Procédé pour l'ignifugation de tissus cellulosiques.
La présente invention concerne le traitement de fibres textiles cellulosiques en vue de les rendre ininflammables. De tels traitements sont appelés dans la présente description, à des fins de commodité, traitements
d' "ignifugation" bien qu'ils n'inhibent pas entièrement la formation de flammes. Le traitement auquel se rapporte la présente invention est celui dans lequel les fibres sont imprégnées
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appellera ultérieurement dans la présente description sel de THP, ou THPC lorsqu'il s'agit du chlorure) avec ou sans condensation avec un composé renfermant de l'azote, et traités ensuite
par de l'ammoniac. On forme ainsi un polymère réticulé
sur les fibres ce qui les rend résistantes aux flammes.
Un procédé du type décrit ci-dessus a été décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 2.772.188, mais celui-ci présente la difficulté qui réside dans le fait
que lorsqu'on utilise l'ammoniac gazeux pour effectuer la réticulation, il n'est pas possible d'obtenir un degré suffisant de réticulation en un temps raisonnable, alors qu'en utilisant de l'ammoniaque aqueuse le polymère initial déposé sur les fibres à partir de la solution d'imprégnation passe des fibres dans l'ammoniaque aqueuse. La solution
de ce problème a reçu un accueil favorable dans le commerce et a fait l'objet du brevet de Grande-Bretagne No 906.314 suivant lequel on applique l'ammoniac en deux étapes :
d'abord sous forme de NH3 et deuxièmement sous forme d'ammoniaque aqueuse.
Dans l'application pratique de ce dernier procédé, on fait d'abord passer le tissu imprégné et séché à travers une grande chambre de diffusion renfermant de l'ammoniac gazeux, et ensuite à travers un bain d'ammoniaque aqueuse. Bien qu'il donne des résultats extrêmement avantageux, le procédé exige deux étapes de mise en oeuvre et l'étape en phase gazeuse demande un certain temps. On décrit dans les comptes rendus de la "lst International Cotton Research Conference", Paris, Avril 1969, p.721-733, une étude de laboratoire concernant la vulcanisation des polymères de THP par l'ammoniac en vue de l'ignifugation des matières textiles et mentionne un procédé d'application de l'ammoniac gazeux qui consiste à l'injecter sous pression par des buses dans des tubes au-dessus desquels on fait passer le tissu. Les
tubes sont situés dans un récipient comportant un système efficace d'évacuation. On a trouvé, lorsqu'on a essayé de répéter ces expériences, que lorsque l'on introduit l'ammoniac à une vitesse suffisamment élevée, la réticulation s'effectue plus rapidement que lorsqu'on utilise le procédé antérieur à deux étapes du type "gazeux/aqueux".
On a trouvé en outre, que la quantité d'ammoniac nécessaire pour produire sur le tissu une résine réticulée modérément résistante aux lavages est liée à la teneur en THP ou à la teneur en phosphore du précondensat présent et que lorsqu'on utilise le système décrit dans le compte rendu de la Conférence, le rapport molaire NH3/P doit être d'au moins 6:1. Cependant, on a trouvé que la teneur de la résine finale en azote n'est pas supérieure à celle que l'on obtient lorsque la réticulation est effectuée au moyen d'un procédé
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partie de l'ammoniac gazeux passe à travers le tissu sans réagir et est éliminé par le système d'évacuation.
On a trouvé maintenant qu'il est possible d'obtenir des vitesses de réticulation considérablement plus élevées que celles qui sont indiquées dans le compte rendu de la conférence ci-dessus avec une utilisation considérablement réduite d'ammoniac, laquelle peut éventuellement ne pas dépasser celle qui est exigée dans le procédé de diffusion. Selon l'invention, on fait passer le tissu imprégné à travers des dispositifs obturateurs vers et hors d'une chambre fermée et on le déplace en contact avec au moins une canalisation composant un ou plusieurs orifices à travers lesquels on fait dégager de l'ammoniac gazeux lequel passe à travers le tissu sur sa largeur, la chambre étant munie de moyens ayant pour but d'empêcher l'égouttement sur le tissu d'eau condensée formée par évaporation et/ou réaction chimique.
La solution d'imprégnation peut être un sel de THP ou l'un quelconque des nombreux précondensats connus
d'un sel de THP et d'un composé renfermant de l'azote tels que décrits par exemple dans les brevets britanniques
No 740.269, 761.985 et 906.314. Lorsqu'on utilise un sel
de THP sans composé renfermant de l'azote, il convient de
le neutraliser partiellement comme décrit, par exemple, dans le brevet britannique No 938.990. On préfère, cependant, utiliser un précondensat d'un sel de THP avec de l'urée, avantageusement suivant les proportions indiquées dans la demande de brevet français No 73 29 392 déposée le 10 août 1973 au nom de la demanderesse. Le sel de THP est normalement le chlorure mais on peut utiliser d'autres halogénures tels
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sulfate ou le phosphate.
La vitesse d'alimentation préférée de l'ammoniac est telle que l'on dispose de 1,5-2,5 moles par mole de THP présent dans le tissu. On a constaté que l'utilisation de cette gamme permet de maintenir le système dans un état d'équilibre; l'alimentation en ammoniac correspondant à l'utilisation chimique de 1-1,5 mole augmentée des pertes physiques résultant de la dissolution de l'ammoniac dans l'eau présente dans la chambre, par exemple pour la réalisa-
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ces conditions, la chambre contient un mélange d'air et
- d'ammoniac et ce mélange, conjointement avec le gaz introduit par force à travers le tissu depuis les orifices, donne lieu à une réticulation rapide et sensiblement complète. Ceci est en contraste avec les procédés selon le compte rendu
de la conférence citée ci-dessus dans lequel, suivant une publication ultérieure (Textile World, Octobre 1972,
pages 129-132), la réticulation exige une réaction supplémentaire avec l'ammoniac absorbé dans le tissu. Cependant, lorsque l'alimentation en ammoniac suivant le procédé de l'invention est trop faible, sa concentration dans la chambre tombe et on obtient une fixation incomplète. Par contre, lorsqu'on augmente l'alimentation au-delà de celle nécessaire pour maintenir la concentration souhaitée, la pression s'accroit et il convient de diminuer la vitesse d'alimentation en conséquence.
La vitesse d'alimentation de l'ammoniac par unité de temps est fonction de la vitesse à laquelle on fait passer le tissu à travers la chambre et ceci doit dépendre de la vitesse de réticulation. On a trouvé que lorsqu'on utilise le procédé et le dispositif selon l'invention, la vitesse de réticulation doit être telle que l'on puisse faire passer le tissu à une vitesse qui en toute probabilité sera nécessaire pour être en phase dans le traitement comportant d'autres opérations de mise en oeuvre du tissu, par exemple, de 18,3 - 27,4 m/minute.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention. Un tel dispositif est
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unique), lequel est une section verticale schématique d'une chambre de réaction. La chambre de réaction 1 est montée sur un socle 2. Le tissu est introduit dans la chambre à travers le dispositif obturateur 3 et passe sur deux tubes perforés
4 et 5 à travers lesquels on envoie de l'ammoniac gazeux.
Au lieu de perforations, les tubes peuvent comporter une série de fentes, ou une fente unique se prolongeant sur la longueur du tube. Des quantités considérables de chaleur
et de vapeur d'eau sont produites au cours de la réaction
et l'eau se condense sur les surfaces plus froides à l'intérieur de la chambre. Il ne faut pas laisser cette eau s'égoutter sur le tissu car ceci aurait pour effet la formation de taches blanches ou d'anneaux de polymère à la surface du tissu. La chambre doit être conçue de manière à ce que cette eau de condensation soit drainée sans s'égoutter sur le tissu. Dans l'exemple présenté, ceci s'effectue en munissant la chambre d'un toit incliné 6. Lorsque la chambre de réticulation est conçue pour des tissus larges et qu'elle est utilisée pour traiter des tissus étroits, il est souhaitable d'insérer des plaques convenables (non représentées) de façon à masquer les fentes ou les perforations de gazage
non couvertes par le tissu, de manière à s'assurer que la totalité du gaz admis passe à travers le tissu.
Le tissu sort de la chambre à travers le dispositif obturateur 7. Les dispositifs obturateurs 3 et 7 peuvent être constitués chacun par des lèvres en caoutchouc comportant un espacement étroit entre celles-ci et il doit bien être entendu que le mot "obturateur" ne signifie pas
une fermeture qui est nécessairement étanche à 100 % aux gaz.
La chambre est rendue étanche par une cuve à eau 8, qui a également pour fonction de recueillir l'eau renfermant l'ammoniac en solution se condensant au cours des opérations. La cuve contient, de préférence, de l'eau courante froide, ce qui permet que la condensation s'effectue au bas plutôt qu'au sommet de la chambre. D'autre part, un dispositif de vidange 9 est prévu.
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tubes à la température ambiante. On peut introduire le tissu dans la chambre avec une teneur en eau considérable, étant donné que la chaleur de réaction provoque l'évaporation de l'eau. On préfère cependant, éliminer par séchage la majeure partie de l'eau d'imprégnation avant d'.effectuer la réticulation par l'ammoniac de manière à ce que la teneur en eau du tissu lors de l'admission de celui-ci dans la chambre soit comprise entre 5 et 15 %. A la sortie de la chambre, le tissu est entièrement réticulé et on peut le faire passer directement à un poste de traitement oxydant de nettoyage.
L'invention est illustrée par les exemples suivants :
EXEMPLE 1
On a trempé des échantillons de tissu en tiretaine de coton d'un poids de 150 g/m2 dans des solutions d'un précondensat de THPC/urée jusqu'à l'obtention d'une
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le tissu et on l'a réticulé ensuite dans un dispositif semblable à celui représenté sur la figure unique en le faisant passer sur un rouleau perforé à travers lequel on introduisait de l'ammoniac gazeux à diverses vitesses. Après la réticalation, on a lavé les échantillons de tissu dans une solution à 5 % d'eau oxygénée à 100 volumes.
A titre de comparaison, on a répété les opérations ci-dessus en utilisant un dispositif de réticulation différent de celui de la présente invention en ce que la chambre est ventilée au moyen d'un ventilateur aspirant.
Le pourcentage de fixation des matières solides, c'est-à-dire l'augmentation en poids du tissu après traitement, exprimée en % de la teneur en matières solides THPC/urée appliquées au tissu, est lié au rapport d'ammoniac que l'on a fait passer à travers le tissu, exprimé en moles de NH3 par mole de P présent, comme il est indiqué dans
le tableau I.
TABLEAU I
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Pour les deux systèmes, un certain débit est nécessaire afin d'obtenir une fixation maximum des matières solides et une augmentation supplémentaire du débit n'améliore pas ce résultat. Dans le cas du système aspiré, l'écoulement nécessaire est d'environ 5,2 moles de NH3/mole de P mais pour le système fermé de façon hermétique, il n'est que de
2,3 moles de NH3/mole de P.
EXEMPLE 2
On a traité un tissu en tiretaine de coton comme à l'exemple 1 mais en utilisant un bain de traitement renfermant 25,6 % de THPC tamponné au pH 6 par addition
de 1,6 % de NaOH. Des débits supérieurs d'ammoniac gazeux ont été nécessaires pour obtenir une fixation complète avec le THPC par comparaison avec le précondensat de THPC/urée, mais à nouveau, le système fermé de façon hermétique a exigé des débits inférieurs à ceux du système aspiré (environ
7 moles de NH3/mole de P par comparaison à 13 moles de NH3/mole P). Les résultats sont consignés au tableau 2.
TABLEAU 2
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EXEMPLE 3
On a trempé un tissu en tiretaine de coton d'un poids de 150 g/m dans une solution de précondensat
de THPC/urée jusqu'à une absorption de 25,0 % de THPC après quoi on a séché à l'élargisseuse. On a réticulé, le tissu, en le faisant passer dans une unité étanphe contenant deux tubes perforés par dessus lesquels on a fait passer le tissu à travers lequel on a introduit du gaz ammoniac dans la
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maintient 0,9 m de tissu ce qui donne un temps de traitement d'environ 2 secondes. L'écoulement du gaz ammoniac est équivalent à 2,25 moles de NH3/mole de P.
Après réticulation, on a fait passer un échantillon de tissu directement dans une solution d'eau oxygénée
(35 %) à 15 % ce qui a eu pour effet d'arrêter de façon efficace toute réaction de polymérisation supplémentaire.
Le temps total disponible à la réticulation était d'environ
10 secondes. On a utilisé un second échantillon que l'on
ne soumet pas à ce traitement à l'eau oxygénée. On a soumis
au traitement les deux échantillons, on les a laissés reposer pendant une nuit et on les a lavés ensuite avec 0,5 g/1 d'un détergent non ionique et 2 % de H202 (35 %). Les deux échantillons répondaient aux exigences des normes anglaises
"BS N[deg.] 3120 et 3121"à la fois avant et après le lavage. Le % de la teneur des échantillons lavés en P est pratiquement identique à savoir 2,74 % pour l'échantillon traité au peroxyde et 2,75 % pour l'échantillon que l'on a laissé reposer:
entre la réticulation au gaz et le lavage.
Les valeurs analytiques en P et en N pour ces tissus sont consignées au tableau 3.
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EXEMPLE 4
On a trempé un tissu en coutil de coton d'un poids de 270 g/m <2> dans une solution de précondensat de THPC/urée jusqu'à une absorption de 21,1 % de THPC. On a séché le tissu et on l'a réticulé comme dans l'exemple précédent, mais en utilisant un écoulement de gaz ammoniac équivalent à 2,48 moles de NH3/mole P. On a abandonné un échantillon pendant une nuit avant lavage tandis que l'on
a fait passer un second échantillon directement depuis l'unité de réticulation dans une solution de H202 et on
l'a abandonné à l'état mouillé pendant une nuit avant de le laver.
Les deux échantillons présentaient une résistance satisfaisante à la flamme et répondaient aux exigences des normes anglaises BS 3120 et BS 3121 à la fois avant et après le lavage. L'échantillon traité au peroxyde
a donné un rendement en phosphore légèrement supérieur à celui de l'échantillon abandonné avant la réticulation, comme l'indique le tableau 4.
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EXEMPLE 5
On a trempé un tissu en coutil de coton
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à base de THPC/urêe jusqu'à une absorption de 23,3 % de THPC. Après séchage à l'élargisseuse, on a réticulé le tissu dans une unité de réticulation ainsi qu'on l'a illustré, à une vitesse de 17,4 m/minute et sous un débit d'ammoniac équivalent à 2,4 moles de NH3/mole de P. On a nettoyé le tissu réticulé dans une laineuse dans 1,125 kg de NaOH, 5 kg de H202 à 100 volumes et 114 g de détergent non ionique dans
190 litres d'eau à 60[deg.]C, rincé soigneusement et séché.
Le tissu traité était résistant aux flammes suivant les exigences de la norme anglaise BS 3120 à la fois avant et après le lavage. On a obtenu les résultats analytiques suivants, ce qui indique une bonne rétention du phosphore au cours du traitement et après 12 lavages suivant
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EXEMPLE 6
On a trempé un tissu en flanelle de coton d'un poids de 170 g/m<2> dans une solution de précondensat à base de THPC/urëe et on a séché au moyen d'une finisseuse du commerce. On a réticulé ce tissu dans l'unité de réticulation telle qu'illustrée à une vitesse de 25,6 m/min et à un débit équivalent à 2,3 moles de NH3/mole de P. On a prélevé des échantillons A, B et C après la réticulation et après le lavage final et on les a analysé en vue de déterminer leur teneur en P et N. Le tissu final présentait une bonne résistance aux flammes et répondait aux exigences de la norme anglaise BS 3120 à la fois avant et après le lavage et présentait une efficacité satisfaisante du phosphore.
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REVENDICATIONS
1. Procédé pour l'ignifugation de tissus cellulosiques comportant l'imprégnation du tissu par une solution aqueuse d'un sel de tétrakis-hydroxyméthyl-phosphonium
(THP) avec ou sans condensation avec un composé renfermant de l'azote, et le traitement du tissu imprégné par de l'ammoniac pour former une résine réticulée, caractérisé en ce que l'on
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tissu imprégné à travers des dispositifs obturateurs dans
et hors d'une chambre fermée en contact avec au moins une canalisation située dans la chambre et comportant un ou plusieurs! orifices par lesquels on fait sortir de l'ammoniac gazeux que l'on fait passer à travers le tissu sur sa largeur, la chambre étant munie de moyens permettant d'empêcher l'égouttement sur
le tissu d'eau condensée formée par évaporation et/ou par réaction chimique.