Faserforschung und Textiltechnik: Band 23, Heft 6 Juni 1972 [Reprint 2021 ed.] 9783112518007, 9783112517994

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6

1972

aserforschung und Textiltechnik W I S S E N S C H A F T L I C H - T E C H N I S C H E ZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIEFASER- UND TEXTILINDUSTRIE

BEGRÜNDET

VON

HERAUSGEGEBEN BURKART

VON ERICH

BOBETH

PHILIPP

-

Seyfarth, Henkel, Langner, S c h ö n h e r r und W i e s e n e r Untersuchungen über strukturelle Veränderungen beim Recken von Polyesterseide S c h u l t z e - G e b h a r d t und M ü l l e r Strukturänderungen bei m t h e r m i s c h e n S c h r u m p f e n gereckter Polyamid-6-Fäden D a u t z e n b e r g , Sch u m a r m und Philipp Z u r spektralfotometrischen Bestimmung von X a n t h o g e n a t e n

E R I C H C O R R E N S UND WALTER

WOLFGANG

AUS DEM INHALT

-

HANS

W i e d e m a n n und Jacobasch Über physikalisch-chemische U n t e r s u c h u n g e n des O b e r f l ä c h e n v e r h a l t e n s von Glasseiden

CORRENS BOHRINGER

CHRISTIAN

S C H R I F T L E I T E R J. B R Ä M E R

FRENZEL

UND

-

HERMANN

KLARE

RUSCHER

Buschatz Laborspinnapparatur für Viskosefäden

I. R U S C H E R Neue Bücher Patentschau Literaturschau

AKADEMIE-VERLAG

BERLIN

F a s e r f o r s c h . u . T e x t i i t e c h n i k • 23. J a h r g . • H e f t i • S e i t e n 235 — 2 7 6 • B e r l i n i m J u n i 1772 F S T X A 7 23 («) 235 - 27« (1972) Preis: 15,- M . Sonderpreis D D R : » , - M

Etwa im November dieses Jahres erscheint:

Textilien der Zukunft Von H E N R I C H P I K O W S K I Übersetzung aus dem Russischen • Reihe: Polytechnische Bibliothek Etwa 192 Seiten mit 38 Bildern • 12 cm x 19 cm • Broschur (zellophaniert) etwa 5,50 M

Aus dem Inhalt: Vorzüge und Mängel der gegenwärtig bestehenden Textiltechnologie: Die Garnherstellung — Das Baumwollspinnverfahren — Die Wollspinnverfahren — Das Kammgarnspinnverfahren — Das Streichgarnspinnverfahren — Das Leinengarnspinnverfahren — Die Gewebeherstellung — Die Textilveredlung / P r i n z i p i e n der z u k ü n f t i g e n T e c h n i k : Errungenschaften von Wissenschaft und Technik — Möglichkeiten der komplexen Prozeßautomatisierung — Sorgfältige Rohstoffvorbereitung — Hohe Produktionsorganisation / T e x t i l t e c h n i k der Z u k u n f t : Die Garnherstellung der Zukunft — Allgemeiner Überblick über die Entwicklung der Garnherstellung — Das Baumwollspinnverfahren — Die Wollspinnverfahren — Das Kammgarn-, Streichgarn-, Leinengarn-, Konverterspinnverfahren — Wie wird sich die Technik und Technologie der Chemiefaser-Garnherstellung weiter entwickeln? — Fernperspektive der Garnherstellung — Die Gewebeherstellung der Zukunft — Die Gewirke- und Gestrickeherstellung der Zukunft — Z u künftige Technik der Herstellung von Textilverbundstoffen — Die Textilveredlung der Zukunft / D e r T e x t i l b e t r i e b d e r Z u k u n f t Die Textilindustrie hat die Bevölkerung bedarfsgerecht mit Textilien zu versorgen und den Export hochwertiger Textilien zu sichern. Der Verfasser dieses Buches geht vom historischen Rückblick zur exakt begründeten Feststellung über, daß in der Textiltechnik gegenüber anderen technischen Bereichen aufzuholen ist. Ausgehend vom heutigen Stand, werden zukünftige Aspekte und hauptsächliche Entwicklungstendenzen dargestellt. Es wird die gesamte Textiltechnik behandelt.

Z u beziehen durch den Buchhandel

V E B

F A C H B U C H V E R L A G

L E I P Z I G

Faserforschung und Textiltechnik

23 (1972) 6, S. 235-276 1)1C 077.521:077.017.03:532.013:541.183:537.3

D K 677.4!)4.674'524'420 - 042.2:877.021.125.3:677.014.S7:077.014.845 977.014.842 Seyfarth, Hans Eberhard, Ilenkel, Horst, Langner, Schönherr, Freimut, u n d Wiesener, Ernst Untersuchungen über strukturelle Veränderungen Recken von Polyesterseide Faserforsch, u. Texiiitechnik 20 A b b . , 10 T a b . , 18 Lit.

23

(1972)

6,

Karl, beim

S. 2 3 5 - 2 4 7 .

W ä h r e n d Veränderungen in» übermolekularen Ordnungszustand von l'olyesterseide durch Dichte-, D o p p e l b r e c h u n g - und llöntgenuntersuehungen erst bei einem lleckgrad von etwa 150% nachgewiesen werden können, zeigen DTA-Untersuchungen schon bei niedrigen lieckstufen eine E r h ö h u n g des Ordnungsgrades. Aus Ill-spektroskopischen Messungen folgt, daß der Anteil a n gereckten Molekülsegmenten m i t steigendem l l e c k g r a d linear z u n i m m t . Bei Biogeschwingungsmessungen und bei der Bestimmung der dieleketrischen Verluste wird in Abhängigkeit vom lleckgrad a n n ä h e r n d übereinstimmendes Verhalten nachgewiesen, wonach die Menge der beweglichen Strukturelemente bei einem lleckgrad von 150% s p r u n g h a f t a b n i m m t .

Fritz,

Sti'ukturänderungen reckter

u n d Müller, beim

Erhard

thermischen 23

Schrumpfen

(1972)

6,

u n d Jacobasch,

Faserforsch, u. Textiltechnik 8 A b b . , 3 T a b . , 20 L i t .

Hans-Jörg

23

(1972)

6,

des

Ober-

S. 2 6 1 — 266.

Zur Charakterisierung physikalisch-chemischer Oberflächeneigensehaften von («lasseiden verschiedener Zusammensetzung wurden elektrokinetisehe Messungen in Elcktrolytlösungen durchgeführt. Die Ergebnisse werden im Z u s a m m e n h a n g m i t dem anwendmigstechnischen Verhalten diskutiert.

Buschatz,

II. ge-

Polyamid-6-Fäden

Faserforsch, u. Textiltechnik 8 Abb., 3 Tab., 37 Lit.

Gottfried,

(Iber physikalisch-chemische Untersuchungen riiichenverhallens von Glasseiden

D K 677.403:077.021.125.20-013.3:677.051.125.26-913.3:677.021.125.261

D K 677.494.675'120-O42.2:677.021.123.3:077.861.8:677.014.87 677.014.845:677.017.4:677.017.54 Schultze-Gebhardt,

Wiedemann,

S. 2 4 7 - 2 5 5 .

Heinz

Laborspinnapparatur für Viskosefäden Faserforsch, u. 2 Abb., 11 Lit.

Textiltechnik

23

(1972)

6,

S. 2 6 6 - 2 6 9 .

Der thermisch ausgelöste Schrumpf gereckter l'olyamid-6-Fäden wird vorwiegend am extremen Fall hoher Aufheizgeschwindigkcit studiert. Aus röntgenographischer Analyse im Klein- und Weitwinkclbereich, Messungen der Schallfortpflanzung und des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens wird auf die S t r u k t u r des hochgeschrumpften wie des gereckten Fadens geschlossen.

Die Viskose wird m i t Hilfe einer Z a h n r a d p u m p e direkt gefördert. F ü r die E n t n a h m e einer Kadenprobe nach verschiedenen llcaktionszeiten wird bei entsprechenden Abständen von der Spinndüse ein Kinzelfaden aus einem Fadenkabel von 24 oder 30 Einzelfäden abgezweigt, aus dem B a d gelenkt und auf eine Ualettc aufgewickelt. Beim Auflaufen auf die Galettc erfolgt eine ständige Besprühung des Fadens m i t einer eisgekühlten Abstopplösung, um die Wirkung des a n h a f t e n d e n Spinnbaties abzubrechen.

D K 547.255:547.458.82:677.021.123.22:543.422.6.062:543.851:543.888

N e u e B ü c h e r S. 2 6 9 - 2 7 0 .

Rautzenberg,

Horst,

Schumann,

Jürgen,

u n d Philipp,

Zur spektralfotometrischen B e s t i m m u n g von Faserforsch.

u.

Textiltechnik

23

(1972)

Burkarl

Xanthogenafen 6,

S. 2 5 6 - 2 6 1 .

6 A b b . , 1 T a b . , 23 Lit.

PaLen t s c h a u S.

270-273.

L i l c r a t u r s c h a u S. 2 7 3 - 2 7 6 .

Durch systematische spektralfotometrische Messungen wurde f ü r Äthylx a n t h o g e n a t und Cellulosexanthogenat gezeigt, d a ß der f ü r das Maximum der X a n t h o g e n a t b a n d e bei 301 ermittelte Extinktionskoeffizient m i t den Mcßbedingungen variiert. E r h ä n g t von der Spaltbreite des Fotomcters, von der X a n t h o g e n a t k o n z e n t r a t i o n in der Meßlösung und vom Meßmedium ab. F ü r Cellulosexanthogenat ä n d e r t sieh e a0 , zusätzlich m i t dem Reifezustand der Viskose, was in erster Linie durch eine unterschiedliche Verteilung der X a n t h o g e n a t g r u p p e n zwischen den primären u n d sekundären Hydroxylgruppen der Ocllulose bedingt zu sein seheint. Die Konsequenzen f ü r die spctralfotometrische X a n t h o g e n a t b e s t i m m u u g werden diskutiert.

Der N a c h d r u c k dieser A n g a b e n ist s t a t t h a f t

Elementare Plasmaphysik V o n P r o f . L. A .

ARZIMOWITSCH

( Ü b e r s e t z u n g aus d e m

Russischen)

In d e u t s c h e r S p r a c h e h e r a u s g e g e b e n v o n D r . H e l m u t 1972.

178 Seiten -

83 A b b i l d u n g e n -

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BERLIN

Die Zeitschrift „Faserforsehung und Textiltechnik" erscheint monatlich in Heften zu 48 Textseiten im Format A 4. Der Preis für das Einzelheft beträgt M 15, — (Sonderpreis für D D R M 9, —), für den Vierteljahresbezug M 45, — (Sonderpreis für D D R M 27, —), zuzügl. Bestellgeld. Die Berechnung erfolgt zu Beginn eines Vierteljahrs für 3 Hefte. Bestellungen aus dem Gebiet der Deutschen Demokratischen Republik an ein Postamt, eine Buchhandlung oder den Verlag, aus der Deutschen Bundesrepublik an eine Buchhandlung oder die Auslieferungsstelle Kunst und Wissen, Erich Bieber, 7 Stuttgart 1, Wilhelmstraße 4—6, aus dem Ausland an eine Importbuchhandlung, den Deutschen Buch-Export und -Import GmbH., 701 Leipzig, Postschließfach 276, oder den Akademie-Verlag GmbH., 108 Berlin, Leipziger Str. 3 - 4 (Fernruf: 220441; Telex-Nr. 0112020; Postscheckkonto 35021) erbeten. Bestellnummer dieses Heftes: 1014/23/6. Alleinige Anzeigenannahme D E W A G - W E R B U N G , 102 Berlin, Rosenthaler Str. 28/31, und alle DEWAG-Betriebe in den Bezirksstädten der D D R . — Bestellungen in der UdSSR nehmen entgegen: Städtische Abteilungen von „ S O J U Z P E C H A T J " bzw. Postämter und Postkontore.

Herausgeber und verantwortlich für den Inhalt: Prof. Dr. Erich Correns, Institut für Faserstoff-Forschung der Deutschen Akademie der Wissenschaf ten zu Berlin, 153 Teltow-Seehof, Fernruf: Teltow 4831; Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Bobeth, Institut für Technologie der Fasern der DeutschenAkademie der Wissenschaften zu Berlin, 801 Dresden, Hohe Str. 6, Fernruf: 44721; Prof. Dr.-Ing. Hans Böhringer, Institut für Textiltechnologie der Chemiefasern Rudolstadt, Fernruf: Rudolstadt 2031; Prof. Dr. Hermann Klare, Prof. Dr. habil. Burkart Philipp und Dr. habil. Christian Ruscher, Institut für Faserstoff-Forschung der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, 153 Teltow-Seehof, Fernruf: Teltow 4831. Schriftleiter: JoachimBrämer und Dipl.-Chem. Ingeborg Ruscher, 153 Teltow-Seehof, Kanstr. 55. Verlag: Akademie-Verlag GmbH., 1054 Berlin, Wilhelm-Pieck-Str. 49. Satz und Druck: Druckhaus „Maxim Gorki", 74 Altenburg. — Veröffentlicht unter der Lizenznummer 1280 des Presseamtes beim Vorsitzenden des Ministerrates der Deutschen Demokratischen Republik. Manuskriptsendungen sind an einen der Herausgeber oder die Schriftleitung zu richten. Für Inhalt und Form gelten die „Richtlinien für die Annahme und Abfassung von Beiträgen", erhältlich von der Schriftleitung. Die Verfasser größerer wissenschaftlicher Arbeiten erhalten außer dem Honorar ein Heft und 50 Sonderdrucke ihrer Arbeit unentgeltlich. Nachdrucke sowie Übersetzungen in fremde Sprachen des Inhalts dieser Zeitschrift und deren Verbreitung — auch auszugsweise mit Quellenangabe — bedürfen der schriftlichen Vereinbarung mit dem Verlag.

F a s e r f o r s c h u n g und T e x t i l t e c h n i k W I S S E N S C H A F T L I C H - T E C H N I S C H E Z E I T S C H R I F T FOR DIE C H E M I E F A S E R - UND T E X T I L I N D U S T R I E Band 23

Juni 1972

Heft 6

Untersuchungen über strukturelle Veränderungen beim Recken von Polyesterseide Hans Eberhard Seyfarth, Horst Henkel, Karl Langner, Freimut Schönherr und Ernst Wiesener VEB Chemiefaserkombinat Schwarza „Wilhelm Pieck",

Rudolstadt-Schwarza

D K 677.494'674'524'420-042.2:677.021.125.3:677.014.87:677.014.845:677.014,842 Während Veränderungen im übermolekularen Ordnungszusland von Polycslei'seide durch Dichte-, Doppelbrechungs- und Röntgenuntersuchungen erst bei einem Rockgrad von etwa 150% nachgewiesen werden können, zeigen ÜTA-Untersuchungen schon bei niedrigen Reckstul'on eine Erhöhung des Ordnungsgrades. Aus IR-spektroskopischen Messungen folgt, daß der Anteil an gereckten Molekülscgmenten mit steigendem Reckgrad linear zunimmt. Bei Biegcschwingungsmessungen und bei der Bestimmung der dielektrischen Verluste wird in Abhängigkeit vom Rcckgrad annähernd übereinstimmendes Verhalten nachgewiesen, wonach die Menge der beweglichen Strukturelemente bei einem Reckgrad von 150% sprunghaft abnimmt. Jtecjiedoeanue cmpynmypnbix usMeneimü e npoi^ecce ebimaotcKU nojiuocßupnoso mejina B to BpeMH, KaK HüMeHenHH cieneHH ynopaaoienHOCiH nojiH3Hpiioro mem-sa nyTeM HBMepenHH nnoTnocra h fflsoiiHoro jimenpejioMJieHHH, a TaKHie npH npHMeneiitra penTrenorpaiiiHHecKoro MeToaa MoryT 6MTI> oßnapyjKGHbi TojibKo npH BHiHHüie, paBHoit 150%, npHMeHeiiHe ,HH$|)epeHHHaoibHO-T'epMHHeeKoro aiiamsa no;sBOJiseT oßnapyrnHib noBHiiieHHe erenenH ynopHHOHemiocTH y w e npn öojiee hhskoü CTeneHH bhthäkh. H K oixeKTpocKonHHeoKHe HBMepeHHH noKasann, h t o flora* BbiTHiiyTbix eerMeiiTOß MOJieKyn BOspacTaeT npHMO nponopiiHOHanbHO cTenena b h t h j k k h . U p « HiiMepeiran ynpyrax itoneSairaii h npH onpejieaenHH mnmmau HH8JteKTpmeoKHx noTepb öbrao ycranoBJieiio anajiormmoe noBeseirae MaTepaajia b ssaßHCHMocTH o t cTeneira BMTHJKKH, npHHÖM KOJIHieCTBO nOHBHHUIHX OJieMeilTOB CTpyiiTypH OKaHHOOÖpaüHO ClIH»aeTOH npH OTeneilH

BHTfDKKH, paBHOS 150%.

Investigations on the Structural Changes in Drawing Polyester Filaments Whereas changes in the supramolecular stale of order are revealed by density, birel'rigence and X-ray investigations only beyond drawing degree of 150%, I ) T A invesligaLions allow to d e l e d an increase in the degree of order al lower drawing degrees. I R-speclroscopic-invesligalions show Ihe amount of extended chain segments lo increase linearly with increasing drawing degree. Bending vibration and dielectric loss measurements, being nearly equivalent in describing the dependence of the molecular motion on Ihe drawing degree, show thai Ihe amount mobile structural elements decrease sharply at a drawing degree of 150%. 1.

Einführimg

Beim Recken synthetischer Faserstoffe wurden tiefgreifende Veränderungen in der übermolekularen Struktur beobachtet. Krsl diese strukturellen Umwandlungen verleihen dem Material eine Reihe wichtiger texliler Gebrauchseigenschaften (Reißfestigkeit, geringe Resldchnung, bestimmtes Schrumpfverhallen). Nach einer umfassenden Analyse der Vorgänge beim Reckprozeß sollte es möglich sein, bestimmte liigenschaflen dos Fasermalerials gezielt zu beeinflussen und bei nur geringfügigen Veränderungen in der Jlerstellungstechnologie zu verbesserton bzw. zu neuen Faserqualitäten zu gelangen. Aus diesem Grunde galt das Interesse vieler Arbeiten — besonders in den letzten Jahren — der Aufklärung der Struktur-Veränderungen beim Reckprozeß. Auch zum Verhalten von Polyesterl'aserstoffen und -folien wurde eine Reihe von Einzelergebnissen bekannt. In der vorliegenden Arbeit werden nun verschiedene physikalische und physikalisch-chemische Untersuchungen an den Reckroihen einer Polyosterseido (PES) besehrieben. Durch eine vergleichende Betrachtung der Kinzelergebnisse wird versucht, Rückschlüsse auf die Veränderung (1er übermolekularen Struktur zu ziehen. 2. Experimentelle

Angaben

Reekgrad zwischen Null und maximal 400% abgestuft (Tabelle 1). Kür die Reihen 1 und 2 stand ein Zugkraflprül'geräl zur Verfügung; es gestaltete eine reproduzierbare Umstellung der sehr niedrigen Reokgeschwindigkeit von 1,35 mm/min. Um beim Recken Ungenauigkeil.cn durch unkontrollierbaren Schlupf der Fäden aus den Klemmen zu verhindern, wurden diese durch Ilaken ersetzt und die Versuche an Schlingen mit fünf Windungen durchgeführt; die Kadenenden waren verknotet. Die Temperatur während der ersten Versuchsreihe betrug konstant 20°G (Normalklima). Für Versuche bei 80°C (2. Reihe) wurde die Reekslreeke mit. einem Ihormostalisierbaren Zylinder umgeben, der an beiden Knden verschlossen werden konnte; zum Angleich an die Versuchslempcratur wurde die Schlinge 10 min vor Boginn des Reckprozesses in den Zylinder gehängt. Die Reekbedingungen der Versuchsreihe 3 realisierten wir mit einer Laborreckeinrichlung der Firma Victors Zimmer. Bei einerkonstanlen Umlaufgeschwindigkeit von 25 m/min wurde der Faden vor Eintritt in das Reckfeld mittels Heizgalelte auf 80°G erwärmt.

Isabelle 1. Jieckbedingungen Reckreihe

Rockgeschwindigkeit

Recklempera tur

1 2 3

1,35 mm/min 1,35 mm/min 25 m/min

20°G 80 °G 80 °G

2.1. Versuchsmaterial und lleckbedingungen Versuchsmaterial wareine malliertePKS aus der gkistjteitPilot-Anlage dos GFW Sehwarza mit. einer Spinnfeinheil von 35 lex (30 Kapillaren). In drei Versuchsreihen wurde der

2 Fassrforsohung

F a s e r f o r s c h u n g u n d T e x t i l t e c h n i k 23 (1972) H e f t 6

236

Seyfarth, Henkel, Langner, Schönherr und Wieseiter: Untersuchungen über strukturelle Veränderungen beim Keeken von Polyesterseide über Beliiftungs- und Absperrhahn zum Hochvakuumverteiler

!

33

n

Messung

der dielektrischen

Verluste

Zur Bestimmung der dielektrischen Verlustwinkel diente eine Verlustfaktormeßbrüeke, T y p V K B der Firma Rohde & Schwarz, München. Die Faserproben wurden in etwa 1 cm lange Stücke geschnitten u n d über Phosphorpenloxid mehrere Tage intensiv getrocknet. Zur Messung wurden 3 g des trockenen Ma terials eingewogen. Die Meßfrequenz betrug 100 kHz. Bei einer Aufheizgcschwindigkcit von 1 grd/min erfolgten die Messungen zwischen 20 und 160°C in Intervallen von 5 bzw. 2 grd. Zur Darstellung der Ergebnisse wurden die dielektrischen Vcrlustwinkel in Abhängigkeit von der T e m p e r a t u r aufgezeichnet. Dichtemessungen

—« Thermostat - Heizmantelgefäß

Quarzfadenschwinger

Dichten wurden nach dem Prinzip der Schwebemethode (Temperaturvarialion) gemessen. Immersionsflüssigkeiten waren Gemische aus Benzol und Tetrachlorkohlenstoff. Die Faserproben wurden in Form kleiner Schleifen nach intensiver Trocknung über Phosphorpenloxid eingesetzt. Die angegebenen Dichten sind Mittelwerte aus mindestens zehn Einzelmessungen. IR-spektroskopische

Thermostat- —

Bild 1. Schematische Darstellung der A p p a r a t u r f ü r Biegeschwingungsmessungen

2.2. Beschreibung der

Untersuchungen

Die Spektren wurden mit Hilfe eines UR-Spektralphotometers U R 20 (VEB Carl Zeiss, Jena) unter A n w e n d u n g der KBr-Preßtechnik aufgenommen. 5 mg Fasermatcrial mit einer Faserlänge von etwa < 0,01 m m wurden mit 800 mg Kaliumbromid vermengt.

Meßmethoden

Differentialthermoanalyse

(DTA)

Für DTA-Messungen s t a n d ein Derivatograph (MOM Budapest) zur Verfügung. Die Aufheizung erfolgte mit. ca. 8 grd/min von Zimmertemperatur bis 300°C; die Probeneinwaago b e t r u g bei den Reihen 1 und 2 150 mg, bei der Versuchsreihe 3 150 mg. Iis wurde die höchste D T A - E m p f i n d Iichkcit (1:1) eingestellt. Während des Versuches wurde ein N 2 -Strom von 10 l/li durch den Probenraum geleitet. Als Inertsubstanz diente oc-AIuminiumoxid. Biegeschtvingungs-Messungen Bei Biegescliwingungs-Messungen wird die D ä m p f u n g eines schwingenden Quarzfadens unter dem Kinfluß aufgeklebter Faserproben bestimmt. Der Schwinger besteht aus zwei Quarzfäden mit einem Durchmesser von ca. 0,2 m m u n d einer Länge von etwa 80 m m . Zur Vermeidung von störenden Lissa/Otis-Sehwingungen müssen die Quarzfäden — wie in Bild 1 beschrieben — miteinander verbunden werden u n d in einer E b e n e liegen. Ein solcher unbelegter Quarzfadenschwinger besitzt eine Halbwertszeit von tg > 10 min. Die zu untersuchenden Fasern wurden in sechs bis a c h t Windungen u m die Quarzfäden gelegt u n d an den E n d e n mit Polyvinylcarbazollösung fixiert. Die erforderliche Fasermenge m u ß t e in Vorversuchen ermittelt werden, u m eine geeignete Schwingungshalbwertszeit zu erreichen. Eine zusätzliche D ä m p f u n g durch L u f t r e i b u n g wurde durch Messen unter H o c h v a k u u m (p < 1 0 - 4 Torr) vermieden. Der Quarzfadenschwinger wurde durch Klopfen an die Gefäßwand angeregt. Mit einer Stoppuhr bestimmt m a n die Zeit, in der die Amplitude auf die H ä l f t e a b s i n k t ; dabei geht m a n stets von einer k o n s t a n t e n Anfangsamplitude aus. Die Messungen wurden bei steigender T e m p e r a t u r in Intervallen von 5 bis 10 grd wiederholt. Die Ergebnisse unserer Untersuchungen sind in llalbwertszeit/Temperatur-Diagrammen dargestell t.

Geräleeinstellung: S p a l t p r o g r a m m : 4 Registriergeschwindigkeit: 25 cm/min Schreibzcit f ü r Vollausschlag: 16 s Registriermaßstab: 20 mm/100 ein - 1 Verstärkung: 9,20 Die Speklrenauswerlung erfolgte nach dem verfahren. Bestimmung

der

Grundlinien-

Doppelbrechung

Die Messung der Doppclbrechung wurde mit dem Polarisationsmikroskop Polmi A (VKB Carl Zeiss, Jena) unter Verwendung von Glühlampenlieht und einem KhringhausMeßkompcnsator mit 120 Drehungen vorgenommen (Objektiv = 40/0,(15 1(50/0,17; Okular: Okularschraubenmikrometer 15 X). Der Mittelwert aus Messungen a n zehn verschiedenen Kapillaren ergab die Doppelbrechung einer Faserprobe, sie wurde f ü r die Na-D-Linie bestimmt. Röntgenographische

Untersuchungen

Die röntgenographischen Untersuchungen wurden mit einer Universal-Röntgcnfeinstruktur-Kamcra U R K 3 vom V E B Präzisionsmechanik Frcibcrg durchgeführt. Zur Probenvorbereitung wurde ein parallelisiertes Faserbündcl mit alkoholischer Kollodium-Lösung g e t r ä n k t und auf eine Schichtdicke von ca. 1 m m zusammengepreßt. Der Abstand zwischen P r ä p a r a t und Film betrug 76 m m und die Belichtungszeit 100 min. Eine Auswertung der R ö n t g e n a u f n a h m e n erfolgte u. a. mit dem Schnellphotometer des V E B Carl Zeiss, J e n a . 3. Versuchsergebnisse 3.1. D TA-

und

Auswertung

Untersuchungen

Die ungereckten P E S zeigen beim Aufheizen im DTAGerät den charakteristischen Kaltlcristallisationspeak, der bei den hier angewandten Versuchsbedingungen bei ca. 110 bis 115 °C einsetzt und dessen Maximum bei etwa 130 °C liegt. Mit steigendem Reckgrad tritt bei den Reckreihen 2 und 3, die bei 80 °€ hergestellt wurden, eine stetige Abnahme der charakteristischen Peaktemperaturen auf,

Faserforschung und Textiltechnik 23 (1972) H e f t 6

237

Seyl'arlh, Henkel, Langner, Schöllherr und Wiesener: Untersuchungen über strukturelle Veränderungen beim Recken von Polyesterseide Tabelle 3. Fläche des Kallkristallisationspeaks vom Reckgrad

in Abhängigkeit

FK in cm 2 *) Reckung /

0 25 50 75 100 150 200

Bild 2. Temperatur des Kristallisationspeak-Maximums in Abhängigkeit vom Reckgrad

Txb Reckung /o

1,35 inm/ min 80 °C

0 25 50 75 100 150

114 109 103 90 83 80

(TKb)

80 °C

1,35 mm/ min 20 °C

112 109 106 102 92 8(5

115 116 116 115 118 117

einer vorhergegangenen

Probenbehandlung

Dichte g/cm 3

unbehandelt 30 min 50 °C, Lull 30 „ 60 °C, „ 30 „ 70 °C, „ 30 „ 80°C, „ 30 „ 90 °C, „

1,3490 1,3495 1,3497 1,3490 1,3485 1,3483

30 „

1,346 2

2*

80 °C, Wasser

_ —

9,5 8,5 7,9 6,9 (¡,5 3,5

3,0 2,5 1,8 1,5 1,4 0,7 0,2

—

U m den möglichen E i n f l u ß des S c h r u m p f e n s auf die Kristallisationspeakflächen nachzuweisen, wurde ger e c k t e P E S v o r der DTA-MesSung durch spannungsloses T e m p e r n in L u f t bzw. W a s s e r bei T e m p e r a t u r e n oberhalb der Glasumwandlungstemperatur teilweise bzw. völlig ausgeschrumpft. Die Temperbedingungen wurden So gewählt, d a ß noch keine Kristallisation der P E S s t a t t f i n d e n k o n n t e . Diese unterschiedlich ausgeschrumpften, nach wie vor r ö n t g e n a m o r p h e n P r o b e n wurden anschließend m i t der D T A u n t e r s u c h t . W i e aus T a b e l l e 4 folgt, zeigen die ungeschrumpften sowie die unterschiedlich Stark ausgeschrumpften P r o b e n etwa gleich große Kristallisationspeakflächen. Auf Grund dieser R e s u l t a t e schließen wir S c h r u m p f v o r g ä n g e als U r s a c h e für die verkleinerten Kristallisationspeakflächen aus.

während die bei Z i m m e r t e m p e r a t u r gereckten P r o b e n ( R e c k r e i h e 1) keine Herabsetzung der Kristallisationsp e a k - T e m p e r a t u r e n m i t steigendem R e c k g r a d zeigen (vgl. T a b e l l e 2 und Bild 2). Die F l ä c h e des Kristallisa tionspeaks, die ein M a ß für die Kristallisationswärme ist, n i m m t bei allen drei Reihen m i t steigendem R e e k g r a d ab. E t w a bei R e c k g r a d e n > 1 5 0 bis 2 0 0 % ist auf den D T A - K u r v e n kein K a l t kristallisationspeak m e h r nachzuweisen (vgl. T a b e l l e 3). Diese A b n a h m e der Kristallisationspeakflächen m i t steigendem R e c k g r a d wird von uns so interpretiert, d a ß m i t Steigendem Reckgrad während des Aufheizens ein i m m e r geringer werdender Anteil der P r o b e kristallisiert, wobei z u n ä c h s t noch nichts darüber ausgesagt wird, ob die P r o b e n m i t höherem R e e k g r a d bereits vorher weitgehend kristallisiert sind oder a b e r hinsichtlich der Kristallisation „ b e h i n d e r t " sind. Tabelle 4. Einfluß

2,3 2,1 1,7 1,3 0,7

80 °C

1,35 mm/ min 20 °C

Ii. Bonart [1] b e r i c h t e t über eine analoge B e o b a c h t u n g an ungereckten und teilgereckten P E S , erklärt diese E r s c h e i n u n g j e d o c h als Folge einer Uberlagerung des e x o t h e r m e n Kristallisationsvorganges m i t dem m i t steigendem Reckgrad zunehmenden, endothermen Schrumpfungsvorgang. Diese D e u t u n g setzt voraus, daß der Kristallisationsprozeß und der S c h r u m p f v o r g a n g bei der verwendeten Heizgeschwindigkeit im gleichen T e m p e r a t u r b e r e i c h und gleichzeitig ablaufen. B e i eigenen Messungen ist aber festgestellt worden, d a ß das Schrumpfen der ungereckten bzw. teilgereckten P E S bereits oberhalb der Glasumwandlungstemperatur einsetzt und danach bereits oberhalb 7 0 ° C der Beginn des endothermen Schrumpfprozesses nachweisbar sein müßte.

in

in °C

25 m/min

25 m/min

*) Die Absolutwerte innerhalb der drei Versuchsreihen sind nicht vergleichbar, da unterschiedliche Probeneinwaagen verwendet wurden.

RC

Tabelle 2. Temperatur des Kristallisationsbeginns Abhängigkeit vom Beckgrad

1,35 mm/ min 80 °C

Die A b h ä n g i g k e i t der Schmelzpeakflächen vom R e c k grad der P E S ist in Bild 3 dargestellt. Hieraus folgt, d a ß

Schrumpfbehandlung

auf die Kristallisationspeakflächen

Röntgens truk tur amorph

„ »

von ungereckter

PES

Schrumpf %

Krist.-Peakfläche cm 2

0 0 0 16,6 29,7 34,3

2,2 2,4 2,0 2,2 2,1 1,9

39,3

2,0

Faserforschung und Textiltechnik 23 (1972) Heft 6

238

Seyj'arlh, Henkel, Langner, Schönherr und Wiesener: Untersuchungen über strukturelle Veränderungeil beim Reeken von Polyesterseide

X

_2

o

A

20 °C, 80 °C, 80 °C,

x 160%; sie untersuchten ebenfalls Polyesterfolien unterschiedlicher Reckstufen. Die Ergebnisse unserer Dichtemessungen an den Reckreihen 1, 2 und 3 sind in Bild 10 zusammengestellt. Die unterschiedlichen Reckbedingungen lassen keinen nennenswerten Einfluß auf den Verlauf der Kurven erkennen. Bis zu einem Reckgrad von 150% unterscheiden sich die Dichten der teilgereckten Fasern nur geringfügig vom ungereckten Material; bei einem Reckgrad von 200% besitzen die Proben in jedem Falle eine wesentlich höhere Dichte, sie steigt mit zunehmendem Reckgrad weiter an. 3.8. IR-spektroskopische

Untersuchungen

Veränderungen im Ordnungs'zuStand beim Recken von PES können auch IR-s'pektroskopisch erfaßt werden. Man bestimmt dabei Konformations'unterschiede, die in engem Zusammenhang mit der übermolekularen Struktur stehen. Konformationsisomere im Polyestermolekül sind durch verschiedene räumliche Anordnung der Substituenten an den Kohlens'toffatomen der Äthylenglykolgruppen möglich. Dieser Molekülteil kann jeweils in einer trans- oder gauche-Form vorliegen (vgl. Bild 11). Da sich die beiden konformationsis'omeren Molekülformen hinsichtlich ihres Energiezus'tarides und ihrer Symmetrie unterscheiden, findet

Hv

Tabelle S. Abhängigkeit des dielektrischen VerlustwinkelMaximums (tan trans bereits von

Beginn der Reckung an zusätzliche gereckte Molekülsegmente (trans-Form) zur Verfügung stehen. Bei einem gauche-Anteil von etwa 0,70 steigt die Kristallisation nicht mehr in demselben Maße, während der trans-Anteil weiterhin linear zunimmt. Dieser Verlauf kann unter Umständen mit einer Erhöhung der Orientierung in den amorphen Bereichen erklärt werden.

Tabelle

S. gauehe-Anteile von um 380% gereckter PliS Vergleich zum ungereckten Material

Reckreihe 1 2 3

(S = 0%)

) f

0,76

S.d.

liönlgeiifeinntrukturuiilersiiclmngeii

RöntgenfeinStrukturuntersuchungen an I Tochpolymeren werden seit langem zur Erforschung der übermolekularen Struktur genutzt, sie gestatten u. a. Aussagen über Orientierung und Kristallinität in makromolekularen Produkten. Auch strukturelle Veränderungen beim Recken von PÄT-Fasern und -Folien wurden mehrfach röntgenographisch untersucht [1, 9, 11, 12, 15, I ß j . J e nach Beckgrad, -gesellwindigkeit und

im

(»6' = 350%) 0,65 0,68 0,71

Bild 1». Ubersichtsaufnahme gereckler PES (Reekgrad 300%, Keckgesehwindigkeil 1,35 mm/min bei 20°G)

Faserforschung und Textiltechnik 23 (1972) Heft £

244

0°

Seyfarlh, Ilenkel, Laugner, Schöltherr und Wiaaeiier: Untersuchungen über strukturelle Veränderungen beim Rocken von I'olvesterseide

45'

90° 135 0 180 0 d Bild 16. Azimutale Intensitätsvertoilung in Röntgendiagrammen der Reckreihe 1 (mit Angabe der Halbwerlsbreiten H/2) -temperatur entstehen a u s amorphen und weitgehend isotropen Spinnseiden und -folien P r o d u k t e m i t unterschiedlicher Orientierung und Röntgenkristallinität. Bei visueller A u s w e r t u n g der R ö n t g e n d i a g r a m m e von Reckreihe 1 (1,35 m m / m i n , 20 °C) beobachteten wir eine bei etwa 1 0 0 % R e c k u n g beginnende Orientierung, die erwartungsgemäß m i t steigendem R e c k g r a d z u n i m m t . Röntgenkristallinität konnte dagegen selbst beim höchsten R e c k g r a d nicht nachgewiesen werden (vgl. Bild 15). Die azimutale Intensitätsverteilung der R ö n t g e n d i a g r a m m e wurde m i t Hilfe eines Schnellphotometers b e s t i m m t . D a Bestrahlungsdauer, Probendichte

%

300

Bild 17. Höhe der Intensitätsmaxima Ii in Abhängigkeit vom Reckgrad (bestimmt durch photometrisehe Auswertung der Röntgendiagramme)

Bild 18. Übei'sichtsaul'nahme gereckter l ' E S (Reekgrad 350%, Reckgesehwindigkeit 1,35 mm/min bei 80°C) und Schiehtdieke annähernd konstant gehalten wurden, war eine h a l b q u a n t i t a t i v e Auswertung möglich. B i l d 16 enthält die Kurven der azimutalen Intensitätsverteilung für die Reekstufen zwischen 0 und 3 0 0 % . Ungerechtes Material sowie die Reekstufen 25 und 5 0 % zeigen noch keine ausgeprägten I n t e n s i t ä t s m a x i m a . Hemerkenswert erseheint die K o n s t a n z der I Ialbwertsbreiten. Die Ilalbwertsbreiten aller Reckstufen sind u n a b h ä n g i g v o m R e c k g r a d und betragen im Mittel 19,25°. Geringfügige Abweichungen bei den Reckstufen 75 u n d 1 0 0 % mögen auf Meßungenauigkeiten der noch flachen Maxirna zurückzuführen sein. I m Gegensatz zur K o n s t a n z der Ilalbwertsbreiten n i m m t die Höhe der M a x i m a mit steigendem R e c k g r a d s t ä n d i g zu. In Bild 17 ist die Höhe der M a x i m a als F u n k t i o n des R e c k g r a d e s angegeben, sie könnte als Maß für den Anteil der orientierten Makromoleküle gelten und steigt angenähert linear an. Bei Reckreihe 2 (1,35 mm/min, 8 0 ° C ) zeigen die Röntgendiagramitie ebenfalls a b 1 0 0 % R e c k u n g eine deutliche Orientierung; daneben treten bereits bei 1 5 0 % R e c k u n g Reflexe auf, die eine beginnende Kristallisation beweisen. D a s R ö n t g e n d i a g r a m m der höchsten R e c k s t u f e ( 3 5 0 % ) in Bild 18 charakterisiert ein stark orientiertes und zugleich deutlich kristallines Produkt. Hei der photometrisclien Auswertung wurden die Intensitäten der Außen- und Innenreflexe getrennt b e s t i m m t . Die I ralbwertsbreiten nehmen im Gegensatz zur Reekreihe 1 mit steigendem HG s t ä n d i g a b (vgl. Tabelle 9), die Höhen der I n t e n s i t ä t s m a x i m a von Außen- und Innenreflexen vergrößern sich. Unter den Hedingungen der Reckreihe 3 (25 m/min, 8 0 ° C ) ist die Orientierung der Molekülsegmente m i t teilweiser Kristallisation verbunden, doch selbst bei hoher Orientierung (JiG = 4 0 0 % ) tritt im Röntgend i a g r a m m nur eine Schwache Aufspaltung in mehrere

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