Brevet FR2073226A1 — publié le 19711001

La présente invention est relative à l'ignifugation des matiè en particulier textiles. res fibreuses /et concerne plus particulièrement un procédé d'igni- fugation temporaire de telles matières et notamment de tissus cel lulosiques naturels et artificiels, un bain de traitement pour la en particulier mise en oeuvre de ce procédé et les matières/textiles, tissus et articles analogues ignifugés au moyen de ce procédé et de ce bain. Le problème de la combustibilité des matières textiles et, en particulier, des tissus cellulosiques, tout spécialement des tentures et des vêtements de travail, préoccupe depuis longtemps fabricants et utilisateurs. Le nombre très élevé de brevets et publications techniques et scientifiques sur ce sujet en témoigne. Malheureusement, si certains procédés préconisés donnent des résultats valables dans des cas particuliers bien définis, il n'existe jusqu'ici aucun procédé réunissant à la fois l'efficacité. la facilité d'application e d'emploi, et un prix de revient économique. De nombreuses compositions citées dans la littérature permettent de rendre un tissu cellulosique incombustible. ou l1empêchent de propager la flamme, mais l'ignifugation ainsi obtenue n'est pas durable et ne résiste ni aux efforts mécaniques auxquels est soumis un vêtement de travail ou un rideau de scène par exemple, ni aux variations des conditions atmosphériques et climatologiques. qui risquent de provoquer des condensations d'humidité, et encore moins aux mouillages accidentels. Certains auteurs ont pensé résoudre ces difficultés par la mise au point de procédés dits d'ignifugation permanente. Ceux-ci sont basés le plus souvent sur la condensation ou la polymérisa- tion d'une résine synthétique contenant du phosphore etou un halogène, sur les fibres. Dans certains cas, les résultats sont apparemment spectaculaires, mais, meme si l'on ne tient pas compte de l'ef- fet toujours néfaste de tels traitements sur la résistance des tissus, le véritable problème reste toujours sans solution sur le plan pratique. En effet, la permanence de ces traitements n'est que relative; sous l'effet des conditions de lavage et même d'exposition, la résine forme se dépolymérise plus ou moins vite et perd ainsi ses aualités essentielles au bout d'un cycle d'usageslui atteint rarement une dizaine de blanchissages,il est inutile d'insister sur le grand danger qu représente l'emploi d'un tissu présumé ignifugé et qui ne l'est plus ou l'est imparfaitement. Quant aux procédés temporaires indiqués dans les brevets et communications antérieurs, on leur reproche les défauts suivants: a) la quantité de sels minéraux, le plus souvent des dérivés du soufre, du phosphore ou du bore, nécessaire pour l'obtention d'une protection suffisante, étant très élevée (pouvant atteindre et dépasser 20 ,ot) les tissus deviennent raides et cassants; de plus, lorsqu'il s'ait de vêtements, ils provoquent une irritation de la peau, voire même des blessures; b) l'apprêt obtenu est fragile; il résiste mal aux froissements et aux pliages successifs; c) de par leur nature chimique, les produits actifs des bains dtignifugation attaquent le tissu en provoquant, soit par oxydation, soit par hydrolyse, la dépolymérisation des macromolécules cellulo siqes, ce qui se traduit par une diminution de la résistance et une forte altération de la couleur. I1 est également connu que l'addition d'une résine synthétique, sous forme d'émulsion, dans le bain d'apprêt, permet de diminuer le poudrage dù au frottement. Toutefois, lorsqu'il s'agit d'un apprêt d'ignifugation, la combustibilite des résines utilisées et les quantités nécessaires pour l'obtention d'un résultat satisfaisant affectent nécessairement les propriétés ignifuges et peuvent meme les neutraliser complètement. D'un autre coté, dans de nombreuses publications, on préconise l'adjonction de certains produits hydrofugeants, d'origine organique ou minérale, au bain d'ignifugation. Si on peut obtenir de cette façon une certaine amélioration, celle-ci n'est que partielle et insuffisante. Ces formules possèdent en outre un très grave inconvénient: leur élimination avant une nouvelle imprégnation ianî rageante n'est jamais complète, ce qui fait que les produits résiduels empêchent la pénétration des sels actifs et rendent l'opéra- tion hétérogène et inefficace. Le procédé de a présente invention a pour but d'éliminer, par des mo-y-ens simples et peu coûteux, les différents défauts des methodes d'ignifugation déjà connues, sans porter atteinte à l'ef- Pet ignifuge. L'invention a pour objet un procédé d'ignifugation de matitres fibreuses, et en particulier d 'ignifugation temporaire de textiles ou tissus, notamment cellulosiques naturels ou artificiels, caractérisé en ce qu'on imprègne la matière textile au moyen d'un bain aqueux contenant un agent ignifugeant conférant audit bain un pH évitant l'attaque de la matière fibreuse,cet agent étant constitué d'un seul composant ou dan ou acide plusieurs composants à réactionXen association avec un ou plusieurs composants à réaction basique, un agent fixateur et un agent hydro- phobe. puis on essore et on seche la matière fibreuse ainsi traitée. Elle a également pour objet un bain aqueux d'ignifugation pour matières fibreuses, en particulier cellulosiques, tel que défini ci dessus. fibreuses, en particulier Ele a encore pour objet les matiQres/tcxtiles, tissus et articles analogues rendus ignifuges par mise en oeuvre au procédé ou au moyen du bain ci-aessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaf- tront à la lecture de la description qui va suivre. Suivant le procédé de l'invention, on imprègne d'abord; ia matière à traiter, telle qu'un tissu,au moyen d?un bain aqueux contenant essentiellement a) un agent ignifugeant bl un agent fixateur, et c) un agent hydrophobe. Pour plus de commodité, on se réfère plus particulièrement dans la suite de la description au traitement de matières cellulosiques naturelles et artificielles, mais il est bien entendu que la pré- sente invention n'est aucunement limitée à ces matières et peut être appliquée à d'autres fibres textiles naturelles, artificielles carton, etc. ou synthétiques,ainsi qu'à des produits fibreux comme le papier,le/ L'agent ignifugeant du bain est choisi de manie qu'il confère à celui-ci un pH ne provoquant pas d'attaque du tissu considéré. Pour les tissus cellulosiques, ce pH est voisin de la neutralité et compris avantageusement entre 6 et 8 environ. Bien qu'il soit possible d'utiliser comme agent ifrnifugeant un composant unique fournissant directement le pH désiré, on utilise de préférence une association de deux ou plusieurs composants ayant les uns une réaction acide et les autres une réaction basique. Parmi les composants à réaction acide utilisables, on citera des sels tels que le phosphate mono-ammonique, le sulfate d'ammonium, le sulfamate d'ammonium, etc.. Comme composant à réaction basique, on peut cite des sels comme le phosphate di-ammonique, les borates alcalins (notamment de sodium), les carbonates de métaux alcalins et d'ammonium, etc.. On obtient des résultats particulièrement satisfaisants, dans le cas des tissus.cellulosiques, avec un mélange comprenant 2 proportions molaires de phosphate mono-ammonique pour 7 proportions molaires de phosphate di-ammonique. La quantité d'agent ignifugeant utilisée peut varier dans de très larges limites, une quantité représçntant de 5 à 20 H du poids pour les articies text@@es total du bain (eau comprise)/est généralement satisfaisante. Le bain d'imprégnation contient également un fixateur dont le rôle est d'éviter le poudrage du tissu après séchage. Parmi les fixateurs utilisables, on citera notamment,pour les tissus cellulosiques, des émulsions d'esters vinyliques seuls ou copolyméri- sés avec du chlorure de vinylidène, et en particulier des émulsions stables d'acétate de vinyle. On les utilise en une quantité qui, pour les articles textiles, représente avantageusement, sur matières sèches, de 0,5 à 2 -, en poids de la composition du bain. Le bain contient encore un agent hydrophobe tel qu'une émulsion stable,de préférence non-ionique,de cire microcristalline et/ou de paraffine. Le point de fusion des cires et/ou paraffines utilisées doit être inférieur à la température d'ébullition normale des bains de lessive utilisés en blanchisserie, et il sera de préférence inférieur à 90 C. dans le cas des textiles, Normalement, la proportion d'agent hydrophobe représente,/en matières sèches, de 1 à 5 % environ en poids de la composition du bain. Par la combinaison du fixateur et de l'agent hydrophobe, on obtient avec des quantités de matières organiques compatibles avec l'effet ignifuge, par effet synergique, un assouplissement de/ apprêté, la suppression du poudrage sous l'effet des frottements et la dissolution retardée des sels. Les caractéristiques et proportions de ces deux constituants, tels que les deux émulsions précitées, sont choisies @e telle sorte que le dépôt qu'ils froment sur les fibres donne dans les conditions habituelles de séchage, un film hydrophobe, adhérant bien n la fibre , mais qu ils perdent ces aualités à une température légèrement inférieure à celle du ancsage industriel. De cette facon, l'apprêt est totalement éliminé au cours du lavage et une nouvelle imprégnation du tissu ne présente aucune difficulté. Pour améliorer l'effet hydrophobe, on ajoute au bain, si on le sre. de faibles quantités (de 5 à 20 ' en poids des matières sèches du bain) de certains sels minéraux tels que des sels de chrome ou de l'alun ammoniacal, ce dernier étant préférable. Le bain d'imprégnation de l'invention remplace en outre les bains d'apprêt dits "d'amidonnage" habituellement employés après les blanchissages industriels. Son application, à température ambiante de préférence, peut être réalisée avec le matériel courant des blanchisseurs. De ce fait, le prix de revient de ce traitement est extrêmement bas et se trouve réduit uniquement aux dépenses de matières premières peu coûteuses. Après l'imprégnation, on essore et sèche la matière traitée/ la manière de-tabituelle, les températures de séchage étant celles utilisées normalement dans cette technique. La concentration du bain d'imprégnation en matières actives et matière traltée le taux d'essorage de la / sont choisis avantageusement de telle manière que l'article séché retienne entre 10 et 25 % environ de son poids des produits secs du bain. Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention. exemple 1 Un tissu de coton d'une qualité habituellement employée pour la confection des blouses de laboratoire est imprégné, à la tempé- rature ambiante, à l'aide d'un bain ayant la composition suivante: - phosphate mono-ammonique . . . . . . . . . 22 parties en poids - Phosphate di-ammonique . . . - Emulsion non ionique de cire microcristal line et de paraffine à 45 ' d'extrait sec 89 " " - Emulsion anionique d'acétate de polyvinyle à 48 (r d'extrait sec . . . . . . . . . . . 21 " - Eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 780 Après essorage, l'échantillon retient 112 @ de son poids ce qui correspond -à un dépôt de produit sec de 18 L'échantillon est, ensuite séché à l'air chaud, dans un séchoir à linge domestique, et une éprouvette est, soumise au test d'igni- fugation par la méthode dite "au portique" selon la norme SNCF 425 B. L'efficacité du traitement est jugée, d'après cette norme. en mesurant la surface carbonisée provoquée par la combustion de 2 ml d'alcool éthylique sous l'éprouvette tendue (cette surface doit ètre inf@@i@@@@ @ @@@ cm2 @@ @@ @@@@@@ @@ @@@@@@@@ @@@@@@@@@@ @@ fl@@ inférieure à 100 cm- et an notant la présence éventuelle de flamme et de points d'ignition. Le tissu traité ne présente ni flamme, ni point @'ignition, et la surface carbonisée est de 40 cm2. Une éprouvette du môme tissu, mais non traité, soumise à ce test brûle avec/des flammes très hautes, et après une post-ignition prolongée, il n'en reste que des cendres blanches, avec quelques parcelles carbonisées. Une éprouvette du tissu traité est immergée dans l'eau froide du robinet à 16 C et séchée à la temperature ambiante. Soumise au test SNCF, elle ne présente ni flamme, ni point d'ignition; la surface carbonisée est de 64 cm2. Une autre éprouvette également traitée est souillée avec de l'huile minérale, dite "de mécanicie". La présence de celle-ci ne modifie nullement le résultat du test SNCF. Exemple 2 Un tissu de fibrane d'une qualité habituellement employée pour le revêtement mural est imprégné avec un bain de même composition que celui décrit à l'Exemple 1. Après essorage, l'échantillon a doublé de poids, ce qui correspond à un dépôt de I6 % après séchage à l'air chaud. Soumise au test SNCF, une premire éprouvette donne un résultat de 75 cm2. Une deuxième, après avoir été immergée pendant 60 secondes dans l'eau. et séchée à la température ambiante, donne un résultat de 40 cm. Exemple 3 Un tissu de coton est imprégné à l'aide d'un bain ayant la composition suivante: - Phosphate mono-ammonique . . . . . . . . . 22 parties en poids - Phosphata di-ammonique . . . . . . . . . . 38 " - Emulsion non ionique de cire microcristal line et de paraffine à 45 t' d'extrait sec 89 " - Emulsion anionique d'acétate de polyvinyle à 48 - d'extrait sec . . . . . . . . . . . 2I - Alun ammoniacal . . . . . . . . . . . . . 20 " - Eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 760 " Après essorage, l'échantillon retient lll g de son poids, ce qui corrcspond à un dépôt de 20 %. Une éprouvette de ce tissu soumise au test SNCF présente une surface carbonisée de 50 cm2. Une deuxième éprouvette ayant subi au préalable un trempage de 60 secondes dans l'eau froide, suivi d'un séchage à la température ambiante, donne un résultat de 58 cm2. Exemple 4 Un tissu de coton est imprégné avec un bain de meme composi- tion que celle décrite à l'Exemple l. Il subit ensuite un lavage au landeromètre, avec une solution à 10 g/l d'une lessive indus trielle, nendant 70 minutes à la température de 90 C. Le tissu séché à l'air chaud reçoit de nouveau l'apprêt ignifuge, puis est de nouveau lavé. Le cycle lavage-apprêt ignifuge est répété 20 fois; tous les. cinq cycles l'efficacité de l'apprêt est vérifiée. Le tableau suivant résume les résultats obtenus sur le tissu non traité, sur celui ayant subi 20 cycles de lavages et apprêts ignifuges, ainsi que su-r un témoin ayant subi également 20 cycles, mais avec un appret classique de blanchisserie. Résistance Effet ignifuge Tissu Blancheur % au sec au mouil- ignition flamme surface Kg/cm2 lé Kg/cm2 carboni sée Non traité 100 8,3 8,1 oui oui 1 x apprê té igni- 96 8,1 9,2 : aucune aucune 40 cm fugé 90 @,@ 9,2 aucune aucune @@ cm 20x apprê té ignifugé 85 8,9 8,9 " " 50 cm2 20x apprê té ordinai re 85 7,2 8,2 oui oui REVENDICATIONS 1 - Un procédé d'ignifugation de matières fibreuses, en particulier textiles, caractérisé en ce qu'on imprègne la matière fibreuse au moyen d'un bain aqueux contenant un agent ignifugeant conférant audit bain un pH évitant l'attaque de la matière fibreuse, cet agent étant constitué d'un seul composant ou d'un ou plusieurs composants à réaction acide eRássociation avec un ou plusieurs composants à réaction basique, un agent fixateur et un a ent hydrophobe, puis on essore et on sèche la matière fibreuse ainsi traitée. 2 - Un procédé suivant la revendication l, caractérisé en ce que la matière traitée est un tissu cellulosique naturel ou artificiel. 7 - Un procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé ce que le composant iDnifuzeant à réaction acide est choisi parmi le phosphate mono-ammonique, le,sulfate d'ammonium et le sulfamate d ammonium. 4 - Un procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le composant ignifugeant à réaction basique est choisi par mi le phosphate di-ammonique, un borate de métal alcalin, un carbo nai,e de métal alcalin et le carbonate d'ammonium. 5 - Un procédé suivant les revendications 3 et 4. caractérisé en ce que l'agent ignifugeant est un mélange de 2 proportions molaires de phosphate mono-ammonique pour 7 proportions molaires de phosphate di-ammonique. - - Un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent fixateur est une émulsion stable d'ester vinylique seul ou copolr1-érisé avec le chlorure de vinlidène, et en particulier d'acétate de vinyle. 7 - Un procédé suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'agent hydrophobe est une émul- sion stable de cire microcristalline et/ou de paraffine. 8 - Un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bain comprend en outre de 5 à 20 % en poids d'alun ammoniacal, calculé sur les matières sèches du bain, à titre d'agent hydrofugeant complémentaire. 9 - Un procédé suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce qu'on choisit la concentration des constituants dans le bain et le taux d'essorage de la matière im prégnée de manière que la matière séchée obtenue finalement retienne entre 10 et 25 25 environ ae son poids des produits secs du bain. 10 - Un bain aqueux d'ignifugation pour matières fibreuses, notamment textiles, en particulier cellulosique. tel que défini à l'une quelconque des revendications l et 7 a 8. 1 - Des matières fibreuses, en particulier textiles, tissus, papiers, cartons et articles analoes lorsqu'ils ont été rendus ignifuges par un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 ou au moyen d'un bain suivant la revendication 9.