Entwicklung einer alternativen Verformung von PAN-Faserstoffen durch Nutzung neuer organischer ionischer Lösungsmittel

Das Ziel der geplanten Arbeiten war die Lösung von wissenschaftlichen, experimentellen und technischen Details zur Entwicklung einer neuen Verformungstechnologie von Polyacrylnitril aus Lösungen in Ionischen Flüssigkeiten zu Fasern. Dabei stand neben verfahrenstechnischen Untersuchungen wie Variation der Bedingungen der Fadenbildung an Spinndüse, im Fällbad und in der Nachverstreckung vor allem deren Einfluss auf Fasereigenschaften im Focus.

Ergebnisse

-  aus einer Vielzahl untersuchter ionischer Flüssigkeiten (IL) konnten fünfzehn als Lösemittel für ein PAN-Copolymer identifiziert werden, von denen sieben prinzipiell in der Lage sind, fadenziehende, stabile Spinnlösungen mit Polymergehalten von bis zu 25 % zu liefern.

- mit zwei ausgewählten IL konnten 20%-ige Spinnlösungen hergestellt und erfolgreich zu feinen Fasern mit sehr guten mechanische Eigenschaften versponnen werden; die erhaltenen Fasern sind beinahe ideal rund, haben glatte Oberflächen und einen kompakten Querschnitt ohne sichtbare Poren (vgl. Abb. 1).

- Verfahrensoptimierungen mit einem der Lösungsmittel zeigten, dass Art und Weise sowie die Höhe der Verstreckung Auswirkungen auf die Eigenschaften der Fasern haben; bei der Variation von Fällbadtemperatur und -konzentration wurden im untersuchten Bereich keine wesentlichen Schwankungen der Fasereigenschaften bei ansonsten vergleichbaren Bedingungen beobachtet.

- in Abhängigkeit von der Polymerkonzentration konnte das Verzugsverhalten im Luftspalt und nach dem Fällbad verschieden eingestellt werden, um Fasern mit hohen Festigkeitswerten zu erhalten; generell muss im Luftspalt mit einem Mehrfachverzug gearbeitet werden um den Spinnprozess zu stabilisieren.

Anwendung

Zielgruppen für die wirtschaftliche Verwertung des FuE-Ergebnisses, Anwendungsbereiche sind:

- Unternehmen des Maschinenbaus

-  Technologie- und Ingenieurbüros

-  Hersteller von Chemiefasern, insbesondere PAN-Fasern

-  Anwender und Verarbeiter technischer Fasern (hochfeste und Carbonfasern) und Textilfasern