DE3854253T2

DE3854253T2 - Polyvinylalkoholfasern mit dünnem Querschnitt und Anwendung für verstärkte Artikel.

Info

Publication number: DE3854253T2
Application number: DE19883854253
Authority: DE
Inventors: Akitsugu Akiyama; Hideki Hoshiro; Akio Mizobe; Masakazu Nishiyama; Tomoo Saeki; Isao Sakuragi; Hiroshi Sugishima
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1987-10-22
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2008-10-22
Also published as: EP0313068B1; EP0313068A3; EP0313068A2; DE3854253D1; ES2077560T3

Description

Die Erfindung betrifft synthetische Fasern aus Polyvinylalkohol (im folgenden manchmal als PVA bezeichnet) mit dünnem Querschnitt und einem großen Verhältnis von Kristallänge zu -dicke. In anderer Hinsicht betrifft die Erfindung mit diesen Fasern verstärkte Formartikel.
Fasern auf PVA-Basis sind durch die höchste Festigkeit und Zähigkeit von allen herkömmlichen synthetischen Fasern gekennzeichnet und sind wegen dieser Eigenschaften bisher zur Verstärkung von zahlreichen Formwerkstoffen einschließlich von organischen Formwerkstoffen, wie Kunststoffe und Gummi und anorganischen Hydraulikwerkstoffen, wie Zement und Gips eingesetzt worden.
Die wichtigsten Erfordernisse, die jede verstärkende PVA-Faser erfüllen muß, sind hohe Festigkeit und ein hoher Elastizitätsmodul. Wenn die verstärkende Faser in Bezug auf Festigkeit und Modul nicht entspricht, fehlt dem verstärkten Artikel notwendigerweise die Zähigkeit.
Das zweite wichtige Erfordernis für eine solche verstärkende Faser ist eine hohe Haftaffinität für die matrix (z.B.Kunststoffe, Gummi, Zement und Gips). Falls die Haftung zwischen der verstärkenden Faser und der Matrix nicht ausreichend ist, werden die Festigkeit und der Modul der Faser nicht voll ausgenützt, wenn der Gegenstand einer äußeren Belastung ausgesetzt ist, mit dem Ergebnis, daß er einen Bruch oder Abbau erfährt. Ein erfolgreiches Verf ahren, um eine verbesserte Bindung zwischen der verstärkenden Faser und der Matrix zu bewirken, besteht darin, die Oberfläche der verstärkenden Faser zu vergrößern, indem beispielsweise der Querschnitt der Faser gestreckt, die Faser auf andere Weise def ormiert oder die Feinheit oder Denierzahl der Faser verringert wird. Eine Vielzahl von Verfahren sind vorgeschlagen worden, um die Festigkeit und den Modul der PVA-Fasern zu vergrößern und manche von diesen werden tatsächlich angewendet.
Typisch für die Herstellung einer derartigen PVA- Faser ist ein Verfahren, das das Naßextrudieren einer wäßrigen PVA-Spinnlösung (Dope) in ein wasserentziehendes, Salz enthaltendes Koagulationsbad bei Umgebungstemperatur und das Ziehen und die Wärmebehandlung und, falls erforderlich, die Acetalbildung des entstandenen Spinnkabels einschließt. Wie bekannt, hat die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte PVA-Faser einen Doppelschichtaufbau und besteht aus einer Außenschicht und einem Kern, ähnlich einem Kokon und besitzt als solche eine verhältnismäßig große Oberfläche, aber sie kann nur in einem Gesamtstreckverhältnis von etwa 8 gezogen und verstreckt werden. Dementsprechend beträgt die Festigkeit der Faser nur etwa 7 g/d, was weit weniger ist, als es der Anforderung für eine verstärkende Faser entspricht.
Bei dieser Kategorie der Fasererzeugungstechnologie sind die wirksamsten und vielversprechendsten Verfahren jene, die in der Japanischen Patentveröffentlichung 14901/1969 und in der Japanischen Patentveröffentlichung 13513/1969 beschrieben sind. Der charakteristische Gesichtspunkt dieser Verfahren besteht dar in, daß eine wäßrige PVA- Lösung mit verhältnismäßig hoher Konzentration in ein wasserentziehendes, Salz enthaltendes Koagulationsbad, das auf einer hohen Temperatur von nicht weniger als 65ºC gehalten wird, extrudiert und dann nach dem Entfernen aus dem Bad sofort abgeschreckt wird. Das dieser Technologie zugrundeliegende Prinzip stellt eine homogene Faser ohne getrennte Haut- und Kernstruktur bereit und verwirklicht auf diese Weise hohe Festigkeitseigenschaften. Durch diese Verfahren kann das Gesamtstreckverhältnis auf etwa 14 erhöht und die Festigkeit der Faser gegenüber der bisherigen Faser verbessert werden. Der Festigkeitswert liegt jedoch gerade über 10 g/d und der Faserquerschnitt ist nahezu kreisförmig. Somit ist die Faser nicht voll zufriedenstellend.
Verfahren zur Herstellung von PVA-Fasern mit noch höheren Festigkeitswerten sind in den Japanischen Patentveröffentlichungen 32623/1973 und 1368/1978 beschrieben. Diese Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige PVA-Spinnlösung, welche Borsäure oder ein Salz davon enthält, in ein wasserentziehendes Salz enthaltendes alkalisches Koagulationsbad von 20-50ºC extrudiert wird. Die nach diesen Verfahren erhältlichen Fasern besitzen eine größere Homogenität als die nach den vorstehend erwähnten Patentveröffentlichungen 3513/1969 und 14901/1969 erhaltenen und der Querschnitt dieser Fasern ist nahezu kreisförmig und stellt auf diese Weise eine kleinere Oberfläche sicher. Außerdem wird durch das erstere Verfahren das Gesamtstreckverhältnis auf etwa 22 erhöht und die mechanischen Eigenschaften werden verbessert, wobei ein Festigkeitswert von etwa 17 g/d bereitgestellt wird, aber die Faser besitzt nur eine kleine Oberfläche und ist fur Verstärkungszwecke noch nicht ausreichend. Die letztere Patentliteratur bezieht sich auf die Länge der Faserkristalle, aber sie berücksichtigt nicht das Verhältnis von Länge (L) zu Dicke (W) (im folgenden als Kristall-Längen-Dicken- Verhältnis bezeichnet). Jedenfalls sind das Gesamtstreckverhältnis von 16 und der Festigkeitswert von 12 g/d, wie in den Beispielen der letzteren Patentliteratur genannt, beträchtlich niedriger als die mit dieser Erfindung erhältlichen Werte. Wie im folgenden erklärt werden wird, wird die verstärkende Wirkung nur dann verbessert, wenn das Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis statt des Wertes von L erhöht wird. Weil die Faser des Standes der Technik einen kreisförmigen Querschnitt und eine kleine Oberfläche besitzt, ist sie außerdem als Verstärkungsmaterial nicht von ausreichendem Nutzen.
Eine weitere Technologie ist in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung KOKAI 126312/1985 (entsprechend dem U.S.-Patent 4,603,083 und der Europäischen Offenlegungsschrift 0146084) und der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung KOKAI 108712/1986 offenbart. Diese Technologie schließt allgemein das Lösen von PVA in einem Lösungsmittel, wie Dimethylsulfoxid oder Glyzerin, das Dry-Jet-Wet-Verspinnen der Lösung (das Spinnnverfahren, bei dem die aus einer Spinndüse in Luft extrudierte Spinnlösung (Dope) sofort in ein Koagulationsbad getaucht wird) oder das Abschreck-Gelierungs-Verspinnen und, nach dem Entfernen des Lösungsmittels, das Ziehen des entstandenen Spinnkabels mit einem hohen Streckverhältnis ein. Die nach dieser Technologie erhältliche Faser ist, was ihre mechanischen Eigenschaften betrifft, deutlich verbessert, aber sie ist wegen der außergewöhnlich hohen Homogenität und des kreisförmigen Querschnitts mit geringer Oberfläche für die Anwendung als verstärkende Faser nicht geeignet.
JP-A-61 167 011 betrifft mikrofeine Fasern auf Polyvinylalkoholbasis, deren einzelne Faser eine Feinheit von 0,05 bis 0,5 den, eine Reißfestigkeit von mindestens 19,0 g/den, eine feuchte Erweichungstemperatur von mindestens 105ºC und eine Abschnitts-Substantivität von höchstens 70% aufweist. Die mit den synthetischen Fasern in den Beispielen von JP-A-61 167 011 erreichte Reißfestigkeit liegt zwischen 11,0 und 13,5 g/den. Die Temperatur des beim Ziehprozeß angewendeten Koagulationsbades und ebenso das Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis der erhaltenen Fasern sind nicht offenbart. Die in den Beispielen von JP-A-61 167 011 angewendeten Streckverhältnisse betragen 12,5 und 12,6.
US-A-3 850 901 beschreibt synthetische Fasern auf Polyvinylalkoholbasis mit hoher Kristallinität und Molekülorientierung, welche durch spezielle Hochtemperatureigenschaften und durch die Menge an darin enthaltener Borsäure oder Boratsalzen gekennzeichnet sind. Die Polyvinylalkoholfaser kann bis zu einem Gesamtstreckverhältnis von höchstens 1800% gestreckt werden. Die Kristallänge in der Faser beträgt mindestens 12,5 nm und die Kristalldicke kann 5,5 nm betragen. Deformationen im Querschnitt der Faser sollen die Streckbarkeit verringern und sollten deshalb vermieden werden.
Somit bestand bei den bisher unternommenen Versuchen zur Verbesserung der Festigkeit und des Moduls der PVA-Faser die Absicht, eine verbesserte Faserhomogenität bereitzustellen, und obwohl die auf diese Weise hergestellten Fasern in ihren mechanischen Eigenschaften verbessert wurden, sind sie in ihrem Querschnitt im wesentlichen kreisförmig und weisen eine unzureichende Oberfläche auf und erfüllen somit nicht gleichzeitig die beiden an die Verstärkungswerkstoffe gestellten Anforderungen.
Andererseits ist als positiver Ansatzpunkt zur Vergrößerung der Faseroberfläche eine Technologie bekannt, bei der eine Spinnlösung aus einer "deformierten" Düse extrudiert wird, wobei eine Faser mit unregelmäßigem Querschnitt erzeugt wird. Soweit PVA-Fasern betroffen sind, erfordert diese Technologie erhöhten Zug beim Verspinnen und die Streckbarkeit ist deutlich verringert, verglichen mit dem Fall, bei dem Düsen mit kreisförmiger Öffnung eingesetzt werden Folglich ist die Festigkeit der Faser gering und die Verspinnbarkeit und die Produktivität werden auch nachteilig beeinflußt.
Ein weiterer Ansatzpunkt zum Erhalt einer vergrößerten Oberfläche pro Gewichtseinheit der Faser besteht darin, die Denierzahl der Faser zu verringern. Bei der Verringerung der Denierzahl kann jedoch die Verspinnbarkeit und die Produktivität verringert werden und zusätzlich wird die Dispergierbarkeit der Fasern in der Matrix nachteilig beeinflußt.
Somit ist es nach den bisher vorgeschlagenen Technologien nicht möglich gewesen, eine PVA-Faser mit hohen Festigkeits- und Modulwerten und ausreichend großer Oberfläche zu erhalten.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem besteht somit darin, PVA-Fasern mit ausreichend guten Festigkeits- und Modulwerten, mit einem dünnen Querschnitt und mit einer großen Oberfläche bereitzustellen, wobei diese Eigenschaften an verstärkende Fasern gestellte Anforderungen sind.
Diese Erfindung stellt synthetische Fasern auf Polyvinylalkoholbasis bereit, worin der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols mindestens 1500 beträgt, gekennzeichnet durch einen Rundheitsgrad des Ouerschnitts von höchstens 65 Prozent und ein Kristall-Längen-Dicken- Verhältnis von mindestens 2,1, wobei der Rundheitsgrad des Querschnitts definiert ist als 4F/b²π 100 (%), wobei F die Querschnittsfläche bedeutet, gemessen auf einer Fotografie des Querschnitts einer Faserprobe, die auf eine Größe von 100 mm² vergrößert wurde, und B die größte Dicke dieses Querschnitts darstellt.
In der Untersuchung über die verstärkenden Wirkungen von verschiedenen PVA-Fasern ist festgestellt worden, daß die verstärkende Wirkung aus noch nicht erklärbaren Gründen viel stärker vom Kristall-Längen-Dikken-Verhältnis abbhängig ist, als von der Festigkeit und dem Modul der Faser.
Um eine ausreichende Verstärkungswirkung zu erzielen,, sollte das Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis mindestens 2,1 und vorzugsweise nicht weniger als 2,3 und der Rundheitsgrad des Querschnitts sollte höchstens 65 Prozent und vorzugsweise höchstens 60 Prozent betragen. Die Länge L des Faserkristalls hat, für sich genommen, kaum einen Einfluß auf die verstärkende Wirkung und die mechanischen Eigenschaften der Faser, aber das Kristall-Längen-Dicken- Verhältnis steht in ziemlich enger Beziehung dazu.
Als wirksames Verfahren zur Herstellung derartiger Fasern stellt diese Erfindung ein Verfahren bereit, umfassend das Naßverspinnen einer wäßrigen PVA-Lösung, die Borsäure oder ein Salz davon enthält, in ein wasserentziehendes, Salz enthaltendes, alkalisches Koagulationsbad bei 55 bis 95ºC und Ziehen des erhaltenen Spinnkabels in einem Streckverhältnis von mindestens 17.
Das auffallendste Merkmal dieses Verfahrens besteht darin, daß das Verfahren der Erfindung ein Koagulationsbad bei einer hohen Temperatur von 55 bis 95ºC einsetzt, während herkömmliche Verfahren eine Koagulationsbadtemperatur von 20 bis 50ºC verwenden. Obwohl die erhaltene Faser undurchsichtig ist und als Ergebnis der Koagulation bei so hoher Temperatur einen dünnen Querschnitt aufweist, ist die Streckbarkeit der Faser deutlich verbessert und das Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis der Faser wird gesteigert, wodurch eine große Steigerung der Verstärkungswirkung und eine deutliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bewirkt wird. Außerdem ermöglicht diese Erfindung sogar im Falle von PVA mit hohem Polymerisationsgrad, der nur eine sehr geringe Streckbarkeit besitzt und als Folge davon keine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften erlaubt, ein hohes Streckverhältnis, wodurch die Wirkung des Polymerisationsgrades von Vinylalkohol voll ausgenützt und so eine Faser mit hohem Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis erhalten wird, welche einen dünnen Querschnitt aufweist. Der Grund dafür ist nicht ausreichend bekannt, aber es wird vermutet, daß der Mechanismus der Koagulation vollkomen verschieden von dem ist, wie er bei der herkömmlichen Spinntechnologie auftritt.
Nach einem anderen Gesichtspunkt betrifft diese Erfindung geformte Gegenstände, die mit den vorstehend beschriebenen Fasern auf PVA-Basis verstärkt wurden, insbesondere faserverstärkte Kunststoffprodukte (im folgenden kurz als FRP bezeichnet), faserverstärkte Hydraulikprodukte (im folgenden kurz als FRC bezeichnet) und faserverstärkte Gummiartikel.
Ein Beispiel für das Herstellungsverfahren nach dieser Erfindung ist im folgenden genauer beschrieben.
Der Polymerisationsgrad des eingesetzten PVA beträgt mindestens 1500, vorzugsweise mindestens 2000 und stärker bevorzugt mindestens 3000. Wenn der Polymerisationsgrad von PVA unter 1500 liegt, ist das Kristallwachstum in der axialen Richtung der Faser zu gering, um ein Kristall- Längen-Dicken-Verhältnis von mindestens 2,1 und damit eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften sicherzustellen.
Die in Übereinstimmung mit dieser Erfindung eingesetzte Spinnlösung (Dope) ist eine wäßrige Lösung mit 5 bis 30 Gew.-% PVA und zusätzlich 0,5 bis 5 Gew.-% Borsäure oder einem Salz davon, auf PVA bezogen. Die PVA-Konzentration beträgt vorzugsweise 6 bis 25 Gew.-% und, für sogar noch bessere Ergebnisse, 7 bis 18 Gew.-%. Die PVA-Konzentration kann je nach dem Polymerisationsgrad variieren, aber wenn die Konzentration zu niedrig ist, ist das Kristallwachstum trotz guter Verstreckbarkeit entlang der Faserachse nicht ausreichend, um ein großes Kristall-Längen- Dicken-Verhältnis sicherzustellen und wenn umgekehrt die PVA-Konzentration zu hoch ist, ist die Verstreckbarkeit stark verschlechtert.
Die Temperatur des Spinnbades beträgt 85 bis 125ºC und liegt vorzugsweise im Bereich von 95 bis 120ºC. Wenn die Temperatur des Spinnbades zu niedrig ist, ist die Verstreckbarkeit stark verschlechtert, während eine zu hohe Temperatur dazu führt, daß das Spinnbad kocht. Eine organische Säure wie Essigsäure oder eine anorganische Säure wie Salpetersäure können in geeigneter Menge zugegeben werden, um die Verspinnbarkeit zu stabilisieren.
Die Temperatur des Koagulationsbads beträgt 55 bis 95ºC und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 60 bis 80ºC. Wenn die Badtemperatur unter 55ºC liegt, hat die Faser keinen so dünnen Querschnitt und die Verstreckbarkeit ist zu gering, um ein ausreichend großes Kristall- Längen-Dicken-Verhältnis sicherzustellen. Wenn umgekehrt die Badtemperatur mehr als 95ºC beträgt, kann es zum Sieden des Bades und zum Zusammenkleben der Monofile kommen.
Um den alkalischen Charakter des Koagulationsbades sicherzustellen, wird eine Alkalihydroxidlösung, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, etc. eingesetzt und deren Konzentration beträgt 2 bis 200 g/l und vorzugsweise 5 bis 50 g/l. Das in das Koagulationsbad einzubringende Salz ist eines mit wasserentziehenden Eigenschaften, wie Natriumsulfat, Natriumcarbonat, etc. und seine Konzentration beträgt von 100 g/l bis zur Sättigung und liegt vorzugsweise nahe an der Sättigungsgrenze. Als Spinndüse wird vorzugsweise eine gewöhnliche Spinndüse mit kreisförmiger Öffnung oder eine dazu ähnliche Düse eingesetzt.
Die erhaltene Faser kann nach herkömmlichen Neutralisationsverfahren, Verstrecken bei feuchter Hitze, Wässern, Trocknen, Hitzetrocknen und Hitzebehandlung (Tempern) nachbehandelt werden. Das Streckverhältnis unter Naßbedingungen beträgt mindestens 3 und vorzugsweise mindestens 5. Das Gesamtstreckverhältnis, einschließlich dessen unter Naßbedingungen und dessen unter Trockenbedingungen beträgt mindestens 17 und vorzugsweise mindestens 20. Je größer das Gesamtstreckverhältnis ist, umso größer ist das Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis. Wenn das Gesamtstreckverhältnis weniger als 17 beträgt, erreicht das Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis nicht 2,1.
Die mit den vorstehend beschriebenen Fasern verstärkten Artikel sind im folgenden beschrieben.
Die Größe der PVA-Fasern kann den in den gewöhnlichen faserverstärkten Plastikprodukten (FRP) ähnlich sein und liegt beispielsweise ungefähr im Bereich von 0,1 bis 100 den.
Für die damit verträgliche Kunststoffmatrix besteht keine Einschränkung. Somit kann irgendeines der wärmehärtbaren Harze, wie ungesättigte Polyesterharze, Phenolharze, Epoxidharze und Melaminharze, etc. und der thermoplastischen Harze, wie Polyesterharze, Polyamidharze, Polyethylenharze, Polypropylenharze, Polyvinylchloridharze usw. eingesetzt werden. Synthetische Harze werden bevorzugt.
In Übereinstimmung mit dieser Erfindung können die PVA-Fasern beispielsweise in Form von kurzen Stapeln oder gehackten Strängen oder, in Abhängigkeit vom Einsatzzweck, in Form von z.B. Rovings, Textilgeweben oder Nichttextilgeweben eingesetzt werden.
Der Anteil der PVA-Fasern in einem geformten Kunststoffartikel beträgt vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%. Ein solcher Kunststoffartikel kann außerdem zusätzlich zu den PVA- Fasern und dem Matrixharz weitere Fasern, Füllstoffe, Härter oder Härtemittel, thixotrope Agentien, Fließbarkeitsmodifikatoren, Pigmente usw. enthalten.
Nach einem Verfahren zur Herstellung für solche Artikel werden die PVA-Fasern und ein wärmehärtbares Harz unter Verwendung eines Kneters vermischt und die entstandene Masse nach dem Preßverfahren oder dem Einspritzverfahren geformt. Ein anderes Verfahren schließt die Beschichtung einer folienbildenden Verbindung eines wärmehärtbaren Harzes mit gehackten Strängen der PVA-Fasern, Überziehen des Laminats mit einem Polyethylenfilm oder dergleichen auf jeder Seite und Preßverformung des Ganzen ein. Geformte Gegenstände können auch nach dem gewöhnlichen Auflegeverfahren per Hand erhalten werden. Bei jedem dieser Verfahren können die PVA-Fasern dieser Erfindung auf die gleiche Weise wie Glasfasern bei der Herstellung von Formartikeln eingesetzt werden.
Das nach dem Verfahren dieser Erfindung erhältliche FRP besitzt die folgenden Eigenschaften:
1) Im Gegensatz zu den herkömmlichen PVA-Fasern haben die in dieser Erfindung eingesetzten Fasern ein gößeres Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis, überlegene mechanische Eigenschaften, einen Rundheitsgrad des Querschnitts von höchstens 65 Prozent, was einen dünnen, schlanken Ouerschnitt und eine große Oberfläche bedeutet. Deshalb ist das unter Verwendung derartiger Fasern hergestellte FRP, was die Festigkeitswerte, den Elastizitätsmodul und die Schlagzähigkeit betrifft, überlegen.
2) Die mechanischen Eigenschaften des FRP gemäß dieser Erfindung sind den gewöhnlichen glasfaserverstärkten Kunststoffwerkstoffen klar überlegen. Darüberhinaus besitzt das FRP der Erfindung bessere Oberflächenglätte und ist leichter.
Wegen der vorstehend geschilderten ausgezeichneten Eigenschaften kann die faserverstärkte Harzzusammensetzung nach dieser Erfindung für eine Vielzahl von Einsatzzwecken verwendet werden, wie beispielsweise für Archtitekturwerkstoffe, Baustoffe, Industrieteile, Transportvorrichtungen, Automobile, Boote, usw.
Die nach dieser Erfindung mit PVA-Faser verstärkten Hydraulikprodukte sind im folgenden beschrieben. Bevorzugt sind anorganische Hydraulikwerkstoffe.
Für die Herstellung eines faserverstärkten Hydraulikprodukts, typischerweise eines faserverstärkten Zementprodukts (FRC) können die PVA-Fasern in jeder für den Preßvorgang oder das Verfahren geeigneten Form eingesetzt werden. Zum Beispiel können sie als kurze Monofile oder gehackte Stränge oder in Form kontinuierlicher Endlosgarne oder gebündelter Endlosgarne eingesetzt werden. Sie können auch in der Form von Faserstäbchen verwendet werden. Die PVA-Fasern können auch in verschieden gestalteten Formen, wie in nichtgewebten Stoffen, Matten, Siebplatten, gestrickten Geweben oder anderen zweidimensionalen oder dreidimensionalen Konstruktionen eingesetzt werden. Des weiteren können die PVA-Fasern in Kombination mit Stahlverstärkungen oder außerdem in Kombination mit z.B. Glasfasern, Stahlfasern, Acrylfasern verwendet werden.
Andererseits besteht keine Einschränkung bezüglich des einzusetzenden Formpreßverfahrens; die gewöhnlichen Formpreßverfahren können für FRC mit gleichem Erfolg verwendet werden. Beispielsweise kann für die Herstellung von Platten ein Naßgießverfahren eingesetzt werden. Das Hatschek-Verfahren (siehe das Britische Patent 20 40 331) ist dafür typisch.
Bei Mörtel oder Zement können der Guß, das Aufsprühen und das Betongießen als Beispiele für die Technologie der Formgestaltung im Freien erwähnt werden. Als Beispiele für die Technologie der Formgestaltung in der Fabrik können das Vibrationsverformen, der Zentrifugalguß und das Extrusionsverformen angeführt werden.
Die Menge der zu einer Zusammensetzung eines Hydraulikprodukts zugegebenen PVA-Fasern beträgt 0,2 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%. Im Falle von kurzen Stapeln beträgt das Aspektverhältnis (Faserlänge geteilt durch den Durchmesser eines dem Faserquerschnitt entsprechenden Kreises) 50 bis 2000 und vorzugsweise 150 bis 600.
Ein beispielhafter Hydraulikwerkstoff ist Zement und typisch dafür ist Portland-Zement. Hochofenzement, Flugaschenzement, Tonerdezement, etc. können auch eingesetzt werden. Diese Hydraulikwerkstoffe können entweder allein oder in Kombination eingesetzt werden. Außerdem können diese Zemente in Mischungen mit Sand oder Kies verwendet werden, wobei ein Mörtel oder Beton bereitgestellt wird. Als weitere Beispiele für Hydraulikwerkstoffe können Gips, Gipsschlacke, Magnesia, etc erwähnt werden. Schließlich kann jeder Hydraulikwerkstoff, der für den beabsichtigten Einsatzzweck geeignet ist, verwendet werden.
Als weitere Zusatzstoffe können Glimmer, Sepiolith, Attapulgit, etc. eingesetzt werden.
Verglichen mit den herkömmlichen FRC-Zusammensetzungen enthalten die FRC-Zusammensetzungen dieser Erfindung verstärkende Fasern mit einem größeren Kristall- Längen-Dicken-Verhältnis, einem dünnen Querschnitt und einem Rundheitsgrad des Querschnitts von höchstens 65% und stellen auf diese Weise ausgezeichnete mechanische Eigenschaften sicher Deshalb können die FRC-Zusammensetzungen dieser Erfindung bei allen Anwendungsmöglichkeiten für Zement und Beton, wie Platten, Röhren, Blöcken, Wandfüllungen, Dachziegel, Raumteiler, Straßenpflaster, Tunnelverkeidungen, Oberflächenschutz, etc. eingesetzt werden.
Mit den PVA-Fasern dieser Erfindung verstärkte Gummiartikel sind im folgenden beschrieben.
Der einzusetzende Kautschuk kann jedem Typ angehören.
Dabei können Naturkautschuk (NR) und zahlreiche Synthesekautschukarten, wie Styrol-Butadien-Kautschuk (SBRJ, Chloroprenkautschuk (CR), Nitrilkautschuk (NBR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), etc. verwendet werden. Diese Kautschukarten können entweder allein oder in Kombination und auch in Form von Latex eingesetzt werden.
Die PVA-Fasern dieser Erfindung werden in Form eines Gewebes oder in Form von verzwirntem Garn eingesetzt. In Abhängigkeit vom Einsatzzweck können jedoch nichtverwebte Stoffe, kurze Stapel, gehackte Stränge, etc. geeignete Einsatzformen sein.
Für die Herstellung der verstärkten Gummmiartikel unter Verwendung der PVA-Fasern dieser Erfindung kann die herkömmliche Technologie per se nutzbar gemacht werden.
Die PVA-Fasern sind beispielsweise verzwirnt und bilden eine Schnur und diese wird, falls erforderlich, nachdem sie mit einem Kleber behandelt wurde, verwebt oder zu einem Gewebe verbunden und über eine Gummimatrix gezogen. Oder die PVA-Fasern werden verwebt oder verstrickt und nach Behandlung mit einem Kleber, falls erforderlich, zusammen mit Gummi formgepreßt.
Die verstärkten Gummiartikel dieser Erfindung haben die folgenden Vorteile.
1) Verglichen mit den herkömmlichen PVA-Fasern haben die Fasern dieser Erfindung ein größeres Kristall-Längen- Dicken-Verhältnis, überlegene mechanische Eigenschaften und eine größere Oberfläche wegen ihres dünnen Querschnitts und einen Rundheitsgrad des Querschnitts von höchstens 65%. Die mit den Fasern dieser Erfindung verstärkten Gummiartikel stellen deshalb eine verbesserte Bindung zwischen den Fasern und der Gummimatrix und eine höhere Restfestigkeit nach der Biegeermüdung, höhere Zähigkeit, höheren Modul und größere Beständigkeit sicher.
23 Verglichen mit den herkömmlichen PVA-Fasern können die PVA-Fasern dieser Erfindung die Artikel im selben Maß bei einem geringeren Fasergewicht verstärken, mit dem Ergebnis, daß die verstärkten Formartikel ein geringeres Gewicht und eine glattere Oberfläche besitzen.
Wegen der vorstehend geschilderten überlegenen Eigenschaften können die faserverstärkten Zusammensetzungen gemäß dieser Erfindung für verschiedene Anwendungszwecke, wie Reifenteile, Persenning, Bahnen, Schläuche, Membranen, usw. eingesetzt werden.
Während die PVA-Fasern dieser Erfindung, wie im einzelnen vorstehend beschrieben, ein großes Kristall- Längen-Dicken-Verhältnis aufweisen, überlegene mechanische Eigenschaften und wegen des dünnen Querschnitts eine große Oberfläche mit einem Rundheitsgrad des Ouerschnitts von höchstens 65% besitzen, werden sie als verstärkende Fasern für Zement, Kunststoffe und Kautschuk eingesetzt. Ihre ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften können am besten in industriellen Produkten, wie Seilen und Kabeln ausgenützt werden.
Diese Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen genauer erklärt. In diesen Beispielen wurden der Rundheitsgrad des Ouerschnitts (Grad der Schmächtigkeit; je kleiner der Wert, desto glatter die Faser), das Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis und die mechanischen Eigenschaften (trockene Zugfestigkeit und Bruchdehnung und Ausgangswert des Elastizitätsmoduls) folgendermaßen bestimmt.

o Rundheitsgrad des Querschnitts

Eine Fotografie des Ouerschnitts einer Faserprobe wird auf die Größe von etwa 100 mm² vergrößert und die Fläche des Ouerschnitts gemessen.
Dann wird die größte Dicke des Querschnitts bestimmt. Der Rundheitsgrad des Querscnitts wird nach der folgenden Formel berechnet=
Rundheitsgrad des Ouerschnitts = 4F/B²π x 100 (%)
Der Rundheitsgrad des Querschnitts wurde für 20 statistisch ausgewählte Monofile aus einem Multifilgarn berechnet und der Mittelwert wurde als Rundheitsgrad des Querschnitts der das Multifilgarn bildenden Faser definiert.

o Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis

Angewendet wurde das herkömmliche Verfahren der Weitwinkel-Röntgenbeugungsanalyse nach den folgenden Bedingungen.
(i) Rotationskathode-Röntgenbeugungsanalysegerät (Typ RAD-ra, Rigaku Denki Co. Ltd., 40 kV, 100 mA, CuKα (Graphit-Monochramator), Szintillationszähler
(2) Goniometer
Spaltsystem: DSI/2º, SS1/2º, RS 0,15 mm
Aufzeichnungsgeschwindigkeit: 2θ = 1/2º/Min.
(3) Probekörper (ein Faserprobekörper mit 125 mg Gewicht wird in parallelen Längen von 2,5 cm über eine Breite von 1,5 cm an einer Probenkörperhalterung befestigt)
Die Diffraktionskurven für die Ebenen (020) und (100) wurden nach dem Durchlaßverfahren die Halbwertsdicke B (hkl) für jede Kurve bestimmt.

Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis

Aus den Halbwertsdicken (hkl) für (020) und (100), wie nach dem Durchlaßverfahren ermittelt, wurden die entsprechenden Kristallgrößen nach der Scherrer-Gleichung berechnet.
D(hkl) = kλ /Bo(hkl)cosθ(hkl)
k = 0,9 = 1,5418 Å
Bo = Dispersion der Diffraktionskurve nach der Spaltkorrektur nach dem Verfahren von Jones (radian)
θ = Bragg'scher Winkel (Grad)
Es wurde angenommen, daß gilt: Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis = D(020)/D(100).

o Trockene Festigkeit und Bruchdehnung und Anfangswert des Elastizitätsmoduls

(i) Probekörper= Multifilgarn
(2) Trockene Festigkeit und Bruchdehnung und Ausgangswert des Elastizitätsmoduls: Bei einer Umgebungstemperatur von 20ºC und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65% wurden die Messungen gemäß JIS-1017 unter Verwendung eines Instron-Prüfgeräts bei einer Probenlänge von 20 cm und mit einer Ziehgeschwindigkeit von 10 cm/Min. durchgeführt. Der Anfangswert der Elastizität wurde aus der Belastungs-Dehnungs-Kurve bestimmt.
(3) Zahl der Versuche: Es wurden 10 Bestimmungen durchgeführt und der Mittelwert genommen.

Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Ein vollständig verseifter PVA (Polymerisationsgrad = 3500) wurde in Wasser bis zu einer Endkonzentration von 9 Gew.-% gelöst und anschließend wurden 3,5 Gew.-% Borsäure, bezogen auf PVA, zugegeben, wobei eine Spinnlösung erhalten wurde. Die Spinnlösung wurde auf 105ºC erhitzt und in ein Koagulationsbad, das 15 g/l Natriumhydroxid und 350 g/l Natriumsulfat bei 60ºC Beispiel 1), 70ºC (ßeispiel 2), 90ºC (Beispiel 3), 40ºC (Vergleichsbeispiel 1), 100ºC (Vergleichsbeispiel 2) und 30ºC (Vergleichsbeispiel 3) enthielt aus Düsen mit 1000 kreisförmigen Öffnungen extrudiert. Die erhaltenen Spinnkabel wurden aus den Bädern mit einer Geschwindigkeit von 6 m/Min. genommen. Anschließend wurden die entsprechenden Spinnkabel der Standardbehandlung zwischen den Walzen, der Neutralisation, 1,5mal dem Ziehen bei feuchter Hitze unterzogen, gespült und bei einem Streckverhältnis von 6 getrocknet. Die Spinnkabel wurden dann bei trockener Hitze bei 230ºC gestreckt und von Spulen aufgenommen.
Die ohne Hitze gestreckten, aus einem Koagulationsbad von 30ºC oder 40ºC erhaltenen Monofile waren verhältnismäßig transparent und wiesen einen hohen Rundheitsgrad des Querschnitts auf, als aber die Temperatur des Koagulationsbades erhöht wurde, nahm die Lichtundurchlässigkeit zu und der Rundheitsgrad des Ouerschnitts nahm ab. Die Eigenschaften der erhaltenen Garne sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Garnkonstruktion war unverändert 1800d/1000f. Tabelle 1 Beispiel Vergleichsbeispiel Temperaturs des Koagulationsbades (ºC) Streckverhältnis (Mal) Rundheitsgrad des Querschnitts (%) Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis Reißfestigkeit beim Bruch (g/d) Bruchdehnung (%) Ausgangswert des Elastizitätsmoduls (g/d) Nicht verspinnbar
Als die Temperatur des Koagulationsbads auf die 1werte der Beispiele 1, 2 und 3 gesteigert wurde, nahm der Rundheitsgrad des Ouerschnitts ab, daß sogar selbst beim Fall des PVA mit verhältnismäßig hohem Polymerisationsgrad die Streckbarkeit deutlich verbesserte Werte aufwies, was zu Fasern mit großem Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis und ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften führte.

Beispiel 4

Ein vollständig verseifter PVA (Polymerisationsgrad = 1700) wurde in Wasser bis zu einer Endkonzentration von 14 Gew.-% gelöst und anschließend wurden 1,5 Gew.-% Borsäure, bezogen auf PVA, zugegeben. Die Lösung wurde auf 100ºC erhitzt und aus einer Düse mit 1000 kreisförmigen Öffnungen in ein Koagulationsbad extrudiert, das 30 g/l Natriumhydroxid und 340 g/l Natriumsulfat bei 80ºC enthielt. Das entstandene Spinnkabel wurde aus dem Bad mit einer Geschwindigkeit von 8 m/Min genommen. Das Spinnkabel wurde dann einer Standardbehandlung mit Zug zwischen den Walzen, der Neutralisation, 2mal dem Ziehen bei feuchter Hitze, Spülen und feuchten Trocknen bei einem Streckverhältnis von 7 unterzogen. Das Spinnkabel wurde dann bei trockener Hitze bei 225ºC gezogen und von einer Spule aufgenommen.
Das erhaltene Garn zeigte deutliche Lichtundurchlässigkeit und besaß einen Rundheitsgrad des Ouerschnitts von 50%. Das Gesamtstreckverhältnis betrug 25 und das Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis hatte den Wert von 2,4. Diese Faser war für die Verstärkung von Zement sehr geeignet.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 2 bis zur Trocknungsstufe angewendet und das Streckverhältnis bei trockener Hitze wurde verringert, wobei ein Gesamtstreckverhältnis von 16 erhalten wurde.
Das entstandene Garn hatte denselben Rundheitsgrad des Querschnitts von 36% wie das bei Beispiel 2 erhaltene, besaß aber ein kleineres Kristall-Längen-Dicken- Verhältnis von 2,0 und wies somit schlechtere mechanische Eigenschaften auf. Die Reißfestigkeit betrug 12,8 g/d und der Elastizitätsmodul 280 g/d. Verglichen mit dem Garn von Beispiel 2 war diese Faser deutlich schlechter in der Verstärkungswirkung.

Vergleichsbeispiel 5

Derselbe PVA wie der in Beispielen 1 bis 3 verwendete wurde in Dimethylsulfoxid bis zu einer Konzentration von 10 Gew.-% gelöst. Diese Spinnlösung wurde auf 70ºC erhitzt und aus einer Düse mit 50 kreisförmigen Öffnungen nach dem Trockendüsen-Naßspinnverfahren in ein Methanol-Koagulationsbad von 10ºC extrudiert. Der Abstand zwischen der Auslaßfläche der Düse und der Flüssigkeitsoberf läche im Bad betrug 15 mm. Das erhaltene Spinnkabel wurde unter Entfernung des Lösungsmittels feucht verstreckt und mit einem Streckverhältnis von 6 getrocknet. Dann wurde das Garn bei trockener Hitze von 240ºC verstreckt, wobei ein Gesamtstreckverhältnis von 24 erreicht wurde.
Die erhaltene Endlosfaser war nahezu kreisförmig mit einem hohen Rundheitsgrad des Ouerschnitts von 92%. Mit einem großen Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis von 2,6 wies die Faser ausgezeichnete mechanische Eigenschaften auf. Die Reißfestigkeit betrug 21,0 g/d und der Elastizitätsmodul 530 g/d.
Wie in den Beispielen 11 und 12 und in den Vergleichsbeispielen 11 bis 13, die im folgenden dargestellt werden, gezeigt wird, war die verstärkende Wirkung dieser Faser deutlich schlechter als die der Fasern der Beispiele 1 bis 3. Die elektronenmikroskopische Untersuchung der gebrochenen Oberflächen nach dem Biegeversuch ergab, daß im Gegensatz zu den Fasern der Beispiele 1 bis 3, wo Fasern mit dünnem Querschnitt und niedrigem Rundheitsgrad des Querschnitts eingesetzt wurden, im wesentlichen kein Herausgleiten der Fasern auftrat, während mit den aus Fasern mit kreisförmigem Ouerschnitt hergestellten Proben häufig ein Herausgleiten der Faser stattfand.

Beispiel 5

Ein vollständig verseifter PVA (Polymerisationsgrad = 4500) wurde in Wasser bis zu einer Konzentration von 8,5 Gew.-% gelöst und anschließend wurden 4,0 Gew.-% Borsäure, bezogen auf PVA, zugegeben, wobei eine Spinnlösung erhalten wurde. Diese Spinnlösung wurde auf 110ºC erhitzt und aus einer Düse mit 1000 kreisförmigen Öffnungen in ein Koagulationsbad, das 8 g/l Natriumhydroxid und 360 g/l Natriumsulfat enthielt, extrudiert. Das erhaltene Spinnkabel wurde aus dem Bad mit einer Geschwindigkeit von 4 m/Min. genommen. Das Spinnkabel wurde einer Standardbehandlung mit Zug zwischen Walzen, Neutralisation, Zug bei feuchter Hitze, Spülen und Trocknen unterzogen, dann bei trockener Hitze gezogen und schließlich von einer Spule aufgenommen. Das Streckverhältnis unter Naßbedingungen betrug 4 und das Gesamtstreckverhältnis 27.
Die Monofile besaßen einen ziemlich flachen Querschnitt mit einem Rundheitsgrad des Querschnitts von etwa 32%. Mit einem Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis von 2,9 besaß das Garn ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, d.h. die Reißfestigkeit betrug 22,9 g/d, die Bruchdehnung 4,3%, der Anfangswert des Elastizitätsmoduls betrug 560 g/d. Wie erwartet, zeigte die Faser ausgezeichnete Verstärkungswirkung für Zement.

Beispiele 6 bis 8 und Vergleichsbeispiele 6 bis 8

Die in den Beispielen 1 bis 3 und in den Vergleichsbeispielen 3 und 5 hergestellten Fasern wurden zur Verstärkung eines ungesättigten Polyesterharzes eingesetzt. Dabei wurde ein Kneter mit 150 Teilen eines ungesättigten Polyesterharzes (Polymar 6709, Takeda Chemical Industries, Ltd.), 2 Teilen MgO (Kyowamag 40 F, Kyowa Chemical Co., Ltd.), 8 Teilen eines Formtrennmittels (Zinkstearat, Nippon Oils and Fats Co., Ltd.), 0,5 Teilen eines Härtungsmittels (Perbutyl Z, Nippon Oils and Fats Co., Ltd) und 275 Teilen CaCO&sub3; (S light Nr. 1200, Nitto Powder Industries, Ltd.) beschickt und nach 15-minütigen Durchmischen wurden 3 mm-Stapel der vorstehend erwähnten PVA- Fasern oder handelsüblichen Glasfasern (Reißfestigkeit = 6,1 g/d, Anfangswert des Moduls = 302 g/d, Rundheitsgrad des Querschnitts = 100%) in Anteilen von 100 Teilen zugegeben. Der Inhalt wurde mit niedriger Geschwindigkeit 5 MiriLjten weitergerührt, wobei eine Formmasse (BMC) erhalten werde. Diese BMC wurde bei 160ºC und 100 kg/cm² 10 Minuten preßverformt, wobei eine FRP mit 5 mm Dicke erhalten wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, sind die unter Verwendung von PVA-Fasern mit einem Kristall-Längen- Dicken-Verhältnis ≥ 2,1 und einem Rundheitsgrad ≥65% erhaltenen Artikel in der Biegefestigkeit und Schlagzähigkeit überlegen. Tabelle 2 Beispiel Vergleichsbeispiel eingesetzte Faser PVA-Faser von Beispiel PVA-Faser von Vergleichsbeispiel Glasfaser Verstärkende Faser Formartikel (Platte) Runheitsgrad des Querschnitts (%) Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis Reißfestigkeit (g/d) Anfangswert des Moduls (g/d) Biegefestigkeit (kg/cm²) Kugefallschlagzähigkeit (J)
Verfahren zur Bestimmung der Biegefestigkeit:
JIS K 6911
Verfahren zur Bestimmung der Kugelfallschlagzähigkeit:
JIS K 7211.

Beispiele 9 bis 10 und Vergleichsbeispiele 9 bis 10

Die in Tabelle 3 angegebenen PVA-Fasern mit einer Feinheit des Monofils von 2 den wurden mit einem 1% Monofil styrollösliches Polyvinylacetat behandelt (Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) und in Stücke von 25,4 mm Länge geschnitten, die dann zu Matten aus gehackten Strängen verarbeitet wurden. Jede Bahn wurde mit einem homogenen Gemisch von 100 Teilen ungesättigtem Polyesterharz, 2 Teilen Mg0,8 Teilen eines Formtrennmittels, 3 Teilen eines Härtemittels (Perbutyl Z) und 300 Teilen CaCO&sub3; getränkt, wobei eine Harzmatte (SMC) erhalten wurde. Diese SMC wurde bei 160ºC und 100 kg/cm² 10 Minuten preßverformt, wobei eine FRP von 5 mm Dicke erhalten wurde Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, weisen die mit dem PVA-Fasern gemäß dieser Erfindung verstärkten FRP's überlegene Biegefestigkeit und Schlagzähigkeit auf.
Die Ergebnisse der Oualitätsbewertungen der FRP unter Benutzung der verschiedenen Endlosfasern mit unterschiedlichem Rundheitsgrad und Kristall-Längen- Dicken-Verhältnis waren den in Beispiel 2 beschriebenen Ergebnissen vergleichbar. Tabelle 3 Beispiel Vergleichsbeispiel eingesetzte Faser PVA-Faser von Beispiel PVA-Faser von Vergleichsbeispiel In Vergleichsbeispiel 8 eingesetzte Glasfaser Verstärkende Faser Formartikel (Platte) Runheitsgrad des Querschnitts (%) Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis Reißfestigkeit (g/d) Anfangswert des Moduls (g/d) Biegefestigkeit (kg/cm²) Kugefallschlagzähigkeit (J) * Menge der verstärkenden Faser: 30 Gew.-%

Beispiele 11 bis 12 und Vergleichsbeispiele 11 bis 13

Die in den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 3-5 hergestellten Fasern wurden auf eine Länge von 6 mm abgeschnitten. Unter Verwendung einer Hatschek-Maschine wurde eine Zusammensetzung von 2 Teilen Fasermaterial, 4 Teilen Papierbrei und 94 Teilen Portlandzement naßvergossen und in 15 Tagen selbstgehärtet, wobei Zementplatten mit 5 mm Dicke erhalten wurden. Die physikalischen Eigenschaften derartiger Platten sind in Tabelle 4 angegeben. Die Biegefestigkeit einer solchen Platte wurde in Übereinstimmung mit JIS K 6911 bestimmt. Tabelle 4 Beispiel Vergleichsbeispiel eingesetzte Faser PVA-Faser von Beispiel PVA-Faser von Vergleichsbeispiel Verstärkende Faser Tafel Runheitsgrad des Querschnitts (%) Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis Reißfestigkeit (g/d) Anfangswert des Moduls (g/d) Biegefestigkeit (kg/cm²)
Unter Verwendung der in den Beispielen 11 und 112 und den Vergleichsbeispielen 11 bis 13 erhaltenen FRC's wurden die Bruchflächen der entsprechenden Probekörper nach dem Biegetest mit einem Elektronenmikroskop untersucht. Während die aus den Vergleichsbeispielen 11 und 13 stammenden Beispiele verstärkende Fasern aufwiesen, die nicht herausgeschnitten sondern herausgezogen waren, war diese Erscheinung im Falle des Probekörpers aus Vergleichsbeispiel 13 deutlicher ausgeprägt.

Beispiele 13 bis 15 und Vergleichsbeispiele 14 bis 16

Die in den Beispielen 1 bis 3 erhaltenen PVA- Fasern, PVA-Fasern (Rundheitsgrad des Ouerschnitts = 43%, Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis = 2,0, Reißfestigkeit = 14,4 g/d, Anfangswert des Moduls = 345 g/d), die auf die gleiche Weise wie die von Beispiel 2 hergestellt worden waren, mit der Ausnahme, daß das Gesamtstreckverhältnis 16,2 betrug, und die in den Vergleichsbeispielen 3 und 5 erhaltenen PVA-Fasern wurden als verstärkende Fasern zur Herstellung von faserverstärkten Gummiplatten benutzt. Somit wurde jede dieser Fasern mit 30 T/10 cm sowohl für die erste und die Schlußzwirnung verzwirnt, so daß 1800 D/l x 2-Schnüre bereitgestellt wurden, die dann mit RFL behandelt wurden, wobei getauchte Schnüre erhalten wurden. RFL bedeutet Gummilatex, der ein Resorzin- Formaldehydharz enthält.
Die getauchten Schnüre wurden in Form eines Reifencordgewebes angeordnet und der Gummi wurde aufgelegt und vulkanisiert, wobei eine faserverstärkte Gummiplatte erhalten wurde. Diese Platte wurde über ein Biegeermüdungsprüf gerät gebogen und die Schnüre wurden dann herausgenommen und die Restfestigkeit bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben.
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, sind die unter Verwendung der PVA-Fasern dieser Erfindung hergestellten Gummiplatten deutlich besser, was die Haftung und die Restfestigkeit nach der Biegeermüdung betrifft. Tabelle 5 Beispiel Vergleichsbeispiel eingesetzte Faser PVA-Faser von Beispiel PVA-Faser m. e.Gesamtstreckverh. v. 16,2, sonst ident.m.Beisp.2 PVA-Faser von Vergleichsbeispiel Verstärkende Faser Platte Runheitsgrad des Querschnitts (%) Kristall-Längen-Dicken-Verhältnis Reißfestigkeit (g/d) Anfangswert des Moduls (g/d) Klebekraft (g/d3) Restfestigkeit n.d Biegefestigkeit (%)

Verfahren zur Bestimmung der Haftfestigkeit

Getauchte Schnüre werden in vorher festgelegten Abständen in Gummi, der ein Vulkanisationsmittel enthält, eingebettet und nach der Vulkanisation werden 3 Schnüre gleichzeitig herausgezogen. Die zur Abtrennung erforderliche Kraft wird aufgezeichnet. Der Gummi besteht aus einem 1:1-Gemisch von Naturkautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk.

Verfahren zur Bestimmung der Restfestigkeit nach dem Biegeversuch....

Jede Probe wird nach dem Riemenbiegeverfahren 250 000 Mal gebogen und die Schnüre werden dann aus der Gummimatrix herausgenommen und deren Festigkeit bestimmt. Der Prozentsatz des Restfestigkeitswerts zum Wert vor dem Biegeversuch wird berechnet.

Claims

1. Synthetische Fasern auf Polyvinylalkoholbasis, worin der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols mindestens 1500 beträgt,

worin der Rundheitsgrad des Querschnitts höchstens 65 Prozent beträgt und das Kristall-Längen-Dicken- Verhältnis mindestens 2,1 beträgt,

wobei der Rundheitsgrad des Ouerschnitts definiert ist als 4F/B²π 100 (%), wobei F die Querschnittsfläche bedeutet, gemessen auf einer Fotografie des Querschnitts einer Faserprobe, vergrößert auf 100 mm² Größe, und B die größte Dicke dieses Querschnitts bedeutet.

2. Synthetische Fasern auf Polyvinylalkoholbasis nach Anspruch 1, worin der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols mindestens 3000 beträgt.

3. Verfahren zur Herstellung von synthetischen Fasern auf Polyvinylalkoholbasis, worin der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols mindestens 1500 beträgt,

umfassend das Extrudieren einer Spinnlösung (Dope), die eine wäßrige Lösung umfaßt,

die 5 bis 30 Gew.-% Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von mindestens 1500 und 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyvinylalkohols, Borsäure oder eines Salzes davon enthält, in ein alkalisches Koagulationsbad mit einer Alkalihydroxidkonzentration von 2 bis 200 g/l, das ein Salz mit dehydratisierenden Eigenschaften in einer Konzentration von mindestens 100 g/l enthält und Ziehen des entstandenen Spinnkabels von Monofilen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnlösung eine Temperatur von 85 bis 125ºC hat, das Bad eine Temperatur von 55 bis 95ºC besitzt und das Ziehen mit einem Gesamtstreckverhältnis von mindestens 17 erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Temperatur des Koagulationsbades zwischen 60ºC und 80ºC liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Gesamtstreckverhältnis höchstens 20 beträgt.

6. Geformter Artikel, verstärkt mit synthetischen Fasern auf Polyvinylalkoholbasis, worin der Polymerisationsgrad des Polyvinylalkohols mindestens 1500 beträgt,

worin der Rundheitsgrad des Querschnitts der synthetischen Fasern höchstens 65 Prozent und das Kristall- Längen-Dicken-Verhältnis mindestens 2,1 beträgt,

wobei der Rundheitsgrad des Ouerschnitts definiert ist als 4F/B²π 100 (%), wobei F die Ouerschnittsfläche bedeutet, gemessen auf einer Fotografie des Ouerschnitts einer Faserprobe, vergrößert auf 100 mm² Größe, und B die größte Dicke dieses Querschnitts bedeutet.

7. Geformter Artikel nach Anspruch 6, worin der verstärkte Artikel aus einem Kunstharz, hydraulischen anorganischen Werkstoff oder kautschukartigen Polymer hergestellt ist.