Effects of drawing conditions on the properties of optical fibers made from polystyrene and poly(methyl methacrylate)

Monofilaments possessing various degrees of birefringence were obtained by changing the drawing rate, the molten polymer temperature, and the molecular weight of polystyrene (PS) and poly(methyl methacrylate) (PMMA). The “brittle‐toductile” transition point of optically pure PS was found in the range of birefringences of −0.6 · 10−3 to −2.6 · 10−3. Both the height and position of this point are influenced by M̄w, molecular weight distribution, and polymer melt temperature. The birefringence of PS is higher by two orders of magnitude than that of PMMA in which this transition point has not been observed. The mechanical and optical properties depend not only on the average amount of orientation characterized by the birefringence but on what portion of the relaxation spectrum of the polymer is preferentially oriented. During the drawing of PS and PMMA monofilaments crazes are formed in the centre of the fibers and do not reach the surface. Polystyrol‐ und Polymethylmethacrylateinzelfäden mit verschiedenen Graden von Doppelbrechung wurden durch die kontinuierliche Änderung der Ziehgeschwindigkeit, der Temperatur der Polymerschmelze und des Molekulargewichts von Polystyrol (PS) und Polymethylmethacrylat (PMMA) gewonnen. Der “brittle to ductile” Übergangspunkt (Übergang des Polymeren vom spröden zum ziehbaren Zustand) wurde für das optisch reine Polystyrol im Bereich der Doppelbrechungszahlen −0,6 · 10−3 bis −2,6 · 10−3 gefunden. Höhe und Lage dieses Punktes werden durch das Molekulargewicht, die Molekulargewichtsverteilung und die Temperatur der Polymerschmelze beeinflußt. Die Werte des Doppelbrechungsindexes von PS sind um zwei Zehnerpotenzen höher als von PMMA. Bei PMMA wurde der “brittle to ductile” Übergangspunkt nicht beobachtet. Die mechanischen und optischen Eigenschaften hängen nicht nur vom mittleren Wert des durch die Doppelbrechung charakteri‐sierten Orientierungsgrades ab, sondern auch davon, welcher Teil des Relaxations‐spektrums des Polymeren vorzugsweise orientiert ist. Beim Ziehen der PS‐ und PMMA‐Einzelfäden bilden sich in der Mitte des Fadens Risse (crazes), die jedoch nicht an die Oberflache des Fadens treten.