織物的耐火方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種織物的耐火方法，該方法基于包含兩種組分的組合物：組分A包括至少一種磷化合物；組分B包括尿素和至少一種pH緩沖劑；較佳地，組分B包括一種氧化劑。所述織物的耐火方法包括將所述織物浸漬于所述組合物中的步驟，和加熱，氧化并洗滌所述織物的步驟，之后所述織物具有優(yōu)異的人類生態(tài)性，舒適性和耐用防火性能。
【專利說明】織物的耐火方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種織物的耐火方法，以及所得到的耐火織物。
[0002]背景介紹
[0003]目前，耐火織物是一種熟知的技術，用于許多需求織物的領域，這些織物(工作服、纖維織物、帆布以及其他物品)含有天然和/或合成的耐火(如不易燃)或不燃的纖維。
[0004]然而，由于這些經(jīng)處理的織物所具有的性能尚未能適應于市場，因此目前的這些處理方式中未有能充分滿足最終消費者的。消費者需要的是防水、穿著舒適、防火耐用，并且對身體和環(huán)境無毒的經(jīng)耐火處理的織物。對這一點而言，耐火織物必須符合人類生態(tài)標準，如Oeko-TexlOO —級標準。
現(xiàn)有技術
[0005]在現(xiàn)有技術中，已知的織物耐火處理是利用包含一種磷化合物和尿素的浸浴組合物進行處理的。
[0006]例如，專利US4765796涉及一種染色織物的耐火處理，特別是棉的耐火處理，包括浸入含有四(羥甲基)鱗鹽(THPx)和尿素的水浴的步驟，以及隨后的聚合，中和，氧化，洗滌和干燥的步驟。
[0007]文獻GB1453296，US4842609和US4750911涉及相似的處理，該處理可分別用于由聚酯、棉/聚酯和棉/尼龍組成的織物。
[0008]專利US2011/0092119涉及一種類似的緞制織物的耐火處理，其中特別使用酰肼以減少游離甲醛的含量。
[0009]這些處理沒有為織物帶來足夠的耐洗滌性，而所述的耐洗滌性要求織物具有高浸潰率以滿足多次水洗后進行的耐火測試。
[0010]遺憾的是，這種高浸潰率導致處理后的織物缺乏美感和舒適度，使織物觸摸起來有堅硬感，因此沒有足夠的活動自由度。由于對生產(chǎn)效率的影響，這種織物特別不利于用作制作工作服。
[0011]因此，市場上仍需一種織物的耐火處理方法，使得憑此獲得具有人類生態(tài)性、美感、舒適度和耐用防火性能的制成品成為可能。
[0012]發(fā)明概述
[0013]本發(fā)明的第一個目的是獲得一種適用于任何類型的織物的耐火處理方法，該處理方法可以同時從美學、觸感和耐洗滌性的方面優(yōu)化其性能。
[0014]本發(fā)明的另一個目的是獲得一種適用于任何類型的織物的耐火處理方法，該處理方法操作簡單，在其處理過程以及其制成品中，不釋放或僅釋放非常少量的刺激性和有毒異味(來自其中的甲醛)。
[0015]進一步的發(fā)明目的將在本發(fā)明以下的描述中進行闡釋。
[0016]現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，因為本發(fā)明織物的耐火方法的出現(xiàn)，這些目的已經(jīng)全部或至少部分實現(xiàn)了。[0017]正因為如此，本發(fā)明的主題在于一種織物的耐火方法，至少包括以下步驟:
[0018]a)制備第一浴，第一浴包含具有A和B兩種組分的組合物，其中組分A包含至少一種磷化合物，組分B包含尿素和至少一種pH緩沖劑；
[0019]b)將織物浸入步驟a)所得的第一浴中進行處理，第一浴的pH值在3.5和6之間；
[0020]c)加熱干燥所浸潰的織物，在所述的干燥過程中，組分B的尿素和組分A的磷化合物發(fā)生聚合反應；
[0021]d)通過將步驟c)所得聚合物在第二浴中進行氧化反應來進行穩(wěn)定和中和；
[0022]e)水洗并干燥經(jīng)過處理的織物；以及
[0023]f)回收耐火織物。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，所述第二浴除至少一種氧化性化合物以外，還包括雙丙酮丙烯酰胺和至少一種有機酸二酰肼的混合物。
[0025]該混合物將磷化合物/尿素聚合物交聯(lián)于織物上。而且，步驟c)(由于尿素分解成氨后PH值的增加)和步驟d)中，前述聚合物中的磷的氧化增加了其不溶性。
[0026]因此，交聯(lián)混合物有助于更好地將聚合物固定在織物上，并且由于前述的氧化反應，交聯(lián)混合物有助于優(yōu)異的耐洗滌性。同時交聯(lián)混合物極大地減少了游離甲醛的含量，該游離甲醛可能從耐火織物中揮發(fā)出來，并且因此刺激和毒害同一消費者。
[0027]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的方法所得到的耐火織物的優(yōu)異耐洗滌性可以降低織物的浸潰速率，這樣有利于觸摸感(對于某人手感)和繼而有益于使用者的舒適度，和/或延長同一織物的耐火性能，并由此延長織物的使用壽命。
[0028]具體實施例的描述
[0029]組分A的主要成分選自已知的具有耐火性能的磷化合物，更具體地選自:磷酸鹽、膦類化合物(phosphines)、次膦酸鹽和鱗鹽。在鱗鹽中，優(yōu)選四(羥甲基)鱗鹽，其已知的通用名稱為THPx,具體地為THPS (四羥甲基硫酸磷)、THPC (四羥甲基氯化磷)、THPP (THP磷酸鹽)和其他如THPS-尿素、THPC-尿素等。特別優(yōu)選THPS。
[0030]在本發(fā)明的說明書中，術語“可共用”是指在本發(fā)明的使用條件下為“非反應的”并且穩(wěn)定的。
[0031 ] 組分A和B可任選地包括一種或多種防臭劑，如果適用，該防臭劑能吸收或掩蓋上文所述磷化合物的氣味。確實，某些磷化合物，特別是THPx,常常具有一種難聞的氣味，并且它們往往給接觸這些產(chǎn)品但無特殊保護的人們帶來頭痛和嚴重的刺激。
[0032]防臭劑可選自于通常使用的除臭劑，這些除臭劑有掩蓋作用(氣味吸收劑或氣味掩蔽劑或類似試劑)并與組分A和B共用。防臭劑特別選自那些在組分A中穩(wěn)定、與組分A和B不反應、并且可抵抗工作溫度(例如在本發(fā)明說明書中進一步描述的織物處理方法過程中)的防臭劑。
[0033]另外，可以考慮使用依據(jù)選擇性方法制備的磷化合物，特別是THPx，更特別的是THPS,從而使獲得的磷化合物具有高純度，這些高純度的磷化合物含有極少量或不含雜質(zhì)和副產(chǎn)物，通常與所述磷化合物有關的異味是由這些雜質(zhì)和副產(chǎn)物引起的。優(yōu)選使用操作時無過量甲醛的方法所制備的THPX。
[0034]所述高純度磷化合物在使用時，防臭劑的添加不是必須的。然而，如果對期望的用途是必需的或需要的，可以隨上述的高純度磷化合物添加一種或多種防臭劑，從而為組分A帶來令人愉快的氣味。
[0035]防臭劑的用量可根據(jù)所追求的效果、防臭劑的性質(zhì)以及組分A中化合物的性質(zhì)和數(shù)量，在很大比例范圍內(nèi)進行變化。按組分A的總重量計，這些用量一般按重量計，從幾個ppm至幾個百分點，典型地為從Ippm至10%,優(yōu)選從5ppm至5%,更優(yōu)選從IOppm至3%,更優(yōu)選IOOppm至2%。
[0036]組分A可通過任何本身已知的方法進行制備，一般通過將組分A的各種化合物按照任意的順序進行簡單的混合來制備。
[0037]如前面所指出的，組分B包含尿素(H2N(C=O) NH2)和至少一種pH緩沖劑，例如一種化合物可以使第一浴的PH值控制并保持在3.5至6之間，更有利的為在3.5至5.5之間。
[0038]pH緩沖劑可選自那些本領域技術人員已知的pH緩沖劑，應理解，pH緩沖劑與尿素相兼容并且與之無反應。通過非限制性的列舉，所使用的PH緩沖劑較佳地選自磷酸銨、氯化銨、硫酸銨、碳酸銨和其組合。優(yōu)選磷酸銨。這些pH緩沖劑也可以與選自下組的一種或多種酸組合/混合使用:磷酸、硫酸、檸檬酸、馬來酸和其他酸，以此精確地將pH值調(diào)節(jié)至本發(fā)明方法所需的數(shù)值。
[0039]不限于理論，pH緩沖劑不僅使pH值固定，而且也最重要的是，其作為將尿素分解成氨的催化劑，如上文所述，通過PH值的提高，在步驟c)的干燥過程中，這種分解產(chǎn)生了對聚合物的初步氧化作用。
[0040]組分B任選但較佳地包含至少一種氧化劑，氧化劑優(yōu)選含氮化合物，更優(yōu)選硝基芳基化合物，通過非限制性的列舉，氧化劑為3-硝基苯磺酸鈉鹽。在烘箱中，該氧化劑此外促使尿素分解成氨后的步驟c)中的聚合物進行氧化，并且在織物在第二浴中進行最后的氧化反應以前，在織物保持干燥狀態(tài)時，維持該最終的氧化。該氧化劑的作用有助于最大限度地提高聚合物的氧化，以及有助于提高織物耐洗滌性和其使用壽命。
[0041]氧化劑的量可在很大比例范圍內(nèi)進行變化，通常氧化劑與尿素的重量比固定在1/2至1/4之間，較佳地約為1/3。
[0042]組分B也可以包括其他各種添加劑、填料、防臭劑、軟化劑、流變劑(rheologyagents),粘性劑(viscosity agents),發(fā)泡劑，防沫劑,穩(wěn)定劑,及其他，以及一種或多種耐火或阻燃劑。
[0043]如上文所定義的具有A和B兩種組分的組合物可以是兩種組分分離的形式，并在使用前即時將兩種組分進行混合。備選地，所述雙組分組合物可以是包含A和B兩種組分的即用型溶液形式。
[0044]正如其所定義的，包含A和B兩種組分的雙組分組合物為分離或混合的形式，特別適用于對織物的耐火處理。
[0045]經(jīng)過本發(fā)明的雙組分組合物進行耐火處理的織物可以為任何類型，特別是天然纖維基底的織物，無論它們?yōu)橹参锘騽游?棉、麻、羊毛和其他)纖維基底，和/或是具有合成的纖維基底，如含有聚酯、聚酰胺6和聚酰胺6.6及其他基底的纖維。優(yōu)選棉基底、棉/聚酯基底和棉/聚酰胺基底的織物，這些織物中，每平米重量在約100g/m2至約600g/m2之間。
[0046]在織物生產(chǎn)的任何階段均可以對其進行本發(fā)明的耐火處理，例如，當織物為縫合或編織織物時，可對其進行耐火處理，可在染色之前或之后對織物進行耐火處理，或可在織物已經(jīng)過一個或多個精加工處理后對其進行耐火處理。[0047]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于本發(fā)明耐火處理的組分B根據(jù)組成織物的纖維的性質(zhì)進行調(diào)整，例如，根據(jù)該織物是由棉構成的還是由聚酯/棉混紡纖維構成的。
[0048]第一浴(步驟a)是通過將組分A和組分B進行簡單混合(或使用隨時可用的組分A和B的混合物)來制備。組分A與組分B的重量比可在很大比例范圍內(nèi)變化，特別是根據(jù)磷化合物的性質(zhì)進行變化。調(diào)整該重量比，使能夠在組分A中的磷化合物和組分B中的尿素之間形成聚合物。
[0049]第一浴可進一步包括一種具有加工助劑作用的織物柔化劑，該織物柔化劑可以是本領域技術人員已知的任何類型，較佳地選自脂肪酸、有機硅乳劑、有機硅微乳劑和聚硅氧烷，該柔化劑包括由CTF2000在市場出售的Addisoft后者與織物以及與聚合物反應從而賦予涂層織物彈性，因此使使用者感到舒適。此外，由于其親水性，在氧化步驟d)中，它促進了與過氧化氫的反應，繼而通過這種氧化化合物提高了耐火織物的耐洗滌性。
[0050]必須在步驟a)所制備的第一浴中浸潰的織物，有利但不是必須地，預先在水中洗滌以使其清潔，特別是使其擺脫任何可來自在先處理的堿性或其他化學殘留物。預先洗滌所用的水的PH值較佳地在6和7之間，可通過加酸進行精調(diào)，例如有機酸，如檸檬酸。
[0051]步驟b)所得浸潰的“非干燥的”織物通常處于連續(xù)轉動中，在進行下一步操作前，可任其保持此狀態(tài)一段時間，該時間段為2至24小時。這種軋堆工藝(pad/batch process)是有利的但不是必須的。也可如下所述，直接在浸潰后進行干燥和聚合。
[0052]如前面所述，織物在步驟a)所制備的浴中浸潰后，將浸潰的織物置于高烘箱溫度中，通常高于或等于130°C，有利地在150至160°C之間，上限固定為約200°C烘箱溫度，較佳地為165°C?？椢锏臏y定溫度優(yōu)選在145至154°C之間。這些實施方式促進了聚合反應，并因此增強了耐火涂層在織物上的固定性，繼而提高了其耐洗滌性。
[0053]在步驟c)的干燥過程中發(fā)生上述聚合反應，出于提高整個耐火處理過程效率的明顯原因，該干燥過程的時間盡可能得短。然而干燥織物在退出烘箱時的相對含水量在0%至5% (按重量計)之間時，較佳地為0%時，干燥視為令人滿意的。然后將由此在紡織纖維的周圍和內(nèi)部聚合形成的聚合物在第二浴中，較佳地，通過將PH值提高至8到10之間以及通過氧化化合物進行氧化。
[0054]較佳地，通過提高pH值，通過將包含聚合物的織物浸入含有堿金屬氫氧化物(如氫氧化鈉)水溶液的堿浴中進行氧化反應。在這些條件下，該氧化反應進行相對較慢，通過有效量的氧化化合物(較佳地為過氧化氫)來加速氧化反應，過氧化氫的量可按照待氧化聚合物的量和PH值在很大比例范圍內(nèi)進行變化。
[0055]在該堿浴中，適當?shù)乩^續(xù)去除全部或部分的聚合物氧化反應的副產(chǎn)物。例如，當THPx和尿素反應生成聚合物時，氧化反應導致醛特別是甲醛的產(chǎn)生。如前面所述，由于醛的毒性，因此必須去除所生成的醛。為此，雙丙酮丙烯酰胺和至少一種有機酸二酰肼的交聯(lián)混合物也被用作醛的“化學清除劑”，有機酸二酰肼較佳地選自:己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、丁二酸二酰肼和間苯二甲酸二酰肼。因此存在一種雙重效應，例如，通過交聯(lián)提高了耐火織物的耐洗滌性并且防止有害物質(zhì)向環(huán)境擴散。
[0056]根據(jù)另一實施例，第二浴中己二酸二酰肼和雙丙酮丙烯酰胺的重量濃度比為1，較佳地，按浴的重量計，兩種物質(zhì)的濃度各為0.5%。
[0057]最后，將如此處理過的織物進行多次洗滌，以去除耐火處理的殘留物。，有利地，該洗滌步驟在25°C到75°C之間，(如在60°C左右)用pH值大于或等于7的水進行洗滌，以去除任何尚未反應的產(chǎn)物。以這種方法，較佳地，在洗滌水中加入堿，如一種堿性氫氧化物(例如優(yōu)選為氫氧化鈉)。也可將肥皂加入洗滌水中。
[0058]在純水中進行最后的洗滌以使最終洗滌水的pH值接近或高于7。如果有必要將pH的值調(diào)整至接近或高于7，可以加入一種酸，例如一種弱酸，如檸檬酸或馬來酸。同樣地，如果適用，洗滌水也可以包括一種或多種如前面所述的織物柔化劑。
[0059]洗滌后，該耐火織物根據(jù)常規(guī)的干燥方法進行回收和干燥。該織物可進行一種或多種本領域技術人員所熟知的用于織物的常規(guī)后處理，非限制性地選自下組:抗微生物處理、拒水處理、抗油處理、涂層以及其他處理。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的方法得到的耐火織物隨后可以進行切割、縫制，更通常地是用于制作和生產(chǎn)任何具有織物基底的元件，例如保護服、墻面掛飾物，工藝紡織品，床墊布，家居裝飾織物，帳篷帆布，及其他。
[0061]如上所述，本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術中已知的耐火處理相比具有許多優(yōu)點。其中，耐火織物具有優(yōu)異的耐洗滌性，因此能夠降低其浸潰率，有利于觸摸感(對于某人手感)并因而有利于使用者的舒適度，和/或延長同一織物的耐火性能，并由此延長織物的使用壽命。而且，根據(jù)本發(fā)明的方法得到的織物符合如Okeo-TexlOO —級的人類生態(tài)標準。
[0062]現(xiàn)通過以下實施例來說明本發(fā)明，這些實施例并不限制本發(fā)明的范圍，該范圍是由所附的權利要求所定義的。這些實施例具體說明了本發(fā)明方法中在纖維上聚合(進而固定)耐火涂層的一些參數(shù)的作用，該作用連同聚合物的氧化，提高了耐火織物的耐洗滌性和壽命。
[0063]實施例1:
[0064]氧化反應浴(1.0至1.18)的各類組合物對耐火織物的耐洗滌性和對織物中游離甲醛含量的影響可以從下表I中看出。
[0065]將1.8 (乙烯脲用作醛清除劑)與本發(fā)明的1.18 (雙丙酮丙烯酰胺/己二酸二酰肼的混合物代替乙烯脲)進行比較可以看出，盡管這兩類組合物在其他方面十分相似，但組合物1.18在氧化和一次洗滌后，產(chǎn)生了具有明顯更低含量的游離甲醛(與253ppm相比為165ppm)和每單位面積更高重量(與291g/m2相比為303g/m2)的耐火涂層。選擇雙丙酮丙烯酰胺/ 二酰肼混合物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的醛清除劑，從而在人類一生態(tài)相容性和耐洗滌性方面達到最佳。
[0066]表1
【權利要求】
1.織物耐火處理方法，包括至少以下步驟: a)制備第一浴，所述第一浴包含具有A和B兩種組分的組合物，其中組分A包含至少一種磷化合物，組分B包含尿素和至少一種pH緩沖劑；b)將待處理的織物浸入步驟a)所得的第一浴中，所述第一浴的pH值在3.5和6之間； c)加熱干燥所浸潰的織物，在所述干燥過程中，組分B的尿素和組分A的磷化合物發(fā)生聚合反應； d)通過將步驟c)所得聚合物在第二浴中進行氧化反應，來進行穩(wěn)定和中和； e)水洗并干燥經(jīng)處理的織物；以及 f)回收耐火織物， 其特征在于，所述第二浴除了包含至少一種氧化性化合物之外，還包括含雙丙酮丙烯酰胺和至少一種有機酸二酰肼的混合物。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，組分A包含一種或多種磷化合物，其中包括四(羥甲基)鱗鹽。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的四(羥甲基)鱗鹽是在無過量甲醛下制備的。
4.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述的有機酸二酰肼選自:己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、丁 二酸二酰肼或間苯二甲酸二酰肼。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，己二酸二酰肼和雙丙酮丙烯酰胺在所述第二浴中的重量濃度比為I。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述己二酸二酰肼和雙丙酮丙烯酰胺在所述第二浴中的各自的濃度為0.5%，按浴的重量計。
7.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，組分B進一步包括一種或多種氧化劑。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述氧化劑為3-硝基苯磺酸鹽。
9.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一浴是通過添加一種柔化劑制備的。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述的柔化劑包括聚硅氧烷。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述的聚硅氧烷是親水性的。
12.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述干燥步驟c)在130°C至165°C的烘箱溫度下進行。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述干燥步驟c)在150°C至160°C的烘箱溫度下進行。
14.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述氧化步驟d)通過將pH值提高至8到10之間以及通過氧化化合物進行。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，步驟d)中，將過氧化氫用作氧化化合物。
【文檔編號】D06M15/431GK103534404SQ201280023618
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年4月26日 優(yōu)先權日:2011年5月17日
【發(fā)明者】J·德夏特爾, L·卡莉爾 申請人:Ctf2000有限公司