DE1494652B - Verfahren zur Herstellung von elasti sehen Polyurethan Faserstoffen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung haben; durch Kaltziehen im Anschluß an die Ent- '

von elastischen Polyurethan-Faserstoffen, das dadurch fernung des Lösungsmittels wird der PVA permanent

gekennzeichnet ist, daß durch Mischen von elastome- deformiert und fixiert, während das elastomere PoIy-

rem Polyurethan und Polyvinylalkohol (nachstehend urethan während des Spinnens reversibel gestreckt

abgekürzt PVA) Fäden aus gemischten Polymerisaten 5 wird, und das Elastomer stellt die ursprüngliche Form

hergestellt werden, daß die Fäden weiterverarbeitet, des Fadens wieder her, sobald der PVA aus diesem

beispielsweise zu Garnen versponnen oder zu Textilien herausgelöst ist.

verwebt werden, und daß der PVA aus diesen Garnen Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß man eine

oder Textilien vollständig oder nahezu vollständig her- elastomere Polyurethan und, bezogen auf das Elasto-

ausgelöst wird. io mer, 10 bis 90 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol in

Ziel der Erfindung ist nicht nur, daß die Herstellung einem organischen Lösungsmittel gelöst enthaltende und Weiterverarbeitung, wie beispielsweise Spinnen, Spinnlösung im Naß-, Trocken- oder Halbschmelzvervon elastomeren Polyurethan-Fäden ermöglicht und fahren verspinnt, die entstandenen Fäden um mindeserleichtert wird, sondern auch die Schaffung neuartiger stens 50% ihrer ursprünglichen Länge streckt, die verTextilien aus elastischen Fasern. Elastische Fäden 15 streckten Fäden, deren Elastizität im wesentlichen aufhaben, verglichen mit nichtelastischen Garnen, beson- gehoben ist, gegebenenfalls nach Stapelschneiden und dere Eigenschaften, wie beispielsweise hohe Elastizität, gegebenenfalls im Gemisch mit anderen Textilfasern durch die die Fäden um über einige hundert Prozent wie üblich zu textlien Gebilden weiterverarbeitet, und ihrer Normallänge streckbar sind, einen niedrigen schließlich den Polyvinylalkohol aus den Fasern ent-Young-Modul und eine gute elastische Nachwirkung 20 fernt, wobei die Elastizität der nunmehr ganz oder zum (elastic recovery). Andererseits wirken sich diese Eigen- überwiegenden Teil aus Polyurethan bestehenden schäften nachteilig beim Spinnen und anderen Nach- Fasern zurückgewonnen wird.

behandlungsprozessen aus, so daß technische Schwie- Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein

rigkeiten bei der Weiterverarbeitung dieser Fäden auf- Verfahren zur Herstellung von Fäden aus gemischten

treten. 25 Polymerisaten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese bei der entweder eine aus einem Gemisch von elastomerem Nachbehandlung und Weiterverarbeitung elastischer Polyurethan und PVA (PVA-Gehalt 10 bis 90 %> beFäden auftretenden Schwierigkeiten zu beseitigen. Zu zogen auf das Gewicht des Elastomeren) bestehende diesem Zweck werden erfindungsgemäß Fäden aus ge- Spinnlösung, wobei das Lösungsmittel ein organisches mischten Polymerisaten, nämlich aus elastomerem 30 Lösungsmittel wie Dimethylsulfoxid ist, im Naßspinn-Polyurethan und PVA hergestellt, die gezogen werden, verfahren in ein Fällbad aus Methanol, Aceton, Isodamit sie wie nichtelastische Fäden oder wie Fäden mit propanol. od. dgl., versponnen wird, dem Dimethylgeringer Elastizität sind, wie beispielsweise Fäden aus sulfoxid zugesetzt sein kann, oder daß eine Lösung aus Polyamid, Polyester, Polyvinylformal und Baumwolle, gemischten Polymerisaten, die in einem organischen so daß die Fäden aus gemischten Polymerisaten mit 35 Lösungsmittel gelöst sind, im Trocken- oder Halbgrößerer Leichtigkeit weiterverarbeitet und die üblichen schmelzverfahren oder auf andere bekannte Weise verNachbehandlungen direkt an den Fasern vorgenommen spönnen wird. Weil die auf diese Weise erhaltenen werden können. Die Patentinhaberin hat schon früher Fäden aus gemischten Polymerisaten kaltziehbar sind, darauf hingewiesen, daß PVA-Fäden mit sehr hohem werden sie bis zu einer Elastizität von 3 bis 100 % oder Young-Modul hergestellt werden können, indem man 40 bis zu einer niedrigen Elastizität, wie sie gewöhnliche Fäden aus gemischten Polymerisaten aus PVA und nichtelastische Fäden aufweisen, kalt oder heiß gezogen. Polyurethanelastomer zieht. Anschließend wurde fest- Die Fäden aus gemischten Polymerisaten, bei denen die gestellt, daß, wenn PVA aus diesen Fäden aus gemisch- Elastizität auf vorstehend beschriebene Weise aufgeten Polymerisaten entfernt wird, die Elastizität des hoben ist, haben beim Verspinnen zu Garnen oder bei elastomeren Polyurethans wiederhergestellt werden 45 anderer Weiterverarbeitung nicht mehr die Eigenschaft kann. Auf der Grundlage dieser Erkenntnis ist die elastischer Fäden, sondern können leicht und einfach vorliegende Erfindung aufgebaut. im Gemisch mit Polyamidfaser, Polyesterfaser, PoIy-

Gewöhnliche elastomere Polyurethanfäden sind so vinylformalfaser, Baumwolle, Wolle od. dgl. verspon-

klebrig, daß es sehr schwierig ist, ein vollständig nicht- nen werden. Wenn das Mischgar auf übliche Weise zu

klebendes Garn herzustellen. Mit dem Verfahren nach 50 Textilien verwebt und nur der PVA durch Heißwasser-

der vorliegenden Erfindung wird die Schaffung solcher behandlung entfernt wird, entsteht ein elastisches und

nichtklebenden Garne aus elastomerem Polyurethan dehnbares Textil.

ermöglicht, indem es mit PVA versponnen wird. Da- Wie bisher beschrieben, liegt der Hauptvorteil der

durch kann der Faden aus gemischten Polymerisaten Erfindung darin, daß das Verspinnen zu Garnen und

weiterverarbeitet werden. Außerdem ist es erfindungs- 55 andere Weiterverarbeitungsmöglichkeiten elastischer

gemäß möglich, beide Fadenbestandteile, d. h. elasto- Fäden vereinfacht werden. Es ist auch möglich, ela-

meres Polyurethan und PVA, dauerhaft zu deformie- stische Fäden mit einheitlicher Griffigkeit zu erhalten,

ren, indem der Faden, während er noch Lösungsmittel indem das elastomere Polyurethan durch Wärmebe-

enthält, gezogen wird, und den deformierten Zustand handlung und mit einem Quellmittel od. dgl. während

des Fadens auch dann aufrechtzuerhalten, wenn der P VA 60 oder nach der PVA-Entfernung aus den Fäden klebrig

im Anschluß an das Verspinnen zu Garn oder die gemacht wird.

Weiterverarbeitung herausgelöst ist. Ein weiterer Vor- Elastomeres Polyurethan zur Verwendung bei dem teil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sogar nach Verfahren nach der Erfindung wird durch Umsetzung der vollständigen Befreiung der Fäden aus gemischten von polymerem Glykol mit einem Schmelzpunkt unter Polymerisaten von dem Lösungsmittel diese Fäden vom 65 50° C mit organischem Diisocyanat und einem Kettenorganischen Lösungsmitteltyp ihre Kaltziehbarkeit be- verlängerer gewonnen. Dabei kann das polymere GIyhalten. Dadurch können Textilien aus elastischen kol ein Polyätherglykol, ein Polyesterglykol usw. sein. Fasern hergestellt werden, die zweifache Wirkungen Als Polyätherglykol ist Polyalkylenätherglykol wie

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Polyäthylenätherglykol, Polyhexamethylenätherglykol Gemisch mit Garnfäden aus Polyamid, Polyester, oder eines ihrer Copolymerisate geeignet. Geeigneter Polyvinylformal oder mit Baumwoll- oder Wollfaser Polyesterglykol wird durch Kondensation einer orga- auf übliche Weise verwebt oder auf andere Weise nischen zweibasischen Säure wie Succinsäure, Adipin- weiterverarbeitet werden; aus regellosen Schichten säure, Subericinsäure, Sebacinsäure oder Terephthal- 5 dieser Fasern können auch nichtgewebte Textilien hersäure mit einem niedermolekularen Glykol wie Äthy- gestellt werden. Durch das Verfahren nach der Erlenglykol, Propylenglykol oder Butylenglykol gewon- findung ist für die Weiterverarbeitung keine besondere nen. Das organische Diisocyanat kann Polymethylen- oder neue Technik erforderlich, wie sie sonst bei eladiisocyanat, wie Äthylendiisocyanat, Tetramethylen- stischen Fäden unabdingbar ist. diisocyanat und Hexamethylendiisocyanat, Cyclo- io Außerdem unterscheidet sich das Verfahren zur Aufalkylendiisocyanat wie Cyclohexan-l,4-diisocyanat und hebung der Elastizität der Fäden gemäß der Erfindung aromatische Ringe enthaltendes Diisocyanat wie To- grundlegend von den Fixierverfahren durch Schlichten luyldiisocyanat, 3,3'-Bitolyul-4,4'-diisocyanat, Bi- mit PVA oder Wärmefixieren zur zeitweisen Verminphenyl-4,4'-diisocyanat, Diphenylmethan-4,4'-diisocya- derung der Fadenelastizität, wie sie die Anmelderin in nat und 1,5-Naphthyldiisocyanat sein. 15 vorhergehenden Patentanmeldungen unter Schutz Geeignete Kettenverlängerer sind Diaminoverbin- gestellt hat. Die elastischen Fäden aus gemischten düngen wie Hydrazin, Äthylendiamin, Trimethylendia- Polymerisaten, aus denen gemäß der Erfindung der min, Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin, Penta- PVA entfernt wird, haben, verglichen mit gewöhnmethylendiamin, Hexamethylendiamin, 1,5-Naphthyl- liehen elastischen Fäden und mit mit PVA geschlichteamin, m-Toluyldiamin und p-Phenyldiamin, Amino- 20 ten und dann vom PVA befreiten Fäden, eine hochalkohole wie Äthanolamin und Aminoäthyläthanola- poröse und fibrillierte physikalische Struktur. Aus min, Wasser und Diglykole wie Äthylenglykol, Pro- diesem Grunde können neuartige elastische Textilien ) pylenglykol, 1,4-Butandiol und 1,5-Pentandiol. mit einer Griffigkeit erhalten werden, die vollständig

Als Polyvinylalkohol können auch Polyvinylester anders als die der bekannten Erzeugnisse ist. mit einem Polymerisationsgrad von 500 bis 3000, die 25 An Hand der nachfolgenden Beispiele wird das Vervollständig verseift sind oder noch eine kleine Menge fahren nach der Erfindung näher erläutert. Estergruppen aufweisen, sowie teilweise acetalisierte . -I₁ Produkte und urethanisierter PVA verwendet werden. Beispiel!

Zur Herstellung der Fäden aus gemischten Polymeri- Polyäthylen-propylen-adipat mit einem Molekular-

saten, d. h. aus Polyurethanelastomer und PVA, sind 30 gewicht von 2000 und Hydroxylendgruppen (Kopoly-

drei Spinnverfahren anwendbar, und zwar das Naß-, merisationsverhältnis von Äthylenglykol zu Propylen-

das Trocken- und das Halbschmelzspinnverfahren. In glykol 9 : 1), 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und

jedem Fall wird durch Auflösen von elastomerem Poly- Äthylenglykol wurden in einem Molverhältnis von

urethan und PVA, 10 bis 90%, bezogen auf das Ge- 1,0: 5,0: 4,0 vermischt. Nachdem das Gemisch 5Stun-

wicht des Elastomeren, in einem organischen Lösungs- 35 den bei 140°C umgesetzt worden war, wurde elasto-

mittel wie Dimethylsulf oxid, Dimethylacetamid oder meres Polyurethan erhalten. Dieses Elastomer wurde in

Dimethylformamid eine Spinnlösung hergestellt. Beim einem Gewichtsverhältnis von 50 : 50 mit PVA mit

Naßspinnverfahren wird die Spinnlösung in ein Alkohol einem Polymerisationsgrad von 1700 gemischt. Danach

wie Methanol, Äthanol, Propanol, Butanol oder Iso- wurden die gemischten Polymerisate in Dimethylsulf-

propanol, ein Keton wie Aceton, einen aromatischen 40 oxid zu einer Spinnlösung, die 15% der gemischten

Kohlenwasserstoff wie Benzol oder Toluol enthaltendes Polymerisate enthielt, gelöst. Diese Lösung wurde

Fällbad oder in ein Fällbad, das aus Natriumsulfat durch einen Spinnkopf mit 100 Löchern von je 0,08 mm

oder einem anderen anorganischen Salz und Wasser Durchmesser in ein aus 80 Gewichtsprozent Isopro-

». f\ hergestellt ist, versponnen. Beim Trocken- oder Halb- panol und 20 Gewichtsprozent Dimethylsulf oxid be- *"·'' schmelzspinnverfahren wird die Spinnlösung in ein 45 stehendes Fällbad versponnen. Stapelfaser aus diesen

Gas mit erhöhter Temperatur versponnen. Fäden enthielt nach gründlichem Waschen mit Isopro-

Was das Ziehverfahren angeht, so sind die auf vor- panol 0,5% Dimethylsulf oxid. Die entstandenen

stehend angegebene Weise hergestellten Fäden kalt- Fäden aus gemischten Polymerisaten wurden bei

ziehbar und werden deshalb um mehr als 50%, vor- Raumtemperatur um 400 % ihrer ursprünglichen zugsweise um mehr als 200 %, ihrer ursprünglichen 50 Länge gezogen. Die gezogenen Fäden hatten eine

Länge kalt oder heiß gezogen, wodurch die Elastizität Festigkeit von 2,12 g/d und eine Enddehnbarkeit (maxi-

der Fäden bis auf die Elastizität aufgehoben wird, wie male, bis zum Riß des Fadens erreichbare Dehnbarkeit)

: sie gewöhnliche nichtelastische Fäden wie solche aus von 25%. Zu Vergleichszwecken wurde eine Spinn-

Polyamid, Polyester, Polyvinylalkohol und Baumwolle lösung, die durch Auflösen von lediglich elastomerem aufweisen. Für die Entfernung des PVA nach der 55 Polyurethan in Dimethylsulfoxid hergestellt worden

Weiterverarbeitung ist Kaltziehen angebracht. Der PVA war, in ein gleiches Fällbad versponnen. Die dabei er-

muß nicht immer vollständig entfernt werden, sondern haltenen elastischen Fäden wurden auf ihre physika-

kann auch in begrenzten Mengen verbleiben, so daß lischen und mechanischen Eigenschaften untersucht.

die Fäden eine verbesserte Lichtbeständigkeit und Sie hatten eine Festigkeit von 1,20 g/d und eine Endandere vorteilhafte Eigenschaften erhalten. Für diesen 60 dehnbarkeit von 420 %. und ihr Nachwirkungsver-

Zweck ist es gewöhnlich günstig, die Fäden einige hältnis (elastische Rückstellung) bei 100%iger Dehnung

Minuten bis einige Stunden in heißem Wasser von betrug 99%·

mehr als 50⁰C mit oder ohne Druck zu behandeln. 20 % Stapelfaser aus den Fäden aus gemischten PoIy-

Empfehlenswert ist ein PVA-Gehalt von nicht mehr als merisaten mit aufgehobener Elastizität, deren Herstel-10 %. 65 lung vorstehend beschrieben ist, und 80 % PVA-Stapel-

Die Fäden aus gemischten Polymerisaten, deren faser wurden gemischt und auf einer gebräuchlichen

Elastizität auf die vorstehend beschriebene Weise auf- Spinnmaschine auf einfache Weise versponnen. Das

gehoben worden ist, können entweder allein oder im dabei erhaltene Mischgarn aus 20% Faser aus ge-

mischten Polymerisaten und 80 % PVA-Faser wurde zu einem Textil verwebt, das dann 30 Minuten mit Heißwasser von 100° C behandelt wurde, wobei der PVA leicht entfernt wurde. Das Textil enthielt nach der PVA-Entfernung etwa 11 % elastische Faser und hatte gute Elastizität, Flexibilität, Kräuselung und Bauschigkeit.

Beispiel 2

Das im Beispiel 1 verwendete elastomere Polyurethan wurde, bezogen auf Elastomer, mit 40 Gewichtsprozent PVA mit einem Polymerisationsgrad von 1000, der 3 Molprozent Restacetylgruppen enthielt, vermischt. Danach wurde eine Dimethylsulfoxidspinnlösung mit einem Gesamtpolymergehalt von 13% hergestellt. Die Lösung wurde in ein Acetonfällbad versponnen, wonach die entstandenen Fäden, die noch 5 % Dimethylsulfoxid enthielten, bei Raumtemperatur um 500 % gezogen wurden. Die Fäden hatten nach dem Ziehen eine Festigkeit von 2,62 g/d und eine Enddehnbarkeit von 30°/₀. 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, war es leicht geschrumpft und wies auf Grund des Gehaltes 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 1,0: 4,5 bei 85°C 3 Stunden umgesetzt, wobei ein Vorpolymerisat mit Isocyanatendgruppen erhalten wurde. Dieses Vorpolymerisat wurde in Dimethylsulfoxid gelöst. Dieser Lösung wurde zuvor in Dimethylsulfoxid gelöstes ρ,ρ'-Methylendianilin in einem Molverhältais von 1: 0,6, bezogen auf Polytetramsthylenglykol, zugesetzt, so daß Kettenverlängerung stattfand. Dann wurde der 20%igen Dimethylsulfoxidlösung dieses elastomeren Polyurethans eine Lösung von PVA mit einem Polymerisationsgrad von 1000 in Dimethylsulfoxid zugesetzt, so daß eine gemischte Spinnlösung von elastomerem Polyurethan und PVA in einem Mischungsverhältnis von 50 : 50 erhalten wurde. Diese Lösung wurde in ein Methanolbad versponnen.¹ Die erhaltenen Fäden aus gemischten Polymerisaten, die noch 10 % Dimethylsulfoxid enthielten, wurden bei

ίο 150°C auf 550% gezogen, wonach sie eine Festigkeit von 3,01 g/d und eine Enddehnbarkeit von 14% aufwiesen. Diese Fäden wurden zu kurzer Stapelfaser zerschnitten, zu Garn versponnen und auf übliche Weise 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.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von elastischen Polyurethan-Faserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine elastomere Polyurethan und, bezogen auf das Elastomer, 10 bis 90 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol in einem organischen Lösungsmittel gelöst enthaltende Spinnlösung im Naß-, Trocken- oder Halbschmelzverfahren verspinnt, die entstandenen Fäden um mindestens 50 % ihrer ursprünglichen Länge streckt, die verstreckten Fäden, deren Elastizität im wesentlichen aufgehoben ist, gegebenenfalls nach Stapelschneiden und gegebenenfalls im Gemisch mit anderen Textilfasern wie üblich zu textlien Gebilden weiterverarbeitet, und schließlich den Polyvinylalkohol aus den Fasern entfernt, wobei die Elastizität der nunmshr ganz oder zum überwiegenden Teil aus Polyurethan bestehenden Fasern zurückgewonnen wird.