DE1494652C - Verfahren zur Herstellung von elastischen Polyurethan-Faserstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elastischen Polyurethan-Faserstoffen, 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 Polyurethan-Fäden ermöglicht und erleichtert wird, sondern auch die Schaffung neuartiger Textilien aus elastischen Fasern. Elastische Fäden haben, verglichen mit nichtelastischen Garnen, besondere Eigenschaften, wie beispielsweise hohe Elastizität, durch die die Fäden um über einige hundert Prozent ihrer Normallänge streckbar sind, einen niedrigen Young-Modul und eine gute elastische Nachwirkung (elastic recovery). 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 erfindungsgemäß Fäden aus gemischten Polymerisaten, nämlich aus elastomerem Polyurethan und PVA 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 Patentinhaberin 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 Polyurethanelastomer 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 Erkenntnis ist die vorliegende Erfindung aufgebaut.

Gewöhnliche elastomere Polyurethanfäden sind so klebrig, daß es sehr schwierig ist, ein vollständig nichtklebendes Garn herzustellen. Mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird die Schaffung 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 Fadenbestandteile, d. h. elastomeres 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 Anschluß 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 Lösungsmitteltyp ihre Kaltziehbarkeit behalten. Dadurch können Textilien aus elastischen Fasern hergestellt werden, die zweifache Wirkungen haben; durch Kaltziehen im Anschluß 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. '

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, 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 mindesstens 5O°/o 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 nunmehr ganz oder zum überwiegenden Teil aus Polyurethan bestehenden Fasern zurückgewonnen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus gemischten Polymerisaten, das 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 Dimethylsulfoxid ist, im Naßspinnverfahren 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 Weise versponnen wird. Weil die auf diese Weise erhaltenen Fäden aus gemischten Polymerisaten kaltziehbar sind, werden sie bis zu einer Elastizität von 3 bis 100 °/₀ 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 Gemisch mit Polyamidfaser, Polyesterfaser, PoIyvinylformalfaser, 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 Garnen und andere Weiterverarbeitungsmöglichkeiten elastischer Fäden vereinfacht werden. Es ist auch möglich, elastische Fäden mit einheitlicher Griffigkeit zu erhalten, indem das elastomere Polyurethan durch Wärmebehandlung und mit einem Quellmittel od. dgl. während oder nach der PVA-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 50⁰C mit organischem Diisocyanat und einem Kettenverlängerer gewonnen. Dabei 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 zweibasischen Säure wie Succinsäure, Adipinsäure, Subericinsäure, Sebacinsäure oder Terephthalsäure mit einem niedermolekularen Glykol wie Äthylenglykol, Propylenglykol oder Butylenglykol gewonnen. Das organische Diisocyanat kann Polymethylendiisocyanat, wie Äthylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat, Cyclo-io alkylendiisocyanat wie Cyclohexan-l,4-diisocyanat und aromatische Ringe enthaltendes Diisocyanat wie Toluyldiisocyanat, 3,3'-Bitolyul-4,4'-diisocyanat, BiphenyI-4,4'-diisocyanat, Diphenylmethan^^'-diisocyanat und 1,5-Naphthyldiisocyanat sein.

■Geeignete Kettenverlängerer sind Diaminoverbindungen wie Hydrazin, Äthylendiamin, Trimethylendiamin, Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin, Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin, 1,5-Naphthyl-

diesem Grunde können neuartige elastische Textilien mit einer Griffigkeit erhalten werden, die vollständig anders als die der bekannten Erzeugnisse ist.

An Hand der nachfolgenden Beispiele wird das Verfahren nach der Erfindung näher erläutert.

Beispiel! Polyäthylen-propylen-adipat mit einem Molekular-

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 5 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.

Außerdem unterscheidet sich das Verfahren zur Auf-, hebung der Elastizität der Fäden gemäß der Erfindung grundlegend von den Fixierverfahren durch Schlichten mit PVA oder Wärmefixieren zur zeitweisen Verminderung der Fadenelastizität, wie sie die Anmelderin in 15 vorhergehenden Patentanmeldungen unter Schutz gestellt hat. Die elastischen Fäden aus gemischten Polymerisaten, aus denen gemäß der Erfindung der PVA entfernt wird, haben, verglichen mit gewöhnlichen 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, Propylenglykol, 1,4-Butandiol und 1,5-Pentandiol.

Als Polyvinylalkohol können auch Polyvinylester
mit einem Polymerisationsgrad von 500 bis 3000, die 25
vollständig verseift sind oder noch eine kleine Menge
Estergruppen aufweisen, sowie teilweise acetalisierte
Produkte und urethanisierter PVA verwendet werden.
Zur Herstellung der Fäden aus gemischten Polymerisaten, d.h. aus Polyurethanelastomer und PVA, sind 30 gewicht von 2000 und Hydroxylendgruppen (Kopolydrei Spinnverfahren anwendbar, und zwar das Naß-, merisationsverhältnis von Äthylenglykol zu Propylendas 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 5Stunwicht des Elastomeren, in einem organischen Lösungs- 35 den bei 140⁰C umgesetzt worden war, wurde elastomittel wie Dimethylsulfoxid, 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 Dimethylsulfpropanol, 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 Isoprohergestellt ist, versponnen. Beim Trocken- oder Halb- panol und 20 Gewichtsprozent Dimethylsulfoxid beschmelzspinnverfahren 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 % Dimethylsulfoxid. 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 (maxider 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 ermuß nicht immer vollständig entfernt werden, sondern haltenen elastischen Fäden wurden auf ihre physikakann 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

betrug 99%.

20% Stapelfaser aus den Fäden aus gemischten Polymerisaten mit aufgehobener Elastizität, deren Herstel-65 lung vorstehend beschrieben ist, und 80% PVA-Stapelfaser wurden gemischt und auf einer gebräuchlichen Spinnmaschine auf einfache Weise versponnen. Das dabei erhaltene Mischgarn aus 20% Faser aus ge

Minuten bis einige Stunden in heißem Wasser von mehr als 5O⁰C mit oder ohne Druck zu behandeln. Empfehlenswert ist ein PVA-Gehalt von nicht mehr als

Die Fäden aus gemischten Polymerisaten, deren Elastizität auf die vorstehend beschriebene Weise aufgehoben worden ist, können entweder allein oder im

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 Molprozcnt Restacetylgruppen enthielt, vermischt. Danach wurde eine Diniethylsulfoxidspinnlösung 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%· 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 85⁰C 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 Molv^rhält iis von 1: 0,6, bezogen auf Polytetramethylenglykol, zugesetzt, so daß Kettenverlängerung stattfand. Dann wurde der 20%igen Dimethylsulfoxid- . lösung 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. Die erhaltenen Fäden aus gemischten Polymerisaten, die noch 10% Dimethylsulfoxid enthielten, wurden bei

ίο 150⁰C auf 550% gezogen,.wonach sie eine Festigkeit von 3,01 g/d und eine Enddehnbarkeit von 14% ^au^- wiesen. Diese Fäden wurden zu kurzer Stapelfaser zerschnitten, zu Garn versponnen und auf übliche Weise zu einem Textil verwebt. Das Textil wurde dann

is 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 nunmehr ganz oder zum überwiegenden Teil aus Polyurethan bestehenden Fasern zurückgewonnen wird.