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EP1095177A1 - Elastane mit grobem titer und nassspinnverfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Elastane mit grobem titer und nassspinnverfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number
EP1095177A1
EP1095177A1 EP99929247A EP99929247A EP1095177A1 EP 1095177 A1 EP1095177 A1 EP 1095177A1 EP 99929247 A EP99929247 A EP 99929247A EP 99929247 A EP99929247 A EP 99929247A EP 1095177 A1 EP1095177 A1 EP 1095177A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
threads
elastane
dtex
titer
elastane threads
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99929247A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Reinehr
Tilo Sehm
Wolfgang Anderheggen
Toni Herbertz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Spandex Europe GmbH
Original Assignee
Dorlastan Fibers GmbH
Bayer Faser GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dorlastan Fibers GmbH, Bayer Faser GmbH filed Critical Dorlastan Fibers GmbH
Publication of EP1095177A1 publication Critical patent/EP1095177A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/70—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyurethanes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2929—Bicomponent, conjugate, composite or collateral fibers or filaments [i.e., coextruded sheath-core or side-by-side type]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2964—Artificial fiber or filament
    • Y10T428/2967—Synthetic resin or polymer

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of elastane threads with a titer of at least 2,500 dtex by the wet spinning process and to the coarse-titer elastane threads which can be produced by the process and have a broad cross-section and a low residual solvent content.
  • the process includes the steps: spinning a at least 25% by weight, viscostable elastane solution into a precipitation bath, washing and, if necessary, stretching, drying by contact heating, fixing, preparing and winding the threads, the filaments being one by one when leaving the precipitation bath Deflection roller are guided, which is just above the precipitating bath liquid, and where the single spin titer corresponds to a maximum of 1% of the value of the final titer, the delay is 0.5 to 50, the temperature of the contact heating is at least 220 ° C and the contact time of the elastane threads is at least 2 seconds.
  • Elastane threads are synthetic filament yarns that are produced as mono- or multifilaments - depending on the intended use - in the titer range 11 to 2,500 dtex (see F. Fourne: Chemical fibers / textile industry 44/96; June 1994, page 392). Larger titers, which are more or less in the typical field of application of natural rubber threads, are quite interesting, for example as elastic ones
  • a lower spinning speed can increase the dwell time during dry spinning in the spinning shaft and reduce the residual solvent content, for example of dimethylacetamide (DMAC).
  • DMAC dimethylacetamide
  • This is at the expense of spinning performance. It is also not possible to raise the temperature in the spinning shaft beyond a certain level because, in addition to discoloration, the threads can also soften and melt.
  • the softening range from
  • elastane threads are typically 180 - 230 ° C and the melting range is approx. 250 - 270 ° C.
  • elastane threads can be processed further, for example in ribbon weaving, they must have a certain minimum strength.
  • a strength of at least approx. 0.4 - 0.5 cN / dtex for coarse titers is required to meet these requirements.
  • the object of the invention was to develop elastane threads and a process for their production which meet the above-mentioned requirements and in particular to provide elastane threads with a high final titre, which have a low content of residual solvent and a high strength and a high residual elongation.
  • a process for the production of elastane threads which is the subject of the invention, with the process steps: spinning an at least 25% by weight, preferably at least 30% by weight, viscosity-stable elastane solution into a precipitation bath to form a Family of filaments, washing and, if necessary, stretching, drying of the combined family of filaments by contact heating, with formation of elastane threads, fixing, preparation and winding of the elastane threads with a final titer of at least 2,500 dtex, preferably from 3,500 dtex to 20,000 dtex, particularly preferably from 4,000 dtex to 15,000 dtex, the filaments being passed around a deflecting roller when leaving the precipitation bath, which is arranged just above the precipitation bath liquid, and the method being characterized in that
  • the warping of the threads is from 0.3 to 50, preferably from 0.5 to 50,
  • the temperature of the contact heating is at least 220 ° C., preferably at least 230 ° C., in particular at least 250 ° C., particularly preferably at least 260 ° C., and
  • the contact time of the elastane threads with the heating means of the contact heating is at least 2 seconds, preferably at least 3 seconds, in particular at least 5 seconds.
  • a heating device with heated rollers is preferably used as contact heating.
  • Drying the elastane threads in a heating device with an electrically heated roller, which is used in combination with an unheated auxiliary roller, has proven to be particularly advantageous.
  • the temperature on the surface of the heating roller should in particular be from 250 to 280 ° C., preferably in particular from 260 to 270 ° C.
  • the contact time of the threads on the heating roller is from 10 to 30 seconds, preferably from 10 to 15 seconds.
  • the invention also relates to elastane threads with a final titer of at least 2500 dtex, in particular from 3,500 dtex to 20,000 dtex, particularly preferably from 4,000 dtex to 15,000 dtex, and a band-shaped cross section, characterized in that the ratio of width to height in cross section through the Thread at least 4: 1, in particular at least 8: 1, particularly preferably at least
  • the elastane threads in particular have a very low residual solvent content.
  • the residual solvent content of the threads is preferably less than 1.0% by weight, preferably less than 0.5% by weight, in particular less than 0.3% by weight, with a final titer of up to 5000 dtex.
  • the residual solvent content of the threads is preferably less than 2.0% by weight, preferably less than 1% by weight, in particular less than 0.6% by weight, for a final titer of 5000 to 10000 dtex.
  • the residual solvent content of the threads is preferably less than 3.0% by weight, preferably less than 1.5% by weight, in particular less than 1% by weight, for a final titer of more than 10,000 dtex.
  • the preferred elastane threads have a thread strength of at least 0.4 cN / dtex, preferably at least 0.5 cN / dtex.
  • Preferred elastane threads have a thread elongation of at least 500%, preferably at least 550%.
  • elastane threads which have a ribbon-shaped cross section, the width of the threads in cross section being greater than 1.5 mm, preferably greater than 2 mm.
  • the thickness of the threads, which have a band-shaped cross section, is greater than 0.1 mm in cross section, preferably greater than 0.2.
  • thread breaks on the heating roller can result (see Table 2, Example 9). If the individual spin titer is increased further, the threads can no longer be placed on the heating roller, since there are constant thread breaks on the heating roller (see Table 3, example 10). In order to achieve a thread strength of at least 0.4 cN / dtex, the draft should be at least 0.5. If the draft is lower, the desired thread strength may not be obtained (see Table 3, Examples 11 and 12).
  • the fixing temperature and the contact time of the threads on the heating roller also play an important role for the thread strength and the remaining residual solvent content in the coarse-titer elastane threads.
  • the arrangement according to FIG. 1 a from DE 195 04 316 with an electrically heated roller and an adjustable idler roller has proven to be particularly advantageous.
  • godets with radiant heating elements and adjustable covers are preferably used.
  • Elastane polymers with at least 85% by weight of segmented polyurethane are preferably used in the process according to the invention.
  • Segmented polyurethanes are, for example, those based on polyethers, polyesters, polyether esters, polycarbonates or mixtures thereof.
  • the elastane threads according to the invention are used both in the textile and in the non-textile area, for example as elastic underbands for upholstery fabrics or as leg ends for laundry and bathing articles, and for articles from the medical and technical field, e.g. Disposable hygiene articles, in particular disposable diapers.
  • the single spin titer is also specified as a parameter.
  • A precipitation bath speed (m / min)
  • Z number of nozzle holes
  • the warping (V) during spinning is defined as the ratio of the take-off speed
  • F delivery rate (ccm / min)
  • Z number of nozzle holes
  • d nozzle hole diameter (cm)
  • the take-off speed (A) corresponds to the speed of the threads after leaving the heating roller.
  • Deflection roller which lies just above the precipitation bath liquid at 80 m / min, coalesced and washed in a washing bath with a pair of washing rollers with a pressure roller for the threads and fixed at 120 m / min speed via a heating roller, prepared and the twisted thread on a winder spooled. 319.4 ccm / min were conveyed from the spinning pump which supplied the two nozzles.
  • the single spin titer (EST) is 13.9 dtex, which is 0.19% of the value of the final titer. The delay was 1.6.
  • zone 1 260 ° C
  • zone 2 260 ° C
  • Zone 3 270 ° C by looping both rollers 52 times, which corresponds to a contact time of 14.8 seconds.
  • the elastane threads obtained with a final titre of 7381 dtex have a thread strength of 0.67 cN / dtex, a thread elongation of 636% and a residual DMAC spinning solvent content of 0.16%.
  • the elastane thread is in the form of a closed ribbon.
  • the ribbon width is approx. 5 mm and the ribbon thickness is 0.42 mm. Examples 2-6 (According to the Invention)
  • the thread tenacity was at least 0.4 cN / dtex and the thread elongation was at least 500%.
  • the remaining DMAC content of the threads was below 0.30% by weight, based on polymer solids. According to Table 1, elastane threads with 10,000 dtex and more can be produced.
  • a part of the spinning solution from Example 1 is - as described there - spun into elastane threads with a titer of 7,300 dtex. Instead of two 397-hole nozzles, only one nozzle with 175 - 350 holes and 0.15 mm bore diameter is used.
  • the speed in the precipitation bath was 50 instead of 80 m / min.
  • malfunctions occur in the fixing process on the heating roller in the form of thread breaks if the value of the single spin titer is more than 1% of the final titer (see Table 2, Examples Nos. 9 and 10), ie if the single spin titer becomes too high.
  • Example 2 Another part of the spinning solution from Example 1 is - as described there - spun into elastane threads with a titer of 7,300 dtex, but 397-hole nozzles with partially finer bore diameters (0.08 instead of 0.1 mm) are used and at lower speeds in the precipitation bath spins (25 - 40 m / min instead of 80 m / min).
  • Table 3 a sufficient thread strength of at least 0.4 cN / dtex was no longer achieved with spinning delays less than 0.5 (see Table 3, Examples Nos. 10 and 11).
  • Example 1 Another part of the spinning solution from Example 1 is - as described there - spun into elastane threads with a titer of 3,000 dtex from a 397 perforated nozzle, but changing the fixing conditions of the elastane threads on the heating roller according to Figure 1 a.
  • the elastane threads are run over the heating roller at different temperatures and contact times. Temperature profiles of 230 - 270 ° C are set.
  • the contact times of the threads on the heating roller can be set between approx. 4.7 seconds and approx. 9.8 seconds using different numbers of wraps (4.7 seconds correspond to 17 thread wraps).
  • Table 4 shows that thread skills greater than 0.4 cN / dtex can only be achieved at fixing temperatures from approx. 250 ° C. and contact times of at least 5 seconds (see Table 4, Examples 15 to 17 and 19).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Herstellung von Elastanfäden mit einem Titer von mindestens 2.500 dtex nach dem Naßspinnverfahren und die danach herstellbaren grobtitrigen Elastanfäden mit breitem Querschnitt und niedrigem Restlösungsmittelgehalt beschrieben. Das Verfahren beinhaltet die Schritte: Spinnen einer bis 35 g.-%igen, viskositätsstabilen Elastanlösung in einem Fällbad, Waschen und gegebenenfalls Strecken, Trocknen durch Kontaktheizung, Fixieren, Präparieren und Wickeln der Fäden, wobei die Filamente beim Verlassen des Fällbades um eine Umlenkrolle geführt werden, die knapp oberhalb der Fällbadflüssigkeit liegt, und wobei der Einzelspinntiter maximal 1 % des Wertes vom Endtiter entspricht, der Verzug von 0,5 bis 50 ist, die Temperatur der Kontaktheizung mindestens 220 °C beträgt und die Kontaktzeit der Elastanfäden mindestens 2 Sekunden beträgt.

Description

Elastane mit grobem Titer und Naßspinnverfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Elastanfäden mit einem Titer von mindestens 2.500 dtex nach dem Naßspinnverfahren und die nach dem Verfahren herstellbaren grobtitrigen Elastanfäden mit breitem Querschnitt und niedrigem Restlösungsmittelgehalt. Das Verfahren beinhaltet die Schritte: Spinnen einer mindestens 25 gew.-%igen, viskostitätsstabilen Elastanlösung in ein Fällbad, Waschen und gegebenenfalls Strecken, Trocknen durch Kontaktheizung, Fixieren, Präparieren und Wickeln der Fäden, wobei die Filamente beim Verlassen des Fäll- bades um eine Umlenkrolle geführt werden, die knapp oberhalb der Fällbadflüssig- keit liegt, und wobei der Einzelspinntiter maximal 1 % des Wertes vom Endtiter entspricht, der Verzug von 0,5 bis 50 ist, die Temperatur der Kontaktheizung mindestens 220°C beträgt und die Kontaktzeit der Elastanfäden mindestens 2 Sekunden beträgt.
Elastanfäden sind synthetische Filamentgarne, die als Mono- oder Multifilamente - je nach Verwendungszweck - in dem Titerbereich 11 bis 2.500 dtex hergestellt werden (vergl. F. Fourne: Chemiefasern/Textilindustrie 44/96; Juni 1994, Seite 392). Größere Titer, die mehr oder weniger in den typischen Anwendungsbereich von natürlichen Gummifäden gehen, sind jedoch durchaus interessant, beispielsweise als elastische
Unterbänder für Möbelstoffe oder als Beinabschluß für Wäsche- und Badeartikel sowie für den medizinischen und technischen Bereich.
Der Herstellung von groben Elastantitem nach dem Trockenspinnprozeß sind jedoch durch die Verdampfung des Spinnlösungsmittels im Spinnschacht, technische Grenzen gesetzt. Infolge der hohen Titer von 2.500 dtex und mehr und der kleinen Fadenoberfläche grober Titer, ist es außerordentlich schwierig, genug Spinnlösungsmittel zu verdampfen, um die Fäden verklebungsfrei abziehen zu können. Austretende Tropfen des Spinnlösungsmittels aus dem Spinnschacht führen zu verklebten Fila- menten, die sich nach dem Wickeln auf Spulen nicht mehr einwandfrei von den Spulen abarbeiten lassen. Femer ist es ohne Spinnleistungseinbußen durch Reduzierung der Spinngeschwindigkeit außerordentlich schwierig, ohne weitere kostenintensive Schritte - wie Waschen oder Dämpfen der Elastanfäden - den Gehalt an Restlösungsmittel in den Fäden auf ein Minimum abzusenken
Durch eine niedrigere Spinngeschwindigkeit kann man die Verweilzeit beim Trok- kenspinnen im Spinnschacht erhöhen und den Restlösungsmittelgehalt beispielsweise an Dimethylacetamid (DMAC) reduzieren. Das geht jedoch auf Kosten der Spinnleistung. Auch eine Temperaturerhöhung im Spinnschacht über ein bestimmtes Niveau hinaus ist nicht realisierbar, weil es dann neben Verfärbungen auch zum Erweichen und Schmelzen der Fäden kommen kann. Der Erweichungsbereich von
Elastanfäden liegt je nach Polymerzusammensetzung typischerweise bei 180 - 230°C und der Schmelzbereich bei ca. 250 - 270°C.
Aus diesem Grund sind beim Trockenspinnen von Elastanfäden Fäden mit einem Endtiter oberhalb von 2.500 dtex noch nicht bekannt geworden. Beim Reaktivspinnen nach dem chemischen Spinnverfahren wird über Elastanfäden mit einer Feinheit bis 3.240 dtex (Globe Manufacturing Comp.) und beim Naßspinnen über Elastanfäden mit einem Titer bis 2.464 dtex (Fujibo Spandex) berichtet. Vergleiche P. A. Koch: Faserstoff-Tabellen in Chemiefasern/Textilindustrie, Februar 1979, Seite 100.
Damit Elastanfäden weiter verarbeitet werden können, beispielsweise in der Bandweberei, müssen sie eine bestimmte Mindestfestigkeit aufweisen. Es wird eine Festigkeit von mindestens ca. 0,4 - 0,5 cN/dtex bei groben Titern gefordert, um diesen Ansprüchen zu genügen.
Bei Elastanfäden mit grobem Titer größer als 2.500 dtex ist es jedoch sehr schwierig eine ausreichende Festigkeit zu erzielen, da der höhere Gehalt an Restlösungsmitteln, beispielsweise Dimethylacetamid, die als Weichmacher zwischen den Polymerketten wirken, die Fadenfestigkeit merklich reduziert. Aufgabe der Erfindung war es, Elastanfäden und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu entwickeln, die den oben genannten Anforderungen gerecht werden und insbesondere Elastanfäden mit hohem Endtiter bereitzustellen, die einen niedrigen Gehalt an Restlösungsmittel und eine hohe Festigkeit und eine hohe Restdehnung aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Elastanfäden gelöst, das Gegenstand der Erfindung ist, mit den Verfahrensschritten: Spinnen einer mindestens 25 gew.-%igen, bevorzugt mindestens 30 gew.-%igen, viskostitätsstabilen Elastanlösung in ein Fällbad unter Bildung einer Schar von Filamenten, Waschen und gegebenenfalls Strecken, Trocknen der zusammen- gefassten Filamentschar durch Kontaktheizung, unter Bildung von Elastanfäden, Fixieren, Präparieren und Wickeln der Elastanfäden mit einem Endtiter von mindestens 2.500 dtex, bevorzugt von 3.500 dtex bis 20.000 dtex, besonders bevorzugt von 4.000 dtex bis 15.000 dtex, wobei die Filamente beim Verlassen des Fällbades um eine Umlenkrolle geführt werden, die knapp oberhalb der Fällbadflüssigkeit angeordnet ist, und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß
a) der Einzelspinntiter der Filamente maximal 1 % des Wertes vom Endtiter der
Fäden beträgt,
b) der Verzug der Fäden von 0,3 bis 50, bevorzugt von 0,5 bis 50 ist,
c) die Temperatur der Kontaktheizung mindestens 220°C, bevorzugt mindestens 230°C, insbesondere mindestens 250°C, insbesondere bevorzugt mindestens 260°C beträgt und
d) die Kontaktzeit der Elastanfäden mit dem Heizmittel der Kontaktheizung mindestens 2 Sekunden, bevorzugt mindestens 3 Sekunden, insbesondere mindestens 5 Sekunden beträgt. Bevorzugt wird als Kontaktheizung eine Heizeinrichtung mit beheizten Rollen verwendet.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Trocknung der Elastanfäden in einer Heizein- richtung mit einer elektrisch beheizte Rolle erwiesen, die in Kombination mit einer unbeheizten Beilaufrolle verwendet wird.
Die Temperatur an der Oberfläche der Heizrolle sollte insbesondere von 250 bis 280°C, vorzugsweise insbesondere von 260 bis 270°C betragen.
Besonders gute Ergebnisse werden erziehlt wenn bei Verwendung einer Heizrolle die Kontaktzeit der Fäden auf der Heizrolle von 10 bis 30 Sekunden, vorzugsweise von 10 bis 15 Sekunden, beträgt.
Es wurde gefunden, daß man für einen Naßspinnprozeß zur Herstellung von Elastanfäden den Endtiter weit über die bisher bekannte Grenze von 2.464 dtex steigern und dabei eine Fadenfestigkeit von deutlich über 0,4 cN/dtex, bei einer Fadendehnung von über 500 % und einem Restlösungsmittelgehalt kleiner als 0,5 Gew. % erreichen kann, wenn man Elastanfäden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren produziert.
Gegenstand der Erfindung sind auch Elastanfäden mit einem Endtiter von mindestens 2500 dtex, insbesondere von 3.500 dtex bis 20.000 dtex, insbesondere bevorzugt von 4.000 dtex bis 15.000 dtex, und einem bandförmigen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Breite zu Höhe im Querschnitt durch den Faden mindestens 4 : 1, insbesondere mindestens 8 : 1, insbesondere bevorzugt mindestens
10 : 1 beträgt.
Die Elastanfäden weisen insbesondere einen recht niedrigen Restlösungsmittelgehalt auf. Der Restlösungsmittelgehalt der Fäden ist bevorzugt bei einem Endtiter bis 5000 dtex kleiner als 1,0 Gew. %, vorzugsweise kleiner als 0,5 Gew %, insbesondere kleiner als 0,3 Gew %. Der Restlösungsmittelgehalt der Fäden ist bevorzugt bei einem Endtiter von 5000 bis 10000 dtex kleiner als 2,0 Gew. %, vorzugsweise kleiner als 1 Gew %, insbesondere kleiner als 0,6 Gew %.
Der Restlösungsmittelgehalt der Fäden ist bevorzugt bei einem Endtiter von mehr als 10000 dtex kleiner als 3,0 Gew. %, vorzugsweise kleiner als 1,5 Gew %, insbesondere kleiner als 1 Gew %.
Die bevorzugten Elastanfäden weisen eine Fadenfestigkeit von mindestens 0,4 cN/dtex, vorzugsweise mindestens 0,5 cN/dtex auf.
Bevorzugte Elastanfäden haben eine Fadendehnung von mindestens 500 %, vorzugsweise mindestens 550 %.
Besonders interessant sind Elastanfäden, die einen bandförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Breite der Fäden im Querschnitt größer als 1,5 mm, vorzugsweise größer als 2 mm ist. Die Dicke der Fäden, die einen bandförmigen Querschnitt aufweisen, ist im Querschnitt größer als 0,1 mm, vorzugsweise größer als 0,2.
Wie in den einzelnen Beispielen noch gezeigt wird, sind die geschilderten Parameter des erfindungsgemäßen Verfahrens einzuhalten, um auch einen kontinuierlichen Fadenlauf bei guten Fadendaten zu erzielen
Steigt beispielsweise der Einzelspinntiter (EST) der Filamente weit über 1 % des
Wertes vom Endtiter der Elastanfäden an, so können Fadenabrisse auf der Heizrolle resultieren (vergl. Tabelle 2, Beispiel 9). Bei weiterer Erhöhung des Einzelspinntiters lassen sich die Fäden nicht mehr auf der Heizrolle anlegen, da es zu ständigen Fadenbrüchen auf der Heizrolle kommt (vergl. Tabelle 3, Beispiel 10). Um eine Fadenfestigkeit von mindestens 0,4 cN/dtex zu erreichen, sollte der Verzug mindestens 0,5 betragen. Bei niedrigerem Verzug erhält man unter Umständen nicht die gewünschte Fadenfestigkeit (vergl. Tabelle 3, Beispiele 11 und 12). Ebenso spielt die Fixiertemperatur und die Kontaktzeit der Fäden auf der Heizrolle eine wesent- liehe Rolle für die Fadenfestigkeit und den verbleibenden Restlösungsmittelgehalt bei den grobtitrigen Elastanfäden.
Wie man der Tabelle 4 entnehmen kann, wird für Elastanfäden mit einem Titer von 3.000 dtex, selbst bei 260°C Fixiertemperatur und einer Kontaktzeit unterhalb 5 Sekunden unter Umständen noch nicht eine optimale Fadenfestigkeit erreicht (vergl.
Tabelle 4, Beispiel 20). Erst bei einer Kontaktzeit ab ca. 5 Sekunden und einer Fixiertemperatur von mindestens 250°C wird dann eine Fadenfestigkeit von 0,4 cN/dtex und mehr erzielt (vergl. Tabelle 4, Beispiel 19). Bei gröberen Titern als 3.000 dtex muß die Kontaktzeit der Elastanfäden auf der Heizrolle sowie gege- benenfalls auch die Fixiertemperatur ggf. erhöht werden, um eine besondere Fadenfestigkeit zu erreichen. So sind beispielsweise für den Titer 7.381 dtex 14,8 Sekunden Kontaktzeit bei Fixiertemperaturen von 260/265/270°C für die Zonen 1 - 3 der Heizrolle erforderlich, um eine Fadenfestigkeit von 0,67 cN/dtex zu erhalten (vergl. Beispiel 1 und Tabelle 4, Beispiel 21).
Im allgemeinen kann man die Fixierung der Elastanfäden über ein oder auch zwei elektrisch beheizten Rollenpaaren z.B. gemäß einer Anordnung wie in den Figuren la - ld der Offenlegungsschrift DE 195 04 316 vornehmen. Im vorliegenden Fall hat sich besonders die Anordnung gemäß der Figur 1 a aus DE 195 04 316 mit einer elektrisch beheizten Rolle und einer verstellbaren Beilaufrolle, als besonders vorteilhaft erwiesen. Zur Einstellung der Temperaturprofil-Fahrweise auf der Heizrolle, verwendet man vorzugsweise Galetten mit Strahlungsheizelementen und verstellbaren Abdeckungen, wie sie grundsätzlich in der Technik bekannt sind.
Es ist wichtig, daß das Verstrecken der Elastanfäden zwischen Waschen und Trocknen der Fäden geschieht. Andernfalls wird ungleichmäßiges Fadengut mit Qualitäts- minderung, Titerschwankungen, d.h. einer Erhöhung des Variationskoeffizienten bei Titer, Festigkeit und Dehnung beobachtet.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise Elastanpolymerisate mit mindestens 85 Gew. % an segmentierten Polyurethan verwendet.
Segmentierte Polyurethane sind beispielsweise solche auf Basis von Polyethern, Polyestern, Polyetherestem, Polycarbonaten oder Mischungen davon.
Verwendung finden die erfindungsgemäßen Elastanfäden sowohl im textilen als auch im nichttextilen Bereich beispielsweise als elastische Unterbänder für Möbelstoffe oder als Beinabschluß für Wäsche- und Badeartikel, sowie für Artikel aus dem medizinischen und technischen Bereich, z.B. Einweghygieneartikel, insbesondere Einwegwindeln.
In den nachfolgenden Beispielen wird als Parameter unter anderem auch der Einzelspinntiter angegeben.
Der Einzelspinntiter (EST) errechnet sich wie folgt:
EST = F x K x 0,94 x 100 (dtex) AxZ
F = Fördermenge (ccm/min) K = Konzentration der Spinnlösung (Gew. %)
A = Fällbadgeschwindigkeit (m/min) Z = Anzahl der Düsenlöcher
Der Verzug (V) beim Spinnen ist definiert als Verhältnis von Abzugsgeschwin- digkeit
(A) zu Ausspritzgeschwindigkeit (S) V = A (m/min) S (m/min)
Die Ausspritzgeschwindigkeit (S) ergibt sich zu:
4 x F (m/min) Zxd2xπxl00
F = Fördermenge (ccm/min) Z = Anzahl der Düsenlöcher d = Düsenlochdurchmesser (cm)
Die Abzugsgeschwindigkeit (A) entspricht der Geschwindigkeit der Fäden nach Verlassen der Heizrolle.
Die folgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Prozentangaben beziehen sich - falls nicht anders vermerkt - auf das Gewicht der fertigen Elastanfäden.
Die Bestimmung der Fadenfestigkeit (in cN/dtex) und der Höchstzugkraftdehnung
(in %) erfolgte in Anlehnung an die Norm DIN 52815, wobei bei den groben Titern die Messung der Fadendaten mit einem Großgerät der Fa. Wolpert, mit einem Meßbereich pro Faden bis 200 Newton, durchgeführt wurde.
Beispiele
Beispiel 1
Eine 29,5 Gew. %ige Elastan-Spinnlösung hergestellt entsprechend Beispiel 7 aus der DE-05 4 222 772 die mit 0,5 % Diethylamin ca. 10 Min bei 140°C vorbehandelt wurde und eine Spinnviskosität von 22 Pa.s gemessen bei 50°C aufwies, wurde aus zwei 397-Lochdüsen mit Düsenlochdurchmessem von 0,1 mm in ein Fällbad mit 25,2 %iger DMAC-Wassermischung von 85°C gesponnen. Die Fäden wurden über einen Fadenhalter in 500 mm Abstand von den Düsen zusammengeführt, über eine
Umlenkrolle, die knapp oberhalb der Fällbadflüssigkeit liegt mit 80 m/min abgezogen, koalesziert und in einem Waschbad mit einem Waschrollenpaar mit einer Anpreßrolle für die Fäden gewaschen und mit 120 m/min Geschwindigkeit über eine Heizrolle fixiert, präpariert und der verzwimte Faden auf einen Wickler aufgespult. Aus der Spinnpumpe, welche die beiden Düsen versorgte, wurden 319,4 ccm/min gefördert. Der Einzelspinntiter (EST) ist 13,9 dtex, was 0,19 % des Wertes vom Endtiter ausmacht. Der Verzug lag bei 1,6.
Der Faden wurde über eine, in unterschiedlich temperierte Zonen unterteilte Heizrol- le mit unbeheizter Beilaufrolle mit den Temperaturen von Zone 1 = 260°C, Zone 2 =
265°C und Zone 3 = 270°C durch 52faches Umschlingen beider Rollen gefahren, was einer Kontaktzeit von 14,8 Sekunden entspricht.
Der erhaltene Elastanfäden vom Endtiter 7381 dtex hat eine Fadenfestigkeit von 0,67 cN/dtex, eine Fadendehnung von 636 % und einen Restgehalt an DMAC-Spinnlö- sungsmittel von 0,16 %. Der Elastanfäden liegt in Form eines geschlossenen Bändchens vor. Die Bändchenbreite beträgt ca. 5 mm und die Bändchendicke liegt bei 0,42 mm. Beispiele 2 - 6 (erfindungsgemäß)
In der folgenden Tabelle 1 sind weitere Beispiele (Nr. 2 - 6) zur Herstellung von grobtitrigen Elastanfäden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammengefaßt. In allen Fällen wurde ein Elastanpolymerisat mit der chemischen Zusammensetzung von Beispiel 1 in DMAC gelöst und eine Spinnlösung - wie dort beschrieben - versponnen. Die resultierenden Fäden wurden - wie in Beispiel 1 beschrieben - gewaschen, fixiert, präpariert und auf einen Wickler aufgespult.
In allen Fällen betrug die Fadenfestigkeit mindestens 0,4 cN/dtex und die Fadendehnung mindestens 500 %. Der Rest DMAC-Gehalt der Fäden lag unter 0,30 Gew. % bezogen auf Polymerfeststoff. Nach Tabelle 1 lassen sich Elastanfäden mit 10.000 dtex und mehr herstellen.
Beispiele 7 - 9
Ein Teil der Spinnlösung aus Beispiel 1 wird - wie dort beschrieben - zu Elastanfä- den von Titer 7.300 dtex versponnen. Anstelle von zwei 397-Lochdüsen wird jedoch nur eine Düse mit 175 - 350 Loch und 0,15 mm Bohrungsdurchmesser eingesetzt. Die Geschwindigkeit im Fällbad betrug 50 statt 80 m/min. Wie man der Tabelle 2 entnehmen kann, treten immer dann Störungen beim Fixierungsprozeß auf der Heizrolle in Form von Fadenbrüchen auf, wenn der Wert des Einzelspinntiters mehr als 1 % vom Endtiter ausmacht (vergl. Tabelle 2, Beispiele Nr. 9 und 10), d.h. wenn der Einzelspinntiter zu hoch wird.
Beispiele 10 - 14
Ein weiterer Teil der Spinnlösung aus Beispiel 1 wird - wie dort beschrieben - zu Elastanfäden von Titer 7.300 dtex versponnen, wobei man jedoch 397-Lochdüsen mit teilweise feinerem Bohrungsdurchmesser (0,08 statt 0,1 mm) verwendet, und mit niedrigeren Geschwindigkeiten im Fällbad spinnt (25 - 40 m/min statt 80 m/min). Wie man der Tabelle 3 entnehmen kann, wurde mit Spinnverzügen kleiner als 0,5 keine ausreichenden Fadenfestigkeit von mindestens 0,4 cN/dtex mehr erzielt (vergl. Tabelle 3, Beispiele Nr. 10 und 11).
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"3 Beispiele 15 - 21
Ein anderer Teil der Spinnlösung aus Beispiel 1 wird - wie dort beschrieben - zu Elastanfäden vom Titer 3.000 dtex aus einer 397 Lochdüse versponnen, wobei man jedoch die Fixierbedingungen der Elastanfäden auf der Heizrolle nach Figur 1 a ändert. Die Elastanfäden werden mit unterschiedlichen Temperaturen und Kontaktzeiten über die Heizrolle gefahren. Es werden Temperaturprofile von 230 - 270°C eingestellt. Die Kontaktzeiten der Fäden auf der Heizrolle lassen sich durch unter- schiedliche Umschlingungszahlen zwischen ca. 4,7 Sekunden und ca. 9,8 Sekunden einstellen (4,7 Sekunden entsprechen 17 Fadenumschlingungen). Aus Tabelle 4 geht hervor, daß man Fadenfertigkeiten größer 0,4 cN/dtex erst bei Fixiertemperaturen ab ca. 250°C und Kontaktzeiten von mindestens 5 Sekunden erreicht (vergl. Tabelle 4, Beispiele 15 bis 17 und 19).
Tabelle 4

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Elastanfäden mit den Schritten: Spinnen einer mindestens 25 gew.-%igen, bevorzugt mindestens 30 gew.-%igen, viskostitätsstabilen Elastanlösung in ein Fällbad unter Bildung einer Schar von Filamenten, Waschen und gegebenenfalls Strecken, Trocknen der zusammengefassten Filamentschar durch Kontaktheizung, unter Bildung von Elastanfäden, Fixieren, Präparieren und Wickeln der Elastanfäden, mit einem Endtiter von mindestens 2.500 dtex, wobei die Filamente beim Verlassen des Fällbades um eine Umlenkrolle gefuhrt werden, die knapp oberhalb der Fällbadflüssigkeit angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
a) der Einzelspinntiter der Filamente maximal 1 % des Wertes vom Endtiter der Fäden beträgt,
b) der Verzug der Fäden von 0,3 bis 50, bevorzugt von 0,5 bis 50 ist,
c) die Temperatur der Kontaktheizung mindestens 220°C, bevorzugt mindestens 230°C, insbesondere mindestens 250°C, insbesondere bevorzugt mindestens 260°C beträgt und
d) die Kontaktzeit der Elastanfäden mit dem Heizmittel der Kontaktheizung mindestens 2 Sekunden, bevorzugt mindestens 3 Sekunden, insbesondere mindestens 5 Sekunden beträgt.
2. Verfahren zur Herstellung von Elastanfäden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktheizung eine Heizeinrichtung mit beheizten Rollen verwendet wird.
3. Verfahren zur Herstellung von Elastanfäden nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heizeinrichtung eine elektrisch beheizte Rolle in Kombination mit einer unbeheizten Beilaufrolle verwendet wird.
4. Verfahren zur Herstellung von Elastanfäden nach einem der Ansprüche 1 bis
3 dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur an der Oberfläche der Heizrolle von 250 bis 280°C, vorzugsweise von 260 bis 270°C beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung von Elastanfäden nach einem der Ansprüche 3 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzeit der Fäden auf der Heizrolle 10
- 30 Sekunden, vorzugsweise 10 - 15 Sekunden, beträgt.
6. Verfahren zur Herstellung von Elastanfäden nach den Ansprüchen 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Endtiter der Elastanfäden von 3.500 dtex bis 20.000 dtex, bevorzugt von 4.000 dtex bis 15.000 dtex, beträgt.
7. Elastanfäden mit einem Endtiter von mindestens 2500 dtex, insbesondere von 3.500 dtex bis 20.000 dtex, insbesondere bevorzugt von 4.000 dtex bis 15.000 dtex, und einem bandförmigen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Breite zu Höhe im Querschnitt durch den Faden mindestens 4 : 1, insbesondere mindestens 8 : 1, insbesondere bevorzugt mindestens 10 : 1 beträgt.
8. Elastanfäden nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Restlösungs- mittelgehalt der Fäden bei einem Endtiter bis 5000 dtex kleiner als 1,0 Gew.-
%, vorzugsweise kleiner als 0,5 Gew %, insbesondere kleiner als 0,3 Gew.-%, ist, daß der Restlösungsmittelgehalt der Fäden bei einem Endtiter von 5000 bis 10000 dtex kleiner als 2,0 Gew.-%, vorzugsweise kleiner als 1 Gew.-%, insbesondere kleiner als 0,6 Gew.-%, ist, und daß der Restlösungsmittelgehalt der Fäden bei einem Endtiter von mehr als 10000 dtex kleiner als 3,0 Gew.-%, vorzugsweise kleiner als 1,5 Gew.-%, insbesondere kleiner als 1 Gew.-%, ist.
9. Elastanfäden nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastanfäden eine Fadenfestigkeit von mindestens 0,4 cN/dtex, vorzugsweise mindestens 0,5 cN/dtex aufweisen.
10. Elastanfäden nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastanfäden eine Fadendehnung von mindestens 500 %, vorzugsweise mindestens 550 % aufweisen.
1 1. Elastanfäden nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden einen bandförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Breite der Fäden im Querschnitt größer als 1 ,5 mm, vorzugsweise größer als 2 mm ist.
12. Elastanfäden nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden einen bandförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Dicke der Fäden im Querschnitt größer als 0,1 mm, vorzugsweise größer als 0,2 ist.
13. Elastanfäden nach einem der Ansprüche 7 bis 12 erhältlich nach dem Naßspinnverfahren.
14. Elastanfäden nach einem der Ansprüche 7 bis 12 erhältlich nach dem Naß- spinn verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
15. Verwendung der Elastanfäden nach einem der Ansprüche 7 bis 14 zur Herstellung von textilen und technischen Waren, insbesondere von Bekleidung und Einweghygieneartikeln.
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