огнестойкие текстильные материалы

Формула изобретения

1. Текстильный материал, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности, причем текстильный материал включает:

(а) множество первых нитей, расположенных в первом направлении, причем первые нити включают целлюлозные волокна в количестве от около 35% до около 100% по массе волокон, присутствующих в первых нитях; и

(б) множество вторых нитей, расположенных во втором направлении, по существу перпендикулярном первому направлению, причем вторые нити включают полиоксадиазольные нити,

где 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.

2. Текстильный материал по п.1, в котором целлюлозные волокна составляют около 50% или более по массе волокон, присутствующих в первых нитях.

3. Текстильный материал по п.1, в котором целлюлозные волокна составляют около 100% по массе волокон, присутствующих в первых нитях.

4. Текстильный материал по п.1, в котором первые нити дополнительно включают синтетические волокна, выбранные из группы, состоящей из полиэфирных волокон, полиамидных волокон, поливинилспиртовых волокон и их смесей.

5. Текстильный материал по п.4, в котором первые нити включают целлюлозные волокна и полиамидные волокна.

6. Текстильный материал по п.5, в котором целлюлозные волокна составляют от около 50% до около 90% по массе волокон, присутствующих в первых нитях, и полиамидные нити составляют от около 10% до около 50% по массе волокон, присутствующих в первых нитях.

7. Текстильный материал по п.1, в котором полиоксадиазольные волокна составляют от около 5% до около 100% по массе волокон, присутствующих во вторых нитях.

8. Текстильный материал по п.3, в котором полиоксадиазольные волокна составляют около 100% по массе волокон, присутствующих во вторых нитях.

9. Текстильный материал по п.1, в котором первые и вторые нити представляют собой однониточную пряжу.

10. Текстильный материал по п.1, в котором первые и вторые нити расположены в тканом рисунке, выбранном из группы, состоящей из сатиновых переплетений и саржевых переплетений.

11. Текстильный материал, включающий:

(а) множество первых нитей, причем первые нити включают целлюлозные волокна и 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; и

(б) аппретуру, нанесенную на текстильный материал, причем отделка включает фосфорсодержащее соединение, полимеризованное с по меньшей мере частью целлюлозных волокон, причем фосфорсодержащее соединение является продуктом, полученным тепловым отверждением 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, выбранный из группы, состоящей из мочевины, гуанидинов, гуанилмочевины, гликолурила, аммиака, аммиачно-формальдегидных аддуктов, аммиачно-ацетальдегидных аддуктов, аммично-бутиральдегидных аддуктов, аммиачно-хлоральных аддуктов, глюкозамина, полиаминов, простых глицидиловых эфиров, изоцианатов, защищенных изоцианатов и их смесей.

12. Текстильный материал по п.11, в котором множество первых нитей расположено в первом направлении, и текстильный материал дополнительно включает множество вторых нитей, расположенных во втором направлении, по существу перпендикулярном первому направлению, причем вторые нити включают целлюлозные волокна и 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.

13. Текстильный материал по п.12, в котором первые и вторые нити включают целлюлозные волокна и полиоксадиазольные волокна.

14. Текстильный материал, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности, причем текстильный материал включает:

(а) множество первых нитей, расположенных в первом направлении, причем первые нити включают целлюлозные волокна в количестве от около 35% до около 100% по массе волокон, присутствующих в первых нитях; и

(б) множество вторых нитей, расположенных во втором направлении, по существу перпендикулярном первому направлению, причем 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; и

(в) аппретуру, нанесенную на текстильный материал, причем аппретура включает фосфорсодержащее соединение, причем фосфорсодержащее соединение включает множество групп пятивалентного оксида фосфина, имеющих амидные связывающие группы, ковалентно присоединенные к ним, причем по меньшей мере часть групп пятивалентного оксида фосфина имеют три амидные связывающие группы, ковалентно присоединенные к ним,

в котором 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.

15. Текстильный материал по п.14, в котором целлюлозные волокна составляют около 50% или более по массе волокон, присутствующих в первых нитях.

16. Текстильный материал по п.14, в котором целлюлозные волокна составляют около 100% по массе волокон, присутствующих в первых нитях.

17. Текстильный материал по п.14, в котором первые нити дополнительно включают термопластичные синтетические волокна, выбранные из группы, состоящей из полиэфирных волокон, полиамидных волокон, поливинилспиртовых волокон и их смесей.

18. Текстильный материал по п.17, в котором первые нити включают целлюлозные волокна и полиамидные волокна.

19. Текстильный материал по п.18, в котором целлюлозные волокна составляют от около 50% до около 90% по массе волокон, присутствующих в первых нитях, и полиамидные нити включают от около 10% до около 50% по массе волокон, присутствующих в первых нитях.

20. Текстильный материал по п.14, в котором вторые нити включают полиоксадиазольные волокна и полиоксадиазольные волокна составляют от около 5% до около 100% по массе волокон, присутствующих во вторых нитях.

21. Текстильный материал по п.16, в котором вторые нити включают полиоксадиазольные волокна и полиоксадиазольные волокна составляют около 100% по массе волокон, присутствующих во вторых нитях.

22. Текстильный материал по п.14, в котором первые и вторые нити представляют собой однониточную пряжу.

23. Текстильный материал, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности, причем текстильный материал включает:

(а) множество первых нитей, расположенных в первом направлении, причем первые нити включают целлюлозные волокна в количестве от около 35% до около 100% по массе волокон, присутствующих в первых нитях;

(б) множество вторых нитей, расположенных во втором направлении, по существу перпендикулярном первому направлению, причем 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; и

(в) аппретуру, нанесенную на текстильный материал, причем аппретура включает фосфорсодержащее соединение, полимеризованное с по меньшей мере частью целлюлозных волокон, причем фосфорсодержащее соединение является продуктом, полученным тепловым отверждением 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, выбранный из группы, состоящей из мочевины, гуанидинов, гуанилмочевины, гликолурила, аммиака, аммиачно-формальдегидных аддуктов, аммиачно-ацетальдегидных аддуктов, аммично-бутиральдегидных аддуктов, аммиачно-хлоральных аддуктов, глюкозамина, полиаминов, простых глицидиловых эфиров, изоцианатов, защищенных изоцианатов и их смесей,

в котором 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.

24. Текстильный материал по п.23, в котором целлюлозные волокна составляют около 50% или более по массе волокон, присутствующих в первых нитях.

25. Текстильный материал по п.23, в котором целлюлозные волокна составляют около 100% по массе волокон, присутствующих в первых нитях.

26. Текстильный материал по п.23, в котором первые нити дополнительно включают термопластичные синтетические волокна, выбранные из группы, состоящей из полиэфирных волокон, полиамидных волокон, поливинилспиртовых волокон и их смесей.

27. Текстильный материал по п.26, в котором первые нити включают целлюлозные волокна и полиамидные волокна.

28. Текстильный материал по п.27, в котором целлюлозные волокна составляют от около 50% до около 90% по массе волокон, присутствующих в первых нитях, и полиамидные нити составляют от около 10% до около 50% по массе волокон, присутствующих в первых нитях.

29. Текстильный материал по п.23, в котором вторые нити включают полиоксадиазольные волокна и полиоксадиазольные волокна составляют от около 5% до около 100% по массе волокон, присутствующих во вторых нитях.

30. Текстильный материал по п.25, в котором вторые нити включают полиоксадиазольные волокна и полиоксадиазольные волокна составляют около 100% по массе волокон, присутствующих во вторых нитях.

31. Текстильный материал по п.23, в котором первые и вторые нити представляют собой однониточную пряжу.

Описание изобретения к патенту

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 поперечно-сшивающего агента, нет необходимости использовать повышенные температуры для взаимодействия соли ТГФ или конденсата ТГФ и поперечно-сшивающего агента. В таком случае реакция может быть проведена, например, в газофазной аммиачной камере при температуре окружающей среды. Подходящий способ образования основанного на фосфоре огнезащитного средства с использованием этого основанного на аммиаке процесса описан, например, в патенте US 3900664 (Miller), описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.

После отверждения соли ТГФ или конденсата ТГФ и поперечно-сшивающего агента и проведения реакции до желаемой степени конечный текстильный материал может быть подвергнут воздействию окислительного агента. Не желая быть связанным с любой конкретной теорией, полагают, что эта стадия окисления превращает фосфор в продукте конденсации (т.е. в продукте конденсации, полученном по реакции соли ТГФ или конденсата ТГФ и поперечно-сшивающего агента) из трехвалентной формы в более устойчивую пятивалентную форму. Полагают, что конечное фосфорсодержащее соединение (т.е. поперечно-сшитый фосфорсодержащий огнезащитный полимер) содержит множество групп пятивалентного оксида фосфина. В тех воплощениях, в которых использовалась мочевина для поперечной сшивки соли ТГФ или конденсата ТГФ, фосфорсодержащее соединение включает амидные линкерные группы, ковалентно связанные с группами пятивалентного оксида фосфина, и полагают, что по меньшей мере часть групп оксида фосфина имеет три амидные линкерные группы, ковалентно с ними связанные.

Окислительный агент, используемый на этой стадии, может быть любым подходящим окислителем, таким как пероксид водорода, перборат натрия или гипохлорит натрия. Количество окислителя может варьироваться в зависимости от фактически использованных материалов, но, как правило, окислительный агент вводится в раствор, содержащий по меньшей мере 0,1% концентрацию (напр., по меньшей мере 0,5%, по меньшей мере 0,8%, по меньшей мере 1%, по меньшей мере 2% или по меньшей мере 3% концентрацию) и менее чем 20% концентрацию (напр., менее чем 15%, менее чем 12%, менее чем 10%, менее чем 3%, менее чем 2% или менее чем 1% концентрацию) окислителя.

После контактирования обработанного текстильного материала с окисляющим агентом, отвержденный текстильный материал предпочтительно приводят в контакт с нейтрализующим раствором (напр., каустическим раствором с рН по меньшей мере 8, по меньшей мере рН 9, по меньшей мере рН 10, по меньшей мере рН 11 или по меньшей мере рН 12). Фактические компоненты каустического раствора могут широко варьироваться, но подходящие компоненты включают любое сильное основание, такое как щелочь. Например, гидроксид натрия (сода), гидроксид калия (поташ), оксид кальция (известь) или любые их комбинации могут быть использованы в нейтрализующем растворе. Количество основания зависит от размера партии и определяется в конечном итоге требуемым уровнем рН. Подходящее количество каустической соды в растворе составляет по меньшей мере 0,1% концентрацию (напр., по меньшей мере 0,5%, по меньшей мере 0,8%, по меньшей мере 1%, по меньшей мере 2% или по меньшей мере 3% концентрацию) и составляет менее чем 10% концентрацию (напр., менее чем 8%, менее чем 6%, менее чем 5%, менее чем 3%, менее чем 2% или менее чем 1% концентрацию). Время контактирования обработанного текстильного материала с каустическим раствором варьируется, но, как правило, составляет по меньшей мере 30 секунд (напр., по меньшей мере 1 мин, по меньшей мере 3 мин, по меньшей мере 5 мин или по меньшей мере 10 мин). Если требуется, нейтрализующий раствор может быть нагрет (напр., вплоть до 75°С, вплоть до 70°С, вплоть до 60°С, вплоть до 50°С, вплоть до 40°С, вплоть до 30°С относительно комнатной температуры).

Если требуется, текстильный материал может быть обработан одним или более смягчающим агентом (также известными как «смягчители») для повышения мягкости на ощупь обработанного текстильного материала. Увлажняющий агент, выбранный для этой цели, не должен обладать пагубным воздействием на воспламеняемость конечной ткани. Подходящие смягчители включают полиолефины, этоксилированные спирты, этоксилированные эфирные масла, алкилглицериды, алкиламины, четвертичные алкиламины, галогенированные воски, галогенированные эфиры, силиконовые соединения и их смеси.

Для дальнейшего повышения мягкости текстильного материала текстильный материал, необязательно, может быть подвержен одной или более механической обработке поверхности. Механическая обработка поверхности, как правило, снимает напряжение, переданное ткани в ходе отверждения и обработки ткани, разрушает узлы нитей, затвердевшие в ходе отверждения, и увеличивает прочность на разрыв обработанной ткани. Примеры подходящих механических обработок поверхности включают обработку потоками воздуха или воды высокого давления (такими, как описаны в патенте США 4918795, патенте США 5033143 и патенте США 6,546,605), обработку струями пара, шитье, бомбардировку частицами, чистку льдом, вальцевание, мытье камнями, сжатие через форсунку и обработку механической вибрацией, резким сгибанием, срезом или давлением. Безусадочная отделка может быть использована вместо или в дополнение к одному или более из указанных выше процессов для улучшения мягкости ткани на ощупь и для контролирования усадки ткани. Могут быть использованы дополнительные механические обработки, влияющие на мягкость обработанной ткани, и которые могут следовать за безусадочной отделкой, включая ворсование, ворсование ворсовальной проволокой с напыленными алмазами, неабразивную шлифовку, узорчатую шлифовку против рельефной ткани, обработку дробью, пескоструйную обработку, обработку щеткой, вальцевание щетками, ультразвуковое перемешивание, отделку под замшу, рельефную или узорчатую роликовую шлифовку и ударное воздействие против или с другим материалом, таким как та же самая или другая ткань, абразивные субстраты, стальную шерсть, ролики из алмазной крошки, ролики из карбида вольфрама, гравированный или рубцеватый валики или наждачные ролики.

Следующие примеры дополнительно иллюстрируют сущность изобретения, описанную выше, но, конечно, не должны быть приняты как любым образом ограничивающие его объем.

ПРИМЕР

В этом примере демонстрируются эксплуатационные показатели огнестойкого текстильного материала в соответствии с изобретением и сравниваются его эксплуатационные показатели с теми, которые проявляют конкретные коммерчески доступные огнестойкие ткани.

Тканый материал (Образец 1) изготовили переплетением множества первых и вторых нитей. Первые нити, которые были расположены в направлении основы ткани, включали бленд приблизительно 75% хлопчатобумажных волокон и приблизительно 25% нейлоновых волокон в пересчете на общую массу нити. Первые нити представляли собой прядильные на кольцепрядильной машине нити, однониточную пряжу, имеющую номер хлопчатобумажной пряжи 18. Вторые нити, которые были расположены в направлении утка ткани, включали 100% поли(оксадиазольных) волокон (т.е. поли(2-(пара-фенилен)-1,3,4-оксадиазольных) волокон). Волокно, использованное во вторых нитях, является коммерчески доступным в разновидности штапельного волокна и продается под торговым наименованием АРСЕЛОН производства ОАО «Светлогорскхимволокно», Светлогорск, Гомельская область, Республика Беларусь. Вторые нити являются пряжей безверетенного прядения, однониточной пряжей, имеющей номер хлопчатобумажной пряжи 13. Множество первых и вторых нитей являлось тканым в основонастилочном сатиновом переплетении 4×1, которое включало приблизительно 52 мас.% первых нитей и 48 мас.% вторых нитей. Полученная ткань имела массу ткани приблизительно 6,69 oz на квадрат нити, содержала приблизительно 80 основных нитей на дюйм и содержала приблизительно 46 уточных нитей на дюйм.

Ткань подготовили на стандартной раме для непрерывного получения врасправку после стадий расшлихтовки, отбеливания, мерсеризации, стирки и сушки. Ткань дополнительно окрасили в темно-синий цвет на стандартной раме для окраски врасправку кубовыми красителями способом термозольного крашения, включающим процессы восстановления и окисления для воздействия красителя на целлюлозные волокна.

К ткани применили огнезащитную обработку следующим образом. Ткань пропустили через пропиточную ванну с преконденсатом соли тетрагидроксиметилфосфония (ТГФ), мочевиной и катионным смягчителем до помещения в печь для отверждения. Концентрация соли ТГФ составляла около 40% по массе состава раствора.

Соль ТГФ взаимодействовала на ткани с мочевиной с получением промежуточного соединения, в котором фосфорное соединение присутствует в своей трехвалентной форме. Такую реакцию проводили на ткани при температуре около 166°С (около 330°F) в течение около 1 минуты, что явилось причиной образования ковалентных связей конденсата ТГФ с целлюлозными волокнами, придавая, таким образом, большую износостойкость огнезащитной обработки к вымыванию. Обработанную ткань затем пропустили через пероксидную ванну, в которой пероксид окисляет фосфорное соединение для закрепления огнезащитного соединения на поверхности ткани и превращения трехвалентного фосфора в его стабильную пятивалентную форму.

После огнезащитной обработки ткань снова высушивали и передавали для дальнейшей обработки. Ткань помещали на ширильную раму для отделки и пропускали через аттенюатор, который содержал формальдегидный очистительный валик, а в качестве лубриканта использовали полиэтилен высокой плотности. Ткань подавали на ширильные плиты с около 3% избытком и сушили в печах, установленных на около 138°С (280°F), в течение около 70 секунд.

После химической отделки ткань подвергали механической обработке посредством множества воздушных форсунок высокого давления (40-90 фунтов на кв. дюйм изб.), которые вызывали вибрацию в ткани, и которая привела к смягчению ткани и улучшению в прочности на разрыв. Эта механическая обработка описана подробно в Патентах США US 4837902; US 4918795 и US 5822835, все Dischler. После механической обработки ткань пропускали через санфоризатор для уплотнения и предварительной усадки ткани.

Для целей сравнения были получены две коммерчески доступные огнестойкие ткани. Первая сравнительная ткань (Сравнительный Образец 1) представляла собой коммерчески доступную огнезащитную ткань саржевого переплетения 3×1 с 7,5 oz на квадрат нити пр. Westex. Тканый материал был получен из коммерческих комбинезонов, приобретенных в 2008. Нити основы представляли собой бленд 75% хлопчатобумажных и 25% нейлоновых по массе, и нити утка были 100% хлопчатобумажными. Полагают, что ткань была обработана основанным на ТГФ способом огнезащитной обработки путем вулканизации в аммиачной среде, раскрытом в описании, и последующей механической обработкой.

Вторая сравнительная ткань (Сравнительный Образец 2) представляла собой коммерчески доступную огнестойкую ткань гладкого переплетения с 6,0 oz на квадрат нити. Ткань имела переплетение 1×1, полученное с использованием 2-нитевой пряжи основы с номером хлопчатобумажной ткани 30 и 2-нитевой уточной пряжи с номером хлопчатобумажной ткани 30. Обе пряжи содержали бленд приблизительно 93% по массе мета-арамидных волокон (т.е. волокон NOMEX®, коммерчески доступных от DuPont), приблизительно 5% по массе пара-арамидных (т.е. волокон KEVLAR®, коммерчески доступных от DuPont) и приблизительно 2% по массе токорассеивающих волокон (т.е. антистатических углеродных волокон Р140), причем бленд является коммерчески доступным от DuPont как NOMEX® IIIA.

Затем образцы подвергали нескольким тестам для определения их относительных эксплуатационных показателей. Из-за стоимости этих тестов Заявители не воспроизводили независимо все эти тесты на сравнительных тканях. В значительной степени в определенных случаях Заявители исходили из значений, сообщенных производителем ткани или бленда волокон. Когда сообщалось о значении производителя, Заявители заносили то же самое в Таблицу.

Образцы ткани оценивали по показателям воспламеняемости и износостойкости с использованием вертикального тестового огневого прибора в соответствии со Стандартной Методикой Испытания ASTM D 6413 под названием «Стандартная Методика Испытаний на Огнестойкость Текстиля (Вертикальный Тест)». Методика испытания обеспечивает измерение длины зоны обугливания ткани и способности к самозатуханию после 12-секундного воздействия огня, проводившегося после 100 промышленных стирок в соответствии с методом стирки NFPA 2112-2007.

Образцы ткани оценивали по показателю воспламеняемости с использованием оснащенного аппаратурой манекена (обычно называется PYROMAN® ) в соответствии с Методикой Испытания ASTM F1930 под названием «Стандартная Методика Испытания для Оценки Огнестойкой Одежды для Защиты при Воссоздании Условий Возникновения Пожара с Использованием Оснащенного Аппаратурой Манекена» с использованием четырехсекундного времени воздействия. Этот метод испытаний обеспечивает измерение общих показателей защитной экипировки и одежды на стационарном вертикальном манекене при воздействии вспышки огня при калиброванном тепловом потоке 2,0 калорий/см², как определено набором сенсоров, встроенных в кожу манекена. Процент ожога тела, составляющий менее чем 50%, считается как допустимый в соответствии с промышленным стандартом NFPA 2112-2007.

Образцы ткани также оценивали на защиту от дуги в соответствии с Методикой Испытания ASTM F1959 под названием «Стандартная Методика Испытания для Определения Режима Работы Материалов для Одежды с Электрической Дугой». Эта методика испытания направлена на определение режима работы материала с дугой или комбинации материалов. Цифры, указанные ниже, представляют собой Значения Тепловых Показателей Дуги (ATPV) для каждого образца, где более высокие цифры означают лучшую защиту от тепловых ожогов. Режим работы с дугой по меньшей мере 4 кал/см², но менее чем 8 кал/см² является подходящим для Категории Опасность/Риск (HRC) 1, режим работы с дугой по меньшей мере 8 кал/см², но менее чем 25 кал/см² удовлетворяет HRC 2, режим работы с дугой по меньшей мере 25 кал/см², но менее чем 40 кал/см² удовлетворяет HRC 3, и режим работы с дугой по меньшей мере 40 удовлетворяет HRC 4.

Результаты испытаний приведены в Таблице ниже. В Таблице звездочка (*) обозначает значение, которое было сообщено производителем.

Таблица. Физические Свойства и Показатели Огнестойкости (ОС) для Образца 1 и Сравнительных Образцов (С.О.) 1 и 2

	Образец 1	C.O.1		С.О.2
Физические свойства
Тип переплетения	Сатиновое 4×1	Саржевое 3×1	Гладкое 1×1
	75%/25% хлопчатобумажные/ нейлоновые	75%/25% хлопчатобумажные/нейлоновые
Пряжа основы			100% Nomex IIIA
	100% полиоксодиазольная	100% хлопчатобумажная
Пряжа утка			100% Nomex IIIA
			93% мета-арамидные волокна 5% пара-арамидные 2% токорассеивающие волокна
	48% полиоксидиазольные 39% хлопчатобумажные 13% нейлоновые	88% хлопчатобумажные 12% нейлоновые
Общая смесь
Масса (унций/ярд2 )	6.69	7.60	6.0
Показатели ОС
ВЕРТИКАЛЬНОЕ ПЛАМЯ-100 Вт, длина зоны обугливания (дюймы)
	2.69	3.58		2.90*
ПОКАЗАТЕЛИ ДУГИ - ATPV (кал/см2)
	9.1	8.7*		5.6*
	45.3	69.0*		44.3*
PYROMAN - % Ожога Тела (4 с)

Как может быть видно из данных, представленных в Таблице, ткань в соответствии с изобретением (Образец 1) проявляет огнестойкие свойства, которые намного лучше, чем свойства, проявляемые коммерчески доступным ОС хлопчатобумажно-нейлоновым продуктом (т.е. Сравнительным Образцом 1). Например, результаты тестов вертикального огня и Pyroman показывают, что ткань в соответствии с изобретением проявляет значения, которые приблизительно на двадцать пять процентов и тридцать четыре процента ниже, чем значения, проявляемые коммерчески доступным ОС хлопчатобумажно-нейлоновым продуктом. Данные, представленные в Таблице, также демонстрируют, что огнестойкие свойства ткани по изобретению являются сравнимыми со свойствами, проявляемыми тканью, изготовленной с использованием высокого содержания арамидного волокна (т.е. Сравнительный Образец 2). В самом деле, результаты показывают, что ткань по изобретению проявляет гораздо лучшую защиту от дуги, чем Сравнительный образец 2, достигая при этом показателя 2 Категории Опасность/Риск (HRC).

Все ссылки, включая публикации, патентные заявки и патенты, процитированные в настоящем документе, включены в настоящий документ путем ссылки в том же самом объеме, как если бы каждая ссылка была отдельно и специально указана, как включенная посредством ссылки, и были изложены в настоящем документе во всей своей полноте.

Термины «включающий», «имеющий», «включающий» и «содержащий» должны интерпретироваться как неограничивающие термины (т.е. значение «включающий, но не ограничивающийся»), если иное не указано. Перечисление диапазонов значений в настоящем документе предназначается только для сокращения отсылки индивидуально к каждому отдельному значению, попадающему в диапазон, если иное не указано в настоящем документе, и каждое отдельное значение включено в описание, как если бы оно было отдельно процитировано в настоящем документе. Все способы, описанные в настоящем документе, могут быть проведены в любом подходящем порядке, если иное не указано в настоящем документе или иное явно противоречит контексту. Использование любого или всех примеров, или примерных выражений (напр., «такой как»), представленное в настоящем документе, предназначается только для лучшего разъяснения сущности заявки и не ориентировано на ограничение объема сущности, если иное не заявлено. Выражения в описании не должны интерпретироваться, как указывающие на незаявленные элементы, являющиеся существенными для осуществления объекта, описанного в данной заявке.

Предпочтительные воплощения объекта этой заявки описаны в настоящем документе, включая наилучший известный изобретателям вариант осуществления заявленного объекта изобретения. Вариации тех предпочтительных воплощений могут стать очевидными специалистам в данной области техники вследствие чтения вышеизложенного описания.

Изобретатели ожидают, что специалисты в данной области техники будут использовать такие варианты подходящим образом, и изобретатели предназначают сущность, описанную в настоящем документе для использования иначе, чем здесь конкретно описано. В соответствии с этим это раскрытие включает все модификации и эквиваленты сущности, процитированной в формуле изобретения, приложенной к этому документу, как это разрешено действующим законодательством. Более того, любые комбинации вышеописанных элементов во всех возможных их вариациях охватываются настоящим раскрытием, пока иное не указано в настоящем документе или иное явно противоречит контексту.