DE1494635C - Verfahren zur Herstellung von Faden aus einem Polymerengemisch - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Faden aus einem PolymerengemischInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus einem Gemisch aus Polyamid und einer
polymeren cyclischen Vinylverbindung oder aus einem Hohlräume aufweisenden Polyamid durch Schmelzverspinnen
des Polymerisatgemisches und Verstrecken der erhaltenen Fäden, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß man ein Gemisch aus A) einem Homo- oder Misch polyamid oder einem hauptsächlich Polyamideinheiten
enthaltenden Mischpolykondensat (A-PoIymeres) und B) einer polymeren cyclischen Vinylverbindung
oder einem im wesentlichen eine cyclische Vinylverbindung enthaltenden Mischpolymerisat (B-Polymeres)
bei einer Temperatur zwischen 230 und 31O0C schmelzverspinnt und im Falle der Herstellung
von Hohlräume aufweisenden Polyamidfäden aus den beim Schmelzspinnen erhaltenen Fäden vor
oder nach dem Strecken durch Behandeln mit einem das B-Polymere lösenden Lösungsmittel, das jedoch
ein Nichtlösungsmittel für das A-PoIymere ist, das
B-Polymere herauslöst und entfernt.
Hauptziel der Erfindung ist die Verbesserung des Young-Moduls von Mischfäden sowie die Herstellung
der erfindungsgemäß gewünschten Mischfäden in sehr stabilem Zustand unter Zugrundelegung von besonderen
Herstellungsbedingungen und die Schaffung hohler Fäden.
Es ist bereits gut bekannt, daß Polyamidkondensate ausgezeichnete physikalische Eigenschaften haben.
Ungünstig ist jedoch, daß sie einen niedrigen Young-Modul haben, insbesondere in warmem Wasser (40
bis 500C). Bekanntlich sind sie wegen ihres niedrigen Young-Moduls und anderer ausgezeichneter physikalischer
Eigenschaften gut für die Strumpfherstellung geeignet.
Andererseits ist die Verwendungsmöglichkeit entsprechend
der Tatsache begrenzt, daß sie nicht so einen Young-Modul aufweisen wie Polyesterfäden und daß
sie vergleichsweise hygroskopisch sind, so daß sie für Textilien nicht knitterarm genug sind. Insbesondere
haben sie nach dem Waschen und Plissieren keine ausreichende Knitterschutzeigenschaften. Darüber hinaus
wurden in letzter Zeit Untersuchungen über die Herabsetzung der Herstellungskosten von Hochmolekularen
des Polyamidsystems angestellt, die unter anderem zu dem »Snir-Verfahren« und dem Photoenergieverfahren
geführt haben, so daß die Senkung der Herstellungskosten für hochmolekulare Polyamide ein
technisch wichtiges Problem geworden ist.
Wenn der Young-Modul für aus Α-Kondensat erhaltene Fäden und gleichzeitig die Knitterbeständigkeit,
vor allem nach dem Waschen, erheblich verbessert und darüber hinaus die Herstellungskosten für
diese Hochmolekularen gesenkt werden können, so ergibt sich daraus eine Entwicklung, die weit über das
bisher Erreichte hinausgeht.
Nach zahlreichen Untersuchungen über die Ausschaltung dieser. Schwierigkeiten wurde eriindungsgemäß
festgestellt, daß aus einem Mischpolymerisat aus Α-Kondensat und B-Polymerisat bestehende
Fäden das erwähnte Problem vollständig lösen und daß außerdem noch ein überaus einfaches Verfahren
ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird das B-Polymerisat, das gegenüber den Hochmolekularen des Polaymidsystems
an sich vergleichsweise spröde und zur Faserherstellung ungeeignet-ist, mindestens zu 5°/0 dem A-Kondensat
beigemischt, wonach die Mischung in Luft oder in ein Fällbad gepreßt wird. Die entstehenden Fäden sind
gegenüber Fäden aus Α-Kondensat allein hinsichtlich des Young-Moduls und ihrer Knitterbeständigkeit
deutlich verbessert. Darüber hinaus liegen ihre Herstellungskosten etwa 5 bis 100/o unter den für Fäden
aus Α-Kondensat allein. Außerdem weisen sie sämtliche günstigen Eigenschaften des Α-Kondensates auf,
so daß eine Reihe von wesentlichen Vorteilen gegeben ist. Die beiden hochmolekularen Stoffe können jedoch
nicht nur einfach miteinander vermischt werden. Es müssen vielmehr verschiedene Grundbedingungen erfüllt
sein: Eine der beiden miteinander zu vermischenden hochmolekularen Substanzen muß einen sehr
hohen Young-Modul aufweisen und hydrophob sein. Weiterhin müssen beide hochmolekularen Stoffe im
geschmolzenen Zustand vergleichsweise stabil sein, damit keine plötzlichen Zersetzungen . verursacht
werden. Schließlich müssen sie noch sehr gut miteinander mischbar sein. Eine weitere Grundbedingung
ist auch, daß die Spinnlösung stabil ist und daß beim Strecken der Fäden nach dem Spinnen die Strecktemperatur
der beiden Substanzen annähernd gleich ist, ferner darf die Kristallisation des A'-Kondensates nicht
gestört werden. Durch die Erfindung werden die beschriebenen Bedingungen erfüllt, so daß alle Vorteile
dieser Bedingungen voll zum Vorschein kommen. Das Mischen von Α-Kondensat und B-Polymerisat nach
der Erfindung kann auf verschiedenem Wege erfolgen. Beispielsweise können beide Stoffe oder auch nur einer
von ihnen in feinverteiltem Zustand miteinander vermischt werden, oder es werden Flocken aus ihnen hergestellt
und zu Körpern gewünschter Form verformt. Beide Hochmolekularen können auch in geschmolzenem
Zustand miteinander vermischt und verformt werden.
Andererseits ist es jedoch zur Erreichung gut gemischter
Fäden durch stabiles Spinnen unter Verwendung einer Mehrlochdüse notwendig, die Temperatur
in der Nähe der Düse auf 200 bis 31O0C zu
halten und auch die Temperatur im Ziehbereich unterhalb der Düse einzustellen, d. h., es wurde gefunden,
daß es äußerst günstig für das Spinnen von Mischfäden
nach der Erfindung ist, die Temperatur im Ziehbereich um mehr als 100C, vorzugsweise 200C, niedriger
als in üblichen Fällen zu halten, bei denen die Temperatur nicht festgelegt ist. Die untere Grenze sollte
dabei bei etwa Raumtemperatur (300C) liegen.
Tabelle!
Temperatur im Ziehbereich (Entfernung von der Düsenfläche)
Temperatur im Ziehbereich (Entfernung von der Düsenfläche)
Ohne Verwendung einer Kühlkappe
Hei Verwendung einer Kühlkappe
zur I'liislcllung der Temperatur
im /idibereich (Bedingung nach
zur I'liislcllung der Temperatur
im /idibereich (Bedingung nach
- der l'ilimlung)
TcinperutiinncUort im | I | (an) | Ziehbereich | 6 | Stabiles |
170 | 2 | 90 | Zichverhältnis | ||
0,5 | 150 | 150 | 3 | 70 | |
175 | 110 | 120 | 125 | 38 | 7 |
160 | 90 | 85 | 100 | 40 | 15 |
114 | 80 | 65 | 66 | 30 | 30 |
111) | 55 | 46 | 40 | ||
8l) | 35 | mehr ah 40 | |||
Spinnstabilität
instabil
instabil
stabil
sehr stabil sehr stabil
stabil
sehr stabil sehr stabil
Unter der genannten Bedingung nach der Erfindung kann der Spinnprozeß sehr sicher und in demselben
Ausmaß wie beispielsweise bei dem Feinspinnverzug aus 6-Nylon allein durchgeführt werden. Um erfindungsgemäß
eine noch auffallendere Wirkung zu erzielen, werden gemäß der Tabelle 1 an Hand eines Beispieles
Mischflocken aus 55 Teilen 6-Nylon und 45 Teilen Polystyrol versponnen.
Die erfindungsgemäß erzielbare Wirkung wird aus der vorstehenden Tabelle deutlich, und es ist offensichtlich,
daß nicht nur der Spinnprozeß durch Herabsetzung der Temperatur im Ziehbereich gleichmäßiger
abläuft, sondern daß auch der Feinspinnverzug wesentlich verbessert wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt .
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Düse mit Luftkühlungskappe im Schnitt und
F i g. 2A, 2B und 2C schematische Darstellungen, die die Art der unterschiedlichen Richtungen der von
der Kappe eingeblasenen Kühlluft zeigen.
Die Einstellung der Temperatur im1 Ziehbereich nach
der Erfindung kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine Ausführungsart ist in Fig. 1 gezeigt, wobei 1
eine Düse mit 100 Löchern von beispielsweise 0,2 mm Durchmesser, 2 den Ziehbereich, 3 eine Kühlkappe,
4 ein Zuleitungsrohr für Kühlluft von beispielsweise 25° C und 5 den Temperaturmeßort (Tab. 1) darstellt.
Luft oder inerter Dampf können durch das Zuleitungsrohr
4 in die perforierte Kappe 3 geführt und zur Einstellung
der Temperatur im Ziehbereich 2 in diesen eingespritzt werden. In anderen Beispielen kann Kühlwasser
oder -flüssigkeit um das Äußere des Ziehbereiches kreisen.
Wenn zur Regulierung der Temperatur im Ziehbereich Luft oder inerter Dampf verwendet werden,
kann dies auf verschiedene Weise geschehen, wie beispielsweise in Fig. 2A, 2B und 2C gezeigt, wobei
die Strömungsrichtung des aus der Kühlkappe 3 austretenden Kühldampfes in Abhängigkeit vom Ziehbereich
2 der Düse 1 wechselt.
Das Strecken des Mischfadens nach der Erfindung kann bei einer über dem Schmelzpunkt des B-Polymerisates
liegenden Temperatur geschehen, denn für diesen Fall wurde gefunden, daß sehr viel bessere mechanische
Eigenschaften erzielt werden können. Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften rührt
nicht allein von dem Ansteigen des Anteiles an A-Kondensat entsprechend dem Ansteigen des Streckverhältnisses,
sondern auch von dem Ansteigen des Anteiles an B-Polymerisat her.
Um den Mischfäden nach der Erfindung ausgezeichnete mechanische Eigenschaften zu verleihen, ist es
notwendig, die Fäden bei einer Temperatur über 75° C und 5°C unter dem Schmelzpunkt des A-Kondensates
mit einem Gesamtstreckenverhältnis von mehr als dreimal und weniger als zehnmal zu strecken. Insbesondere
wenn das Strecken in zwei Stufen durchgeführt wird, sind die Fäden sehr viel besser hinsichtlich Transparenz,
Lustre und physikalischen Eigenschaften (Zerreißfestigkeit, Young-Modul und Elastizität) gegenüber
dem einfachen Strecken. Besonders günstig ist es, wenn die erste Streckstufe dieses Zweistufenstreckens bei
130 bis 1950C (um das 2- bis 6fache) und die zweite
Stufe bei 195 bis 23O°C (um das 0,2- bis 3Liche) durchgeführt
werden. Dieses Strecken kann in Luft, überhitztem Dumpf oder anderem Dampf, Wasser, GIycerin,
Polyäthylenglykol und anderen anorganischen oder organischen Flüssigkeiten oder deren Lösungen
durchgeführt werden sowie in geschmolzenem Metall oder gehefteten Metallischen. Durch- Verwendung
dieser Medien kann das Strecken sogar in zwei oder mehr Stufen durchgeführt werden. Außerdem kann das
Strecken ausgeführt werden, indem man vorher auf die Fäden eine organische oder anorganische Flüssigkeit
oder deren Lösungen aufbringt. Erforlichenfalls können die Fäden anschließend einer Hitzebehandlung,
einem Heißschrumpfen oder einem Schrumpfen in heißem Wasser unterzogen werden.
.Es ist auch möglich, dem Gemisch nach der Erfindung
ein Stabilisierungsmittel (Vergilbungsschutz),
Gleitmittel oder Weichmacher (Lösungsmittel), Farbstoffe und Pigmente zuzusetzen.
Wenn die Mischfäden nach der Erfindung in ein Lösungsmittel für das B-Polymerisat, das ein Nichtlösungsmittel
für das' A-K.ondensat sein muß, zum Herauslösen und Entfernen des B-Polymerisates getaucht
werden, können besondere Hohlfaden mit zahllosen feinen Höhlen erzielt werden. Die Entfernung
des B-Polymerisates kann vor oder nach dem Strecken oder nach dem Ausbilden zu Formkörpern vorgenommen
werden. Für die Extraktion des B-Polymerisates werden Lösungsmittel wie aromatische Verbindungen,
Tetrahydrofuran, Dioxan, Chloroform, Äthylendichlororid verwendet. Erfindungsgemäß zu
verwendende Polyamide sind 6-Nylon, 6-6-Nylon, 7-Nylon, 11-Nylon und dergleichen verschiedene
Polyamide. Als Kokondensate mit Polyamid als Hauptkomponente können Ester, Äther und Harnstoffverbindungen
mit einem Schmelzpunkt vorzugsweise über 16O0C verwendet werden. Erfindungsgemäß zu
verwendende B-Polymerisate sind Styrol, Vinyltoluol, Chlorstyrol, Dichlorstyrol, Acenaphthylen, a-Methylstyrol
allein oder deren Kopolymerisate oder Sulfonate oder Kopolymerisate der genannten cyclischen Vinyl-Verbindungen
wie Vinylchlorid, Acrylnitril, Styrol und Propylen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert.
55 Teile Polyamid (6-Nylon) und 45 Teile Polystyrol wurden vermischt und in eine schnell komprimierende
Schneckenpresse gegeben, die zum Schmelzen .des Gemisches auf 2700C erhitzt war. Dann wurde sie
durch eine Düse mit 300 Löchern von 0,2 mm Durchmesser versponnen, wobei die Temperatur der Metallplatte
260° C und die Einbringmenge 400g/min betrugen. Die Temperaturen im Ziehbereich waren
folgende:
Temperatur
im Ziehbereich (0C)
Temperaturmeßort
(Abstand von der Düsenfliiehe in cm)
(Abstand von der Düsenfliiehe in cm)
0,5 I 1 1 3 I 5 I 7
60
55
In diesem Fall betrug die Fördergeschwindigkeit 1033 m/min, und die Spinnstabälität war, ähnlich wie
in Tabelle I angegeben, sehr gut.
, Beispiel 2
Mischflocken aus CO Teilen Polyamid (6-6'Nylon)
urd 40 Teilen Polystyrol wurden in eine auf 290°C erhitzte Schneckenpresse eingegeben, und nach Schmelzen
und Mischen des Gemisches wurde dieses durch eine Düse mit 300 Löchern von 0,25 mm Durchmesser
bei einer Spinntemperatur von 280° C und einer Fördermenge von 300 g/min versponnen, wobei zur Erniedrigung
der Temperatur gemäß der folgenden Tabelle Kühlluft in .den Ziehbereich -eingeblasen
wurde. ; ■
Temperaturmeßort (Entfernung von der Düsenfläche in cm)
0,5 I 1 .1 3 I 5 I 7
Maximale
Fördergeschwindigkeit
Fördergeschwindigkeit
Temperatur im nicht gekühlten Ziehbereich (0C)
Temperaturen im gekühlten Ziehbereich (0C)
170
100
100
140
80
80
120
60
60
90
45
45
200 m/min, instabil
700 m/min
700 m/min
Aus den vorstehenden Tabellen wird deutlich, daß die Erniedrigung der Temperatur im Ziehbereich durch
Kvlilurg die Ziehfähigkeit stark beeinflußt und eine
sehr gute Spinnstabilität gewährleistet.
Ein durch Schmelzen und Mischen von 6 Teilen FoI) styrol und 5 Teilen 6-Nylon in einer Schneckenpresse
gesponnener Faden wurde in heißer Luft von . 2C5CC im das 4,9fache gestreckt, wonach der Faden
eine Trcckenzerreiifestigkeit von 3,5 g/d, eineTrocken-(ftrrtaikeit
von 40°/0 und einen Young-Modul von
<0 g/d zeigte.
B e i s ρ i e 1 4
Ein Mischfaden aus 50 Teilen 6-Nylon und 50 Teilen Polystyrol (Polymerisationsgrad 26C0) wurde in Luft
von 1600C um 3C0 % und dann in Luft von 2100C
um 60% gestreckt. Der so erhaltene Mischfaden zeigte sehr gute Transparenz, eine Zerreißfestigkeit von
6,2 g/d, eine Dehntaikeit von 18,5°/O und einen
Ycung-Mcdul vcn 55 g/d. ·
Ein Mfcctfadcn aus CO Teilen 6-6-Nylon und
40 Teilen Polystyrol (Poljmerisationsgrad 25C0) wurde
in Luft >cn lfOcC um 250°/0 und dann in Luft von
2C5CC tm ICO °/0 gestreckt. Danach hatte der Faden
eine sehr gute Transparenz und eine Zerreißfestigkeit
von CO g/d, eine Dehnbarkeit von 20°/0 und einen
/Ycurig-Mcdul \on 60 g/d.
CO Teile C-Kjlon-Flccken und 40 Teile Vinyltoluolflccken
wurden >cjini£cht und in eine Schneckenpresse
von CCirm Durchmesser zum Schmelzen und
Mischen bei 2SG°C eingegeben urd durch eine Düse mit <0 Lectern von 0,3 rrm Durchmesser in Luft gesponr.en.
Die Fäden wuiden mit einer Geschwindigkeit von 6CO m/min aufgewickelt urd in Luft von
2000C- um das 5fache gestreckt, wonach sie eine Zerreißfestigkeit von 3,5 g/d und eine Dehnbarkeit
von 20°/0 aufwiesen.
Be i sp i el 7
Die gemäß Beispiel 5 erhaltenen Fäden wurden in Eenzol von 75°C für 1 Stunde getaucht, wobei das
Polystyrol in den Fäden fast vollständig herausgelöst und entfernt wurde. Danach hatten die Fäden zahllose
feine Hehlen mit kreisrundem Querschnitt, ohne daß sich der Querschnitt des Fa'dens veränderte. Die Po-
rosität betrug 38°/0, die Trockenfestigkeit 6,5 g/d und
die Trockendehnbarkeit 27 °/„.
Ein Gemisch aus 50 Teilen 6-Nylon, 45 Teilen Polystyrol und 5 Teilen Weichmacher wurde in eine
Schneckenpresse von 40 mm Durchmesser zum Schmelzen und Mischen bei 280° C eingegeben und
as durch eine Düse mit 40 Löchern von 0,3 mm Durchmesser
in Luft versponnen. Die Fäden wurden mit einer Geschwindigkeit von 800 m/min aufgewickelt.
Danach wurden sie bei 2CO0C um das 5fache gestreckt
und zu Fasern (rundum web) von 5 cm Länge geschnitten. Diese wurden mit Dimethylsulfoxyd imprägniert
und bei 12O0C heißgepreßt und dann in Toluol von 90°C für 1 Stunde getaucht, um das Polystyrol
herauszulösen. Es wurde ein silberweißer, weicher und haltbarer lederartiger Bogen erhalten.
35
40
45
55
6o
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Fäden, bestehend aus einem Gemisch aus Polyamid und
einer polymeren cyclischen Vinylverbindung oder aus einem Hohlräume aufweisenden Polyamid
durch Schmelzverspinnen des PölymerisatgemiT sches und Verstrecken der erhaltenen Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß man ein
Gemisch aus A) einem Homo- oder Mischpolyamid oder einem hauptsächlich Polyamideinheiten enthaltenden
Mischpolykondensat (A-Polymeres) und B) einer polymeren cyclischen Vinylverbindung
oder einem im wesentlichen eine cyclische Vinylverbindung enthaltenden Mischpolymeriast (B-Polymeres)
bei einer Temperatur zwischen 230 und 310° C schmelzverspinnt und im Falle der Herstellung
von Hohlräume aufweisenden Polyamidfäden aus den beim Schmelzspinnen erhaltenen ■:
Fäden vor oder nach dem Strecken durch Behandeln mit einem das B-Pplymere lösenden Lösungsmittel,
das jedoch ein Nichtlösungsmittel für das A-Pohymere ist, das B-Polymere herauslöst
und entfernt. i
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Schmelzspinnen die Temperatur
im Ziehbereich (Bereich, den die Fäden etwa 10 cm von der Düsenaustrittsfläche entfernt
passieren) durch Kühlen so einstellt, daß sie um mindestens 100C unter der in Abwesenheit einer
Temperaturregulierung sich einstellenden Temperatur, minimal jedoch etwa bei Raumtemperatur
(3O0C) liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fäden bei einer Temperatur
über 95° C und 5° C unter dem Schmelzpunkt des Α-Polymeren um mindestens das 3fache
und höchstens das lOfache streckt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fäden in einer ersten Stufe
bei 130 bis 1950C um das 2- bis 6fache und dann in einer zweiten Stufe bei 200 bis 230° C um das
0,2- bis 3fache streckt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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