DE1594915A1 - Process for making fiber material made of cellulose flame-resistant - Google Patents
Process for making fiber material made of cellulose flame-resistantInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flammfestausrüstung von Fasermaterial aus Cellulose unter Verwendung bestimmter Phosphoramidö und Chlormethylphosphonamide.The present invention relates to a method for flame retardant finishing of cellulose fiber material using certain phosphoramides and chloromethylphosphonamides.
Die Amide, besonders die Dialkylamide sowie die 1,2-Alkylenamide der Phosphorsäure und von Alkyl- und Halogenalkylphosphonsäuren sind allgemein als Mittel zur Flämmfestausrüstung von Fäsermaterial aus Cellulose bekannt.The amides, especially the dialkyl amides and the 1,2-alkylene amides of phosphoric acid and of alkyl and haloalkyl phosphonic acids are general as agents for the flame-proofing of fiber material known from cellulose.
Mit Hilfe dieser Mittel, die im allgemeinen durch Erhitzen auf dem Fasermaterial fixiert werden, läßt sich zwar die Brennbarkeit des Fasermaterials beträchtlich herabsetzen, jedoch meistens nur unter Beeinträchtigung anderer erwünschter Eigenschaften, Erwähnt sei beispielsweise die Versprödung und die Neigung zur Vergilbung derart ausgerüsteter Textilien sowie die geringe Waschbeständigkeit einiger dieser bekannten Plammachutzausrüstungen. Dies gilt vor allem für die Verbindungen mit den bis-With the help of these agents, which are generally fixed on the fiber material by heating, the combustibility can be reduced reduce the fiber material considerably, but mostly only with the impairment of other desired properties, For example, the embrittlement and the tendency to Yellowing of textiles finished in this way, as well as the poor wash resistance of some of these known plasma protection finishes. This is especially true for the connections with the previous
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und
her besten/waschbeständigsten Flammschutzeffekten, nämlich Tris-N-aziridinylphosphinoxyd
(Phosphorsäure-trisäthylenamid, APO) und Chlormethylphosphonsäure-bisäthylenamid (APCl)and
best / most wash-resistant flame retardant effects, namely tris-N-aziridinylphosphine oxide (phosphoric acid trisethylene amide, APO) and chloromethylphosphonic acid bisethylene amide (APCl)
CH ClCH9-(O)P/ ^CH ClCH 9 - (O) P / ^
APO APClAPO APCl
welche außerdem im unveränderten, also nichtfixierten Zustand sehr toxisch sind. Die Verwendung anderer Phosphor- und Phosphonamide hingegen, darunter der nicht-toxischen Verbindungen Phosphorsäure-trismethylamid und Chlormethylphosphonsäure-bismethylamid sind zwar die Flammschutzeffekte gut, aber nicht waschbeständig. which are also very toxic in the unchanged, i.e. not fixed, state. The use of other phosphorus and phosphonamides however, including the non-toxic compounds phosphoric acid trismethylamide and chloromethylphosphonic acid bismethylamide the flame retardant effects are good, but not washable.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die Technik um neue Flammschutzmittel für Fesermaterialien aus Cellulose zu bereichern, deren Verwendung bei optimaler und waschbeständiger Flammschutzwirkung mit möglichst geringen nachteiligen Nebeneffekten verbunden ist.The present invention was therefore based on the object of developing new flame retardants for fiber materials To enrich cellulose, its use with optimal and wash-resistant flame retardant effect with the least possible disadvantageous Side effects is connected.
Es wurde gefunden, daß man Fasermaterialien aus Cellulose mit Hilfe von Phosphoramiden oder Chlormethylphosphonamiden in an sich bekannter Weise mit ausgezeichnetem Erfolg waschbeständigIt has been found that cellulose fiber materials can be used with phosphoramides or chloromethylphosphonamides is known to be washable with excellent results
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flammfest ausrüsten kann, wenn man hierzu Gemische von Verbindungen verwendet, die durch, die allgemeinen Formeln I bzw. II definiert sind,Can be made flame-retardant if you use mixtures of compounds used, which are defined by the general formulas I or II,
CH2 /2-nCH 2 /2-n
I III II
worin m alle Werte von 2,7 bis 1,0 und η alle Werte von 1 ,8 bis 1,0 einnehmen kann und wobei diesen Indices die durchschnittliche Häufigkeit der Methylamido- und Äthylenamidogruppen in wägbaren Mengen der trivalenten Verbindung I bzw. der bivalenten Verbindung II entspricht.where m all values from 2.7 to 1.0 and η all values from 1.8 to 1.0 and with these indices being the average Frequency of the methylamido and ethyleneamido groups in weighable amounts of the trivalent compound I or the divalent compound II corresponds.
Die Verbindungsgemische I und II (im folgenden der Einfachheit halber als Verbindungen bezeichnet) sind in bekannter Weise erhältlich, und zwar vorzugsweise durch Umsetzung von je 1 Mol Phosphoroxychlorid bzw. Chlormethylphosphondichlorid mit m bzw. η Mol Methylamin und 3-m bzw. 2-n Mol Äthylenimin in indifferenter organischer Lösung bei Temperaturen zwischen etwa -40 und 400C. Hierbei empfiehlt es sich, das Lösungsmittel, etwa Methylenchlorid, Benzol, Dioxan, Tetrahydrofuran oder Äther vorzulegen und die Beaktionspartner gleichzeitig mit gleichen Geschwindigkeiten im Verhältnis der molaren ZusammensetzungMixtures of compounds I and II (hereinafter referred to as compounds for the sake of simplicity) can be obtained in a known manner, preferably by reacting 1 mole of phosphorus oxychloride or chloromethylphosphone dichloride with m or η moles of methylamine and 3-m or 2-n mol ethyleneimine in an indifferent organic solvent at temperatures between about -40 and 40 0 C. this is, the solvent, such as methylene chloride, benzene, dioxane, tetrahydrofuran or ether is recommended to submit and the Beaktionspartner simultaneously at equal speeds in the ratio of the molar composition
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-4--4-
BAD ORiOiKAi.BAD ORiOiKAi.
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der Verfahrensprodukte hierin einzuleiten. Zur Bindung des bei der Reaktion frei werdenden Chlorwasserstoffs ist ein entsprechender molarer Überschuß Methylamin, Ammoniak oder ein tertiäres Amin mitzuverwenden. Sowohl Methylammoniumchlorid und die Hydrogenchloride der tertiären Amine als auch Ammoniumchlorid sind in den· genannten Lösungsmitteln unlöslich und können hiervon abfiltriert werden. Die Lösung wird sodann - zweckmäßigerweise unter vermindertem Druck- eingedampft, wonach die Verfahrensprodukte als farblose sirupöse Flüssigkeiten zurückbleiben. Damit sie länger unverändert haltbar bleiben, empfiehlt es sich, sie zu verdünnen, etwa mit Wasser, Dioxan oder Dimethylformamid. of the products of the process herein. To bind the at the reaction released hydrogen chloride is a corresponding one molar excess of methylamine, ammonia or a tertiary amine also to be used. Both methylammonium chloride and the Hydrogen chlorides of the tertiary amines as well as ammonium chloride are insoluble in the solvents mentioned and can use them be filtered off. The solution is then - expediently under reduced pressure - evaporated, after which the process products remain as colorless, syrupy liquids. It recommends that they remain unchanged for a longer period of time to dilute them, for example with water, dioxane or dimethylformamide.
Zur Ausrüstung des Cellulosefasermaterials wendet man die neuen Mittel vorteilhafterweise in 5- bis 50-#iger wässriger Lösung (Gewichtsprozente wie im folgenden) an, wobei man die Menge so bemisst, daß das Fasermaterial je nach der gewünschten Stärke des Flammschutzeffektes etwa 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 30 $s seines !Trockengewichtes aufnimmt. Nach dem Trocknen des imprägnierten Fasermaterials fixiert man die Mittel sodann hierauf, durch etwa 2- bis 20-minütiges Erhitzen auf etwa 100 bis 200, vorzugsweise 150 bis 1700C. Im Anschluß daran wird das so ausgerüstete Fasermaterial zur Entfernung unfixierter Mittel wie üblich mit verdünnten wässrigen Alkalihydroxyd- oder Alkalicarbonatlösungen gewaschen.To finish the cellulose fiber material, the new agents are advantageously used in 5 to 50% aqueous solution (percentages by weight as below), the amount being measured so that the fiber material is about 5 to 50, depending on the desired strength of the flame retardant effect. takes up preferably 10 to 30 $ s of its dry weight. After drying, the impregnated fiber material is fixed to the means then thereto, by about 2 to 20 minutes heating at about 100 to 200, preferably 150 to 170 0 C. Subsequently, the thus finished fiber material for removing unfixed means as usual with diluted aqueous alkali hydroxide or alkali carbonate solutions.
909835/139$909835 / $ 139
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Die Mittel I und II, die man auch gemeinsam anwenden kann, sind mit allen anderen Mitteln für Textilausrüstung, insbesondere mit den verschiedensten aminoplastbildenden monomeren, oligomeren und polymeren Verbindungen verträglich und können mit diesen gemeinsam angewendet werden. Im übrigen kann man sich für das erfindungsgemäße Verfahren aller Verfahrensweisen und Vorrichtungen bedienen, die man auch sonst für die Ausrüstung von Fasermaterialien verwendet.The means I and II, which can also be used together, are with all other agents for textile finishing, especially with the most varied of aminoplast-forming monomers, oligomers and polymeric compounds compatible and can be used together with these. Otherwise you can for the method according to the invention use all procedures and devices that are otherwise used for the equipment used by fiber materials.
Als Cellulosefasermaterial seien u.a. Baumwolle, Leinen, Sisal, Hanf, Regeneratcellulose und Holzwolle in Form von Fäden, Fasern, Fasergewirren wie Watte und Vliesen oder in Form von Flächengebilden wie Textilien und Papieren aller Art genannt. Diese Materialien können auch mit anderen, z.B. solchen aus Wolle, Seide, Polyester, Polyamid oder Polyacrylnitril vermiecht sein, wobei die Gesamtflammschutzwirkung indes im großen ganzen dem .Anteil der Cellulose entspricht.Cellulose fiber materials include cotton, linen, sisal, Hemp, regenerated cellulose and wood wool in the form of threads, fibers, tangled fibers such as wadding and fleeces or in the form of flat structures like textiles and papers of all kinds. These materials can also be used with others, e.g. those made of wool, Silk, polyester, polyamide or polyacrylonitrile be mixed, with the overall flame retardant effect, however, on the whole Corresponds to the proportion of cellulose.
Ein Baumwollgewebe wurde in der Weise mit einer 30-#igen wässrigen Lösung einer Verbindung I1, charakterisiert durch m = 2, imprägniert, daß die Menge des bei 160 bis 1700C auf-dem Gewebe fixierten Ausrüstungsmittels etwa 22# des Trockengewichtes des Gewebes betrug.A cotton fabric was impregnated with a 30% aqueous solution of a compound I 1 , characterized by m = 2, in such a way that the amount of finishing agent fixed on the fabric at 160 to 170 ° C. was about 22% of the dry weight of the fabric fraud.
909835/1396 -6-909835/1396 -6-
-6- ' O.Z. 24 521-6- 'O.Z. 24 521
Die hierbei nach DIN 53 096 erzielten Werte für die Plammfestigkeit und die Waschbeständigkeit der Ausrüstung sind in Tabelle 1 zusammengestellt.The flame resistance values achieved in accordance with DIN 53 096 and the wash resistance of the finish are in table 1 compiled.
nicht aus- ausgerüstet mit gerüstet I1 (m=2)not equipped with equipped I 1 (m = 2)
fixierten MittelsAmount Q of on the paser
fixed agent
011 <β Soda) Soda boil washes
011 <β soda)
gemäß DIN 54Q after, three
according to DIN 54
Diese Effekte sind so gut wie bei Verwendung des wesentlich giftigeren APO (m=0).These effects are as good as when using the much more toxic APO (m = 0).
Die Verbindung I1 wurde aus den entsprechenden molaren Mengen Phosphoroxychlorid, Methylamin, Äthylenimin unü Ammoniak (als säurebindendem Mittel) im Laufe von 2 bis 3 Stunden bei -40 bis +3O0C in Methylenchlorid hergestellt. Die Elementaranalyse des salzfreien reinen syrupartigen Produktes entsprach innerhalb der Fehlergrenzen dem molaren Verhältnis der Reaktionspartner. Compound I 1 was prepared from the appropriate molar quantities of phosphorus oxychloride, methylamine, ethyleneimine New York Convention ammonia (as acid acceptor) in the course of 2 to 3 hours at -40 to + 3O 0 C in methylene chloride. The elemental analysis of the salt-free, pure syrup-like product corresponded to the molar ratio of the reactants within the error limits.
9 0 9 8 3 5/1396 -7- 9 0 9 8 3 5/1396 -7-
O.Z. 24 521O.Z. 24 521
Ein Baumwollgewebe wurde in der Weise mit einer 23- bzw. 30* iigen wässrigen Lösung einer Verbindung I", charakterisiert durch m = 1,8, imprägniert, daß die Menge des bei 150 bis 17O0C auf dem Gewebe fixierten Ausrüstungsmittels etwa 15 bzw. 20$ des Trockengewichtes des Gewebes"betrug.A cotton fabric was so impregnated with a 23 or 30 * iigen aqueous solution of a compound I ", characterized by m = 1.8, that the amount of the finishing agent fixed on the fabric at 150 to 170 0 C was about 15 or . $ 20 of the dry weight of the fabric ".
Die hierbei nach DIN 53 096 erzielten Werte für die Flaramfestigkeit und die Waschbeständigkeit der Ausrüstung sind in Tabelle 2 zusammengestellt.The flame resistance values achieved in accordance with DIN 53 096 and the wash resistance of the finish are in table 2 compiled.
gerüstet I" (m=1,8)not equipped with
equipped I "(m = 1.8)
gerüstet I" (m=1,8)not equipped with
equipped I "(m = 1.8)
QSoda*
Q soda
*) Bedeutung vgl; Tabelle 1 *) Meaning cf. Table 1
Biese Effekte sind so gut wie bei Verwendung des wesentlich giftigeren APO (τη = 0).These effects are as good as using the essential more toxic APO (τη = 0).
909835/1396909835/1396
Die Verbindung I" wurde gemäß den Angaben in Beispiel 1 wie die Verbindung I1 hergestellt.The compound I ″ was prepared in the same way as the compound I 1 as described in Example 1.
Ein Baumwollgewebe wurde in der Weise mit einer 23- bzw. igen wässrigen Lösung einer Verbindung I1" , charakterisiert durch m = 1,5, imprägniert, daß die Menge des bei 160 bis 1700C auf dem Gewebe fixierten Ausrüstungsmittels etwa 15- bzw. 18$ des Trockengewichts des Gewebes betrug.A cotton fabric was so impregnated with a 23 or strength aqueous solution of a compound I 1 ″, characterized by m = 1.5, that the amount of the finishing agent fixed on the fabric at 160 to 170 ° C. was about 15 or Was $ 18 the dry weight of the fabric.
Die hierbei nach DIN 53 096 erzielten Werte für die Flammfestigkeit und die Waschbeständigkeit der Ausrüstung sind in Tabelle 3 zusammengestellt.The flame resistance values achieved in accordance with DIN 53 096 and the wash resistance of the finish are shown in Table 3.
nicht aus- ausgerüstet mit nicht aus- ausgerüstet mit gerüstet I"'(m=1,5) gerüstet I·" (m=1,5)not equipped with not equipped with equipped I "'(m = 1.5) equipped I ·" (m = 1.5)
QSoda*
Q soda
*) Bedeutung vgl. Tabelle 1*) For meaning see table 1
Diese Effekte sind so gut wie bei Verwendung des wesentlich giftigeren APO (m = 0).These effects are as good as when using the much more toxic APO (m = 0).
909835/1396909835/1396
-9- O.Z. 24-9- O.Z. 24
Die Verbindung I'" wurde gemäß den Angaben in Beispiel 1 wie die Verbindung I1 hergestellt,The compound I '"was prepared as described in Example 1 as the compound I 1,
Ein Baumwollgewebe wurde in der Weise mit einer 25%igen wässrigen Lögung einer Verbindung II', charakterisiert durch η = Ί, imprägniert, daß die Menge des bei 155 bis 1700O auf dem Gewebe fixierten Ausrüstungsmittels etwa 18$ des Trockengewichts des Gewebes betrug.A cotton fabric was impregnated with a 25% aqueous solution of a compound II ', characterized by η = Ί, in such a way that the amount of finishing agent fixed on the fabric at 155 to 170 0 was about 18% of the dry weight of the fabric.
Die hierbei nach DIN 53 096 erzielten Werte für die Plammfestigkeit
und die Waschbeständigkeit der Ausrüstung sind in Tabelle 4 zusammengestellt.
Tabelle 4 Verkohlungshöhe IcmJThe values for flame resistance and washing resistance of the finish achieved in accordance with DIN 53 096 are summarized in Table 4.
Table 4 Charging height IcmJ
rlicht aus- ausgerüstet mit j gerüstet " II' (n=1)rlicht equipped with j equipped "II '(n = 1)
Einreißlänge, cm
ohne Wäsche *)I.
Tear length, cm
without laundry *)
Wasser bei 60 C"Wash b" with
Water at 60 ° C
Seife/Soda1 time "whites c"
Soap / soda
Seife/Soda3 times hot wash
Soap / soda
Diese Effekte sind so gut wie bei Verwendung des wesentlich giftigeren APCl (n = 0).These effects are as good as when using the much more toxic APCl (n = 0).
909835/1396909835/1396
-10- O.Z. ZAr -10- OZ ZAr
Die Verbindung II' wurde gemäß den Angaben im Beispiel 1 wie die Verbindung I' hergestellt.The compound II 'was prepared as described in Example 1 as the compound I'.
Ein Baumwollgewebe wurde in der !«eise mit einer 24#igen wässrigen Lösung einer Verbindung II", charakterisiert durch η = 1,4» imprägniert, daß die Menge des bei 160 bis 17O0C auf dem Gewebe fixierten Ausrüstungsmittels etwa 18$ des Trockengewichtes des Gewebes betrug.A cotton fabric was impregnated in the! "Else with a 24 # aqueous solution of a compound II", characterized by η = 1.4 ", that the amount of fixed at 160 to 17O 0 C on the fabric finishing agent about 18 $ of the dry weight of the fabric.
Außerdem wurde das Gewebe in analoger Weise in einem weiteren Versuch unter Zusatz von 4$ Hexamethoxymethylmelamin (III) ausgerüstet. In addition, the fabric was finished in a similar manner in a further experiment with the addition of 4 $ hexamethoxymethylmelamine (III).
Die hierbei nach DIN 53 096 erzielten Werte für die Flammfestigkeit und Waschbeständigkeit der Ausrüstung sind in Tabelle 5 zusammengestellt.The flame resistance values achieved in accordance with DIN 53 096 and wash resistance of the finish are summarized in Table 5.
nicht aus- ausgerüstet mit I856 ausgerüstet mit 1 gerüstet II» (n=1,4) II" (n-1.4) und IIInot equipped with I856 equipped with 1 armed II »(n = 1.4) II" (n-1.4) and III
E* nach
3 Kochwäschen brennt durch 11 8 DIN 54011E * after
3 boil washes burns through 11 8 DIN 54011
*) Bedeutung vgl. Tabelle 1*) For meaning see table 1
909835/1396909835/1396
-11- O.Z. 24 521-11- O.Z. 24 521
Diese Effekte sind so gut wie bei Verwendung des wesentlich giftigeren APCl (n = 0).These effects are as good as when using the essential more toxic APCl (n = 0).
Die Verbindung II" wurde gemäß den Angaben in Beispiel 1 wie die Verbindung I1 hergestellt.The compound II ″ was prepared as described in Example 1 in the same way as the compound I 1.
909835/139S909835 / 139S
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