DE3726211A1

DE3726211A1 - Verfahren zur herstellung von acrylnitril-faserstraengen

Info

Publication number: DE3726211A1
Application number: DE19873726211
Authority: DE
Inventors: Hayashi Takahashi; Tadasu Yagi
Original assignee: Toho Rayon Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1986-08-07
Filing date: 1987-08-06
Publication date: 1988-02-11
Also published as: JPH0310724B2; JPS6342910A; US4869856A; DE3726211C2

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 95 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, Rhodanat etc. 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, Trocknen etc. 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, wodurch man Faserprodukte mit einer hohen Molekularorientierung erhält. Da die Acryl-Faserstränge zur Herstellung von Kohlenstoffasern Zwischenproduktfasern im Laufe der Herstellung von Kohlenstoffasern 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 letzten 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 und bei dem man die Herstellung stabil und beständig durchführen kann (d. h. ohne daß ein Bruch der Stränge eintritt).

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Acryl-Fasersträngen, die zu Kohlenstoffasern weiterverarbeitet werden können und wobei die Faserstränge sich nicht miteinander verwirren.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Acryl-Fasersträngen aus einem Acrylpolymer und umfaßt die Stufen

(a) das Naßverspinnen;
(b) das Waschen mit Wasser unter Erhalt von gelierten Fasersträngen; und
(c) das Trocknen;

und die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man während der Trocknungsstufe des gelierten Faserstranges diesen um etwa 5 bis 15% schrumpfen läßt und dabei den Wassergehalt des gelierten Faserstranges in einem Bereich von etwa 100 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Faserstranges, einstellt.

Bei der vorliegenden Erfindung wird der Schrumpfungsgrad ( Δ 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 etwa 90 Gew.-% oder mehr und noch bevorzugter etwa 95 Gew.-% oder mehr an Acrylnitril enthält. 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, DMA und dergleichen, 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 durchgeführt, 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

(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

(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.

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 dPa·s 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.

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 0,4 bis 1,2 kg/cm² (gauge), 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 etwa 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.

Infolgedessen werden bei der vorliegenden Erfindung die gelierten Faserstränge mit einem Wassergehalt von etwa 100 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise etwa 80 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der getrockneten Fasern, getrocknet unter einem Schrumpf von etwa 5 bis 15% und vorzugsweise etwa 5 bis 10%, während irgendeiner Stufe während des Trocknens, solange wie der Wassergehalt der Fasern sich innerhalb des vorgenannten Bereiches bewegt, und dann werden die Fasern weitergetrocknet 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 etwa 100% erreicht hat oder nachdem er etwa 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 etwa 100 bis 10 Gew.-% wird vorzugsweise ein Trockenwalzensystem, ein Absaugwalzensystem als Trockenvorrichtung verwendet und ganz besonders bevorzugt ein Heißlufttrockensystem mit einer Absaugtrommel, weil dies eine besonders gute Betriebseffizienz ermöglicht.

Während des Trockungsverfahrens hält man die Fasern unter einer ausreichenden Spannung, um dadurch die Veränderung der Faserlänge in einem Bereich von etwa 0 ± 5% und vorzugsweise bei einer konstanten Faserlänge zu halten, bis der Wassergehalt 100% beträgt.

Der Faserdurchmesser der so erhaltenen Acrylfasern liegt im allgemeinen bei etwa 1 bis 8 Denier.

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.

Tabelle 1

Tabelle 2

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 2.000°C oder höher (bis zu etwa 3.000°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.

Beispiel 1

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 Verzugsverhältnis 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 0,6 kg/cm² (Gauge) bei einer Temperatur von 113°C verstreckt, wobei man Rohfasermaterialien zur Herstellung von Kohlenstoff-Fasersträngen aus 12.000 Fasern mit einer Faserstärke von 0,9 Denier und einer Faserzugfestigkeit von 8,6 g/Denier erhielt.

Die so erhaltenen Acryl-Faserstränge wurden an der Luft unter einer Spannung von 30 mg/Denier 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 30 mg/Denier bei 1.400°C carbonisiert.

Die so erhaltenen Kohlenstoff-Faserstränge koaleszierten nicht und hatten eine Zugfestigkeit von 450 kgf/mm² und einen Elastizitätsmodul von 25.000 kgf/mm².

Tabelle 3

Vergleichsversuch 1

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.

Tabelle 4

Claims

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 gelieferten Faserstrang um etwa 5 bis 15% schrumpfen läßt, wenn der Wassergehalt in dem gelierten Faserstrang im Bereich von etwa 100 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Faserstranges, liegt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylfaser ein Acrylpolymer, aufgebaut aus wenigstens etwa 90 Gew.-% eines Acrylnitrilmonomers, enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trocknungsstufe bei einer Temperatur von etwa 50 bis 180°C durchführt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Schrumpfens den Wassergehalt in einem Bereich von etwa 80 bis 20 Gew.-% hält.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich den Strang um das etwa 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 etwa 5 bis 15% schrumpfen läßt und dabei den Wassergehalt des gelierten Faserstranges in einem Bereich von etwa 100 bis 10%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Faserstranges, hält.