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Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Kunststoffe Durch den
Vorschlag, Di-monooxyaryl-alkane durch Umsetzung mit Phosgen, mit Bis-chlorameisensäureestern'
solcher Dioxyverbindungen oder mit Diestern der Kohlensäure in hochmolekulare Polycarbonate
überzuführen, Patentanmeldung F 13 040 IVb/39 c, ist eine neue Art von wertvollen,
thermoplastischen Kunststoffen erschlossen worden. .
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Es wurde nun gefunden, daß man ähnliche thermoplastische Kunststoffe,
jedoch mit abgewandelten, für manche Zwecke besonders erwünschten Eigenschaften
dadurch erhält, daß man in die erwähnten Polycarbonate außer den Di-monooxyaryl-alkanen
noch aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Dioxyverbindungen einkondensiert.
Die dadurch erhältlichen, gemischten Polycarbonate besitzen eine geringere Neigung
zum Kristallisieren als die einheitlich aufgebauten Polycarbonate und eignen sich
deshalb bevorzugt zum Gießen dickerer, klarer Folien und zur Herstellung großer
Formstücke durch plastisches Verformen. Außerdem zeichnen sich die neuen Polycarbonate
in der Regel durch eine bessere Löslichkeit in vielen organischen Lösungsmitteln
aus. Häufig können sie durchVerstrecken orientiert werden; wodurch die mechanischen
und elastischen Eigenschaften sowie die Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien verbessert
werden.
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So -stellt ein gemischtes Polycarbonat, das zu 8o Molprozent aus 2,
2-(q., q.'=Dioxydiphenyl)-propan
und zu 2o Molprozent aus Resorcin
hergestellt worden ist, einen elastischen,- thermoplastischen Kunststoff dar, der
bei 23o bis 250° erweicht, in aromatischen Kohlenwasserstdffen gut löslich ist und
nach der Verarbeitung aus Lösungen oder nach der thermoplastischen Verformung nicht
mehr kristallisiert. Mit einem Mischungsverhältnis von go Molprozent 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propan
und io Molprozent 2, 6-Dioxynaphthalin erhält man ein Polycarbonat mit einem Erweichungspunkt
von etwa 29o'. Durch Erhöhen des Anteils an 2, 6-Dioxynaphthahn auf 2o Molprozent
steigt der Schmelzpunkt auf über 3oo °. Ein Polycarbonat mit einem Gehalt von 5o
Molprozent 2, 2-(4,4'-Dioxydiphenyl)-propan und 5o Molprozent 2, 2-(4,4'-Dioxydicyclohexyl)-propan
schließlich hat gegenüber dem Polycarbonat aus reinem Dioxydiphenylpropan einen
etwas höheren Erweichungspunkt, dabei aber wesentlich verbesserteLöslichkeitseigenschaften,
besonders in aromatischen Kohlenwasserstoffen und Estern. DieReißfestigkeit der
aus solchenMischpolycarbonaten hergestellten Folien liegt um etwa 2o °/o höher als
bei solchenFolien, die allein aus 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphen3T1)-propan hergestellt
sind.
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Als Beispiele für Di-monooxyaryl-alkane der gekennzeichneten Art .mögen
(4, 4'-Dioxydiphenyl)-methan, 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propän, 1, 1-(4, 4'-Dioxy-diphenyl)-cyclohexan,
i, i-(4, 4'-Dioxy-3, 3'-dimethyldiphenyl)-cyclohexan, 2, 2-(2, 2'-Dioxy-4, 4'-ditert.-butyl-diphenyl)-propan
und 3, 4-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-hexan und 1, 1-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-i-phenyl-äthan
genannt sein, ferner Methanderivate, die außer zwei Oxyarylgruppen noch einen Alkylrest
mit mindestens zwei und einen zweiten Alkylrest mit einem oder mehreren Kohlenstoffatomen
tragen, z. B. 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-butan, 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-pentan,
3, 3-(4" 4!-Dioxydiphenyl)-pentan, 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-3-methylbutan, 2,24-4,
4'-Dioxydiphenyl)-hexan, 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-4-methyl-pentan, 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-heptan,
4, 4-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-heptan und 2, 2-(4, 4'-Dioxy-diphenyl)-tridecan. -Als
Beispiele für die mitzuverwendenden Dioxyverbindungen seien genannt: Äthylenglykol,
Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Polyäthylenglykol, Thiodiglykol, Äthylendithiodiglykol,
Propandiol-i, 2 und die aus Propylenoxyd-i, 2 hergestellten Di- bzw. Polyglykole,
Propandiol-i, 3; Butandiol-i, 3, Butandiol-i, 4, 2-Methylpropandiol-i, 3, Pentandiol-i,
5, 2-Äthylpropandiol-i, 3, Hexandiol-1 6, Octandiol-i, 8, 2-Athylhexandiol-i, 3,
Decandiol-i, io, Chinit, Cyclohexandiol-i, 2, o-, m-, p-Xylylenglykol, 2, 2-(4,
4'-Dioxydicyclohexyl)-propan, 2, 6-Dioxy-dekahydronaphtha ]in, Hydrochinon, Resorcin,
Brenzkatechin, 4, 4'-Dioxydiphenyl, 2, 2'-Dioxydiphenyl, i, 4-Dioxynaphthalin, i,
6-Dioxynaphthalin, 2, 6-Dioxynaphthahn, i, 2-Dioxynaphthalin, i, 5-Dioxyanthracen,
i, 4-Dioxychinolin, 2, 2'-Dioxydinaphthyl-i, i' und o-, m-, p-Oxybenzylalkohol.
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Die neuen Mischpolycarbonate können in gleicher Weise wie die einheitlich
aufgebauten Polycarbonate hergestellt werden. So kann man Bis-chlorkohlensäureester
von Dioxydiarylalkanen, gegebenenfalls auch Gemische von i3is-chlorkohlensäureestern
von Dioxydiarylalkanen und/oder von den oben beschriebenen Dioxyverbindungen, mit
den oben beschriebenen Dioxyverbindungen, gegebenenfalls auch mit Gemischen dieser
Dioxyverbindungen und von Dioxydiarylalkanen, polykondensieren. Die Kondensation
läßt man zweckmäßig in Gegenwart von inerten Lösungsmitteln und säurebindenden Stoffen,
wie tertiären Aminen, vor sich gehen.
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Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, Phosgen in eine organische oder in eine alkalisch wäßrige Lösung bzw. Suspension
der beschriebenen Dioxyverbindungen im Gemisch mit Dioxydiarylalkanen, gegebenenfalls
in Gegenwart von inerten Lösungsmitteln, wie Benzol, Toluol, Methylenchlorid, Dichloräthan,
Dioxan und Cyclohexan, einzuleiten.
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Bei beiden Ausführungsformen des Verfahrens ist es vorteilhaft, zur
Beschleunigung der Polykondensation quarternäre Ammoniumverbindungen in Form der
freien Basen oder als Salze dem Reaktionsgemisch zuzusetzen gemäß Patentanmeldung
F 17167 IVb 39 c.
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Schließlich ist es auch möglich, die Mischkondensationsprodukte dadurch
herzustellen, daß man Dioxydiarylalkane im Gemisch mit den oben beschriebenen Dioxyverbindungen,'
gegebenenfalls in Gegenwart von sauren oder basischen Katalysatoren, mit Dialkyl-bzw.
Diarylcarbonaten umsetzt. Beispiel i Zu einer Lösung von 44,2 Gewichtsteilen, 2-(4,
4'-Dioxydiphenyl)-propan-bischlorkohlensäureester (i Mol) in 85 Raumteilen Benzol
(absolut) wird unter Rühren bei o° in 30 Minuten eine Lösung von 7,8 Gewichtsteilen
Äthylenglykol (i Mol) in 25 Raumteilen absolutem Pyridin und 30 Raumteilen Benzol
getropft. Nach 2ostündigem Stehen bei Zimmertemperatur wird mit Wasser versetzt,
die benzolische Lösung mit verdünnter Salzsäure und Wasser gewaschen und über Natriumsulfat
getrocknet. Nach Abdampfen des Benzols bleibt ein farbloser, klarer Kunststoff zurück.
Er hat ein Erweichungsintervall von 196 bis 2oo° und ist in Äther, Dioxan, Aceton,
Cyclohexanon, Essigester und Methylenchlorid löslich. Das Produkt bildet elastische
harte Filme mit guter Festigkeit. Beispiel 2 Zu einer Lösung von 17,65 Gewichtsteilen
2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propan-bischlorkohlensäureester (i Mol) in 13o Raumteilen
Benzol (absolut) wird unter Rühren bei o° in 30 Minuten eine Lösung von 11,76
Gewichtsteilen 4, 4'-Dioxydicyclohexyl-2, -2-propan (o,98 Mol) in 13o Raumteilen
Benzol (absolut) und 12 Gewichtsteilen Pyridin getropft. Nach 2ostündigem Stehen
bei Zimmertemperatur wird, wie im Beispiel i beschrieben, aufgearbeitet. Nach dem
Eindampfen der benzolischen Lösung bleibt ein farbloser, klarer Kunststoff zurück.
Er hat ein Erweichungsintervall von 255 bis 257'-und ist löslich z. B. in Dioxan,
Tetrahydrofuran, Aceton, Cyclohexanon, Toluol, Essigester und Methylenchlorid. Das
Produkt ist wegen seines hohen Erweichungspunktes und seiner geringen Kristallisationstendenz
für Spritzgußartikel geeignet, die
thermisch beansprucht werden.
Geformte Gebilde besitzen hohe Härte, Elastizität und Festigkeit bei geringer Wasseraufnahme
und günstigen elastischen Eigenschaften.
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Beispiel 3 In eine Mischung von iio,i Gewichtsteilen z, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propan
(0,8 Mol), 13,3 Gewichtsteilen Hydrochinon (o,2 Mol), o,i2 Gewichtsteilen Natriumdithionit,
70,5 Gewichtsteilen Natriumhydroxyd (2,9 Mol), 700 Gewichtsteilen
Wasser und 6oo Gewichtsteilen Methylenchlorid leitet man unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre
bei 25° innerhalb 2 Stunden 71,5 Gewichtsteile Phosgen (i,20 Mol) ein. Nach Zugabe
von 3 Gewichtsteilen Triäthylbenzylammoniumchlorid läuft die organische Lösung nach
i Stunde zu einem viskosen Teig zusammen, der nach Verdünnen mit Methylenchlorid
mit Wasser, verdünnter Salzsäure und nochmals mit Wasser gewaschen wird. Nach dem
Abdampfen des Methylenchlorids bleibt ein farbloser, klarer Kunststoff zurück. Er
hat ein Erweichungsintervall von 238 bis 2q.5° und ist löslich z. B. in Cyclohexanon,
Dichloräthan, Methylenchlorid und Dimethylformamid. , Beispiel 4 In eine Mischung
von 68,8 Gewichtsteilen 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propan (o,6 Mol), 56,1 Gewichtsteilen
4, 4'-Dioxydiphenyl (0,4 Mol), 0,i2 Gewichtsteilen Natriumdithionit, 70,5
Gewichtsteilen Natriumhydroxyd (2,9 Mol), 70o Teilen Wasser und 6oo Gewichtsteilen
Methylenchlorid leitet man unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre bei 25° innerhalb
2 Stunden 7i,5 Gewichtsteile Phosgen (1,2 Mol). Nach Zugabe von 3 Gewichtsteilen
Triäthylbenzylammoniumchlorid läuft die organische Lösung in i Stunde zu einem zähen
Teig zusammen. Er wird im Kneter reit Wasser, verdünnter Schwefelsäure und nochmals
rni c Wasser gewaschen, zerkleinert und im Vakuum getrocknet. Das trockene, kristalline
Granulat hat ein Erweichungsintervall von 265 bis 270° und löst sich in Dioxan,
Tetrahydrofuran, Methylenchlorid, Dimethylformamid.
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Beispiel 5 In eine Mischung von 123,8 Gewichtsteilen 2,2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propan
(o,9 Mol), 9,7 Gewichtsteilen 2, 6-Dioxynaphthalin (0,i Mol), 0,12 Gewichtsteilen
Natriumdithionit, 7o,5 Gewichtsteilen Natriumhydroxyd (2,9 Mol), 700 Gewichtsteilen
Wasser, 6oo Gewichtsteilen Methylenchlorid werden unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre
bei 25° innerhalb 2 Stunden 71,5 Gewichtsteile Phosgen (1,2 Mol) eingeleitet. Nach
Zugabe von 3 Gewichtsteilen Triäthylbenzylammoniumchlorid wird die organische Lösung
in i Stunde hochviskos. Sie wird nach Verdünnen mit Methylenchlorid mit Wasser,
verdünnter Salzsäure und nochmals mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet
und im Vakuum eingedampft. Zurück bleibt ein farbloser Kunststoff mit einem Erweichungspunkt
von 29o°, der in Dioxan, Cyclohexanon, Dichloräthan, Methylenchlorid löslich ist.
Aus Methylenchlorid gegossene Folien zeigen sehr gute mechanische Festigkeiten und
eignen sich wegen des hohen Erweichungspunktes besonders für thermisch beanspruchte
Folien.
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Beispiel 6 In eine Mischung von iio,i Gewichtsteilen 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propan
(o,8 Mol), 19,3 Gewichtsteilen 2, 6-Dioxynaphthalin (o,2 Mol), o,i2 Gewichtsteilen
Natriumdithionit, 70,5 Gewichtsteilen Natriumhydroxyd (2,9 Mol), 7oo Gewichtsteilen
Wasser und 6oo Gewichtsteilen Methylenchlorid werden unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre
bei 25° innerhalb 2 Stunden 71,5 Gewichtsteile Phosgen (1,2 Mol) eingeleitet. Nach.
Zugabe von 3 Gewichtsteilen Triäthylbenzylammoniumchlorid wird die organische Lösung
nach etwa 30 Minuten hochviskos. Sie wird im Kneter mit Wasser, verdünnter
Schwefelsäure und nochmals mit Wasser gewaschen, zerkleinert und im Vakuum getrocknet.
Das Granulat hat einen Erweichungspunkt von 300', löst sich in Dioxan, Tetrahydrofuran,
Cyclohexanon, Toluol, Dichloräthan und Methylenchlorid. Aus Methylenchloridlösung
gegossene Folien zeigen sehr gute mechanische Festigkeiten und eignen sich wegen
des hohen Erweichungspunktes insbesondere für thermisch beanspruchte Folien.
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Beispiel 7 Zu einer Lösung von 17,7 Gewichtsteilen 2, 2-(4,
4'- Dioxydiphenyl) - propan -bis - chlorkohlensäureester (1/2o Mol) und 6,9 Gewichtsteilen
p-Xylylenglykol in Zoo Gewichtsteilen Methylenchlorid läßt man unter Rühren bei
5° innerhalb 45 Minuten 12 Gewichtsteile absolutes Pyridin zutropfen. Nach 2ostündigem
Stehen bei Zimmertemperatur schüttelt man mit Wasser, dann mit verdünnter Salzsäure
und wieder mit Wasser aus und trocknet über Natriumsulfat. Nach dem Eindampfen erhält
man einen farblosen Kunststoff, dessen Erweichungsintervall bei Zoo bis 2io° liegt
und der in Benzol, Toluol, Chloroform, Methylenchlorid und Cyclohexanon löslich
ist. Aus Lösungen gegossene Folien erreichen besonders hohe Festigkeitswerte.
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Beispiel 8 In eine Mischung von 9i,2 Gewichtsteilen 2, 2-(4, q.'-Dioxydiphenyl)-propan
(0,4 Mol), ii Gewichtsteilen Resorcin (o,i Mol), 82 Gewichtsteilen Natriumhydroxyd
(2,o5 Mol, 9oo Teilen Wasser und Zoo Gewichtsteilen Methylenchlorid leitet man unter
Rühren in einer Stickstoffatmosphäre bei 25° innerhalb 2 Stunden 74 Gewichtsteile
Phosgen (o,75 Mol) ein. Nach Zugabe von :z Gewichtsteilen Triäthylbenzyl ammoniumchlorid
bildet sich im Laufe i Stunde ein zäher Teig. Dieser wird im Kneter zuerst mit Wasser,
dann mit verdünnter Salzsäure und schließlich wiederum mit Wasser gewaschen, zerkleinert
und im Vakuum getrocknet. Man erhält einen in Benzol, Toluol, Methylenchlorid, Chloroform
und Cyclohexanon löslichen, farblosen, elastischen Kunststoff, dessen Erweichungsintervall
bei 23o bis 25o° liegt. Infolge seiner geringen Kristallisationsneigung ist er
zur
thermoplastischen Verformung sowie zur Herstellung von Folien besonders geeignet.
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Beispiel g In eine Mischung von gi,2 Gewichtsteilen 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propan
(0,4 Mol), 16 Gewichtsteilen i, 6-Dioxynaphthahn (o,i Mol), 82 Gewichtsteilen Natriumhydroxyd
(2,o5 Mol), goo Teilen Wasser und Zoo Gewichtsteilen Methylenchlorid leitet man
unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre bei 2o° innerhalb 2 Stunden 74 Gewichtsteile
Phosgen (o,75 Mol) ein. Nach Zugabe von 2 Gewichtsteilen Triäthylbenzylammoniumchlorid
bildet sich im Laufe von i bis 2 Stunden ein zäher Teig. Er wird, wie im Beispiel
8 angegeben, aufgearbeitet und liefert einen in Benzol, Toluol, Methylenchlorid,
Chloroform und Cyclohexanon löslichen, farblosen, elastischen Kunststoff, dessen
Erweichungsintervall bei 24o bis 26o° liegt. Infolge seiner geringen Kristallisationsneigung
ist er zur thermoplastischen Verformung sowie zur Herstellung von Folien besonders
geeignet.
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Beispiel io In eine Mischung von 57 Gewichtsteilen 2, 2-(4, 4'-DioxYdiPhenyl)-proPan
(o,25 Mol), 29,5 Gewichtsteilen Hexandiol-i, 6 (o,25 Mol), 82 Gewichtsteilen
Natriumhydroxyd (2,o5 Mol), goo Teilen Wasser und Zoo Gewichtsteilen Methylenchlorid
leitet man unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre bei 25° innerhalb 2 Stunden
74 Gewichtsteile Phosgen (o,75 Mol) ein. Nach Zugabe von 2 Gewichtsteilen 'Triäthylbenzylammoniumchlorid
bildet sich in i bis 2 Stunden ein zäher Teig. Dieser wird, wie im Beispiel 8 angegeben,
aufgearbeitet. Man erhält einen in Benzol, Toluol, Methylenchlorid, Chloroform und
Cyclohexanon löslichen, farblosen, elastischen Kunststoff mit einem Erweichungsintervall
von z2o bis 24o°, der sich zur Herstellung von Folien aus der Schmelze oder aus
Lösungen besonders eignet.
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Beispiel ii Eine Mischung von 32 Gewichtsteilen 2, 2-(4, 4'-Dinxydiphenyl)-propan,
7,1 Gewichtsteilen Hexandiol-i, 6, 45 Gewichtsteilen Diphenylcarbonat und o,o8 Gewichtsteilen
Natriumsalz des 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propanwirdunter Stickstoff aufgeschxholzen.
Die Hauptmenge des abgespaltenen Phenols wird innerhalb- 1/2 Stunde bei i7o° und
6o Torr abdestilliert. Man erhitzt unter 15 Torr Druck weitere 15 Minuten
auf i70°, 15 Minuten auf 2oo°, erniedrigt dann den Druck auf o,2 Torr und erhält
schließlich nach 2stündigem Erhitzen auf 25o° einen klar durchsichtigen, farblosen
Kunststoff, der ein Erweichungsintervall von 18o bis 2io° besitzt und sich in, Methylenchlorid,
Chloroform und Toluol löst. Das Produkt läßt sich aus der Lösung oder aus der Schmelze
zu Formkörpern, wie Filmen, Fasern, Spritzgußkörpern und Prellkörpern, _ verarbeiten.
Die geformten Gebilde, z. B. aus der Lösung hergestellte Filme und Fasern, können
durch Strecken orientiert werden.
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Beispiel 12 47,7 Gewichtsteile 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propanbis-(phenylcarbonat),
11,4 Gewichtsteile 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propan, 5,5 Gewichtsteile Resorcin
und o,oo8 Gewichtsteile Natriumsalz des 2, 2-(4, 4'-Dioxydiphenyl)-propans werden
zusä.mmen unter Stickstoff aufgeschmolzen. Die Hauptmenge des Phenols wird innerhalb
von % Stunden bei igo° unter 6o bis 15 Torr Druck abdestilliert, dann wird der Druck
auf o,z Torr erniedrigt und die Kondensation durch 3stündiges Erhitzen auf 27o°
zu Ende geführt. Das Endprodukt stellt einen in Chloroform, Methylenchlorid und
Äthylenchlorid löslichen, farblosen, elastischen Kunststoff dar, dessen Erweichungsintervall
bei 2io bis 24o° liegt und der sich besonders zur Herstellung von Filmen, Spritzgußkörpern
und Prellkörpern eignet. Beispiel 13 Die Mischung von 617 Gewichtsteilen 2, 2-(4,
4'-Dioxydiphenyl)-propan, 34,5 Gewichtsteilen Hydrochinon, 675 Gewichtsteilen Diphenylcarbonat
und o, o8 Gewichtsteilen Natriumsalz des 2, 2-(4, 4'-DiOxydiphenyl)-propan wird
unter Stickstoffatmosphäre aufgeschmolzen. Die Hauptmenge des abgespaltenen Phenöls
wird bei 16o bis 9,oo° unter einem Druck von 5o bis 15 Torr innerhalb i Stunde abdestilliert.
Man erhitzt dann unter einem Druck von o,2 Torr noch i/Z Stunde lang auf 2oo° und
3 Stunden lang auf 27o°. Der erhaltene klare, farblose, in Methylenchlorid oder
Chloroform lösliche Kunststoff besitzt ein Erweichungsintervall von 225 bis 24o°
und läßt sich aus Lösungen oder aus der Schmelze zu Fäden, Folien und anderen Formkörpern
verarbeiten.