DE7314662U - Vorrichtung zur flammfestausruestung von cellulosehaltigen materialien - Google Patents

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. H. W Jm-CKMANK*,- DipL.-pHYSiDR. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Veickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

HCH

Case: 3124

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 983921/22

HOOKER CHEMICAL CORPORATION Niagara Falls, N.Y. 14302 / USA

Vorrichtung zur Flammfestausrustung von cellulosehaltigen

Materialien~>

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flammfestausrüstung von cellulosehaltigen Materialien. Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung, mit Hilfe derer das Monomere Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumhydroxid schnell und wirksam auf und in den cellulosehaltigen Materialien poly-

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merisiert werden kann.

Aus der US-Patentschrift 3 607 356 ist es bekannt, cellulosehaltige Materialien mit einer v/äßrigen Lösung zu imprägnieren, die eine in Gleichgev/icht befindliche Mischung von Tris-(hydroxymethyl)-phosphin und Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumhydroxid enthält und die einen pH-Wert von etwa 7 bis etwa 8 aufweist. Bei diesem Verfahren wird das imprägnierte Material, das etwa 10 bis etwa 40 Gew.-jo des Monomeren enthält, auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10 bis etwa 20 % getrocknet und dann in einer geschlossenen Kammer mit gasförmigem Ammoniak behandelt, um die Harzmonomeren zu polymerisieren. Die Behandlung mit Ammoniak erfordert in Abhängigkeit von der Art des zu behandelnden Materials, d.h. dem Gewicht, der Fasernatur etc. eine Behandlungszcit von einer oder zwei bis sechs Minuten. Bei vielen Textilvcrarbeitungsverfahren werden die Materialien in Vorrichtungen verarbeitet, die kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden. Demzufolge erfordern Verfahren, bei denen Behandlungszeiten von mehreren Minuten notwendig sind, entweder statische Verfahren oder Vorrichtungen, die solche Abmessungen aufweisen, daß derart lange Verweilzeiten erzielt werden können. Es ist daher wünschenswert, Materialien dieser Art in Vorrichtungen zu verarbeiten, bei denen in für die Praxis günstiger Weise kürzere Verweilzeiten erzielt werden können, die sich in den Rahmen kontinuierlicher Verfahren, die mit hoher Geschwindigkeit ablaufen, einfügen. VJeiterhin führt das aus der US-Patentschrift 3 607 356 bekannte Verfahren, wenn man es unter Anwendung in der Industrie vorhandener Ammoniakbehandlungskammern durchführt, zu Celluloseendprodukten, die häufig zum Stauben neigen und deren Dauerhaftigkeit häufig nicht den strengen staatlich vorgeschriebenen Anforderungen (Department of Commerce Standard FF-3-71) genügen, die fordern, daß die ι ^handelten Materialien mindestens 50 Wasch- und

Trockencyclen in Haushaltswaschmaschinen überstehen.

Die üblicherweise bei der Ammoniakbehandlung verwendete geschlossene Kammer umfaßt eine Reihe von perforierten Rohren, die in einem kastenartigen Behälter angeordnet sind, der an der Oberseite eine große Öffnung aufweist. Das teilweise getrocknete imprägnierte Material wird über die perforierten Rohre geführt, aus denen Ammoniakgas austritt. Das überschüssige Ammoniakgas wird über die Öffnung an der Oberseite des Behälters ausgeführt und in die Atmosphäre abgelassen. Dieses Abführen erheblicher Ammoniakmengen stellt ein großes Umweltverschmutzungsproblem dar. Es ist daher ersichtlich, daß das aus der US-Patentschrift 3 607 bekannte Verfahren nicht nur eine äußerst unwirtschaftliche Ausnützung von Ammoniak ermöglicht, sondern auch auf leichtere locker gewebte Materialien kaum anwendbar ist und beim Verarbeiten von schwereren und/oder enger gestrickten Materialien viel zu wünschen übrig läßt.

Aus der US-Patentschrift 2 983 623 ist ferner ein Verfahren bekannt, gemäß dem ein noch weiter polymerisierbares Methylol/Phosphor-Polymerisatmaterial, das in einem Cellulosematerial enthalten ist und mindestens eine an ein Phosphoratom gebundenes freie Methylolgruppe aufweist durch Behandeln des Materials in trockenem Zustand mit gasförmigem Ammoniak und anschließendem Behandeln mit wäßrigem Ammoniak gehärtet wird. Bei diesem Verfahren bestehen die angegebenen noch weiter polymerisierbaren Harze aus Lösungen von Reaktionsprodukten von Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumchlorid und Harnstoff, die relativ stark sauer sind und in Gegenwart von Puffern aufgetragen werden, die den pH-Wert der verwendeten Lösungen auf einen Bereich von etwa 3,5 bis 4 bringen. Die imprägnierten Materialien werden gut getrocknet und dann während etwa 5 bis 10 oder mehr Minuten mit Ammoniakgas behandelt und dann während etwa 10 oder mehr Minuten in wäßrigen Ammoniak eingetaucht, wodurch die

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Harze in und auf dem Material vollständig ausgehärtet werden. Bei diesem Verfahren sind ebenfalls relativ lange Behandlungszeiten, insbesondere in dem wäßrigen Ammoniakbad, erforderlich, so daß dieses Verfahren auf die modernen Hochgeschwindigkeits-Verarbeitungstechniken kaum anwendbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht es gegenüber dem oben dargelegten Stand der Technik möglich, daß eine schnellere, wirksame und praktischere Ammoniakhärtungsstufe durchlaufen wird, die sich gut in die derzeit verwendeten Hochgeschwindigkeits-Textilverarbeitungsvorrichtungen integrieren läßt.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit der eine schnelle und wirksame

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Polymerisation des Harzes auf dem Cellulosematerial mit Hilfe von Ammoniak erreicht werden kann.

ICs wurde nun gefunden, daß cellulosehaltig Materialien schnell und wirtschaftlich · dauerhaft flammfest ausgerüstet werden können, , - man

a) ein cellulosehaltiger, Material mit einer Lösung von Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumhydroxiä mit einem pH-Wert von etwa 7 bis etwa 9, die etwa 10 bis etwa Gew. -';ό Tetrakis- (hydroxymethyl) -phosphoniumhydroxid enthält, imprägniert,

b) das imprägnierte Material vorzugsweise unter relativ milden Bedingungen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0 bis etwa S Gew.-^o trocknet, und

c) das getrocknete Material während mindestens 'j Sekunden, jedoch weniger als etwa 45 Sekunden mit einer Atmosphäre in Berührung bringt, die mindestens etwa 50 Vol.-% Ammoniak enthält, wodurch das phosphorhaltige Harz in und auf dem Material aushärtet und dieses in dauerhafter Weise flammbeständig macht.

Die Härtungsstufe - "e^gSiV-Qa -ariii in einem geschlossenen Behälter durchgeführt -erH, der ein Gehäuse, einen an der Oberseite des Gehäuses angeordneten Gaseinlaß, einen im unteren Bereich des Gehäuses angeordneten Gasaur.laß, Einrichtungen zum Einführen und Ausführen des MaterielR, die oberhalb des Gasauslnrsrjris in unteren Bereich des Gehi.lu.3ec angeordnet sind, oine Trennwand, die zw.idem GaseinlaO und dem Ganauslaß .in dem Gehäuse angeordnet ist, v/odurnh in dom oberen Boreich dos GehiJunor, eine Gasbcha)idlungskamr;ier ausgebildet v/ird und die Einrichtungen zum Einführen und Abführen dr.-, in der Kammer zu behandelnden Tex-

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tiIm,ntcrial:; nur. dar Gasbehandlungskarnmcr umfaßt die das Eindringen und Ausdringen der. Gases in und nus der Dehandlungr.;ka;:t:aor so goring ^v/-i·⁰ möglich halten und in dor Gasbehandlungskai.imor angeordnete Einrichtungen zur Führung des zu behandelnde;ι Te x/t 11 material ε umfaßt.

Das mit Ammoniak behandelte Material kann sehr oft ohne wesentlichen Verlust der Flammbcständigkeit gewaschen und getrocknet v/erden.

Ger.iäfi einer bevorzugten ffljfl de* tt--e-a 1 H^e-ft-^ wird eine wäßrige Lösung von Totrakis-(hydroxy_ir_let]"ivl)-p]ioGphoniumhydroxid, die etwa 10 bis etwa 40 Gew.-',"ό Tctrakis -(hydroxyraethyl)-phosphoniurahydroxid enthält und einen pH-V/ert von etwa 7 bin etwa 9 aufweist, hergestellt und ,^ura Imprägnieren eines cellulosehaltigen Ma terials verwendet, worauf das imprägnierte Material auf einen !'''cuchtiglinitsgchalt von etwa 0 bis etva 8 '/j getrocknet wird und während einer Zeit von mindestens etwa 5 bis weniger als etwa 45 Sekunden, vorzugsweise während einer Zeit von etwa 1f> bis 50 Sekunden mit einer Atmosphäre in Berührung gebracht wird, die mindestens etwa 50 Vol.-/S, vorzugsweise etwa 70 bis etwa 90 ^r,j gasförmigen Ammoniak enthält. Das in dieser Weise behandelte Material, das ein unlösliches Polymeres der P hon ρ ho niu::i verbindung in und auf dem Material enthält, wird dann gewaschen und getrocknet.

Die Behandlung des getrockneten, imprägnierten Materials mit Ammoniak, d.h. die Härtungsstufe, wird in einer geschlossenen Kammer durchgeführt, in der das imprägnierte Material mit einer gasförmigen Atmosphäre in Berührung gebracht wird, die Ammoniakgas in einer hohen Konzentration, d.h. einer Konzentration oberhalb etwa 50 Vol.-"U, enthält. Das Material wird vorzugsweise kontinuierlich und r.iit einer relativ hohen Geschwindigkeit durch die Kammer hindurchge-

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Das Gehäuse kann mit einer nicht dargestellten Kühleinrichtung versehen werden, wodurch die Behandlungskammer gekühlt und die Temperatur der gasförmigen Atmosphäre in der Behandlungskammer reguliert v/erden kann. An geeigneter Stelle kann zur Abführung eines flüssigen Kondensats aus der Kammer

führt, so daß das Material mindestens 5 Sekunden, vorzugsweise etwa 15 bis etwa 30 Sekunden, mit der Ammoniakatmosphäre in Berührung kommt.

Eine besonders v/irksame und demzufolge bevorzugte Vorrich- j' tung zur Durchführung der Härtungsstufe dieses Verfahrens i, ipc in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt. ■■ Die in dieser Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Vor- I richtung umfaßt das Gehäuse 1, das einen Gaseinlaß 2 und \ einen Gasauslaß 3 umfaßt, der in geeigneter Weise mit einer nicht dargestellten Absaugeinrichtung verbunden ist. Das Gehäuse ist ferner mit einem Materialeinlaß 4 und einem Materialauslaß 5 ausgerüstet, über die das getrocknete imprägnierte Material eingeführt und das gehärtete Material abgeführt v/erden. Um das imprägnierte Material Ourch die Kammer zu führen sind Materialführungen 6 vorgesehen. Die Trennwand 7, die im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, dient dazu, eine Kammer auszubilden, in der das Material mit dem Gas in Berührung gebracht wird. Die Trennwand ist mit Laschen 8 und 9 versehen, durch die das Material in die Gasbehandlungskammer und das behandelte Material aus der Kammer geführt werden und die das Eindringen und Ausdringen des Gases in oder aus der Kammer so gering wie möglich halten. Eine Gasverteilungseinrichtung, die als perforierte Platte 10 dargestellt ist, dient zur gleichmäßigen Verteilung des eintretenden Gasstromes in der Gasbehandlungskammer. In der Gasbehandlungskammer si~\d Probenöffnungen 11 vorgesehen, die dazu dienen, Proben der gasförmigen Atmosphäre zu Analysenzwecken zu entnehmen, v/o durch die Konzentration des Behändlungsgases überwacht v/erden kann.

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ein nicht dargestellter Kondensatablaß angebracht v/erden.

Das Gehäuse kann aus üblichen Materialien, z.B. Holz, Me-' tall, Glas, Kunststoff oder einer Kombination dieser Materialien hergestellt sein.

Die Trennwand 7 kann aus den genannten Materialien oder j . aus Kautschuk bestehen. Die Laschen 8 und 9 bestehen aus

'S flexiblen Materialien, wie Kautschuk, Leder oder Kunststoff-

'·■ folien und sind in irgendeiner geeigneten 'weise mit der

ji Trennwand verbunden. Es ist wichtig, daß die Laschen das

Durchtreten des Materials nicht beeinträchtigen, jedoch den freien Fluß des Gases in und aus der Behandlungskammer

jj im wesentlichen verhindern.

46- o -ykeiYAnwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird Ammoniakgas mit genügender Geschwindigkeit, so daß sich in der Gasbchandlungskammer

bildet .
eine Ammoniakatmosphärt/, die mindestens etwa 50 Vol.-Jb, vorzugsweise etwa 70 bis etwa 90 Vol.-Jo Ammoniak enthält, über den Gaseinlaß 2 in das Gehäuse 1 eingeführt. Das mit Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniu3nhydroxid imprägnierte und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0 bis etwa 8 % getrocloiete Cellulosematerial v/ird vorzugsweise kontinuierlich über den Einlaß 4 in die Vorrichtung eingeführt und über die Materialführungen 6 durch die Trennwand 7 und die Lasche 8 in die Gasbehandlungskaminer eingebracht, in der das imprägniertο Material mit Ammoniakatmosphäre in Berührung kommt. Das Material verläßt die Gasbehandlungskammer über die Lasche 9 der Trennwand 7 und wird über den Materialauslaß 5 aus dem Gehä\ise 1 ausgeführt. Das Eintreten von Luft in die Gasbehandlungskanmer wird teilweise durch die Trennwand und teilweise durch das Abziehen des Gases aus dem Gehäuse über den Auslaß 3,der mit einer Absaugeinrichtung, z.B. einer Vakuumpumpe, verbunden ist,gering gehalten,

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Die Fließgeschwindigkeit des Ammoniaks in die Vorrichtung wird so einßosteilt, daß mindestens 1 Mol Ammoniak pro Mol für die Reaktion, d.h. das Härten aus dorn imprägnierten Material bereitstehendes Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumhydroxid vorhanden ist. Vorzugsweise wird der Ammoniak in einem etwa 20 Soigen molaren Überschuß eingeführt. Die Ammoniakmenge kann unter Anwendung der folgenden Gleichung angenähert berechnet werden:

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0,453 · kg imprägniertes Material _χ 0,914 m _χ % THPOH _χ % Naßaufnähme _χ 1 _ _{Mq1 THP0H/Min}

._o 0,914 · m Material Min. 100 100

cn· ro Mol THPOH _χ 10,163 m³ _{χ =} ^ _Gas/Mln.

Min. Mol

THPOH = Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumhydroxid

Das behandelte Material, auf dem sich das unlösliche Polymerisat abgeschieden hat, v/ird dann oxidiert, gewaschen und getrocknet.

Die Cellulosematerialicn, die erfinduiigsgenäß flammfest ausgerüstet "werden können, umfassen Baumwolle, Rayon, Papier, Jute, Ramie, Holz und Mischungen davon als auch Mischungen von Cellulosematerialien, wie Baumwolle oder Rayon mit synthetischen Materialien, wie Nylon, Polyestern, Acrylpolymeriaaten und mit proteinhaltigcn Fasern, wie ¹JoIIe und dergl. ^Be^ ferfindungt besonders ^ ^

i·—/e die Behandlung von cellulosehaltigen

Materialien, wie Baumwolle und Rayon.l!

Die zum Imprägnieren des cellulosehaltigen Materials verwendete Lösung umfaßt Tris-(hydroxymethyl)-phosphin und Tetrakis-(hydro:-:ymethyl)-phosphonivunhydroxid in Form einer Gleichgewichtsraischung. Lösungen dieser Art sind bekannt und können nach mehreren bekannten Verfahren hergestellt v/erden. Vorzugsweise erhält man diese Lösungen durch Umsetzen einer wäßrigen Lösung von Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumchlorid mit einer etwa äquimolaren Menge einer organischen oder anorganischen Base, vorzugsweise Natriumhydroxid. Der pH-Wert der Endlösung wird auf einen Wert von 7 bis 9, vorzugsweise 7,5 bis 3,1 eingestellt. Es wird angenommen, daß der aktive Bestandteil der wäßrigen Lösung - g-emeft-en—Ve-pffthye^ Tetrakis- (hydroxymethyl) -phosphoniumhydroxid. ist. Im folgenden wird dieser Bestandteil als der aktive Bestandteil angesehen, obwohl es möglich ist, daß eine Mischung von Tris-(hydroxymethyl)-phosphin und Tetrakis-(hydroxymcthyl)-phosphoniumhydroxid vorhanden ist.

Die wäßrige Bohnndlungslüsung kann in irgendeiner geeigneten Vieise auf das Collulosematerial aufgebracht worden. Zum Bcißpiel kann die Lösung durch ICotzen, Tauchen, Sprühen oder· öergl. aufgebracht werden. Nach dem Imprägnieren v/ird die

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überschüssige Lösung vorzugsweise durch Abquetschen mit Quetschwalzen, durch Zentrifugieren, durch Auswringen oder in anderer Weise von dem Material abgetrennt. Obwohl eine Naßaufnahme von etwa 50 bis etwa 200 % geeigneterweise angewandt werden kann, enthält das Material vorzugsweise ein etwa gleiches Gewicht der Behandlungslösung, d.h. man wendet eine Naßaufnähme von etwa 100 % an.

Das imprägnierte Material wird dann auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt von etwa 0 bis etv/a 8 %_t vorzugsweise etwa 0 bis etwa 3 % getrocknet. Das Trocknen erfolgt in Luft oder in einem Trocknungsofen bei Temperaturen, die sich von Raumtemperatur bis zu etwa 100 C erstrecken. Es sollten übermäßige Trocknungstemperaturen und -zeiten vermieden werden. Die Trocknungszeit kann in Abhängigkeit von der angewandten Trocknungstemperatur, dem Gewicht und der Faserart des Materials variieren und kann durch den Fachmann leicht bestimmt werden. Der Feuchtigkeitsgehalt des Materials kann unter Anwendung des üblichen Feuchtigkeitsbestimmungsgerätes gemessen v/erden.

Das getrocknete, imprägnierte Material wird dann in einer geschlossenen Kammer mit gasförmigem Ammoniak behandelt, wodurch das Harzmonomere schnell und vollständig unter Ausbildung eines unlöslichen Polymerisates innerhalb des Materials reagiert. Die gasförmige Atmosphäre, die mindestens etwa 50 Vol.-?u, vorzugsweise etv/a 70 bis etwa 90 VoI.-^ oder mehr gasförmigen Ammoniak enthält, stellt einen wirksamen, effizienten und überraschenderweise schnellen Reaktionsteilnehmer für die Harzhärtung dar, Es wurde gefunden, daß die Härtungsstufe unter diesen Bedingungen in weniger als etwa 45 Sekunden, im allgemeinen in weniger als etwa 30 Sekunden und bereits bei 5 Sekunden vollständig abgelaufen ist, während bei bisher bekannten Verfahrensweisen Zeiten von etwa einer bis etwa sechs Minuten erforderlich waren, um die Polymerisation im wesentlichen vollständig ablaufen zu

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lassen und dio irapri^;gnierte Zusammensetzung auszuhärten. Unter optimalen Bedingungen verläuft das cmff^ff ! Vorfahren unter Anwendung der erfindungsgcmüßen Vorrichtung mit v/irksanier Ausnutzung des in dar. Verfahren eingebrachten Ammoniaks während bei bisher bekannten Verfahrensweisen häufig ein bis zu 15-fächer Überschuß des Ammoniaks erforderlich v/ar. Dieser große Ammoniaküberschuß stellt ein starkes Umweltverschmutzungsproblem dar, das durch t-If i ο mä-ß-β—V-e e- .uftd| die orfindungsgcrnüße Vorrichtung durch die äußerst wirksame Ausnutzung des Ammoniaks gelöst wird«

Nach der Polymerisation und/oder dem Härten wird das behandelte Material, vorzugsweise oxidiert, gebeucht oder gewaschen, um nichtpolymerisierte Materialien und dergl. zu entfernen. Venn das ie-ifckfflf*-a-ffenvä-fiij Verfahren mit Hilfe von Schnittwaren unter Anwendung von Y/ebereivorrichtungen durchgeführt wird, kann dieses Beuchen unter Anwendung irgendeines der üblichen Leuchverfahren, wie Strangbeuchen (rope scouring), Offenbeuchen (open width scouring), Jiggerbeuchen (jig scouring) und dergl. erfolgen. Das Beuchen kann geeigneterweise ia de,r iieise durchgeführt werden, daß man eine wäßrige Seifenlösung/ die geringe Mengen Natriumcarbonat, -perborat oder -peroxid und synthetische Detergentien enthält. Vorzugsweise erfolgt dieses Beuchen unmittelbar nach dem Härten.Nach dan Beuchen 'kann oin übliches Trocknen erfolgen, worauf das getrocknete behandelte Material üblichen Ausrüstverfahren unterzogen v/erden kann, z.B. oanforisieren, Kalandrieren und dergl.

Die unter Anwendung der oben angegebenen Verfahrensweise flarnmfost ausgerüsteten cellulosehaltigen Materialien zeigten sich selbst nach 30 oder mehr V/asch- und Trocknungr,-zyklcn unter Anwendung von Ilaushaltswasohmasoh.i.non als dauerhaft flammbeständig. Zusätzlich sind diese Materialien

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im wesentlichen frei von Staub und besitzen eine Reißfestigkeit, o.ino Zugfestigkeit und einen Griff, die sich im wesentlichen nicht von denen dor unbehandoltcn Materialien unter'ocli'.'.i.üon.

orfindungsgomäße ftfcH^e-H kann leicht m

moderner Uo chgo se hwindigkei ts- Textil verarbeitung svorri chic, νt\.{j_s.v: i ?.(·
timp.-en.krvi^bhfiea-H-h·^* v/erden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ffirr-fittii^ri^ können erhebliche Einsparungen an Zeit und Arnnonia!:^ar. im Bereich von ο tv,'a 100 bis 200 '„'5 erzielt ν; erden.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung v/eiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken. Die angegebenen FlanrnViestiindißkeiten v/iu^den unter Anwendung der in dem Test AATCC Base 3^-1952. der American Association of Textile Chemists and Colorists spezifiziicrtcn Vorschriften durchgeführt.

B e i s υ i e j.

Zum Imprägnieren von Eaunwollbettuchstoffstreifen mit einem Flächen^ev.'icht von 135,6 {?Jva.^c~ (l'_t oz. per sq.yd.) v/urde eine wäßrige Lösung, die etwa 40 üew.-',;> Trtrakio-(hydroxymethyl)-phosphoniumhydroxid enthielt und einen pH-V.'ert von 7,4 aufwies, verwendet. Das imprägnierte Material wurde durch Quetschwalzen geführt, um eine Iiaßaufnainne von etv/a 100 Gev/.-;o 7X1 erzielen. Die imprägnierten Haterialstroifen wurden dann unterschiedliche Zeiten in einem bei 95j5°C (200 F) gehaltenen Ofen getrocknet und dann in einer geschlossenen Kammer während 15 Seiumdcn mit einer Atmosphäre aus 80 Vol.-?') Ammoniak und 20 Vol.-?.' Luft behandelt. Die behände].ten Streifen wurden mit wäßrigem Wasserstoffperoxid oxidiert, gebeucht, mit kaltem V.'asser gespült und getrocknet. Nachdem man das getrocknete Material 9-mal einem

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Beuch- und Spülzyklus unterzogen hatte, der aus einem 45-minütigem Erhitzen in einer Lösung, die 90 Gew„-Teile Seife, 90 Gew.-Teile wasserfreie Soda und 10 Gev/.-Teile des synthetischen anionischen Detergent in etwa 50000 Gew.-Teilen Wasser enthielt und 15-minütigem Spülen in heißem (63⁰C (145⁰F)) Wasser bestand, wurde die Harzaufnahme des getrockneten gebeuchten Materials und die Flammbeständigkeit des behandelten Materials bewertet. Der angegebene beschleunigte Waschtest entspricht etwa mindestens 50 im Haushalt durchgeführten Wasch- und Trockenzyklen. Jeder Streifen wurde vor dem Imprägnieren und nach dem Trocknen gewogen. Das Gewichtsverhältnis des getrockneten imprägnierten Streifens und des unbehandelten Streifens als auch der Feuchtigkeitsgehalt des getrockneten Streifens sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

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TABELLE I

Gew. des getrockneten Stoffstreifens Gew. des ursprüngl. Stoffstreifens

cn
an
ro

1,84 1,77 1,73 1,59 1,58 1,50 1,39 1,35 1,33 1,29 1,28

1,27 1,25

Zurückgehaltene Feuchtigkeit

Gew.-J?

34

30

Trockenzeit
Min.bei 93,3°C

0,0 0,3 0,5 0,8 1,0 1,3 1,7 2,0 2,0 4,0 4,0 6,0 8,0

Harzaufnahme

Gew.-?

10,5 15,5 16,6

19,1 18,8 20,6 22,3 20,7 21,5 22,7 20,5 20,1 18,8

Länge des Brennflecks nach 9 Beuch-Spül-Zyklen

brennt

ti

η η it

4,0 4,0

3,5 4,0

3,5 4,0 brennt

Aus diesen Werten ist die v/irksame und schnelle Polymerisation der getrockneten imprägnierten Materialien in der hochkonzentrierten gasförmigen Ammoniakatmosphäre ersichtlich. Es ist zu ersehen, daß ein unvollständiges Trocknen, d.h. ein Feuchtigkeitsgrad von etwa 15 Gew.-vo nur zu vorübergehender Flammbeständigkeit oder einer nicht dauerhaften Flammbeständigkeit führt, während die Flammbeständigkeit des behandelten Materials dauerhaft ist, wenn das Trocknen derart durchgeführt wird, daß der Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 7 % oder weniger gebracht wird. Ein Ubertrocknen, z.B. während 8 Minuten oder mehr bei 93,3°C (200⁰F) führte auch zu einem Verlust der Harzaufnahme und der Flammbeständigkeit.

B e i 3 ρ i e 1

Unter Anwendung von rundgestricktem Baumwollmaterial, mit einem Flächengewicht von 186,45 g/m (5,5 oz.per sq.yd.) als zu behandelndes Material wurde die Verfahrensweise von Beispiel 1 wiederholt. Dieses gestrickte Material ist ein schwereres Material als der in dom vorhergehenden Beispiel verwendete Bettuchstoff, so daß die in diosem Beispiel durchgeführten Untersuchungen strengere Untersuchungen hinsichtlich der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

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TABELLE II

Gew. des getrockneten Stoffstreifens Gew. des ursDrüngl. StoffStreifens

cn
t>o

1,83 1,73 1,60 1,48 1,40 1,29 1,27 1,27 1,25

Zurückgehaltene Feuchtigkeit Gew.-?

40

30

Trockenzeit
Min. bei 93,3⁰C

1 2 3 4 6 8

10 12 20

Harzaufnahme Gew.-?

12,6 13,9 15,4 17,9 18,8 19,8 19,5 19,6 16,7

Länge des Brennflecks nach 9 Beuch-Spül-Zyklen

brennt

Il Il

5,3 4,3 4,0 4,0 4,3 3,5

¹ !a M · ·

Diese Ergebnisse bestätigen die aus den Ergebnissen des Beispiels 1 gewonnenen Beobachtungen, d.h. daß ein Feuchtigkeitsgehalt von etwa 15 Gew.-% oder mehr die Dauerhaftigkeit der Flammfestigkeit des behandelten Materials beeinträchtigt „ vährend das Material dauerhaft flammfest ausgerüstet wird, wenn der Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 15 Gew.-% oder weniger gebracht wird. Diese Untersuchungen weisen ferner darauf hin, daß ein Ubertrocknen des Materials zu einer Verminderung der Harzaufnahme führt, die dementsprechend die Dauerhaftigkeit der Flammfestausrüstung beeinträchtigt.

Beispie].

Dieses Beispiel erläutert die Anwendung der oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten geschlossenen Kammer zum Härten des das monomere Harz enthaltenden Materials mit gasförmigem Ammoniak.

91,44 m (100 yards) rundgestricktes Baumwollmaterial wurde mit einer 30 "iigen wäßrigen Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumhydroxid-Lösung mit einem pH-V/ert von 7,3 imprägniert. Das imprägnierte Material wurde durch Quetschwalzen geführt, um die Naßaufnahme auf 95 Gew.-% zu bringen, worauf das Material in einer Infrarotrocknungseinrichtung bei einer Temperatur von 149⁰C (300⁰E) auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0 Gew.-?o (Verhältnis des getrockneten Materials zu dem Gewicht des ursprünglichen Materials = 1,42) getrocknet wurde. Das getrocknete Material wurde kontinuierlich in der oben beschriebenen Vorrichtung mit einer 90 Vol.-iüJigen gasförmigen Ammoniak/Luft-Atmosphäre in Berührung gebracht, v/obei das Material mit einer Geschwindigkeit von 3,66 m/Min. (4 yardn/min) bewegt wurde. Die Verweilzoit des Materials in der Kammer betrug 30 Sekunden (ein Sicherheitsfaktor von etwa 6). Ammoniakgas wurde mit

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einer Geschwindigkeit von etwa 1,25 Mol/Hol des Harzes (d.h. mit einem Überschuß von etwa 25 Gew.-^) in die Kammer eingeführt. Die Ammoniakkonzentration wurde in der Bchandlungskammor auf etwa 70 bis 30 Vol.-';.' stabilisiert. Das behandelte Material wurde in ein wäßriges Beuchbad eingeführt, das etwa S Ge\i,-% Wasserstoffperoxid enthielt und wurde anschließend durch Quetschwalzen geführt, um eine Naßaufnahme von etwa 70 Gew.-'/ό zu erreichen. Bei diesem Beuchen werden die Phosphingruppen zu farblosen und geruchlosen Phosphinoxidgruppen oxidiert, war. dazu dient, das in der Faser enthaltene gehärtete Harz zu stabilisieren. Das gebeuchte Gewebe wurde in kaltem V/assor gespült und getrocknet«, Nachdem es 9 Beuchzyklen unter Anwendung der wäßrigen Standardseifenlösung unterzogen wurde, war das Material immer noch flammbeständig.

Beispiel

Dieses Beispiel erläutert die V/irkung unterschiedlicher Konzentrationen dos gasförmigen Ammoniaks bei der Polymer i sat ions stufe ^ ^««

In gleicher Veise wie in Beispiel 2 beschrieben wurden gleich große rundgestrickte Baumwollproben mit einer 40 Gew.-i&Lgen wäßrigen Lösung von Tetrakis-(hydroxymethyl)-phosphoniumhydroxid imprägniert, worauf die imprägnierten Proben nach einer Naß aufnahme von 100 Gew.~?o auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 0 Gew.->4 getrocknet und dann 5 Sekunden in einer geschlossenen Kammer mit Atmosphären mit unterschiedlicher Ammoniakkonzentration behandelt. Die behandelten Proben wurden gebeucht, gespült und getrocknet.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

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-iflf.J

TABELLE III

Gew. der getrockneten Probe Gew. der Ausgangsprobe

1,33 1,32 1,33 1,36 1,29

Vol.-% NH3-GaS	Harzaufnahme
	Gew.-?6
20	11,3
26	11,4
39	13,2
51	19,6
00	19,8

Aus diesen Vierten ist ersichtlich, daß die Harzaufnahme der Proben, die in Atmosphären behandelt wurden, die v/eniger als 50 Vol.-^ NH- enthielten, ziemlich niedrig ist, was darauf hinweist, daß die Polymerisation unvollständig ablief, während die letzten beiden Proben, die in Atmosphären behandelt wurden, die mehr als 50 Vol.-Jo Ammoniak enthielten, eine hohe Harzauf nähme zeigten, was auf eine wirksame Polymerisation hinweist.

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Claims (4)

1. Vorrichtung zum Flammfestausrüsten eines cellulosehaltigen Materials, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1), einen am Oberteil dieses Gehäuses angeordneten Gaseinlaß (2), einen im unteren Teil des Gehäuses angeordneten Gasauslaß (3), im unteren Teil des Gehäuses oberhalb des Gasauslasses angeordnete Materialein- und Matnrialauslässe (4 und 5), eine oberhalb des Gasauslasses und unterhalb des Gaseinlasses angeordnete Trennwand (7), dia im oberen Teil des Gehäuses eine Gasbehandlungskammer ausbildet und die Einrichtungen (8 und 9) zur Einführung und Abführung des in der Gasbehandlungskammer zu behandelnden Textilmaterials aufweist, die das Eindringen und Austreten von Gas i;. und aus der Gasbehandlungskanuner so gerinq wie möglich halten, und in der Gasbehandlungskanuner unterhalb des Gaseinlasses angeordnete xextilmaterialführungen (6).

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (2) auf dem Gehäuse angeordnet ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem oberen Bereich der Gasbehandlungskammer zwischen den obersten Textilmaterialfuhrungen und dem Gaseinlaß eine Gasverteilungseinrichtung (10) angeordnet ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß (3) mit einer Vakuumpumpe in Verbindung steht.

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