CH647271A5 - Fixierte faeden und fasern aus acrylnitrilhomo- oder -copolymeren sowie verfahren zu ihrer herstellung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Fäden und Fasern aus Acrylnitril-homo- oder -copolymeren, deren fadenbildende Substanz zu wenigstens 98 Gewichtsprozent aus Acrylnitrilbausteinen besteht und ein hohes mittleres Molekulargewicht aufweist. Durch einen speziellen Verstreck- und Fixierprozess können Fäden und Fasern erhalten werden, die einen erhöhten Widerstand gegen Quell- und Hydrolysevorgänge auch bei erhöhten Temperaturen zeigen.

Es ist bekannt, Polyacrylnitrilfadenkabel einer mehrstufigen Verstreckung zu unterwerfen, um Fäden bzw. Fasern zu erhalten, die sich aufgrund ihrer Anfangsmodulwerte insbesondere für technische Einsatzgebiete eignen sollen. So wird beispielsweise in der DE-OS 28 51 273 ein Verfahren beschrieben, bei dem die Fäden direkt nach einer Nassver-streckung in einer «Dampfdruckreckzone» bei Temperaturen von 110 bis 140 °C unter der Einwirkung von Sattdampf unter Druck weiter verstreckt werden. Ein ähnliches Streckverfahren bei erhöhten Temperaturen unter Wasserdampfdruck wird auch in der DD-PS 135 509 beschrieben. Unter Einhaltung besonderer Bedingungen war es so möglich, Anfangsmoduli bis etwa 1200 cN/tex zu erhalten. Beispielsweise war es erforderlich, besonders feine Titer auszuspinnen oder aber ein speziell hergestelltes Lösungspolymerisat einzusetzen.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die technisch sehr aufwendige Dampfverstreckung unter Druck durch eine trockene Kontaktverstreckung zu ersetzen, wobei sogar noch höhere Anfangsmodulwerte erhalten werden können. Derar-, tige Fasern und Fäden können mit sehr gutem Erfolg in technischen Einsatzgebieten verwandt werden, beispielsweise zur Herstellung von Filtern und Filtergeweben, zur Verwendung als Grundgewebe zur Herstellung beschichteter Gewebe und insbesondere auch zur Verstärkung von organischen und anorganischen Werkstoffen dienen.

Speziell bei der Herstellung solcher faserverstärkten Verbundwerkstoffe wurde jedoch gefunden, dass die Fäden oder Fasern zur Verstärkung dann keine optimalen Eigenschaften mehr zeigen, wenn im wasserfreien Medium Temperaturen von etwa 100 °C, in einem wässrigen Medium Temperaturen von etwa 80 °C bei der Herstellung der Verbundstoffe überschritten werden. Es ist zu vermuten, dass unter diesen Bedingungen Strukturveränderungen in den Fasern auftreten, die sie empfindlicher machen gegenüber dem Angriff des sich im abbindenden Verbundwerkstoff befindlichen Lösungsmittel, Monomeren und sonstigen in erster Linie niedermolekularen Bestandteilen bzw., die sie empfindlicher machen gegenüber einem hydrolytischen Angriff bei Anwesenheit von Wasser bei der Herstellung von faserverstärkten Verbundstoffen. Beispielsweise ist eine solche Empfindlichkeit zu beobachten, wenn die faserverstärkten Verbundwerkstoffe hydraulisch abbindende Bindemittel aufweisen, d.h. die wässrige Phase alkalisch reagiert. Es wird vermutet, dass die Einwirkung der Lösungsmittelreste und Monomeren insbesondere zu einem Anquellen bei höheren Temperaturen führt und dabei ebenfalls die Verstärkungseigenschaften der Fäden, d.h. insbesondere ihr Anfangsmodul und die Faserfestigkeit reduziert werden.

Es bestand daher nach wie vor die Aufgabe, Polyacrylni-trilfasern insbesondere für technische Einsatzgebiete zu entwickeln, die ihre guten physikalischen Eigenschaften auch über 100 °C im wasserfreien Medium bzw. über 80 °C in wasserhaltigen Medium beibehalten.

Es wurde nun überraschend gefunden, dass derartige Fäden und Fasern erhalten werden, wenn ihre fadenbildende Substanz zu wenigstens 98 Gew.-% aus Acrylnitrilbausteinen besteht und eine relative Viskosität, gemessen als 0,5 gew.-%ige Lösung in Dimethylformamid bei 25 °C im Bereich zwischen 2,5 und 6,0 liegt, die Fäden vor, während oder nach der Wäsche nassverstreckt, unter Spannung auf heissen Walzen getrocknet und unter Einwirkung trockener Hitze insbesondere bei 140 bis 200 °C nachverstreckt werden, wobei bei einer Nachverstreckung von mindestens 1:1,5 die Gesamtverstreckung mindestens 1:9 beträgt und die Fäden nach dieser Nachverstreckung ohne Zulassung eines Schrumpfes durch Einwirkung von trockener Hitze bei 170 bis 280 ° C fixiert werden.

Die Notwendigkeit einer Fixierbehandlung ist überraschend, da allgemein bekannt ist, dass bei einer solchen Fixierbehandlung die Faserfestigkeit und der Anfangsmodul abnehmen und die Dehnungswerte zunehmen. Es ist auch bekannt, dass durch eine derartige Fixierbehandlung üblicherweise die Diffusion von niedermolekularen Verbindungen in das Faserinnere erleichtert wird. Beispielsweise ist bekannt, dass fixierte Fasern Farbstoffe erheblich schneller aufnehmen als die entsprechenden unfixierten Fäden oder Fasern. Werden jedoch Fäden und Fasern, deren fadenbildende Substanz die geforderte Zusammensetzung und die hohe relative Viskosität aufweist, nach dem erfindungsgemäs-sen Verfahren verstreckt und fixiert, so zeigen sie bessere Verstärkungseffekte, wenn die Verbundwerkstoffe während der Herstellung über mehrere Stunden hohen Temperaturen ausgesetzt sind als vergleichbare unfixierte Fasern, selbst wenn deren Anfangsmodul höher ist.

Die besseren Verstärkungseffekte konnten sowohl bei organischen Verbundsystemen z.B. auf Basis Epoxydharzen oder ungesättigten Polyesterharzen als auch bei anorganischen Systemen mit hydraulischen Bindemitteln festgestellt werden.

Die Fäden und Fasern der vorliegenden Erfindung sind in Patentanspruch 1 definiert.

Zur Charakterisierung dieser neuartigen Eigenschaft der erfindungsgemässen Fäden und Fasern wurde die Verände5

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rung der physikalischen Eigenschaften in einem Portland-Zementfiltrat bei höheren Temperaturen und einer Einwirkungszeit über mehrere Stunden ausgewählt. Ein derartiges Filtrat zeigt eine Reihe von Vorteilen, die bei einem Test mit organischen Substanzen nicht erzielt werden können. Unter der Einwirkung des Portland-Zementfiltrats tritt eine leichte Quellung und ein hydrolytischer Angriff auf die Fasern auf. Die zu prüfenden Fasern können von dem Filtrat in einfacher Weise abgetrennt werden, während ein Herauspräparieren aus abhärtenden Massen auf organischer Basis zu erheblichen Fehlern Anlass geben kann.

Der Einsatz reiner Monomermischungen, die z.B. durch den Zusatz von Inhibitoren an der Polymerisation gehindert werden, führt zu Konzentrations- und Diffusionsverhältnissen, die mit der Praxis nicht übereinstimmen.

Für die Herstellung der erfindungsgemässen Fäden und Fasern sind folgende Voraussetzungen erforderlich:

1. Die fadenbildende Substanz muss zu wenigstens 98, vorzugsweise 99 Gew.-% aus Acrylnitrilbausteinen bestehen.

2. Die Relative Viskosität der fadenbildenden Substanz muss zwischen 2,5 und 6,0, vorzugsweise zwischen 2,6 und 3,5 liegen.

3. Die Gesamtverstreckung der von der Düse abgezogenen Fäden muss mindestens 1:9 betragen, wobei die Verstreckung in eine Nassverstreckung in heissen Bädern und in eine Nachverstreckung nach dem Trocknen aufgeteilt ist und die Nachverstreckung unter trockener Hitze mit einem Verstreckverhältnis von mindestens 1:1,5 erfolgen muss.

4. Nach der abschliessenden Verstreckung unter trockener Hitze müssen die Fäden durch Anwendung von trockener Hitze ohne Zulassung eines Schrumpfes fixiert werden. Die dabei benötigten Temperaturen liegen im Bereich von 170 bis 280, vorzugsweise 180 bis 250 °C.

Unter diesen Bedingungen werden Fäden und Fasern erhalten, die sich durch hohe Reissfestigkeiten von 50 bis 100 cN/tex, vorzugsweise 55 bis 80 cN/tex, durch einen niedrigen Kochschrumpf von kleiner als 5%, vorzugsweise kleiner als 3% und durch Reissdehnungen bis maximal 15, vorzugsweise maximal 12%, auszeichnen. Die erhaltenen Fasern und Fäden besitzen ausserdem eine ausgezeichnete Stabilität gegen Einwirkung quellend und hydrolytisch angreifender Medien. Nach einer 24stündigen Behandlung in einem 90 °C heissen, wässrig alkalischen Medium, hergestellt durch Extraktion von 150 g Portlandzemertt mit 1 1 Wasser, und anschliessendem Waschen und Trocknen besitzen die Fasern noch einen Anfangsmodul von wenigstens 900 cN/text, vorzugsweise von wenigstens 100 cN/tex, bezogen auf 100% Dehnung. Die so geprüften Fäden und Fasern schrumpfen bei dieser Heissnassalkalibehandlung um weniger als 5%.

Beste Verstärkungseigenschaften zeigen Fasern, die nicht mehr als 1% unter diesen Heissnassalkalibedingungen schrumpfen. Auch dieses Ergebnis ist überraschend, da bisher angenommen wurde, dass zumindest ein Teil der beobachteten Verstärkungseffekte bei Verbundwerkstoffen darauf beruht, dass die eingesetzten Fasern bei dem Abbinde- oder Polymerisationsprozess vorzugsweise einen höheren Schrumpf aufweisen sollten, der zu einer Art Vorspannung des Verbundwerkstoffes und damit zu einer besseren Verfestigung führt.

Die erfindungsgemässen Fäden und Fasern eignen sich besonders gut als Verstärkungsfäden oder -fasern bzw. in Form von Geweben, Gewirken oder Vliesen zur Herstellung von verstärkten organischen oder anorganischen Werkstoffen. Besonders vorteilhaft sind diese Produkte zur Herstellung von hydraulische Bindemittel enthaltenden Produkten mit feiner Hohlraumstruktur. Sie eignen sich aber auch zur Herstellung von Filtern oder Filtergeweben oder als Grundgewebe zur Herstellung von beschichteten Geweben.

Die Erfindung umfasst ebenfalls das in Patentanspruch 2 definierte Verfahren zur Herstellung der neuen Fasern und Fäden durch einen Nass- oder Trockenspinnprozess, wobei die Nassverstreckung der gesponnenen Fäden vor, während oder nach der Waschbehandlung erfolgen kann, die Fäden anschliessend getrocknet und dann einer Heissverstreckung unterzogen werden. Die Fäden werden gegebenenfalls in Kabel- oder Strangform, auf heissen Walzen unter Spannung getrocknet und anschliessend einer Kontaktverstreckung von mindestens 1:1,5 unterworfen, wobei die effektive Gesamtverstreckung wenigstens 1:9 beträgt. Unter einer Kontaktverstreckung soll hierbei das Verstrecken im trockenheissen Zustand z.B. unter Einsatz von Flächenheizkörpern verstanden werden.

Nach der Kontaktverstreckung werden die Fäden ohne Zulassung eines Schrumpfes durch Einwirkung trockener Hitze fixiert. Dies kann beispielsweise auf rotierenden heissen Walzen, auf Bügeleisen, in einem Heissluftkanal oder aber durch Infrarotstrahlung erfolgen.

Als Polymerrohstoffe können die nach den üblichen Verfahren hergestellten Fällungs- oder Lösungspolymerisate eingesetzt werden. Je nach den Anforderungen für die Einsatzgebiete können sowohl Homo- als auch Copolymerisate des Acrylnitrils Verwendung finden. Bei den eingesetzten Monomeren sollte auf eine möglichst hohe Reinheit geachtet werden. Als Comonomere eignen sich alle mit Acrylnitril copoly-merisierbaren ungesättigten Verbindungen.

Eingesetzt werden Polymere, deren relative Lösungsviskositäten - gemessen in 0,5%igen Dimethylformamidlösungen bei 25 °C - im Bereich von 2,5 bis 6,0 liegen. Besonders gute Ergebnisse unter wirtschaftlichen Bedingungen werden mit Polymeren erzielt, die in einem Viskositätsbereich von etwa 2,6 bis 3,5 liegen.

Bevorzugt sollen die eingesetzten Polymere einen Gehalt von mindestens etwa 99 Gew.-% Acrylnitrileinheiten aufweisen.

Bei der Herstellung der Spinnlösungen sind die Lösebedingungen im allgemeinen so zu wählen, dass möglichst homogene, gelteilchenfreie Spinnlösungen erhalten werden. Zur Überprüfung der Spinnlösungsqualität sind insbesondere Streulichtmessungen unter Einsatz eines Lasers als Lichtquelle geeignet. Nur einwandfreie Spinnlösungen, die sehr geringe Streulichtwerte zeigen, ermöglichen die erfindungsge-mäss benötigten hohen Verstreckungen. Die Spinnlösungen können sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich angesetzt werden. In die Spinnlösung können anorganische oder organische Zusätze eingearbeitet werden, wie z.B. Mat-tierungsmittel, Stabilisatoren, Flammschutzadditive usw.

Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich durch eine hohe effektive Gesamtverstreckung von mindestens 1:9 aus. Bei der Bestimmung der effektiven Gesamtverstreckung werden nur die Nassverstreckung und die Kontaktverstrek-kung berücksichtigt, dagegen ein Schrumpfen der Fäden in Abzug gebracht. In die Werte der Gesamtverstreckung wird der sogenannte Düsenverzug nicht mit aufgenommen, die frischen Spinnfäden, die nach einem Trocken- oder Nassspinn-prozess anfallen, werden vielmehr als unverstrecktes Material gewertet. Die effektive Gesamtverstreckung soll nach dem erfindungsgemässen Verfahren wenigstens 1:9 betragen. Bevorzugt sind effektive Gesamtvestreckverhältnisse von 1:10 bis 1:25.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann auf herkömmlichen Fäden- oder Faserspinnanlagen durchgeführt werden. Neue, bisher nicht übliche Techniken sind nicht erforderlich. Insbesondere ist es nicht notwendig, eine besondere Verstrek-kungskammer einzusetzen, in der die Fäden z.B. in Kabelform der Einwirkung von Dampf unter Druck ausgesetzt werden. Das Verfahren zeichnet sich durch hohe Gesamtverstrek-

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kungswerte der frisch gesponnenen Fäden aus, wobei eine effektive Mindestverstreckung von 900% erforderlich ist. Diese effektive Gesamtverstreckung erfolgt in mehreren Stufen. Zunächst werden die Fäden vor, während oder nach dem Auswaschen des Restgehaltes an Lösungsmittel in einem oder gegebenenfalls stufenweise in mehreren insbesondere heissen Bädern nass verstreckt. Die Temperatur der Streckbadmedien, die in der Regel aus Mischungen aus Wasser und dem Lösungsmittel bestehen, sollte im allgemeinen möglichst hoch gehalten werden. Bevorzugt werden Temperaturen wenig unterhalb des Siedepunktes der Badflüssigkeit. Möglich sind aber auch Bäder, die andere Streckbadmedien enthalten, z.B. Glykol oder Glycerin ggf. in Mischung mit dem Polymerlösungsmittel, bei denen auch Strecktemperaturen oberhalb von 100 °C gewählt werden können. Nach dem Strecken und Auswaschen des Restlösungsmittelgehaltes, wobei auch zuerst ausgewaschen und dann gestreckt werden kann, werden die Fäden im allgemeinen in einem Präparationsbad präpariert und in üblicher Weise danach durch die Einwirkung von rotierenden Presswalzenpaaren möglichst weitgehend von anhaftendem Wasser befreit. Die im Präparationsbad aufgebrachte Präparation kann das Streckverhalten der Fäden beeinflussen. Es sollte daher aus bekannten Präparationsmischungen diejenige ausgewählt werden, die eine geringe Faden-Faden-Reibung zeigt.

Anschliessend werden die Fäden unter Spannung auf heissen Walzen getrocknet. Beim Trocknen kann ein geringer Schrumpf, der sich oft für die nachfolgende Verstreckung als günstig erweist, zugelassen werden; bei der Einstellung des Schrumpfes muss aber darauf geachtet werden, dass die Kabel immer unter Spannung über die Trockenwalzen laufen. Die Temperatur der Walzen sollte so gewählt werden, dass das Kabel den Trockner mit einer sehr geringen Restfeuchte von möglichst weniger als 1% verlässt. Es werden Temperaturen im Bereich von 140 bis 200 °C für diese Walzen bevorzugt, dass schliesst jedoch nicht die Anwendung höherer oder niedriger Temperaturen aus. Ebenso kann auf den Walzen mit abgestuften Temperaturen getrocknet werden.

Nach dem Trocknen wird das Spinnkabel unter Anwendung von trockener Hitze noch einmal mindestens auf das l,5fache seiner Länge verstreckt. Die Verstreckung kann ebenfalls in einer oder mehreren Stufen erfolgen. Das Aufheizen des Kabels kann nach den in der Technik üblichen Verfahren, z.B. durch das Umlaufen heisser Walzen, durch Kontakt über heissen Platten, in einem Heissluftkanal oder auch durch Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, erfolgen. Auch eine stufenweise Verstreckung, bei der verschiedene Aufheizverfahren Anwendung finden, kann angewandt werden.

Die Verstrecktemperaturen werden von der Art des eingesetzten Polymeren und zum Teil von der vorhergehenden Verstreckung und den Trocknungsbedingungen beeinflusst. Geeignet ist im allgemeinen ein Temperaturbereich von etwa 120 bis 250 °C, besonders günstig ist der Bereich von 140 bis 200 °C.

Nach der Verstreckung werden die Fäden durch Einwirkung trockener Hitze bei Temperaturen von 170 bis 280, vorzugsweise 180 bis 250 °C, ohne Zulassung von Schrumpf fixiert. Das Fixieren kann nach den in der Technik üblichen Verfahren z.B. durch das Umlaufen heisser Walzen, durch Kontakt mit heissen Platten, in einem Heissluftkanal oder auch durch Strahlung, insbesondere durch Infrarotstrahlung, erfolgen.

Nach der Fixierung können die Fäden abgekühlt, nach bekannten Verfahren entweder zu Endlosmaterial aufgespult oder zu Fasern mit der gewünschten Schnittlänge zerschnitten werden. Falls es das Einsatzgebiet erfordert, kann vor oder nach dem Schneiden noch eine spezielle Präparation auf die Fäden bzw. Fasern aufgebracht werden.

Die Auswahl der Temperaturen und der Verweilzeit der Fäden beim Fixieren kann einen deutlichen Einfluss auf die erzielbaren physikalischen Eigenschaften der so behandelten Fäden und auf ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber quellend und/oder hydrolytisch wirkenden Stoffen haben. Die optimalen Bedingungen im Einzelfall können jedoch durch einfache Versuche ermittelt werden. Sie werden beispielsweise durch den Titer der Einzelfilamente, die Gesamtfadenstärke, die Güte des Kontaktes mit den beheizten Flächen usw. beeinflusst. Unter der Bedingungen des Beispiels 4 wurden optimale Werte bei Temperaturen des 1. Duos von 190 °C und 230 bis 250 °C beim'2. Duo sowie Verweilzeiten von insgesamt ca. 40 s an den Oberflächen der Walzen beobachtet.

Die nachfolgenden Beispiele sollen zur Erläuterung der Erfindung dienen. Falls nicht anders angegeben beziehen sich Prozentangaben und Teile auf Gewichtseinheiten.

Beispiel 1

Ein Polymer aus 99,4% Acrylnitril und 0,6% Acrylsäure-methylester wurde kontinuierlich zu einer 17%igen Spinnlö-süng in Dimethylformamid gelöst, filtriert und entgast. Von dieser Spinnlösung wurden 351 g/min durch eine Düse mit 2500 Loch, Lochdurchmesser 0,06 mm, in ein Fällbad, das 56% Dimethylformamid (DMF) und 44% Wasser enthielt und 50 °C warm war, gedrückt. Die erhaltenen Fäden wurden mit 6,5 m/min von der Düse abgezogen, in Bädern, die 56% DMF und 44% Wasser enthielten, bei 98° auf das Sechsfache ihrer Länge verstreckt und anschliessend gewaschen. Bei der Wäsche in heissem Wasser wurde ein Schrumpf von 9% zugelassen. Nach dem Durchlaufen eines Avivagebades wurden die Fäden bei 165 °C getrocknet und in mehreren Stufen bei 180 °C auf das 2,4fache ihrer Länge verstreckt. Die Gesamtverstreckung betrug also 1:13,1.

Die so hergestellten Einzelfilamente zeigten folgende Eigenschaften:

Titer: 2,8 dtex Festigkeit: 81 cN/tex Reissdehnung: 8%

Anfangsmodul: 1544 cN/tex Kochschrumpf: 11%

Fäden mit diesen Eigenschaften wurden im Anschluss an die zweite Verstreckung über heisse Platten mit einer Oberflächentemperatur von 230 °C unter Konstanthaltung ihrer Länge fixiert. Nach dem Fixieren wiesen die Einzelfilamente folgende Eigenschaften auf.

Titer: 2,8 dtex Festigkeit: 71 cN/tex Reissdehnung: 10%

Anfangsmodul: 1390 cN/tex Kochschrumpf: 2,0%

Die fixierten und als Vergleich auch die unfixierten Fasern wurden jeweils 24 Stunden mit einem Zementfiltrat, hergestellt aus 150 g Portlandzement und 11 Wasser, bei verschiedenen Temperaturen behandelt. Der wässrige Zementextrakt wies einen pH-Wert von ca. 11,6 auf. Die geprüften Filamente wurden nach der Behandlung kurz mit Wasser abgespült und bei Zimmertemperatur an der Luft getrocknet. Es wurden dann Kraftdehnungsdiagramme bei einer Dehngeschwindigkeit von 100%/min an den Einzelfilamenten aufgenommen und die Anfangsmoduli bestimmt.

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Behandlungstemperatur °C

Anfangsmodul (cN/tex)

Faser fixiert Faser unfixiert (Vergleich)

ohne Behandlung

1390

1544

20

1390

1540

40

1385

1250

70

1265

1110

90

1225

800

Während der Behandlung bei 90 °C schrumpften die fixierten Fasern um 3%, die unfixierten um 12,5%.

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 wurden Fasern mit einem Einzeltiter von 1,3 dtex ersponnen. Dabei musste die Gesamtverstrek-kung auf 1:12,3 reduziert werden-. Die dabei erhaltenen Fasern wurden bei 230 °C fixiert. Es wurden folgende Faserdaten erhalten:

fixiert unfixiert

Titer (dtex)

1,3

1,3

Reissfestigkeit cN/tex

70

78

Reissdehnung %

10

8

Anfangsmodul cN/tex

1370

1490

Anfangsmodul nach

24stündiger Behandlung in

einem Portland-Zementfiltrat

bei 90 °C cNtex

1170

710

Beispiel 3 (Vergleich)

Entsprechend Beispiel 1 wurde ein Polymer versponnen, das jedoch aus 95% Acrylnitril und 5% Acrylsäurementhyl-ester bestand. Bei diesen Fäden musste die Verstreckung nach dem Trocknen etwas reduziert werden, so dass sich eine

Gesamtverstreckung von nur 1:11,7 ergab. Die unfixierten Fasern wiesen einen Anfangsmodul von 1340 cN/tex, die bei 230 °C fixierten einen Anfangsmodul von 1020 cN/tex auf. Nach einer 24stündigen Behandlung bei 90 ° C in dem 5 beschriebenen Portland-Zementfiltrat hatte die unfixierte Faser einen Anfangsmodul von 720 cN/tex und die fixierte einen Anfangsmodul von 740 cN/'tex. Nach dieser Behandlung hatten beide Fasern im feuchten Zustand eine leicht klebrige Oberfläche, die vermuten lässt, dass die Fasern in dem 10 heissen, alkalischen Medium schon leicht anverseift worden waren.

Beispiel 4

1700 g eines Polymeren aus 99,2% Acrylnitril und 0,8% 15 Acrylsäuremethylester wurden in 8300 g DMF diskontinuierlich gelöst. Nach dem Filtrieren und Entgasen dieser Spinnlösung wurden 15,1 g/min durch eine Düse mit 100 Loch, Lochdurchmesser 0,075 m, in ein Fällbad bestehend aus 50% DMF und 50% Wasser bei 50 °C, gedruckt. Die erhaltenen 20 Fäden wurden mit 5,5 m/min aus dem Fällbad abgezogen und in einem Verstreckbad aus 60% DMF und 40% Wasser bei 99 °C auf 29,3 m/min verstreckt. Die Fäden wurden dann gewaschen, aviviert und auf 2 Duos mit Oberflächentemperaturen von 140 und 185 °C unter Zulassung eines Schrumpfes 25 von 0,6 m/min getrocknet. Vom 2. Duo wurden die Fäden mit 33,3 m/min abgezogen und über 4 heisse Platten mit Temperaturen von 150,160, 160 und 175 °C auf 91,9 m/min verstreckt. Die Gesamtverstreckung betrug also 1:16.5.

Anschliessend wurden diese Fäden unter Ausschluss von 30 Schrumpf auf 2 beheizten Duos fixiert. Der Durchmesser der Duos betrug jeweils 180 mm, die Fäden wurden 42 mal um das 1. und 39 mal um das 2. Duo geführt. Die Eigenschaften der Einzelfilamente der erhaltenen Fäden in Abhängigkeit von den angewandten Fixiertemperaturen vor und nach einer 35 24stündigen Behandlung in einem 90 °C heissen wässrigen Zementfiltrat sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt worden. Der Titer der Filamente betrug jeweils 2,8 dtex.

Fixiertemperaturen Fasereigenschaften

Duo 1 Duo 2 Festigk. Dehnung A-Modul

°C °C cN/tex % cN/tex

Fasereigenschaften nach 24 h Behandlung mit Zementfiltrat von 90 °C Festigk. Dehnung A-Modul Schrumpf cN/tex % cN/tex während der

Behandlung

%

190

190

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10

1321

75

12

1036

2

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210

80

10

1411

75

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1054

1

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230

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1482

82

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1160

1

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250

82

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1446

80

12

1143

0,5

220

250

80

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1286

68

11

1018

0

G

Claims (4)

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1. Fixierte Fäden und Fasern aus Acrylnitrilhomo- oder -copolymeren, dadurch gekennzeichnet, dass die fadenbildende Substanz wenigstens aus 98 Gewichtsprozent Acrylni-trileinheiten aufgebaut ist, die relative Viskosität der fadenbildenden Substanz, gemessen als 0,5 gewichtsprozentige Lösung in Dimethylformamid bei 25 °C, im Bereich zwischen 2,5 und 6,0 liegt, die Fasern und Fäden eine Reissfestigkeit von mehr als 50 cN/tex, einen Kochschrumpf von unter 5% und eine Reissdehnung von höchstens 15% aufweisen und der Anfangsmodul der Fasern und Fäden nach einer wässerigalkalischen Behandlung bei 90 °C während 24 Stunden grösser als 900 cN/tex, bezogen auf 100% Dehnung, ist.

2. Verfahren zur Herstellung von Fäden und Fasern nach Patentanspruch 1, durch einen Nass- oder Trockenspinnpro-zess, eine mehrstufige Verstreckung und eine Fixierung der Fäden, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Düse abgezogenen Fäden vor, während oder nach der Wäsche nass verstreckt, unter Spannung auf heissen Walzen getrocknet und unter Einwirkung trockener Hitze nachverstreckt werden, wobei bei einer Nachverstreckung von mindestens 1:1,5 die Gesamtverstreckung mindestens 1:9 beträgt und die Fäden nach der Nachverstreckung ohne Zulassung eines Schrumpfes durch Einwirkung trockener Hitze bei 170 bis 280 °C fixiert werden.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverstreckung bei 140 bis 200 °C erfolgt.

4. Verfahren nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung bei 180 bis 250 °C erfolgt.