PL164529B1 - Srodek zmniejszajacy palnosc materialów PL - Google Patents

Abstract

1 . S RODEK ZM NIEJSZAJACY PALNOSC M ATERIALÓW , ZAWIERAJACY W ODNA M IESZANINE SKONDENSOW A- NEGO FOSFORU AM ONOW EGO LUB CZW ARTORZEDOW EGO ORGANICZNEGO FOSFORANU AM ONIOW EGO I ZAW IE- SINY FLUO RO P O LIM ERU I EW ENTUALNIE P O CH O D N A KW ASU KARBAM INOW EGO, ZNAMIENNY TYM , ZE ZAW IERA 7 DO 24% W AGOW YCH FOSFORANÓW , 0,1 D O 1% FLUOROPOLIM ERÓW ORAZ EW ENTUALNIE 1,5 DO 15% W AGOW YCH POCHODNEJ KW ASU KARBAM INOW EGO. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest środek zmniejszający palność materiałów.

Znane są środki i sposoby za pomocą których można zmniejszyć palność tkanin bawełnianych przez wprowadzenie do nich różnorodnych związków chemicznych, z których jedne zapewniają trwałe zmniejszenie palności, a inne nietrwałe zmniejszenie palności. Pośród tych ostatnich związków chemicznych są fosforan i polifosforan amonowy, ewentualnie z dodatkiem mocznika. Chociaż związki te są tanie, ich skuteczność jest krótkotrwała, gdyż są usuwane przez płukanie wodą. Próby podwyższenia trwałości prowadzone z tymi związkami obejmowały utwardzanie wysokotemperaturowe w temperaturze około 150°C (patrz na przykład opis patentowy Wielkiej Brytanii nr 1 504 507). Jednak takie traktowanie wysoką temperaturą powodowało zmianę barwy tkaniny. Utwardzaniu polifosforanu może towarzyszyć współutwardzanie za pomocą różnych środków do traktowania tkaniny takich jak dimetyloetylenomocznik (patrz na przykład opis patentowy Wielkiej Brytanii nr 1 069946).

Z opisu patentowego Wielkiej Brytanii nr 1 529261 znana jest mieszanina wodna uodporniająca na ogień i wodę zawierającą obok nieorganicznej soli zmniejszającej palność i środka odpychającego wodę polimer octanu winylu oraz plastyfikator polimeru octanu winylu w postaci chlorowcowanego fosforanu jako substancje niezbędne dla uczynienia składników uodporniających na ogień i wodę wzajemnie kompatybilnymi.

Plastyfikator korzystnie stanowi fosforan trój(2,3-dwubromopropylowy), któryjest sam również składnikiem zmniejszającym palność, podobnie jak inne chlorowcowane fosforany, tak jak fosfoian tiójchloroetylowy używane jak plastyfikatory. Zastosowanie polimeru winylu i plastyfikatoiów mimo, że niekorzystne z uwagi na rakotwórcze własności chlorowcowanych plastyfiaka164 529 3 torów jest według opisu Wielkiej Brytanii nr 1 529 261 niezbędne dla osiągnięcia przez mieszaninę własności zmniejszania palności.

Korzystne postaci mieszaniny według tej publikacji są wzbogacone dodatkowo o zasadowy środek buforowy zmniejszający palność na przykład w postaci organicznego związku azotowego lub o czynnik dyspergujący zgodny z plastyfikatorem, na przykład karboksymetylocelulozę lub hydroksymetylocelulozę.

Środek według wynalazku zmniejszający palność materiałów, /.uwierający wodną mieszaninę skondensowanego fosforanu amonowego lub czwartorzędowego organicznego fosforanu amoniowego i zawiesiny fluoropolimeru i ewentualnie pochodną kwasu karbaminowego charakteryzuje się tym, że zawiera 7 do 24% wagowych fosforanów, 0,1 do 1% fluoropolimerów oraz ewentualnie 1,5 do 15% wagowych pochodnej kwasu karbaminowego.

Korzystnie pochodna kwasu karbaminowego jest mocznikiem a skondensowany fosforan jest rozpuszczalnym w wodzie polifosforanem amonowym. .

Korzystnie środek zawiera fluoropolimer mający boczny łańcuch perfluoroalkilowy, taki jak fluoropolimer pochodzący od akrylowego lub metakrylowego estru alkoholu zawierającego boczny łańcuch perfluoroalkilowy, zwłaszcza zawierający boczne łańcuchy (N-alkilo-N-perfluoroalkilosulfonamido)-alkilenowe.

Korzystnie środek jest zasadniczo wolny od kationowych, rozpuszczalnych w wodzie polimerów bezfluorowych.

Korzystnie wagowy stosunek procentowy mocznika do polifosforanu amonowego wynosi od 50 do 220%. Korzystnie też wagowy stosunek procentowy mocznika do polifosforanu amonowego wynosi 5 - 30%.

Środek według wynalazku zawiera wagowo 8 - 15% polifosforanu amonowego, 1,5 - 4% mocznika i 0,1 - 1% fluoropolimeru.

Środek według wynalazku korzystnie zawiera dodatkowo substancję zmiękczającą. Mieszanina o takim składzie jakościowym i ilościowym jak przedstawiona w niniejszym zgłoszeniu nie była dotąd znana. Nie było też oczywiste, że przy tym składzie uzyska się wyjątkowo dobre własności uodporniania tkanin na ogień oraz dobrą trwałość mieszaniny impregnującej przy jednoczesnym niespodziewanie małym wpływie utwardzania cieplnego na zmianę barwy materiału impregnowanego i na utratę działania zmniejszającego palność. O uzyskaniu takich nieoczekiwanych efektów przekonują przykłady wykonania.

Sól polifosforanową otrzymuje się w reakcji skondensowanego kwasu fosforowego z amoniakiem lub aminą organiczną lub czwartorzędowym wodorotlenkiem amoniowym uzyskując produkt rozpuszczalny w wodzie. Skondensowany kwas fosforowy ma zwykle średni stopień kondensacji powyżej 3, np. 3 - 30, i zwykle ma budowę liniową, rozgałęzioną lub cykliczną. Korzystnie jest, gdy sole mają stosunek atomów N i P jak 0,5 - 2:1, szczególnie około 1:1. Korzystnie jest, gdy sól polifosforanowa jest mieszaniną soli amonowych wielu kwasów polifosforowych, którą to mieszaninę otrzymuje się w procesie reakcji wodnego roztworu kwasów fosforowych zawierających 80 -85% wagowych pięciotlenku fosforu z amoniakiem lub jego zasadową pochodną, w temperaturze 15 - 70°C, korzystnie 15 - 40°C i przy pH 4-12, korzystnie 5 - 9 na przykład 6,5 - 7,5 lub przy pH 5 do 12, szczególnie 6 do 8. Mieszaniny polifosforanu amonowego, które można stosować opisano w opisie patentowym Wielkiej Brytanii nr 1 504507 i można je otrzymać tak, jak tam opisano.

Środek zmniejszający palność zawiera korzystnie także pochodną kwasu karbaminowego mającą dwie grupy aminowe w cząsteczce, o wagowej zawartości procentowej (w przeliczeniu na mocznik) w stosunku do polifosforanu amonowego (w przeliczeniu wagowym na polifosfoian amonowy jako taki) 5 - 220% na przykład 5 - 30%, tak jak 7 - 20% lub 10 - 20%, podczas gdy korzystnie zawiera 50 - 220% na przykład 50 - 200%, a szczególnie 75 - 200% lub 75 - 125%, szcz.ególnie przy wyższej temperaturze utwardzania; na ogół im wyższa temperatura utwardzania tym wyższa zawartość pochodnej kwasu karbaminowego. Pochodna ta może być guanidyną lub dicyjanodiaminą, lecz korzystnie jest mocznikiem; masy podaje się w przeliczeniu na mocznik, lecz można stosować równoważnie masy innej pochodnej kwasu karbaminowcgo. Obecność pochodnej kwasu karbaminowego obniża tendencję do zmiany barwy tkaniny po utwardzaniu na gorąco, szczególnie w wysokiej temperaturze i może podwyższać pobór cieczy.

164 529

Środek obniżający palność zawiera także zawiesinę polimeru fluorowęglowego, korzystnie jest, gdy można ją utwardzać na gorąco w temperaturze powyżej 160°C na przykład 160 - 200°C. Polimer fluorowęglowy tworzy zawiesinę w środku zmniejszającym palność na ogół trwałą przez co najmniej kilka dni, na przykład co najmniej 2 dni; tak więc polimery fluorowe są kompatybilne z roztworem skondensowanego fosforanu (z pochodną kwasu karbaminowego, o ile jest obecna) co zapobiega tworzeniu się osadów podczas mieszania.

Środek według wynalazku jest na ogół w zasadzie wolny od innych utwardzanych na gorąco, rozpuszczalnych w wodzie żywic lub prekursorów żywicy, takich jak produkty kondensacji formaldehydu ze związkami NH takimi jak melamina, mocznik lub etylenomocznik. Takie wodne, dające się dyspergować polimery fluorowęglowe mają zwykle perfluoroalkilowe łańcuchy boczne na przykład w grupach perfluoroacylowej, -sulfonylowej lub -sulfonamidowej, szczególnie takie z 3 - 12 atomami węgla w grupie perfluoroalkilowej; mogą być także obecne grupy karboksylowe. Korzystnie jest uzyskiwać polimery fluorowęglowe z estrów akrylowych lub metakrylowych alkoholi zawierających grupy perfluoroalkilowe, lecz można je uzyskiwać także z estrów winylowych, eterów winylowych, estrów alkilowych lub tiometakrylanów z perfluoroalkilowymi łańcuchami bocznymi. Szczególnie korzystne są polimery zawierające boczne łańcuchy (N-alkilo-N-perfluoroalkitosulfonamido)alkilenowe na przykład 2-(N-propylo-N-perfluorooktylosulfonamido)etylenowe łańcuchy boczne ze szkieletem będącym estrem akrylanowym lub metakrylanowym. Polimery mogą się składać jedynie z monomerów zawierających grupy perfluoroalkilowe, lecz te monomery mogą ulegać kopolimeryzacji z innymi monomerami ulegającymi kopolimeryzacji, szczególnie bezfluorowymi na przykład zawierającymi jedno, a szczególnie dwa olefinowe wiązania podwójne jak na przykład w chlorowcobutadienach takich jak 2-chloro-butadien-1,3. Jednostki monomeru olefinowego zawierające grupy kwasów karboksylowych na przykład grupy kwasów akrylowego, metakrylowego lub maleinowego mogą występować w polimerze. Polimery fluorowe sprzedaje się na ogół w formie zawiesin wodnych na przykład do wykańczania tkaniny w sposób chroniący przed wodą. Zawiesina polimeryczna może być niejonowa, lecz korzystnie jest kationowa, a szczególnie anionowa. Zawiesiny fluoropolimeru mogą także zawierać małe ilości mieszających się z wodą rozpuszczalników na przykład acetonu, MBK lub glikolu etylenowego. Korzystną zawiesinę polimeryczną sprzedaje 3M Company pod nazwą handlową SCOTCHGARD 270 Ciba Geigy Ltd. pod nazwą handlową SCOTChGaRD FC451. Uważa się, że polimer ten jest kopolimerem akrylanu 2(N-alkilo-N-perfIuorooktylosulfonyloamido)etylowego i komonomeru prawdopodobnie 2-chlorobutadienu-1,3. Inną korzystną zawiesinę fluoropolimeru sprzedaje Hoechst AG pod nazwą handlową NUVA FH lub NUVA F. Można także stosować zawiesiny fluoropolimeru [sprzedawane przez AtochemSA] pod nazwą handlową FORAPERLE, szczególnie FORAPERLE 145 i 344, lub [przez Texchem UK Ltd. Manchester, Anglia] pod nazwą handlową TEXF1N CPC.

Środek zmniejszający palność korzystnie zawiera 7 - 18% na przykład 8 - 15%, jak 9 - 13% polifosforanu amonowego, i na ogół 7 - 15% na przykład 8 - 15%, jak 9 - 13% pochodnej kwasu karbaminowego, na przykład mocznika, oraz 0,1 - 1%, a szczególnie 0,3 - 0,8% fluoropolimeru. Można jednak stosować polifosforan amonowy w ilości 7 - 24%, jak 10-24% na przykład 15 - 24%, a szczególnie 15-24%,jak i0- 15% na przykład 1- 15% lub 1- 10%, jak 1,5-4% pochodnej kwasu karbaminowego na przykład mocznika.

Korzystnie, aby całkowita zawaitość polifosforanu, pochodnej kwasu karbaminowego na przykład mocznika i fluoropolimeru w medium nie przewyższała 26%, na przykład 11 - 26% lub 15 -26%, a szczególnie 20 - 24%.

Środek może także zawierać środek zapobiegający ponownemu zwilżeniu na przykład lotny śi odek zwilżający taki jak alkohol, lub środek sprzedawany [przez Warwick Chemicals] pod nazwą handlową MYKON NRW; korzystną ilością takiego środka zapobiegającego ponownemu zwilżaniu jest 1 - Dg^. Jednakże jeżeli podłoże, którego palność ma być zmniejszona zostało odtłuszczone lub potraktowane w inny sposób w celu wzmożenia penetracji cieczy, wtedy nie wymaga się takiego środka, lecz jeśli jest pożądany, może być obecny.

Wodny środek według wynalazku zwykle jest pozbawiony wypełniacza lub polimerów kationowych, [takich jak kationowe żywice syntetyczne, sprzedawane pod nazwą handlową CEROL

164 529 przez firmę Sandoz] i jest on na ogół zasadniczo wolny od soli metali dwu-, trój iczterowartościowych, takich jak glin lub cyrkon. Sprzedaje się niektóre zawiesiny fluoropolimeiu zawierające także wypełniacz lub polimer kationowy; korzystnie nie powinno się ich stosować. Korzystne są zawiesiny fluoropolimeru sprzedawane głównie w celu uodpornienia na btud, ale nie uodporniające na brud i wodę. Te ostatnie mają tendencję do zawierania polimeru kationowego i mogą być niekompatybilne ze stężonym roztworem polifosforanu.

W jednej z korzystnych postaci, szczególnie do stosowania z następnym utwardzaniem w temperaturze 120 - 147°C, środek zmniejszający palność jest medium wodnym zawierającym 7 -24% na przykład 10 - 24% wagowych skondensowanego fosforanu amonowego lub czwartorzędowego amoniowego skondensowanego fosforanu organicznego, 1 - 10% wagowych pochodnej kwasu karbaminowego na przykład mocznika przy wagowym stosunku procentowym mocznika do polifosforanu wynoszącym 5 - 30%, a zdyspergowanego fluoropolimeru w ilości 0,1 - 1% z całkowitą zawartością fosforanu i mocznika nie wyższą niż 25%.

W innej postaci korzystniej szczególnie do stosowania z następnym utwardzaniem w temperaturze 147 - 170°C, środek zmniejszający palność jest medium wodnym zawierającym 8 - 15% na przykład 9 - 13% wagowych skondensowanego fosforanu amonowego lub czwartorzędowego organicznego fosforanu amoniowego, 8 - 15% wagowych pochodnej kwasu karbaminowego, na przykład mocznika przy wagowym stosunku procentowym mocznika do polifosforanu wynoszącym 50 - 200%, i rozpuszczony fluoropolimer w ilości 0,1 - 1%, przy całkowitej zawartości fosforanu i mocznika nie wyższej niż 25%. Korzystnie jest, gdy w obu tych postaciach mieszaniny te są pozbawione kationowych, rozpuszczalnych w wodzie polimerów bezfluorowych i korzystnie, gdy zawierają one fluoropolimer mający perfluoroalkilosulfonamidowe łańcuchy boczne.

Polifosforan, korzystnie z pochodną kwasu karbaminowego, można dostarczać jako stężony roztwór wodny do następnego mieszania z zawiesiną fluoropolimeru przed lub korzystnie po tym jak jeden lub obydwa zostaną odpowiednio rozcieńczone do kąpieli impregnacyjnej.

Korzystnie jest dodać zawiesinę fluoropolimeru do medium, gdy jest ono gotowe do stosowania do impregnacji. Medium korzystnie jest stosować do impregnacji w ciągu kilku dni, chociaż szczególnie w przypadku anionowych zawiesin fluoropolimeiu może być ono trwałe przez co najmniej 1 tydzień, na przykład co najmniej 1 miesiąc.

Medium wodne może także zawierać inne, stosowane w przemyśle tekstylnym środki pomocnicze w takiej ilości, że są one kompatybilne z innymi składnikami medium i nie wpływa na nie zasadniczo utwardzanie cieplne powodując na przykład zmianę barwy lub utratę działania. Przykładami takich środków są środki zmiękczające i kondycjonujące, które mogą być kationowe, anionowe, niejonowe, amfoteryczne lub reaktywne i na ogół zawierają co najmniej 1, a często 2 łańcuchy alkilowe o co najmniej 10 atomach węgla. Przykładami takich kationowych środków zmiękczających są czwartorzędowe tłuszczowe sole amoniowe, aminoestry i aminoamidy oraz czwartorzędowe N-acylo-N-polioksyalkilenowe poliaminy. Przykładami anionowych środków zmiękczających są sole kwasów tłuszczowych, mydła, sulfonowe tłuszcze i oleje, tłuszczowe siarczany alkilowe i produkty kondensacji kwasów tłuszczowych, sulfobursztyniany i inne. Przykładami środków amfoterycznych są imidazoliny i betainy alkilowe oraz ich sole na przykład metosiarczan, acyloamidobetainy, acylopoliaminy, tlenki amin, podstawione aminokwasy i sulfobetainy. Przykładami niejonowych środków zmiękczających są etery i estry glikolu polialkilenowego i inne piodukty kondensacji polioksyalkilenowej, wosk parafinowy lub polietylenowy, przy czym te dwa ostatnie stosuje się w zawiesinie wodnej lub w emulsji z niejonowymi, kationowymi lub anionowymi, lecz szczególnie z amfoterycznymi środkami dyspergującymi. Przykładami reaktywnych środków zmiękczających są pochodne N-metylolowe amidów kwasów tłuszczowych na przykład N-metylolostearamid lub N-metylolowe pochodne produktów kondensacji kwasów tłuszczowych z mocznikiem. Środek zmiękczający jako taki lub jego zawiesinę można stosować w ilości 0,01 - 5% na przykład 0,5 - 3% wagowych całkowitego wodnego środka impregnacyjnego. Obecność środka zmiękczającego może umożliwić to, iż proces cieplnego utwardzania da traktowaną tkaninę o znaczniejszym zmniejszeniu palności i innych właściwościach na przykład wytrzymałości, szczególnie wytrzymałości na rozrywanie i o zasadniczo tej samej barwie co tkanina nie traktowana, jej wytrzymałość może być nawet lepsza.

164 529

Materiały na które nanosi się medium mogą być tkane lub nie. Są materiałami opartymi na celulozie na przykład tkaninami tekstylnymi lub włóknami takimi jak bawełna, len, juta lub regenerowanymi materiałami celulozowymi takmi jak sztuczny jedwab lub wiskoza, lecz mogą być także papierem, tekturą lub tapetą. Substrat może być oparty na materiale celulozowym i innych tkaninach mieszających się z na przykład poliestrem lub nylonem, akrylanami, octanem, polipropylenem, jedwabiem lub wełną; takie mieszaniny tkanin powinny zawierać co najmniej 50% materiału celulozowego na przykład 70 - 100% jak 50 - 80%.

Masa tkaniny może wynosić 50 - 1000 g/m², na przykład 80 - 500 g/m². Tkanina może mieć budowę płaską lub puszystą. Może być gładka i nie barwiona lub barwiona i drukowana, szczególnie w odcieniach białych i pastelowych. Tkanina przed impregnacją na ogół nie zawiera brudu, klejonki, naturalnych wosków i naniesionych wykończeń, chociaż może zawierać środek rozjaśniający optycznie.

Medium zmniejszające palność, zwykle o pH 5 - 8, korzystnie 5,5 - 7,5 nanosi się na substrat konwencjonalnymi metodami na przykład nasyceniem, moczeniem lub spryskiwaniem na ogół do pobrania cieczy 50 - 150%, korzystnie 60 - 100%. Całkowita ilość substancji stałej dodanej przed suszeniem i po wyżęciu nadmiaru cieczy wynosi zwykle 10 - 35% na przykład 10 - 20% lub 13 - 25% (w stosunku do masy początkowej suchej tkaniny). Po impregnowaniu podłoże suszy się na przykład dla podłoży tekstylnych w temperaturze 80 -120°C przez 2 do 40 minut, na przykład 2-10 minut. Suszenie można prowadzić w jakiejkolwiek konwencjonalnej suszarce na przykład z wymuszonym obiegiem powietrza lub suszarce - naprężarce. Pobór substancji stałych po suszeniu wynosi zwykle 8 - 25% tak jak 10 - 20% (w stosunku do pierwotnej masy tkaniny).

Suszone podłoże impregnuje się wówczas na przykład przez ogrzewanie w temperaturze 120 -170°C takiej jak 130 - 170°C na przykład 140 - 170°C lub 147 - 170°C przez 6 do 0,5 lub 5 - 0,5 minut, unika się połączenia dłuższych czasów i wyższych temperatur w celu obniżenia tendencji do zmiany barwy. Korzystnymi temperaturami, szczególnie przy wysokich stosunkach pochodnej kwasu karbaminowego do polifosforanu, są 147 - 165°C tak jak 147 - 160°C lub 147 - 155°C dla 6 -0,5 na przykład 5-2 minut. W celu zminimalizowania ryzyka powstawania jakiegokolwiek zabarwinia szczególnie przy niskich stosunkach pochodnej kwasu karbaminowego do polifosforanu, korzystnie jest suszony substrat utwardzać przez ogrzewanie w temperaturze 120 - 147°C przez 6 do 0,5 minuty, zapobiegając połączeniu dłuższych czasów i wysokiej temperaturze i obniżając tendencję do zmiany zabarwienia. Korzystnymi temperaturami są 120- 138°C takjak 124 - 142°C lub 128 -B8°C dla 6 - 0,5 na przykład 6-1,5 minuty, podczas, gdy dla temperatur 138 147°C stosuje się czasy 3,5 - 0,5 minut, a dla temperatury 138 - 142°C lub 142 - 147°C można stosować 3,5 - 0,5 minuty. Korzystne jest utwardzanie w temperaturze 130 - 140°C przez 4 - 2 na przykład 3,5 - 2,5 minuty.

Utwardzanie w temperaturze 147 - 170°C przy wyższym stosunku pochodnej kwasu karbaminowego do polifosforanów daje na ogół lepszą skuteczność utwardzania niż utwardzanie niskotemperaturowe, przy wyższym stosunku polifosforanów i jego większej ilości w kąpieli impregnacyjnej, lecz w tym drugim przypadku jest obniżona tendencja do zmiany barwy, szczególnie dla tkanin białych i pastelowych. Obecność fluoropolimeru podwyższa trwałość przy nasiąkaniu włókna utwardzanego w temperaturze 120- 147°C lub 147 - 170°C.

Utwardzanie, które na ogół jest ciągłe, można prowadzić poprzez ogrzewanie promiennikowe, na przykład podczerwone, lub ogrzewanie przez wstrzyknięcie pary i/lub gorącego powietrza do substratu lub przez kontakt substratu z ogrzewanymi bębnami metalowymi w ciągu pionowym, lecz korzystnie jest prowadzić utwardzanie popi zez działanie gorącego powietrza na powierzchnię podłoża, korzystnie na obydwie powierzchnie, aby zapewnić jednorodność ogrzewania. Tak więc korzystnie jest przepuszczać substrat w sposób ciągły przez suszarkę - naprężarkę w termostatowanym piecu, w którym strumienie ogrzanego powietrza przepuszcza się na górne i dolne powierzchnie substratu. Suszarka - naprężarka pozwala uzyskać najbardziej jednorodne utwardzanie przy minimalnym przypalaniu. W przypadku pieca suszarki - naprężarki temperatura podłoża jest w zasadzie taka sama jak strumienia ogrzanego powietrza. Na ogół na końcu utwardzania podłoże oziębia się gwałtownie przepuszczając prz.ez niego zimne powietrze.

164 529

Na ogół wykończona utwardzana tkanina ma zawartość substancji stałych 6 - 25% taką jak 8 -20% i na ogół zawiera 0,5 - 5% P np. tak jak 0,5 - 4% P, a korzystnie 1 - 3% P lub 2 - 4% P. Wykończona tkanina ma obniżoną palność w porównaniu z substratem nie traktowanym i może przejść test BS5852 ze źródłami zapłonu 0 i 1. Tkanina po jednokrotnym moczeniu w twardej wodzie w temperaturze 40°C według SB 5 651 bez końcowego prasowania ma na ogół zawartość substancji stałych wynoszącą 3 - 10%, na przykład 4 - 9%, a zawartość w % P wynosi 0,4 - 3%, korzystnie 0,9 - 3%, na przykład 1 - 3% P i może być poddana testowi na palność według BS 5 852 część 1 ze źródłami zapłonu 0 i 1. Wykończenie o obniżonej palności jest na ogół trwałe przez 1-3 płukania w miękkiej wodzie w temperaturze 74°C, przy czym pewne działanie przeciwogniowe utrzymuje się i później. Tak wykończona tkanina nie różni się zasadniczo w dotyku od tkaniny nie traktowanej i na ogół nie ma zbytnio zmienionej barwy w porównaniu z tkaniną nie traktowaną. Tak wykończona tkanina wykazuje na ogół pewien stopień niezwilżalności wodą i olejem co jednak może być w zasadzie usunięte po jednokrotnym moczeniu w temperaturze 40°C w wodzie zawierającej środek zwilżający. Synergistyczne połączenie fluoropolimeru i skondensowanego fosforanu (z pochodną - o ile jest obecna - kwasu karbaminowego) może dać substrat o dłuższym okresie odporności na palenie.

Wynalazek zilustrowano za pomocą przykładów wykonania. W przykładach I - XI, XIII i XIV fluoropolimer stosowano jako 23% wodną emulsję fluoropolimeru o słabo kationowym charakterze, [sprzedawaną przez firmę 3M pod nazwą handlową SCOTCHGARD FC 208 lub przez firmę Ciba Geigy pod nazwą handlową SCOTCHGARD FC 451]. Uważa się, że polimer ten jest kopolimerem akrylanu l(N-propylo-N-perfluorooktylosulfonyloamido)etylowego i 2-chlorobutadienu1,3. W przykładzie XII fluoropolimer był wodną zawiesiną fluorokopolimeru, która była anionowa, miał pH 7,5 - 8,5 i był sprzedawany [przez Hoechst AG] pod nazwą handlową NU VA FH. Uważa się, że zawiera on grupy karboksylowe i perfluoroalkilowe. W przykładach XV, XVI, XIX, XX, XXIII, XXIV i przykładach porównawczych A-D, fluoropolimer był wodną zawiesiną fluoropolimeru akrylowego [sprzedawaną przez firmę Atochem SA] pod nazwą handlową FORAPERLE 145, jest on słabo kationowy, ma pH 4,5±0,5 i uważa się, że zawiera grupy perfluoroalkilowe, karboksylowe i sulfonamidowe. W przykładach XVII, XVIII, XXI i XXII fluoropolimer był wodną zawiesiną fluoropolimeru, był słabo kationowy, miał pH 6-8 [był sprzedawany przez firmę Texchem UK Ltd., Manchester, Anglia, pod nazwą handlową Texfin CPC]. Uważa się, że zawiera on grupy perfluoroalkilowe i karboksylowe.

Polifosforan amonowy stosowany we wszystkich przykładach otrzymywano w reakcji kwasu polifosforowego o zawartości 83 - 85% P2O5 z amoniakiem zgodnie z opisem patentowym Wielkiej Brytanii w 1 504 507, uzyskując produkt, który po odpowiednim traktowaniu dawał roztwór o pH 6,2 zawierający 45% substancji stałej, 30% P2O5 i o ciężarze właściwym 1,36.

W każdym przypadku stosowano ten sam ogólny sposób postępowania. Sporządzano roztwór wodny polifosforanu amonu i mocznika, i po rozcieńczeniu wodą w miarę potrzeby łączono mieszając z emulsją fluoropolimeru w ilości (masa emulsji w stosunku do całkowitej masy roztworu i emulsji) 2% dla przykładów I - XI, XII - XXII i 1,5% dla przykładów XII, oraz także w przykładach I - XIII 0,5% środka powodującego brak ponownego zwilżania [ sprzedawanego pod nazwą handlową MYKONNRW] uzyskując medium wodne zawierające polifosforan amonowy, fluoropolimer i mocznik. Otrzymane medium wodne było trwałe, lecz korzystnie było stosować je bez zbędnej zwłoki. Tkaninę impregnowano za pomocą medium wodnego, wyżymano 1 wówczas suszono impregnowaną tkaninę w temperaturze 90 - 100°C lub 110°C w suszarce z wymuszonymi obiegami powietrza lub w suszarce - naprężarce. Suszoną tkaninę przesuwano wówczas w suszarce - naprężarce w sposób wolny i ciągły przez termostatowany piec zasilany strumieniami ogrzanego powietrza działającymi na tkaninę z góry i z dołu. Tkaninę ważono po suszeniu i utwardzaniu. Utwardzoną, wykończoną tkaninę testowano na palność zgodnie z testem BS5 852 części, ze źródłami zapłonu 0 i 1, a po jednokrotnym płukaniu w twardej wodzie testowano w temperaturze 40°C zgodnie z BS 5 651 część 1, bez końcowego prasowania.

Niektóre wykończone tkaniny poddawano także testowi czyszczenia na sucho w 3 przemysłowych cyklach czyszczenia na sucho w obciążonym układzie rozpuszczalnikowym obciążonym 10% wody.

164 529

Niektóre tkaniny testowano także na niezwilżalność wodą i olejem [odpowiednio zgodnie z AATCO 118 i BS 3 702] i oceniano pod względem zabarwienia.

Przykład I. Wodny roztwór polifosforanu amonowego (94 części) mieszano z mocznikiem (6 części) i otrzymaną mieszaninę rozcieńczono wodą (122 części), a następnie dodawano emulsję fluoropolimerową i środek NRW uzyskując medium impregnacyjne. Medium to nanoszono w kalandrze do kąpieli napawającej na tkaninę bawełnianą ze wzorem kwiatowym o masie 230 g/ m², a także na podtłuszczoną tkaninę bawełnianą barwioną na pomarańczowo o masie 410 g/m ² przy poborze cieczy odpowiednio 71% i 81,5%. Impregnowane tkaniny suszono wówczas w suszarce -naprężarce w temperaturze 100°C przez 3,5 minuty i utwardzano w temperaturze 135°C przez 2,5 minuty. Po wykończeniu, tkaniny kwiecista i pomarańczowa zawierały odpowiednio 3,19% i 3,53% P. Wszystkie tkaniny po wykończeniu i po jednym moczeniu w twardej wodzie dały wynik pozytywny testu BS 5 852 ze źródłami zapłonu 0 i 1. Tkaniny kwiecistą i pomarańczową poddawano także testowi BS 5 438 i testowi palności z długością zwęglenia w mm, jak podano w tabeli poniżej. Po płukaniu w twardej wodzie tkaniny kwiecista i pomarańczowa zawierały odpowiednio 0,99% i 1,43 P.

Tkanina	Długość zwęglania
po wykończeniu	płukana cz.yszczona na sucho
Kwiecista	108	124 92
Pomarańczowa	84	74 75

Inne właściwości były następujące:

Tkanina	Wykończenie	Niezwilzalność olejem AA TCC 118	Niezwilżalność wodą BS 3702
Nadruk kwiecisty	nie traktowana	NT	NT
	traktowana	3	70
Pomarańczowa	nie traktowana	NT	NT
	traktowana	6	70

NT oznacza „nie badano“

W przypadku traktowanej tkaniny kwiecistej zasadniczo me było zmian zabarwienia w częściach białych lub zabarwionych wzoru kwiecistego w porównaniu z takimi fragmentami tkaniny nie traktowanej

Przykład II. Proces z przykładu I powtórzono z różnymi tkaninami o różnej masie i charakterze, oraz przeprowadzono testy na palność zgodnie z BS 5 852, ze źródłami zapłonu 0 i 1. Testy dały wynik pozytywny we wszystkich przypadkach. Tkaniny były następujące:

1) 100% bawełna, gładka, aksamit drukowany lub kolorowy o masie w zakresie 120 - 410 g/m2.

2) Mieszanki bawełniane z lnem (48:52), wiskozą (46:54), (55:45) lub wiskozą i nylonem (25:72:3), drukowane, aksamitne lub kolorowe o masie 330 - 540g/m2.

3) Mieszanki bawełny z poliestrem (53:47), kolorowe, 300 g/m2.

4) Mieszane tkaniny aksamitne zawierające 63 bawełny, 37 puszystego akrylu oraz47 bawełny, 28 akrylu i 25 podstawy poliestrowej, o masie 540g/m2, a także 100 puszystej wiskozy oraz 83 wiskozy, 10 bawełny, 7 podstawy poliestrowej o masie 750g/m2.

Przykład III - VIII. Powtórzono proces z przykładu 1, z następującymi zmianami: W tych doświadczeniach tkanina była odtłuszczoną tkaniną bawełnianą o masie 220g/m2 zabarwioną na czerwono.

Przykład	III	IV	V	VI	VII	VIII
Icmpeiatiua utwardzania °C	130	130	130	130	140	110
Czas w minutach	2	3	4	5	2	3
% pobór cieczy	81,7	81,5	81,8	81,6	80,8	81,2
% pobranei substancji stałej po wysuszeniu	15,8	16,2	16,2	15,8	15,7	16,2
% substancji stałej po utwardzeniu	15,1	15,9	15,6	15,5	15,7	14,9
% substancji stałej po 1 płukaniu	5,7	7,8	7,0	7,8	7,0	7,6

164 529

Wszystkie traktowane tkaniny dały po 1 płukaniu pozytywny wynik testu BS 5 852 na zapalanie ze źródłami 0 i 1. Nie stwierdzono znaczniejszych zmian barwy w porównaniu z tkaniną nie traktowaną.

Przykład IX i X. Powtórzono proces z przykładu I z białą tkaniną bawełnianą o masie 270 g/m², która nie zawierała środka rozjaśniającego optycznie. Warunki utwardzania: w temperaturze 135°C - 3 min. (przykład IX) i 3,5 min. (przykład X). Tkaniny po wykończeniu i po jednym płukaniu dały pozytywny wynik testu BS 5 852 ze źródłami zapłonu 0 i 1. Tkaniny po wykończeniu i po jednym płukaniu nie wykazywały znaczniejszej zmiany barwy w porównaniu z tkaninami przed traktowaniem.

Przykład XI. Powtórzono proces z przykładu I ze zmianami medium wodnego, tkaniny i warunków utwardzania. Medium wodne sporządzono przez zmieszanie wodnego roztworu polifosforanu amonu (59 części), mocznika (27 części) i wody (154 części), a następnie emulsji fluoropolimeru i NRW. Tkanina była bawełniana dziurkowana o masie 268 g/m2. Tkaninę napawano do około 75% poboru cieczy, suszono 2 minuty w temperaturze 100°C, a warunki utwardzania to temperatura 145°C i 2,5 minuty. Tkanina po wykończeniu zawierała 2,19% P, a po jednym płukaniu 1,19% P. Tkanina po płukaniu testowana według testu 2 BS 5 438 miała długość zwęglenia 128 mm. Tkanina po wykończeniu i po jednym moczeniu nie wykazywała zasadniczej zmiany barwy w porównaniu z tkaniną przed traktowaniem.

Przykład XII. Powtórzono proces z przykładu I z emulsją fluoropolimeru NUVA w ilości 1,5%. Medium impregnacyjne było trwałe przez co najmniej 2 miesiące w temperaturze pokojowej. Impregnowana tkanina była bawełniana i zabarwiona na czerwono o masie 220g/m2, a pobór cieczy wynosił 72,5%. Po suszeniu i utwardzaniu jak w przykładzie I tkanina miała całkowitą dodaną zawartość substancji stałej po wykończeniu wynoszącą 15,8%, a całkowitą zawartość substancji stałej po jednym płukaniu wynoszącą 5,6%.

Tkanina po wykończeniu i jednym płukaniu dała pozytywny wynik testu BS 5 852 ze źródłem zapłonu 0 i 1. Tkanina po wykończeniu i jednym płukaniu nie wykazywała zasadniczej zmiany barwy w porównaniu z tkaniną przed traktowaniem.

Przykład XIII. Powtórzono proces z przykładu I z dziurkowaną tkaniną bawełnianą 3111 o masie 300 g/m² w obecności i bez 2% (w stosunku do całkowitej masy medium impregnacyjnego) środka zmiękczającego, który był amfoteryczną zawiesiną wodną węglowodoru alifatycznego, prawdopodobnie woskiem parafinowym lub woskiem polietylenowym, [sprzedawaną przez firmę Sandoz pod nazwą handlową SANDOLUBENV]. Utwardzanie prowadzono w temperaturze 135°C przez 3 minuty. Utwardzoną tkaninę testowano na palność i na wytrzymałość na rozrywanie w kierunku osnowy i wątka zgodnie z Elmendorfem. Utwardzona tkanina, po wykończeniu i po jednym płukaniu dała pozytywny wynik testu BS 5 852 ze źródłami zapłonu 0 i 1i wykazano, że nie ma znaczniejszych różnic zabarwienia w porównaniu z tkaniną nie traktowaną. Wyniki prac nad wytrzymałością na rozrywanie są następujące:

Wytrzymałość na rozrywanie, g

Tkanina	Osnowa	Wątek
Nie traktowana	3162	4452
Traktowana
Bez SANDOLUBE NV	3174	3853
ZSANDOLUBENV	5414	5619

Przykład XIV. Wodny roztwór polifosforanu amonowego (59 części), mocznika (27 części) i wody (154 części) zmieszano i wówczas dodano emulsję fluoropolimeru i NRW uzyskując medium impregnacyjne. Medium to naniesiono za pomocą kalandra do napawania na bawełnianą tkaninę z kwiecistym nadrukiem, o masie 230 g/ m2, a także na barwną tkaninę bawełnianą o masie 410 g/m2 zabarwioną na brązowo, przy poborze cieczy odpowiednio 71% i 96,5%. Impregnowane tkaniny suszono w suszarce - naprężarce w temperaturze 100°C prze'z 3,5 minuty i następnie utwardzano w temperaturze 150°C przez 3 minuty. Tak wykończone tkaniny zawierały odpowiednio 1,98 i 2,35% P. Wszystkie wykończone tkaniny, po jednym płukaniu w twardej wodzie i po czyszczeniu na sucho dawały pozytywny wynik testu BS5 852 ze źródłami zapłonu 0 i 1.

Wykończone tkaniny kwiecistą i brązową po jednym płukaniu w twardej wodzie i po czyszczeniu na sucho także poddano testowi 2 BS 5438 na palność i uzyskano długości zwęgleń w mm jak podano w tabeli poniżej. Po płukaniu w twardej wodzie tkaniny te zawierały odpowiednio 1,27 i 1,83%.

164 529

Dane długości zwęgleń

Tkanina	Wykończona	Płukana	Czyszczona na sucho
Kwiecista	98	102	91
Brązowa	71	73	65

Inne właściwości były następujące:

Tkanina	Wykończenie	Niezwilżalność olejem AATCC 118	Niezwilżalność wodą BS 3702
Kwiecisty nadruk	Nie traktowana	NT	NT
	Traktowana	5	70
Pomarańczowa	Nie traktowana	NT	NT
	Traktowana	5	70

NT oznacza „nie badano.

Barwy tkanin traktowanych różniły się nieznacznie od barw tkanin nie traktowanych. Przykład XV, XVI, XVII. XVIII. Powtórzono proces jak w przykładzie I z kwieciście drukowaną bawełnianą tkaniną o gładkim splocie i masie 225 g/m² oraz dwiema różnymi emulsjami polimeru fluorowęglowego, [jedną sprzedawaną pod nazwą handlową TORAPERLE 145 przykłady XV, XVI i drugą sprzedawaną pod nazwą handlową TEXFIN CPC przykłady XVI, XVII], w każdym przypadku z (przykłady XV,XVII) i bez (przykłady XVI, XVIII) środka zmiękczającego stosowanego w przykładzie XIII. Kąpiel impregnacyjną sporządzono z 34,8 części roztworu polifosforanu amonowego, 2,2 części mocznika i 59,9 części wody, z 2 częściami emulsji fluoropolimeru i 1,5 części środka zmiękczającego lub 1,5 części wody dodatkowo. Pobór cieczy przez tkaninę wynosił 76% i po suszeniu w temperaturze 110°C przez 1 minutę, suszoną tkaninę utwardzano w temperaturze 135°C przez 3 minuty. Wykończone tkaniny moczono w wodzie zgodnie z testem BS 5 651 i po suszeniu poddawano testowi palności 2BS5438. Wykończone tkaniny testowano także na wytrzymałość na rozciąganie i rozrywanie według Elmendorfa, oraz na niezwilżalność przez olej i wodę. Wyniki były następujące:

Przykład	Nie traktowano	XV	XVI	XVII	XVIII
Wytrzymałość na rozciąganie,
osnowa, N/5mm	660	650	657	657	671
wątek, N/50mm	647	639	644	638	628
Wytrzymałość na rozerwanie,
osnowa, g	3349	3360	2679	3349	2740
wątek, g	2410	2517	1920	2482	1860
Niezwilżalność wodą BS3702	NT	80	80	70	70
Niezwilżalność olejem AATCC 118	NT	7	6	6	6
Test palności po moczeniu,
długość zwęglania, mm	NT	105	100	105	110

NT - nie badano

N/50mm oznacza Newtony na tkaninę o szerokości 50 mm

Przykłady XIX - XXII. Powtórzono proces z przykładu XIV z tą samą tkaniną bawełnianą i emulsją fluoropolimeru co stosowano w przykładach XV - XVII, w przykładach XIX - XX stosując emulsję FORAPERIE 145, a emulsję TEXFIN CPC w przykładach XXi i XXII, oraz z (przykłady XIX i XXI) i bez (przykłady XX i XXII) środków zmiękczających stosowanych w przykładzie XIII. Kąpiel impregnacyjną sporządzono z 20,6 części roztworu polifosforanu amonowego, 9,28 części mocznika, 2 części emulsji polimeru fluorowęglowego, 61,5 części wody i 1,5 części środka zmiękczającego (lub 1,5 części dodatkowo wody w przykładach XX i XXII). Pobór cieczy przez tkaninę wynosił 76% i po suszeniu w temperaturze 110°C przez 1 minutę suchą tkaninę utwardzano w temperaturze 150°C przez 3minuty. Wykończone tkaniny moczono w wodzie zgodnie z testem BS5 651 i po suszeniu poddawano testow^; 2BS5 438 na palność. Wykończone tkaniny badano także na wytrzymałość, na rozciąganie i rozrywanie oraz niezwilżalność wodą i olejem. Wyniki były następujące:

164 529

Przykład	Nie traktowano	XIX	XX	XXI	XXII
1	2	3	4	5	6
Wytrzymałość na rozciąganie,
wątek, N/5mm	660	621	614	606	626
osnowa, N/50mm	647	587	582	597	574
Wytrzymałość na rozerwanie,
wątek, N/50 g	3349	3306	2344	3215	2411
osnowa, g	2410	2304	1660	2217	1688
Niezwilżalność wodą BS3702	NT	90	90	80	80
Niezwilżalność olejem AATCC 118	NT	7	7	6	6
Test palność po moczeniu,
długość zwęglania, mm	NT	71	82	75	88

NT - nie badano.

Przykład XXIII i przykłady porównawcze A i B.

Tkaniny traktowane sposobem według wynalazku (z przykładu XXIII) porównywano na barwę z tkaninami traktowanymi innymi sposobami stosując warunki utwardzania opisane w przykładach I i II opisu Wielkiej Brytanii 1 504 507 (dla przykładów A i B). Tak postępowano z tkaniną w przykładzie XIX. Kąpiel impregnacyjna i sposób dla przykładu XXIII był ten sam co w przykładzie XIX, podczas gdy w kąpielach porównawczych i sposobach przykładów A i B stosowano polifosforan amonowy i mocznik w stężeniach podanych w przykładzie I opisu Wielkiej Brytanii 1 504 507 lecz z poborem cieczy i warunkami suszenia jak w przykładzie XX, oraz utwardzaniem przez 7 minut w temperaturze 150°C (przykład porównawczy A) i przez 15 minut w temperaturze 160°C (przykład porównawczy B). Utwardzone tkaniny testowano na zabarwienie na „szarej skali 1- 5“ i w porównaniu z tkaninami nie traktowanymi przy 5 zanotowano małą zmianę, lecz nie była to zmiana odcienia, a przy 1 zanotowano zmianę maksymalną. Wyniki były następujące:

Przykład XXIII, odcień 4/5, przykład porównawczy A odcień 2 i przykład porównawczy B odcień 1.

Przykład XXIV i przykłady porównawcze C i D.

Tkaniny traktowane sposobem według wynalazku (przykład XXIV) z medium wodnym zawierającym zarówno polifosforan amonowy i mocznik oraz polimer fluorowęglowy, porównywano na palność i niezwilżalność wodą przed i po moczeniu z odpowiednimi tkaninami, które traktowano medium wodnym zawierającym zarówno polifosforan amonowy i mocznik jak i polimer fluorowęglowy (odpowiednio przykłady porównawcze C i D). Tkanina była taka jak w przykładzie XIX. Sposób w przykładzie XXIV był taki jak w przykładzie XX, podczas gdy w przykładzie porównawczym C był taki sam jak w przykładzie XX, ale bez fluoropolimeru, a w przykładzie porównawczym D zastosowano impregnację tkaniny 2% zawiesiną emulsji fluoropolimeru i suszenie, a potem utwardzanie przez 3 minuty w temperaturze 150°C. Tkaniny badano na palność według BS5 438 i na niezwilżalność wodą według BS3702. Moczenie obejmowało zanurzenie tkaniny na 30 minut w kąpieli z wodą o temperaturze 40°C zawierającą 5g/l środka zwilżającego. Po moczeniu tkaniny suszono i ponownie testowano. Wyniki były następujące:

Przykład	Długość zwęglenia mm	Niezwilżalność wodą
XXIV	73	100
XXIV po moczeniu	77	50
C	73	-
C po moczeniu	103	-
D	-	100
D po moczeniu	-	50

NB skala niezwilżalności wodą sięga od 100 (najlepsza) do 0

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Środek zmniejszający palność materiałów, zawierający wodną mieszaninę skondensowanego fosforu amonowego lub czwartorzędowego organicznego fosforanu amoniowego i zawiesiny fluoropolimeru i ewentualnie pochodną kwasu karbaminowego, znamienny tym, że zawiera 7 do 24% wagowych fosforanów, 0,1 do 1% fluoropolimerów oraz ewentualnie 1,5 do 15% wagowych pochodnej kwasu karbaminowego.
2. 2. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że pochodna kwasu karbaminowego jest mocznikiem a skondensowany fosforan jest rozpuszczalnym w wodzie polifosforanem amonowym.
3. 3. Środek według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawiera fluoropolimer mający boczny łańcuch perfluoroalkilowy taki jak fluoropolimer pochodzący od akrylowego lub metakrylowego estru alkoholu zawierającego boczny łańcuch perfluoroalkilowy, zwłaszcza zawierający boczne łańcuchy (N-alkilo-N-perfluoroalkilosulfonamido)-alkilenowe.
4. 4. Środek według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zasadniczo jest wolny od kationowych, rozpuszczalnych w wodzie polimerów bezfluorowych.
5. 5. Środek według zastrz. 2, znamienny tym, że wagowy stosunek procentowy mocznika do polifosforanu amonowego wynosi od 50 do 220%.
6. 6. Środek według zastrz. 2, znamienny tym, że wagowy stosunek procentowy mocznika do polifosforanu amonowego wynosi 5 - 30%.
7. 7. Środek według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera wagowo 8 -15% polifosforanu amonowego, 1,5 - 4% mocznika i 0,1 - 1% fluoropolimeru.
8. 8. Środek według zastrz. 1 albo 2, albo 5, albo 6, albo 7, znamienny tym, że zawiera dodatkowo substancję zmiękczającą.