Огнестойкие текстильные материалы

Огнестойкие текстильные материалы

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящая патентная заявка направлена на огнестойкие текстильные материалы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Огнестойкие ткани пригодны в различных применениях, включая производство защитной одежды, которую носит персонал различных производств или профессий, таких как военная, связанная с электричеством (для защиты от электрической дуги), нефтехимическое производство и ликвидация аварийных ситуаций. Целлюлозные или смешанно-целлюлозные ткани, как правило, являются предпочтительными для таких защитных одежд благодаря относительной легкости, с которой эти ткани могут быть изготовлены огнестойкими, и относительному комфорту при ношении таких тканей.

Несмотря на популярность целлюлозных или смешанно-целлюлозных огнестойких тканей, существующие ткани обладают ограничениями. Показатель воспламеняемости многих целлюлозных огнестойких тканей является недостаточным для удовлетворения необходимых требований конкретных производств. Для того чтобы соответствовать этим требованиям, часто используются ткани с присущей им огнестойкостью (напр., мета-арамидные волокна, такие как волокно NOMEX® пр. Е.I.du Pont de Nemours and Company), которые увеличивают стоимость тканей. Следовательно, остается необходимость для обеспечения альтернативных огнестойких тканей, которые были бы способны удовлетворить принятые стандарты по огнестойкости.

РАСКРЫТИЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В первых сериях воплощений изобретение обеспечивает текстильные материалы, изготовленные из нитей, включающих целлюлозные волокна, и нитей, включающих полиоксадиазольные волокна. В особенности, изобретение обеспечивает текстильный материал, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности. Текстильный материал включает множество первых нитей, расположенных в первом направлении. Первые нити включают целлюлозные волокна. Текстильный материал также включает множество вторых нитей, расположенных во втором направлении, по существу перпендикулярном первому направлению. Вторые нити включают полиоксадиазольные волокна. Первые и вторые нити расположены с такой организацией рисунка, при которой первые нити преимущественно расположены на первой поверхности текстильного материала, и вторые нити преимущественно расположены на второй поверхности текстильного материала. Такая организация нитей обеспечивает ткань, в которой по меньшей мере одна поверхность ткани проявляет огнестойкие свойства, присущие полиоксадиазольным волокнам (т.е. второй поверхности текстильного материала, на которой преимущественно расположены вторые нити), в то время как используется меньше полиоксадиазольных волокон, чем использовалось бы для производства текстильного материала, в котором оба набора нитей являются идентичными (т.е. оба набора нитей содержат полиоксадиазольные волокна). Более того, при включении целлюлозных волокон такая ткань способна быть комфортной, как привык персонал.

В дополнительных сериях воплощений изобретение обеспечивает текстильные материалы, которые обработаны одним или более огнезащитным средством для придания текстильным материалам большей огнестойкости. Эти текстильные материалы могут включать целлюлозные волокна в дополнение к одному или более волокону с присущей ему огнестойкостью (напр., полиоксадиазольным волокнам, полисульфонамидным волокнам, поли(бензимидазольным) волокнам, поли(фениленсульфидным) волокнам, мета-арамидным волокнам, пара-арамидным волокнам и их смесям). Полагают, что эти дополнительные воплощения являются желательными из-за того факта, что они обеспечивают огнестойкий текстильный материал, в котором используется более низкое количество волокон с присущей им огнестойкостью, которые имеют обыкновение быть относительно дорогими, в то же время обеспечивается текстильный материал, который является комфортным при ношении (напр., текстильный материал, проявляющий благоприятную мягкость на ощупь).

Таким образом, в другом воплощении изобретение обеспечивает текстильный материал, включающий множество первых нитей. Первые нити включают целлюлозные волокна и волокна, выбранные из группы, состоящей из полиоксадиазольных волокон, полисульфонамидных волокон, поли(бензимидазольных) волокон, поли(фениленсульфидных) волокон, поли(фениленсульфидных) волокон, мета-арамидных волокон и их смесей. Текстильный материал дополнительно включает отделку, нанесенную на текстильный материал. Отделка включает фосфорсодержащее соединение, полимеризованное с по меньшей мере частью целлюлозных волокон. Фосфорсодержащее соединение представляет собой продукт, полученный термообработкой и окислением реакционной смеси, включающей (i) первый реагент, выбранный из группы, состоящей из солей тетрагидроксиметилфосфония, конденсатов солей тетрагидроксиметилфосфония и их смесей, и (ii) поперечно-сшивающий агент. Поперечно-сшивающий агент может быть выбран из группы, состоящей из мочевины, гуанидинов, гуанилмочевины, гликолурила, аммиака, аммиачно-формальдегидных аддуктов, аммиачно-ацетальдегидных аддуктов, аммично-бутиральдегидных аддуктов, аммиачно-хлоральных аддуктов, глюкозамина, полиаминов, простых эфиров глицидила, изоцианатов, защищенных изоцианатов и их смесей.

В другом воплощении изобретение обеспечивает текстильный материал, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности. Текстильный материал включает множество первых нитей, расположенных в первом направлении, и множество вторых нитей, расположенных во втором направлении, по существу перпендикулярном первому направлении. Первые нити включают целлюлозные волокна, и вторые нити включают волокна, выбранные из группы, состоящей из полиоксадиазольных волокон, полисульфонамидных волокон, поли(бензимидазольных) волокон, поли(фениленсульфидных) волокон, мета-арамидных волокон, пара-арамидных волокон и их смесей. Текстильный материал дополнительно включает отделку, нанесенную на текстильный материал. Отделка включает фосфорсодержащее соединение, и фосфорсодержащее соединение включает множество групп пятивалентного оксида фосфина, имеющих ковалентно присоединенные к ним амидные связывающие группы. Более того, по меньшей мере часть групп пятивалентного оксида фосфина имеют три ковалентно присоединенные к ним амидные связывающие группы. В текстильном материале первые и вторые нити расположены с такой организацией рисунка, при которой первые нити преимущественно расположены на первой поверхности текстильного материала, и вторые нити преимущественно расположены на второй поверхности текстильного материала.

В другом воплощении изобретение обеспечивает текстильный материал, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности. Текстильный материал включает множество первых нитей, расположенных в первом направлении, и множество вторых нитей, расположенных во втором направлении, по существу перпендикулярном первому направлению. Первые нити включают целлюлозные волокна, а вторые нити включают волокна, выбранные из группы, состоящей из полиоксадиазольных волокон, полисульфонамидных волокон, поли(бензимидазольных) волокон, поли(фениленсульфидных) волокон, мета-арамидных волокон, пара-арамидных волокон и их смесей. Текстильный материал дополнительно включает отделку, нанесенную на текстильный материал, и отделка включает фосфорсодержащее соединение, полимеризованное с по меньшей мере частью целлюлозных волокон. Фосфорсодержащее соединение представляет собой продукт, полученный термообработкой и окислением реакционной смеси, включающей (i) первый реагент, выбранный из группы, состоящей из солей тетрагидроксиметилфосфония, конденсатов солей тетрагидроксиметилфосфония и их смесей, и (ii) поперечно-сшивающий агент. Поперечно-сшивающий агент может быть выбран из группы, состоящей из мочевины, гуанидинов, гуанилмочевины, гликолурила, аммиака, аммиачно-формальдегидных аддуктов, аммиачно-ацетальдегидных аддуктов, аммично-бутиральдегидных аддуктов, аммиачно-хлоральных аддуктов, глюкозамина, полиаминов, простых эфиров глицидила, изоцианатов, защищенных изоцианатов и их смесей. В текстильном материале первые и вторые нити расположены с такой организацией рисунка, при которой первые нити преимущественно расположены на первой поверхности текстильного материала, и вторые нити преимущественно расположены на второй поверхности текстильного материала.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как указано выше, изобретение обеспечивает огнестойкие текстильные материалы. Как используется в настоящем документе, термин «огнестойкий» относится к материалу, который горит медленно или является самозатухающим после удаления внешнего источника воспламенения. Огнестойкость текстильных материалов может быть измерена любой подходящей методикой испытания, такой, как описанные Национальной Ассоциацией Пожарной Безопасности (NFPA) 701 под названием «Стандартные Методики Огневых Испытаний на Огнестойкость по Распространению Пламени в Тканях и Пленках», ASTM D6413 под названием «Стандартная Методика Испытаний на Огнестойкость Текстиля (вертикальный тест)», NFPA 2112 под названием «Стандарт по Огнестойкости Защитных Одежд для Защиты Технического Персонала от Возникновения Пожара», ASTM F1506 под названием «Стандартные Эксплуатационные Характеристики Огнестойких Текстильных Материалов для Готовой Одежды при Использовании Работющими с Электричеством, которые Подвергаются Кратковременному Воздействию Электрической Дуги и Подобным Термическим Опасностям» и ASTM F1930 под названием «Стандартная Методика Испытания для Оценки Огнестойкой Одежды при Защите от Воссозданных Условий Возникновения Пожара с Использованием Оснащенного Аппаратурой Манекена».

Текстильные материалы по изобретению обычно включают ткани, полученные из одного или более множеств или типов нитей. Текстильные материалы могут быть получены из одного множества или типа нити (напр., ткань может быть получена только из нитей, включающих бленд целлюлозных волокон и волокон с присущей им огнестойкостью, таких как полиоксадиазольные волокна) или текстильный материал может быть получен из нескольких множеств или различных типов нитей (напр., ткань может быть получена из первого множества нитей, включающего целлюлозные волокна и полиамидные волокна, и второго множества нитей, включающего волокно с присущей ему огнестойкостью, такое как полиоксадиазольное волокно).

Нити, используемые в изготовлении текстильных материалов по изобретению, могут быть нитями любого подходящего типа. Предпочтительно, нити представляют собой однониточную пряжу. В таких воплощениях однониточная пряжа может быть получена из одного типа штапельного волокна (напр., однониточная пряжа, полученная только из целлюлозных волокон, или однониточная пряжа, полученная только из волокон с присущей им огнестойкостью), или однониточная пряжа может быть изготовлена из бленда двух или более различных типов штапельных волокон (напр., однониточная пряжа, полученная из бленда целлюлозных волокон и термопластичных синтетических штапельных волокон, таких как полиамидные волокна). Такая однониточная пряжа может быть получена любым подходящим способом прядения, таким как кольцевое прядение, прядение в струе воздуха или пневмомеханическое прядение. В конкретных воплощениях нити являются нитями, спряденными с использованием процесса кольцевого прядения (т.е. нити являются пряжей кольцевого способа прядения).

Текстильные материалы по изобретению могут быть любой подходящей конструкции. Другими словами, нити, образующие текстильный материал, могут быть в любой подходящей организации рисунка при производстве ткани. Предпочтительно, текстильные материалы обеспечиваются в тканой конструкции, такой как гладкое переплетение, переплетение «рогожка», саржевое переплетение, атласное переплетение или сатиновое переплетение. Подходящие гладкие переплетения включают, но не ограничиваясь, переплетения рипстоп, полученные путем вплетения через равные промежутки дополнительных нитей или усиление нитей в основе, утке или как в основе, так и в утке текстильного материала при формировании. Подходящие саржевые переплетения включают как основонастилочные, так и уточно-настилочные саржевые переплетения, такие как 2/1, 3/1, 3/2, 4/1, 1/2, 1/3 или 1/4 саржевые переплетения. В конкретных воплощениях изобретения, таких, когда текстильный материал сформирован из двух или более множеств или различных типов нитей, нити расположены в такой организации рисунка, при которой один тип нитей преимущественно расположен на одной поверхности текстильного материала. Другими словами, одна поверхность текстильного материала преимущественно образована одним типом нитей. Подходящие организации рисунка или конструкции, которые обеспечивают такой текстильный материал, включают, но не ограничиваясь, атласные переплетения, сатиновые переплетения и саржевые переплетения, в которых на одной стороне ткани настилы уточной нити и настилы нити основы имеют разные длины.

Как указано выше, текстильные материалы по изобретению содержат нити, включающие целлюлозные волокна. Как используется в настоящем документе, термин «целлюлозные волокна» используется для указания волокон, составленных из или полученных из целлюлозы. Примеры подходящих целлюлозных волокон включают хлопчатобумажные, вискозные, льняные, джутовые, пеньковые, целлюлозно-ацетатные и их комбинации, смеси или бленды. Предпочтительно, целлюлозные волокна включают хлопчатобумажные волокна.

В тех воплощениях текстильного материала, включающего хлопчатобумажные волокна, хлопчатобумажные волокна могут быть любых подходящих разновидностей. Обычно существует две разновидности хлопчатобумажных волокон, которые легко доступны для коммерческого использования в Северной Америке: разновидность American Upland (Gossypium hirsutum) и разновидность American Pima (Gossypium barbadense). Хлопчатобумажные волокна, используемые в качестве целлюлозных волокон в изобретении, могут быть хлопчатобумажными волокнами либо разновидности American Upland, разновидности American Pima, либо комбинацией, смесью или блендом двух. Обычно хлопчатобумажные волокна разновидности American Upland, которые составляют большинство из хлопчатобумажных, используемых в швейной промышленности, имеют длины в диапазоне от около 0,875 дюймов до около 1,3 дюймов, в то время как менее распространенные волокна разновидности the American Pima имеют длины в диапазоне от около 1,2 дюймов до около 1,6 дюймов. Предпочтительно по меньшей мере некоторые из хлопчатобумажных волокон, используемых в изобретении, являются разновидностями American Pima, которые являются предпочтительными благодаря их большей, более универсальной длине.

В тех воплощениях, в которых текстильный материал включает целлюлозные волокна, целлюлозные волокна могут присутствовать в нитях в любом подходящем количестве. Например, в конкретных воплощениях, целлюлозные волокна могут включать около 35% или более (напр., около 50% или более) по массе волокон, присутствующих в одном из множеств или типов нитей в производстве текстильного материала. В конкретных воплощениях целлюлозные волокна могут включать около 100% по массе волокон, присутствующих в одном из множеств или типов нитей, используемых в производстве текстильного материала. В конкретных других воплощениях нить может включать нецеллюлозные волокна. В таких воплощениях целлюлозные волокна могут включать от около 35% до около 100% (напр., от около 50% до около 90%) по массе волокон, присутствующих в одном из множеств или типов нитей, используемых в производстве текстильного материала. В таких воплощениях оставшиеся нити могут быть получены из любого подходящего нецеллюлозного волокна или комбинации нецеллюлозных волокон, таких как термопластичные синтетические волокна и волокна с присущей им огнестойкостью, указанных выше.

В тех воплощениях, в которых текстильный материал включает целлюлозные волокна, целлюлозные волокна могут присутствовать в текстильном материале в любом подходящем количестве. Например, в конкретных воплощениях целлюлозные волокна могут включать около 15% или более, около 20% или более, около 25% или более, около 30% или более или около 35% или более по массе волокон, присутствующих в текстильном материале. В то время как включение целлюлозных волокон может улучшить комфорт текстильного материала (напр., улучшить характеристики мягкости на ощупь и влагоабсорбции), включение большого количества целлюлозных волокон может пагубно влиять на износостойкость текстильного материала. Следовательно, может потребоваться ограничить количество целлюлозного волокна в текстильном материале для того, чтобы достичь требуемого уровня износостойкости. Таким образом, в конкретных воплощениях целлюлозные волокна могут включать около 75% или менее, около 70% или менее, около 65% или менее, около 60% или менее, около 55% или менее, около 50% или менее или около 45% или менее по массе волокон, присутствующих в текстильном материале. Более точно в конкретных воплощениях целлюлозные волокна могут включать от около 15% до около 75%, от около 20% до около 70%, от около 25% до около 65% (напр., от около 25% до около 60%, от около 25% до около 55%, от около 25% до около 50% или от около 25% до около 45%), от около 30% до около 60% (напр., от около 30% до около 55%, от около 30% до около 50% или от около 30% до около 45%) или от около 35% до около 55% (напр., от около 35% до около 50% или от около 35% до около 45%) по массе волокон, присутствующих в текстильном материале.

В конкретных воплощениях изобретения одна или более нитей в текстильном материале может включать термопластичные синтетические волокна. Например, нить может включать бленд целлюлозных волокон и термопластичных синтетических волокон. Эти термопластичные синтетические волокна, как правило, включаются в текстильный материал для увеличения его износостойкости по отношению к, например, условиям промышленной стирки. В особенности термопластичные синтетические волокна имеют тенденцию быть довольно прочными к условиям абразивной и жесткой стирки, применяемой в промышленных прачечных оборудованиях, и их включение в, например, содержащую целлюлозное волокно однониточную пряжу может увеличить износостойкость указанной пряжи к таким условиям. Эта повышенная износостойкость нити, в свою очередь, приводит к увеличенной износостойкости текстильного материала. Подходящие термопластичные синтетические волокна включают, но без необходимости ограничения, полиэфирные волокна (напр., поли(этилентерефталатные) волокна, поли(пропилентерефталатные) волокна, поли(триметилентерефталатные) волокна), поли(бутилентерефталатные) волокна и их бленды), полиамидные волокна (напр., волокна нейлон 6, волокна нейлон 6,6, волокна нейлон 4,6 и волокна нейлон 12), поливинилспиртовые волокна и их комбинации, смеси или бленды.

В тех воплощениях, в которых текстильный материал включает термопластичные синтетические волокна, термопластичные синтетические волокна могут присутствовать в одном из множеств или типов нитей, используемых в производстве текстильного материала, в любом подходящем количестве. В конкретных предпочтительных воплощениях термопластичные синтетические волокна включают около 60% или менее или около 50% или менее по массе волокон, присутствующих в одном из множеств или типов нитей, используемых в производстве текстильного материала. В конкретных предпочтительных воплощениях термопластичные синтетические волокна включают около 5% или более или около 10% или более по массе волокон, присутствующих в одном из множеств или типов нитей, используемых в производстве текстильного материала. Таким образом, в конкретных предпочтительных воплощениях термопластичные синтетические волокна включают от около 0% до около 65%, от около 5% до около 60% или от около 10% до около 50% по массе волокон, присутствующих в одном из множеств или типов нитей, используемых в производстве текстильного материала.

В тех воплощениях, в которых текстильный материал включает термопластичные синтетические волокна, термопластичные синтетические волокна могут присутствовать в текстильном материале в любом подходящем количестве. Например, в конкретных воплощениях термопластичные синтетические волокна могут включать около 1% или более, около 2,5% или более, около 5% или более, около 7,5% или более или около 10% или более по массе волокон, присутствующих в текстильном материале. Термопластичные синтетические волокна могут включать около 40% или менее, около 35% или менее, около 30% или менее, около 25% или менее, около 20% или менее или около 15% или менее по массе волокон, присутствующих в текстильном материале. Более точно в конкретных воплощениях термопластичные синтетические волокна могут включать от около 1% до около 40%, от около 2,5% до около 35%, от около 5% до около 30% (напр., от около 5% до около 25%, от около 5% до около 20% или от около 5% до около 15%) или от около 7,5% до около 25% (напр., от около 7,5% до около 20% или от около 7,5% до около 15%) по массе волокон, присутствующих в текстильном материале.

В одном предпочтительном воплощении текстильный материал включает множество нитей, включающих бленд целлюлозных волокон и синтетических волокон (например, синтетических штапельных волокон). В этом воплощении синтетические волокна могут быть любыми из описанных выше, причем полиамидные волокна являются особенно предпочтительными. В таком воплощении целлюлозные волокна включают от около 50% до около 90% (напр., от около 60% до около 90%, от около 65% до около 90%, от около 70% до около 90% или от около 75% до около 90%) по массе волокон, присутствующих в нити, и полиамидные волокна включают от около 10% до около 50% (напр., от около 10% до около 40%, от около 10% до около 35%, от около 10% до около 30% или от около 10% до около 25%) по массе волокон, присутствующих в нити.

Как указано выше, конкретные воплощения текстильных материалов по изобретению содержат нити, включающие волокна с присущей им огнестойкостью. Как используется в настоящем документе, термин «волокна с присущей им огнестойкостью» используются для обозначения синтетических волокон, которые благодаря химическому составу материала, из которого они изготовлены, проявляют огнестойкость без необходимости дополнительной огнезащитной обработки. В таких воплощениях волокна с присущей им огнестойкостью могут быть любыми волокнами с присущей им огнестойкостью, такими как полиоксадиазольными волокнами, полисульфонамидными волокнами, поли(бензимидазольными) волокнами, поли(фениленсульфидными) волокнами, мета-арамидными волокнами, пара-арамидными волокнами, полипиридобисимидазольными волокнами, полибензилтиазольными волокнами, полибензилоксазольными волокнами, меламин-формальдегидными полимерными волокнами, фенол-формальдегидными полимерными волокнами, окисленными полиакрилонитрильными волокнами, полиамидимидными волокнами и их комбинациями, смесями или блендами. В конкретных воплощениях волокна с присущей им огнестойкостью предпочтительно выбираются из группы, состоящей из полиоксадиазольных волокон, полисульфонамидных волокон, поли(бензимидазольных) волокон, поли(фениленсульфидных) волокон, мета-арамидных волокон, пара-амидных волокон и их комбинаций, смесей или блендов. В более конкретных воплощениях волокна с присущей им огнестойкостью могут быть выбраны из группы, состоящей из полиоксадиазольных волокон, полисульфонамидных волокон, поли(бензимидазольных) волокон, поли(фениленсульфидных) волокон и их комбинаций, смесей или блендов. В конкретных предпочтительных воплощениях волокна с присущей им огнестойкостью включают полиоксадиазольные волокна.

Как используется в настоящем документе, термин «полиоксадиазольные волокна» относятся к волокнам, содержащим полимер, включающий оксадиазольные группы или единицы. Как будет понятно специалистам в данной области техники, термин «оксадиазол» относится к пятичленным гетероциклическим ароматическим группам, содержащим атом кислорода, два атома азота и два атома углерода, в которых по меньшей мере один из атомов азота отделен от атома кислорода атомом углерода. Таким образом, существуют две возможные оксадиазольные группы: 1,3,4-оксадиазольная группа, которая имеет структуру

и 1,2,4-оксадиазольная группа, которая имеет структуру

.

Полиоксадиазольные волокна, используемые в изобретении, могут содержать полимер, включающий 1,3,4-оксадиазольную группу, 1,2,4-оксадиазольную группу или смесь двух. Полимер в полиоксадиазольных волокнах может содержать любую подходящую повторяющуюся группу или единицу, причем ариленовые группы являются особенно предпочтительными. Таким образом, полиоксадиазольные волокна могут включать полиарилен-1,3,4-оксадиазольный полимер, который содержит повторяющуюся единицу, имеющую структуру

где R представляет собой неводородный заместитель у арильной группы, и n является целым числом от 0 до 4, или полиарилен-1,2,4-оксадиазольный полимер, который содержит повторяющуюся единицу, имеющую структуру

где R представляет собой неводородный заместитель у арильной группы, и n является целым числом от 0 до 4. Предпочтительно полиоксадиазольные волокна содержат полиарилен-1,3,4-оксадиазольный полимер, такой как поли(2-(пара-фенилен)-1,3,4-оксадиазол), который соответствует полимеру, содержащему повторяющуюся единицу, имеющую структуру, изображенную выше для полиарилен-1,3,4-оксадиазольных полимеров, в которых n является 0.

Волокна с присущей им огнестойкостью могут присутствовать в одном из множеств или типов нитей, используемых в изготовлении текстильного материала, в любом подходящем количестве. Например, в конкретных воплощениях волокна с присущей им огнестойкостью могут включать около 100% по массе волокон, присутствующих в одном из множеств или типов нитей, используемых в изготовлении текстильного материала в любом подходящем количестве. В тех воплощениях, в которых текстильный материал включает нити, содержащие бленд целлюлозных волокон и волокна с присущей им огнестойкостью, волокна с присущей и огнестойкостью могут включать около 5% или более, около 10% или более, около 20% или более, около 30% или более, около 40% или более, или около 50% или более по массе волокон, присутствующих в нити. Таким образом, в таких воплощениях волокна с присущей им огнестойкостью могут включать от около 5% до около 95% или от около 10% до около 65% по массе волокон, присутствующих в нити. Более предпочтительно в таком воплощении волокна с присущей им огнестойкостью могут включать от около 20% до около 50% по массе волокон, присутствующих в нити.

Волокна с присущей им огнестойкостью могут присутствовать в текстильном материале в любом подходящем количестве. Обычно количество волокон с присущей им огнестойкостью, включенных в текстильный материал, будет зависеть от требуемых свойств конечного текстильного материала. В конкретных воплощениях волокна с присущей им огнестойкостью могут включать около 20% или более, около 25% или более, около 30% или более, около 35% или более, около 40% или более или около 45% или более по массе волокон, присутствующих в текстильном материале. В конкретных воплощениях волокна с присущей им огнестойкостью могут включать около 75% или менее, около 70% или менее, около 65% или менее, около 60% или менее, около 55% или менее, около 50% или менее, около 45% или менее, или около 40% или менее по массе волокон, присутствующих в текстильном материале. Таким образом, в конкретных воплощениях волокна с присущей им огнестойкостью могут включать от около 20% до около 70%, от около 25% до около 75% (напр., от около 25% до около 60%, от около 25% до около 50%, от около 25% до около 45% или от около 25% до около 40%), от около 30% до около 70%, от около 35% до около 65%, от около 40% до около 60%, или от около 45% до около 55% по массе волокон, присутствующих в текстильном материале.

В одном потенциально предпочтительном воплощении текстильный материал включает множество первых нитей, расположенных в первом направлении. Первые нити включают целлюлозные волокна и возможно термопластичные синтетические волокна. Процент целлюлозных волокон в первой нити предпочтительно составляет от 35% до 100%. Текстиль также включает множество вторых нитей, расположенных во втором направлении, по существу перпендикулярном первому направлению. Вторые нити включают волокно с присущей ему огнестойкостью. Количество волокна с присущей ему огнестойкостью во второй нити предпочтительно составляет от 10% до 100%. Остальное волокно во второй нити может быть целлюлозными волокнами, термопластичными синтетическими волокнами или любым другим текстильным волокном или их блендами.

Как указано выше, изобретение также обеспечивает текстильные материалы, которые обработаны одним или более огнезащитным средством или отделками для придания текстильному материалу большей огнестойкости. Как правило, такие обработки огнезащитным средством или отделки применяются к текстильному материалу, содержащему целлюлозные волокна, для того чтобы передать огнестойкие свойства целлюлозной части текстильного материала. В таких воплощениях обработка огнезащитным средством или отделкой может быть любой подходящей обработкой. Подходящие обработки включают, но не ограничиваясь, галогенированные огнезащитные средства (напр., бромированные или хлорированные огнезащитные средства), основанные на фосфоре огнезащитные средства, основанные на сурьме огнезащитные средства, азотсодержащие огнезащитные средства и их комбинации, смеси или бленды.

В одном предпочтительном воплощении текстильный материал включает целлюлозные волокна и обработан основанным на фосфоре огнезащитным средством. В этом воплощении сначала на текстильный материал наносится соль тетрагидроксиметилфосфония, конденсат соли тетрагидроксиметилфосфония или их смесь. Как используется в данной заявке термин «соль тетрагидроксиметилфосфония» относится к солям, содержащим катион тетрагидроксиметилфосфония (ТГФ), который имеет структуру

включающим, но не ограничиваясь, хлоридные, сульфатные, ацетатные, карбонатные, боратные и фосфатные соли. Как используется в настоящем документе, термин «конденсат соли тетрагидроксиметилфосфония» (конденсат ТГФ) относится к продукту, полученному при взаимодействии соли тетрагидроксиметилфосфония, такой, как описана выше, с ограниченным количеством поперечно-сшивающего агента, такого как мочевина, гуаназол или бигуанид, с получением соединения, в котором по меньшей мере некоторые из индивидуальных катионов тетрагидроксиметилфосфония связаны посредством их гидроксиметильных групп. Структура для такого конденсата, полученного с использованием мочевины, представлена ниже

.

Синтез таких конденсатов описан, например, в Frank et al. (Textile Research Journal, November 1982, pages 678-693) и Frank et al. (Textile Research Journal, December 1982, pages 738-750). Эти конденсаты ТГФ также коммерчески доступны, например, как PYROSAN® CFR пр. Emerald Performance Materials.

ТГФ или конденсат ТГФ может быть нанесен на текстильный материал в любом подходящем количестве. Как правило, соль ТГФ или конденсат ТГФ наносят на текстильный материал в количестве, которое обеспечивает по меньшей мере 0,5% (напр., по меньшей мере 1%, по меньшей мере 1,5%, по меньшей мере 2%, по меньшей мере 2,5%, по меньшей мере 3%, по меньшей мере 3,5%, по меньшей мере 4% или по меньшей мере 4,5%) элементарного фосфора в пересчете на массу необработанного текстильного материала. Соль ТГФ или конденсат ТГФ также, как правило, наносится на текстильный материал в количестве, которое обеспечивает менее чем 5% (напр., менее чем 4,5%, менее чем 4%, менее чем 3,5%, менее чем 3%, менее чем 2,5%, менее чем 2%, менее чем 1,5% или менее чем 1%) элементарного фосфора в пересчете на массу необработанного текстильного материала. Предпочтительно соль ТГФ или конденсат ТГФ наносится на текстильный материал в количестве, которое обеспечивает от около 1% до около 4% (напр., от около 1% до около 3% или от около 1% до около 2%) элементарного фосфора в пересчете на массу необработанного текстильного материала.

Как только соль ТГФ или конденсат ТГФ нанесли на текстильный материал, соль ТГФ или конденсат ТГФ затем реагирует с поперечно-сшивающим агентом. Продукт, полученный по этой реакции, представляет собой поперечно-сшитый фосфорсодержащий огнезащитный полимер. Поперечно-сшивающий агент представляет собой любое подходящее соединение, которое позволяет поперечное сшивание и/или отверждение ТГФ. Подходящие поперечно-сшивающие агенты включают, например, мочевину, гуанидин (т.е. гуанидин, его соль или производное гуанидина), гуанилмочевину, гликолурил, аммиак, аммиачно-формальдегидный аддукт, аммиачно-ацетальдегидный аддукт, аммиачно-бутиральдегидный аддукт, аммиачно-хлоральный аддукт, глюкозамин, полиамин (напр., полиэтиленимин, поливиниламин, полиэфиримин, полиэтиленамин, полиакриламид, хитозан, аминополисахариды), простые эфиры глицидила, изоцианаты, защищенные изоцианаты и их комбинации. Предпочтительно, поперечно-сшивающий агент представляет собой мочевину или аммиак, причем мочевина является наиболее предпочтительным поперечно-сшивающим агентом.

Поперечно-сшивающий агент может быть нанесен на текстильный материал в любом подходящем количестве. Подходящее количество поперечно-сшивающего агента варьируется в пересчете на массу текстильного материала и его конструкцию. Как правило, поперечно-сшивающий агент наносится на текстильный материал в количестве по меньшей мере 0,1% (напр., по меньшей мере 1%, по меньшей мере 2%, по меньшей мере 3%, по меньшей мере 5%, по меньшей мере 7%, по меньшей мере 10%, по меньшей мере 15%, по меньшей мере 18% или по меньшей мере 20%) в пересчете на массу необработанного текстильного материала. Поперечно-сшивающий агент также, как правило, наносится на текстильный материал в количестве менее чем 25% (напр., менее чем 20%, менее чем 18%, менее чем 15%, менее чем 10%, менее чем 7%, менее чем 5%, менее чем 3% или менее чем 1%) в пересчете на массу необработанного текстильного материала. В возможно предпочтительном воплощении поперечно-сшивающий агент наносится на текстильный материал в количестве от около 2% до около 7% в пересчете на массу необработанного текстильного материала.

Для того чтобы ускорить реакцию конденсации соли ТГФ или конденсата ТГФ и поперечно-сшивающего агента, описанную выше реакцию можно проводить при повышенных температурах. Время и повышенные температуры, используемые на этой стадии отверждения, могут быть любыми подходящими комбинациями времени и температур, которые приводят реакцию ТГФ или конденсата ТГФ и поперечно-сшивающего агента к требуемой степени. Время и повышенные температуры, используемые на этой стадии, могут также ускорять образование ковалентных связей между целлюлозными волокнами и фосфорсодержащим продуктом конденсации, который, как полагают, вносит вклад в износостойкость обработки огнезащитным средством. Однако необходимо соблюдать осторожность, не используя слишком высокие температуры или слишком продолжительное время отверждения, которые могут привести к избыточной реакции огнезащитного средства с целлюлозными волокнами, которая может ослабить целлюлозные волокна и текстильный материал. Более того, полагают, что повышенные температуры, используемые на стадии отверждения, могут позволить соли ТГФ или конденсату ТГФ и поперечно-сшивающему агенту диффундировать через целлюлозные волокна, где они реагируют с образованием поперечно-сшитого фосфорсодержащего огнезащитного полимера среди волокон. Подходящие температуры и время для этой стадии отверждения будут варьироваться в зависимости от печи для отверждения и скорости, с которой тепло переносится к текстильному материалу, но подходящие условия могут варьироваться по температуре от около 149°С (300°F) до около 177°С (350°F) и времени от около 1 минуты до около 3 минут.

В случае, когда аммиак используется в качестве попере