RU2184184C1

RU2184184C1 - Composition for fire-protecting finishing of cellulose-fiber textiles

Info

Publication number: RU2184184C1
Application number: RU2001100542A
Authority: RU
Inventors: А.П. Морыганов; Н.Ю. Боровков; Э.А. Коломейцева; Г.В. Сибрина
Original assignee: Институт химии растворов РАН; Общество С Ограниченной Ответственностью "Апотекс"
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2002-06-27

Abstract

FIELD: textile industry. SUBSTANCE: fabrics made from cotton, flax and rayon fibers are treated with aqueous composition containing 80-350 g/l of nitrilotrimethylphosphonic acid and 80 to 350 g/l of urea. EFFECT: ensured high resistance to burning-through and stabilized fire-protecting effect under washing conditions. 4 tbl, 21 ex

Description

Изобретение относится к химической технологии отделки текстильных материалов и может использоваться в отделочном производстве с целью придания огнезащищенности тканям и нетканым материалам, а именно хлопчатобумажным, льняным и вискозным материалам. The invention relates to chemical technology for finishing textile materials and can be used in finishing production with the aim of imparting fire protection to fabrics and non-woven materials, namely cotton, linen and viscose materials.

Уровень техники
Огнезащищенные хлопчатобумажные и льняные ткани получают путем их пропитки растворами, содержащими замедлители горения. При этом ткани приобретают пониженную горючесть, неспособность к остаточному горению (тлению) и устойчивость к прожиганию. Поэтому они могут быть использованы для изготовления специальной одежды, в частности одежды сварщиков и металлургов.State of the art
Fireproof cotton and linen fabrics are obtained by impregnating them with solutions containing flame retardants. In this case, the tissues acquire reduced flammability, inability to residual burning (decay) and resistance to burning. Therefore, they can be used for the manufacture of special clothing, in particular clothing of welders and metallurgists.

Известен состав для огнезащитной отделки целлюлозосодержащих тканей (Справочник по химической технологии обработки льняных тканей. М.: Легкая индустрия, 1973, с.176-177), представляющий собой смесь водных растворов ортофосфорной кислоты и мочевины с полиэтиленовой эмульсией. Концентрации компонентов составляют 60-70, 250-300 и 20 г/л соответственно. В результате пропитки этим составом ткань приобретает огнезащитные свойства, соответствующие требованиям ГОСТа к трудногорючим материалам. A known composition for the fire retardant finish of cellulose-containing fabrics (Handbook on the chemical technology of processing linen fabrics. M: Light Industry, 1973, p.176-177), which is a mixture of aqueous solutions of phosphoric acid and urea with a polyethylene emulsion. The concentrations of the components are 60-70, 250-300 and 20 g / l, respectively. As a result of impregnation with this composition, the fabric acquires fire-retardant properties that meet the requirements of GOST for slow-burning materials.

Недостатком этого состава является низкая эффективность по отношению к тканям, содержащим синтетические волокна. Кроме того, в результате обработки этим составом целлюлозосодержащие материалы теряют до 30% своей начальной прочности. Как следствие, данный состав неприменим для обработки тканей с поверхностной плотностью менее 400 г/см².The disadvantage of this composition is the low efficiency with respect to fabrics containing synthetic fibers. In addition, as a result of treatment with this composition, cellulose-containing materials lose up to 30% of their initial strength. As a result, this composition is not applicable for the treatment of fabrics with a surface density of less than 400 g / cm ² .

Известен состав (Патент РФ 2034943, кл. D 06 М 11/72, опубл. в 1995г.) для огнезащитной отделки льнохлопкотерлоновых тканей, представляющий собой водный раствор полифосфата аммония, мочевины и солей металлов (меди, цинка и алюминия) при соотношении компонентов P₂0₅:N:Cu:Zn:Al=170:50:1:1:1 с общей концентрацией 25-95 г/л.A known composition (RF Patent 2034943, class D 06 M 11/72, published in 1995) for the fire-retardant finish of flax cotton fabric, which is an aqueous solution of ammonium polyphosphate, urea and metal salts (copper, zinc and aluminum) with a ratio of components P ₂ 0 ₅ : N: Cu: Zn: Al = 170: 50: 1: 1: 1 with a total concentration of 25-95 g / l.

Недостатком этого состава является сложная и экологически неблагоприятная технология его приготовления, предполагающая использование газообразного аммиака и солей тяжелых металлов. The disadvantage of this composition is the complex and environmentally unfavorable technology for its preparation, involving the use of gaseous ammonia and salts of heavy metals.

Известен также состав (Патент РФ 2028399, кл D 06 М 11/71, опубл. в 1995г. ) для огнезащитной отделки целлюлозосодержащих тканей, представляющий собой водный раствор ортофосфорной кислоты, полифосфата натрия и мочевины с концентрациями 74-92, 100-174 и 65-165 г/л соответственно. С целью сохранения прочности ткани в состав вводят крахмал. Also known is the composition (RF Patent 2028399, class D 06 M 11/71, published in 1995) for the fire retardant finish of cellulose-containing fabrics, which is an aqueous solution of phosphoric acid, sodium polyphosphate and urea with concentrations of 74-92, 100-174 and 65 -165 g / l, respectively. In order to maintain the strength of the fabric, starch is introduced into the composition.

Недостатком этого состава является невозможность придания устойчивости к прожиганию. The disadvantage of this composition is the impossibility of imparting resistance to burning.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является состав для огнезащитной отделки целлюлозосодержащих тканей (патент ЕР 0769584, кл. D 06 М 13/288, опубл. в 1997г.) Состав представляет собой водный раствор нейтрализата, получаемого путем взаимодействия нитрилотриметилфосфоновой кислоты с водным аммиаком. Концентрация нейтрализата составляет 100-600 г/л (предпочтительно 204-370 г/л) В результате пропитки этим составом с последующей сушкой при температуре 80-160^oС (предпочтительно 80-150^oС) ткань приобретает огнезащитные свойства. Огнезащитный эффект, соответствующий стандарту Великобритании (BS5867, часть 2, тип В), получается в том случае, если обрабатывемая ткань содержит не более 50% полиэфирного волокна. В результате обработки составом, содержащим нейтрализат, внешний вид и гриф тканей не ухудшаются. Огнезащищенные ткани, получаемые с использованием этого состава, могут использоваться в качестве обивочных и драпировочных материалов.Closest to the invention, the technical solution is a composition for flame retardant finishing of cellulose-containing fabrics (patent EP 0769584, class D 06 M 13/288, published in 1997). The composition is an aqueous solution of the neutralizer obtained by reacting nitrilotrimethylphosphonic acid with aqueous ammonia. The concentration of the neutralizer is 100-600 g / l (preferably 204-370 g / l). As a result of impregnation with this composition, followed by drying at a temperature of 80-160 ^o C (preferably 80-150 ^o C) the fabric acquires fire retardant properties. The fire retardant effect complying with the UK standard (BS5867, Part 2, Type B) is obtained if the fabric being processed contains no more than 50% polyester fiber. As a result of processing the composition containing the neutralizer, the appearance and neck of the tissues do not deteriorate. Fireproof fabrics obtained using this composition can be used as upholstery and drapery materials.

Состав, содержащий нейтрализат нитрилотриметилфосфоновой кислоты, имеет ряд недостатков. Во-первых, его использование не позволяет получать ткани с существенно более высокими огнезащитными свойствами, чем использование составов, содержащих ортофосфорную кислоту. Например, высоты обугленного участка хлопчатобумажной ткани, обработанной нейтрализатом и смесью фосфорной кислоты с мочевиной, различаются только на 6%. При изготовлении костюмов для сварщиков требуются ткани со временем прожигания не менее 1 мин. Однако использование огнезащитных составов с содержанием нейтрализата даже 370 г/л позволяет получать льняные ткани со временем прожигания, не превышающим 70 с. Во-вторых, использование состава прототипа исключает возможность любых мокрых обработок. Как следствие, обработанные ткани утрачивают огнезащищитные свойства при действии на них атмосферных осадков. Кроме того, становится невозможным применение к тканям отделочных операций, предполагающих пропитку водой, например, при ширении. Эти недостатки ограничивают область применения огнезащищенных тканей и делают невозможным использование растворов, содержащих нейтрализат нитрилотриметилфосфоновой кислоты, при изготовлении тканей для специальной одежды. The composition containing the neutralizer of nitrilotrimethylphosphonic acid has several disadvantages. Firstly, its use does not allow to obtain fabrics with significantly higher fire retardant properties than the use of compounds containing phosphoric acid. For example, the heights of a carbonized area of cotton treated with a neutralizer and a mixture of phosphoric acid with urea differ by only 6%. In the manufacture of suits for welders, fabrics with a burning time of at least 1 minute are required. However, the use of flame retardants with a neutralizate content of even 370 g / l makes it possible to obtain linen fabrics with a burning time not exceeding 70 s. Secondly, the use of the composition of the prototype excludes the possibility of any wet treatments. As a result, treated fabrics lose their fire-retardant properties when exposed to atmospheric precipitation. In addition, it becomes impossible to apply to fabrics finishing operations involving impregnation with water, for example, during expansion. These disadvantages limit the scope of application of fire-resistant fabrics and make it impossible to use solutions containing nitrilotrimethylphosphonic acid neutralizate in the manufacture of fabrics for special clothing.

Таким образом, в настоящее время не известен состав для придания огнезащищенности текстильным материалам из хлопковых и льняных волокон, который одновременно обеспечивает высокую стойкость к прожиганию и устойчивость эффекта огнезащищенности к мокрым обработкам. Thus, the composition for imparting fire protection to textile materials from cotton and linen fibers, which at the same time provides high resistance to burning and resistance to the effect of fire protection to wet treatments, is not currently known.

Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является поиск компонентов состава для огнезащитной отделки текстильных материалов из хлопковых, льняных и вискозных волокон, который обеспечивает повышение огнезащищенности и прочности обработанных материалов.SUMMARY OF THE INVENTION
The objective of the present invention is to search for the components of the composition for flame retardant finishing of textile materials from cotton, linen and viscose fibers, which provides increased fire resistance and strength of the processed materials.

Поставленная задача решена составом для огнезащитной отделки текстильных материалов из целлюлозных волокон, включающим продукт взаимодействия нитрилотриметилфосфоновой кислоты с азотсодержащим веществом и воду, который в качестве азотсодержащего вещества содержит мочевину при следующих концентрациях компонентов, г/л:
Нитрилотриметилфосфоновая кислота - 80-350
Мочевина - 80-350
Вода - До 1 л
Применение этого состава позволяет повысить огнезащищенность текстильных материалов из хлопковых, льняных и вискозных волокон и обеспечивает устойчивость эффекта огнезащищенности к мокрым обработкам.The problem is solved by the composition for fire-retardant finishing of textile materials from cellulose fibers, including the product of the interaction of nitrilotrimethylphosphonic acid with a nitrogen-containing substance and water, which contains urea as a nitrogen-containing substance at the following concentrations of components, g / l:
Nitrilotrimethylphosphonic acid - 80-350
Urea - 80-350
Water - Up to 1 L
The use of this composition allows to increase the fire protection of textile materials from cotton, linen and viscose fibers and ensures the resistance of the fire protection to wet treatments.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Предлагаемый состав включает следующие компоненты:
- нитрилотриметилфосфоновая кислота (ТУ 6-09-5283-86);
- мочевина (ГОСТ 6691-77);
- вода техническая.Information confirming the possibility of carrying out the invention
The proposed composition includes the following components:
- nitrilotrimethylphosphonic acid (TU 6-09-5283-86);
- urea (GOST 6691-77);
- technical water.

Состав готовят следующим образом. The composition is prepared as follows.

В реактор, снабженный лопастной или пропеллерной мешалкой, при температуре окружающей среды последовательно вводят в расчетных количествах воду, нитрилотриметилфосфоновую кислоту и мочевину. Полученную смесь перемешивают до установления значения водородного показателя в пределах рН 4-6. At an ambient temperature, water, nitrilotrimethylphosphonic acid and urea are successively introduced in calculated quantities into an reactor equipped with a paddle or propeller stirrer. The resulting mixture is stirred until a pH value is established within the range of pH 4-6.

Состав используют следующим образом. The composition is used as follows.

Целлюлозосодержащий материал пропитывают составом при температуре 30-70^oС в течение 3-10 с и отжимают до влажного привеса 80-90%. Далее материал подвергают сушке при 90-120^oС (в случае льняных материалов) или термообработке при температуре 150-220^oС (в случае хлопковых материалов).The cellulose-containing material is impregnated with the composition at a temperature of 30-70 ^o C for 3-10 s and squeezed to a wet gain of 80-90%. Next, the material is dried at 90-120 ^o C (in the case of linen materials) or heat treatment at a temperature of 150-220 ^o C (in the case of cotton materials).

Показатели качества текстильных материалов, обработанных составами с различными концентрациями компонентов, приведены в табл. 1-4. Обработку составами согласно изобретению и прототипу проводили в одинаковых условиях. Устойчивость материалов к воспламенению и прожиганию определяли согласно методикам ГОСТ 11209-85 и 124184-97 соответственно. Из данных таблиц видно, что предлагаемый состав позволяет улучшить огнезащищенность материалов. Высота обугленного участка снижается в 1,15-1,35 раза, а время прожигания увеличивается в 1,35-2,00 раза по сравнению с прототипом. Устойчивость эффекта огнезащищенности к мокрым обработкам проводили, выдерживая материалы в проточной воде при 15-20^oС в течение 5 мин. Из данных таблиц видно, что материалы, обработанные предлагаемым составом, сохраняют уровень огнезащищенности на 80-90% от его первоначальной величины.The quality indicators of textile materials treated with compositions with different concentrations of components are given in table. 1-4. The treatment with the compositions according to the invention and the prototype was carried out under the same conditions. The resistance of materials to ignition and burning was determined according to the methods of GOST 11209-85 and 124184-97, respectively. From these tables it can be seen that the proposed composition can improve the fire protection of materials. The height of the charred area is reduced by 1.15-1.35 times, and the burning time is increased by 1.35-2.00 times compared with the prototype. The resistance of the fire protection effect to wet treatments was carried out by keeping the materials in running water at 15-20 ^o C for 5 minutes From these tables it can be seen that the materials processed by the proposed composition retain the level of fire protection by 80-90% of its original value.

Производственные испытания состава показали, что при его использовании не возникает технических трудностей в виде налипов на частях оборудования и образования осадков в плюсовочных ваннах. Production tests of the composition showed that when using it there are no technical difficulties in the form of adhering to parts of the equipment and the formation of precipitation in plus baths.

Claims

Composition for flame retardant finishing of textile materials from cellulose fibers, including the product of the interaction of nitrilotrimethylphosphonic acid with a nitrogen-containing substance and water, characterized in that it contains urea as a nitrogen-containing substance at the following concentrations of components, g / l:
Nitrilotrimethylphosphonic acid - 80-350
Urea - 80-350
Water - up to 1 l