Procédé de préparation d'une fibre de cellulose régénérée ignifugée
La présente invention concerne un procédé pour la préparation d'une fibre de cellulose régénérée ignifugée, selon lequel on mélange de la viscose et un produit chimique retardant l'inflammation, on transforme le mélange en un filament, et on coagule et régénère ledit filament.
La fabrication de rayonne présentant des propriétés permanentes et acceptables de retard à l'inflammation pour tous les besoins textiles, en utilisant des produits chimiques retardant l'inflammation, bon marché et utilisables commercialement, n'a pas été réalisée jusqu'à ce jour. L'application de produits variés retardant l'inflammation organique ou inorganique sur la surface de fibres et de tissus de cellulose n'a pas produit le résultat désiré pour un certain nombre de raisons. Dans bien des cas, le produit chimique retardant l'inflammation disparaît en effet, quand le tissu est lavé à l'eau ou nettoyé à sec avec des solvants. D'autres produits chimiques, retardant l'inflammation, qui peuvent être appliqués à la surface d'un tissu et qui résistent aux lavages, sont généralement trop chers.
Dans d'autres cas, les produits chimiques utilisés peuvent causer une réduction permanente de l'inflammabilité, mais détruisent les caractéristiques des fibres et des tissus, telles que la cohésion, la douceur, la blancheur et la coloration, qui sont souhaitables et nécessaires aux applications textiles.
Dans la fabrication de la rayonne par la méthode viscose, il a été proposé d'ajouter à la viscose avant de la filer des produits chimiques variés retardant l'inflammation. Cette addition présente de nombreux problèmes supplémentaires à cause de la chimie particulière du procédé viscose. En conséquence, le produit retardant l'inflammation doit être stable et inerte, en ce qui concerne la viscose très alcaline et aussi en ce qui concerne le bain régénérateur d'acide, dans lequel la viscose est extrudée. Il ne doit pas être perdu durant le filage et le traitement. En outre, le matériau ajouté ne doit pas gêner le procédé de filage, c'est-à-dire causer l'encrassement des filières.
La rayonne produite à partir de viscose contenant un produit retardant l'inflammation ne doit pas être dégradée dans aucune de ses propriétés et doit avoir une inflammabilité effective et toujours réduite, après des lavages et des nettoyages avec des savons alcalins et des détergents dans l'eau ou après des nettoyages à sec avec des solvants organiques. Elle ne doit pas non plus être atteinte par une exposition à la lumière ultraviolette ou par des solutions blanchissantes.
Ces buts sont atteints, suivant la caractéristique de la présente invention, par l'emploi, comme produit retardant l'inflammation, d'un polymère liquide de phosphonitrilate, insoluble dans l'eau et ayant la formule générale suivante:
EMI1.1
dans laquelle R et R' sont des radicaux alkyles ou aikényles identiques ou différents, ayant de 1 à 6 atomes de carbone: n est un nombre entier au moins égal à 3.
Par exemple, R et R' peuvent être des radicaux méthyles, éthyles, propyles, isopropyles, butyles, isobutyles, amyles, isoamyles, hexyles, allyles et crotyles,
R et R' étant de préférence des radicaux n-propyles, isopropyles ou allyles, étant donné que les polymères, dans lesquels R et R' ont peu d'atomes de carbone, sont plus solubles dans l'eau, tandis que la présence d'un plus grand nombre de carbones fournit des produits ayant une proportion plus faible en élément phosphoré, ce qui réduit leur efficacité en tant que produits retardant l'in flammation. Ceci peut être surmonté en utilisant des polymères, dans lesquels R contient peu de carbones et R' davantage. Par exemple, R est méthyle ou éthyle et
R'est butyle, amyle, isoamyle ou hexyle.
Le polymère liquide de phosphonitrilate est un trimère cyclique, un tétramère ou un polymère cyclique supérieur ou un polymère linéaire, il est de préférence employé sous forme de mélange de ces isomères pour des raisons d'économie. On a trouvé, cependant, que l'isomère polymérisé pur est tout aussi efficace que le mélange.
La quantité de phosphonitrilate dispersée dans les filaments régénérés de cellulose peut varier de 1 à 30 /o environ et de préférence de 2 à 20 O/o par rapport au poids du filament.
Le phosphonitrilate liquide est incorporé dans la solution de viscose et la viscose est filée sous forme d'un ou plusieurs filaments dans un milieu qui coagule et régénère. Les filaments sont ensuite traités, en utilisant des techniques bien connues dans le domaine de la rayonne, pour fournir des filaments continus, des fibres et des fils aussi bien que des fibres de soie. fls peuvent ensuite être utilisés pour préparer des articles de manière connue, dans lesquels la présence d'un produit retardant l'inflammation est souhaitable.
Le phosphonitrilate utilisé est un liquide qui peut être pompé et qui est de préférence utilisé soit sous forme de produit brut, préparé par exemple, de façon connue, par conversion des chlorures phosphonitriliques polymérisés correspondants en esters, soit à l'état distillé ou autrement purifié si on le désire, des solutions convenables de phosphonitrilates peuvent aussi être préparées et utilisées pour être incorporées dans la viscose.
Dans une réalisation proposée, une quantité contrôlée de phosphonitrilate retardant l'inflammation, est injectée dans la viscose juste avant l'extrusion par les filières. La viscose est extrudée dans un bain acide et traitée de façon conventionnelle.
L'exemple suivant est exposé pour définir la présente invention.
Un excellent tissu de rayonne contenant un produit retardant l'inflammation a été produit à partir de viscose contenant 8,2 o/o de cellulose, 6,2 O/o d'hydroxyde de sodium et 34 oxo de sulfure de carbone, basé sur le poids de cellulose, contenant un sel dans des proportions de 3,5 à 7,3 et donnant au test de la chute d'une bille le
résultat: 52 en 100 secondes à 180 C.
Une quantité mesurée, basée sur le poids de cellulose dans la viscose, d'un mélange liquide de polymères de phosphonitrilate de di-n-propyle, comprenant envi
ron 65 /o de trimère, environ 15 oxo de tétramère, de
15 à 20 O/o de polymères cycliques supérieurs et moins
de 50/o de polymères linéaires, a été pompée dans la
viscose approvisionnant les filières.
La viscose contenant le produit retardant l'inflammation a été filée dans un bain contenant 9 o/o d'acide sulfurique, 2 oxo de sulfate de zinc et 15 o/o de sulfate de sodium à 550 C; puis elle est ensuite traitée dans une série de bains parmi lesquels on trouve un bain de lavage à l'eau, un bain de désulfurisation, un bain de blanchissage avec ou sans acide, un bain antichlore et un bain adoucissant pour finir. Le fil a été séché, puis recueilli.
Un test d'inflammabilité du fil a été fait avec un fil produit comme ci-dessus. Le test consiste tout d'abord à préparer un paquet de fils, en enroulant le fil autour des doigts resserrés d'une main étendue, pour former une pelote de 6000 deniers et en l'enlevant de la main. La pelote de fil est tordue cinq fois, puis doublée sur ellemême, pour former un paquet serré de fils de 4 cm de long et d'une grosseur de 12000 deniers. Les extrémités libres de la pelote de fil sont bloquées dans une pince et la pelote, tenue en position horizontale, est passée à la pointe de la flamme d'un bru leur Fisher dans un mouvement d'oscillation, à raison d'un passage par seconde. La flamme bleue du brûleur est ajustée à 5 cm de hauteur. Le nombre de passages pour causer l'embrasement de l'échantillon est déterminé.
Une pelote de fil de contrôle (fil ne contenant pas de produit retardant l'inflammation) s'enflamme au bout d'un ou deux passages; les fils contenant du produit retardant l'inflammation sont classés par inflammabilité comme suit:
1-2 passages: pauvre
3-4 passages: passable
5-6 passages: bon
7-9 passages: de très bon à excellent
10 et plus : excellent
Les fils de rayonne, préparés comme ci-dessus, contenant 20, 15 et 12 o/o de produit retardant l'inflammation (basé sur le poids de cellulose) sont tous classés dans la série excellent dans le test ci-dessus, sans incandescence apparente. L'incandescence représente une combustion sans flamme visible.
Les filaments, sous forme de fils, ont été testés relativement à leurs propriétés de résistance avant et après le traitement complet. Le traitement complet comprend le traitement du fil mouillé tissé dans la série de bains suivants: bains de lavage à l'eau, bain de désulfurisation, bain de lavage à l'eau, bain de blanchissage, bain de lavage à l'eau, bain blanchissant acide, bain de lavage à l'eau, bain antichlore, bain de lavage à l'eau et bain adoucissant. Les fils testés avant le traitement complet ont été purement et simplement soumis à un lavage à l'eau après le filage.
Le tableau suivant montre les résultats obtenus pour ces tests de résistance avec des fils préparés, comme cela est décrit dans l'exemple ci-dessus:
Tableau I /o de phosphonitrilate Traitement Denier/filament Denier du fil Tc* Ec* Tw* Ew*
*0,0 Complet 300/60 291 2,5 18,6 o/o - - 12,0 Lavage à l'eau > ) 318 2,07 20,1 1,09 24,2 o/o
12,0 Complet 324 1,89 20,2 1,01 24,2 O/o de phosphonitrilate Traitement Denier/filament Denier du fil Tc* Ec* Tw* Ew*
15,0 Lavage à l'eau 300/60 331 1,80 18,7 0,96 22,2
15,0 Complet 402 1,59 18,8 0,82 22,7
20,0 Lavage à l'eau 336 1,76 18,9 0,91 23,0
20,
0 Complet 331 1,88 19,6 0,98 23,5
Tc*: ténacité conditionnée gm/denier Ec*: élongation conditionnée Tw*: ténacité à l'état humide gm/denier
Ew*: élongation à l'état humide
* comparatif.
Les propriétés physiques du fil, comparées à celles du fil ne contenant pas de produit retardant l'inflammation, sont excellentes, même après le traitement complet.
Ces fils ont été aussi étudiés dans le but de déterminer sur eux l'effet de la lumière ultraviolette. Les tests ont été conduits avec un fadéomètre dans les mêmes conditions par chaque échantillon de fils. Les données sont résumées dans le tableau suivant:
Tableau Il
O/o de perte en résistance du fil O/o de phosphonitrilate 50 heures 100 heures
*0,0 - 12,0
12,0 7,6 9,2
15,0 3,3 6,6
20,0 4,6 9,3
* comparatif.
La stabilité de résistance à la lumière ultraviolette des fils contenant le produit retardant l'inflammation est même meilleure que celle de l'échantillon de contrôle, montrant en outre des résultats inattendus pour cette invention.
La rétention du produit retardant l'inflammation dans le fil et les tissus ainsi produits est de première importance et cette propriété des fils a été donnée à l'issue de tests sévères. Les fils et les tissus ainsi produits, contenant 12 o/o du polymère liquide de phospho- nitrilate (basé sur le poids de cellulose) comme cela est exposé dans l'exemple précédent, ont été examinés relativement à la rétention du produit retardant l'inflammation.
Le tableau suivant donne les résultats obtenus:
Tableau III
Traitement /o de rétention*
Complet
(comme décrit dans le tableau I) 93,8
Extractions au soxhlet O/o de perte** 10 cycles-eau. ... . 3,2 20 cycles - éther de pétrole . 2,9 20 cycles - perchioréthylène.. 7,2
Blanchissage commercial *** o/o de perte** 20 cycles .. 12,0
* Rétention de la quantité totale de produit retardant
l'inflammation, injecté dans la viscose varie sur
l'analyse de phosphore.
** Perte à partir du fil traité complètement, basée sur
l'analyse du phosphore.
*** Tissu préparé à partir d'un fil ayant subi le traite
ment complet, et lavé dans un laveur automatique
avec 1/4 de tasse d'oléate de sodium par cycle.
Des fils et des tissus, soumis aux tests ci-dessus, conservent tous des propriétés excellentes de retard à l'inflammation.
Le résumé des quelques avantages de la présente invention comprend les points suivants:
Le produit retardant rinflammation est un liquide bien mobile qui peut être facilement pompé et mesuré dans une solution de viscose. Ainsi, il n'y a pas besoin de faire des solutions ou des dispersions alcalines qui peuvent causer des problèmes au filage.
La rétention initiale du produit retardant l'inflammation au filage dans les filaments et les fibres de cellulose est excellente par rapport aux nombreux produits retardant l'inflammation qui sont hydrolysables ou solubles dans l'eau. I1 est d'ailleurs surprenant que le produit retardant l'inflammation soit peu ou pas du tout hydro lysable, même quand il est t mêlé à la viscose et laissé au repos pendant 18 heures. n n'y a presque pas de perte dans le bain alcalin de désulfurisation et dans le bain antichlore, qui sont d'ordinaire utilisés dans le traitement de la rayonne. Les matériaux solubles dans l'alcali doivent être filtrés durant le traitement à partir de la viscose.
La rétention est excellente après de nombreux blanchissages et nettoyages à sec.
La propriété de retard à l'inflammation du produit est excellente, malgré l'absence d'halogènes qui causent souvent une dégradation à la lumière ultraviolette.
Contrairement à d'autres composés contenant de l'azote, le polymère liquide de phosphonitrilate n'a pas tendance à prendre le chlore des solutions blanchissantes, ce qui peut conduire au jaunissement et à la dégradation des fibres.