DE2320007A1

DE2320007A1 - Schwer brennbare formkoerper aus hochmolekularen linearen polyestern

Info

Publication number: DE2320007A1
Application number: DE2320007A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Niederpruem; Herbert Dr Pelousek; Friedrich-Karl Dr Rosendahl
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1973-04-19
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1974-11-07
Also published as: JPS5010843A; US3929720A; DD114272A5; LU69880A1; DK133250C; DK133250B; BE813871A; GB1413280A; IT1009885B; IE39224L; ES425466A1; IE39224B1; FR2226432A1; NL7405279A

Description

Schwer brennbare Formkörper aus hochmolekularen linearen Polyestern.

Die Erfindung betrifft schwer brennbare Formkörper aus hochmolekularen linearen Polyestern, die als Flammschutzmittel gewisse perfluorierte Sulfonamidverbindungen enthalten. Insbesondere betrifft sie derartige schwer brennbare Fäden und Fasern.

Es ist bekannt, die Entflammbarkeit und Brennbarkeit von aus hochmolekularen linearen^ Polyestern hergestellten Formkörpern, insbesondere Fäden und Fasern, dadurch herabzusetzen, daß man den Polyestern gewisse flammhemmende Substanzen zumischt. Hierfür sind bisher beispielsweise Antimontrioxid, Phosphorverbindungen und organische Chloroder Bromverbindungen verwendet worden. Abgesehen davon, daß die flammhemmende Wirkung in vielen Fällen bei Zusatz dieser Substanzen nicht ausreichend war, hat es sich gezeigt, daß bei der Herstellung von Formkörpern, z.B. Fäden aus Polyestern, die als flammhemmende Zusätze organische Chloroder Bromverbindungen enthalten, eine Abspaltung von Chlor oder Bromwasserstoff stattfindet, was natürlich durch Einleitung von Abbauerscheinungen die Eigenschaften der so hergestellten Fäden stark beeinflußt.

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Es hat sieh nun gezeigt, daß man die angegebenen Schwierigkeiten nicht hat, wenn man als Flammschutzmittel den Polyestern gewisse perfluorierte aliphatische Sulfonamide zusetzt.

Gegenstand der Erfindung sind daher schwer brennbare Formkörper aus hochmolekularen linearen Polyestern, die als Flammschutzmittel Verbindungen der allgemeinen Formel

^g_1n
^Cn^F2n₊l - ^S02^N<T . , (i)

worin η eine Zahl von 1 bis 10 und m eine Zahl von 2 bis IO bedeuten, in Mengen von 0,1 bis 30 Gew.#, vorzugsweise von 0,1 bis 5 ßew.#, enthalten.

Als besonders geeignet haben sich beispielsweise die Verbindungen -

C₄F₉SO₂N(CHgCHgOH)₂ (II) und

CgF₁₇SO₂N(CHgCH₂OH)₂ (III)

erwiesen.

- Als Formkörper kommem hierbei in erster Linie Fäden und Fasern in Frage.

Man erhält die erfindungsgemäßen schwer. brennbaren Formkörper, indem man hochmolekularen linearen Polyestern 0,1 bis 30 Gew.# an Verbindungen der oben angegebenen allgemeinen Formel zusetzt und die Polyester dann einer Formgebung unterwirf.

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Als Polyester eignen sich für die vorliegende Erfindung alle hochmolekularen linearen Polyester, die sich zu Pormkörpern und insbesondere zu Fäden und Pasern, verarbeiten lassen. Dies sind in erster Linie Polyester auf der Basis von Terephthalsäure und Glykolen. Es eignen sich sowohl Homopolymere als auch Copolymere, wobei die Variation sowohl im Säureanteil als auch im Glykolanteil vorgenommen sein kann. Insbesondere seien die Polyester aus Terephthalsäure und fithylenglykol, Terephthalsäure und Cyclohexan-1,4-dimethanol, Terephthalsäure und 1,4-Butandiol, Polyester aus Terephthalsäure und Gemischen der angegebenen Glykole und Polyester aus Terephthalsäure und Isophthalsäure mit den angegebenen Glykolen genannt.

Die als flammhemnendes Zusatzmittel verwendeten perfluorierten aliphatischen Sulfonamide der allgemeinen Formel I sind beschrieben in Ann. 1973, Heft 1, Seite 11 - 19.

Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung dieser perfluorierten Verbindungen als Flammschutzmittel bei der Verarbeitung der Polyester zu den Formkörpern, z.B. beim Spinnprozeß, keinerlei Abspaltung von Fluorwasserstoff säure stattfindet, so daß keine Schädigung der Eigenschaften, beispielsweise der Pasern, eintritt.

Das Zumischen der Flammschutzmittel zu den Polyestern kann in bekannter Weise nach verschiedenen Methoden geschehen. So ist es beispielsweise möglich, die perfluorierten Sulfonamide in Lösung zu bringen ( beispielsweise in Dioxan bei 4o bis 50⁰C ) und diese Lösung bei einer Temperatur von 6o°C in einem Rotationsverdampfer mit einem Polyestergranulat zu versetzen und dann das Dioxan im Vakuum zu entfernen. Man erhält ein beschichtetes Granulat, das nach

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der üblichen Trocknung zum Verspinnen eingesetzt werden kann.

Man kann auch die Zusätze auf das Polyestergranulat auftrommeln oder das Flammschutzmittel und das Polyestergranulat im gewünschten Verhältnis mischen und einem Zweiwellenextruder aufgeben, in diesem Aufschmelzen,dabei mischen und nach dem Extrudieren entweder granulieren oder direkt verspinnen.

Die Zusätze können in Mengen von 0,1 bis 30 Gew.# zugegeben werden, jedoch genügen normalerweise Zusätze im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.#. Es hat sich gezeigt, daß schon mit relativ geringen Zusätzen eine gute Flammschutzwirkung erzielt werden kann.

Die Formgebung des mit nach einer der oben geschilderten Methode dem Flammschutzmittel gemischten Polyestergranulat erfolgt in bekannter Weise. So kann dieses Granulat beispielsweise in jeder üblichen Spinnapparatur zu Fäden versponnen werden.

Der in den Beispielen-verwendete Brenntest zur Bestimmung des LOI-Wertes wird wie folgt durchgeführt :

In einem Brennrohr, durch das das Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff mit definierter Geschwindigkeit strömt, wird eine senkrecht angeordnete Probe von oben mit einer Gasflamme entzündete

Anschließend wird das Mischungsverhältnis von Stickstoff zu Sauerstoff so lange variiert, bis die Probe mit einer Mindestflamme gleichmäßig abbrennt. Der Brennwert (LOI-Wert) - η - wird wie folgt errechnet :

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Liter O₂

η = . 100

Liter O₂ + Liter N₂

Je hoher der LOI-Wert ( Säuerstoffanteil ), desto geringer die Brennbarkeit eines Stoffes.

Der LOI-Wert "n" gibt also den prozentualen Anteil Sauerstoff in dem Sauerstoff/Stickstoff-Gemisch an, der benötigt wird, um die senkrecht eingespannte Probe gerade noch gleichmäßig von oben nach unten abbrennen zu lassen.

Beispiel 1 ;

5 kg Polyestergranulat ( Polyethylenterephthalat, Intrinsic Viskosität 0,65 in Phenol-Tetrachloräthan = 6o : 40 ) wurden mit 50 g C^F₉SO₂N(CH₂CH₂OH)₂ 2 Stdn. bei 85⁰C gesintert und das so erhaltene, beschichtete Granulat anschließend bei einer Temperatur von 285⁰C mit 1100 m Spinngeschwindigkeit versponnen ( Spinntiter dtex 24o/l8 )_e Nach der üblichen Verstreckung über eine beheizbare Galette ( 85⁰C ) und einem Blockheizer ( l6o°C ) erhält man bei einem Streckverhältnis von 1 : 3,6 ( bei 800 m Streckgeschwindigkeit ) ein Polyesterfilamentgarn ( Titer über dtex 66/18 ) mit folgenden textlien Werten :

Reißfestigkeit :	42	Rkm
Reißdehnung :	28	%
Kochschrumpf :	6,

LOI-Wert ; η = ^2

Vergleich (entsprechendes Garn aus nicht behandeltem Polyestergranulat ) : η = 28

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Beispiel 2 ;

Analog dem Beispiel 1 wurde das Polyestergranulat ( Intrinsic Viskosität 0,65 ) zunächst ^O Minuten mit einem Wachs (0,l#) (z„B. Hoechst Waehs-OP) bei 70⁰C gesintert und hierauf 2 Stunden mit dem fein gemahlenen Flammschutzmittel CgP₁₇SO₂N (CH₂CH₂OH)₂ (5 Gew.# Zusatz )

behandelt. ^Nach dem üblichen Verspinnen und Verstrecken wie in Beispiel 1 erhält man eine Polyesterseide mit den folgenden textlien Werten :

Reißfestigkeit :	3b Rkm
Reißdehnung:	30 %
Kochschrumpf :	*1 %*

LOI-Wert : η = 34

Vergleich ( entsprechende Polyesterseide aus nicht behandeltem Polyestergranulat ) :. η = 28

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Claims

Patentansprüche ;

1.) Schwer brennbare Formkörper aus hochmolekularen linearen Polyestern, enthaltend in zugemischter Form ein Flammschutzmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyester als Flammschutzmittel Verbindungen der allgemeinen Formel

- OH 'rf 2n+l

- SO₂N.

- OH

worin η eine Zahl von 1 bis 10 und m eine Zahl von 2 bis 10 bedeuten, in Mengen von 0,1 bis 30 Gew.% enthalten.

2.) Formkörper, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form von Fäden oder Fasern vorliegen.

3.) Verfahren zur Herstellung von schwer brennbaren Formkörpern aus hochmolekularen linearen Polyestern durch Zusatz von Flammschutzmitteln zu diesen Polyestern und anschließende Formgebung, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flammschutzmittel 0,1 bis J50 Gew.% an Verbindungen der allgemeinen Formel

^Cn^F2n₊l

- OH - ^0H

worin η eine Zahl von 1 bis und m eine Zahl von 2 bis bedeuten, zusetzt.

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4 ₀) Verwendlang von Verbindungen der allgemeinen Formel

'n^2n+l

worin η eine Zahl von 1 bis 10 und m eine Zahl von 2 bis 10 bedeuten, als Flammschutzmittel für Formkörper aus hochmolekularen linearen Polyestern.

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