CN102892945A - 提供对近红外辐射进行防护的耐火纺织品材料 - Google Patents

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Abstract

一种耐火纺织品材料包括纺织品基质、施加到该纺织品基质上的阻燃整理剂和施加到该纺织品基质上的红外吸收整理剂。

Description

提供对近红外辐射进行防护的耐火纺织品材料
技术领域
本专利申请涉及耐火并提供对近红外辐射(诸如电弧放射出来的辐射)进行防护的经处理的纺织品材料。
背景技术
耐火(FR)纺织品(例如服装和毯子)被电气工人和电气工程师用来提供防护以免于暴露于电弧闪光。来自弧闪的热能是非常强烈的，并且因弧闪附近的空气和气体的迅速加热而伴以冲击波。
被称为弧闪服(arc flash suit)的防护性服装系统已被开发来防护处于曝露于弧闪风险的工人。这种服装设计为对不同水平的暴露提供防护。然而，现今可用的大部分服装在长时间穿着时都会变得不舒服。
因此，存在对如下较轻质的纺织品材料的需要：该纺织品材料提供令人满意的耐火性，并且提供对由电弧产生的辐射(例如，红外辐射)的防护，该纺织品材料适合用于制造穿着舒适的服装。
发明内容
本发明大体上提供了一种包括纺织品基质的经处理的纺织品材料。所述纺织品基质包括至少一些纤维素纤维。为提供对火的防护，所述纺织品基质可以用阻燃化合物或整理剂处理。同样，为提供对近红外辐射(例如，由例如电弧引起的近红外辐射的瞬时高辐射)的防护，所述纺织品基质的一个表面(例如，不面对穿着者的一侧)可被设计为在800nm到1,200nm波长时反射合适量的近红外辐射。所述纺织品基质的相反面(例如，面对穿着者的一侧)可被设计为在800nm和1,200nm波长时吸收合适量的红外辐射，其特征在于在这些波长时具有相对低的反射率。
因此，在第一实施方式中，本发明提供了一种经处理的纺织品材料，其包括具有第一表面和与该第一表面相反的第二表面的纺织品基质。所述经处理的纺织品材料包括多根纤维，并且所述纤维中的至少一部分是纤维素纤维。所述经处理的纺织品材料还包括施加到所述纺织品基质的至少第一表面的第一整理剂。所述第一整理剂包括含磷化合物。所述含磷化合物包括多个具有与其共价键合的酰胺连接基团的五价氧化膦基团，并且所述五价氧化膦基团的至少一部分具有三个与其共价键合的酰胺连接基团。所述经处理的纺织品材料还包括施加到所述纺织品基质的第二表面的第二整理剂，且所述第二整理剂包括红外吸收材料和粘合剂。所述纺织品基质的第一表面在800nm到1,200nm波长时显示约40%或更高的平均反射率，且所述纺织品基质的第二表面在800nm时显示约30%或更低的反射率并在1,200nm时显示约50%或更低的反射率。
在第二实施方式中，本发明提供了一种经处理的纺织品材料，其包括具有第一表面和与该第一表面相反的第二表面的纺织品基质。所述经处理的纺织品材料包括多根纤维，并且所述纤维中的至少一部分是纤维素纤维。所述经处理的纺织品材料还包括施加到所述纺织品基质的至少第一表面的第一整理剂。所述第一整理剂包括聚合在所述纤维素纤维的至少一部分中的含磷化合物，并且所述含磷化合物是通过将如下反应混合物热固化和氧化而制得的产物：所述反应混合物包括选自四羟甲基鏻盐、四羟甲基鏻盐缩合物及其混合物的第一化学剂以及交联剂。所述交联剂可选自脲、胍、脒基脲、甘脲、氨、氨-甲醛加合物、氨-乙醛加合物、氨-丁醛加合物、氨-氯醛加合物、葡糖胺、聚胺、缩水甘油醚、异氰酸酯、嵌段异氰酸酯及其混合物。所述经处理的纺织品材料还包括施加到所述纺织品基质的第二表面的第二整理剂，且所述第二整理剂包括红外吸收材料和粘合剂。其中所述纺织品基质的第一表面在800nm到1,200nm波长时显示约40%或更高的平均反射率，且所述纺织品基质的第二表面在800nm时显示约30%或更低的反射率并在1,200nm时显示约50%或更低的反射率。
具体实施方式
如上所述，本发明提供了耐火的纺织品材料。如本文所用的，术语“耐火”是指如下的材料：在去除外部的点火源之后，该材料缓慢燃烧或者自己熄灭了。纺织品材料的耐火性可通过任何合适的检测方法来测量，诸如如下中所述的那些方法：名为“Standard Methods of FireTests for Flame Propagation of Textiles and Films”的National FireProtection Association(NFPA)701，名为“Standard Test Method for FlameResistance of Textiles (vertical test)”的ASTM D6413，名为“Standard onFlame Resistant Garments for Protection of Industrial Personnel AgainstFlash Fire”的NFPA 2112，名为“The Standard Performance Specificationfor Flame Resistant Textile Materials for Wearing Apparel for Use byElectrial Workers Exposed to Momentary Electric Arc and Related ThermalHazards”的ASTM F1506，以及名为“Standard Test Method for Evaluationof Flame Resistant Clothing for Protection Against Flash Fire SimulationsUsing an Instrumented Manikin”的ASTMF1930。
本发明的纺织品材料大体上包括由一种或多种或者一类或多类纱线形成的织物。所述纺织品材料可由单种或单类纱线形成(例如，所述织物可仅由包括纤维素纤维和热塑性合成纤维如聚酰胺纤维的混纺的纱线形成)，或者所述纺织品材料可由若干种或若干类纱线形成(例如，所述织物可由包括纤维素纤维与聚酰胺纤维的第一种纱线以及包括固有耐火的纤维的第二种纱线形成)。
用于制造本发明的纺织品材料的纱线可以是任何类型的纱线。例如，至少一些纱线(如机织纺织品材料的经纱)可以是短纤纱。在这样的实施方式中，所述短纤纱可以由单一类型的短纤维制造(例如，仅由纤维素纤维形成的短纤纱或仅由固有耐火的纤维形成的短纤纱)，或者所述短纤纱可由两种或更多种不同类型的短纤维制造(例如，由纤维素纤维与热塑性合成短纤维如聚酰胺纤维的混纺形成的短纤纱)。这样的短纤纱可通过任何合适的纺纱工艺形成，诸如环锭纺纱法、喷气纺纱法或开口纺纱法。在某些实施方式中，这些纱线是使用环锭纺纱法纺成的(即，所述纱线是环锭纺纱线)。
在某些实施方式中，所述纺织品材料可由短纤纱和长丝纱的组合制造。在机织纺织品材料的情况中，纱线可设置为使得短纤纱以单一方向布置在纺织品材料中，且长丝纱以与短纤纱垂直的方向布置。或者，纱线可在织物中设置为使得短纤纱与长丝纱的组合以纺织品材料的经线和/或纬线方向共同布置。在这样的设置中，短纤纱和长丝纱能以任何合适的图案来设置，诸如以下图案：其中一根长丝纱后跟随有一根、两根、三根或四根短纤纱。在这样的实施方式中，这种长丝纱和短纤纱的图案可用在纺织品材料的经线和/或纬线方向。如果长丝纱和短纤纱的重复图案同时用于经线和纬线方向，则每个方向中所用的图案可以是相同或不同的。在一个可能优选的实施方式中，所述纺织品材料是在经线方向包括短纤纱(例如，包括纤维素纤维与热塑性纤维如聚酰胺纤维的混纺的短纤纱)并在纬线方向包括长丝纱与短纤纱(例如，包括纤维素纤维的短纤纱)的组合的机织材料。在该实施方式中，纬线方向中长丝纱与短纤纱之比优选为1比至少2(即，对于每根长丝纱，需使用至少两根短纤纱)，更优选1比至少3，尽管其它比率也是可用的。
本发明的纺织品材料可以具有任何合适的结构。换言之，形成纺织品材料的纱线可以产生织物的任何合适的图案设置来提供。优选地，所述纺织品材料可以机织结构提供，诸如平纹组织、方平组织、斜纹组织、绸缎纹组织(satin weave)或棉缎纹组织(sateen weave)。更优选，所述纺织品材料以棉缎纹组织提供，诸如以下棉缎纹组织：其中纱线以四上一下的图案提供。棉缎纹组织所产生的纺织品材料比通过其它组织(诸如平纹组织和斜纹组织)所产生的那些在相同重量下要重一些。尽管不希望受限于任何特定理论，相信这种较大厚度可为穿着者提供对例如电弧所产生的高辐射通量的较好防护。
本发明的纺织品材料可构造为具有任何合适的织物重量。在某些可能优选的实施方式中，所述纺织品材料的重量可为约16盎司/平方码或更低、约14盎司/平方码或更低、约12盎司/平方码或更低、约10盎司/平方码或更低、约9盎司/平方码或更低、约8盎司/平方码或更低或者约7盎司/平方码或更低(例如，约6.5盎司/平方码或更低)。尽管可用较高重量的织物实现相同的FR性能，但高重量织物往往会笨重，透气性差，因此在长时间穿着时很不舒服。本发明的纺织品材料具有优选至少约60cfm、更优选100cfm的透气性。这种水平的透气性已显示产生具有良好呼吸能力的织物。
本发明的纺织品材料可构造为具有任何合适的厚度。在某些可能优选的实施方式中，所述耐火纺织品材料织物在接收时可具有至少约19.5密耳(约0.5mm)的厚度。“在接收时”在本申请中意指在所有加工条件(包括织造、脱浆/洗毛、染色、FR处理、施加整理剂、机械处理等)结束时的织物，并且是在光制轧辊中的织物或者是已缝制的货物。所述耐火纺织品材料还可在用水于120°F进行3个标准家庭洗涤循环之后具有至少约25密耳(约0.64mm)的厚度。尽管不限于任何理论，相信这些较大厚度的纺织品材料能够提供对红外辐射的更大防护。
如上所述，本发明的纺织品材料含有包括纤维素纤维的纱线。如本文所用的，术语“纤维素纱线”用于指代由纤维素组成或由衍生自纤维素的纤维。合适的纤维素纤维的例子包括棉、粘胶、亚麻、黄麻、大麻、醋酸纤维素及它们的组合、混合物或混纺。优选地，所述纤维素纤维包括棉纤维。
在包括棉纤维的纺织品材料的那些实施方式中，棉纤维可具有任何合适的种类。通常，在北美有两种易用于商业用途的棉纤维：美国陆地棉(Gossypium hirsutum)和美国比马(Pima)棉(Gossypiumbarbadense)。在本发明中用作纤维素纤维的棉纤维可以是美国陆地棉、美国比马棉中的任一种或者二者的组合、混合物或混纺。通常，占服装工业用棉的大部分的美国陆地棉的棉纤维具有约0.875英寸到约1.3英寸的长度，而较不常用的美国比马棉的棉纤维的长度为约1.2英寸到约1.6英寸。优选，本发明中所用的至少一些棉纤维是美国比马棉的棉纤维，这种棉纤维因其较长和更均匀的长度而是优选的。
在其中纺织品材料包括纤维素纤维的那些实施方式中，纤维素纤维能以任何量存在于纱线中。在某些实施方式中，纤维素纤维可占在制造纺织品材料中使用的纱线种类或类型之一中存在的纤维的约100wt％。在其它实施方式中，纤维素纤维可占在制造纺织品材料中使用的纱线种类或类型之一中存在的纤维的约35wt%或更多(例如，约50wt％或更多)。在一些实施方式中，纱线可包含非纤维素纤维。在这样的实施方式中，纤维素纤维可占在制造纺织品材料中使用的纱线种类或类型之一中存在的纤维的约35wt％到约100wt％(例如，约35wt％至约90wt％或者约50wt％至约90wt％)。在这样的实施方式中，其余纱线可由任何合适的非纤维素纤维或者非纤维素纤维的组合制成，诸如下面所讨论的热塑性合成纤维和固有耐火纤维。
在其中纺织品材料包括纤维素纤维的那些实施方式中，纤维素纤维能以任何量存在于所述纺织品材料中。例如，在某些实施方式中，纤维素纤维可占所述纺织品材料中存在的纤维的约15wt%或更多、约20wt%或更多、约25wt%或更多、约30wt%或更多、约35wt%或更多、约40wt%或更多、约45wt%或更多、约50wt%或更多、约55wt%或更多、约60wt%或更多、约65wt%或更多、约70wt%或更多、约75wt%或更多、约80wt%或更多或者约85wt%或更多。尽管纤维素纤维的加入可提高纺织品材料的舒适性(例如，改进手感和吸湿特性)，仅使用纤维素纤维或加入大量纤维素纤维能够对纺织品材料的耐用性产生有害影响。因此，理想的可以是限制纺织品材料中的纤维素量以便实现所需水平的耐用性。因此，在某些实施方式中，纤维素纤维可占纺织品材料中存在的纤维的约95wt%或更少、约90wt%或更少、约85wt%或更少或者约80wt%或更少。更具体而言，在某些实施方式中，纤维素纤维可占纺织品材料中存在的纤维的约15wt％到约95wt％或者约20wt％到约90wt％(例如，约30wt％到约90wt％、约40wt％到约90wt％、约50wt％到约90wt％、约60wt％到约90wt％或者约70wt％到约90wt％)。
在本发明的某些实施方式中，纺织品材料中的一种或多种纱线可包括热塑性合成纤维。这些热塑性合成纤维包括长丝纤维和短纤维。这些热塑性纤维通常被包含在纺织品材料中以提高其对例如工业洗涤条件的耐用性。特别是，热塑性合成纤维往往对磨损和工业洗衣设备中所采用的严苛条件更耐用，将它们加入到例如含纤维素短纤纱中可提高该纱线对这些条件的耐久性。这种提高的纱线耐用性又导致纺织品材料的耐用性提高。合适的热塑性合成纤维包括但不必限制于聚酯纤维(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸1,2-丙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯及其混纺)、聚酰胺纤维(例如，尼龙6纤维、尼龙6,6纤维、尼龙4,6纤维和尼龙12纤维)、聚乙烯醇纤维以及它们的组合、混合物或混纺。
在其中纺织品材料包括热塑性合成纤维的那些实施方式中，热塑性合成纤维能以任何合适的量存在于在制造所述纺织品材料中使用的纱线种类或类型之一中。在某些优选实施方式中，热塑性合成纤维占在制造所述纺织品材料中使用的纱线种类或类型之一中存在的纤维的约60wt％或更少、约50wt％或更少、约40wt％或更少、约30wt％或更少、约25wt％或更少、约20wt％或更少或者约15wt％或更少。在某些优选实施方式中，热塑性合成纤维占在制造所述纺织品材料中使用的纱线种类或类型之一中存在的纤维的约1wt％或更多、约5wt％或更多或者约10wt％或更多。因此，在某些优选实施方式中，热塑性合成纤维占在制造所述纺织品材料中使用的纱线种类或类型之一中存在的纤维的约0wt％到约65wt％(例如，约1wt％到约65wt％)、约5wt％到约60wt％(例如，约5wt％到约50wt％、约5wt％到约40wt％、约5wt％到约30wt％、约5wt％到约20wt％或者约5wt％到约45wt％)或者约10wt％到约50wt％(例如，约10wt％到约40wt％、约10wt％到约30wt％、约10wt％到约25wt％、约10wt％到约20wt％或者约10wt％到约15wt％)。
在其中纺织品材料包括热塑性合成纤维的那些实施方式中，热塑性纤维能以任何合适的量存在于所述纺织品材料中。例如，在某些实施方式中，热塑性合成纤维可占纺织品材料中存在的纤维的约1wt％或更多、约2.5wt％或更多、约5wt％或更多、约7.5wt％或更多或者约10wt％或更多。所述热塑性纤维可占纺织品材料中存在的纤维的约40wt％或更少、约35wt％或更少、约30wt％或更少、约25wt％或更少、约20wt％或更少或者约15wt％或更少。更具体地，在某些实施方式中，热塑性合成纤维可占纺织品材料中存在的纤维的约1wt％到约40wt％、约2.5wt％到约35wt％、约5wt％到约30wt％(例如，约5wt％到约25wt％、约5wt％到约20wt%或者约5wt％到约15wt％)或者约7.5wt％到约25wt％(例如，约7.5wt％到约20wt％或者约7.5wt％到约15wt％)。
在一个优选实施方式中，所述纺织品材料包括多根包括纤维素纤维与合成纤维(例如合成短纤维)的混纺的纱线。在该实施方式中，合成纤维可以是上面所述那些中的任何种类，特别优选聚酰胺纤维(例如，聚酰胺短纤维)。在这样的实施方式中，纤维素纤维占纱线中存在的纤维的约50wt％到约90wt％(例如，约60wt％到约90wt％、约65wt％到约90wt％、约70wt％到约90wt％或者约75wt％到约90wt％)，且聚酰胺纤维占纱线中存在的纤维的约10wt％到约50wt％(例如，约10wt％到约40wt％、约10wt％到约35wt％、约10wt％到约30wt％或者约10wt％到约25wt％)。
如上所述，本发明的纺织品材料的某些实施方式可包含包括固有耐火纤维的纱线。如本文所用的，术语“固有耐火纤维”用于指代如下的合成纤维：由于制成该合成纤维的材料的化学组成，该合成纤维显示耐火性而无需另外的阻燃处理。在这样的实施方式中，固有耐火纤维可以是任何合适的固有耐火纤维，诸如聚噁二唑纤维、聚磺酰胺纤维、聚(苯并咪唑)纤维、聚苯硫醚纤维、间-芳酰胺纤维、对-芳酰胺纤维、聚吡啶并二咪唑纤维、聚苄基噻唑纤维、聚苄基噁唑纤维、三聚氰胺聚合物纤维、酚醛树脂聚合物纤维、氧化聚丙烯腈纤维、聚酰胺-酰亚胺纤维及它们的组合、混合物或混纺。在某些实施方式中，固有耐火纤维优选选自聚噁二唑纤维、聚磺酰胺纤维、聚(苯并咪唑)纤维、聚苯硫醚纤维、间-芳酰胺纤维、对-芳酰胺纤维以及它们的组合、混合物或混纺。在更具体的实施方式中，固有耐火纤维可选自聚噁二唑纤维、聚磺酰胺纤维、聚(苯并咪唑)纤维、聚苯硫醚纤维以及它们的组合、混合物或混纺。
如上所述，所述纺织品材料的表面中的至少一个已经用一种或多种阻燃处理剂或整理剂处理以使该纺织品材料更加耐火。通常，这种阻燃处理剂或整理剂被施加到包含纤维素纤维的纺织品材料上以便为该纺织品材料的纤维素部分赋予耐火性质。在这样的实施方式中，阻燃处理剂或整理剂可以是任何合适的处理剂。合适的处理剂包括但不限于卤化阻燃剂(例如，溴化或氯化的阻燃剂)、磷基阻燃剂、锑基阻燃剂、含氮阻燃剂以及它们的组合、混合物或掺合物。
在一个优选实施方式中，所述纺织品材料包括纤维素纤维，并且已经用磷基阻燃处理剂处理。在该实施方式中，首先将四羟甲基鏻盐、四羟甲基鏻盐缩合物或其混合物施加到纺织品材料上。如本文所用的，术语“四羟甲基鏻盐”是指含有四羟甲基鏻(THP)阳离子的盐，其具有以下结构：
Figure BDA00002385889100091
其包括但不限于盐酸盐、硫酸盐、醋酸盐、碳酸盐、硼酸盐和磷酸盐。如本文所用的，术语“四羟甲基鏻盐缩合物”(THP缩合物)是指通过如下方式得到的产物：将四羟甲基鏻盐(诸如上面所述的那些)与有限量的交联剂(诸如脲、胍唑或双胍)反应以制备如下化合物：其中各个四羟甲基鏻阳离子中的至少一些已通过其羟甲基基团连接。使用脲制得的这种缩合物的结构如下所示：
这种缩合物的合成在例如Frank等(Textile Research Journal，November1982，pages 678-693)和Frank等(Textile Research Journal，December1982，pages 738-750)中描述。这些THPS缩合物也可通过商业渠道获得，例如，来自Emerald Performace Materials的
Figure BDA00002385889100093
CFR。
THP或THP缩合物能以任何合适的量施加到纺织品材料上。通常，THP盐或THP缩合物以如下量施加到纺织品材料上：该量可提供未经处理的纺织品材料重量的至少0.5％(例如，至少1％、至少1.5％、至少2％、至少2.5％、至少3％、至少3.5％、至少4或至少4.5％)的元素磷。THP盐或THP缩合物也经常以如下量施加到纺织品材料上：该量可提供未经处理的纺织品材料重量的不到5％(例如，不到4.5％、不到4％、不到3.5％、不到3％、不到2.5％、不到2％、不到1.5％或不到1％)的元素磷。优选地，THP盐或THP缩合物以如下量施加到纺织品材料上：该量可提供未经处理地纺织品材料重量的约1到约4％(例如，约1％到约3％或者约1％到约2％)的元素磷。
一旦已将THP盐或THP缩合物施加到纺织品材料上，所述THP盐或THP缩合物则与交联剂反应。通过该反应产生的产物是经交联的含磷阻燃聚合物。交联剂是能够使THP交联和/或固化的任何合适的混合物。合适的交联剂包括例如脲、胍(例如，胍、其盐或胍衍生物)、脒基脲、甘脲、氨、氨-甲醛加合物、氨-乙醛加合物、氨-丁醛加合物、氨-氯醛加合物、葡糖胺、聚胺(例如，聚乙撑亚胺、聚乙烯胺(polyvinylamine)、聚醚亚胺、聚乙烯胺(polyethyleneamine)、聚丙烯酰胺、壳聚糖、氨基多聚糖)、缩水甘油醚、异氰酸酯、嵌段异氰酸酯及其组合。优选地，交联剂是脲或氨，且脲是更优选的交联剂。
交联剂能以任何合适的量施加到纺织品材料上。交联剂的合适量基于纺织品材料的重量及其结构而变。通常，交联剂以如下量施加到纺织品材料上：该量为未经处理的纺织品材料的重量的至少0.1％(例如，至少1％、至少2％、至少3％、至少5％、至少7％、至少10％、至少15％、至少18％或至少20％)。交联剂也通常以如下量施加到纺织品材料上：该量为未经处理的纺织品材料的重量的不到25％(例如，不到20％、不到18％、不到15％、不到10％、不到7％、不到5％、不到3％或不到3％)。在可能优选的实施方式中，交联剂以未经处理的纺织品材料重量的约2％到约7％的量施加到纺织品材料上。
为促进THP盐或THP缩合物与交联剂的缩合反应，可在较高温度进行上述反应。在该固化步骤中使用的时间和较高温度可以是使THP或THP缩合物与交联剂的反应达到所需程度的任何合适的时间和温度的组合。在该固化步骤中使用的时间和较高温度也可促进纤维素纤维与含磷缩合产物之间的共价键的形成，相信这可有助于阻燃处理剂的耐用性。然而，必须注意不要使用过高温度或者过长的固化时间，这可能会导致阻燃剂与纤维素纤维的过度反应，这可能会削弱纤维素纤维和纺织品织物。此外，相信在固化步骤中使用的较高温度可使得THP盐或THP缩合物与交联剂扩散到纤维素纤维中，在这里它们反应以在纤维中形成经交联的含磷阻燃聚合物。适合用于该固化步骤的温度和时间将取决于所用的固化炉和热向纺织品材料中传递的速度而变，但合适的条件可为约149°C(300°F)到约177°C(350°F)的温度和约1分钟到约3分钟的时间。
在使用氨作为交联剂的情况中，不必使用较高温度使THP盐或THP缩合物与交联剂反应。在这种情况中，反应可在例如气相氨反应室中于环境温度进行。使用这种氨基方法生成磷基阻燃剂的合适方法在美国专利3,900,664(Miller)中描述，该专利的公开内容在此通过引用并入。
在THP盐或THP缩合物与交联剂已被固化并反应至所需程度，所得的纺织品材料可与氧化剂接触。尽管不希望受限于具体理论，相信该氧化步骤将缩合产物(即，通过THP盐或THP缩合物与交联剂的反应产生的缩合产物)中的磷从三价形式转化为更稳定的五价形式。所得的含磷化合物(即，经交联的含磷阻燃聚合物)被认为包含多个五价氧化膦基团。在使用脲来交联THP盐或THP缩合物的那些实施方式中，含磷化合物包括与五价氧化膦基团共价键合的酰胺连接基团，并且相信至少一部分氧化膦基团具有三个与其共价键合的酰胺连接基团。
在该步骤中使用的氧化剂可以是任何合适的氧化剂，诸如过氧化氢、过硼酸钠或次氯酸钠。氧化剂的量可取决于所使用的实际物质而变，但通常氧化剂在含有至少0.1％浓度(例如至少0.5％、至少0.8％、至少1％、至少2％或至少3％浓度)并少于20％浓度(例如，少于15％、少于12％、少于10％、少于3％、少于2％或少于1％浓度)的氧化剂的溶液中加入。
在将经处理的纺织品材料与氧化剂接触之后，优选将经固化的纺织品材料与中和溶液(例如pH为至少8、至少pH 9、至少pH 10、至少pH 11或至少pH 12)的苛性溶液接触。苛性溶液的实际组分可大范围变化，但合适的组分包括任何强碱，诸如碱(alkalis)。例如，氢氧化钠(苏打)、氢氧化钾(碳酸钾)、氧化钙(石灰)或它们的任何组合可用于中和溶液中。碱量取决于浴(bath)的大小，并且通过最终所需的pH水平而定。溶液中合适的苛性量为至少0.1％浓度(例如至少0.5％、至少0.8％、至少1％、至少2％或至少3％浓度)并且少于10％浓度(例如，少于8％、少于6％、少于5％、少于3％、少于2％或少于1％浓度)。经处理的纺织品材料与苛性溶液的接触时间可变，但通常为至少30秒(例如，至少1分钟、至少3分钟、至少5分钟或至少10分钟)。如果需要，中和溶液可被加热(例如，比室温高75℃、高70℃、高60℃、高50℃、高40℃、高30℃)。
如上所述用THP基阻燃剂处理的织物能包含在特定条件下释放的甲醛。因此，已经用THP基阻燃剂处理的本发明的纺织品材料可在包含还原剂的浴中处理，这会减少织物上的可释放甲醛的量。合适的还原剂包括于约20℃到约80℃的温度与甲醛反应的有机或无机化合物。合适的还原剂的例子包括但不限于亚硫酸盐、亚硫酸氢盐(包括亚硫酸氢钠和亚硫酸氢铵)、硫代硫酸盐、脲化合物(包括脲、硫脲、亚乙基脲和羟基亚乙基脲)、胍唑、三聚氰胺、二氰基酰胺、氯噻嗪、碳二酰肼、二乙二醇、苯酚、噻吩、受阻胺等。所述浴可包含任何合适量的还原剂，但通常包含约0.5wt％到约20wt％，优选约0.5wt％到约5wt％。
纺织品材料可通过任何合适的方法用还原剂处理。然而，已发现将纺织品材料通过垫与轧辊对于用还原剂处理该纺织品材料来说是非常有效的。优选地，还原剂浴的温度为约20℃(68°F)到约80℃(176°F)，纺织品材料与浴的接触时间为约20到约60秒，且轧辊压力为约15psi到约60psi。在已用还原剂处理纺织品材料之后，可将纺织品材料漂洗以去除过量的还原剂。然而，已发现省略掉漂洗步骤(这会导致一些还原剂残留在纺织品织物上)可以进一步降低纺织品织物上可释放甲醛的水平。
作为上述还原剂处理的替代方案或除此之外，已用THP基阻燃剂处理过的本发明的纺织品材料可进一步用除甲醛剂来处理。尽管在文献中报道了非常多的可能的除甲醛剂，但许多已知的除甲醛剂对降低本文所述的耐火纺织品材料上的可释放甲醛水平来说并不有效。然而，已发现肼在降低可释放甲醛水平方面具有降至低于约100ppm的出人意料的戏剧性效果。可使用任何合适的肼化合物，包括脂族和芳族肼。合适的肼的具体例子包括但不限于碳酰肼、半碳酰肼、己二酰肼、草酰肼、马来酰肼、卤素取代的苯甲酰肼、苯酰肼、羟基苯甲酰肼、二羟基苯甲酰肼、氨基苯甲酰肼、烷基取代的苯甲酰肼、乙酰肼、辛酰肼、癸酰肼、己酰肼、丙二酰肼、甲酰肼、草氨酰肼、甲苯磺酰肼、丙酰肼、水杨酰肼和硫代半碳酰肼。肼化合物能以任何合适的量施加到纺织品材料上，但通常以未经处理的纺织品材料重量的约0.2wt％到约6wt％、0.5wt％到约3wt％或者约1wt％到约2wt％的量施加。肼化合物通常以溶液形式施加到纺织品材料上。在施加了包含肼化合物的溶液之后，将纺织品材料干燥以去除溶剂并将肼化合物沉积在纺织品材料上。相信过高的温度能降低肼处理的有效性。因此，在施加了肼化合物之后，纺织品材料通常在如下条件干燥：纺织品材料不会达到300°F以上，并且不会超过10秒钟。优选地，在这样的干燥步骤中，纺织品材料被加热到约160°F到约290°F或者约180°F到约250°F的温度。
为提供对近红外辐射的防护，本发明的纺织品材料的一个表面(例如，纺织品材料上不面对穿着者的表面)被设计为在近红外波长(例如，约800nm到约1,200nm)显示可察觉的辐射反射率。通常，纺织品材料的这个表面被设计为在800nm到1,200nm的波长显示约40％或更高的平均反射率。在某些可能优选的实施方式中，纺织品材料的这个表面在800nm到1,200nm的波长显示约45％或更高、约50％或更高、约55％或更高或者约60％或更高的平均反射率。
可使用任何合适的方式来提供显示上面所指定的平均反射率的表面。纺织品材料可由包含显示所指定平均反射率的纤维或纤维混纺的纱线构成。例如，相信由含有88％棉和12％尼龙6,6的均匀混纺的纱线构成的纺织品材料将显示约40％或更高(例如约50％或更高)的平均反射率。可使用任何合适的染料或颜料，条件是当将其施加到纺织品材料上时能产生显示所述反射率性质的纺织品材料。正如本领域技术人员所能理解的，适合用于此目的的染料或颜料的选择将受许多因素驱使，包括纺织品材料的纤维含量以及织物的所需视觉色泽。合适的染料和颜料包括但不限于二萘嵌苯红、颜料黑31、颜料黑32、颜料紫14、颜料紫16和二氧化钛。
为进一步增强对近红外辐射的防护，本发明的纺织品材料的一个表面(例如，纺织品材料的面对穿着者的表面)被设计为在近红外波长(例如约800nm到约1,200nm)显示相对低的辐射反射率。由于这种相对低的红外反射率，纺织品材料的这一表面实际上显示可察觉的近红外辐射吸收。尽管不希望受限于任何特定理论，相信显示相对低的反射率和可察觉的近红外吸收的表面将会用作阻止红外辐射穿过纺织品材料到达穿着者皮肤(在这里其将导致灼伤)的障碍物。更具体地，相信这种红外反射表面和红外吸收表面的结合有助于将穿透纺织品材料(在这里其能接触穿着者的皮肤并导致灼伤)的红外辐射量减到最少。通常，纺织品材料的这一表面被设计为在800nm的波长显示约30％或更低的红外反射并且在1,200nm的波长显示约50％或更低的红外反射。在某些可能优选的实施方式中，纺织品材料的这一表面在800nm的波长显示约25％或更低或者约20％或更低的红外反射，并且在1,200nm的波长显示约45％或更低、约40％或更低、约35％或更低、约30％或更低、约25％或更低或者约20％或更低的红外反射。
可使用任何合适的方式来提供如上所述的具有相对低近红外反射率性质的纺织品材料的第二表面。通常，为能制造其中相反表面显示基本不同的红外反射性质的纺织品材料，纺织品材料的这种第二表面将使用包含红外吸收材料和粘合剂的处理剂来整理。粘合剂被包含在处理剂中以使得整理剂对于磨损和洗涤具有耐久性。
包含在整理剂中的红外吸收材料可以是任何合适的红外吸收材料。优选地，红外吸收材料显示相对低的反射率同时显示对约800nm到约1,200nm波长的红外辐射的可察觉的吸收。如本领域技术人员所能理解的，合适的红外吸收材料无需在此波长范围内显示其最大吸收以适合用于本发明。红外吸收材料仅需在此范围内显示足够的吸收以使其能被施加到纺织品材料上制成显示所需红外反射性质的材料。在某些可能优选的实施方式中，红外吸收材料选自下组：碳黑、石墨黑、蒽醌黑、苯胺黑、还原黑8、还原黑16、还原黑20、还原黑25、还原蓝8、还原蓝19、还原蓝43、还原绿1、酞菁、二萘嵌苯二酰亚胺、三萘嵌苯二酰亚胺、四萘嵌苯二酰亚胺及其混合物。
包含在红外吸收整理剂中的粘合剂可以是任何合适的粘合剂。当然，适用于纺织品材料上的粘合剂是特别合适的。合适的粘合剂包括但不限于胶乳粘合剂、聚氨酯粘合剂及其混合物。
如果需要，纺织品材料可用一种或多种软化试剂(也称为“软化剂”)处理以改进经处理的纺织品材料的手感。选择用于该目的的软化试剂不应对所得织物的可燃性有负面影响。合适的软化剂包括聚烯烃、乙氧基化醇、乙氧基化酯油、烷基甘油、烷基胺、烷基季铵、卤化蜡、卤化酯、硅酮化合物及其混合物。优选地，软化剂是阳离子软化剂，诸如聚烯烃、改性聚烯烃、乙氧基化醇、乙氧基化酯油、烷基甘油、脂肪酸衍生物、脂肪咪唑啉、石蜡、卤化蜡、卤化酯及其混合物。
除了软化剂之外，也可使用其它整理化合物来处理本发明的纺织品材料。这些纺织品整理化合物可在单独的步骤中施加，或者可被加入到如上所述的用于处理本发明的纺织品材料的一个或多个浴中。合适的纺织品整理化合物包括但不限于湿润剂、表面活性剂、持续释放剂、抗污(soil repel)剂、抗菌化合物、芯吸剂、抗静电剂、抗菌剂、抗真菌剂等。有利地，需要或可受益于高温下的热硬化或固化的化学品可被成功地加入到阻燃浴化学品中。作为又另一个替代方案，如本文进一步描述的，在施加阻燃化学品之后可施加抗污化学品
赋予耐洗涤的防污性和去污性的化学品的一个可能优选的组合在Kimbrell等的美国专利申请公开2004/0138083中描述，该专利申请公开在此通过引用并入。简言之，可用于使基质具有耐久的防污性和去污性的组合物通常由亲水去污剂、疏水抗污剂、疏水交联剂和任选的其它添加剂组成以便为基质赋予不同的所需性质。在此公开中，构思了新型化学组合物，其中上述每种化学剂的相对量和链长度可被优化以便在单一化学组合物内实现对不同目标基质的所需性能水平。
亲水去污剂可包括乙氧基化聚酯、磺化聚酯、乙氧基化尼龙、羧化丙烯酸、纤维素醚或酯、水解聚马来酸酐聚合物、聚乙烯醇聚合物、聚丙烯酰胺聚合物、亲水含氟去污聚合物、乙氧基化硅酮聚合物、聚氧乙烯聚合物、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物等或其组合。亲水含氟去污聚合物可以是优选的去污剂。这种类型的可能优选的非限制性化合物包括
Figure BDA00002385889100151
TG-992和
Figure BDA00002385889100152
S-2003，二者均可得自DaikinCorporation；
Figure BDA00002385889100153
SR1100，可得自Mitsubishi Corporation；7910，可得自DuPont；以及
Figure BDA00002385889100155
4118(液体)，可得自Clariant。用亲水去污剂处理基质通常导致显示高表面能的表面。
疏水抗污剂包括蜡、硅酮、某些疏水树脂、含氟聚合物等。含氟聚合物可以是优选的抗污剂。这种类型的可能优选的非限制性化合物包括
Figure BDA00002385889100156
F8025和
Figure BDA00002385889100157
F-89，二者均可得自MitsubishiCorp.；
Figure BDA00002385889100158
7713，可得自DuPont；E061，可得自Asahi Glass；
Figure BDA00002385889100159
N2114(液体)，可得自Clariant；以及
Figure BDA000023858891001510
S-2000、
Figure BDA000023858891001511
S-2001、
Figure BDA000023858891001512
S-2002，它们都可得自DaikinCorporation。用疏水抗污剂处理基质通常导致显示低表面能的表面。
疏水交联剂包括在水中不溶的那些交联剂。更具体地，疏水交联剂可包括包含嵌段异氰酸酯(诸如嵌段二异氰酸酯)的单体、包含嵌段异氰酸酯(诸如嵌段二异氰酸酯)的聚合物、含环氧的化合物等。含二异氰酸酯的单体或含二异氰酸酯的聚合物可以是优选的交联剂。然而，含有两种或更多种嵌段异氰酸酯化合物的单体或聚合物可以是最优选的交联剂。一种可能优选的交联剂是
Figure BDA00002385889100161
MF，也得自MitsubishiCorp.。其它包括
Figure BDA00002385889100162
DAN，可得自Clariant；
Figure BDA00002385889100163
5003W55，可得自Shell；以及
Figure BDA00002385889100164
XAN，可得自DuPont。
施加到基质上的抗污/去污组合物的总量以及该抗污/去污组合物中每种化学剂的比例可在大范围内变化。施加到基质上的抗污/去污组合物的总量通常将取决于基质的组成、对于给定最终用途所需的耐久性水平以及该抗污/去污组合物的成本。此外，去污剂与抗污剂与交联剂的比例将根据所要修饰的每种性质的相对重要性而变。例如，对于给定最终用途可能需要较高水平的抗污性。因此，抗污剂的量相对于去污剂的量可能被提高。或者，可能认为较高水平的去污性比高水平的抗污性更重要。在这种情况中，去污剂的量相对于抗污剂的量可能被提高。作为普遍性的方针，施加到基质上的固体的总量将是基质重量的约10％到约40％。更优选地，施加到基质上的固体的总量将是基质重量的约20％到约35％。抗污剂与去污剂与交联剂的典型固体比例以及浓度比可以为约10:1:0到约1:10:5，包括在此范围内发现的所有比例和比率。优选地，抗污剂与去污剂与交联剂的固体比例以及浓度比为5:1:0到约1:5:2。最优选地，抗污剂与去污剂与交联剂的典型的固体比例以及浓度比是1:2:1。
任选地，除了上面所述的去污剂和/或抗污剂之外或作为其替代，卤化格(halogenated lattices)可被加入到阻燃浴以进一步增强阻燃整理剂的耐久性。术语“卤化格”是指聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、溴化聚苯乙烯、氯化烯烃、聚氯丁二烯等的均聚物和共聚物。在一些情况中，可以理想地单独施加去污剂和抗污剂。为进一步增强纺织品材料的手感，可任选地使用一种或多种机械表面处理来处理纺织品材料。机械表面处理通常会松弛在固化和织物加工过程中赋予该织物的应力、打散固化过程中变硬的纱线束并提高经处理的织物的抗扯强度。合适的机械表面处理的例子包括用高压空气流或水流进行的处理(诸如在美国专利4,918,795、美国专利5,033,143和美国专利6,546,605中所述的那些)、用蒸汽射流处理、针刺、颗粒轰击、冰喷射、冲刷、石洗、通过喷射口压缩进行的处理以及用机械振动、锐弯、剪切或压缩进行的处理。预缩整理工艺可用于替代上述一个或多个工艺或在其之外使用以改善织物的手感和控制织物的收缩。也可使用其它机械处理为经处理的织物赋予柔软性，其也可继之以预缩整理工艺，这些处理包括拉毛、用经金刚石涂布的拉毛线拉毛、无粉喷砂(gritless sanding)、对浮雕表面进行图案喷砂、喷丸硬化、喷砂、刷光、浸渍刷辊、超声振动、磨绒、铭刻或图案辊磨以及相对于或用另一种材料冲击(诸如相同或不同的织物、磨蚀性基质、钢丝棉、金刚砂辊、碳化钨辊、蚀刻辊或疤痕辊或者砂纸辊)。
本文所引用的所有参考文件，包括公开出版物、专利公开和专利均通过引用在此并入，其程度如同每篇参考文件被单独和具体表明通过引用并以其整体在本文中阐述一样。
除非在本文中另外表面或在上下文中明确矛盾，在描述本申请主题的上下文中(尤其蚀在后面的权利要求的上下文中)，术语“一/一个/一种”和“该/所述”应理解为涵盖单数和复数。除非另外标明，术语“包括/具有/包含/含有”应被理解为开放式术语(即，表示“包括但不限于”)。除非在本文中另外表明，本文中数值范围的阐述仅意图用作指代落入该范围内的每个独立值的简写方法，并且每个独立值均包含在本文中，如同其在本文中独立地被述及一样。除非在本文中另外表面或者在上下文中明确矛盾，本文所述所有方法都可以任何合适的顺序实施。除非另外要求，本文中提供的任何和所有实施例或者示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅意图更好地阐明本申请的主题，并且不会对主题范围做出限制。说明书中没有任何语言应理解为表示任何未被要求的要素对实施本文所述主题来说是重要的。
本申请主题的优选实施方式在本文中描述，包括发明人已知的实施所要求保护主题的最佳方式。当阅读前面的说明书时，那些优选实施方式的变体对本领域技术人员将会变得明显。发明人希望本领域技术人员能恰当地采用这些变体，且发明人预计本文所述主题可以不同于本文中具体所述的方式实施。因此，本文的公开内容包括使用适用法律允许的本文所附权利要求中所述主题的所有修改和等价形式。另外，除非在本文中另外表明或者在上下文中明确矛盾，其所有可能变体中的上述要素的任何组合也包含在本公开内容中。

Claims (20)

1.一种经处理的纺织品材料，包括：
(a)具有第一表面和与该第一表面相反的第二表面的纺织品基质，所述纺织品基质包括多根纤维，所述纤维的至少一部分是纤维素纤维，
(b)施加到所述纺织品基质的至少第一表面的第一整理剂，所述第一整理剂包括含磷化合物，所述含磷化合物包括多个其上共价键合有酰胺连接基团的五价氧化膦基团，所述五价氧化膦基团的至少一部分上具有三个与其共价键合的酰胺连接基团；和
(c)施加到所述纺织品基质的第二表面的第二整理剂，所述第二整理剂包括红外吸收材料和粘合剂；
其中所述纺织品基质的第一表面在800nm到1,200nm波长时显示约40%或更高的平均反射率，且所述纺织品基质的第二表面在800nm时显示约30%或更低的反射率并在1,200nm时显示约50%或更低的反射率。
2.如权利要求1所述的经处理的纺织品材料，其中所述纺织品基质还包括合成纤维，且所述纤维素纤维占所述纺织品基质中存在的纤维的约50wt%或更多。
3.如权利要求2所述的经处理的纺织品材料，其中所述合成纤维是选自聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚及其混合物的热塑性纤维。
4.如权利要求1-3中任一项所述的经处理的纺织品材料，其中所述纺织品基质由多根纱线构成，并且所述纱线的至少一部分包括纤维素纤维与合成纤维的混纺。
5.如权利要求1-4中任一项所述的经处理的纺织品材料，其中所述纺织品基质是机织织物，所述机织织物包括多根以第一方向布置的经纱和多根以基本垂直于所述第一方向的第二方向布置的纬纱，且所述经纱和纬纱以棉缎纹布置。
6.如权利要求5所述的经处理的纺织品材料，其中所述经纱和纬纱包括纤维素纤维和聚酰胺纤维的混纺。
7.如权利要求6所述的经处理的纺织品材料，其中所述聚酰胺纤维包括尼龙6,6纤维。
8.如权利要求1-7中任一项所述的经处理的纺织品材料，其中所述的经处理的纺织品材料显示低于约10盎司/平方码的重量。
9.如权利要求1-8中任一项所述的经处理的纺织品材料，其中所述含磷化合物的至少一部分被聚合在纤维素纤维的至少一部分中。
10.如权利要求1-9中任一项所述的经处理的纺织品材料，其中所述红外吸收材料选自碳黑、石墨、蒽醌黑、苯胺黑、还原黑8、还原黑16、还原黑20、还原黑25、还原蓝8、还原蓝19、还原蓝43、还原绿1、酞菁、二萘嵌苯二酰亚胺、三萘嵌苯二酰亚胺、四萘嵌苯二酰亚胺及其混合物。
11.一种经处理的纺织品材料，包括：
(a)具有第一表面和与该第一表面相反的第二表面的纺织品基质，所述纺织品基质包括多根纤维，所述纤维的至少一部分是纤维素纤维，
(b)施加到所述纺织品基质的至少第一表面的第一整理剂，所述第一整理剂包括聚合在所述纤维素纤维的至少一部分中的含磷化合物，并且所述含磷化合物是通过将包括以下物质的反应化合物热固化和氧化而制得的产物：
(i)选自四羟甲基鏻盐、四羟甲基鏻盐缩合物及其混合物的第一化学剂；和
(ii)选自脲、胍、脒基脲、甘脲、氨、氨-甲醛加合物、氨-乙醛加合物、氨-丁醛加合物、氨-氯醛加合物、葡糖胺、聚胺、缩水甘油醚、异氰酸酯、嵌段异氰酸酯及其混合物的交联剂；和
(c)施加到所述纺织品基质的第二表面的第二整理剂，所述第二整理剂包括红外吸收材料和粘合剂；
其中所述纺织品基质的第一表面在800nm到1,200nm波长时显示约40%或更高的平均反射率，且所述纺织品基质的第二表面在800nm时显示约30%或更低的反射率并在1,200nm时显示约50%或更低的反射率。
12.如权利要求11所述的经处理的纺织品材料，其中所述纺织品基质还包括合成纤维，且所述纤维素纤维占所述纺织品基质中存在的纤维的约50wt%或更多。
13.如权利要求12所述的经处理的纺织品材料，其中所述合成纤维是选自聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚及其混合物的热塑性纤维。
14.如权利要求11-13中任一项所述的纺织品材料，其中所述纺织品基质由多根纱线构成，并且所述纱线的至少一部分包括纤维素纤维与合成纤维的混纺。
15.如权利要求11-14中任一项所述的经处理的纺织品材料，其中所述纺织品基质是机织织物，所述机织织物包括多根以第一方向布置的经纱和多根以基本垂直于所述第一方向的第二方向布置的纬纱，且所述经纱和纬纱以棉缎纹布置。
16.如权利要求15所述的经处理的纺织品材料，其中所述经纱和纬纱包括纤维素纤维和聚酰胺纤维的混纺。
17.如权利要求16所述的经处理的纺织品材料，其中所述聚酰胺纤维包括尼龙6,6纤维。
18.如权利要求11-17中任一项所述的经处理的纺织品材料，其中所述的经处理的纺织品材料显示低于约10盎司/平方码的重量。
19.如权利要求11-18中任一项所述的经处理的纺织品材料，其中所述含磷化合物的至少一部分被聚合在纤维素纤维的至少一部分中。
20.如权利要求11-19中任一项所述的经处理的纺织品材料，其中所述红外吸收材料选自碳黑、石墨、蒽醌黑、苯胺黑、还原黑8、还原黑16、还原黑20、还原黑25、还原蓝8、还原蓝19、还原蓝43、还原绿1、酞菁、二萘嵌苯二酰亚胺、三萘嵌苯二酰亚胺、四萘嵌苯二酰亚胺及其混合物。
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