DD255957B5 - Verfahren zur herstellung von acrylfasern fuer den einsatz in hydraulischen bindern - Google Patents

Description

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei Einhaltung eines Schlankheitsgradesder Faser von 5,3 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

Eine 23,0%ige Lösung eines ternären Copolymeren aus 92,52M % 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 in3 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 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 (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Acrlyfasern für den Einsatz in hydraulischen Bindern mit Elementarfadenfeinheiten von 1 dtex bis 5,6dtex, durch Naßspinnen eines sulfonatgruppenhaltigen Copolymeren des Acrylnitril, 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 bei > 13% bis 22% liegt und 70% der Entwässerung im ersten Drittel der Trocknungszeit erfolgen, anschließend das Elementarfadenkabel vor dem Schneidprozeß derartverformtwird,daßderQuotientausBogenhöhezu Bogenlänge0,01 bis 1 beträgt und der Schlankheitsgrad in den Grenzen von 5,3 bis 100 gehalten wird.

   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. Polyacrylnitrilfasern werden in zunehmendem Maße fürtechnische 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. Auf Grund der gesundheitsgefährdenden Eigenschaften des Asbests ist eine Substitution durch andere Faserstoffe dringend erforderlich. So ist es notwendig, 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. 2, S.106, Chemiefasern/Textilind. ЦЭ83] 12, S.839,842-846). In der DE-AS 1 494664 wird die Herstellung von kontinuierlichen Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten durch Naßspinnen beschrieben, die auf Grund ihrer ausgezeichneten mechanischen Merkmale und Eigenschaften auf technischen Gebieten zur Anwendung kommen. Dabei werden die Fäden im Koagulierbad auf das 2- bis 50fache verstreckt und anschließend in Luft um das 2- bis 3fache und danach in mehreren Stufen in einem geeigneten flüssigen oder gasförmigen Heizmedium weiter langsam und schonend nachverstreckt.

   Die DD-PS 152 588 beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung von Acrylfaserstoff mit hohem Heißluftschrumpf. Die erfindungsgemäße Lösung bezieht sich auf einen Schrumpf während des Trocknens von höchstens 13%. Nach der DE-PS 3210145 weisen diezur Herstellung hydraulischer Bindemittel verwendeten Verstärkungsfasern Schnittlängen von 3 bis 24mm bzw. uneinheitliche Längenverteilungen bis 30mm auf.

   In der DE-PS 3115571 wird die Produktion von Baustoffmischungen zur Herstellung von Formkörpern auf der Basis anorganischer Bindemittel, Polyacrylnitril- oder Modacrylfasern und gegebenenfalls weiteren Fasern beschrieben. Die verwendeten Polyacrylnitril-oder Modacrylfasern weisen Schnittlängen von 0,2 bis 20mm, vorzugsweise 4 bis 15mm auf. 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 bis 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 85112 656 wird eine Acrylfaser als Zementzusatz dadurch hergestellt, daß 30 bis 100Gew.-Teile eines anorganischen Pulvers der Teilchengröße von 0,02 bis 10,0 pm zum Polymeren zugesetzt wird. Die homogene 45%ige Lösung wird in wäßrige Salpetersäure extrudiert. In JP-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 einer flammfesten Acrylfaser als Asbestsubstitut. Die Faser besitzt eine vernetzte Carboxylstruktur 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 technischtechnologischen Mitteln die Herstellung einer als Zusatz zu hydraulischen Bindern geeigneten Acrylfaser gestattet. 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 5,6dtex 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 Naßreckung zu Trockenreckung 11,3 bis 46,5 beträgt. Unter Zulassung eines Gelschrumpfes von > 13% bis 22% wird das Elementarfadenkabel 1,8 bis 3,8min 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 Kräuseimechanismus verformt, daß der Quotient aus Bogenhöhe und Bogenlänge zwischen 0,01 und 1 beträgt.