1954年前后，张旃曾多次向党支部书记写检讨材料和思想汇报。内容主要是“交待与资产阶级的关系及思想对资产阶级的认识，表示与自己的反动家庭和社会关系彻底决裂”等，表明他在参加运动方面是很积极的，也是想同自己的家庭“划清界限”的。有资料可查的就有1954年1月至4月间的十数件。1954年2月10日的思想汇报谈道：在“三反”时，曾参加过“打虎”和看“宋老虎”等工作。他体会到，贪污分子是资产阶级派到工人阶级和国家机关里的奸细，为其资产阶级或其本身就是资产阶级，施行“五毒”，危害国家，危害人民，是革命事业的死敌。所以，把刘青山、张子善这样一些虽在以前为人民服务但在解放后蜕变成为贪污分子而毫无悔改的资产阶级分子处以极刑。通过参加对贪污分子伍雅杰的判决大会，张旃感觉到把贪污分子看作是工人阶级以外的人，是资产阶级派过来或拉出去的分子，是属于工人阶级的敌人，是革命的敌人，这一点是要清醒和警惕的，而且要坚决和他们斗争，彻底消灭资产阶级。对待旧社会遗留并在自己思想里沾染的非工人阶级思想也同样要抱着坚决消灭的态度，并且一定要把这些敌人和自己区别开来，这样才能站稳立场。
在另一份思想汇报中，他自认为已经成了“工人阶级的一员”。他写道：“社会主义事业的敌人是帝国主义、封建主义、官僚资本主义。在社会主义阶段是消灭资产阶级和一切剥削阶级。我本身是工程技术人员，也是工人阶级的一分子。虽然在思想上剥削阶级思想影响还没有肃清，但是经过解放后几年的教育，特别是到厂后受到工人阶级直接的教育和帮助，思想已基本转到工人阶级里来了。并且自己也下决心，积极对非工人阶级思想进行斗争，在较短的期间内基本上消灭非工人阶级思想。在这场革命中，我不是革命的敌人，而应该是革命队伍的一员，并尽自己的力量。因为社会主义社会是我们工人阶级的崇高理想，社会主义革命事业是工人阶级的最高利益。自己历史上也没有什么不清楚的地方，自己没有做过什么时候危害工人阶级利益的事情（而且我历史上的证明人都可以找到，是可以调查清楚的）。”
他的反动家庭，似乎从他走向工作岗位，就给他带来了“原罪”。因此他感到，从政治上、思想上和经济上同家庭断绝联系并不可怕，可怕的是与人相处，有一条不可逾越的鸿沟。这条鸿沟是无形的，由于他有这样的反动家庭背景，几乎所有人都像对瘟疫一样地躲避他，疏远他，只有被视为“另类”的人才能够感受得到。他只能从受到同样不公正待遇的同类人当中寻找一些慰藉。因此有人反映说，他“常与较落后的某人和地主子弟常某等人接近，不愿与积极分子和我党干部接近”。
外界的反映无疑刺激着张旃过度敏感的神经。他在一份“思想汇报”里谈道：这两天，听到车间里向我喊反革命分子，不知是指的什么意思，假如说我在走向社会主义时期时抱着资产阶级的作风不放，不进行艰苦的自我改造，而妨碍社会的发展，起了反动作用的话，我认为是有根据的。假如认为我还有其他和反动派有联系或类似的反革命分子（活动）的话，我认为应该很好地检查我的全部历史，我也会帮助组织上提供证明人或其他材料来。关于这个问题，我想不通，心里很气愤（张旃1954年1月9日“思想汇报”）。
此后，张旃性格变得越来越孤僻，神经越来越敏感。即使有人吐口痰，他也认为是在吐他；两个人在一起说话，他也认为是在议论他。张旃在与车间领导的一次谈话中说：“我现在不能干了，也不干了，我退职。现在我的问题哪里都知道了，公安部门知道了我的问题，厂长知道我的问题，党里知道我的问题。”（1954年1月23日厂保卫干事卓治国反映）
他的思想一直处于悲观失望的状态，工作上“既积极又沉闷，抱着混的态度”，心事重重的样子，“就是走路，也站下想几分钟，完了再走”（“南来分子的动态”）。有时“工人对面谈话被他看见，就怀疑是在讲他的问题”（1954年1月23日厂保卫干事卓治国反映）。他的精神压力过大，工作神不守舍，结果因工作计划失误，造成原料损失，被记过两次。
1954年初，张旃已经有了精神异常的表现。1月中旬，他向五车间的王书记书面汇报说，我现在完了，哪里都给我下毒药，我的饭里有毒药，喝的水里有毒药，我的身上都胖肿了，要求请假到市立医院看病。多份材料中都反映他的精神存在问题。
1954年1月底，张旃调到了九车间。这一年底，车间孔国荣技术组长归纳了他的思想动态和生活情况：他的思想一贯是十分沉闷的，除工作外很少谈话，不爱和任何人接近，就是星期日也经常是一个人在房子内看看书或睡觉，偶尔有事上街的话也是他自己出去，所以他的思想情况是不和任何人交谈的。由于他思想上的苦闷已严重地影响到他身体健康，目前看来他的神经可能有些不够正常，同时按照他的饮食情况来看，可能他胃部不够健康，曾在9月间一天夜晚呕吐过一次，据他谈当时胃部很痛。虽然他身体不好，但却很少到医务所去看病，也从未看到他吃药，所以病状的详情很难知道。他在技术学习上很用功，但学习效率不高，例如他自修俄文，但提高较慢。在年初的星期天，他经常到新华书店看书，或自己看电影等，但自10月份以后，他就很少外出，有时厂里放电影，离宿舍只有百米远，他也不去看，厂里组织了很多次活动，他一次都没参加，自己坐在房子里看书。
六七月间，他在工作时精神不集中，机器将左手拇指尖挤扁，但当时他却一声未吭，自制力很强，工友们去看他时，他只是说没事。9月初才合口，不过指甲已经没有了。
九十月间，他的身体状况特别不好。据他讲，吃东西以后不消化，夜间睡得太晚，所以白天工作有点吃不消，有一次上班后全身发烧，皮肤红肿，只好请假回去休息。
1955年4月上旬，张旃找到车间党支部书记，交出二十元人民币，要求邮到上海市浦东章华毛织厂表兄黎斌处，说：我过去借“战犯”黎斌二十万元（解放初的货币），给他们邮去，和他们断绝关系。不久，又交上来十四元六角人民币，要求汇到河北省唐山开滦矿务局，转交孙越琦再转王仪孟，并说：他们是官僚资本家，我花他们钱都还给他们，与他们脱离关系。
同年4月24日，又写给厂干部科和厂领导书面材料，述说通过总路线的学习，对本身阶级出身的认识，提出和反动的家庭划清阶级界线的声明，要求改名叫“孙志新”。决心改造自己，向人民投降，希望得到人民的宽大，做一个中华人民共和国公民。张旃改名的要求，究竟是出于何种考虑，已无从考证，但有一点是肯定的，那就是他想尽快地摆脱由于家庭的关系所给他带来的心理上的阴影。从此时起，他就正式使用了新名，而且是经过党委李书记批准同意的（见“窃密嫌疑分子孙志新〈张旃〉材料”。为行文方便，其后仍以张旃称之）。
同年4月下旬一天早晨上班，张旃拿来一包东西，转交给团支部书记司福利，称“给那些战犯寄去，我和他们断绝关系”。经检查，用三层纸包的竟是粪便。5月24日，他向车间领导请假五天去北京（得到批准），5月25日，他从天津给同宿舍张一光和车间技术组长老孔寄来“遗书”，其内容说：我的身体不好，劳动和工作困难很多，我认为再继续活下去，已不能劳动为父母服务，现在我向你们永别了，一切后事请转告领导上代为办理。当日下午6时，天津市公安局发现其自杀（未遂）。不久后即精神失常。
涉嫌窃密事件
张旃患精神病后，曾入精神病院医治了四年，久治不愈，经常大闹不止。
张旃患病后的经历只有简略的记述。车间技术组长孔繁荣曾谈道，1955年去四平精神病院两个来月，由工友龙连起送去并接回。据说“出院书”上写着“没有精神病，回厂休养”的字样，查不出病来。送他到精神病院是因为工人发现他吃粪便，所以不叫他上班，在调整工资时也没有给他调。从精神病院回来后，他曾要求上班，但车间未同意，怕出事故。
到1959年时，精神比较稳定，似乎大有好转。那年，他已经能够上街购买一些关于拖拉机和汽车简明性能资料书籍，而且每天能够阅读书报，并到食堂吃饭。单位把他安排在职工单身宿舍收发室居住。
到了1962年，国内形势有了新的变化，台湾海峡局势再次紧张起来，台方叫嚣“反攻大陆”，并不断地派遣特务到大陆活动。