DE2222217C2 - Flammenverzögernde Fasermischung - Google Patents

Description

R R

Il

/RR \ S

Il Il

\XCHCHO4rP— Ο

oder Gemische hiervon, worin

X ein Halogenatom,

R eine Gruppe H, -CH₃ oder -CH₂X, wobei falls einer der Reste R eine andere Bedeutung als H hat, der

benachbarte Rest R die Gruppe H ist,

R' eine Gruppe X, eine Alkyl-, Halogenalkyl-, Alkoxy-, Aryl-, Halogenaryl- oder Arylalkylgruppe,

R" eine Gruppe — H oder -CH₃,

a die Zahlen 0,1 oder 2,

π die Zahlen 1,2 oder 3,

w die Zahlen 0,1,2 oder 3,

y die Zahlen 1.2 oder 3,

ζ die Zahlen 0,1 oder 2

bedeuten und die Summe von y + ζ den Wert 3 hat, dadurch gekennzeichnet,daß nur eine einzige Art der Fasern 2 bis 50 Gew.-% der Phosphorthioatverbindung aufweist und daß 5 bis 95 Gew.-% des Fasergemisches aus der phosphorthioathaltigen Faser bestehen.

2. Flammenverzögernde Fasermischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polymeres aus einem natürlichen Polymeren und das andere aus einem regenerierten oder synthetischen Polymeren besteht.

3. Flammenverzögernde Fasermischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das regenerierte oder synthetische Polymere mit der Phosphorthioatverbindung vereinigt ist.

4. Flammenverzögernde Fasermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das regenerierte Polymere aus Viscosercyon besteht.

5. Flammenverzögernde Fasermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein synthetisches Polymeres mit einem regenerierten, mit der Phosphorthioatverbindung vereinigten Polymeren vermischt ist.

6. Flammenverzögernde Fasermischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das regenerierte Polymere aus Viscosereyon besteht.

Die Erfindung betrifft eine flammenverzögernde Fasermischung aus organischen Polymeren, aufweisend eine Phosphorthioatverbindung der nachstehenden Formeln

/ R R

ι ι

\XCHCHO

\ ^S

4=—?—-

S / R R \
O—P— \OCHCHX/₂

oder Gemische hiervon, worin

X ein Halogenatom,
R eine Gruppe H, —CH3 oder —CH2X, wobei falls einer der Reste R eine andere Bedeutung als H hat, der

benachbarte Rest R die Gruppe H ist,

R' eine Gruppe X, eine Alkyl-, Halogenalkyl-, Alkoxy-, Aryl-, Halogenaryl- oder Aryklkylgruppe,
R" eine Gruppe — H oder—CH3, is

a die Zahlen 0,1 oder 2,
η die Zahlen 1,2 oder 3,
w die Zahlen 0,1,2 oder 3,
y die Zahlen 1,2 oder 3,
/. die Zahlen 0,1 oder 2

bedeuten und die Summe von y + κ den Wert 3 hat.

Seit langen Jahren ist es bekannt, daß polymere Fasern, ganz gleich ob sie von natürlicher, regenerierter oder synthetischer Herkunft sind, hinsichtlich ihrer Entflammbarkeit gefährlich sind. Diese Gefahr ist besonders ausgeprägt im Fall von gemischten Textilmaterialien, und es traten bereits zahlreiche Unglücksfälle und schwere Schädigungen beim Feuerfangen von Kleidungsstücken und Haushaltstextilstoffen auf.

Das Problem der Flammenverzöjjerung von Textilgemischen war Gegenstand von zahlreichen Untersuchungen, beispielsweise Nametz, R. C, Ind. and Eng.Chem, Bd. 62, Nr. 3, März 1970, S. 41—53; Endler, A. S. und Hurwitz, M.L, Amer. Dyestuff Reporter, Bd. 56, Nr. 19, Sept. 11, 1967, S. 23—26; Liggett, R. W, Southern Research Institute Bulletin, Bd. XXI, Nr. 1, 1968, S. 3—6; Leblanc, R. B, Amer. Dyestuff Reporter, Dezember 30, 1968, S. 35-38; Reeves, WA, Mitarbeiter, Textile Chemist & Colorist, Bd. 1, Nf. 17, August 13, 1969, S. 24/365, 366/25,26/367,3bö/27,28/369. Das Problem ist besonders schwierig bei einer Kombination einer verkohlenden Faser, wie Reyon oder BatanwoiK·, und einer schmelzenden Faser, wie einem Polyester oder Nylon. Bei der Entzündung derartiger Kombinationen hält der verkohlte Rückstand auf der Faser die geschmolzene Faser in der Brennzone. Durch diese Ersche'i ung ergibt sich häufig ein stärker entflammbares System, als es mit jeder Faser bei Einzelverwendung beobachtet wird.

Unlängst wurde in American Dyestuff Reporter (24. März 1969, S. 21 —23) berichtet, daß Fasergemische aus einem Polyester, der selbsterlöschend in einem Einkomponententuch ist, brennen, wenn sie mit Baumwolle kombiniert sind, welche mit einem Flammenverzögerungsmittel behandelt wurde. Es wird angegeben, daß Polyester/Baumwolle-Fasergemische lediglich dann flammenbeständig werden, wenn beide Fasern mit einem Flammenverzögerungsmittel behandelt sind.

Eine Vielzahl von Verbindungen wurde zur Verwendung als Flammenvcrzögerungsmitte] vorgeschlagen. Flammenverzögerungsmittel sind beispielsweise in den US-Patentschriften 28 75 229, 28 66 808, 33 24 205, 34 12 052 und 34 71 318 angegeben.

In der DE-OS 20 24 382 sind Phosphorthioate und diese enthaltende flammenverzögernde Massen beschrieben.

Gemäß der Erfindung wird eine flammenverzögernde Fasermischung aus organischen Polymeren, aufweisend eine Phosphorthioatverbindung der vorstehend angegebenen Formeln, geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß nur eine einzige Art der Fasern 2 bis 50 Gew.-% der Phosphorthioatverbindung aufweist und daß 5 bis 95 Gew.-% des Fasergemisches aus der phosphorthioathaltigen Faser bestehen.

Eine besonders bevorzugte Klasse von Phosphorthioatverbindungen sind solche, in welchen y den Wert 3 hat. Diese Verbindungen werden durch die Formel

R R \

.1,

XCHCHOAPS

wiedergegeben, worin R und X die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen.

Die hier eingesetzten Phosphorthioate sind die gleichen wie sie in der DE-OS 20 24 392 beschrieben sind und sie können nach dem in der genannten DE-OS angegebenen Verfahren hergestellt werden.

Typische Verbindungen dieser Art werden in der nachfolgenden Tabelle I angegeben. Ihre Herstellung ist z. B. auch in der CA-PS 8 92 624 und der BE-PS 7 50 612 angegeben.

Tabelle I

Verbindung Nr. Struktur

1 [CH₃(CH₂Cl)CHOtPS

2 (ClCH₂CH₂O)₃PS

3 [(ClCHaCHO]₃PS

4 [(CICHZ)₂CHOI₂P(S)OCH(Ch₂CI)CH₃ + (ClCHzHCHOPS—[OCH(CH₂Cl)CH₃I₂

5 (BrCH₂CH₂O)₃PS

6 [CH₃(CH₂Br)CHO]₃PS

7 44% [(ClCH^CHOtPS

ClCH₂CHO

CH₃
25% [(ClC H₂^C HO]₃PS

19% (ClCHi)₂CHOP(S) /OCHCH₂CU

3% /C1CH₂CHO\PS

I CH₃ J₂

/CICH₂CHOXP

I CH₃ J₃

Rest hochsiedende Produkte

Cl

-OCH₂CH₂OP(S)(OCH₂CHjCI)₂

ei—e y— OCH₂CH₂OP(S)[OCH(CH₂CI)CH₃][OCh-(CH₂CI)₂]

Die Konzentration eines oder mehrerer der Phosphorthioate in den Fasern beträgt vorzugsweise 15 bis 40%. Die Geirische aus den flammenverzögerten Fasern und den nichtflammenverzögerten Fasern enthalten 5 bis 95 Gew.-% des flammenverzögerten Fasermaterials, wobei e^!n Bereich von 15 bis 75% bevorzugt wird, der Rest (85 bis 25%) besteht aus nichtflammenverzögerten Fasern.

Die flammenverzögerten Fasern, welche ein Phosphorthioat enthalten, können auch mit anderen Fasern vermischt werden, welche mit einem anderen Flammenverzögerungsmittel als dem Phosphorthioat behandelt wurden. Eine weitere Art eines Fasergemisches besteht aus dem vorstehenden Fasermaterial und einem nichtflammenverzögarten Fasermater'al.

Das flammenverzögerte Fasermaterial kann als solches als Flammenverzögerungsmittel in Gemischen mit gleichen oder anderen nichtflammenverzögerten Fasern unter Erzielung von im wesentlichen gleichen Ergebnissen verwendet werden, wenn die gleiche Menge an Flammenverzögerungsmittel gleichförmig innerhalb des Fasergemisches verteilt ist.

Die für das Vermischen mit dem flammenverzögerten Fasermaterial geeigneten nichtflammenverzögerten Fasern können regeneriert oder synthetisch sein. Zu den natürlichen Fasern gehören Baumwolle, Cellulose, Papier, Seide und Wolle. Zu den regenerierten Polymeren gehören Viscosereyun und Cuprammoniumreyon. Typische synthetische Fasern umfassen Celluloseester, wie Celluloseacetat, Celluloseacetatbutyrat, Polyurethane, Polyvinylalkohol, Polycarboxamide vom Nylontyp, Caprolactame, Polyacrylnitril, Polyäthylen, Polypropylen und Polyester. Die bevorzugten polymeren Fasern sind Baumwolle, Viscosereyon, Cellulose, Polycarboxamide vom Nylontyp, Caprolactame, Polyacrylnitril, Celluloseacetat, Seide und Modacrylics.

Die nichtflammenverzögerten Polymerfasern der Gemische können frei von Flammenverzögerungsmitteln sein oder können ein Flammenverzögerungsmittel in einer Menge enthalter die unzureichend ist, um irgendeine wesentliche Flammenverzögerung zu erteilen.

Die die erfindungsgemäßen Flammenverzögerungsmittel enthaltenden Fasern können zur Verbesserung des Flammverhaltens der flammenverzögerten Varianten der vorstehend genannten Fasern verwendet werden.

Textilfasergemische können durch jede geeignete Behandlungsstufc, wie Spinnen, Zwirnen, Weben oder Stricken, erhalten werden. Das Vermischen der Fasern kann auch während der Herstellung von nichtgewebten Tüchern bewirkt werden. Es können sämtliche Verfahren, wodurch die Mischungsbestandteile in enge Nachbarschaft züeinandergebracht werden, verwendet werden. Die Gemische können unter Verwendung von einer oder mehrerer der auf der- Fachgebiet üblichen Faserformen unter Einschluß von Einfäden, Fäden, Tauen, Stapeifa-

sern, gesponnenen oder texturierten Garnen unter Bildung des gewünschten flammenverzögerten Endproduktes hergestellt werden.

Die flammenverzögerten Fasergemische können auch durch eine Vorbehandlung eines nichtflammenverzögerten Fasergemisches oder Tuches hergestellt werden, wobei das Phosphorthioat als Flammenverzögerungsmittcl auf einer der Komponentenfasern absorbiert oder fixiert wird.

Flammenverzögerte natürliche oder regenerierte Polymere, insbesondere auf Cellulosebasis, werden in den Fasern bevorzugt.

Die folgenden Beispiele erläutern Fasergemische gemäß der Erfindung:

Vergleichsbeispiel to

Flammeigenschaften von Gemischen von nichtflammenverzögertem Polyester- und Viscosereyon-Garn:
Die Gemische wurden hergestellt durch Flechten (Crochet-Kettenstich) von insgesamt vier 91-cm-Strängen eines handelsüblichen nichtflammenverzögerten Polyestergarnes mit einem Gewicht von 0,37 g/m und/oder einem handelsüblichen nichtflammenverzögerten Viscosereyon-Garn mit einem Gewicht von 0,27 g/m. Jeder Strang wurde zunächst einzeln entzwirnt, so eng als möglich zusammengebracht und vor dem Flechten erneut gezwirnt, um die maximale Vermischung der Einzelfäden zu erzielen. Die auf diese Weise hergestellten Litzen hatten etwa Abmessungen von 5 bis 6 mm Durchmesser und 125 bis 150 mm Länge.
Die Flsmsiisigenschaften jeder Litzenrrossc wijrrlen nach dem nachfolgenden Verfahren bestimmt:
Jede Litzenprobe wurde in eine einzelne Federklammer in der Weise gebracht, daß 5 cm der Litze sich über die Klammer hinaus erstreckten. Das freie Ende des vorstehenden Teils von 5 cm wurde mit einem kleinen Gasbrenner gezündet. Der vorstehende Teil von 5 cm wurde auf sein Flammverhalten in einer oder mehrerer der nachfolgend angegebenen Stellungen untersucht:

Stellung Weg der Flammenausbreilung nach

der Zündung des freien Endes

0° abwärts, 90° zur Waagerechten

45° abwärts, 45" zur Waagerechten

90° horizontal

135° aufwärts,45° zur Waagerechten

180° 90° zur Waagerechten, aufwärts

Die Flamme wurde an die Spitze des freien Endes gebracht, bis die Litze in der Flamme brannte, wozu allgemein 5 bis 10 Sekunden Anwendung des Brenners erforderlich waren. Die Zündflamme wurde dann entfernt. Falls die Flamme zur Klammer weiter fortschritt, wurde die Probe als in dieser Stellung nicht seibst-erlöschend (NSE) betrachtet. Falls die Probe selbsterlöschend (SE) war, bevor die Flamme die Klammer erreichte, wurde sie erneut in der ursprünglichen Weise gezündet. Falls die Probe wiederum selbsterlöschend war, bevor die Klammer nach dieser zweiten Zündung erreicht wurde, wurde die Probe als in dieser Stellung selbsterlöschend (SE) bezeichnet.

Allgemein wurde jede Masse zunächst in der 90°-Stellung untersucht Falls sie bei 90° als nicht-selbsterlöschend gefunden wurde, wurde sie anschließend in den Stellungen von 45° und 0° untersucht. Falls die Probe als selbsterlöschend bei 45° befunden wurde, wurde dies als maximaler Winkel betrachtet, wo die Probe sich selbsterlöschend zeigte und so angegeben. Falls jedoch die erste, in der 90° -Stellung untersuchte Probe selbsterlöschend war, wurde die Masse anschließend in den Stellungen 135° und 180° untersucht. Nach Beendigung des Flammversuches in jeder Stellung wurde das verbrannte Ende abgeschnitten und die Litze erneut in der Klammer eingestellt, so daß ein vorstehender Teil von 5 cm erhalten wurde, der in der neuen Stellung untersucht wurde. w

Es wurde sehr d?rauf geachtet, eine Kräuselung oder Verbiegung der Probe während der freien Brennslufc 7.1 verhindern, wodurch sich natürlich eine Änderung des gewünschten Winkels des Brennweges ergäbe. Dies wurde durch Beibehaltung des geeigneten Brennwinkcls bewirkt, indem das nicht gehaltene Ende der brennenden Probe mit Metallzangen in einem keine Störung mit der fortschreitenden Flammform ergebenden Bereich gehalten wurde.

Zur Klarstellung der Flammeigenschaftsbewertungen in diesem und den folgenden Beispielen sind in der nachfolgenden Tabelle die Flammeigenschaften, wie sie in den Einzelstellungen erhalten wurden und die Gesamtbewertungen angegeben.

JLi. JLiI

Untersuchte .Stellung (Verhallen)	Flammbewertung
90" (NSE),45° (SE)	45
90° (NSE). 45° (NSE)1O" (SE)	0
90" (NSE),45" (NSE)1O" (NSEi)	NSE
90"(SE)*), 135"(NSE)	90
90° (SE), 135° (SE), 180° (NSE)	135
90° (SE), 135° (SE), 180° (SE)	180

*) Eine Ausnahme wurde gemacht, wenn sich eine Probe als selbsterlöschend bei 90° zeigte, jedoch die Selbsterlöschung der Flamme mit einem Abtropfen von brennender Schmelze verbunden war, die durch die Flamme fortgetragen wurde. In diesem Fall wurde die Litze in sämtlichen Stellungen getestet. Falls die Probe bei 0° brannte, erhielt sie die Bewertung NSE, selbst wenn sie bei 90° selbsterlöschend war. Massen, die dieses Verhältnis zeigten, sind so bezeichnet.

_

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Flammenbeständigkeit proportional zu dem für die Flammbewertung ausgewiesenen Zahlenwert variiert. Somit ist die Flammenbeständigkeit am größten bei einem Wert von 180 und am geringsten bei dem Wert NSE.

Die Zusammensetzungen und Flammenbeständigkeitseigenschaften von Litzen aus einem nichtflammenverzögerten Polyester und einem Viscosereyon-Garn, die nach dem vorstehenden Verfahren hergestellt und untersucht wurden, sind nachfolgend angegeben:

Litze Nr. I

NSEd)«=)	NSEd)	SEd)
NSEd)«)	NSEd)	NSEd)
NSEd)«)	NSEd)	NSEd)
NSEd)4	NSEd)	NSEd)
NSE*)-=)	NSEd)	NSEd)

Polyesterstränge 4 3 2 10 Reyonstränge 0 12 3 4

j₀ Gew.-% Polyester 100,0 80,3 56,7 31,2 0,0

Gew.-% Reyon 0,0 19,7 433 68,8 100,0

F' '.mmbewertung bei:

0° Stellung NSE·)

,. 45° Stellung NSE»)

90° Stellung SE¹")

135° Stellung NSE^C)

180° Stellung NSE') NSEd)¹)

a) Probe nicht selbsterlöschend, da brennende Schmelze abwärts läuft und starke Verformung auftritt.

b) Probe selbsterlöschend, da brennende Schmelze abwärts tropft und die Flamme vollständig hinwegträgt.

c) Probe nicht selbsterlöschend, da brennende Schmelze abwärts tropft und lediglich ein Teil der Flamme wegträgt.

d) Probe tropfte oder verformte sich nicht. Eine Verkohlung erfolgte während des Brennens, jedoch wurde beim Nachglühen die Verkohlung verbraucht, nachdem das Brennen aufgehört hatte.

e) Geringes Schmelzen festgestellt, doch kaum Bewegung (Laufen) der Schmelze beobachtet 45

Die vorstehenden Ergebnisse belegen allgemein die beschriebenen Effekte bei Mischungen von thermoplastischen und verkohlenden Fasern. Die anfängliche aus dem Reyon gebildete Verkohlung verhindert ein Tropfen oder Laufen des geschmolzenen Polyesters. Infolgedessen verhindert bei Polyester-Reyon-Gemischen das Reyon ein Selbsterlöschungsverhalten, das mit dem Abtropfen des geschmolzenen Polyesters bei 90° verbunden ist. und der scheinbar stärker entflammbare Polyester verhindert ein normales Selbsterlöschungsverhalten des Reyon in der Stellung 0°.

Beispiel 1

Litzen wurden in der gleichen Weise wie in dem vorstehenden Vergleichsbeispiel aus einem nichtflammenverzögerten Polyestergam nach dem Vergleichsbeispiel und einem Viscosereyon, das verschiedene Mengen des Flammenverzögerungsmittels [(CICH₂)JCHO]₃PS (vorstehende Verbindung 3) dispergiert enthielt, hergestellt . und in der Flamme untersucht.

Die flammenverzögerten Viscosereyon-Fasern wurden hergestellt, indem die Verbindung 3 in die Xanthatspinnlösung unmittelbar vor dem Spinnkopf eingedüst und dispergiert wurde. Nach der Regenerierung der das Flammenverzögerungsmittel enthaltenden Fasern in dem Schwefelsäurebad wurden sie gewaschen, mit Natriumsulfid behandelt, gewaschen und getrocknet.

Nach der Konditionierung der Viscosereyon-Fasern bei 23°C und 50% relativer Feuchtigkeit wurden die Fasern mit dem Polyestergam verflochten.

Die Eigenschaften der flammenverzögerten in diesem oder den anschließenden Beispielen verwendeten Reyonfasern sind nachfolgend angegeben:

zz ZZ zn

Faser Nr.

tex je Faden (den)

Gew.-%^a) [(CICH₂)CiIO]₃PS

Gewicht des Garnes g/m

A B C D E F G H I

0,33	(3)
1,67	(15)
1,67	(15)
1,67	(15)
0,33	(3)
0,17	( 1.5)
1,67	(15)
1,67	(15)
1,67	(15)

7,1
13,1
16,9
22.6
30,2
31,6

0,19
0,34
0,37
0.42
0.33
0,22
0,37
0,34
0.13

a) Konzentration des Flammenverzögerungsmittcls auf der Basis der P- und/oder Cl-Analyse der Faser.

Die Zusammensetzung der Litze und die Ergebnisse beim Flammenversuch sind aus Tabelle 11 zu entnehmen. Ein örtliches Schmelzen wurde bei Reyonkonzentrationen und etwa 10 bis 50% beobachtet. Ein Tropfen der Polyesterschmelze wurde jedoch selbst bei einer so niedrigen Reyonkonzentration wie 10% verhindert. Eine permanente Verkohlung wurde in sämtlichen Fällen gebildet, wobei die Verkohlungsausbeute proportional zu der erhöhten Reyon- und Flammenverzögerungsmittelkonzentration zunahm. Ein kurzzeitiges Nachglühen wurde lediglich bei niedrigen Konzentrationen des Flammenverzögerungsmittels beobachtet.

Aus den in Tabelle Il aufgeführten Gesamtergebnissen zeigt es sich, daß die Flammbewertung des Gemisches hauptsächlich von der Flammenverzögerungsmittelkonzentration in dem Gemisch abhängig war und praktisch vollständig unabhängig von der Flammenverzögerungsmittelkonzentration in der Reyonfaser war. Der tex-Wert der Faser und das Vermischungsausmaß erwiesen sich als nicht besonders signifikant.

Diese überraschenden Ergebnisse zeigen, daß selbsterlöschende (horizontale Stellung), nicht tropfende, nicht nachglühende Polyester-Reyon-Fasern mit Reyon- und Flammenverzögerungsmittelmengen bis herab zu etwa 25% bzw. 6% hergestellt werden können.

Tabelle Il

Flammeigenschaften von Gemischen von flammenverzögertcn Viskosereyon- und nichtflammcnverzögerten Polyester-Fasern

Gemisch	% Flammenverzöge	Gew.-% der Mischungskomponenten	% Flammenverzöge	Flamm
Nr.	rungsmittel (gefunden)	flammen- Polyester	rungsmittel im	bewertung
	in Viskösereyöri	verzöger	Gesamtgemisch
		tes Reyon")

1	0,0
2	7,1
3	13,1
4	16,9
5	7,1
6	7,1
7	30,2
8	22,6
9	13,1
10	7,1
11	16.9
12	13.1
13	7,1
14	16,9
15	22,6
16	13,1
17	30,2
18	7.1
19	30,2
20	22,6
21	165

ο,ο	100	0.0	NSE
11,1 A	88.9	0.78	NSE
10,5 B	89,5	1.38	NSE
10.5 C	89.5	1.77	NSE
25,0 A	75.0	1.78	NSE
333 A	66,7	2,36	NSE
8,6 E	91,4	2.42	0
12,8 D	87.2	2,89	0
23.4 B	76.6	3.06	NSE
50,0 A	50.0	3.55	45
25.0 C	75.0	4.23	45
32.4 B	67,6	4,24	90
75,0 A	25.0	532	90
32.4 C	67,6	5,48	90
27.7 D	72,8	6,15	90
47,7 B	523	6,25	90
22,7 E	813	6,84	90
100,0 A	0,0	7,10	90
27,2 E	72,8	8,20	90
36,7 D	633	830	90
50.0 C	50,0	8,45	90

£.11

Ta'>°lle Il (Fortsetzung)

Gemisch	% Flammenverzöge	Gcw.-% der Mischungskomponenten	Polyester	% Flammcnverzögc-	Flamm-
Nr.	rungsmittel (gefunden)	flammcn-		rungsmiltcl im	bewcrtung
	in Viskosereyon	verzögcr-		Gesamtgemisch
		tes keyon")	26,7
22	13,1	73,3 B	47,2	9,60	135
23	22,6	52,8 D	25,0	Π.9	135
24	16,9	75,0 C	0,0	12,7	135
25	13,1	100,0 B	53,1	13,1	135
26	30,2	46,9 E	23,0	14,2	135
27	2,6	77,0 D	0,0	17,4	180
28	16.9	100,0 C	0,0	16,9	180
29	22.6	100,0 D	22.6	180

a) Mehrfache oderTeilstränge wurden erforderlichenfalls verwendet, um eine konstante Flammenverzögerungsmittel-Reyoneinheit beizubehalten. Stranggewichte von 0,30 bis 0,38 g/0,9144 m ergaben einheitliche Litzenabmessungen.

b) Probe war häufig selbsterlöschend bei 90°. da die brennende Schmelze abtropfte und die Flamme abtrug. Kein Tropfen der Schmelze wurde bei sämtlichen anderen in jeder Tesisteiiung beobachtet.

Beispiel 2

In der gleichen Weise wie in dem Vergleichsbeispiel wurden Litzen aus dem nichtflammenverzögerten Viscosereyon-Garn nach Vergleichsbeispiel und den flammenverzögerten Viscosereyon-Fasern nach Beispiel 1 hergestellt. Die Eigenschaften des verwendeten flammenverzögerten Reyons, die Zusammensetzung der Gemische und die Flammeigenschaften, die nach dem im Vergleichsbeispiel angegebenen Testverfahren bestimmt wurden, sind in Tabelle III aufgeführt.

Die Ergebnisse aus Tabelle III zeigen erneut einen überraschend konstanten Wert der Flammbeständigkeit, der mit einer gegebenen Konzentration des Flammenverzögerungsmittels in dem Gemisch jedoch bei weiten Variierungen in den Verteilungen des Flammenverzögerungsmittels innerhalb des Gemisches erzielt wird. Beispielsweise zeigten die Gemische 15 bis 18 mit einem Gehalt von 7,1 bis 7,6% Flammenverzögerungsmittel die gleiche Bewertung von 90, selbst wenn der tatsächliche Gew.-°/o-Satz der Fäden mit dem Flammenverzögerungsmittel innerhalb des Bereiches von 24 bis 100% variierte. Weiterhin variierte der tex-Wert in diesen Beispielen von 0,17 bis 1,67. Ähnliche Vergleiche ergaben sich auch bei anderen Niveaus der Flammbeständigkeit und der Flammenverzögerungskonzentrationen.

Beispiel 3

Entsprechend dem Verfahren nach dem Vergleichsbeispiel wurden Litzen aus Gemischen der flammenverzögerten Viscosereyon-Faser C nach Beispiel 1 und weiteren handelsüblichen nichtflammenverzögerten Fasern, die nachfolgend angegeben sind, hergestellt:

Faser

Garnfccwichl, g/m

Polypropylen

Nylon

Polyacrylnitril

Polyester

Baumwolle

Viscosereyon

Wolle

0,26 0,45 034 037 0,18 0,27 034

Wie in den vorstehenden Beispielen wurden mehrfache oder Teilstränge jedes Garnes erforderlichenfalls verwendet, um eine gute Einheitlichkeit der Litzenabmessungen und der Vergleichskonzentrationen des flammenverzögerten Reyons und des Flammenverzögerungsmittels in den Gemischen beizubehalten.

Die Zusammensetzungen der Litzen und die erhaltenen Fiammbewertungen entsprechend dem Verfahren nach dem Vergleichsbeispiel sind in Tabelle IV angegeben.

Gemäß Tabelle IV zeigen die Gemische 1 bis 7 die relative Flammbcständigkcit und das Flammvcrhaltcn der nichtflammcnverzögcrlcn Fasern entsprechend diesem Test verfahren. Die ausgezeichnete I-iunimbeständigkcii von Naturwolle ist besonders bemerkenswert.

Während das flammenverzögerte Viscosereyon wirksam sämtliche Gemische bei zwei oder mehr Werten zur Flammenverzögerung brachte, waren große Variierungen der Konzentrationen erforderlich, um äquivalente Flammeigenschaften bei bestimmten Fasergemischen zu erzielen. Dies beruht auf den relativen Unterschiedlichkeiten des eigenen Niveaus der Flammbeständigkeit von verschiedenen Textilpolymeren.

Die Werte des Flammverhalteiis belegen, daß Flammcnvcr/ögerungsmiltcl-Viscoscreyon- Konzentrationen von elwa 25 bis 35 maximal wirksam das Tropfen verhindern und einen verkohllen Rückstand in sämtlichen Gemischen mil thermoplastischen Fasern bilden.

Tabelle HI	% Flammenverzöge-	Gew.-% der Mischungskomponenten	nichtflammen-	% Flammenverzoge-	Flamm-	5	Sr 1 ti
	rungsmittel (gefunden)	flammen	verzögertes	rungsmittel im	bewertung
	im flammen	verzögertes	Reyon	Gesamtgemisch			-
	verzögerten	Reyon")				10
	Viskosereyon		100.0
Flammeigenschaften aus Gemischen von flammen verzögertem Viskosereyon und nichtflammenverzögertem	0,0	0,0	853	0,00	0°
Viskosereyon	7.1	143 A	84,8	1.03	0
Gemisch	13,1	15,2 B	68.8	139	0
Nr.	7,1	31,2 A	853	2,22	0	15
	163	14,5 C	59,6	2,45	0
	7,1	40,4 A	84,7	2,87	45
	22,6	153 D	883	3,46	45
1	30,2	113 E	733	3,46	90	20
2	13,1	26,7 B	42,4	330	45
3	7,1	57,6 A	60,0	4,09	45
4	13,1	40,0 B	68.8	5,25	90
5	163	31,2 C	19,8	5,27	90	25
6	7,1	80,2 A	60,6	5,68	90
7	163	39,4 C	0,0	6,66	90
8	7,1	100,0 A	44,6	7,10	90
9	13,1	55,4 B	76,0	7,25	90	30
10	31.6	24,0 F	66,4	737	90
il	22,6	33,6 D	71,4	7,60	90
12	30,2	28,6 E	42,4	8,64	90
13	16,9	57,6 C	563	9,75	135
14	22,6	43,7 D	663	9.88	SO	35
15	30,2	33,7 E	21,2	10,2	135
16	13,1	78,8 B	60,7	103	135
17	31,6	393 F	0.0	123	180
18	13,1	100,0 B	39,8	13,1	135	40
19	22,6	60,2 D		13.6	135
20			193
21	163	80,5 C	49.4	13.6	180
22	31.6	50,6 F	453	16.0	180
23	30,2	543 E	0.0	16,5	180	45	\
24	16,9	100,0 C	18,0	16.9	180		(
25	22,6	82,0 D	0,0	18,6	180		1
26	22,6	100,0		22,6	180		1 j
27		50
28
29
30
31
32

a) Mehrfache oder Teilstränge wurden erforderlichenfalls verwendet, um eine konstante Flammenverzögerungsmittel-Reyoneinheit beizubehalten. Stranggewichte von OJO bis 0.9144 g/m ergaben einheitliche Litzenabmessungen.

b) Selbsterlöschend hinsichtlich dem tatsächlichen Brennen; beim Nachglühen wurde häufig die Probe aufgebraucht. Ein kurzzeitiges Nachglühen wurde lediglich bei Gemischen mit Flammenverzögerungsmittel-Konzentrationen unterhalb etwa 4% gefunden.

Tabelle IV

22

22 217

Zusammensetzung des Gemisches

% andere

% Flammen

Flamm-

and anderen nichtflammenverzö-

ja

Beispiel 4

kohlen

das verschiedene Phosphorthioate enthielt,

% Flamrnenverzögerungsmittcl

lergestellt.

nach dem Vergleic!

Garngewicht §j

ι % flammen

Faser

verzögerungs

be-wsr-

ja

vorstehenden Verfahren wurden Litzen au;

und die Reyonzusammensetzungen sind nachfolgend angegeber.:

(gefunden)·)

iibeispiel mit f§

g/m I

verzögertes

mittel im

tung

ja

Faserbezeichnung

15,9

Die Flammenverzögerungsmittel j§

1 °37 I

Reyon»)

100,0 Polypropylen

Gemisch

nein

nein

16,1

0,34 I

5

Flammeigenschaften von Gemischen von lilammenverzögertem Viskosereyon \

0,0

100,0 Nylon

0,0

NSE")

Schmelzen Tropfen Ver-

nein

nein

G

16.9

Verbindungs-Nr.

0,42 i

gerten Fasern.

O1O

100,0 Polyester

0,0

NSE")

nein

nein

H

18.1

0.13 I P

Ge-

0,0

100,0 Polyacrylnitril

0,0

NSEb)

nein

etwas

C

1

miscl

0,0

100,0 Baumwolle

0,0

NSE

nein

gering

1

7

10

Nr.

0.0

100,0 Viscosereyon

0,0

NSE

Ja

nein

ja

a)

3

0.0

100.0 Wolle

0,0

0

ja

nein

ja

9

1

0,0

64,7 Polypropylen

0,0

135

ja

nein

gCi-ing

Konzentralion bezogen auf die P- und/oder Cl-Analysc der Rcyonfasern. 10

2

353

78,4 Nylon

536

NSE

ja

nein

etwas

3

21,6

75,0 Polyester

3.65

45

nein

nein

gering

15

4

25,0

73.1 Polyacrylnitril

4,22

45

nein

nein

ja

5

26,9

74,4 Baumwolle

455

45

ja

nein

etwas

6

25,6

68,8 Viscosereyon

433

NSE

etwas

nein

ja

7

31,2

73,2 Wolle

5,28

90

ja

nein

ja

20

IA

26,8

40,8 Polypropylen

453

135

etwas

nein

ja

2A

59,2

54,7 Nylon

10,0

45

gering

nein

ja

3A

453

50,0 Polyester

7,60

90

nein

nein

ja

4A

50,0

47,7 Polyacrylnitril

8,45

90

nein

nein

ja

25

5A

523

49,4 Baumwolle

8.84

90

ja

nein

ja

6A

50,6

57,6 Viscosereyon

855

90

gering

nein

ja

7A

42,4

47,6 Wolle

7,16

135

etwas

nein

ja

IB

52,4

18,6 Polypropylen

8,85

180

gering

nein

ja

2B

81,4

28,7 Nylon

13,7

135

nein

nein

ja

30

3B

713

25,0 Polyester

12,0

135

nein

nein

ja

4B

75,0

233 Polyacrylnitril

12,7

135

nein

nein

ja

5B

76,7

24,4 Baumwolle

13.0

135

nein

nein

ja

6B

755

195 Viscosereyon

12,8

180

+ ein

ja

35

7B

805

233 Wolle

13,6

180

nein

Probe bisweilen selbsterlöschend bei 45 und/oder 90°C. da die gesamte brennende Schmelze abtropfte.

ja

IC

76,7

0,0

13.0

180

nein

ja

2C

100

Flammenverzögertes Viskosereyon C Beispiel I.

16,9

180

nein

Entsprechend den

3C

nein

4C

nein

40

5C

nein

6C

nein

7C

45

8

a)

b)

50

55

60

65

Gemischen von nichtflammenverzögertem g

Viscosereyon nach Beispiel 1 oder nichtflammenverzögerten Polyesterfasern

einem Viscosereyon,

Die Zusammensetzungen der Gemische und die Flammbewertungen sind in Tabelle V angegeben. Die Ergebnisse zeigen keine besonderen Unterschiedlichkeiten in den Flammenverzögerungswirksamkeiten bei nahezu gleichen Konzentrationen in äquivalenten Gemischen. Sämtliche flammenverzögerten Reyonfasern waren praktisch äquivalent hinsichtlich der Verhinderung des Tropfens, des Schmelzens und des Nachglühens.

Tabelle V

Flammeigenschaften aus Gemischen von Viskosereyon mit verschiedenen Flammenverzögerungsmitteln und nichtflammenverzögerten Fasern.

Gemisch Nr.	Gew.-% Flammen- verzögerungs- mittei (gefunden) in Viscosereyon	Zusammensetzung der Gemische % flammen- % anderes verzögertes Reyon	100,0 Polyester 100,0 v. Reyon	% Flammenverzö gerungsmittel im Gemisch	Flamm bewertung
1 2	—	—	68,8 Reyon 70,4 Reyon 58,8 Reyon 673 Reyon	0,0 0,0	NSE*) 0
3 4 5 6	153 16,1 163 18,1	31,2 G 29,2 H 3! ,2 C 32^ I	75.0 Polyester 76,7 Polyester 75,0 Polyester	436 4,70 5 "5S 530	90 45 90 45
7 8 9	153 16,1 163	25,0 G 233 H 25,0 C	42,4 Reyon 44,6 Reyon 42,4 Reyon	337 3,75 4,12	0 45 45
3A 4A 5A	153 16,1 163	57,6 G 55,4 H 57,6 C	50,0 Polyester 44,6 Polyester 50,0 Polyester	9,16 8,92 9.75	135 90 135
7A 8A 9A	153 16,1 163	50.0 G 56,4 H 50,0 C	193 Reyon 4,0 Reyon 193 Reyon	7,95 8,92 8,45	45 90 90
3B 4B 5B	153 16,1 16,9	80,2 G 79,0 H 803 C	12,8 12.7 13,6	180 180 180

15,9
16,1
163

15,9 16,1 163

75,0 G 79,0 H 75,0 C

100,0 G 100.0 H 100,0 C

25,0 Polyester 21,0 Polyester 25,0 Polyester

0,0
0,0
0,0

135
180
135

180
180
180

a) Probe zeigte bisweilen Selbslcrlöschung bei 90"-Stellung,da die gcsamlc brennende Schmelze abtropflc.

Die neuen Fasergemische gemäß der Erfindung besitzen eine große Vielzahl vorteilhafter Merkmale.

Flammenverzögernde Gemische können unter Einschluß einer einzigen flammenverzögernden Komponente hergestellt werden. Dieses Verfahren gibt von sich aus bereits signifikante wirtschaftliche Vorteile im Hinblick auf höhere Ausrüstungs- und Behandlungskosten, die mit der Herstellung von zwei oder mehr flammenverzögernden Komponenten verbunden sind.

Ein einziges flammenverzögertes Fasermaterial kann zur Ausbildung verschiedener Höhen von Flammbeständigkeiten der Gemische verwendet werden. In gleicher Weise kann praktisch eine unbegrenzte Anzahl von flammenverzögerten Gemischen aus einem einzigen flammenverzögerten Fasermaterial in Kombination mit einem oder mehreren nichtflammenverzögerten Fasermaterialien hergestellt werden.

Sehr viele Freiheitsgrade sind zur Beibehaltung des gewünschten Wertes der Flammbeständigkeit verfügbar, wobei die Komponentenkonzentrationen variiert werden können, um andere günstige physikalische und chemische Eigenschaften des Gemisches zu erzielen. Dies ist deshalb möglich, weil die Funktion des Flammenverzögerungsmittels hauptsächlich lediglich von dessen Konzentration im Gemisch abhängig ist.

Die Verarbeitungskosten zur Flammenverzögerung zahlreicher Polymerer, wie Baumwolle, Cellulose, Holz, Wolle, Seide und anderen natürlichen Fasern durch Flammenverzögerungsmittel, Fixierung, Eindringung, Abscheidung und andere Verfahren sind üblicherweise weit höher als bei der Kombination des Flammenverzögerungsmittels während des Spinnens. Die nachteiligen Effekte der Einverleibung eines gegebenen Flammenverzögerungsmittels in verschiedene Fasern variieren üblicherweise stark aufgrund der Unterschiedlichkeiten hinsichtlich Löslichkeit, Verträglichkeit, Wanderung, Extraktionsfähigkeit, Plastifizierung, thermischer Stabilität.

chemischer Stabilität und anderen wichtigen chemischen und physikalischen Faktoren. Die Vorteile der Vermeidung der meisten dieser Schwierigkeiten durch Erzielung einer Flammbeständigkeit von Gemischen unter Anwendung einer einzigen flammenverzögernden Komponente ist offensichtlich.

In der Textilindustrie ist die Praxis des Vermischens von Fasern zur Erzielung einer gegebenen Kombination

⁵ von Eigenschaften weit verbreitet Dabei können wesentliche Vorteile erhalten werden, wenn das flammenverzögernde Mittel in eine der Fasern oder einen annehmbaren Ersatz durch das normalerweise billigste Verfahren einverleibt wird. Die geeignete Wahl der zum Tragen des Flammenverzögerungsmittels gewählten Komponente ergibt die günstigen Eigenschaften für das Gemisch, wie gute Witterungsbeständigkeit Waschbarkeit u. dg!, wie sie nicht erzielt werden können, wenn das gleiche Flammenverzögerungsmittel oder verschiedene Flammenver-

¹⁰ zögerungsmittel in die anderen Komponenten einverleibt werden.

12

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Flammenverzögernde Fasermischung aus organischen Polymeren, aufweisend eine Phosphorthioatverbindung der nachstehenden Formeln

/ R R \ S

I I Il

VXCHCHOtL P-

/ R R
-loCHCH