DE931438C

DE931438C - Method for stiffening wires and bristles made of synthetic linear high polymers

Info

Publication number: DE931438C
Application number: DEK7192D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Stenzel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1943-06-27
Filing date: 1943-06-27
Publication date: 1955-08-08

Description

Verfahren zum Versteifen von Drähten und Borsten aus synthetischen linearen Hochpolymeren Über das Verhalten der Polyamide beim trockenen Erhitzen sind bereits einige Tatsachen bekanntgeworden. Nach B r i 11 (J. f. prakt. Chemie, Bd. 161, 49) beobachtet man bei durch mechanische Behandlung gut orientierten fadenförmigen Gebilden eine beträchtliche Schrumpfung beim Erhitzen dieser Gebilde. Diese Schrumpfungen sind zurückzuführen auf Transversalschwingungen bestimmter Molekülteile, die außerhalb des geordneten Mizellbereiches liegen. Außerdem hat man schon gefunden, daß eine Veredlung von faden- oder bandförmigen, kalt gestreckten und durch Heißnaßbehandlung farmfest gemachten Polyamiden dadurch erzielt, daß man die Gebilde mehr oder weniger spannungslos der Einwirkung trockener Hitze aussetzt. Die Behandlung soll so lange durchgeführt werden, bis der Faden keine wesentliche Schrumpfungstendenz mehr hesitzt, im allgemeinen etwa zo bis 15 Minuten.Method of stiffening wires and synthetic bristles linear high polymers About the behavior of polyamides when heated under dry conditions some facts have already become known. According to B r i 11 (J. f. Practical Chemistry, Vol. 161, 49) can be observed with filamentary fibers that are well oriented by mechanical treatment Form a considerable shrinkage when heated. This shrinkage are due to transverse vibrations of certain parts of the molecule that are outside of the ordered micellar area. Besides, one has already found that one Refinement of thread-shaped or ribbon-shaped, cold-stretched and hot-wet treatment farm-made polyamides achieved by making the structure more or less exposed to dry heat without tension. The treatment should last so long be carried out until the thread no longer has any significant tendency to shrink, generally about ten to fifteen minutes.

Es wurde nun gefunden, daß überraschenderweise durch ein ähnliches, aber längere Zeit durchgeführtes Verfahren Drähte und Borsten aus synthetischen linearen Hochpolymeren mit Amidgruppen in der Kette eine beträchtliche und bei ihrer praktischen Verwendung sehr erwünschte Versteifung erfahren, wenn man die Gebilde nach dem Verstrecken und Formfestmachen und vorzugsweise nach einer Alkalibehandlung längere Zeit, das heißt mindestens 1/2 Stunde, einer Temperatur über i2o°, vorzugsweise zwischen 40 und 6o° unter dem Erweichungspunkt des Hochpolymeren aussetzt.It has now been found that, surprisingly, by a similar, but for a long time the procedure was carried out using synthetic wires and bristles linear high polymers with amide groups in the chain a considerable and in their practical use very desirable stiffening experience when one of the structures after stretching and shape setting, and preferably after one Alkali treatment for a long time, that is, at least 1/2 hour, at one temperature above 120 °, preferably between 40 and 60 ° below the softening point of the high polymer suspends.

Die folgende Tabelle zeigt den Versteifungseffekt bei Borsten aus einem Polyamid aus a-Caprolactam, die einen Durchmesser von 0,2,5 mm besitzen. Der Elastizitätsmodul ist hierbei zunächst bei 5o% relativer Feuchte und dann bei ioo % relativer Feuchte gemessen, wobei jeweils eine thermische Behandlung von i Stunde bei der angegebenen Erhitzungstemperatur vorausgegangen war. Aus der Tabelle ergibt sich, däß eine Erhöhung des Elastizitätsmoduls und damit die Steifheit von nahezu 70 % erzielt werden kann. Elastizitätsmodul Erhitzungs- xos kg/ cm2 temperatur 50% Ioo o% relative Feuchte I relative Feuchte ioo° 0,30 0,11 _ 120 , 0,41 0,13 I40° 0,43 0,17 16o° 0,50 0,17 Die Behandlungstemperatur richtet sich nach den Eigenschaften des behandelten Gutes. Die Temperatur wird so hoch wie irgend möglich gewählt, wobei eine Schädigung der Borsten oder Drähte hinsichtlich ihrer Reißfestigkeit vermieden werden soll. Auch eine Verfärbung der Produkte muß selbstverständlich verhindert werden. Eine Schädigung der Gebilde bzw. eine Verfärbung tritt nicht ein, wenn man sie bei einer Temperatur von etwa 4o bis etwa 6o° unter dem Erweichungspunkt behandelt. Man kann die Hitzebehandlung auch dadurch unschädlich machen, daß man der Spinnschmelze, aus welcher die Borsten hergestellt sind, Stabilisatoren zusetzt, wie beispielsweise o-Oxybemzamide (vgl. die Patentschrift 750_o59), mehrkernige Amine, Manganverbindungen (vgl. die Patentschrift 737943) und andere geeignete Stabilisatoren. Weiterhin kann man die Beständigkeit der Polyamidsubstanz gegen hohes Erhitzen durch eine Vorbehandlung mit Alkali gemäß Verfahren nach der Patentschrift 753 776 wesentlich verbessern.The following table shows the stiffening effect in bristles made of a polyamide made of α-caprolactam, which have a diameter of 0.2.5 mm. The modulus of elasticity is measured here first at 50% relative humidity and then at 100% relative humidity, each of which was preceded by a thermal treatment of 1 hour at the specified heating temperature. The table shows that an increase in the modulus of elasticity and thus the stiffness of almost 70% can be achieved. modulus of elasticity Heating xos kg / cm2 temperature 50% Ioo o% relative humidity I relative humidity ioo ° 0.30 0 11 _ 120, 0.41 0, 1 3 I40 ° 0.43 0.17 16o ° 0.50 0.17 The treatment temperature depends on the properties of the treated goods. The temperature is chosen as high as possible, with the aim of avoiding damage to the bristles or wires with regard to their tensile strength. Discoloration of the products must of course also be prevented. The structures are not damaged or discolored if they are treated at a temperature of about 40 to about 60 ° below the softening point. The heat treatment can also be rendered harmless by adding stabilizers to the spinning melt from which the bristles are made, such as o-oxybemzamides (cf. patent 750_o59), polynuclear amines, manganese compounds (cf. patent 737943) and others suitable stabilizers. Furthermore, the resistance of the polyamide substance to high levels of heating can be significantly improved by pretreatment with alkali in accordance with the method according to patent specification 753 776.

Im allgemeinen wird die Dauer der Hitzebehandlung nicht länger als 3 Stwnddn betragen, da dann keine wesentliche Verbesserung gegenüber kürzeren Behandlungszeiten mehr erzielt wird.In general, the duration of the heat treatment is not longer than 3 hours, since then there is no significant improvement over shorter treatment times more is achieved.

Die Hitzebehandlung gemäß der Erfindung hat sich besonders bei Borsten bewährt, die im Gebrauch starker Feuchtigkeit ausgesetzt sind,, beispielsweise Borsten für Zahnbürsten, Nagelbürsten, Flaschenbürsten, Reagenzglasbürsten, Filterbespannungen usw. Jedoch kann die Veredlung erfindungsgemäß selbstverständlich auch für andere Drähte oder Borsten aus synthetischen linearen Hochpolymeren Verwendung finden, wie sie in Besen und Bürsten beliebiger Art angewendet werden.The heat treatment according to the invention has proven particularly useful for bristles proven, which are exposed to strong moisture during use, for example bristles for toothbrushes, nail brushes, bottle brushes, test tube brushes, filter covers etc. However, the refinement according to the invention can of course also be applied to others Wires or bristles made of synthetic linear high polymers are used, as used in brooms and brushes of any kind.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele erläutert.The invention is illustrated by the following examples.

Beispiel i i kg Borsten vom Durchmesser o,25 mm, hergestellt durch Schmelzspinnen des Polyamids aus s-Caprolactam, wird nach .einer Vorbe'handlung in o,7%iger Natronlauge bei 95° z Stunde auf i4o° erhitzt. Die mit heißem Wasser gewaschenen und bei 8o° getrockneten Borsten zeigen einen Elastizitätsmodul, der um 0,20 X ios kg/cm2 über dem Ausgangswert liegt. Die Dehnung ist von 20 auf 14% zurückgegangen.Example i kg of bristles with a diameter of 0.25 mm, produced by Melt spinning of the polyamide from ε-caprolactam, after a pretreatment heated in 0.7% sodium hydroxide solution at 95 ° for an hour to 140 °. The ones with hot water bristles washed and dried at 80 ° show a modulus of elasticity that is is 0.20 x ios kg / cm2 above the initial value. The elongation is from 20 to 14% decreased.

Beispiel e 2 kg eines lose auf eine Spule gewickelten Polyamiddrahtes aus dem Polyamid aus adipinsaurem Hexamethylendiamin werden nach Vorbe'handl.u.ng mit wäßriger 1/2%iger Sodalösung i1/2 Stunden auf 16o° erhitzt. Die Festigkeitswerte liegen zum Teil höher als die des unbehandelten Drahtes. Die Dehnungswerte unterscheiden sich wenig von denen vor der Behandlung. Die Steifheit ist um 25 % verbessert. Beispiel 3 2 kg eines Drahtes aus dem Polyurethan aus i, @4-Butandiol ' und i,6 Hexändiisocyanat werden nach einer Vörbehandlung durch Kochen mit einer i%igen wäßrigen Strontiumhydroxydlösung i Stunde auf i2o° erhitzt. Die Borsten hatten vor der Behandlung eine Festigkeit von 26,5 Rkm, nach der Behandlung 27,q. Rkm. Die Verbesserung in der Elastizität betrug 70'/0.Example e 2 kg of polyamide wire loosely wound on a spool from the polyamide from adipic acid hexamethylenediamine are after Vorbe'handl.u.ng heated to 160 ° for 1/2 hour with aqueous 1/2% soda solution. The strength values are partly higher than that of the untreated wire. The elongation values differ little different from those before treatment. The stiffness is improved by 25%. example 3 2 kg of a wire made from the polyurethane from i, @ 4-butanediol 'and i, 6 hexane diisocyanate are after a pre-treatment by boiling with a 1% aqueous strontium hydroxide solution Heated to 120 ° for i hour. The bristles had strength before treatment of 26.5 Rkm, after treatment 27, q. Rkm. The improvement in elasticity was 70 '/ 0.

Claims

PATENT CLAIM: Method for stiffening wires and bristles synthetic linear high polymers, characterized in that the structures according to stretching and setting and preferably after an alkali treatment longer time, i.e. at least 1/2 hour, a temperature above 'i2o ° "preferably between 4o and 6o ° below the softening point of the high polymers.