Способ огнезащитной отделки текстильных материалов
ИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
О П
Союз Советских
Социалистических
Ресяубпик (11) 576971
К flATEHTV (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 21.10.11 (g) 1707883/05 (23) Приоритет (32)
29.01.71 (31) 50324/70; 35 16771 (33) Великобритания
Р1) M Кл О 06 М 3/00
006 М 13/50
Государственный номнтет
Совета Meeecrpae СССР оо делам неооретеннй н открмтнй (43) Опубликовано 15.10.77. Бюллетень № 38 (45) Дата опубликования описания 17.11.77 (53) УДК 677.862.516.2 (088.8) (72) Авторы изобретения
И ностранеет
Ладислав Бенисек (ЧССР) Иностранная фттрма
"И.В.С. Номннн Компани Лимитед" (Великобритания) (7т) Заявитель (54) СПОСОБ Of ÍÅÇÀÙÈÃÍOÉ ОТДЕЛКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к текстильному отделочному производству, к технологии огнезащитной отделки текстильных материалов из шерсти и синтетических полиамидных волокон.
Известен способ огнезащитной отделки текстильных материалов обработкой в водном растворе на основе соединения титана (1).
Согласно данному способу целлюлоэосодержащнй волокнистъгй материал обрабатывают водным раствором, содержащим четыреххлорнстый титан, трехокись сурьмы и двух - или трехосновную карбоновую кислоту. В результате обработки происходит образование и осаждение на волокне окислов титана и сурьмы, что и обусловливает огнезащитный эффект.
Однако при отделке шерстяных текстильных материалов или нз материалов синтетического полиамнда требуется нанести на волокно значительное количество окиси титана (не менее 10% от веса волокна) для получения огнезащитного эффекта, при этом ухудшается гриф волокна, а эффект отделки не устойчив к мокрым обработкам, таким как стирка и химическая чистка.
Цель изобретения - увеличение огнезащитного эффекта, повышение устойчивости его к мокрым обработкам и улучшение грифа материала.
Согласно изобретению используют анионное комплексное соединение титана с соединением, выбранным иэ группы: дикарбоновая кислота, оксикарбоновая кислота, фторид или бифторид щелочного металла или аммония, в количестве в расчете на содержание двуокиси титана 0,2-2,5% от веса волокна и обработку проводят при 20-130 С и рН
И 10-4,0, Если необходимо окрасить волокно, материал перед обработкой в водном растворе комплексного соединения титана или одновременно с ней окрашивайт кислотными 1:1 или 12 металлкомплексныП ми красителями.
Если необходимо ослабить светло - желтую окраску волокна, в заключение материал обрабатывают в водном растворе фторида или бифторида щелочного металла илн аммония, причем преяму.
2О щественно обработку проводят в присутствии бисульфита натрия или формальдегидсулъфоксилата натрия.
Согласно изобретению обрабатывают синтетическое полиамидное волокно, например найлон, но
1собенно хорошие результаты получают пря обре57697 1 получать и во время обработки. В качестве комплекс. З5 ных соединений титана используют оксалаты фтороппанатов или цитраты титана или щелочных металлов и аммония. Комплексные соединения можно получать при обработке растворимой соли титана, например четыреххлористого титана, соединениемдонором ионов фторида или органическим веп1еством, вызывающим образование хелатных соединений, например щавелевой или предпочтительно лимонной или винной кислотой, Доноры ионов фторида включают фтористый йли кислый фтористый натрий и калий или кислый фтористый аммоний.
Можно испольэовать также растворимый фтороборат, например фтороборат аммония.
Обработку волокна водным раствором анионного комплексного соединения можно производить при 20-130 С и рН 1-4, предпочтительно менее 3,5.
Величину рН можно легко установить добавлением сильной минеральной кислоты, например соляной,или кислого соединения, например кислого фтористого аммония. Обработку комплексными фторидами можно проводить при комнатной температуре, однако при использовании органических внутрнкомплексных соединений предпочитают повышснную температуру. При использовании горячих растворов комплексных соединений титана и ботке шерстяного волокна, Предпочтительно волокно овечьей шерсти, но можно обработать волокно альпаги, кашемира, шерсти ангорской козы, шерсти вигони, верблюжьей шерсти, шелка и шерсти ламы или смеси этих волокон с овечьей шерстью. Обработку волокон можно производить на любой стадии текстильной переработки. Волокна могут быть в форме руна, гребенной шерстяной ленты, чесаной ленты, гребенного очеса, пряжи, ниток, тканого или трикотажного материала, нетканого изделия, ворсовой ткани или готовой одежды.
Обрабатываемый материал желательно предварительно промыть для удаления добавок, применяемых при прядении, или натуральных восков, которые способствуют воспламеняемости материала.
Обработку проводят на обычном оборудовании, применяемом в текстильной промышленности для обработки текстильных изделий и одежды жидкостями, включая красильные барки, оборудование для крашения основы на навоях, для крашения пряжи на паковках, для крашения мотков, для крашения гребенной шерстяной ленты, оборудование для мойки и стирки и машины для химической чистки - при периодической обработке, Для непрерывной или полунепрерывной обработки применяют аппретурный каланцр, вальцовые агрегаты с опрыскиванием, стиральнью машины непрерывного действия для тканей, машины для дополнительной очистки шерсти и машины для промывки растворителями.
Анионное комплексное соединение титана можно добавлять к жидкости, применяемой для обработки в готовой форме, такое соединение можнс
1Ü
20 у
30 оксикарбоновых кислот достигают хорошего проникновения комлексного соединения титана в волокно, в результате чего усиливается огнестойкость.
Комплексные соединения титана можно наносить на обрабатываемые волокна любым известным способом, например плюсованием, опрыскиванием или методом выбирания иэ ванны.
В качестве добавок можно использовать и другие известные или описанные в литературе антипирены при условии, что они не мешают обработке комплексными соединениями титана, например, на шерсть методом выбирания можно наносить трехфтористую сурьму и виннокислые сурьму и калий, а также соединения алюминия.
Способ согласно изобретению может включать кращение при условии, что краситель способен сорбироваться волокном при рН ниже 5. Используют кислотные выравнивающие 1. 1 металлкомплексные красители и некоторые активные красители, При этом к раствору не следует добавлять глауберову соль, поскольку она мешает выбиранию из ванны комплексного соединения титана, но можно применять органические неионные вещества.
Кислотные валкопрочные и 1:2 металлкомплексные красители нельзя успешно использовать одновременно с обработкой комплексными соединениями титана. В случае крашения кислотными валкопрочными красителями сначала окрашивают шерсть, предпочтительно при кипении, а затем снижают температуру до 70 С, добавляют комплексное соединение титана и обрабатывают шерсть при нагревани до полного выбирания:комплекса.
Кращение хромовыми красителями следует. проводить после обработки соединениями пгтана, чтобы избежать образования окрашенного комплексного соединения титана с красителем.
Обработку волокна согласно изобретению можно совмещать с масло - и водоотталкивающей отделкой. Например, можно оплюсовать волокно раствором, содержащим комплексное соединение титана и. фторнрованный углеводород, высушить и подвергнуть термообработке по режиму термоотверждения смолы.
Физико - механические свойства шерсти, обработанной согласно изобретению, аналогичны физико - механическим свойствам шерсти, окрашенной кислотными красителями.
Неокрашенная шерсть, обработанная в соответствии с изобретением, имеет светло - желтую окраску. Такое изменение цвета выгодно, когда желательно получить продукт цвета натуральной шерсти или пастельного цвета. Однако эта окраска, может быть ослаблена или устранена в соответствии с изобретением при последующей обработке волокон раствором фторида или бифторида щелочного металла или аммония. Комплексное соединение ппана удобно наносить на волокно при модуле жидкости 1:20, предпочтительно не более 1:30, при рН 4, предпочтительно менее 3,5. При испольэова10
Заключительная
% ин4 хн
Обработка начальная
Показатеж желтизны
0,070
Необработанная шерсть
4%o щКГ + 4% щавелевои кислоты
4% ЩКТ + 4% винной кислоты
0,238
0,216
0,197
4% ЩКТ + 4% лимонной кислоты
0,151
1,5 ЩКТ + 4% лимонной кислоты
1,5% TiClq (50 o - ттьтй) + 4% лимонной кислоты
0,136
1,5 TiClz (50% - ный) + 4%
Al (SO4) 3 +)4% лимоннои кислоты.
0.120
4% ЩКТ + 4% лимонной кислоты
0,171
0,120
4% -"- + 4% лимонной кислоты
0,112
1,5% ЩКТ + 4% лимонной кислоты
0,096 .
1,5% TiCI (50%-ный) + 4% лимонной кислоты
П ри меч ание.
1. ЩКТ вЂ” щавелевокислый калий- TH»RH.
2. Начальную обработку проводят при 100 С и модуле 1:20 в твчение 45 мин, а заключительную — пои 45 С и модуле 1:20 в течение 15 мнн, . .тепень выбнрвиия соединения ти тана нз раствора волокном можно определи»ь нтят реакции между титаном и перекисью водорода, сов>ровожнии чегыреххлорис»ого титана совместно с лимонной кислотой пре>»почтительная концентрация последней равна 4%. Выбирание соединения титана из раствора обычно заканчивается после кипячения в течение 5-30 мин, обь-.чно примерно через 15 мин.
Кращение совмещают с .обработкой комплексным соединением титана при условии, что он выбирается при рН менее 4. Заключительную обработку раствором фторида, предпочтительно кислого фтористого аммония,проводятв кислом растворе,обычнопри РН около 4. При использовании фгорида натрия рН устанавливают равным 4 добавлением кислоты, например муравьиной, Предпочтительная концентрация кислого фтористого аммония 0,2-20 г/л. Волокно обрабатывают этим раствором 5-30 мин. Обработанное волокно промывают водой, отжимают на вальцах и сушат.
Когда желательно получить неокрашенную шерсть, то обычно в раствор фторида вводят восстаЕовитель. Водный раствор фторида содержит, Методы испытания
А. Определение содержания окислов ме галлов та волокне. 60 например, 4% (вес.; об.) фтористого нли кислого фтористого аммония и 4%; об.) метвбисулъфв. та натрия или 4% формальдегидсульфоксилата на»рия и обеспечивает полное по существу удаление желтой окраски.
Данные приводимой таблицы показывает влияние обработки ковровой пряжи сначала, раствором, содержащим щавелевокислый калий - титан или четьтреххлористый титан и щавелевую, лимонную или винную кислоту, а затем раствором, содержащим кислый фтористый аммоний.
При увеличении концентрации тзттана увеличивается показатель желтизны, что особенно заметно при применении щавелевой кислоты и менее заметно при применении лимонной кислоть Для достижения минимального пожелтения волокна предпочитают применять смесь четыреххлористого титана и лимонкой кислоты с последующей обработкой волокон кислым фторнстым аммонием.
576971 дающейся образованием желтой окраски. Предполагают, что окраска связана с образованием пертитановои кислоты1 H4TiOq °
К 10 мл раствора, содержащегося в обрабатывающей ванне, не содержащей красители, приливают 3 мл 3% -ной перекиси водорода. Образуется желтая окраска, определяющая количество титана, содержащегося в растворе. При испытании во время обработки методом выбирания степень выбирания определяют колориметрически при длине волны 10
410 нм.
Количество выбранного волокном титана и алюминия во время обработки можно определять по содержанию золы (окиси металлов). Так как шерсть обычно содержит некоторое количество неорганического вещества, всегда предварительно определяют содержание золы в необработанной шерсти и по разнице содержания золы в обработанной и необработанной шерсти определяют общее количество окисей металлов, выбранных шерстью д иэ раствора во время обработки. Этот метод особенно пригоден, когда огнезащитную обработку осуществляют совместно с крашением и краситель может мешать реакции титана с перекисью водорода
Б. Огнестойкость.
Определяют огнестойкость текстильных тканей при ислытании в вертикальном пламени (А,А.Т.С. метод испытания 34-1969, огнестойкость текстильных тканей). Метод заключается в том, что кондиционированную (относительная 30 влажность 65%) полоску испытуемой ткани подвешивают s пламени бунзеновской горелки на 12 с и определяют длину обугленной части ткани и продолжительность горения. Огнестойкость ковров определяют также таблеточным методом испытания 35 который состоит в том, что образец ковра сушат при 105 C в течение 2 ч и на поверхности этого образца воспламеняют стандартную, сгорающую в и- 40 течение определенного времени таблетку метенамина (гексаметилентетрамин) . Наблюдают раснространение пламени на поверхности образца ковра.
Пример 1. Шерстяную ковровую пряжу в форме мотка обрабатывают при рН 1,5-2,5 в водном растворе. содержащем компоненты в следующ ем сООт- 45, ношении, (% от веса пряжи):
Четыреххлористый титан (50% - ный) 3
Лимонная кислота 4
Хлористый алюминий
Пряжу вводят в раствор для обработки при 50
40 С и выдерживают в течение 45 мин. После обработки волокно извлекают из ванны, промывают, высушивают и изготавливают иэ него ковер.
Этот ковер при испытании таблеточным методом показывает отличную огнестойкость.
П м е р 2. Шерстяное волокно кипятят и м
45 мин в машине для крашения в паковках при рН
2,0-2,5 в растворе, содержащем компоненты в сле. дующем соотношении, (% от веса волокна):
Шавелевокислый калий-план
1,5
l,5
1,5
Винная кислота
Неополяр желтый 401
Неоноляр желтый 4С - кислотный выравниваюший краситель. Затем волокно промывают, высушивают и изготавливают из него ковер. Этот ковер испытали на огнестойкость таблеточным методом после крашения и после того, как он подвергался десятикратной химической чистке, при процедуре, описанной в DOC FF - 1 - 70.
Ковер показывает отличную огнестойкость по таблеточному методу испытания. Эффект огнезащитной обработки хорошо сохраняется после химической чистки.
Пример 3. Шерстяную ткань обрабатывают иа аппретурном каландре при рН 1,0 водным раствором следующего состава, % от веса ткани:
Четыреххлористый титан (50 o - ный водный раствор) 3
Кислый фтористый аммоний 1,5
Муравьиная кислота (80% - ный водный раствор) 2,0
Ткань сушат, промывают при модуле 1:20, промывают в течение 15 мин водой при 30
1О центрифугируют и сушат. При испытании в вертикальном пламени ткань показывает удовлетворительную огнестойкость. Огнезашитные свойства сохраняются при мокрых обработках.
Пример 4. Шерстяную ткань обрабатывают на аппретурном каландре при рН 1,0 водным раствором, содержащим компоненты в следующем соотношении, % от веса ткани:
Четыреххлористый титан (50 o - ный водный раствор)
Кислый фтористый аммоний ,Треххлористая сурьма
Муравьиная кислота (85%-ныи водный раствор) 2
После обработки ткань сушат, промывают водным раствором бикарбоната натрия, центрифугируют и суиит. При испытании в вертикальном пламени ткань показывает хорошую огнестойкость. Эффект огнезащитной отделки даже несколько повышается после стирки.
Наличие треххлористой сурьмы в составе для обработки особенно целесообразно для легковесных тканей (менее 200 г/м ) ..
Пример 5. Для опрыскивания готового ковра с грубым длинным ворсом используют состав, содержащий компоненты в следующем соотношении, % от веса ткани:
Четыреххлористый титан (50%-ный водный раствор) 3
Кислый фтористый аммоний 1,5
Муравьиная кислота (85%-нь1й водный раствор) 2 рН обработки 1,0.
Обработанный ковер пропускают через вальцы и сушат. Огнестойкость его, определенная таблеточным методом, удовлетворительная, сох раняется при мокрой обработке.
576971
Вместо кислого фтористого аммония можно использовать кислый фтористый натрий или калий.
Пример 6. Проводят непрерывную обработку методом погружение-сжатие-сушка шерстяного волокна в массе в последней секции шерстомойной машины.
В последней, пятой секции шерстомойной машины волокно обрабатывают раствором следующего состава, г/л:
Четыреххлористый титан (50%- ный) 60 >
Кислый фтористый аммоний 30
Щавелевая кислота 40
Температура обработки 30 С, время 7 мин, рН 1,0.
Прн испытании таблеточным методом волокно показывает значительную огнестойкость в сравнении с огнестойкостью необработанного волокна.
Пример 7. Трикотажное платье из смеси шерсти с найлоиом (80:20) обрабатывают в красильной машине с боковыми лопастями 45 мин при кипячении и рН 1,5-2,5 следующим составом (% от веса шерсти): четыреххлористый титан (50% - ный)
5, лимонная кислота 6,5.
Титановый комплекс выбирается из ванны на
90% После промывки и сушки ткань испытывают в вертикальном пламени. Горение продолжалось |1 с и длина обугленной части была равной 8,9 см, что вполне отвечает требованиям спецификации (максимальный период горения 15 с, максимальная длина обугленной части 20,3 см) .
Пример 8. Шерстяное одеяло, содержащее
15% хлопка в нитях основы, обрабатывают методом выбирания в красильной барке при рН 1,5-2,5 составом (% от веса шерсти): четыреххлористый титан (50% - ный) 4,5, лимонная кислота 8.
Ванну нагревают до кипения со скоростью 40 С в 1 мин и кипятят 45 мин. После проверки выбираемости цитрата титана одеяло промывают и сушат.
Обработанное одеяло не отличается от необработанного по физико - механическим свойствам и 40 на ощупь. Обработанное одеяло вполне соответствовало спецификации при испытании на огнестойкость как по основе, так и по утку, в то время как необработанное одеяло не удовлетворяло требованиям в обоих направленияк.
Пример 9. Смешанную пряжу из шерсти и полиэфира (80:20) обрабатывают в мотках методом выбирания при рН 1,5-2,5 составом (% от веса шерсти): четыреххлористый титан (50% -ный) 4, лимонная кислота 5.
Раствор готовят следующим образом, Лимонную кислоту растворяют в теплой воде н к раствору добавляют при перемешивании раствор четыреххлористого титана. Образовавшееся комплексное соединение цитрата титана добавляют в ванну, которую доводят до кипения и обрабатывают пряжу при кипении
45 мин. Иэ обработанной пряжи после промывки и сушки изготавливают трикотажное полотно и испытывают в вертикальном пламени. Время горения.о
{1 с) длина обугленной части (6,25 см) доказывают эффективность огнезащип ой обработки.
Пример 10. Одежду для литейщика из чистошерстяной ткани плотностью 600 г/м обрабатывают методом выбирания (45 мин, рН 1,5-2,5) в ванне, содержащей (% от веса ткани) четыреххлористого титана (50%ный ) 5, лимонной кислоты 6,5.
После выбирания титанового комплекса ткань промывают и сушат.
I Так как устойчивость к тепловой радиации в литейном цехе имеет большее значеиие, чем устой мвость к пламени, обработанную и необработанную ткани испьпывают на воспламеняемость методом AS
ТМ Е - 162 - 66Т. При этом испытании ткан ° подвергается воздействию температуры 800 С в течение 15 мин, после чего измеряют длину обугленной части ткани.
Длина обугленной части у необработанной ткани 43 см у обработанной ткани 15 см.
Обработанная ткань более стойкая в отношении тепла, чем, необработанная.
Пример 11. Ковровую шерстяную пряжу в форме мотка обрабатывают методом выбирания в ванне, содержащей (% от веса пряжи) четыреххлористого титана 3, лимонной кислоты 4.
Обработку проводят при рН 4,0 и температуре кипения в течение 30 мин. Обработанная пряжа имеет светло - желтый цвет. После обработки комплексным соединением титана пряжу обрабатывают 15 мин при 50 С 4% - ным раствором кислого фтористого аммония. В результате обработки светло - желтый цвет исчезает. Ковер с грубым ворсом, изготовленный из этой пряжи, легко выдерживает испытание таблеточным меотодом. ТоТ же ковер, испытанный в вертикальном пламени, дает длину обугленной части 2,5 см и время горения 0 с (необ. работанный - длина обутленной части 6,8 см, время горения 23 с).
В случае дополнительной последующей обработки раствором, содержащим 4% кислого фтористого аммония н 4% метабисульфита натрия или 4% формальдегидсульфоксилата натрия, желтизна пряжи полностью исчезает без изменения эффекте огнестойкости.
Пример 12. Ковровую пряжу обрабатывают в мотках при рН 1,5-2,5 водным раствором, содержащим компоненты в следующем соотношении,% от веса пряжи:
Фтороборат натрия 2
Четыреххлори стьгй титан 3 (5% ный водный раствор)
Соляная кислота (37% - ная) 3
Пряжу обрабатывают при кипении 45 мин, дважды промывают водой, обезвоживают и сушат.
Из этой пряжи изготавливают ковер с длинным грубым ворсом, который легко выдерживает испытание таблеточФым методом.
Пример 13. Совмещают огнезащитную отделку с водо - и маслоотталкивающей.
576971
Составитель Т. Смирнова
Техред Н. Андрейчук
Корректор С Ямалова
Редактор Е. Хорина
Закаэ 2956/704 Тираж 553 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Mamcrpos СССР по делам иэобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Шерстяную ткань обрабатывают на аппретурном каландре до привеса 100% водным раствором, содержащим компоненты в следующем соотношении
% от веса ткани; . Иэопропанол 0,5
Фторуглеводородная смола марки
FC - 214 (фирма "3M Компани" ) 2,0
Наполнитель Фоботекс FT (фирма 1Ьба) -0,5
Четыреххлористый титан 5,0
Кислый фтористый аммоний 25 10
Муравьиная кислота (85% - ная) 2,0
После обработки ткань сушат при 120 С 3 мин и подвергают термообработке при 165 С 4 мин. Затем ткань промывак. водой в красильной барке при
20 С 15 мин (модуль 1:30) и сушат при 120 С 3 мин и
Таким образоьГ, изобретение позволяет увеличить эффект огнезащитной отделки текстильных материалов из шерсти или синтетического полиамидного волокна, повысить устойчивость его к мокрым обработкам и улучшить гриф материала при 20 значительно меныпем расходе аитвпирена.
Формула изобретения
26
1, Способ огнезащитной отделки текстильных материалов иэ шерсти или синтетического полиамидного волокна обработкой в водном растворе на основе соединения титана, отличающийся тем, что, с целью увеличения огнезащитного эффек- 80 та, повышения устойчивости его к мокрым обработкам и улучшения грифа материала, используют анионное комплексное соединение титана с соединением, выбранным из группы: дикарбоновая кислота, оксикарбоновая кислота, фторид или бифторид щелочного металла или аммония, в количестве в расчете на содержание двуокиси титана 0,2-2,5% от веса волокна и обработку проводят при
20-130 Ñ и рН 1,0-4,0.
2. Способ по п. l, отличающийся тем, что перед обработкой в водном растворе комплексного соединения титана или одновременно с ней материал окрашивают кислотными 1:1 или 1:2 металлкомплек сиыми красителями.
3. Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что в заключение материал обрабатывают в водном растворе фторида или бифторида щелочного металла или аммония, 4. Способно п3, отличающийся тем, что эаключнтельную обработку проводят в присутствии бисульфита натрия или формальдегидсульфоксилата натрия.
Приоритет по признакам и пунктам
22.10.70 - по признаку п.l - дикарбоновая кислота, оксикарбоновая кислота и по п.2;
29.01.71 по признаку п. l - фторид или бифторид щелочного металла или аммония и по пп. 3 и 4, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент ФРГ У 964949, кл. 8к, 4, 1956,
