgenommen hat.
Das Verfahren gemäß der Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf Saiten aus synthetischen linearen Polyamiden. Als nicht lösendes Quellmittel dient vorzugsweise Wasser oder Wasserdampf. Jedoch sind auch die niedrigen aliphatischen Alkohole geeignet.
Erhitzt man aus synthetischen linearen Polykondensations- bzw. Polymerisationsprodukten hergestellte und gestreckte Saiten in Gegenwart von Wasser oder einem anderen nicht lösenden Duellmittel ohne Spannung, so ist die Saite nicht nur bestrebt zu schrumpfen, sondern es werden auch die inneren Spannungen aufhören, und die Kristallstruktur wird günstiger, wie an Hand von Röntgenspektren gezeigt werden kann.
Durch eine Behandlung gemäß der Erfindung wird die Reißfestigkeit erniedrigt und die Bruchdehnung erhöht. Außerdem kann eine längere Behandlung bei hohen Temperaturen bei manchem dieser Polykondensations-bzw. Polymerisationsprodukte eine chemische Veränderung hervorrufen. Es ist daher zweckmäßig, Zeit und Temperatur so zu regeln, daß die günstigsten Werte an Stoßfestigkeit, Reißfestigkeit und Dehnung erreicht werden. Es ist festgestellt worden, daß aus dem in Rede stehenden synthetischen linearen Kunstmassen herbestellte Tennisschlägersaiten eine Reißfestigkeit von wenigstens 36 kg, vorzugsweise 46 kg, besitzen sollten, um beim Einspannen ein Brechen zu vermeiden, und Bruchdehnungen von weniger als 50°fo, vorzugsweise 35 °/o, um das Aufspannen zu erleichtern und ein Nachlassen der Spannung während des Lagerns und des Gebrauchs zu verhindern. Die Knotenstoßfestigkeit soll wenigstens 27 cm/kg, zweckmäßig jedoch mehr betragen, um das Brechen der Saiten während des Spiels zu verhindern.
Erfindungsgemäß können verstreckte Saiten oder Drähte aus beliebigen Polykondensations- oder Polymerisationsprodukten veredelt werden. Bevorzugt sind jedoch für die Herstellung von solchen Saiten die Polyamide. Von diesen wären unter anderen zu nennen: Polyhexamethylensebacinamid, Polydekamethylenadipinamid, Polydekamethylensebacinamid und -Tischpolyamide, die z. B. aus Sebacinsäure, Adipinsäure und Hexamethy lendiamin oder aus Adipinsäure, Hexamethylendiamin und 6-Aminocapronsäure oder 12-Aminostearinsäure gewonnen werden können. Die Erfindung kann auch mit besonderem Vorteil an Saiten aus solchen Polyamiden oder Mischpolyamiden durchgeführt werden, die aus Azelainsäure oder ihren Derivaten hergestellt sind; denn aus ihnen können verhältnismäßig dicke gestreckte Saiten leicht erhalten werden. Zur Herstellung der Saiten werden am besten Polyamide mit einer Grundviskosität (vgl. Angew. Chemie, 54, 517 [1941]) von über o,6 und eine Schmelzviskosität von über 4oo Poisen, vorzugsweise über iooo Poisen bei 285° C, verwendet.
Die physikalischen Eigenschaften der fertigen Saite sind wesentlich abhängig von der Viskosität des Polymeren sowie der :Methode und dem Ausmaß des »Kaltstreckens«. Die günstigste Vereinigung von hoher Reißfestigkeit und Stoßfestigkeit und niedriger Bruchdehnung wird durch Strecken von Saiten erlangt, die aus einem Polyamid mit einer Viskosität von i5oo bis 3000 Poisen bei 285J C hergestellt sind. Durch das Verstrecken wird der Durchmesser der Saiten verringert, bis das Verhältnis der Durchmesser der gestreckten und der ungestreckten Saiten etwa o,46 beträgt. Erfindungsgemäß können Saiten, die eine hinreichende Stoßfestigkeit besitzen, jedoch auch aus Polyamiden von niedrigerer Viskosität (40o bis i5oo Poisen) gewonnen werden.
Die behandelten Saiten werden nach üblichen Methoden auf die Tennisschläger u. dgl. aufgespannt. Die Saiten können hierbei ein wenig mehr als die bisher verwendeten Darmsaiten gedehnt werden; ihre größere Zähigkeit gleicht die höhere Dehnung wieder aus, da sie es ermöglicht, das Aufspannen (bis zu 32 oder 34,5 kg Spannung bei Tennisschlägern) in kürzerer Zeit zu bewerkstelligen. Vergleichsversuche haben ergeben, daß Tennisschläger, die mit erfindungsgemäß behandelten Saiten bespannt sind, abgesehen von der billigeren Herstellungsweise, den bisherigen mit Darmsaiten bespannten überlegen sind. Außerdem sind die neuen Saiten besonders widerstandsfähig gegen Abschabung, Wettereinflüsse und Wärme.
Bei Tennisschlägern werden Saiten bevorzugt, die einen Durchmesser von i,o bis 1,5 mm besitzen. Beispiel i Eine verstreckte Saite aus Polvhexamethylensebacinamid, die einen Durchmesser von 1,3 mm besitzt, wird eine halbe Stunde bei 151 bis 153° C in Gegenwart von gesättigtem Wasserdampf in spannungslosem Zustand in einem Autoklav erhitzt. Dabei ging die Reißfestigkeit von 57,5 auf 50,1 kg zurück, die Dehnung stieg von 12 auf -26% und die Knotenstoßfestigkeit von 13 auf 43 kg. Die Knotenstoßfestigkeiten werden mit dem Schopper-Pendel-Hammer bestimmt. Dabei wird der zu prüfende Faden mit einem einfachen Knoten versehen und in einer Länge von 78 mm fest eingespannt. Das Pendel läßt man von einer bestimmten Höhe aus herabfallen. Die Energie, die notwendig ist, um die Saite zu zerreißen, wird unmittelbar in cmkg abgelesen. Dadurch läßt sich feststellen, ob die Saite den Schlägen und Stößen widerstehen kann, denen sie beim Tennisspiel od. dgl. ausgesetzt wird. Beispiel 2 Eine verstreckte Saite aus Polyhexamethylensebacinamid (Schmelzviskosität 46o Poisen bei 285° C) zeigt unbehandelt und ungeknotet bei der Prüfung wie im Beispiel 1 eine anfängliche Stoßfestigkeit von wenigstens 26 cmkg. Ein zweites Muster dieser Saite, das 1i/2 Stunde in aufgespultem Zustande, mit siedendem Wasser unter Spannung behandelt worden ist, ergibt eine Stößfestigkeit von 40 cmkg. Ein drittes Muster jedoch, das in gleicher Weise wie das zweite behandelt worden ist, aber so lose aufgewickelt war, daß es sich ungehindert zusammenziehen konnte, hat eine Stoßfestigkeit über 76 cmkg. Beispiel 3 Eine verstreckte Saite (Durchmesser etwa 1,4 mm) aus Polyhexamethylensebacinamid mit einer Schmelzviskosität von 2275 Poisen bei 285' C wurde ohne Zwischenbehandlung untersucht. Sie hatte eine Reißfestigkeit von 46 kg, eine Dehnung von 17°/o und eine Stoßfestigkeit von 18 cmkg. Ein zweites Muster wurde spannungslos eine halbe Stunde mit gesättigtem Dampf unter einem Druck von 5 kg/cm2 behandelt. Diese Saite hatte eine höhere Dehnung (360/a), etwa gleiche Festigkeit (45,5 kg) und eine Knotenstoßfestigkeit von 29 cmkg. Ein drittes Muster wurde derselben Dampfbehandlung unterworfen, aber auf eine Spule gewickelt, so daß es sich nicht zusammenziehen konnte. Hierdurch wurde die Festigkeit erhöht, aber die Knotenstoßfestigkeit sank auf 1o cmkg.
Beispiel 4 Eine Saite aus einem Mischpolyamid aus 3o Teilen Hexamethylendiammoniumdipinat und 7o Teilen Hexamethylendiammoniumsebacinat mit einem Durchmesser von 1,3 mm wurde bei verschiedenen Temperaturen spannungslos behandelt. Die Behandlung dauerte in jedem Falle eine halbe Stunde; verglichen wurden die Schrumpfung; die Reißfestigkeit, die Dehnung und die Stoßfestigkeit im geknoteten und im glattenZus.tand. Dabei zeigte sich, daß das Verhältnis von Schrumpfung, Festigkeit, Dehnung und Stoßfestigkeit am besten war bei dem Muster, welches mit siedendem Wasser behandelt wurde. Auch eine Behandlung mit gesättigtem Wasserdampf bei 121° C unter einer Atmosphäre Überdruck hatte eine sehr hohe, erhebliche Verbesserung der Stoßfestigkeit zur Folge, wenn auch die absolute Reißfestigkeit etwas niedriger lag. Bei höheren Temperaturen und Drücken (über 130 und 14o° C) lagen die Dehnungswerte zu hoch und die Reißfestigkeitswerte zu niedrig. Eine derartige Behandlung bei hohen Temperaturen muß also erheblich abgekürzt werden, um brauchbare Ergebnisse zu zeitigen.
Beispiel 5 Gestreckte Saiten aus einem Mischpolyamid aus 8o Teilen Hexamethylendiammoniumadipinat und 2o Teilen Hexamethylendiammoniumsebacinat von einer Viskosität von 61o Poisen bei 285° C und einem Schmelzpunkt von 232° C in Abwesenheit von Luft wurden in verschiedener Weise in ungespanntem Zustande behandelt.
Bei diesem Mischpolyamid scheinen danach die Reißfestigkeit und die Stoßfestigkeit am günstigsten zu liegen, wenn die Saiten etwa eine halbe Stunde mit gesättigtem Wasserdampf und einem Überdruck von 2 kg/cm2 behandelt werden. In diesem Falle ist die Reißfestigkeit kaum verändert, während die Dehnung auf 43'/o zunimmt und die Knotenstoßfestigkeit sich verdreifacht. Die Behandlung mit siedendem Wasser oder mit gesättigtem Dampf unter einem Überdruck von 1 kg/cm2 ergibt etwas geringere Werte für die Knotenstoßfestigkeit, während bei höheren Drücken (3 und 4 kg/cm2) die Reißfestigkeit zu sehr abnimmt und die Dehnung über 5o11/@ ansteigt. Bei derartigen höheren Drücken ist also eine Verkürzung der Behandlungsdauer notwendig.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Verbessern der Stoßfestigkeit von gestreckten Drähten oder Saiten aus synthetischen linearen Polykondensationsprodukten bzw. Polymerisationsprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben ohne Spannung in Gegenwart eines nicht lösenden Quellmittels so lange erhitzt werden, bis die Stoßfestigkeit der Drähte oder Saiten um wenigstens 2511/o zugenommen hat und die Reißfestigkeit um höchstens 301/o abgenommen hat. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Französische Patentschrift Nr. 833 756.