DE2335749A1 - FIRE-RESISTANT TEXTILES - Google Patents
FIRE-RESISTANT TEXTILESInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren, um Fasermaterial mit einer wäßrigen Lösung aus Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumsalzen oder Mischungen dieser Salze zu behandeln, um dem Material Feuerbeständigkeitseigenschaften zu verleihen.The invention relates to an improved method to fiber material with an aqueous solution of tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium salts or mixtures of these salts to be treated to give the material fire resistance properties to rent.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein faserartiges Material mit einer wäßrigen Lösung eines Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumsalzes (das im folgenden als "Phosphoniumsalz" bezeichnet wird) oder einer Mischung dieser Salze behandelt. Das imprägnierte Material wird dann getrocknet und gasförmigem Ammoniak bei dem eigenen pH-Wert der Lösung des Phosphoniumsalzes ausgesetzt, wobei innerhalb des Fasermaterials mit dem Phosphoniumsalz ein unlösliches Polymer gebildet wird.According to the method according to the invention, a fibrous material is obtained with an aqueous solution of a tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium salt (hereinafter referred to as the "phosphonium salt" is referred to) or a mixture of these salts. The impregnated material is then dried and exposed to gaseous ammonia at its own pH of the solution of the phosphonium salt, being within the fiber material an insoluble polymer is formed with the phosphonium salt.
Erfindungsgemäß können irgendwelche Fasermaterialien wie Baumwolle, Reyon, Wolle, Papier, Jute, Ramie, Holz vma Mischungen According to the invention, any fiber materials such as cotton, rayon, wool, paper, jute, ramie, wood and mixtures can be used
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dieser Materialien untereinander und mit anderen Materialien behandelt werden. Die Erfindung ist besonders wirksam bei cellulosehaltigen Textxlfasermaterialien.of these materials with each other and with other materials be treated. The invention is particularly effective with cellulosic textile fiber materials.
Unter den geeigneten Phosphoniumsalzen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind die Phosphate, Acetate, Oxalate, andere Carboxylate wie Lactate, Glykolate, Maleate bzw. Malate und Citratsalze und Mischungen dieser Verbindungen.Among the suitable phosphonium salts which can be used in the present invention are the phosphates, Acetates, oxalates, other carboxylates such as lactates, glycolates, Maleates or malates and citrate salts and mixtures of these compounds.
Der pH-Wert der Phosphoniumsalzlösung ist nicht kritisch und wird durch das Phosphoniumsalz bestimmt. Es ist nicht erforderlich, den pH-V/ert der Lösung einzustellen.The pH of the phosphonium salt solution is not critical and is determined by the phosphonium salt. It is not necessary, adjust the pH value of the solution.
Man kann zur Imprägnierung der faserartigen Materialien mit den wäßrigen Phosphoniumsalzlösungen irgendein geeignetes Verfahren verwenden. Man kann klotzen, versprühen und eintauchen, dies sind übliche Verfahren. Der Überschuß kann gegebenenfalls durch"'Abquetschwalzen, Zentrifugieren oder durch andere Verfahren entfernt werden.You can impregnate the fibrous materials with the use any suitable method for aqueous phosphonium salt solutions. You can puff, spray and immerse yourself, these are common practices. The excess can, if necessary, by squeezing rollers, centrifugation or by other methods removed.
Die Menge an Phosphoniumsalz, die auf das Textilmaterial aufgebracht wird, sollte ausreichend sein, um zwischen 1 bis 10%, bevorzugt zwischen 2 und 8%, an aktivem Phosphor, d.h. an Phosphoniumphosphor, bezogen auf das Gewicht des Textilmaterial s, zu ergeben.The amount of phosphonium salt applied to the textile material should be sufficient to contain between 1 to 10%, preferably between 2 and 8%, of active phosphorus, i.e. an Phosphonium phosphorus based on the weight of the textile material s.
Das behandelte Fasermaterial wird dann auf einen Feuchtigkeitsgehalt, der geringer ist als 20%, getrocknet, bevorzugt liegt der Feuchtigkeitsgehalt zwischen 3 und 20%. Die Trocknungsteinperatur kann variieren und ist nicht kritisch, und die Trocknungszeit wird durch die verwendete Temperatur und das Gewicht oder die Masse des Materials bestimmt. Die Temperatur und die Zeit, die zum Trocknen verwendet werden, werden so eingestellt, daß nur die Feuchtigkeit entfernt wird. DasThe treated fiber material is then adjusted to a moisture content which is less than 20%, dried, the moisture content is preferably between 3 and 20%. The drying stone temperature can vary and is not critical, and the drying time is determined by the temperature and temperature used determines the weight or mass of the material. The temperature and time used for drying will be adjusted so that only the moisture is removed. That
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Trocknungs- oder Erwärmungsverfahren wird nicht "bis zu dem Zeitpunkt durchgeführt, bis eine Fixierung des Finish erzielt wird.Drying or heating process will not "up to that." Time carried out until a fixation of the finish is achieved will.
Das getrocknete faserartige Material wird hohen Konzentrationen an gasförmigem Ammoniak ausgesetzt, um innerhalb des Materials ein unlösliches, feuerbeständiges Polymer zu bilden. Dies kann man mit irgendeinem Verfahren erreichen, das einen Kontakt des Materials mit Ammoniak ermöglicht. Dies kann man tun, indem man das Material Ammoniak aussetzt, indem man es einfach in einen abgeschlossenen Raum gibt, durch den Ammoniak während der Zeit, die für das gewünschte Härtungsverfahren erforderlich ist, zirkuliert. Bei technischen Verfahren ist es oft praktischer, das Material (wie von Walzen) kontinuierlich durch eine Kammer zu leiten, in der die passende Ammoniakkonzentration vorhanden ist. Die Gastemperatur beträgt üblicherweise Zimmertemperatur, sie kann jedoch höher oder niedriger sein. Das Härten, d.h. die Einwirkung des Ammoniaks, wird während einejr ausreichend langen Zeit durchgeführt, um im wesentlichen eine vollständige Polymerisation und Härtung der imprägnierten Zusammensetzung zu bewirken. Es wurde gefunden, daß Härtungszeiten zwischen 1 und 60 Minuten, bevorzugt zwischen 5 und 30 Minuten, für das Verfahren mit einem abgeschlossenen Raum besonders geeignet sind. Die Härtungszeiten hängen von der Menge an Phosphoniumsalz, die auf dem Fasermaterial abgeschieden ist, und von der Natur des Materials selbst ab. Für das kontinuierliche Ammoniakbehandlungsverfahren sind typische Zeiten im allgemeinen kürzer und liegen im Bereich von ungefähr 15 Sekunden bis 10 Minuten, abhängig von der Geschwindigkeit des Durchgangs durch die Kammer und der Menge oder Konzentration an Ammoniak, die in der Kammer vorhanden ist bzw. durch die Kammer geleitet wird.The dried fibrous material is exposed to high concentrations of gaseous ammonia to get inside the material to form an insoluble, fire-resistant polymer. This can be accomplished by any method that allows the material to come into contact with ammonia. One can do this do by exposing the material to ammonia, by simply putting it in an enclosed space through the ammonia during the time required for the desired curing process to circulate. In the case of technical procedures it is often more practical to pass the material (as if from rollers) continuously through a chamber in which the appropriate Ammonia concentration is present. The gas temperature is usually room temperature, but it can be higher or higher be lower. The hardening, i.e. the action of the ammonia, is carried out for a time long enough to allow effect essentially complete polymerization and curing of the impregnated composition. It has been found that curing times between 1 and 60 minutes are preferred between 5 and 30 minutes are particularly suitable for the procedure with an enclosed space. The curing times depend on the amount of phosphonium salt that is on the Fiber material is deposited, and on the nature of the material itself. For the continuous ammonia treatment process typical times are generally shorter and range from about 15 seconds to 10 minutes, depending on the speed of passage through the chamber and the amount or concentration of ammonia that is in the Chamber is present or is passed through the chamber.
Das behandelte Fasermaterial wird dann gewaschen und getrocknet. Die Dauerhaftigkeit der Feuerbeständigkeit des Materials kann weiter verbessert werden, indem man das behandelte Mate-The treated fiber material is then washed and dried. The durability of the fire resistance of the material can be further improved by using the treated material
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rial in einer wäßrigen Lösung aus Wasserstoffperoxyd entsprechend den allgemeinen Lehren in Textile Chemist and Colorist, Band 4, Seite 45 (1972) und J.Fire and Flammability, Band 1, Seite 17Ö (1970), wäscht. Bei einem besonders, bevorzugten Verfahren wird eine wäßrige Lösung, die 5% Wasserstoffperoxyd, bezogen auf das Gewicht des Materials,enthält, verwendet.rial in an aqueous solution of hydrogen peroxide according to the general teachings in Textile Chemist and Colorist, Volume 4, page 45 (1972) and J. Fire and Flammability, Volume 1, page 170 (1970), washes. In a particularly preferred method, an aqueous solution containing 5% hydrogen peroxide, based on the weight of the material, is used.
Das erfindungsgemäß behandelte Fasermaterial ist? dauerhaft feuerbeständig, selbst nach wiederholten Waschen. Die Festigkeit und der Griff der Textilmaterialien werden im wesentlichen durch das Verfahren nicht geändert.The fiber material treated according to the invention is? permanently fire-resistant, even after repeated washes. The strength and the feel of the textile materials are essential not changed by the procedure.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt, verglichen mit bekannten Verfahren, mehrere Vorteile:The method according to the invention has several advantages compared to known methods:
(1) Es ist nicht erforderlich, den pH-Wert der Lösung aus Phosphoniumsalz einzustellen. Dadurch entsteht keine exotherme Reaktion und es treten keine Umweltverschmutzungsprobleme..auf , die durch die Freigabe von Formaldehyd- und Phosphingeruch hervorgerufen werden.(1) It is not necessary to adjust the pH of the phosphonium salt solution. This means that there is no exotherm Reaction and there are no pollution problems caused by the release of formaldehyde and phosphine odor be evoked.
(2) Es ist nicht erforderlich, das imprägnierte Fasermaterial bei Temperaturen zu erwärmen, um das Phosphoniumsalz auf oder in dem faserartigen Material, bevor es mit Ammoniak behandelt wird, zu insolubilisieren und zu fixieren.(2) It is not necessary to heat the impregnated fiber material at temperatures in order to produce the phosphonium salt to insolubilize and fixate on or in the fibrous material before it is treated with ammonia.
(3) Es ist nicht erforderlich, stark toxische Materialien wie Tris-(hydroxymethyl)-phosphin zu verwenden.(3) It is not necessary to use highly toxic materials such as tris (hydroxymethyl) phosphine.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.The following examples illustrate the invention without restricting it.
Sechs wäßrige Klotzbäder werden hergestellt, die die Mengen an Gesamtphosphoniumsalzen [Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumphosphat/Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumacetat Molverhält-Six aqueous pad baths are prepared which contain the amounts of total phosphonium salts [tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium phosphate / tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium acetate Molar ratio
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nis 0,4/0,6], wie sie in Tabelle I aufgeführt sind, enthalten, werden hergestellt. Die Klotzbäder werden auf Baumwollbetttuchstoff nach einem Klotzverfahren (bzw. Imprägnierverfahren) aufgebracht. Die imprägnierten Materialien, die die in Tabelle I aufgeführten Mengen an aktivem Phosphor enthalten, werden auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 10% getrocknet. Die imprägnierten und getrockneten Materialien werden in einem geschlossenen Räum während 30 Minuten konzentriertem Ammoniak ausgesetzt. Das behandelte Material wird mit Wasser, das 5% Wasserstoffperoxyd, bezogen auf das Gewicht des Material, und ausreichend Natriumsilikat, um- einen pH-Wert von 10 zu ergeben, enthält, gewaschen und getrocknet. Die Feuerbeständigkeit des Materials wird entsprechend dem DOC FF3-71-Flammentest (Federal Register, Band 36, Nr. 146, Seite 14063) bestimmt. Eine Verkohlungslänge von 17»8 cm (7 inches) oder geringer entspricht einem Bestehen des Flammentests. Die Dauerhaftigkeit des Feuerbeständigkeitsfinish gegenüber dem Waschen wird bestimmt, indem mannis 0.4 / 0.6] as listed in Table I are prepared. The pad baths are applied to cotton sheets using a padding process (or impregnation process). The impregnated materials containing the amounts of active phosphorus listed in Table I are dried to a moisture content of 10%. The impregnated and dried materials are exposed to concentrated ammonia for 30 minutes in a closed room. The treated material is washed with water containing 5% hydrogen peroxide, based on the weight of the material, and sufficient sodium silicate to give a pH of 10, and dried. The fire resistance of the material is determined according to the DOC FF3-71 flame test (Federal Register, Volume 36, No. 146, page 14063). A char length of 17 »8 cm (7 inches) or less corresponds to a pass of the flame test. The durability of the fire-resistant finish to washing is determined by
(1) das Material in einer automatischen Waschmaschine(1) the material in an automatic washing machine
unter Verwendung von Wasser bei 600C und einem synthetischen Detergens wiederholt wäscht undusing water at 60 0 C and a synthetic detergent repeatedly washes and
(2) indem man die Feuerbeständigkeit nach dem obigen Test bestimmt.(2) by determining the fire resistance according to the above test.
Baumwollbettuchstoff, der nach dem obigen Verfahren behandelt wurde, besteht den DOC FF3-71-Flammentest nach 85 Heimwäschen mit Wasser bei 600C und einem Detergens. Die Verkohlungslängen nach dem Waschen sind in Tabelle I aufgeführt.Baumwollbettuchstoff which has been treated by the above method, there is the DOC FF3-71-flame test after 85 home washes with water at 60 0 C and a detergent. The char lengths after washing are listed in Table I.
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Tabelle I B CD E F Table I B CD EF
% Phosphoniumsalze im % Phosphonium salts im
Bad 21,3 24,8 28,4 32,0 .35,5 „ 42,5Bath 21.3 24.8 28.4 32.0 .35.5 "42.5
% aktiver Phosphor auf % active phosphorus
dem Material 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 6,0the material 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0
Verkohlungs- 'Charring '
länge, cm (inch) 13,7 4,57 3,8 3,05 3,56 3,81length, cm (inch) 13.7 4.57 3.8 3.05 3.56 3.81
(5,4) (1,8) (1,5) (1,2) (1,4) (1,5)(5.4) (1.8) (1.5) (1.2) (1.4) (1.5)
Beispiel 2Example 2
Ein ähnliches Anwendungsverfahren wie in Beispiel 1 wurde durchgeführt, wobei man Hemdenflanell (142 g/m = 4,2 oz./yd. ) anstelle des Baumwollstoffs verwendete und die Phosphormenge in %, die auf dem Material abgeschieden wurde, variierte. Man trocknete bei einer Temperatur von 107°C zu dem angegebenen Feuchtigkeitsgehalt. Die getrockneten Materialien wurden Ammoniak ausgesetzt, indem man das Material kontinuierlich durch eine abgeschlossene Kammer leitete und eine Behandlungszeit von 2 1/4 Minuten verwendete. Das in Beispiel 1 beschriebene Wasch- und Oxydationsverfahren wurde dann verwendet.A similar application procedure as in Example 1 was carried out to give Hemdenflanell (142 g / m = 4.2 oz./yd.) Used instead of the cotton fabric and the amount of phosphorus in%, which was deposited on the material varied. It was dried at a temperature of 107 ° C. to the specified moisture content. The dried materials were exposed to ammonia by continuously passing the material through an enclosed chamber and using a treatment time of 2 1/4 minutes. The washing and oxidation procedure described in Example 1 was then used.
In der folgenden Tabelle sind die % an abgeschiedenem Phosphor, die % restliche Feuchtigkeit und die Ergebnisse des Verkohlungsversuchs aufgeführt.The following table shows the % phosphorus deposited, the % residual moisture, and the results of the char test.
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% abgeschiede«
ner Phosphor
owf % farewells "
ner phosphorus
owf
%Restl.Feuchtlgk.b.d.Behandlung vor d.Behandlung rait NH,% Residual moisture after treatment before treatment rait NH,
Verkohlunffslänge. cm (inches) - DOC-Versuch Zu Beginn . Nach 10 Wochen Charring length. cm (inches) - DOC trial at the beginning. After 10 weeks
Nach 25 Wochen Nach 50 WochenAfter 25 weeks After 50 weeks
ω
ο
icω
ο
ic
4,37 0,004.37 0.00
5,435.43
5,115.11
8,668.66
14,2214.22
20,2820.28
29,5529.55
4,03 0,004.03 0.00
2,572.57
4,584.58
6,796.79
12,9612.96
19,6819.68
28,1428.14
w α vollständig verkohlt 19,3
4,8
8,6
4,6
4,8
5,3
vvw α fully charred 19.3
4.8
8.6
4.6
4.8
5.3
vv
7,6
1,97.6
1.9
1 »8
1,9
2,11 » 8
1.9
2.1
VV-VVVV-VV
4,8-3,8 4,0-7,6 8,1-4,1 4,1-4,6 19,8-4,14.8-3.8 4.0-7.6 8.1-4.1 4.1-4.6 19.8-4.1
15,25(6,0) w-vv15.25 (6.0) w-vv
vv 13,3-4,3vv 13.3-4.3
5,1 2,0) 5,1-4,85.1 2.0) 5.1-4.8
11.4 4,5) 4,3-3,8 5,8 2,3) 4,1-4,3 3,8 1,5 w-21,011.4 4.5) 4.3-3.8 5.8 2.3) 4.1-4.3 3.8 1.5 w-21.0
16.5 6,5) 16,7-vv(16.5 6.5) 16.7-vv (
1,9-1,5 1,6-3,0 3,2-1,6 1,6-1,8 7,8-1,61.9-1.5 1.6-3.0 3.2-1.6 1.6-1.8 7.8-1.6
W-WW-W
VV-WVV-W
3,5-4,8 3,5-4,8 8,6-4,0 6,4-4,3 12,2-4,63.5-4.8 3.5-4.8 8.6-4.0 6.4-4.3 12.2-4.6
1,4-1,9 1,4-1,9 3,4-1,61.4-1.9 1.4-1.9 3.4-1.6
2,5-1,7 4,8-1,82.5-1.7 4.8-1.8
6,6-4,1(2,6-1,6)6.6-4.1 (2.6-1.6)
4,8-5,84.8-5.8
6,3-7,96.3-7.9
3,8-4,63.8-4.6
11,6-4,311.6-4.3
1,9-2,3 1,7-3,1 1,5-1,8 4,6-1,?1.9-2.3 1.7-3.1 1.5-1.8 4.6-1 ,?
W-WW-W
7,6-4,6(3,0-1,8)19,3-12,7(7,6-5 4,1-8,1(1,6-3,2) 4,6-4,67.6-4.6 (3.0-1.8) 19.3-12.7 (7.6-5 4.1-8.1 (1.6-3.2) 4.6-4 , 6
,,(,3,) ,, 11,9-4,8(4.7-1.9) 6,6-5,1 10,9-12,4(4,3-4,9)6,6-6,6 8,4-9,7(3,3-3,8) 8,6-4,3,, (, 3,) ,, 11.9-4.8 (4.7-1.9) 6.6-5.1 10.9-12.4 (4.3-4.9) 6.6-6, 6 8.4-9.7 (3.3-3.8) 8.6-4.3
2,6-2,ui2.6-2, ui
2,0-2,02.0-2.0
3,4-1,7)3.4-1.7)
VV-VVVV-VV
23357^923357 ^ 9
Die in der obigen Tabelle aufgeführten Zahlen zeigen die nicht zufriedenstellenden Feuerbeständigkeitseigenschaften, die Hemdenflanell besitzt, wenn das Material auf einen nicht ausreichenden Feuchtigkeitsgehalt oder auf einen zu hohen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet wird.The figures given in the table above show the unsatisfactory fire resistance properties, the shirt flannel possesses if the material has insufficient moisture or too high a moisture content Moisture content is dried.
Das Verfahren von Beispiel 2 wird wiederholt, wobei man so viel Material verwendet, daß man auf dem Hemdenflanell eine Abscheidung von ungefähr 6fk% Phosphor erhält. Der restliche Feuchtigkeitsgehalt wird variiert. In diesem Beispiel beträgt die Behandlungszeit bei der kontinuierlichen Behandlung in der Kammer mit Ammoniak 10 Minuten. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.The procedure of Example 2 is repeated using the amount of material used to obtain a deposition of about 6 f k% phosphorus on the Hemdenflanell. The remaining moisture content is varied. In this example, the treatment time for continuous treatment in the chamber with ammonia is 10 minutes. The results are shown in the table below.
%restl. Verkohlunftslänge, cm (inches) - DOC-Test % remaining Char length, cm (inches) - DOC test
Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei man ausreichend feuerfestes Mittel verwendete, um eine Phosphorabscheidung in % von ungefähr 4,75 bis ungefähr 4,9 zu erhalten. Die Materialien wurden auf unterschiedliche restliche Feuchtigkeitsgehalte bei 107°C getrocknet und die Behandlungszeit mit Ammoniak bei dem kontinuierlichen Härtungsverfahren wurde ebenfalls variiert.The procedure of Example 2 was repeated using sufficient refractory to obtain a percent phosphorus deposit of from about 4.75 to about 4.9. The materials were dried to different residual moisture contents at 107 ° C and the treatment time with ammonia in the continuous curing process was also varied.
3 09886/10833 09886/1083
Das in Beispiel 2 beschriebene Anwendungsverfahren wurde wiederholt, wobei man vier verschiedene feuerhemmende Zusammensetzungen auf Hemdenflanell aufbrachte und die Phosphatacetatkombination wie in Beispiel 1 verwendete und getrennt die Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumacetat-, -phosphat- und -oxalatsalze verwendete. In der folgenden Tabelle sind die auf dem Material abgeschiedene Phosphormenge in %t die restliche Feuchtigkeit in % und die Verkohlunngslängen aufgeführt.The application procedure described in Example 2 was repeated, applying four different fire retardant compositions to shirt flannel and using the phosphate acetate combination as in Example 1 and separately using the tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium acetate, phosphate and oxalate salts. The following table shows the amount of phosphorus deposited on the material in % t the remaining moisture in % and the charring lengths.
309886/108 3309886/108 3
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