DE1494646C

DE1494646C - Verfahren zum Fixieren von elasti sehen Faden

Info

Publication number: DE1494646C
Authority: DE
Inventors: Kanji Segawa Hiroyuki Kurashiki City Matsubayashi (Japan)
Original assignee: Kurashiki Rayon Co Ltd , Kurashi ki City (Japan)

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fixieren für niedrige Temperaturen von weniger als 100° C von elastischen Fäden durch eine Wärmebehandlung. unerläßlich. Diese erfindungsgemäße Behandlung ist

Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines für die zeitweise Fixierung auf eine niedrige Elastizität wirksamen Fixierverfahrens für synthetische Fäden außerordentlich wirkungsvoll gegenüber den bislang bemit hoher Elastizität, die sich nach bekannten Ver- 5 kannten Behandlungsverfahren bei über 100° C liegenfahren wegen ihrer hohen Elastizität schlecht ver- den Temperaturen. Die Wiedererreichung der urspinnen und weiterverarbeiten lassen, und die Er- sprünglichen Elastizität bei Behandlung ohne Zugleichterung der späteren Verarbeitungsstufen durch anwendung ist ganz hervorragend, zeitweises Fixieren der Fäden auf eine niedrige . Die »zeitweise Fixierung auf niedrige Elastizität«, Elastizität. io wie sie hier beschrieben ist, bedeutet, daß elastische

Elastische Polyurethanfäden haben zum Unter- Fäden, die üblicherweise eine Dehnbarkeit von mehr schied zu nichtelastischen Fäden beim Strecken und als 100% und weniger als 1500 % haben und die im Wärmefixieren eine besondere Funktion. Wenn bei- wesentlichen aus einem Polymerisat bestehen, das ein spielsweise nichtelastische Fäden nach dem Heiß- Segment mit einem niedrigen Schmelzpunkt von strecken wärmefixiert werden, kann der Faden seinen 15 weniger als 80°C enthält, wie elastomeres Polyursprünglichen Zustand nicht mehr erreichen, wäh- urethan, bei einer unter 100⁰C liegenden Temperatur rend bei elastischen Fäden die Dehnbarkeit durch gestreckt und während des Streckens oder danach Strecken und Wärmefixieren vermindert wird. Wenn unter Zug wärmefixiert werden. Danach haben die jedoch die Probe in nichtgestrecktem Zustand wärme- Fäden eine niedrige Elastizität, nämlich weniger als behandelt wird, wird die zeitweise Dehnungsfixierung 20 200%, vorzugsweise weniger als 100%, so daß sie in aufgehoben, und der Faden kann seinen Ursprung- dieser Beziehung gewöhnlichen nichtelastischen Fäden liehen hochelastischen Zustand wiedererlangen. Des- ähneln. Durch Aufhebung der zeitweisen Verminderung halb wird mit der Erfindung angestrebt, elastische der Elastizität durch Wärmebehandlung entweder im Polyurethanfäden zuerst zeitweise so zu fixieren, daß nichtgestreckten Zustand oder langzeitig im geein Zustand erreicht wird, der dem von nichtelastischen 25 streckten Zustand erlangen solche Fäden ihre urFäden ähnelt. Nach dem Zerschneiden dieser Fäden sprüngliche hohe Elastizität wieder. Oh zeitweise zu kurzen Fasern und gemischtem Verspinnen der- Fixierung auf niedrige Dehnbarkeit nach der Erfindung selben mit anderen nichtelastischen Fasern soll durch unterscheidet sich nicht nur in der Grundidee von den Wärmebehandeln die hohe Elastizität, die weitgehend . bekannten Heißstreckfixier- und Wärmebehandlungsgleich der ursprünglichen ist, wiederhergestellt werden, 30 verfahren, sondern eine solche Fixierung kann mit den wodurch biegsame und hochelastische Spinngarne, bislang üblichen Verfahren, bei denen hohe Tempederen Herstellung keine Schwierigkeiten bereitet, ge- raturen und große Zeiträume erforderlich sind, auch schaffen werden. Nach zahlreichen Untersuchungen . nicht annähernd erreicht werden. Gemäß der Erfinüber die zeitweise Fixierung auf eine niedrige Elasti- dung wird dieses Ziel vielmehr im wesentlichen durch zität wurde erfindungsgemäß ein sehr wirksames 35 Verwendung eines Katalysators bei niedriger Temps-Behandlungsverfahren entwickelt. ratur und in kurzer Zeit erreicht. Aus den nach-

Man hat bereits zum Wärmefixieren von elastischen stehend angeführten Beispielen wird ersichtlich, daß Polyurethanfäden in gestrecktem Zustand hohe Tem- niedrige Temperaturen und kurze Behandlungsz:iten peraturen von mehr als 100⁰C angewendet, wobei notwendig sind.

dafür eine relativ lange Zeit, beispielsweise 60 Mi- 40 Bei hoher Temperatur und langer Behandlungszeit nuten bei 100⁰C oder 15 Minuten bei 120⁰C, er- geht im Gegensatz dazu die Wirkung der Wärmeforderlich ist. Selbst bei langandauernder Behandlung fixierung allmählich verloren, was bisher nicht bekannt bei einer niedrigeren, also unter 100⁰C liegenden war und was erst durch die Erfindung offenbar wird. Temperatur kann eine ausreichende Wärmebehandlung Die optimale Temperatur und die günstigste Zeit nicht erzielt werden. " 45 hängen von den. unterschiedlichen Medien ab, aber

Im Gegensatz dazu wurde überraschenderweise gewöhnlich liegt die Temperatur bei weniger als festgestellt, daß die der Erfindung gestellte Aufgabe 10 Minuten Behandlungszeit zwischen Raumtempeäußerst zufriedenstellend dadurch gelöst werden kann, ratur und 100⁰C; vorzugsweise liegt die Zeit zwischen daß man Fäden, die im wesentlichen aus Segmente ■ höchstens einer Minute und mindestens 0,1 Sekunde, mit einem unter 8O⁰C liegenden Schmelzpunkt ent- 5° Für den erfindungsgemäß verwendeten Katalysator haltenden Elastomeren bestehen, bei einer unter ist es notwendig, daß er bei Temperaturen unter 100⁰C liegenden Temperatur streckt und anschließend 100⁰C ein Nichtlösungsmittel für die elastischen Fäden in gestrecktem Zustand für die Dauer von weniger als ist. Wirkungsvoll ist ein organisches Lösungsmittel, 10 Minuten in einem organischen Lösungsmittel, das das ein Lösungs- oder Quellmittel für das Polymerisat für die elastischen Fäden ein Nichtlösungsmittel, für 55 ist, welches das Segment mit dem niedrigen Schmelzdie Segmente mit dem niedrigeren Schmelzpunkt punkt von weniger· als 8O⁰C bildet und das einen jedoch ein Lösungs- oder Quellmittel ist, bei einer niedrigen Polymerisationsgrad hat. Für diesen Zweck zwischen Raumtemperatur und 100⁰C liegenden sind folgende Lösungsmittel geeignet: Alkohole, Temperatur behandelt. Ester, Äther, Ketone, aromatische und halogenierte

Wenn also die Wärmefixierung in einem als Kataly- 60 Kohlenwasserstoffe, wie Methanol, Äthanol, Propanol, sator wirkenden organischen Medium, wie beispiels- Propanol-2, Butanol, Butanol-2, Pentanol, 2-Methylweisc in Alkoholen, Estern, Äthern, Ketonen, aro- butanol-2, Hexanol, 4-MethyIpentanol, Heptanol, malischen und halogenieren Kohlenwasserstoffen, HeptanoI-2, Octanol, Octanol-3, Nonanol, 2,2'-Didurchgeführt wird, kann nicht nur die gleiche oder methylheptanol, Decanol, 3-Methyl-4-äthylheptanol, sogar bessere Fixierwirkung in sehr kurzer Zeit, 65 Undccanol, UndecanoI-3, Dodecanol, 2-Methylundenämlich in wenigen Sekunden, bei einer unter 100⁰C canol und dergleichen aliphatischc gesättigte Alkohole liegenden Temperatur erreicht werden, sondern die mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen; Allylalkohol, Crotylkurze Zeitdauer von weniger als IO Minuten ist sogar alkohol, 2-Butenol -1. 2- Pentciuil-1, 3-Hexenol-

2 - Heptenol -1, 10 - Undecenol -1, 11 - Dodecenol -1, 12-Tridecenol-l, Oleylalkohol und dergleichen ungesättigte Alkohole und deren Isomere; Methylformiat, Äthylformiat, Methylacetat, Äthylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Isopropylacetat, Hexylacetat, Isoamylacetat, Methylpropionat, Äthylpropionat, Äthyl-n-butyrat, Methyl-n-butyrat, Butylvaleriat und dergleichen Ester; Aceton, Diäthylketon, Dipropylketon, Methyläthylketon, Dibutylketon, Methylpropylketon, Methylbutylketon, Methylbenzylketon und dergleichen Ketone; Äthylisopropyläther, Diphenylether, Dibutyläther, Dioctyläther und dergleichen Äther; Benzol, Toluol, Xylol, Isopropylbenzol, Chlorbenzol, Dichlorbenzol, Naphthol, Methylnaphthol, Dichloräthan, Trichloräthylen und dergleichen aromatische und halogenierte Kohlenwasserstoffe.

Als erfindungsgemäß zu verwendende elastische Fäden, die im wesentlichen aus Elastomeren bestehen, die Segmente mit einem unter 80⁰C liegenden Schmelzpunkt enthalten, sind insbesondere solche aus Polyurethan sowie aus Blockpolymerisaten von Polytetramethylenglykol und Polyalkylenterephthalat und dergleichen synthetische Elastomere geeignet.

Als Polyurethanelastomere werden solche Stoffe verwendet, deren Schmelzpunkt weniger als 80⁰C beträgt, wie beispielsweise Polytetramethylenglykol, Polybutylenadipat und dergleichen Polyglykole, PoIyisocyanat mit einem Molekulargewicht zwischen 200 und 7000 und Kettenverlängerer, wie Diamine, Diole und Wasser. Diese Elastomeren können beliebig im Schmelz-, Halbschmelz-, Trocken- oder Naßverfahren

ίο zu erfindungsgemäß zu verwendenden elastischen. Fäden versponnen werden.

Die Behandlung nach der Erfindung kann in Reihe mit dem Spinnverfahren durchgeführt werden, beispielsweise auf einfache Weise in dem Fällbad des Naßspinnverfahrens oder in einem Ziehbad im Anschluß an das zweite Bad.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den nachfolgend angeführten Beispielen zu entnehmen.

Beispiel 1

Polytetramethylenglykol mit einem Molekulargewicht von 1500 mit Hydroxylendgruppen und p,p'-Diphenylmethandiisocyanat wurden in einem Molverhältnis von 1,0 :1,5 3 Stunden bei 85°C umgesetzt, wobei ein Rohpolymerisat mit Isocyanatendgruppen erhalten wurde. Dieses Rohpolymerisat wurde in Dimethylformamid gelöst und zur Kettenverlängerung mit ρ,ρ'-Methylendianilin, das vorher in Dimethylformamid gelöst worden war, in einem Molverhältnis von 1,0: 6, bezogen auf Polytetramethylenglykol, versetzt. Die auf diese Weise erhaltene 30°/_oige Dimethylformamidlösung wurde durch einen Spinnkopf mit 20 Löehern von je 0,2 mm Durchmesser in einer Durchtrittsmenge von 1,2 ccm/Min. in einen warmen Spinnzylinder versponnen. Die erhaltenen Fäden wurden mit einer Geschwindigkeit von 250 m/Min, aufgespult.

Eine Probe davon wurde bei Raumtemperatur um 400°/o gestreckt und dann bei 6O⁰C erfindungsgemäß behandelt.

Behandlungszeit

Nach Fixierung in Methanol bei 60° C Nach Wärmebehandlung ohne Zuganwendung in Wasser von 100⁰C

Titer	Festigkeit	Dehnbarkeit	Titer	Festigkeit	Dehnbarkeit
(den)	(g/den) '	(Ve)	(den)	(g/den)	(%)
442	0,57	648	450	0,62	612
160	1,52	140	380	0,82	612
157	1,25	182	342	0,78	593
133	1,20	198	320	0,70	564

5 Sekunden

10 Sekunden

1 Minute ..

B e i s ρ i e 1 2

Die gleiche Probe wie im Beispiel 1 wurde in Isobutylacetat fixiert.

Bei diesem Verfahren wurde die Probe bei Raumtemperatur um 450 °/₀ gestreckt und in Isobutylacetat von 8O⁰C gehalten.

Behandlungszeit

Nach Fixierung in Isobutylacetat von 80° C

Titer (den)

Festigkeit (g/den) Dehnbarkeit

Nach Wärmebehandlung

ohne Zuganwendung in Wasser von 100° C,

30 Minuten, nach Fixierung

Titer
(den)

Festigkeit (g/den)

Dehnbarkeit (Vq)

1 Sekunde .

5 Sekunden

10 Sekunden

1 Minute ..

442 183 151 138 110

0,57 1,20 1,21 0,87 0,70

450
345
307
275
210

0,62 0,87 0,89 0,61 0,50

612 603 582 534 412

Beispiel 3

65 in Dimethylformamid 1,05), wobei das Elastomere durch Erhitzen von Polyäthylen-propylenadipat (MoI-Eine 15°/_oige Elastomerlösung in Dimethylform- verhältnis 7:3, Molekulargewicht 1200), Toluidenamid (grundmolarc Viskositätszahl des Elastomeren diisocyanat und Äthylenglykol (Molverhältnis 1:3:2)

bei 14O⁰C für 3 Stunden erhallen worden war, wurde durch einen Spinnkopf mit ICO Löchern in eine Emulsion von 3°/₀ Dodecylurethan als Antiverklebungsmittel enthaltendem Wasser zu einem Bündel aus elastischen Fäden naßversponnen, wobei das Bündel aus hundert ausreichend voneinander getrennten Einzelfäden bestand. Diese Fäden hatten einen Titer von 5 den, eine Festigkeit von 1,2 g/den und eine Dehnbarkeit von 290 °/₀. Sie wurden in einem zweiten Methanolbad von 6G°C 5 Sekunden um 150°/₀ gestreckt, wonach sie einen Titer von 2 den, eine Festigkeit von 2,7 g/den und eire Dehnbarkeit von 87°/₀ hatten. Die gestreckte Probe wurde zu Stapelfaser zerschnitten, die sich leicht nach einem bekannten Verfahren gemischt mit Polyvinylalkoholstapelfaser von 1,5 den verspinnen ließ (beigemischt elastische Faser 10°/₀). Die entstandenen Fäden wurden 20 Minuten in Luft von 12O⁰C zu Bauschgarn mit hoher Schrumpfung behandelt. Eine andere Probe, die im Gegensatz zu der in diesem Beispiel beschriebenen nicht gestreckt worden war, ließ sich nach bekannten Verfahren nur schwierig gemischt mit Polyvinylalkoholfaser verspinnen.

IO Vergleichsbeispiel 1

Als eine Probe von Fäden nach Beispiel 1 um 400% gestreckt und dann in Wasser, also nicht erfindungsgemäß, bei 60°C behandelt wurde, wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

Behandlungszcit

Nach Fixierung in Wasser bei 6O⁰C

Titer (den)

Festigkeit (g/den) Nach Wärmebehandlung

ohne Zuganwendung in Wasser von 100⁰C

für 30 Minuten, nach Fixierung

Dehnbarkeit	Titer	Festigkeit	Dehnbarkeil
(°/o)	(den)	(g/den)	(7„)
648	450	0,62	612
402	409	0,83	596
380	399	0,79	577
331	360	0,74	560
295	345	0,69	543
223	320	0,50	520

30 Sekunden
2 Minuten .
10 Minuten .
30 Minuten .
60 Minuten .

442 270 248 232 219 208

0,57 1,30 1,28 1,25 1,35 1,28

Wie aus der vorstehenden Tabelle ersichtlich ist, wird die beachtliche Fixierwirkung von Methanol bei 6O⁰C, wie sie im Beispiel 1 mit einer 5 Sekunden dauernden Behandlung erreicht wird, durch Wasser der gleichen Temperatur nicht einmal bei lstündiger Behandlung erzielt, und es wurde keine ausreichende Dehnbarkeit erhalten. Im Gegensatz dazu ist deutlich die Festigkeit verschlechtert worden.

Vergleichsbeispiel 2

Um die mit Methanol erzielbare Wirkung noch deutlicher zu veranschaulichen, wird das Verfahren nach der Erfindung im folgenden mit einem Fall verglichen, bei dem wie zum Strecken gewöhnlicher nichtelastischer Fäden ein Luftbad verwendet wird.

Eine Probe von Fäden wie im Beispiel 1 wurde bei Raumtemperatur um 400% gestreckt und dann in Luft von 130³C fixiert.

	Nach Fixierung in einem Luftbad von 13O⁰C	Festigkeit	Dehnbarkeit	Nach Wärmebehandlung ohne Zuganwendung	Titer	Festigkeit	Dehnbarkeit
		(g/den)	OVo)	der fixierten Fäden in Wasser von 100° C	(den)	(g/den)	(%)
Behandlungszeit	Titer	für 30 Minuten
	(den)

30 Sekunden

2 Minuten .

10 Minuten .

30 Minuten .

442

1(0

111

92

80

0,57 1,23 0,S0 0,75 0,60 648
240
218
165
270

4fO
373
310

243

0,62

o,eo

0,61 0,52 0,40

612 512 498 335 298

Die Wirkung der Fixierung der Elastizität durch Methanol von f.O'C für 5 Sekunden (vgl. Beispiel 1) entspricht der in einem Luftbad von 130 C für 10 Minuten. Wlmiii jedoch bei hohen Temperaturen in einem Luftbad fixiert wird, wird die Festigkeit herabgesetzt. Wenn sogar noch mehr Zeit aufgewendet wird, tritt keine niedrige Dehnbarkeit auf. sondern der Faden wird allmählich dünner, und es entsteht der Kachteil, dall die Dehnbarkeit allmählich ansteigt. Wenn diese Hehar.dlung lanee 7eit hei hoher Temperatur durchgeführt wird, kann der Faden sogar dann, wenn diezcitweise Dehnbarkeitsfixierung durch Wärmebehandlung ohne Zuganwendung nach dem Fixieren aufgehoben wird, seinen ursprünglichen Zustand nicht mehr erreichen.

Yergleichsbeispiel 3

Die gleiche Probe wie im Beispiel 2 wurde bei Raumtemperatur um 450".,, gestreckt und in Wasser von M) C fixiert.

	7	Nach Titer (den)	Ftxie	rung in Wasser Festigkeit (g/den)	von 80⁰C Dehnbarkeit (°/q)	Nac ohne Zuganw 30 Mi Titer (den)	h Wärmebehand sndung in Wasse nuten, nach Fixi Festigkeit (g/den)	ung r von 100⁰C, erung Dehnbarkeit CA,) . .
Behandlungszeit		442 217		0,57 1,20	648 250	450 389	0,62 0,83
30 Sekunden		203		1,19	227	371	0,81
2 Minuten		178		1,18	199	339	0,75
10 Minuten		160 121		1,15 0,97	171 159	307 288	0,54 0,40
30 Minuten								612 590
60 Minuten					562
		521
	489 459

Die erfindungsgemäß durch Fixieren in Isobutyl- 15· die zeitweise Dehnbarkeitsfixierung aufgehoben woracetat für 5 Sekunden erzielbare Wirkung (vgl. Bei- den war. Die Tabelle zeigt deutlich, daß die Verwenspiel 2) konnte mit Wasser bei der gleichen Temperatur dung eines Katalysators nach der Erfindung außersogar nach einer Stunde nicht erreicht werden. Außer- ordentlich vorteilhaft ist, da die gleiche Wirkung in dem war durch lstündige Behandlung in Wasser von kürzester Zeit erreicht werden kann.
80° C die Festigkeit sehr stark vermindert, nachdem 20

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Fixieren von elastischen Fäden durch eine Wärmebehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß man Fäden, die im wesentlichen aus Segmente mit einem unter 8O⁰C liegenden Schmelzpunkt enthaltenden Elastomeren bestehen, bei einer unter 100⁰C liegenden Temperatur streckt und anschließend in gestrecktem Zustand für eine Dauer von weniger als 10 Minuten in einem organischen Lösungsmittel, das für die elastischen Fäden ein Nichtlösungsmittel, für die Segmente mit dem niedrigeren Schmelzpunkt jedoch ein Lösungs- oder Quellmittel ist, bei einer zwischen Raumtemperatur und 100⁰C liegenden Temperatur behandelt.

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