DE1546372A1 - Verfahren zur Flammfestausruestung von Papiermaterial auf Cellulosebasis - Google Patents
Verfahren zur Flammfestausruestung von Papiermaterial auf CellulosebasisInfo
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Description
Verfahren sur Flamrafeetauerüetung von Papiermaterial auf Cellulosebasis
lulosematerial sowie das in diesem Flammschutzmittel
verwendete harzartige Vorkondenaat. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Heretellung von
flammfestern Cellulosematerial» wie Papier» sowie dae
nach diesem Verfahren erzeugte Produkt.
Bei der Imprägnierung von Cellulösenaterial» inefceeondere Papier und Papierprodukten» iet es häufig erwUnacht,
daß die imprägnierten Produkte nioht nur flammfeet sind,
■ondem zuaötaliob eine beträchtliche Festigkeit und
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Steifheit haben und ohne Zerreissen bzw. Bruoh der Fasern gebogen werden können. Beispiele für solche Verwendungearten, in welchen derartige Bigenedhaften des Papiere θ erwünscht sind, sind die verschiedenen Papiersohiohtstoffe sowie nichtgewebtes Textilgut, das als
Unterlage» Isolierung usw. verwendet wird, Papier für Filter in den Luftreinigern von Automobilvergasern, und
dergleichen. Es wurden zwar schon die verschied ens ten Flammschutzmittel vorgeschlagen, die zahlreiche und verschiedene Typen von Bestandteilen enthalten» doch liefern diese .Mittel meietens kein flammfestes Papier mit
den weiterhin erwünschten Festigkeits- und Steifheitseigensohaften.
Es wurde bereits ein Imprägniermittel sum Flammfestausrüsten von Papierprodukten vorgeschlagen, das Tetrahydroxyoethylphosphoniumchlorid, einen Vinyl chlorid-Vinylidenohlorid-Mieohpolymerlatex sowie ein Vorkondensat auf der
Grundlage von Barnstoff und Formaldehyd enthält. Die mit diesem Mittel imprägnierten Papiere und Papierprodukte
sind nicht nur flammabweisend, sondern besitzen darüberhinaus die erwünschten Eigenschaften der Steifheit und
der Beständigkeit gegen Abbiegen ohne Faeerbruch. Dieses Flammschutzmittel ist in der ÜSA-Patensehrift 3 087
beschrieben. Obwohl dieses Flammschutzmittel ein Papier-
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produkt mit ausgezeichneter Flammfestigkeit vw& eehr
gutem Aussehen und guter Beschaffenheit ergibt, hat es
jedoch einige Nachteile.
Ein wesentlicher Haohteil Bind die Kosten des Flammschutzmittels.
Sie einsig flammfestmachende Verbindung in diesem
Mittel ist Tetr^-(hyaroxymethyl)-phoßphoniumchlorl<l.lfi€
zur Flammfestauarüstung von Papier erforderliche Menge
ei.iser '«wMnÄiang ist jedoch verhältnismäßig groß» so daß
dieses Flammschutzmittel für verschieden© Zwecke zu teuer
ist. Weiterhin ist die Satsach® von Bedeutung, daß infolge
der Anwesenheit des Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Miecli·-
poiymerlatex im Flammschutzmittel dieses nur aus einer
wässrigen Lösung auf d&e Papier aufgebracht werden kann«
Dieser Misohpolymerlstex ist nämlich notwendig® wa des
Papierprodukt die gewünechte B©80haffenli®±t %u g@hen. Die
Anwendung einer wässrigen Lösung ist imgtoiatig, Sa im
allgemeinen die Betriebe, welche imprägniertes Papier verarbeiten, keine ausreichenden TroclamBgskapassitaten
haben, um das gesamte Wasser der Lösung aus dem imprägnierten Papier abzutrennen· Weiterhin hat das im Imprägnierverfahren zumeist verwendete Papier aur eine geringe
Haßfestigkeit, so daß das Papier beim Zusammenkommen mit einer wässrigen Lösung sich schwierig handhaben läßt, sehr
leicht reißt oder auseinander*?ällt 0
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Aus diesen Gründer: ist es.sehr erwünscht,, Papier und
Papierprodukte mit einer niohtwäserigen Lösung isu imprägnieren,
ε.Bo einer alkoholischen Lösung, wie Iso~
propanol. Ss ist Jedoch bekannt, daß Polyvinylchlorid
enthaltende IjStioes koagulieren Wmiezi, wenn sie mit
organischen Lösungsmitteln in Berührung kommen» ZeB9
Alkoholen, wie Isopropanol. Dementsprechend war es bislang
nicht Möglich» ein flammfestes Papierprodukt mit
i@r ©rwünschtsE Steifheit t Porosität und Biegsamkeit
vutier V@3?wead"!Hig ©in®r niehtwäSBSigüs Imprägnlsrlösung,
Äie gegebeaeafalle noch Wasser enthältf hersusteilen,
MIn %w®@k ä®T Erfindung ist es defeea?? ein Imprägnieraittel
sos1 Verfügung 211 etellen9 welohee man auf Papier
vuuBl Papierpifodukte ame eiaes? LOsuag aufbringen kaiin, die
©in niehtwä@srlgee LSsungemittel
~fi«itθ^θι? Ιϊ7@ώ£: ie^.Sstfiaeisis ie^ fss ei3£ flaimafestee
d©s? l£^iGij|;£-s^lst sii'1 gi^ss Steifheit "üsd Porosi
tät zur ?@2?t%img 2m steiles,» welch©© Jedoch ßöeh ohne
ies? Fasesa ge
weiter^ 2w©ck äea? lE'fiatiiisg ie*ö ©ss ©in iisues harz-■Sj?tiges
Vor^oadessaat i8ur Yer-iilgwag sm stellen« welches
©le DispergiQasit'feel wirkt tmä iie Eosgulierusg eines PoIy-•^inylhelogssiid
enthaltenden Iiates T@rhindert, wenn dieser
Berührung mit einem organisöhen Is^sungeraittel steht»
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BAD ORIGINAL
SIn weiterer Zweck der Erfindung ist es, ein Flammschutzmittel
zum Imprägnieren von Papier und Papierprodukten
zur Verfugung zu stellen, das aus einer Lösung aufgebracht werden kann, die ein organisches Lösungsmittel
enthält» ohne den Polyviny!halogenid enthaltenden Latex
in dem Flammschutzmittel zur Köagulierung zu bringen.
, .·
Diese und andere Zwecke gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor·
Das Flammschutzmittel der Erfindung enthält ein harzartiges Vorkondensat auf der Grundlage eines Tetra-(hydroxy·
organo)-phosphoniumhaiogenid8t Harnstoff und Formaldehyd
zusammen mit einem Polyvinylhalogenide der vorzugsweise in Form eines Latex vorliegt, und Antimonoxydο Dieses
Flammschutzmittel kann auf Papier oder Papierprodukte
aus einem Medium aufgebracht werden, das ein nichtwässr;ige.s
Lösungsmittel, z.B. einen Alkohol,oder ein Gemisch
von Alkohol und Wasser,enthält. Die Tatsache, daß dieses
Flammschutzmittel aus diesem Medium aufgebracht werden kann ist überraschend, da gewöhnlich ein Polyviny!halogenid
enthaltender Latex in Gegenwart eines alkoholischen Lösungsmittels koaguliert wird. Im vorliegenden
Fall wird jedoch die Köagulierung durch die Verwendung
des harzartigen Vorkondensates auf der Grundlage eines ^etrahydroxyorganophoephoniumhalogenide, Harnstoff und
SAD ORIGiNAL
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Dae erfindungsgemäSe Flammschutzmittel kann ale PoIyvinylhalogenid
Polyvinylchlorid in einer Menge von etwa 2 bis etwa 25 Gew.-Ji enthalten. Bas Polymerisat
wird vorzugsweise in Porm einee Latex verwendet. Das
Flammschutzmittel enthält das harzige Vorkondensat aus einem ϊβtra~(a-hydroxyorgano)-phosphoniumchlorid, insbeson
dere Tetra-(hydroxymethyl^phosphoniumchlorid, Harnstoff
und Formaldehyd in einer Menge von etwa 10 "bis etwa 40 Gew.-^. Vorzugsweise wird dieses Vorkondensat in Form
einer Dispersion verwendet. Das. Antimonoxyd wird in einer Menge von etwa 2 "bis etwa 15 Gew.-^ verwendet« Der Rest
des Flammschutzmittels besteht aus einem Lösungsmittel,
wie Wasser und/oder einem niedrigmolekularen aliphatischen Alkohol, z. B* Isopropanol. Außer den vorgenannten Bestandteilen
kann das Flammschutzmittel noch einen Katalysator zur Beschleunigung der Aushärtung des harzartigen
Vorkondensats und/oüer ein Schutzkolloid und/oder ein Netzmittel enthalten. Diese letztgenannten drei Bestandteile,
d.h. dae Hethmittel, das Schutzkolloid und der
Katalysator Bind im allgemeinen jeweils in einer Menge bis zu etwa 3 Gew.-^ der gesamten Masse vorhanden. Im allgemeinen
liegt der Festetoffgehalt der erfindungsgemäßen Flammschutzmittel im Bereich von etwa 10 bis etwa 55 Gew.-$
Für zahlreiche Anwendungszwecke ist ein Feststoffgehalt von etwa 30 Gew.-^ typisch.
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Das in den arfindungegemäßtn flaiaraedtatfiaitteiB
wendete Tetra-(ft-hydrc-xyorgsao)
besitzt die allgemeine Formel
besitzt die allgemeine Formel
in der R ein Vas e ere t off atom, eine nieärigmolslralare
Alkylgruppe mit 1 Με etwa 6 KoKLenetoffatomen* eine
halogeniert^ nisdrignolfekulare Alkylgvuppe- mit 1 Mb
etwa 6 Kohlenstoffatomen -©ine -gegebenenfalls Ilaloge·
nierte niedrigmolekulaire Alkei^lgruppe ait 1 Ms etwa
6 Kohlenstoffatomen eine gegeläenenfalie kalcgeBierte
AiJylgrttpp© ©it etwa 3 bie etwa 10 Kohlenstoff atomen»
oder eine gegebenenfslle nelogeaiesFte eyeloaliplmtische
Gruppe mit .etwa 5 Mb etwa δ Eobleaetoffatosen
bedeutet. X ist ein fluor»* C&lor-j, Issb» ©äe» "Jo4-:
atOB. Typisoh© Beispiele fite geeignete
organo )-phoepteaiusä»logesiii© slai
phoaphoniwachloriä®
aiumchloriöf
aiumchloriöf
phoniumohlorid
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Tetra-(a-byc(roxymethyi-4-chlorcyolohexyl)-pho8phonluBiohlorld, Tetra-(α-hydroxypropyl)-phoephoniumohlorid,
Tetra^a-hydroxybutylJ-phoephonlumchlorid, Tetra~(a-hydroxy
4-chlorbutyl)-phoephoniuochlorid und deren Gemische.
Der im erfindungegeaHfien Flame ahut«mittel enthaltene
Polyvinylhalogenid-Latex enthält einen größeren Anteil
Polyvinylhalogenid. Der Ausdruck "Polyvinylhalogenid"
bedeutet Polyvinylchlorid und Polyvinylfluorid. Vegen seiner niedrigen Kosten und leichten ZugMngliohkeit
ist das bevorzugte Polyvinylfaalogenid erfindungsgemäß Polyvinylchloride Aue diesem Grunde wird nachstehend
die Srf indung anhand von Polyvinylchlorid erläutert. Dies ist jedoch nur als Beispiel und nicht als Beschränkung aufaufaasen. Obwohl in erster Linie ein Polyvinylhalogenid-Latex erläutert wurde, können selbstverständlich auch andere dispergierbare Formen von Polyvinylhalogeniden verwendet werden» sofern die verwendeten Dispergiermittel, Weichmacher, Lösungsmittel und dergl. sich
weder auf das Flammschutzmittel noch auf das erzeugte Produkt schädlich auswirken und entweder flammabweisend
sind oder entweder bei der Imprägnierung oder bei der nachfolgenden Behandlung abgetrennt werden.
Es können zwar Laticee aus Polyvinylchlorid-MiaohpolymeJtiaaten für das erfindungsgemäße Flammschutzmittel verwendet werden, z. B. Mischpolymerisate aus Vinylchlorid
und Vinylidenchlorid oder Vinylchlorid und Vinylacetat,
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dooh besteht der bevorzugte Latex aus Polyvinylchlorid
allein. Bei Verwendung von Mischpolymerisaten des Vinylchlorids mit anderen Verbindungen soll das Vinylchlorid
in einer Menge von mindestens etwa 50 Gew.-^ des Mischpolymerisates vorliegen. Im allgemeinen werden Mischpolymerisate, die größere Mengen Vinylchlorid enthalten
bevorzugt, 2,B. Mischpolymerisate mit mindestens 70 bis
80 Gew.-96 Vinylchlorid. Der erfindungsgemäß bevorzugte
Latex besteht aus Polyvinylchlorid mit einem Gehalt von etwa 50 Gewo"/ !feststoffen. Ss können jedoch auch Laticee
mit größerem oder geringerem Feststoffgehalt ebenfalls .
verwendet werden, ohne das- erfindungsgemäße Flammschutzmittel abträglich zu beeinflußen.
Das harzartige Vorkondensat aus Tetra-(hydroxymethyl)-phosphoniumehlorid, Harnstoff und Formaldehyd kann hergestellt
werden, indem man Formaldehyd (im allgemeinen als 37^ige
lösung) in einem geeigneten Reaktionsbehälter vorlegt, der mit einem Rührwerk versehen ist. Anschließend werden
Triäthanolamin und Harnstoff in dieser Reihenfolge in d en
Reaktionsbehälter gegeben. Nachdem der Harnstoff in Lösung gegangen ist, wird das Tetra-(hydroxymethyl)-phosphoniumchlorid in den Reaktionsbehälter gegeben und anschließend
ein niedrigmolekularer Alkohol 1 wie Methanol oder Isopropanol zugesetzt. Während der Zugabe des Harnstoffes zum
Reaktionsgemisch fällt die Temperatur um etwa 10 bis 150C*
lach der Zugabe des fetra^hydrQxymethyl)-phoBpfeönittiß=-
f»
Chlorids und des Alkohols steigt die Temperatur um etwa
200C an, danach erfolgt eine schwach exotherme Reaktion,
die bei einem isolierten Reaktionsbehälter die lempera-
tur dee HeaktionsgemisohöS innerhalb von etwa 4 Stunden
um etwa 350C erhöht. Man muß darauf achten, daß eine
exotherme Reaktion erfolgt. Wenn die Anfangstemperatur
zu niedrig ist und keine exotherme Reaktion erfolgt t
polymerisiert der nichtumgesetzte formaldehyd und f ällt
aus. Dementsprechend kann es in einigen Fällen notwendig
sein Wärme zuzuführen, um die Reaktion in Gang zn bringen.'
Die Kondensationsreaktion kann durchgeführt werden, indem man die temperatur des Reaktionsgemisches etwa 30
bis 45 Minuten bei etwa 70 bis 800C hält. Andererseits
kann man die Kondensationsreaktion auch durchführen, indem man das Beaktionsgemiscn etwa 5 bis 7 Sage bei einer
Temperatur von etwa 35 bis 400C hält.
Hinsichtlich des Formaldehyds ist darauf hinzuweisen,
daß der Ausdruck "Gesamtmenge an Formaldehyd" sich auf
die Menge Formaldehyd besieht, die tatsächlich als solche zugesetzt wird (im allgemeinen in Form einer 37#igen Lösung),
sowie die Formaldehydäquivalente, welche im Tetra-(hydroxymethyl)
-phOBphoniumchlorid vorliegen. Dementsprechend
hängt also die tatsächlich zugesetzte Menge an Formaldehyd zur Herstellung des harzartigen Vorkondensats
von der verwendeten Menge an Tetra*-.{hydroxymethyl)-phospho*
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niumchlorid ab, da die Menge der letztgenannten Verbin»
dung die vorliegenden Formaldehydäquivalente bestimmt o
Im allgemeinen liegt die Menge der Formaldehydäquivalente
im Tetra^ChydroxymethylJ-phoßphoniumchlorid innerhalb
des Bereiches von 15 bis etwa 65 $>
der Gesamtmenge an Formaldehyd, der in dem Flammschutzmittel Torliegen soll.
Bei der Herstellung des harzartigen Vorkondensates soll das Molverhältnis von Harnstoff zu Tetra-(hydroxymethyl)-phosphoniumchlorid
innerhalb des Bereiches von etwa 1-4:1-bis 3:1 liegen. Ein Molverhältnis von etwa 10:1 wird bevorzugt.
Bas Molverhältnis der Gesamtmenge an Formaldehyd zu Harnstoff in dieser Masse soll innerhalb des Bereiches
von etwa 1P5:1 bis etwa 2,5s1 liegen, wobei ein Molverhältnis
von etwa 2:1 besonders bevorzugt ist. Das als Katalysator und pH-Hegler wirkende Triäthanolamin liegt vorzugsweise
in einer Menge im Bereich von etwa 15 bis etwa 3 O
GeWo-#, bezogen auf das Gewicht des Tetra-(hydroxymethyl)«
phosphoniumchlorids vor. Eine bevorzugte Menge von Triäthanolamin
liegt bei etwa 20 Gew<,-#, bezogen auf das Gewicht
des Tetra~{hydroxymethyl)-phosphoniurachlorids·
Schließlich wird dor niedrigmolekulare aliphatische Alkohol, wie Isopropanol, der Masse in solcher Menge zugesetzt?
bis 100 Gew.-^' erreicht sind0 Im allgemeinen liegt die zugegebene Menge des Alkohols im Bereich von etwa 15 bis etwa
Gew,-# der Gesamtmasse, wobei eine Menge von etwa 20 Gewo«$
der Gesamtmasse besonders bevorzugt ist.
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Der ieetatoffgehalt dee VQgrtehfd ft&annten harzartigen
Vorkondensate beträgt vorsugeweise etwa 50 Sew.-56. Ebenso
wie bei dem Polyvinylchlorid enthaltenden Latex können jedoch auch Vorkondensate alt höherem oder geringerm Peststoffgehalt
verwendet werden.
Ale Antimonoxyd kann Jederder »ahlreichen but Verfügung
stehenden typen verwendet w erden, die für Flammschutzmittel
geeignet sind· Wie bereits erwähnt, liegt die Menge dee verwendeten Antimonoxyds im allgemeinen im Bereich
von etwa 2 bis 15 Gew.-^ der gesamten Kasse. Sine Menge
von etwa 6 Gtew.«$ Antimonoxyd ergibt besonders gute Er»
gebniese und wird daher bevorzugte
Beispiele ftir Schutzkolloide, die in den erfindungBgemäs-
sen Flammschutsmitteln verwendet werden können, sind Polyvinylalkohol,
Hydroxyäthylcellulose oder Hydroxymethyloellulose.
Diese Verbindungen liegen im allgemeinen in
einer Menge von etwa 0,05 Gewo-# des Flammaohutzmittele
vor. Sofern jedoch der gesamte FestBtoffgehalt des Flamm-Schutzmittels
20 £ oder weniger beträgt, wird die Menge an Hydroxyäthylcellulose oder einem ähnlichen Schutekolloid
vorzugsweise um mindestens etwa das 2- oder 3-fache erhöht. Der Typ und der Viskositätsgrad des verwendeten
Sohutakolloids hangt natürlioh vom Feststoffgehalt des
Plammsehutzmittels sowie von der gewünschten Viskosität
ab ο Der lyp und die Viskosität des verwendeten Schutekolloids
läßt sich durch einfache Versuohe bestimmen. w -^-
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Beispiele für Härtungskat&lysatoren, die den erfindungsgemäßen Flammsehutzmitteln einverleibt werden können,
sind Citronensäure sowie andere Verbindungen, welche die
Aushärtung des harzartigen Vorkondensate* beschleunigen können· Diese Katalysatoren liegen vorzugsweise in Flammschutzmittel in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 0,2
Gew.-ff. vor und sie werden ία allgemeinen als wässrige
Lösung9 a.B. als 50#ige Lösung: zugegeben. Die gegebenenfalls verwendeten Netzmittel sind, vorzugsweise nicht ionische Netzmittel» z.B. oxyäthylierte Alkylphenole und
dergl.. Diese Verbindungen werden vorzugsweise in einer Menge im Bereich von etwa 1 bis 2 Gew.-^, bezogen auf
das gesamte Flammschutzmittel verwendet. Gegebenenfalls
können noch andere Zusatzstoffe dem Flammschutzmittel
einverleibt werden, z.B. wasserabstoßende Mittel, wie Silicone, Waohsemulsionen und langkettige stickstoffhaltige Komplexe, sofern sie mit den anderen Beetandteilen verträglich sind. Mengen innerhalb des Bereiches
von 0,1 bis etwa 1 Gew.-56 sind typisch.
Je nach dem gewünschten Feststoffgehalt im. Flammschutzmittel können weitere Mengen Lösungsmittel zugegeben
werden. Als Lösungsmittel kann Wasser, verwendet werden. Wenn die Vorteile ausgenutzt werden sollen, die beim Imprägnieren des auszurüstenden Materials mit einem Flammschutzmittel mit verringerten Wassergehalt eintreten,
kann ein nichtwässriges lösungsmittel, z.B. ein Alkohol,
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wie Ieopropanol verwendet werden. Wenn ein Imprägnierbad mit sehr hohem Feststoff gehalt verwendet wird, z.B.
mit einem Gehalt von 50 bis 55 Gew.-jf Feststoffen, kann
die Zugabe eines anderen Lösungsmittels als des Lösungsmittels, das bei der Herstellung des Latex verwendet wurde» nicht notwendig sein·
Zur Herstellung des Imprägnierbadee des erf indungsgemäßen
Flammschutzmittel® wird der Polyvinylchlorid enthaltende Latex zunächst in einen Mischbehälter gegeben und anschließend wird das Schutzkolloid, z.B. Hydroxyäthyloellulose, Eugeeetzt. Hierauf wird unter gutem Rühren das
harzartige Torkondensat aus Tetra-(nydroxymethyl)-phosphoniumchlorid,; Harnstoff und Formaldehyd langsam z\igesetzt. AnaohXieiiand wird das Lösungsmittel, z.B. der Alkohol, langea^ in die gerührte Dispersion eingetragen
und ecaliefllioh,wird das Antimonoxyd in der Kasse dispergiert. Senn wird als Katalysator Citronensäure zugesetzt. Vorzugsweise wird der Katalysator kurz vor der
Verwendung de» Bades zugegeben«
Bei der Imprägnierung von Papier oder Papierprodukten mit diesem Flammschutzmittel erhält man die besten Ergebnisse, wenn man das Papier vollständig in das Bad versenkt und hierauf durch Abquetschwalzen führt. Man kann
jedoch auch Auftragwalzen oder Sprühmethoden anwenden.
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bad
Bei der Anwendung der letztgenannten Aufbringungsmethoden dringt die Lösung aufgrund der abeorbierenden Art
des Papieres in die Faeern im Papier ein· Ist allgemeinen ist es erwünaoht, daß das Papier nach dem Imprägnieren mindestens etwa 20 Gew.-jS Vorkondensat aufgenommen
hat. In zahlreichen Fällen werden höhere Mengen an Torkondensat, z.B. 27 bis 35 Gew.-^ aufgenommen. In einigen
Fällen kann diese Menge sogar 45 Gew,-# betragen.
Nach dem Imprägnieren des Papiers bzw. der Papierprodukte werden diese Trooknunga- und Härtungsbedingungen
unterworfen« um den Alkohol oder ein anderes Verdünnungsmittel aus dem Papier abzutrennen und die Torkondensatkomponente des Flammschutzmittels eu härten. Die irocknungs- und Härtungsbedingungen können je nach der Art
des zu behandelnden Substrats variiert werden. Im allgemeinen genügen etwa 1 bis 5 min Lufttrocknung in Öfen
bei etwa 93 bis 1000C. Diese Temperaturen und Trocknungszeiten können natürlich je nach dem verwendeten Substrat
und dem Feststoffgehalt des Imprägnierbades variiert werden. Das getrocknete Produkt ist weich und biegsam'
und kann entweder unmittelbar nach der Trocknung oder innerhalb eines Zeitraums von e twa 6 Monaten gehärtet
werden.
Bei der Härtung des imprägnierten Papiers oder Papier=*
Produktes kann die Härtung über einen weiten Bereich
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der Zeit und der Temperatur, s.B. während 1 feie 10 nin
bei 135 bis 2050O9 variiert werden. Eine Härtung von
etwa 5 Bin bei 1680C in einem Umluftofen ergibt ausgeseiohnete Ergebnisse» doch kann nan auch Temperaturen
bla herab su etwa 1350C bei Hfetungaselten von 10 min
oder mehr ohne Beeinträohtigung dee Produktes anwenden*
Das Ausmafi der Härtung beeinflußt natttrlioh solohe Elgeneohaften des imprägnierten Papiere» wie Steifheit, Bruchb*w. Falzfestigkeit und die Zugfestigkeit aowie die WasserbestSndigkeit* Dementsprechend laseen sich je nach
den gewUnsohten Eigenschaften dee Papierprodukte β leicht
Variationen bei der Härtung durchführen. Sofern das Papier keiner weiteren Verformung oder Formgebung unterworfen werden muß, kann das imprägnierte Papiergut in
einem einstufigen Verfahren getrocknet und gehärtet werden.
Das nach dem erfindungegeaäaen Verfahren Imprägnierte
und behandelte Papier oder Papierprodukt 1st gekennseiohnet dureh ein© dauerhafte Vlammfestigkelt» hohe Steifheitswerte ohne zu etarke SprSdlgkelt, ausgezeichnete
Zugfeetigkelteeigeneohaften und Beständigkeit gegen Aue»
laugen durch Wasser und die meisten organischen Lösungsmittel. Weiterhin tritt nur ein geringer Verlust dieser
erwünschten Eigenschaften auf» wenn das behandelte Material einer Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit
bis su 100 £ ausgesetzt wird« Es kann zwar eine gewisse
Verringerung der I»uftporosität des behandelten Papiers
209811/0361 sad qrhsinal
oder Fapierproduktee im Vergleich sum unbehandelten Material erfolgen, doch läßt wich diese Schwierigkeit leioht
überwinden und ein Produkt mit jeder gewünschten
Luftporösität herstellen, indem man ein Materini
mit offenerer Beschaffenheit imprägniert.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Es wird einVorkondensat aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
Tetrahydroxymethylphosphoniumchlorid 5 Gew.-^
Triäthanolamin 1 Gew.
Harnstoff 24
(46 Gew.-fS zugegeben in Form
einer 37#igen Formaldehydlöaung)
Der 'ormaldehyd wird in einen geeigneten Reaktor gegeben, der ait einen Rührwerk rereehen iet. Hierauf werden in den Reaktor die Triethanolamin und dann dar Rarnatoff eingetragen, wobei das Reaktionagemieoh fortwährend gerührt wird. Sobald der Hnmetoff in lösung gegangen ist» wird das Tetrnnydroxyaetnylphoephoniuachlorid
augesetzt. Danaoh wird daa Reaktionegeaieoh duroh etwa
30-bis 45-minütigea Erwärmen auf 70 bia 800O kondensiert. Anschließend wird daa Yorkondenaat mit Isopropanol
20 9 8^1/0361 ' ' ■ ' cad
unter Bildung einer Lösung mit einem Feetetoffgehalt
Von etwa 50 Gew.-^i verdünnt. Dieses Produkt ist eine
klareι praktisch farblose Lösung mit einem spezifischen
Gewicht von etwa 1,12 bis 1,13 bei 2O0C.
Bas Verfahren des Beispiels 1 wird unter Verwendung folgender Bestandteile wiederholtt
Tetrahydroxymethylphosphonium- 20 Gewo-s6
ohlorld
zugegeben in Form einer 37^igea F ormaldohydlösung)
Bas erteltene Produkt hat einen Feststoffgehalt von etwa
50 Gew»-# und es ist eine klare, praktisch farblose Lösung mit einem spezifischen Gewicht zwischen 1,12
und 1,13 bei 200O-
Bei spiel 3
Das Verfahren des Beispiele 1 vird unter Verwendung folgender Bestandteile wiederholt«
Tetrahydroxynethylphoephoniumohlorid 7,5 5ew.->
Triäthanolaoin 1,5 (tow·-9t
Harnstoff 23,0 Gew,-fli
sugegeben in Form einer
37J»igtn ForaaldehydlÖeung)
209811/0361
Sas erhaltene Gemisch wird nach Zugabe dee Ieopropylalkohols kondensiert, indem man das Oemisoh etwa 5 bis
7 Tage bei einer Temperatur zwischen 35 und 400O hält. Das erhaltene Produkt hat einen Feststoffgehalt von etwa 50 Gew,-# und es let eine klare, praktisch farblose
Lösung mit einem spezifischen Gewicht zwischen 1,12 und
1,13 bei 2O0O.
nierbad hergestellt:
(50 bis 55# Feststoffe) 15,0
(5$lge Lösung) 1,0 Gew.
Vorkondensat geaäß Beispiel 3
30,0 Oew.
Isopropylalkohol 47t8 Oew·
Antimonoxyd 6,2 Gew.-
Oitronenaäure (50#ig· lösung) 0,21 Gew.
Die Bestandteile werden Ib der gegeigten Reihenfolge sit«
einander vermischt. Zunächst wird der Polyvinylchlorid Latex in das MisohgefUß gegeben, anaohlleSend wird die
Hydroxyäthyloellulose zugesetzt. Hierauf wird das Vorkondensat aus Tetrahydroxymethylphosphoniumchlorid, Harnstoff und Formaldehyd langsam unter gutem Rühren eingetragene Dann wird der Isopropylalkohol langsam in die
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BAD
gerührte Dispersion zugegeben und hierauf das Antimonoxyd· Schließlich wird die Imprägnlerlösung mit dem
Citronensäurekatalysator versetzt.
Bahnen aus Papier für Vergaserluftfllter werden in die
vorstehend genannte Imprägnierlösung versenkt« Die Bahnen werden mit einer schweren Walze ausgequetscht« bia
die Peuohtlgkeitsaufnahme zwischen 180 und 220 £ liegt ο
Hierauf wird das Papier eine Minute bei 930C getrocknet
und 3 bis 10 Minuten bei 135 bis 1770O gehärtet. Die gehärteten Papierbahnen enthalten 30 bis 32 GeW0-£>
Kondensat und sie haben eine Berstfestigkeit von 1,055 kg/cm „
gemessen mit dem Papierprüfgerät nach Mullin. Demgegenüber hat ein unbehandeltes Papier eine Berstfestißkeit
von nur 0,422 kg/cm . Das behandelte Papier ist vollständig flammfest und kann ohne Brechen um 180° gefaltet werden·
Das Verfahren dee Beispiels 4 wurde unter Verwendung folgender Bestandteile wiederholt:
(50 bis 55$ Feststoff^ 5 Gew*~?&
( 5#ige Lösung) 1,0 Gewe-#
Vorkondenoat gemäß Beispiel 3 40 (Jew--?i
BAD 209811/0361
Antimonoxyd 2
Citronensäure (5O?»ige
Lösung) 0,2 öew,-5&
Das Vergaserluftfilterpapiar wurde mit der vorstehenden
Imprägnierlüaung getränk s, getrocknet und gehärtet. Beine
Beratfestigkeit, Flammbesfcändlgkeit und Falzfestigkeit
ohne Brechen war mit dera im vorhergehenden Beispiel hergestellten
Produkt vergleichbar«»
Bas Verfahren des Beispiels 4 wird unter Verwendung folgender
Bestandteile wiederholt: Polyvinylchlorid-Latex 25 ffew.-#
(50 bis 55# Feststoff
Hydroxyäthyicellulöse
(5#ige Lösung) 1,0 Gew,-#
Vorkondenaat gemäQ
Beispiel 3 Isopropylalkohol 43t
Antiaonoxyd Citronensäure (5O5^ige
Lösung) 0,2
Bas mit der vorstehend genannten Iraprügnlerlösung behandelte,
getrocknete und gehärtete Vergaserluftfilfcerpapier
hat eine Berstfestigkeit· FlammbestUndigkeit und Falzfestigkeit ohne Bruch, die mit der des in Beispiel 4 hergestellten
Produktes vergleichbar ist.
BAD ORiGlNAt
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BelBPJel 7
Das gemäß Beispiel 4 hergestellte imprägnierte Papier wird weiteren Prüfungen unterworfen, um verschiedene
andere Eigenschaften des Papleres zu untersuchen=. Bei
diesen Untersuchungen wurde die Gurley-Steifheit in
zwei Richtungen, der Maschlnonrichtung (Mr) und der Querrichtung
(Qr) geraeosen. In ähnlicher Weise wurdo die
Zugfestigkeit in der Masohlnenrichtung und dar Querrichtung
bestimmt, Die Y/aaserbe3tändigkeit wurde duruh Bestimmung
der Beständigkeit des Papieres bei Absorption
eines Wassertropfons bei Raumtemperatur (kalb) und bei
930O (heiß) bestimmt. Die IiUf'cdurchltiaaigkeit üolgfco
sich durch dl©- Druckzunahme in mm V/asser bei oinsr Luftströmung von 0,068 nr/min. Es wurden folgende Ergebnisse
erhalten:
Qr nach i min Trocknen bei 930C
Qr nach 2. min Trocknen bei 930C Mr nach 1 min Trocknen bei 930C
Mr nach 2 min Trocknen bei 930C
Gehtirtet_i_ | trocken |
Qr | |
Mr | |
Gehärtet. | feucht |
- 1135 | mg |
-1755 | π |
- 2260 | Il |
- 2875 | Il |
2460 | mg |
3735 | Il |
(nach 10 min in Wasser bei 93 bis 100°C? noch heiß
und feucht)
Qr - 500
209811/0361 -
Zugfestigkeit, kg/cm | - 2,03 kg/cm - 3«Ö4 kg/cm |
- 4,5 mm - 4,8 mm |
Qr Mr |
||
WasserbestUndif^köit | - gut - cut |
|
kalt heiß |
Luftdurchlassifjkeit, Druckzunahme in mm WaGseivber~eTCnem Luftstrom von O,068 ra J/rain |
|
unbehaiidelteo Papier behandelten Papier |
Unter Verwendung folgender Bestandteile wird ein Imprägnierbad hergestellts
(50 bis 5596igePeststoffe) 28,8 Gew.-jS
harzartiges Vorkondensat | 209811/0361 | 57,5 | Gew.-36 | - |
gemäß Beispiel 3 | ||||
(50 J& Peststoffe) | ||||
netzmittel (nichtioni | 1,0 | Gqw.-^ | ||
sches oxyäthyliertes | 12,0 | Gew. -56 | ||
Alkylphenol) | ||||
Antimonoxyd | 0,3 | Gew. -4> | ||
Citronensäure (50£ige | ||||
Lösung) | 0,4 | Gew.-96 | ||
Silicon (waseerabstos- | ||||
s end) | ||||
■//.3 ORIGINAL | ||||
Dieoe Bestandteile werden gemäß Seispiel 4 in äer gezeigten Reihenfolge miteinander vermischt. Daa Imprägnierbad hat einen Feststoff gehalt von 55 t 5 #. 44,9 leg
Kraft-Papier wird in einer Geschwindigkeit von 16 bis 18 m/min mit dem Imprügnierbad getränkt. Die SEränkungsdauer "beträgt etwa 15 sek. Das imprägnierte Papier wird
auf mit Dampf beheizten Cylindern getrocknet und nach
dem Aushärten des Vorkondensate hat es einen Kunstharz* gehalt von etwa 27 #. Das Papier wird auf seine flamm«
abweisenden Eigenschaften geprüft und es hat eine Verkohlungelänge von etwa 133 mm, wenn es nach der Prüf«
norm AATCC Methode Nr. 34 geprüft wird. Es weist auch
gute flammabweisende Eigenschaften beim Flammen mit einer Propangasflamme auf. Außerdem ist das behandelte
Papier ausgezeichnet beständig gegen Schimmel und Verwitterung· Das Aussähen des Papieres war nach zweiwöchigem Vergraben in bakterienreiches Boden unverändert.
Ein unbehandeltes Papier war nach der gleichen Zeit vollständig zerfallen. Ähnliche Ergebnisse werden bei einem
behandelten Papier erhalten» das vor dem Versuch in eine
Honigwabenform gebracht wurde.
Verwendung von Latices aus Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid sowie Polyvinylchlorid
und Polyvinylacetat anstelle des Polyvinylchlorid-Latex
wiederholt. Es wurden Vorkondensate verwendet,die an-
209811/0361
original
fltella von Tetra-(hydroxymethyl)-plioephonl«Mo)ilorl<l
Xetra-Chydroxyaethyl)~pbosphoniumbromid, Setra- (hydroayäthyl)-phoephoniumohlorid, Tetra-(a-liydroiy-p-ohlorten-
und Tetra-(a-liydroxybutyl)-pliO8-
phoniumchlorid enthielten; Anateile von leoprcpanol
wurde Wasser als Lösungsmittel verwendet. Se wurden ähnliche Ergebnisse erhalten.
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Claims (1)
- Patentanprüohe1. Flammsohutsmittelv enthaltend ein Yorkondeneat aus einem Tetra-(hydroxyorgano)-phosphoiiiu&halogenid, Harnstoff und Formaldehyd, sowie ein Polyvinylhalogenid und Antimonoxyd.2; Flammsohutsmittel, enthaltend einen Polyvinylhalo genid enthaltenden Latex, ein duroh TJmsetBung eines Tetra-(hydroxyorgano)-phoephoniumhnlogenide mit Harnstoff und Formaldehyd hergestellteβ Vorkondensat und Antimonoxyd·3« FlammeohutBmittel, enthaltend einen Polyvinylchlorid enthaltenden Latex, ein duroh UmsetBung von Tetra-(hydroxynethyl)-phosphoniunchlorid oit Harnetoff undFormaldehyd hergestelltes Yorkondeneat und Antimonoxyd*4· Flammeohutsmittel, enthaltend einen Polyvinylohlorid enthaltenden Latex, ein duroh Umsetzung von Tetra-(hydroxymethyl)-pho8phoniumchlorid mit Harnstoff und Formaldehyd hergestelltes Vorkondensat und Antimonoxyd, wobei die vorgenannten Bestandteile unter Bildung einer etwa IO bis 35 Gew.-j£ Feststoffe enthaltenden Hasse in einem Lösungsmittel dispergiert sind.20981T/03615. Flammschutzmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennseioh.net, daß Aas Lösungsmittel Wasser ist«6· Flamme chut ami tt el nach Anspruch 4, dadurch gekennzei ebnet, daß das Lösungsmittel ein niedrigmolekularer aliphatieeher Alkohol ist.7. Flammschutzmittel, enthaltend einen Polyvinylchlorid-Latex in einer Menge, die genügt, um etwa 2 bis etwa 25 Gew.-^ Polyvinylchlorid in der Masse zur Verfugung zu stellen, ein durch Umsetzung von Tetra-(hydroxymethyl)-phosphoniumchlorid mit Harnstoff und Formaldehyd hergestelltes Vorkondensat in einer Menge von etwa 10 hie etwa 40 Gew.-f6 der Gesamtmasse, Antimonoxyd in einer Menge von etwa 2 bis etwa 15 Gew.-ff der Gesamtmasse, sowie als Rest einen niedrigmolekularen aliphatischen Alkohol·Qi. Flammschutzmittel nach Anspruch 7, gekennzeichn et durch einen Gehalt eines Schutzkolloids und eines Katalysators in einer Menge von jeweils bis zu etwa 3 Gew.-5t der Gesamtmasse.9. Flammschutzmittel nach Anspruch 8, da d u r c h gekennzeichnet, daß das Schutekolloid HydroxyäthylcelluloBe und der Katalysator Citronensäure ist»2098 11/036110· Verfahren but Herstellung eines flammfesten Papiuree, d a d u r ο h gekennzeichnet, daß man das Papier mit dem Flammschutzmittel nach An« Spruch 1 imprägniert und dae erhaltene imprägnierte Papier trocknet, wobei dae Papier etwa 20 bis etwa 45 Gew.-Jt Kondensat aufgenommen hat·11· Verfahren zur Herstellung eines flammfesten Papiers, dadurch gekennzeichnet, daß dae Papier mit dem Flammschutzmittel nach Anspruoh imprägniert und Villas imprägnierte Papier getrocknet wird, wobei das Papier etwa 20 bis etwa 45 Gew.-flf. Kondensat aufgenommen hat.12. Verfahren zur Herstellung eines flammfesten Papiers, dadurch gekennzeichnet, daß man dae Papier mit dem Flammschutzmittel nach Anepruoh 7 imprägniert und das imprägnierte Papier trock net, wobei das Papier etwa 20 bis etwa 45 Gew.-^ Kon densat aufgenommen hat.13. Verfahren zur Herstellung eines Dispersionsmittel für FlamoBohutamittel auf der Grundlage von Tetra-(hydroxyorgano)~phospfc.oniumhalogeniden und Polyvinylhalogenid-Latices in Lösungen, die einen niedrigmolekularen aliphatischen Alkohol enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man Formaldehyd in ein Reaktionsge-2 0 9 811/0361BAD ORIGINALfäß gibt und in der aufgeführten Reihenfolge mit Triäthanolamin. Harnstoff und Tetra-(hyaroxymethyl)~phosphoniumchlorid versetzt und das erhaltene Reaktionsgeinisch kondensiert, wobei das Holverhältnis von Harnstoff zu Tetra-(hydroxymethyl)-phosphoniumehlorid im Bereich von etwa 14:1 bis etwa 3:1 und das Holverhältnis von gesamtem Formaldehyd zu Harnstoff im Bereich von 1,5:1 bis etwa 2,5:1 und die Henge des Triäthanolamine im Bereich von etwa 15 bis etwa 30 Gew<>-# des Tetra-(hydroxymethyl)-phosphoniumchlorids liegto14. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man Formaldehyd in ein Reaktionegefäii gibt, anschließend in der genannten Reihenfolge Triethanolamin, Harnstoff und Tetra-(hydroxymethyl)-phosphoniumchlorid einträgt und das erhaltene Reaktionsgemisch kondensiert, wobei das Holverhältnis von Harnstoff zu T etra-(hydr oxyrae 1»hyl)-phosphoniumohlorid etwa 10:1, das Holverhältnis von gesamtem Formaldehyd zu Harnstoff etwa 2:1 und die Henge des verwendeten Triäthanolamins etwa 20 Gew.-95, bezogen auf öas eingesetzte !Petra-(hydroxy-* me thy1)-phoaphoniumohlorid,beträgt.209811/0361BAD ORIGINAL
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Legal Events
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHZ | Patent of addition ceased/non-payment of annual fee of parent patent | ||
EHZ | Patent of addition ceased/non-payment of annual fee of parent patent |