DE102007016291A1

DE102007016291A1 - Organopolysiloxanhaltige Faser

Info

Publication number: DE102007016291A1
Application number: DE200710016291
Authority: DE
Inventors: Elisabeth Dipl.-Chem. Dr. Gonthier; Konrad Alfons Dipl.-Chem. Dr. Wierer; Mabrouk Dipl.-Chem. Dr. Quederni
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2008-10-09
Also published as: WO2008122497A3; WO2008122497A2

Abstract

Faser, herstellbar durch eine Zusammensetzung, enthaltend Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) der allgemeinen Formel (1), $F1 wobei R einen einwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, X einen Alkylen-Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O- ersetzt sein können, A ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'-, Z ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'-, R' Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Y einen zweiwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, D einen gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, C1-C6-Alkyl- oder C1-C6-Alkylester substituierten Alkylenrest mit 1 bis 700 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -COO-, -OCO-, oder -OCOO-, ersetzt sein können, n eine Zahl von 1 bis 4000, a eine Zahl von mindestens 1, b eine Zahl von 0 bis 40, c eine Zahl von 0 bis 30 und d eine Zahl größer 0 bedeuten, und zumindest einen thermoplastischen Kunststoff (B).

Description

Die Erfindung betrifft eine Organopolysiloxan-haltige Faser sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
WO 99/28540 beschreibt Fasern aus Polydiorganosiloxanpolyharnstoff Copolymere und Fasern aus Mischungen dieser Copolymere mit anderen Polymeren (Zugabe zwischen 1 Gewichts-% und 99 Gewichts-%) und Vliese und Klebstoffe, die aus diesen Fasern bestehen.
EP 0 332 719 A beschreibt ein Polyfluorosilicon-Harnstoff Blockcopolymer, das zu Fasern spinnbar ist.
WO 96/34029 beansprucht ein Polydiorganosiloxan Polyharnstoff Copolymer, das in einem Schmelzspinnverfahren u. a. zu Fasern spinnbar ist.
Diese beschriebenen Fasern, die einen Siliconanteil enthalten, weisen keinen eindeutigen Vorteil gegenüber Faser ohne Additiv auf.
EP 1 431 429 beansprucht ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanfasern mit Einspinnen von Additiven, nämlich Polydimethylsiloxan, alkoxyliertem PDMS und Metallsalze einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure. Ziel der Erfindung ist über den gesamten Spinnprozess konstante textile Fadendaten und erhöhte Produktivität zu ermöglichen.
Im Patent EP 0 643 159 wird die Herstellung von Elastanfasern beschrieben, mit Einspinnen einer Kombination von PDMS und ethoxyliertem PDMS. In den Beispielen wird eine Verbesserung der optischen Eigenschaft der erhaltenen Kettwirkware durch Färbemethode bewiesen.
Flüssige Organopolysiloxanadditive, vor allem mit höheren und hohen Viskositäten, haben jedoch den Nachteil, dass sie schwierig und nur unter Verwendung von speziellen technischen Einrichtungen während des Extrusionsprozesses in Thermoplastschmelzen eingebracht werden können. Vorzugsweise werden bei Extrusionsprozessen feste Bestandteile und besonders bevorzugt feste Bestandteile in konventioneller Kunststoffgranulat- bzw. Pelletform eingesetzt.
Dem Stand der Technik sind folgende Nachteile zu entnehmen. Beim Schmelzspinnen ist ein hoher Energieeinsatz zum Aufschmelzen und Fördern notwendig. Weiterhin kann die innere Reibung beim Extrudieren zur Polymerzersetzung und zu entstehenden Nebenprodukten führen, die zu Spinndüsenverstopfungen und geringeren Festigkeiten führen. Die nach dem Stand der Technik hergestellten Produkte haben ungenügende Eigenschaften, wie unbefriedigende Weichheit und Hydrophobie, insbesondere sind die im Stand der Technik beschriebenen Verfahren aufwendig, da die Siloxane nur als Flüssigkeiten vorliegen, was ihre Verarbeitung erschwert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher den Stand der Technik zu verbessern, insbesondere Fasern zur Verfügung zustellen und deren Herstellungsverfahren, insbesondere soll eine Abnahme des Drucks im Extruder und in der Spinndüse, Reduzierung des Drehmoments bei der Extrusion, Abnahme der Reibung bei der Extrusion, Erniedrigung der Schmelzviskosität, Erniedrigung der zur Verarbeitung erforderten Temperatur, verbesserter Durchsatz, niedrigerer Energieverbrauch, reduzierter Abbau des Polymers, so dass es zu geringerer Ablagerung an den Spinndüsen und einem geringeren Reinigungsaufwand führt, erhöhte Mechanik der Fasern, verbesserte Verstreckung der Faser durch verbesserte Kristallisation des Polymers, reduzierter Verschleiß, leichtere Verarbeitbarkeit, niedrigerer Ausschuss sowie Verbesserung der Eigenschaften von textilen Flächengeweben, die die aus den Fasern hergestellt sind wie, Optimierung des optischen Eindruckes der Oberfläche (z. B. Glanz), Veränderung des Oberflächengriffes, verbesserte Griffeigenschaften, erhöhte Weichheit, gute Wasserabweisung, Erzielung von hydrophober, oleophober oder Alkohol-abweisender Oberfläche, Schmutzabweisung sowie, dass die Textilien mit Standardfarben bedruckbar sind, erreicht werden.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist eine Faser herstellbar durch eine Zusammensetzung enthaltend Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) der allgemeinen Formel (1)
wobei
R einen einwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
X einen Alkylen-Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O- ersetzt sein können,
A ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'-,
Z ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'-,
R' Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
Y einen zweiwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
D einen gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, C₁-C₆-Alkyl- oder C₁-C₆-Alkylester substituierten Alkylenrest mit 1 bis 700 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -COO-, -OCO-, oder -OCCO-, ersetzt sein können,
n eine Zahl von 1 bis 4000,
a eine Zahl von mindestens 1,
b eine Zahl von 0 bis 40,
c eine Zahl von 0 bis 30 und
d eine Zahl größer 0 bedeuten.
und zumindest einen thermoplastischen Kunststoff (B).
Das Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) ist durch ein Verfahren herstellbar, welches zwei Schritte umfaßt, wobei
im ersten Schritt ein cyclisches Silazan der allgemeinen Formel (2)
mit siliziumorganischer Verbindung der allgemeinen Formel (3), (HO)(R₂SiO)_n-1[H] zu Aminoalkylpolydiorganosiloxan der allgemeinen Formel (4) H₂N-X-(SiR₂O]_nSiR₂-X-NH₂ umgesetzt wird, und
im zweiten Schritt das Aminoalkylpolydiorganosiloxan der allgemeinen Formel (4) mit Diisocyanat der allgemeinen Formel (5) OCN-Y-NCO polymerisiert wird, wobei
R einen einwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
X einen Alkylen-Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O- ersetzt sein können,
A ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'-,
Z ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'-,
R' Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
Y einen zweiwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
D einen gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, C₁-C₆-Alkyl- oder C₁-C₆-Alkylester substituierten Alkylenrest mit 1 bis 700 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -COO-, -OCO-, oder -OCOO-, ersetzt sein können,
n eine Zahl von 1 bis 4000,
a eine Zahl von mindestens 1,
b eine Zahl von 0 bis 40,
c eine Zahl von 0 bis 30 und
d eine Zahl größer 0 bedeuten.
Die Herstellung des Aminoalkylpolydiorganosiloxans der allgemeinen Formel (4) ist kostengünstig, verläuft unter schonensten Bedingungen und führt zu Produkten, die farblos und geruchsfrei sind. Aminoalkylpolydiorganosiloxan der allgemeinen Formel (4) enthält weder cyclische Siliconverbindungen, da diese schon auf der Stufe der Silanol-terminierten Edukte der allgemeinen Formel (3) entfernt wurden, noch Äquilibrierungskatalysatoren oder deren Reste, da die Umsetzung von Silanol-Gruppen mit dem Heterocyclus der allgemeinen Formel (2) unkatalysiert in sehr kurzer Zeit erfolgt. Daher sind diese funktionalisierten Siliconöle und deren Folgeprodukte geruchsfrei und farblos.
Idealerweise werden im ersten Schritt die Heterocyclen der allgemeinen Formel (2) und die Silanol-Gruppen enthaltenden Edukte in äquimolaren Verhältnissen eingesetzt, da so die Entfernung überschüssigen Heterocyclusses unterbleiben kann. Hierzu wird vorzugsweise der Gehalt an aktivem H im Silanol terminiertem Edukt z. B. durch Titration bestimmt, um so eine zumindest äquimolare Menge an Heterocyclen zugeben zu können. Man erhält Bisaminoalkylterminierte Siloxane der allgemeinen Formel (4) in hoher Reinheit, welche sich ebenfalls zur Herstellung hochmolekularer Siloxan-Harnstoff-Blockcopolymere eignen.
Zur Erreichung kürzerer Reaktionszeiten bei der Herstellung hochreiner Bisaminoalkylterminierter Silicone der allgemeinen Formel (4) wird vorzugsweise ein kleiner Überschuß der heterocyclischen Verbindung der allgemeinen Formel (2) verwendet, welcher anschließend in einem einfachen zusätzlichen Verfahrensschritt wie z. B. der Zugaben kleiner Mengen an Wasser entfernt werden kann.
Vorzugsweise bedeutet R einen einwertigen, Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere nicht substituiert. Besonders bevorzugte Reste R sind Methyl, Ethyl, Vinyl und Phenyl.
Vorzugsweise bedeutet X einen Alkylen-Rest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise ist der Alkylen-Rest X nicht unterbrochen.
Vorzugsweise bedeutet A eine NH-Gruppe.
Vorzugsweise bedeutet Z ein Sauerstoffatom oder eine NH-Gruppe. Vorzugsweise bedeutet Y einen Kohlenwasserstoffrest mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen, der vorzugsweise nicht substituiert ist. Vorzugsweise bedeutet Y einen Aralkylen-, linearen oder cyclischen Alkylen-Rest.
Vorzugsweise bedeutet D einen Alkylenrest mit mindestens 2, insbesondere mindestens 4 Kohlenstoffatomen und höchstens 12 Kohlenstoffatomen.
Ebenfalls vorzugsweise bedeutet D einen Polyoxyalkylenrest, insbesondere Polyoxyethylenrest oder Polyoxypropylenrest mit mindestens 20, insbesondere mindestens 100 Kohlenstoffatomen und höchstens 800, insbesondere höchstens 200 Kohlenstoffatomen.
Vorzugsweise ist der Rest D nicht substituiert.
n bedeutet vorzugsweise eine Zahl von mindestens 3, insbesondere mindestens 25 und vorzugsweise höchstens 800, insbesondere höchstens 400, besonders bevorzugt höchstens 250.
Vorzugsweise bedeutet a eine Zahl von höchstens 50.
Wenn b ungleich 0, bedeutet b vorzugsweise eine Zahl von höchstens 50, insbesondere höchstens 25.
c bedeutet vorzugsweise eine Zahl von höchstens 10, insbesondere höchstens 5.
Das Polydiorganosiloxan-Harnstoff-Copolymer der allgemeinen Formel (1) zeigt hohe Molekulargewichte und gute mechanische Eigenschaften bei guten Verarbeitungseigenschaften.
Vor allem durch den Einsatz von Kettenverlängerern wie Dihydroxyverbindungen oder Wasser zusätzlich zu den Harnstoffgruppen kann eine deutliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften erreicht werden. So können Materialien erhalten werden, die in den mechanischen Eigenschaften mit herkömmlichen Siliconkautschuken durchaus vergleichbar sind, jedoch eine erhöhte Transparenz aufweisen und in die kein zusätzlicher aktiver Füllstoff eingearbeitet werden muß.
Falls b mindestens 1 ist, kann im zweiten Schritt bis zu 95 Gewichtsprozent, bezogen auf alle eingesetzten Komponenten, an Kettenverlängerern, die ausgewählt werden aus Diaminen, Isocyanat-geblockten Hydroxy-Verbindungen, Dihydroxy-Verbindungen oder Mischungen davon, eingesetzt werden.
Vorzugsweise weisen die Kettenverlängerer die allgemeine Formel (6) HZ-D-ZH, auf, wobei D und Z die vorstehenden Bedeutungen aufweisen. Falls Z die Bedeutung 0 hat, kann der Kettenverlängerer der allgemeinen Formel (6) auch vor der Umsetzung im zweiten Schritt mit Diisocyanat der allgemeinen Formel (5) umgesetzt werden. Gegebenenfalls kann als Kettenverlängerer auch Wasser eingesetzt werden.
Vorzugsweise sind im Copolymer der allgemeinen Formel (1), bezogen auf die Summe der Urethan- und Harnstoffgruppen, mindestens 50 Mol insbesondere mindestens 75 Mol-% Harnstoffgruppen enthalten.
Beispiele für die zu verwendenden Diisocyanate der allgemeinen Formel (5) sind aliphatische Verbindungen wie Isophorondiiscyanat, Hexamethylen-1,6-diisocyanat, Tetramethylen-1,4-diisocyanat und Methylendicyclohexy-4,4'-diisocyanat oder aromatische Verbindungen wie Methylendiphenyl-4,4'-diisocyanat, 2,4-Toluoldiisocyanat, 2,5-Toluoldiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, m-Phenylendiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, m-Xyloldiisocyanat, Tetramethyl-m-xyloldiisocyanat oder Mischungen dieser Isocyanate. Ein Beispiel für kommerziell erhältliche Verbindungen sind die Diisocyanate der DESMODUR^®-Reihe (H, I, M, T, W) der Bayer AG, Deutschland. Bevorzugt sind aliphatische Diisocyanate, bei denen Y ein Alkylenrest ist, da diese Materialien führen, die verbesserte UV-Stabilitäten zeigen, welche bei einer Außenanwendung der Polymere von Vorteil ist.
Die α,ω-OH-terminierten Alkylene der allgemeinen Formel (6) sind bevorzugt Polyalkylene oder Polyoxyalkylene. Diese sind vorzugsweise weitgehend frei von Kontaminationen aus mono-, tri- oder höherfunktionellen Polyoxyalkylenen sein. Hierbei können Polyetherpolyole, Polytetramethylendiole, Polyesterpolyole, Polycaprolactondiole aber auch α,ω-OH-terminierte Polyalkylene auf Basis von Polyvinylacetat, Polyvinylacetatethylencopolymere, Polyvinylchloridcopolymer, Polyisobutlydiole eingesetzt werden. Bevorzugt werden dabei Polyoxyalkyle verwendet, besonders bevorzugt Polypropylenglykole. Derartige Verbindungen sind als Basismaterialien unter anderem für Polyurethan-Weichschäume und für Beschichtungsanwendungen kommerziell mit Molekularmassen Mn bis über 10 000 erhältlich. Beispiele hierfür sind die BAYCOLL^® Polyetherpolyole und Polyesterpolyole der Bayer AG, Deutschland oder die Acclaim^® Polyetherpolyole der Lyondell Inc., USA. Es können auch monomere α,ω-Alkylendiole, wie Ethylenglykol, Propandiol, Butandiol oder Hexandiol eingesetzt werden.
Weiterhin sind als Dihydroxyverbindungen im Sinne der Erfindung ebenfalls Bishydroxyalkylsilicone zu verstehen, wie sie z. B. von der Firma Goldschmidt unter dem Namen Tegomer H-Si 2111, 2311 und 2711 vertrieben werden.
Die Herstellung der oben beschriebenen Copolymere der allgemeinen Formel (1) kann sowohl in Lösung als auch in Festsubstanz, kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Wesentlich dabei ist, dass für die gewählte Polymermischung unter den Reaktionsbedingungen eine optimale und homogene Durchmischung der Bestandteile erfolgt und eine Phasenunverträglichkeit gegebenenfalls durch Lösungsvermittler verhindert wird. Die Herstellung hängt dabei vom verwendeten Lösungsmittel ab. Ist der Anteil der Hartsegmente wie Urethan- oder Harnstoffeinheiten groß, so muss gegebenenfalls ein Lösungsmittel mit einem hohen Löslichkeitsparameter wie beispielsweise Dimethylacetamid gewählt werden. Für die meisten Synthesen hat sich THF als ausreichend gut geeignet erwiesen. Vorzugsweise werden alle Bestandteile in einem inerten Lösungsmittel gelöst. Besonders bevorzugt ist eine Synthese ohne Lösungsmittel.
Für die Reaktion ohne Lösungsmittel ist die Homogenisierung der Mischung von entscheidender Bedeutung bei der Umsetzung. Ferner kann die Polymerisation auch durch die Wahl der Reaktionsfolge bei einer Stufensynthese gesteuert werden.
Die Herstellung sollte für eine bessere Reproduzierbarkeit generell unter Ausschluss von Feuchtigkeit und unter Schutzgas, üblicherweise Stickstoff oder Argon erfolgen.
Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise, wie bei der Herstellung von Polyurethanen üblich, durch Zugabe eines Katalysator. Geeignete Katalysatoren für die Herstellung sind Dialkylzinnverbindungen, wie beispielsweise Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndiacetat, oder tertiäre Amine wie beispielsweise N,N-Dimethylcyclohexanamin, 2-Dimethylaminoethanol, 4-Dimethylaminopyridin.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) der allgemeinen Formel (1) mit einem thermoplastischen Kunststoff extrudiert wird.
Bei dem thermoplastischen Kunststoff handelt es sich vorzugsweise um Polyvinylalkohol, Mischpolymere von Vinylacetat, Polyolefine wie Polypropylen und Polyethylen, Polyester wie Polyethylenterephthalat und Polytrimethyltherephthalat, Polyacrylnitril, Polyurethan, Polyamid, Polylactat, Acetat, Triacetat, bevorzugt sind Polyester, Polyamid und Polyolefin, besonders bevorzugt sind Polyamid und Polyolefin.
Das Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) wird in Mengen von vorzugsweise 0,001 bis 50 Gew.-% besonders bevorzugt von 0,01 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung aus Organopolysiloxan/Polyharnstoff/ Polyurethan-Blockcopolymer (A) und dem thermoplastischen Kunststoff eingesetzt.
Die Zugabe der Komponenten (A) und (B) wird bei erhöhter Temperatur nach konventionellen Methoden zur Verteilung fester Additivbestandteile in Thermoplaste durchgeführt. Beispiele für geeignetes Equipment zur nachfolgenden Einarbeitung sind Einschnecken- und Doppelschneckenextruder. Temperatur und andere Bedingungen für die Einarbeitung sind abhängig vom jeweiligen Faser-Rohstoff und dem Fachmann bekannt bzw. durch Routineversuche zu ermitteln.
Die Zugabe der Additive kann direkt im Extruder zum Thermoplastgranulat vor dem Spinndüsenkopf erfolgen. Die kann aber auch als vorgefertigtes Masterbatch erfolgen. In diesem Fall werden die Additive zum thermoplastischen Granulat in einem unabhängigen Extruder zugegeben. Der so erhaltene Compound kann in einem Trockenmischer zum Thermoplastgranulat noch zugegeben werden, um die gewünschte Zugabe-Menge zu erreichen. Diese Mischung oder der Compound selbst werden dann im Extruder vor dem Spinndüsenkopf zugegeben, um Fasern herzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren zur Herstellung von Fasern derart ausgeführt, dass Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) und der thermoplastische Kunststoff (B) zu einem Granulat verarbeitet werden, das ein Compound ist und in einem zweiten Schritt der Compound mit dem thermoplastischen Kunststoff (B) auf das gewünschte Mengenverhältnis von (A) zu (B) eingestellt werden kann und der Compound mit der entsprechenden Menge an thermoplastischem Kunststoff (B) extrudiert wird.
Durch die Granulierung des Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) und des thermoplastischen Kunststoffs (B) wird ein Compound hergestellt, der das Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) im allgemeinen in einer konzentrierteren Form enthält, damit diese für verschiedene Zwecke leicht und ohne großen Aufwand auf das gewünschte Verhältnis Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) zu thermoplastischem Kunststoff (B) durch entsprechende Zugabe einer bestimmten Menge an thermoplastischen Kunststoff (B) eingestellt werden kann, wobei dies mit nur einem entsprechend hoch konzentrierten Compound möglich ist. Ein derartiger Compound kann natürlich auch mit dem gewünschten Mengenverhältnis der Komponenten (A) und (B) hergestellt werden, um dann so weiter verarbeitet zu werden.
Der Vorteil der Herstellung des Compounds ist seine bessere Verarbeitbarkeit und qualitativ bessere Produkte. Durch den gezielten Einsatz von Mischeinheiten beim Compoundieren wird eine sehr gleichmäßige und feinteilige Verteilung (Dispergierung) des Additivs (A) im Polymer (B) erreicht und die Effizienz von (A) im Spinnprozeß deutlich erhöht. Weiter werden ein möglicher Fadenabriss, Spinnstörungen und ungleicher Faserdurchmesser verhindert.
Bei erfindungsgemäßen Verfahren kann das Extrudieren bei einem um bis zu 75% reduzierten Düsendruck gegenüber einem Verfahren, bei dem kein Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) enthalten ist, erfolgen, wobei die Druckreduktion bei 0,5 beginnt.
Aus den erfindungsgemäßen Fasern können Flächengebilde wie Gewebe, Gewirke, Gelege, Gestricke, Vliese, Filze etc. hergestellt werden.
Mit den erfindungsgemäßen Verbindungen können alle Fasern als Filamente und Stapelfasern in Form von Fasern, Fäden, Garnen, Vliesen, Matten, Strängen, gewebten, gewirkten oder gestrickten Textilien sowie getufteten Flächengebinden hergestellt werden.
Die aus den erfindungsgemäßen Fasern hergestellten textilen Flächengebilde können für technische Anwendungen wie z. B. Förderbänder, Kompensatoren, Schutzkleidung, Markisen, Teppiche, Tischdecken, Vorhänge, Babywindel, Sitze Isolationsbereich oder Airbags eingesetzt werden.
Aber auch zur Anwendung im Hochleistungstextilbereich, wie Gleitschirme, Heißluftballons, Fallschirme, Outdoorkleidung, Sporttextilien, Freizeitkleidung, Freizeitartikel wie Zelte oder Rucksäcke, Segel und Streetwear können die erfindungsgemäßen Fasern kommen.
Die Erfindung weist folgende Vorteile, wie eine interne Schlüpfrigkeit, eine Abnahme des Drucks im Extruder und in der Spinndüse, eine Reduzierung des Drehmoments bei der Extrusion, eine Abnahme der Reibung bei der Extrusion, eine Erniedrigung der Schmelzviskosität, eine Erniedrigung der zur Verarbeitung erforderten Temperatur, einen verbesserten Durchsatz, einen niedrigeren Energieverbrauch, wobei der reduzierte Abbau des Polymers zu einer geringeren Ablagerung an den Spinndüsen und geringerem Reinigungsaufwand führt sowie eine erhöhte Mechanik der Fasern, eine verbesserte Verstreckung der Faser durch verbesserte Kristallisation des Polymers, einen reduzierten Verschleiß, eine leichtere Verarbeitbarkeit und niedrigeren Ausschuss auf.
Des weiteren weisen die erfindungsgemäßen Fasern und Textilien daraus folgende Vorteil, wie Optimierung des optischen Eindruckes der Oberfläche (z. B. Glanz), Veränderung des Oberflächengriffes, verbesserte Griffeigenschaften, eine erhöhte Weichheit, gute Wasserabweisung, Erzielung von hydrophober, oleophober, Alkohol- oder Schmutz-abweisender Oberfläche, wobei die erzielten Effekte permanent in der Wäsche und in der chemischen Reinigung sind, die Textilien sind bedruckbar mit Standardfarben, die Oberflächenglätte wird erhöht und führt zu einer Verringerung der Faser-Faser-Reibung und der Faser-Metall-Reibung bei der Verarbeitung, wodurch alle weiteren Prozessstufen vereinfacht sind, wie z. B. die Vernähbarkeit verbessert wird, die Faden einfacher von der Spule abgewickelt werden, usw. An der Oberfläche der Faser befindet sich immer eine Anreicherung an Silikon-Komponenten, auch wenn die Original-Oberfläche aufgescheuert ist, da die Silikon-Einheiten in der Faser an der Oberfläche wandern, eine erhöhte Reiß- und Weiterreißfestigkeit der Faser und des textilen Flächengebildes, erhöhte Schlagfestigkeit, erhöhtes Modul der Faser, reduziertes Spleißen der Enden der Faser, verbesserte Flexibilität und Rücksprungkraft der Faser
In den folgenden Beispielen sind, falls jeweils nicht anders angegeben, alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen und alle Drücke 0,10 MPa (abs.). Alle Viskositäten wurden bei 20°C bestimmt. Die Molekularmassen wurden mittels GPC in Toluol (0,5 ml/min) bei 23°C bestimmt (Säule: PLgel Mixed C + PLgel 100 A, Detektor: RI ERC7515)
Beispiel 1
In einem 2000 ml-Kolben mit Tropftrichter und Rückflußkühler wurden 1500 g Bishydroxy-terminiertes-Polydimethylsiloxan (Mol-Gewicht 3000 g/mol) vorgelegt. Anschließend wurde bei Raumtemperatur 116 g 1-(3-Aminopropyl-1,1-dimethylsilyl)-2,2-dimethyl-1-aza-2-sila-cyclopentan zugetropft und danach 1 Stunde stehen gelassen. Man erhielt so ein glasklares Bisaminopropyl-terminiertes Polydimethylsiloxan mit einem Molekulargewicht von 3200 g/mol, das laut 29Si-NMR frei von Si-OH-Gruppen war und keinerlei Eigengeruch aufwies.
Beispiel 2
In einem 2000 ml-Kolben mit Tropftrichter und Rückflußkühler wurden 1080 g Bishydroxy-terminiertes-Polydimethylsiloxan (Mol-Gewicht 10800 g/mol) vorgelegt. Anschließend wurde bei einer Temperatur von 60°C 23,2 g 1-(3-Aminopropyl-1,1-dimethylsilyl)-2,2-dimethyl-1-aza-2-sila-cyclopentan zugetropft und danach 5 Stunden bei 60°C gerührt. Nach dem Abkühlen erhielt man glasklares ein Bisaminopropyl-terminiertes Polydimethylsiloxan mit einem Molekulargewicht von 11000 g/mol, das laut 29Si-NMR frei von Si-OH-Gruppen war und keinerlei Eigengeruch aufwies.
Beispiel 3
In einem 250 ml-Kolben mit Tropftrichter und Rückflußkühler wurden 40 g Bisaminopropyl-PDMS (Mol-Gewicht 3200) in einem Lösungsmittelgemisch aus 80 ml trockenem THF und 20 ml Dimethylacetamid vorgelegt. Anschließend wurde bei Raumtemperatur eine Lösung von 2,33 g Methylendi-p-phenyldiisocyant in 20 ml trockenem THF zugetropft und danach 1 Stunde unter Rückfluß gekocht. Nach dem Abkühlen der Lösung wurde das Polymer durch Eintropfen in Hexan ausgefällt. Man erhielt ein klares Copolymer mit einem Molekulargewicht von Mw 161000 g/mol, welches in der TMA einen Erweichungsbereich bei 154°C zeigte und keinen Eigengeruch zeigte.
Beispiele 4–9:

Analog zu Beispiel 3 wurde ein Bisaminopropyl-PDMS mit einem Molekulargewicht von 3200 g/mol oder. 11000 g/mol mit anderen Diisocyanaten umgesetzt.

Beispiel	Aminöl	Diisocyanat	Ausbeute	Molekulargewicht (Mw) [g/mol]	Erweichung
4	3200 g/mol	IPDI	95%	88.000	65°C
5	3200 g/mol	HMDI	92%	95.000	63°C
6	3200 g/mol	TDI	88%	114.000	131°C
7	3200 g/mol	TMXDI	96%	110.000	171°C
8	3200 g/mol	H12MDI	94%	97.000	126°C
9	11000 g/mol	MDI	89%	154.000	Nicht Bestimmt.
10	11000 g/mol	IPDI	87%	167.000	Nicht Bestimmt
11	11000 g/mol	TDI	93%	198.000	Nicht Bestimmt
12	11000 g/mol	H12MDI	91%	212.000	Nicht Bestimmt

Beispiel 13:
In einem Zweiwellenkneter der Firma Collin, Ebersberg mit 4 Heizzonen wurde unter Stickstoffatmosphäre in der ersten Heizzone das Diisocyanat und in der zweiten Heizzone das Aminopropylterminierte Siliconöl dosiert. Das Temperaturprofil der Heizzonen war wie folgt programmiert: Zone 1 30°C, Zone 2 100°C, Zone 3 150°C, Zone 4 140°C. Die Drehzahl betrug 50 u/min. Das Diisocyanat (Methylen-bis-(4-Isocyanatocyclohexan)) wurde in Zone 1 mit 304 mg/min dosiert und das Aminöl (3200 g/mol) wurde in Zone 2 mit 3,5 g/min dosiert. An der Düse des Extruders konnte ein klares Polydimethylsiloxan-Polyharnstoff-Blockcopolymer mit einem Molekulargewicht von 110.000 g/mol und einer Erweichungstemperatur von 126°C abgenommen werden, welches keinen Eigengeruch aufwies.
Beispiel 14:
Analog zu Beispiel 13 wurden in einem Zweiwellenkneter der Firma Collin, Ebersberg (Teach-Line) mit 4 Heizzonen unter Stickstoffatmosphäre bei folgendem Temperaturprofil (Zone 1 30°C, Zone 2 90°C, Zone 3 120°C, Zone 4 130°C, Drehzahl = 50 u/min) das Diisocyanat (Isophorondiisocyanat) in Zone 1 mit 179 mg/min und das Aminöl (3200 g/mol) in Zone 2 mit 3,5 g/min dosiert. An der Düse des Extruders konnte ein klares, geruchsfreies Polydimethylsiloxan-Polyharnstoff-Blockcopolymer mit einer Erweichungstemperatur von 58°C abgenommen werden. Es hatte ein Molekulargewicht von 52.000 g/mol.
Beispiel 15
Analog zu Beispiel 13 wurden in einem Zweiwellenkneter der Firma Collin, Ebersberg (Teach-Line) mit 4 Heizzonen unter Stickstoffatmosphäre bei folgendem Temperaturprofil (Zone 1 30°C, Zone 2 100°C, Zone 3 170°C, Zone 4 180°C, Drehzahl = 50 u/min) das Diisocyanat (Toluol 2,4-diisocyant) in Zone 1 mit 111 mg/min und das Aminöl (11.000 g/mol) in Zone 2 mit 5,2 g/min dosiert. An der Düse des Extruders konnte ein Polydimethylsiloxan-Polyharnstoff-Blockcopolymer mit einer Erweichungstemperatur von 87°C abgenommen werden. Es hatte ein Molekulargewicht von 195.000 g/mol.
Beispiel 16
In einem 250 ml-Kolben mit Tropftrichter und Rückflußkühler wurden 32 g Bisaminopropyl-PDMS (Mol-Gewicht 3200) und 5 g Bishydroxypropyl-PDMS (Tegomer 2711, Th. Goldschmidt AG, Mol-Gewicht 5200) in einem Lösungsmittelgemisch aus 80 ml trockenem THF und 20 ml Dimethylacetamid vorgelegt. Nach Zugabe von 3 Tropfen Dibutylzinndilaurat wurde bei Raumtemperatur eine Lösung von 2,5 g Isophorondiisocyanat in 20 ml trockenem THF zugetropft und danach 2 Stunde unter Rückfluß gekocht. Nach dem Abkühlen der Lösung wurde das Polymer durch Eintropfen in Hexan ausgefällt. Man erhielt ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von Mw 78000 g/mol, welches einen Erweichungspunkt bei 42°C hat.
Beispiel 17
In einem 250 ml-Kolben mit Tropftrichter und Rückflußkühler wurden 32 g Bisaminopropyl-PDMS (Mol-Gewicht 3200) und 0,9 g Butandiol in einem Lösungsmittelgemisch aus 80 ml trockenem THF und 20 ml Dimethylacetamid vorgelegt. Nach Zugabe von 3 Tropfen Dibutylzinndilaurat wurde bei Raumtemperatur eine Lösung von 4,5 g Isophorondiisocyanat in 20 ml trockenem THF zugetropft und danach 2 Stunde unter Rückfluß gekocht. Nach dem Abkühlen der Lösung wurde das Polymer durch Eintropfen in Hexan ausgefällt. Man erhielt ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von Mw 63000 g/mol.
Beispiel 18
In einem 250 ml-Kolben mit Tropftrichter und Rückflußkühler wurden 32 g Bisaminopropyl-PDMS (Mol-Gewicht 3200) und 1,2 g Hexamethylendiamin in einem Lösungsmittelgemisch aus 80 ml trockenem THF und 20 ml Dimethylacetamid vorgelegt. Nach Zugabe einer Lösung von 4,5 g Isophorondiisocyanat in 20 ml trockenem THF wurde 2 Stunde unter Rückfluß gekocht. Nach dem Abkühlen der Lösung wurde das Polymer durch Eintropfen in Hexan ausgefällt.
Man erhielt ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von Mw 73000 g/mol.
Anwendungsbeispiel 1
Herstellung von einem Compound aus Polypropylen (PP) und Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) und anschließende Verspinnung zu Fasern Folgende Rohstoffe werden verwendet:
Polypropylen: Moplen HP561S (Basell). Schmelzdurchfluss (MFR) (230°C/2.16 Kg) ISO 1133 33 g/10 min
Organopolysiloxan: Beispiel 7 mit einer Schmelzviskosität von 50–100 Pa·s bei 150°C.
Zur Herstellung des Compounds werden die Polypropylen-Granulate und die Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A)-Granulate zuerst in folgenden Mengenanteilen gemischt: 90 Gew.% Polypropylen, 10 Gew.% Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A). Anschließend wird diese Granulat-Mischung auf einem Doppelschneckenextruder ZE-25 (Berstorff) extrudiert. Die Prozessparameter dazu sind nachfolgend beschrieben:

– Durchsatz: 10 kg/h
– Schneckendrehzahl: 300 Umdrehungen pro Minute
– Temperaturprofil: 150°C bis 160°C

Zur Durchführung der Spinnversuche werden aus dem kommerziellen Polypropylen und den jeweiligen Masterbatch-Granulaten Mischungen mit einem Additivgehalt von jeweils 0.1 Gew.%, 1 Gew.% und 10 Gew.% hergestellt. Ein Kontrollfaser aus Polypropylen ohne Additiv wird auch gesponnen.
Zur Ausspinnung der Granulat-Mischungen werden

– ein Haake-Extruder mit 19 mm Schneckendurchmesser (25D, konisch, 2:1) mit 2 Heizzonen bei 240°C
– eine Pumpe mit 0,6 cm³/Umdrehung
– eine 13 Loch-Spinndüse mit einem Lochdurchmesser von 300 µm
– ein BARMAG-Wickler für eine Aufwicklung bei 2000 m/min eingesetzt.

Aufgrund der eingestellten Drehzahl und des Fördervolumens der Schmelzspinnpumpe am Haake-Extruder wird unter den genannten Wickelbeingungen ein Gesamtfilamentgarntiter von ca. 110–115 dtex ersponnen.
Eine antistatische, hydrophile Präparation, Limanol LB 25 (Schill & Seilacher), wird auf die Faser vor der Aufwicklung in kleinen Mengen aufgetragen.
Die zweistufige Verstreckung der Filamentgarne auf ca. 25% Restdehnung wird nach deren Herstellung auf einer Pilot-Streckspul-Anlage (Fa. ZINSER) über zwei Heizschienen (100°C) und drei Galetten (80°C) durchgeführt. Dies erfordert Streckverhältnisse von etwa 1:2.6–2.8.
Die Faser werden auf einem Textechno Statimat M charakterisiert. Es werden 25 Einzelreißversuche durchgeführt und eine Durchschnittsberechnung ermittelt.
Im letzten Verarbeitungsschritt erfolgt die Herstellung von Schlauchgestricken auf einer Rundstrickmaschine der Fa. LUKAS. Zu deren Anfertigung werden die verstreckten Fäden zunächst dreimal gefacht (Gesamttiter ca. 125 dtex). Mit diesen Fäden erfolgt die Herstellung einer Rundgestricke auf der oben genannten einsystemigen Rundstrickmaschine mit Zyl.-∅ , 5_3/16'' und 18er Teilung.
Faser- und Textil-Eigenschaften.
Hydrophobie
Auf einem saugfähigen Papier, werden die Gestricke mit 0 Gew.%, 0,1 Gew.%, 1 Gew.% und 10 Gew.% Additiv gelegt. Destilliertes Wasser wird mit einer Pipette auf den Gestricken getropft. Bei 0 Gew.%, 0,1 Gew.%, 1 Gew.% Additiv versinken die Tropfen schnell im Gewebe, da die hydrophile Präparation Limanol LB 25 sich an der Oberfläche der Fasern befindet. Bei einer Additiv-Zugabe von 10 Gew.% bleibt das Wasser in runder Tropfenform auf dem Gestricke trotz hydrophiler Präparation.
Die Benetzung des Gestrickes mit 10 Gew.% Additiv wird bestimmt, dadurch das der Kontaktwinkel, den das Wasser auf dem Gestricke annimmt, über 10 Minuten gemessen wird. Je größer dieser Winkel ist, desto hydrophober ist das Gestricke. Als Kontrolle wird der Kontaktwinkel auch an der Oberfläche des reinen Polypropylen-Gestricke gemessen. Die Messungen werden vier mal wiederholt und ein Durchschnittswert wird ermittelt.

Die Ergebnisse dieser Messungen sind in folgender Tabelle zusammengefasst.

Zeit in min	Kontaktwinkel bei PP + Limanol LB 25	Kontaktwinkel bei PP + 10 Gew.% Additiv + Limanol LB 25
0	96,00°	131,03°
1	0,00°	130,15°
2	0,00°	129,85°
3	0,00°	129,43°
4	0,00°	128,93°
5	0,00°	128,33°
6	0,00°	127,85°
7	0,00°	127,53°
8	0,00°	126,70°
9	0,00°	126,13°
10	0,00°	125,43°

Selbst nach 10 Minuten ist der Kontaktwinkel des Wasser-Tropfens an der Oberfläche des Gestrickes mit 10 Gew.% Additiv um 30% größer als der Kontaktwinkel des Wasser-Tropfens an der Oberfläche des Gestrickes ohne Additiv nach sofortiger Messung.
Griff
Ein Teil der Gestricke werden 5 mal in einer üblichen Waschmaschine mit Feinwaschmittel bei 40°C (Buntwäsche-Einstellung) gewaschen.
Die gewaschenen und ungewaschenen Gestricke werden in einem Klimaraum bei 23°C und 50% Luftfeuchtigkeit 24 Stunden konditioniert und von 3 Personen händisch nach dem Griff beurteilt (Trockenheit, Weichheit, Gleitvermögen). Dazu wurden die Proben nach dem Griffurteil zueinander aufgereiht und eine Notenskala von 1–5 aufgestellt mit 5 als weichster, gleitendster Griff und 1 als trockener, harter Griff.
Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle zusammengefasst.

Griffbeurteilung der Gestricke

Faser aus: vor der Waschgänge nach 5 Waschgängen

PP 1,5 1,5

PP + 0.1 Gew.% Additiv 1,5 1,5

PP + 1 Gew.% Additiv 2,5 2,5

PP + 10 Gew.% Additiv 4,0 4,5
Je mehr Additiv sich in den Fasern befindet, desto weicher werden die Gestricke. Diese Eigenschaft bleibt selbst nach 5 Wäschen erhalten.
Reißfestigkeit und Modul

In folgender Tabelle werden die mechanischen Eigenschaften der Faser zusammengefasst.

Additiv-Konz.	Dehnung	Reißfestigkeit	Titer	Modul
[%]	[%]	[cN/tex]	[dtex]	[cN/tex]
10	26,34	58,86	44,3	525,05
1	27,84	69,28	42,5	642,45
0,1	23,29	68,27	41,5	633,91
0	26,12	59,75	45,2	542,08

Die Reißfestigkeit- und Modul-Werte liegen bei 0,1 Gew.% und 1 Gew.% Additiv-Zugabe deutlich über die Werte des unbehandelten Polypropylens. Der Additiv kann eine eindeutige Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Fasers bewirken.
Die inkorporierte Organopolysiloxan Verbindungen unterstützen den Verstreckungsprozess; die Polymerketten können einfacher aneinander gleiten und können schneller und besser kristallisieren und sich orientieren.
Selbst bei einer 10 Gew.%-ige Zugabe werden die Werte des unbehandelten Polypropylens erreicht. Die Anwesenheit dieses Additivs, selbst in relativ hohen Mengen, wirkt sich nicht negativ auf die Faser-Eigenschaften aus.
Prozess-Eigenschaften
Die Zugabe vom Organopolysiloxan-haltigen Additiv hat einen großen Einfluss auf der Verspinnung von Polypropylen. Das Additiv verbessert die Extrusion des Polypropylens dadurch, dass der Extruder- und Spinndüsen-Druck und das Drehmoment der Schnecken deutlich reduziert werden; je mehr Additiv, desto mehr werden Druck und Drehmoment reduziert.
Das Polypropylen kann schneller und mit weniger Energieverbrauch aufgeschmolzen und durch die Spinndüsenlöcher gepumpt werden. Die Fadenbildung an der Düse und das Abziehen der Faser bleiben ungestört.

Der Schmelzdurchfluss wird besser, deshalb können die Fasern bei niedrigerer Temperatur gesponnen werden (240°C statt 260°C) mit ähnlicher Geschwindigkeit. Der Polypropylen-Abbau (Kettenbruch und Oxidation) wird auch reduziert.

Additiv-Zugabe	10% Additiv	1% Additiv	0,1% Additiv	Pure PP
Extruder-Schmelztemperatur (°C)	239,3	239,5	239,4	239,3
Extruder-Drehzahl (Upm)	43,4	43,4	43,4	43,4
Extruder-Druck (bar)	2.5	17.5	20	20
Extruder-Drehmoment (Nm)	1,5	3,5	3,8	3,8
Spinndüsen-Pumpe (Upm)	44,4	44,4	44,8	45,4
Spinndüsen-Druck (bar)	0,1	0,3	0,6	0,6

Anwendungsbeispiel 2
Herstellung von einem Compound aus Polyamid 6 (PA 6) und Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) und anschließende Verspinnung zu Fasern
Folgende Rohstoffe werden verwendet:
Polyamid 6: Ultramid B 2715 (BASF). Viskositätsnummer (VN) (0.5% (Gew./Vol.) in 96% (Gew./Gew.) Schwefelsäure) ISO 307 146–151 ml/g.
Organopolysiloxan: Beispiel 7 mit einer Schmelzviskosität von 50–100 Pa·s bei 150°C.
Zur Herstellung des Compounds werden die Polyamid 6-Granulate und die Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A)-Granulate zuerst in folgenden Mengenanteilen gemischt: 90 Gew.% Polyamid 6, 10 Gew.% Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A). Anschließend wird diese Granulat-Mischung auf einem Doppelschneckenextruder ZE-25 (Berstorff) extrudiert. Die Prozessparameter dazu sind nachfolgend beschrieben:

– Durchsatz: 10 kg/h
– Schneckendrehzahl: 400 Umdrehungen pro Minute
– Temperaturprofil: 250°C bis 255°C

Zur Durchführung der Spinnversuche werden aus dem kommerziellen Polyamid 6 und den jeweiligen Masterbatch-Granulaten Mischungen mit einem Additivgehalt von jeweils 0.1 Gew.%, 1 Gew.%, 5 Gew.% und 10 Gew.% hergestellt. Eine Kontrollfaser aus Polyamid 6 ohne Additiv wird auch gesponnen.
Zur Ausspinnung der Granulat-Mischungen werden

– ein 30-mm-Extruder mit 3 Zonen-Schnecke (25D)
– eine Pumpe mit 2,4 cm³/Umdrehung
– eine 13 Loch-Spinndüse mit einem Lochdurchmesser von 300 µm
– ein BARMAG-Wickler für eine Aufwicklung bei 4000 m/min eingesetzt.

Aufgrund der eingestellten Drehzahl und des Fördervolumens der Schmelzspinnpumpe am Extruder wird unter den genannten Wickelbeingungen ein Gesamtfilamentgarntiter von ca. 100f13 dtex ersponnen.
Die zweistufige Verstreckung der Filamentgarne auf ca. 25% Restdehnung wird nach deren Herstellung auf einer Pilot-Streckspul-Anlage (Fa. ZINSER) durchgeführt.
Die Fasern werden auf einem Textechno Statimat M charakterisiert. Es werden 25 Einzelreißversuche durchgeführt und eine Durchschnittsberechnung ermittelt.
Im letzten Verarbeitungsschritt erfolgt die Herstellung von Schlauchgestricken auf einer Rundstrickmaschine der Fa. LUKAS. Zu deren Anfertigung werden die verstreckten Fäden zunächst zweimal gefacht (Gesamttiter ca. 130–160 dtex). Mit diesen Fäden erfolgt die Herstellung einer Rundgestricke auf der oben genannten einsystemigen Rundstrickmaschine mit Zyl.-∅ , 5_3/16'' und 18er Teilung.
Faser- und Textil-Eigenschaften
Griff
Ein Teil der Gestricke werden 5 mal in einer üblichen Waschmaschine mit Feinwaschmittel bei 40°C (Buntwäsche-Einstellung) gewaschen.
Die gewaschenen und ungewaschenen Gestricke werden in einem Klimaraum bei 23°C und 50% Luftfeuchtigkeit 24 Stunden konditioniert und von 3 Personen händisch nach dem Griff beurteilt (Trockenheit, Weichheit, Gleitvermögen). Dazu wurden die Proben nach dem Griffurteil zueinander aufgereiht und eine Notenskala von 1–5 aufgestellt mit 5 als weichster, gleitendster Griff und 1 als trockener, harter Griff.

Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle zusammengefasst.

	Griffbeurteilung der Gestricke
Faser aus:	vor der Waschgänge	nach 5 Waschgängen
PA 6	0,5	0,5
PA 6 + 0.1 Gew.% Additiv	0,5	0,5
PA 6 + 1 Gew.% Additiv	1,0	1,0
PA 6 + 5 Gew.% Additiv	3,0	3,0
PA 6 + 10 Gew.% Additiv	4,0	4,0

Je mehr Additiv sich in den Fasern befindet, desto weicher werden die Gestricke. Diese Eigenschaft bleibt selbst nach 5 Wäschen erhalten.
Reißfestigkeit und Modul

Additiv-Konz.	Dehnung	Reißfestigkeit	Titer	Modul
[%]	[%]	[cN/tex]	[dtex]	[cN/tex]
10	26,6	45,07	74,3	298,6
5	25,1	30,56	80,7	221,1
1	23,3	27,40	77,8	161,7
0,1	28,0	22,78	85,5	168,5
0	22,9	25,81	81,2	150,4

Die Reißfestigkeit- und Modul-Werte liegen bei 5 Gew.% und 10 Gew.% Additiv-Zugabe deutlich über die Werte des unbehandelten Polyamids 6. Der Additiv kann eine eindeutige Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Fasers bewirken.
Die inkorporierte Organopolysiloxan Verbindungen unterstützen den Verstreckungsprozess; die Polymerketten können einfacher aneinander gleiten und können schneller und besser kristallisieren und sich orientieren.
Prozess-Eigenschaften
Die Zugabe vom Organopolysiloxan-haltigen Additiv hat einen großen Einfluss auf der Verspinnung von Polyamid 6. Der Additiv verbessert die Extrusion des Polyamids 6 dadurch, dass der Extruder- und Spinndüsen-Druck und der Drehmoment der Schnecken deutlich reduziert werden; je mehr Additiv, desto mehr werden Druck und Drehmoment reduziert.
Das Polyamid 6 kann schneller und mit weniger Energieverbrauch aufgeschmolzen und durch die Spinndüsenlöcher gepumpt werden. Die Fadenbildung an der Düse und das Abziehen der Faser bleiben ungestört.

Der Schmelzdurchfluss wird besser, deshalb können die Fasern bei niedrigerer Temperatur gesponnen werden (250°C statt 270°C) mit ähnlicher Geschwindigkeit. Der Polypropylen-Abbau (Kettenbruch und Oxidation) wird auch reduziert.

Additiv-Zugabe	10% Additiv	5% Additiv	1% Additiv	0,1% Additiv	Pure Additiv
Extruder-Schmelztemperatur (°C)	250	260	270	270	270
Extruder-Drehzahl (Upm)	60	60–70	40–50	40–50	40–50
Extruder-Druck (bar)	-	40	50	50	50
Spinndüsen-Pumpe (Upm)	18	18	18	18	18
Spinndüsen-Druck (bar)	90	100	180	180	180

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 99/28540 [0002]
- EP 0332719 A [0003]
- WO 96/34029 [0004]
- EP 1431429 [0006]
- EP 0643159 [0007]

Claims

Faser herstellbar durch eine Zusammensetzung enthaltend Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) der allgemeinen Formel (1)
wobei R einen einwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, X einen Alkylen-Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O- ersetzt sein können, A ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'-, Z ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'-, R' Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Y einen zweiwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, D einen gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, C₁-C₆-Alkyl- oder C₁-C₆-Alkylester substituierten Alkylenrest mit 1 bis 700 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -COO-, -OCO-, oder -OCOO-, ersetzt sein können, n eine Zahl von 1 bis 4000, a eine Zahl von mindestens 1, b eine Zahl von 0 bis 40, c eine Zahl von 0 bis 30 und d eine Zahl größer 0 bedeuten. und zumindest einen thermoplastischen Kunststoff (B).
Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) in einer Menge von 0,001 bis 50 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung aus Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) und thermoplastischer Kunststoff enthalten ist.
Faser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyvinylalkohol, Mischpolymere von Vinylacetat, Polyolefine, Polyester, Polyacrylnitril, Polyurethan, Polyamid, Polylactat, Acetat, Triacetat besteht.
Verfahren zur Herstellung von Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) der allgemeinen Formel (1)
wobei R einen einwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, X einen Alkylen-Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O- ersetzt sein können, A ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'-, Z ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'-, R' Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Y einen zweiwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, D einen gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, C₁-C₆-Alkyl- oder C₁-C₆-Alkylester substituierten Alkylenrest mit 1 bis 700 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -COO-, -OCO-, oder -OCOO-, ersetzt sein können, n eine Zahl von 1 bis 4000, a eine Zahl von mindestens 1, b eine Zahl von 0 bis 40, c eine Zahl von 0 bis 30 und d eine Zahl größer 0 bedeuten mit einem thermoplastischen Kunststoff extrudiert wird.
Verfahren zur Herstellung von Fasern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) in einer Menge von 0,001 bis 50 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung aus Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) und thermoplastischem Kunststoff extrudiert wird.
Verfahren zur Herstellung von Fasern nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Compound hergestellt wird, wobei Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) und der thermoplastische Kunststoff (B) zu einem Granulat verarbeitet werden, das ein Compound ist und in einem zweiten Schritt der Compound mit dem thermoplastischen Kunststoff (B) auf das gewünschte Mengenverhältnis von (A) zu (B) eingestellt werden kann und der Compound mit der entsprechenden Menge an thermoplastischem Kunststoff (B) extrudiert wird.
Verfahren zur Herstellung von Fasern nach Anspruch 4 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyvinylalkohol, Mischpolymere von Vinylacetat, Polyolefine, Polyester, Polyacrylnitril, Polyurethan, Polyamid, Polylactat, Acetat, Triacetat besteht.
Verfahren nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudieren bei einem um bis zu 75% reduzierten Düsendruck gegenüber einem Verfahren, bei dem kein Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan-Blockcopolymer (A) enthalten ist, erfolgt.
Textiles Flächengebilde, dadurch gekennzeichnet, dass es Fasern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 aufweist oder nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8 hergestellt ist.