DD299383A7

DD299383A7 - Flammenhemmender zelluloseverbundfaserstoff

Info

Publication number: DD299383A7
Application number: DD29012786A
Authority: DD
Inventors: Claus Otto; Hans-Joachim Wulff; Hartmut Kuehling; Klaus Borchert; Eckart Glaenzer; Wolfgang Grimm; Karl-Heinz Dahnke; Sabine Michling
Original assignee: Prignitzer Zellstoff Und Zellwolle Gmbh,De
Priority date: 1986-05-12
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1992-04-16

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen flammhemmenden Zelluloseverbundfaserstoff, der im technischen Sektor zur Herstellung von Flaechengebilden eingesetzt wird. Das Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines flammhemmenden Zelluloseverbundfaserstoffes unter Vermeidung nachteiliger Auswirkungen auf seine uebrigen positiven Eigenschaften. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines flammhemmenden Zelluloseverbundfaserstoffes durch Veraenderung der morphologischen Struktur mittels einer anorganischen zur Polymerbildung faehigen Verbindung. Die erfindungsgemaesze Loesung sieht einen flammhemmenden Zelluloseverbundfaserstoff vor, der 15 bis 30% Siliziumdioxid in polymerer Struktur enthaelt.

Description

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines flammhemmenden Zelluloseverbundfaserstoffes, der unter Vermeidung der im Stand der Technik aufgeführten Nachteilo kostengünstig herstellbar ist.

Darlegung des Wesen» der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen flammhemmenden Zelluloseverbundfaserstoff durch Veränderung der

morphologischen Struktur mittels einer anorganischen zur Polymerbildung fähigen Verbindung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen flammhemmenden Zelluloseverbundfaserstoff gelöst, welcher dadurch

charakterisiert ist, daß die Zelluloseregeneratfaser 15 bis 30% Siliziumdioxid in polymerer Struktur enthält.

Der erfindungsgemäße flammhemmende Zelluloseverbundfaserstoff weist durchgehende aus Siliziumdioxid bestehende Strukturen auf. Sie können als Bänder oder Ketten ausgebildet sein und sind regellos über den Faserquerschnitt verteilt. Während

sich die Siliziumdioxidstrukturen in Längsrichtung aneinanderreihen, sind parallel zu ihnen Zellulosesegmente eingelagert.

Dieser morphologische Aufbau ist mit einer Skelettstruktur vergleichbar. > Es ist prinzipiell möglich, den Siliziumdioxidanteil Im erfindu.igsgemäßen Zelluloseverbundfaserstoff auf einen Wert von

weniger als 15% abzusenken. In diesem Fall ist jedoch kein signifikanter Flammhemmeffekt erzielbar.

Oberhalb eines Siliziumdioxidanteils von 30% Ist das Entstehen eines dispersen Systems mit Sicherheit nicht auszuschließen,

das das technologische Regime instabil werden läßt.

Offensichtlich neigen die Viskose und eine Natriumsilikatlösung oberhalb eines Siliziumdioxidanteils von 30%, sicherlich in Abhängigkeit von der Natur der Viskose, zum Beispiel der Viskosität, des Reifegrades, der Vorbehandlung, der Herkunft, aber

auch von der Zusammensetzung der Natriumsilikatlösung, wie beispielsweise spurenartigen Verunreinigungen an Eisenwalzen, dem Verhältnis der Alkalioxide zueinander oder dem molaren Verhältnis von Siliziumdioxid zu den Alkalioxiden, zu dispersen Systemen.

Es ist leicht einzusehen, daß derartige heterogene Zustände in der modifizierten Spinnmasse zu Unsicherheiten im Spinnsystem

führen.

Die nach der erfindungsgemäßen Lehre hergestellten Produkte lassen sich ohne Änderung der üblichen Technologie und

apparativen Ausrüstung weiterverarbeiten.

Gegenüber den bekannten modifizierten Zellulosefasern weist der erfindungsgemäße Zelluloseverbundfaserstoff folgende Vorteile auf: Er ist einfach und kostengünstig herstellbar. Durch den morphologischen Aufbau der erfindungsgemäßen Zelluloseverbundfaser ist ihr flammhemmendes Verhalten

wesentlich vorbessert worden, während gleichzeitig die übrigen textilphysikalischen Parameter erhalten geblieben sind.

An Maschinen der nachverarbeitenden Industrie sind bei ihrer Verarbeitung über längere Zeiträume keine Korrosionserscheinungen feststellbar. Eine auf den Modifikator zurückzuführende zusätzliche toxische Belastung beim Verbrennungsvorgang ist nicht vorhanden. AusfOhrungibelsplel Beispiel 1 In 1000cm³ Spinnviskose der Zusammensetzung % α-ΖβΙΙυΙοββ 9,64, % NaOH 5,95, Alkaliverhältnis (% NaOH:% α-Zelluloso) 0,62,

% CS] 2,33, % CS₂:% α-Zellulose 24,1, Durchschnittepolymerisationsgrad (DP) 248, dynamische Viskosität 3676cP werden 105cm³ einer Wasserglaslösung der Zusammensetzung Na₁O · 0,75 (SiO₁) · H]O mit einem SiO_rGehalt von 155 g pro Liter eingetragen. Die modifizierte Spin.imasse wurde In ein Fällbad der Zusammensetzung 130,8g/l H₂SO^, 352 g/l Na₂SO« und 5,1 g/l

ZnSO<, des eine Temperatur von 45'C aufwies, gesponnen. Die Erspinnung erfolgte mit Tantaldüsen von 12000 Loch und einem Lochdurchmesser von 0,08mm sowie 86er Format. Ersponnen wurde ein Filament der Faserfeinheit 0,36 tex. Die Abzugsgeschwindigkeit betrug 50 m/min. Das Spinnkabel wurde

nach der CS₂-Austreibung auf 60mm Stapellänge geschnitten und nach üblicher Nachbehandlung getrocknet.

Die Faser wies folgende textilphysikalische Werte auf: Feinheit 0,36 tex, Reißkraft 17,5p/tex, Reißdehnung 20%, V-Wert Reißkraft 9,8, Entkräuselung 20, Weißgrad 60, Glanzzahl 5,7 und Verklebungen 1. Über den textlien Rahmen einer üblichen Viskosefaser hinaus konnte an der erfindungsgemäßen Faser folgendes Eigenschaftsbild ermittelt werden: Die bei 1000⁰C geglühte Faser bleibt als SiO_rSkelettfaser formstabil. Der Skelettfaseranteil beträgt 15,1 %, bezogen auf das Gesamtgewicht. Die nach der Methode der quantitativen Differentialthermoanalyse ermittelte Gesamtwärmemenge des Verbrennungsvorganges (1⁰C pro Minute Aufheizgeschwindigkeit, stationäre Luft) beträgt für die ersponnene Fs3er 4,3kJ/g

(Viskosefaser 6,3kJ/g).

Auf der Rotorspinnmaschine PW12 (VR Polen) mit Defamakrempelsatz und Mehrkammersystem erfolgte die Verarbeitung der Faser zu einem Rotorgarn von 125 tex mit 225T/m als 2fach Zwirn bei 25000U/min und einer Liefergeschwindigkeit von

800 m/min fadenbruchfrei.

Das aus dem Rotorgarn hergestellte Flächengewebe mit einem Flächengewicht von 550g/m^] wurde nach DIN 5433 beflammt. Nach einer Zündzeit von 6 Sekunden und Entfernung der Flamme erlosch das Gewebe. Beispiel 2 Die Herstellung der flammhemmenden Zelluloseverbundfaser erfolgte analog Beispiel 1 mit dem Unterschied, daß die

hergestellte Faser einen Siliziumdioxidanteil, bezogen auf das Gesamtgewicht, von 25% aufwies.

Diese Faser wurde zu einem Kammgarn von 50tex (2fach) verarbeitet und daraus ein Flächengebilde mit einem Flächengewicht

von 250g/m² hergestellt. Die Beflammung dieses Flächengebildes erfolgte nach DIN 54333.

Nach einer Zündzeit von 15 Sekunden und Entfernung der Flamme erlosch das Gewebe. Die nach der quantitativen Differentialthermoanalyse ermittelte Gesamtwärmemenge des Verbrennungsvorganges betrug für diese Viskosefaser 3,9kJ/g. Nach einer Zündzeit von 3 Sekunden brannte das aus unmodifizierter Faser hergestellte Gewebe innerhalb von 1,5 Minuten

vollständig ab.

Claims

Flammhemmender Zelluloseverbundfaserstoff, gekennzeichnet dadurch, daß die Zelluloseregeneratfaser 15 bis 30% Siliziumdioxid in polymerer Struktur enthält.

Anwendungsgeblei der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen flammhemmenden Zelluloseverbundfaserstoff, dar im textlien Sektor zur Herstellung von Flächengebilden eingesetzt wird.

Charakteristik dor bekannten technischen Lotungen

Es Ist bekannt, Zellulose über Zusätze flammhemmend auszurüsten.

Nach der DE-OS 2440074 sind der Viskose vor der Verspinnung bis zu 17 % halogenide Phosphorsäurealkylestnr zuzusetzen.

In der US-PS 3974251 wird vorgeschlagen, die Viskose durch Zugabe von Phosphomibriden bis zu 30% zu modifizieren.

Die durch die Modifizierung von Zellulosefasern enthaltenen flammhemmenden Zellulosefasern weisen zusätzliche

Verbrennungsprodukte, wie beispielsweise Chlorwasserstoff, Stickoxide und oxidische Bestandteile des Phosphors, auf, die

stark umweltbelastond und teilweise toxisch sind.

Außerdem ist die flammhemmende Wirkung mit einigen Nachteilen verbunden. Sie verändert in de. Regel die eine oder andere

der positiven Verarbeitungs· und Gebrauchswerteigenschaften, wie beispielsweise die Festigkeit, die Dehnung oder das

Sorbtionsvermögen der Fasern und der daraus hergestellten Fertigprodukte.

Nicht unerheblich bei der Weiterverarbeitung ist das Auftreten von Korrosionserscheinungen an den Ausrüstungen in der

nachverarbeitenden Industrie.

Unabhängig von der Natur des zugesetzten Modifikators ist als genereller Nachteil feststellbar, daß die Morphologie der

Viskosefaser gestört wird. Die Erzielung spezieller Eigenschaften verlangt stets einen Kompromiß, der immer zuungunsten

anderer wertvoller Gebrauchswerteigenschaften gehen muß.