DE10258587A1 - Process for the production of polyurethane urea fibers by spinning a combination of polydimethylsiloxane, alkoxylated polydimethylsiloxane and fatty acid salt - Google Patents
Process for the production of polyurethane urea fibers by spinning a combination of polydimethylsiloxane, alkoxylated polydimethylsiloxane and fatty acid salt Download PDFInfo
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Abstract
Es werden Polyurethanharnstofffasern beschrieben, die durch einen Trocken- oder Nassspinnprozess hergestellt werden und eine Mischung von Polydimethylsiloxan, alkoxyliertem Polydimethylsiloxan und Fettsäuresalz als Additiv fein dispergiert oder gelöst enthalten. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung der Polyurethanharnstofffasern mit einer Mischung von Polydimethylsiloxan, alkoxyliertem Polydimethylsiloxan und Fettsäuresalz als Additiv beschrieben.Polyurethane urea fibers are described which are produced by a dry or wet spinning process and contain a mixture of polydimethylsiloxane, alkoxylated polydimethylsiloxane and fatty acid salt as an additive, finely dispersed or dissolved. In addition, a method for producing the polyurethane urea fibers with a mixture of polydimethylsiloxane, alkoxylated polydimethylsiloxane and fatty acid salt as an additive is described.
Description
Die Erfindung betrifft ein Nassspinn- oder Trockenspinnverfahren, insbesondere ein Trockenspinnverfahren, zur Herstellung von Polyurethanharnstofffasern, in dem der Polyurethanharnstoffzusammensetzung vor dem Verspinnen von 0,1 bis 5 Gew.-% Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 2 bis 20 cSt (25°C), von 0,1 bis 5 Gew.-% alkoxyliertes Polydimethylsiloxan einer Molmasse (Zahlenmittel) von kleiner 30 000 g/Mol und einer Viskosität von 10 bis 5000 cSt (25°C) und von 0,01 bis 3 Gew.-% Fettsäuresalz zugesetzt werden (Gew.-% in Bezug auf die Polyurethanharnstoffaser).The invention relates to a wet spinning or dry spinning process, in particular a dry spinning process, for the production of polyurethane urea fibers in which the polyurethane urea composition before the spinning of 0.1 to 5 wt .-% polydimethylsiloxane with a viscosity from 2 to 20 cSt (25 ° C), from 0.1 to 5% by weight of alkoxylated polydimethylsiloxane with a molecular weight (Number average) of less than 30,000 g / mol and a viscosity of 10 up to 5000 cSt (25 ° C) and from 0.01 to 3% by weight of fatty acid salt can be added (% by weight based on the polyurethane urea fiber).
Unter elastischen Polyurethanharnstofffasern werden Fasern verstanden, die zu wenigstens 85 Gew.-% aus segmentierten Polyurethanen auf Basis von z.B. Polyethern, Polyestern und/oder Polycarbonaten und aromatischen und/oder aliphatischen Düscyanaten aufgebaut sind. Polyurethanharnstofffasern werden üblicherweise durch Verspinnen von Lösungen nach dem Schmelzspinn-, Nassspinn- oder bevorzugt nach dem Trockenspinnverfahren hergestellt. Als Lösungsmittel eignen sich im Nass- und Trockenspinnverfahren polare Lösungsmittel, z.B. Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, und bevorzugt Dimethylacetamid. Diese Spinnverfahren sind beispielsweise beschrieben in Polyurethan-Elastomerfasern, H. Gall und M. Kausch in Kunststoff-Handbuch 7, Polyurethane, Herausgeber: G. Oertel, Carl Hanser Verlag München Wien, 1993, Seite 679 bis 694.Under elastic polyurethane urea fibers fibers are understood which are segmented to at least 85% by weight Polyurethanes based on e.g. Polyethers, polyesters and / or Polycarbonates and aromatic and / or aliphatic nozzle cyanates are built up. Polyurethane urea fibers are commonly used by spinning solutions by melt spinning, wet spinning or preferably by dry spinning manufactured. As a solvent polar solvents are suitable in wet and dry spinning processes, e.g. Dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, and preferably dimethylacetamide. These spinning processes are, for example described in polyurethane elastomer fibers, H. Gall and M. Kausch in Kunststoff-Handbuch 7, Polyurethane, publisher: G. Oertel, Carl Hanser Verlag Munich Vienna, 1993, pages 679 to 694.
Polyurethanharnstofffasern zeigen eine hervorragende Elastizität und starke Dehnbarkeit in Kombination mit hohen Rückstellkräften. Aufgrund dieser hervorragenden Eigenschaftskombination finden sie breite Verwendung im Bekleidungsbereich. Wichtigste Einsatzgebiete für diese Fasern ist die elastifizierende Funktion für Wäsche, Miederwaren und Sportbekleidung wie z.B. Badeanzüge bzw. Badehosen, sowie der Einsatz in Strumpfbünden, Socken, elastischen Bändern oder Windeln.Show polyurethane urea fibers excellent elasticity and strong elasticity in combination with high restoring forces. by virtue of This excellent combination of properties is widely used in the clothing area. Most important areas of application for this Fibers are the elasticizing function for underwear, corsetry and sportswear such as. Swimsuits or swimming trunks, as well as use in garters, socks, elastic bands or Diapers.
Die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung der Polyurethanharnstofffasern wird entscheidend durch den Spinnprozess geprägt. So wird z.B. im Trockenspinnprozess die hochviskose Spinnlösung dem beheizten Spinnschacht zugeführt, filtriert und durch Mehrlochdüsen gepresst, wobei das Lösungsmittel durch zugeführte, heiße Spinnluft rasch verdampft. Die fertigen Einzelfilamente werden im Spinnschacht – je nach erwünschtem Titer – zu einem Garn gebündelt und durch eine Dralleinrichtung zu einem quasi-monofilen Faden verklebt. Ein Präparationsöl kann aufgetragen werden. Der fertige Faden wird schließlich auf Spulen aufgewickelt. So kann ein z.B. 480 dtex-Elastan-Faden aus 36 Einzelfilamenten hergestellt werden.The economy of manufacture The polyurethane urea fibers become crucial through the spinning process embossed. For example, the highly viscous spinning solution in the dry spinning process heated spinning chute, filtered and through multi-hole nozzles pressed, the solvent through supplied name is Spinning air evaporates quickly. The finished single filaments are in the Spin shaft - each as desired Titer - too a bundle of yarn and glued into a quasi-monofilament thread by a twisting device. On Preparation oil can be applied become. The finished thread is then wound on bobbins. So e.g. 480 dtex-elastane thread made from 36 individual filaments getting produced.
Die Wirtschaftlichkeit in diesem Herstellungsprozess von Polyurethanharnstofffasern hängt entscheidend von der Aufwickelgeschwindigkeit des Fadens auf die Spule ab. Ist diese hoch, ist der Durchsatz an Spinnlösung pro Spinndüse ebenfalls hoch. Die Spinnlösung oder darin enthaltene Additive sollen daher so ausgesucht sein, dass während des Spinnprozesses keine Verstopfung von Filtern auftritt. Tritt dennoch eine Verstopfung auf, muss der Spinnprozess unterbrochen werden. In einem solchen Fall wird die Ausbeute und damit verbunden die Wirtschaftlichkeit reduziert. Ein zweiter, ebenso wichtiger Parameter in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit, ist das Erreichen von textilen Fadendaten auf konstantem Niveau über die gesamte Spinndauer. Verändern sich im Laufe des Spinnprozesses Fadendaten, so können Polyurethanharnstofffasern außerhalb der Spezifikation erhalten werden. Nicht spezifikationsgerechte Ware wird aussortiert, die Wirtschaftlichkeit verringert.The economy in this The manufacturing process of polyurethane urea fibers depends crucially on the winding speed of the thread on the bobbin. is this is high, the throughput of spinning solution per spinneret is also high. The spinning solution or additives contained therein should therefore be selected so that while No clogging of filters occurs during the spinning process. kick nevertheless a blockage, the spinning process must be interrupted become. In such a case, the yield and associated with it the economy is reduced. A second, just as important Achievement is parameter in terms of economy of textile thread data at a constant level over the entire spinning period. Change If thread data changes in the course of the spinning process, polyurethane urea fibers can outside the specification can be obtained. Not according to specification Goods are sorted out, economy is reduced.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, die Herstellung von Polyurethanharnstofffasern mit über den gesamten Spinnprozess konstanten textilen Fadendaten und erhöhter Produktivität zu ermöglichen.The object of this invention is the production of polyurethane urea fibers with over to enable constant textile thread data and increased productivity throughout the spinning process.
Überraschend wurde gefunden, dass dieses Ziel dadurch erreicht werden kann, dass man vor dem Verspinnen der Polyurethanharnstoffzusammensetzung zu dieser Lösung ein Gemisch aus 0,1 bis 5 Gew.-% Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer Viskosität von 2 bis 20 cSt (25°C), 0,1 bis 5 Gew.-% alkoxyliertem Polydimethylsiloxan mit einer Molmasse (Zahlenmittel) von kleiner 30 000 g/Mol und einer Viskosität von 10 bis 5000 cSt (25°C) und 0,01 bis 3 Gew.-% Fettsäuresalz zugibt (Gew.-% in Bezug auf die Polyurethanharnstofffaser) und anschließend den Spinnprozess durchführt.Surprised it was found that this goal can be achieved by: one before spinning the polyurethane urea composition this solution a mixture of 0.1 to 5 wt .-% polydimethylsiloxane (PDMS) with a viscosity from 2 to 20 cSt (25 ° C), 0.1 to 5 wt .-% alkoxylated polydimethylsiloxane with a molecular weight (Number average) of less than 30,000 g / mol and a viscosity of 10 up to 5000 cSt (25 ° C) and 0.01 to 3 wt% fatty acid salt adds (wt .-% based on the polyurethane urea fiber) and then the Carries out spinning process.
Das Einspinnen von reinem Polydimethylsiloxan
in Polyurethanharnstofffasern ist grundsätzlich bekannt. Es wird zum
Beispiel beschrieben in
Auch das Einspinnen von amylsiloxan-modifizierten
Polydimethylsiloxanölen,
das nicht Gegenstand der Erfindung ist, ist aus der Schrift
Das Einspinnen einer Kombination
von Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 50 bis 300 cSt (25°C) und ethoxyliertem
Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 20 bis 150 cSt (25°C) zur Herstellung von
Polyurethanharnstofffasern wird in der Schrift
Das Auftragen von Gemischen aus Polydimethylsiloxan
und polyethermodifizierten PDMS auf den fertig gesponnenen Elastanfaden
per Tauchen, Sprayen oder mittels Rolle ist gleichfalls bekannt
(siehe hierzu
Gegenstand der Erfindung sind Polyurethanharnstofffasern, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus
- A) von 99,7 bis 65 Gew.-%, insbesondere von 99,5 bis 80 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von 99 bis 85 Gew.-% Polyurethanharnstoffpolymer,
- B) von 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere von 0,2 bis 3 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von 0,3 bis 2 Gew.-% Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 2 bis 20 cSt (25°C),
- C) von 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere von 0,2 bis 3 Gew.-%,
insbesondere bevorzugt von 0,3 bis 2 Gew.-% alkoxyliertem Polydimethylsiloxan
(PDMS) entsprechend der allgemeinen Formel (1) worin PE der einbindige Rest -CH2-CH2-CH2-O(eov/pow)mZ ist, eo Ethylenoxid, po Propylenoxid bedeutet und Z entweder Wasserstoff oder ein C1-C6-Alkylrest ist v und w ganze Zahlen größer oder gleich 0 sind, wobei v und w nicht gleichzeitig 0 sind, x, y und m ganze Zahlen größer oder gleich 1 sind, die bevorzugt so gewählt sind, dass die Formel (1) das Molekulargewicht (Zahlenmittel) von 30 000 g/Mol nicht überschreitet und die Viskosität von C) von 10 bis 5000 cSt (25°C) beträgt,
- D) von 0,01 bis 3 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 1,5 Gew.-% Metallsalz einer gesättigten oder ungesättigten, mono- oder bifunktionellen C6-C30-Fettsäure enthält, wobei das Metall ein Metall ausgewählt aus der ersten, zweiten oder dritten Hauptgruppe des Periodensystems oder Zink ist und E) von 0 bis 20 Gew.-%, insbesondere von 0 bis 15 Gew.-% Zusatzstoffe besteht.
- A) from 99.7 to 65% by weight, in particular from 99.5 to 80% by weight, particularly preferably from 99 to 85% by weight, of polyurethane urea polymer,
- B) from 0.1 to 5% by weight, in particular from 0.2 to 3% by weight, particularly preferably from 0.3 to 2% by weight, of polydimethylsiloxane with a viscosity of 2 to 20 cSt (25 ° C. )
- C) from 0.1 to 5% by weight, in particular from 0.2 to 3% by weight, particularly preferably from 0.3 to 2% by weight, of alkoxylated polydimethylsiloxane (PDMS) according to the general formula (1) wherein PE is the monovalent radical -CH 2 -CH 2 -CH 2 -O (eo v / po w ) m Z, eo means ethylene oxide, po propylene oxide and Z is either hydrogen or a C 1 -C 6 -alkyl radical v and w integers are greater than or equal to 0, where v and w are not simultaneously 0, x, y and m are integers greater than or equal to 1, which are preferably chosen such that the formula (1) has the molecular weight (number average) of 30,000 g / mol does not exceed and the viscosity of C) is from 10 to 5000 cSt (25 ° C),
- D) from 0.01 to 3% by weight, preferably from 0.05 to 2% by weight, particularly preferably from 0.1 to 1.5% by weight, of a saturated or unsaturated, mono- or bifunctional C metal salt 6 -C 30 fatty acid, wherein the metal is a metal selected from the first, second or third main group of the periodic table or zinc and E) from 0 to 20 wt .-%, in particular from 0 to 15 wt .-% additives ,
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von verbesserten Polyurethanharnstofffasern nach dem Trockenspinn- oder Nassspinnverfahren, bevorzugt nach dem Trockenspinnverfahren, durch Herstellen der Spinnlösung, Verspinnen der Spinnlösung mit einer Spinndüse, Fadenbildung unterhalb der Spinndüse durch Entfernen des Spinnlösungsmittels durch Trocknen oder in einem Fällbad, Präparieren und Aufwickeln der Fäden, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethanharnstofflösung vor dem Verspinnen der Lösung zur Polyurethanharnstofffaser folgende Komponenten zugesetzt werden:
- B) Von 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere von 0,2 bis 3 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von 0,3 bis 2 Gew.-% Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 2 bis 20 cSt (25°C),
- C) von 0,1 bis 5 Gew. %, insbesondere von 0,2 bis 3 Gew. %,
insbesondere bevorzugt von 0,3 bis 2 Gew. % alkoxyliertem Polydimethylsiloxan
(PDMS) entsprechend der allgemeinen Formel (1) worin PE der einbindige Rest -CHZ-CH2-CH2-O(eov/poOw)mZ ist, eo Ethylenoxid, po = Propylenoxid bedeutet und Z entweder Wasserstoff oder ein C1-C6-Alkylrest ist, v und w ganze Zahlen größer oder gleich 0 sind, wobei v und w nicht gleichzeitig 0 sind, x, y und m ganze Zahlen größer oder gleich 1 sind, die bevorzugt so gewählt sind, dass die Verbindung der Formel (1) das Molekulargewicht (Zahlenmittel) von 30 000 g/Mol nicht überschreitet und die Viskosität der Komponente C) von 10 bis 5000 cSt (25°C) beträgt, und D) von 0,01 bis 3 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 1,5 Gew. % Metallsalz einer gesättigten oder ungesättigten, mono- oder bifunktionellen C6-C30-Fettsäure enthält, wobei das Metall ein Metall ausgewählt aus der ersten, zweiten oder dritten Hauptgruppe des Periodensystems oder Zink ist.
- B) From 0.1 to 5% by weight, in particular from 0.2 to 3% by weight, particularly preferably from 0.3 to 2% by weight, of polydimethylsiloxane with a viscosity of 2 to 20 cSt (25 ° C. )
- C) from 0.1 to 5% by weight, in particular from 0.2 to 3% by weight, particularly preferably from 0.3 to 2% by weight, of alkoxylated polydimethylsiloxane (PDMS) according to the general formula (1) wherein PE is the monovalent radical -CH Z -CH 2 -CH 2 -O (eo v / poO w ) m Z, eo means ethylene oxide, po = propylene oxide and Z is either hydrogen or a C 1 -C 6 -alkyl radical, v and w are integers greater than or equal to 0, where v and w are not simultaneously 0, x, y and m are integers greater than or equal to 1, which are preferably chosen such that the compound of the formula (1) has the molecular weight (number average ) does not exceed 30,000 g / mol and the viscosity of component C) is from 10 to 5000 cSt (25 ° C.), and D) from 0.01 to 3% by weight, preferably from 0.05 to 2% by weight .-%, particularly preferably from 0.1 to 1.5 wt.% Metal salt of a saturated or unsaturated, mono- or bifunctional C 6 -C 30 fatty acid, the metal being a metal selected from the first, second or third main group of the periodic table or zinc.
Bevorzugt sind auch Fasern erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.Fibers are also preferably obtainable according to the inventive method.
Die erfindungsgemäßen Polyurethanharnstofffasern enthalten die unter B), C) und D) genannten Polydimethylsiloxane, alkoxylierten Polydimethylsiloxane und Fettsäuresalze in fein dispergierter (Domäne) oder gelöster Form. Die Domänen in der Polyurethanharnstofffaser haben in Längsrichtung der Filamente insbesondere eine Länge von kleiner als 24 μm, bevorzugt kleiner als 18 μm und besonders bevorzugt kleiner als 15 μm. Die Domänen in Querrichtung der Filamente haben eine Größe von insbesondere kleiner als 6 μm, bevorzugt kleiner als 5 μm und besonders bevorzugt kleiner als 4 μm. Die erfindungsgemäßen Polyurethanharnstofffasern bestehen aus segmentierten Polyurethanharnstoffpolymeren. Die Polymere weisen Segmentstruktur auf, d.h. sie bestehen aus "kristallinen" und "amorphen" Blöcken (sogenannte Hartsegmente und Weichsegmente).The polyurethane urea fibers according to the invention contain the polydimethylsiloxanes mentioned under B), C) and D), alkoxylated polydimethylsiloxanes and fatty acid salts in finely dispersed (Domain) or solved Shape. The domains in the polyurethane urea fiber in particular have in the longitudinal direction of the filaments a length less than 24 μm, preferably less than 18 μm and particularly preferably less than 15 μm. The domains in the transverse direction of the filaments have a size of in particular smaller than 6 μm, preferably less than 5 μm and particularly preferably less than 4 μm. The polyurethane urea fibers according to the invention consist of segmented polyurethane urea polymers. The polymers have segment structure, i.e. they consist of "crystalline" and "amorphous" blocks (so-called Hard segments and soft segments).
Die Polyurethanharnstoffzusammensetzung und die Polyurethanharnstofffasern können insbesondere aus einem linearen Homo- oder Copolymer mit je einer Hydroxygruppe am Ende des Moleküls und einem Molekulargewicht von 600 bis 6000 g/Mol, wie Polyetherdiole, Polyesterdiole, Polyesteramiddiole, Polycarbonatdiole oder aus einer Mischung bzw. aus Copolymeren dieser Gruppe hergestellt werden. Weiterhin basieren sie auf organischen Düsocyanaten, mit denen die polymeren Diole zu endständig isocyanatfunktionellen Präpolymeren umgesetzt werden, und Diaminen oder Mischungen verschiedener Diamine als Kettenverlängerer, mit denen die endständig isocyanatfunktionellen Präpolymere zu Hochpolymeren umgesetzt werden.The polyurethane urea composition and the polyurethane urea fibers can in particular consist of one linear homo- or copolymer with one hydroxyl group at the end of the molecule and a molecular weight of 600 to 6000 g / mol, such as polyether diols, Polyester diols, polyester amide diols, polycarbonate diols or from one Mixture or copolymers of this group are prepared. Furthermore, they are based on organic diisocyanates with which the polymers Diols too terminal isocyanate-functional prepolymers be implemented, and diamines or mixtures of different diamines as a chain extender, with to those who are terminal isocyanate-functional prepolymers be converted into high polymers.
Die beschriebenen Reaktionen werden gewöhnlich in einem inerten polaren Lösungsmittel, wie Dimethylacetamid, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon oder dergleichen, durchgeführt. Die Herstellung von endständig isocyanatfunktionellen Präpolymeren kann auch in der Schmelze erfolgen.The reactions described are usually in an inert polar solvent, such as dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone or the like. The manufacture of terminal isocyanate-functional prepolymers can also be done in the melt.
Zur Herstellung von endständigen isocyanatfunktionellen
Präpolymeren
können
auch Polyester- und/oder Polyetherdiole in Kombination mit Diolen,
die tertiäre
Aminogruppen enthalten, eingesetzt werden. Besonders geeignet sind
z.B. N-Alkyl-N,Nbis-hydroxyalkylamine. Als Komponenten seien hier
beispielsweise genannt:
4-tert.-Butyl-4-azaheptandiol-2,6,
4-Methyl-4-azaheptandiol-2,6, 3-Ethyl-3-azapentandiol-1,5, 2-Ethyl-2-dimethylaminomethyl-1,3-propandiol,
4-tert.-Pentyl-4-azaheptandiol-2,6, 3-Cyclohexyl-3-azapentandiol-1,5,
3-Methyl-3-azapentandiol-1,5, 3-tert.-Butylmethyl-3-azapentandiol-1,5
und 3-tert.-Pentyl-3-azapentandiol-1,5.Polyester and / or polyether diols in combination with diols containing tertiary amino groups can also be used to prepare terminal isocyanate-functional prepolymers. For example, N-alkyl-N, Nbis-hydroxyalkylamines are particularly suitable. The following are examples of components:
4-tert-butyl-4-azaheptanediol-2,6,4-methyl-4-azaheptanediol-2,6,3-ethyl-3-azapentanediol-1,5,2-ethyl-2-dimethylaminomethyl-1,3 propanediol, 4-tert-pentyl-4-azaheptanediol-2,6, 3-cyclohexyl-3-azapentanediol-1,5, 3-methyl-3-azapentanediol-1,5, 3-tert-butylmethyl-3 -azapentanediol-1,5 and 3-tert-pentyl-3-azapentanediol-1,5.
Beispiele für organische Düsocyanate sind 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, Isophorondiisocyanat und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat. Beispiele für Diamine sind Ethylendiamin, 1,2-Propandiamin, 2-Methyl-l,5-diaminopentan, Isophorondiamin, 1,3-Diaminocyclohexan, 1-Methyl-2,4-diaminocyclohexan oder 1,2-Diamino-cyclohexan. Durch die Verwendung einer geringen Menge an Monoaminen als Kettenabbrecher, z.B. Diethylamin, Dibutylamin oder Ethanolamin, während der Kettenverlängerung kann das gewünschte Molekulargewicht eingestellt werden. Die Kettenverlängerung selbst kann unter Verwendung von CO2 als Retardierungsmittel ausgeführt werden.Examples of organic diisocyanates are 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate. Examples of diamines are ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 2-methyl-l, 5-diaminopentane, isophoronediamine, 1,3-diaminocyclohexane, 1-methyl-2,4-diaminocyclohexane or 1,2-diamino-cyclohexane. By using a small amount of monoamines as chain terminators, for example diethylamine, dibutylamine or ethanolamine, the desired molecular weight can be adjusted. The chain extension itself can be carried out using CO 2 as a retardant.
Die Polyurethanharnstofffasern können nach
grundsätzlich
bekannten Verfahren hergestellt werden, wie beispielsweise nach
denjenigen, die in den Schriften
Die erfindungsgemäßen Polyurethanharnstofffasern können zur Herstellung von elastischen Geweben, Gestricken, Gewirken u.a. textilen Waren verwendet werden. Diese Verwendung ist auch Gegenstand der Erfindung.The polyurethane urea fibers according to the invention can for the production of elastic fabrics, knitted fabrics, knitted fabrics etc. textile goods are used. This use is also an issue the invention.
Das Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 2 bis 20 cSt (25°C) wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Gew.-%, das alkoxylierte Polydimethylsiloxan mit einer Molmasse (Zahlenmittel) von kleiner 30 000 g/Mol und einer Viskosität von 10 bis 5000 cSt (25°C) in einer Konzentration von 0,1 bis 5,0 Gew.-% und das Metallsalz einer Fettsäure in einer Konzentration von 0,01 bis 3,0 Gew.-% in Bezug auf die Polyurethanharnstofffaser eingebracht. Das Gewichtsverhältnis von Polydimethylsiloxan zu alkoxyliertem Polydimethylsiloxan in der fertigen Phase beträgt nach Einstellung der Teilkomponenten B), C) und D) bevorzugt 2:1 bis 1:2. Das Gewichtsverhältnis von Polydimethylsiloxan zu Fettsäuresalz in der fertigen Phase beträgt bevorzugt 2:1 bis 1:2. Die Konzentrationsangaben bedeuten den Gehalt an Öl bzw. Fettsäuresalz im fertig gesponnenen Elastanfilament.The polydimethylsiloxane with a viscosity from 2 to 20 cSt (25 ° C) is according to the inventive method in a concentration of 0.1 to 5 wt .-%, the alkoxylated polydimethylsiloxane with a molecular weight (number average) of less than 30,000 g / mol and one viscosity from 10 to 5000 cSt (25 ° C) in a concentration of 0.1 to 5.0 wt .-% and the metal salt a fatty acid in a concentration of 0.01 to 3.0% by weight with respect to the Polyurethane urea fiber introduced. The weight ratio of Polydimethylsiloxane to alkoxylated polydimethylsiloxane in the finished phase is after setting the sub-components B), C) and D) preferably 2: 1 to 1: 2. The weight ratio from polydimethylsiloxane to fatty acid salt in the finished phase preferably 2: 1 to 1: 2. The concentration information means the content of oil or fatty acid salt in the spun elastane filament.
Die Öle und das Fettsäuresalz können der Polyurethanharnstoffzusammensetzung vor der Herstellung von Polyurethanharnstofffasern an beliebiger Stelle der Verarbeitung der Zusammensetzung zugesetzt werden. Beispielsweise können die Öle und das Fettsäuresalz in Form einer Lösung zu einer Lösung, Dispersion oder Aufschlämmung von anderen Additiven hinzugefügt werden. Sie können bei einer Verarbeitung zu Fasern dann in Bezug auf die Faserspinndüsen stromaufwärts mit der Polymerlösung vermischt oder in diese eingespritzt werden.The oils and the fatty acid salt can the polyurethane urea composition before the manufacture of Polyurethane urea fibers at any point in the processing be added to the composition. For example, the oils and that fatty acid salt in the form of a solution to a solution Dispersion or slurry added by other additives become. You can when processing into fibers then upstream with respect to the fiber spinnerets the polymer solution mixed or injected into this.
Das Einbringen der Öle und des Fettsäuresalzes in die Polyurethanharnstoffzusammensetzung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Stammansatzes, in dem die Öle und das Fettsäuresalz zusammen mit anderen Spinnhilfsmitteln im Lösungsmittel, z.B. Dimethylacetamid, dispergiert werden. Anschließend wird dieser Stammansatz über einen dynamischen oder statischen Mischer der Spinnlösung zugemischt. Die Konzentration beider Silikonöle und des Fettsäuresalzes zusammen in der gemeinsamen Stammansatzlösung beträgt bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%.The introduction of the oils and the fatty acid salt into the polyurethane urea composition is preferably done with the help of a master batch in which the oils and the fatty acid salt together with other spinning aids in the solvent, e.g. dimethylacetamide, be dispersed. Subsequently this root approach is about a dynamic or static mixer is added to the spinning solution. The concentration of both silicone oils and the fatty acid salt together in the common stock solution is preferably 10 to 25% by weight.
Die Polyurethanharnstofffasern werden aus der erhaltenen Spinnlösung anschließend nach dem Nassspinn- oder Trockenspinnverfahren, bevorzugt dem Trockenspinnverfahren, hergestellt. Nach dem Verfahren hergestellte Fasern weisen bevorzugt einen Einzeltiter von 10 bis 1280 dtex auf. Die Einzeltiter können als Monofile oder als Monofile oder aus multifilen Fasern hergestellt werden, bestehend aus z.B. 2 bis 200 koaleszierten Einzelkapillaren. Nach dem Verlassen des Spinnschachtes können die Fasern noch mit einer Außenpräparation versehen werden.The polyurethane urea fibers are from the spinning solution obtained subsequently by the wet spinning or dry spinning process, preferably the dry spinning process, manufactured. Fibers produced by the process preferably have a single titer from 10 to 1280 dtex. The individual titers can be as Monofilament or as monofilament or made of multifilament fibers consisting of e.g. 2 to 200 coalesced single capillaries. After leaving the spinning shaft, the fibers can still with a outer preparation be provided.
Geeignete Fettsäuresalze D) im Sinne der Erfindung sind solche, deren Metall ein Metall der ersten bis dritten Hauptgruppe des Periodensystem oder Zink ist. Die Fettsäuren sind gesättigt oder ungesättigt, aus mindestens sechs und höchstens 30 Kohlenstoffatomen aufgebaut und sind mono- oder bifunktionell. Bei den erfindungsgemäßen Fettsäuresalzen handelt es sich besonders um Lithium-, Magnesium-, Calcium-, Aluminium- und Zinksalze der Öl-, Palmitin- oder Stearinsäure, besonders bevorzugt um Magnesiumstearat, Calciumstearat oder Aluminiumstearat.Suitable fatty acid salts D) in the sense of the invention are those whose metal is a metal of the first to third main groups of the periodic table or zinc. The fatty acids are saturated or unsaturated, from at least six and at most 30 carbon atoms and are mono- or bifunctional. In the fatty acid salts according to the invention are particularly lithium, magnesium, calcium, aluminum and zinc salts of the oil, Palmitic or stearic acid, particularly preferably magnesium stearate, calcium stearate or aluminum stearate.
Die Polyurethanharnstoffzusammensetzungen oder daraus hergestellten erfindungsgemäßen Polyurethanharnstofffasern können als Zusatzstoffe E) Mattierungsmittel, Füllstoffe, Antioxidantien, Farbstoffe, Pigmente, Anfärbemittel, Stabilisatoren gegen Wärme, Licht, UV-Strahlung, chlorhaltiges Wasser, chemische Faserreinigungsmittel, insbesondere chlorierte Kohlenwasserstoffe, und gegen Dämpfe, enthalten.The polyurethane urea compositions or polyurethane urea fibers according to the invention produced therefrom can as additives E) matting agents, fillers, antioxidants, dyes, Pigments, stains, Heat stabilizers, Light, UV radiation, chlorinated water, chemical fiber cleaning agents, especially chlorinated hydrocarbons, and against vapors.
Beispiele für Antioxidantien, Stabilisatoren gegen Wärme, Licht oder UV-Strahlung sind Stabilisatoren aus der Gruppe der sterisch gehinderten Phenole, HALS-Stabilisatoren (hindered amine light stabilizer), Triazine, Benzophenone und der Benzotriazole. Beispiele für Pigmente und Mattierungsmittel sind Titandioxid, Zinkoxid und Bariumsulfat. Beispiele für Farbstoffe sind saure Farbstoffe, Dispersions- und Pigmentfarbstoffe und optische Aufheller. Beispiele für Stabilisatoren gegen Abbau der Fasern durch Chlor oder chlorhaltiges Wasser sind Zinkoxid, Magnesiumoxid, Calcium-Magnesium-Carbonate, Calcium-Magnesium-Hydroxycarbonate oder Magnesium-Aluminium-Hydroxycarbonate, insbesondere Hydrotalcite. Die genannten Stabilisatoren können auch in Mischungen eingesetzt werden und ein organisches oder anorganisches Beschichtungsmittel enthalten.Examples of antioxidants, stabilizers against heat, Light or UV radiation are stabilizers from the group of steric hindered phenols, HALS stabilizers (hindered amine light stabilizer), Triazines, benzophenones and the benzotriazoles. Examples of pigments and matting agents are titanium dioxide, zinc oxide and barium sulfate. examples for Dyes are acid dyes, disperse and pigment dyes and optical brighteners. examples for Stabilizers against degradation of the fibers by chlorine or chlorinated water are zinc oxide, magnesium oxide, calcium magnesium carbonates, calcium magnesium hydroxycarbonates or magnesium aluminum hydroxycarbonates, especially hydrotalcites. The stabilizers mentioned can can also be used in mixtures and an organic or inorganic Coating agents included.
Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beispiele, welche jedoch keine Beschränkung der Erfindung darstellen, weiter erläutert.The invention is described below the examples, which, however, do not restrict the invention, explained further.
Die für die nachfolgenden Beispiele
eingesetzte Polyurethanharnstofflösung wird nach folgender Verfahrensweise
hergestellt:
In allen Beispielen werden Polyurethanharnstoffzusammensetzungen
aus einem Polyesterdiol mit einem Molekulargewicht (Zahlenmittel)
von 2000 g/Mol hergestellt, welches aus Adipinsäure, Hexandiol und Neopentylglykol
besteht, mit Methylenbis(4-phenyldüsocyanat) (MDI, Fa. Bayer AG)
gekappt und dann mit einem Gemisch von Ethylendiamin (EDA) und Diethylamin
(DEA) kettenverlängert.The polyurethane urea solution used for the following examples is produced according to the following procedure:
In all examples, polyurethane urea compositions are produced from a polyester diol with a number average molecular weight of 2000 g / mol, which consists of adipic acid, hexanediol and neopentyl glycol, with methylenebis (4-phenyldisocyanate) (MDI, Bayer AG) and then capped with a Chain extended mixture of ethylenediamine (EDA) and diethylamine (DEA).
Die Polyurethanharnstoffzusammensetzungen für jedes der Beispiele werden nach dem gleichen Verfahren hergestellt.The polyurethane urea compositions for each of the examples are made by the same method.
Zur Herstellung der Polyurethanharnstoffzusammensetzung werden 50 Gew.-% Polyesterdiol mit einem Molekulargewicht (Zahlenmittel) von 2000 g/Mol mit 1 Gew. % 4-Methyl-4-azaheptandiol-2,6 und 36,2 Gew.-% Dimethylacetamid (DMAc) und 12,8 Gew. % MDI bei 25°C gemischt, auf 50°C erwärmt und 110 Minuten bei dieser Temperatur gehalten, um ein isocyanatgekapptes Polymeres mit einem NCO-Gehalt von 2,65 % NCO zu gewinnen.To produce the polyurethane urea composition, 50% by weight polyester diol with egg nem molecular weight (number average) of 2000 g / mol with 1% by weight of 4-methyl-4-azaheptanediol-2,6 and 36.2% by weight of dimethylacetamide (DMAc) and 12.8% by weight of MDI at 25 ° C. mixed, heated to 50 ° C. and held at this temperature for 110 minutes in order to obtain an isocyanate-capped polymer with an NCO content of 2.65% NCO.
Nach dem Abkühlen auf eine Temperatur von 25°C werden 100 Gewichtsteilen des gekappten Polymeren zu einer Lösung von 1,32 Gewichtsteilen EDA und 0,04 Gewichtsteilen DEA in 187 Teilen DMAc so schnell untergemischt, so dass eine Polyurethanharnstoffzusammensetzung in DMAc mit einem Feststoffgehalt von 22 % entsteht. Durch Zugabe von Hexamethylendüsocyanat (HDI, Fa. Bayer AG) wird das Molekulargewicht des Polymeren so eingestellt, dass eine Viskosität von 70 Pa·s (25°C) resultiert.After cooling to a temperature of 25 ° C 100 parts by weight of the capped polymer to a solution of 1.32 parts by weight of EDA and 0.04 parts by weight of DEA in 187 parts DMAc mixed in so quickly that a polyurethane urea composition in DMAc with a solids content of 22%. By encore of hexamethylene diisocyanate (HDI, Bayer AG), the molecular weight of the polymer is adjusted that a viscosity of 70 Pa · s (25 ° C) results.
Nach der im vorstehenden Abschnitt beschriebenen Herstellung der Polymeren wird diesen ein Stammansatz von Additiven beigemischt. Dieser Stammansatz besteht aus 65,6 Gew.-% DMAC, 11,5 Gew.-% Cyanox 1790 ((1,3,5-Tris(4-tert.-butyl-3-hy droxy-2,5-dimethylbenzyl)-1,3,5-triazin-2,4,6-(1H,3H,5H)-trion, Fa. Cytec), 5,7 Gew.-% Tinuvin 622 (Polymer mit einer Molmasse von ca. 3500 g/Mol, bestehend aus Bernsteinsäure und 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinethanol, Fa. Ciba Geigy), 17,2 Gew.-% 22 %iger Spinnlösung und 0,001 Gew.-% des Farbstoffs Makrolexviolett B (Fa. Bayer AG). Dieser Stammansatz wird der Spinnlösung so zudosiert, dass der Gehalt an Cyanox 1790 1,0 Gew.-% und der Gehalt an Tinuvin 622 0,5 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Feststoffgehalt in der Polyurethanharnstoffzusammensetzung, beträgt.According to the section above The preparation of the polymers described is a master batch admixed with additives. This master batch consists of 65.6% by weight DMAC, 11.5% by weight of Cyanox 1790 ((1,3,5-tris (4-tert-butyl-3-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl) -1,3,5-triazine-2, 4,6 (1H, 3H, 5H) -trione, Cytec), 5.7% by weight Tinuvin 622 (polymer with a molecular weight of approx. 3500 g / mol, consisting of succinic acid and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinethanol, Ciba Geigy), 17.2% by weight of 22% spinning solution and 0.001% by weight of the dye Macrolex violet B (Bayer AG). This stock approach becomes the spinning solution added that the content of Cyanox 1790 1.0 wt .-% and the content of Tinuvin 622 0.5% by weight, based on the total solids content in the polyurethane urea composition.
Dieser Spinnlösung wird ein zweiter Stammansatz, bestehend aus 31 Gew.-% Titandioxid (Tronox TiO2 R-KB-3, Fa. Kerr-McGee Pigments GmbH & Co. KG), 44,5 Gew.-% Dimethylacetamid und 24,5 Gew.-% 22 %iger Spinnlösung, in der Art zugemischt, dass im fertigen Faden ein Titandioxidgehalt von 0,05 Gew.-%, bezogen auf die fertige Polyurethanharnstofffaser resultiert.This spinning solution is a second stock, consisting of 31 wt .-% titanium dioxide (Tronox TiO 2 R-KB-3, Kerr-McGee Pigments GmbH & Co. KG), 44.5 wt .-% dimethylacetamide and 24.5 % By weight 22% spinning solution, mixed in such a way that a titanium dioxide content of 0.05% by weight, based on the finished polyurethane urea fiber, results in the finished thread.
Dieser Spinnlösung werden nun weitere Stammansätze zugemischt. Sie bestehen aus 5,3 Gew.-% Magnesium-Stearat (Fa. Peter Greven), 49,6 Gew.-% DMAC, 33,8 Gew.-% 22 %iger Spinnlösung, 6,0 Gew.-% Polydimethylsiloxan und 5,3 Gew.% Silwet L 7607 (Fa. Crompton Specialities GmbH; ethoxyliertes Polydimethylsiloxan, Methyl-terminiert, Molekulargewicht 1000 g/Mol, Viskosität 50 cSt (25°C)), die so gewählt werden, dass die in den Beispielen 1 bis 3 angegebenen Prozentgehalte in der fertigen Faser resultieren.Further stock batches are now mixed into this spinning solution. They consist of 5.3% by weight of magnesium stearate (from Peter Greven), 49.6 wt% DMAC, 33.8 wt% 22% spinning solution, 6.0 wt% polydimethylsiloxane and 5.3% by weight of Silwet L 7607 (from Crompton Specialties GmbH; ethoxylated Polydimethylsiloxane, methyl-terminated, molecular weight 1000 g / mol, viscosity 50 cSt (25 ° C)), the so chosen that the percentages given in Examples 1 to 3 result in the finished fiber.
Beispiel 1example 1
Additivgehalt in der fertigen Polyurethanharnstofffaser:
0,28
Gew.-% Magnesium-Stearat
0,28 Gew.-% Silwet L 7607
0,32
Gew.-% Baysilone-Öl
M 5 (Fa. GE Bayer Silicones, Viskosität 5 cSt (25°C)).Additive content in the finished polyurethane urea fiber:
0.28% by weight magnesium stearate
0.28% by weight Silwet L 7607
0.32% by weight of Baysilone oil M 5 (GE Bayer Silicones, viscosity 5 cSt (25 ° C)).
Beispiel 2Example 2
Additivgehalt in der fertigen Polyurethanharnstofffaser:
0,19
Gew.-% Magnesium-Stearat
0,19 Gew.-% Silwet L 7607
0,22
Gew.-% Baysilone-Öl
M 5 (Fa. GE Bayer Silicones, Viskosität 5 cSt (25°C)).Additive content in the finished polyurethane urea fiber:
0.19% by weight magnesium stearate
0.19% by weight of Silwet L 7607
0.22% by weight of Baysilone oil M 5 (GE Bayer Silicones, viscosity 5 cSt (25 ° C.)).
Beispiel 3 (Vergleich)Example 3 (comparison)
Additivgehalt in der fertigen Polyurethanharnstofffaser
0,28
Gew.-% Magnesium-Stearat
0,28 Gew.-% Silwet L 7607
0,32
Gew.-% Baysilone-Öl
M 100 (Fa. GE Bayer Silicones, Viskosität 100 cSt (25°C)).Additive content in the finished polyurethane urea fiber
0.28% by weight magnesium stearate
0.28% by weight Silwet L 7607
0.32% by weight of Baysilone oil M 100 (GE Bayer Silicones, viscosity 100 cSt (25 ° C)).
Bei den Beispielen 1 bis 3 wird die Polyurethanharnstoffzusammensetzung in einer für einen Trockenspinnprozess typischen Spinnapparatur zu Filamenten mit einem Titer von 11 dtex versponnen, wobei jeweils 4 Einzelfilamente zu koaleszierten Filamentgarnen von 44 dtex zusammengefasst und mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 550 m/min aufgewickelt werden.In Examples 1 to 3, the Polyurethane urea composition in one for a dry spinning process typical spinning apparatus for filaments with a titer of 11 dtex spun, 4 individual filaments each to coalesced filament yarns summarized by 44 dtex and with a take-off speed of 550 m / min can be wound up.
Die so erhaltenen Filamente werden gemäß ihrer mechanischen Eigenschaften untersucht und charakterisiert. Hierzu werden vor allem die Feinheitsfestigkeit (FF) und die Höchstzugkraftdehnung (HZKD) in Anlehnung an die DIN 53834 Teil 1 vermessen. Zu diesem Zweck werden Zugversuche an den Elastan-Filamentgarnen im klimatisierten Zustand durchgeführt. Der vorbereitete Prüfling wird dazu in einer Schlinge um den Haken des Messkopfes und um eine 10 mm Umschlingungsklemme mit einer Vorspannkraft von 0,001 cN/dtex gelegt. Die Einspannlänge beträgt insgesamt 200 mm. Ein aus Alufolie bestehendes Fähnchen wird genau auf Höhe einer Lichtschranke eingehängt. Der Schlitten fährt mit einer Verformungsgeschwindigkeit von 400%/min (800mm Abzug) bis zum Bruch des Fadens und nach der Messung wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Pro Prüfling werden 20 Messungen durchgeführt.The filaments thus obtained are according to their mechanical properties examined and characterized. For this especially the tenacity (FF) and the maximum tensile strength elongation (HZKD) based on DIN 53834 Part 1. To this The purpose is tensile tests on the elastane filament yarns in the air-conditioned Condition done. The prepared examinee for this purpose is looped around the hook of the measuring head and around a 10 mm loop clamp with a pretensioning force of 0.001 cN / dtex. The clamping length is a total of 200 mm. A flag made of aluminum foil becomes exactly at the level of one Light barrier hooked in. The sledge drives with a deformation speed of 400% / min (800mm trigger) until the thread breaks and after the measurement returns to its original position back. Per examinee 20 measurements are carried out.
Die Bestimmung der Haftung des Fadens auf einer Spule erfolgt, indem zunächst der Faden von der Spule mit einem Gewicht von 500 g bis auf 3 mm oberhalb der Spulenhülse abgeschnitten wird. Anschließend wird ein Gewicht an den Faden gehängt und das Gewicht bestimmt, mit dem sich der Faden von der Spule abrollt. Die so bestimmte Haftung ist ein Maß für die Verarbeitbarkeit der Spulen. Ist die Haftung zu hoch, kann aufgrund von Fadenrissen die Verarbeitbarkeit zu textilen Flächenwaren erschwert werden. Ist die Haftung zu niedrig, kann der Faden im Aufwickelprozess am Trockenspinnschacht oder bei der Weiterverarbeitung der Spule zu textilen Geweben herunterfallen, abreißen und damit verbunden nicht mehr weiterverarbeitet werden.The determination of the liability of the thread done on a spool by first pulling the thread from the spool cut with a weight of 500 g up to 3 mm above the coil tube becomes. Then will a weight hung on the thread and determines the weight with which the thread unwinds from the bobbin. The liability determined in this way is a measure of the processability of the Do the washing up. If the adhesion is too high, the thread can break Processability to textile fabrics become more difficult. If the adhesion is too low, the thread in the Rewinding process on the dry spinning shaft or during further processing fall off the spool into textile fabrics, tear off and associated with it can no longer be processed.
Die Beurteilung der optischen Gleichmäßigkeit erfolgt nach der im Folgenden beschriebenen Methode.Assessing optical uniformity takes place according to the method described below.
Im ersten Schritt werden 1340 Fäden vom Titer dtex 44 auf einer Elastan-Schärmaschine (Typ DSE 50/30 der Fa. Karl Mayer, Oberhausen) mit einer Vorverstreckung von 156 % und einer Endverstreckung von 40 % auf zwei Teilkettbäume (TKBs) geschärt.In the first step, 1340 threads from the Titer dtex 44 on an elastane warping machine (Type DSE 50/30 from Karl Mayer, Oberhausen) with a pre-stretching of 156% and a final stretch of 40% on two warp beams (TKBs) warped.
Im zweiten Schritt wird aus diesen Teilkettbäumen zusammen mit zwei TKBs aus Polyamid dtex 44/10 der Fa. Snia eine elastische Kettwirkware hergestellt. Als Kettwirkmaschine wird ein Kettstuhl vom Typ HKS 2/E 32 (Fa. Karl Mayer, Oberhausen) eingesetzt.In the second step, these become sectional beams together with two TKBs made of polyamide dtex 44/10 from Snia elastic warp knitted fabric manufactured. As a warp knitting machine HKS 2 / E 32 warp chair (from Karl Mayer, Oberhausen).
Die so hergestellte Kettwirkware wird anschließend auf einem Dämpftisch entspannt. Im weiteren Verfahren erfolgt auf einem Spannrahmen eine Heißluftfixierung im nicht vorgewaschenen Zustand während 40 sec bei 195°C und einer Voreilung von 8 %. Die Fixierbreite beträgt 100 cm.The warp knitted fabric thus produced will then on a steam table relaxed. In the further process, a is carried out on a stenter Hot air setting in the non-prewashed state at 195 ° C for 40 seconds and one Lead of 8%. The fixing width is 100 cm.
In einem separaten Spannrahmendurchgang wird die fixierte Ware kalt auf perforierte Färbebäume gewickelt.In a separate tenter frame passage the fixed goods are wrapped cold on perforated coloring trees.
Die Färbung erfolgt im Baumfärbeapparat
in B1au gemäß der folgenden
Rezeptur:
0,90 % Telon Lichtblau RR 182 % (Fa. Bayer AG; Säurefarbstoff)
0,05
% Telon Echtorange AGT 200 % (Fa. Bayer AG; Säurefarbstoff)
2,00 g/1
Natriumacetat
1,50 % Levogal FTS (Fa. Bayer AG; Egalisiermittel)
und
0,30 ml/l Essigsäure.The coloring is done in the tree dyeing machine in B1au according to the following recipe:
0.90% Telon light blue RR 182% (Bayer AG; acid dye)
0.05% Telon Echtorange AGT 200% (Bayer AG; acid dye)
2.00 g / 1 sodium acetate
1.50% Levogal FTS (Bayer AG; leveling agent) and
0.30 ml / l acetic acid.
Vor Zugabe aller Hilfsmittel wird der verschlossene Apparat zunächst ohne Flottenzirkulation mit Wasser gefüllt. Die Zugabe der zuvor erwähnten Hilfsmittel erfolgt, nachdem die Zirkulationspumpe eingeschaltet und der vorgesehene Druck von 2,2 bis 2,0 bar eingestellt ist. Das Aufheizen der Flotte erfolgt bei 1 °C pro Minute, wobei bis 80°C die Flottenrichtung außen/innen gewählt wird und ab 80°C die Flotte von innen nach außen gepumpt wird. Nach Erreichen der vorgesehenen Endtemperatur von 98°C beträgt die weitere Behandlungszeit noch 60 Minuten. Anschließend wird indirekt abgekühlt bis auf 70°C, danach durch Zulauf von frischem, kaltem Wasser kontinuierlich gespült und abschließend noch einmal mit frischem Wasser gespült.Before adding any aids the locked apparatus initially filled with water without liquor circulation. The addition of the previously mentioned tools takes place after the circulation pump is switched on and the intended one Pressure is set from 2.2 to 2.0 bar. Heating up the fleet takes place at 1 ° C per minute, up to 80 ° C the fleet direction outside / inside chosen and from 80 ° C the fleet inside out is pumped. After reaching the intended final temperature of The other is 98 ° C Treatment time 60 minutes. It is then cooled indirectly to to 70 ° C, then continuously rinsed by adding fresh, cold water and finally rinsed once with fresh water.
Nach der Färbung werden die Färbebäume mit der nassen Ware dem Foulard vorgelegt, bei der Foulardpassage durch Spülwasser gefahren und gleichmäßig abgequetscht.After coloring, the coloring trees are with the wet goods presented to the foulard, at the foulard passage through dishwater driven and squeezed evenly.
Die anschließende Zwischentrocknung erfolgt im Siebtrommeltrockner bei 120°C mit einer Laufgeschwindigkeit von ca. 7 m/min. Im Auflauf des Siebtrommeltrockners wird die Ware abgetafelt.The subsequent intermediate drying takes place in a drum dryer at 120 ° C with a running speed of approx. 7 m / min. In the casserole of the screen drum dryer the goods are cut off.
Die zwischengetrocknete Ware wird abschließend im Spannrahmen bei einer Temperatur von 150°C mit einer Warengeschwindigkeit von 10 m/min und einer Vor eilung von 5 % fertig gespannt, wobei eine glatte Fertigware resultiert, die im Spannrahmenauslauf aufgewickelt wird.The intermediate dried goods will finally in the stenter at a temperature of 150 ° C with a product speed of 10 m / min and a pre-overhaul of 5%, ready the result is a smooth finished product that is wound up in the stenter outlet becomes.
Die Beurteilung der optischen Gleichmäßigkeit erfolgt durch eine optische Kontrolle der fertigen gefärbten Ware sowohl im Durchlicht als auch im Auflicht und wird mittels einer Notenskala (Prüfnote), die von 1 bis 9 reicht, beurteilt. Für die hier beschriebenen Polyurethanharnstofffasern dtex 44 stellt die Note 4 eine sehr gleichmäßige Ware dar, Note 5 entspricht nur noch einer guten Gleichmäßigkeit, Note 6 einer befriedigenden Gleichmäßigkeit. Wird eine Ware mit Note 7 beurteilt, ist sie nur noch als Sonderposten einsetzbar. Waren mit den Noten 8 und 9 sind unverkäuflich.Assessing optical uniformity is done by visual inspection of the finished colored goods both in transmitted light and in incident light and is by means of a Grading scale (test grade), which ranges from 1 to 9. For the polyurethane urea fibers described here dtex 44 represents the grade 4 a very uniform product, grade 5 corresponds just a good uniformity Grade 6 of satisfactory evenness. Will a product with Judged grade 7, it can only be used as a special item. Goods with grades 8 and 9 are not for sale.
Die Tabelle 1 zeigt die ermittelten Filamenteigenschaften und die Prüfnoten zur Beurteilung der optischen Gleichmäßigkeit.Table 1 shows the determined Filament properties and the test grades to assess the optical uniformity.
Tabelle
1 Tabellarischer
Vergleich der Fadendaten und der Prüfnoten zur Beurteilung der
optischen Gleichmäßigkeit:
Wie die Beispiele zeigen, wird die Haftung durch den Zusatz eines Stammansatzes auf Basis von Baysilone-Öl M5 im Vergleich zu einem auf Basis von Baysilone-Öl M100 deutlich verändert. So wird durch Zusatz eines Stammansatzes auf Basis von Baysilone-Öl M5 im Vergleich zu Baysilone-Öl M100 die Haftung stark reduziert. Hiermit kann gezeigt werden, das die Wirksamkeit von Magnesium-Stearat als Antihaftmittel bei Verwendung eines Stammansatzes auf Basis von Baysilone-Öl M5 deutlich erhöht ist. Im Falle des Stammansatzes auf Basis von Baysilone-Öl M100 ist die Wirksamkeit von Magnesium-Stearat aufgrund von Agglomeratbildung reduziert. Durch Reduzierung des Einspinnzusatzes auf Basis von Baysilone-Öl M5 kann die Haftung leicht auf das Niveau des Stammansatzes auf Basis von Baysilone-Öl M100 eingestellt werden. Durch die Einspinnung eines Stammansatzes auf der Basis von Baysilone-Öl M5 kann die Standzeit von Filtern im Spinnprozess verlängert und damit die Produktivität erhöht werden.As the examples show, the Liability through the addition of a stem base based on Baysilone oil M5 in Compared to a M100 based on Baysilone oil. So is achieved by adding a base batch based on Baysilone oil M5 Comparison to Baysilone oil M100 greatly reduces adhesion. It can be used to show that the effectiveness of magnesium stearate as a non-stick agent when used of a base batch based on Baysilone oil M5 is significantly increased. In the case of the root batch based on Baysilone oil M100 the effectiveness of magnesium stearate due to agglomerate formation reduced. By reducing the spinning additive based on Baysilone® oil M5 liability can easily be based on the level of the root rate Base of Baysilone oil M100 can be set. By spinning a root approach based on Baysilone oil M5 can extend the service life of filters in the spinning process and thus productivity elevated become.
Die feinheitsbezogene Festigkeit (FF) und die Beurteilung der optischen Gleichmäßigkeit sind unabhängig von dem Stammansatz und verbleiben unverändert auf konstantem Niveau.The fineness-related strength (FF) and the assessment of optical uniformity are independent of the basic approach and remain unchanged at a constant level.
In der Versuchsserie für die Beispiele 4 bis 9 wurden Stammansätze mit unterschiedlichen Polydimethylsiloxanen und alkoxylierten Polydimethylsiloxanan hergestellt. Die Stammansätze bestehen aus 5,3 Gew.-% Magnesium-Stearat (Fa. Peter Greven), 49,6 Gew.-% DMAC, 33,8 Gew.-% 30 %iger Spinnlösung, 6,0 Gew.-% Polydimethylsiloxan und 5,3 Gew.-% alkoxyliertem Polydimethylsiloxan.In the test series for the examples 4 to 9 became master batches with different polydimethylsiloxanes and alkoxylated polydimethylsiloxane manufactured. The basic approaches consist of 5.3% by weight magnesium stearate (from Peter Greven), 49.6 % By weight of DMAC, 33.8% by weight of 30% spinning solution, 6.0% by weight of polydimethylsiloxane and 5.3% by weight alkoxylated polydimethylsiloxane.
Die Stammansätze werden bei 25°C und 50°C gelagert und deren Homogenität sofort und nach einer Standzeit von 24h beurteilt.The stock batches are stored at 25 ° C and 50 ° C and their homogeneity assessed immediately and after a standing time of 24 hours.
Die Beurteilung der Homogenität der Stammansätze ist in Tabelle 2 gezeigt.The assessment of the homogeneity of the master batches is shown in Table 2.
Die Herstellung der zur Herstellung der Stammansätze eingesetzten 30 %igen Spinnlösung erfolgt aus einem Polyetherdiol, bestehend aus Polytetrahydrofuran (PTHF, z.B. Terathane 2000 von der Fa. Du Pont) mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht (Zahlenmittel) von 2000 g/Mol. Das Diol wird mit Methylen-bis(4-phenyldiisocyanat) (MDI, Fa. Bayer AG) mit einem molaren Verhältnis von 1 zu 1,65 gekappt und anschließend mit einem Gemisch aus Ethylendiamin (EDA) und Diethylamin (DEA) im Gewichtsverhältnis 97:3 in Dimethylacetamid (DMAc) kettenverlängert. Das Verhältnis der Menge von Kettenverlängerer und Kettenabbrecher zu nicht reagiertem Isocyanat im Präpolymeren beträgt 1,075. Der Feststoffgehalt der resultierenden Polyurethanharnstofflösung liegt bei 30 Gew.-%.The manufacture of the manufacture of the basic approaches used 30% spinning solution is made from a polyether diol consisting of polytetrahydrofuran (PTHF, e.g. Terathane 2000 from Du Pont) with an average Number average molecular weight of 2000 g / mol. The diol comes with Methylene bis (4-phenyl diisocyanate) (MDI, Bayer AG) with a molar ratio capped from 1 to 1.65 and then blended with a mixture Ethylene diamine (EDA) and diethylamine (DEA) in a weight ratio of 97: 3 in Dimethylacetamide (DMAc) chain extended. The ratio of Lot of chain extender and chain terminators to unreacted isocyanate in the prepolymer is 1.075. The solids content of the resulting polyurethane urea solution is at 30% by weight.
Danach wird dem Polymeren ein Stammansatz von Additiven beigemischt. Dieser Stammansatz besteht aus 62,7 Gew.-% Dimethylacetamid (DMAC), 10,3 Gew.-% Cyanox 1790 ((1,3,5-Tris(4-tert.-butyl-3-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl)-1,3,5-triazin-2,4,6-(1H,3H,5H)-trion, Fa. Cytec), 27,0 Gew.-% 30 %iger Spinnlösung und 0,001 Gew.-% des Farbstoffs Makrolexviolett B (Fa. Bayer AG). Dieser Stammansatz wird der Polyurethanharnstoffzusammensetzung so zugefügt, dass der Gehalt an Cyanox 1790 1,0 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Feststoffgehalt, beträgt.After that, the polymer becomes a stock batch admixed with additives. This master batch consists of 62.7% by weight Dimethylacetamide (DMAC), 10.3% by weight Cyanox 1790 ((1,3,5-tris (4-tert-butyl-3-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl) -1,3,5-triazine 2,4,6 (1H, 3H, 5H) -trione, Cytec), 27.0% by weight of 30% spinning solution and 0.001% by weight of the dye Macrolex violet B (Bayer AG). This stock approach becomes the polyurethane urea composition inflicted so that the content of Cyanox 1790 1.0 wt .-%, based on the total Solids content.
Beispiel 4Example 4
5,3 Gew.-% Magnesium-Stearat
6,0
Gew.-% Baysilone-Öl
M 3 (Fa. GE Bayer Silicones, Viskosität 3 cSt (25°C))
5,3 Gew.-% Silwet L7607
(Fa. Crompton Specialities GmbH; ethoxyliertes Polydimethylsiloxan,
Methyl-terminiert, Molekulargewicht 1000 g/Mol, Viskosität 50 cSt
(25°C)).5.3% by weight magnesium stearate
6.0% by weight of Baysilone oil M 3 (GE Bayer Silicones, viscosity 3 cSt (25 ° C))
5.3% by weight of Silwet L7607 (from Crompton Specialties GmbH; ethoxylated polydimethylsiloxane, methyl-terminated, molecular weight 1000 g / mol, viscosity 50 cSt (25 ° C.)).
Beispiel 5Example 5
5,3 Gew.-% Magnesium-Stearat
6,0
Gew.-% Baysilone-Öl
M 5 (Fa. GE Bayer Silicones, Viskosität 5 cSt (25°C))
5,3 Gew.-% Silwet L7607
(Fa. Crompton Specialities GmbH; ethoxyliertes Polydimethylsiloxan,
Methyl-terminiert, Molekulargewicht 1000 g/mol, Viskosität 50 cSt
(25°C)).5.3% by weight magnesium stearate
6.0% by weight of Baysilone oil M 5 (GE Bayer Silicones, viscosity 5 cSt (25 ° C))
5.3% by weight of Silwet L7607 (from Crompton Specialties GmbH; ethoxylated polydimethylsiloxane, methyl-terminated, molecular weight 1000 g / mol, viscosity 50 cSt (25 ° C.)).
Beispiel 6 (Vergleich)Example 6 (comparison)
5,3 Gew.-% Magnesium-Stearat
6,0
Gew.-% Baysilone-Öl
M 100 (Fa. GE Bayer Silicones, Viskosität 100 cSt (25°C))
5,3
Gew.-% Silwet L7607 (Fa. Crompton Specialities GmbH; ethoxyliertes
Polydimethylsiloxan, Methyl-terminiert, Molekulargewicht 1000 g/Mol,
Viskosität
50 cSt (25°C)).5.3% by weight magnesium stearate
6.0% by weight of Baysilone oil M 100 (GE Bayer Silicones, viscosity 100 cSt (25 ° C))
5.3% by weight of Silwet L7607 (from Crompton Specialties GmbH; ethoxylated polydimethylsiloxane, methyl-terminated, molecular weight 1000 g / mol, viscosity 50 cSt (25 ° C.)).
Beispiel 7Example 7
5,3 Gew.-% Magnesium-Stearat
6,0
Gew.-% Baysilone-Öl
M 5 (Fa. GE Bayer Silicones, Viskosität 5 cSt (25°C))
5,3 Gew.-% Silwet L77
(Fa. Crompton Specialities GmbH; ethoxyliertes Polydimethylsiloxan,
Methyl-terminiert, Molekulargewicht 600 g/Mol, Viskosität 20 cSt
(25°C)).5.3% by weight magnesium stearate
6.0% by weight of Baysilone oil M 5 (GE Bayer Silicones, viscosity 5 cSt (25 ° C))
5.3% by weight of Silwet L77 (from Crompton Specialties GmbH; ethoxylated polydimethylsiloxane, methyl-terminated, molecular weight 600 g / mol, viscosity 20 cSt (25 ° C.)).
Beispiel 8Example 8
5,3 Gew.-% Magnesium-Stearat
6,0
Gew.-% Baysilone-Öl
M 5 (Fa. GE Bayer Silicones, Viskosität 5 cSt (25°C))
5,3 Gew.-% Silwet L7608
(Fa. Crompton Specialities GmbH; ethoxyliertes Polydimethylsiloxan,
Wasserstoff-terminiert, Molekulargewicht 600 g/Mol, Viskosität 35 cSt
(25°C)).5.3% by weight magnesium stearate
6.0% by weight of Baysilone oil M 5 (GE Bayer Silicones, viscosity 5 cSt (25 ° C))
5.3% by weight of Silwet L7608 (from Crompton Specialties GmbH; ethoxylated polydimethylsiloxane, hydrogen-terminated, molecular weight 600 g / mol, viscosity 35 cSt (25 ° C.)).
Beispiel 9 (Vergleich)Example 9 (comparison)
5,3 Gew.-% Magnesium-Stearat,
6,0
Gew.-% Baysilone-Öl
M 100 (Fa. GE Bayer Silicones, Viskosität 100 cSt (25°C))
5,3
Gew.-% Silwet L7608 (Fa. Crompton Specialities GmbH; ethoxyliertes
Polydimethylsiloxan, Wasserstoff-terminiert, Molekulargewicht 600
g/Mol, Viskosität
35 cSt (25°C)).5.3% by weight magnesium stearate,
6.0% by weight of Baysilone oil M 100 (GE Bayer Silicones, viscosity 100 cSt (25 ° C))
5.3% by weight of Silwet L7608 (from Crompton Specialties GmbH; ethoxylated polydimethylsiloxane, hydrogen-terminated, molecular weight 600 g / mol, viscosity 35 cSt (25 ° C.)).
Tabelle
2 Tabellarischer
Vergleich der Homogenität
von Stammansätzen:
Wie die Beispiele zeigen, ist die Homogenität der Stammansätze stark von der Viskosität der eingesetzten Polydimethylsiloxanen abhängig. Es bilden sich Phasentrennungen und die Homogenität der Stammansätze geht verloren, wenn mit Baysilone-Öl M100 ein höher viskoses Polydimethylsiloxan eingesetzt wird. In diesen Stammansätze bilden sich bei einer Lagertemperatur von 50°C, wie sie bei der Herstellung von Polyurethanharnstoffzusammensetzungen zur Herstellung von Polyurethanharnstofffasern üblich sind, sogar Agglomerate aus. Die Bildung von Agglo meraten führt bei der Herstellung von Polyurethanharnstofffasern zu einer Reduzierung der Wirksamkeit von Magnesium-Stearat als Mittel zur Einstellung der Haftung, zu einem sich über die Laufzeit des Spinnprozesses ändernden Haftungsniveau und zu verkürzten Standzeiten von Filtern. Somit können aufgrund der Agglomerate bei der kontinuierlichen Herstellung von Polyurethanharnstofffasern keine konstanten textilen Fadendaten (Haftung) eingestellt werden. Gleichzeitig ist die Produktivität im Spinnprozess reduziert.As the examples show, the homogeneity of the stock batches is strongly dependent on the viscosity of the polydimethylsiloxanes used. Phase separations are formed and the homogeneity of the base batches is lost if Baysilone oil M100 is used with a more viscous polydimethylsiloxane. In these master batches, agglomerates even form at a storage temperature of 50 ° C., as is customary in the production of polyurethane urea compositions for the production of polyurethane urea fibers. The formation of agglomerates leads in the production of polyurethane urea fibers to a reduction in the effectiveness of magnesium stearate as a means of adjusting the adhesion changing liability level over the duration of the spinning process and shortened filter downtimes. Thus, due to the agglomerates in the continuous production of polyurethane urea fibers, no constant textile thread data (adhesion) can be set. At the same time, productivity in the spinning process is reduced.
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