DE2141059A1

DE2141059A1 - Schwerentflammbare faden und filmbil dende Polyester

Info

Publication number: DE2141059A1
Application number: DE19712141059
Authority: DE
Inventors: James Herbert Dr Euka NC Gardner (VStA)
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Priority date: 1970-09-14
Filing date: 1971-08-17
Publication date: 1972-03-16
Also published as: FR2106499A3; IT939414B; US3629365A; NL7112274A; CH549074A; ES395044A1; FR2106499B3; BE772117A; GB1321510A; AT322853B

Description

Wuppertal

Gegenstand der Erfindung sind schwerentflammbare Polyester bzw. Copolyester, die zur Herstellung von Fäden und Filmen geeignet sind.

Bei Bränden hat sich häufig herausgestellt, daß die leichte Entflammbarkeit von Textilien die Ursache oder daß hierauf das schnelle Umsichgreifen eines aus anderen Gründen entstandenen Feuers zurückzuführen war. Besonders leicht entflammbar sind bekanntlich cellulosische Fasern, doch entzünden sich bei höheren Temperaturen auch die meisten synthetischen Fasern. Es ist verständlich, daß in der Chemiefaserforschung große Anstrenungen gemacht werden, dieses Problem zu lösen, d. h. Fasern zur Verfügung zu stellen, die schwerentflammbar sind.

Es wurden viele Untersuchungen angestellt und eine große Anzahl von Verfahren entwickelt, die Entflammbarkeit von Textilien herabzusetzen. Für Baumwolle und Regeneratcellulose sind eine Anzahl von Ausrüstungsmitteln bekannt geworden, die vornehmlich als wäßrige Lösungen auf die Fasern oder die fertigen Textilien

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aufgebracht werden. Unter diesen Behandlungsmitteln seien insbesondere Phosphorverbindungen genannt, die alleine oder auch in Kombination mit Stickstoffverbindungen verwendet worden sind. Beispielsweise wurden wäßrige Lösungen von Phosphorsäure und Harnstoff oder von Vorkondensation dieser beiden Substanzen auf das Textilgut aus Cellulosefasern aufgebracht, die dann anschließend einer Hitzebehandlung unterworfen wurden, wobei eine chemische Fixierung (Bildung von stickstoffhaltigen Phosphorsäureestern der Cellulose) eintritt (Davis, Finlay und Regers, J. Text. Inst. (1949) 839 - 854? Schiffner, Lange, Faserforschung und Textiltechnik (1957) 435 - 443).

Für synthetische Fasern sind derartige Verbindungen und Verfahren infolge der Hydrophobie und der chemischen Indifferenz der Polymeren gegenüber den Behandlungsmitteln bei den angewandten Temperaturen nicht geeignet.

Wenn auch der Flammpunkt der synthetischen Fasern im allgemeinen höher liegt als derjenige der celluloslschen Fasern, so ist es doch erstrebenswert, die Eigenschaften der Polyraerfasern in Bezug auf ihre Schwerentflammbarkeit zu verbessern.

Erfindungsgemäß enthalten die faden- und filmbildenden Polyester ' bzw. Copolyester synergetisch wirksame Zusätze von 1 bis Io-Moll eines fadenbildenden Polyamids und 1 bis Io Mol% eines thermisch stabilen Phqsphinoxyds der allgemeinen Formel

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R - P — R¹

R^M

in der R, R¹ und R" aromatische, aliphatische oder substituierte aliphatische Kohlenwasserstoff-Reste oder deren Ester sind.

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Als faden- und filmbildender Polyester wird Polyäthylenterephthalat bevorzugt, doch umfaßt die Erfindung auch andere Polyester der Terephthalsäure mit aliphatischen oder cycloaliphatischen Glykolen, sowie Copolyester, beispielsweise solche, die einen geringen Anteil von mit Sulfonatgruppen modifizierten Kettengliedern enthalten.

Die als flammhemmende Zusatzmittel zu verwendenden fadenbildenden Polyamide sind insbesondere solche aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure oder aus Caprolactam. Es können jedoch auch andere hochschmelzenden Polyamide oder Copolyamide eingesetzt werden.

Brauchbare Phosphinoxyde sind beispielsweise Triphenylphosphinoxyd, Trioctylphosphinoxyd und bis- (p-Carboxyphenyl)-phenylphosphlnoxyd. Diese Verbindungen und ihre Herstellung werden in J. Am. Chem. Soc. (1952), Seite 4526 - 4529, beschrieben.

Polyamid und Phosphinoxyd werden zweckmäßig gemeinsam zum fertigen Polyester kurz vor dessen Weiterverarbeitung zugesetzt. Man kann jedoch auch in der Weise vorgehen!, daß man das Phosphinoxyd bereits zu einem früheren Zeitpunkt, beispielsweise während der Umesterung oder Polykondensation, einsetzt, während der Zusatz des Polyamids später erfolgt, beispielsweise durch Beimischung zu den Polyesterschnitzeln vor dem Aufschmelzen oder direkt zur Schmalze.

Die flammhemmende Wirkung wird - wie Versuche zeigen - durch das Zusammenwirken von Polyamid und Phosphinoxyd erreicht. Sie geht weit über den Effekt hinaus, der geraessen wird, wenn eine der beiden Verbindungen allein im Polyester anwesend ist.

Beim Zusatz der Verbindungen zu Polyesterschnitzeln oder zur.

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Schmelze ist dafür Sorge zu tragen, daß der Feuchtigkeitsgehalt, sowohl des Polyesters als auch der Zusatzmittel, weitestgehend herabgesetzt wird. Dasselbe gilt auch_r wenn dem Polyester andere Mittel, wie Pigmente, Antioxydantien, Mattierungsmittel usw. zugesetzt werden.

Als besonderer Vorteil ist es anzusehen, daß weder die Eigenschaften des Polyesters selbst, noch dessen Verarbeitbarkeit, noch die ■ Eigenschaften der Verarbeitsprodulcte, wie Fäden oder Filme, durch die Anwesenheit der flammhemmeriden Zusätze beeinträchtigt werden.-Die Polyesterprodukte haben sogar darüber hinaus den Vorteil.einer verbesserten Anfärbbarkeit. Sie lassen sich ohne Carrier oder mit geringeren als üblichen Carriermengen anfärben.

Die flammhemmende Wirkung wird durch Behandlungen des Polyesters bzw. der Polyesterprodukte, etwa durch Färbeprozesse oder Reinigungsverfahren im allgemeinen nicht beeinträchtigt, d. h. sie ist permanent. Es ist jedoch zweckmäßig, durch einige Vorversucho die Beeinflussung der Polyesterprodukte durch die anzuwendenden Behandlungsmittel zu prüfen. Bei der Vielzahl von Farbstoffen, Carriern, Reinigungsmitteln usw. wäre es möglich, daß diese selbst leichter entflammbar sind oder sich mit dem Polyester bzw. den Zusatzmitteln zu lelchtentflammbaren Verbindungen umsetzen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyester wird durch Beispiele im einzelnen erläutert.

1) Polyäthylenterephthalat-Schnitzel werden bei 125° auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als o,21% getrocknet. PoIycaprolactam-Schnitzel werden unter Vacuum bei 9o° ebenfalls einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als ο,25% getrocknet, desgleichen Triphenylphosphinoxyd, wobei Temperaturen von IJ im Vacuum angewandt werden.

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Die trockenen Polyester-Schnitzel werden im Trockner auf etwa 48° abgekühlt. 5 Moi% Polyamid-Schnitzel und 5 Moll Triphenylphosphinojjyd-Pulver werden vermischt und den Polyesterschnitzeln zugesetzt. Man mischt etwa eine Stunde bei 48° in einem Taumeltrockner und granuliert die Polyester-Schnitzel darin unter üblichen Bedingungen bei einer Temperatur von 295 in einem Extruder um. Die entstehenden S.chnitzel haben eine intr. Viskosität von o,89 und einen Feuchtigkeitsgehalt von o,oo3%. Sie v/erden zu Multlfilfäden von 12oo den (68 Einzelfäden) versponnen. Am Garn wird eine intr. Viskosität von o,73 gemessen.

Die Fäden werden in üblicher Weise um das 4,62-fache verstreckt, texturiert und aufgewickelt. Die verstreckten Fäden haben eine Festigkeit von 4,1 g/den, eine Dehnung von 17,2% und einen E- -Modul von 69,7 bei 5% Dehnung. Die Fäden werden gezwirnt und gefacht (3 Z/3 S) und in zwei Stufen bei 74°/2o Minuten und dann bei 19 4° im Autoklaven heißfixiert. Anschließend stellt man unter Verwendung eines Jutegrundgewebes einen Plüschteppich her.

Acht Proben dieses Teppichs wurden einem Flamm-Test unterworfen. Dabei wurde nach den Vorschriften des US-Department of Commerce Standard Procedure DOC FF l-7o .(pill test) verfahren mit folgenden Änderungen:

1. Die Proben wurden in einem Konvektionstrockner mit natürlicher, statt mit Zwangsumwälzung der Luft getrocknet.

2. Die Proben würden über Calciumchlorid anstatt über SiIicagel getrocknet. Alle Proben bestanden den Test.

Es ist überraschend, daß der schwerentflammbare Polyester ohne Verwendung eines Carriers mit Dispersionsfarbstoffen in tiefen Tönen anfärbbar ist. Alternativ kann jedoch auch eine geringere als übliche Carriermenge eingesetzt werden, wenn man dis An-

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färbbarkeit darüber hinaus zu erhöhen wünscht, ohne daß hierdurch die Schwerentflammbarkeit beeinträchtigt v/ird. Die Färbungen sind gut licht- und v/aschbeständig.

2) Ein einfacher Flammtest-Vergleich wurde durchgeführt, indem man einige Fäden aus Polyethylenterephthalat ζusammeηzwirn te und mit einem brennenden Streichholz in Berührung brachte.

A) Polyäthylenterephthalat-Fäden ohne flammhemraenden Zusatz erwiesen sich als leicht entflamrofoar und verbrannten vollständig.

B) Polyäthylenterephthalat-Fäden mit 4 MoIS Polycaprolactam waren entflammbar, doch erlosch die Flamme Io - 15 Sekunden nach dem Entfernen des Streichholzes.

C) Polyäthylenterephthalat-Fäden mit 4 Mol% Triphenylpiioüphinoxyd entzündeten sich ebenfalls; die Flamme erlosch jedoch 1-15 Sekunden nach Entfernen der Flamme.

D) Polyäthylenterephthalat-Fäden mit 4 Mol% Triocty!phosphinoxyd verhielten sich wie die Fäden B.

E) Polyäthylenterephthalat-Fäden mit 4 Mol% Polycaprolactam und 4 Mol% Triphenylphosphinoxyd entzündeten sich in der Streichholzflamme nicht.

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Claims

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Patentanspruch

Sclrwerentflammbare faden- und filmbildende Polyester bzw. Copolyester, gekennzeichnet durch synergetisch wirksame Zusätze von 1 bis Io Hol% eines fadenbildenden Polyamids und 1 bis Io Mol% eines thermisch stabilen Phosphinoxyds der allgemeinen
Formel

r«_ P = ο
R"

in der R, R¹ und R" aromatische/ aliphatisch^ oder substituierte aliphatisch^ Kohlenwasserstoff-Reste oder deren Ester sind.

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