DE3726211C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Acryl-Fasersträngen, die als Ausgangsmaterial zur
Herstellung von Kohlenstoffasern geeignet sind.
Die erfindungsgemäß hergestellten Acryl-Faserstränge
weisen praktisch keine Koaleszenz auf und sind außerordentlich
gut als Ausgangsmaterial zur Herstellung von
Kohlenstoffasern geeignet.
Bisher sind Acryl-Faserstränge in großem Umfang hergestellt
und als Ausgangsfasermaterialien zur Herstellung von
Kohlenstoffasern verwendet worden.
Acryl-Faserstränge zur Herstellung von Kohlenstoffasern
erhält man aus Polymeren, die wenigstens 90 Gew.-% oder mehr
und vorzugsweise 96 Gew.-% oder mehr Acrylnitril enthalten,
indem man die Stufen des Verspinnens, des Verstreckens und
des Trocknens durchführt.
Als Spinnlösungsmittel verwendet man organische
Lösungsmittel, wie Dimethylformamid (DMF),
Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylacetamid (DMA) oder auch
anorganische Lösungsmittel, wie Zinkchlorid, Salpetersäure oder
Rhodanat. Insbesondere verwendet man als
Spinnlösungsmittel für Acryl-Faserstränge, die zur
Herstellung von Kohlenstoffasern verwendet werden, eine
Zinkchlorid enthaltende, wäßrige Lösung.
Ein wichtiger Faktor, welcher die Qualität von
Acryl-Fasersträngen zur Herstellung von Kohlenstoffasern
beeinflußt, ist das durch die Koaleszenz der Fasern
auftretende Problem. Der Grad der Koaleszenz variiert von
einem Zustand, bei dem die Fäden nur schwach aneinander
anhaften, bis zu einem Zustand, bei dem zwei oder mehr
der Fäden ohne Grenzen miteinander verbunden sind. Eine
solche Koaleszenz der Fasern ergibt einen Faserbruch
während der Herstellung der Kohlenstoffasern, verursacht
ein Auflockern und eine Flockenbildung bei den Strängen
und erniedrigt die Strangfestigkeit und verursacht dadurch
auch Probleme hinsichtlich der Stabilität der
Herstellungsstufen und der Qualität der Faserprodukte.
Deshalb ist es außerordentlich wichtig, bei der
Herstellung von Kohlenstoffasern koaleszenzfreie
Acryl-Faserstränge herzustellen.
Im allgemeinen wendet man beim Naßverspinnen von
Acryl-Fasersträngen folgende Stufen an: Verspinnen,
Lösungsmittelentfernung, Nachverstreckung und Trocknen,
und bei der Herstellung von Acryl-Fasersträngen für die
Verarbeitung zu Kohlenstoffasern hat die Festigkeit des
Rohfasermaterials häufig einen großen Einfluß auf die
Festigkeit der gebildeten Kohlenstoffasern. Infolgedessen
werden die Acryl-Faserstränge zur Herstellung von
Kohlenstoffasern während ihrer Herstellung in den meisten
Fällen stark verstreckt, woduch man Faserprodukte mit
einer hohen Molekularorientierung erhält. Da die
Acryl-Faserstränge zur Herstellung von Kohlenstoffasern
Zwischenproduktfasern
sind, ist dort nicht immer eine
Relaxations-(Schrumpfungs)-Behandlung erforderlich, wie
man sie im allgemeinen für Acryl-Faserstränge für eine
allgemeine Verwendung (z. B. in Stoffen) anwendet, wobei
dieser Schrumpf etwa 30% nach der Beendigung des Trocknens
beträgt, um dadurch die Knotenfestigkeit zu erhöhen. Dies
liegt daran, daß die Relaxationsbehandlung die Relaxation
der Molekularorientierung verursachen würde, die bei
einem Rohmaterial für die Herstellung von Kohlenstoffasern
ungünstig ist, denn die Kohlenstoffasern sollen eine hohe
Festigkeit haben.
Deshalb werden die laufenden Faserstränge in den meisten
Fällen unter Spannung den weiteren Verarbeitungsstufen
unterworfen, bei welchen keine Relaxation der
Molekularorientierung während der Herstellung der Fasern
eintritt.
Wenn man jedoch Acryl-Faserstränge zur Herstellung von
Kohlenstoffasern unter solchen Bedingungen herstellt,
dann tritt häufig eine Koaleszenz der Fasern ein und die
Koaleszenz des Ausgangsfasermaterials ergibt einen Bruch
bei der Verbrennung der Faserstränge während der
Voroxidation und vermindert weiterhin die Qualität der
fertigen Kohlenstoffaser-Produkte.
Während der Herstellung von Acryl-Fasersträngen zur
Herstellung von Kohlenstoffasern hat man zur Erhöhung der
Produktivität ein System eingeführt, bei dem man eine
Vielzahl von Fasersträngen parallel zueinander anordnet
und sie in Form eines Blattes den Verarbeitungsstufen
zuführt und anschließend das Blatt aus den Fasersträngen
in die einzelnen Stränge wieder aufteilt. In diesem
Fall dürfen sich die Stränge nicht miteinander verwirren,
sondern sie müssen sich leicht bei der letzteren Trennstufe
trennen lassen. Wenn man die Fasern jedoch locker läßt
und während der Herstellungsstufe sich verwirren läßt,
dann wird die Trennung schwierig und die Stränge werden
häufig flockig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die
vorstehenden Probleme zu lösen und ein Verfahren zur
Herstellung von Acryl-Fasersträngen, die zu
Kohlenstoffasern weiterverarbeitet werden können, zu zeigen,
bei dem keine Koaleszenz eintritt, die Faserstränge sich
nicht miteinander verwirren und bei dem man die
Herstellung stabil und beständig durchführen kann (d. h.
ohne daß ein Bruch der Stränge eintritt).
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1
gelöst.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Schrumpfungsgrad
(Delta l) durch folgende Formel definiert:
Dabei bedeutet (l) die Faserlänge vor dem Schrumpfen und
(l′) die Faserlänge nach dem Schrumpfen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann man in beständiger
Weise Rohfasermaterialien erhalten, die keine Faserkoaleszenz
aufweisen und die man zur Herstellung von Acryl-
Kohlenstoffasern mit hoher Festigkeit verwenden kann.
Der hier verwendete Begriff "Acryl-Faserstränge" bedeutet
Faserstränge aus einem Acrylpolymer (d. h. aus einem
Homopolymer oder einem Copolymer), wobei das Acrylpolymer
vorzugsweise aus 90 Gew.-% oder mehr und noch bevorzugter
etwa 95 Gew.-% oder mehr Acrylnitril aufgebaut ist. Irgendwelche
Vinylmonomere, die mit Acrylnitril copolymerisierbar sind,
können als Comonomere verwendet werden. Bekannte Comonomere
schließen neutrale Monomere, wie Methylacrylat,
Methylmethacrylat und Vinylacetat, Acrylsäure,
Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Vinylsulfonsäure,
Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure
und Metallsalze davon ein (z. B. das Natrium- und
Kaliumsalz), sowie das Ammoniumsalz. Weitere Monomere sind
Vinylimidazol, Vinylpyrimidin und Derivate davon und
Acrylamid und Methacrylamid. Das bevorzugte Molekulargewicht
der Polymeren beträgt etwa 40 000 bis 200 000 und noch
bevorzugter etwa 60 000 bis 80 000.
Als in der Naßverspinnungsstufe geeignete Lösungsmittel
kommen organische Lösungsmittel, wie DMF, DMSO
und DMA, in Frage und als anorganische Lösungsmittel
Zinkchlorid, Salpetersäure und Rhodanat. Insbesondere wird
als Spinnlösung für Acrylfasern, die zur Herstellung von
Kohlenstoffasern verwendet werden sollen, eine Zinkchlorid
enthaltende, wäßrige Lösung bevorzugt.
Die Zinkchlorid enthaltende, wäßrige Lösung ist eine
wäßrige Lösung, die Zinkchlorid in einer ausreichenden
Konzentration enthält, um das oben erwähnte Acrylpolymer
(im allgemeinen 53 bis 60% und vorzugsweise 54 bis 59%)
zu lösen und diese Lösung kann aus einer konzentrierten
wäßrigen Lösung bestehen, die nur Zinkchlorid enthält
oder die eine Mischung von Zinkchlorid mit anderen
anorganischen Salzen enthält, wie Natriumchlorid,
Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Ammoniumchlorid, wobei
das weitere Salz in einer Menge von etwa 0 bis 50 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Salzes in der Lösung,
vorliegt.
Die Herstellung der Spinnlösung kann man in üblicher Weise
durchführen, z. B. indem man das Polymer löst oder indem
man die Polymerisation in Lösung durchführt. Im allgemeinen
hat die Spinnlösung eine Polymerkonzentration von etwa
3 bis 15 Gew.-% und vorzugsweise etwa 5 bis 8 Gew.-%, wenn
man eine Zinkchlorid enthaltende wäßrige Lösung als
Lösungsmittel verwendet.
Wendet man eine Zinkchlorid enthaltende wäßrige Lösung
als Spinnlösungsmittel an, dann wird das Verspinnen mittels
einer Spinndüse duchgeführt, wie sie beispielsweise in
der JA-OS 13 714/83 beschrieben wird, und die Spinnlösung
wird in einem Koagulationsbad der gleichen Zusammensetzung
wie das Lösungsmittel mit einer verhältnismäßig niedrigen
Konzentration von beispielsweise etwa 10 bis 40 Gew.-%
naßversponnen.
Das Verspinnen wird so durchgeführt, daß man Faserstränge
mit im allgemeinen etwa 100 bis 30 000 Fasern erhält.
Das Fasermaterial wird beispielsweise unter den folgenden
Spinnbedingungen versponnen: Koagulationsbadtemperatur
von etwa 0 bis 15°C und Einspritzgeschwindigkeit von etwa
10 bis 30 m/Min. und Zugverhältnis von etwa 20 bis 35%,
und die so erhaltenen gelierten Fasern werden dann mit
Wasser zur Entfernung des Lösungsmittels gewaschen, bis
eine Salzkonzentration von etwa 0,1 Gew.-% oder weniger
zurückbleibt. Anschließend werden die Fasern um das 2- bis
4fache der ursprünglichen Länge verstreckt.
Im allgemeinen behandelt man den gelierten Faserstrang
mit einem Schmiermittel, um die Koaleszenz der Fasern in
dem Strang zu verhindern. Beispiele für Schmiermittel
sind Siliconöle der nachfolgenden Formel (I) (beschrieben
in JA-OS 2 18 507/84, entsprechend US-Patentanmeldung
7 89 243) und Ammoniumsalze von Fettsäureestern und Amide
der nachfolgenden Formeln (II) und (III) (beschrieben in
US-PS 45 36 448).
Darin bedeuten
R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ und R₆ jeweils eine
Niedrigalkylgruppe oder eine Arylgruppe;
R₇ bedeutet ein Wasserstoffatom, eine Niedrigalkylgruppe oder eine Arylgruppe;
R₈ bedeutet H, -CH₃ oder
R₇ bedeutet ein Wasserstoffatom, eine Niedrigalkylgruppe oder eine Arylgruppe;
R₈ bedeutet H, -CH₃ oder
(worin R₁₀,
R₁₁ und R₁₂ jeweils ein Wasserstoffatom, eine
Niedrigalkylgruppe oder eine Arylgruppe bedeuten);
R₉ bedeutet eine Alkylengruppe mit höchstens 5 Kohlenstoffatomen, eine Arylengruppe oder eine Einfachbindung;
A bedeutet eine Gruppe
R₉ bedeutet eine Alkylengruppe mit höchstens 5 Kohlenstoffatomen, eine Arylengruppe oder eine Einfachbindung;
A bedeutet eine Gruppe
(worin R₁₃ und R₁₄ jeweils H, -CH₃,
-C₂H₅ bedeuten); B bedeutet eine Gruppe
(worin R₁₅ H oder -CH₃ bedeutet und m und n jeweils 0 oder
eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeuten, unter der
Voraussetzung, daß m + n 1 ist);
x und z bedeuten jeweils eine ganze Zahl von 1 oder mehr; und
w und y bedeuten 0 oder eine ganze Zahl von 1 oder mehr.
x und z bedeuten jeweils eine ganze Zahl von 1 oder mehr; und
w und y bedeuten 0 oder eine ganze Zahl von 1 oder mehr.
Die Niedrigalkylgruppe in Formel (I) ist vorzugsweise eine
Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und sie kann
geradkettig oder verzweigt sein, wobei eine geradkettige
Gruppe bevorzugt wird. Die Aryl- und Arylengruppen in der
Formel (I) sind vorzugsweise eine Phenylgruppe bzw. eine
Phenylengruppe.
Die gelierte Faser wird vorzugsweise mit einer
Polyoxyalkylenaminopolysiloxan-Verbindung der Formel (I)
behandelt, worin
- (a) die Aminogruppe (A) in einer Seitenkette etwa 0,5 bis 1,5 Gew.-% des Moleküls ausmacht,
- (b) die Polyoxyalkylengruppe (B) in der Seitenkette etwa 5 bis 15 Gew.-% des Moleküls ausmacht, oder worin beide Gruppen (A) und (B) den jeweiligen Anforderungen (a), (b) genügen;
z in Formel (I) wird in geeigneter Weise
bestimmt und zwar in Abhängigkeit von der Menge der
Aminogruppe (A) bzw. der Polyoxyalkylengruppe (B) im
Molekül und w und z bestimmt man hinsichtlich der Viskosität
des Schmiermittels. Vorzugsweise beträgt die Viskosität
etwa 5 bis 500 Poise bei 25°C.
In den Formeln (II) und (III) bedeutet
R₂₁ eine aliphatische
Kohlenwasserstoffgruppe mit 11 bis 17 Kohlenstoffatomen und
vorzugsweise eine lineare gesättigte, aliphatische
Kohlenwasserstoffgruppe;
R₂₂ und R₂₃ sind jeweils Wasserstoff, eine Niedrigalkylgruppe, vorzugsweise mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Hydroxyethylgruppe und eine Hydroxyisopropylgruppe, und
X ist ein Anion, wie ein Chlorion, ein Acetation, ein Lactation, ein Phosphation, ein Sulfation, ein Boration, ein Nitration oder ein Phosphoryldioxyethanolion.
R₂₂ und R₂₃ sind jeweils Wasserstoff, eine Niedrigalkylgruppe, vorzugsweise mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Hydroxyethylgruppe und eine Hydroxyisopropylgruppe, und
X ist ein Anion, wie ein Chlorion, ein Acetation, ein Lactation, ein Phosphation, ein Sulfation, ein Boration, ein Nitration oder ein Phosphoryldioxyethanolion.
Die Schmiermittel der Formeln (I), (II) und (III) können
alleine oder in einer Kombination von zwei oder mehr davon
verwendet werden.
Solche Schmiermittel werden auf die Fasern vorzugsweise in
einer Menge von etwa 0,01 bis 0,3 Gew.-% und noch bevorzugter
etwa 0,03 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des
Polymeren, aufgebracht. Das Schmiermittel wird auf die
Fasern aufgebracht, indem man die Stränge in eine Lösung
oder Dispersion des Schmiermittels eintaucht oder indem man
eine Lösung oder Dispersion des Schmiermittels auf den
Strängen aufsprüht.
Das Verstrecken der Fasern führt man vor und/oder nachdem
man die Fasern einer Trocknung unterworfen hat, durch, wobei
die Fasern im allgemeinen um das etwa 5- bis 30fache,
vorzugsweise um das etwa 8- bis 15fache, der Faserlänge
unmittelbar nachdem man die Fasern aus dem Koagulierbad
entfernt hat (d. h. unmittelbar nach dem Verspinnen),
verstreckt.
Das Verstrecken kann mit heißem Wasser, mit Wasserdampf,
mit Heißluft oder auch mittels einer Heizwalze erfolgen.
Bei dem Verstrecken vor dem Trocknen wird Wasser als
Verstreckungsmedium verwendet und vorzugsweise werden die
Fasern um das etwa 2- bis 4fache der Ursprungslänge bei
einer Temperatur von etwa 15 bis 90°C verstreckt. Das
Verstrecken nach dem Trocknen wird bei einer Temperatur
von etwa 80 bis 250°C durchgeführt. Heißes Wasser hat
beispielsweise eine Temperatur von etwa 80 bis 100°C,
Wasserdampf einen Wasserdampfdruck von 1,4 bis
2,2 bar, Heißluft eine Temperatur von etwa 140 bis 250°C
und eine Heizwalze hat eine Temperatur von etwa 140 bis
250°C. Es wird bevorzugt, daß man die Fasern um das etwa
2- bis 6fache der Ursprungslänge verstreckt.
Auf jeden Fall haben die Trocknungsbedingungen beim Trocknen
der naßversponnenen Stränge einen sehr wichtigen Einfluß
auf die Koaleszenz der dabei erhaltenen Faserprodukte.
Insbesondere haben die gelierten Faserstränge unmittelbar
nach dem Naßverspinnen im allgemeinen einen Wassergehalt
von etwa 400 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das Gewicht der
getrockneten Fasern. Der Strang wird mit dem Fortschreiten
der Molekularorientierung entquollen, wenn er während des
Waschens mit Wasser gestreckt wird, und nach dem Waschen
hat der Strang einen Wassergehalt von ungefähr 160 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasern.
Das Trocknen der Wasser enthaltenden Fasern wird im
allgemeinen bei 50 bis 180°C und vorzugsweise bei 50
bis 150°C durchgeführt. Dabei wird die Trocknungstemperatur
vorzugsweise in dem Maße wie das Trocknen fortschreitet,
erhöht.
Häufig wird durch das Trocknen eine Koaleszenz der Fasern
beim Erwärmen der gelierten Fasern verursacht und die
Koaleszenz verursacht häufig eine enorme Verminderung der
Qualität des Rohfasermaterials und weiterhin auch der
Qualität der daraus sich ableitenden Kohlenstoffasern.
Deshalb werden erfindungsgemäß die gelierten Faserstränge
mit einem Wassergehalt von 100 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise
80 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der trockenen
Fasern, unter einem Schrumpf von 5 bis 15% und vorzugsweise
5 bis 10% getrocknet. Anschließend werden die Fasern
weiter getrocknet, und zwar im wesentlichen bis zu
einem Wassergehalt von 0 Gew.-% und vorzugsweise unter Spannung.
Dadurch kann man die Koaleszenz der Fasern verhindern und
man kann Fasern, die ganz ausgezeichnet als Rohfasermaterial
bei der Herstellung von Kohlenstoffasern geeignet sind,
erhalten. Wird das Schrumpfen durchgeführt bevor der
Wassergehalt 100% erreicht hat oder nachdem er
10% erreicht hat, dann kann man keine Acrylfasern mit einer
verringerten Koaleszenz erhalten. Wenn andererseits der
Schrumpfungsgrad weniger als 5% beträgt, dann kann man
keine Acrylfasern mit im wesentlichen keiner Koaleszenz
erhalten und wenn der Schrumpf mehr als etwa 15% beträgt,
so erhält man verworrene Acrylfasern.
Bei der Trocknungsstufe der gelierten Faserstränge mit
einem Wassergehalt von 100 bis 10 Gew.-% wird vorzugsweise
ein Trockenwalzensystem oder ein Absaugwalzensystem als
Trockenvorrichtung und ganz besonders bevorzugt ein Heißlufttrockensystem
mit einer Absaugtrommel verwendet, weil
dies eine besonders gute Betriebseffizienz ermöglicht.
Die Feinheit der so erhaltenen Acrylfasern liegt im allgemeinen
bei 0,11 bis 0,88 tex.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man
koaleszenzfreie Acryl-Faserstränge erhalten. Die Wirkung
der vorliegenden Erfindung wird in dem folgenden Versuch,
der unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1
durchgeführt wurde, gezeigt.
Die Acryl-Faserstränge, die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren erhalten werden, können dann einer Carbonisierung
unterworfen werden. Die Carbonisierung der
Acryl-Faserstränge kann in üblicher Weise erfolgen, wie
sie beispielsweise in den folgenden US-PS beschrieben
wird: 40 69 297, 40 73 870, 41 87 279 und 45 43 241.
Bei der Herstellung von Kohlenstoff-Fasersträngen werden
die Acryl-Faserstränge einer Voroxidationsbehandlung bei
einer Temperatur von etwa 200 bis 300°C in einer oxidierenden
Atmosphäre unterworfen, wobei man einen voroxidierten
Faserstrang erhält und der so erhaltene voroxidierte
Faserstrang wird dann bei etwa 500 bis 2000°C oder höher
(bis zu etwa 3000°C, wobei man einen Graphit-Faserstrang
erhält) in einer Inertgasatmosphäre carbonisiert. Man kann
dadurch, daß man die erfindungsgemäß hergestellten
Acryl-Faserstränge verwendet, Kohlenstoff-Faserstränge
mit einer sehr hohen Qualität herstellen.
Die nachfolgenden Beispiele beschreiben die Erfindung.
Wenn nicht anders angegeben, sind alle Teile, Verhältnisse
und Prozentsätze auf das Gewicht bezogen.
Eine Spinnlösung, die erhalten wurde durch
Lösungspolymerisation in einer 59%igen wäßrigen
Zinkchloridlösung, und wobei man ein Polymer mit einer
Zusammensetzung aus 97% Acrylnitril und 3% Methylacrylat
erhält, mit einem Molekulargewicht von 75 000 und einer
Polymerkonzentration von 7,5%, wurde durch eine Spinndüse
mit 12 000 Löchern (Durchmesser 0,065 mm) in eine 30%ige
wäßrige Zinkchloridlösung versponnen und dort koaguliert
und dann mit Wasser gewaschen, bis der restliche Salzgehalt
weniger als 0,05% betrug und dann mit einem Verzugverhältnis
von 3,2 während des Waschens verstreckt. Anschließend
wurde der Strang in ein Schmiermittel der nachfolgend
beschriebenen Art eingetaucht, so daß das Schmiermittel
in einer Menge von 0,07 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des
Polymeren, anhaftete. Man erhielt hierbei Stränge mit
einem Wassergehalt von 160%.
20 derart erhaltene Stränge von Acrylfasern wurden auf
eine Breite von 40 mm ohne Zwischenraum unter Ausbildung
eines Blattes ausgebreitet und das erhaltene Blatt wurde
durch einen Trockner mit acht Absaugtrommeln, die in
Serie angeordnet waren, laufen gelassen. Die Trocknung
erfolgte bei einer Temperatur, die allmählich von 70 bis
140°C erhöht wurde. Die Drehgeschwindigkeit der jeweiligen
Trommeln, der Schrumpfungsgrad und der Wassergehalt in
dem Strangblatt bei jeder Trommel werden in der nachfolgenden
Tabelle 3 gezeigt. Die so erhaltenen Acryl-Faserstränge
koaleszierten nicht und darüber hinaus waren die Stränge
auch nicht miteinander verworren.
Die Acryl-Faserstränge
wurden mit einem Verzugsverhältnis von 4,5 in gesättigtem
Wasserdampf von 1,6 bar bei einer Temperatur
von 113°C verstreckt, wobei man Rohfasermaterialien zur
Herstellung von Kohlenstoff-Fasersträngen aus 12 000
Fasern mit einer Faserstärke von 0,1 tex und einer
Faserzugfestigkeit von 0,95 g/tex erhielt.
Die so erhaltenen Acryl-Faserstränge wurden an der Luft
unter einer Spannung von 3,3 mg/tex bei 260°C während
1,5 Stunden unter Erhalt von voroxidierten Fasersträngen
erwärmt. Die voroxidierten Faserstränge wurden dann während
1 Minute in einem Stickstoffstrom unter einer Spannung
von 3,3 mg/tex bei 1400°C carbonisiert.
Die so erhaltenen Kohlenstoff-Faserstränge koaleszierten
nicht und hatten eine Zugfestigkeit von 4 410 MPa/mm² und
einen Elastizitätsmodul von 245 000 MPa/mm².
Zum Vergleich wurde das Verfahren von Beispiel 1 wiederholt,
wobei jedoch die Rotationsgeschwindigkeit der jeweiligen
Walzen so verändert wurde, wie dies in Tabelle 4 gezeigt
wird. Als Ergebnis erhielt man Stränge, die nach dem Trocknen
merklich miteinander verworren waren und es war sehr
schwierig, die verworrenen Stränge aufzutrennen.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Acryl-Fasersträngen aus
einem Acrylpolymer, bei dem man folgende Stufen
durchführt:
- (a) Naßverspinnen;
- (b) Waschen mit Wasser unter Erhalt eines gelierten Faserstranges; und
- (c) Trocknen,
dadurch gekennzeichnet, daß man während
der Trocknungsstufe den gelierten Faserstrang um
5 bis 15% schrumpfen läßt, wenn der Wassergehalt in
dem gelierten Faserstrang im Bereich von 100 bis
etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen
Faserstranges, liegt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Acrylfaser aus
einem Acrylpolymer, aufgebaut aus wenigstens
90 Gew.-% eines Acrylnitrilmonomers, besteht.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß man die
Trocknungsstufe bei einer Temperatur von 50 bis
180°C durchführt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß man während des
Schrumpfens den Wassergehalt in einem Bereich von
80 bis 20 Gew.-% hält.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß man zusätzlich
den Strang um das 5- bis 30fache der Länge
des Stranges unmittelbar nach dem Verspinnen verstreckt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß man vor der
Trocknungsstufe ein Schmiermittel auf den Strang
aufbringt.
7. Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoff-Faserstranges
aus einem Acrylpolymer, bei dem man folgende Stufen
durchführt:
- (a) Naßverspinnen;
- (b) Waschen mit Wasser unter Erhalt eines gelierten Faserstranges;
- (c) Trocknen;
- (d) Voroxidieren; und
- (e) Carbonisieren;
dadurch gekennzeichnet, daß man während
der Trocknungsstufe den gelierten Faserstrang um
5 bis 15% schrumpfen läßt und dabei den Wassergehalt
des gelierten Faserstranges in einem Bereich von
100 bis 10%, bezogen auf das Gewicht des trockenen
Faserstranges, hält.
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