Способ придания огнестойкости материалу, содержащему целлюлозные волокна

 

Использование: текстильная промышленность , спецодежда, обеспечивающая огнезащиту . Сущность изобретения: исходный материал из 30-78% целлюлозного волокна и 22-70% полиэфирного волокна пропитывают водным раствором предконденсата хлорида тетракисоксиметилфосфония и мочевины при молярном соотношении 1:0,5 до содержания на материале 12-12,9% в пересчете на массу иона тетракисоксиметилфосфония . Материал сушат и обрабатывают аммиаком. Весь процесс повторяют еще раз, причем пропитку проводят до содержания фосфорорганического соединения 10,5- 13,5% с общим привесом 23.7-24,7%. После обработки аммиаком на обеих стадиях материал можно подвергнуть окислению и/или промывке водой или водным раствором основания и сушке. 2 з.п.ф-лы, 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4355888/05 (22) 03.06.88 (46) 23.07.93. Бюл. R 27 (31) 8713224 (32) 05,06.87 (33) GB (71) Олбрайт энд Вильсон Смит Лимитед(ОВ) (72) Джеффри Уильям Смит (GB) (56) Патент США Q 4494951, кл. О 06 M

13/26, опублик. I985. (54) СПОСОБ ПРИДАНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛУ, СОДЕРЖАЩЕМУ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ ВОЛОКНА (57) Использование; текстильная промышленность, спецодежда, обеспечивающая огнезащиту. Сущность изобретения: исходный

Изобретение относится к области химической технологии волокнистых материалов, в частности получению огнестойких текстильных материалов методом обработки последних соединениями, содержащими азот и фосфор.

Цель изобретения — повышение эффективности обработки.

Цель достигается тем, что на первой стадии(а) волокно, которое представляет собой смеси целлюлозного волокна сдругим волокном (например, полиэфирным), пропитывают водным раствором фосфорорганического соединения, которое представляет собой тетракис (оксиоргано) фосфониевое соединение, в частности, предконденсат хлорида тетракис (оксиметил) ф. сфония (далее называемое как

"THP-соединение") и мочевины при малярном соотношении 1:0,5, с целью получения пропитанной основы, на которую нанесен,, Ы, 1830090 АЗ (я)5 D 06 M 13/44//0 06 M 101:06, 101:32 материал из 30-78 (целлюлозного волокна и 22-70"-,ь полиэфирного волокна пропитывают водным раствором предконденсата хлорида тетракисоксиметилфосфония и мочевины при молярном соотношении 1:0,5 до содержания на материале 12-12,9 в пересчете на массу иона тетракисоксиметилфосфония. Материал сушат и обрабатывают аммиаком. Весь процесс повторяют еще раз, причем пропитку проводят до содержания фосфорорганического соединения 10,513,5 (с общим привесом 23,7-24,7) . После обработки аммиаком на обеих стадиях материал можно подвергнуть окислению и/или промывке. водой или водным раствором основания и сушке. 2 э.п.ф-лы, 4 табл.

5-20; -ный фосфорорганический материал (выраженный в виде иона THP и основанный на первоначальном весе основы), сушат полученную таким путем пропитанную основу, и обрабатывают высушенную пропитанную основу аммиаком с целью отверждения фосфорорганического соединения с получением обработанной основы, поспе этого на второй стадии (a) осуществляют повторное пропитывание обработанной основы тем же соединением, сушку и обработку аммиаком; Основа преимущественно содержит целлюлоэное волокно и полиэфирное волокно. Основа обычно .содержит до 70, например, до 60;ь полиэфирного волокна и от 307ь, например, от

407 и выше целлюлозного волокна, например 1-70% или 1-60, в таком диапазоне как

5-55 или 15-60, в особенности 15-30 или 22-38 (или 38-60 полиэфирного во1830090 локна и 30-99% или 40-99%, например 4595% или 40-85%, в частности 70-85% или

62-78% или 40-62% целлюлозного волокна.

Предпочтительны основы, содержащие 4078% целлюлозного волокна и 22-.60% полиэфирного волокна или 30-62% целлюлозного волокна и 38-70% полиэфирного волокна. В качестве целлюлозного волокна предпочтительно используют натуральный хлопок, но можно испольэовать и рами-лент (волокно иэ китайской крапивы) или регенерированное волокно, например, вискозное или медно-аммиачное волокно. Полиэфир обычно представляет собой продукт конденсации, содержащий структурные звенья иэ алифатического спирта, например, двухатомного спирта, в частности, этиленгликоль, и дикарбоновой кислоты, например, терефталевой кислоты.

Волокна основы могут быть в форме нити или.нетканой структуры, но предпочтительно представляют собой нетканый материал. Целлюлозное и другое волокно может находиться в виде однородной или неоднородной смеси, но волокна находятся предпочтительно в виде смеси целлюлозного волокна и p pyrore волокна, например, полиэфирного волокна, например, в виде совместно сформованной смеси, акой как хлопчато-полиэфирное штапельное волокно, но может быть и в виде пряжи с заполнителем из другого волокна, например, полиэфирного волокна с оболочкой из хлопкового волокна. 8 ткани волокне основы и уточины предпочтительно явля отся одними и теми же, но могут быть и разными, например, одни могут быть иэ хлопковых волокон, а другие — из, например, хлопко-полиэфирных волокон, Таким образом. в настоящем описании термин "смесь" также включает а себя смешанные материалы и смешанный материал/смеси, а также как волокна в оболочке. Основа представляет собой предпочтительно ткань с удельной массой 100-1000 г/м2, например, t50-400 м, такую как хлопко-полиэфирную ткань для рубашек простын нов полотно или ткань для занавеса.

Пропиточный раствор представляет собой водный раствор THP-соли, смешанной с. соединением азота, способным кондвнсироваться в ней, такой как мочевина, Раствор предпочтительно содержит предконденсат THP-cîëè, например, хлорида и мочевины в мольном соотношении между мочевиной и ТНР 0,5;1, обычно характеризуется значением рН, равным 4-6,5, например, 4-5.

Нэ стадии (а) содержание фосфороргэнического соединения в водном растворе может составлять 5-35% (выраженных по весу а виде иона ТНР+), например, 25-35%, но предпочтительно составляет менее 25% обычно 5-25%, например, 10-22%, такие как

10-15% или 15-22%. На стадии (в) содержание фосфорорганического соединения а водном растворе может также составлять 5-35% (выраженных по весу в виде иона THP ), и быть таким как 25-35%, но предпочтительно это содержание также составляет менее 25%, 10 например, 5-25%, и быть таким как 10-22% и, в частности, 10-15% или 15-22%.

Обычно содержание фосфорорганического соединения (в виде иона THP) составляет менее 25% в, по меньшей мере, одной

15 из стадий (а) и (в) и предпочтительно, по крайней мере, на стадии (а) и, в особенности, на обеих стадиях. Наиболее удобно пропитывать основу путем приведения ее в. контакт с пропиточной ванной с водным

20 раствором содержащим 5-20% фосфорорга. нического соединения на стадии (а) и последующего повторного пропитывания в том же самом растворе на стадии(в).

При необходимости раствор может

25 включать смачивающее вещество, такое как иеионное или анионное смачивающее seщество (поверхностно-активное вещество).

Основу пропитывают на стадии-(э) раствором и мокрую ткань обычно сжимают с

30 целью извлечения 50-130% влаги, например, 60-100% (по отношению к первоначальной массе основы) в случае растеороа с меньшим чем 25% содержанием фосфорорганического соединения (в виде иона THP).

35 Для растворов с содержанием 25-35% фосфорорганического соединения (в виде иона

THP), для обеспечения отбора влаги 30-60% можно использовать дополнительное сжатие или технологию минимального привеса.

Пропитанную основу затем подвергают сушке, например, до содержания влажности

0-20%, например, 5-15%, такой как приблизительно 10%, причем этот процент является результатом увеличения массы ткани и

45 массы химических веществ, пропитавших ткань, Сушка может осуществляться в стентерной печи или над горячими сосудами, например, паровыми сосудами, и может заключаться в нагревании при температуре

50 80-120 C в течение 10-1 мин. Высушенную основу затем отверждают путем обработки аммиаком. обычно газообразным аммиаком, который диффундирует через основу и/или принудительное пропускание через

55 основу, например, путем пропускания ткани над перфорированной трубой, через которую выходит газообразный аммиак.

После стадии (а) обработанная основа имеет привес смолы порядка 12,0-12,9% (относительно массы первоначальной основы), 1830090

Обработанную основу со стадии (а) подвергают повторной пропитке непосредственно на стадии (в). Но для снижения какого-либо воздействия остатков в основе со стадии (а), отрицательно влияющих на пропитывание и/или пропиточную жидкость в (в), отрицательно воздействующую на отвержденную смолу (полимер) со стадии (а), обычно предпочитают осуществлять промежуточную стадию, в ходе которой используют, по крайней мере, одну из следующих операций: дальнейший перевод в нерастворимое состояние отвержденного полимера в обработанной основе со стадии (а), окисление для превращения, по меньшей мере, трехвалентного фосфора в пятивалентный фосфор в отвержденном полимере, промывку водным основанием и промывку водой. Окисление осуществляют предпочтительно путем контакта с водным раствором окислителя, предпочтительно перекисного соединения, такого как водный раствор перекиси водорода, например. 0,5-10%-ный концентрации, такой как концентрация 1-5, или раствор пербората натрия, например, концентрации 1-10, обычно наносимого с избытком и обычно на период 0,1-1.0 мин при температуре 0-40 С.

Как вариант, окисление можно осуществлять с использованием газа, содержащего молекулярный кислород, предпочтительно воздух, и в особенности при отсасывании или продувке газа через основу; таким образом, основу в виде ткани можно пропускать над вакуумной прорезью или перфорированной трубой, через которую продувают или отсасывают газ, После окисления или вместо него подвергнутую обработке основу можно промыть водной средой, предпочтительно водным раствором основания, например, раствором карбоната натрия и/или прополоскать водой. Окисление предпочтительно снижает остаточное содержание формальдегида на обработанной основе. Как вариант, подвергнутую обработке основу можно просто прополоскать в воде или подвергнуть другим приемам обработки с целью снижения содержания в нем водорастворимых веществ.

Если обработанная основа была смочена в ходе промежуточной обработки, например, в процессе окисления водного раствора, то в этом случае ее предпочитают высушивать, например, до влагосодержания 0-10, хотя сушка может быть и опущена. Подвергнутую обработке основу затем подвергают воздействию процессов на стадии (в) в путем пропитывания, сушки, отверждения, как описано выше, с целью получения отвержденной основы. Операция на стадии (в) обычно обес5

35 печивает дополнительный привес арганофосфора до 10,5-13,57 (выраженный в виде иона THP no отношению к первоначальной массе основы). Полный привес фосфорорганического соединения на стадии (а) и (в) обычно составляет 23,7-24,7% (выраженный в виде иона ТНР, на той же самой основе).

Аммиачное отверждение на стадиях (а) и (в), которое происходит при температуре ниже

100 С, обеспечивает отверждение нанесенных фосфорорганических соединений до очень значительной степени, например, не менее 75 . После аммиачного отверждения отвержденную основу затем обычно подвергают окислению и промывке, как описано выше. При желании процесс со стадии (в) может быть повторен один или более раз, предпочтительно с помощью промежуточных окисления и промывки, как описано выше; трехкратные или четырехкратные обработки могут быть выгодными для основ, характеризуемых более высокими соотношениями других волокон по сравнению с целлюлозным волокном и пропитыванием слабыми растворами органофосфора. Окончательно отвержденную основу подвергают сушке, но при этом избегают продолжительного нагревания сухой отвержденной основы при температуре свыше 100 С. например, 100-150 С для того, чтобы достичь термического отверждения в большей степени, чем аммиачного отверждения. Отвержденная основа обычно характеризуется общим привесом полимера 23,7-24,7 (массовых по отношению к первоначальной массе основы), и, в особенности, для тканей с удельной массой 150-400 г!м с 22-70 полиэфирного

2 и 30-78 хлопкового волокна.

Отвержденную основу, например, ткань можно использовать для изготовления спецодежды, такой как костюмы для кочегаров и защитная одежда, включающая форменную одежду и тканей для домашнего хозяйства, таких как простыни и занавеси.

Отвержденная основа, полученная с помощью способа настоящего изобретения, может также содержать достаточное количество отвержденного и связанного полимера для того, чтобы позволить достижение наиболее жестких стандартов в части огнезатухаемости. которые могут не быть достигнуты той же самой первоначальной основой, отвержденной после обработки в одну стадие с. помощью кон центри рова н н ого пропиточного раствора, сушки и отверждения с помощью аммиака. Отвержденная основа, полученная с помощью способа настоящего изобретения, может также отличаться большим удобством обращения и меньшим снижением прочности, по сравне1830090 нию с соответствующими основами, в которых отверждение заключается в тепловом отверждении при температуре выше 100ОС.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Основной способ обработки.

Для использования в примерах каждая ткань представляла собой ткань для спецодежды из совместно спряденных хлопкополиэфирных смесей и была сначала подвергнута удалению аппрета, обработана щелочью и промыта, Ткани были затем пропитаны приблизительно до 55-95$ привеса влаги с помощью водного раствора при рН 4,5 предконденсата хлорида THP и мочевины при молярном соотношении 1:0,5; растворы содержали конденсат в количестве, соответствующем 20,2 или 13,87 иона THP в примерах 1-5 и 34,3 или 27,2 иона THP в сравнительных примерах А-Е, Импрегнированную ткань затем высушили в течение 4 мин в печи при температуре 100ОС и затем подвергали отверждению при помощи газообразного аммиака в аммиакторе принудительного действия. Отвержденная ткань была затем пропитана с помощью приблизительно 3 -ного водного раствора перекиси водорода при комнатной температуре и выдержана s нем приблизительно в течение

1 мин, нейтрализована раствором карбоната натрия, промыта водой и повторно высушена при тех же самых условиях с целью получения обработанной ткани, Ткань взвесили с -целью получения привеса полимера после отверждения.

8 случае примеров 3-5 обработанная ткань из упомянутой технологической стадии (а) была повторно импрегнирована на стадии (в) при помощи того же самого раствора, высушена, подвержена аммиачному отверждению, окислению, нейтрализована, промыта и высушена. Ткань затем повторно взвесили. Та же самая дополнительная процедура была также применена для примеров 1 и 2, не говоря уже об использовании более слабого пропиточного раствора, содержащего количество конденсата, эквивалентное 18,27ь иона THP.

Ткани, полученные после двухступенчатого способа, описанного в примерах 1-5, и одноступенчатого способа из сравнительных примеров А-Е, были затем испытаны на огнезатухаемость перед 40-кратной промывкой и после нее при температуре 93 С, при этом промывку осуществляют при помощи мягкой воды.

Результаты приведены в табл.1. Привесы полимера приведены в виде процентов относительно первоначальной массы ткани, а именно в начале стадии (а). Результаты

55 свидетельствуют а том, что 2-стадийная обработка разбавленным раствором THP обеспечивает значительно более лучшие результаты по сравнению с 1-стадийной обработкой с помощью концентрированно- го раствора THP.

Пример ы 6-11. Процессы, описанные в примерах 1-5, повторили на других тканях и при других концентрациях THP в растворах на стадии (а) и (в).

Результаты были приведены в табл,2 и 3.

Результаты стандарта воспламеняемости приведены в виде 4 классов в соответствии с тканью, которая проходит соответствующее испытание, либо (А) по окончании, (В) после

12 промывок при 93ЯС, (С) после 50 промывок при 93 С или (Д) после 200 промывок при 74 С.

Примеры 12-15 и сравнительный пример F.

Процессы из.примеров 1-5 были повторены на тиковой ткани с соотношением полиэфирного волокна к.хлопковому 50/50 с уд.весом 174 r/ì и характеризуются практически постоянным общим поглощением ионов ТНР, но изменяющимися соотношениями между стадиями (а) и (в), Продолжительность сушки составила 1 мин при температуре 90 С.

Результаты приведены в табл.4.

Формула изобретения

1. Способ придания огнестойкости материалу, содержащему целлюлозные волокна, включающий пропитку исходного материала водным раствором фосфорорганического соединения, сушку, обработку аммиаком, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки в качестве фосфорорганического соединения используют предконденсат хлорида тетракисоксиметилфосфония и мочевины при молярном соотношении иона тетракисоксиметилфосфония и мочевины 1:03, укаэанный процесс повторяют, причем на первой стадии пропитку осуществляют до содержания фосфорорганического соединения на материале 12,0-12,9Я, в пересчете на массу иона тетракисоксиметилфосфонил, а на второй — до 10,5-13,57ь с общим привесом полимера на материале 23,7-24,77,.

2. Способ по п,1, о.т л и ч а ю шийся тем, что в качестве исходного материала используют материал на основе 30-78ф целлюлозного волокна и 22-70 полиэфирного волокна, 3. Способ по п,1, отличающийся тем, что после обработки аммиаком на обеих стадиях материал подвергают окислению и/или промывке водой или водным раствором основания с последующей сушкой.

1830090

Результаты

П имер

Оливковозеленый крашеный тик

Известково-зеленый крашеный сатин

Тик

Тик

Тик

55/45

233

70/30

240

65/35

238

50/50

225

50/50

300

20,2

63,8

12,9

12,9

13,8

87,8

12,1

11,8

13,8

88,0

12,1

12,1

13,8

88,0

12,1

12;1

20,2

59,6

12,0

11,9

18,2

57,9

10;5

1 1,8

22,5

13,8

97,0

13,4

12,1

25,5

13,8

93,4

12.9

11,7

25,0

13,8

97,9

13,5

12,5

25,6

18,2

61,2

11,1

1 l,8

24,0

23,9

23,7

23,8

24,7

24,6

72

О

27,2

82,8

22,5

72

В

34,3

61,2

21,0

С

27,2

83,4

22,7

76

Е

27,2

85,2

23,2

82

А

34,3

65,2

22,4

Вс

Вс

Вс

Вс

94

Вс

Вс

Вс

Вс

Вс

- Смесь хлопка с полиэфиром, вес. г/м

Стадия (а) (, THP иона в растворе привеса влаги (а) привеса THP (в)

7 привеса полимера (а)

Стадия (в)

$ THP иона в растворе привеса влаги (в)

g привеса ТНР+ (в) привеса полимера (в)

Всего в стадиях (а)+(в)

ТН Р+ — привес

Общий привеса полимера а+в

Длина угля, мм

По окончании

После 40 промывок

Сравнительные примеры

$ THP иона в растворе (, привеса влаги привеса THP+

Длина угля, мм

По окончании

После 40 промывок

Вс — сгорает полностью

Таблица 1

Таблица 2

1830090

Продолжение табл. 2

Таблица 3

Примечание: Испытание споообности к воспламенение (на воспламеняемость) было осуществлено на ткани после 40 промывок при температуре 93 С.

1830090

Таблица 4

Составитель И. Девнинв

Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз

Редактор H. Козлова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2491 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 415