DE1285664B - Verfahren zum Unterbinden des Verklebens von elastischen Polyurethanfaeden - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterbinden des Verklebens von elastischen Polyurethanfäden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man beim Naßspinnen einer Polyurethanlösung ein übliches Fällbad verwendet, dem aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 50 Kohlenstoffatomen oder deren Derivate zugesetzt worden sind.
• Ziel der Erfindung ist die Schaffung von elastischen Polyurethanfäden, die nicht mehr verkleben, so daß das Spinnen oder Aufspulen erleichtert und die Herstellung von Stapelfasern ermöglicht wird, und zwar sowohl von mono- wie auch von multifilen Garnen.
• Die auf bekannte Weise hergestellten elastischen Polyurethanfäden verkleben sehr stark, so daß es bis jetzt nahezu unmöglich ist, ein Garn glatt und kontinuierlich von einer Spule zu entnehmen. Unabhängig von den Herstellungsverfahren, wie Naßspinnen, Trockenspinnen, Halbschmelz- oder Schmelzspinnen, verkleben unvorteilhafterweise nicht nur die Einzelfäden miteinander, sondern auch die Garne, d. h. das Einzelfadenbündel, das beim Spinnen aus einer einzigen Düse austritt, so daß bei diesem Arbeitsgang lästige Begleiterscheinungen auftreten.
• Zur Lösung dieser Probleme ist in letzter Zeit eine Anzahl von Verbesserungsvorschlägen gemacht worden, aber eine ausgesprochene Umwälzung auf diesem Gebiet hat es bis jetzt nicht gegeben. Nach einem dieser Vorschläge werden Talkum oder andere organische Stoffe aufgespritzt oder aufgesprüht. Der feine Staub bereitet jedoch Schwierigkeiten, und der einzige Vorteil dabei besteht darin, daß das Garn vor Verkleben geschützt wird, wobei nur Doppelgarn entsteht. Weiterhin ist vorgeschlagen worden, zur Verbesserung der Gleitfähigkeit von Fasern bzw. um ein Ankleben und Anhaften von Folien und Formkörpern zu verhindern, aliphatische Kohlenwasserstoffe oder deren Derivate, wie Paraffinöl, Ricinusöl, mit Ricinusöl gefettete Mineralöle, als Präparations-und Avivagemittel sowie als Trennmittel einzusetzen. Auch sind Stearinsäureamid, Fettsäuremonoester usw. als Emulgatoren für Präparationen wie Mineralöl bekannt (vgl. K. L i n d n e r , »Textilhilfsmittel und Waschrohstoffe, 1954, S. 720 bis 735, und K i r k -O t h m e r, »Encyclopedia of Chemical Technology«, 2nd Edition 1964, Vol. 1, S.1 bis 11). Man hat auch schon versucht, das Ankleben von Polyurethan-Preßmassen an die Form mittels Wachs zu verhindern (vgl. britische Patentschrift 914 447) sowie die Gleitfähigkeit von Polyäthylengebilden bzw. ein Ankleben aneinander mittels ungesättigter Fettsäureamide zu verbessern bzw. zu verhindern (vgl. deutsche Auslegeschrift 1086 884). Schließlich ist es noch bekannt, synthetische Fasern zu behandeln mit einer Mischung aus Mineralöl, höhermolekularem aliphatischem Alkohol oder Keton (vgl. britische Patentschrift 522151), Mono- und Diglyceriden höherer Fettsäuren (vgl. USA: Patentschrift 2113 325), einer Emulsion aus primären aliphatischen Alkoholen mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen und Sulfonierungsprodukten dieser Alkohole (vgl. USA.-Patentschrift 2141845), einer wäßrigen Lösung von Alkalisalzen und Alkylsulfaten (vgl. deutsche Auslegeschrift 1056 576) sowie bei Polyamiden als Präparationsmittel Paraffinöl oder Olivenöl anzuwenden (vgl. H. K 1 a r e , »Technologie und Chemie der synthetischen Fasern aus Polyamiden«, 1954, S.141 und 180).
• Bei diesen sämtlichen älteren Verfahren wird jedoch so vorgegangen, daß die Fäden zunächst einmal auf übliche Weise hergestellt und dann erst in einer weiteren Stufe nachbehandelt werden. Hierfür sind bisher folgende Möglichkeiten bekannt: a) Ein aliphatischer Kohlenwasserstoff oder seine Derivate werden nach dem Ausspinnen der elastischen Polyurethanfäden auf diese aufgesprüht; b) Textilien od. dgl. werden mit einem aliphatischen Kohlenwasserstoff oder seinen Derivaten getränkt, wobei diese in Berührung mit den Fäden gelangen; c) die gesponnenen Fäden werden nach dem Verlassen des Fällbades in ein weiteres Bad geleitet, das einen aliphatischen Kohlenwasserstoff oder seine Derivate enthält; d) ein aliphatischer Kohlenwasserstoff oder seine Derivate werden mit Hilfe einer Auftragswalze auf die gesponnenen Fäden aufgebracht.
• Dagegen erfordert das Verfahren nach der Erfindung nur eine einzige Stufe, indem das Fällbad, in das die Polyurethanspinnlösung gesponnen wird, aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 50 Kohlenstoffatomen oder deren Derivate enthält. Die verklebungsverhindernde Wirkung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in jedem Fall besser als bei den erwähnten bekannten Verfahren. Als Grund dafür wird angenommen, daß der aliphatische Kohlenwasserstoff oder seine Derivate, die während der Ausfällung anwesend sind, in innere Teile der Fadenstruktur eindringen. Darüber hinaus ist offensichtlich, daß die Einsparung einer ganzen Verfahrensstufe eine erhebliche Kostensenkung bedeutet.
• Zur Verhinderung des Verklebens der Einzelfäden war bis jetzt kein wirksames Verfahren gefunden worden.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich nun erstmals elastische Polyurethanfäden herstellen, die wegen ihrer ausgezeichneten und ganz besonderen physikalischen Eigenschaften in noch breiterem Rahmen eingesetzt werden können. Beispielsweise können elastische Polyurethanstapelfasern mit einem Titer von einigen wenigen den hergestellt werden, die wegen ihrer Eignung zum gemischten Spinnen usw. in der Spinnstoff- und Textilindustrie sehr begehrt sind.
• Durch Auflösen von 12 Teilen elastomerem Polyurethan (grundmolare Viskositätszahl 0,96 dl/g in Dimethylformamid von 30°C) in 88 Teilen Dimethylformamid wurde eine Spinnlösung hergestellt. Das elastomere Polyurethan war aus einem Polyester mit einem Molekulargewicht von 1910 und zwei Hydroxylendgruppen, hergestellt aus Butandiol und Adipinsäure, Diphenylmethandiisocyanat und Methylendianilin, erhalten worden. Die Lösung wurde durch eine Düse mit 100 Löchern von je 0,08 mm Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 5 ccm/min in ein Fällbad gepreßt. Dieses Fällbad bestand aus einer homogenen Emulsion, die durch Emulgieren von 30 Teilen Sebacinsäureamid in 70 Teilen Wasser unter Verwendung eines üblichen nichtionischenanionischen Dispergierungsmittels und Versetzen dieser Emulsion mit 90 Teilen Wasser hergestellt worden war. Die erhaltenen Fäden wurden in üblicher Weise mit Wasser gewaschen und auf eine sich mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min drehende Spule aufgewickelt. Die aufgespulten Fäden konnten nicht nur mühelos abgewickelt werden, sondern sie lagen danach auch als vollständig unabhängige Einzelfäden vor.
• Zu Vergleichszwecken wurde die oben beschriebene Lösung in Wasser oder in eine 1- bis 70°/oige wäßrige Dimethylformamidlösung gesponnen, wobei eine Vollständige Verklebung der Einzelfäden eintritt. In diesem Fall neigt die Form des Fadenquerschnittes durch den Druck der ersten Führung oder Rolle dazu, flach zu werden, was sich bei dem nachfolgenden Webvorgang nachteilig auswirkt. Außerdem sind die Einzelfäden auch auf der Spule fest miteinander verklebt, was ein Abwickeln äußerst erschwert oder nahezu unmöglich macht.
• Diese Schwierigkeiten lassen sich durch Verwendung eines Fällbades nach der Erfindung beseitigen.
• Die auf die Fäden aufzubringende Menge an Medium beträgt 0,005 bis 100 Gewichtsprozent des Trockengewichtes des üblichen Fadens, insbesondere 0,05 bis 5 °/p. Auf diese Weise wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß zur Verhinderung der Verklebung die Aufbringung von aliphatischen Säureamiden mit 4 bis 50 Kohlenstoffatomen oder deren Derivaten wie Kohlenwasserstoffen, Carbonsäureestern, Nitrilen, Alkoholen, Aldehyden, Ketonen, Aminen, Urethanen, Ureiden, Halogeniden, Sulfonsäureestern auf die Fäden wirkungsvoll ist. Zu diesen Substanzen gehören folgende: aliphatische Kohlenwasserstoffe mit mehr als 4 und weniger als 50 Kohlenstoffatomen, beispielsweise gesättigte Kohlenwasserstoffe wie Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Nonan, Decan, Undecan, Dodecan, Tridecan, Tetradecan, Pentadecan, Hexadecan, Heptadecan, Octadecan, Nonadecan, Eicosan, Heneicosan, Docosan, Trocosan, Tetracosan, Pentacosan, Hexacosan, Heptacosan, Octacosan, Nonacosan, Triacontan, Tetracontan, sowie verschiedene Isomere oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie Alkene, z. B. Hexen, Hepten, Octen, Nonen, Decen, Undecen, Dodecen, Tridecen, Tetradecen, Pentadecen, Hexadecen, Heptadecen, Octadecen, Nonadecen, Eicosen, Heneicosen, Docosen, Tricosen, Tetracosen, Pentacosen, Hexacosen, Heptacosen, Octacosen, Nonacosen, Triaconten, Tetraconten, sowie Allenkohlenwasserstoffe, beispielsweise 3-Äthyl-1,2-pentadien, wie oben beschrieben; konjugierte Dienkohlenwasserstoffe wie 7,7-Dimethyloctadien, 2,4-Heptadien, 2,4-Nonadien, 6-Methyl-2,4-heptadien, 2-Isopropyl-1,3-Butadien, 2-n-Decyl-1,3-butadien; isolierte Dienkohlenwasserstoffe wie 1,5-Hexadien, 1,7-Octadien, 1,8-Nonadien, 1,9-Decadien, 2-Methyl-1,4-pentadien, 3-Methyl-3-äthyl-1,4-pentadien, 2,5-Dimethyl -1,5 - hexadien, 1,4 - Dimethyl - 4 - tert. - butyl-2,6-heptadien; oder isolierte Polyolefinkohlenwasserstoffe wie 3,7,11-Trimethyl-1,3,6,10-dodecatetraen, Sulphalen; oder aliphatische Carbonsäuren wie Octylacetat, Dodecylacetat, Octylcapronat, Tetradecylcapronat, Pentadecylcapronat, Heptylenanthat, Octylenanthat, Hexylcaprylat, Heptylcaprylat, Octylcaprylat, Amylpelargonat, Heptylpelargonat, Heptylcaprolat, Heptylundecanat, Vinyllaureat, Heptyllaureat, Dodecyllaureat, Octadecyllaureat, Heptylmyristat, Heptylpalmitat, Octylpalmitat, Dodecylpalmitat, Cetylpalmitat, Octadecylpalmitat, Melissylpalmitat, und Monoalkoholester wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isoacyl-, tert.-Butyl-, Heptyl-, Octyl-, Heptadecyl-, Octadecyl-, Oleyl-, Hexacoxyl-, Allyl- bzw. Cholester der Stearinsäure, Petroselinsäure, Octadesinsäure, Oleinsäure, Elaidinsäure, Rizinoleinsäure oder Tetracosyllignocerat, Melissylmyristat u. dgl., Monoalkoholester oder Diester der Sebacinsäure u. dgl., Mono- oder Dicarbonsäureester von zwei basischen Säuren oder Glycerinester der genannten Carbonsäuren oder Carbonsäureester wie Methylester von 2-Oxystearinsäure; oder aliphatische Alkohole wie Nonylalkohol, Caprylalkohol, Laurylalkohol, Myritylalkohol, Cetylalkohol, Stearylalkohol, Eicosanol, Decanol-2, Tridecanol-2, Cetylalkohol, Melissylalkohol oder 10-Undecenol-1, 12-Tridecenol-1, Oleinalkohol, Elaidylalkohol, Linoleylalkohol, Linolenylalkohol u. dgl. ungesättigte Alkohole oder Octandiol, Nonandiol, Decandiol, Eicosandiol u. dgl. Diole; oder Aldehyde wie Butylaldehyd, Hexylaldehyd, Octylalkohol, Nonylaldehyd, Dodecylaldehyd; Ketone wie Methylbutylketon, Methylhexylketon, Äthylbutylketon, und Dinonylketon; oder aliphatische Nitrile wie Capronitril, Enanthnitril, Caprylnitril, Pelargonnitril, Undecannitril, Lauronitril, Tridecannitril, Myristonitril, Pentadecannitril, Palmitonitril, Margalonitril, Stearonitril, Oleonitril; oder aliphatische Amide wie Hexylamid, Heptylamid, Octylamid, Nonylamid, Decylamid, Undecylamid, Laurylamid, Stearinsäureamid, Oleinsäureamid, Renolinsäureamid oder Acyl- oder deren Acylsulfanylamid, Oxyäthylamid; oder aliphatische Amine, wie Hexylamin, Heptylamin, Octylamin, Tridecylamin, Tetradecylamin, Pentadecylamin, Hexadecylamin, Dococylamin oder Diamylamin, Diheptylamin, Didecylamin, Didodecylamin, Dihexylamin, Dioctadecylamin oder Tributylamin, Trioctylamin, Tridodecylamin, Trioctadecylamin oder N - Methyl - heptylamin, N,N - Dimethylhexylamin, N,N-Diäthylpalmitylamin, Trilaurylamin, Tristearylamin, N-Tridecylanilin, N-Undecyl-N-methylanilin, N-Palmityl-N-methylanilin,1,8-Diaminooctan,16-Oxypalmitylamin u. dgl.; oder aliphatische Sulfonsäureester wie Methyloctadecansulfonat; oder aliphatische Ureide oder Urethane wie Monoureide der genannten Carbonsäuren wie Laurinsäuremonoureid, Tridecanoinsäuremonoureid, Sylistinsäuremonoureid, Palmitinsäuremonoureid, Stearinsäuremonoureid, Oleinsäuremonoureid, Elaidinsäuremonoureid, Linolensäuremonoureid, Rizinoleinsäuremonoureid, Erucinsäuremonoureid oder Caprylalkohol, Undecylalkohol, Laurylalkohol, Myristilalkohol, Pentadecylalkohol, Cetylalkohol, Stearylalkohol, Nonandecylalkohol, 10-Undesenol-1, 11-Dodecenol-1, 12-Tridecenol-C, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Decandiol, Heptadecandiol, Octadecandiol u. dgl. Urethane höherer Alkohole, @x-Naphthylurethan oder Phenylurethan oder Hexylurethan, Tetramethylendiurethan, Hexamethylendiurethan verschiedener Alkohole wie Methylalkohol, Äthylalkohol und Octylalkohol und höhere Urethane wie Tetramethylendiurethan, Hexamethylendiurethan; Octadecylchlorid, chloriertes Paraffin und dergleichen Halogenderivate. Sie können aromatische Kerne wie Benzolkerne enthalten.
• Es kann auch eine Lösung oder eine Emulsion dieser Stoffe angewendet werden. Desgleichen ist auch die Verwendung eines Gemisches aus zwei oder mehreren der genannten Substanzen, d. h. der Kohlenwasserstoffe, Carbonsäureester, Amide, Amine, Nitrile, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Ureide, Urethane, Halogenide, Sulfonsäureester usw., wie beispielsweise Naturwachs, möglich. Eine wasserunlösliche Substanz ist, wie vorstehend beschrieben, für das Verfahren nach der Erfindung besonders geeignet. Die genannten Stoffe können gewünschtenfalls durch Waschen oder Extraktion mit einem oberflächenaktiven Mittel, einer wäßrigen Lösung, einem organischen Lösungsmittel, usw. leicht wieder entfernt werden, jedoch ist diese Entfernung nicht immer erforderlich, so daß die Fäden direkt verarbeitet oder verwebt werden können.
• Die elastischen Polyurethanfäden nach der Erfindung sind sogenannte Polyurethanelastomere oder Fäden, die im wesentlichen aus diesen bestehen, wobei das elastomere Polyurethan aus polymerem Glykol mit einem gewöhnlich unter 50°C liegenden Erweichungspunkt, Polyisocyanat, und einem Kettenverlängerungsmittel, wie Diamin, Diol, Wasser, besteht. Die Bildung des elastomeren Polyurethans kann entweder vor dem Spinnen oder während des Spinnens, d. h. durch sogenanntes reaktives Spinnen, durchgeführt werden.
• Geeignete polymere Glykole mit einem Erweichungspunkt unter 50°C sind Polyester, Polyäther, Polyätherestcr, Polyacetale usw. mit einem Molekulargewicht von 500 bis 5000.
• Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen an Hand von Beispielen erläutert. Beispiel 1 Es wurde eine Spinnlösung aus 90 Teilen Dimethylformamid und 10 Teilen Polyurethanelastomer mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 0,82 dl/g in Dimethylformamid von 30°C verwendet, wobei das Elastomer (Molekulargewicht 1950) aus Polyester mit zwei Hydroxylendgruppen, hergestellt aus Adipinsäure mit einem Gemisch von 70: 30 (Molverhältnis) aus Äthylenglykol mit Propylenglykol, Diphenylmethandiisocyanat und Methylendianilin (Molverhältnis 1: 2: 1) erhalten worden war. Unabhängig davon wurde durch Emulgieren von 30 Teilen flüssigem Paraffin in 40 Teilen Wasser unter Verwendung eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels die Emulsion hergestellt, von der 100/, dem Naßspinnfällbad zugesetzt wurden.
• Die Spinnlösung wurde mit einer Geschwindigkeit von 5 ccm/min durch eine Düse mit 100 Löchern von je 0,085 mm Durchmesser gepreßt. Die entstandenen Fäden wurden nach Waschen mit Wasser mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min aufgespult. Es trat kein Verkleben des Garnes oder der Einzelfäden auf. Es zeigte sich, daß beim Spinnen ohne Zusatz der genannten Emulsion 100 Einzelfäden fast vollständig miteinander verklebten und ein monofiles Garn bildeten, das sogar nach dem Aufwickeln noch miteinander verklebte.
• Beispiel 2 Durch Auflösen von 10 Teilen Polyurethan mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 0,73 dl/g in Dimethylformamid von 30°C und einem Molekulargewicht von 2660, das aus Polyester mit zwei Hydroxylendgruppen, hergestellt aus Äthylenglykol-Propylenglykol (Molverhältnis 70: 30) und Adipinsäure, Phenylmethandiisocyanat und o-Toluidin, erhalten worden war, und 90 Teilen Dimethylformamid wurde eine Spinnlösung hergestellt.
• Daneben wurde durch Dispergieren von 35 Teilen Cetylpalmitat in 40 Teilen Wasszr unter Verwendung eines handelsüblichen, nichtionischen oberflächenaktiven Mittels eine Emulsion hergestellt, von der 701, dem Wasser eines Naßspinnfällbades zugesetzt wurden. Die Spinnlösung wurde auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise in das Fällbad versponnen. Die entstandenen Fäden waren vollständig voneinander getrennt und zwar nicht nur als Garn, sondern auch die Einzelfäden, so daß sie sich zu Stapelfaser zerschneiden ließen. Beispiel 3 Durch Lösen von 12 Teilen Polyurethan, erhalten aus Polypropylenglykol, Diphenylmethandiisocyanat und Tetramethylmethylendianilin, in 88 Teilen Dimethylformamid wurde eine Spinnlösung hergestellt. Durch Emulgieren von 25 Teilen Cetylalkoholphenylurethan in 45 Teilen Wasser und Zusatz von 30 Teilen eines nichtionischen-anionischen oberflächenaktiven Mittels wurde eine Emulsion gewonnen, von der 7 °/° zu dem Wasser eines Fällbades zugesetzt und dispergiert wurden. Die genannte Spinnlösung wurde mit einer Geschwindigkeit von 3 ccm/min durch eine Spinndüse mit 100 Löchern von je 0,08 mm Durchmesser in ein Fällbad gesponnen. Die entstandenen Fäden wurden nach dem Waschen mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min aufgewickelt. Weder das Garn noch die Einzelfäden verklebten miteinander.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zum Unterbinden des Verklebens von elastischen Polyurethanfäden, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Naßspinnen einer Polyurethanlösung ein übliches Fällbad verwendet, dem aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 50 Kohlenstoffatomen oder deren Derivate zugesetzt worden sind.