NL8803167A - Brandvertragende textiele structuren met verbeterde mechanische eigenschappen. - Google Patents

Description

BRANDVERTRAGENDE TEXTIELE STRUCTUREN MET VERBETERDE MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN

De uitvinding heeft betrekking op textiele structuren die natuurlijke en/of kunstmatige vezels bevatten en die behandeld zijn met een middel om hen brandvertragend te maken.

Dergelijke textiele structuren worden onder andere gebruikt voor de vervaardiging van brandbeschermende kleding, of meer brandveilige gordijnen, meubelbekleding, vloerbedekking etc.

Gebleken is dat de met brandvertragende middelen behandelde textiele structuren die natuurlijke en/of kunstmatige vezels bevatten minder slijtvast zijn en een lagere scheursterkte bezitten dan de onbehandelde structuren, De oorzaak van deze nadelen kan zijn gelegen in het feit dat vanuit het brandvertragend middel neergeslagen vaste stof zich aan de vezels heeft gehecht en daar een schurende werking op de omringende vezels uitoefent. De oorzaak kan echter mede gelegen zijn in het feit dat het brandvertragende middel de vezels chemisch aantast.

De uitvinding beoogt het verschaffen·van natuurlijke en/of kunstmatige vezels bevattende en met een brandvertragend middel behandelde textiele structuren, die de genoemde nadelen in sterk verminderde mate bezitten, zonder dat hun brandvertragende gedrag wezenlijk nadelig wordt beïnvloed.

Dit wordt verkregen doordat de textiele structuren een hoeveelheid van 3-30, bij voorkeur van 5-T5 gew.% polyalkeenvezels met een modulus van ten minste 60 GPa en een treksterkte van ten minste 2 GPa bevat.

De textiele structuren volgens de uitvinding bezitten een duidelijk grotere weerstand tegen slijtage en een hogere scheursterkte dan textiele structuren waarin de polyalkeenvezels niet zijn opgenomen. Het brandgedrag van de textiele structuren blijkt door het daarin opnemen van polyalkeenvezels niet wezenlijk ongunstiger te zijn geworden.

Het opnemen in de met brandvertragende middelen te behandelen textiele structuren van polyalkeenvezels teneinde de slijtage en sterkteeigenschappen van de textiele structuur te verbeteren heeft boven andere vezels met een hoge modulus en treksterkte zoals vezels uit een aramide of polyvinylalcohol als voordelen dat polyalkenen een lagere dichtheid bezitten, beter bestand zijn tegen inwerking van ultra violette straling en minder vocht opnemen dan de genoemde andere vezels. Deze voordelen komen sterk tot hun recht indien de textiele structuren worden toegepast voor werkkleding. Het lagere gewicht betekent meer draagcomfort, de grotere bestendigheid tegen UV-strating gaat niet alleen verkleuring tegen maar is samen met de Lage vochtge-voeligheid een waarborg cfat de textiele structuren de gewenste eigenschappen ten aanzien van slijtage en scheursterkte blijven behouden. Het is verrassend en het is niet te verwachten dat er ten aanzien van het brandgedrag geen wezenlijke nadelige verschilLen optreden tussen met brandvertragende middelen behandelde textiele structuren waarin wel en waarin geen polyalkeenvezels zijn opgenomen in de aangegeven hoeveelheden.

Polyalkeenfilamenten met een modulus van tenminste 60 GPa en een treksterkte van tenminste 2 GPa die in de onderhavige uitvinding worden gebruikt kunnen met behulp van een gelspinproces worden verkregen zoals wordt beschreven in GB-A-2.042.414 en GB-A-2.051.667. Dit proces bestaat in wezen uit het bereiden van een oplossing van een polyalkeen met een hoog gewichtsgemiddeld molecuulgewicht CMw > 4 x 10^), de oplossing bij een temperatuur boven de oplostemperatuur van het polymeer tot filamenten te vormen, de filamenten af te koelen onder de oplostemperatuur zodat gelering optreedt en de filamenten te verstrekken terwijl het oplosmiddel wordt verwijderd.

Goede resultaten worden verkregen indien als polyaLkeen polyetheen (PE) wordt gekozen. Dit PE kan een kleine hoeveelheid bij voorkeur hoogstens 5 mol.% van een of meerdere daarmee copolymeriseer-bare andere alkenen zoals propeen, buteen, penteen, hexeen, 4-methylpenteen en octeen bevatten en 1 tot 10 bij voorkeur 2-6 methyl-of ethylgroepen per 1000 koolstofatomen bezitten.

Er kunnen ook andere polyolefinen in aanmerking komen zoals bijvoorbeeld polypropeen homo·* en copolymeren. Verder kunnen de gebruikte polyolefinen kleine hoeveelheden van een of meerdere andere polymeren.bevatten, in het bijzonder alkeen-1-polymeren.

De volgens het gelspinproces verkregen polyalkeenfilamenten met een modulus van tenminste 60 GPa en een treksterkte van tenminste 2 GPa kunnen tot stapelvezels worden geknipt of gesneden op een lengte van 10 tot 100 mm, bij voorkeur op een lengte van 30-50 mm en vervolgens met een of meer andere vezels opgemengd tot een gehalte aan polyalkeenvezels van 3-30 gew.%, bij voorkeur van 5-15 gew.%. De andere vezels kunnen natuurlijke, kunstmatige of synthetische vezels zijn of combinaties daarvan.

Onder natuurlijke vezels worden hier vezels verstaan die in de natuur voorkomen zoals katoen, wol, zijde, jute, linnen etc. Onder kunstmatige vezels worden hier vezels verstaan die bereid zijn uit al of niet gemodificeerde natuurlijke polymeren zoals bijvoorbeeld het uit cellulose vervaardigde rayon. Onder synthetische vezels worden hier vezels verstaan die uit een synthetisch polymeer worden bereid zoals bijvoorbeeld polyamidevezels en polyestervezels.

Uit het vezelmengsel wordt een garen gesponnen met behulp van de daartoe bekende werkwijzen.

Ook is het mogelijk een garen uit een of meer andere vezels te kombineren met polyalkeenfilamenten met een modulus van tenminste 60 GPa en een treksterkte van tenminste 2 GPa door middel van bijvoorbeeld twijnen óf kernspinnen.

Het garen wordt verwerkt tot een textiele structuur zoals bijvoorbeeld een weefsel of een breisel, met behulp van daartoe bekende werkwijzen.

Verder is het moge lijk een textiele structuur te vervaardigen uit verschillende garens, waarbij een van de garens een hoger gehalte aan vezels met een modulus van tenminste 60 GPa en een treksterkte van tenminste 2 GPa bevat of zelfs volledig daaruit is opgebouwd en een tweede garen een beduidend lager gehalte van dergelijke vezels bevat of volledig uit een of meer andere vezels bestaat. Wel is het in dit geval noodzakelijk dat de zo verkregen textiele structuur een gehalte polyalkeenvezels met een modulus van tenminste 60 GPa en een treksterkte van tenminste 2 GPa tussen 3-30 gew.%, bij voorkeur tussen 5-15 gew.% bevat.

Teneinde de brandbaarheid van de textiele structuur te verminderen wordt deze aan een behandeling onderworpen. Een veelvuldig toegepaste behandeling is impregneren met een oplossing of emulsie van een brandvertragend produkt, gevolgd door afpersen en drogen. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk te impregneren met een oplossing van ammo-niumbromide. Een met dit middel behandelde textiele structuur verliest echter na wassen zijn brandvertragende eigenschappen. Indien een wasechte finish is vereist, is het mogelijk te impregneren met een mengsel van produkten die chemisch met elkaar kunnen reageren. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk te impregneren met een mengsel van tetrakis (hydroxymethyl)fosfoniumchloride (THPC) met ureum en trimethylola-mide of met een mengsel van N-methylol-(dialkylfosniumpropionamide) met ureum en trimethylolamide. In dit geval wordt aan de behandeling een thermische nabehandeling toegevoegd.

Het kan de voorkeur verdienen om de garens die gesponnen zijn uit een mengsel van 3-30, bij voorkeur van 5-15 gew.% polyalkeenvezels met een modulus van tenminste 60 GPa en een treksterkte van tenminste 2 GPa aan een behandeling te onderwerpen teneinde de brandbaarheid ervan te verminderen en daarna de aldus behandelde garens te verwerken tot een textiele structuur, waarin eventueel ook een kleine hoeveelheid van een of ander onbehandeld garen is opgenomen.

Een textiele structuur, zoals een weefsel, die behandeld is teneinde de brandbaarheid te verminderen leent zich uitstekend voor de fabricage van bijvoorbeeld brandbeschermende kleding zoals overalls, alsmede voor de fabricage van gordijn-, en meubelstoffen, vloerbedekking etc.

De uitvinding zal hierna aan de hand van een aantal voorbeelden worden toegelicht.

Voorbeeld 1

Met behulp van een 3-cylinder katoenspinmachine worden de volgende garens gesponnen, elk met garennummer Ne 20/1: garen 1: 90 gew.% gekaarde katoenvezels, 10 gew.% polyetheenvezels (Dyneema SK 60, TM), 1 denier, vezellengte 40 mm. De polyetheenvezels bezitten een treksterkte van 2.6 GPa en een modulus van 87 GPa.

garen 2: 100% gekaarde katoenvezels.

garen 3: 90 gew.% gekaarde katoenvezels, 10 gew.% polyestervezels (Terylene, TM) 1.5 denier, vezellengte 40 mm.

garen 4: 65 gew.% gekaarde katoenvezels, 35 gew.% polyestervezels (Terylene, TM) 1.5 denier, vezellengte 40 mm.

garen 5: 90 gew.% gekaarde katoenvezels, 10% aramidevezels (Kevlar 29, TM), vezellengte 40 mm.

Van elk garen wordt een gedeelte behandeld met een mengsel van N-methylol“(dialkylfosfoniumproptonamide), ureum en trimethylola-mide, geleverd door Ciba Geigy onder de merknaam Pyrovatex PC. De behandeling wordt uitgevoerd volgens bijgeleverd voorschrift, met het verschil dat de nabehandelingstemperatuur 130«C i.p.v. 150¾ bedraagt.

Van de onbehandelde en de behandelde geïmpregneerde garens wordt de treksterkte gemeten. De resultaten zijn vermeld in tabel 1.

Uit de resultaten blijkt onder andere dat de behandelde garens een lagere treksterkte vertonen dan de onbehandelde garens en dat de garens die 10 gew.% polyetheenvezels of 35 gew.% polyestervezels bevatten de hoogste treksterkte vertonen. Verder blijkt dat het garen dat 10 gew.% polyetheenvezels bevat een hogere treksterkte vertoont dan het garen dat 10 gew.% aramidevezels bevat.

Tabel 1

Garen Treksterkte CN/Tex3

Onbehandeld Behandeld 1 20.2 14.6 2 14.5 10.2 3 15.0 10.6 4 20.6 15.2 5 18.5 12.7

Voorbeeld 2

Uit de onbehandelde garens 1, 2, 4 en 5 volgens voorbeeld 1 worden de weefsels A, B, C en D bereid roet een oppervlaktegewicht van 250g/m2 en een 4,1 satijnbinding»

De weefsels worden behandeld met Pyrovatex PC (TM) zoals beschreven in voorbeeld 1.

Brandproeven worden daarna uitgevoerd volgens DIN. 54336 aan weef-selstroken van 0.50 x 0.015 m. De resultaten zijn vermeld in tabel 2.

Uit de resultaten blijkt onder andere dat het behandelde weefsel dat 10 gew.Z polyetheenvezels bevat ongeveer eenzelfde brandgedrag vertoont als het behandelde weefsel dat volledig uit katoenvezels bestaat. Verder blijkt dat een behandeld weefsel dat 35% polyestervezels bevat een sterk ongunstig brandgedrag vertoont.

Tabel 2

Weefsel Brandduur Brandtijd Nagloeitijd Aangetaste lengte.

(sec) (sec) (sec) (mm) A 3 0 0 5 A 15 0 0 30 B 3 0 0 5 B 15 0 0 25 C 3 brandt brandt 450 min C 3 brandt brandt 450 mm D 3 0 0 5 D 15 0 0 25

Voorbeeld 3

Weefsel A en D worden in een Xenontester Hanau 1200 (TM) intensief belicht gedurende 100 uur.

Na 100 uur is de kleur van weefsel A niet waarneembaar veranderd terwijl weefsel D duidelijk donkerder van kleur is geworden.

Voorbeeld 4

Uit de onbehandelde garens 1 en 2 volgens voorbeeld 1 worden resp, bandweefsels E en F bereid met een oppervlaktegewicht van 250 g/rr? en een 4,1 satijnverbinding met een lengte van 0.5 m en een breedte van 0.05 m.

De weefsels worden behandeld met Pyrovatex PC (TM) zoals beschreven in voorbeeld 1.

De weefsels worden in een schuurtestmeter volgens AATCC van het type Crockmetêr aangëbracht. De weefsels worden aan één zijde ingespannen en aan de andere zijde wordt een gewicht van 0.5 kg bevestigd, waarmee het weefsel op spanning wordt gehouden.

In de Crockmeter is een schuurblok gemonteerd met een oppervlak van 0.05 * 0.03 m, voorzien van schuurlinnen met een korrelfijnheid van 220. Het blok wordt op de weefsels geplaatst en betast met een nor-maalkracht van 0.1 kg.

Het schuurblok wordt heen en weer bewogen met een amplitude van 0,1 m. Er worden 1000 cycli uitgevoerd met een frequentie van 1 Hz.

Voor en na de beproeving worden de treksterktes van de weefsels bepaald volgens de gebruikelijke methode.

De sterkteretenties van de weefsels worden gegeven in tabel 3,

Tabel 5

Weefsel Sterkteretentie (%) E | 79 F | 53

Uit tabel 3 blijkt dat weefsel E minder gevoelig is voor slijtage.

Claims (11)

1. Textiele structuren die natuurlijke en/of synthetische vezels bevatten en die behandeld zijn met een middel om hen brandvertragend te maken, met het kenmerk, dat de textiele structuren 3-30 gew.% polyalkeenvezels bevatten met een modulus van ten minste 60 GPa en een treksterkte van ten minste 2 GPa.

2. Textiele structuren volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat zij 5-15 gew.% polyalkeen vezels bevatten met een modulus van tenminste 60 GPa en een treksterkte van tenminste 2 GPa.

3. Textiele structuren volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de polyalkeenvezel een polyetheenvezel is.

4. Textiele structuren volgens een der conclusie 1-3, met het kenmerk, dat zij katoenvezels bevatten.

5. Textiele structuren volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de textiele structuren bestaan uit katoen en polyetheen vezels.

6. Textiele structuren volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat zij uit garens zijn vervaardigd.

7. Textiele structuren volgens een der conctusies 1-5, met het kenmerk, dat zij uit één type garen zijn vervaardigd.

8. Textiele structuur volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het garen uit stapelvezels is opgebouwd.

9. Textiele structuren zoals beschreven en aan de hand van de voorbeelden zijn toegelicht.

10. Garens die natuurlijk of synthetische vezels bevatten en die behandeld zijn met een middel om hen brandvertragend te maken, met het kenmerk, dat zij een samenstelling bezitten zoals de textiele structuren beschreven in een der conclusies 1-5 en 9.

11. Kleding, gordijnen, meubelstoffen alsmede vloerbedekking vervaardigd uit textiele structuren volgens een der conclusies 1-9 of uit garens volgens conclusie 10.