专利名称：用于垫子和家具的高蓬松阻燃絮垫及其制造方法
技术领域：
本发明涉及在诸如泡沫芯或泡沫包套垫子的制品，尤其是泡沫垫子的角板和边框的防火中特别有用的层状高蓬松阻燃絮垫，以及制造絮垫的方法和制品防火方法。
背景技术：
加州已规定并降低垫子及垫子制品的可燃性，试图减少家庭、旅馆和公共场所火灾造成的人员伤亡。具体而言，the Bureau of HomeFurnishings and Thermal Insulation of the Department of ConsumerAffairs of the State of California颁布了Technical Bulletin 603“Requirements and Test Procedure for Resistance of a ResidentialMattress/Box Spring Set to a Large Open-Flame”，以量化垫子制品的可燃性。扫描织物以确定作为阻燃材料的适用性的措施之一是采用测量织物热特性温度(TPT，thermal performance temperature)的试验，该温度值与穿过阻隔织物的热量成正比。低TPT值表示该阻燃材料是良好的阻燃剂，将有助于避免垫子内部受到外部火焰热量的影响。
有几种方法在垫子中掺入阻燃层，然而优选的方式是将现有的某层垫子材料转化成能起到阻燃层作用的材料。具体而言，由于大部分垫子有高蓬松纤维絮垫，且如果该絮垫由可燃材料制成，就会提供额外的燃料，因此优选方案是用可起阻燃材料作用的另一种材料代替这种高蓬松材料。
因此选择特定材料用于阻燃高蓬松絮垫就变得非常重要。某些纤维材料具有比其他材料更大的单位重量耐火性能，而且更耐火的纤维一般比不太耐火的纤维昂贵。可通过简单增加纤维用量来弥补不太耐火的纤维，从而增加阻燃材料的织物单位重量和厚度。然而这并不是合适的办法，因为如果纤维用量过大，就会带来与将高蓬松絮垫缝入垫子罩中并在制造期间封闭垫子罩有关的其他问题。更好的方法是设计一种防火材料的织物，使得不需要过量纤维，从而使织物以较低的织物单位重量起到防火材料的作用。
Mater等的PCT公布WO 03/023108公开了用于垫子和软垫家具(upholstered furniture)的非织造高蓬松阻燃层。这些阻燃层具有很低的密度，密度为5-50kg/m3，最优选7.5-15kg/m3。优选的非织造高蓬松阻燃材料包括纤维共混物，其包括具有固有阻燃性且直接接触火焰时不会收缩的纤维以及来自卤化单体制成的聚合物的纤维。
美国专利申请公布US 2004/0060119公开了具有阻燃层和隔热层的阻燃织物。该阻燃层可由芳族聚酰胺和变性聚丙烯腈纤维的共混物组成，而隔热层可由FR粘胶丝和变性聚丙烯腈纤维组成。
这些专利申请公开了多种织物，但未公开织物的热特性温度与期望的织物单位重量间的任何期望的关系。因此，需要既具有低热特性温度又具有低织物单位重量的用于垫子和家具装饰的高蓬松防火材料。
发明内容
本发明涉及包含纤维和热塑性粘合剂的高蓬松阻燃絮垫，以及含有该高蓬松阻燃絮垫的制品或垫子，该絮垫具有以下方程表示的热特性温度(TPT)(℃)TPT＜/＝380-0.326×(总织物单位重量)其中织物单位重量以克每平米表示。
本发明还涉及一种制品的防火方法，包括步骤将一层细密条纹(ticking)织物或家具装饰(upholstery)织物，与高蓬松阻燃絮垫，以及非必需的缝合衬里层结合，该高蓬松絮垫包含纤维，该絮垫具有以下方程表示的热特性温度(TPT)(℃)TPT＜/＝380-0.326×(总织物单位重量)其中织物单位重量以克每平米表示，絮垫一般具有至少0.5英寸(1.25cm)的总厚度，将这些层缝合在一起，形成防火填棉(quilted)复合材料或家具装饰织物，并将该防火填棉复合材料或家具装饰织物掺入制品中。
本发明一个实施方案涉及包含底层(base layer)和外层(outer layer)的层状高蓬松阻燃絮垫，以及诸如包含这种絮垫的垫子的制品。絮垫的底层包含30-80重量份耐热纤维、5-55重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维，以及第一粘合剂材料。外层包含第二粘合剂材料和高达85重量份的下述纤维(i)在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维、(ii)变性聚丙烯腈纤维或(iii)包含这两种纤维的混合物。在该高蓬松絮垫中，底层占这两层总重量的20-70重量份，外层占80-30重量份，且絮垫具有0.5英寸(1.25cm)或更大的总厚度。
本发明还涉及制品的防火方法，包括以下步骤a)将一层细密条纹织物或家具装饰织物、高蓬松絮垫，以及非必需的缝合衬里层结合在一起，该高蓬松絮垫包含i)底层，其包含30-80重量份耐热纤维，5-55重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维，以及第一粘合剂材料；和ii)外层，其包含高达85重量份的下述纤维在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维、变性聚丙烯腈纤维或包含这两种纤维的混合物，以及第二粘合剂材料；底层占絮垫的20-70重量份，外层占80-30重量份，基于这两层的总重量，且絮垫具有至少0.5英寸(1.25cm)的总厚度，b)将这些层缝合在一起，形成防火填棉复合材料或家具装饰织物，以及c)将该防火填棉复合材料或家具装饰织物掺入制品中。
图1是本发明高蓬松阻燃絮垫的TPT与织物单位重量的关系的示意图；图2是本发明的优选高蓬松絮垫的示意图。
具体实施例方式
TPT絮垫本发明涉及一种高蓬松阻燃絮垫，其具有以下方程表示的热特性温度(TPT)(℃)TPT＜/＝380-0.326×(总织物单位重量)其中织物单位重量以克每平米表示。TPT是阻隔材料绝热特性的量度。TPT值越低，该材料的绝热特性越好。
本发明的絮垫具有0.3-4.3磅每立方英尺(5-70kg/m3)的优选总密度。更密实的絮垫一般不具有用作垫子和其他制品的软垫所期望的回弹性。密度低于期望范围的絮垫在加工期间对于处理来说是蓬松的，通常在掺入填棉复合材料时压缩到优选的密度范围。更松散和更密实的絮垫也没有提供期望的柔软度和美感。
本发明的高蓬松絮垫还具有0.5英寸(1.25cm)或更大的优选厚度。虽然对絮垫能有多厚没有具体限定，但对于许多典型应用而言，高蓬松絮垫的厚度需要不大于3英寸(7.6cm)，而对于许多垫子应用，小于2英寸(5cm)非常有用。本发明的絮垫一般还具有约8-18盎司每平方码(271-610g/m2)，优选11-16盎司每平方码(373-542g/m2)的织物单位重量。
图1是本发明高蓬松阻燃絮垫的TPT与织物单位重量的关系的示意图。上部关系说明现有技术的比较例。下部关系说明本发明的絮垫的实施例。这些FR高蓬松阻隔材料在给定织物单位重量下具有高绝热特性(较低的TPT)。
本发明的高蓬松阻燃絮垫包含耐热纤维。“耐热纤维”指纤维优选在空气中以20℃/分钟的速度加热到500℃时保留其纤维重量的90％。这种纤维一般是阻燃的，意味着该纤维或用该纤维制成的织物具有这样的限氧指数(LOI，Limiting Oxygen Index)，使该纤维或织物在空气中不支持火焰，优选的LOI为约26及更高。优选的纤维暴露在火焰下时不会过分收缩，即暴露在火焰下，纤维长度不会显著缩短。含有在空气中以20℃/分钟的速度加热到500℃时保留其纤维重量的90％的有机纤维的织物在被侵入火焰灼烧时往往具有有限量的裂纹和开孔，这对于作为阻燃材料的织物特性很重要。
可用于本发明的非织造防火织物的耐热和稳定的纤维包括由对芳族聚酰胺、聚吲哚、聚苯并咪唑和聚酰亚胺聚合物制成的纤维。优选的耐热纤维由芳族聚酰胺聚合物，特别是对芳族聚酰胺聚合物制成。
此处所用“芳族聚酰胺”指其中至少85％的酰胺(-CONH-)键与两个芳环直接连接的聚酰胺。“对芳族聚酰胺”指两个环或基团沿分子链相互对位取向。添加剂可与芳族聚酰胺一起使用。事实上已发现芳族聚酰胺可与最多10重量％的其他聚合材料共混，或可采用具有多达10％的取代芳族聚酰胺的二胺的其他二胺，或具有多达10％的取代芳族聚酰胺的二酰氯的其他二酰氯的共聚物。在本发明的实施中，优选的对芳族聚酰胺是聚(对亚苯基对苯二酰胺)。可用于本发明的芳族聚酰胺纤维的制备方法一般公开在例如US 3,869,430、3,869,429和3,767,756中。这种芳族聚酰胺有机纤维以及这些纤维的各种形态可从DuPontCompany，Wilmington，Delaware以商标Kevlar纤维商购。
可用于本发明的商购聚吲哚纤维包括从Toyobo，Japan获得的ZylonPBO-AS(聚(对亚苯基-2，6-苯并双唑)纤维)、ZylonPBO-HM(聚(对亚苯基-2，6-苯并双唑)纤维)。可用于本发明的商购聚苯并咪唑纤维包括从Celanese Acetate LLC.商购的PBI纤维。可用于本发明的商购聚酰亚胺纤维包括从LaPlace Chemical商购的P-84纤维。
本发明的高蓬松阻燃絮垫还可含有在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维。这些纤维据说是焦炭形成的。用于本发明复合材料的纤维素纤维优选是在纤维中掺入10％或更多无机化合物的再生纤维素纤维。这种纤维，以及这种纤维的制备方法，一般公开在美国专利3,565,749和英国专利1,064,271中。本发明优选的焦炭形成的再生纤维素纤维是含有具有硅酸铝位点的聚硅酸形式的水合二氧化硅的粘胶纤维。这种纤维，以及这种纤维的制备方法，一般公开在美国专利5,417,752和PCT专利申请WO 9217629中。含有硅酸并具有约31(+/-3)％无机材料的粘胶纤维由芬兰的Sateri Oy Company以商标Visil销售。
制品防火的方法以及防火制品本发明还包括包含上述高蓬松絮垫的防火制品。可防火的制品包括诸如家具装饰软垫和家具等物件。然而优选的防火制品是包含掺入了高蓬松纤网絮垫的填棉复合材料的垫子。该垫子填棉复合材料可通过将细密条纹织物层、一层或多层高蓬松絮垫、非必需的泡沫和可燃烧纤维絮垫，如果需要的话，还有稀松布衬里(它用在垫子填棉复合材料的面向垫子内部的一侧上)结合在一起形成。
细密条纹织物一般是很结实的利用多种织法的机织或针织织物，往往具有2-8盎司每平方码(68-271g/m2)的织物单位重量。典型的细密条纹织物可含有但不限于棉、聚酯纤维或人造纤维。泡沫一般是聚氨酯泡沫。稀松布衬里一般是一层0.5-1盎司每平方码(17-39g/m2)的非织造(一般是纺粘的)纤维。垫子填棉复合材料嵌板(panel)层可通过用线的行行缝合而紧密结合在一起。
本发明还涉及制品的防火方法，该方法可包括以下步骤a)将一层细密条纹织物或家具装饰织物与高蓬松絮垫，以及非必需的缝合衬里层结合，该高蓬松絮垫包含纤维，该絮垫具有以下热特性温度(TPT)(℃)TPT＜/＝380-0.326×(总织物单位重量)其中织物单位重量以克每平方米表示，该絮垫具有至少0.5英寸(1.25cm)的总厚度，b)将这些层缝合在一起，形成防火填棉复合材料或家具装饰织物，和c)将该防火填棉复合材料或家具装饰织物掺入制品中。
本发明的高蓬松絮垫可掺入垫子、底座(foundation)和/或箱式弹簧床(box spring)中作为阻燃层。例如，垫子、底座和/或箱式弹簧床的嵌板和边框可利用上述垫子嵌板填棉复合材料，或掺入本发明的层状高蓬松絮垫作为成分的任何其他变体。本发明的阻隔材料在诸如泡沫芯垫子的边框和角板等需要高绝热特性的场合最有价值。可用非阻燃线进行缝合，然而，优选将诸如由Kevlar芳族聚酰胺纤维制成的阻燃线用于缝合，特别是缝合垫子、底座和/或箱式弹簧床的边框。
具体的层状高蓬松絮垫本发明一个实施方案涉及层状高蓬松阻燃絮垫，以及诸如包含这种絮垫的垫子的制品。图2表示结合在一起形成防火材料的某些代表性层状絮垫的简化截面图。层状絮垫10包含底层12和外层14，其中这些层具有类似厚度。层状絮垫20包含底层22和外层24，其中外层比底层厚。层状絮垫30包含底层32和外层34，其中底层比外层厚。
底层包含30-80重量份耐热纤维、5-55重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维，和第一粘合剂材料；外层包含第二粘合剂材料和高达85重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维，或变性聚丙烯腈纤维，或这些纤维的共混物。在层状高蓬松絮垫中，以底层与外层的总重量计，底层占20-70重量份，外层占80-30重量份。
层状高蓬松絮垫的底层含有30-80重量份耐热纤维、5-55重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维，和15-25重量份粘合剂材料。优选耐热纤维的含量为25-35重量份；纤维素纤维含量为45-55重量份。底层提供形成焦炭并在火焰中保持整体性的密实结构。
层状高蓬松絮垫的底层还含有5-55重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维。如上所述，优选的焦炭形成的再生纤维素纤维是含有具有硅酸铝位点的聚硅酸形式的水合二氧化硅的粘胶纤维，例如由芬兰的Sateri OyCompany以商标Visil销售的。
层状高蓬松絮垫的底层还含有第一粘合剂材料，其优选含量为底层中纤维与粘合剂总量的15-25重量份。优选的粘合剂材料是受热活化的粘合用纤维。这种粘合用纤维一般由在低于纤维共混物中任何其他短纤维的软化点的温度下流动(即具有更低的软化点)的热塑性材料制成。优选用皮/芯型双组分纤维作为粘合用纤维，特别是聚酯均聚物芯和作为粘合剂材料的共聚酯的皮的双组分粘合用纤维，例如通常可由日本Unitika Co.所获得的(例如以商标MELTY销售的)。有用的粘合用纤维类型可包括由聚丙烯、聚乙烯或聚酯聚合物或共聚物制成的那些，仅含这种聚合物或共聚物的纤维，或并列结构或皮/芯结构的双组分纤维。
层状高蓬松絮垫的外层包含第二粘合剂材料和高达85重量份的下述纤维在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维、变性聚丙烯腈纤维、或包含这些纤维的混合物或共混物的纤维。第二粘合剂材料的含量优选为15-25重量份粘合剂材料。底层中优选的粘合剂材料是受热活化的粘合用纤维。一般可在外层和底层中采用相同粘合剂，然而这并不是要求。
该外层优选起到层状高蓬松絮垫外层的作用，提供在火焰中焦化并排气(off-gas)以抑制火焰的外层结构。外层一般是白色或浅色的，还优选遮盖底层的任何颜色。此类外层在高可燃性垫子和家具，特别是含有大量泡沫的垫子和家具的防火中特别有用。上述垫子很难防火，特别是垫子可能具有的边框区域和任何角板区域。
如果外层包含在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维，该纤维的含量优选为外层的35-45重量份。如果这种纤维的用量超过80重量份，粘合用纤维就不足，外层的耐久性可能打折扣。如果这种纤维的用量低于20重量份，据信外层就没有足够的焦炭以给泡沫垫子提供合适的防火性能。
如果需要，外层中可包含释放火焰抑制气体的纤维。变性聚丙烯腈纤维是优选的这种纤维，因为这种纤维在燃烧时释放抑制火焰的含卤素的气体。如果外层含有变性聚丙烯腈纤维，该纤维的含量优选为外层的35-45重量份。如果外层中变性聚丙烯腈纤维的用量超过80重量份，粘合用纤维就不足，外层的耐久性可能打折扣。从实际的角度看，如果外层需要明显抑制火焰的排气，据信该层中需要至少20重量份的变性聚丙烯腈纤维。
“变性聚丙烯腈纤维”指由含有丙烯腈的聚合物制成的丙烯酸合成纤维。优选该聚合物是包含30-70重量％丙烯腈和70-30重量％含卤素乙烯基单体的共聚物。含卤素乙烯基单体是至少一种选自例如氯乙烯、1，1-二氯乙烯、溴乙烯、1，1-二溴乙烯等的单体。可共聚乙烯基单体的实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、这种酸的盐或酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯等。
用于本发明的优选的变性聚丙烯腈纤维是丙烯腈与1，1-二氯乙烯的共聚物。该共聚物可另外含有氧化锑(一种或多种)，以改善阻燃性。这种可用的变性聚丙烯腈纤维包括但不限于美国专利3,193,602中公开的含有2重量％三氧化锑的纤维；美国专利3,748,302中公开的用各种氧化锑制成的纤维，氧化锑含量为至少2重量％，优选不超过8重量％；以及美国专利5,208,105和5,506,042中公开的具有8-40重量％锑化合物的纤维。优选的变性聚丙烯腈纤维可从日本Kaneka Corporation以各种形式商购，某些形式不含氧化锑，而诸如Protex C的其他形式据说含有10-15重量％的那些化合物。
在层状高蓬松絮垫中，底层占底层与外层总重量的20-70重量份，外层占80-30重量份。优选底层占40-55重量份，外层占60-45重量份。
层状絮垫的制造方法用于制造高蓬松阻燃絮垫的优选方法包括以下步骤a)形成底层纤维混合物，其包含30-80重量份耐热纤维、5-55重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维，和15-25重量份粘合用纤维；b)形成外层纤维混合物，其包含高达85重量份的下述纤维在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维或变性聚丙烯腈纤维，和15-25重量份粘合用纤维；c)形成总厚度至少1.25cm(0.5英寸)的层状絮垫，其中一层含有底层纤维混合物，另一层含有外层纤维混合物；和d)加热该层状絮垫，以活化粘合用纤维，形成高蓬松絮垫。
纤维混合物和层状絮垫可通过能产生低密度纤网的任何方法形成。例如，由纤维包获得的卷曲短纤维和粘合用纤维的团状物(clump)可通过诸如清棉机的装置开松。优选地，这些纤维是短纤维，其线密度约0.5-100旦/单丝(0.55-约110dtex/单丝)，优选0.8-50旦/单丝(0.88-56dtex/单丝)，最优选线密度约0.9-30旦/单丝(1-33dtex/单丝)。通常，这些纤维的切断长度约0.5-4英寸(1.3cm-10.2cm)，和优选的卷曲频率约6-约15卷曲/英寸(2.4-5.9卷曲/cm)。
然后可通过诸如压缩空气输送的任何合适的方法将开松的纤维混合物共混，形成更均匀的混合物。作为选择，该纤维可在清棉机中开松纤维前共混，形成均匀混合物。然后可用诸如梳棉机的装置将纤维共混物转化成纤网，但也可采用诸如纤维气流成网的其他方法。然后可借助输送机将纤网送到诸如交叉铺网机的装置中，通过以锯齿形结构逐层铺设每张纤网，形成高蓬松交叉铺网结构。控制纤维开松和交叉铺网速度，得到期望厚度的高蓬松交叉铺网结构。可用于实现交叉铺网结构的包括在带式输送机或皮板输送带上交叉铺网气流成网的或另外形成的纤网的代表性方法是本领域公知的，并通常公开在美国专利3,558,029(Manns)、3,877,628(Asselin)、4,984,772(Freund)、6,195,844(Jourde等)和英国专利1,527,230(Jowett)中。
为了产生本发明的多层高蓬松絮垫，具有不同组分(优选上述底层和外层的组分)的两种或多种高蓬松结构可在传送带或皮带上同时形成，或依次形成，然后相互重叠。然后通过加热，优选用加热炉且优选不压缩絮垫，固化该层状高蓬松纤网絮垫，以活化粘合剂材料。然后冷却该高蓬松絮垫，固化粘合剂材料。
在优选的方法中，然后切去层状高蓬松絮垫边缘的毛边，提供具有均匀宽度的絮垫。然后将切去的高蓬松絮垫毛边部分回收加工，优选用清棉机加工该材料，其将切下的毛边分离成单独的纤维。该回收部分包含来自底层和外层的纤维，因此为了保持外层颜色一致性，回收部分优选加入底层中。底层中的回收总量优选低于底层总重量的约25重量％。通过这种回收处理，底层可优选地另外含有底层的多达15重量份的纤维素纤维和多达15重量份的变性聚丙烯腈纤维。
具有层状絮垫的制品的防火方法以及防火制品本发明还包括包含本文所述层状高蓬松絮垫的防火制品。如上所述，这种可防火的制品包括诸如家具装饰软垫和家具等物件，优选包含掺入高蓬松纤网絮垫的填棉复合材料嵌板的垫子。
本发明还涉及具有本文所述层状絮垫的制品的防火方法，包括以下步骤a)将一层细密条纹织物或家具装饰织物和高蓬松絮垫，以及非必需的泡沫和可燃纤维絮垫，如果需要的话，还有缝合衬里层结合在一起；该高蓬松絮垫包括底层，其包含30-80重量份耐热纤维、5-55重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维和15-25重量份第一粘合剂材料；和外层，其包含高达85重量份的下述纤维在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维或变性聚丙烯腈纤维，或包含这些纤维的混合物，以及15-25重量份第二粘合剂材料；底层占这两层总重量的20-70重量份，外层占80-30重量份，且絮垫具有至少0.5英寸(1.25cm)的总厚度，b)将这些层缝合在一起，形成防火填棉复合材料或家具装饰织物，和c)将防火填棉复合材料或家具装饰织物掺入制品中。
本发明的层状高蓬松絮垫可掺入垫子、底座和/或箱式弹簧床中作为阻燃层。例如，垫子、底座和/或箱式弹簧床的嵌板和边框可利用上述垫子嵌板填棉复合材料，或掺入本发明的层状高蓬松絮垫作为成分的任何其他变体。可用非阻燃线进行缝合，然而，优选将诸如由Kevlar芳族聚酰胺纤维制成的阻燃线用于缝合，特别是缝合垫子、底座和/或箱式弹簧床的边框。
试验方法热解重量分析法用于本发明的纤维以特定加热速度加热到高温时保持其部分纤维重量。该纤维重量用TA Instruments(WatersCorporation的分公司)，Newark，Delaware提供的2950型热解重量分析仪(TGA)测量。TGA得到试样重量损失与温度升高的关系。用“TA通用分析程序”可测量任何记录温度下的重量损失百分比。该程序大致包括将试样平衡到50℃、将试样置于500微升的陶瓷杯(PN 952018.910)试样容器中，以20℃/分钟的加热速度，将以10ml/分钟的流量提供的空气从50℃加热到1000℃(该温度用直接置于试样容器盖子上的热电偶测量)。试验方法如下用“TA系统2900控制器”上的TGA屏幕将TGA编程。输入试样ID，并选择20℃/分钟的温升程序。用仪器的定皮重的功能定出空试样杯的皮重。将纤维试样切断成约1/16″(0.16cm)长，并将试样松散铺设在试样盘中。试样重量应在120-60mg范围。TGA有一个天平，因此事先不必测定准确重量。试样盘外不能有试样。将装好料的试样盘装到天平线(balance wire)上，以保证热电偶接近试样盘的上沿，但不与其接触。将加热炉提升到试样盘上，开始TGA。一旦程序结束，TGA将自动降低加热炉，移开试样盘，进入冷却模式。然后用“TA系统2900通用分析程序”分析，并得到该温度范围内重量损失百分比的TGA扫描结果。
厚度层状絮垫的厚度用ASTM D5736-95(2001年重新批准)测量。
热特性温度然后用NFPA 1971 Standard on Protective Ensemblefor Structural Fire Fighting 2000 Edition Section 6-10采用的相同仪器测量这些试样在高温和热通量下的绝热性能。为了表征本发明的材料，使该仪器工作在数据获取模式。在织物上施加2cal/cm2/s(8.38J/cm2/s)的热通量达90秒。在此期间，用与试样背面(底层)直接接触的热量计测量通过该材料的热量。用暴露90秒后热量计热电偶的温度表征该材料。该值与通过阻隔织物的热量成正比。
织物单位重量絮垫的织物单位重量用ASTM D6242-98测量。
实施例制备具有底层和外层的双层高蓬松絮垫，用熔化温度约120℃的共聚物PET皮/PET芯粘合用纤维固定这两层中的纤维于适当位置。不含任何回收材料的底层含有单丝旦数为2.25旦/单丝(2.5dtex/单丝)、平均切断长度为1.9英寸(25mm)的970型Kevlar芳族聚酰胺纤维(从DuPont获得)，单丝旦数为3.5旦/单丝(3.9dtex/单丝)、平均切断长度为2英寸(50mm)的33AP型Visil纤维素纤维(从Sateri获得)，以及单丝旦数为4旦/单丝(4.4dtex/单丝)、平均切断长度为2英寸(51mm)的粘合用纤维(从Nan Ya获得)。外层包含与底层相同的Visil纤维素纤维，单丝旦数为7旦/单丝(7.8dtex/单丝)、平均切断长度为2英寸(51mm)的Protex C变性聚丙烯腈纤维(从Kaneka获得)，以及与底层相同的粘合用纤维。
用传统的梳棉线/扯松机和交叉铺网机开松和混合纤维，形成单独的高蓬松絮垫层，将它们结合在一起，用煤气炉加热固化。然后冷却该高蓬松絮垫。将部分高蓬松絮垫回收到梳棉机中，使来自该回收部分的纤维成为底层的一部分。
表1中的产品1-10表示本发明高蓬松絮垫的数据，而产品A-D表示比较例的高蓬松絮垫的数据。所有产品的厚度均在约0.5-1.5英寸(1.3-3.8cm)范围内。然后测量各产品的TPT，结果示于表2。图1表示比较例和实施例产品的热特性温度与总织物单位重量的关系。从图表清晰可见，本发明的产品处于比较例产品确定的关系下方，因此在给定织物单位重量下提供了更高的热保护性(更低的热特性温度)。
表1
表2
权利要求
1.一种高蓬松阻燃絮垫，包含(a)底层，含有(i)30-80重量份耐热纤维，(ii)5-55重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维，和(iii)第一粘合剂材料；(b)外层，包含(i)高达85重量份的下述纤维在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维、变性聚丙烯腈纤维，或它们的混合物，和(ii)第二粘合剂材料；以这两层的总重量计，底层占絮垫的20-70重量份，外层占80-30重量份，絮垫具有0.5英寸(1.25cm)或更大的总厚度。
2.权利要求1的高蓬松阻燃絮垫，其中耐热纤维是在空气中以20℃/分钟的速度加热到500℃时保留其纤维重量的90％的有机纤维。
3.权利要求1的高蓬松阻燃絮垫，其中纤维素纤维是含硅酸的粘胶纤维。
4.权利要求1的高蓬松阻燃絮垫，其中底层中耐热纤维的含量为25-35重量份。
5.权利要求1的高蓬松阻燃絮垫，其中底层中纤维素纤维的含量为45-55重量份。
6.一种制品的防火方法，包括以下步骤a)将一层细密条纹织物或家具装饰织物与高蓬松絮垫，以及非必需的泡沫和可燃纤维絮垫，如果需要的话，还有缝合衬里层结合在一起；该高蓬松絮垫包括底层和外层，所述底层包含30-80重量份耐热纤维、5-55重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维和第一粘合剂材料；所述外层包含高达85重量份的下述纤维在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维或变性聚丙烯腈纤维，以及第二粘合剂材料；以这两层的总重量计，底层占絮垫的20-70重量份，外层占80-30重量份，絮垫具有至少0.5英寸(1.25cm)的总厚度，b)将这些层缝合在一起，形成防火填棉复合材料或家具装饰织物，和c)将防火填棉复合材料或家具装饰织物掺入制品中。
7.一种高蓬松阻燃絮垫，其包含纤维和热塑性粘合剂，该絮垫具有以下方程表示的热特性温度(TPT)，单位为℃TPT＜/＝380-0.326×(总织物单位重量)其中织物单位重量以克每平米表示。
8.权利要求1的高蓬松阻燃絮垫，其包含含有硅酸的纤维素纤维。
9.一种包含作为防火层的权利要求1或权利要求7的高蓬松阻燃絮垫的制品。
10.一种制品的防火方法，包括步骤a)将一层细密条纹织物或家具装饰织物与高蓬松阻燃絮垫，以及非必需的缝合衬里层结合，该高蓬松絮垫包含纤维和热塑性粘合剂，该絮垫具有以下方程表示的热特性温度(TPT)，单位为℃TPT＜/＝380-0.326×(总织物单位重量)其中织物单位重量以克每平米表示，絮垫具有至少0.5英寸(1.25cm)的总厚度，b)将这些层缝合在一起，形成防火填棉复合材料或家具装饰织物，和c)将该防火填棉复合材料或家具装饰织物掺入制品中。
全文摘要
本发明涉及包含底层和外层的层状高蓬松阻燃絮垫，以及诸如包含这种絮垫的垫子的制品。絮垫底层包含30－80重量份耐热纤维、5－55重量份在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维，和第一粘合剂材料。外层包含第二粘合剂材料和高达85重量份的下述纤维(i)在空气中以20℃/分钟的速度加热到700℃时保留其纤维重量的至少10％的纤维素纤维，(ii)变性聚丙烯腈纤维，或(iii)包括这两种纤维的混合物。在高蓬松絮垫中，以这两层的总重量计，底层占20－70重量份，外层占80－30重量份，且该絮垫具有0.5英寸(1.25cm)或更大的总厚度。
文档编号A47C27/00GK101084336SQ200580043847
公开日2007年12月5日 申请日期2005年12月15日 优先权日2004年12月20日
发明者W·F·克诺夫 申请人:纳幕尔杜邦公司