CH537991A

CH537991A - Flammhemmend ausgerüstete Polyesterfasern

Info

Publication number: CH537991A
Application number: CH1668771A
Authority: CH
Inventors: Sparacino Rosario Dr Chem
Original assignee: Inventa Ag
Priority date: 1971-11-17
Filing date: 1971-11-17
Publication date: 1973-06-15

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue flammhemmend ausgerüstete Polyesterfasern sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Es ist bekannt, dass die Brennbarkeit von thermoplastischen Kunststoffen herabgesetzt werden kann, wenn u. a. gewisse Mengen an halogenierten aliphatischen undloder aromatischen Kohlenwasserstoffen zugegeben werden. Die Wirkung dieser Zusätze kann durch Zumischung von organischen und anorganischen Verbindungen, von Phosphor, Antimon, Zink usw. erhöht werden.

Die Bedingungen, die ein flammhemmender Zusatz für Kunststoffe erfüllen muss, sind u. a. folgende:
1. Er muss billig sein.

2. Er muss sich leicht in das Polymere einarbeiten oder einbauen lassen.

3. Er darf die physikalischen Eigenschaften des Kunststoffes nicht ungünstig beeinflussen.

4. Er darf keine toxischen Eigenschaften aufweisen, die die Verwendung des Kunststoffes beeinträchtigen könnten.

Alle diese Forderungen sind von den Antiflammitteln für die meisten Kunststoffe mehr oder weniger befriedigend erfüllt, wobei zu bemerken ist, dass solche Antiflammittel für meist niedrigschmelzende Kunststoffe geeignet bzw. gedacht sind. Aber einer Verformung dieser Kunsstoffe in feine Fasern mit ausreichenden textilen Eigenschaften standen bisher unüberbrückbare Hindernisse entgegen.

Man muss eben bedenken, dass die Herstellung von Chemiefasern durch das Schmelzspinnverfahren und die Weiterverarbeitung in Strickerei und Spinnerei bis zum fertigen Produkt viel mehr und viel höhere Anforderungen stellt, als die einfache Herstellung von Kunststoffgegenständen. Schon das Schmelzspinnverfahren allein, mit Betriebstemperaturen von ungefähr 300 "C setzt eine thermische Stabilität der Antiflammittel voraus, die meist nicht vorhanden ist.

Bei der thermischen Zersetzung der Antiflammittel bilden sich im Spinnschacht zuweilen teilweise giftige Gase, die zudem noch das Ausgangsmaterial schädigen. Ausserdem können verkohlte Rückstände entstehen, die die Düsen verstopfen. Die Verstopfung kann auch von ungelösten Teilchen von organischen Antiflammitteln, sowie von allzu grossen Teilchen anorganischer Zusätze verursacht werden. Alle diese Nachteile verunmöglichen selbstverständlich ein einwandfreies Arbeiten. Hierbei muss man wiederum berücksichtigen, dass es praktisch unmöglich ist, anorganische Antiflammittel, meistens Synergisten, in hohen Mengen, wie für Kunststoffe empfohlen, in die Faser einzuarbeiten. Die oben erwähnten giftigen Gase haben auch den zusätzlichen Nachteil, dass sie meistens korrodierend auf die Maschinen wirken.

Die physiologische Verträglichkeit der Zusätze setzt den Fasern noch strengere Grenzen als bei Kunststoffgegenständen wegen des engen Körperkontaktes, gegebenenfalls in Verbindung mit der Körperwärme, Schweissabsonderungen usw.

Ziemlich eng mit der physiologischen Verträglichkeit verbunden ist das Problem des Ausblühens. Es ist allgemein bekannt, dass Kunststoffzusätze fast immer eine gewisse Neigung zum Ausblühen haben. Im Falle von Fasern ist das ein doppelter Nachteil, einmal wegen der früher erwähnten physiologischen Gefahr, dann wegen der Dauerhaftigkeit der Ausrüstung. Aber die Dauerhaftigkeit der Ausrüstung verlangt auch, dass das Antiflammittel wasch- und reinigungsbeständig sein muss. Zwei weitere bekannte Forderungen sind die Lichtbeständigkeit und die Wetterbeständigkeit. Auch in diesem Falle sind die Anforderungen für Fasern strenger als im Falle von Kunststoffartikeln.

Während bei der Herstellung von Kunststoffgegenständen nach deren Formgebung keine weiteren Arbeitsgänge mehr nötig sind, sind bekanntlich bei der Herstellung von Kunstfasern, nach dem Verspinnen weitere Manipulationen notwendig, nämlich Strecken, Fixierung, Kardieren, Garnspinnen, Färben usw. bis zur Verarbeitung zu Webeware und Wirkware. Die meisten von diesen sind Arbeitsgänge, die hohe Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften der Faser stellen. Weil grosse Mengen an Zusätzen die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen, ist man bestrebt, hochwirksame Zusätze zu finden, die erlauben, die zugegebene Menge prozentual so niedrig wie möglich zu halten.

Aus allen diesen Gründen ist es klar, dass eine automatische Übertragung von Kenntnissen und Erfahrungen aus dem Kunststoffbereich auf das Gebiet der schmelzgesponnenen Chemiefasern nicht möglich ist.

Zwar ist die Einarbeitung einer Dispersion von halogenierten organischen Verbindungen, mit oder ohne Phosphorverbindungen als Synergiste, in allen möglichen Kunstfasern, auch schmelzgesponnene, bekannt. Tatsache ist aber, dass das Verfahren nur für das Nassspinnen geeignet ist, wie auch aus den Beispielen hervorgeht.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass Polyesterfasern flammfest sind, wenn sie einen Gehalt an in der Faser gelöstem Pentabromtoluol, Octabromidphenyl und/oder Decabromidphenyläther aufweisen.

Als Polyester kommt in erster Linie Polyäthylenterephthalat in Frage. Unerwarteterweise lösen sich diese Bromverbindungen bei den Spinntemperaturen homogen im Polyester und bleiben auch nach dem Abkühlen gelöst, ohne dass die früher erwähnten Schwierigkeiten, wie z. B. Entwicklung von Zersetzungsgasen, Faserverfärbung, Düsenverstopfung beim Spinnen, oder in der späteren Verarbeitung, wie z. B.

beim Stricken, Färben, Weben usw., auftreten.

Hergestellt wird das neue flammhemmend ausgerüstete Polyesterfasermaterial, indem man die erwähnten Verbindungen auf übliche Art und Weise in das genannte faserbildende Polymer vor oder während des Spinnens einarbeitet.

Dies kann durch Zumischung zum Polymeren durch Anpudern oder Anmaischung und darauf folgende Extrusion usw.

erfolgen.

Die oben erwähnten Wirkstoffe ihrerseits werden auf an sich bekannte Art und Weise hergestellt, z. B. durch Bromierung der entsprechenden unbromierten Substanzen.

Die angegebenen Mengen der flammhemmenden Bromverbindungen schwanken mit Vorteil zwischen 5 und 30 Gew.-% des Endpolymers, je nach Verbindung, wobei der Bromanteil zwischen 2,5 und 15 Gew.-01o liegt. Bevorzugterweise liegt der Gehalt an flammhemmendem Mittel bei 10-20 Gew.-%. Durch Zugabe von Verbindungen wie Metalloxiden, Phosphorverbindungen usw. können die benötigten Mengen an erfindungsgemässen Bromverbindungen herabgesetzt werden. Die Wirkung dieser Zusatzstoffe beim vorliegenden Problemkreis ist an sich bekannt.

Mit Hilfe der erfindungsgemäss zu verwendenden Bromverbindungen können Fasern aus gesättigtem und ungesättigtem Polyester, vor allem Polyäthylenterephthalat flammfest ausgerüstet werden.

Die Brennbarkeit der flammhemmend ausgerüsteten Fasern wurde nach der Methode des Sauerstoffindexes gemessen. Unter dem Sauerstoffindex wird die minimale Sauerstoffkonzentration in einer Mischung aus Sauerstoff und Stickstoff verstanden (Vol-%), welche gerade noch die Verbrennung des untersuchten Materials unter genau festgelegten Prüfungsbedingungen bewirkt (ASTM D2863-70). Als flammfest oder selbstverlöschend werden dabei solche Stoffe bezeichnet, die einen Sauerstoffindex von mindestens 27 aufweisen. Die Messungen selbst wurden mit dem Oxygen-Index Flammability-Gauge der Firma General Electric ausgeführt.

Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken. Falls nichts anderes angege ben, ist unter /0 Gew.-% zu verstehen. PE bedeutet überall Polyäthylenterephthalat .

Beispiel 1
Polyäthylenterephthalatschnitzel mit einer relativen Viskosität llrel von 1,80 (gemessen in m-Kresol), wurden mit 11,4 0/0 Pentabromtoluol (PBT), Smp. 280 bis 284 "C, erhalten durch Bromierung von Toluol, angepudert, in einem Spinnextruder aufgeschmolzen und zu Fäden mit einem Titer von 150/30 denier versponnen.

Die Fäden wurden in einem Streckverhältnis von 1:4 verstreckt, worauf sie die folgenden Textildaten aufwiesen: Garn-Titer 153/30 denier Bruch-Dehnung 18 % Bruchlast 468 g Reissfestigkeit 3,1 d/den
Die so hergestellten Fäden wurden zu Gewirken verarbeitet und diese nach SNV 98 899 (Schweizerische Normenvereinigung) gewaschen und klimatisiert und darauf dem Flammfesttest unterworfen: Polymer Zusatz gim2 no2 Polyäthylenterephthalat - 371 20* (PE-Gewebe) Polyäthylente- 11,5 % 412,6 29,6 rephthalat PBT (PE-Gewebe) * gemäss Tesoro-Mesier, 39th Annual Meeting Textile Research Institute New York (1969).

Beispiel 2
Polyäthylenterephthalatschnitzel mit einer relativen Viskosität llrel von 1,80 (gemessen in m-Kresol), wurden mit 12,5 /0 Decabromdiphenyläther angepudert, in einem Spinnextruder aufgeschmolzen und zu Fäden mit einem Titer von 150/30 denier versponnen.

Die Fäden wurden in einem Streckverhältnis von 1 :4 verstreckt, worauf sie die folgenden Textildaten aufwiesen: Garn-Titer 158/30 denier Bruch-Dehnung 20 % Bruchlast 472 g Reissfestigkeit 3,0 g/den
Die so hergestellten Fäden wurden zu Gewirken verarbeitet und diese nach SNV 98 899 (Schweizerische Normenvereinigung) gewaschen und klimatisiert und darauf dem Flammfesttest unterworfen:
Polymer Zusatz glm2 n02
2
Polyäthylente- - 371 20 * rephthalat (PE-Gewebe)
Polyäthylente- Decabromdiphe- 419,0 30,7 rephthalat nyläther (PE-Gewebe) 12,5 0/0 * gemäss Tesoro-Mesier, 39th Annual Meeting Textile Research Institute New York (1969).

Beispiel 3
Polyäthylenterephthalatschnitzel mit einer relativen Viskosität llrel von 1,80 (gemessen in m-Kresol), wurden mit 12,5 % Octabromdiphenyl angepudert, in einem Spinnextruder aufgeschmolzen und zu Fäden mit einem Titer von 150/30 denier versponnen. Die Fäden wurden in einem Streckverhältnis von 1 :4 verstreckt, worauf sie die folgenden Textildaten aufwiesen: Garn-Titer 156/30 denier Bruch-Dehnung 19 0/0 Bruchlast 471 g Reissfestigkeit 3,2 g/den
Die so hergestellten Fäden wurden zu Gewirken verarbeitet und diese nach SNV 98 899 (Schweizerische Normenvereinigung) gewaschen und klimatisiert und darauf dem Flammfesttest unterworfen:

: Polymer Zusatz gim n02 Polyäthylente- - 371 20 * rephthalat (PE-Gewebe) Polyäthylente- 12,5 /0 417,5 31,4 rephthalat- Octabromdi (PE-Gewebe) phenyl * gemäss Tesoro-Mesier, 39th Annual Meeting Textile Research Institute New York (1969).

Claims

PATENTANSPRUCH

Flammfeste Polyesterfasern, dadurch gekennzeichnet dass sie einen Gehalt an in der Faser gelöstem Pentabromtoluol, Octabromdiphenyl und/oder Decabromdiphenyläther aufweisen.

UNTERANSPRÜCHE 1. Flammfeste Polyesterfasern gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie die genannte Bromverbindung im Gewichtsverhältnis von 10 bis 20 /0, bezogen auf das Gewicht der Fasern enthalten.

2. Flammfeste Polyesterfasern gemäss Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyester aus Polyäthylenterephthalat besteht.

PATENTANSPRUCH 11 Verfahren zur Herstellung von flammfesten Polyesterfasern gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in das Fasermaterial Pentabromtoluol, Octabromdiphenyl und/oder Decabromdiphenyläther vor oder während des Spinnens einarbeitet, wodurch sich besagte Bromverbindung in der Faser löst.