AT362866B - Schwer entflammbare polypropylenfaser und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

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   Gegenstand des   Stammpatentes Nr, 358154 ist eine   schwer entflammbare Polypropylenfaser mit einem Athylengehalt von 0 bis maximal 1Q Gew.-%, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 0,5 bis 10 Gew.-% 1,3,5-Tris-(2,3-dibrompropyl)-2,4,6-trioxo-hexahydrotriazin und   0,   15 bis 3,5 Gew.

   -%   sli,     sowie   pro Mol der Triazinverbindung 0, 05 bis 1, 5 Mol einer organischen Zinnverbindung der allgemeinen Formel 
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 in der R, und R2, die gleich oder verschieden sein können, je einen Alkyl-oder Cycloalkylrest und X und Y, die gleich oder verschieden sein können, je einen Alkyl- oder Cycloalkylrest, den Rest einer organischen Säure, der gegebenenfalls eine weitere veresterte Carboxylgruppe enthalten kann, den Rest einer anorganischen Säure, eine Thioalkylgruppe, die gegebenenfalls eine mit aliphatischen Alkoholen veresterte Carboxylgruppe tragen kann, oder X und Y gemeinsam Sauerstoff oder den Rest einer zweibasischen, anorganischen oder organischen Säure bedeutet, gegebenenfalls neben den üblichen Gleitmitteln, Pigmenten und   Stabilisierungsmitteln   enthält. 



   Diese Polypropylenfaser wird aus der die flammhemmende Triazinverbindung, das Antimontrioxyd und die organische Zinnverbindung enthaltenden Mischung durch Schmelzspinnverfahren hergestellt, wobei keine störende Korrosion der Spinnwerkzeuge auftritt. Die Faser entspricht im Kleinbrenntest gemäss   PIN 53436   voll den dort an eine flammhemmend ausgerüstete Faser gestellten Ansprüchen. 



   Es konnte nun in Abänderung der Erfindung gemäss Stammpatent gefunden werden, dass auch dann schwer entflammbare Fasern   erhaltep   werden und keine Korrosionsprobleme am Spinngerät auftreten, wenn an Stelle der im Stammpatent eingesetzten   Zinnyerqindul1\ten   solche der allgemeinen Formel 
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 eingesetzt werden, in der   R und R 2'die   gleich oder verschieden sein   können.   je einen Alkyloder Cycloalkylrest und n die Zahl 1 oder 2 bedeuten, verwendet werden. 



   R, und   R ; ;   sind hiebei bevorzugte   Butyl- oder Ootylreste.   



   Die bevorzugte Menge an flammhemmend wirkender Triazinverbindung beträgt 1 bis 3   Gew.-%,   wobei die Menge an Antimontrioxyd dann unter 1   Gew.-% bleiben kann.   Die bevorzugte Menge an Zinnverbindung der Formel (I)   beträgt   dann 0, 1 bis 0, 3 Mol pro Mol Triazinverbindung. 



   Die Herstellung der schwer entflammbaren Polypropylenfaser gemäss der Erfindung erfolgt wie im Stammpatent durch Schmelzspinnen der Mischung, die Flammhemmer, Antimontrioxyd und Zinnverbindung der Formel   (I)     enthält.   



   Hiebei kann die fertige Polypropylenmischung, die   z. B.   in granulierter Form vorliegt, aufgeschmolzen und versponnen werden. Es ist aber auch möglich, die Zusätze an dem flammhemmend wirkenden System erst im Extruder vorzunehmen, indem   z. B.   die Triazinverbindung, das   Si, 03   und die Zinnverbindung der Formel   fl)   über einen Seitenextruder dem aufgeschmolzenen Polypropylen zugesetzt wird. Diese   Zusätze   können hiebei als Reinsubstanzen oder als Konzentrat (master batch) gehandhabt werden. Als Bindemittel für letzteres dienen hiebei entweder das Polypropylen oder auch andere mit Polypropylen verträgliche Kunststoffe, wie   z. B.   andere Polyolefine. 



   Die auf diese Weise mit dem Flammschutzmittel versehene Polypropylenschmelze lässt sich sowohl im Kurzspinnverfahren, das durch niedere Abzugsgeschwindigkeiten (5 bis 50 m/min) gekennzeichnet ist, als auch im konventionellen Schmelzspinnverfahren, das typische Abzugsgeschwindigkeiten von 100 bis   1000     m/min   aufweist, als auch im sogenannten   Sohnellspinnverfahren     (Abzugsgeschwindig-   keit > 1000 m/min), als auch im   sogenannten"jet-spinning"bis   zu extremen Geschwindigkeiten von 4000 m/min verspinnen, bzw. zu einem   Endlosfaservlies verarbeiten.   

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   Die auf diese Weise erzeugten Fasern lassen sich in gleicher Weise wie nicht flammhemmend ausgerüstete Polypropylenfasern verstrecken, kräuseln, zu Stapelfasern weiter verarbeiten und mit den üblichen Avivagen ausrüsten. 



   Der flammhemmend ausgerüsteten Polypropylenschmelze können vor dem Verspinnen ohne Wir- kungseinbusse noch Pigmente, Antioxydantien, Lichtschutzmittel und Gleitmittel, aber auch radikal- bildende Peroxyde in Form der   Reinsubstanzen   oder als Konzentrate zugesetzt werden. Letztere bewirken einen Molekülabbau (Degradierung) unter Herabsetzung des Molgewichte und können durch die dabei eintretende Vergleichmässigung des Molgewichte einen günstigen Einfluss auf die Faser- eigenschaften ausüben. Überraschenderweise wird durch diese Behandlung die flammhemmende Wir- kung der erfindungsgemässen Zusätze nicht beeinträchtigt. 



   Die Überprüfung der Schwerentflammbarkeit der   erfindungsgemässen   Faser erfolgt im Klein- brenntest nach   DIN 53439.   



   Der Brenntest wird nach der DIN-Norm mit textilen Flächengebilden durchgeführt, wobei fol- gende Beurteilungskriterien herangezogen werden ; a) Die ausgebrannte Länge liegt unter 150 mm, die Probe   verlischt   von selbst, Klasse K, b) Die Flammenspitze des brennenden Probekörpers erreicht die   Messmarke von   150 mm in
2Q oder mehr Sekunden. Klasse   K,   c) Die Flammenspitze des brennenden Probekörpers erreicht die   Messmarke von 150   mm in weni- ger   als 20   s. Klasse   K,. Die   Probe ist brennbar. 



   Die Auswirkungen der thermischen Zersetzung des   Flammscliutzmittels,   die dabei entstehende
Verfärbung der Polypropylenschmelze, sowie die mit der Zersetzung verbundene Korrosion kann leicht an Hand von Mehrfach-Extrusion bei hohen Temperaturen mit Hilfe eines Labor-Extruders untersucht werden. 



   Daten des Extruders :   Schnecke : 19, 1   mm Durchmesser, Schneckenlänge 20 D, Polyolefinschnecke, 3 Stufen,
Kompressionsverhältnis   1 :   4   Runddüse ; 5   mm Durchmesser,   Wasserbad, Stranggranuliereinrichtung,  
Für alle Versuche wurde die Schneckendrehzahl mit 100   Umdr/min konstant   gehalten, die
Massetemperatur-Angaben beziehen sich auf die Temperaturmessung an der Schneckenspitze. 



   Die Auswirkung der Zersetzung durch die Her-Korrosion wird nach folgender Methode ermittelt :
Pie nach der Extrusion, Kühlung und Granulierung des Stranges erhaltene Granulatprobe von
15 g Gewicht wird bei   230 C   in einer Presse in Kontakt mit einer entfetteten und auf Hochglanz polierten Stahlplatte für die Dauer von 7 min zu einer Platte von 70 x 70 x 2 mm verpresst.

   Nach dem Abkühlen wird die Polypropylenplatte vorsichtig vom Stahl gelöst, die Stahlplatte wird anschliessend 24 h lang bei   23"C   und 100% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und anschliessend fol- gend beurteilt :
Note 0 : völlig frei von Korrosion
Note   l :   leichte Rostbildung (durch Abwischen mit einem sauberen Wattebausch und Verfärbung der Watte erkennbar)
Note   3 : Oberfläche   gleichmässig mit Rost bedeckt
Note 3 : Oberfläche mit starker Rostbildung bedeckt. 



   Die Mehrfachextrusionsversuche erfolgten sowohl bei   2500C   als auch bei 28ss C aus granuliertem Produkt. Die Einknetung der Additive erfolgte unter schonenden Bedingungen bei   210 C   Massetemperatur. Es soll erwähnt werden, dass für die Untersuchung der thermischen Zersetzung des   Plammhemmers   bewusst ein Polypropylen mit hohem Molekulargewicht gewählt wurde, um die bei den hohen Testtemperaturen (250 bis   280"G)   durchzuführende Mehrfachextrusion mit jeweils dazwischenliegender Granulation gut durchführen zu können. Es konnte bei diesen Versuchen weiters festgestellt werden, dass die   Molekulargewichtsgrosse   des Polypropylens keinen Einfluss auf die HBrAbspaltung aus dem Flammhemmer hat. 



   Das nachfolgende Beispiel soll die Herstellung und die Eigenschaften der erfindungsgemässen Faser näher erläutern, ohne die Erfindung dadurch beschränken zu wollen. 



   Beispiel : Eine   Polypropylenmischuag   auf Basis eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 12 folgender Zusammensetzung : Calciumstearat 0,2 Gew.-%, 2,6-Di-tert.butyl-p-kresol 0,1 Gew.-%, 

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    3- (3, 5-di-tert. butyl-4-hydroxyphenyl) ] -propionat 0, - zinn-thioglykolat 1, 0 Gew.-%   =   0, 56 Mol/Mol   Triazinverbindung und Polypropylen 94, 2 Gew.-% wird auf einer Schmelzspinnanlage mit einem Schneckendurchmesser von 25 mm und 24 D Länge bei einer Massetemperatur von   255OC,   einer Schneckendrehzahl von 74 Umdr/min und einer Abzugsgeschwindigkeit von 47Q m/min zu Fasern mit einem Gesamttiter von 346 tex.

   bei 68 Kapillaren versponnen,
Die Verstreckung der auf diese Weise hergestellten   Primärfäden   erfolgte auf einer Streckzwirnmaschine bei einer Temperatur von   1300G   und einem Reckverhältnis von 1 : 3. Der Endtiter der erhaltenen Fäden lag bei 1, 15 tex., der Titer der Einzelkapillaren bei 1, 7 tex. 



   Die so erhaltenen Fäden halten eine Reissfestigkeit von 34 cN/tex. und eine   Reissdehnung   von 65%. 



   Die Fasern wurden dem Kleinbrenntest gemäss DIN 53438 unterworfen. Dazu wurden sie zu einem Garn von 230 tex/136 Kapillaren gefacht und anschliessend auf einer Rundstrickmaschine zu einem Gewirke mit einem   Flächengewicht   von 530   g/m'verarbeitet,   Die Prüfung dieses   Fläohenge-   bildes im oben genannten Test erfolgte durch Kantenbeflammung. 



   Die Fasern zeigten als Mittelwert von 5 Bestimmungen eine Brenndauer von 13 s und eine ausgebrannte Länge von 68 mm und entsprachen daher der Klasse   Kl.   



   Die Mischungen, die als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Fasern gemäss diesem Beispiel dienten, wurden dem Korrosionstest durch Mehrfachextrusion unterworfen. Der Korrosionsgrad war mit 0 zu bewerten. Im Vergleich dazu zeigte eine Blindprobe der gleichen Mischung, jedoch ohne Zusatz der Zinnverbindung der Formel (I), den Korrosionsgrad 3. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Schwer entflammbare Polypropylenfaser mit einem Äthylengehalt von 0 bis maximal 
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1,0, 15 bis   3, 5 Gew. -% Sb2O, sowie   pro Mol der Triazinverbindung 0, 05 bis 1, 5 Mol einer organischen Zinnverbindung gegebenenfalls neben den üblichen Gleitmitteln, Pigmenten und Stabilisierungsmit-   teIn enthält, nach Patent Nr. 358154,   dadurch   gekennzeichnet, dass   sie als Zinnverbindung eine solche der allgemeinen Formel 
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 in der   R,   und   R , die gleich   oder verschieden sein können, je einen Alkyl- oder Cycloalkylrest und n die Zahl 1 oder 2 bedeuten, enthält.

Claims (1)

1. 2. Schwer entflammbare Polypropylenfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Zinnverbindung der Formel (I) 0, 1 bis 0,3 Mal pro Mol Triazinverbindung beträgt.

   3. Verfahren zur Herstellung der schwer entflammbaren Polypropylenfaser nach den Ansprü- EMI3.4 halt von 0 bis maximal 10 Gew, -%, welche 0, 5 bis 10 Gew.-% 1,3,5-Tris-(2,3-dibrompropyl)-2,4,6-trioxo-hexahydrotriazin und 0, 15 bis 3,5 Gew.-% Antimontrioxyd sowie pro Mol der Triazinverbindung 0, 05 bis 1, 5 Mol einer organischen Zinnverbindung der allgemeinen Formel EMI3.5 <Desc/Clms Page number 4> in der R1, R2 und n wie in Anspruch 1 definiert sind, und die gegebenenfalls noch Gleitmittel, Pigmente und/oder Stabilisierungsmittel enthält, dem Schmelzspinnverfahren unterworfen wird.