Die Erfindung betrifft ein flammgehemmtes nicht gewebtes textiles Gebilde, welches durch binderlose Verfestigung eines Vlieses hergestellt wird.

Flammgehemmte gewebte textile Gebilde sind aus der Literatur bekannt. Zumeist wird dabei ein StoflF mit einer oder mehreren flammhemmenden Verbindungen behandelt. Als flammhemmende Verbindungen haben dabei insbesondere phosphorhältige Verbindungen Bedeutung erlangt. So ist die Behandlung von cellulosischen textilen gewebten Gebilden mit phosphorhältigen flammhemmenden Verbindungen in zahlreichen Patentschriften, wie z.B. den US 5,135,541; US 4,494,951; US 4,487,800; US 4,078,101 und US 4,145,463 beschrieben.

All diesen beschriebenen Verfahren ist gemeinsam, daß die Behandlung mit der flammhemmenden Verbindung bereits am fertigen Gewebe erfolgt.

Es ist aus der Literatur weiters auch bekannt, fiammgehemmte nicht gewebte textile Gebilde herzustellen. So beschreibt z.B. die US 3,906,136 ein Verfahren zur Herstellung von flammgehemmten Gebilden, bei dem einem textilen Gebilde ein Derivat des Hexahydrotriazinphosphonat zugegeben wird und dieses Phosphonat anschließend zu einem Harz ausgehärtet wird. Unter anderem können auf diese Art und Weise auch nicht gewebte cellulosische textile Gebilde behandelt werden.

Aus der US 2,983,623 ist bekannt, Fasern und textile Gebilde mit einer Mischung aus Tetrakis- hydroxymethyl-phosphoniumchlorid (THPC) und Harnstoff zu behandeln, wobei durch anschließendes Aushärten eine netzwerkartige polymere Verbindung innerhalb des textilen Gebildes entsteht. Die Anwendung dieses Verfahrens auf nicht gewebte textile Gebilde wird erwähnt.

Auch bei diesen bekannten Verfahren erfolgt die Behandlung mit der fiammhemmenden phosporhältigen Verbindung bereits am fertigen textilen Gebilde. Es findet weiters stets eine Verfestigung durch das thermische Aushärten der zugesetzten Verbindungen statt. Im Zusamtr nhang mit der Herstellung von nicht gewebten textilen Gebilden entspricht dieser Vorgang einer Bmderverfestigung. Dies resultiert in einer erhöhten Steifigkeit sowie in einem für viele Anwendungsbereiche unerwünscht hohen Flächengewicht des Produkts. Solcherart flammhemmend ausgerüstete textile Gebilde geben außerdem oftmals während des Gebrauchs phosphorhältige Verbindungen ab und verursachen unangenehme Hautreizungen. Die eingesetzten Harzbildner stellen weiters eine Umweltbelastung dar.

Es wurde daher versucht, flammgehemmte nicht gewebte textile Gebilde herzustellen, ohne die erwähnten Nachteile in Kauf zu nehmen. Insbesondere wurde versucht, das als Ausgangsmaterial für

die Herstellung des Produktes dienende Vlies binderlos, also ohne die Zugabe eines Fremdstoffes, zu verfestigen.

So beschreibt die EP 0 447 605 AI die Herstellung einer Flammbarriere aus Vliesstoff mit einem Flächengewicht von 40 bis 100 g/m ² durch die Verfestigung des Vliesstoffes mittels hochenergetischen Wasserstrahlen, wobei der Vliesstoff aus teilgraphitierten Polyacrylnitrilfasern besteht.

Die Verfestigung von Vliesen mittels Wasserstrahlen ist unter den Begriffen Ηydroentanglement" bzw. "Spun-laced-Technologie" bekannt. Es werden hierbei die einzelnen Fasern des Vlieses durch im wesentlichen senkrecht auf das Vlies mit bestimmtem Druck auftretende Wasserstrahlen miteinander verwirbelt.

Der Nachteil der aus der EP 0 447 605 AI bekannten Flammbarriere besteht darin, daß die Polyacrylnitrilfasern biologisch nicht abbaubar sind. Weiters ist durch das Graphitieren der Polyacrylnitrilfasern vor ihrer Verarbeitung zum Produkt ein zusätzlicher kostenverursachender Verfahrensschritt vorgesehen. Die durch das Graphitieren eintretende Schwarzfärbung des entstehenden Gebildes erschwert weiters die Anwendbarkeit in vielen Bereichen.

Die WO 93/13249 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines cellulosischen Produktes, welches Polykieselsäure enthält, wobei die Polykieselsäure an manchen Stellen mit Aluminiumsilikat modifiziert wird. Diese Produkte, insbesondere Fasern werden gewonnen, indem man einer Lösung der Cellulose, z.B. einer Viskose, Siθ2 in Form von Polykieselsäure zugibt und diese Lösung zu Fasern verspinnt, welche dann Polykieselsäureketten inkorporiert haben. Gemäß Beispiel 4 dieser Anmeldeschrift können solcherart hergestellte Stapelfasern mittels Wasserstrahlen zu einem nicht gewebten Flächengebilde verfestigt werden.

Der Nachteil dieser bekannten Produkte ist, daß die Festigkeit der ersponnenen Fasern und damit verbunden die Festigkeit der daraus hergestellten Produkte im Vergleich zu herkömmlichen Viskoseverfahren gering ist und somit diese Produkte für manche Anwendungsgebiete nicht einsetzbar sind.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein flammgehemmtes nicht gewebtes textiles Gebilde zur Verfugung zu stellen, welches

• bei kostengünstiger, umweltschonender und einfacher Herstellung die Erfordernisse an ein flammgehemmtes Produkt erfüllt,

• ohne Zusatz von Bindestoffen eine für den jeweiligen Zweck ausreichende Festigkeit aufweist,

• nicht zu steif ist

• keine Hautreizungen hervorruft,

• und im wesentlichen biologisch abbaubar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein flammgehemmtes nicht gewebtes textiles Gebilde gelöst, welches durch binderlose Verfestigung eines Vlieses hergestellt und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Vlies cellulosische Fasern enthält, in die zumindest eine phosphorhältige flammhemmende Verbindung inkorporiert ist.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen textilen Gebilde die oben aufgezählten Anforderungen unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik erfüllt werden können. Insbesondere erweisen sich erfindungsgemäße Produkte in bezug auf Flammfestigkeit und Reißfestigkeit trotz der einfachen Herstellungsweise als hervorragend geeignet für zahlreiche Anwendungsbereiche.

Unter dem Einsatz von cellulosischen Fasern, in die zumindest eine phosphorhältige flammhemmende Verbindung inkorporiert ist, wird im Sinne der Erfindung verstanden, daß die flammhemmende Eigenschaft den Fasern nicht erst beim Verfestigungsprozeß oder schon im fertigen erfindungsgemäßen Gebilde induziert wird, sondern bereits vor dem Verfestigungsprozeß, beim Legen des Vlieses vorhanden ist. Wesentlich ist auch, daß die phosphorhältige Verbindung in die Fasern inkorporiert und nicht etwa lediglich auf die Fasern aufgetragen ist. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß sich die Verbindungen im Laufe des Gebrauchs absondern und zu Hautreizungen oder zu einer Verminderung der Flammfestigkeit führen.

Verfahren zur Inkorporation von phosphorhältigen flammhemmenden Verbindungen in cellulosische Fasern sind insbesondere aus den DE-OS 25 32 521 und DE-OS 2622 569 bekannt.

Vorzugsweise wird zur Herstellung des Gebildes das Vlies mittels Wasserstrahlen verfestigt. Es hat sich in unerwarteter Weise herausgestellt, daß die einen intensiven Waschvorgang darstellende Wasserstrahlverfestigung die flammhemmende Eigenschaft der zugrundeliegenden Fasern in keiner Weise negativ beeinflußt, im Gegenteil sogar in ausreichender Weise flammgehemmte Produkte auch bei niedrigeren Flächengewichten resultieren.

In einer bevorzugten Ausführungsart weist das erfindungsgemäße Gebilde ein Flächengewicht von 30 bis 120 g/m ² , vorzugsweise 50 bis 80 g/m ² , auf. Produkte mit derart geringem Flächengewicht sind insbesondere in Hinblick aufbesseren Tragekomfbrt sehr erwünscht. Es ist jedoch überraschend, daß erfindungsgemäße Produkte trotz dieses geringen Flächengewichtes den übrigen Anforderungen insbesondere in bezug auf Flammfestigkeit vollends genügen.

In vorteilhafter Weise besteht das zur Herstellung des Gebildes benötigte Vlies und damit das erfindungsgemäße Gebilde selbst im wesentlichen aus den flammgehemmt ausgerüsteten cellulosischen Fasern, d.h. daß im Vlies keine nennenswerten Beimengungen z.B. von anderen Fasertypen enthalten sind.

Sehr oft sind jedoch, um spezielleren Anforderungen gerecht zu werden, Artikeln aus Mischungen verschiedener Fasertypen erwünscht, so daß in einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung das Vlies und damit das erfindungsgemäße Gebilde aus einer Mischung aus flammgehemmt ausgerüsteten cellulosischen Fasern und einer anderen Faser besteht.

In besonders vorteilhafter Weise ist ein erfindungsgemäßes Gebilde aus einer Fasermischung dadurch gekennzeichnet, daß diese andere Faser eine nicht schmelzende hochtemperaturbeständige Faser, z.B. eine Polyimid- oder eine Polyaramidfaser, ist. Solche hochtemperaturbeständigen Fasern sind bekannt und ergeben in Kombination mit flammgehemmten cellulosischen Fasern flammfeste Artikel für sehr hohe Anforderungen.

Eine weitere vorzugshafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebildes ist dadurch gekennzeichnet, daß es der Brennklasse s-b nach DIN 66 083 entspricht. Diese Brennklasse ist die höchste von cellulosischen Fasern erreichbare Klasse, die für die meisten Anwendungsgebiete von schwerentflammbaren Textilien ausreichend ist. Die Anforderungen an ein textiles Gebilde zum Erfüllen der Brennklasse s-b ist in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt:

Tabelle 1

Brennzeit (s) Glimmzeit (s) S chmelzen Abtropfen Grad der Zerstörung (mm)

≤ 2 ≤ 25 nein nein ≤ 150

Vorzugsweise wird als die bzw. als zumindest eine der flarnmhemmenden phosphorhältigen Verbindungen, welche in den cellulosischen Fasern inkorporiert und demgemäß im Vlies sowie im resultierenden Gebilde enthalten ist sind, ein Ester, Esteramid und/oder Amid der Pyrophosphorsäure, der Monothiono-, Dithiono-, Trithiophosphorsäure, der Triphosphorsäure, der Monothiono-, Dithiono-, Trithiono- und oder Pentathiotriphosphorsäure eingesetzt. Verbindungen dieser Art und ihr Einsatz in cellulosischen Materialien sind aus der DE-OS 26 22 569 bekannt und verleihen dem erfindungsgemäßen Gebilde besonders gute flammhemmende Eigenschaften.

In weiters vorteilhafter Weise wird als die bzw. als zumindest eine der flammhemmenden phosphorhältigen Verbindungen, welche in den cellulosischen Fasern inkorporiert und demgemäß im Vlies sowie im resultierenden Gebilde enthalten ist/sind, ein Bis-[2-oxo-l,3,2- dioxaphosphinanyl]oxid oder ein Bis-[2-thiono-l,3,2-dioxaphosphinanyl]-oxid oder ein 2-Oxo-l,3,2- dioxaphosphinanyl-2'-thiono- ,3',2 ^, -dioxaphosphinanyl-oxid eingesetzt. Verbindungen dieser Art und ihr Einsatz in cellulosischen Materialien sind aus der DE-OS 25 32 521 bekannt. Ihr Einsatz im erfindungsgemäßen Gebilde führt zu Produkten mit hervorragenden Flammschutzeigenschaften.

In besonders vorteilhafter Weise wird als flammhemmende phosphorhältige Verbindung Bis-(5,5- dimethyl-2-thiono-l,3,2-dioxa-phosphinanyl)-oxid eingesetzt. Diese Verbindung wird unter dem Markennamen SANDOFLAM von der SANDOZ AG vertrieben und erbringt beim Einsatz im erfindungsgemäßen Gebilde hervorragende Werte.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert, wobei darauf hingewiesen wird, daß die Beispiele nur eine kleine Auswahl aus den verschiedenen möglichen Ausführungsformen dieser Erfindung darstellen und damit den Gegenstand der Erfindung in keinerlei Weise einschränken sollen.

Beispiel 1: Herstellung eines flammgehemmten nicht gewebten textilen Gebildes mit einem Flächengewicht von 50 g/m ² :

Ausgangsstoff für diesen Versuch waren Fasern aus 100% Viscose FR. Viscose FR ist eine flammgehemmte Viskosefaser, die von der Fa. LENZING AG produziert wird und flammhemmende phosphorhältige Verbindungen inkorporiert hat, wie sie in der DE-OS 25 32 521 beschrieben werden.

Die Faserdaten der für die Versuche herangezogenen Fasern aus Viscose FR sind:

Titer: 1,7 dtex

Schnittlänge: 40 mm

Festigkeit kond.: 24 cN/tex

Dehnung kond.: 15%

Festigkeit naß: 12 cN/tex

Naßmodul: 3 cN/tex

Die Fasern weisen einen Limited Oxygen Index (LOI) von 28% auf.

Die Fasern wurden auf herkömmliche Weise aerodynamisch zu einem Wirrvlies gelegt und anschließend auf einer herkömmlichen Apparatur zur Wasserstrahlverfestigung verfestigt. Die Apparatur wurde dabei dreimal durchlaufen, wobei in jeweils 4 verschiedenen Passagen Wasserstrahlen mit unterschiedlichen Drücken senkrecht auf das Vlies einwirkten (Tabelle 2):

Tabelle 2

Das entstandene nicht gewebte textile Gebilde wurde auf einem Spann-Trocken-Fixierrahmen bei einer Temperatur von 100°C mit 5m/min Geschwindigkeit getrocknet.

Auf diese Art und Weise wurden 100 m eines erfindungsgemäßen Gebildes mit einem Flächengewicht von ca. 50 g/m ² hergestellt.

Beispiel 2: Herstellung eines flammgehemmten nicht gewebten textilen Gebildes mit einem Flächengewicht von 60 g/m ² :

Aus dem gleichen Ausgangsmaterial und gemäß einem zu Beispiel 1 äquivalenten Verfahren wurden 100 m eines erfindungsgemäßen Gebildes mit einem Flächengewicht von ca. 60 g/m ² hergestellt.

Dabei traten beim Durchlaufen der verschiedenen Passagen in der Apparatur zur Wasserstrahlenverfestigung folgende Drücke auf (Tabelle 3):

Beispiel 3 : Herstellung eines flammgehemmten nicht gewebten textilen Gebildes mit einem Flächengewicht von 80 g/m ² :

Aus dem gleichen Ausgangsmaterial und gemäß einem zu Beispiel 1 äquivalenten Verfahren wurden 100 m eines erfindungsgemäßen Gebildes mit einem Flächengewicht von ca. 80 g/m ² hergestellt.

Dabei traten beim Durchlaufen der verschiedenen Passagen in der Apparatur zur Wasserstrahlenverfestigung folgende Drücke auf (Tabelle 4):

Eigenschaften der erfindungsgemäßen Gebilde und Gegenüberstellung mit einem Vergleichsversuch:

In der folgenden Tabelle (Tabelle 5) sind die Eigenschaften der nach den Beispielen 1 bis 3 hergestellten erfindungsgemäßen Gebilde sowie die Eigenschaften eines mittels eines Vergleichsversuches hergestellten nicht gewebten textilen Gebildes aufgelistet.

Bei diesem Vergleichsversuch wurde gemäß den Bedingungen von Beispiel 2 gearbeitet, jedoch wurden als Ausgangsmaterial nicht flammgehemmte Standardviskosefasern herangezogen:

Tabelle 4

Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Vergleich

Flächengewicht g/m ² 56,05 64,40 79,25 63,58

Dicke mm 0,513 0,513 0,596 0,698

Reißkraft längs N 55,10 70,70 82,70 70,50 quer 31,90 39,80 55,80 52,20

Dehnung längs % 31,00 30,10 32,60 30,10 quer 70,50 67,00 69,90 62,30

Die Reißkraft bezieht sich auf ein 5 cm breites Stück des jeweiligen textilen Gebildes.

Wie aus der Tabelle 4 leicht ersichtlich, ist bei den erfindungsgemäßen Gebilden trotz des Einsatzes von flammhemmenden Substanzen kein signifikanter Festigkeitsabfall gegenüber einem herkömmlichen, nicht flammgehemmten Gebilde festzustellen. Insbesondere wird dies durch einen Vergleich der Eigenschaften des Gebildes nach Beispiel 2 und des Vergleichsversuches, die etwa das gleiche Flächengewicht besitzen, deutlich.

Bei den drei erfindungsgemäßen Gebilden, die anhand der Beispiele 1 bis 3 hergestellt wurden, wurde nach der DIN 66 083 die Brennklasse bestimmt. Alle drei erfindungsgemäßen Produkte erreichten trotz des geringen Flächengewichtes die Brennklasse s-b dieser Norm.

Diese Brennklasse wird von gewebten textilen Gebilden erst ab einem Flächengewicht von ca. 150g/m ² erreicht.