BRPI1003511A2 - mÉtodo para tratar panos tecidos e tricotados, produto, e, tecido retardante de chamas - Google Patents
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Abstract
MÉTODO PARA TRATAR PANOS TECIDOS E TRICOTADOS, PRODUTO, E, TECIDO RETARDANTE DE CHAMAS. Um tecido retardante de chama, em que uma composição retardante de chama é aplicada ao tecido enquanto está sendo estirado. Preferivelmente, o tecido é uma mistura de algodão e um termocurado. Fibras de carbono podem ser incluídas para transmitir propriedades antiestáticas.
Description
"MÉTODO PARA TRATAR PANOS TECIDOS E TRICOTADOS, PRODUTO, E, TECIDO RETARDANTE DE CHAMAS"
REFERÊNCIA A PEDIDO RELACIONADO Este pedido reivindica prioridade do pedido provisório US número de série 61/337.982, depositado em 16 de fevereiro de 2010, tendo o mesmo título e do pedido provisório US número de série 61/276.748, depositado em 16 de setembro de 2009.
CAMPO DA INVENÇÃO Esta invenção refere-se a panos retardantes de chama tecidos e a um método para tratar tais panos. Particularmente, esta invenção refere-se a tecidos dos quais muitos tipos de roupas são feitos, incluindo aqueles que são usados por trabalhadores da indústria, pessoal militar ou pessoas engajadas em atividades recreacionais que podem ser expostas a condições perigosas, onde faíscas ou chama poderiam ignizar suas roupas.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Uma das fibras mais largamente usadas para roupas industriais é o algodão, por causa de sua disponibilidade, custo, conforto e os métodos bem desenvolvidos para fiação, tecelagem e tricotagem e fabricação de roupas dele. Entretanto, em razão do trabalho abusivo ou condições recreacionais a que tais roupas podem ser submetidas, constatou-se vantajosa a mistura de fibras de algodão com outros materiais, tais como fibras termoplásticas (tais como náilon ou poliéster) ou fibras termocuradas (tais como fibras de aramida). Um método para tratar tecidos de tais fibras misturadas para dar- lhes características retardantes de chama é tratar os tecidos com uma solução aquosa de um composto organo fosforoso, tal como composto de tetracis (hidroxiorgano) fosfônio, especialmente com um fosfônio de tetracis (hidroximetila) que será a seguir chamado "THP". O uso de tais compostos de tratamento é resumido no Technical Bulletin TRI 4002 da Cotton Incorporated of Cary, NC, Direitos Autorais 2003, intitulado: Fabric Flame Retardant Treatment "Precondensate /ΝΗ3 Process. Entre os muitos outros exemplos da arte anterior estão a Patente US 4.909.805 de Geoffrey W. Smith, Patente US No. 4.900.613 de James R. Green e Patente U.S. No. 5.468.545 de George R. Fleming et al.
O processo para utilizar THP em uma solução aquosa para
tratar tecidos de misturas de algodão para transmitir características retardantes de chamas, como descrito nas patentes de Smith e Fleming acima mencionadas, começa quando o tecido a ser tratado é imerso em um ganho contento THP em uma concentração especificada e puxado através dele. Outros métodos para reter e transportar tecidos em ordem, para
aplicar uma variedade de tratamentos inclui tingir um tecido em uma armação como mostrado na Patente U.S. No.4.717.391, pulverizando o corante sobre o tecido e revestindo como mostrado na Patente U.S. No. 4.062.989 de Delmar D. Long, onde o tecido é retido por um estendedouro de pinos para receber uma camada de revestimento e na Patente U.S. No. 3.637.409 de Ludwig Hartman, onde um pano não-tecido é revestido e é impregnado com um retardante de chama após ser primeiro estirado longitudinalmente, seguido por reumedecimento e estiramento transversal. Além disso, na Patente U.S. No. 4.051.699 de John Carpenter, um processo é descrito onde o tecido é mantido em um acionador de pino para manter a tensão enquanto amônia líquida é aplicada do tecido. Portanto, é um objetivo da presente invenção prover um novo método de tratar um pano tecido ou tricotado com um retardante de chama, enquanto sendo transportado.
Na Publicação de Patente US 2005/0272838 Al de Charles Yang et al., o tratamento de algodão e/ou misturas de algodão contendo Nomex1 \ Kevlar(R), náilon e fibra de poliéster em um material retardante de chama é descrito. O tratamento emprega uma resina de melamina- formaldeído. Portanto, é um outro objetivo da invenção prover um pano tecido ou tricotado de novas misturas de fibra de algodão/termoplástica/termocurada que são tratadas por um único método de aplicar retardante de chama.
Outro risco encontrado com os tecidos de vestuário, particularmente em algodão e ambientes secos é descarga eletrostática ou 'faiscação". Também muitos outros ambientes podem causar um acúmulo de carga eletrostática por causa da proximidade de linhas ou equipamento de alta voltagem. A descarga inadvertente ou faísca de uma roupa carregada enquanto o usuário está próximo de uma substância volátil pode resultar em incêndio ou explosão sérios. No USP 4.557.968 de Thornton et al., emitido em 10 de dezembro de 1985, um tecido de descarga eletrostática direcional é descrito, que emprega fibras de carbono e poliéster com a finalidade de conduzir para longe qualquer carga antes de poder acumular-se. Por conseguinte, é outro objetivo da presente invenção prover um vestuário que reduza o risco de acúmulo e descarga eletrostáticos. O precedente e outros objetivos são realizados pela invenção
descrita acima.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO Em um aspecto, a presente invenção é um método de tratar um pano tecido ou tricotado de algodão, misturado com um termocurado ou com um termoplástico ou com ambos com uma composição retardante de chamas, compreendendo as etapas de estirar o tecido até 12% ou mais do que suas dimensões não estiradas e, enquanto assim estirado, aplicar um retardante de chama no tecido e então permitir que o tecido volte a suas dimensões originais aproximadas. O retardante de chama pode ser aplicado ao tecido ou o tecido pode ser imerso em um banho aquoso contendo os retardantes de chama. O retardante de chama preferido para um banho aquoso é THP, porém outros retardantes de chama adequados podem ser usados. O estiramento pode ser longitudinal, transversal ou tanto longitudinal como transversal. Entretanto, o estiramento transversal é preferido e os materiais termocurados preferidos são a aramida, para-amida e meta-aramidas. Um termoplástico preferido é náilon.
Em outro aspecto, a presente invenção é um processo compreendendo as etapas de: prover um pano tecido ou tricotado, tendo predominantemente fibras de algodão e 10% a 30% de fibras de meta- aramida; tingir o tecido; estirar o tecido de cerca de 5% a cerca de 12% maior do que sua largura inicial; imergir o tecido estirado em um banho contendo um polímero fosforoso de THPS ou THPC; espremer o tecido após imersão para obter uma captação de umidade na faixa de 80% a 120%; secar o tecido em um teor de umidade na faixa de menos do que 8%, preferivelmente cerca de 6% a 8%; tratar o tecido com um gás de amônia; oxidar o tecido com peróxido de hidrogênio e permitir que o tecido recontraia-se para e aproxime- se de suas dimensões pré-estiradas. Um novo aspecto da invenção é um material retardante de chama com uma fibra termocurada no fio de carga.
Em outro aspecto, a invenção é um pano tecido compreendendo uma mistura de pelo menos 60% de fibras de algodão com pelo menos 10% de fibras de meta-aramida, dito tecido sendo tratado com um retardante de chama em quantidade suficiente para atender os regulamentos aplicáveis Federais, estaduais e locais.
Em outro aspecto, a mistura de tecido compreende 75% a 80% de algodão e 20% a 25 % de meta-aramida; ou em ainda outro aspecto, a mistura de tecido é 70% de algodão e 20% de meta-aramida e 10% de náilon; ou outro termoplástico; e em ainda um outro aspecto, a mistura é de cerca de 70% de algodão, 20% de meta-aramida e 5% de para-aramida. O meta- aramida preferido é o polímero Nomex(R) vendido por DuPont e o para- aramida preferido é o Kevlar(R) vendido por DuPont.
Em ainda um outro aspecto, a presente invenção é um tecido de vestuário industrial, militar ou recreacional que não é somente retardante de chama, mas também dissipa carga eletrostática e tem propriedades antiestáticas. Para realizar isto, filamentos de carbono/poliéster são preferivelmente enrolados em torno do fio de carga. Um filamento particularmente preferido é um com um núcleo de carbono circundado por um revestimento de poliéster A invenção é aplicável a panos tricotados bem como tecidos,
especialmente jérsei, tricotagens de interloque e velocino. DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Fig. 1 é uma vista de topo de uma representação esquemática de uma operação de estiramento em armação de estendedouro da presente invenção quando o tecido entra no tanque de imersão para tratamento; e
A Fig. 2 é uma representação de vista lateral mostrando o tecido quando ele é transportado através da solução de tratamento do tanque de imersão.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Voltando primeiro à Figura 1, um leiaute de estrutura de estendedouro é mostrada com pano tecido ou tricotado 1, que é preferivelmente um tecido feito de uma mistura de uma quantidade maior de fibras de algodão e uma quantidade menor de fibras de meta-aramida sendo alimentadas através dos rolos guia 2 para a armação de estendedouro 3, onde o pino ou clipe fixado na corrente 4 agarra as bordas do tecido e estira-o transversalmente ou na direção de enchimento para uma largura que é de 4" a 7" (10,16 cm a 17,78 cm) maior do que a largura não-estirada que será na faixa de 60" a 70" (152 cm a 178 cm), de modo que o estiramento será da ordem de 5% a 12% maior do que a largura original ou inicial.
Com referência agora à Figura 2, o tecido 1 em sua condição estirada entra no tanque de imersão 6, onde é imersa na solução de tratamento 7, que é uma solução aquosa tendo uma concentração de THP na faixa de 25% a 40 % em peso, onde o tecido capta a solução de tratamento. Após deixar o tanque de imersão 6, o tecido 1 passa através dos rolos de espremer 9 para reduzir a "captação úmida" a cerca de 80% a 120% do peso do tecido antes de entrar nas etapas de secagem, amoniação e oxidação conhecidas como D, A e O.
Mais detalhadamente, as etapas do processo preferido começa
provendo-se um pano 1 tecido com fios que têm uma quantidade maior de algodão e uma quantidade menor de fibras de meta-amida. Um tecido tricotado pode também ser submetido a este mesmo processo. O pano é primeiro tingido (não mostrado) usando-se matéria corante de tina ou naftol e o pH é controlado para ser entre 7,0 e 9,0. Em seguida, o tecido é transportado para um armação de estendedouro, onde as bordas do tecido são retidas por pinos ou clipes e o tecido é estirado de cerca de 4 polegadas a cerca de 7 polegadas (10,16 cm a 17,78) em relação a sua largura original.
Enquanto estirado, o tecido é imerso em um banho aquoso com uma concentração de 25% a 40% de THPS (sulfato de tetracis hidroximetil fosfônio) ou THPC (cloreto de hidroximetil fosfônio) para produzir um nível de concentração de 1,5% a cerca de 4,0% de teor de fósforo em peso no tecido acabado. Preferivelmente, a concentração do banho pode ser confirmada por titulação química durante o tratamento e o teor de fósforo pode ser verificado por análise de raio-X após tratamento. "THP" inclui amplamente THPS e THPC.
Após o tecido deixar o banho de imersão, ele é então espremido através dos rolos de aperto ou almofada para obter-se uma captação úmida de cerca de 80% a 120% do tecido em peso. O tecido é então secado em um secador de ar forçado, seguido por aquecimento infravermelho. O nível de mistura após secagem é preferivelmente abaixo de 8% e mais preferivelmente o nível de umidade seria de 6 a 8%.
Em seguida, o tecido é banhado com gás amônia em uma câmara de atmosfera controlada por um curto período, suficiente para reticular ο THP enquanto ο tecido está na posição estirada. Em seguida, o tecido é oxidado com peróxido de hidrogênio para parar o processo de reticulação e então é lavado com uma solução de soda neutralizante. O tratamento com amônia, seguido por oxidação, é bem conhecido na arte e é descrito em detalhes nas patentes acima mencionadas de Smith e Fleming, que são incorporadas aqui por referência. O tecido é agora permitido encolher de volta para suas dimensões pré-estiradas.
Um novo aspecto da presente invenção é que o tecido recebe seu tratamento retardante de chamas enquanto estirado. O estiramento abre completamente o tecido, de modo que o THP pode penetrar nos fios apertadamente torcidos e tecidos e contatar as fibras de algodão. Isto é único e é vantajosamente realizado com a assistência de fibras termocuradas, que são resilientes e estirar-se-ão e em seguida encolherão de volta para as dimensões de pré-estiradas. O encolhimento de volta do inteiro tecido é aumentado pelos materiais termocurados, que então ajudam o algodão a comprimir-se de volta para suas dimensões originais. A penetração do THP fundo dentro de cada fibra ou fio de algodão faz com que o THP seja uniformemente depositado no tecido; e, embora nesta posição estirada, a amônia é aplicada de modo que ela reticula o THP uniformemente depositado. A subsequente aplicação do peróxido de hidrogênio também paralisará uniformemente o processo de reticulação, de modo que o grau de reticulação é controlado e o tecido não se tornará inaceitável e não uniformemente rígido.
O tecido acabado pode ser testado quanto às características de resistência à chama usando-se o teste de extensão de queima de acordo com ASTM D6413. Após o teste, o tecido é lavado de acordo com os critérios dos Underwriters Laboratories 100 IL (lavagem industrial) e testado novamente quanto à extensão de queima usando-se o padrão ASTM para fins de comparação, para determinar se o composto retardante de chama tende a desgastar-se. A extensão de queima resultante do teste será menor do que o máximo de 6" (15,24 cm), que é considerado resistente sob ASTM F1506.
O tecido preferido, de acordo com a presente invenção, compreende 50 a 95% em peso de fibra de algodão com a percentagem preferida sendo de 70 a 75%. As outras fibras variam entre 5% e 30% do peso do tecido. Todas as fibras devem ser do mesmo comprimento, tipicamente de 1 1A" a 1 1A" (3,175 cm a 3,226 cm). Estas fibras são misturadas entre si na manufatura de fio e são misturadas entre si nos fios tanto de urdidura como de enchimento ou simplesmente somente com o fio de urdidura ou somente com os fios de enchimento. O resto da composição da fibra seria de 20 a 25% de meta-aramida da marca Nomex.
Tanto Normex, uma meta aramida, como Kevlar, uma para- aramida, são resistentes ao calor e chama e têm sido usadas extensamente em razão destas propriedades.
No melhor modo da invenção, um pano tecido de cerca de 60" (152,4 cm) de largura, compreendendo 70% de algodão, 20% de meta- aramida e 10% de náilon, é preparado. O tecido é estirado transversalmente na direção de enchimento como na Figura 1 a uma largura de cerca de 65" (165 cm). Embora nesta condição estirada o tecido seja imerso em um banho contendo 40% de THPS, em seguida espremido através de rolos almofada, de modo que a captação de umidade seja entre a faixa de 80 a 120%, e secado de modo que o teor de umidade seja na faixa de 6 a 8%. Em seguida, o tecido é tratado com amônia e então peróxido de hidrogênio. Após lavagem, o tecido é testado para determinar se ele atende às normas ASTM.
Em outra forma de realização preferida, o tecido do melhor modo acima descrito inclui suficientes fibras de carbono/poliéster no enchimento para transmitir propriedades antiestáticas ao tecido. Especificamente, prefere-se que uma fibra de carbono seja o núcleo de um filamento de fio com uma bainha cobrindo o poliéster.
No relatório acima foi exposta uma forma de realização preferida da invenção e, embora termos específicos sejam empregados, eles são usados em um sentido genérico e descritivo e não para fins de ilustração, o escopo da invenção sendo definido pelas reivindicações que seguem.
Claims (10)
1. Método para tratar panos tecidos e tricotados, que foram feitos de algodão misturado com pelo menos uma fibra selecionada do grupo consistindo de termoplástico termocurado, e fibras de carbono para transmitir as propriedades retardantes de chama para o tecido, dito método caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) estirar o tecido transversalmente a uma largura entre cerca de 5 a 12% maior do que sua largura não estirada; b) imergir dito tecido em sua condição estirada em um banho de solução de tratamento retardante de chama, compreendendo água e THP; c) remover o tecido estirado da solução de tratamento, secando o tecido a um nível de umidade abaixo de 8%; aplicar amônia para reticular o THP retido no tecido, subseqüentemente aplicando peróxido de hidrogênio; e d) permitir que o tecido encolha a aproximadamente suas dimensões de pré-estirado.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o estiramento ocorrer na direção tanto transversal como longitudinal do tecido.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma fibra termocurada ser selecionada de dito grupo e a mistura de algodão/termocurada compreender predominantemente algodão e 10% a 30% de fibras de meta-aramida.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma mistura de algodão/termocurado ser selecionada que inclui até cerca de 10% de fibras de para-aramida.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir a etapa de tingir o tecido antes de seu estiramento.
6. Produto caracterizado pelo fato de ser produzido de acordo com o processo de acordo com a reivindicação 1.
7. Tecido retardante de chamas com fios de enchimento caracterizado pelo fato de compreender uma mistura de algodão e fibras termocuradas, ditas fibras tendo sido tratadas com THP enquanto o tecido é estirado.
8. Tecido retardante de chamas de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos 60% de algodão e pelo menos 10% de fibras termocuradas.
9. Tecido retardante de chamas de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de incluir filamentos de carbono no enchimento para transmitir propriedades antiestáticas ao tecido.
10. Tecido retardante de chamas caracterizado pelo fato de compreender a) pelo menos 60% de algodão e pelo menos 10% de material termocurado; b) dito tecido tendo sido estirado em pelo menos uma direção a entre cerca de 5% e cerca de 12% maior do que sua dimensão não estirada; e c) dito tecido estirado tendo sido tratado com um retardante de chama.
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