DD255957A1

DD255957A1 - Verfahren zur herstellung von acrylfasern fuer den einsatz in hydraulischen bindern

Info

Publication number: DD255957A1
Application number: DD29616586A
Authority: DD
Inventors: Klaus-Juergen Schoening; Ursula Kuehne; Juergen Ausborn; Dietrich Radke; Werner Schmidt; Eberhard Peter; Gerhard Siegemund; Thea Wallstab
Original assignee: Engels Chemiefaserwerk Veb
Priority date: 1986-11-11
Filing date: 1986-11-11
Publication date: 1988-04-20
Also published as: DD255957B5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Acrylfasern für den Einsatz in hydraulischen Bindern. Ziel und Aufgabe ist es, Verfahrensparameter aufzuzeigen, die im Rahmen der technologischen Möglichkeiten der Nassspinntechnologie den Elementarfäden Eigenschaften verleihen, die für die Verarbeitung der Acrylfasern nach der Hatschek-Technologie erforderlich sind. Erfindungsgemäî wird das dadurch gelöst, dass Acrylfäden mit Elementarfadeneinheiten von 1 dtex bis 5,6 dtex so gereckt werden, dass das Verhältnis von Nass- und Trockenreckung 11,3 bis 46,5 beträgt, 70% der Entwässerung im ersten Drittel der Trocknungszeit erfolgen, anschlieîend die Fäden derart verformt werden, dass der Quotient aus Bogenhöhe zu Bogenlänge 0,01 bis 1 beträgt und bei einer Schnittlänge von 10 mm ein begrenzter Schlankheitsgrad eingehalten wird.{Acrylfasern, Nassspinntechnologie, Zusatzstoff für Zementplatten, Reckung, Trocknung}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Polyacryl nitrilfasern werden in zunehmendem Maße für technische Anwendungen eingesetzt. So ist bekannt, sie in organischen oder anorganischen Matrizen zur Erhöhung der Festigkeiten bei Zug- und Biegebeanspruchung einzusetzen. Faserverstärkte Zementprodukte bestehen vorwiegend aus Asbest und Zement. Ihre Herstellung erfolgt nach dem Hatschek-Verfahren (OE-PS 59701). Auf Grund der gesundheitsgefährdenden Eigenschaften des Asbests ist eine Substitution durch andere Faserstoffe dringend erforderlich. So ist es notwendig, neue, für die derzeit existierenden Verarbeitungstechnologien paßfähige Verstärkungsprodukte zu finden. Für den Einsatz im Bekleidungssektor entwickelte Fasern sind für das Einsatzgebiet der Zementverstärkung ohne eine spezielle Modifizierung nicht geeignet. Zur Herstellung von Polyacrylnitrilfasern als Verstärkungsfasern verwendet man in der Regel spezielle Polymere, kombiniert mit modifizierten Spinn- und Nachbehandlungstechnologien (Chemiefasern/Textilind. [1983] 2, S. 106, Chemiefasern/Textilind. [1983] 12, S. 839, 842-846). Nach DE-OS 3027844 erhält man hochmodulige Polyacrylnitrilfasern, die als Zusatzstoff für faserverstärkte Zementprodukte geeignet sind, durch Verwendung von sowohl Homo- als auch Copolymerisaten mit sehr hoher Reinheit und erhöhtem Molekulargewicht, ausgedrückt durch LV-Werte von 1,85-6,0. Die Effektivität dieser Verfahren wird jedoch erheblich gemindert, da die Herstellung von Polyacrylnitril mit erhöhten LV-Werten die Raum-Zeit-Ausbeute in der Polymerisation merklich verringert.

InJP-PS 85112656 wird eine Acrylfaser als Zementzusatz dadurch hergestellt, daß 30 bis 100Gew.-Teile eines anorganischen Pulvers der Teilchengröße von 0,02 bis ΙΟ,ΟμΓΠ zum Polymeren zugesetzt wird. Die homogene 45%ige Lösung wird in wäßrige Salpetersäure extrudiert. InJP-PS 85112657 wird eine Acrylfaserherstellung für den Einsatz im Zementsektor beschrieben. Dabei werden Silika, Kaolin und Talkum als Zusatzstoffe verwendet. Die Faser ist charakterisiert durch kugelförmige Vorsprünge auf der Faseroberfläche mit einem mittleren Krümmungsradius von über 2μ. Die JP-PS 85112658 beinhaltet die Herstellung einerflammfesten Acrylfaser als Asbestsubstitut. Die Faser besitzt eine vernetzte Carboxy !struktur durch Wärmebehandlung der Acrylfasern in wäßriger Hydrazinlösung.

Aus DE-OS 3424312 und DE-OS 3146261 ist zu entnehmen, daß ebenfalls mit anorganischen Zuschlägen von 0,5 bis 20Gew.-% bei 5°C bis 95⁰C gearbeitet wird.

Alle bisher beschriebenen Verfahren haben den Nachteil, daß sie durch die erforderlichen Modifizierungen einen erheblichen technologischen Mehraufwand erfordern.

Bisher ist kein technologisches Regime bekannt, das mit einfachen technisch-technologischen Mitteln, die Herstellung einer als Zusatz zu hydraulischen Bindern geeigneten Acrylfaser gestattet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein einfaches und ökonomisches Verfahren zur Herstellung von Acrylfasern, die für den Einsatz in asbestzementanalogen Erzeugnissen geeignet sind, aufzufinden. Durch Zumischung dieser Fasern sollen in der Zementmatrix Eigenschaften eingestellt werden, die dem Verhalten der Asbestfasern entsprechen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahrensschritte speziell für das Wassernaßspinnverfahren aufzuzeigen, nach denen sich Acrylfasern mit optimalen Oberflächeneigenschaften für den Einsatz in hydraulischen Bindern zur vollen Ausnutzung der zur Erhöhung der Stoßfestigkeit — Schlagarbeit und Bruchdehnung verliehenen inhärenten Substanzeigenschaften herstellen lassen.

Die Faser muß so spezifisch gestaltet sein, daß eine Verarbeitung nach der Hatschek-Technologie möglich ist und eine gleichmäßige Einbindung in den hydraulischen Binder erfolgt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein sulfonatgruppenhaltiges Polymeres des Acrylnitril mit einer Elementarfadenfeinheit von 1 dtex bis 5,6 dtex nach dem Wassernaßspinnverfahren versponnen und das entstehende Faserkabel in mehreren Stufen, darunter mindestens je eine Naß- und eine Trockenreckstufe, derart gereckt wird, daß bei einer minimalen Naßreckung von 680% das Verhältnis von NaßreckungzuTrockenreckung 11,3 bis 46,5 beträgt. Unter Zulassung eines Gelschrumpfes von 12% bis 22% wird das Elementarfadenkabel 1,8 bis 3,8 min nach dem Durchlüftungsprinzip getrocknet, wobei 70% der Entwässerung im ersten Drittel der Trocknungszeit erfolgt und anschließend der Trockenreckstufe zugeführt. Danach wird das Fadenkabel mit geeigneten Finishpräparaten ausgerüstet und derart durch einen Kräuselmechanismus verformt, daß der Quotient aus Bogenhöhe und Bogenlänge zwischen 0,01 und 1 beträgt und auf eine Stapel länge von maximal 10mm geschnitten.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei Einhaltung einer Faserlänge < 10 mm, einem Schlankheitsgrad der Faser aus Faserlänge in mm zu Faserfeinheit in tex von 15,3 bis 100 in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahrensablauf eine Faser erhalten wird, die eine gute Verarbeitung nach der Hatschek-Technologie garantiert. Es wird eine Erhöhung der Schlagarbeit — Stoßfestigkeit und Bruchdehnung des Finalproduktes erreicht.

Ausführungsbeispiel

Eine23,0%ige Lösung eines temärenCopolymeren aus 92,52 M % Acrylnitril 6,4M %Acrylsäuremethylester und 1,08 M Natriumallylsulfonat in Dimethylformamid wurde in einem wäßrigen dimethylformamidhaltigen Koagulationsbad zu Elementarfäden der Feinheit von 1,7 dtex versponnen, um 850% bei 98⁰C in 3 Stufen gereckt, gewaschen und präpariert. Das Elementarfadenkabel wurde in einem Siebtrommeltrockner bei 160⁰C 3,2 min lang bei einer Differenz von Einlauf-zu Auslaufgeschwindigkeit von 8 m/min getrocknet, bei 15O⁰C mittels Kontaktheizwalzen um 30% nachgereckt, finishpräpariert und in einer Stauchkammer so verformt, daß 1 Bogen pro Zentimeter resultierte. Danach wurde das Kabel auf eine Stapellänge von 6mm geschnitten.

Die erhaltenen Acrylfasern waren einwandfrei nach der Hatschek-Technologie verarbeitbar und zeichneten sich auf Grund ihrer Oberflächenstruktur durch eine gute Haftung in der Zementmatrix aus.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Acrylfasern für den Einsatz in hydraulischen Bindern mit Elementarfadenfeinheiten von 1 dtex bis 5,6dtex, durch Naßspinnen eines sulfonatgruppenhaltigen Copolymeren Acrylnitrils, dadurch gekennzeichnet, daß so gereckt wird, daß das Verhältnis von Naßreckung zu Trockenreckung 11,3 bis 46,5 bei einer minimalen Naßreckung von 680% beträgt, der Gelschrumpf während des Trocknungsprozesses zwischen 12% bis 22% liegt und 70% der Entwässerung im ersten Drittel der Trocknungszeit erfolgen, anschließend das Elementarfadenkabel vordem Schneidprozeß derart verformt wird, daß der Quotient aus Bogenhöhe zu Bogenlänge 0,01 bis 1 beträgt und bei einer Schnittlänge von < 10 mm der Schlankheitsgrad in den Grenzen von 5,3 bis 100 gehalten wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Acrylfasern aus sulfonatgruppenhaltigen Copolymeren, die als Asbestsubstitut bei der Fertigung von Zementerzeugnissen, ebenen Platten, Wellplatten und Spritzkörpern verwendet werden.