DE1494652A1 - Verfahren zur Herstellung von Textilien aus elastischen Fasern - Google Patents

Description

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17 055 Γ 1 ΪΥ. pAr*^-*rtIn, den 31. August 1965

Kuraahiki Rayon Company Limited, Kurashiki City (Japan)

Verfahren zur Herstellung von Textilien aus elastischen Fasern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Textilien aus elastischen Fasern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß durch Mischen von elastomerem Polyurethan und Polyvinylalkohol (nachstehend abgekürzt PVA) Fäden aus gemischten Polymerisaten hergestellt werden, daß die Fäden weiterverarbeitet, beispielsweise zu Garnen versponnen oder zu Textilien verwebt werden, und daß der PVA aus diesen Garnen oder Textilien vollständig oder nahezu vollständig herausgelöst wird.

Ziel der Erfindung ist nicht nur, daß die Herstellung und Weiterverarbeitung, wie beispielsweise Spinnen, von elastomeren Polyurethanfäden ermöglicht und erleichtert wird, sondern auch die Schaffung neuartiger Textilien aus elastischen Fasern. Elastische Fäden haben, vergliohen mit nichtelastischen Garnen, besondere Eigenschaften, wie beispielsweise

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hohe Elastizität, durch die die Fäden um über einige hundert Prozent ihrer N_ormallänge streckbar sind, einen niedrigen Young-Modul und eine gute elastische Nachwirkung (elastic reoovery)«. Andererseits wirken sich diese -Eigenschaften nachteilig beim Spinnen und anderen Nachbehandlungsprozessen aus, so daß technische Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung dieser Fäden auftreten.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese bei der Nachbehandlung und Weiterverarbeitung elastischer Fäden auftretenden Schwierigkeiten zu beseitigen. Zu diesem Zweck werden erfindungegemäß Fäden aus gemischten Polymerisaten, nämlich aus elastomerem Polyurethan und PVÄ hergestellt, die gezogen werden, damit sie wie nichtelastische Fäden oder wie Fäden mit geringer Elastizität sind, wie beispielsweise Fäden aus Polyamid, Polyester, Polyvinylformal und Baumwolle, so daß die Fäden aus gemischten Polymerisaten mit größerer Leichtigkeit weiterverarbeitet und die üblichen Nachbehandlungen direkt an den Fasern vorgenommen werden können. Die Anmelderin hat schon früher darauf hingewiesen, daß PVA-Fäden mit sehr hohem Young-Modul hergestellt werden können, indem man Fäden aus gemischten Polymerisaten aus PVA und Polyurethanelasto-■er zieht. Anschließend wurde festgestellt, daß, wenn PVA aus diesen Fäden aus gemischten Polymerisaten entfernt wird, die Elastizität des elastomeren Polyurethans wiederhergestellt werden kann. Auf der Grundlage dieser E_rkenntnis ist die vorliegende Erfindung aufgebaut.

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Gewöhnliche elaatomere Polyurethanfäden sind so klebrig, daß es sehr schwierig ist, ein vollständig nichtklebendes Garn herzustellen. Mit dem Verfahren naoh der vorliegenden Erfindung wird die Sohaffung solcher nichtklebenden Garne aus elastomerem Polyurethan ermöglicht, indem es mit PVA versponnen wird. Dadurch kann der Faden aus gemischten Polymerisaten weiterverarbeitet werden. Außerdem ist es erfindungsgemäß möglich, beide ?adenbestandteile, d.h. elastomeree Polyurethan und PVA, dauerhaft zu deformieren, indem der Faden, während er noch Lösungsmittel enthält, gezogen wird, und den deformierten Zustand des Fadens auch dann aufrechtzuerhalten, wenn der PVA im Abschluß an das Verspinnen zu Garn oder die Weiterverarbeitung herausgelöst ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sogar nach der vollständigen Befreiung der Fäden aus gemischten Polymerisaten von dem Lösungsmittel diese Fäden vom organischen Lösungsmittel-typ ihre Kaltziehbarkeit behalten. Dadurch können Textilien aus elastischen F_asern hergestellt werden, die zweifache Wirkungen habenι durch Kaltziehen im Ansohlusl an die Entfernung des Lösungsmittels, wird der PVA permanent deformiert und fixiert) während das elastomere Polyurethan während des Spinnens reversibel gestreckt wird, und das Elastomer stellt die ursprüngliche Form des Fadens wieder her, sobald der PVA aus diesem herausgelöst ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus gemischten Polymerisaten, das

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dadurch gekennzeichnet ist, daß entweder eine aus einem Gemisch von elastomerem Polyurethan und PVA,(PVA-Gehalt 10 bis 90 $, bezogen auf das Gewicht des Elastomeren) bestehende Spinnlösung,· wobei das Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel wie -^imethylsulfoxid ist, im Naß spinnverfahren in ein Fällbad aus Methanol, Aceton, Isopropanol od. dgl. versponnen wird, dem Dimethylsulfoxid zugesetzt sein kann, oder dass eine Lösung aus gemischten -Polymerisaten, die in einem organischen Lösungsmittel gelöst sind, im Trocken- oder Halbschmelzverfahren oder auf andere bekannte V/eise versponnen wird. Weil die auf diese Weise Erhaltenen Fäden aus gemischten Polymerisaten kaltziehbar sind, werden sie bis zu einer Elastizität von 3 bis 100 $> oder bis zu einer niedrigen Elastizität, wie sie gewöhnliche nichtelastische Fäden aufweisen, kalt oder heiß gezogen. Die Fäden aus gemischten Polymerisaten, bei denen die Elastizität auf vorstehend beschriebene Weise aufgehoben ist, haben beim Verspinnen zu Garnen oder bei anderer Weiterverarbeitung nicht mehr die Eigenschaft elastischer Fäden, sondern können leicht und einfach im Gemisoh mit Polyamidfaser, Polyesterfaser, Polyvinylformalfaser, Baumwolle, Wolle od. dgl. versponnen werden. Wenn das Mischgar auf übliche Weise zu Textilien verwebt und nur der PVA durch Heißwasserbehandlung entfernt wird, entsteht ein elastisches und dehnbares Textil.

Wie bisher beschrieben, liegt der Hauptvorteil der Erfindung darin, daß das Verspinnen zu G_arnen und andere Weiterverarbei-

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tun-gsmöglichkeiten elastischer Fäden vereinfacht werden. Es ist auch möglioh, elastisohe Fäden mit einheitlicher Griffigkeit zu erhalten, indem das elastomere Polyurethan durch Wärmebehandlung und mit einem Quellmittel od. dgl. während oder naoh der PYA-Entfernung aus den Fäden klebrig gemacht wird.

Elastomeres Polyurethan zur Verwendung bei dem Verfahren nach der Erfindung wird durch Umsetzung von polymerem Glykol mit einem Schmelzpunkt unter 50 C mit organischem Diisooyanat und einem Kettenverlängerer gewonnen, D_abei kann das polymere Glykol ein Polyätherglykol, ein Polyesterglykol usw. sein. Als Polyätherglykol ist Polyalkylenätherglykol wie Polyäthylenätherglykol, Polyhexamethylenätherglykol oder eines ihrer !Copolymerisate geeignet. Geeigneter Polyesterglykol wird durch Kondensation einer organischen zweibasiBohen Säure wie Suooinsäure, Adipinsäure, Subericinsäure, Sebacinsäure oder Terephthalsäure mit einem niedermolekularen Glykol wie Äthylenglykol, Propylenglykol oder Butylenglykol gewonnen. Das organische Diiaocyanat kann Polymethylendiisooyanat, wie Äthylendiisocyanat, Tetramethylendiisooyanat und Hexamethylene diisocyanat, Cyoloalkylendiisocyanat wie Cyclohexan-1,4-diisocyanat und aromatische Ringe enthaltendes Diisocyanat wie Toluyldiisooyanat, 3»3'-Bitoluy1-4,4'-diisocyanat, Biphenyl-4,4·-diisocyanat, Diphenylmethan-4,4·-diisooyanat und 1,5-Naphthyldiisooyanat sein.

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Geeignete Kettenverlängerer sind ^aminoverbindungen wie Hydrazin, Äthylendiamin, Triethylendiamin, Tetramethylendiamin, · Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin, 1,5-Naphthylamin, m-Toluyldiamin und p-Phenyldiamin, Aminoalkohole wie Äthanolamin und Aminoäthyläthanolamin, Wasser und Diglykole wie Äthylenglykol, Propylenglykol, 1,4-Butandiol und 1,5-Pentandiol.

Als Polyvinylalkohol können auch Polyvinylester mit einem Polymerisationsgrad von 500 bis 3000, die vollständig verseift sind oder noch eine kleine Menge Estergruppen aufweisen, sowie teilweise acetalisierte Produkte und urethaniaierter PVA verwendet werden·

Zur Herstellung der ^äden aus^emischten Polymerisaten, d.h. aus Polyurethanelaetomer und PVA, sind drei Spinnverfahren anwendbar, und awar das NaB-, das Trooken- und das Halbschmelaepinnverfahren. In jedem Fall wird duroh Auflösen von elastomerem Polyurethan und PVA, 10 bis 90 Jt, bezogen auf das Gewicht des Elastomeren) in einem organischen Lösungsmittel wie Dimethylsulfoxid, Dimethylaoetamit oder Dimethylformamid eine Spinnlösung hergestellt. Beim Haßspinnverfahren wird die Spinnlösung in ein Alkohol wie Methanol, Äthanol, Propanol, Butanol oder Isopropanol, ein Keton wie Aceton, einen aromatisohen Kohlenwasserstoff wie Benzol oder Toluol enthaltendes , Fällbad oder in ein Fällbad, das aus Natriumsulfat oder einem anderen anorganischen Salz und Wasser hergestellt ist, versponnen· B_eim Trooken- oder Halbschmelzspinnverfahren wird die Spinnlösung in ein Gas mit erhöhter Temperatur versponnen,

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Was das Ziehverfahren angeht, so sind die auf vorstehend angegebene Weise hergestellten Fäden kaltziehbar und werden deshalb um mehr als 50 #, vorzugsweise um mehr als 200 $>_t ihrer ursprünglichen Länge kalt oder heiß gezogen, wodurch die Elastizität der Fäd'en bis auf die Elastizität aufgehoben wird, wie sie gewöhnliche nichtelastische Fäden wie solche aus Polyamid, Polyester, Polyvinylalkohol und Baumwolle auf weisen· Für die Entfernung des PVA nach der Weiterverarbeitung ist Kaltziehen angebracht. Der PVA muß nicht immer vollständig entfernt werden, sondern kann auch in begrenzten Mengen verbleiben, so daß die Fäden eine verbesserte Lichtbeständigkeit und andere vorteilhafte Eigenschaften erhalten. Für diesen Zweck ist es gewöhnlich günstig, die Fäden einige Minuten bis einige Stunden in heißem Wasser von mehr als 50 C mit oder ohne Druok zu behandeln. Empfehlenswert ist ein PVA-Gehalt von nicht mehr ale 10 ^.

Die Fäden aus gemisohten Polymerisaten, deren Elastizität auf die vorstehend beschriebene Weise aufgehoben worden ist, können entweder allein oder im Gemisch mit Garnfäden aus Polyamid, Polyester, Polyvinylformal oder mit Baumwoll- oder Wollfaser auf übliche Weise verwebt oder auf andere Weise weiterverarbeitet werden; aus regellosen Schichten dieser Fasern können auch nichtgewebte Textilien hergestellt werden. Durch das Verfahren nach der Erfindung ist für die Weiterverarbeitung keine besondere oder neue Technik erforderlich, wie sie sonst bei elastischen Fäden unabdingbar ist.

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Außerdem unterscheidet sich das Verfahren zur Aufhebung der Elastizität der ^äden gemäß der Erfindung grundlegend von den Pixierverfahren durch Schlichten mit PVA oder Wärmefixieren zur zeitwei&en Verminderung der F_adenelastizität, wie sie die Anmelderin in vorhergehenden Patentanmeldungen unter Schutz gestellt hat ο Die elastischen Fäden aus gemischten Polymerisaten, aus denen gemäß der Erfindung der PVA entfernt wird,

und haben, verglichen mit gewöhnlichen elastischen Fäden/mit mit PVA geschlichteten und dann vom PVA befreiten Fäden, eine hochporöse und fibrillierte physikalische Struktur. Aus diesem Grunde können neuartige elastische Textilien mit einer Griffigkeit erhalten werden, die vollständig anders als die der bekannten Erzeugnisse ist.

Anhand der nachfolgenden Beispiele wird das Verfahren nach der Erfindung näher erläutert.

Beispiel 1

Polyäthylen-propylen-adipat mit einem Molekulargewicht von 2000 und Hydroxylendgruppen (Kopolymerisationsverhältnis von Äthylenglykol zu Propylenglykol 9»1), 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und Äthylenglykol wurden in einemMolverhältnis von 1,Oi5,Oi4,O vermischt. Nachdem das Gemisch fünf Stunden bei 140° C umgesetzt worden war, wurde elastomeres Polyurethan erhalten. Dieses Elastomer wurde in einem Gewichtsverhältnis von 50j50 mit TVA mit einem Polymerisationsgrad von 1700 gemischt. Danach wurden die gemischten Polymerisate in

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Dimethylsulfoxid zu einer Spinnlösung, die 15 i> der gemischten Polymerisate enthielt, gelöst, Diese Lösung wurde durch einen Spinnkopf mit 100 löchern von je 0,08 mm Durchmesser in ein aus 80 Grew,-# Isopropanol und 20 Gew.-$ Dimethylsulfoxid bestehendes Fällbad versponnene Stapelfaser aus diesen Fäden enthielt nach gründlichem Waschen mit Isopropanol 0,5 $ Dirnethylsulfoxid. Die entstandenen Fäden aus gemischten Polymerisaten wurden bei Raumtemperatur um 400 $ ihrer ursprünglichen Länge gezogen. Die gezogenen Fäden hatten eine Festigkeit von 2,12 g/d und eine ^nddehnbarkelt von 25 #. Zu Vergleichszwecken wurde eine Spinnlösung, die durch Auflösen von lediglich elastomerem Polyurethan in Dimethylsulfoxid hergestellt worden war, in ein gleiches Fällbad versponnen. Die dabei erhaltenen elastischen Fäden wurden auf ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften untersucht. Sie hatten eine Festigkeit von 1,20 g/d und eine Enddehnbarkeit von 420 $, und ihr Nachwirkungsverhältnis bei 100 ^iger Dehnung betrug 99 #.

20 ^aß> Stapelfaser aus den Fäden aus gemischten Polymerisaten mit aufgehobener Elastizität, deren Herstellung vorstehend beschrieben ist, und 80 i> PVA-Stapelfaser wurden gemischt und auf einer gebräuchlichen Spinnmaschine auf einfache Weise versponnen. Das dabei erhaltene Misohgarn aus 20 <fi Faser aus gemischten Polymerisaten und 80 i» PVA-Faser wurde zu einem Textil verwebt, das dann 30 Minuten mit Heißwasser von 100° behandelt wurde, wobei der PVA leicht entfernt wurde. D_as

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Textil enthielt nach der PVA-Entfernung etwa 11 i> elastische Paser und hatte gute Elastizität, Flexibilität, Kräuselung und Bauschigkeit.

Beispiel 2

Das in Beispiel 1 verwendete elastomere Polyurethan wurde, bezogen auf elastomer, mit 40 Gew«-# PVA mit einem Polymerisationsgrad von 1000, der 3 Μο1-# Restacetylgruppen enthielt, vermischt. Danach wurde eine Dimethylsulfoxidspinnlösung mit einem Gesamtpolymergehalt von 13 9^ hergestellt. Die Lösung wurde in ein Acetonfällbad versponnen, wonach die entstandenen Fäden, die noch 5 i> Dimethylsulfoxid enthielten, bei Raumtemperatur um 500 io gezogen wurden. Die i'äden hatten nach dem Ziehen eine Festigkeit von 2,62 g/d und eine Bnddehnbarkeit von 30 #. Diese Faser aus gemischten Polymerisaten wurde im Verhältnis von 8:92 mit Polyesterstapelfaser versponnen und das erhaltene Mischgarn zu einem Textil verwebt. Nachdem das Textil 60 Minuten in heißem Wasser von 100° C behandelt worden war, wap es leicht geschrumpft und wies aufgrund des g_ehaltes von 5 ^ an elastischer Faser Kräuselung auf.

Beispiel 3

Polytetramethylenglykol mit einem Molekulargewicht von 1500 und Hydroxylendgruppen wurde mit 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat in einem Molverhältnis von 1,0i4,5 bei 85° C drei Stunden umgesetzt, wobei ein Vorpolymerisat mit Isocyanatendgruppenerhalten wurde. Dieses Vorpolymerisat wurde in Dimethylsulfoxid

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gelöst. Dieser Lösung wurde zuvor in Dimethylsulfoxid gelöstes ρ,ρ'-Methylendianilin in einem Molverhältnis von 1:0,6, bezogen auf Polytetramethylenglykol, zugesetzt, so daß Kettenverlängerung stattfand. Dann wurde der 20 $igen Dimethylsulfoxidlösung dieses elastomeren Polyurethans eine Lösung von PVA nrfcfc einem Polymerisationsgrad von 1000 in Dimethylsulfoxid zugesetzt, so daß eine gemischte Spinnlösung von elastomerem Polyurethan und PVA in einem Mischungsverhältnis von 50150 erhalten wurde. Diese Lösung wurde in ein Methanolbad ve.rsponnen. Die erhaltenen Fäden aus gemischten Polymerisaten, die nooh 10 # Dimethylsulfoxid enthielten, wurden bei 150° C auf 550 $ gezogen, wonach sie eine Festigkeit von 3»01 g/d und eine -^nddehnbarkeit von 14 $ aufwiesen. Diese Fäden wurden zu kurzer Stapelfaser zerschnitten, zu Garn versponnen und auf übliche V/eise zu einem Textil verwebt. Das Textil wurde dann 30 Minuten in Wasser von 100° C zur Entfernung des PVA behandelt, so daß ein vollständig dehnbares gekräuseltes Textil, das lediglich aus elastischer Faser bestand, erhalten wurde.

Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten ist einschließlich dessen, was abweichend von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.

Patentansprüche χ Ra - 17 055

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Claims (2)

1. Patentansprüche t

   1,)Verfahren zur Herstellung von Textilien aus elastischen Fas-ern, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastomere Poly-/ urethan und, bezogen auf das Elastomer, 10 bis 90 Gew_#-# Polyvinylalkohol in einem organischen Lösungsmittel gelöst enthaltende Spinnlösung versponnen wird, daß die entstandenen iäden um mindestens 50 # ihrer ursprünglichen länge . gezogen werden, daß die gezogenen Fäden weiterverarbeitet werden, und daß schließlich der Polyvinylalkohol aus den Fasern entfernt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die in der vorangegangenen Beschreibung enthaltenen Merkmale«

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