專利名稱：具有隆脊和溝槽的增強非織造擋火織物及用它擋火的制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由卷曲纖維的壓縮纖網(wǎng)和增強粗孔織物(scrim)制成的具有隆脊和溝槽的薄的增強非織造織物。當暴露于熱和火焰時該織物將膨脹，并可用作擋火床墊、帶墊套的家具等，尤其是基本上由泡沫塑料構(gòu)成的那些制品的成分。本發(fā)明還涉及一種包括此種織物的擋火制品。
背景技術(shù)：
加州發(fā)起了管制和減少床墊和床墊組件(set)可燃性的運動，旨在減少家庭、飯店和機構(gòu)火災(zāi)中的死亡率。具體地說，the Bureau ofHome Furnishings and Thermal Insulation of the Department ofConsumer Affairs of the State of California(加州消費者事務(wù)部的家具和熱絕緣局)頒布的技術(shù)公報(Techinical Bulletin)603“家用床墊/彈簧床墊(box spring)組件的耐大面積明火能力的要求和試驗程序”量化了床墊組件的可燃性指標。在許多情況下，床墊制造商想包括一個擋火層，但他們不想讓那個附加層損害了它們床墊的現(xiàn)有美學形象。
既結(jié)實又薄的織物，例如，短纖維與薄的增強粗孔織物(scrimfabric)的組合在許多情況下可能是可心的，因為它們耐用并且也可能不太令人反感。技術(shù)上公知有各種各樣方法將這些短纖維和將短纖維固定在適當位置的粗孔織物結(jié)合在一起。此種方法之一是水力纏結(jié)(hydro-entangling)，在各種出版物中亦稱作水刺(hydrolacing)、水力噴網(wǎng)(spunlacing)和水噴射處理(water-jet treatments)，其中以高壓水射流沖擊短纖維并將它們壓入粗孔織物中，從而將纖維和粗孔織物壓實在一起。技術(shù)上公知的另一種結(jié)合短纖維與粗孔織物的方法是針刺。在這一方法中，帶倒鉤的針抓住短纖維并將它們壓入到粗孔織物中，或到內(nèi)纖維絮片(batting)中，從而將整個結(jié)構(gòu)固定在一起。由這些方法制造的非織造片材使短纖維它們之間或短纖維與粗孔織物或以這兩種方式機械地并結(jié)實地纏結(jié)在一起，從而限制了織物在受熱或暴露于火焰時膨脹的能力。
技術(shù)上公知將短纖維與粗孔織物結(jié)合的另一種方法是借助粘合劑(adhesive)層壓或加入粘結(jié)劑(binder)。在該方法中，采用粘結(jié)劑或粘合劑將各個層或單根纖維粘合或粘結(jié)在一起。例如，授予Erb的美國專利6,579,396和6,383,623公開一種密度非常低的隔熱材料，它具有由可燃熱塑性粘結(jié)劑粘結(jié)的非熱塑性纖維。授予Yamaguchi等人的歐洲專利EP 622 332公開一種耐熱和阻燃緩沖結(jié)構(gòu)，包含卷曲非彈性短纖維的蓬松非織造纖網(wǎng)的基質(zhì)纖維，按輝光試驗(glowingtest)方法測試表現(xiàn)出殘余重量至少35％的卷曲阻燃纖維以及熱塑性彈性纖維；其中在基質(zhì)纖維與阻燃纖維以及熱塑性纖維之間至少某些交叉點被熔合粘結(jié)。該Erb和Yamaguchi專利都采用粘結(jié)劑來維持這些厚織物的蓬松或厚度；就是說，非織造織物維持在蓬松和鼓脹形式以便它具有回彈性。
如果床墊是泡沫塑料床墊，將織物結(jié)合到床墊中的過程將變得更困難。在典型情況下，將要包覆床墊的織物縫合成套筒或口袋式結(jié)構(gòu)；然后機械地壓縮泡沫塑料床墊并把套筒結(jié)構(gòu)滑套到床墊上。松開機械壓縮，于是泡沫塑料床墊便充滿包覆套筒。該方法要求，在安裝到此種床墊上去或當泡沫塑料床墊充分伸展到其原來的形狀的同時，套筒材料具有足夠伸長或彈性使得它不會被撕破。
Hartgrove的美國專利申請出版物US 2003/0213546公開一種適合作床墊褥覆蓋物的耐用、可伸長非織造織物，其中床墊褥覆蓋物的裙部必須表現(xiàn)出伸長性以便伸展罩住與該覆蓋物適配的床墊的厚度。該織物，類似于其原料的水力纏結(jié)的非織造織物，當受熱或暴露于火焰時具有非常有限的膨脹能力，因為其纖維被機械地纏結(jié)著。
因此，需要的是一種增強的非織造織物，它能伸長以便于安裝在泡沫塑料床墊上而不會撕破，并且在正常使用下輕而薄，但當受到高溫或火焰時將膨脹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于給制品擋火的增強非織造織物，以及利用該非織造織物擋火的制品，其中該織物包含具有第一面和第二面的網(wǎng)眼粗孔織物(open mesh scrim)，該第一面和第二面具有被壓縮在其上的卷曲、耐熱有機纖維，該纖維被熱塑性粘結(jié)劑維持在壓縮狀態(tài)，該織物還具有隆脊和溝槽，其中當織物暴露于熱或火焰時，織物能增加厚度到其原厚度的至少1.5倍。


圖1是本發(fā)明具有隆脊和溝槽的代表性增強非織造織物的數(shù)字照片拷貝。
圖2是用于制造本發(fā)明增強非織造織物的代表性基礎(chǔ)壓縮片材的數(shù)字照片拷貝。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及給制品擋火的薄的增強非織造織物。當暴露于熱或火焰時，該織物能增加厚度到其原厚度的至少1.5倍。該織物包含具有第一面和第二面的網(wǎng)眼粗孔織物，該第一面和第二面具有被壓縮在其上并被熱塑性粘結(jié)劑維持在壓縮狀態(tài)的卷曲耐熱有機纖維。該非織造織物還具有隆脊和溝槽。優(yōu)選的是，該隆脊和溝槽由干起縐(crepe)處理提供，就是說，材料經(jīng)過起縐處理但未膠粘地粘合到表面。優(yōu)選的是，當織物安裝在泡沫塑料床墊上擋火時，織物處于張力之下，它將相當數(shù)量的隆脊和溝槽拉直。當織物受到高溫或火焰作用時，結(jié)構(gòu)中的粘結(jié)劑就軟化，松開受約束的卷曲纖維和任何隆脊和溝槽，并讓織物厚度急劇增加。此種增加在織物中造成空氣袋，據(jù)信這將提高織物的熱性能。
該織物，作為對高溫或火焰的響應(yīng)，能增加其厚度，因為卷曲耐熱有機纖維在織物中處于壓縮但不明顯纏結(jié)的狀態(tài)。以前研發(fā)的纖維-粗孔織物片材集中在保證片材內(nèi)纖維與粗孔織物和/或與其它纖維的高度機械纏結(jié)上面。就典型而言，此種機械纏結(jié)是通過向構(gòu)成片材的纖維和/或粗孔織物的蓬松纖網(wǎng)輸入能量以便使纖網(wǎng)纏結(jié)和使片材致密實現(xiàn)的。當這樣做時，片材的纖維被如此地纏結(jié)，以致它們當遇到熱和火焰時不能自由移動。
本發(fā)明織物的纖維僅具有足以制造片材的纏結(jié)程度；就是說，纖維僅彼此纏結(jié)到形成一種可以與網(wǎng)眼粗孔織物重疊或結(jié)合形成輕纖網(wǎng)所需要的程度。沒有額外能量賦予片材以便使纖維彼此或者與粗孔織物纏結(jié)。隨后，該輕纖網(wǎng)層壓到粗孔織物，通過加熱和壓縮該結(jié)合物，隨后將該結(jié)合物冷卻以固定其結(jié)構(gòu)，同時卷曲纖維被壓縮和被約束。通過以此方式壓縮蓬松片材，于是當粘結(jié)劑材料軟化時片材中的纖維便自由返回到以前的蓬松狀態(tài)，類似于它們被壓縮之前的狀態(tài)。
具有本發(fā)明的隆脊和溝槽的增強織物，當暴露于高溫或火焰時，厚度增加到其原厚度的至少1.5倍。當未張緊的具有隆脊和溝槽的織物經(jīng)歷高溫或火焰時，據(jù)信在織物中發(fā)生至少兩種作用。這兩種作用可通過單獨考慮而得到最好的理解，即，歸因于用來制成最終增強織物的基礎(chǔ)壓縮片材在高溫或火焰期間的第一作用；和歸因于最終增強織物中的隆脊和溝槽在高溫或火焰期間的第二作用。第一作用是基礎(chǔ)壓縮片材的膨脹，它增加壓縮片材的厚度，并因此增加最終增強織物的厚度。第二作用是最終增強織物中的隆脊和溝槽的松弛或展平，它趨于減少厚度。第一作用或膨脹作用大于第二作用或展平作用，因此提供一種具有隆脊和溝槽的增強織物，當受到高溫或火焰時，能增加其厚度到原厚度的至少1.5倍，優(yōu)選到其原厚度的2倍。
基礎(chǔ)壓縮片材優(yōu)選地具有0.025-0.24cm(0.010-0.10英寸)總厚度。此種織物還優(yōu)選地具有20-170g/m2(0.6-5oz/yd2)的基重(basisweight)，其中粗孔織物成分優(yōu)選占到3.4-34g/m2(0.1-1.0oz/yd2)，而纖網(wǎng)成分優(yōu)選地介于17-136g/m2(0.5-4.0oz/yd2)。如果該基礎(chǔ)壓縮片材在起縐前經(jīng)歷高溫或火焰，隨著溫度的升高，膨脹率和膨脹量將增加，并且超過壓縮厚度25倍的厚度增加是可能的。據(jù)信，需要低至150℃的溫度引發(fā)膨脹效應(yīng)，并且據(jù)信從約225℃的溫度開始，膨脹作用將立即進行。最大膨脹量發(fā)生在未起縐、壓縮的片材直接受到火焰作用時，此時已見到片材膨脹為其原厚度的約29倍。當不具有隆脊或溝槽的此種基礎(chǔ)壓縮片材直接暴露于火焰時，織物厚度優(yōu)選地增加其原厚度的至少5倍，優(yōu)選10倍。
本發(fā)明具有隆脊和溝槽的增強非織造織物的基重優(yōu)選地介于約24-170g/m2(0.7-5.0oz/yd2)。此種起縐的織物還優(yōu)選具有約0.06-0.3cm(0.15-0.76英寸)的總厚度。本發(fā)明具有隆脊和溝槽、未張緊的增強織物的厚度，當暴露于高溫或火焰時，其厚度能增加到其原厚度的至少1.5倍。優(yōu)選的是，當暴露于高溫或火焰時，織物的厚度能加倍。作為本發(fā)明具有隆脊和溝槽的織物作用的一個說明例子，原厚度1.9mm的織物的未張緊樣品當暴露于150℃的溫度時增加到原織物厚度的約1.3倍；當暴露于200℃的溫度時，其厚度增加到原織物厚度的約1.5倍；當暴露于225℃的溫度時，厚度增加到原織物厚度的約1.8倍；而當暴露于250℃的溫度時，厚度增加到原織物厚度的幾乎2.5倍。如同基礎(chǔ)壓縮片材一樣，據(jù)信，需要150℃的溫度來引發(fā)膨脹作用，還相信，在約225℃的溫度開始，或當接觸火焰時，膨脹作用將立即進行。
當增強織物在床墊上被拉長時，也就是，當織物處于張力之下時，據(jù)信，由于不規(guī)則褶裥的展平，織物的一些區(qū)域變平至其原厚度的約10-25％。因此據(jù)信，當增強織物被實際用于泡沫塑料床墊時，基于張緊的增強織物的厚度，膨脹效應(yīng)一般增加兩倍以上。
本發(fā)明具有隆脊和溝槽的增強非織造織物包含卷曲耐熱有機纖維。此種卷曲纖維優(yōu)選是短纖維，其切斷長度介于0.4-2.5英寸(1-6.3cm)，優(yōu)選0.75-2英寸(1.9-5.1cm)，并優(yōu)選具有2-5個卷曲/厘米(5-12個卷曲/英寸)。所謂“耐熱纖維”是指，當纖維在空氣中以20℃/min的速率加熱至500℃時，纖維優(yōu)選地保持其纖維重量的90％。此種纖維一般是耐燃的，就是說，該纖維或由該纖維制造的織物具有這樣的極限氧指數(shù)(LOI)，使得該纖維或織物將不支持空氣中的火焰，優(yōu)選的LOI范圍為約26和更高。優(yōu)選的纖維當暴露于火焰時不過分收縮，就是說，當暴露于火焰時纖維的長度將不顯著縮短。含有當在空氣中以20℃/min的速率加熱至500℃時保持其纖維重量的90％的有機纖維的織物，當被沖擊火焰灼燒時，往往具備有限量的裂紋和孔洞，這對于作為擋火層的織物性能很重要。
可用于本發(fā)明增強非織造擋火織物的耐熱和穩(wěn)定的纖維包括由對位-芳族聚酰胺、聚苯并吡咯(polybenzazole)、聚苯并咪唑或聚酰亞胺聚合物制造的纖維。優(yōu)選的耐熱纖維由芳族聚酰胺聚合物，尤其是對位-芳族聚酰胺聚合物制成。
這里所使用的術(shù)語“芳族聚酰胺”是指一種聚酰胺，其中至少85％的酰胺(-CONH-)鍵直接連接在兩個芳環(huán)上。“對位-芳族聚酰胺”是指這兩個環(huán)或基團沿分子鏈彼此對位取向。添加劑可與芳族聚酰胺一起使用。事實上，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，最高多達10wt％的其它聚合物材料可與該芳族聚酰胺共混使用，或者可使用具有多達10％的其它二胺替代該芳族聚酰胺的二胺，或者多達10％的其它二酰氯替代該芳族聚酰胺的二酰氯。在本發(fā)明的實施中，優(yōu)選的對位-芳族聚酰胺是聚對苯二甲酰對苯二胺。制造可用于本發(fā)明的對位-芳族聚酰胺纖維的方法在例如，美國專利3,869,430；3,869,429和3,767,756中進行了一般披露。此種芳族聚酰胺有機纖維以及這些纖維的各種不同形式可從杜邦公司(Wilmington，Delaware)以商品名Kevlar纖維購得。
可用于本發(fā)明的市售供應(yīng)的聚苯并吡咯纖維包括ZylonPBO-AS(聚-(對亞苯基-2，6-苯并雙唑))纖維、ZylonPBO-HM(聚(對亞苯基-2，6-苯并雙唑))纖維，由Toyobo，Japan購得。可用于本發(fā)明的市售供應(yīng)聚苯并咪唑纖維包括PBI纖維，由Celanese AcetateLLC供應(yīng)?？捎糜诒景l(fā)明的市售供應(yīng)聚酰亞胺纖維包括P-84纖維，由LaPlace Chemical供應(yīng)。
替代地，“耐熱纖維”可包括，當以20℃/min的速率在空氣中加熱至700℃時，保持其纖維重量的至少10％的纖維素纖維。這些纖維據(jù)說將成焦。具有10％結(jié)合到纖維中的無機化合物的再生纖維素纖維是優(yōu)選的纖維素纖維。此類纖維以及此類纖維的制造方法在美國專利3,565,749和英國專利1,064,271中進行了一般性披露。一種本發(fā)明優(yōu)選的成焦再生纖維素纖維是這樣的粘膠纖維，它包含具有硅酸鋁位點的聚硅酸形式的水化二氧化硅。此種纖維及其制造方法在美國專利5,417,752和PCT專利申請WO 92 17629中進行了一般性披露。含硅酸并具有約31(±3)％無機材料的粘膠纖維由Sateri Oy公司(芬蘭)以商品名Visil銷售。
該耐熱纖維可與其它纖維摻混，然而優(yōu)選的是，其它纖維不妨礙織物發(fā)揮火焰阻擋層的能力。例如，最高50％的變性聚丙烯腈纖維(modacrylic fiber)可與耐熱纖維摻混。變性聚丙烯腈纖維之所以有用是因為該纖維當燃燒時釋放滅火的含鹵素氣體。所謂變性聚丙烯腈纖維指的是由包含丙烯腈的聚合物制成的丙烯酸合成纖維。優(yōu)選的是，該聚合物是包含30-70wt％的丙烯腈和70-30wt％含鹵素乙烯基單體的共聚物。含鹵素乙烯基單體是至少一種選自，例如，氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、偏二溴乙烯等的單體。可共聚的乙烯基單體的例子是丙烯酸、甲基丙烯酸、此類酸的鹽或酯，丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、醋酸乙烯酯等。
本發(fā)明使用的優(yōu)選的變性聚丙烯腈纖維是丙烯腈與偏二氯乙烯結(jié)合的共聚物，并且該共聚物可另外具有氧化銻(一種或多種)以改進阻燃性。此種有用的變性聚丙烯腈纖維包括但不限于，美國專利3,193,602中公開的纖維，具有2wt％三氧化二銻；美國專利3,748,302中公開的纖維，由各種氧化銻制得，其加入量至少是2wt％，優(yōu)選不大于8wt％；以及美國專利5,208,105和5,506,042中公開的纖維，具有8-40wt％銻化合物。優(yōu)選的變性聚丙烯腈纖維可由Kaneka公司(日本)購得，例如，他們的Protex C纖維，據(jù)說含有10-15wt％氧化銻；或其它具有較少氧化銻的纖維(等于或小于6wt％)；或者也可使用不合氧化銻的纖維。
該卷曲的有機纖維優(yōu)選地借助30重量份粘結(jié)劑材料適當固定。優(yōu)選的粘結(jié)劑材料是靠加熱激活的粘結(jié)劑纖維與粘結(jié)劑粉末的組合。典型的粘結(jié)劑纖維由軟化點低于纖維共混物中任何其它短纖維軟化點的熱塑性材料制成。皮/芯雙組分纖維優(yōu)選作為粘結(jié)劑纖維，尤其是具有聚酯均聚物芯和粘結(jié)劑材料(如通常可由Unitika公司(日本)購得，例如以商品名MELTY銷售)的共聚酯的皮的雙組分粘結(jié)劑纖維。有用類型的粘結(jié)劑纖維還可包括由聚酰胺制成的那些，例如，Griltex PA Biko BA 140 8 dpf，2-英寸切斷長度尼龍粘結(jié)劑纖維；或由聚丙烯、聚乙烯或聚酯聚合物或共聚物制成的粘結(jié)劑纖維，這些纖維僅包含那種聚合物或共聚物，或者是呈并列或皮芯構(gòu)型的雙組分纖維。優(yōu)選的是，粘結(jié)劑纖維以最高的增強非織造織物的20％的數(shù)量存在。粘結(jié)劑粉末優(yōu)選以最高的增強非織造織物的30％的數(shù)量存在。優(yōu)選的粘結(jié)劑粉末是熱塑性粘結(jié)劑粉末如共聚酯GriltexEMS 6E粘結(jié)劑粉末或Gnlon SMS D 1260 Aft62聚酰胺(尼龍)粉末。
本發(fā)明增強非織造織物還包含網(wǎng)眼粗孔織物。此種粗孔織物的基重優(yōu)選為3.4-34g/m2(0.1-1.0oz/yd2)，之所以被稱作“網(wǎng)眼”粗孔織物是因為這些粗孔織物沿經(jīng)向(warp direction)和緯向(fill direction)都僅有約0.8-6根(ends)/厘米(2-15根/英寸)。最優(yōu)選的網(wǎng)眼粗孔織物的基重為6.8-24g/m2(0.2-0.7oz/yd2)并且沿經(jīng)向和緯向優(yōu)選具有1-4根/厘米(3-10根/英寸)。一般而言，該網(wǎng)眼粗孔織物是通過將兩組具有粘合劑涂層的交叉捻合(cross plied)的聚酯連續(xù)長絲或連續(xù)長絲紗粘結(jié)在一起制成的。在某些粗孔織物中，任何一個方向，譬如緯向的紗線可由按要求在橫向經(jīng)紗的一側(cè)或兩側(cè)配置的大量連續(xù)長絲組成。代表性網(wǎng)眼粗孔織物可由Saint-Gobain Technical Fabrics ofNiagara Falls，紐約，以商品名BayexScrim Fabrics購得。兩種型號Bayex網(wǎng)眼粗孔織物尤其適合用于本發(fā)明的增強非織造織物中。Bayex產(chǎn)品號KPM4410/P3由78分特(70旦)連續(xù)聚酯長絲沿經(jīng)向和緯向制成并沿兩個方向都具有1.6根/厘米(4根/英寸)。它的基重是6.8g/m2(0.2oz/yd2)并且連續(xù)長絲具有使交叉捻合的長絲定位的熱塑性涂層。還有，Bayex產(chǎn)品號PQRS4351/R17是由167分特(150旦)連續(xù)聚酯長絲沿經(jīng)向和277分特(250旦)連續(xù)聚酯長絲紗沿緯向制成，每根紗(或線)具有3根長絲并沿經(jīng)向間距為1.6根/厘米(4根/英寸)和沿緯向1.2根/厘米(3根/英寸)。紗線內(nèi)的每一根長絲的單絲線密度是2旦(2.2分特)。它的基重是23.7g/m2(0.7oz/yd2)并且連續(xù)長絲具有使交叉捻合長絲定位的熱塑性涂層。此類型粗孔織物提供充足強度，但對可燃性沒有太多貢獻。又據(jù)信當織物暴露于高溫時，網(wǎng)眼還有助于在織物內(nèi)形成開放式空氣袋，因為由于該纖網(wǎng)的粘結(jié)點數(shù)目很少，網(wǎng)眼粗孔織物應(yīng)約束更少的耐熱性纖維。粗孔織物可包括熱塑性或非熱塑性長絲，并且可以是芳族聚酰胺、尼龍、玻璃或聚酯。如果粗孔織物是熱塑性的，例如，聚酯，當非織造織物燃燒時，隨著卷曲耐熱纖維的膨脹，在燃燒區(qū)域內(nèi)這種網(wǎng)眼基本上消失。
本發(fā)明織物具有粗的(coarse)隆脊和溝槽，就是說，這些隆脊和溝槽不是微觀的，而是明顯突出的，一般包含約5-25個隆脊/線英寸(lineal inch)。所形成的隆脊和溝槽可以是規(guī)則或者是不規(guī)則的，但優(yōu)選是不規(guī)則形成的隆脊和溝槽。所謂不規(guī)則形成是指，當觀看隆脊和溝槽的圖案時，織物中的隆脊和溝槽彼此之間并非一模一樣。一般而言，這些隆脊和溝槽不相同，因為織物的厚度或織物中纖維的取向存在局部變化；當由于織物的相連接的段呈圓柱狀塌陷而形成隆脊或溝槽時，每一增量塌陷的程度略有不同，從而導致實際隆脊和溝槽的差異。結(jié)果是這樣一種織物，它優(yōu)選地不與織物的另一層嵌套，因為隆脊和溝槽沒有對齊。
圖1是一幅數(shù)字照片的拷貝，表現(xiàn)出本發(fā)明的增強非織造織物1，其具有不規(guī)則隆脊和溝槽2。不具有隆脊和溝槽的基礎(chǔ)壓縮片材3顯示在圖2中。增強粗孔織物4遍布壓縮片材和本發(fā)明織物中。
該起縐的壓縮增強非織造織物可例如采用包括以下步驟的方法制成a)形成包含卷曲耐熱有機纖維和粘結(jié)劑纖維的第一和第二纖網(wǎng)，b)令纖網(wǎng)與網(wǎng)眼粗孔織物接觸，所述粗孔織物具有接觸第一纖網(wǎng)的第一面并且該粗孔織物具有接觸第二纖網(wǎng)的第二面，結(jié)果形成織物裝配體，c)在織物裝配體上施涂粘結(jié)劑粉末，d)加熱織物裝配體以激活粘結(jié)劑纖維和粘結(jié)劑粉末，f)壓縮織物裝配體至壓縮狀態(tài)，g)將壓縮狀態(tài)的織物裝配體冷卻，形成增強非織造織物，以及h)在壓縮織物中賦予隆脊和溝槽該纖網(wǎng)可采用任何能造成低密度纖網(wǎng)的方法形成。例如，來自成包的纖維的一簇簇卷曲短纖維和粘結(jié)劑纖維可由諸如清棉機(picker)之類的裝置開松。優(yōu)選的是，這些纖維是線密度為約0.55-約110分特/絲(0.5-100旦/絲)，優(yōu)選0.88-56分特/絲(0.8-50旦/絲)的短纖維，最優(yōu)選線密度約1-33分特/絲(0.9-30旦/絲)。
經(jīng)過開松處理的纖維混合物隨后可采用任何可利用的方法摻混，例如，氣流輸送，以形成更均勻的混合物。替代地，纖維可先混合以形成均勻混合物，然后再在清棉機內(nèi)進行纖維開松。纖維的共混物隨后可采用諸如梳理機之類裝置轉(zhuǎn)變?yōu)槔w網(wǎng)，然而，可使用其它的方法例如纖維的氣流鋪網(wǎng)。優(yōu)選的是，該纖網(wǎng)將從梳理機出來直接使用，不經(jīng)任何交叉鋪網(wǎng)。然而，如果要求的話，可隨后將纖網(wǎng)經(jīng)輸送帶送往例如交叉鋪網(wǎng)機，通過將單片纖網(wǎng)的以Z字形結(jié)構(gòu)層鋪在彼此之上而形成纖網(wǎng)來制成交叉鋪置的結(jié)構(gòu)。
隨后，來自一或多臺梳理機的纖網(wǎng)與網(wǎng)眼粗孔織物可一起被收集在輸送帶上。優(yōu)選的是，粗孔織物插入到兩個纖網(wǎng)之間從而形成2-纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)。如果需要的話，在該兩個纖網(wǎng)的任何一個可配置另外的纖網(wǎng)。隨后，在合并的纖網(wǎng)和粗孔織物上施涂約3.4-24g/m2(0.1-0.7oz/yd2)的優(yōu)選量的粘結(jié)劑粉末。該合并的纖網(wǎng)、粘結(jié)劑粉末和粗孔織物隨后被送過烘爐(oven)，其溫度足以軟化和激活粘結(jié)劑纖維和粉末，從而其得以將纖維粘合在一起。在烘爐的出口，片材優(yōu)選地在兩個鋼輥筒之間進行壓縮從而將各層壓實成為內(nèi)聚性織物。隨后，該織物優(yōu)選地在此種壓縮狀態(tài)中冷卻。
隆脊和溝槽可由任何可利用的措施賦予到壓縮織物中，但優(yōu)選的是賦予一系列不規(guī)則隆脊和溝槽的起縐方法，并優(yōu)選的是微起縐或干起縐方法和設(shè)備，例如，描述在國際專利申請WO2002/076723，Walton等人；美國專利3,260,778，授予Walton；美國專利2,624,245，授予Cluett；美國專利3,426,405，授予Walton；和美國專利4,090,385，授予Packard等文獻中?？椢镂⑵鹂U所采用的設(shè)備可從Micrex公司(Walpole，MA 02081)獲得。一般地，此設(shè)備抵住驅(qū)動輥壓縮待起縐織物，驅(qū)動輥將纖網(wǎng)推向阻滯元件，例如，阻滯刀，其刀尖被保持在鄰近驅(qū)動輥的位置。阻滯元件通過片材的反復圓柱狀塌陷導致纖網(wǎng)粗粗地在它本身折疊，結(jié)果形成優(yōu)選的隆脊和溝槽。在塌陷的片材上可施加熱量以便進一步軟化或激活粘結(jié)劑纖維和/或粘結(jié)劑粉末，在此它們與耐熱纖維相接觸。這可有助于提供隆脊和溝槽的某些穩(wěn)定作用；然而，由于當沿垂直于隆脊和溝槽方向在織物平面內(nèi)對片材施加張力時，耐熱纖維在織物中占壓倒性多數(shù)，故一部分隆脊和溝槽能得以拉平。該基礎(chǔ)壓縮片材在微起縐處理期間被機械地線壓實約4-30％，優(yōu)選8-25％，按每單位面積片材的重量增加計。
本發(fā)明的織物隨后可被結(jié)合到制品如一件家具上，或者優(yōu)選地，一個床墊和基座組件上。一種給床墊擋火的方法是用本發(fā)明織物完全包裹床墊芯(mattress core)的鑲板(panel)和邊緣(border)，并在接縫處將織物縫合從而包住整個床墊。這保證床墊將得到擋火保護，不論是鑲板還是邊緣暴露于火焰。然而，在優(yōu)選的方法中，本發(fā)明織物首先被縫合成為套筒或口袋的結(jié)構(gòu)，隨后將這個結(jié)構(gòu)滑套到已經(jīng)經(jīng)過壓縮的泡沫塑料床墊上。一旦床墊在套筒內(nèi)落位，便可從泡沫塑料床墊上解除壓縮，然后把織物結(jié)構(gòu)中的開口縫合，并且如果要求的話，可用該材料將泡沫塑料床墊完全包裹。優(yōu)選的是，應(yīng)這樣規(guī)定織物結(jié)構(gòu)的尺寸，使得當泡沫塑料床墊上的壓縮解除以后，泡沫塑料床墊膨脹并對織物施加張力，至少部分地拉直和展平大量隆脊和溝槽?；纾瑥椈纱矇|，一般不必做完全擋火處理，而是通常僅要求在邊緣處擋火，對于基座的頂面或鑲板而言，擋火是任選的。然而，本發(fā)明增強織物根據(jù)需要可以用于基座邊緣或鑲板。
該增強非織造織物據(jù)信給不能通過2003年7月頒布的加州技術(shù)公報603(California Technical Bulletin 603)的制品提供足夠擋火作用，以便使該制品通過2003年7月頒布的加州技術(shù)公報603，而不需要加入化學阻燃劑材料。該增強非織造織物可以任何使本來試驗不合格的床墊通過試驗的方式結(jié)合到制品中。
試驗方法熱重量分析本發(fā)明所使用的纖維當以規(guī)定的速率加熱至高溫時，保持其纖維重量的一部分。該纖維重量采用TA Instruments(Waters Corporation的分部)(Newark，Delaware)生產(chǎn)的型號2950的熱重量分析儀(TGA)測定。該TGA給出樣品隨溫度增加的失重掃描。采用TA UniversalAnalysis程序，失重百分數(shù)可在任何記錄的溫度測定。該程序曲線包括樣品在50℃平衡；溫度以10或20℃/min從50緩坡爬升到1000℃；用空氣作為氣體，供氣量10mL/min；和采用500微升陶瓷杯(PN 952018.910)樣品容器。
試驗程序如下。采用TA Systems 2900控制器的TGA屏幕給TGA編寫程序。鍵入樣品ID，并選擇計劃的20℃/min溫度爬升程序。利用儀器的皮重函數(shù)稱空樣品杯的皮重。將纖維樣品切斷為長約1/16″(0.16cm)，并將樣品疏松地裝入樣品盤。樣品的重量應(yīng)介于10-50mg的范圍。TGA具有一個天平，因此不必預先確定精確的重量。樣品不應(yīng)位于該盤之外。將裝滿樣品的盤加載到天平金屬絲(balance wire)上，確認熱電偶靠近盤的上邊緣但沒有觸及它。將烤爐(furnace)提升到盤的上方，并開始TGA。一旦程序完成，TGA將自動落下烤爐，取出樣品盤，并進入到冷卻模式。隨后，利用TASystems 2900 Universal Analysis程序進行分析并得到在整個溫度范圍內(nèi)的失重百分數(shù)的TGA掃描。
厚度在實施例1和2中，基礎(chǔ)壓縮片材和具有隆脊和溝槽的增強非織造織物的厚度測定都采用ASTM D1777-96選項1進行測定。在實施例3中厚度測定是采用ASTM D5736-95測定的。
伸長率在實施例中，載荷下的伸長率是采用修改的ASTM D5034程序測定的，其中應(yīng)變在固定載荷2磅/英寸時停止。隨后，樣品在那個伸長率下保持15min，隨后將載荷減少到0，并測定永久變形。這一過程在實施例中被稱作ASTM D5034(修改)。
關(guān)于實施例中的織物組成，所有份數(shù)和百分數(shù)都指重量而言，除非另行指出。
實施例1按如下所述制備增強非織造織物。80重量份2.2dpf，2″切斷長度、型號970 Kevlar牌短纖維和20重量份4dpf，2″切斷長度、型號4080 Unitika粘結(jié)劑纖維隨著從棉包(bale)進料到兩臺梳理機中而實現(xiàn)混合。來自兩臺梳理機的纖網(wǎng)被收集在輸送帶上從而生產(chǎn)出基重約132g/m2的纖網(wǎng)。將聚酯長絲紗的網(wǎng)眼粗孔織物插入到由前兩臺梳理機形成的兩片纖網(wǎng)之間。該網(wǎng)眼粗孔織物是BayexPQRS4351/R17粗孔織物。所得結(jié)構(gòu)具有在網(wǎng)眼粗孔織物的一面上的一個梳理纖網(wǎng)和在網(wǎng)眼粗孔織物的另一面上的一個梳理纖網(wǎng)。
EMS Griltex 6E P82/029聚酯-型粘合劑粉末被施涂到合并的纖網(wǎng)與粗孔織物上，施涂量使總片材重量達約132g/m2。合并的纖網(wǎng)、粘結(jié)劑粉末和粗孔織物被輸送過140℃(285)的烘爐，從而激活粘結(jié)劑纖維和粉末。在烘爐的出口，片材在兩個鋼輥筒之間以0″間隙進行壓縮，從而將諸成分壓實成為內(nèi)聚性織物。隨后讓織物在該壓實狀態(tài)中冷卻。
織物的最終組成是大約58％Kevlar纖維、15％粘結(jié)劑纖維、20％聚酯粗孔織物和7％粘結(jié)劑粉末。壓縮織物的重量是132g/m2?？椢锏暮穸葹榧s22密耳，按照ASTM D1777-96選項1?？椢镌谳d荷下的伸長率是0.5％，在每英寸寬度加載重量2磅的條件下，根據(jù)ASTM D5034(修改)。15分鐘后的永久變形為0.1％，根據(jù)ASTMD5034(修改)。
隨后，織物利用MicrexMicrocreper(由Micrex公司(WalpoleMA)銷售)，在約25％壓實率下操作，進行微卷曲或微起縐處理，這又提供一種具有約8.5個隆脊每線英寸的片材。該織物的重量增加了約18％，達到156g/m2，同時厚度增加約150％，至57密耳。該織物在載荷下的伸長率是21.8％，在每英寸寬度2磅載荷下。該織物在15min后的永久變形是16.6％。
永久變形是在重物被去除以后15min時測定的樣品長度增加百分數(shù)。壓實率是由于片材的微起縐，片材沿縱向的長度縮小百分率。
實施例2增強非織造織物按照實施例1中那樣制備，不同的是，將聚酯粘結(jié)劑纖維換成基本上等量的Griltex PA Biko BA 140 8 dpf、2英寸切斷長度、尼龍粘結(jié)劑纖維。
織物的最終組成大約59％Kevlar纖維、15％粘結(jié)劑纖維、19％聚酯粗孔織物和7％粘結(jié)劑粉末。壓縮織物的重量是124g/m2。織物的厚度為約23密耳，按照ASTM D1777-96選項1?？椢镌谳d荷下的伸長率是0.6％，在每英寸加載重量2磅的條件下，根據(jù)ASTMD5034(修改)。15min后的永久變形是0.1％，根據(jù)ASTM D5034(修改)。
隨后，織物按照以前那樣微卷曲或微起縐，但采用約15％的壓實率，這樣又提供一種具有約12.4個隆脊每線英寸的片材。雖然該織物每線英寸(linear inch)具有較多的隆脊數(shù)，但是隆脊和溝槽的幅度較低?？椢锏闹亓吭黾蛹s9％，至135g/m2，同時厚度增加約78％，至41密耳。該織物在載荷下的伸長率是14.95％，在每英寸寬度2磅載荷下。該織物在15min后的永久變形是6.7％。
實施例3該實施例展示本發(fā)明增強織物的膨脹行為。類似于實施例1那樣制備增強非織造織物。該織物的初始厚度是0.074英寸(1.9mm)?？椢飿悠繁恢糜谠诓煌瑴囟认鹿ぷ鞯募訜岷鏍t內(nèi)，當肉眼發(fā)現(xiàn)樣品開始膨脹時記錄下時間。繼續(xù)以肉眼監(jiān)視樣品，樣品完全膨脹的時間隨著溫度而變化，其中在150℃試驗的樣品的基本上完全膨脹出現(xiàn)在約5min，而在250℃試驗的樣品則改變?yōu)榧s1.5min。讓樣品在烘爐內(nèi)停留總共15min，并記錄最終膨脹厚度。樣品的最終膨脹厚度采用Measure-Matic儀器在0載荷下測定(ASTM D5736-95)，結(jié)果示于表中。
表

權(quán)利要求
1.一種用于給制品擋火的增強非織造織物，包含具有第一面和第二面的網(wǎng)眼粗孔織物，該第一面和第二面具有被壓縮在其上的卷曲、耐熱有機纖維，該纖維被熱塑性粘結(jié)劑維持在壓縮狀態(tài)，該織物還具有隆脊和溝槽，其中當織物暴露于熱或火焰時，織物能增加厚度到其原厚度的至少1.5倍。
2.權(quán)利要求1的增強非織造織物，其中當織物暴露于熱或火焰時織物能使其厚度加倍。
3.權(quán)利要求1的增強非織造織物，其中通過熱塑性粘結(jié)劑和熱塑性網(wǎng)眼粗孔織物的結(jié)合使得纖維保持在壓縮狀態(tài)。
4.權(quán)利要求1的增強非織造織物，其中具有約5-25個隆脊每線英寸的纖網(wǎng)(2-9.8個隆脊每線厘米)。
5.權(quán)利要求1的增強非織造織物，其中網(wǎng)眼粗孔織物包含熱塑性材料。
6.權(quán)利要求1的增強非織造織物，其中熱塑性粘結(jié)劑是粘結(jié)劑纖維。
7.權(quán)利要求6的增強非織造織物，其中熱塑性粘結(jié)劑包含粘結(jié)劑纖維和粘結(jié)劑粉末的組合。
8.權(quán)利要求1的增強非織造織物，其中熱塑性粘結(jié)劑包含聚酯或尼龍聚合物或其混合物。
9.權(quán)利要求1的增強非織造織物，其中耐熱有機纖維是對位-芳族聚酰胺纖維。
10.權(quán)利要求9的增強非織造織物，其中對位-芳族聚酰胺纖維是聚對苯二甲酰對苯二胺。
11.權(quán)利要求1的增強非織造織物，其中耐熱有機纖維由選自聚苯并吡咯、聚苯并咪唑和聚酰亞胺聚合物的聚合物制成。
12.權(quán)利要求1的增強非織造織物，其中耐熱有機纖維是，當在空氣中以20℃/min的速率加熱至700℃時保持其纖維重量的至少10％的纖維素纖維。
13.權(quán)利要求12的增強非織造織物，其中纖維素纖維是含具有硅酸鋁位點的聚硅酸形式的水化二氧化硅的粘膠纖維。
14.權(quán)利要求1的增強非織造織物，其中耐熱有機纖維與最高50wt％變性聚丙烯腈纖維進行摻混。
15.包含權(quán)利要求1的增強非織造織物的擋火制品。
16.包含權(quán)利要求9的增強非織造織物的擋火制品。
17.包含權(quán)利要求1的增強非織造織物的擋火床墊。
18.包含權(quán)利要求9的增強非織造織物的擋火床墊。
19.包含權(quán)利要求1的增強非織造織物的擋火帶墊套的家具。
20.包含權(quán)利要求9的增強非織造織物的擋火帶墊套的家具。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制品擋火的具有隆脊和溝槽的薄的增強非織造織物以及包含此類織物的制品。當暴露于熱和火焰時，該織物能增加厚度至其原厚度的至少1.5倍。該織物包含網(wǎng)眼粗孔織物，其具有被壓縮在其上并被熱塑性粘結(jié)劑保持在壓縮狀態(tài)的卷曲、耐熱有機纖維，其上被賦予了隆脊和溝槽結(jié)構(gòu)。當受到高溫或火焰時，結(jié)構(gòu)中的粘結(jié)劑軟化，從而釋放被約束的卷曲的纖維和任何隆脊和溝槽并容許織物的厚度增加。
文檔編號B32B5/26GK101065529SQ200580040162
公開日2007年10月31日 申請日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日
發(fā)明者L·N·巴斯坎, H·H·福斯滕 申請人:納幕爾杜邦公司