DE1660434A1

DE1660434A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Spandexfaeden

Info

Publication number: DE1660434A1
Application number: DE19671660434
Authority: DE
Inventors: Kanji Matsubayashi; Hiroyuki Segawa
Original assignee: Kurashiki Rayon Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Rayon Co Ltd
Priority date: 1966-04-05
Filing date: 1967-04-05
Publication date: 1971-06-09
Also published as: FR1522611A; GB1159623A; US3476850A

Description

DR. E. WiEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 1660434

TELEFON: 555476 8000 MÖNCHEN 15, αβΠ 5. ΔρΓΪΙ 1967

TSLEGRAMMErKARPATENT NUSSBAUMSTRASSE

·. 15062/67 13/Ko

Kurashiki Rayon Ca₁ Ltd, Kurashiki City (Japan)

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Spandexfäden

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Cpandexfäden, deren Dehnung vorübergehend erniedrigt ist.

Bisher boten ßpandex- oder Kautschukfäden große Schwierigkeiten hinsichtlich einer geeigneten Spannungsregelung während ihrer Nachbehandlung, beispielsweise während des Spinnens, Strickens oder Wirkens und V.ebens, aufgrund ihrer sehr hohen Dehnung von oberhalb 500 % und normalerweise sogar hoher als 500 %.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wurde ein Verfahren vorgeoohlugen, bei welchem elastische Fasern oder J&'äden mit einem wasserlöslichen Polymerisat, z, L, ; ; ■■■.'< i·.! ·..: l,

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überzogen und verfestigt werden, jedoch kann dabei keine zufriedenstellende Verfestigungswirkung erzielt werden. Es wurde noch ein weiteres Verfahren vorgeschlagen, bei welchem man einen wasserlöslichen Polyvinylalkohol oder fe ein nicht elastisches Polymerisat, das in organischen Lösungsmitteln löslich ist, mit einem elastischen Polymerisat mischspinnt, die sich ergebende Mischfaser zur Erteilung einer bestimmten Dehnung streckt, daraus solche Produkte, wie gestrickte, gewirkte oder gewebte Waren,oder Halbprodukte, wie Fäden oder Mischgarn, durch geeignete Nachbehandlungen hergtellt und danach das nicht elastische Polymerisat herauslöst, so daß die Produkte die elastischen Eiganschaften, die der elastischen Faser angehören, aufweisen. Jedoch besitzt dieses Verfahren derartige Nachteile, wie komplizierte Spinnstufe, Schwierigkeiten bezüglich einer zufriedenstellenden vollständigen Entfernung des nicht elastischen Polyermisats in der Auflösestufe, Verformungen, die in dem Abschnitt der elastischen Faser nach der Entfernung des nicht elastischen Polymerisats hervorgerufen werden, und hohe Herstellungskosten. Es wurde schon ein wirksames Verfahren zur Erteilung einer niedrigen Dehnung vorgesahlagen, wobei die Fäden mit einem Gehalt von mehr als 0,5 Gew.-% an noch zurückbleibendem Lösungsmittel unmittelbar im Anschluß an die Spinnstufe gestreckt werden.

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b 6 O 4 3 4

Obgleich verfestigte Spandexfäden mit geringer Dehnung durch die vorstehend beschriebene Streckbehandlung der Lösungsmittel enthaltenden gesponnenen Fäden in Übereinstimmung mit dem vorstehenden Verfahren erhalten werden, ist eine bleibende Deformierung in den sich ergebenden Fäden zu befürchten, die ihre Eigenschaften, wie sie die Spandexfäden von hoher Dehnung vor dem Strecken aufweisen, bei der Stufe der Schrumpfung der aus den Fäden hergestellten Produkte, wie Garn, gestrickte, gewirkte oder gewebte Waren, nicht vollständig wiedererlangen. Beispielsweise wurde gesponnenen Polyurethanfäden mit einem Gehalt von 1,0 Gew.-% Dimethylformamid und einer Dehnung von 430 % eine niedrige Dehnung von 110 % beim Verstrecken um das Dreifache erteilt j wenn dieselben jedoch anschließend während 10 Minuten in spannungsfreiem Zustand in 'asser von 100° C behandelt werden, wird ihre Dehnung 265 % und somit ist es ihnen nicht möglich die vor der Streckstufe aufgewiesene Dehnung wiederzugewinnen. Wenn ferner die gesponnenen Fäden eine große Volumenmenge des Lösungsmittels enthalten, neigt das Strecken bei hoher Temperatur zur Herbeiführung von Fadenbrüchen,während ein Strecken bei verhältnismäßig niedriger Temperatur die Hegelung des Streckens ungenügend macht, wenn die Streckgeschwindigkeit hoch ist.

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Es wurden daher weitere Untersuchungen ausgeführt, wobei festgestellt wurde, daß Polyurethan-Spandex ein dem Einpuntstrecken (one point drawing) ähnliches von Kautschuk verschiedenes Verhalten aufweist, wobei die .Neigung

^ in den Polyurethanen, die mit einem als Kettenverlängerungsmittel dienenden Diol von niedrigem Molekulargewicht hergestellt sind, besonders auffallendist, verglichen mit den Polyurethanen, die mit anderen Kettenverlängerungsmitteln, wie Hydrazin, Diamin oder Wasser hergestellt sind. Ferner wurde gefunden, daß die Neigung unter erhöhten Temperaturen gesteigert ist. Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß diese Polyurethane, bei welchen als Kettenverlängerungsmittel ein Diol von niederem Molekulargewicht verwendet wird und die das Verhalten einer EinpunktStreckung aufweisen, die

" Fälligkeit zur Bildung von wesentlich besseren Spandexfäden mit einer vorübergehend gemäß der Erfindung erwünschten erniedrigten Dehnung besitzen, verglichen mit solchen Polyurethanen, die mit anderen Kettenverlängerungsmitteln, z. B. Wasser, Diamin und H&razin hergestellt sind. Außerdem wurde gefunden, daß die im wesentlichen vollständige Entfernung von Lösungsmittel aus den Polyurethanfäden vor dem Strecken für die Herstellung der Spandexfäden mit vorübergehend erniedrigter Dehnung sehr wirksam ist· Die vorliegende Erfindung gründet sich auf diese Feststellungen.

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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Spandexfäden mit ausgezeichneten Eigenschaften und mit einer vorζübergehend auf etwa 100 % erniedrigten Dehnung.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekenn- Λ zeichnet, daß man e.'ne Spinnlösung eines elastischen Polyurethanpolymerisat sin eine/fe erhitzten Spinnturm spinnt und Spandexfäden mit einer hohen Dehnung, ähnlich den gebräuchlichen Spandexfäden, herstellt, in der nachfolgenden Trocknungsstufe das Lösungsmittel durch trocknung im wesentlichen vollständig entfernt, die fäden streckt, die Spandexfäden unterSpannung mittels Einwirken von Hitze verfestigt, ferner die Fäden auf wenigstens unterhalb 50° 0 kühlt und anschliessend eine Schrumpfung derselben um 5 bis 15 % der ursprünglichen länge herbeiführt.

Gemäß der Erfindung soll besondere Sorgfalt auf die Gewährleistung einer ausreichenden Trocknung angewendet werden, wobei die Trocknung auf ein solches Ausmaß ausgeführt wird, daß die in den Fäden nach dem Spinnen und vor dem Trocknen verbleibende Menge Lösungsmittel auf höchstens 0,5 Gew.-%,bezogen auf die fäden, verringert ist. Wenn Fäden mit mehr als 0,5 % Lösungsmittel dem Strecken, Hitzeverfestigen, Kühlen und Schrumpfen unter Wärmeeinwirkung gemäß der Erfindung unterworfen werden, werden Fäden mit einer

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Dehnung von etwa 100 % zwar er-halten, die jedoch keine ausreichende Schrumpfung während der Hitzebehandlung bei etwa 100° C in spannungsfreiem Zustand ergeben, und demgemäß die vor dem Strecken auf gewiesene hohe Dehnung nicht wieder erlangen können. Beispielsweise wurde eine Dimethylformamidlösung eines elastischen Polyurethanpolymerisats, das aus den drei Komponenten von Polyathylenpropylenadipat (Äthylen zu Propylen-Mischpolymerisationsverhältnis »9 : 1)» 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und Äthylenglykol (molares Verhältnis » 1,0 : 5i0 : 4,0) hergestellt worden war, trockengesponnen, und die sich ergebenden ^äden mit einer Dehnung von 435 % und einem Gehalt an Dimethylformamid von 0,8 Gew.-% wurden gestreckt, hitzeverfestigt, gekühlt und unter Wärme schrumpfen gelassen, und zwar entsprechend dem Verfahren gemäß der Erfindung. Die so hergestellten ^aden besaßen eine Dehnung von 118 %; wenn sie jedoch in Wasser von 100° C während 10 Minuten im spannungsfreien Zustand behandelt wurden, erlangten sie eine Dehnung von lediglich 277 %» Die bei der Trocknung zur Entfernung des Lösungsmittels gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangende Temperatur soll oberhalb des Siedepunktes des Lösungsmittels, jedoch nicht aiekfc höher als 200° 0 sein. Bei einer Trocknungetemperatur unterhalb

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des Siedepunktes des Lösungsmittels ist die Trocknungswirksamkeit schlecht, und derartig hohe, 200 0 überstigende Temperaturen sollen ebenfalls vermieden werden, da bei Temperaturen in Nähe des Schmelzpunktes der Fäden ein Verschmelzen unter den Einzelfäden stattfinden kann. Λ

Ferner soll gemäß der Erfindung die Strecktemperatur innerhalb des Bereiches von 80° bis 150° 0, vorzugsweise 120° bis 150° C, liegen, da bei Temperaturen von unterhalb 80° C die erwünschte hohe Streckgeschwindigkeit undurchführbar ist, während oberhalb 150° 0 keine ideale Einpunktstreckung erreicht werden kann, was zu einer ungleichmäSgen Streckwirkung führt. Außerdem soll das Streckausmaß das Zwei- bis Sechsfache der ursprünglichen Länge der Fäden betragen, weil bei einem Streckausmaß von weniger als dem Zweifachen keine Fasern mit einer ausreichend erniedrigten Dehnung selbst nach dem Hitzetferfestigen, Kühlen und Schrumpfen un! er Wärmeeinwirkung gemäß der Erfindung erhalten werden können, und andererseits bei hohen Streckausmaßen, die sich dem Bruchpunkt der Fasern nähern, eine Verschlechterung in den Festigkeitseigenechaften der Fasern herbeigeführt wird.

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Die Hitzeverfestigungstemperatur soll im Bereich von 150° bis 200° 0, vorzugsweise 160° bis 180° C ,liegen. Ein Hitzeverfestigen bei unterhalb 150° 0 könnte mit einer verlängerten Hitzeverfestigungsdauer die gewünschte Wirkung erreichen, falls die Strecktemperatur unterhalb dieser Höhe fe war, jedoch stellt dies keine technisch vorteilhafte Arbeitsweise dar. Andererseits neigt eine Verfestigung bei derartig hohen Temperaturen bei oberhalb 200° C, die in Nähe des Schmelzpunktes der fäden liegen, zur Herbeiführung eines unerwünschten Verschmelzena unter den Einzelfäden, selbst innerhalb einer kurzen Zeitdauer·

Normalerweise kann ein Hitzeverföstigen während einer Zeitdauer in der Größenordnung von 2 bis 15 Sekunden zu dem gewünschten Ergebnis führen·

Ferner ist es gemäß der Erfindung notwendig, die hitzeverfestigten fäden auf unerhalb 50° C, vorzugsweise auf Raumtemperatur, zu kühlen, die schrumpfenden Teile der gebildeten fäden, während diese im spannungsfreien Zustand vorliegen» und die in der vorhergehenden Stufe nicht hitzeverfestigt wurden, zu stabilisieren und anschließend eine Schrumpfung der fäden um 5 bis 15 % der ursprünglichen Länge herbeizuführen. Der Zweck dieser letzten Schrumpfung besteht darin, da· Auftreten einer Ungleichförmigkeit in den ^igenechaftftn der Produkte, beispielsweise ungleichförmiger Titer

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und ungleichförmige Festigkeitaverteilung, während des Miechspinnens, Veriinigens oder Ausführena von anderen Behandlungen mit nicht elastischen Fasern zu verhindern, wobei derartige Ungleichförmigkeiten durch die in den elastischen Fasern vorhandenen achrumpffähigen Teile verursacht werden· Bei dieser Schrumpfstufe soll die Schrumpfung etwa 5 bie 15 % der ursprünglichen Fadenlänge betragen· Bei einer Schrumpfung von weniger als 5 % ist eine wesentliche Schrumpfungewirkung kaum erhältlicht obgleich der Zweck einer vorübergehendeil Fixierung der Sehnung erreicht werden kann· Wenn dagegen die Schrumpfung 15 % übersteigt, erhalten die behandelten ^äden eine Dehnung von oberhalb etwa 150 %, wobei die vorübergehende Fixierung der Dehnung unwirksam gemacht wird· Öle Schrumpfung kann «wischen Walzen mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit bei Raumtemperatur oder unter Erhitzen ausgeführt werden. Bei Anwendung von Erhitzen sollen beiläufig auch dl· Temperaturen der Walzen unterhalb 50° C liegen·

So bestät ein besonderer Vorteil der Erfindung darin, daB, auch wenn dl· Trocknung·-, Streck«-, Hit «verfestigung·-, Kühl* und Schrumpfungsstufen In kontinuierlicher Folg· an die Spinnstuf· ausgeführt werden, noch, mit einer niedrigen Dehnung verfestigte ^bpandexfäden von gleichförmiger Qualität* und gleichförmiger Dehnung«verteilung in gewünschter feiet erhalten werden können·

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- ίο -'

Si« so hergestellten Spandexfäd«n mit einer Dehnung von etwa 100 bis 120 % und einer Festigkeit von etwa 2,0 hie 4,0g/der 'ttnäe der Erfindung können mit nicht elastischen lasern, wie Polyamid- und Polyesterfaserntiuißchgesponnen, gestrickt oder gewebt werden, wobei gewöhnlich· Torrichtungen zum Mischspinnen, Stricken oder Weben ohne die Notwendigkeit für die komplizierte Spannungsreglermasohine, wie sie bei der gebräuchlichen Spandexfädenherstellung angewendet wird, zur Anwendung gelangen« Die so erhaltenen gestreckten gewirkten oder gewebten Waren weisen in diesem Zustand aufgrund der niedrigen Dehnung der Spandex-iadenmaterialien kein· ausreichende Elastizität auf; wenn man jedoch die Produkte durch Erbitxen auf oberhalb 90° 0, vorzugsweise etwa 100 bis 150° 0, in ausreichendem Ausmaß schrumpfen ISBt, so daß dl· Spandexfäden ihre ursprünglich Tor dem Strecken und Hitseverfestigen aufgewiesene hohe Dehnung zurüokerlangen können, werden Produkte mit ausgeselohneten elaetisohen ligenechaften erhalten·

Di· Erfindung wird nachstehend anhand einer Ausführungs» form näher erläutert·

Di· Spinnlösung einea elastischen Polyurethanpolymerisate gemäS der Erfindung wird in einen Spinntopf mittels einer Getriebepump· eingebracht und in einen erhitzen Spinnturm,

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- li -

durch den ein erhitztes Gas geleitet wird, aus einer Düse In dem Spinnkopf ausgespritzt. Sie dabei gebildeten faden enthalten etwa 4 Gew.-%, bezogen auf die gesponnenen Fäden, an verbleibendem Lösungsmittel beim Verlassen des Spirnturmes. Die Fäden werden dann über Schmierwalzen und Führungen zu Vorschubwalzen (godet rollers) geführt. Die Fäden mit einem Gehalt von etwa 4 Gew.-$ des Lösungsmittels werden mittels erhitzter Nelson-Rollen zum Trocknen weiter gut getrocknet, bis der verbleibend* Lösungsmittelgehalt auf nicht höher als 0,5 Gew.-56 erniedrigt ist. Anschließend werden die-^äden zwischer' swei Walzen gestreckt und ait Hilfe der hitzeverfestigenden gfelson-Rollen hitzeverfestigt, worauf mittels Kühlwalzen, die nicht erhitzt sind, sondern bei Raumtemperatur genalten werden, gekühlt wird. Die Fäden werden dann zwischen zwei Walzen einer schwachen Schrumpfung unterworfen und auf eine Aufnahmemaschine aufgenommen.

AIg brauchbare elastische Polyurethanpolymerisate gemäß der Erfindung werden Blockmischpolymerisate verwendet, die aus den folgenden drei Komponenten bestdient Diolpolymerisat mit einem Schmelzpunkt von höchstens 60° 0 und einem Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 5000, vorzugsweise 800 bis 3000, und mit endständigen Hydroxy}resten, aromatisches Di-

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isocyanat und Diol von niedrigem Molekulargewicht im Bereich von 50 bis 200·

Besondere Beispiele für derartige Diolpolymerieate mit endständigen Hydroxylresten umfassen: Polyäthylenadipat, Polyäthylenpropylenadipat, Polybutylenadipat, Polyhexamethylen-

^ adipat, Polyäthylenbutylenadipat, PolycaprolactHfca, Polytetramethylenglykol, Polypropylenglykol und Polyäthylenglykol.

Als aromatisches Diisocyanat werden 4,4-'-Diphenylmethandiisocyanat, 3,3'_f5,5'-Tetramethyldiphenylmethan-4,4'-diisocyanat, 2,4-ToIylendiisocyanat, 2,6-Tolylendiisocyanat od. dgl· verwendet.

Obgleich als Kettenverlängerungsmittel irgendein Diol mit einem Molekulargewicht im Bereich von 50 bis 200 verwendet werden kann, werden z. B. Äthylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol od. dgl. bevorzugt.

Ψ Die gemäß der Erfindung in Betracht gezogenen elastischen

Polyurethanpolymerisate werden aus den vorstehend genannten drei Komponenten, nämlich dem Diolpolymerisat von hohem Molekulargewicht, dem aromatischen Diisocyanat und dem Diol von niedrigen Molekulargewicht, hergestellt. Sie können gemäß den angenommenen praktischen Arbeitsweisen hergestellt werden. Gemäß einer der bekannten Herstellungsweisen wird ein Diolpolymerieat mit einem aromatischen Diieocyanat unter Bildung eines Vorpolymerisatβ umgesetzt, in welchem die endständigen

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Beste des Diolpofy merisats aus Iaocyanatgruppen bestehen,

und hierzu jede geeignete Menge von dem aromatischen Di* isocyanat und einem Diol von niedrigem Molekulargewicht zur Bildung eines Polyurethanblookpolymerisats zugegeben·

Es ist auch möglich, die drei Komponenten von Anfang an su

mischen und umzusetzen. Außerdem können derartige Reaktionen ^ in einem Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, Dieetylsulfamid

oder Methylisobutylketon, in Gegenwart eines Katalysators ausgeführt werden.

Derartige elastische Polyurethanpolymerivate sind die optimalen Ausgangsmaterialien für die Spandexfäden mit einer vorübergehend erniedrigten Dehnung.

Als Spinnlösungen werden solche verwendet, die durch Auflösen der vorstehend beschriebenen elastischen Polyurethanpolymerisate in geeign^en Lösungsmitteln, wie Dimethylformamid, DimethyIacetamid, Tetrahydrofuran und Dimttbylsulfoxyd, hergestellt sind·

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Die drei Komponenten, nämlich Polyäthylenpropylenadipat (Äthylen lu Propyl#n-Miichpol_Taeri»ation»verhältnis -9 t 1) Mit einem lolekulargtwisht von 2000 und mit endständigen

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Hydroxylresten , 4,4^>~Diphenylmethandiisocyanat und Äthylenglykol, wurden in dem molaren Verhältnis yon 1,0 : 5,0 : 4,0 gemischt,und die Mischung wurde in Methylisobutylketon bei 100° C während 4 Stunden in Gegenwart von Dibutylzinndilaurat als Katalysator umgesetzt. Nach Vervollständigung der Reaktion

«^ wurde Methylisobutylketon aus dem System durch Vakuumtrocknung entfernt, wobei ein pulverförmiges elastisches Polyurethanpolymerisat erhalten wurde· Zu diesem Polymerisat wurde eine Zusammensetzung, bestehend aus 2,0 Gew.-S6 Ή^, 2,0 Gew.-% 4,4^l-Butyliden-bis-(3-methyl-6-tertr-butylphen3Fol), 0,5 Gew.-# Essigsäure und 0,5 Gew.*% ß-(lÄurylthio)-athylalkohol, wobei die Gew.-^-Angaben auf das Polymerisat bezogen sind, zugegeben, und das System wurde in Dimethylformamid unter Bildung einer Spinnlösung mit einer Eonsentration von 30 % gelöst. Die lösung wurde nach Entgasen (debubbling) in einen auf 100° C

" erhitsten Spinnkopf unter erhöhtem Druck efgeführt und durch eine Düse mit 0,2 mm 0 χ 10 Löcher in einen Spinntrjum ausgespritzt, durch den erhitzter Stickstoff mit einem Ausmaß von 2 mr/h (berechnet für 30° C) geführt wurde· Der Spinnturm war in Nähe der Düse bei 180° 0, am oberen Ende bei 300° 0 und in dem Mittel- und unteren Teil bei 200° C gehalten.

Die so gesponnenen faden besaßen einen Gehalt an Restlösungsmittel von etwa 5*0 Gew*-%, belogen auf das Gewicht der Lösungsmittel enthaltenden fäden, unmittelbar nachdem sie den Spinnturm verließen· Kontinuiedioh im Anschluß an dl·

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Spinnstufe wurden die Fäden während 5 Sekunden auf Nelson-Rollen, die auf 170° 0 erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von 350 m/min "betrieben wurden, erhitzt, wobei der Lösungsmittelgehalt der Fäden auf 0,31 Gew.-% erniedrigt wurde.

Kontinuierlich im Anschluß an die vorstehend "beschriebene Trocknung wurden die Fäden auf das 3,5-fache bei 150° 0 gestreckt und während 1,5 Sekunden auf hitzeverfestigenden Walzen, die auf 170° 0 erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von 1225 m/min betrieben wurden, hitzeverfestigt und während 2,0 Sekunden auf hitzeverfestigenden Walzen, die auf 180° C erhitzt waren, hitzeverfestigt, worauf sie auf Kühlwaisen während 1,2 Sekunden, die mit einer Geschwindigkeit von 1225 m/min betrieben wurden, gekühlt wurden. Danach wurden die Fäden um 10 % geschrumpft, indem die Geschwindigkeit der Aufnahmewalze (15° C) auf 1100 »/min eingestellt wurd·· Während des Betriebes über zig Stunden traten kaum Fadenbrüche auf, und die Streckregelung wurde in ausgezeichneter Weise aufrecht erhalten.

Die Eigenschaften der so erhaltenen Spandexfäden gemäß der Erfindung sind in der nachstehenden Tabelle I aufgeführt· Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß das Produkt durch, seine niedrige Dehnung, hohe Festigkeit, hohen. Young*sehen Modul

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und überraschend große Elastizität, verglichen mit gebäruchlichen Spandexfäden,ausgezeichnet ist. Ferner ist aus der Tabelle I ersichtlich, daß die mit niedriger Dehnung verfestigten Spandexfäden sich in die üblichen Spandexfäden von geringer Festigkeit und hoher Dehnung, wie sie vor den Streck- und Hitzeverfestigungsstufen waren, zurückverwandeln, wenn sie einer Schrumpfbehandlung in heißem Wasser unterworfen werden·

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Tabelle I Eigenschaft

Spandexfäden gemäß der Erfindung

Die gleiche Probe nach Schrumpfung in Wasser von 100 C während 15 Minuten in spannungsfreiem Zustand

Titer (den) 42

Festigkeit (g/den) 2,8l Dehnung {%) 105

Young¹scher Modul: Festigkeit bei 10 % Dehnung (g/den) Q,l4 Elastische Erholung

nach 50 % Dehnung \%) 102

Schrumpfung in Wasser

von 100⁰C X%) 54,0

Schrumpfung nach 1 Monat Stehen in Luft bei Raum« temperatur (%) 7,2

1,38

377

0,04

2,3

0,2

Kontrolle

Für Vergleichezwecke wurde das Trocknen in ungenügendem Ausmaß ausgeführt, wobei 3,0 Gew.-Jf Lösungsmittel in den gleichen Fäden zurückblteben, worauf die Fäden anschließend gestreckt, hitz«verfestigt, gekühlt und geschrumpft wurden, was in gleicher Weise, wie vorstehend beschriebe?, erfolgte. Die Eigenschaften der sich ergebenden Spandexfäden sind in der nachsehenden Tabelle Il aufgeführt. Bs ist daraus ersichtlich

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daß die Kontrollfaden nicht die hohe Elastizität der Spandexfäden gemäß der Erfindung aufwiesen und nach der Sohrumpfungsbehandlung nicht die hohe Dehnung wieder erlangen konnten.

Es wurden auch häufige Fadenbrüche wahrend des Streckens beobachtet« selbst, wenn die Strecktemperatur allmählich erniedrigt wurde und die Streckregelung oder -kontrolle oder die Streckstabilität waren gegenüber dem Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich verschlechtert.

Tabelle Ii

Probe, gestreckt mit 3,0 Probt nach Schrum-Ctew.-p Lusungsnittelge- pfung in Wasser von »•ι-·«·«*·«. ¹^It u*¹* hitaeverfestigt, 100°C wahrend 15 sigenacnan; gekühlt und geschrumpft Min. in spannungsfreien Zustand

Titer (den) 45 77

Fettigkeit (g/den) 2,57 1,65

Dehnung (Ji) 108 257

Young¹scher Moduli Festigkeit bei 10 %

Dehnung (g/den) 0,10 0,05 Elastische Erholung

nach 50 % Dehnung

(i) 99 93

Sohruepfung in Wasser von 1OO^ÖC(J<)

Schrumpfung nach 1 Monat Stehen in Luft bei Rai»« temperatur (£) 6,6 0,1

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Nachstehend werden die Eigenschaften einer gewebten Ware erläutert, die aus den Id vorstehenden Beispiel 1 erhaltenen Spandexfäden hergestellt 1st.

Eine Stoffprobe wurde aus gemischtem Garn aus 70 % Wolle und 30 % Polyester als Kette (42,S) und dem gleichen gemischten Garn mit den Spandexfäden gemäß Beispiel 1 als Schußgarn hergestellt. Der .Spandexfäden wurde, in einem Verhältnis von 1 Faden auf 3 Stränge des Mischgarnes angewendet. Das Weben war gut ausführbar unter Anwendung einer gebräuchlichen Webmaschine ohne Anwendung eines speziellen Weberschiffchens .

In vorbestimmter Weise besaß der Stoff einen Spandexfadengehalt von 3 # und eine Breite von 2 m. Der Stoff zeigte beim Weben wenig Elastizität, wobei Jedoch beim Aussetzen an eine Reihe von Nachbehandlungen, einschließlich Entspannen in heißem Wasser, zur Herabsetzung der Breite auf 1,5 ta* Trocknen zur Verringerung derselben auf 1,4 m, Oberflächennachbehandlung mittels einer Preßbehandlung während 30 Minuten in Wasserdampf von 120⁰C, Hitzeverfestigen während 6o Sekunden in trockener Hitze von l8o°C zur Erzielung von Dimensionsstabilität und Färbestufe im spannungsfreien Zustanf eine elastische gewebte Textilware von gleichmäßiger Oberfläche erhalten wurde.

So zeigte das elastische Gewebe, in welchem die Spandexfäden gemäß der Erfindung verwendet wurden, eine Elastizität von 30 % und eine elastische Erhlung von 94 £ bei Dehnung um 20 ^. Im Gegensatz dazu zeigte das Gewebe,*

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daa in Ähnlicher Weiee nit der Abänderung hergestellt wurde, daß Spandexfttden mit einem Lösungsmittelgehalt von 3,0 Gew.-# verwendet wurden« eine Elastizität von nur 22 %.

Beispiele 2 bis 4

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde mit der Abänderung wiederholt, daß Jedes Mal die Hitzeverfestigungsbedingungen variiert wurden. Die Eigenschaften der sich ergebenden Spandexf&den sind in der nachstehenden Tabelle III zusammengestellt.

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HItieTerieirfcigungii- Eigenschaften

Hitserer- BitMnrerfMrti6ung»~ festigungste*.peratur dauer (⁰C) (Sekundea)

Pe— ■ xoung* Schrump—

Titer stig- Deh- scher Mo- fung in ΐ?Γ·η) keit nung dul:Festig- Wasser

(®4en) (^) keit bei 10* von_n

Dehnung 10O⁰O

(g/den)

Schrump— fung nach Monat Stehen in Luft bei Raumtemp«

Dehnung der gleichen Probe nach Schrumpfbehandlung während 12 Minutei in Wasser von 100 C in spannungsfreie! Zustand ()

romtrol le 2	100	20
Kontrol le 3	140	15
Beispiel 2	160	8
Beispiel 3	180	5
Beispiel 4	190	3

1,75 221 0,06

1,91 165 0,08

2,41 .110 0,11

2,88 103 0,12

2,73 107 0,11

34

26

15

450 405 388 370 375

CD
IO
OT

Aus den Ergebniesen in der vorstehenden Tabelle III ist ersichtlich, daß bei einer Hitzeverfestigungstemperatur von unterhalb 15O°C eine ausreichende Hitzeverfestigungswirkung nicht erhalten werden kann. Natürlich könnten bei einer Temperatur von unterhalb 15O⁰C noch zufriedenstellende Ergebnisse bei einer verlängerten Verfestigungsdauer erhalten werden, wenn die Strecktemperatur ebenfalls unterhalb 150⁰C liegtj jedoch ist dies technisch und wirtschaftlich nicht vorteilhaft. Insbesondere ist im Hinblick auf die Anlagen und Einrichtungen eine derartige verlängerte Behandlung unpraktisch, wenn die Behandlung oder Verarbeitung bei hoher Geschwindigkeit unmittelbar auf die Spinnstuf· folgt.

Demgemäß soll die Hitzeverfestigungstemperatur nicht unterhalb 150⁰C liegen, um die Hitzeverfestigung gemäß der Erfindung Alt guter Wirksamkeit auszuführen.

Beispiel 5

Ein elastisches Polyurethanpolymerisat, das durch Umsetzung von Polycaprolactjjrai mit einem Molekulargewicht von 1700 und mit endständigen HydroxyIrrsten mit 4,4*-Diphenylmethandiisocyanat und Xthylenglykol bei einem molaren Verhältnis von 1,0 ι 5,0 ι 4,0 hergestellt worden war, wurde gründlich getrocknet, gestreckt, hitzeverfestigt,

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gekühlt und geschrumpft, wobei in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben gearbeitet wurde. Die so hergestellten Spandexfäden (mit einem Titer von 40 den) zeigten eine Festigkeit von 2,71 g/den, eine Dehnung von 98 % und eine Schrumpfung in Wasser von 100⁰C von 52 %, Wenn diese Fäden unter den gleichen Schrumpfbedingungen, wie in Beispiel 1 angewendet, weiter geschrumpft wurden, ist deren Dehnung auf 266 $ erhöht. Demgegenüber zeigten Fäden, die in ähnlicher Weise aus einem durch Umsetzung eines Vorpolymerisats von Polytetramethylenglykol mit einem Molekulargewicht von 2180 und 4,0'- Dfephenylmethicndiisocyaaat mit Äthylendiamin als Kettenverlängerungsmittel hergestellten elastischen Polyurethanpolymerisat hergestellt wurden, keine ausreichend niedrige Dehnungsverfestigungswirkung.

Beispiel 6

Eine Dlmethylformamidspinnlösung (Konzentration 28 %) eines elastischen Polyurethanpolymerisats, das durch Umsetzung der folgenden drei Komponenten, nämlich Polyäthylenbutylenadipat, mit einem Molekulargewicht von 1950 und mit endständigen Hydroxylreeten (ÄthylemButylen-Mischpolyraerisationsverhältnis » 8i2), 2,6-Tolylendiisocyanat und 1,4-Butandlol, bei einem molaren Verhältnis in der Mischung von 1*5:4,5t4,0 erhalten worden war, wurde in einen Spinnturm,

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ähnlich wie in Beispiel 1 verwendet, trockengesponnen, wobei gesponnene Fäden mit einem Restgehalt an Dimethylformamid von 4,5 Gew.-# erhalten wurden. Nach Stehen in einem Raum von 20°C während 10 Stunden wurden die Fäden auf Nelson-Rollen von 175⁰C, die mit einer Geschwindigkeit voi 300 m/Min, betrieben wurden, während 8 Sekunden getrocknet, um den Dimethylformamidgehalt auf 0,37 Gew.-^ herabzusetzen. Anschließend wurden die Fäden um das 4-fache zwischen zwei auf 135°C erhitzten Walzen gestreckt, auf hitzeverfestigenden Walzen von l80°C, die mit einer Geschwindigkeit von 12Q0 m/;iln. betrieben wurden, während 6 Sekunden hitzeverfesfcigt, auf Kühlwalzen von 20⁰C, die mit einer Geschwindigkeit von ISOO m/;iin. betrieben wurden, während 3 Sekundär, auf st^T^a 22 bis" 23⁰C gekühlt und währendcfes Aufnehmens :»;-,-■*· eiiif Aufnahme walze von 20⁰C, de mit einer Geschwindigkeit von 1030 m/Min, betrieben wurde, um 10 ,* geschrumpft. i:;is se erhaltenen Spandexfäden mit einem Titer von 38 den P bst&üen eine Festigkeit von 2,60 g/den und eine Dehnung von SS #* Demgegenüber besaßen die gleichen Fäden nach der nachfolgenden Behandlung in Wasser von 100⁰C während 12 Minuten in spannungsfreiem Zustand eine Festigkeit von 1^13 g/den und eine Dehnung von 390 %, wobei sie auf diese Welse sich in die gebräuchlichen Spandexfäden von niedriger Festigkeit und hoher Dehnung, wie sie vor den Behandlungen ge?t!ä.3 der Erfindung waren, zurückwandelten.

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Im Gegensatz dazu zeigten die unter genau gleichen Bedingungen wie vorstehend angegeben, jedoch mit der Abänderung hergestellten Spandexfäden, daß das 1,4-Butandiol als Kettenverlängerungsmittel durch Hydrazin ersetzt worden war, bei einem Tier von 40 den eine Festigkeit von 1,73 g/den und eine Dehnung von 340 J6, wodurch keine Verfestigungswirkung bei niedriger*Dehnung angezeigt wird.

Beispiel 7 '

Eine Dimethylacetamidspinnlösung (Konzentration 32 %)

en eines elastischen Polyurethanpolymerisats, das durch Vermisch und Umsetzen der drei Komponenten aus Polyäthylenbutylenadipat mit einem Molekulargewicht von 1950 und mit endständigen Hydroxylresten (Äthylen:Butylen-Misehpolymerisationsverhältnis =» 8:2), 4,4^!-Diphenylmethandiisocyanat und Äthylenglykol bei einem molaren Verhältnis von 1,0:5,0:4,0 erhalten worden war, wurde in einen Spinnturm, ähnlich dem in Beispiel 1 verwendeten, trockengesponnen, wobei gesponne- f ne Fäden mit einem Restgehalt an Dimethylacetamid von 3,3 Gew.-Ji erhalten wurden. Im kontinuierlichen Anschluß an die Spinnstufe wurden die Fäden auf Nelson-Rollen, dieAuf 175⁰C erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von 330m/Min. betrieben wurden, wäbend 5 Sekunden getrocknet, um einen herabgesetzten Dime thy lace tamidgehalt von 0,33 Gew. -$> zu erhalten. Dann wurden die Fäden um das 3-fache zwischen zwei auf l45°C erhitzten Walzen gestreckt, auf hitzeverfestigenden Walzen von 185⁰C, die mit efeier Geschwindigkeit von 990m/Min.

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angetrieben wurden» während 7 Sekunden hitzeverfestigt» auf Kühlwalzen von 25°C» die mit eineröesehwindigkeit von 990m/Min. angetrieben wurden, während 5 Sekunden gekühlt und ferner während der Aufnahme auf Aufnahmewalzen von 20⁰C₄ die mit einer Geschwindigkeit von 940 m/Hin, betrieben wurden» um 5 %' geschrumpft · Die so erhaltenen Spandexfäden besaßen einen Titer von 35 den und eine Dehnung von 101 %· Wenn diese Fäden weiter einer Schrumpfbehandlung während 10 Minuten in Wasser von 100⁰C in spannungfrelem Zustand unterworfen wurden» zeigten sie eine Dehnung von 415 %» wodurch eine auggezeichnete elastische Erholung aufgewiesen wurde.

Beispiel 8

Eine Spinnlösung mit einer Konzentration von 30 % wurde durch Auflösen des pulverförmiger! elastischen Polyurethanpolymerisats gemäß Beispiel 1 in Dimethylacetaiiiid anstelle von Dimethylformamid hergestellt. Diese Lösung wurde unter den gleichen Bedingungen»write in Beispiel 1 angewendet» anschließend gesponnen und kontinuierlich danach auf Nelson-Hollen bei l3o°C während 7 Sekunden getrocknet. Der Gehalt an Dimethylacetamid in dem sich ergebenden Fäden betrug 0,4l Gew.-Ji, bezogen auf die Fäden. Die Fäden wurden anschließend unter den gleichen Streck-» Hltzeverfestlgungs-» Kühl- und Schrumpfbedingungen wie lnBeispfel 1 behandelt» wobei Spandexfäden von geringer Dehnung (Dehnung von

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Spandexfäden mit einem Titer von 4o den = 87 #), hoher Festigkeit (2,70 g/den) und hohem Young'sehen Modul (Festigkeit bei IO $ Dehnung = 0,2 g/den) erhalten wurden.

Wenn die gleichen Spandexfäden in Wasser von 100⁰C während S rünuten im spannungsfreien 2ustanö behandelt wurden, erreichte ifcrd Dehnung einen Wert von 410 $. gcr.'lt zeigte das Proäiast eins ausgezeisjhnsts Yerfestigungs-

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BAD ORIGINAL

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von öpandexfäden von vorübergehend verringerter Dehnung, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Spinnlösung eines elastischen, in einem Lösungsmittel gelösten Polyurethanpolymerisats, das aus einem Diolpolyraerisat mit einem lekulargewicht von 500 bis 5000, einem aromatischen Jiisocyanat und einem Diol von niedrigem Molekulargewicht im Bereich von 50 bis 200 hergestellt worden war,

(1) nach dem Trockenverfahren spinnt,

(2) die gesponnenen Fäden bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels, jedoch nicht oberhalb 200°C, zur Verminderung des darin verbleibenden Lösungsmittelgehaltes auf einen Gehalt von höchstens 0,5 Gew.-# trocknet,

ferner die Fäden auf das 2- bis 6-fache der ursprünglichen Länge bei einer Temperatur von 80 bis 150⁰C, vorzugsweise 120 bis 150⁰C, streckt,

(4) die gestreckten Fäden bei einer Temperatur von 150 bis 200⁰C, vorzugsweise l6o bis Ib¹O⁰C hitzeverfestigt,

(5) die hitzeverfestigten Fäden auf eine Temperatur unterhalb 50⁰C kühlt und anschließend um 5 bis 15 % der ursprünglichen Länge schrumpft.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Diol von niedrigem Molekulargewicht Ä'thylenglykol verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein elastisches Polyurethanpolymerisat verwendet, das durch Umsetzung von Polyäthylenpropylenadipat mit einem fIolekulargewicht von 500 bis 5000, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und Äthylenglykol erhalten worden war.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Spinnlösung des elastischen Polyurethanpolymerisats in Dimethylformamid, Dimethyfecetamid, Tetrahydrofuran oder Dimethylsulfoxyd alc Lösungsmittel verwendet.

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