Faserforschung und Textiltechnik: Band 20, Heft 9 September 1969 [Reprint 2021 ed.] 9783112489086, 9783112489079

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9

1969

Faserforschung und Textilfechnik WISSENSCHAFTLICH-TECHNISCHE

ZEITSCHRIFT

F Ü R DIE C H E M I E F A S E R . U N D T E X T I L I N D U S T R I E

BEGRÜNDET ERICH

CORRENS

WOLFGANG BURKART

PHILIPP

SCHRIFTLEITER

UND

VON

BOBETH -

DEM

-

WALTER

ERICH

CORRENS

CHRISTIAN

J.BRXMER

-

HERMANN

F r e n z e l 85 J a h r e

Dautzenberg E i n f l u ß der Lösungsmittelgüte a u f das V e r h a l t e n linearer und v e r z w e i g t e r M a k r o m o l e k ü l e in Lösung W u l f und

Philipp

Rheologische Untersuchungen an S p i n n l ö s u n g e n 5. M i t t . : Z u m F l i e ß v e r h a l t e n von Viskosespinnlösungen hoher V i s k o s i t ä t Grobe

Elektronen mikroskopische Untersuchungen an U l t r a d ü n n s c h n i t t e n von Celluloseregeneratfäden T e i l I I : D i e S t r u k t u r von Gelfäden, k o a g u l i e r t in A m m o n i u m s u l f a t l ö s u n g e n

FRENZEL

HANS BOHRINGER

INHALT

Dr.-Ing. Walter

Gensrich und

VON

HERAUSOEGEBEN

AUS

Professor

KLARE

RUSCHER

U N D I. R U S C H E R

Pass und

Michels

Beitrag zur Bestimmung des G e l t e i l c h e n g e h a l t e s i n V i s k o s e n Sendner, Z i m m e r m a n n , B ü c h n e r und G r ü n d l i n g Inhomogenitäten in Buchensulfitzellstoff-Viskosen und i h r E i n f l u ß auf den S p i n n p r o z e ß

Landgraf und K a u f m a n n Untersuchungen m i t einer Faserdreheinrichtung am Mikroskop T e i l I : A p p a r a t u r und einige A n w e n d u n g e n

Kurze

Mitteilungen

E i n e neue B e t r i e b s k o n t r o l l m e t h o d e zur Wasserbestimmung in Polyäthylenterephthalat Ü b e r die I n i t i i e r u n g der P f r o p f p o l y m e r i s a t i o n von A c r y l n i t r i l auf Cellulose durch Mangan ( I V ) Z u r Viskositätskorrigierung des F i l t e r w e r t e s v o n V i s k o s e n Neue Bücher Patentschau

Literaturschau

AKADEMIE-ViRlAG BERUH Faserforsch, u. T e x t i l t e c h n i k

. 20. J a h r g .

• Heft?

• S e i t e n 409—460

• B e r l i n i m S e p t e m b e r 1969

Steif w i e ein Brett , , . , war meistens nur die einzige Eigenschaft, die herkömmliche Appreturen unseren Textilien verliehen. Steif- und Füllappreturen aus Schkopau unter der Bezeichnung „ P R Ä W O Z E L L ® "

nehmen heute bei der

Ausrüstung von Textilien einen wichtigen Platz ein. Griff- und Gebrauchseigenschaften der Gewebe können in vielfältigster Weise verändert werden. Für Baumwolle- und Viskosefasern, Anzug- und Möbelbezugstoffe, Samt- und Cordgewebe. Gardinen, Chemieseidengewebe, Filze, Hüte und Teppiche sind Sie mit Appreturmitteln aus Schkopau immer gut beraten. Fordern Sie eingehendes Informationsmaterial über unsere diversen Präwozell-Typen an.

JA VEB CHEMISCHE WERKE BUNA- DDR 4212 SCHKOPAU

20 (1969) 9, S. 409—460

Faserforschung und Textiltechnik DK 661.728.84:541.182:541.182.644

Professor Dr.-Ing. W a l l e r Frenzel 85 J a h r e

Pass, Ileinz,

Fascrforsch. u. Textiltechnik 20 (1969) 9, S. 409.

und Michels,

Christoph

Beitrag zur Bestimmung des Gelteilchcngehaltes in Viskosen Faserl'orsch. u. Textiltechnik 3 Abb., 2 Tab., 5 Lit.

20

(1969)

9,

S. 4 3 4 - 4 3 7 .

E s wird von einer E i c h m e t h o d e für das Gelteilchenzählgerät Z G 1 vom V E B I T H Dresden berichtet, die ohne Anwendung von Pollen oder P l a s t i k kügelchen aufbauend auf den Geräte konstanten gut reproduzierbare P a r ti kelzäh hingen ermöglicht.

D K 678.746.22:541.8:532.13.08:535.36.08

DK

Dautzenberg,

S endner, Horst, Zimmermann, Gründling, Anneliese

Herbert

Einfluß der Lösungsmittelgüte auf das Verhalten linearer und verzweigter Makromoleküle in Lösung Faserforsch, u. Textillechnik 8 Abb., 3 Tab., 23 Lit.

20

(1969)

9,

8.409-416.

Zur Untersuchung (les Einflusses der Lösungsmittelgüte auf das Verhalten von Makromolekülen in Lösimg wurden Lichtstreuungs- und Viskositätsmessungen an linearen Polystyrolfraktionen und einem verzweigten Produkt durchgeführt. Die Variation der Lösungsmittelgüte erfolgte durch sukzessive Zugabe von Fällungsmittel. Die Ergebnisse werden anhand der bestehenden Theorien über das ausgeschlossene Volumen diskutiert.

DK

Wulf, Karl,

und Philipp,

5. Mit t.: Zum Fließverhalten hoher Viskosität Faserforsch, u. Textiltechnik 6 Abb., 5 Tab., 29 Lit.

von 20

Faserforsch, u. Textiltechnik 4 Abb., 2 Tab., 27 Lit.

Viskoscspinnlösungen (1969)

9,

S. 4 1 7 - 4 2 5 .

Büchner,

Reinhard,

und

20

(1969)

9,

S. 4 3 8 - 4 4 2 .

Die Arbeit befaßt sich m i t dem Einfluß der Inhomogenitäten auf den Viskosespinnprozeß . Durch Partikelzählungen und Lichtdurchlässigkeitsmessungen an Betriebsviskosen eines Viskosefaser-Großbetriebes wird der Einfluß des Zellstoff-Extraktgehaltes auf die Spinnsicherheit nachgewiesen. Des weiteren wird eine Methode zur E r a r b e i t u n g eines „Viskosepasses" zur Diskussion gestellt, durch den Störungen in den einzelnen Stufen des betrieblichen Viskosierprozesses durch Partikelzählung lokalisiert werden können.

677.494.674:677.494.675:677.494.061.382:677.494.061.3:535.827.2

Landgraf,

Burkhart

Rheologisehe Untersuchungen an Spinnlösungen

Karl,

Inhomogenitäten in Buchcnsulfitzellstoff-Viskosen und ihr Einfluß auf den Spinnprozeß

DK

677.463.021.3:677.463.021.319.5:532.13:532.135

661.728.84:677.463.021.5:541.182:658.562:658.588.002.234

Runhild,

Untersuchungen Mikroskop

und Kaufmann, mit

Siegfried

einer

Kaserdreheinrichtung

am

Teil 1 : Apparatur und einige Anwendungen Faserlorsch, u. Textiltechnik 11 Abb., 17 Lit.

20

(1969)

9, S. 442 — 449.

E s wird über das Fließ verhalten in langen und kurzen Kapillaren bzw. Düsen „von Viskoscspinnlösungen berichtet, (leren Anfangsviskositäten durch Änderung unterschiedlicher chemischcr Herstellungsparameter eingestellt wurden.

E s wird eine Faserdreheinrichtung beschrieben, die es g e s t a t t e t , optische Messungen an beliebigen Querschnitten von Faserstoffen durchzuführen. Als Anwendung werden einige optische Konstanten von gequetschter Polyamidseidc und von S-Masern aus Polyesterseide bestimmt und eine Bikomponentenseide untersucht.

DK 677.463:677.46.021.5:546.226'39:

D K 678.674'524'420: 543.257: 546.212: 658.562

Gensrich,

Heinz Jürgen,

530.216.1:537.533.35

und Grübe,

Anneliese

Dinse, Hans-Dieter,

Elektronenmikroskopische Untersuchungen an schnitten von Celhiloscregencratfaden

l'llradünn-

Teil IL Die Struktur von (.¡clfäden, koaguliert in Ammoniumsulfa tlösungen Faserforsch, u. 9 Abb., 55 LiL.

Texlilleehnik

20

(1969)

9,

S. 4 2 5 - 4 3 3 .

Iii Ammoniumsulfatlösungen ersponnene, darin regenerierte und zur B e wahrung des Gelzustandes indirekt durch Lösungsmittelaustausch bzw. Gefriertrocknung entwässerte Gelfäden werden untersucht und den entsprechenden luftgetrockneten Proben gegenübergestellt. Untersuchungsmethoden sind Ultradünnschnittechnik, Gefrierätztechnik, Oberflächenabdrücke, Dichtemessung und Hg-Porosimetrie. Die Morphologie der Gelfäden ist durch eine netzartige Anordnung von fibrillaren Strukturelementen gekennzeichnet, die einen Durchmesser von 9 0 bis 170 Ä besitzen. Die Netzstruktur der Gelfäden schließt ein beträchtliches Hohlraumvolumen «in, das beim direkten Trocknen der Gelfäden stark vermindert wird. Dennoch bleibt ein zusammenhängendes Hohlraumsystem zurück. Die Ergebnisse über die S t r u k t u r der Gelfäden werden durch Untersuchungen über Artefakte bei der Methacrylateinbettung gesichert.

und Praeger,

Konrad

Eine neue Betriebskontrollmelhode zur Wasserbeslimiiiuiig in Polyäthylentercphthalat Faserforsch,

u.

Textiltechnik

20

(1969)

9,

S. 4 4 9 - 4 5 0 .

1 Abb., 1 Tab., 2 Lit. DK

677.862.25:677.21:547.458.81:541.124.2:546.714

Uhlig, Egon, und Teichmann, Rainer Uber die Initiierung der Pfropfpolymerisation von Acrylnitril auf Cellulose durch Mangan (IV) Faserforsch, u. Textiltechnik 20 (1969) 9, S. 451. 9 L i t . D K 661.728.84: 677.463.021.435: 677.463.021.319

Treiber,

Erich,

und Lidbrandt,

Ove

Zur Viskositätskorrigierung des Fillerwerlcs von Viskosen Faserl'orsch. u. Textiltechnik 2 Abb., 1 Tab., 5 Lit. Neue Bücher S. 4 5 3 — 4 5 5 . Patentschau S. 455 — 457. Literaturschau S. 457 — 460.

Der Nachdruck dieser Angaben ist s t a t t h a f t

20

(1969)

9,

S. 4 5 2 - 4 5 3 .

WC ROI

LEDER UND KUNSTLEDER F A C H K U N D E IN S T I C H W O R T E N Von Prof. Dr. phil.-habil. F R I T Z S T A T H E R Dritte verbesserte Auflage 1959. VI, 139 Seiten, 101 Schemazeichnungen, 10 Tab., gr. 8°, Halbleinen M 14,80 „ D e m Nachwuchs wird mit dem vorliegenden Werk eine U n t e r l a g e in die Hand g e g e b e n , w e l c h e in a l l g e m e i n v e r s t ä n d l i c h e r F o r m s t i c h w o r t a r t i g ü b e r alle v o r k o m m e n den Begriffe k u r z e und präzise A u s k u n f t e r t e i l t . . . D i e s e A u s f ü h r u n g e n s i n d t r o t z i h r e r K ü r z e inhaltlich e r s c h ö p f e n d und logisch b e g r ü n d e t . " (Farben, Lacke und Anstrichmittel,

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Die Zeitschrift „Faserforschung und Textilteclinik" erseheint 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 Vierteljahrbezug M45,— (Sonderpreis für D D R M27,—), zuzügl. Bestellgeld. Die Berechnung erfolgt zu Beginn eines Vierteljahrs für 3 Hefte. Bestellungen aus dein (Jebiet der Deutschen Demokratischen Republik an ein Postamt, eine Buchhandlung oder den Verlag, aus der Deut sehen Bundesrepublik an eine Buchhandlung oder die Auslieferungss teile 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-Xr. 0112020; Postscheckkonto 35021) erbeten. Bestellnummer dieses Heftes: 1014/20/U. Alleinige Anzeigenannahme D E W A G - W E l t B U X G , 102 Berlin, Rosenthaler Str. 28/31, und alle DEWAG-Betriebe in den Bezirksstädten der D D K . — Bestellungen in der 1,'dSSlt nehmen entgegen: Städtische Abteilungen von „ S O J U Z P E C H A T J " bzw. Postämter und Postkontorc. Herausgeber und verantwortlich für den Inhalt : Prof. Dr. Erich Corrcns, Institut für Faserstoff-Forschung der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, 153 Teltow-Seehof, Fernruf: Teltow 48 31; Prof, l)r.-Ing. habil. Wolfgang Bobeth, Institut für Technologie der Fasern der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, 801 Dresden, Hohe Str. 6, Fernruf: 44721; Prof. Dr.-Ing. Hans Böhringer, Institut für Tcxtiltechnologie der Chemiefasern Rudolstadt, Fernruf: Rudolstadt 2031; Prof. Dr. Hermann Klare. Prof. Dr. habil. Burkart Philipp und Dr. Christian lluscher, Institut für Faserstoff-Forschung der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, 153 Teltow-Seehof, Fernruf: Teltow 4831. Schriftleiter: Joachim Brünier und Dipl.-Chem. Ingeborg Ruscher, 153 Teltow-Seehof, lvantstr. 55. Verlag: Akademie-Verlag GmbH., 108 Berlin, Leipziger Str. 3 — 4. Satz und Druck: Druckhaus „Maxim Gorki", 74 Altenburg. - Veröffentlicht unter der Lizenznuminer 1280 des Presseamtes beim Vorsitzenden des Ministerrates der Deutschen Demokratischen Republik. Manuskriptsendungen sind an einen der Herausgeber oder die Schriftlcitung Abfassungen von Beiträgen", erhältlich von der Sehriftleitung. Die Verfasser 50 Sonderdrucke ihrer Arbeit unentgeltlich. Nachdrucke sowie Übersetzungen auszugsweise mit Quellenangabe — bedürfen

zu richten. Für Inhalt und Form gelten die „Richtlinien für die Annahme und größerer wissenschaftlicher Arbeiten erhalten außer dem Honorar ein Heft und in fremde Sprachen des Inhalts dieser Zeitschrift und deren Verbreitung — auch der schriftlichen Vereinbarung mit dem Verlag.

Faserforschung und Textiltechnik WISSENSCHAFTLICH-TECHNISCHE

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B a n d 20

TEXTILINDUSTRIE

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Professor Dr.-Ing. Walter Frenzel 85 Jahre Am und

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Einfluß der Lösungsmittelgüte auf das Verhalten linearer und verzweigter Makromoleküle in Lösung Herbert Deutsche

Dautzenberg Akademie

der

Wissenschaften

zu Herlitt,

Institut

für

Easerstoff-Eorschuitg

in Teltow-Seehof,

Abteilung

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Z u r l n t c r s u c h u n g des K i n f l u s s e s tier L ö s u n g s m i l l e l g ü l e a u ! d a s V e r h a l l e n von M a k r o m o l e k ü l e n in Lösung" w u r d e n L i e h l s l r e u u n g s - und Vi s k o s i l ä t s m e s s u n g e n an l i n e a r e n P o l y s t y r o l f r a k t i o n e l l u n d e i n e m v e r z w e i g t e n P r o d u k t d u r c h g e f ü h r t . Die V a r i a l i o n d e r L ü s u n g s m i l I c l g i i t e e r f o l g t e d u r c h s u k z e s s i v e Z u g a b c von K ä l l n n g s m i l l e l . Die K r g e b n i s s e w e r d e n a n h a n d d e r b e s t e h e n d e n Theorien iiher d a s a u s g e s c h l o s s e n e V o l u m e n d i s k u t i e r ! . Hjiumue

Kanecmea

paemaopume.m

na noeeOen-ue

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ManpoM,ojienyji

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H:JVMeHHH BJIHHIIMH Ka'HHTlia paCTBOpUTeJIii IIa liOKe^eilllC MaKpOMOneixVa U paCTBOpe TtpOliO^lk'Iliei» iciMepemiH c B e T o p a c c e H i i n f i 11 BHWÄOCTH p a c T B o p o B (ßpaKuiiii . i n i i e i i i i o r o W p a w i e m i e i m o r o i i o . i n c T n p o a a . K'aMecTBo p a e T B o p H T e n a «api>upoBa;ioci> HVTCM riocjie^oitaTe.'ibiioro upuoaHJieiiHH OEA^iiTe.IH. IIOJTY»ieiim>ie p c r j y a L T a n » ! OÖCYW^aioTcH C TOMKII npeiiw« r y i n e e T R y i o i m i x Toopnii o o iieiijnoweimoM o f o e M e . Effect

of the Solvent

Characteristics

on the Behaviour

of linear

and

branched

f Jolyiners

in

Solution

The elTeel of i h e d i s s o l v i n g p o w e r oil p o l y m e r s in s o l u t i o n w a s d e t e r m i n e d b y light: s c a t t e r i n g a n d v i s c o s i t y m e a s u r e m e n t s w i t h l i n e a r a n d b r a n c h e d p o l y s t y r e n e , t h e d i s s o l v i n g p o w e r b e i n g c h a n g e d by a d d i t i o n of p r c e i p i t a n l s . T h e r e s u l t s a r c discussed in t e r m s of c u r r e n t e x c l u d e d v o l u m e t h e o r i e s .

1.

Einleitung

Z u r C h a r a k t e r i s i e r u n g d e r S t r u k t u r von M a k r o m o l e k ü l e n b i e t e t die U n t e r s u c h u n g des L ö s u n g s z u s t a n d c s e i n e w e r t volle Hille. Da die S t r u k t u r d e r M o l e k ü l e in d e r L ö s u n g d u r c h die W e c h s e l w i r k u n g d e r Polv m e r i n o l e k i i l e u n t e r e i n a n d e r und m i l d e m L ö s u n g s m i t t e l b e e i n f l u ß ! w i r d , ist es n o t w e n d i g , die e r h a l t e n e n M e ß g r ö ß e n a u f u n e n d l i c h e V e r d ü n n u n g u n d a u f den Ö - Z u s l a n d , in d e m die < ¡est alt. d e r Moleküle n u r dureil die K i g e n s l r u k l u r g e g e b e n wird, zu e x t r a p o l i e r e n . Die K x l r a p o l a l i o n a u f u n e n d l i c h e V e r d ü n n u n g hil.il sich leicht d u r c h A u f n a h m e v o n M e ß r e i h e n bei v e r s c h i e d e n e n K o n z e n t r a t i o n e n d u r c h f ü h r e n . Die B e s t i m m u n g d e r u n g e s t ö r t e n D i m e n s i o n e n d e r M o l e k ü l e in 0 - Z u s l a n d s t ö ß t j e d o c h h ä u f i g a u f S c h w i e r i g k e i l e n , da oft k e i n gee i g n e I es 0 - L ö s u n g s m i t t e l f ü r ein v o r g e g e b e n e s P o l y n i c r e s b e k a n n t ist o d e r d a s A r b e i t e n mit. Ö - L ö s u n g s m i t l e i n , die s c h l e c h t e L ö s u n g s m i t t e l s i n d , u n p r a k t i s c h ist. Ks ist d e s h a l b von g r o ß e r B e d e u t u n g , d e n K i n f l u ß d e r L ö s u i i g s i i i i t l e l g ü l e s y s t e m a t i s c h zu u n t e r s u c h e n , u m a u s d e m V e r h a l l e n eines P o l y m e r e n in g u t e n L ü s u n g s m i l lein a u f d e n 0 - Z u s l a n d e x t rap o l i e r c n , d. Ii. u n v e r f ä l s c h t e R ü c k s c h l ü s s e a u f die S t r u k t u r d e r M a k r o m o l e k ü l e z i e h e n zu k ö n n e n . V o n b e s o n d e r e m I n t e r e s s e ist d a b e i die F r a g e , o b es m ö g l i c h ist, d u r c h Mes1

Fascrforschung

s u n g in g u t e n L ö s u n g s m i t t e l n r i c h t i g e A u s s a g e n ü b e r den V e r z w e i g u n g s g r a d von M o l e k ü l e n zu e r h a l l e n . Z u r K l ä r u n g d i e s e r Kragen w u r d e n v o n u n s U n t e r s u c h u n gen a n Krakl ionen von l i n e a r e m und v e r z w e i g ! c m P o l y s t y r o l bei V a r i a l i o n d e r L ü s u n g s m i l t c l g ü l e d u r c h s u k z e s s i v e Z u g a b e v o n K ä l l u n g s m i l lel d u r c h g e f ü h r t . Als M e ß m e t h o d e n d i e n t e n die L i c h t s ! r e u u n g und die V i s k o s i m e t r i e . Die V a r i a t ion d e r L ü s u n g s m i l l e l g i i l c d u r c h Z u g a b e von K ä l l u n g s m i l lel hat. den V o r t e i l , d a ß m a n d e n B e r e i c h b i s zur 0 - L ö s i i n g k o n linuierlich erfassen k a n n . 2.

Theoretische \\ährciid

(trundlagen in

einer

0-Lösung

die

Moleküle

Kompensation

der Weehsel wirkungskräfle

freien

vorliegen

Zustand

und

sieh

Hilfe des S e g m e n l modelles u n d der

im

infolge kräfte-

ihr Verhalten

mit

Irrflugslatistik

be-

s c h r e i b e n läl.H, w i r d in e i n e m g u t e n L ö s u n g s m i t t e l

der

Kffekt

des

ausgeschlossenen

Konfigural ionen, durchdringen)

bei d e n e n

nicht

mehr

Volumens

(Verbot

sieh S e g m e n t e durch

die

von

gegenseitig

Assoziations-

tendenz der einzelnen S e g m e n t e untereinander k o m p e n sier! , sondern

noch

durch

S o l v a l a l ion

verstärkt.

Das

Faserforschung und Textiltechnik WISSENSCHAFTLICH-TECHNISCHE

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Abteilung

/>hjfsik

Z u r l n t c r s u c h u n g des K i n f l u s s e s tier L ö s u n g s m i l l e l g ü l e a u ! d a s V e r h a l l e n von M a k r o m o l e k ü l e n in Lösung" w u r d e n L i e h l s l r e u u n g s - und Vi s k o s i l ä t s m e s s u n g e n an l i n e a r e n P o l y s t y r o l f r a k t i o n e l l u n d e i n e m v e r z w e i g t e n P r o d u k t d u r c h g e f ü h r t . Die V a r i a l i o n d e r L ü s u n g s m i l I c l g i i t e e r f o l g t e d u r c h s u k z e s s i v e Z u g a b c von K ä l l n n g s m i l l e l . Die K r g e b n i s s e w e r d e n a n h a n d d e r b e s t e h e n d e n Theorien iiher d a s a u s g e s c h l o s s e n e V o l u m e n d i s k u t i e r ! . Hjiumue

Kanecmea

paemaopume.m

na noeeOen-ue

Aunefuiux

u pa wenwAeHUbix

ManpoM,ojienyji

o

pavmeope

H:JVMeHHH BJIHHIIMH Ka'HHTlia paCTBOpUTeJIii IIa liOKe^eilllC MaKpOMOneixVa U paCTBOpe TtpOliO^lk'Iliei» iciMepemiH c B e T o p a c c e H i i n f i 11 BHWÄOCTH p a c T B o p o B (ßpaKuiiii . i n i i e i i i i o r o W p a w i e m i e i m o r o i i o . i n c T n p o a a . K'aMecTBo p a e T B o p H T e n a «api>upoBa;ioci> HVTCM riocjie^oitaTe.'ibiioro upuoaHJieiiHH OEA^iiTe.IH. IIOJTY»ieiim>ie p c r j y a L T a n » ! OÖCYW^aioTcH C TOMKII npeiiw« r y i n e e T R y i o i m i x Toopnii o o iieiijnoweimoM o f o e M e . Effect

of the Solvent

Characteristics

on the Behaviour

of linear

and

branched

f Jolyiners

in

Solution

The elTeel of i h e d i s s o l v i n g p o w e r oil p o l y m e r s in s o l u t i o n w a s d e t e r m i n e d b y light: s c a t t e r i n g a n d v i s c o s i t y m e a s u r e m e n t s w i t h l i n e a r a n d b r a n c h e d p o l y s t y r e n e , t h e d i s s o l v i n g p o w e r b e i n g c h a n g e d by a d d i t i o n of p r c e i p i t a n l s . T h e r e s u l t s a r c discussed in t e r m s of c u r r e n t e x c l u d e d v o l u m e t h e o r i e s .

1.

Einleitung

Z u r C h a r a k t e r i s i e r u n g d e r S t r u k t u r von M a k r o m o l e k ü l e n b i e t e t die U n t e r s u c h u n g des L ö s u n g s z u s t a n d c s e i n e w e r t volle Hille. Da die S t r u k t u r d e r M o l e k ü l e in d e r L ö s u n g d u r c h die W e c h s e l w i r k u n g d e r Polv m e r i n o l e k i i l e u n t e r e i n a n d e r und m i l d e m L ö s u n g s m i t t e l b e e i n f l u ß ! w i r d , ist es n o t w e n d i g , die e r h a l t e n e n M e ß g r ö ß e n a u f u n e n d l i c h e V e r d ü n n u n g u n d a u f den Ö - Z u s l a n d , in d e m die < ¡est alt. d e r Moleküle n u r dureil die K i g e n s l r u k l u r g e g e b e n wird, zu e x t r a p o l i e r e n . Die K x l r a p o l a l i o n a u f u n e n d l i c h e V e r d ü n n u n g hil.il sich leicht d u r c h A u f n a h m e v o n M e ß r e i h e n bei v e r s c h i e d e n e n K o n z e n t r a t i o n e n d u r c h f ü h r e n . Die B e s t i m m u n g d e r u n g e s t ö r t e n D i m e n s i o n e n d e r M o l e k ü l e in 0 - Z u s l a n d s t ö ß t j e d o c h h ä u f i g a u f S c h w i e r i g k e i l e n , da oft k e i n gee i g n e I es 0 - L ö s u n g s m i t t e l f ü r ein v o r g e g e b e n e s P o l y n i c r e s b e k a n n t ist o d e r d a s A r b e i t e n mit. Ö - L ö s u n g s m i t l e i n , die s c h l e c h t e L ö s u n g s m i t t e l s i n d , u n p r a k t i s c h ist. Ks ist d e s h a l b von g r o ß e r B e d e u t u n g , d e n K i n f l u ß d e r L ö s u i i g s i i i i t l e l g ü l e s y s t e m a t i s c h zu u n t e r s u c h e n , u m a u s d e m V e r h a l l e n eines P o l y m e r e n in g u t e n L ü s u n g s m i l lein a u f d e n 0 - Z u s l a n d e x t rap o l i e r c n , d. Ii. u n v e r f ä l s c h t e R ü c k s c h l ü s s e a u f die S t r u k t u r d e r M a k r o m o l e k ü l e z i e h e n zu k ö n n e n . V o n b e s o n d e r e m I n t e r e s s e ist d a b e i die F r a g e , o b es m ö g l i c h ist, d u r c h Mes1

Fascrforschung

s u n g in g u t e n L ö s u n g s m i t t e l n r i c h t i g e A u s s a g e n ü b e r den V e r z w e i g u n g s g r a d von M o l e k ü l e n zu e r h a l l e n . Z u r K l ä r u n g d i e s e r Kragen w u r d e n v o n u n s U n t e r s u c h u n gen a n Krakl ionen von l i n e a r e m und v e r z w e i g ! c m P o l y s t y r o l bei V a r i a l i o n d e r L ü s u n g s m i l t c l g ü l e d u r c h s u k z e s s i v e Z u g a b e v o n K ä l l u n g s m i l lel d u r c h g e f ü h r t . Als M e ß m e t h o d e n d i e n t e n die L i c h t s ! r e u u n g und die V i s k o s i m e t r i e . Die V a r i a t ion d e r L ü s u n g s m i l l e l g i i l c d u r c h Z u g a b e von K ä l l u n g s m i l lel hat. den V o r t e i l , d a ß m a n d e n B e r e i c h b i s zur 0 - L ö s i i n g k o n linuierlich erfassen k a n n . 2.

Theoretische \\ährciid

(trundlagen in

einer

0-Lösung

die

Moleküle

Kompensation

der Weehsel wirkungskräfle

freien

vorliegen

Zustand

und

sieh

Hilfe des S e g m e n l modelles u n d der

im

infolge kräfte-

ihr Verhalten

mit

Irrflugslatistik

be-

s c h r e i b e n läl.H, w i r d in e i n e m g u t e n L ö s u n g s m i t t e l

der

Kffekt

des

ausgeschlossenen

Konfigural ionen, durchdringen)

bei d e n e n

nicht

mehr

Volumens

(Verbot

sieh S e g m e n t e durch

die

von

gegenseitig

Assoziations-

tendenz der einzelnen S e g m e n t e untereinander k o m p e n sier! , sondern

noch

durch

S o l v a l a l ion

verstärkt.

Das

Faserforschung und Textiltechnik 20 (1969) H e f t 9

410

Daulzenberg:

führt

zu

einer

Änderung

der Vorteilungsstatistik

E i n f l u ß der L ö s u n g s n i i l l e l g ü l c auf das V e r h a l l e n linearer und v e r z w e i g t e r M a k r o m o l e k ü l e in L ö s u n g

D i e b i s h e r i g e n B e t r a c h t u n g e n b e s c h r ä n k t e n sieh a u f

der

lineare K e t t e n . W i r

wollen j e t z t den E i n f l u ß einer Ver-

D e n d o m i n i e r e n d e n E i n f l u ß auf die M e ß g r ö ß e n , w i e Vis-

zweigung

Expansionskoeffizienten

kosität und Lichtstreuung, besitzt dabei die

Änderung

z w e i t e n 'N i r i a l k i x ' f f i z i e u l c i i d i s k u t i e r e n . D i e B e r e c h n u n g

1 w u r d e zur Charakterisierung der Mole-

z e i g t ;8, 9 , d a ß v e r z w e i g t e K e t t e n s t ä r k e r e i n g e k n ä u e l t

S e g m e n t e im M o l e k ü l und einer A u f w e r t u n g der

Knäuel.

der

der Moleküldimensionen. V o n Florij

k ü l a u f w e i l u n g d e r E x p a n s i n n s f a k t o r ;.

der rel.

Molekülmasse

Faktor, der die t b e r m o d y n a m i -

\ oii einer Heihc v o n A u t o r e n '2, 3 . 4 Störungslheorie

bereclinet

und

1 +

wurden wurde«

)

G e n a u e r e B e r e c h n u n g e n v o n , t 2 15, (i, 71 l i e f e r n d e n z w e i t e n V i r i a l k o e f f i z i e n t e n in d e r l ' o r m (1. -

2,85

s

+

-i- . . . ) ,

(7)

w o b e i d e r W e r t v o n Ii j e n a c h A r t d e r N ä h e r u n g u n t e r angegeben

wird.

d. h. in der U m g e b u n g c h u n g ( 4 ) zu v e r w e n d e n .

Für

kleine

Erhöhung

des

l,2(i.

Unterschiede Moleküle

relativ

gering,

bei sie

Verzweigungsgrades

Werte

der O-Lösung genügt

von es,

Y i r i a l k o e f f i z i e n t w i r d v o n der

beeinflußt.

In

einem

kompakteren

sieh d i e N e b e n v a l e n z b i n d u n g e n

molekular

absälligen,

so d a ß

z,

Glei-

Ver-

Molekül

stärker

bei v e r z w e i g t e n

innerKetten

ein n i e d r i g e r e r ' z w e i t e r Y i r i a l k o e f f i z i e n t z u e r w a r t e n ist. Eine Berechnung

v o n , l 2 f ü r Stern- u n d

3. Experimentelle

U b e r p ü f u n g sehr gut g e e i g n e t .

(NAßt>M%

Lösungsmittels

{/,: Molekülmasse

•

verzweigter

geführt.

D i e G l e i c h u n g e n ( 5 ) u n d ((>) s i n d f ü r e i n e e x p e r i m e n t e l l e

schiedlich

des

und

für

S e t z t m a n f ü r das a u f g e w e i t e t e K n ä u e l d i e S e g m e n t -

.1 2 =

1,015,

d e r F u n k t i o n a l i t ä t 4 : y. — 1,05,

v e r z w e i g t e M o l e k ü l e w u r d e v o n Casassa

l ä n g e olymersegments. D a m i t f o l g t :

M

Verhalten

zweigung

Konlaktapproximalioii

.1, A i =

(3;

Lösungsmittels

einfacher

folgende

schnell an.

Volumen.

Virialkoeffizienten

des

Ausdrücken

Für niedrige V e r z w e i g u n g s g r a d e sind die

A u c h der z w e i t e ausgeschlossenes

Ver-

Werte:

nach

(134/105 z - - . . . )

Gleichung

¡81 angegebenen

f ü r y. e r g e b e n sich b e i g l e i c h l a n g e n Z w e i g e n

einer

o

von

der

2 Verzweiguiigspunkte der Funktionalität 3: x =

ß = j {I — exp : — uyivjjkT

Ausgehend

der P a r a m e t e r x v o n der A r t

z w e i g u n g a b h ä n g i g ist u n d f ü r l i n e a r e K e t t e n g l e i c h 1

Form

oo

=

[10J d u r c h g e f ü h r t . D a b e i

in d e r F o r i n

im mit

u n d Ptici/n

wurde « in

Heihenenl wicklung angegeben: «* =

für verschiedene Modelle v e r z w e i g t e r M o l e k ü l e v o n Krön

Gittermodell

f ü r oc d i e

sehen E i g e n s c h a f t e n der L ö s u n g enthält. der

Quantitative

Molekülaufweitung

Segmenle

CN1I2

a3 =

z u e r w a r t e n ist.

mittleres Abstands-

quadrat der Fadenendpunkte). N a c h dem wurde

Trägheits-

d a s g l e i c h e in d e r

hyCt, X =

oder der Onellungstheorie

Ketten

Betrachtungen über die Größe der

mittleres Quadrat =

als b e i l i n e a r e n

kammförmig

¡11, 12' durch-

Inlersuchungeii

Die -Molcküldiinensioncn und der Kxpansioiiskocffizicnl —)). Diese Diskrepanz ist wahrscheinlich auf die Vernachlässigung der Änderung der V e r t e i l u n g s s t a t i s t i k bei den theoretischen R e t r a c h t u n g e n zurückzuführen. In Rild 4 findet m a n ein Abweichen der K u r v e n vom geradlinigen Verlauf, das auf eine S ä t t i g u n g der Molekülaufweitung hinzudeuten scheint. Dieser E f f e k t ist j e d o c h nicht e c h t , wie die R e s t i m m u n g der Moleküldimensionen der linearen P o l y s t y r o l f r a k t i o n e n in Renzol zeigten. In Renzol fanden wir für den zweiten Virialkoeffizienten den W e r t 3,5 • 1 0 - 6 100 ml/g und für « : P11 « = 2,18

« = 2,04,

P/5 « = 1,96

« =

^Ii 1,92

0 erhaltene elastische V e r f o r m u n g (A Pei°) keinesfalls dem unter den gegebenen Bedingungen sich in einer langen Kapillare einstellenden Gleichgewichtswert entsprechen m u ß , sondern um ein Vielfaches darüber liegen k a n n , i n d e m ein wesentlicher T e i l dieser elastischen V e r f o r m u n g bereits in einer genügend langen K a p i l l a r e relaxieren k a n n und der zugehörige E n e r g i e a n t e i l dabei über ein rein viskoses F l i e ß e n als W ä r m e dissipiert wird. Ohne auf die von Klein und Fusser [21] e r ö r t e r t e n und z. T . noch offenen F r a g e n dieser „ R e l a x a t i o n i n n e r h a l b der K a p i l l a r e " näher einzugehen, k a n n aus dem für unsere Viskosen t y p i s c h e n Rild folgendes geschlossen werden: 1. Viskosclösungcii entsprechen offensichtlich dem von Klein und Fusser [21] diskutierten und im S y s t e m 3*

421

Bild 5. Bagley-Geraden, erhalten durch Ausgleichsrechnung mit Meßwerten von Düsenplatten, deren L/R 40. Außerdem ist jeweils der zugehörige Meßpunkt der 10-cm-KapiIlare (L/R = 370) mit eingezeichnet

Polyisobutylen/Toluol verwirklichten Fall APei° > A 7JeIGieichgew (id r u c k teeluiik d u r c h

('.ellulose m i t 7 2 % i g e r S c h w e f e l s ä u r e u n d K n l f e m e n d e r

der

die l i i c b e n h e i t e n des f r e i g e l e g t e n Cellulosereliefs einen

S t ü t z f o l i e in C h l o r o f o r m .

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 20 (1969) H e f t 9

430

B i l d 7.

Gensrich und Grübe: Elektroncnmikroskopische Untersuchungen an L l t r a d i i n n s c h n i t t e n von Celluloscregeneral laden. Teil IL

2 ii ( N H 4 ) 2 S 0 4 ; C/Pt-Obcrflächenreplica des luftget r o c k n e t e n F a d e n s ; Vergrößerung 2 0 0 0 0 : 1

Die Oberfläehenreplica der gefriergetrockneten P r o b e (Bild 6) gibt deutlich eine zerklüftete F a d e n o b e r f l ä c h e wieder. E i n e z u s a m m e n h ä n g e n d e S c h i c h t als F a d e n begrenzung ist nicht zu erkennen. Vielmehr wird die F a d e n o b e r f l ä c h e durch fibrillenartige S t r u k t u r e l e m e n t e c h a r a k t e r i s i e r t , die teilweise in F a d e n a c h s e ausgerichtet sind. Zwischen ihnen sieht inan viele, verschieden große H o h l r ä u m e in F o r m von s a c k a r t i g nach außen geöffneten P o r e n . I n s g e s a m t h a t m a n den E i n d r u c k einer s c h w a m m a r t i g porösen F l ä c h e . Völlig andersartig ist die Oberfläche der l u f t g e t r o c k neten P r o b e gestaltet (Rild 6). Die s t a r k e n Zerklüft u n g e n an der Peripherie der gefriergetrockneten Amm o n s u l f a t f ä d e n sind weitgehend nivelliert und die großen porenartigen H o h l r ä u m e n i c h t m e h r v o r h a n d e n . Die Oberfläche erscheint narbig schuppig und m a c h t im Vergleich zu Bild 5 einen r e l a t i v ebenen E i n d r u c k . Diese S t r u k t u r u n t e r s c h i e d e bestätigen das F e h l e n der P r i m ä r m e m b r a n und zeigen auch an der Oberfläche der F ä d e n die s t a r k e n morphologischen Änderungen durch die T r o c k n u n g . Die S t r u k t u r u n t e r s c h i e d e stehen im E i n k l a n g m i t den U l t r a d ü n n s c h n i t t u n t e r s u c h u n g e n und lassen noch einmal deutlich werden, in welchem Maße sich das Gelnetz der F ä d e n beim direkten T r o c k nen v e r ä n d e r t und eine dichte P a c k u n g der Cellulosesubstanz erfolgt. 2.2.

Dichtebestimmung

Die D i c h t e b e s t i m m u n g ist eine seit langem angewandte Methode zur Charakterisierung von s t r u k t u rellen Unterschieden hei F a s e r n [46], Sie spricht auch auf U n t e r s c h i e d e in der Zugänglichkeit der P r o b e n

durch das Meßmedium an. Da die N e t z s t r u k t u r der A m m o n s u l f a t f ä d e n durch eine direkte T r o c k n u n g kollabiert, m ü ß t e n sich Unterschiede in der P e n e t r a t i o n durch das Meßmedium ergeben, die sich im Dichtewert widerspiegeln. Als M e ß m e t h o d e wählten wir die Schweb e m e t h o d e m i t K o n z e n t r a t i o n s v a r i a t i o n . Inhibitionsmedium war n - H e p t a n / T e t r a c h l o r k o h l e n s t o f f bei 2 4 , 5 °C. Zur V o r b e r e i t u n g auf die Messung e v a k u i e r t e n wir die P r o b e n 1 h auf ein V a k u u m von 1 • 10~ 4 T o r r und gaben ohne U n t e r b r e c h u n g des V a k u u m s t r o c k e n e n T e t r a chlorkohlenstoff hinzu. Näheres über Methode und A p p a r a t u r siehe [47]. I m Gegensatz zu den elektronenmikroskopischen E r gebnissen waren bei den Dichtemessungen keine Unterschiede zwischen den gefriergetrockneten und den luftg e t r o c k n e t e n A m m o n s u l f a t f ä d e n festzustellen. Beide P r o b e n h a t t e n eine D i c h t e von 1,510 g / c m 3 . Dieser W e r t liegt nahe bei dem von P. H. Hermann u. .Mitarb. [48] an isotropen Modellfäden in N i t r o b e n z o l / T e t r a chlorkohlenstoff bei 2 0 ° C gemessenen von 1 , 5 1 2 g / c m 3 . Den Grund für das F e h l e n eines Dichteunterschiedes sehen wir darin, d a ß beide Proben für das Inhibitionsmedium gleich gut zugänglich sind. Das k a n n aber nur dann der F a l l sein, wenn auch die l u f t g c t r o c k n e t e P r o b e ein z u s a m m e n h ä n g e n d e s I l o h l r a u m s y s t e m enth ä l t , das von außen zugänglich ist und durch das Meßm e d i u m penetriert wird. Die Hohlräume müssen j e d o c h so dimensioniert sein, d a ß sie der elektronenmikroskopischen B e o b a c h t u n g aus P r ä p a r a t i o n s g r ü n d e n nicht m e h r ohne weiteres zugänglich sind. Die an den l ltradünnschnitten der l u f t g e t r o c k n e t e n Ammonsulfatfäden (Teil I [1], Bild 4) festgestellte körnige S t r u k t u r der Querschnittsfläche k a n n in diesem Z u s a m m e n h a n g als Hinweis auf einen heterogenen Aufbau dienen. Den Röntgenkleinwinkeluntersuchurigen von Kratky und Miholic [23] ist zu e n t n e h m e n , daß in l u f t g e t r o c k n e t e n Ammonsulfatfäden durchaus m i t Hohlräumen zu rechnen ist. Selbst Viskoseseide e n t h ä l t , wie P. II. Ilcrmans u. Mitarb. [49] zeigten, noch einen b e a c h t l i c h e n Anteil an Mikrohohlräumen. 2.3.

Quecksilber-Porosimetrie

E i n e Methode zum direkten Messen der inneren H o h l r a u m menge poröser Materialien ist die Quecksilber-Porosimetrie [50, 51, 52]. W i r wandten sie an, um eine q u a n t i t a t i v e Aussage über das innere Hohlraumvolumen der A m m o n sulfatfäden in Abhängigkeit von der T r o c k n u n g s a r t /.u erhalten. Das Prinzip der Quecksilber-Porosimetrie b e s t e h t darin, daß Quecksilber in Hohlräume des Versuchsmaterials unter Druck hineingepreßt und die aufgenommene Menge Quecksilber gegen den Druck aufgetragen wird. Die S u m m e der aufgenommenen Hg-Volumina entspricht der Gesamtporosität der Probe. Nach der Beziehung p

er 0 p d

=

— 4 er • cos &

i

=

213

T'

=

Oberflächenspannung des H g gegen die F a d e n o b e r fläche (ca. 4 8 0 d y n / c m ) , — K o n t a k t w i n k e l zwischen H g und F a d e n (ca. 140°C) = D r u c k [psi| (1 psi = 0 , 0 7 0 3 1 at), = Durchmesser der Poren [(jun]

lassen sicli die Porendurcli messe r berechnen. Ii in Ansl ieg der p / l 7 - K u r v e zeigt Hohlräume bei den dem Druck entsprechen-

Faserforschung und T e x t i l t e c h n i k 20 (1969) H e f t 9

431

Gensrich u n d Grobe: K l e k l roiienniikroskoplselHi l n l e r s w c h u n g e n an l . U l r a d ü n n s o h n i l l e n v o n C e l l u l o s e r e g e n e r a l i a d e n . Teil I I 0,093 t

cm3/g -3,5

-3,0

10'

Qj

| a>

i

2

i i i

i

\

i i i i 111

6 8 10! 2 i absoluter Bruck

6

8 I03

i

2 psi

i i i i 1111 i 6 8

B i l d 8. H g - A u f n a h m e d e r l u f t g c l r o c k n c l c n (1) u n d g e f r i e r g e t r o c k n e t e n (2) A m m o n s u l f a t f ä d e n in A b h ä n g i g k e i t v o m Druck ( — gemessen mit dem Aminco-Winslow-Porosimeler; = ungefährer Kurvenverlauf bei höherem Druck)

den Durchmessern an. Die Methode e r l a ß t je nach angew a n d t e m D r u c k P o r e n bis h i n a b zu 3 5 Ä D u r c h m e s s e r . D e r V e r l a u f der p/V-Kurve l ä ß t sich d i f f e r e n z i e r e n , u n d m a n e r h ä l t die P o r c n g r ö ß e n v e r t e i l u n g . Die F l ä c h e u n t e r d e n P e a k s d e r K u r v e g i b t d a s V o l u m e n bei b e s t i m m t e n P o r e n d u r c h m e s s e r n an, die F l ä c h e u n t e r d e m ( ¡ c s a m t k u r v e n v e r l a u f das totale P o r e n v o l u m e n der Probe.

Bild 8 zeigt die D r u c k / V o l u m e n - D i a g r a m m e der luftg e t r o c k n e t e n und der g e f r i e r g e t r o c k n e t e n A m m o n s u l f a t f ä d e n . Sie w u r d e n a n einem Aminco/WinslowPorosimeter von 5 0 0 0 psi (351,5 a t ) M a x i m a l d r u c k m i t einem P e n e t r o m e t e r v o n 0,2 ml a u f g e n o m m e n ( A m e r i can I n s t r u m e n t s Co., S i l v e r S p r i n g , Md.). Ebenso w i e bei den e l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n u n t e r s c h e i d e n sich die zwei Proben sehr deutlich voneinander. Die l u f t g e t r o c k n e t e Probe l ä ß t von 50 bis 4 8 0 0 psi keine Q u e c k s i l b c r a u f n a h m e und d a m i t a u c h keine Porosität e r k e n n e n . Die S t u f e zwischen 30 u n d 50 psi e n t s p r ä c h e einem P o r e n d u r c h m e s s e r von 7 bis 4 ¡j.m. Da der Durchmesser der F ä d e n in diesem Hereich liegt, k a n n d a s V o l u m e n nicht dem eigentlichen Porenvolumen hinzugerechnet werden; vielmehr muß m a n a n n e h m e n , d a ß H o h l r ä u m e zwischen den dichtgepackten Einzelfaden aufgefüllt wurden. Die p/V-Kurve der g e f r i e r g e t r o c k n e t e n P r o b e dagegen steigt von 50 bis 1 0 0 0 psi a l l m ä h l i c h a n , u m d a n n zwischen 1 0 0 0 u n d 4 4 0 0 psi in drei s t ä r k e r e S t u f e n ü b e r z u g e h e n . Der l a n g s a m a n s t e i g e n d e K u r v e n a s t zeigt P o r o s i t ä t e n von 5 bis 0,2 [im a n , die aber v o l u m e n m ä ß i g gering sind. Die drei Stufen jedoch entsprechen Poren m i t m i t t l e r e n Durchmessern von 0,132, 0,093 u n d 0,053 [im (Bild 9) u n d V o l u m e n a n t e i l e n von 0,07, 0 , 5 1 u n d 0,09 em 3 /g F a d e n p r o b e . Das g e s a m t e i n n e r e P o r e n v o l u m e n der P r o b e i m Bereich von 4,26 bis 0,048 [im P o r e n d u r c h m e s s e r (50 bis 4 4 0 0 psi) b e t r ä g t 0,77 cm 3 /g. Im Vergleich zu a n d e r e n Viskosefäden ist d a s ein sehr hoher W e r t . So e n t h ä l t Zellwolle u n t e r v e r g l e i c h b a r e n M e ß b e d i n g u n g e n nur 0,045 cm 3 /g (53) u n d Viskoseseide i m Druckbereich 700 bis 4 3 0 0 psi nur 0,010 cm 3 /g [54|. Diese Meßergebnisse zeigen, in welchem M a ß e das H o h l r a u m s y s t e m der A m m o n s u l f a t f ä d e n d u r c h den d i r e k t e n T r o c k n u n g s p r o z e ß v e r ä n d e r t w i r d : die luft-

Porendurchmesser B i l d 9. Die P o r e n g r ö ß e n - u n d - v o l u m e n v e r t e i l u n g friergetrockneten Ammonsulfatfäden

der

ge-

g e t r o c k n e t e n F ä d e n e n t h a l t e n oberhalb 450 Ä Durchmesser (4800 psi) keine d u r c h Quecksilber p e n e t r i e r baren H o h l r ä u m e . Das H a u p t m a x i m u m der Porenv e r t e i l u n g bei den gefriergetrockneten F ä d e n liegt dagegen l a u t P o r o g r a r n m bei ca. 0,1 ¡im P o r e n d u r c h messer. Dieses E r g e b n i s s t i m m t m i t den U l t r a d ü n n sehnitten dieser Probe (Bild 2, siehe a u c h Bild 9 i m Teil I [1 |) und m i t der G e f r i e r ä t z u n g (Bild 5) insofern überein, d a ß ein größerer Teil der H o h l r ä u m e in diesem Bereich a u s z u m e s s e n ist. Im R a n d b e r e i c h der F ä d e n e r k e n n t m a n a u c h größere H o h l r ä u m e bis zu 1 [im Durchmesser. Diese H o h l r ä u m e sind j e d o c h v o l u m e n m ä ß i g gering, so d a ß sie i m Porograrnm k a u m in Erscheinung t r e t e n . A n d e r e r s e i t s ist aber d e m Bild 1 zu e n t n e h m e n , d a ß die i n d i r e k t g e t r o c k n e t e n Proben noch sehr v i e l e Hohlr ä u m e m i t < 500 Ä bis h i n u n t e r zu 50 Ä Durchmesser e n t h a l t e n , die durch die porosimetrische Messung nicht e r f a ß t w u r d e n . Dazu reichte der m a x i m a l e Druck der A p p a r a t u r von 5 0 0 0 psi nicht aus. Höhere D r ü c k e können noch wesentliche H o h l r a u m v o l u m i n a erschließen. Das zeigen die U n t e r s u c h u n g e n von Kubota, Doi u n d Osugi [54], die bei Viskoseseide von 700 bis 3 4 0 0 psi (0,3 bis 0,05 ¡ J i m ) n u r 0 , 0 0 1 6 c m 3 / g H o h l r a u m v o l u m e n m a ß e n , dagegen i m Bereich von 4 3 0 0 bis 4 3 0 0 0 psi (0,05 bis 0,005 [im) noch eine weitere Q u c c k s i l b e r a u f n a h m e von 0 , 0 1 4 4 cm 3 /g erreichten. V c r g l e i c h m e s s u n g e n an einem Carlo-Erba-Porosim e t e r AG 65 ( C a r l o - E r b a , M a i l a n d ) als Test f ü r den E i n f l u ß höherer Drücke auf d a s P o r e n v o l u m e n der A m m o n s u l f a t f ä d e n b e s t ä t i g e n diese B e o b a c h t u n g e n . Im Druckbereich von 4 4 0 0 bis 1 1 0 0 0 psi erfolgt bei den g e f r i e r g e t r o c k n e t e n F ä d e n noch eine stetig a n s t e i g e n d e Q u e c k s i l b e r a u f n a h m e von i n s g e s a m t 0,28 cm 3 /g. S o m i t e n t h ä l t diese Probe entsprechend d e m a n g e w a n d t e n H ö c h s t d r u c k a u c h noch Poren bis h i n a b zu 200 Ä Durchmesser. Die p/V-Kurve der l u f t g e t r o e k n e t e n F ä d e n s t e i g t , bei 5 5 0 0 psi a l l m ä h l i c h b e g i n n e n d , nun a u c h k o n t i n u i e r l i c h bis 1 1 0 0 0 psi a n . Die Q u e c k s i l b e r a u f n a h m e b e t r ä g t 0,20 cm 3 /g. Das b e d e u t e t , es ist bei sehr kleinen Porend u r c h m e s s e r n eine wesentliche P o r o s i t ä t v o r h a n d e n .

Faserforschung und Textiltechnik 20 (1969) Heft 9

432 Um diese Frage eingehender prüfen zu können, befinden sieh genaue Messungen in diesem Bereich und bei noch höheren Drücken in Vorbereitung [55]. Dieser Test bestätigt aber die aus den Diehtemessungen gezogene Schlußfolgerung, daß auch die luftgetrockneten A m m o n s u l f a t f ä d c n ein I l o h l r a u m s y s t e m e n t h a l t e n . Zusammenfassung Als U n t e r s u c h u n g s m a t e r i a l dienten F ä d e n , die a n einer einstelligen L a b o r s p i n n m a s c h i n e aus Viskose bei 20 °C in 2 n ( N H 4 ) 2 S 0 4 e r s p o n n e n und d a r i n regeneriert w u r d e n ( A m m o n s u l f a t f ä d c n ) . E r f o l g t die E n t w ä s s e r u n g der F ä d e n ü b e r L ö s u n g s m i t t e l a u s l a u s c h oder G e f r i e r t r o c k n u n g , so besitzen die F ä d e n eine dreidimensionale N e t z s t r u k t u r , wie wir d u r c h die U n t e r s u c h u n g e n an U l t r a d ü n n s c h n i t t e n zeigen k o n n t e n . Das Netz wird aus Fibrillen von ca. 100 Ä D u r c h messern (90 bis 170 Ä) oder ihren Aggregalionen a u f g e b a u t . Dazwischen b e f i n d e n sich H o h l r ä u m e von 0 0,61—0,65

0,1 0,7 0,3 Q< 0,5'/. 0,6 ftthanoleitrakt im Zellstoff

0

Bild 3. Abhängigkeit; der Partikelzahl (5 bis 8 ^.m Durchmesser) pro ml Viskose vom Athanol-Extraktgehalt des Zellstoffs (Labor viskosierung)

8—12 um

33 000 60000 80000 70 000 133 000 157 000 215 000 302000 396 000 409000

8600 17 600 14500 14 500 15000 23000 21100 32400 21 500 30 200

0,3

0,h

0,5

0,6 7, 0,1

Die letztlich von Assarsson, Jonsen und Samuelson [20] durchgeführten U n t e r s u c h u n g e n über den E i n f l u ß von E x t r a k t s t o f f e n auf den S p i n n p r o z e ß können somit durch die vorliegenden Untersuchungen im B a h m e n eines Großbetriebes b e s t ä t i g t werden. 3.2. Anfertigung

eines

\7iskosepasses

I n h o m o g e n i t ä t e n in der 'S iskose beeinflussen die Q u a l i t ä t der Viskose stets nachteilig. E n t w e d e r verschlechtern sie die F i l t r a t i o n , die S p i n n b a r k e i t oder sie werden in den E l e m e n t a r f a d e n eingebaut und wirken sich dort n e g a t i v aus [1 bis 12, 19, 20, 21],

12--.20 [xm 3 000 4310 4630 5 720 5 380 7 950 6 230 7 210 4 230 5 960

0,2

Xthonolextrokt im Zellstoff

Bild 4. Abhängigkeit, der Lichtdurchlässigkeit der verdünnten Viskosen vom Al hanol-Extraktgehalt des Zellstoffs (Laborviskosierung)

Laborviskosen,

Lichtdurchlässigkeit

Partik clzahlen pro ml \^iskose 5—8 [xm

0,1

E s liegt nahe, in E x t r a k t a n t e i l e n den Ursprung eines wesentlichen Prozentsatzes der kleinen P a r t i k e l (5 bis 8 ¡xin) zu sehen. Vereinfacht lassen sich dann beispielsweise bei 0 , 4 % E x t r a k t 7 0 % der kleinen P a r t i k e l als e x t r a k t a b h ä n g i g bezeichnen (s. Tabelle 1). Dies wiederum befindet sich in guter U b e r e i n s t i m m u n g m i t Angaben von Külos [10], Da das D i a g r a m m des Bildes 3 einen merklichen Anstieg der P a r t i k e l z a h l erst ab etwa 0 , 2 5 % E x t r a k t erkennen l ä ß t , k a n n dieser W e r t als o p t i m a l angesehen werden, bei dem sich die positiven und negativen E i g e n s c h a f t e n der E x t r a k t s t o f f e , w^ie sie von Croon [19] beschrieben werden, etwa die W a a g e halten.

1. Différentielle Partikelzahlen und Lichtdurchlässigkeiten von hergestellt aus Zellstoffen mit bestimmtem Extraktgehalt

ÄthanolExtrakt [%i

0

20—30 [xtn

30 (xrn

[ % geg. H 2 0|

654 657 832 858 918 1521 912 1023 520 798

114 137 192 201 195 251 150 170 116 208

55,5 16,4 17,9 13,9 15,8 14,6 10,1 6,9 6,9 5,5

Faserforschung und Textiltechnik 20 (1969) Heft 9

441

Sendner, Zimmermann, Büchner und Gründling: Inhomogenitäten in Buchensulfitzellstoff-Viskosen und ihr Einfluß auf den Spinnprozeß Tabelle

2.

Vixlra-Viskose-Paß') Partikeldurchmesser 8---12 fxm

5 - " 8 (J.m a) Zellstoff verseil. Posten

bei riebsalkalisiert

bei riebssulfidicr t

betriehsgelöst

b) Zellstoff verseil. Posten

betriebsalkalisiert

bei riebssulfidierl

c) Zellstoff veisch. Posten

betriebsalkalisierl

d) Zellstoff verseil. Posten e) Zellstoff gleicher Posten

12--.12 (im

20---30 ¡im

30 [im

100

100

100

100

100 ( % )

laborgelöst

45

58

58

54

48 ( % )

laborsulfidiert.

laborgelöst

37

74

54

59

54 ( % )

laboralkalisiei-t.

laborsulfidiert

laborgelöst

30

24

37

32

35 ( % )

laboralkalisiert

laborsulfidiert

laborgelösl

17

22

32

26

30 ( % )

*) Partikelzahlen der unter a) angegebenen Viskosen gleich 1 0 0 % gesetzt E s ist d e m n a c h e r f o r d e r l i c h , d e r A r t u n d d e m

Ort

sind

gesondert

näher

untersucht

worden.

(Über

die

d e r P a r t i k e l b i l d u n g n a c h z u g e h e n , u m eine M ö g l i c h k e i t

b e t r i e b l i c h e n P r o b l e m e der A l k a l i s i e r u n g des

z u f i n d e n , i h r e B i l d u n g w e i t e s t g e h e n d zu u n t e r b i n d e n .

z e l l s t o f f s w i r d in e i n e r d e r f o l g e n d e n V e r ö f f e n t l i c h u n g e n

Kin Teil der

b e r i c h t e t . ) B e i den U n t e r s u c h u n g e n z u m

I n h o m o g e n i t ä t e n wird v o m Zellstoff ein-

g e t r a g e n . N a c h Philipp hierbei

um

u n d Schleicher

anorganische

aufgeschlossene

bzw.

Teilchen

betrieblichen

|7] h a n d e l t es s i c h

Xanthogenat-Löseprozeß

oder

daß eine A erlängerung der Lösezeit im gleichen Aggre-

„vernetzte"

ungenügend

Cellulosepartikel.

zur

Folge Labo-

e i n e Holle s p i e l e n 6 ) .

ratorium intensiv mit dem Turbolöser

d e r P a r t i k e l zu b e s t i m m e n , als a u c h d e n A n t e i l , jede der

betriebliche

Viskosierstufe

liefert.

Dazu

betriebsmäßigen Aiskosezubereitung

ansätze

gegenübergestellt.

Die

L a b o r w i r d so d u r c h g e f ü h r t , zierbarkeit

in

Endprodukt müssen

die

den

einzelnen

Labor-Klein-

Viskosezubereitung

d a ß eine g u t e

gewährleistet

wird den

[4],

und

Darüber

im

hinaus

Betriebsviskosen

g l e i c h b a r s e i n , d. h . s o w o h l die e i n z e l n e n

im

Reprodu-

\ iskosierstufen

Laborviskosen

den

werden

ver-

Prozeßstufen

sanken

Aerbesserung

sowohl

größeren

der

Partikel

Durchmesser

wurde

Labor

bis

zur

fertigen

Aiskose

verarbeitet

und

der

Mit z u n e h m e n d e r Zahl der im L a b o r a t o r i u m Operationen

vermindert

s i c h , wie

durchaus

Ta-

b e l l e 2 e r s i c h t l i c h , die Z a h l d e r P a r t i k e l . K s l ä ß t

sieh

s o m i t der g e s a m t e B e t r i e b s v i s k o s i e r p r o z e ß wie a u c h j e d e A iskosierstufe

bewerten.

zelnen

weisen auf V erbesserungsmöglichkeilen

hin.

Stufen

Sprünge

zwischen

I m a n g e g e b e n e n B e i s p i e l , b e i d e m der

prozeß kann,

insgesamt sind

als

befriedigend

charakteristische

den

ein-

Viskosier-

angesehen

Sprünge

werden

zwischen

der

b e t r i e b l i c h e n u n d d e r L a b o r a l k a l i s i e r u n g des Z e l l s t o f f s sowie z w i s c h e n der B e t r i e b s - u n d L a b o r a u f l ö s u n g Aiskose

zu

erkennen.

Diese

beiden

die

Partikeln

A erringerung

Zahl von

um 1 0 % ,

gemessen.

der

8 fxm bei

Diese

D e r A i s k o s e p a ß ist i n z w i s c h e n a u c h f ü r a n d e r e triebsteile

aufgestellt

worden

und

hat

sich

Be-

bewährt.

K r b i e t e t w e i t e r h i n die M ö g l i c h k e i t , m i t H i l f e d e r A a r i a tionskoeffizienten

die S c h w a n k u n g e n

b e i der

t i o n s c h a r g e den S c h w a n k u n g e n bei den um

so

Fahrweisen

durch

Produk-

Laboransätzen

Streuungsanalysen

bestimmter

Produktions-

a b s c h n i t t e f e s t s t e l l e n zu k ö n n e n . D e r A i s k o s e p a ß ist eine M e t h o d e , den

betrieblichen

A i s k o s i e r p r o z e ß zu a n a l y s i e r e n . K r g i b t die M ö g l i c h k e i t ,

P a r t i k e l z ä h l u n g z u g e f ü h r t ( T a b e l l e 2). geführten

Bei

A r b e i t s e r g e b n i s s e f ü h r t e n m i t A o r t e i l zu t e c h n o l o g i s c h e n

gegenüberzustellen,

im

eine

nachbehandelt,

als a u c h

Änderungen im Betrieb.

ungleichmäßige

den einzelnen Viskosierstufen P r o b e n e n t n o m m e n ,

Filterwert

P a r t i k e l n von 15 bis 3 0 [im u m 5 0 %

entsprechen.

P r o d u k t i o n s b e t r i e b werden bei

Filterwertes

merklich.

als a u c h die V i s k o s e z u s a m m e n s e t z u n g m ü s s e n e i n a n d e r Aus dem

des

gefunden,

h a t t e . W u r d e n j e d o c h die g l e i c h e n V i s k o s e n i m

die d u r c h die Q u a l i t ä t des Z e l l s t o f f e s e i n g e t r a g e n e M e n g e

keine

zunächst

D e s w e i t e r e n s o l l t e die F ü h r u n g d e r B l e i c h e [ 1 9 , 2 3 , 2 4 ] Die Aufstellung eines Viskosepasses g e s t a t t e t , sowohl

gat

wurde

Buchen-

der

Viskosierstufen

5) W e i t e r e P a r t i k e l entstehen im Produktionsprozeß auf Grund n i c h t optimaler Fahrweise einzelner Viskosierstufen [1, 4, 5, 26, 27].

b e i B e t r i e b s s t ö r u n g e n die S t ö r u n g s s t e l l e zu l o k a l i s i e r e n und operativ einzugreifen. Literatur [1] Treiber, E.: Lösungsinhomogenitäten in technischen Viskoselösungen. Papier 2 1 (1967) 3, S. 124 — 132. [2J Hauch, H.: Die Auflösung von Faserstoffen auf Zellulose- oder Zellulosehydralbasis im B l i c k p u n k t der R e y o n - und Zellwolleindustrie. Melliand T e x t i l b e r . 3 2 (1951) 4, S. 2 8 3 - 2 8 9 . [3] Malthes, A.: Beiträge zur Theorie und Praxis der Viskosefiltration. Faserforsch, u. T e x t i l t e c h n i k 15 (1964) 1, S. 3 9 - 4 3 . [_4J Treiber, K.: Der A ^ i s k o s e p r o z e ß , b e t r a c h t e t v o m technischen und labormäßigen Gesichtspunkt. L c n z i n g c r B e r . , Lenzing/Österr. 16 (1964) S. 5 - 1 9 . (5J Durso, D. F., und Parks, L. Ii.: T h e F i l t e r a b i l i t y P r o blem. I I . Q u a n t i t a t i v e relalions to viscose insolubles. Tappi, New Y o r k 4 8 (1965) 10, S. 5 9 4 - 5 9 7 .

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 20 (1969) H e f t 9

442

Landgraf

und Kaufmann:

[6] Durso, n. F., und Parks, L.Ii.: The 1' ilterability Problem. Svcnsk Pappcrslidn. 64 (1961) 23, S. 8 5 3 - 8 6 2 . [7J Philipp, 11., und Schleicher, IL: Zur l'rüitilt r;i I Ion und Teilchenzählung an Viskosespinnlösungen. Faserforsch, u. Textiltechnik 15 (1964) lü. S. 4 5 1 - 4 5 7 . |8| Baudisch, J., Philipp, B., Schmiedeknecht, II., und Schleicher, H.: Zum Einfluß des Gelteilchengehaltes von Viskosespinnlösungen auf die Festigkeit daraus hergestellter Celluloseregeneratfüden und deren Teilchenzahl nach Lösen in EWNN. l'aserforsch. u. Textiltechnik 15 (1964) 4, S. 1 5 3 - 1 5 7 . [9] Matthen, A., Zimmermann, Ii., Gläsmann, U., und Büchner, R.: Die Beziehung der Partikelzahl einer Viskose zu ihrem Kw-Wert. Faserforsch, u. Textiltechnik 16 (1965) 1, S. 4 1 - 4 3 . [10] Kolos, F.: Uber die Reinheit von Spinnlösungen. Lenzinger Ber., Lenzing/Österr. 12 (1962) S. 18 — 25. [11] Cray, K.L., More,J.W., und Yorke, Ii. W.: The importance of small particles in tire yarn viscose. Tappi, New York 46 (1963) 12, S. 3 3 5 - 3 3 9 . [12] Philipp, B., und Baudisch, J.: Zum Einfluß des Geltcilchengehaltes von Viskosespinnlösungen auf den übermolekularen Bau daraus hergestellter CelluloseRegeneratfäden. F'aserforsch. u. Textiltechnik 14 (1963) 7, S. 2 7 4 - 2 8 0 . [13] Kolos, F.: Voraussetzungen für die konduktoinetrische Bestimmung der Teilehenverteilung in Viskoselösungen. Svensk Papperstidn. 64 (1961) 15, S. 5 3 3 - 5 4 4 . [14] Kolos, F., und Treiber, E.: Particle determinations in viscose Solution. Svensk Paperstidn. 64 (1961) 16, S. 5 7 7 - 5 8 8 . [15J Philipp, B., Lukanoff, T., und Schleicher, IL: Untersuchungen zur Viskosierbarkeit einheimischer Textilzellstol'fe gleicher Provenienz. Zellstoff u. Papier 14 (1965) 10, S. 2 8 9 - 2 9 7 .

Untersuchungen mit einer Faserdreheinrichtung am Mikroskop. Teil 1

[16] Treiber, E.: The stale of solution of technical viscose. J . Polymer Sei. 51 (1961) 5, S. 2 9 7 - 3 1 5 . [17] Samuelstm, ().: Influence of the properties of cellulose on the filtration of viscose. Svensk Papperstidn. 51 (1948) 15, S. 3 3 1 - 3 3 5 . [18] Samnelson, O.: Investigations concerning the filtering properties of viscose 111. Svensk Kem. Tidskr. 61 (1949) S. 2 2 7 - 2 3 4 . [19] Croon, I.: Harz-, Wachs-, Fett-Komponenten in Holz und Zellstoff. Papier 19 (1965) 10a, S. 711 — 719. [20] Assarsson, A., Jansen, H., und Samuelson, ().: Influence of resin in viscose upon the clogging of spinnerets. Svensk Papperstidn. 71 (1968) 5, S. 1 3 7 - 1 4 1 . |21| Croon, I., Jonsen, IL, und Olofsson, FL: Ilemicellulose in pulp, viscose and yarn. Svensk Papperstidn. 71 (1968) 2, S. 4 0 - 4 5 . [221 Alatthes, A.: liber verschieden geartete Klunkerneigungen in der Regeneratfaserindustrie und die Art ihrer Behebung. Fascrforsch. u. Textiltechnik 16 (1965) 2, S. 1 0 9 - 1 1 0 . [23] Annergren, G., Göransson, S., und Samuelson, O.: Effect of pulp extractives in the viscose process. Svensk Papperstidn. 71 (1968) 5, S. 1 4 2 - 1 4 3 . [24] Croon, I.: Festschrift Carl Keinpe 1 8 8 4 - 1 9 6 4 (Sonderdruck). [25| Bedienungsanleitung zum Tcilchenzähler E L M E I ) ZG1. [26] Parks, L. I\und Jurbergs, K. A.: Number and size distribution of particles in ccllulosic solutions. J . appl. Polymer Sei. 4 (1960) 11, S. 1 9 3 - 1 9 9 . [27| lovleva, M. M., und Papkov, S. P.: Studium der Gelleilchen in der Viskose während der Nachreife. Chini. Volokna (Chem. Fasern) (1966) 1, S. 39 —41; dt. in: Sowj. Beitr. Faserforsch. Textiltechnik (1966) 5, S. 250 — 252.

Untersuchungen mit einer Faserdreheinrichtung am Mikroskop Teil 1: Apparatur und einige Anwendungen Runhild

Landgraf

150. Mitteilung (Direktor:

und Siegfried

Kaufmann

aus den Institut für Textiltcchnologie

Dipl.-Ing.

II.

der Chemiefasern

in

Rudolstadt-Schwarza

Bürger) D K 677.494.674:677.494.675:677.494.061.382 :677.494.061.3:5 35.827.2

Es wird eine Faserdreheinrichlung beschrieben, die es gestattet, optische Messungen an beliebigen Querseimitten von Faserstoffen durchzuführen. Als Anwendung werden einige optische Konstanten von gequetschter Polyamidseide und von S-Masern aus Polyesterseide bestimmt und eine Bikomponenlcnseide untersucht. IIccjiedosaHua

c npuMenenueM

Hacmb 1-H: Annapamypa

npucmaäKu

u ee

n MunpocKony

djin epaufenux

SOJIOKOH

npuMenuMocmb

OniicaHO ycTpoäCTBO r j i h B p a m e m i H bojiokoii,

n03B0JiHic>mee n p o B o n H T t

o n T H i e c K H e H3MepeHMH H a J i i o ß b i x

nonepeHHbix

npoBe^eHO

HenoToptix

cenemiHx.

B

KaiecTBe

npHMepa

onpefleneHHe

ormiqecKHX

KOHCTaHT

OflaBJieHHOft nOJIMMHAHOii $HJiaMeiITIIOii HHTH II HanjIblBOB HS nOJIira(|)HpHOit (j)HJiaMenTUOM hmth, a TaKiKe MyweHiie 6HK0Mn0HeHTH0r0 BOJiOKHa. Microscopic

Investigations

Part 1. Device and some

of the Direction

of Turn in

Filaments

Applications

A device is described allowing to perform optical measurements on fibres of any cross section. Some optical parameters of squeezed polyamide filament yarns and neps in polyester filament yarns were determined and a bicomponenl I'ibre was investigated. 1.

Einleitung

Zylindrisch geformte und gleichmäßig abgekühlte Chemiefaserstoffe sind normalerweise optisch einachsig [11, 17], Es gibt aber Vorgänge bei der Herstellung, der Verarbeitung und beim Gebrauch der Chemiefaserstofle, die sowohl gewollte als auch unerwünschte äußere L'ngleichmäßigkeiten bewirken. Im letzten Fall kann man an die S- und i'-Masern bei Polyamidseide [7, 10, 12] oder Polyesterseide [8] denken.

Andererseits werden durch besondere Düsenquerschnif le oder durch Walzen [4] breite Profile erzeugt, wobei in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiedene Durchmesser und Doppclbrechungswerte resultieren. Nachfolgend wrird eine Einrichtung beschrieben, die es gestattet, die oben angegebenen Effekte mit optischen Methoden zu erfassen. Zusätzlicli ist es natürlich möglich, jegliche Art optisch zweiachsiger Faserstoffe oder deren Oberfläche eingehend zu untersuchen.

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 20 (1969) H e f t 9

442

Landgraf

und Kaufmann:

[6] Durso, n. F., und Parks, L.Ii.: The 1' ilterability Problem. Svcnsk Pappcrslidn. 64 (1961) 23, S. 8 5 3 - 8 6 2 . [7J Philipp, 11., und Schleicher, IL: Zur l'rüitilt r;i I Ion und Teilchenzählung an Viskosespinnlösungen. Faserforsch, u. Textiltechnik 15 (1964) lü. S. 4 5 1 - 4 5 7 . |8| Baudisch, J., Philipp, B., Schmiedeknecht, II., und Schleicher, H.: Zum Einfluß des Gelteilchengehaltes von Viskosespinnlösungen auf die Festigkeit daraus hergestellter Celluloseregeneratfüden und deren Teilchenzahl nach Lösen in EWNN. l'aserforsch. u. Textiltechnik 15 (1964) 4, S. 1 5 3 - 1 5 7 . [9] Matthen, A., Zimmermann, Ii., Gläsmann, U., und Büchner, R.: Die Beziehung der Partikelzahl einer Viskose zu ihrem Kw-Wert. Faserforsch, u. Textiltechnik 16 (1965) 1, S. 4 1 - 4 3 . [10] Kolos, F.: Uber die Reinheit von Spinnlösungen. Lenzinger Ber., Lenzing/Österr. 12 (1962) S. 18 — 25. [11] Cray, K.L., More,J.W., und Yorke, Ii. W.: The importance of small particles in tire yarn viscose. Tappi, New York 46 (1963) 12, S. 3 3 5 - 3 3 9 . [12] Philipp, B., und Baudisch, J.: Zum Einfluß des Geltcilchengehaltes von Viskosespinnlösungen auf den übermolekularen Bau daraus hergestellter CelluloseRegeneratfäden. F'aserforsch. u. Textiltechnik 14 (1963) 7, S. 2 7 4 - 2 8 0 . [13] Kolos, F.: Voraussetzungen für die konduktoinetrische Bestimmung der Teilehenverteilung in Viskoselösungen. Svensk Papperstidn. 64 (1961) 15, S. 5 3 3 - 5 4 4 . [14] Kolos, F., und Treiber, E.: Particle determinations in viscose Solution. Svensk Paperstidn. 64 (1961) 16, S. 5 7 7 - 5 8 8 . [15J Philipp, B., Lukanoff, T., und Schleicher, IL: Untersuchungen zur Viskosierbarkeit einheimischer Textilzellstol'fe gleicher Provenienz. Zellstoff u. Papier 14 (1965) 10, S. 2 8 9 - 2 9 7 .

Untersuchungen mit einer Faserdreheinrichtung am Mikroskop. Teil 1

[16] Treiber, E.: The stale of solution of technical viscose. J . Polymer Sei. 51 (1961) 5, S. 2 9 7 - 3 1 5 . [17] Samuelstm, ().: Influence of the properties of cellulose on the filtration of viscose. Svensk Papperstidn. 51 (1948) 15, S. 3 3 1 - 3 3 5 . [18] Samnelson, O.: Investigations concerning the filtering properties of viscose 111. Svensk Kem. Tidskr. 61 (1949) S. 2 2 7 - 2 3 4 . [19] Croon, I.: Harz-, Wachs-, Fett-Komponenten in Holz und Zellstoff. Papier 19 (1965) 10a, S. 711 — 719. [20] Assarsson, A., Jansen, H., und Samuelson, ().: Influence of resin in viscose upon the clogging of spinnerets. Svensk Papperstidn. 71 (1968) 5, S. 1 3 7 - 1 4 1 . |21| Croon, I., Jonsen, IL, und Olofsson, FL: Ilemicellulose in pulp, viscose and yarn. Svensk Papperstidn. 71 (1968) 2, S. 4 0 - 4 5 . [221 Alatthes, A.: liber verschieden geartete Klunkerneigungen in der Regeneratfaserindustrie und die Art ihrer Behebung. Fascrforsch. u. Textiltechnik 16 (1965) 2, S. 1 0 9 - 1 1 0 . [23] Annergren, G., Göransson, S., und Samuelson, O.: Effect of pulp extractives in the viscose process. Svensk Papperstidn. 71 (1968) 5, S. 1 4 2 - 1 4 3 . [24] Croon, I.: Festschrift Carl Keinpe 1 8 8 4 - 1 9 6 4 (Sonderdruck). [25| Bedienungsanleitung zum Tcilchenzähler E L M E I ) ZG1. [26] Parks, L. I\und Jurbergs, K. A.: Number and size distribution of particles in ccllulosic solutions. J . appl. Polymer Sei. 4 (1960) 11, S. 1 9 3 - 1 9 9 . [27| lovleva, M. M., und Papkov, S. P.: Studium der Gelleilchen in der Viskose während der Nachreife. Chini. Volokna (Chem. Fasern) (1966) 1, S. 39 —41; dt. in: Sowj. Beitr. Faserforsch. Textiltechnik (1966) 5, S. 250 — 252.

Untersuchungen mit einer Faserdreheinrichtung am Mikroskop Teil 1: Apparatur und einige Anwendungen Runhild

Landgraf

150. Mitteilung (Direktor:

und Siegfried

Kaufmann

aus den Institut für Textiltcchnologie

Dipl.-Ing.

II.

der Chemiefasern

in

Rudolstadt-Schwarza

Bürger) D K 677.494.674:677.494.675:677.494.061.382 :677.494.061.3:5 35.827.2

Es wird eine Faserdreheinrichlung beschrieben, die es gestattet, optische Messungen an beliebigen Querseimitten von Faserstoffen durchzuführen. Als Anwendung werden einige optische Konstanten von gequetschter Polyamidseide und von S-Masern aus Polyesterseide bestimmt und eine Bikomponenlcnseide untersucht. IIccjiedosaHua

c npuMenenueM

Hacmb 1-H: Annapamypa

npucmaäKu

u ee

n MunpocKony

djin epaufenux

SOJIOKOH

npuMenuMocmb

OniicaHO ycTpoäCTBO r j i h B p a m e m i H bojiokoii,

n03B0JiHic>mee n p o B o n H T t

o n T H i e c K H e H3MepeHMH H a J i i o ß b i x

nonepeHHbix

npoBe^eHO

HenoToptix

cenemiHx.

B

KaiecTBe

npHMepa

onpefleneHHe

ormiqecKHX

KOHCTaHT

OflaBJieHHOft nOJIMMHAHOii $HJiaMeiITIIOii HHTH II HanjIblBOB HS nOJIira(|)HpHOit (j)HJiaMenTUOM hmth, a TaKiKe MyweHiie 6HK0Mn0HeHTH0r0 BOJiOKHa. Microscopic

Investigations

Part 1. Device and some

of the Direction

of Turn in

Filaments

Applications

A device is described allowing to perform optical measurements on fibres of any cross section. Some optical parameters of squeezed polyamide filament yarns and neps in polyester filament yarns were determined and a bicomponenl I'ibre was investigated. 1.

Einleitung

Zylindrisch geformte und gleichmäßig abgekühlte Chemiefaserstoffe sind normalerweise optisch einachsig [11, 17], Es gibt aber Vorgänge bei der Herstellung, der Verarbeitung und beim Gebrauch der Chemiefaserstofle, die sowohl gewollte als auch unerwünschte äußere L'ngleichmäßigkeiten bewirken. Im letzten Fall kann man an die S- und i'-Masern bei Polyamidseide [7, 10, 12] oder Polyesterseide [8] denken.

Andererseits werden durch besondere Düsenquerschnif le oder durch Walzen [4] breite Profile erzeugt, wobei in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiedene Durchmesser und Doppclbrechungswerte resultieren. Nachfolgend wrird eine Einrichtung beschrieben, die es gestattet, die oben angegebenen Effekte mit optischen Methoden zu erfassen. Zusätzlicli ist es natürlich möglich, jegliche Art optisch zweiachsiger Faserstoffe oder deren Oberfläche eingehend zu untersuchen.

Faserforschung und Textiltechnik 20 (1969) H e f t 9 Landgraf u n d Kaufmann: a m M i k r o s k o p . Teil 1

r n t e r s u e h u n g e n mit einer F a s e r d r c h e i n r i e h I u n g

N a c h d e r B e s c h r e i b u n g der E i n r i c h t u n g w e r d e n einige a u s g e w ä h l t e A n w e n d u n g e n b e h a n d e l t , die d e n B e n u t z e r d e r zu b e s c h r e i b e n d e n E i n r i c h t u n g in die E a g e v e r s e t z e n , die oben angegebenen E f f e k t e forschungs- oder b e t r i e b s m ä ß i g /.u u n t e r s u c h e n . 2.

3.

teil,

der

eines

wurde

an

der

handelsüblichen

Schwalben-

Objek iführers

Carl Zeiss J e n a a n g e s e t z t . D a s hat d e n

daß

die g e s a m t e

zont.alachsen,

1 )reheinnchtung

ähnlich

wie

ein

Objektträger,

llori-

bewegt

K e r n s t ü c k der D r e h e i n r i c h t u n g sind zwei oder der

s p a n n t wird. Sie besitzen eine Breite

und

werden

durch

Klem-

Elementarfaden

einge-

Klemmfläche von 1 m m

Hebel

von

Hand

geöffnet

b z w . g e s c h l o s s e n . Die K l e m m e n w u r d e n so k o n s t r u i e r t , daß

man

führen

die F a s e r e n d e n

mit einer Pinzette

und anschließend

festklemmen

in s i e

ein-

Auch

das

kann.

E i n s p a n n e n u n t e r e i n e r g e w i s s e n \ orlast. wird

Dreheinrichtung

Ä h n l i c h e P r o b l e m e gibt es a u c h bei den C h e m i e f a s e r s l o l ' f e n , n a c h d e m die A l i e n u n d Q u c r s c h n i t t s l ' o r m c n in d e n v e r g a n g e n e n J a h r e n so m a n n i g f a l t i g g e w o r d e n sind, d a ß dies bei Anwendung der l ntersuchungsmcthoden berücksichtigt werden m u ß . S p e z i e l l die M e s s u n g d e r D o p p e l b r e c h u n g an nicht r u n d e n F ' a s e r s t o i f e n , die F e h l e r b e s t i m m u n g für den Durchmesser d e r r u n d e n F a s e r s t o f f e u n d die F e h l c r a b s c h ä t z u n g f ü r die 1 i o p p e l b r e c h u n g s m e s s u n g an r u n d e n F a s e r s t o f f e n e r f o r d e r n es, dai.S die l ' a s e r n o d e r F ä d e n d e f i n i e r t an d e m M i k r o s k o p gedreht, b/.w. b e w e g t w e r d e n k ö n n e n . W e i t e r h i n i n t e r e s s i e r t e n u n s die F a s e r s t o f f - O b e r f l ä c h e n , d e r D u r c h m e s s e r v e r l a u f v o n l ' n r e g c l m ä ß i g k e i t e n (z. B . M a s e r n , Q u e l s e h s t e l l e n ) u. a. in. W i r s e t z t e n uns d a s Ziel, ein m ö g l i c h s t e i n l a c h u n d r a t i o n e l l zu h a n d h a b e n d e s ( ¡ e r ä l zu k o n s t r u i e r e n , d a s eine breite. A n w e n d u n g e r m ö g l i c h t , i m f o l g e n d e n soll die i m I n s t i t u t für T e x l i l t e c h n o l o g i e d e r C h e m i e f a s e r n ( I T C ) k o n s t r u i e r t e und gebaute E i n r i c h t u n g näher beschrieben werden. Die E i n r i c h t u n g bestellt aus zwei Teilen, einem u n d e i n e m O b j e k t f ü h r c r mit. d e r

Vor-

in b e i d e n

kann.

m e n , in die die F a s e r

Vorrichtungen zur D r e h u n g e i n e r E a s e r o d e r e i n e s E l c m e n t a r i ' a d e n s l ü c k s a n e i n e m M i k r o s k o p sind s c h o n f r ü h e r b e s c h r i e b e n w o r d e n [1, 2, f>, lt>j. Sie w u r d e n in e r s t e r L i n i e f ü r die B e s t i m m u n g d e r A b m e s s u n g e n v o n W o l l e e n t w i c k e l t , . D a b e i i n t e r e s s i e r t e n d e r D u r c h m e s s e r des F a s e r p r o f i l s bei e i n e m b e l i e b i g e n W i n k e l , die Ä n d e r u n g e n d e r Q u e r s c h n i t t s f l ä c h e u n d A b p l a t t u n g e n ü b e r die F a s e r l ä n g e , die Ä n d e r u n g d e r D i m e n s i o n e n bei e i n e r D e h n u n g d e r F a s e r n u m e i n e n b e s t i m m t e n B e t r a g sowie die O b e r f l ä c h e n b e s c h a f f e n h e i l .

ziellen Tisch

vom Y E B

Das

= Durchmesser = Azimutwinkel = Gangunterschied = Iirechungsiiidex im sichtbaren Spektralbereich — Doppelbrechung im sichtbaren Spcktralbci'eieh - Reckverhältnis = Optischer Achsenwinkel

Beschreibung

Dreheinrichtung

schwanzführung

werden

Bezeichnungen

D F r n ^ n r 2 \'y

Die

443

dadurch

möglich. Beide mel

Klemmen

und

Drehung messer

sitzen auf je einer Welle m i t

Bändelknopf. eine Teilung einer

Faser

Die

Trommeln

von oder

5° auf, eines

weisen

so d a ß

der

Tromfür

die

Durch-

Elementarfadens

an

m a x i m a l 72 S t e l l e n a b g e s t a s t e t w e r d e n k a n n . D i e ^ erb i n d u n g der beiden T r o m m e l n und d a m i t der K l e m m e n erfolgt

durch

Zahnradübersetzung

gehende Welle.

Bei

und

eine

durch-

Drehung eines B ä n d e l k n o p f e s

wer-

den also beide K l e m m e n g l e i c h m ä ß i g bewegt. W i l l m a n eine (z. B .

Klemme um

so k a n n

unabhängig

Verdrehungen

man

Lösen

der

Fadens

anderen zu

drehen

eliminieren),

beide B ä n d e l k n ö p l e ü b e r eine e i n g e b a u t e

Butschkupplung menabsland

von

des

gegeneinander

kann

ebenfalls

eines Gewindestiftes

verdrehen.

verändert

Der

werden.

in einer der beiden

KlemNach Trom-

spe-

Drehcin-

riclUung. Ein bereits vorhandener Tisch mit Gradeinteilung und Nullius

eines

diente

als

Lg-Stativs

schwanzführung neu

vom

Grundlage. an

Die

der

YEB

Carl

ringförmige

l'nterseite

des

Zeiss

Jona

Schwalben-

Tisches

wurde

g e f e r t i g t , u n d z w a r so, d a ß e i n e A n p a s s u n g a n ein

Nf-Mikroskop mi A

(beide

und YEB

an

ein

Carl

Polarisationsmikroskop

Zeiss

Jena)

möglich

Pol-

ist.

Der

T i s c h wird dazu jeweils auf den T i s c h t r ä g e r der

Mikro-

skope aufgesetzt

Außer-

u n d dort wie ü b l i c h b e f e s t i g t .

dem wurde der konzentrische in der T i s c h p l a t t e erheblieh

kreisförmige

Durchbruch

vergrößert.

Die. n i e d r i g e H ö h e d e s e i n g e s e t z t e n T i s c h e s g e g e n ü b e r den sonst an diesen Mikroskopen gebräuchlichen Tischen sowie

der

große

Kondensor einrichtung die in

Durchbruch

des M i k r o s k o p s

ü b e r die T i s c h p l a t t e

Objektebene allen

ermöglichen

Fällen

gehoben das

es,

daß

bei V e r w e n d u n g der werden

Köhlerschc

hinaus und kann.

der

Dreh-

damit

Dadurch

in ist

Beleuchtungsprinzip

durchführbar. Die

Tischträger

weiligen

beider

Mikroskope

wurden

zur

je-

B e f e s t i g u n g des Nullius mit G e w i n d e u n d zwei

Bohrungen

versehen.

liild 1. N l'-.M i k r o s k o p m i t k o m p l e l ler D r e h c i n r i c h t u ng

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 20 (1969) H e f t 9

444

Landgraf

und Kaufmann:

Untersuchungen mil, einer Fascrdrelicinrichlung um .Mikroskop. Teil 1

1 - Objektträger, 2 - Blechstreifen, 3 - Deckglas, 4 - Faser Bild 3. Prinzipskizze des O b j e k t t r ä g e r s

B e i V e r w e n d u n g der D r e h e i n r i c h t u n g an dem

Pola-

risationsmikroskop P o l m i A wird infolge der K o n s t r u k tion

des

K o n d e n s o r s die T i s c h d r e h u n g a u f 0 bis

270°

begrenzt. I m n ä c h s t e n A b s e h n i t L soll a u f e i n e n T e i l der b i s h e r mit

Bild 2. F'aserdreheinrichtung ohne Tisch

m e i n i s t die e i n e W e l l e m i t der K l e m m e a x i a l v e r s c h i e b bar.

Nach

der

Einstellung

des g e w ü n s c h t e n

Klemm-

a b s t a n d e s z w i s c h e n 2 5 u n d 4 0 m m w i r d der

Gewinde-

stift wieder angezogen. F.irie w e i t e r e

Zielstellung

war

die

Messung

an

der

Dreheiiirichtung mit und ohne E i n b e t t u n g . Dazu wurde ein A r m a n g e b r a c h t , d e r m i t e i n e r H a l t e r u n g für e i n e n Objektträger

versehen

wurde.

Durch

eine

Schraube,

die h i n t e r d e r H a l t e r u n g a n g e b r a c h t w u r d e , k a n n der Objektträger

gehoben

und

gesenkt

und

damit

dem

O b j e k t angepaßt werden. A u s B i l d 1 i s t die G e s a m t a n o r d n u n g v o n Tisch,

Objektführer

und

I)rebeinrichtung

speziellem an

einem

N f - M i k r o s k o p m i t p a n k r a t i s c h e m K o n d e n s o r und Meßs e h r a u b e n o k u l a r zu e r s e h e n .

Die

Dreheiiirichtung

mit

dem O b j e k t t r ä g e r ist in B i l d 2 gezeigt. Die

Handhabung

der E i n r i c h t u n g

ist sehr

einfach.

Die F a s e r n werden an den E n d e n m i t einer

Pinzette

e r f a ß t u n d i n die K l e m m e e i n g e b r a c h t . V o r d e m

Fest-

k l e m m e n m u ß d a r a u f g e a c h t e t w e r d e n , d a ß die

Faser

in

der

Mitte

der

Klemmfläche

liegt.

Um

dies

l a u f e n d e n A r b e i t e n z u e r l e i c h t e r n , w u r d e die fläche nur einen Festklemmen Hilfe

der

axial

oder g e s t r e c k t

Millimeter breit gewählt.

der

beiden

linden

kann

verschiebbaren werden.

Wenn

die

Klemme

beim

Klemm-

Nach

dem

Faser

mit

entkräuselt

der G e w i n d e s t i f t

ange-

z o g e n i s t , k a n n die M e s s u n g b e g i n n e n . Soll oder

für

bestimmte

deformierte

w e r d e n , so b e n u t z e n Wir

fertigten

sie

aus

(z. 1 $ .

Untersuchungen

Fasern)

mit

Einbettung

Masern

gearbeitet

wir d a z u s p e z i e l l e

Objektträger.

handelsüblichen

Objektträgern

v o n g e r i n g e r S t ä r k e ( 0 , 9 bis 1 , 0 m m ) . V o n d i e s e m jektträger

wurden

Teile abgeschnitten,

so d a ß

Ob-

kleine

O b j e k t t r ä g e r v o n c a . 2 5 x 2 5 m m e n t s t a n d e n . A u f diese wurden m i t P o l y m e r i s a t i o n s k l e b e r an einem R a n d zwei Blechstreifen im Abstand von ca. 3 m m

nebeneinander

a u f g e k i t t e t . Die S t ä r k e der B l e c h s t r e i f e n wurde v a r i i e r t m i t 0 , 6 0 , 1 , 0 0 u n d 1 , 5 0 m m , so d a ß drei v e r s c h i e d e n e O b j e k t t r ä g e r z u r V e r f ü g u n g s t e h e n . I n die z w i s c h e n Streifen

entstandene

Rinne

wird

die

Faser

den

gebracht,

E i n b e t t u n g s f l ü s s i g k e i t d a z u g e g e b e n u n d alles m i t e i n e m Deckglas bedeckt

(Bild 3). Durch Verwendung

dieser

s p e z i e l l e n O b j e k t t r ä g e r g e l i n g t es m ü h e l o s , a u c h e x t r e m e Querschnittsformen

eingebettet

zu

messen.

Absehlie-

ß e n d soll n o c h b e m e r k t w e r d e n , d a ß d u r c h den O b j e k t f ü h r e r n e b e n d e r M e s s u n g an e i n e m P u n k t a u c h w e i t e r e Messungen längs der F a s e r a c h s e möglich sind.

der

Faserdreheinrichtung

durchgeführten

Unter-

suchungen eingegangen werden. 4. 4.1.

Anwendungen Bestimmung der optischen Kletnentarfäden

Konstanten

von

hoclipolyineren

.Mit der oben beschriebenen F a s e r d r e h e i n r i e h t u n g lassen sieli sehr detaillierte r n t e r s u c l i u n g c i i ohne Anfertigung eines Querschnittes vornehmen. Das betrifft insbesondere die l ntersuchung von optisch zweiachsigen hoehpolvmeren Elemcntarfäden. Solange die hoehpolvmeren Elenientarfäden opliseh einachsig sind und die Durchniessersehwankungen hei 1 [im liegen, reicht ein Polarisationsmikroskop zur B e s t i m m u n g des Durchmessers, des (¡angunlerschicdes und der Doppelbrechung aus. Sobald die Abmessungen des Querschnittes (senkrechl zur optischen Achse) um ein Vielfaches von 1 [jün abweichen, isl eine Faserdreheinrichl ung unbedingt notwendig, wenn man ohne Anferligung eines Querschnittes a u s k o m m e n will (z. B . bei Untersuchungen an ausgewählten Stellen am E l e m c n t a r i a d c n ) . Zum Verständnis solcher Untersuchungen isl es notwendig, daß die wichtigsten Vorgänge beim Auftreifen eines Lichtstrahles auf den hoehpolvmeren E l e m e n t a r f a d e n bekannt sind. 4.1.1.

Theoretische

Betrachtungen

Durch ilie Wechselwirkung des L i c h t e s mit dem absorptionsfrei, inaktiv, isotrop und homogen gedachten liochpolymercn Elcinentarfadcn (Faserstoff) kommt die Lichtbrechung zustande. Im klassischen Bild regen die elektromagnetischen Wellen die E l e k t r o n e n des Faserstoffes zum Mitschwingen an. Das erzwungene Mitschwingen der E l e k t r o n e n bewirkt gleichzeitig die Dispersion, d. h. die Abhängigkeit des Brechungsindexes von der Wellenlänge. I m q u a n t e n m e c h a n i s c h e n Bild erfolgt die Wechselwirkung ohne Energieniveau-Übergang, d. h. ohne a t o m a r e n Zwischenprozcß. W i r d die Wechselwirkung zwischen dem L i c h t und dem Faserstoff bei k o n s t a n t e r Wellenlänge stärker, so wird die L i c h t b r e c h u n g größer. Die .Maßzahl dafür ist die Polarisierbarkeit der Moleküle des Faserstoffes. Die Vorgänge werden dadurch verwickelt, daß die Polarisierbarkeiten der einzelnen Molekülbindungen anisotrop sind, d. Ii. in R i c h t u n g der Verbindungsachse der A t o m e des Moleküls meistens größer als senkrecht dazu. Solange die Verbindungsachsen völlig ungeordnet im F a s e r stoff vorliegen, sind die Eigenschaften des hoehpolvmeren E l e m e n t a r f a d e n s noch isotrop. W e r d e n aber durch die A r t der Fadenbildung oder V e r s t r e c k u n g die Verbindungsachsen orientiert, dann liegt ein anisotroper Faserstoff vor, d. h. es werden richtungsabhängige Eigenschaften festgestellt. B e i m Auftreffen der L i c h t s t r a h l e n auf den hochpolymeren Elementarfaden werden diese infolge der- Anisot ropie (siehe oben) in zwei Strahlen mit im allgemeinen versehie-

Faserforschung und Textiltechnik 20 (1969) Heft 9 Landgraf und Kaufmann: am Mikroskop. Teil 1

445

Untersuchungen mil einer Faserdreheinriehlung

denen A usbreitungsgesc Ii windigkeilen (nach Größe und Richtung) und mit zwei senkrecht zueinander polarisierten Schwingungsrichtungen aufgespalten. Dabei ist die Aufspaltung der Energieströmung von der Aufspaltung der Wellennormalen zu unterscheiden. Für Fragen der optischen Abbildung ist die Energieströmung wichtig, während z. B. für die Bcurleilung der Orientierung die Betrachtung de»' Aufspaltung der Wellennormalen wesentlich ist. Die Behandlung der Wellenormale hat außerdem Vorteile, weil sie dem einfachen 5ne//f'a.vschen Brechungsgesetz gehorcht. Wir werden nachfolgend nur die Wcllcnnormale ins K a l k ü l ziehen.

Spitze Bisektrix Optische Achse

I

Optische Achse

Das Verhalten der Wellcnnormale mit der Ausbreitungsrichtung im hochpolymeren Elementarfaden kann durch Bezugsflächen veranschaulicht werden. Aus den Bezugsflächen lassen sich das Gesetz der Änderung der Brcchungsindizes, der Schwingungszustände und der L a g e der Schwingungsrichtungen mit der Ausbreitungsrichlung im Elementarfaden ableiten. In der angewandten Kristalloptik ist es üblich, dafür die Indikatrix zu wählen [15]. Bei der Indikatrix trägt man in jeder Richtung in einem bestimmten Maßstab eine Strecke ab, die dem Brechungsindex derjenigen Welle entspricht, lur welche die betreffende Richtung Schwingungsrichtung ist (die A b t r a g u n g der Brechungsindizes erfolgt senkrecht zur Richtung der Wellennormale) ([5], vgl. auch [13, 14]). Im absorptionsfreien (in bezug auf die betrachtete Wellenlänge) und inaktiven hochpolymeren Elementarfaden stellen also die Radienvektoreri vom Mittelpunkt der Indikatrix nach ihrer Oberfläche Brechungsindizes dar. Die Indikatrix ist für einen solchen Elementarfaden im allgemeinen Falle ein dreiachsiges Ellipsoid. Den drei Hauptachsen des Ellipsoides entsprechen die drei Hauptbrechungsindizes na


1 (n ist spitze Bisektrix) sind die

Stumpfe Bisektrix

Bild 4. Indikatrix eines optisch zweiachsig positiven hochpolymeren Elementarfadens (2V y = optischer Achsenwinkel) Elementarfaden optisch zweiachsig negativ. F ü r kleine Doppelbrechungen ergibt sich näherungsweise

\

», -

sehr |15|:

nß

Für lg V y —- 0 sind die Elementarfäden optisch einachsig positiv (riß = » J , während für tg V = oo die Elementarfäden optisch einachsig negativ (riß — ny) sind. Bei der praktischen Messung kann m a n so vorgehen, daß der Elementarfaden während der Beobachtung im Polarisationsmikroskop so lange gedreht wird, bis die Wellennormale in Richtung der Halbachse n a oder riß liegt. E s kann ny — iiß oder ny — na gemessen werden. Der Z u s a m m e n h a n g der optischen Eigenschaf teil mit. der Orientierung der Makromoleküle wird z. B. von Ke [9] beschrieben. Damit sind die wichtigsten Grundlagen zur Beurteilung des optischen Verhaltens von optisch zweiachsigen und einachsigen Elementarfäden abgehandelt, die für das Verständnis der nachfolgenden Ausführungen notwendig sind.

4.1.2. Durchmesser unrunden

und Doppelbrechung Polyamidseiden

von runden

und

A l s e i n f a c h s t e A n w e n d u n g der F a s e r d r e h e i n r i c h t u n g soll die A b h ä n g i g k e i t d e s D u r c h m e s s e r s u n d d e r D o p p e l brechung v o n d e m Azirnutwinkel £ dargestellt werden. D e r A z i m u t w i n k e l ist der W i n k e l z w i s c h e n z w e i Wellennorrnalenrichtungen, wobei jede Wellennormalenr i e h t u n g s e n k r e c h t zur Z y l i n d e r a c h s e d e s E l e m e n t a r f a d e n s s t e h t . In j e d e r dieser R i c h t u n g e n w i r d die D o p p e l b r e c h u n g b e s t i m m t . Ä n d e r t sich die D o p p e l b r e c h u n g m i t d e m A z i m u t w i n k e l , d a n n l i e g t ein o p t i s c h zweia c h s i g e r E l e m e n t a r f a d e n v o r . Ist die D o p p e l b r e c h u n g in b e z u g a u f d e n A z i m u t w i n k e l k o n s t a n t , so f o l g t d a r a u s , d a ß der E l e m e n t a r f a d e n o p t i s c h e i n a c h s i g ist (n a w i r d a l s H e z u g s a c h s e g e w ä h l t ) .

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 20 (1?69) H e f t 9

446

Landgraf

und Kaufmann:

rnlersuehungen mil einer 1'aserdrelieinriehl.ung am Mikroskop. Teil 1

Als Material wird P A - S - f t - m t DEDERON, 2,2 t e x ( l ) , u n g e r e c k t und gereckt (r = 3,6) verwendet. Zur eigentlichen Messung wird die Faserdreheinr i c h t u n g m i t dem P o l a r i s a t i o n s m i k r o s k o p P o l m i A gekoppelt, der E l e m e n t a r f a d e n in Siliconöl e i n g e b e t t e t und m i t weißem L i c h t d u r c h s t r a h l t . E s werden ein P l a n a c h r o m a t 4 0 x / 0 , 6 5 und ein O k u l a r m e ß s c h r a u b e n m i k r o m e t e r K 15 x verwendet. Die Messung dieses Materials u n t e r den angegebenen Meßbedingungen e r g i b t nur sehr kleine S c h w a n k u n g e n von D u r c h m e s s e r und Doppelbrechung. Die Spannweite des Durchmessers b e t r ä g t sowohl für den ung e r e c k t e n (/) = 93, 5 fj.in) als auch für den gereckten E l e m e n t a r f a d e n ( I ) = 49 jxm) 0,(! ¡im. Die S p a n n w e i t e der D o p p e l b r e c h u n g b e t r ä g t bei der u n g e r e c k t e n P A S 0 , 0 0 0 2 ( 4 n = 0 , 0 1 0 ) und bei der gereckten P A S 0 , 0 0 1 2 {fan = 0 , 0 5 5 ) . Die gemessene P A S ist also optisch einachsig. Mit diesem E r g e b n i s wird n a c h t r ä g lich eine B e r e c h t i g u n g dafür gegeben, derartige E l e m e n t a r f ä d e n m i t dem Polarisationsmikroskop ohne F a s e r dreheinrichtung zu messen. Das eigentliche Anwendungsgebiet der F a s e r d r e h e i n r i c h t u n g sind aber unrunde E l e m e n t a r f ä d e n , z. B . KAPRON-Fäden, siehe Bild 5. Das Rotationsellipsoid der u n t e r s u c h t e n DEDERONSeide geht bei der KAPRON-Seide in ein dreiachsiges Ellipsoid über (2 Vr m 20°). Dreiachsige Ellipsoide m i t größeren optischen Aehsenwinkeln e n t s t e h e n z. B . durch Quetschen. 4.1.3.

Untersuchung

gequetschter

30

60

90

120 150 180 210 2i0 t/o

W e r d e n die im A b s c h n i t t 4 . 1 . 2 angegebenen runden Polyamidseiden m i t den plangeschliffenen B a c k e n einer Schieblehre g e q u e t s c h t , dann wird der Durchmesser a b g e p l a t t e t . E s gibt zwei e x t r e m e Durehmesser Di und Z>2, wobei D1 > 1)2 sein soll. Mißt m a n die Doppelb r e c h u n g in R i c h t u n g so k a n n (2)

270

300

330 360

Bild 5. Doppelbrechung und Durchmesser von gereckten KAPRON-Fäden in Abhängigkeit vorn Azimut winkel

nächst auf, d a ß u n g e r e c k t e P A S durch das Quetschen negative Doppelbrechungswerte annehmen k a n n . E i n e E n t s c h e i d u n g über den optischen C h a r a k t e r k a n n aber erst m i t Gleichung (1) herbeigeführt werden. Die entsprechenden Doppelbrechungswerte np — na und ny — riß müssen aus ¿¡¡> n1 und b e s t i m m t werden. F ü r die ungereckte und gequetschte P A S ist im B e reich 1 < / V « 2 < 2

d. h. m i t den Gleichungen (2) und (3) ist ~ "2 >

n3

Polyamidseiden

4A « i = jy^ = «3 — «2

0

n3

~

nl
nx >

n2.

E s ergeben sich also n3 = ny, n1 = riß und n2 = n„, d. h. mit (2) und (3) = nr — n« und /¡¡>n2 = nr — riß. Den halben optischen Achsenwinkel erhält m a n m i t Gleichung (1) aus tg Vr

=

4 " l — 4 «2 4^2

(4)

b e s t i m m t werden, siehe Bild 6. In R i c h t u n g 1) 2 erhält man 4 «2 = 7 7 = «3 — " i -

(3)

2

Die und n 2 " W e r t e der g e q u e t s c h t e n Elernentarfäden aus P A S sind in A b h ä n g i g k e i t v o n D1jD2 (vgl. B i l d 6) im Bild 7 dargestellt. R e i n äußerlich fällt zu-

Bild 6. Lage der Hauptachsen der Indikatrix in einem gequetschten Elementarfaden (Querschnill; schematisch gezeichnet)

Bild 7. Doppelbrechungswerte von ungequetschten und gequetschten Elementarfäden aus PAS in Abhängigkeit vom Durchmesserverhältnis DJD2 r = 1 ^ ungereckte PAS, r = 3,6 ^ gereckte PAS.

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 20 (19&9) H e f t 9

Landgraf und Kaufmann: am Mikroskop. Teil 1 F ü r d i e ungerechte 2 < D J U ^ < oo

u n d g e q u e t s c h t e P A S ist i m Hereich 4"!

UK!

Untersuchungen mit einer Faserdreheinrichtung

= >h — n2 > 0

und

~ "3 — n i < 0 , d.h. nx > n3 > n 2 .

Es e r g e b e n sich also n1 = n ( w i e d e r m i t (2) u n d (3))

n3 = iiß u n d n 2 = na, d. h.

4 «1 = "ß ~ "« u n d 4 w i 2 = riß — ny. Den h a l b e n o p t i s c h e n A c h s e n w i n k e l e r h ä l t m a n d e s h a l b m i t G l e i c h u n g (1) a u s tg vy =

— ^»2'

In d i e s e m Hereich t r i t t f ü r P A S d e r s e l t e n e F a l l ein, d a ß ein H a u p t b r e c h u n g s i n d e x senkrecht zur Zylindera c h s e d e r P A S g r ö ß e r ist als der H a u p t b r e c h u n g s i n d e x in der Zylinderachse. F ü r d i e gereckte u n d g e q u e t s c h t e P A S g i l t i m ges a m t e n u n t e r s u c h t e n ß j / Z ^ - B e r e i c h G l e i c h u n g (4). Mit d e n G l e i c h u n g e n (4) u n d (5) k ö n n e n a u s den i m B i l d 7 d a r g e s t e l l t e n D o p p e l b r e c h u n g s w e r t e n die h a l b e n optischen Achsenwinkel berechnet werden, deren Tangens i m B i l d 8 d a r g e s t e l l t s i n d . A u s B i l d 8 ist d e u t l i c h z u e r k e n n e n , d a ß m i t d e m Verh ä l t n i s D J D Z sowohl bei g e r e c k t e n als a u c h bei u n g e r e c k t e n P A S d i e f ü r D J D ^ = 1 noch o p t i s c h e i n a c h s i g p o s i t i v e n E l e m e n a r f ä d e n m i t z u n e h m e n d e m D 1 ID 2 -

-

1 r-1

\ \

4.2. Bestimmung Polyesterseide

der Doppelbrechung mit „ Seele"

von

S-Masern

aus

Hoffrichter [8] b e s c h r e i b t iS-Masern m i t e i n e r sogen a n n t e n „ S e e l e " i m M a s e r n b a u c h , die auf G r u n d i h r e s a b w e i c h e n d e n S t r u k t u r z u s t a n d e s g e g e n ü b e r der ü b r i g e n F a s e r s u b s t a n z q u e l l b e s t ä n d i g e r i s t . E s ist d e s h a l b v o n I n t e r e s s e , die D o p p e l b r e c h u n g d e r „ S e e l e " g e t r e n n t von d e r D o p p e l b r e c h u n g des M a s e r n b a u c h e s z u e r f a s s e n . Die S c h w i e r i g k e i t b e s t e h t d a r i n , d a ß bei d e r M e s s u n g d i e D o p p e l b r e c h u n g des M a s e r n b a u c h e s a u c h s a u b e r i n A b z u g g e b r a c h t w i r d . A u ß e r d e m ist der D u r c h messer der „ S e e l e " im Verhältnis z u m Durchmesser des M a s e r n b a u c h e s sehr k l e i n , siehe B i l d 9. Zur B e s t i m m u n g d e r D o p p e l b r e c h u n g d e r „ S e e l e " g e h e n w i r v o n B i l d 10 a u s . A u s d i e s e m e r g i b t sich f ü r d e n G a n g u n t e r s c h i e d JT bei d e r M e s s u n g d e r 5 - M a s e r ohne „ S e e l e " (Messung bzw. Kompensation unmittelbar nehen d e r „ S e e l e " ) r =

1,5 -

4

n • ]).

(6)

F ü r d e n G a n g u n t e r s c h i e d b e i d e r M e s s u n g der S - M a s e r mit d e r „ S e e l e " ( M e s s u n g b z w . K o m p e n s a t i o n in d e r „ S e e l e " ) e r g i b t sich a u s B i l d 10

tg Vr

/

-

\ e r h ä l t n i s in o p t i s c h z w e i a c h s i g p o s i t i v e u n d s c h l i e ß l i c h ü b e r d i e o p t i s c h n e u t r a l e Zone (tg V y = 1) in optisch zweiachsig negative Elementarfäden übergehen ( v g l . d a z u A b s c h n i t t 4 . 1 . 1 ) . Die u n g e r e c k t e n Elem e n t a r f ä d e n w e r d e n d a r ü b e r h i n a u s noch o p t i s c h eina c h s i g n e g a t i v (tg V y = 00), w o b e i i n d i e s e m b e s o n d e ren Falle die optische Achse senkrecht zur „Zylindera c h s e " der E l e m e n t a r f ä d e n steht. Ist a u ß e r d e m d e r m i t t l e r e B r e c h u n g s i n d e x g e g e b e n , so s t e h e n m i t (2) u n d (3) drei G l e i c h u n g e n z u r V e r f ü gung, m i t denen im Bedarfsfall die Hauptbrechungsindizes berechnet werden können. Eine direkte Messung d e r H a u p t b r e c h u n g s i n d i z e s w ä r e m ö g l i c h , w e n n die F a s e r d r e h e i n r i c h t u n g m i t d e m I n t e r p h a k o - M i k r o s k o p [3j verbunden würde. Der V o r t e i l d e r F a s e r d r e h e i n r i c h t u n g k o m m t also darin zum Ausdruck, daß die optischen Konstanten des E l e m e n t a r f a d e n s an jeder beliebigen Stelle ohne A n f e r t i g u n g eines Querschnittes b e s t i m m t werden könn e n . E i n e w e i t e r e A n w e n d u n g d a z u ist d i e A u s m e s s u n g v o n iS-Masern a u s P o l y e s t e r s e i d e ( P E S ) m i t e i n e r „Seele".

r „ = &n,D,+

4' (!) -

l)s

(7)

/r*3,6

0,5

1

2

3

i

5

iwscr—"-

6

b) Bild 8. Abhängigkeit, des Tangens der halben optischen Achsenwinkel vom Durch messe rverlnil litis D J D ^ für ungerechte (0—0—0) und "•ereckte (•—•—•) PAS.

Bild 9. S-Maser aus PES mit , ,Seele" (a) 1111 Verhältnis zur normalen PES (b)

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 20 (1969) H e f t 9

448

Landgraf

und Kaufmann:

Untersuchungen mit einer Faserdreheinrichtung am Mikroskop. Teil 1

Seele -

Bild 10. Schematische Darstellung der S-Maser und ihrer Abmessungen Aus den G l e i c h u n g e n (6) u n d (7) b e r e c h n e t sich die D o p p e l b r e c h u n g der „ S e e l e " zu 4«

s

=

RG -

$ n ( D - D

Ds

S

(8)

Durch A n w e n d u n g der F a s e r d r e h e i n r i c h t u n g ist gew ä h r l e i s t e t , d a ß die w i r k l i c h e n D- u n d / J s - W e r t e vorliegen und nicht die u m e = 90° verschobenen Durchmesser. A u ß e r d e m k a n n m i t der F a s e r d r e h e i n r i c h t u n g die Seele in eine für die Messung g ü n s t i g e L a g e geb r a c h t w e r d e n . Mittels Gleichung (8) w e r d e n die Meßergebnisse a u s g e w e r t e t . Bei den v o n uns ausgemessenen iS'-Masern, die uns f r e u n d l i c h e r w e i s e Herr S. l l o f f r i c h t e r z u r V e r f ü g u n g stellte, liegt I ) in der Größenordnung von 110 (i.tn u n d Ds in der Größenordnung von (5 [Am. Die D o p p e l b r e c h u n g des M a s e r n b a u c h e s e r g i b t sich zu ca. 0,004, w ä h r e n d die Doppelbrechung der „ S e e l e " bei 0,06 l i e g t . Die größere Doppelbrechung der „ S e e l e " g e g e n ü b e r der des „ B a u c h e s " k a n n d u r c h größere ü r i e n t i e r u n g s - und/oder größere O r d n u n g s g r a d e bed i n g t sein. 4.3. Untersuchung

einer

Bikomponentenseide

B i s h e r h a b e n w i r u. a. d u r c h verschiedene Unters u c h u n g e n des F a s e r s t o f f q u e r s c h n i t t s , auf die hier nicht e i n g e g a n g e n w e r d e n soll, das Vorliegen von B i k o m p o nentenfaserstoffen nachgewiesen. Form und exakte A n o r d n u n g der beiden K o m p o n e n t e n z u e i n a n d e r werden d a b e i ebenfalls e r m i t t e l t . L e t z t e r e s wird a u c h weiterhin n u r ü b e r den Querschnitt möglich sein. Die A n w e n d u n g der F a s e r d r e h e i n r i c h t u n g e r l a u b t jedoch j e t z t eine V o r o r i e n t i e r u n g in sehr k u r z e r Zeit. Nach E i n s p a n n e n eines E l e m e n t a r f a d e n s t ü c k s in die beiden K l e m m e n ist es möglich, d u r c h D r e h u n g u m die Achse die Trennlinie der beiden K o m p o n e n t e n s i c h t b a r zu m a c h e n . Die M i k r o a u f n a h m e n Bild I I a u n d b zeigen dies bei der B i k o i n p o n e n t e n s e i d e CANTRECE der F a . Du P o n t , U S A . Bei der V e r w e n d u n g der D r e h e i n r i c h t u n g an einem P o l a r i s a t i o n s m i k r o s k o p k ö n n e n die beiden Komponent e n a u c h d u r c h B e o b a c h t u n g der Interferenzstreifen festgestellt w e r d e n . 5.

Zusammenfassung

Es wird eine Faserdreheinrichtung beschrieben, die es gestattet, optische Messungen an beliebigen Querschnitten von Faserstoffen durchzuführen, und zwar ohne Zerstörung des Faserstoffes. Die Einrichtung besieht aus einem speziellen Tisch und einem Objektführer mit der Dreheinrichtung.

Bild 11. PAS C A N T R E C E 2 , 2 t c x ( l ) , Vergrößerung 400:1. Trennlinie der beiden Komponenten mit Dreheinrichtung sichtbar eingestellt; die untere Aufnahme (b) zeigt den gleichen Elcmcntarfaden um 180° gedreht. Unter Einhaltung des Köhlerschen Beleuchtungsprinzips kann die Dreheinrichtung sowohl an einem Nf-Mikroskop, als auch an einem Polarisationsmikroskop Polmi A (beide vom VEB Carl Zeiss Jena) verwendet werden. Dadurch sind optische Messungen und Untersuchungen im Auf-, Durchund im polarisierten Licht möglich. Auch die Durchführung von Messungen in verschiedenen Einbettungsmedien wurde vorgesehen. Maximal können 72 Durchmessermessungen an einem Querschnitt vorgenommen und eine Faserlänge von 40 mm untersucht werden. Als Atiwendung werden einige optische Konstanten von gequetschter Polyamidseide von S-Mascrn aus Polyesterseide bestimmt und eine Bikomponentenseide untersucht. Zunächst werden die theoretischen Grundlagen, soweit sie für die Anwendung von Interesse sind, behandelL. F^s kann gezeigt werden, daß bei einer runden Polyamidseide (PAS-ft-mt ungereckt und gereckt, D E D E R O N 2,2 t e x ( l ) ) die Schwankungen von Durchmesser und Doppelbrechung in der Größenordnung der .Meßgenauigkeit liegen. (Der optische Achsenwinkel ist Null). Das Botationsellipsoid der DEDERON-Seide geht bei der unrunden KAPRON-Seide in ein dreiachsiges Ellipsoid über. Bunde Polyamidseide (monol'il) ist normalerweise optisch einachsig positiv. Durch Quetschen wird die Polyamidseide optisch zweiachsig positiv, um bei noch größerer Quetschkraft optisch zweiachsig negativ zu werden. Bei ungereckter Polyamidseide tritt der Fall ein, daß eine Hauptdoppelbrechung negativ wird. Für ein bestimmtes Deformationsverhältnis wird ungereckte Polyamidseide beim Quetschen optisch einachsig negativ, wobei die optische Achse senkrecht zur „Zylinderachse" der Seide steht. Die Doppelbrechung der „Seele" einer S-Maser aus Polyeslerseide ist um ca. eine Zehnerpotenz größer als die Doppelbrechung des Masernbauches. Dieses Ergebnis weist auf höhere Ordnungs- oder Orientierungsgrade in der „Seele" hin. F ü r die K o n s t r u k t i o n u n d F e r t i g u n g der Faserdrehe i n r i c h t u n g soll h i e r m i t der A b t . Technik des ITC gedankt werden. Literatur [1] Banky, E. C., und Sien, S. B.: Improved fibre rotator. Textile Bes. J . 27 (1957) 5, S. 4 1 7 - 4 1 8 . |2| Barker, S. G., und Norris, M. II.: An Instrument for the measurement of the contour of fibres and filaments. J . sei. Instruments 7 (1930) S. 2 2 - 2 4 . [3] Beyer, H., und Schöpfte, G.: [nterferenzeinrichtung für Durchlichtmikroskopie. Jenaer Rdsch. 10 (19t>5) 1, S. 9 9 - 1 0 5 .

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 20 (1969) H e f t 9

449

Eine neue Betriebskonlrollinet hode zur Wasserbcsl immung in P o l y ä t h y l e n t e r e p h t h a l a t [4] Bobelh, W., und Piißler, IL: Zum Verhallen von Fäden bei Druckbeanspruchungen durch Walzen. Faserforsch. u. Textiltechnik 19 (1968) 9, S. 4 1 8 - 4 2 2 ; 10, S. 4 4 1 - 4 4 6 . [5] Burri,C.: Das Polarisationsmikroskop. Basel: Birkhauser 1950. ff>] Collins, J. I).: A rotator to s t u d y the dimensions of noncircular filaments. J . sei. Instruments 40 (1963) 4, S. 1 9 8 - 1 9 9 .

[7] Dittmann,

H., Henkel, IL, Kaufmann,

S.,

Lochmüller,

()., und i f i c h t e r , H.: Dickstellen in vcrstrecktcr Polyamidseide und ihre Entstehungsursachen. Teil 1 : Das Erscheinungsbild der Dicks teilen und die Theorie ihrer Kntstehungsmögliehkeiten. Faserforsch. u. Textillechnik 20 (1969) 6, S. 2 7 4 - 2 7 7 . [8] Hoffrichter, S.: Untersuchungen an Masern aus Polyester-Seide. Faserforseh. u. Textiltechnik 19 (1968) 7, 5. 304 — 312. [9] Ke, B.: Newer Methods of Polymer Characterization. New York/London/Sydnev: Interscience Publishers 1964. [10] Kriesche, F., und Clement, A.: Ein Beitrag zur Zählung der Masern. Faserforsch. u. Textiltechnik 15 (1964) 8, S. 3 5 2 - 3 5 8 .

[11] Landolt-Börnstein: Zahlenwerte und Funktionen. IV. B a n d : Technik, l . T e i l : Sloffwerte und mechanisches Verhalten von Nichtmetallen. Berlin/Göttingen/ Heidelberg: Springer 1955. ]12] Naius, D., und Sauer, IL: Beschreibung von Prüfverfahren bei der Perlonseidenherstellung. Faserforsch, u. Textiltechnik 8 (1957) 4, S. 1 5 0 - 1 5 9 . |13| P f e i f f e r , H. H.: Das Polarisationsmikroskop als Meßinstrument in Biologie und Medizin. B r a u n s c h w e i g : Viehweg und Sohn 1949. [14] Pockels, F.: Lehrbuch der Kristalloptik. Leipzig/Berlin: Teubner 1906. |15j Rinne, R., und Berek, M.: Anleitung zu optischen Untersuchungen mit dem Polarisationsmikroskop. S t u t t g a r t : E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung 1953. [1(>| Rossouw, S. D.: A preleminary study on the relationship between crimp and countour in wool fibres. J . Textile Inst. 22 (1931) S. T 3 7 4 - T 3 8 4 . [17] Siebel, E., Handbuch der Werkstoffprüfung, V. B a n d : H. Sommer und F. Winkler: Die Prüfung der Textilien. Berlin/Göttingen/Heidelberg: Springer 1960.

Eingegangen

am 27. Februar

1969

Kurze Mitteilungen11 Eine neue Betriebskontrollmethode zur Wasserbestimmung in Polyäthylenterephthalat DK 678.674'524'420:543.257:546.212: 65 8.562

1.

Einleitung

Die Trocknung des PAT-Granulats ist eine wichtige Verfahrensstufe im Herstellungsprozeß von Polyesterfasern. Der Wassergehalt des dem Schmelzspinnaggregat zugei'ührten Granulats hat wesentlichen Einfluß auf die Spinnsicherheit im laufenden Betrieb und die Eigenschaften der ersponnenen Kaden. Wie Zimmermann und lloynte [1] durch theoretische Berechnungen zeigen konnten, bewirken selbst. Wassergehalte von 0,01 bis 0 , 0 2 % einen merklichen Viskositätsabfall durch hydrolytische Spaltung der Polyeslerketlen. Um diese unerwünschten Auswirkungen des Wassers auszuschließen bzw. zu vermindern, wird im Produktionsprozeß bis auf Wassergehalte von ca. 0 , 0 1 % und darunter gelrocknel. Die laufende Bestimmung derart geringer Wassergehalte stellt an die analytische Überwachung der Produktion hohe Anforderungen, die mit den bekannten Verfahren nicht zufriedenstellend erfüllt werden konnten. Aus diesem Grunde wurde versucht, eine einfache und zuverlässige Betriebskontrollmethode zu entwickeln.

2. Methoden

zur Bestimmung

des Wassergehaltes

in P AT

Die in der Literatur beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes in P o l y ä t h y l e n t e r e p h t h a l a t sind von Zimmermann und Hoyme in der bereits erwähnten Veröffentlichung [ 1 J einer kritischen Betrachtung unterzogen worden. Diese Autoren gelangen zu dem Ergebnis, daß die Trocknungsmethode (Trockenschrank, Trockenpistole) und die Karl-Fischer-Tilralion nach Extraktion der Probe mit verschiedenen Fehlerquellen behaftet sind und nur bedingt zuverlässige W e r t e liefern. Von ihnen wird als verbessertes Verfahren eine Methode beschrieben, nach der der Wassergehalt durch Lösen der PÄT-Probe in Phenol/Tetraehloräthan, Überdestillieren des Wassers im Stiekstoffstrom und anschließende KarZ-iusc^er-Titratioribest immt wird. DieDie Veröffentlichung der „Kurzen Mitteilungen" erfolgt unter alleiniger Verantwortung der Verfasser.

ses Verfahren erfüllt zwar hinsichtlich seiner Genauigkeit und Reproduzierbarkeit die gestellten Anforderungen, k a n n aber in bezug auf den Zeitaufwand nicht befriedigen. Für eine Analyse werden bis zum Vorliegen des Ergebnisses e t w a 75 min benötigt. Davor liegt als notwendiger Arbeitsgang die Reinigung der erforderlichen Lösungsmittel.

3. Karl-Fischer-Titration (A ustreibmethode)

nach Austreiben

des

Wassers

Bei der Entwicklung einer neuen Methode zur B e s t i m m u n g des Wassergehaltes in PÄT ließen wir uns von der in der Einleitung erwähnten Zielstellung leiten. Darüber hinaus wollten wir die Arbeitsgänge Extrahieren bzw. Lösen ausschalten, zur Indikation des Wassers die Karl-Fischer-Tilvalum einsetzen und dabei nach Möglichkeit die bei uns üblichen KF-Zellen verwenden. Eine wertvolle Anregung erhielten wir aus einer Veröffentlichung von Reid und Turner [2|. Von diesen Autoren wird ein Verfahren zur Wasserbestimmung in P o l y ä t h y l e n beschrieben, nach dem das Wasser aus der P o l y ä t h y l e n p r o b e bei höherer Temperatur mit einem trockenen Stickstoffstrom ausgetrieben, in einer KF-Zelle aufgefangen und d u r c h Dead-stop-Indikation bestimmt wird. Die Durchführung von Vorversuchen führte zu dem Ergebnis, daß das Prinzip dieser Methode mit entsprechenden Abänderungen auf Polyä t h y l e n t e r e p h t h a l a t übertragbar ist. Durch Versuchsreihen wurde ermittelt, daß die optimale Temperatur zum Austreiben des Wassers für PÄT bei 170°C liegt. Um den Gesamtwassergehalt mit Sicherheit zu erfassen, muß der S t i c k stoffstrom 30 min durch die Probe geleitet werden. Schwierigkeiten bereitete zunächst die Auffindung eines zur Probenaufnahme geeigneten Gefäßes. Am besten b e w ä h r t e n sich U-förmige, beidseitig mit Schliff verschließbare Absorptionsrohre. Diese Rohre können während der Vorbereitung der Probe verschlossen gehalten werden und lassen sich leicht in Heizbäder einhängen.

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 20 (1969) H e f t 9

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Eine neue Betriebskonlrollinet hode zur Wasserbcsl immung in P o l y ä t h y l e n t e r e p h t h a l a t [4] Bobelh, W., und Piißler, IL: Zum Verhallen von Fäden bei Druckbeanspruchungen durch Walzen. Faserforsch. u. Textiltechnik 19 (1968) 9, S. 4 1 8 - 4 2 2 ; 10, S. 4 4 1 - 4 4 6 . [5] Burri,C.: Das Polarisationsmikroskop. Basel: Birkhauser 1950. ff>] Collins, J. I).: A rotator to s t u d y the dimensions of noncircular filaments. J . sei. Instruments 40 (1963) 4, S. 1 9 8 - 1 9 9 .

[7] Dittmann,

H., Henkel, IL, Kaufmann,

S.,

Lochmüller,

()., und i f i c h t e r , H.: Dickstellen in vcrstrecktcr Polyamidseide und ihre Entstehungsursachen. Teil 1 : Das Erscheinungsbild der Dicks teilen und die Theorie ihrer Kntstehungsmögliehkeiten. Faserforsch. u. Textillechnik 20 (1969) 6, S. 2 7 4 - 2 7 7 . [8] Hoffrichter, S.: Untersuchungen an Masern aus Polyester-Seide. Faserforseh. u. Textiltechnik 19 (1968) 7, 5. 304 — 312. [9] Ke, B.: Newer Methods of Polymer Characterization. New York/London/Sydnev: Interscience Publishers 1964. [10] Kriesche, F., und Clement, A.: Ein Beitrag zur Zählung der Masern. Faserforsch. u. Textiltechnik 15 (1964) 8, S. 3 5 2 - 3 5 8 .

[11] Landolt-Börnstein: Zahlenwerte und Funktionen. IV. B a n d : Technik, l . T e i l : Sloffwerte und mechanisches Verhalten von Nichtmetallen. Berlin/Göttingen/ Heidelberg: Springer 1955. ]12] Naius, D., und Sauer, IL: Beschreibung von Prüfverfahren bei der Perlonseidenherstellung. Faserforsch, u. Textiltechnik 8 (1957) 4, S. 1 5 0 - 1 5 9 . |13| P f e i f f e r , H. H.: Das Polarisationsmikroskop als Meßinstrument in Biologie und Medizin. B r a u n s c h w e i g : Viehweg und Sohn 1949. [14] Pockels, F.: Lehrbuch der Kristalloptik. Leipzig/Berlin: Teubner 1906. |15j Rinne, R., und Berek, M.: Anleitung zu optischen Untersuchungen mit dem Polarisationsmikroskop. S t u t t g a r t : E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung 1953. [1(>| Rossouw, S. D.: A preleminary study on the relationship between crimp and countour in wool fibres. J . Textile Inst. 22 (1931) S. T 3 7 4 - T 3 8 4 . [17] Siebel, E., Handbuch der Werkstoffprüfung, V. B a n d : H. Sommer und F. Winkler: Die Prüfung der Textilien. Berlin/Göttingen/Heidelberg: Springer 1960.

Eingegangen

am 27. Februar

1969

Kurze Mitteilungen11 Eine neue Betriebskontrollmethode zur Wasserbestimmung in Polyäthylenterephthalat DK 678.674'524'420:543.257:546.212: 65 8.562

1.

Einleitung

Die Trocknung des PAT-Granulats ist eine wichtige Verfahrensstufe im Herstellungsprozeß von Polyesterfasern. Der Wassergehalt des dem Schmelzspinnaggregat zugei'ührten Granulats hat wesentlichen Einfluß auf die Spinnsicherheit im laufenden Betrieb und die Eigenschaften der ersponnenen Kaden. Wie Zimmermann und lloynte [1] durch theoretische Berechnungen zeigen konnten, bewirken selbst. Wassergehalte von 0,01 bis 0 , 0 2 % einen merklichen Viskositätsabfall durch hydrolytische Spaltung der Polyeslerketlen. Um diese unerwünschten Auswirkungen des Wassers auszuschließen bzw. zu vermindern, wird im Produktionsprozeß bis auf Wassergehalte von ca. 0 , 0 1 % und darunter gelrocknel. Die laufende Bestimmung derart geringer Wassergehalte stellt an die analytische Überwachung der Produktion hohe Anforderungen, die mit den bekannten Verfahren nicht zufriedenstellend erfüllt werden konnten. Aus diesem Grunde wurde versucht, eine einfache und zuverlässige Betriebskontrollmethode zu entwickeln.

2. Methoden

zur Bestimmung

des Wassergehaltes

in P AT

Die in der Literatur beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes in P o l y ä t h y l e n t e r e p h t h a l a t sind von Zimmermann und Hoyme in der bereits erwähnten Veröffentlichung [ 1 J einer kritischen Betrachtung unterzogen worden. Diese Autoren gelangen zu dem Ergebnis, daß die Trocknungsmethode (Trockenschrank, Trockenpistole) und die Karl-Fischer-Tilralion nach Extraktion der Probe mit verschiedenen Fehlerquellen behaftet sind und nur bedingt zuverlässige W e r t e liefern. Von ihnen wird als verbessertes Verfahren eine Methode beschrieben, nach der der Wassergehalt durch Lösen der PÄT-Probe in Phenol/Tetraehloräthan, Überdestillieren des Wassers im Stiekstoffstrom und anschließende KarZ-iusc^er-Titratioribest immt wird. DieDie Veröffentlichung der „Kurzen Mitteilungen" erfolgt unter alleiniger Verantwortung der Verfasser.

ses Verfahren erfüllt zwar hinsichtlich seiner Genauigkeit und Reproduzierbarkeit die gestellten Anforderungen, k a n n aber in bezug auf den Zeitaufwand nicht befriedigen. Für eine Analyse werden bis zum Vorliegen des Ergebnisses e t w a 75 min benötigt. Davor liegt als notwendiger Arbeitsgang die Reinigung der erforderlichen Lösungsmittel.

3. Karl-Fischer-Titration (A ustreibmethode)

nach Austreiben

des

Wassers

Bei der Entwicklung einer neuen Methode zur B e s t i m m u n g des Wassergehaltes in PÄT ließen wir uns von der in der Einleitung erwähnten Zielstellung leiten. Darüber hinaus wollten wir die Arbeitsgänge Extrahieren bzw. Lösen ausschalten, zur Indikation des Wassers die Karl-Fischer-Tilvalum einsetzen und dabei nach Möglichkeit die bei uns üblichen KF-Zellen verwenden. Eine wertvolle Anregung erhielten wir aus einer Veröffentlichung von Reid und Turner [2|. Von diesen Autoren wird ein Verfahren zur Wasserbestimmung in P o l y ä t h y l e n beschrieben, nach dem das Wasser aus der P o l y ä t h y l e n p r o b e bei höherer Temperatur mit einem trockenen Stickstoffstrom ausgetrieben, in einer KF-Zelle aufgefangen und d u r c h Dead-stop-Indikation bestimmt wird. Die Durchführung von Vorversuchen führte zu dem Ergebnis, daß das Prinzip dieser Methode mit entsprechenden Abänderungen auf Polyä t h y l e n t e r e p h t h a l a t übertragbar ist. Durch Versuchsreihen wurde ermittelt, daß die optimale Temperatur zum Austreiben des Wassers für PÄT bei 170°C liegt. Um den Gesamtwassergehalt mit Sicherheit zu erfassen, muß der S t i c k stoffstrom 30 min durch die Probe geleitet werden. Schwierigkeiten bereitete zunächst die Auffindung eines zur Probenaufnahme geeigneten Gefäßes. Am besten b e w ä h r t e n sich U-förmige, beidseitig mit Schliff verschließbare Absorptionsrohre. Diese Rohre können während der Vorbereitung der Probe verschlossen gehalten werden und lassen sich leicht in Heizbäder einhängen.

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 20 ( 1 9 * 9 ) H e f t 9

450

Kim; neue B e t r i e b s k o n t r o l l m e t h o d e zur Wasserbeslinimung in Polyäthylen terepht Ii ala t Tabelle PÄTGranulat

Bild 1. A p p a r a t u r zur B e s t i m m u n g des Wassergehaltes in PÄT

•3.1. Beschreibung

der

Apparatur

Aus einer B o m b e oder Leitung wird S t i c k s t o f f e n t n o m m e n , der zur T r o c k n u n g durch die W a s c h f l a s c h e n 1 bis 3 (siehe Bild 1) geleitet wird. In den Waschflaschen 1 und 2 befindet sieh Magnesiumperchlorat, die Flasche 3 wird mit konz. Schwefelsäure gefüllt. Zum Schulz gegen ein Zurücksteigen der Schwefelsäure und zur Staubabscheidung wird zwischen den Flaschen 2 und 3 eine Waschflasche 4 umgekehrt angeordnet. Das Kinleitungsrohr dieser F l a s c h e ist mit einer Glasfritte versehen. Nach der Flasche 3 wird mittels eines 7 - S t ü e k e s ein Uberdruckgefäß 5 (Waschflasche mit Quecksilber) angeschlossen. U n m i t t e l b a r nach dieser Verzweigung folgt das eigentliche Probenrohr S, das in ein Silieonölbad 9 eingehängt wird. Der aus dem Probenrohr austretende S l i c k s t o f f s t r o m wird durch ein Einleitungsrohr in die Titrierzelle 16 geleitet. Die Titrierzelle ist ein Dreihalsgefäß mit Ablalihahn 12, das mit Einleitungsrohr 11, Platinelektroden 7-5 und B ü r e t t e 10 b e s t ü c k t ist und auf einem Magnetrührwerk s t c h l . Nach der Titrierzelle wird der S l i c k s t o f f s t r o m mit Hilfe des Blasenzählers 14 (Waschflasche mit Silieonül) kontrolliert. Die Platinelektroden sind mit einem Deadstop-Anzeigegcrät verbunden. 3.2.

Arbeitsvorschrift

In ein trockenes Absorplionsrohr von etwa 1 4 c m Höhe werden ca. 10 g Polyestergranulat mit einer Genauigkeit von i 10 mg eingewogen. Beide Schenkel werden sofort verschlossen. Das Gefäß wird dann in ein auf 1 7 0 ° C erhitztes Siliconölbad eingehängt und mit den von der Stickstoffleitung und vom Einleitungsrohr k o m m e n d e n S c h l ä u c h e n verbunden. V o r dem Einleiten des Stickstoffs werden in die Titrierzelle 30 bis 50 ml wasserfreies Methanol gegeben und austitriert. Nun werden der vorher verschlossene Schlauch zur Titrierzelle und die Hähne des Probengefäßes geöffnet und 30 min ein k o n s t a n t e r S t i c k s t o f f s t r o m von 1 bis 2 Blasen/s durch die Apparatur geleitet. Nach Beendigung des Einlciteus wird die Schlauchzuführung a m E i n leitungsrohr a b g e k l e m m t und das vom Methanol aufgenommene W a s s e r mit Kuti-htsrher-Reagenz bis zum Dcads l o p - E n d p u i i k t titriert. Täglich wird vor B e g i n n der Arbeiten mindestens 30 min lang ein I roekner S t i c k s t o f f s t r o m durch die Apparat ur gel e i l e l , um Schläuche und Glasteile zu trocknen und gleich-

1. Fehlerbetrachtung W a s s e r g e h a l t |%| (Einzelwerte)

zur

Austreibmethode

X

s

4%]

Probe 1

0,004; 0,005; 0,005; 0,004; 0,004

0,005

0,000 9

18,0

Probe 2

0,008; 0,007; 0,008; 0,009; 0,008

0,008

0,000 7

8,8

Probe 3

0,013; 0,013; 0,014; 0,013; 0,014;

0,014

0,001

7,2

Probe 4

0 , 0 2 7 ; 0,029 0,029; 0,030; 0,028

0,029

0,0012

4,1

Probe 5

0,074;, 0,075; 0,073; 0,071; 0,081

0,075

0,003 8

5,1

zeitig einen k o n s t a n t e n S t i c k s l o f f s t r o m einzustellen, der bis zur Beendigung der Arbeiten nicht verändert wird. Zur E r m i t t l u n g des Blindwertes werden die vorher beschriebenen Arbeitsgänge ohne Polyesterprobe durchgeführt. Das leere Absorptionsrohr wird entsprechend der E i n füllzeit für die Probe kurzzeitig geöffnet, in das B a d eingehängt und danach analog Vorschrift weitergearbeitet. Die E r m i t t l u n g des Titers der Karl-Fischer-hösung erfolgt t ä g lich vor Beginn der Arbeiten durch T i t r a t i o n einer Methanolprobe mit b e k a n n t e m W a s s e r g e h a l t . 3.3.

Reproduzierbarkeil

Zur E r m i t t l u n g der F'ehlerbreite der A u s t r e i b m e t h o d e wurden an fünf Proben unterschiedlich vorgetrockneten P Ä T Granulats jeweils fünf W T asserbestimmungen vorgenommen. Aus den erhaltenen W e r t e n (siehe Tabelle 1) wurde mit Hilfe der Fehlerrecluiung die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit des Verfahrens errechnet. Die errechneten S t a n d a r d a b w e i c h u n g e n zeigen, daß die an die Genauigkeit des Verfahrens gestellten Anforderungen zufriedenstellend erfüllt werden. Die für eine Analyse b e nötigte Zeit entspricht den technologischen Forderungen u n d wird kaum wesentlich zu unterbieten sein. Uber E r f a h r u n g e n in der laufenden B e t r i e b s k o n t r o l l e , über den Vergleich mit anderen Methoden zur W a s s e r b e stimmung und die A n w e n d b a r k e i t der A u s t r e i b m e t h o d e auf andere Hochpolymere soll in einer weiteren Mitteilung b e r i c h t e t werden.

Literatur [1] Zimmermann, II., und Hoyme, II.: Zur B e s t i m m u n g des Wassergehaltes in P o l y ä t h y l e n t e r e p h t h a l a t durch K A R L - F I S C H E R - T i t r a t i o n ! Faserforsch. u. Textiltechnik 1 8 (1967) S. 3 9 3 - 3 9 6 . [2] Reid, V. W., und Turner, L.: T h e d e t e r m i n a t i o n of water in plastic materials. Analyst 8 6 (1961) S. 36 — 39. Hans-Dieter Dinse und Konrad Praeger Mitteilung aus der A b t . F o r s c h u n g s l a b o r und der A b t . B e t r i e b s k o n t r o l l c Dederon des V E B Chemiefaserkombinal W i l h e l m - P i e c k - S t a d t Guben Eingegangen

am 19. März

1909

Faserforschung und Textiltechnik 20 (1969) Heft 9

451

Uber die initiierung der Pfropfpolymerisation von Acrylnitril auf Cellulose durch M a n g a n ( l V )

über die Initiierung der Pfropfpolymerisation von Acrylnitril auf Cellulose durch Mangan (IV) DK Die Initiierung der Pfropfpolymerisation von Acrylnitril auf Ccllulosc (Baumwolle) gelingt leicht mit Mangan(IV) [ l j . Dazu wird das zu pfropfende Material mit, einer neutralen P e r m a n g a n a t l ö s u n g behandeil, wobei es eine braune F ä r bung a n n i m m t . Anschließend unterwirft man es der Einwirkung von Säure und Acrylnitril. U m eine Vorstellung von der braunen, auf der Cellulose h a f t e n d e n Manganverbindung zu gewinnen, haben wir das m a g n e t i s c h e Moment b e s t i m m t . Der gefundene W e r t von 4,37 B . M. spricht dafür, daß die Hauptmenge des Mangans die Oxydationsstufe I V besitzt, daß darüber hinaus aber gewisse Anteile an M a n g a n ( I I I ) und Mangan(II) vorliegen [2], W e i t e r h i n ist auf eine direkte chemische Bindung der Metallatome an die Cellulose zu schließen. Adsorptiv an der F a s e r gebundene oxydische M a n g a n ( I V ) - bzw. M a n g a n ( I I I ) P a r t i k e l m ü ß t e n ein niedrigeres magnetisches Moment ergeben. Sie konnten auch bei einer elektronenmikroskopischen Prüfung ( 1 5 0 0 0 f a c h e Vergrößerung) nicht nachgewiesen werden. Da die von uns untersuchten Celluloseproben nur wenig Mangan enthielten (ca. 0 , 2 5 % ) , gestaltet sich eine genaue Aussage über die Art der Bindung desselben schwierig. Ks sei j e d o c h folgendes b e m e r k t : Im Verlauf der P e r m a n g a n a t o x y d a t i o n der Cellulose t r i t t ein K e t t e n a b b a u ein. Beispielsweise erniedrigte sich der Durchschnittspolymerisationsgrad unter den früher [1] angegebenen Reaktionsbedingungen von 2 4 0 0 auf 1 6 0 0 (gemessen nach der E W N N - M e t h o d e ) . W a h r scheinlich ist d a m i t die Bildung endständiger a - H y d r o x v carbonsäure-Gruppierungen verbunden [3J. W i r k o n n t e n ferner — C H O H — C O - F u n k t i o n e n nachweisen. Dazu reduzierten wir mit N a t r i u m b o r a n a t , nahmen eine T o t a l h y d r o lyse vor und identifizierten im Hydrolysat Glucose und die epimere Mannose [4, 5|. Sowohl HOOC — C H O H - als auch — C H O H — CO-Gruppierungen (evtl. nach dem Übergang in ein Endiol) kommen aber als potentielle Chelatbildner für M a n g a n ( I V ) in Frage. Eine Bindung des Metalls an die 1,2Diolfunklionen der Glucoseeinheitcn in der Cellulose (in Analogie zu den Glyccrinkomplexen des Mangan(IV) [6]) erscheint uns dagegen wegen der Transstellung der beiden Hydroxylgruppen weniger wahrscheinlich (vgl. dazu die Untersuchungen über die M a n g a n t c t r a a c e t a t - O x y d a t i o n von 1,2-Diolen [7]). Die m a n g a n ( I V ) - h a l t i g e , braungefärbte Cellulose reagiert nicht mit Acrylnitril |1|. Erst die durch Säurezusatz ausgelöste und mit einer Reduktion des Mangan(IV) zu Mang a n ( I I ) verbundene weitere O x y d a t i o n führt zur R a d i k a l bildung und somit Initiierung der Pfropfpolymerisation. Als Zwischenstufe ist dabei M a n g a n ( I I I ) denkbar. Da letzteres als I n i t i a t o r für die Pfropfpolymerisation von Acrylnitril auf Cellulose bereits b e k a n n t ist [8, 9], erhob sich die Frage, ob nicht auch bei unseren Versuchen der R e d u k tionsschritt M n ( I I I ) Mn(II) die Radikalbildung auslöst, während der S c h r i t t Mn(IV) —> Mri(III) unwirksam bleibt. Zur K l ä r u n g dieses Problems verfuhren wir wie folgt: 0 , 3 1 6 g K M n ü 4 wurden in 200 ml H 2 0 gelöst und miL 10,6 ml frischdestilliertem Acrylnitril versetzt. E s trat sofortige R e d u k t i o n zu Mangandioxidhydrat ein. Zum Reaktionsgemisch fügten wir anschließend 20 ml konz. Orthophosphorsäure und 6 g Baumwolle hinzu und k o c h t e n 1 h am R ü c k f l u ß . Das Mangandioxidhydrat ging zum größten Teil in das schwerlösliche M n P 0 4 über. E t w a 1 0 % wurden im F i l t r a t der R c a k t i o n s m i s c h u n g als M a n g a n ( I I ) wiedergefunden ( B e s t i m m u n g durch Fällung als M n N H 4 P 0 4 ) . Die

677.862.25:677.21:547.458.81:541.124.2:546.714

Gewichtszunahme der Baumwolle durch Polyacrylnitrilpfropfung betrug 2 5 % . Um auszuschließen, daß die im Zuge dieser E x p e r i m e n t e erzielte Pfropfung durch den Ü b e r g a n g von 1 0 % des eingesetzten Mangandioxidhydrats in M a n g a n ( I I ) verursacht wird, u n t e r n a h m e n wir einen Versuch mit 1 / 1 0 der oben angegebenen P e r m a n g a n a t m e n g e und ersetzten die Phosphorsäure durch eine äquivalente Menge Salpetersäure. Die Mangandioxidreduktion wurde in diesem Fall nicht bei der Oyxdationsstufe I I I abgestoppt, sondern führte direkt zum M a n g a n ( I I ) . Eine nennenswerte Pfropfausbeute k o n n l c dabei nicht festgestellt werden. Die Verhältnisse in einer salpetersauren Lösung sind sicher mit denen in einer phosphorsauren n i c h t direkt zu vergleichen. Immerhin lassen sich diese Befunde zwanglos mit der A n n a h m e erklären, daß auch der Ü b e r g a n g von Manga n(IV) in M a n g a n ( I I I ) die Pfropfpolymerisation von Acrylnitril auf Cellulose initiieren kann. Freundlicherweise wurden die magnetische Messung von Herrn Dr. K. Staiger, J e n a , und die elektronenmikroskopischen A u f n a h m e n von Herrn Dipl.-Chem. B. Höckmann, Dresden, ausgeführt. Dafür sowie für wertvolle Diskussionen gilt beiden unser D a n k . Literatur [1] Uhlig, E., und Teichmann, R.: Pfropfpolymerisation auf Cellulose (Baumwolle), initiiert durch aktiven B r a u n stein. Faserforsch, u. T e x t i l t e c h n i k 1 9 (1968) 5, S. 239. [2] Figgis, B. iV., und Lewis, J.: T h e magnetic properties of transition m e t a l complexes. Progress Inorg. Cliem. 6 (1964) S. 3 7 - 2 3 9 . [3] Rath, / / . : L e h r b u c h der T e x t i l c h e m i e . 2. Aufl. Berlin/ Göttingen/Heidelberg: Springer 1 9 6 3 , S. 23 und 24. [4] Kulkarni, A. Y., und Mehla, P.C.: Oxidation of cellulose by eerie ion. J . Polvmer Sei., B : Polymer L e t t e r s 5 (1967) 3, S. 2 0 9 - 2 1 5 . " [5] Goldstein, I. J., Hamilton, J. K., Montgomery, R., und Smith, F.: R e d u c t i o n of the products of periodale oxidation of c a r b o h y d r a t e s . V . T h e constitution of cellulose. J . amcr. chem. Soc. 7 9 (1957) S. 6 4 6 9 - 6 4 7 3 . [6] Remy, / / . ; L e h r b u c h der Anorganischen Chemie, B a n d I L 10. Aufl. Leipzig: Akademische Vcrlagsgesellschaft Geest & Portig 1 9 5 9 , S. 268. [7J Zonis, S. A., und Pesina, A. (».: Mangantetraacetat als O x y d a t i o n s m i t t e l für organische Verbindungen. 1. Zur Frage der O x v d a t i o n s r e a k t i o n von oc-Glykolen. Z. obsc. chiinii ( J . allg. Chem.) 2 0 (1950) 7, S. 1 1 8 0 bis 1186. [8] Livsic, R. M., und Rogovin, Z. A.: S y n t h e s e von Pfropfcopolymeren der Cellulose mit Polymeren mit Kohlens t o f f k e l t e unter Verwendung von M a n g a n ( I I I ) - p y r o phosphat. Cliim. Volokna (Chem. Fasern) (1963) 6, S. 3 8 - 4 0 . [9] Singh, Ii., Thampy, R. T.t und Chipalkatti, V. B.: G r a f t copolymerization of vinyl monomers initiated by m a n ganic sulfate — sulfuric acid. J . P o l y m e r Sei., A : General Papers 3 (1965) 12, Teil 1, S. 4 2 8 9 - 4 2 9 3 . Egon

Uhlig

S e k t i o n Chemie der Universität J e n a Rainer

Friedrich-Schiller-

Teichmann

F o r s c h u n g s i n s t i t u t für Textiltechnologie Karl-Marx-Stadt Eingegangen

am 20. Mai

1969

Faserforschung und Textilteehnik 20 (1969) Heft 9

452 Zur V i s k o s i l ü t s k o r r i g i e r u n g des Fill.crwertes von Viskosen

Zur Viskositätskorrigierung des Filterwertes von Viskosen V o m F a c h a u s s c h u ß für Heyon, Zellwolle und Folien im V e r e i n Zellcheming wurde kürzlich das M e r k b l a t t III/6A/68 herausgegeben [1], das die t h e o r e t i s c h e n Grundlagen der Fillrierbarkeitsprül'ung behandelt. Im genannten Merkblatt werden die H e r l e i t u n g e n der verschiedenen F i l t r a t i o n s gleichungen skizziert u n d die A n w e n d u n g e n b e s p r o c h e n . F ü r das meist v e r w e n d e t e S t a n d a r d - , , g e s e t z " n a c h Her maus u n d Bredee [2] wird u. a. auch die L i n e a r i s i e r u n g der S t a n dardgleichung b e h a n d e l t ; es wird gezeigt, d a ß in den r e k t i linearen K o o r d i n a t e n s y s t e m e n i/M, i, ferner M/t, M sowie 1 (Mf 1/i die G l e i c h u n g durch eine Gerade wiedergegeben wird. Nun sind d a m i t im Prinzip die möglichen L i n e a r i sierungen — z u m i n d e s t formal — noch n i c h t erschöpft, worauf übrigens schon Meskai [3J hinwies. Man k a n n die HermansjBredeescUc Standardgleichung, die m e i s t in der F o r m JL

2

'

1

~

_

± M

~

1 ~S0

(1)

geschrieben wird (k — V e r s t o p f u n g s k o n s l a i i t e , l = Filt r a l i o n s d a u e r in M i n u t e n , AI — Masse des F i l t r a t e s zur Zeit t in G r a m m , S0 = initiale F i l t r a t i o n s g e s c h w i n d i g k e i t ) , leicht in den A u s d r u c k u m f o r m e n M

t

=

(2)

* J + JL 2

S„

DK

661.728.84:677.463.021/t35:677.463.021.319

Duroli Differenzieren von G l e i c h u n g (2) e r h a l l e n wir die F i l t r a l i o n s g e s c l n v i n d i g k e i t 5 , i'ür die sieh schließlich Gleic h u n g (4) e r g i b t . W i r ziehen die Q u a d r a t w u r z e l u n d setzen für k ß den F i l l e r w c r t Fw (k/2 = 1/Fw) :

i s

=

-

f s „ •

• v/j = y.s0

y

•

M .

l R,

In K o m b i n a t i o n inil Gleichung [3] e r h a l l e n wir s o m i t

1

M

W o '

fs

=

is0

T

M -

«7

(6)

eine lineare Gleichung, wenn wir gegen M a u f t r a g e n m i t der G r ö ß e 1 //?„ als S t e i g u n g s m a ß . Kine ä h n l i c h e lineare Gleichung e r h ä l t m a n durch E i n s e t z e n von G l e i c h u n g ( 3 ) in G l e i c h u n g (1), nämlich l M

i s

Sn

• s„

oder n a c h M u l t i p l i k a t i o n m i t y.S 0 1

i

f s

ll

1 (8)

differenzieren

umformen

41 tIM M

=

S

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=

~dt

( t

+ i)' t M

1

¡MV

m « /

M2

V

v

• (\

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-

- -

2

•

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/

/

k

(3)

V

So

Bild 1. T h e o r e t i s c h e HerinansjBredeeschvn

F i l t r a t i o n s k u r v e n bei Gültigkeil, der St a n d a r d - F i l l rat ionsgleichung

In den beiden analogen Gleichungen ist das S t e i g u n g s i n a ß der reziproke F i l l e r w c r t Fw bzw. die p h y s i k a l i s c h gleichb e d e u t e n d e Größe li v , der ( v i s k o s i t ä t s - ) r e d u z i e r l e F i l t c r w e r t n a c h Vosters |4| (Bild 1). W e r d e n d a h e r zwei Viskosen m i t verschiedener V i s k o s i t ä t ?] ( K u g e l f a l l z e i l in s), j e d o c h gleichern V e r s c h m u t z u n g s g r a d d u r c h dasselbe F i l t e r m a t e r i a l f i l t r i e r t , so sollte m a n in der A u f t r a g u n g 1 [)/S gegen t parallele Linien e r w a r t e n . In Bild 2 ist das E r g e b n i s eines solchen V e r s u c h e s wiedergegeben. Da der V i s k o s i t ä t s u n t c r s c h i e d zwischen den V i s k o s e n A und B sehr groß ist (ca. 1 : 2 1 ) und die V i s k o s e m i t niederer Viskosit ä t {B) nur durch V e r d ü n n e n der h o c h v i s k o s e n V i s k o s e (A) gewonnen wurde, k ö n n t e die b e o b a c h t e t e Abweichung h a u p t s ä c h l i c h darauf z u r ü c k g e r ü h r t werden, d o c h würde m a n d a n n Rvß > Rv^ e r w a r t e n . Die e n t s p r e c h e n d e n RvW e r l e sind j e d o c h 263 bzw. 3 8 0 .

Bild 2. E x p e r i m e n t e l l e r n i i t t e l l e F i l t r a t i o n s k u r v e n der V i s k o s e n A und B

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 20 (19«?) H e f t 9

453 Neue Bücher Tabelle

1. Rv- und Rv*AVerte

der V ergleichsvi

Bezeichnung

Viskose viskositäl rj in Kugelfallsekunilen

^w

A B

158 7,4

206 790

li„ (na cli Vosters) 380 2f»3

skosen

A und

B

»„*

s„

1 562 1759

0,286 9,0

4

,

Tabelle

1)

Literatur

Da bei Schwankungen in der Filterporosität die Größe S0 nicht mehr ausschließlich von der ViskoseViskosität. a b h ä n g t , hielten wir dieses Verfahren für die Praxis weniger geeignet, und entwickelten eine semienipirische K o r r e k l u r f o r m e l von der F o r m i V ^ W '

die wesentlich besser übereinstimmen (siehe und in der erwarteten R i c h t u n g differieren.

[1| Papier 22 (1968) S. 900. |2| Jlermans, P. IL, Bredee, H. L. (und de Booys, ./.): Zur K e n n t n i s der Filtrationsgeselze. Ree. T r a v . chim. P a y s - B a s 5 4 (1935) S. 6 8 0 - 7 0 0 . [3] Meskat, IV., i n : Götze, K.: Chemiefasern nach dein Viskoseverfahren. 3. Aufl. B e r l i n : Springer 1 9 6 7 , B d . 1, S. 494 ff. [4] Vosters, II. /,.; Filtrabilitv of viscose. V . Svensk Papperslidn. 57 (1954) 4, S. 1 2 2 - 1 4 0 . [5j Treiber, E., und Kolos, F.: Zur Viskositätsbeeinflussung des F i l t e r w e r t e s von Viskosen. Mh. Chemie 9 3 (1962) S. 4 5 5 - 4 6 8 . Erich Treiber und Ove Lidbrandt Schwedisches HolzforschungsinstiluL S t o c k h o l m , Schweden

(9)

in der die Viskosität direkt eingehl [5|. Auf dasselbe Beispiel angewandt, erhalten wir die 7? Ü *-Wertc 1759 und 1562,

Eingegangen

am 13. Juni

1969

Neue Bücher Diffusion in Polymers. Hgg. von J. Crank und G. S. Park. London/New Y o r k : A c a d c m i c Press 1 9 6 8 . X I I , 452 S. Lwd. 105 s. Dieses Buch versucht, einen Überblick über den heutigen W issensstand auf dem Gebiet der Diffusion in Polymeren zu geben. Ks wurde von Autoren geschrieben, die selbst W e s e n t liches zur E n t w i c k l u n g dieses Gebietes beigetragen haben. Das B u c h gliedert sich in 10 Kapitel. Das erste führt in die grundlegenden Meß- und R e e h c n v e r f a h r e n ein. Die folgenden K a p i t e l behandeln die Diffusion von Gasen und Dämpfen in Polymeren, Diffusionstheorien, Diffusionsanomalien und die Diffusion und Permeation in heterogenen Medien. Darauf folgt ein K a p i t e l , das die Geschwindigkeitsmessung bei der Auflösung von Polymeren beschreibt und Diffusionstheorien auf dieses wichtige Problem anwendet. Die letzten drei K a p i t e l befassen sich mit Polymer/WasserSystemen und mit der Diffusion von anderen K o m p o n e n t e n , wie organischen F a r b s t o f f e n und kleinen Ionen in diesen Systemen. Vor allem durch das K a p i t e l 9 " K i n e t i c s of D y c i n g " erhält das B u c h auch unmittelbares Interesse finden Leser dieser Zeitschrift. I m Kapitel 10 " T r a n s p o r t in lon-exchange P o l y m e r s " wird auf die Bedeutung der Membran technik hingewiesen. Die chromatographischen Trennverfahren an Polymeren, insbesondere die Gelchromatographie, werden in dem B u c h nicht erwähnt. J e d e m K a p i t e l sind L i t e r a t u r z i t a t e angefügt, die eine Kinarbeitung in das Gebiet ermöglichen. Die Literatur scheint dabei im allgemeinen bis 1 9 6 5 erfaßt zu sein. Das B u c h schließt mit j e einem Autoren-, Material- und Sachverzeichnis. Der S c h w e r p u n k t liegt mehr auf der Darstellung der grundlegenden wissenschaftlichen Probleme und weniger auf den technologischen Anwendungen. Die einzelnen K a p i t e l stellen weilgehend in sich abgeschlossene Arbeiten dar. Dadurch erhält das B u c h etwas den Charakter einer Monographiesammlung, was jedoch kein Nachteil ist. W e n n man das Buch auch nicht als hochaktuell bezeichnen k a n n , so erreicht es doch sein Ziel, einen Überblick über die Grundlagen der Diffusion in Polymeren zu geben. E s ist deshalb für alle Fachkollegen, in deren Arbeitsgebieten Diffusionsprobleme in Polymeren eine Rolle spielen, wichtig und nützlich. P.

Fritzsche

Organic chemistnj of macromolecules. Von A. Ravve. New Y o r k : Marcel D c k k e r 1967. X I V , 498 S. Lwd. $ 1 8 , 7 5 . Nicht nur bei uns sind die l l o c h p o l y m e r e n an den meisten 1 loch schule n auch heu te noch eine St iefkind der Wissenschaften. W e n n sieh darin in j ü n g s t e r Zeit ein W a n d e l abzeichnet, so e r h e b l sich damit zugleich die Frage nach den entsprechenden Lehrbüchern. Eine Reihe ausgezeichneter Monographien und L e h r b ü c h e r ist inzwischen leider 15 oder

20 J a h r e alt geworden, ohne eine Neubearbeitung erfahren zu haben. In den letzten J a h r e n gab es jedoch einige Neuerscheinungen, die den gegenwärtigen Wissensstand auf diesem F a c h g e b i e t in L e h r b u c h f o r m vermitteln wollen. Zu diesen gesellt sich nun die Einführung in die organische Chemie der l l o c h p o l y m e r e n von A. Ravve. Sie ist sowohl als 'einführendes Lehrbuch für S t u d e n t e n als auch für Chemiker, die sich in dieses Gebiet einarbeiten wollen, gedacht. F,s werden also keinerlei Kenntnisse der makromolekularen Chemie vorausgesetzt. Dementsprechend beginnt das B u c h mit einer knappen historischen E i n f ü h r u n g und Definitionen. A b s c h n i t t e über die physikalischen Eigenschaften von Makromolekülen und die Methoden der B e s t i m m u n g der rel. Molekülmassc sowie einige andere Aspekte der physikalischen Chemie der Hochpolymeren sind als einführende Fixkurse gedacht. Den J l a u p t t e i l des B u c h e s bilden die A b s c h n i t t e über die Prinzipien der Polymerisations- und Polykondensationsreakl.ionen, deren Mechanismen und Verfahrensweisen und die Beschreibung der wesentlichsten Arten der synthetischen Polymeren im einzelnen. Kürzere A b s c h n i t t e über Polysaccharide, Proteine und Nukleinsäuren und K a p i t e l über Pfropf- und Segmentpolymere, Umsetzungen an P o l y m e r e n und P o l y m e r a b b a u runden den I n h a l t ab. J e d e s der 25 Kapitel wird mit einem Verzeichnis der einschlägigen Monographien und der zahlreichen zitierten Originalarbeiten abgeschlossen. E i n Autoren- und ein Sachregister schließen das B u c h ab. Der Stoff wird in klarer und — auch graphisch — übersichtlich gegliederter F o r m dargeboten. In den einzelnen K a p i t e l n wird aber häufig eine solche Fülle von F a k t e n auf kleinstem R a u m dargeboten, daß es dem Anfänger schwerfallen dürfte, das T a t s a c h e n m a t e r i a l zu überblicken und einzuordnen. Hier geht der I n h a l t weit über ein einführendes L e h r b u c h hinaus und entspricht eher dem Stil einer knappen Monographie. S e h r nützlich erscheint dem R e z e n s e n t e n die Besprechung der S y n t h e s e n von Monomeren und Ausgangssubstanzen bei den einzelnen Polymeren. Leider ist das nicht durchgängig beibehalten worden und wo es der Fall ist, offenbar nicht immer sehr kritisch oder aktuell. Die angeführten Acrylnitrilsynthescn z. B . finden zwar noch technische Anwendung, weltmarktfähige Anlagen basieren jedoch auf anderen Synthesewegen. Nur selten findet m a n kurze Hinweise auf die Nutzanwendung der P o l y m e r e n . Gerade dieser Aspekt k ö n n t e aber dazu angetan sein, dem Neuling die VielfalL der Polymeren anschaulich näher zu bringen. Neben gelegentlichen Druckfehlern begegnet m a n auch einigen U n e x a k t h e i t e n und inhaltlichen F e h l e r n . So wird z. B . die W i r k u n g der Thiole als K e t t e n ü b e r t r ä g e r mit der Acidität der Sulfhydrylgruppe erklärt (S. 76). So schmeichelh a f t es für einige Leser dieser Zeitschrift erscheinen muß.

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 20 (19«?) H e f t 9

453 Neue Bücher Tabelle

1. Rv- und Rv*AVerte

der V ergleichsvi

Bezeichnung

Viskose viskositäl rj in Kugelfallsekunilen

^w

A B

158 7,4

206 790

li„ (na cli Vosters) 380 2f»3

skosen

A und

B

»„*

s„

1 562 1759

0,286 9,0

4

,

Tabelle

1)

Literatur

Da bei Schwankungen in der Filterporosität die Größe S0 nicht mehr ausschließlich von der ViskoseViskosität. a b h ä n g t , hielten wir dieses Verfahren für die Praxis weniger geeignet, und entwickelten eine semienipirische K o r r e k l u r f o r m e l von der F o r m i V ^ W '

die wesentlich besser übereinstimmen (siehe und in der erwarteten R i c h t u n g differieren.

[1| Papier 22 (1968) S. 900. |2| Jlermans, P. IL, Bredee, H. L. (und de Booys, ./.): Zur K e n n t n i s der Filtrationsgeselze. Ree. T r a v . chim. P a y s - B a s 5 4 (1935) S. 6 8 0 - 7 0 0 . [3] Meskat, IV., i n : Götze, K.: Chemiefasern nach dein Viskoseverfahren. 3. Aufl. B e r l i n : Springer 1 9 6 7 , B d . 1, S. 494 ff. [4] Vosters, II. /,.; Filtrabilitv of viscose. V . Svensk Papperslidn. 57 (1954) 4, S. 1 2 2 - 1 4 0 . [5j Treiber, E., und Kolos, F.: Zur Viskositätsbeeinflussung des F i l t e r w e r t e s von Viskosen. Mh. Chemie 9 3 (1962) S. 4 5 5 - 4 6 8 . Erich Treiber und Ove Lidbrandt Schwedisches HolzforschungsinstiluL S t o c k h o l m , Schweden

(9)

in der die Viskosität direkt eingehl [5|. Auf dasselbe Beispiel angewandt, erhalten wir die 7? Ü *-Wertc 1759 und 1562,

Eingegangen

am 13. Juni

1969

Neue Bücher Diffusion in Polymers. Hgg. von J. Crank und G. S. Park. London/New Y o r k : A c a d c m i c Press 1 9 6 8 . X I I , 452 S. Lwd. 105 s. Dieses Buch versucht, einen Überblick über den heutigen W issensstand auf dem Gebiet der Diffusion in Polymeren zu geben. Ks wurde von Autoren geschrieben, die selbst W e s e n t liches zur E n t w i c k l u n g dieses Gebietes beigetragen haben. Das B u c h gliedert sich in 10 Kapitel. Das erste führt in die grundlegenden Meß- und R e e h c n v e r f a h r e n ein. Die folgenden K a p i t e l behandeln die Diffusion von Gasen und Dämpfen in Polymeren, Diffusionstheorien, Diffusionsanomalien und die Diffusion und Permeation in heterogenen Medien. Darauf folgt ein K a p i t e l , das die Geschwindigkeitsmessung bei der Auflösung von Polymeren beschreibt und Diffusionstheorien auf dieses wichtige Problem anwendet. Die letzten drei K a p i t e l befassen sich mit Polymer/WasserSystemen und mit der Diffusion von anderen K o m p o n e n t e n , wie organischen F a r b s t o f f e n und kleinen Ionen in diesen Systemen. Vor allem durch das K a p i t e l 9 " K i n e t i c s of D y c i n g " erhält das B u c h auch unmittelbares Interesse finden Leser dieser Zeitschrift. I m Kapitel 10 " T r a n s p o r t in lon-exchange P o l y m e r s " wird auf die Bedeutung der Membran technik hingewiesen. Die chromatographischen Trennverfahren an Polymeren, insbesondere die Gelchromatographie, werden in dem B u c h nicht erwähnt. J e d e m K a p i t e l sind L i t e r a t u r z i t a t e angefügt, die eine Kinarbeitung in das Gebiet ermöglichen. Die Literatur scheint dabei im allgemeinen bis 1 9 6 5 erfaßt zu sein. Das B u c h schließt mit j e einem Autoren-, Material- und Sachverzeichnis. Der S c h w e r p u n k t liegt mehr auf der Darstellung der grundlegenden wissenschaftlichen Probleme und weniger auf den technologischen Anwendungen. Die einzelnen K a p i t e l stellen weilgehend in sich abgeschlossene Arbeiten dar. Dadurch erhält das B u c h etwas den Charakter einer Monographiesammlung, was jedoch kein Nachteil ist. W e n n man das Buch auch nicht als hochaktuell bezeichnen k a n n , so erreicht es doch sein Ziel, einen Überblick über die Grundlagen der Diffusion in Polymeren zu geben. E s ist deshalb für alle Fachkollegen, in deren Arbeitsgebieten Diffusionsprobleme in Polymeren eine Rolle spielen, wichtig und nützlich. P.

Fritzsche

Organic chemistnj of macromolecules. Von A. Ravve. New Y o r k : Marcel D c k k e r 1967. X I V , 498 S. Lwd. $ 1 8 , 7 5 . Nicht nur bei uns sind die l l o c h p o l y m e r e n an den meisten 1 loch schule n auch heu te noch eine St iefkind der Wissenschaften. W e n n sieh darin in j ü n g s t e r Zeit ein W a n d e l abzeichnet, so e r h e b l sich damit zugleich die Frage nach den entsprechenden Lehrbüchern. Eine Reihe ausgezeichneter Monographien und L e h r b ü c h e r ist inzwischen leider 15 oder

20 J a h r e alt geworden, ohne eine Neubearbeitung erfahren zu haben. In den letzten J a h r e n gab es jedoch einige Neuerscheinungen, die den gegenwärtigen Wissensstand auf diesem F a c h g e b i e t in L e h r b u c h f o r m vermitteln wollen. Zu diesen gesellt sich nun die Einführung in die organische Chemie der l l o c h p o l y m e r e n von A. Ravve. Sie ist sowohl als 'einführendes Lehrbuch für S t u d e n t e n als auch für Chemiker, die sich in dieses Gebiet einarbeiten wollen, gedacht. F,s werden also keinerlei Kenntnisse der makromolekularen Chemie vorausgesetzt. Dementsprechend beginnt das B u c h mit einer knappen historischen E i n f ü h r u n g und Definitionen. A b s c h n i t t e über die physikalischen Eigenschaften von Makromolekülen und die Methoden der B e s t i m m u n g der rel. Molekülmassc sowie einige andere Aspekte der physikalischen Chemie der Hochpolymeren sind als einführende Fixkurse gedacht. Den J l a u p t t e i l des B u c h e s bilden die A b s c h n i t t e über die Prinzipien der Polymerisations- und Polykondensationsreakl.ionen, deren Mechanismen und Verfahrensweisen und die Beschreibung der wesentlichsten Arten der synthetischen Polymeren im einzelnen. Kürzere A b s c h n i t t e über Polysaccharide, Proteine und Nukleinsäuren und K a p i t e l über Pfropf- und Segmentpolymere, Umsetzungen an P o l y m e r e n und P o l y m e r a b b a u runden den I n h a l t ab. J e d e s der 25 Kapitel wird mit einem Verzeichnis der einschlägigen Monographien und der zahlreichen zitierten Originalarbeiten abgeschlossen. E i n Autoren- und ein Sachregister schließen das B u c h ab. Der Stoff wird in klarer und — auch graphisch — übersichtlich gegliederter F o r m dargeboten. In den einzelnen K a p i t e l n wird aber häufig eine solche Fülle von F a k t e n auf kleinstem R a u m dargeboten, daß es dem Anfänger schwerfallen dürfte, das T a t s a c h e n m a t e r i a l zu überblicken und einzuordnen. Hier geht der I n h a l t weit über ein einführendes L e h r b u c h hinaus und entspricht eher dem Stil einer knappen Monographie. S e h r nützlich erscheint dem R e z e n s e n t e n die Besprechung der S y n t h e s e n von Monomeren und Ausgangssubstanzen bei den einzelnen Polymeren. Leider ist das nicht durchgängig beibehalten worden und wo es der Fall ist, offenbar nicht immer sehr kritisch oder aktuell. Die angeführten Acrylnitrilsynthescn z. B . finden zwar noch technische Anwendung, weltmarktfähige Anlagen basieren jedoch auf anderen Synthesewegen. Nur selten findet m a n kurze Hinweise auf die Nutzanwendung der P o l y m e r e n . Gerade dieser Aspekt k ö n n t e aber dazu angetan sein, dem Neuling die VielfalL der Polymeren anschaulich näher zu bringen. Neben gelegentlichen Druckfehlern begegnet m a n auch einigen U n e x a k t h e i t e n und inhaltlichen F e h l e r n . So wird z. B . die W i r k u n g der Thiole als K e t t e n ü b e r t r ä g e r mit der Acidität der Sulfhydrylgruppe erklärt (S. 76). So schmeichelh a f t es für einige Leser dieser Zeitschrift erscheinen muß.

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454 Neue Bücher wenn Dimcthylformamid als einziges Medium für die Lösungspolymerisation des Acrylnitrils genannt wird, so verwenden großtechnische Lösungspolymerisations verfahren heule doch noch vorwiegend anorganische Salzlösungen oder Dimethylsulfoxid. Als Ursache der starken zwischenmolekularen Kräfte im Polyacrylnitril sind nicht mehr die angeführten Wasserstoffbrückenbindungen, sondern Dipolkrai'Le anzusehen (S. 220). Die Synthese von Aerylamid durch Reduktion des Acrylnitrils (S. 221) wird der rniL der organischen Chemie Vertraute leicht als Fehler erkennen, den Namen des Entdeckers des Geleffektes — Trommsdorff — dagegen muß er dem Lehrbuch entnehmen können (S. 74, 81). Der Lernende erwartet naturgemäß von einem Lehrbuch in jedem Punkt präzise Informationen und eine Orientierung auf die wesentlichsten Fakten und Zusammenhänge. Bei einer zukünftigen Durchsicht des vorliegenden Buches sollte negativen Beispielen dieser Art sorgfältig nachgespürt werden. Sie mindern den Wert der in ihrer Konzeption durchaus zu begrüßenden Neuerscheinung. W. Makschin M eßtechriische Ermittlung der Autokorrelationsfunktion von Faserlängsverbänden. Von Walter Wegener und Günter Feier. Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Weslfalen. Nr. 1979. Köln und Opladen: Westdeutscher Verlag 1968. 48 S. Brosch. DM 30,80. Die Autoren sLellen nach einem kurzen Lileraturabriß, der die wesentlichsten Arbeiten zum Problem der Ungleichmäßigkeitsbeurteilung von Faserlängsverbänden durch sekundär gewonnene Kennfunktionen (Längenvariations-, Spektrums-, Autokorrelationsfunktion) nennt, die aus dem Schrifttum bekannten theoretischen Grundlagen für die Bildung und die allgemeinen Eigenschaften der AutokorrelaLionsfunktion sowie ihre über die Fouriertransformation bestehende Beziehung zum Leistungsspektrum zusammen. Es folgen Angaben über die verschiedenen Möglichkeiten, um Autokorrelationsfunktionen aus vorgegebenen, zu analysierenden Signal Verläufen zu gewinnen. Neben dem einfachen numerischen Verfahren, das durch die Benutzung von automatischen Datenerfassungsanlagen und Digitalrechnern (ein problemorientiertes Flußdiagramm ist als Beispiel angeführt) enorm rationalisiert werden kann, werden anhand einiger Prinzipdarstellungen die analogen Verfahren zur maschinellen automatischen Berechnung der Korrelationsfunklion besonders herausgestellt, weil diese im allgemeinen ökonomische Vorteile bieten. Ausführlich wird der vom Institut für Regelungstechnik der Technischen Hochschule Trondheim (Norwegen) entwickelte und von der Firma Noratom (Oslo, Norwegen) gebaute Analogspezialrechner ISAC (Instrument for Statistical Analog Computation) beschrieben, der für die Berechnung der im experimentellen Teil diskutierten Autokorrelationsfunktionen benutzt wurde. Mit diesem Rechner, dessen Signalspcichcr aus einer 1,57 m bzw. 4,71 m langen Magnetbandschleife besteht und dessen maximale Signalspeicherzicit (bis zu 3 Signalverläufe gleichzeitig aufnehmbar) bei der niedrigsten möglichen Aufnahmegeschwindigkeit von 0,31 mm/s und der langen Bandschleife knapp 4 h beträgt, ist es wahlweise möglich, Korrelations- und Leistungsspektrumsfunktionen oder auch Wahrscheinlichkei tsverteilungsdichten erster Ordnung der gespeicherten Signalvcrläufe zu berechnen. Die r-Verschiebung bei der Berechnung von Korrelationsfunktionen wird über die schrittweise Verschiebung eines der beiden Wiedergabeköpfe (Schrittweiten: wahlweise 0,25 mm oder 1 mm) der Magnetbandeinheit erreicht, wobei maximal 400 bzw. 100 Einzelpunktc der Funktion berechnet werden können. Bei einer qualitativ theoretischen Abschätzung des statistischen Fehlers, der bei der Berechnung der Autokorrelationsfunktion auftritt, wird der dominierende Einfluß der Integrations- bzw. Beobachtungszcit auf denselben herausgestellt. Die abschließend vorgestellten Auswcrtungsbeispiele von drei Baumwollgarnen (gekämmte Baumwolle 20 tex (Nm50), gekämmte Baumwolle 14,3 t e x (Nm 70), Baumwolle 25 t e x (Nm 40) sind geschickt so gewählt, daß die Vorteile der Ungleichinäßigkeitscharakterisicrung durch die Autokorrelationsfunktion besonders deutlich werden. Diese sind: exakte Trennung stochastischer und periodischer Ungleichmäßig-

keitsanteile, Erkennen auch nur zeitweilig auftretender oder langsam verschwindender Periodizitäten sowie periodischer Schwankungen mit Phasensprüngen. Den drei Autokorrelationsfunktionen sind die entsprechenden Längenvariationskurven sowie die Uster-Spektren gegenübergestellt. Der Vergleich von Autokorrelationsfunktion und UsterSpektrogramm kann leider deshalb nicht ganz überzeugen, da teilweise (Garn I) in ihrem Wellenlängenbereich nicht vergleichbare Diagramme gegenübergestellt werden. Sicher hätten die ansonsten sehr wertvollen Ausführungen, die geeignet scheinen, erneut auf die Autokorrelationsfunktion als Materialkcnnl'unktion mit höherer Aussagekraft aufmerksam zu machen, inhaltlich dadurch gewonnen, wenn die ermittelten Autokorrelationsfunktionen nicht nur den Uster-Spektren, sondern auch den mit Hilfe des benutzten ISAO-Rechners leicht zusätzlich zu erhaltenden Autoleistungsspekl ren gegenübergestellt worden wären. Ii.

Beyreuther

Einsatz des Doppeldraht-Zwirnverfahrens bei der Verarbeitung Von Herbert Stein, Wolf gang Stein und von Fasergarnen. Andreas Erkens. Forschungsberichte des Landes NordrheinWestfalen. Nr. 1944. Köln und Opladen: Westdeutscher Verlag 1968. 53 S., 32 Abb., 2 Tab. K a r t . DM 32,40. Das Doppeldraht-Zwirnverfahren konnte sich bei der Verarbeitung von Fasergarnen in größerem Umfange durchsetzen. Dadurch wird die Erzeugung großer knoten freier Fadenlängen und die Anwendung relativ hoher Liefergeschwindigkeiten möglich. Das Doppeldraht-Zwirnverfahren wird einer eingehenden Analyse hinsichtlich seines Prinzipes und seiner besonderen Eigenschaften unterzogen. Im ersten Teil der Arbeit werden Baumwollgarne 20 tex und Garne 18 tex aus 55 Polyesterfasern/45 Wolle vergleichsweise nach dem Doppeldraht-, dem Ring- und dem Zweistufen-Zwirnverfahren verarbeitet. Dabei tritt beim Doppeldraht-Zwirnverfahreri die günstigste Verbesserung der Masseungleichmäßigkeit gegenüber dem Ausgangsgespinst ein. Es werden weiterhin das Kraftdehnungsverhalten und die Drehungsungleichmäßigkeit untersucht. Die Variationskoeffizienten der Drehung sind für Zwirn aus Polyesterfasern/Wolle fast doppelt so groß wie für Baumwollzwirn. Das führt zu der Annahme, daß die Gleichmäßigkeit der Drehungsverteilung möglicherweise eher durch eine geeignete Faserstoffauswahl als durch ein bestimmtes Zwirnverfahren verbessert werden kann. Der zweite Teil der Arbeit ist speziellen Problemen des Doppeldrahtzwirnes, besonders der Staubentwicklung, gewidmet. Die Versuche wurden mit rohweißen und gefärbten Garnen aus Polyesterfasern und Polyesterfasern/Wolle durchgeführt. Dabei zeigte sich, daß eine beträchtliche Reduzierung der Slaubmenge durch eine geeignete Wahl der Avivagen möglich ist. Folglich kann man mit Hilfe einer geeigneten Avivage auch eine Reduzierung der Reißkraft und Reißdehnung verhindern. Die Arbeit stellt für die Zwirnerei eine wertvolle Bereicherung dar. II. Fuchs Wood as raw material. Von George Tsoumis. Oxford: Pergamon Press 1968. V I I I , 276 S. Kunstleder 80 s. Dieses Buch, das die vielseitigen Aspekte des Holzes in kurzgefaßter Form darstellt, ist aus Vorlesungen des Autors an Universitäten in den USA und in Europa entstanden und primär für Studenten bestimmt. Doch liefert dieses Buch soviel Informationen und Verweisungen auf weitere Literatur, daß jeder, der sich mit Holzfragen beschäftigt, diese Schrift mit Gewinn zur Hand nehmen wird. Darüber hinaus sind die Abbildungen sehr geschickt ausgesucht und fast durchweg von hoher Qualität. Das Buch ist in 12 Kapitel und einen kurzen methodischen Anhang gegliedert. Im einzelnen werden die makroskopischen und mikroskopischen Charakteristiken des Holzes sowie die Ullrastruktur verschiedener Zellen und Zellelemenle in den ersten Kapiteln abgehandelt. Bemerkenswert sind die Kapitel über das Wachstum des Holzes und der Rinde sowie die Beeinflussung des Wachstums vor allem durch innere Faktoren. Auch das Holz der Äste und der Wurzel wird erwähnt. Ausführlich werden die Holzanomalien besprochen, wobei das ganze Reaktionsholzproblem im

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455 Patentschau Vergleich zu anderen Stichpunkten auffallend breit behandelt wird. Dagegen wird der Befall des Holzes durch Bakterien, Pilze, Insekten, Meeresorganismen sowie der Einfluß von Feuer, Chemikalien, Trocknung und Witterung relativ kurz beschrieben. Hin ausführlicher Schlüssel zum Bestimmen nordamerikanischer und europäischer Hölzer beschließt das Buch. Im Anhang sind technische Hinweise für meist mikroskopische Arbeiten am Holz gegeben, die aber in dieser kurzen Form nur wenige wirklich brauchbare Anregungen geben dürfLen. Das 14 Seiten starke Register, in dem allerdings auch die Holzarten aufgeführt sind, ist für das kleine Buch sehr ausführlich gehalten. Diesem vorzüglich gelungenem Buch sollte man eine weite Verbreitung wünschen. G. Casperson Chemische Reaktionen bei der Verarbeitung von plastischen Kunststoffen. Von Dietrich Braun. Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westfalen. Nr. 1755. Köln und Opladen. Westdeutscher Verlag 1967. 83 S. K a r t DM 46,10. In diesem Heft sind hauptsächlich die Abbauvorgänge bei der Verarbeitung der „Massenplaste" Polystyrol, Polyolefine und PVC dargestellt. Neben den Abbaureaktionen beim eigentlichen Verformungsprozeß, die in Abhängigkeit von den dabei auftretenden Schergeseh windigkeiten in der Reihenfolge Pressen, Kalandrieren, Extrudieren und Spritzgießen behandelt werden, finden sich auch Hinweise auf rein mechanische Abbauvorgänge beim Mahlen und Kneten von organischen Hochpolymeren. Während die Angaben über Polyslyrol, Polvolel'ine und PVC den Kunslstoffverarbeitern sicher manchen wertvollen Hinweis auf das Verhalten ihrer Substanzen unter Verarbeitungsbedingungen geben kann, ist z. B. das thermische Verhallen der Polyamide (S. 29) zu kurz und einseilig dargestellt. Der speziell Interessierte wird deshalb sicher nicht von der Lektüre eines der einschlägigen Fachbücher (z. B. Kunststoff-Handbuch) befreit. K. Dietrich Mait-Made Fibers: Science and Technology. Vol. I I I . Hgg. von H. F\ Mark, S. M. Atlas und E. Cernia. (Polymer Engineering and Technology.) New York/London/Svdney: Interscience Puhl. 1968. X I I , 706 S. Ldw. 253 s. Während Vol. I grundsätzliche Betrachtungen zur Fadenbildung und Faserstruktur bringt [1] und in Vol. I I speziell die Faserstoffe auf Basis Cellulose und Polyamide behandelt werden [2|, befaßL sich Vol. I I I mit den Polyester-, Polyacrvl-, Polyvinyl- und Poly olefin fasern. Außerdem sind Kapitel den elastomeren, elementorganischen, Glas- und Metall-Faserstoffen gewidmet. Schließlich wird in gesonderten Kapileln auf die Prinzipien der Veredlung, Ausrüstung, Präparalion, Färberei und auf die Faserprüfung eingegangen. Auf dein Polyestergebiet wird von K. W. Iiillier eine knapp gehaltene Ubersicht über die Polyäl hylenlerephlhalatfaser (20 Seiten) und anschließend von S. Morirnoto eine ausführlichere Darlegung der Copolvmeren (60 Seiten) so-

wie von E. V. Martin und Ch. J. Kibler eine gesonderte Abhandlung über die Poly-(l,4-Cyclohexylendimethylentereph1halat-)Faser (51 Seifen) gegeben. Uber die Aerylfasern berichtet F. Cernia (62 Seiten), wobei auch auf die verschiedenen Medien und Geschwindigkeitsverhältnisse bei der Polymerisation von Acrylnitril und die Viskositäls-Molekulargcwichtsbczichungcn eingegangen wird. Ein weiteres Kapitel von Jl. K. Kennedy belaßt sich mit den Modacrylfascrn (44 Seiten). Hier stehen die Fascreigenschaften insbesondere von Dynel und Verel im Vordergrund. Eine eingehende Behandlung findet die Polyvinvlalkoholfaser in dem Aufsatz von T. Osugi (56 Seilen). Darauf folgen zwei kürzere Zusammenfassungen über die Polyvinvlidenchloridfaser von Fl. D. Serdynsky (23 Seiten) und über die Polyvinylchloridfaser von L. Cord (26 Seiten). In dem Abschnitt über lineare Polyolefine werden von V. L. Erlich und E. M. Honeycutt vorwiegend die Eigenschaften der Polyäthylen- und Polypropylenfasern behandelt (41 Seiten). Kurz gefaßte interessante Artikel befassen sich mit den Spezialfasern wie Spandex (24 Seiten), textile Glasfasern (R. F. Caroselli, 29 Seiten), Ccllometall, Lurex u. a. (\V. Ernst, 14 Seiten), wobei ebenfalls die Eigenschaften bzw. die Anwendung im Vordergrund stehen. Ein hinsichtlich der Anwendung mehr in die Zukunft weisendes Kapitel stellt der Bericht von K. A. Andrianov, V. V. Korsak und A. A. '/Aidanov über die elementorganischen faserbildenden Polymeren dar (26 Seiten). Es werden vor allem die Si-, P- und B-haltigen Verbindungen besprochen. Sehr knapp, und nur die prinzipielle Problematik aufzeigend, sind die Artikel von E. J. Valko über die Veredlung und Ausrüstung (32 Seiten) sowie über das Färben (36 Seiten) gehalten. Das letzte Kapitel über Faserprüfung von R. W. Singleton (61 Seiten) bringt durch Abbildungen veranschaulichte experimentelle Betrachtungen und durch Diagramme belegte Beispiele zur Kraf t-Dehnungsmessung, Bestimmung der Steifheit und des Erholungsvermögens in Abhängigkeit von der Temperatur und Auswertungen für die Übergangstemperatur, elastischen Eigenschaften und Relaxationsphänomene. Was bereils in den Besprechungen zu Vol. I und Vol. I I allgemein gesagt wurde [1, 2], gilt in vollem Umfange auch für Vol. HI. Das Buch bietet vor allem dem Praktiker einen wertvollen Uberblick, der durch zahlreiche Diagramme, Abbildungen und Produktionsschemata sowie 148 Tabellen erleichtert wird. Zur Vertiefung in spezielle Fragen dienen 1 3 0 8 Literaturangaben. [1] vgl. Faserforsch, u. Texiiitechnik 19 (1968) 11, S. 537 bis 538 (V. Gröhe). [2] vgl. Faserforsch, u. Textiltechnik 20 (1969) 1, S. 5 3 - 5 4 (IL II. Sehmicdekneeht). H. Reichert

Patentschau Auszug aus der Lieferung 7/S/1969 der Patentschau „Faserstoffe und Ausgabe A: Faserstoffe einschl. Kunststoffe und organ. Grundsubstanzen, Wissenschaftliches Berichlswesen des Instituts für F'aserstoff-F orschung Die P a t e n t s c h a u ist nach der deutschen Patentklasseneinteilung gegliedert. E s bedeuten: D D P = D D l l - P a t e n t ; D B P - Deutsches B u n d e s p a t e n t : D A S = (West)-Dcutsche Auslegeschrift; OeP == österreichisches P a t e n t ; P o P = Polnisches P a t e n t ; S z P = Schweizer P a t e n t ; F r P = Französisches P a t e n t ; G B P = Britisches P a t e n t ; J a P = J a p a n i s c h e s P a t e n t ; S v P = Schwedisches P a t e n t ; S U P = Sowjetisches P a t e n t ;