DE60319717T2 - Spandexfaser mit ethylendiamin/1,2-diaminopropan als kettenverlängerer und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
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- Y10S528/00—Synthetic resins or natural rubbers -- part of the class 520 series
- Y10S528/906—Fiber or elastomer prepared from an isocyanate reactant
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Description
- TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
- Die Erfindung betrifft Spandex- bzw. Elastanfasern mit einer bestimmten Zusammensetzung, besonders ein Polyurethanharnstoff-Spandex, das mit einer bestimmten Kombination von Diamin-Kettenverlängerern hergestellt wird.
- BESCHREIBUNG DES TECHNISCHEN HINTERGRUNDS
- Für Polyurethanharnstoff-Spandex sind verschiedene Zusammensetzungen offenbart worden, zum Beispiel in den US-Patenten
US 5981686 ,US 6403216 undUS 5000899 und in den japanischen veröffentlichten PatentanmeldungenJP 03-279415 JP 58-194915 - Es wird noch eine verbesserte Zusammensetzung von Polyurethanharnstoff-Spandex benötigt.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung bietet ein Spandex mit dem Polyurethanharnstoff-Reaktionsprodukt von Poly(tetramethylenether)glycol, 1-Isocyanato-4-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol, wobei das Molverhältnis von Diisocyanat zu Glycol mindestens 1,52 und höchstens etwa 2,04 beträgt; und einem Gemisch von Kettenverlängerern, das aufweist:
etwa 35 bis etwa 55 Mol-% Ethylendiamin; und
etwa 45 bis etwa 65 Mol-% 1,2-Propandiamin. - Die Erfindung bietet außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Spandex.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
1 zeigt die Wirkung des Anteils von 1,2-Propandiamin in dem Kettenverlängerer-Gemisch auf die Viskosität der Polyurethanharnstofflösung. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Es hat sich jetzt gezeigt, dass Spandexfaser mit einer bestimmten Zusammensetzung von Polyurethanharnstoff eine unerwartet niedrige Hysterese aufweist und dass der Polyurethanharnstoff eine unerwartet gute Stabilität der Lösungsviskosität aufweist. Der Begriff "Hysterese", wie er hierin gebraucht wird, bedeutet die Differenz zwischen der Kraftaufnahme unter Belastung und Entlastung. Derartige Spandexfasern können in Geweben, Gewirken und Faservliesen verwendet werden und können Stretchvermögen und elastische Erholung bei Körperpflegeartikeln liefern, wie z. B. bei Windeln.
- Der Begriff "Spandex", wie er hierin gebraucht wird, bedeutet einen Regeneratfaserstoff, in dem die faserbildende Substanz ein langkettiges synthetisches Polymer ist, das zu mindestens 85 Gew.-% aus einem segmentierten Polyurethan besteht.
- Das erfindungsgemäße Spandex weist das Polyurethanharnstoff-Reaktionsprodukt von Po1y(tetramethylenether)glycol, 1-Isocyanato-4-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol und einem Gemisch von Kettenverlängerern auf, das etwa 35 bis 55 Mol-% Ethylendiamin und etwa 45 bis 65 Mol-% 1,2-Propandiamin enthält, typischerweise etwa 40 bis 50 Mol-% Ethylendiamin und etwa 50 bis 60 Mol-% 1,2-Propandiamin. Das Molverhältnis von Diisocyanat zu polymerem Glycol (das "Verkappungsverhältnis") kann etwa 1,52 bis 2,04 betragen. Wenn der Gehalt an 1,2-Propandiamin und/oder das Verhältnis von Diisocyanat zu Glycol höher sind, können sich die Kraftaufnahme unter Belastung und die Hysterese unerwünscht erhöhen. Wenn der Gehalt an 1,2-Propandiamin zu niedrig ist, kann die Viskositätsstabilität von Lösungen eines derartigen Polyurethanharnstoffs darunter leiden.
- Das Poly(tetramethylenether)glycol kann ein zahlengemitteltes Molekulargewicht von etwa 1600 bis 2500 Dalton aufweisen. Das Glycol kann Säuren, säureproduzierende Verbindungen oder Katalysatoren enthalten, die vor dem Verkappungsschritt zugesetzt werden können, zum Beispiel, bezogen auf das Gewicht des polymeren Glycols, 10 bis 100 Teile pro Million (ppm) Phosphorsäureester, Phosphorsäure, Benzolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure, Schwefelsäure, Zinn(II)-octoat, Alkyltitanate und dergleichen. Es ist unnötig, dem polymeren Glycol Diole mit einem niedrigen Molekulargewicht unter etwa 250 Dalton beizumengen, wie z. B. Butandiol, Hexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol und dergleichen, und das polymere Glycol kann im wesentlichen frei von derartigen Diolen sein, d. h. es können weniger als etwa 5 Mol-% solcher Diole anwesend sein.
- Um das Molekulargewicht von Polyurethanharnstoff zu steuern, kann mindestens ein monofunktioneller Kettenabbrecher eingesetzt werden, zum Beispiel Diethylamin, Di-n-butylamin, n-Pentylamin, n-Hexylamin, Cyclohexylamin, n-Heptylamin, Methylcyclohexylamine (beispielsweise 1-Amino-3-methylcyclohexan, 1-Amino-2-methylcyclohexan und 1-Amino-3,3,5-trimethylcyclohexan), n-Dodecylamin, 2-Aminonorbornan, 1-Adamantanamin, Ethanolamin, Methanol, Ethanol, n-Butanol, n-Hexanol, n-Octanol, n-Decanol und Gemische davon. Primäre Amin-Kettenabbrecher, wie z. B. n-Hexylamin, Cyclohexylamin, Methylcyclohexylamine und Ethanolamin, werden bevorzugt. Diethylentriamin kann gleichfalls in niedrigen Konzentrationen in dem Kettenverlängerungsschritt eingesetzt werden, vorausgesetzt, dass die Vorteile der Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
- Außerdem können in dem Spandex und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedene Zusatzstoffe verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie deren vorteilhafte Aspekte nicht beeinträchtigen. Beispiele sind unter anderem Mattierungsmittel, wie z. B. Titandioxid, Stabilisatoren, wie z. B. Hydrotalkit, Gemische aus Huntit und Hydromagnesit (beispielsweise 0,2 bis 0,7 Gew.-%, bezogen auf Polyurethanharnstoff), Bariumsulfat, Lichtstabilisatoren aus sterisch gehindertem Amin, UV-Strahlungsfilter, gehinderte Phenole und Zinkoxid; Farbstoffe und Farbstoffverstärker und dergleichen.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Poly(tetramethylenether)glycol mit 1-Isocyanato- 4-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol in Kontakt gebracht, um ein verkapptes Glycol zu bilden, wobei die Isocyanat-Komponente in einem Anteil von etwa 2,2 bis 2,9 Gew.-% anwesend ist, bezogen auf das Gewicht des verkappten Glycols. Das verkappte Glycol wird mit einem geeigneten Lösungsmittel vermischt, zum Beispiel Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder N-Methylpyrrolidon, um eine Lösung von verkapptem Glycol zu bilden, die dann mit einem Gemisch von Kettenverlängerern in Kontakt gebracht wird, das etwa 35 bis 55 Mol-% Ethylendiamin, typischerweise etwa 40 bis 50 Mol-% Ethylendiamin, und etwa 45 bis 65 Mol-% 1,2-Propandiamin, typischerweise etwa 50 bis 60 Mol-% 1,2-Propandiamin aufweist, um eine Polyurethanharnstoff-Lösung zu bilden. Die Polyurethanharnstofflösung kann eine mit dem Kugelfallviskosimeter gemessene Viskosität von 1000 bis 4000 Poise aufweisen und kann nass oder trocken zu dem Spandex versponnen werden.
- Das Verfahren kann in Chargenschritten (speziell in den Schritten zur Bildung des verkappten Glycols und des Polyurethanharnstoffs) oder kontinuierlich durchgeführt werden.
-
- Darin bedeutet "fw" das Formelgewicht bzw. die relative Formelmasse, "mw" bedeutet das Molekulargewicht, "C.R." bedeutet das Verkappungsverhältnis (das Molverhältnis von Diisocyanat zu polymerem Glycol), "Glycol" bedeutet polymeres Glycol, und "NCO" bezieht sich auf die Isocyanat-Komponente, deren Formelgewicht gleich 42,02 ist.
- Die Viskosität der Polyurethanharnstofflösung wurde nach dem Verfahren von ASTM D1343-69 mit einem Kugelfallviskosimeter, Modell DV-8 (Duratech Corp., Waynesboro, VA) bestimmt, das bei 40°C betrieben wurde, und wird in Poise angegeben.
- Die Eigenviskosität ("IV") des Polyurethanharnstoffs wurde durch Vergleich der Viskosität einer verdünnten Lösung des Polymers in DMAc mit derjenigen von DMAc selbst bei 25°C (Verfahren der "relativen Viskosität") in einem Standard-Cannon-Fenske-Viskosimeter gemäß ASTM D2515 bestimmt und wird in dl/g angegeben. Die Eigenviskosität des Polyurethanharnstoffs, aus dem das Spandex besteht und der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und versponnen wird, kann etwa 0,85 bis 1,05 betragen. Die Molekulargewichte des Polyurethanharnstoffs wurden durch Gelpermeationschromatographie gemessen, sein massegemitteltes Molekulargewicht ("MWw") kann etwa 80000 bis 105000 betragen, sein zahlengemitteltes Molekulargewicht ("MWn") kann etwa 20000 bis 38000 betragen, und seine Polydispersität kann etwa 2,4 bis 3,6 betragen. Höhere Eigenviskosität (IV) und höheres Molekulargewicht des Polyurethanharnstoffs können ein Spandex mit höherer Kraftaufnahme unter Belastung und stärkerer Hysterese ergeben, aber die Wirkung der Änderung des Gewichtsanteils von NCO und der Diamin-Kettenverlängererverhältnisse ist im wesentlichen die gleiche wie bei niedrigeren Eigenviskositäten und Molekulargewichten; es wird geschätzt, dass eine IV-Änderung von mehr als 0,1 benötigt würde, um eine signifikante Änderung der Hysterese zu bewirken.
- Die mechanischen Eigenschaften des Spandex wurden gemäß dem allgemeinen Verfahren von ASTM D2731-72 gemessen. Für jede der Messungen wurden drei Filamente, eine Messlänge von 5 cm (2 Zoll) und ein Dehnungszylus von null bis 300% benutzt. Die Proben wurden fünfmal einem Dehnungszyklus mit konstanter Dehnungsgeschwindigkeit von 50 cm pro Minute ausgesetzt. Die Kraftaufnahme unter Belastung, die Spannung des Spandex während der Anfangsdehnung, wurde im ersten Zyklus bei 100% und 200% Dehnung gemessen und wird in Dezinewton/tex ("dN/tex") angegeben. Die Kraftaufnahme bei Entlastung, die Spannung bei Dehnungen von 200% und 100% im fünften Entlastungszyklus, wird gleichfalls in Dezinewton pro tex angegeben. Die Bruchdehnung in Prozent und die Reißfestigkeit wurden während der sechsten Dehnung gemessen.
- In den Tabellen bezeichnet "Corp." ein Vergleichsbeispiel. Im Unterschied zu dem angegebenen Anteil von 1,2-Propandiamin ("PDA") war der Kettenverlängerer Ethylendiamin. Alle erfindungsgemäßen Proben hatten eine Reißfestigkeit von mehr als 0,7 dN/tex und eine Bruchdehnung von mehr als 425%. "LP" bedeutet die Kraftaufnahme unter Belastung, "UP" bedeutet die Kraftaufnahme bei Entlastung, und beide werden in dN/tex angegeben. Die Hysterese wurde als Differenz zwischen der Kraftaufnahme unter Belastung und der Kraftaufnahme bei Entlastung berechnet und wird gleichfalls in dN/tex angegeben. "100%", "200%" und "300%" beziehen sich auf die Dehnungen, bei denen die Kraftaufnahme und die Hysterese gemessen wurden. In Tabelle I entspricht jeder Fehlerbereich einem Konfidenzintervall von 95%, bezogen auf Bestimmungen, die an 4 Spandexspulen mit 6 Probenahmen von jeder Spule durchgeführt wurden.
- BEISPIEL 1
- Poly(tetramethylenether)glycol (250,0 g, Terathane® 2000, eingetragenes Warenzeichen von E. I. du Pont de Nemours and Company) wurde mit 52,11 g 1-Isocyanato-4-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol in einem Glasreaktionsbehälter vermischt. Das Gemisch wurde mit einem Heizmantel auf 80°C erhitzt und 90 min gerührt, um ein verkapptes Glycol mit 2,4 Gew.-% NCO (berechnet) herzustellen. Das verkappte Glycol wurde in 572,38 g Dimethylformamid gelöst, und 85,51 g 2,00 mval/g-Kettenverlängererlösung (EDA/PDA-Molverhältnis 35/65 in Dimethylformamid) und 3,21 g 2,00 mval/g-Kettenverlängererlösung (Ethanolamin in Dimethylformamid) wurden unter schnellem Rühren zugesetzt. Die entstehende Polyurethanharnstofflösung hatte einen Feststoffgehalt von 32,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, und die Eigenviskosität des Polyurethanharnstoffs betrug 0,94 dl/g. Eine Zusatzstoff-Aufschlämmung wurde gründlich mit der Lösung vermischt, um in der fertigen Faser 0,5 Gew.-% Methacrol® 2462B (eingetragenes Warenzeichen von E. I. du Pont de Nemours and Company für ein Polymer von Bis(4-isocyanatocyclohexyl)methan und 3-t-Butyl-3-aza-1,5-pentandiol), 1,5 Gew.-% Cyanox® 1790 (eingetragenes Warenzeichen von Cytec Industries für 2,4,6-Tris(2,6-dimethyl-4-t-butyl-3-hydroxybenzyl)isocyanurat) und 10 Gewichtsteile pro Million (ppm) eines Anthrachinon-Aufhellers zu erhalten. Die Spinnlösung wurde aus einem Speichertank gepumpt, durch eine Zahnradpumpe dosiert, auf etwa 55°C erhitzt und durch Düsenbohrungen in einen runden Spinnschacht extrudiert, der mit einem in gleiche Richtung fließenden Strom von heißem Stickstoffbei 405°C ausgestattet war, um das Lösungsmittel zu entfernen. Die vier Filamente wurden zu einer Faser von 40 Denier (44 dtex) verschmolzen, die um eine mit 466 m/min laufende Transportrolle, über eine Appreturrolle, um eine zweite, mit 492 m/min laufende Transportrolle geführt und mit 548 m/min aufgewickelt wurde. Die Fasereigenschaften sind in Tabelle I dargestellt.
- BEISPIEL 2
- Polymer und Faser wurden im wesentlichen gemäß der Beschreibung in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der prozentuale NCO-Anteil in dem verkappten Glycol auf 2,8 erhöht wurde. Die Eigenviskosität (IV) des Polyurethanharnstoffs in der Lösung betrug 0,85, sein zahlengemitteltes Molekulargewicht (MWn) betrug 24200, sein massegemitteltes Molekulargewicht (MWw) betrug 84600, und seine Polydispersität betrug 3,5. Die Fasereigenschaften sind in Tabelle I dargestellt.
- VERGLEICHSBEISPIEL 1
- Polymer und Faser wurden im wesentlichen gemäß der Beschreibung in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der prozentuale NCO-Anteil in dem verkappten Glycol auf 3,2 erhöht wurde. Die Eigenviskosität (IV) des Polyurethanharnstoffs in der Lösung betrug 1,05, sein massegemitteltes Molekulargewicht (MWw) betrug 100700, sein zahlengemitteltes Molekulargewicht (MWn) betrug 27000, und seine Polydispersität betrug 3,7. Die Fasereigenschaften sind in Tabelle I angegeben.
- VERGLEICHSBEISPIEL 2
- Polymer und Faser wurden im wesentlichen gemäß der Beschreibung in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Anteil an 1,2-Propandiamin auf 74 Mol-% der Gesamtmenge des Kettenverlängerers erhöht und der Anteil an Ethylendiamin entsprechend verringert wurde. Die Eigenviskosität (IV) des Polyurethanharnstoffs in der Lösung betrug 0,91, sein massegemitteltes Molekulargewicht (MWw) betrug 98000, sein zahlengemitteltes Molekulargewicht (MWn) betrug 25000, und seine Polydispersität betrug 3,9. Die Fasereigenschaften sind in Tabelle I dargestellt. Tabelle I
Beispiel 1 2 Vergleichsbeisp. I Vergleichsbeisp. 2 % NCO 2,4 2,8 3,2 2,8 Verkappungsverh. 1,69 1,82 1,95 1,82 Mol-% PDA 65 65 65 74 LP bei 100% 0,041 ± 0,001 0,045 ± 0,001 0,0722 ± 0,0005 0,051 ± 0,001 LP bei 200% 0,091 ± 0,003 0,089 ± 0,004 0,138 ± 0,002 0,110 ± 0,003 LP bei 300% 0,21 ± 0,01 0,18 ± 0,01 0,254 ± 0,004 0,26 ± 0,01 UP bei 100% 0,0126 ± 0,001 0,0112 ± 0,0005 0,0130 ± 0,0002 0,0133 ± 0,0002 UP bei 200% 0,019 ± 0,001 0,019 ± 0,001 0,0209 ± 0,0003 0,0215 ± 0,0001 Hysterese bei 100% 0,029 0,034 0,059 0,037 Hysterese bei 200% 0,072 0,071 0,117 0,089 - Die Daten in Tabelle I zeigen, dass das erfindungsgemäße Spandex eine unerwartet niedrigere Kraftaufnahme bei Belastung und Hysterese als Spandex mit dem Polyurethanharnstoff-Reaktionsprodukt von Po1y(tetramethylenether)glycol und hohen Anteilen an 1,2-Propandiamin und Diisocyanat aufwies (das letztere, wie durch den hohen prozentualen NCO-Anteil in dem verkappten Glycol von Vergleichsbeispiel 1 angedeutet).
- BEISPIEL 3
- Verkapptes Glycol mit 2,4 Gew.-% NCO wurde in einem ersten Rührreaktor mit Kühlwassermantel aus 324,8 kg Poly(tetramethylenether)glycol mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von 2029 (Terathane® 2000), 68,2 kg 1-Isocyanato-4-[(4- isocyanatophenyl)methyl]benzol und 0,64 kg n-Butanol hergestellt. Dimethylformamid wurde zugesetzt, um das verkappte Glycol aufzulösen, die entstehende Lösung wurde in einen zweiten Rührreaktor mit Kühlwassermantel übertragen, der erste Behälter wurde mit zusätzlichem Dimethylformamid gespült, und die Spülflüssigkeit wurde gleichfalls in den zweiten Behälter übertragen, wo der Polymergehalt auf etwa 36 Gew.-% eingestellt wurde. Der Lösung von verkapptem Glycol wurde ein Pigmentaufschlämmung in einem Anteil beigemischt, der so gewählt war, dass die spätere Polyurethanharnstofflösung 3 Gew.-% Titandioxid, 0,3 Gew.-% nichtionisches Dispersionsmittel und 10 ppm Anthrachinon-Aufheller enthielt, bezogen auf das Polymergewicht. Während das Gemisch aus Lösungsmittel, verkapptem Glycol und Pigmenten bei einer Temperatur unter 10°C gerührt wurde, wurden 96 kg eines 35/65 Mol/Mol-Gemischs von Ethylendiamin- und 1,2-Propandiamin-Kettenverlängerern (7,0 Gew.-% in Dimethylformamid) zugesetzt, bis die Viskosität der Lösung etwa 1650 Poise betrug. Dann wurde eine Kettenabbrecherlösung (7,43 kg, 30,55 Gew.-% Ethanolamin in Dimethylformamid) zugesetzt, gefolgt von 7,06 kg einer Lösung von 26,91 Gew.-% Essigsäureanhydrid in Dimethylformamid, um das überschüssige Ethanolamin zu "neutralisieren". Der Polymer-Feststoffgehalt wurde durch Zusatz von mehr Dimethylformamid auf etwa 32 Gew.-% eingestellt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung. Die entstandene Polyurethanharnstofflösung wurde dann in einen dritten Rührreaktor übertragen, wo 13,88 kg einer Aufschlämmung von Magnesiumstearat, 4,05 kg einer Lösung von Methacrol® 2462B und 6,40 kg Cyanox® 1790 zugesetzt wurden, so dass die Lösung 0,28 Gew.-% Magnesiumstearat, 0,5 Gew.-% Methacrol® 2462B und 1,5 Gew.-% Cyanox® 1790 enthielt, bezogen auf das Polyurethanharnstoffgewicht. Die Lösung wurde dann in einen nichtgerührten Speicherbehälter übertragen, aus dem in Intervallen Proben zum Test entnommen wurden. Während der nächsten 108 Stunden, in denen in regelmäßigen Abständen frisch hergestellte Polyurethanharnstofflösung zugesetzt und kontinuierlich Lösung zum Spinnen der Faser entnommen wurde, hatte die Lösung eine vorteilhaft niedrige, mit dem Kugelfallviskosimeter gemessene Viskosität von nur 1443 Poise, wie in Tabelle 11 zusammengefasst und in
1 dargestellt. Die Polymerlösung wurde mit Stickstoffdruckgas aus dem Speicherbehälter gedrückt, auf etwa 45°C vorgewärmt, durch eine Zahnradpumpe dosiert und durch Spinndüsen in einen rechteckigen Spinnschacht extrudiert, dem Luft von etwa 200°C in Querströmung und in Parallelströmung zugeführt wurde, um das Lösungsmittel zu entfernen. Die Filamente wurden durch Falschdrahtzwirnung am Boden des Spinnschachts zu Fadenläufen vereinigt, mit einer Appretur versehen, um eine mit 550 m/min laufende Transportrolle herumgeführt und mit 480 m/min aufgewickelt. Für den Polyurethanharnstoff in der Faser wurden eine Eigenviskosität (IV) von 0,98, ein zahlengemitteltes Molekulargewicht (MWn) von 36900, ein massegemitteltes Molekulargewicht (MWw) von 93300 und eine Polydispersität von 2,5 ermittelt. Die Fasereigenschaften sind in Tabelle III dargestellt. - BEISPIEL 4
- Eine Polyurethanharnstofflösung wurde im wesentlichen gemäß der Beschreibung in Beispiel 3 hergestellt, wobei aber das verkappte Glycol 2,8 Gew.-% NCO aufwies. Im Verlauf von 105 Stunden im Speicherbehälter, während in regelmäßigen Abständen frisch hergestellte Polyurethanharnstofflösung zugesetzt und kontinuierlich Lösung zum Spinnen der Faser entnommen wurde, wies die Lösung eine mit dem Kugelfallviskosimeter gemessene Viskosität von nur 1534 Poise auf, wie in Tabelle II zusammengefasst und in
1 dargestellt. Die Eigenviskosität (IV) des Polyurethanharnstoffs in der Faser I betrug von 1,00. Die Fasereigenschaften sind in Tabelle III dargestellt. - VERGLEICHSBEISPIEL 3
- Eine Polyurethanharnstofflösung wurde im wesentlichen gemäß der Beschreibung in Beispiel 3 hergestellt, wobei aber das verkappte Glycol 2,4 Gew.-% NCO aufwies und das Molverhältnis von Ethylendiamin zu 1,2-Propandiamin in dem Kettenverlängerergemisch 60/40 betrug. Nach 81 Stunden im Speicherbehälter, während in regelmäßigen Abständen frisch hergestellte Polyurethanharnstofflösung zugesetzt und kontinuierlich Lösung zum Spinnen der Faser entnommen wurde, war die mit dem Kugelfallviskosimeter gemessene Viskosität auf einen unbefriedigenden Wert von 4626 Poise angestiegen, wie in Tabelle II zusammengefasst und in
1 dargestellt. Die Eigenviskosität (IV) des Polyurethanharnstoffs in der Faser betrug von 1,00. Die Fasereigenschaften sind in Tabelle III dargestellt. Tabelle IIBeispiel 3 4 Vergleichsbeisp. 3 % NCO 2,4 2,8 2,4 Mol-% PDA 65 65 40 Zeit, h 108 105 81 max. Viskosität, Poise 1443 1534 4626 - Die Daten in Tabelle II zeigen, dass die Lösungsviskosität für das Polyurethanharnstoff-Reaktionsprodukt von Poly(tetramethylenether)glycol, 1-Isocyanato-4[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol befriedigend niedrig blieb, ein Molverhältnis der Kettenverlängerer Ethylendiamin und 1,2-Propandiamin von 35/65 aber auf unbefriedigend hohe Werte anstieg, wenn der Anteil von 1,2-Propandiamin auf 40 Mol-% reduziert wurde. Interpolation der Daten für Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 3 zeigt, dass bei etwa 45 Mol-% 1,2-Propandiamin ein noch befriedigendes Maximum von etwa 4000 Poise erreicht werden würde. Tabelle III
Beispiel 3 4 Vergleichsbeisp. 3 % NCO 2,4 2,8 2,4 Mol-% PDA 65 65 40 LP bei 100% 0,0503 ± 0,0002 0,0573 ± 0,0003 0,0503 ± 0,0002 LP bei 200% 0,1183 ± 0,0009 0,132 ± 0,0015 0,1101 ± 0,0007 LP bei 300% 0,207 ± 0,002 0,224 ± 0,002 0,162 ± 0,002 UP bei 100% 0,0142 ± 0,0001 0,0138 ± 0,0002 0,0132 ± 0,0001 UP bei 200% 0,0229 ± 0,0001 0,0232 ± 0,0003 0,0204 ± 0,0001 Hysterese bei 100% 0,036 0,044 0,037 Hysterese bei 200% 0,095 0,109 0,090 - Die Untersuchung der Daten in Tabelle III zeigt, dass die Kraftaufnahme bei Entlastung von Vergleichsbeispiel 3 im Vergleich zu den Beispielen 3 und 4 unerwünscht niedrig ist. Es wird angenommen, dass die Unterschiede in den Fasereigenschaften zwischen den Fasern von Tabelle I und Tabelle III auf Unterschiede in Spinnbedingungen zurückzuführen sind.
Claims (10)
- Spandex (Elastan) mit dem Polyurethanharnstoff-Reaktionsprodukt von: (a) Poly(tetramethylenether)glycol; (b) 1-Isocyanato-4-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol, wobei das Molverhältnis von Diisocyanat zu Glycol etwa 1,52 bis etwa 2,04 beträgt; und (c) einem Gemisch von Kettenverlängerern, das aufweist: etwa 35 bis etwa 55 Mol-% Ethylendiamin; und etwa 45 bis etwa 65 Mol-% 1,2-Propandiamin.
- Spandex nach Anspruch 1, wobei das Poly(tetramethylenether)glycol ein zahlengemitteltes Molekulargewicht von etwa 1600 Dalton bis etwa 2500 Dalton aufweist und das Poly(tetramethylenether)glycol mm wesentlichen frei von Diolen mit Molekulargewichten von weniger als etwa 250 Dalton ist.
- Spandex nach Anspruch 1, wobei das Gemisch von Kettenverlängerern etwa 40 bis etwa 50 Mol-% Ethylendiamin und etwa 50 bis etwa 60 Mol-% 1,2-Propandiamin aufweist.
- Spandex nach Anspruch 1, wobei das Gemisch von Kettenverlängerern ferner mindestens ein primäres Amin als Kettenabbrecher aufweist.
- Verfahren zur Herstellung von Spandex, mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen von Poly(tetramethylenether)glycol; b) Bereitstellen von 1-Isocyanato-4-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol; c) Inkontaktbringen von Poly(tetramethylenether)glycol und 1-Isocyanato-4-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol, um ein abgeschlossenes Glycol zu bilden, wobei der Gewichtsanteil der Isocyanat-Komponente etwa 2,2 bis etwa 2,9 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gewicht des abgeschlossenen Glycols; d) Bereitstellen eines Lösungsmittels; e) Vermischen des Lösungsmittels und des abgeschlossenen Glycols zu einer Lösung von abgeschlossenem Glycol; f) Inkontaktbringen der Lösung von abgeschlossenem Glycol mit einem Gemisch von Kettenverlängerern, das aufweist: etwa 35 Mol-% Ethylendiamin bis etwa 55 Mol-% Ethylendiamin; und etwa 45 Mol-% 1,2-Propandiamin bis etwa 65 Mol-% 1,2-Propandiamin zur Bildung einer Polyurethanharnstofflösung; und g) Spinnen der Polyurethanharnstofflösung zur Herstellung des Spandex.
- Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schritte c) und f) als Schritte im diskontinuierlichen bzw. Chargenbetrieb ausgeführt werden und die mit dem Fallkörperviskosimeter gemessene Viskosität der Polyurethanharnstofflösung etwa 100 bis 400 Pa·s (1000 bis 4000 Poise) beträgt.
- Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Lösungsmittel Dimethylformamid ist und das Poly(tetramethylenether)glycol im wesentlichen frei von Diolen mit einem Molekulargewicht von weniger als 250 Dalton ist.
- Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Gemisch von Kettenverlängerern mindestens etwa 40 Mol-% Ethylendiamin, höchstens etwa 50 Mol-% Ethylendiamin, mindestens etwa 50 Mol-% 1,2-Propandiamin und höchstens etwa 60 Mol-% 1,2-Propandiamin aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Gemisch von Kettenverlängerern von Schritt (f) ferner mindestens ein primäres Amin als Kettenabbrecher aufweist.
- Textiler Stoff, der Spandex nach Anspruch 4 aufweist.
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