DE908914C - Verfahren zur Herstellung von Faeden, Fasern, Baendern, Filmen, Folien und Aehnlichen Gegenstaenden - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Faeden, Fasern, Baendern, Filmen, Folien und Aehnlichen GegenstaendenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fäden, Fasern, Bändern, Filmen, Folien
und ähnlichen Gegenständen, bestehend aus Reaktionsprodukten hochmolekularer mehrfach ungesättigter
Verbindungen und sauerstoffhaltiger anorganischer Säuren oder Säureanhydride, von denen, falls
die säurebildenden Elemente in mehreren Valenzstufen vorkommen können, diejenigen, in denen diese
Elemente in der höchsten Valenzstufe vorliegen, ausgenommen werden. Die Reaktionsprodukte müssen
mindestens 5 Grammatome anorganisches säurebildendes Element pro Kilogramm enthalten. Die
Gegenstände werden nach beendeter oder nahezu beendeter Reaktion in gequollenem Zustand einer
Streckbehandlung unterworfen, worauf man die Quellung im gestreckten Zustand rückgängig macht.
Unter den hochmolekularen mehrfach ungesättigten Verbindungen sind einbegriffen Polymerisationsprodukte
von Butadien und dessen Homologen oder Derivaten, wie Methylbutadien, Dimethylbutadien,
Pentadien und Chloropren, Copolymere von Gemischen dieser Stoffe und Copolymere mit anderen organischen
Stoffen, Polymere von Acetylen und von dessen Homologen und Derivaten, ferner Copolymere von
Acetylenkohlenwasserstoffen (oder deren Derivaten) und Butadienkohlenwasserstoffen (oder deren Derivaten),
z. B. Copolymere von Vinylacetylen und Butadien, und auch natürlicher Kautschuk, Gutta-
percha, Balata und deren Derivate, gegebenenfalls zusammen mit anderen hochpolymeren Stoffen. Auch
Copolymere von Butadienkohlenwasserstoffen (oder deren Derivaten) und Acetylenkohlenwasserstoffen
(oder deren Derivaten) mit Alkenen, z. B. Isobuten, mit Vinylverbindungen (wie Styrol und Vinylchlorid),
organischen Vinylestern (wie Vinylacetat), Acrylsäure, Methacrylsäure und Derivaten letztgenannter Verbindungen,
Vinylidenverbindungen (wie Vinylidenchlorid) oder mit ungesättigten Aldehyden, Ketonen
und Äthern, wie Acrolein, Methylisopropenylketon und Vinyläthyläther, kommen in Betracht.
Neben den hochmolekularen Verbindungen können auch andere Stoffe, wie Plastifiziermittel, Füllstoffe,
Farbstoffe, Stoffe, die die Brennbarkeit herabsetzen u. dgl. anwesend sein.
Beispiele anorganischer Säuren und Säureanhydride sind SO2, P2O3, N2O3, die entsprechenden Säuren
oder wäßrigen Lösungen oder Gemische eines oder mehrerer dieser Stoffe.
Nicht in Betracht kommen diejenigen Säuren oder Säureanhydride, in denen die säurebildenden Elemente
in der höchsten Valenzstufe vorliegen, wie SO3, P2O5, N2O5, H2SO4, H3PO4 und NHO3.
»5 Es ist bekannt, Reaktionsprodukte aus den genannten
hochmolekularen Verbindungen und den betreffenden Säuren und Säureanhydriden herzustellen
und diese Reaktionsprodukte gleichzeitig in eine bestimmte Form, z. B. in die Form von Fäden,
Fasern, Bändern, Filmen, Folien u. dgl. zu bringen. Die Herstellung der Gegenstände erfolgt z. B. in
der Weise, daß die Lösungen der hochmolekularen mehrfach ungesättigten Verbindungen in ein Koagulationsmedium
verspritzt werden, wobei sie gleichzeitig der Einwirkung der in Betracht kommenden
Säuren oder Säureanhydride ausgesetzt werden. Bei dieser Behandlung kann gleichzeitig eine Streckung
der gebildeten Produkte stattfinden, beispielsweise indem die Abzugsgeschwindigkeit größer gewählt
wird als die Spritzgeschwindigkeit.
Formgebung, Reaktion mit Säuren oder Säureanhydriden und Streckung erfolgen hier somit in
einem Arbeitsgang.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die erhaltenen Erzeugnisse nicht in genügendem Maße den
an sie zu stellenden Anforderungen entsprechen, insbesondere in bezug auf Reißfestigkeit, Dehnung usw.
Um die Erzeugnisse in dieser Hinsicht zu verbessern, könnte man die hochmolekularen mehrfach
ungesättigten Verbindungen zunächst ganz oder großenteils formen, sodann eine Streckbehandlung
anwenden und darauf die eigentliche Reaktion mit den Säuren oder Säureanhydriden erfolgen lassen.
Zwar sind die auf diese Weise erhaltenen Erzeugnisse
u. a. in bezug auf Reißfestigkeit und Dehnung besser
als die früher erzielbaren, jedoch bietet dieses Verfahren noch Schwierigkeiten, wenn man Produkte
mit einem hohen Gehalt an umgesetzter Säure bzw. Säureanhydrid herzustellen wünscht, da während der
ersten Formgebung und der darauf folgenden Streckbehandlung offenbar vielfach ein Teil des Reaktionsvermögens
der hochmolekularen mehrfach ungesättigten Verbindungen verlorengeht.
Gemäß der Erfindung hat sich nun gezeigt, daß auch Reaktionsprodukte mit einem sehr hohen
Prozentsatz an umgesetzter Säure bzw. Säureanhydrid Erzeugnisse mit guter Reißfestigkeit, Dehnung u. dgl.
liefern können, wenn aus Reaktionsprodukten hochmolekularer mehrfach ungesättigter Verbindungen
und anorganischer sauerstoffhaltiger Säuren oder Säureanhydride bereits hergestellte Gegenstände in
gequollener Form einer Streckbehandlung unterzogen werden, worauf man die Quellung in gestrecktem
Zustande rückgängig macht.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit die Streckbehandlung nach der Formung der
hochmolekularen mehrfach ungesättigten Stoffe und der, gegebenenfalls damit zusammenfallenden,
eigentlichen Reaktion mit den Säuren oder Säureanhydriden.
Es ist als überraschend zu bezeichnen, daß Erzeugnisse, die aus Reaktionsprodukten hochmolekularer
mehrfach ungesättigter Verbindungen und anorganischer sauerstoffhaltiger Säuren oder Säüreanhydriden
bestehen, sich durch eine Streckbehandlung in ihren Eigenschaften verbessern lassen.
Diese Reaktionsprodukte sind nämlich aus dreidimensionalen Molekülen aufgebaut, im Gegensatz zu
Zellulose, Polyamiden, Poly vinylverbindungen usw., die gewöhnlich für die Herstellung von Fäden, Fasern,
Bändern, Filmen u. dgl. verwendet werden, und die aus zweidimensionalen Molekülen bestehen.
Es ist nun bei einem Stoff mit dreidimensionaler Struktur zu erwarten, daß bei einer Streckung das
Ausmaß derselben nie hoch werden und somit auch die dadurch erzielte Wirkung nur unbedeutend sein
kann. Dazu trägt auch noch der Umstand bei, daß die bereits im nicht gestreckten Zustand vorhandenen
Brückenverbindungen zwischen den Hauptmolekülen dem Effekt der Streckung entgegenwirken.
Es ist jedoch gefunden worden, daß dies für den vorliegenden Fall nicht zutrifft und daß der Effekt
der. Streckung bei richtiger Ausführung des Verfahrens sogar sehr beträchtlich, sein kann.
Von besonderer Bedeutung ist ferner die Tatsache, daß die bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens erhaltenen Erzeugnisse nicht mehr oder nur noch in geringem Maß die Neigung besitzen, bei
Temperaturerhöhung oder nach erneuter Quellung wieder in den ursprünglichen ungestreckten Zustand
zurückzukehren. Diese Eigenschaft hängt zweifellos aufs engste mit der dreidimensionalen Struktur der
Moleküle zusammen, aus denen das Material aufgebaut ist. Gegenstände, die aus zweidimensionalen Molekülen
aufgebaut sind und einer Streckung unterzogen worden sind, haben dagegen bei Temperaturerhöhung
oder nach Quellung stets mehr oder weniger die Neigung, wieder in den ungestreckten Zustand
zurückzukehren.
Die nach dem erfinderischen Verfahren anzu- iao wendende Streckbehandlung kann sofort nach der
Reaktion mit den Säuren oder Säureanhydriden folgen; sie kann jedoch auch erst nach einiger Zeit
oder sogar geraume Zeit später stattfinden.
Vorzugsweise wendet man die Streckbehandlung auf diejenigen Gegenstände an, die seit ihrer Her-
Stellung in mehr oder weniger gequollenem Zustand geblieben sind.
Sind die Erzeugnisse nicht oder ungenügend gequollen, so kann man die gewünschte Quellung
hervorrufen, indem' man sie einige Zeit mit geeigneten Stoffen, wie flüssigen Kohlenwasserstoffen, Alkoholen,
Ketonen und Estern in Berührung bringt.
Voraussetzung ist stets, daß die Gegenstände sich während der Streckbehandlung in gequollenem Zustand
befinden und daß sie während der Aufhebung der Quellung, die gewöhnlich in einer Trocknung
besteht, im gestreckten Zustand bleiben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf diejenigen Reaktionsprodukte anwendbar, die ganz
ohne jegliche Streckung gesponnen worden sind, sondern es kann auch in den Fällen Anwendung
finden, in denen die Gegenstände bereits während des Spinnens einer gewissen Orientierung oder Ausrichtung
der Moleküle unterzogen worden sind. Die
ao Wirkung der Streckung ist jedoch im allgemeinen am größten, wenn man das erfindungsgemäße Verfahren
auf nicht oder nur wenig ausgerichtete Gegenstände anwendet.
Die Streckbehandlung, die je nach den Umständen
as sowohl bei normaler, ermäßigter oder erhöhter
Temperatur erfolgen und entweder in einem flüssigen oder in einem gasförmigen Medium vorgenommen,
ferner in einer oder mehreren Stufen ausgeführt werden kann, kann durch Überleiten über Streckwalzen,
durch Anwendung von Bremsvorrichtungen, kurz in jeder zu dem betreffenden Zweck geeigneten
Weise durchgeführt werden.
Zu 0,5 kg eines Butadienpolymeren (durchschnittliches Molekulargewicht etwa 50000) und 0,5 kg
natürlichem Kautschuk (plastifizierte »smoked sheet«) wurden nach Lösung in 15,66 kg Benzol-Xylol
(Volumenverhältnis 1:1) 150 g Tetralinperoxyd zugesetzt.
Diese Lösung wurde durch eine Spinndüse mit 20 Öffnungen (Durchmesser der einzelnen Öffnungen
0,09 mm) in ein Koagulationsbad verspritzt, bestehend aus 80 Gewichtsprozent Äthylalkohol und
20 Gewichtsprozent Wasser, worin 130 g S 02/l gelöst
war.
Das Fadenbündel wurde auf eine Spule gewickelt, deren Umfangsgeschwindigkeit 10 m/min betrug.
Nachdem der Faden 24 Stunden in Äthylalkohol ,aufbewahrt war, wurde das nasse Spinnprodukt in
verschiedenem Ausmaß gestreckt. Das Strecken erfolgte durch Aufwickeln auf eine Spule, deren
Umfangsgeschwindigkeit größer war als die der Spule, auf der der gesponnene Faden sich ursprünglich
befand; die Eigenschaften der einzelnen Produkte nach Trocknung waren die folgenden:
Dehnung in % 0 50 100 140
Reißfestigkeit (berechnet auf
ursprüngl. Durchmesser des
ursprüngl. Durchmesser des
Fadens) in g/100 Denier .... 70 104 131 147
Dehnung beim Bruch in % .. 75 37 20 13 Schwefelgehalt des Spinnproduktes
16 Gewichtsprozent
Mit derselben Spinnlösung und demselben Koagulationsbad wie in Beispiel I wurde ein Faden gesponnen,
wobei die Streckung des Fadens sofort nach dem Spinnen erfolgte. Dies wurde dadurch erzielt,
daß zwischen Spinndüse und Aufwickelspule eine Fadenbremse angebracht wurde; die Spulgeschwindigkeit
betrug nun 18 m/min. Der Schwefelgehalt des Spinnproduktes war 16 Gewichtsprozent. Die
mechanischen Eigenschaften der Fäden nach Trocknung sind folgende:
| Spinnprodukt | Spinnprodukt | |
| ohne Anwendung | bei Anwendung | |
| der Fadenbremse | der Fadenbremse | |
| Reißfestigkeit (be | ||
| rechnet auf ur | ||
| sprüngl. Durch | ||
| messer des Fadens) | ||
| in g/100 Denier .. . | 81 | 129 |
| Dehnung beim Bruch | ||
| in «/„ | 67 | 26 |
500 g plastifizierte »smoked sheet« wurden in 7,83 kg Benzol-Xylol (Volumeriverhältnis 1:1) gelöst
und mit 75 g Tetralinperoxyd aktiviert.
Die Spinnlösung wurde durch eine Düse mit 20 Öffnungen (Durchmesser der einzelnen Öffnungen
0,09 mm) in ein Koagulationsbad gespritzt, bestehend aus 80 Gewichtsprozent Äthylalkohol und 20 Gewichtsprozent
Wasser, worin 180 g SO2/1 gelöst sind.
Der gesponnene Faden wurde über eine Führungsrolle auf eine Spule gewickelt, deren Umfangsgeschwindigkeit
13,5 m/min betrug.
Das Spinnerzeugnis wurde 24 Stunden in Alkohol aufbewahrt und sodann um 85 °/0 gestreckt in der im
Beispiel I beschriebenen Weise:
Eigenschaften der getrockneten Fäden
Streckung in % 0 85
Reißfestigkeit (berechnet auf
ursprüngl. Durchmesser des
Fadens) in g/100 Denier ..... 71 142
Dehnung beim Bruch 15 9
Schwefelgehalt des Fadens .. 20,7 Gewichtsprozent
Claims (2)
- Patentansprüche:i. Verfahren zur Herstellung von Fäden, Fasern, Bändern, Filmen, Folien u. dgl., bestehend aus Reaktionsprodukten hochmolekularer mehrfach ungesättigter Verbindungen und sauerstoffhaltiger anorganischer Säuren oder Säureanhydride, von denen, falls die säurebildenden Elemente in mehreren Valenzstufen vorkommen können, diejenigen, in denen diese Elemente in der höchsten Valenzstufe vorliegen, ausgenommen werden, wobei die Reaktionsprodukte mindestens 5 Grammatome iss anorganisches säurebildendes Element pro Kilo-gramm enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände, nachdem die genannte Reaktion ganz oder nahezu abgelaufen ist, in gequollener Form einer Streckbehandlung unterzogen werden, worauf man die Quellung im gestreckten Zustand, beispielsweise durch Trocknen, rückgängig macht.
- 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ungenügend gequollene Gegenstände durch Behandlung mit geeigneten Stoffen, wie flüssigen Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Ketonen und Estern, zum Quellen gebracht werden, bevor die Streckbehandlung erfolgt.© 5904 4.54
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