由回收材料制造弹性纤维的方法和设备技术

本发明专利技术涉及使用回收弹性材料，按照干法纺丝或湿法纺丝方法，从纺丝溶液制造弹性丝的方法和装置。所述回收材料可以以任何比例通过混合弹性材料的新鲜溶液任选地进行补充。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用弹性回收材料，通过干法或湿法纺丝方法，自纺丝溶液制造弹性纤维的方法和设备，这些回收材料任选地可以以任何比例混合新鲜的弹性材料的溶液进行补充。目前，弹性纤维主要是通过两种根本不同的方法制造的，即干法纺丝和湿法纺丝的方法。在干法纺丝的方法中，要将聚氨酯溶液的纺丝溶剂，一般是二甲基乙酰胺，从在纺丝室中纺好的纤维里除去，这个操作是用在纺丝室内的热气体和加热纺丝室进行的。在制造弹性纤维的湿法纺丝的方法中，一般要将待纺的弹性材料溶液脱气，然后进行预过滤并转移到纺丝罐中。然后过滤该聚合物溶液，并在任选地再添加添加剂以后，借助于计量泵将该纺丝溶液送到纺丝板处。在比如F.Fourné在1994年6月的44/96年度《化学纤维/纺织工业》(Chemiefasern/Textilindustrie)的p.365或US-A-3,526,689中叙述了这个方法。弹性材料溶液指的是聚氨酯或聚氨酯脲在适当的溶剂如二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺中的溶液，它们一般由刚性链段和柔性链段组成。在聚氨酯(聚氨酯脲)中，一般根据应用目的，加入聚酯二元醇或聚醚二元醇作为柔性链段。一般采用由各种溶液法制备的新鲜纺丝溶液制造弹性纤维。在比如文献US-A-3,428,711中叙述了常用的溶液法。与此相比，在德国专利公开说明书DE43 27 805和DE 42 22 772 A1公开了更好的溶液法。尽管在DE 43 27 805的情况下，从液体反应物料的流开始，将其在一个微波腔式共振器中加热，制备弹性材料溶液，而DE 42 22772叙述了一种用特殊的多级喷嘴反应器制备具有稳定粘度和低凝胶含量的弹性材料纺丝溶液的方法。在1994年6月的《化学纤维/纺织工业》44/96年度p.393的图3中转述了这些复杂制备方法的方案图。迄今已知使用纯回收材料的，即比如已经纺过丝的纤维弹性材料的弹性材料溶液法仅用在很特殊的聚合物配方中。按照加拿大专利CA 771086，可以将由间二甲苯二胺、聚乙二醇和二异氰酸酯制造的斯潘德克斯(Spandex)纱用溶剂溶解、过滤和用通过纺丝板的干法纺丝再加工制成弹性纤维。为了能够溶解，这种纱必须具有线形的聚合物结构。然而一般说来，通常的弹性纱具有呈缩二脲和脲基甲酸酯键形式的网络状的交联结构，结果就不容易形成溶液。在另一个已知的方法中，按照日本专利公开说明书JP-56122836，将固体的弹性块与氯乙醛和强酸如硫酸一起溶解于异丙醇中，形成的溶液进一步被用来制造合成皮革。没有叙述关于弹性纤维的用途。文献DD 143916叙述了通过在链增长反应中添加回收的聚氨酯溶液制备聚氨酯-/聚脲溶液。然而，那种溶液仅适合于合成皮革的生产，不能用于生产弹性纤维。除了这些使用所谓回收材料的方法以外，也知道重新使用原料的方法，即所谓的化学回收的方法(参见E.WeigandPlastverarbeiter 1995 46(2)p.88～92)。在化学回收中，比如通过在压力下采用过热蒸汽进行水解使聚氨酯材料返还为二胺和聚醚多元醇。通过加氢、热解或高温气化提供了其他可能的转换聚氨酯的方法。已经发现，至今没有关于正常的弹性废料比如从纱的制造而来的废料的回收方法，其原因在于如下的事实，即，在所有的溶液法中，必须应用高的溶液温度，通常高于100℃的温度，以将弹性废料制成溶液。然而，在这样的温度下，溶液的粘度增加如此之大，致使无法进行进一步的加工。因为在任何弹性纤维的生产过程中，在生产过程发生故障时，在纺成其他类型和纤度的时候，或者作为发生故障的批次的结果，都以残丝的形式产生废料，而且由于聚合物原料的价格很高，通常达到5.00DM/kg聚合物以上，因此重新使用弹性废料有很大的经济意义。清除这些废丝(无论是倒掉还是烧掉)也是很费钱的，所以提供一种方法，使得能够对弹性废料再次加工，从生态环境的角度看也是很合适的。此目标通过使用弹性回收材料、采用干法或湿法的纺丝方法、自纺丝溶液制造弹性纤维的方法和设备而达到，该方法任选可通过以任何重量比例将新鲜的弹性材料纺丝溶液混合到溶液中，和将脂肪族仲胺，优选二乙胺加到溶液中来实施。本专利技术提供一种方法，使用弹性回收材料的纺丝溶液，任选地添加新鲜的弹性材料溶液，通过干法纺丝或湿法纺丝的方法来制造弹性纤维，该方法的特征在于a)将从弹性材料得到的废料，特别是从弹性纤维得到的废丝切断，特别是切成长度至少0.1mm，优选切断长度为至少1mm，特别优选切断长度为2～10mm，最优选切断长度为3～5mm；b)在纺丝溶剂中加入切割后的弹性材料和基于固体弹性材料含量的0.1～2wt％的脂肪族仲胺；c)将切割的弹性材料、纺丝溶剂和脂肪族仲胺的混合物在60～150℃下加热，同时进行均匀化；d)将得到的均匀弹性材料纺丝溶液进行预过滤；e)任选地添加新鲜的弹性材料溶液，在70～140℃下将弹性材料纺丝溶液以任何的混合比与优选具有同样固体浓度的新鲜弹性材料溶液混合并继续加热；f)将得到的纺丝溶液冷却到不高于70℃，优选50～70℃的温度，再过滤一次；g)最终的纺丝溶液任选地再混合，比如通过搅拌，脱气，然后通过干法纺丝或湿法纺丝的方法纺成弹性纤维。该弹性废料优选由基于聚醚的弹性材料，和基于聚酯的弹性材料，或者包括任何混合比的混合的含聚醚和聚酯的弹性材料废料组成。使用的脂肪族仲胺特别是二乙胺(DEA)，基于固体弹性材料计，其用量优选为0.3～1wt％，特别优选0.5～0.8wt％。在步骤g)最终纺丝溶液的浓度为22～45wt％，优选30～40wt％。优选使用二甲基乙酰胺作为纺丝溶剂。在混合纺丝溶液的情况下，在步骤e)中弹性材料纺丝溶液与新鲜弹性材料溶液的混合进行5～60min。步骤b)和步骤c)一起的总混合时间最好至少10min，优选60～150min，特别优选90～120min。步骤c)的溶液温度最好是80～120℃。在使用废弹性材料溶液和新鲜弹性材料溶液的混合物的情况下，不是在步骤b)，而是在步骤e)在新鲜弹性材料溶液中加入仲胺，尤其是二乙胺是特别有利的，而且该仲胺是以仲胺和新鲜弹性材料溶液的原料配料(Stammansatzes)的形式加入。优选将回收纺丝溶液和新鲜溶液用静态混合器混合在一起，优选在70～140℃，特别优选在100～120℃下进行，混合时间为5～30min，然后将纺丝溶液冷却到50～70℃。回收纺丝溶液的固体含量正比于包括回收纺丝溶液和新鲜弹性材料溶液的总纺丝溶液的固体含量，前者优选为至少10wt％，特别优选为至少20wt％。用湿法纺丝的方法，特别是用纺丝孔直径0.10～0.3mm，优选0.1～0.2mm的纺丝板，能够更有效地将该纺丝溶液纺丝。步骤a)中的弹性材料，优选通过计量/称重装置，优选以1～10kg/min的节律，特别优选3～5kg/min，优选分批加入到在预先制备好的纺丝溶液中的、由搅拌分散器建立的涡流中。本专利技术还提供由按照本专利技术的方法得到的弹性纤维，特别是其纤度为10,000dtex，纤维强度为0.5～0.95cN/dtex，优选为0.7～0.9cN/dtex，撕断伸长率为500～750％，优选550～700％。本专利技术进一步提供实施本专利技术方法的设备，该设备由至少一个带固体物料入口、搅拌器和分散装置的可加热混合罐本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用弹性回收材料的溶液，任选地添加新鲜弹性材料溶液，通过干法纺丝或湿法纺丝的方法制造弹性纤维的方法，其特征在于：ａ）将从弹性材料得到的废料，特别是从弹性纤维得到的废丝切断，特别是切成长度至少０．１ｍｍ，优选切断长度为至少１ｍｍ，特别优选 切断长度为２～１０ｍｍ，最优选切断长度为３～５ｍｍ；ｂ）在纺丝溶剂中加入切割后的弹性材料和基于固体弹性材料含量的０．１～２ｗｔ％的脂肪族仲胺；ｃ）将切割的弹性材料、纺丝溶剂和脂肪族仲胺的混合物在６０～１５０℃的温度下加热，同时进行均 匀化；ｄ）将得到的均匀弹性材料纺丝溶液进行预过滤；ｅ）任选地添加新鲜的弹性材料溶液，在７０～１４０℃下将弹性材料纺丝溶液以任何的混合比与优选具有同样固体浓度的新鲜弹性材料溶液混合并继续加热；ｆ）将得到的纺丝溶液冷却到不高于７０℃ ，优选５０～７０℃的温度，再过滤一次；ｇ）最终的纺丝溶液任选再混合，比如通过搅拌，脱气，然后通过干法纺丝或湿法纺丝的方法纺成弹性纤维。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：U雷尼尔，T塞姆，W安德赫根，T赫尔贝茨，H尤达特，
申请(专利权)人：拜尔法斯尔股份有限公司，拜尔公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]