DE69710072T2

DE69710072T2 - Verwachsenes multifiles spandexgarn und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69710072T2
Application number: DE69710072T
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Matsuda; Hideki Nakanishi; Masao Umezawa
Original assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Current assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2017-07-25
Also published as: JPH1046432A; DE69710072D1; WO1998028471A1; EP0914504B1; EP0914504A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verschmolzenen (fused) Spandex. Genauer betrifft sie ein Verfahren zum Trockenspinnen einer Lösung aus einem hochschmelzenden thermoplastischen Polyurethan, zum Bündeln des resultierenden Spandex und zum Verschmelzen (fusing) des resultierenden Bündels, um den verschmolzenen Multifilament-Spandex anhand einer Methode zu formen, bei der kein Falschdrahtspinnen angewendet wird.

Beschreibung des Standes der Technik

Bei der herkömmlichen Herstellung eines verschmolzenen Spandex durch Trockenspinnen wird eine Lösung aus Polyurethan oder Polyurethanharnstoff hergestellt und durch Spinndüsenöffnungen in einen Spinnschacht (spinning column) extrudiert. Wärme wird der Innenseite des Schachts zugeführt, um das Lösungsmittel auszutreiben und Filamente zu bilden. Solche Filamente sind üblicherweise ziemlich klein im Durchmesser, um ein rasches Verdampfen des Lösungsmittels zu erlauben. Um Filamente mit größeren Durchmessern herzustellen, und um die Gleichmäßigkeit des fertigen Produkts zu erhöhen, werden normalerweise eine Vielzahl von Filamenten an ihren Längsseiten gebündelt und miteinander verbunden ("verschmolzen"), indem man sie durch eine Düse, wie die, die im US-Patent Nr. 3 353 344 beschrieben ist, leitet. Solch ein Falschdraht-Koaleszenzverfahren ist beispielsweise im US-Patent Nr. 3 094 374 beschrieben. Aufgrund der zufälligen Verteilung etwaiger Unregelmäßigkeiten entlang der einzelnen Filamente werden solche Unregelmäßigkeiten effektiv eliminiert, wenn eine Reihe von Filamenten auf diese Weise verschmolzen werden, und der resultierende verschmolzene Multifilament-Spandex weist gegenüber den Einzelfilamenten eine verbesserte Gleichmäßigkeit auf.
Die europäische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 756 026 offenbart ein Verfahren, bei dem sofort nach dem Trockenspinnen von segmentierten Polyurethanharnstoffen, die nicht thermoplastisch sind, die Filamente leicht aneinander gebunden werden, indem man sie sofort nach dem Spinnen durch ein "Fadenführer-Organ mit kammartiger Form" führt, um ein Multifilament zu bilden, das leicht und ohne weiteres in Einzelfilamente gespalten werden kann.
Die japanische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 53-139847 beschreibt das Schmelzspinnen eines niedrigschmelzenden Polyurethans aus Spinndüsenöffnungen, die einen großen Abstand voneinander haben, und das Binden der resultierenden Filamente zu einem verschmolzenen Multifilament-Spandex, indem diese durch eine Führung, die in einem ausgewählten Abstand von der Vorderseite der Spinndüse angebracht ist, geleitet werden.
Spandex wird weitverbreitet für verschiedene Anwendungsbereiche, beispielsweise als Bekleidung, verwendet, da er wünschenswerte Eigenschaften besitzt, einschließlich einer starken Dehn- und Erholungsfähigkeit. Expandierende Anwendungsbereiche haben zu neuen Bedürfnissen geführt, wie z. B. hoher Gleichmäßigkeit in Kombination mit mechanischen Eigenschaften, die beispielsweise von thermoplastischen Polyurethanen und Polyurethanharnstoffen erhalten werden können. Spandex mit wünschenswerten Eigenschaften, wie guter Thermofixierfähigkeit, starker elastischer Erholungsfähigkeit und guter Beständigkeit gegenüber Umweltbedingungen, kann durch Trockenspinnen eines hochschmelzenden thermoplastischen Polyurethans hergestellt werden, wodurch ein Spandex wie derjenige erzeugt wird, der in der internationalen Patentanmeldung Nr. WO95/23883 offenbart ist. Eine gute Thermofixierfähigkeit ist von Vorteil, beispielsweise wenn der Spandex in Kombination mit anderen Fasern, wie beispielsweise Wolle, verwendet werden soll, die nicht den Temperaturen ausgesetzt werden sollten, die üblicherweise notwendig sind, um einen solchen Spandex zu thermofixieren.
Jedoch kommt es leicht zu einer unzureichenden Gleichmäßigkeit des Spandex, wenn Filamente aus solch einem Polyurethan trockengesponnen und anhand des herkömmlichen Falschdraht-Koaleszenzverfahrens verschmolzen werden, möglicherweise aufgrund von Schwankungen der Drehkraft. Infolgedessen besteht immer noch ein Bedarf an einer Kombination aus guter Gleichmäßigkeit mit den wünschenswerten Eigenschaften eines trockengesponnenen thermoplastischen Polyurethans.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines verschmolzenen Multifilament-Spandex nach Anspruch 1.
Bevorzugte Ausführungsformen davon sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.
Weiterer Gegenstand ist ein verschmolzener Multifilament-Spandex nach Anspruch 5 oder 6.
Im Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Lösung aus hochschmelzendem thermoplastischem Polyurethan aus einer Spinndüse in eine erwärmte Atmosphäre extrudiert, um eine Vielzahl von Filamenten zu erzeugen, die dann Seite an Seite aneinandergelegt werden, und die zu einem verschmolzenen Filament verschmolzen werden, indem man die Filamente anhand einer Methode, bei der kein Falschdrahtspinnen angewendet wird, über oder durch eine Führung leitet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie hierin verwendet, hat "Spandex" seine übliche Bedeutung, das heißt, die einer Kunstfaser, in der die faserbildende Substanz ein langkettiges synthetisches Elastomer ist, das zu mindestens 85 Gew.-% aus einem segmentierten Polyurethan besteht. "Thermoplastisches Polyurethan" und "thermoplastischer Polyurethanharnstoff" bedeuten ein Polyurethan bzw. einen Polyurethanharnstoff mit einem Schmelzpunkt ("Tm") im Bereich von 160ºC bis 250ºC, und vorzugsweise im Bereich von 230ºC bis 250ºC, gemessen mittels Differentialscanning-Kalorimetrie (im folgenden "DSC"), und einer DSC-gemessenen Glasübergangstemperatur ("Tg") von nicht über 0ºC, vorzugsweise nicht über -20ºC.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines verschmolzenen Mulitfilament-Spandex bereit, umfassend:
Trockenspinnen eines thermoplastischen Polyurethans, um Filamente wie gesponnen zu erzeugen;
Bündeln einer Vielzahl der wie gesponnenen Filamente in einer ersten Führung; Leiten der gebündelten Filamente durch eine zweite Führung, um ein verschmolzenes
Multifilament zu bilden, wobei weder die erste Führung noch die zweite Führung
eine Falschdrahtung der Filamente erzeugt; und
Aufwickeln des verschmolzenen Filaments;
wobei das thermoplastische Polyurethan einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 160ºC bis 250ºC und eine Glasübergangstemperatur von nicht über etwa 0ºC aufweist. Vorzugsweise ist die erste Führung eine kammförmige Führung und die zweite Führung ist eine Schlitzführung.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auf Filamente angewendet werden, die in erster Linie Polyurethane, Polyurethanharnstoffe oder Mischungen aus Polyurethanen und Polyurethanharnstoffen umfassen, solange das Polyurethan, der Polyurethanharnstoff oder deren Mischung eine Tm im Bereich von etwa 160-250ºC, und am stärksten bevorzugt im Bereich von etwa 230ºC bis 250ºC aufweist und eine Tg von nicht über etwa 0ºC, vorzugsweise nicht über etwa -20ºC aufweist. Solche hohen Schmelztemperaturen erfordern im allgemeinen sogar noch höhere (und daher nicht praktikable) Verarbeitungstemperaturen für das Schmelzspinnen, und daher wird der resultierende Spandex am besten durch Trockenspinnen aus Lösung hergestellt.
Um eine gute Koaleszenz anhand des Verfahrens der vorliegenden Erfindung mit einer guten Thermofixierfähigkeit und einer zufriedenstellenden Wärmebeständigkeit während des Gebrauchs zu kombinieren, sollten Polyurethane mit Schmelzpunkten von unter 160ºC oder über 250ºC vermieden werden. Wenn der Schmelzpunkt zu niedrig ist, ist die Wärmebeständigkeit ungenügend. Wenn der Schmelzpunkt zu hoch ist, sind die Thermofixierfähigkeit und die Verschmelzbarkeit durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ungenügend.
Spandex kann hergestellt werden, indem man ein polymeres Glycol mit einem Diisocyanat umsetzt, um ein "Endgruppen-abgeschlossenes Glycol" zu bilden, sias Endgruppen-abgeschlossene Glycol in einem geeigneten Lösungsmittel löst, das gelöste, Endgruppen-abgeschlossene Glycol mit einem difunktionellen Kettenverlängerer umsetzt, um das Polyurethan oder den Polyurethanharnstoff in Lösung zu bilden, und die Lösung durch einen erwärmten Spinnschacht trockenspinnt. Geeignete Lösungsmittel schließen Dimethylacetamid (DMAc), Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon und dergleichen ein. Dieses "Prepolymer-Verfahren" wird bevorzugt, wenn der Kettenverlängerer ein Diamin ist. Alternativ dazu kann, wenn der Kettenverlängerer ein Diol ist, auch eine Schmelzpolymerisation angewendet werden. Die Umsetzung aller Inhaltsstoffe kann für Diamin- und Diol-verlängerte Polymere auch in Lösung durchgeführt werden. Wenn der Kettenverlängerer ein Diol ist, sind solche Polymere Polyurethane, und, wenn der Kettenverlängerer ein Diamin ist, sind solche Polymere Polyurethanharnstoffe. Bei der Lösungs- und Schmelzpolymerisation, insbesondere wenn der Kettenverlängerer ein Diol ist, können die Inhaltsstoffe nacheinander oder alle auf einmal ("One Shot-Verfahren") zugegeben werden. Um den Spandex gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung herzustellen, wenn das Polymer in der Schmelze hergestellt wird, wird das Polymer vor dem Trockenspinnen auf beliebige Weise in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst. Die Lösung kann ebenso aus einem Polyurethantyp oder aus zwei oder mehren Polyurethantypen hergestellt werden.
Das polymere Glycol kann ein Polyetherdiol oder ein Polyesterdiol sein. Geeignete Polyetherdiole schließen diejenigen ein, die von Butandiol, 3-Methyl-1,5- pentandiol, Tetrahydrofuran, 3-Methyltetrahydrofuran und deren Copolymeren abgeleitet sind. Bevorzugte Polyetherdiole schließen Polytetramethylenetherglycol (PTMEG) und PTMEG, in dem kleinere Mengen an 3-Methyltetrahydrofuran copolymerisiert sind, ein. Glycol-beendete Polyester, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen die Umsetzungsprodukte von Ethylenglycol, Butandiol und 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol mit Disäuren, wie Adipinsäure, Bernsteinsäure und Dodecandisäure, ein. Copolymere können ebenfalls verwendet werden.
Es kann ein beliebiges organisches Diisocyanat verwendet werden, beispielsweise Bis(p-isocyanatophenyl)methan ("MDI"), Tolylendiisocyanat, Bis(4-Isocyanatocyclohexyl)methan ("HMDI"), Hexamethylendiisocyanat und 3,3,5-Trimethyl-5-methylencyclohexyldiisocyanat.
Diol-Kettenverlängerer, die verwendet werden können, schließen Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, Neopentylglycol, 1,2-Propandiol, 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,4-Bis(p-hydroxyethoxy)benzol, Bis(β-hydroxyethyl)- terephthalat und p-Xyloldiol ein. Ethylenglycol und 1,3-Propandiol sind bevorzugt.
Beispiele für geeignete Diamin-Kettenverlängerer schließen Ethylendiamin, 2-Methyl-1,5-pentandiamin, 1,3-Diaminocyclohexan, 1,2-Propandiamin, 1,3-Diaminopropan, 1,4-Diaminobutan und 1,6-Diaminohexan ein. Ethylendiamin ist bevorzugt.
Eine kleine Menge eines monofunktionellen Kettenabbruchsmittels, wie Diethylamin, kann mit dem Kettenverlängerer zugegeben werden, um das Molekulargewicht zu steuern.
Das Diisocyanat und der Kettenverlängerer sollten zusammen ausgewählt werden, um die Tm und die Tg im ausgewählten Bereich zu halten. Ein Diol-Kettenverlängerer wird bevorzugt, wenn ein aromatisches Diisocyanat, wie MDI verwendet wird. Ein aliphatisches Diisocyanat, wie HMDI, wird bevorzugt, wenn das Kettenverlängerungsmittel ein Diamin ist. Stärker bevorzugte Kombinationen sind MDI mit Ethylenglycol und HMDI mit Ethylendiamin.
Mischungen aus Diol- und Diamin-Kettenverlängerungsmitteln können verwendet werden, und Polymermischungen aus Polyurethanen und Polyurethanharnstoffen sind ebenfalls akzeptabel, vorausgesetzt, die Tm und die Tg liegen in den bezeichneten Bereichen.
Vor dem Spinnen können der Polymerlösung verschiedene Zusätze anhand eines beliebigen geeigneten Verfahrens zugesetzt werden, vorausgesetzt, das Polymer wird im Hinblick auf sein Verhalten unter den Bedingungen des Verfahrens der Erfindung nicht negativ beeinflußt. Stabilisatoren zur Bereitstellung von Beständigkeit gegenüber Licht und Oxidation schließen 2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol (butyliertes Hydroxytoluol oder BHT), gehinderte Phenole, wie Sumilizer GA-80 (hergestellt von Sumitomo Kagaku, Osaka, Japan), Benzotriazol und dessen Derivate, Phosphoragentien, wie Sumilizer P-16 (ebenfalls von Sumitomo Kagaku hergestellt), gehinderte Amin-Lichtstabilisatoren, anorganische Pigmente, wie Titandioxid und Kohleschwarz, Metallseifen, wie Magnesiumstearat, Bakterizide, wie Silber, Zinn und deren Verbindungen, Desodorierungsmittel, Gleitmittel, wie verschiedene Arten von Silicon- und Mineralöl, Mischungen aus Huntit und Hydromagnesit, Bariumsulfat, Ceroxid, und verschiedene Antistatika, einschließlich von Phosphorsäuren, ein.
Wenn insbesondere eine hohe Beständigkeit gegenüber Licht und Stickoxiden gewünscht wird, ist es wirksam, eine Stickoxid-Reserve, wie HM-150, hergestellt von Japan Hydrazine (Tokio, Japan), thermische Oxidationsstabilisatoren, wie Sumilizer GA-80, hergestellt von Sumitomo Kagaku, und Lichtstabilisatoren, wie Sumisorb 300#622, ebenfalls von Sumitomo Kagaku hergestellt, zu verwenden.
Die Zeiten und Verfahren, um diese Additive zuzugeben, können variieren. Beispielsweise können sie durch ein herkömmliches Verfahren, z. B. mit einem Statikmischer, unter die Polyurethanlösung gemischt werden.
Die auf diese Weise hergestellte Polymerlösung wird aus einer Spinndüse in eine erwärmte Atmosphäre extrudiert. Die erwärmte Atmosphäre besteht üblicherweise in erster Linie aus einem inerten Gas, wie beispielsweise Stickstoff. Die Atmosphäre kann jedoch auch Wasserdampf und/oder Dampf, ebenso wie andere Gase enthalten. Ein Vakuum kann ebenfalls an die erwärmte Atmosphäre angelegt werden.
Die Anordnung der Öffnungen in der Spinndüse kann variieren. Vorzugsweise werden die Spinndüsenöffnungen jedoch in Gruppen angeordnet, die zwei, drei, vier oder mehr Öffnungen aufweisen, und daher kann jede Gruppe eine Mehrzahl von Einzelfilamenten erzeugen. Der Abstand zwischen den Öffnungen innerhalb einer jeden solchen Gruppe ist vorzugsweise kleiner als der Abstand zwischen den einander nächstgelegenen Elementen benachbarter Öffnungsgruppen.
Die extrudierte Lösung wird durch Trocknen mit Wärme in einem Spinnschacht zu Filamenten geformt. Diese Filamente können parallel zueinander ausgerichtet (gebündelt) werden, indem man sie durch eine erste, kammförmige Führung leitet, die die Filamente von jeder Spindüsenöffnungs-Gruppe aufnimmt, so daß die Filamente später nur mit anderen Filamenten aus ihrer eigenen Spindüsenöffnungs-Gruppe verschmolzen (koalesziert) werden. Die gebündelten Filamente können dann zu einem koaleszierten Multifilament verschmolzen werden, indem man sie über eine zweite Führung leitet. Die Kammführung kann sich in der Nähe des Bodens der Spinnsäule befinden, und die zweite Führung, unmittelbar außerhalb des Bodens der Spinnsäule, wo sich beim herkömmlichen Trockenspinnen von nicht-thermoplastischen Polyurethanen normalerweise Falschdrahtdüsen befinden würden. Um gut koaleszierte, nicht-spaltbare Multifilmente zu erhalten, ist es bevorzugt, daß Gleitmittel, wie beispielsweise Siliconöl, nicht auf das wie-gesponnene Filament aufgebracht werden, bevor es auf diese Weise gebündelt und koalesziert wurde. Im Gegensatz zu dem Verfahren, das herkömmlicherweise beim Herstellen von koaleszierten Multifilamenten durch Trockenspinnen angewendet wird, wird in der vorliegenden Erfindung kein Falschdrahtspinnen angewendet. Es war höchst unerwartet, daß das Leiten von trockengesponnenen Filamenten über eine Führung ohne Falschdrahtung ein koalesziertes Multifilament zur Folge hat, und daß dieses Verfahren einen qualitativ höherwertigen Spandex ergibt als die Verwendung einer Falschdraht- Koeleszenzdüse.
Es gibt mehrere Arten von Faserführungen, die im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um die wie gesponnenen Filamente zu verschmelzen. Beispiele schließen Schlitzführungen mit V-förmigen oder U-förmigen Böden, Rollen mit eingeschnittenen V- oder U-förmigen Rillen, geschlossene Ringführungen und Pigtail-Führungen, die die Form einer kurzen offenen Helix haben, ein. Solche Führungen können aus Keramik (beispielsweise auf Aluminiumoxid-Basis) sein, und können im Verfahren der vorliegenden Erfindung einzeln oder in Kombination verwendet werden. Im vorliegenden Verfahren ist es nicht notwendig, die Führungen zu erwärmen.
Nach dem Koaleszieren wird das Multifilament auf eine Bobine oder einen Spulenkern aufgewickelt, um einen Wickelkörper zu bilden.
Der Spandex der vorliegenden Erfindung kann allein oder mit verschiedenen anderen Arten von Fasern verwendet werden, indem er verstrickt, verwebt oder verstickt wird. Beispielsweise kann er auf geeignete Weise in Unterwäsche, Strümpfen, Feinstrumpfhosen, Rundgestricken, Trikotgestricken, Badeanzügen, Skihosen, Socken, Arbeitskleidung, Feuerschutz-Kleidung, Kleidung im Western-Stil, in Herrenanzügen und Damenbekleidung, wenn mit Wolle kombiniert, in Golfhosen, Taucheranzügen, Büstenhaltern, Gürteln, Handschuhen, Socken und anderen verschiedenen Arten von funktioneller Bekleidung, in Hygieneartikeln, wie Wegwerfwindeln, wasserfesten Materialien, Sicherheitskleidung und Laborkleidung, Haarnetzen, zum Einwickeln von Obst und Gemüse, Lebensmitteln, für den Gartenbau, für Elektro-Isoliermaterialien, Wischtücher, Copy Cleaner und Dichtungen, verwendet werden.
Die vorliegenden Erfindung wird nachstehend in den Beispielen weiter detailliert erklärt.

BEISPIELE

DSC-Messungen wurden wie folgt durchgeführt. Polyurethan in DMAc-Lösungsmittel wurde als Beschichtung entweder auf Glas oder auf eine Polyesterfolien-Unterlage, die gegenüber der Polyurethanlösung inert war, aufgetragen. Das Lösungsmittel im aufgetragenen Film wurde durch Trocknen in 15-150ºC warmem trockenem Gas entfernt, und ein kleiner Bereich des Films wurde von der Unterlage abgezogen und für die DSC-Messung präpariert. Es wurden nur Filme mit einem Lösungsmittel-Restgehalt von nicht mehr als 2% verwendet. Die DSC-Messungen wurden während des zweiten Erwärmens der Filmprobe gemacht.
Der Denier-Varianzkoeffizient (CDV) wurde als Maß für die Gleichmäßigkeit des koaleszierten Multifilaments verwendet. Das Multifilament wurde mittels einer sich drehenden Abziehvorrichtung von einer Spule abgenommen und über ein Tensiometer, das eine piezoelektrische keramische Nadel aufwies, zugeführt. Der Umfang der Aufnahmewalze war um 50% größer als der Umfang der Einzugwalze, und die Einzug- und Aufnahmewalzen drehten sich bei den gleichen UpM, so daß das Multifilament über dem Tensiometer mit einer 50%-igen Dehnung gestreckt war. Das Tensiometer maß die Spannung, während das Multifilament durch die Walzen geleitet wurde. Die durchschnittliche Spannung, die Varianz, die Standardabweichung und der Varianzkoeffizient wurden berechnet, und der Varianzkoeffizient wurde als CDV aufgezeichnet, da der Denier direkt proportional zur gemessenen Spannung ist. Ein niedriger CDV zeigt eine hohe Gleichmäßigkeit der Faser an, was in einer großen Gleichmäßigkeit des Gewebes resultiert, da während des Strickens oder Webens Spannung auf die elastomere Faser ausgeübt wird, und eine geringe Variationsmöglichkeit der Spannung gleichmäßige Maschen im Gewebe erzeugt.
Die Prozentangaben sind Gewichtsprozentangaben, solange nichts anderes angegeben ist.
Die Beispiele 1, 2, 3 und 4 (die zur Erfindung gehören) veranschaulichen das Verfahren der vorliegenden Erfindung und die hohe Qualität des so erzeugten verschmolzenen Spandex. Vergleichsbeispiel 1 veranschaulicht die schlechten Ergebnisse, die erhalten werden, wenn wie-gesponnenes thermoplastisches Polyurethan mittels einer herkömmlichen Falschdrahtdüse verschmolzen wird. Vergleichsbeispiel 2 zeigt, daß Polymere mit einem zu hohen Schmelzpunkt nicht mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verschmolzen werden können. Vergleichsbeispiel 3 veranschaulicht die Verwendung von Polymeren mit einem sehr hohen Schmelzpunkt (außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung) beim Herstellen von verschmolzenen Multifilamenten unter Verwendung herkömmlicher Koaleszenzdüsen.

Beispiel 1

1590 g PTMEG (Molekulargewicht 2 500) und 318 g MDI wurden in einen mit Stickstoff abgeschlossenen, gerührten Behälter gegeben und bei 85ºC umgesetzt, wodurch man ein Prepolymer mit Isocyanatenden erhielt. Das Prepolymer wurde dann in 3 050 g DMAC gelöst. 39 g Ethylenglycol wurden als Kettenverlängerungsmittel zugegeben, und die Mischung wurde 6 Stunden lang bei 90ºC erwärmt. Dann wurde Polyurethan in Lösung erhalten, indem man 20 g Butanol als Kettenabbruchsmittel zugab.
Das Molekulargewichts-Zahlenmittel des so erhaltenen Polyurethans betrug ungefähr 80 Q00, gemessen mittels Gelpermeations-Chromatographie (GPC). Der DSC- Schmelzpunkt eines Films, der aus der Polyurethanlösung gegossen wurde, lag bei ungefähr 240ºC, und die Tg lag bei -70ºC.
Als nächstes wurde eine Spinnlösung hergestellt, indem man 0,8% Siliconöl, 0,65% HN-150, 0,33% Sumilizer GA-80 und 0,12% Sumisorb 300#622 als Zusätze zugab.
Die Spinnlösung wurde zu Filamenten geformt, indem man sie mittels einer Spinndüse mit zwei benachbarten Öffnungen von 0,25 mm Durchmesser in eine auf 380ºC erwärmte Stickstoffgas-Atmosphäre spann. Als nächstens wurden die beiden wie gesponnenen Filamente in einer keramischen Schlitzführung mit einem U-förmigen Boden, die vor einer Galette bereitgestellt war, zusammengebracht, dann hinter die Galette geführt, Öl wurde aufgetragen, und das resultierende verschmolzene Multifilament wurde bei 650 m/min aufgewickelt.
Das so erhaltene Multifilament hatte 22 Denier. Die Form des Multifilaments war eine Brillenform mit zwei verbundenen Kreisen. Der CDV, ein Indikator für die Gleichmäßigkeit des Multifilaments, war mit 11 sehr gut. Dieses Multifilament wies eine Festigkeit von 35 g und eine Dehnung von 430% auf. Mit anderen Worten, es wurde ein Spandex mit sehr hoher Festigkeit erhalten.
Wenn Unterwäsche aus einfach umsponnenem Garn hergestellt wurde, welches durch Wickeln von 12 Denier-Nylonfilamenten um das vorstehend genannte Multifilament gebildet wurde, war die Thermofixierung erfolgreich, die angestrebte Warenbreite wurde erreicht, und die Strickoberfläche war ebenfalls gut. Da die angestrebte Breite erreicht wurde, waren die Kleidungstücke angenehm zu tragen und hielten einen 18-tägigen Gebrauch in einem Verschleißtest aus.

Vergleichsbeispiel 1

Spinnen und Verarbeiten wurden durchgeführt, indem nur die folgenden Teile von Beispiels 1 verändert wurden. Insbesondere wurden die beiden Stränge des wiegesponnenen Filaments aus der Spinndüse durch einen verwirbelnden Luftstrom vor der Galette geführt, um sie zu verbinden. Die Koaleszenzdüse war im wesentlichen wie diejenige, die im US-Patent Nr. 3 353 344 beschrieben ist.
Das erhaltene verschmolzene Multifilament hatte 22 Denier. Die Form des Multifilaments war die gleiche wie in Beispiel 1, sie wies zwei verbundene Kreise auf. Der CDV, der ein Indikator für die Gleichmäßigkeit des Multifilaments ist, war mit 22 hoch. Die Gleichmäßigkeit des Multifilaments war daher niedrig. Dieses Multifilament wies eine Festigkeit von 36 g und eine Dehnung von 450% auf. Wenn dieses Garn auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 umsponnen und zu Unterwäsche verarbeitet wurde, machte es die große Menge an Strickfehlern unmöglich, ein Produkt zu erhalten.

Beispiel 2

Die Polyurethanlösung von Beispiel 1 wurde zu einem wie gesponnenen Filament gebildet, indem man sie mittels einer Spinndüse, die drei benachbarte Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,25 mm aufwies, in eine auf 420ºC erwärmte Stickstoffatmosphäre spann. Die drei wie gesponnenen Filamente wurden durch Leiten durch eine U-förmige Schlitzführung, die vor einer Galette bereitgestellt war, verbunden, hinter die Galette geführt, es wurde Öl aufgetragen, und das resultierende verschmolzene Multifilament wurde dann bei 650 m/min aufgewickelt.
Das erhaltene Multifilament hatte 45 Denier. Die Form des Multifilaments war ein deformiertes Dreieck, in dem drei Kreise verbunden waren. Der CDV dieses Multifilaments war mit 12 gut.
Ein Kerngarn wurde unter Verwendung des vorstehenden Multifilaments in Kombination mit Wolle hergestellt. Es wurden Rundgestricke hergestellt, wobei Spinnfasergarn aus diesem Kerngarn und Wolle verwendet wurde. Als es gefärbt und bei 110ºC thermofixiert war, wurde die angestrebte Warenbreite erhalten, und das Gestrick wies eine gute Oberfläche auf.

Vergleichsbeispiel 2

1410 g PTMEG (Molekulargewicht 1800) und 310 g MDI wurden in einen mit Stickstoff abgeschlossenen, gerührten Behälter gegeben und bei 85ºC umgesetzt, wodurch man ein Prepolymer mit Isocyanatenden erhielt. Als nächstes wurde das Prepolymer in 3 250 g DMAc gelöst, und Polyurethanharnstoff wurde erhalten, indem man 28 g Ethlyendiamin als Kettenverlängerungsmittel und 4 g Diethylamin als Kettenabbruchsmittel zugab.
Der DSC-Schmelzpunkt lag ungefähr bei 280ºC, gemessen an einem Film, der aus der Lösung hergestellt war. Die Tg lag bei -70ºC. Diese Lösung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gesponnen und verarbeitet. Der Spandex bestand jedoch aus zwei unabhängigen Fasern mit rundem Querschnitt. Das koaleszierte Multifilament der vorliegenden Erfindung wurde nicht erhalten. In einem Versuch, das Multifilament der vorliegenden Erfindung zu erhalten, wurde die Stickstoffgas-Temperatur im Spinnschacht erhöht, um den Filamenten noch mehr Wärme zuzuführen. Trotzdem konnte kein gutes Multifilament mit dem gleichen Querschnitt wie in Beispiel 1 erhalten werden.

Beispiel 3

1235 g PTMEG (Molekulargewicht 2 500) und 260 HMDI wurden in einen mit Stickstoff abgeschlossenen, gerührten Behälter gegeben und bei 100ºC umgesetzt, wodurch man ein Prepolymer mit Isocyanatenden erhielt. Als nächstens wurde das Prepolymer in 3 390 g DMAc gelöst. Eine Polyurethanharnstoff-Lösung wurde erhalten, indem man 30 g Ethylendiamin als Kettenverlängerungsmittel und 4 g Diethylamin als Kettenabbruchsmittel zugab.
Der Schmelzpunkt lag bei ungefähr 240ºC, gemessen mittels DSC unter Verwendung eines Films, der aus der Polymerlösung gebildet worden war. Die Tg lag bei -70ºC.
0,8% Siliconöl, 0,65% HN-150, 0,33% Sumilizer GA-80 und 0,12% Sumisorb 300#622 wurden zu der Polymerlösung gegeben, um die Spinnlösung zu erzeugen.
Die Spinnlösung wurde zu wie gesponnenen Filamenten geformt, indem man sie mittels einer Spinndüse, die zwei benachbarte Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,25 mm aufwies, bei 360ºC in eine erwärmte Stickstoffgas-Atmosphäre spann. Als nächstes wurden die beiden wie-gesponnenen Filamente durch eine U-förmige Schlitzführung, die vor einer Galette angeordnet war, geführt, hinter die Galette geführt, es wurde Öl aufgebracht, und das resultierende verschmolzene Multifilament wurde dann bei 580 m/min aufgewickelt
Das so erhaltene Multifilament hatte 20 Denier. Die Form des Multifilaments war die Brillenform, genauso wie in Beispiel 1, mit zwei verbunden Kreisen. Der CDV war mit 12 gut. Dieses Multifilament wies eine Festigkeit von 26 g und eine Dehnung von 440% auf. Mit anderen Worten, es wurde ein Spandex mit großer Dehnfähigkeit erhalten.
Wenn ein einfach umsponnenes Garn hergestellt wurde, indem man ein 12 Denier- Nylonfilament um das vorstehend genannte verschmolzene Multifilament wickelte, und dieses Garn dann gemischt mit 12 Denier-Nylon verstrickt wurde, wurde die angestrebte Warenbreite erreicht, und die Strickoberfläche war ebenfalls gut. Da das Thermofixieren erfolgreich war und die angestrebte Warenbreite erreicht worden war, waren die Kleidungsstücke angenehm zu tragen und hielten einen 10-tägigen Verschleißtest aus.
Wenn dieses Multifilament 50 Stunden lang mit einem Verwitterungsmesser behandelt wurde, betrug das Vergilbungsverhältnis der Farbe die Hälfte derjenigen der Multifilamente von Vergleichsbeispiel 3, das nachstehend erörtert wird.

Vergleichsbeispiel 3

Ein verbundenes Multifilament wurde erhalten, wenn die Lösung von Vergleichsbeispiel 2 auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 gesponnen und verarbeitet wurde.
Die Feinheit betrug 20 Denier. Die Form dieses Multifilaments war die gleiche wie in Beispiel 1.
Der CDV war mit 12 gut. Dieses Multifilament wies eine Festigkeit von 20 g und eine Dehnung von 510% auf. Mit anderen Worten, es wurden Polyurethanfasern mit sehr hoher Dehnungsfähigkeit erhalten. Wenn unter Verwendung dieses Multifilaments Unterwäsche auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurde, entwickelten sich in einem Bereich Strickfehler, obwohl der Grund dafür nicht sicher war, da dies entweder auf die schlechte Thermofixierfähigkeit zurückzuführen war, oder darauf, daß die Ware schmaler war als die angestrebte Breite. Die Kleidungsstücke waren deshalb unbequem zu tragen und vermittelten beim Tragen das Gefühl einer übermäßigen Kompression. Die Polyurethanfasern zerrissen außerdem innerhalb von 4 Tagen im aktuellen Verschleißtest.

Beispiel 4

1590 g PTMEG (Molekulargewicht 2500), 475 g MDI und 95 g 1,3-Propandiol wurden in 3050 g DMAc gegeben, mit Stickstoff abgeschlossen und ungefähr 9 Stunden lang bei 85ºC in einem gerührten Behälter umgesetzt. Eine Polyurethanlösung wurde anschließend erhalten, indem man 20 g Butanol zugab.
Das Molekulargewichts-Zahlenmittel des Polyurethans betrug ungefähr 90000, gemessen mittels GPC. Der DSC-Schmelzpunkt lag bei ungefähr 230ºC, gemessen mit einem Film, der aus der Polymerlösung hergestellt worden war. Die Tg betrug -70ºC.
Eine Spinnlösung wurde hergestellt, indem man 0,8% Siliconöl, 0,65% HN-150, 0,33% Sumilizer GA-80 und 0,12% Sumisorb 300#622 zu der Lösung gab.
Die Spinnlösung wurde zu Filamenten gesponnen, indem man sie mittels einer Spinndüse, die zwei benachbarte Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,25 mm aufwies, in eine auf 380ºC erwärmte Stickstoffgasatmosphäre extrudiert. Die beidlen wiegesponnenen Filamente wurden als nächstens durch das Leiten durch eine U-förmige Schlitzführung, die vor einer Galette bereitgestellt war, verbunden, hinter die Galette geführt, es wurde Öl aufgetragen, und das verschmolzene Multifilament wurde dann bei 670 m/min aufgewickelt.
Das so erhaltene Multifilament hatte 21 Denier. Das Multifilament war von Brillenform mit zwei verbundenen Kreisen. Der CDV war mit 11 sehr gut. Dieses Multifilament wies eine Festigkeit von 35 g und eine Dehnung von 430% auf. Mit anderen Worten, es wurde ein Spandex mit sehr hoher Festigkeit erhalten.
Wenn Unterwäsche aus einfach umsponnenem Garn hergestellt wurde, indem man 12 Denier-Nylonfilamente um das vorstehend genannte Multifilament wickelte, war die Thermofixierung erfolgreich, die angestrebte Warenbreite wurde erreicht, und die Strickoberfläche war ebenfalls gut. Da die angestrebte Warenbreite erreicht worden war, waren die Kleidungsstücke angenehm zu tragen und hielten einen 15-tägigen tatsächlichen Gebrauch in einem Verschleißtest aus.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Spandex aus Schmelz-Mulitfilament, wobei die Verbesserung umfaßt:

Trockenspinnen eines thermoplastischen Polyurethans mit einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 160ºC bis 250ºC und einer Glasübergangstemperatur, die nicht höher ist als etwa 0ºC, um Filamente wie gesponnen zu bilden;

Bündeln einer Vielzahl der wie gesponnenen Filamente in einer ersten Führung;

Leiten der gebündelten Filamente durch eine zweite Führung, um ein Schmelz- Multifilament zu bilden, wobei weder die erste Führung noch die zweite hührung Vordrehungen in den Filamenten verursachen; und

Aufwickeln des Schmelz-Multifilaments.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Polyurethan einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 230ºC bis 250ºC aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Führung eine Kammführung ist und die zweite Führung eine Sauschwanzführung, eine geschlossene Ringführung oder eine Schlitzführung ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polyurethan Polyurethanharnstoff ist.

5. Spandex aus Schmelz-Multifilament, der keine Vordrehungen aufweist, hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch 1.

6. Spandex aus Schmelz-Multifilament, der keine Vordrehungen aufweist, hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch 4.