專利名稱：：在床墊和家具用作填料的阻燃織物的制作方法在床墊和家具用作填料的阻燃織物發(fā)明背景1、發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及在床墊和家具中特別用作防火填料(batting)的耐火織物。2、發(fā)明描述加利福尼亞州已經(jīng)率先致力于管制和降低床墊和床墊套件的易燃性，力圖減少家庭、旅館和公共機(jī)構(gòu)的火災(zāi)中生命損失的數(shù)量。尤其是，加利福尼亞州消費(fèi)者事務(wù)處家庭家具和絕熱局(theBureauofHomeFurnishingsandThermalInsulationoftheDepartmentofConsumerAffairsoftheStateofCalifornia)2004年7月發(fā)布了技術(shù)/>告603"家居用床墊/盒式彈性套件大開放抗燃性的要求和測(cè)試方法MartmwSa^S/w'"g0a(9/e"-F/Gme)"，以量化床墊套件的易燃性能。確定適合作為阻火物的一種篩選織物的測(cè)量為使用測(cè)量織物的熱性能溫度(TPT)的試驗(yàn)，該熱性能溫度為通過屏障織物的熱量的正線性函數(shù)值。低熱性能溫度值表示織物是好的火焰絕緣體，將有助于阻止熱傳遞到物品例如床墊的內(nèi)部區(qū)域。有幾種將阻火物摻入床墊的方法，然而，在許多情況中，優(yōu)選將現(xiàn)有材料層之一更換成可用作防火層的一層。尤其是，大多數(shù)床墊具有高伸縮性(loft)纖維填料，假如該填料由易燃材料制備，則可提供另外的燃料。用具有低熱性能溫度的材料替代這種高伸縮性材料通常代表可接受的解決方案。耐火纖維素纖維可有效地用于使床墊保熱，然而這些填料是典型地致密，觸摸不柔軟。PCT公布WO03/023108公開了用于床墊和家具類家具的非織造高伸縮性阻火物。這些阻火物具有非常低的密度，5至50千克/米3，最優(yōu)選7.5至15千克/米3。優(yōu)選的非織造高伸縮性阻火物包含纖維摻混物，所述纖維包括固有耐火和抗直焰所致收縮的纖維，和得自用囟化單體制備的聚合物的纖維。美國(guó)專利申請(qǐng)公布US2004/0060119公開了具有阻火層和絕熱層的阻燃織物。阻火層可由芳族聚酸胺和改性聚丙烯腈纖維的摻混物組成，絕熱層可由耐火粘膠纖維和改性聚丙烯腈纖維組成或衍生自耐火粘膠纖維和改性聚丙烯腈纖維。這些專利申請(qǐng)公開了許多類型的織物，但沒公開織物的熱性能溫度、織物的密度和織物的期望栗軟度之間任何所期望的關(guān)系。因此，需要可用作床墊中填料的織物和具有低熱性能溫度和高柔軟度的家具。發(fā)明概述本發(fā)明涉及在防火物品如床墊和家具用作填料的耐火織物，和將該織物摻入物品中的方法。該織物包含(a)含纖維素的纖維，該纖維當(dāng)在空氣中以2(TC/分鐘的速度加熱到700'C時(shí)，其重量保留至少10%,和(b)絨毛，其中基于(a)和(b)計(jì)，(b)以15%-70%重量存在。在優(yōu)選的方案中，織物將具有至少一種以下特性(a)125。C至500。C的熱性能溫度，(b)依照修改的ASTMD6571-01，在24小時(shí)測(cè)得壓縮至少40%,(c)0.3至6.0磅/英尺3(5至96千克/米3)的密度，和(d)3至18盎司/碼2(102至610克/米2)的基礎(chǔ)重量。本發(fā)明也涉及將織物摻入最終制備物品，例如床墊或家具中的填料中的方法。附圖簡(jiǎn)述圖1為熱性能溫度與織物中絨毛含量的曲線圖，絨毛含量基于纖維素纖維和絨毛計(jì)。在該圖中顯示的所有織物具有5.0盎司/碼2(169.5克/米2)的標(biāo)稱基礎(chǔ)重量，其中20%為粘合性纖維。發(fā)明詳述在本發(fā)明中，笫一必需材料為纖維素纖維，當(dāng)以20。C/分鐘的速度在空氣中加熱時(shí)，其重量保留至少10%。優(yōu)選的纖維素纖維為由粘膠纖維形成的纖維，該粘膠纖維含水化二氧化硅，該水化二氧化硅為具有硅酸鋁位置的硅酸形式。這樣的纖維和制備這樣的纖維的方法于美國(guó)專利第5，417，752號(hào)和PCT專利申請(qǐng)WO9217629中一般性公開。芬蘭的SateriOy公司出售含硅酸的粘膠纖維，商標(biāo)為Visi1⑧。在本發(fā)明中，第二必需材料為例如來自綿羊和山羊的動(dòng)物絨毛。由于可獲得性和成本，優(yōu)選綿羊的絨毛。基于纖維素纖維和絨毛計(jì)，存在于織物中的絨毛量為15%-70%重量。優(yōu)選，同樣以纖維素纖維和絨毛計(jì)，絨毛將為20%-50%。本文所使用的重量也可以依照ASTMD6242-98測(cè)定的基礎(chǔ)重量表達(dá)。雖然織造和非織造織物均在本發(fā)明的范圍內(nèi)，但是優(yōu)選的實(shí)施方案是含粘合劑的非織造織物。優(yōu)選的非織造織物是具有熱塑性粘合劑的高伸縮性填料。通過施加熱活化優(yōu)選的粘合劑。優(yōu)選的粘合劑是纖維形式，即鞘/芯雙組分纖維，其具有聚酯均聚物的芯和共聚酯的鞘，例如一般得自曰本UnitikaCo.(例如以商標(biāo)MELTY⑧銷售)?？墒褂靡话阌糜谠诶w維網(wǎng)中粘合纖維的其它粘合劑，例如熱塑性粉末或纖維。優(yōu)選耐火織物的熱性能溫度為125。C-50(TC。更優(yōu)選為200-400。C。當(dāng)用于本文時(shí)，4吏用同才羊的4義器，利用ProtectiveEnsembleforStructuralFireFighting2000版第6-10部分的NFPA1971標(biāo)準(zhǔn),測(cè)量熱性能溫度。在數(shù)據(jù)獲得模式下操作儀器。將2卡/厘米2/秒(8.38焦耳/厘米2/秒)的熱流量加在織物上，持續(xù)90秒。在該時(shí)間內(nèi)，使用放置在直接與織物的背面(基層)接觸的量熱計(jì)，測(cè)量通過材料的熱量。該量熱計(jì)輕樣么地壓迫試驗(yàn)材料。在90秒結(jié)束時(shí)顯示的量熱計(jì)熱電偶的溫度代表熱性能溫度。該溫度是通過試驗(yàn)樣品轉(zhuǎn)移熱量的正線性函數(shù)，因此可用于比較一種織物和另一種織物的絕熱性能。在阻燃織物的優(yōu)選實(shí)施方案中，進(jìn)一步期望的特性是感覺為柔軟和舒適。描述這樣的舒適的一種方法是其在最小施加負(fù)荷時(shí)的壓縮能力。雖然可按不同的方法測(cè)量該特性，但是在本發(fā)明情況中，按ASTM標(biāo)準(zhǔn)D6571-01，但用17.6磅(8千克)重量、12x12英寸(30.4x30.4厘米)的織物樣品尺寸修正的方法測(cè)量壓縮。本發(fā)明的試驗(yàn)方法涉及在17.6磅(8千克)重量下壓縮樣品6小時(shí)，去除負(fù)荷，允許樣品恢復(fù)10分鐘，然后測(cè)量樣品厚度。該樣品厚度稱為初始樣品厚度，是最終測(cè)定％壓縮后的起始值。按上述測(cè)量初始厚度之后，又立即在17.6磅(8千克)重量下壓縮樣品24小時(shí)，然后測(cè)量帶負(fù)荷和壓縮的樣品厚度。該厚度值稱為最終厚度。根據(jù)這些初始厚度和最終厚度，按以下公式計(jì)算％壓縮%壓縮=[(初始厚度-最終厚度)/初始厚度]x100該試驗(yàn)方法在本文標(biāo)記為j務(wù)改的ASTMD6571-01。試驗(yàn)方法可描述為進(jìn)行6小時(shí)壓縮期和10分鐘恢復(fù)期，以獲得起始條件的樣品，然后其需要24小時(shí)期，以獲得最終的壓縮厚度，由此計(jì)算％壓縮。i人為起始織物樣品涉及織物例如填料，該填料在實(shí)際用于最終材料例如一部分床墊、家具、睡袋、床罩等之前，典型地以巻狀物形式貯藏。例如，當(dāng)按照加利福尼亞州試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)TB603試驗(yàn)時(shí)，作kW,在實(shí)驗(yàn)開始的10分鐘內(nèi)總熱釋放小于25MJ。本發(fā)明的織物可獲得的重要特性是織物被評(píng)價(jià)為柔軟的能力?？衫斫馊彳浂仁侵饔^術(shù)語，因人而異。還有，感覺為乘軟的織物和相反的不柔軟的織物之間沒有明顯的界限。還有，例如用作家具的感覺柔軟的織物當(dāng)作為床墊結(jié)構(gòu)的一部分時(shí)，可能感覺不柔軟。然而，對(duì)于本發(fā)明的目的，當(dāng)依照前述修改的ASTMD6571-01測(cè)量時(shí)，柔軟的織物具有至少40%的壓縮。假如需要較高的熱性能，可增加纖維素和絨毛填料的總基礎(chǔ)重量。假如在阻燃試驗(yàn)期間需要較高的熱性能以及增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)完整性，可能需要將另外的材料加到纖維素纖維和絨毛中。例如，這些材料是耐熱的，包括芳族聚酸胺特別是對(duì)-芳族聚酸胺、聚氮茚、聚苯并咪唑和聚酰亞胺。一般而言，材料以纖維存在。優(yōu)選，耐火織物的密度為0.3-6.0磅/英尺3(5-96千克/米3)，和更優(yōu)選密度為0.3-4.3磅/英尺3(5-70千克/米3)。影響熱性能溫度的耐火織物的另一特性為重量/單位面積，或基礎(chǔ)重量。合適的基礎(chǔ)重量為3-18盎司/碼2(102-610克/米2),和更優(yōu)選4-12盎司/碼2(136-407克/米2)?；A(chǔ)重量可按照ASTMD6242-98測(cè)量。假如將阻燃織物用作填料以及期望另外的持久性或強(qiáng)度，例如通過縫制或使用膠粘劑，可將這樣的織物與另一種織物例如織造或非織造平紋織物接觸和連接。在以下的實(shí)施例中，除非另外說明，所有的份和百分率基于重量，和溫度為攝氏溫度。前面已描述試驗(yàn)測(cè)量法。另外，也在所述的不同時(shí)間期間測(cè)量壓縮。在以下實(shí)施例中，采用以下材^":粘合劑共聚物聚酯鞘/聚酯芯纖維，其具有約12(TC的熔融溫度，4dpf(4.4dtex)的單一長(zhǎng)絲旦數(shù)，和2英寸(51毫米)的平均切割長(zhǎng)度,由SamyangCorporation4是供。耐火材料型號(hào)33APVisil⑧纖維素纖維，具有纖維素得自SateriOy,具有3.5dpf(3.9dtex)的單一長(zhǎng)絲旦數(shù)，2英寸(51毫米)的平均切割長(zhǎng)度。絨毛54S數(shù)字計(jì)數(shù)級(jí)沖洗和梳理的綿羊絨毛，平均切割長(zhǎng)度為2英寸(51毫米)。芳族聚酸胺聚對(duì)苯二曱酰對(duì)苯二胺，由E.I.duPontdeNemoursandCompany以Kevlar970型提供，具有2.25dpf(2.50dtex)的單一長(zhǎng)絲旦數(shù)，2英寸(51毫米)的平均切割長(zhǎng)度。當(dāng)以特定的加熱速度加熱到高溫時(shí)，用于本發(fā)明的纖維保留一部分它們的纖維重量。采用得自特拉華州紐華克的TAInstruments(WatersCorporation的分部)的2950型熱重量分析儀(TGA),測(cè)量該纖維重量。TGA給出樣品重量損失-遞增溫度的掃描。使用TA通用分析程序，可在任何記錄的溫度下測(cè)量百分重量損失。程序特征由以下步驟組成平衡樣品至50。C，將樣品放置在500微升陶瓷杯(PN952018.910)樣品容器內(nèi)，和升高空氣的溫度，通過將熱電偶直接放置在樣品容器口上來測(cè)量，按20。C/分鐘從5(TC升至IOO(TC,采用10ml/分鐘供應(yīng)的空氣。試驗(yàn)方法如下使用TGA屏蔽，TGA在TA系統(tǒng)2900控制器上編程。輸入樣品ID，設(shè)計(jì)所選擇2(TC/分鐘的升溫程序。用儀器的皮重功能稱取空樣品杯皮重。纖維樣品切成約1/16"(0.16厘米)長(zhǎng)度，樣品盤松散地裝填樣品。樣品重量應(yīng)該為120至60mg。TGA具有天平，因此不必預(yù)先測(cè)定精確的重量。所有樣品均不應(yīng)該在盤外。將填入的樣品盤裝在天平金屬絲上，確保熱電偶靠近盤的頂部邊緣但不接觸它。將加熱爐升高至高于盤，TGA開始。一旦程序完成，TGA將自動(dòng)降低加熱爐，取出樣品盤，并置于冷卻模式。然后使用TA系統(tǒng)2900通用分析程序，分析和產(chǎn)生重量損失百分率在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的TGA掃描。第I部分使用將纖維展開和摻混的常規(guī)梳理/滑車機(jī)器(garnetmachines)和交叉鋪網(wǎng)機(jī)，將表1所述填料形式的織物摻混。使用通風(fēng)烘箱熱固著織物，然后在室溫下冷卻。對(duì)于織物樣品A至E中的每一個(gè)和對(duì)于樣品F，沒有將織物樣品裝在儀器中，記錄了10個(gè)不同的測(cè)量數(shù)據(jù)。計(jì)算平均&出重量和平均熱性能溫度。另外也計(jì)算基礎(chǔ)重量和熱性能溫度兩者的95%置信限。數(shù)值見表l中所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(2)%絨毛僅基于絨毛和纖維素計(jì)。(3)所有樣品(除標(biāo)記為F的樣品無織物外)包括以總樣品基礎(chǔ)重量計(jì)，占20%的粘合性纖維。(4)密度為盎司/英尺3(克/厘米3)，通過ASTMD6242-98測(cè)量。(5)溫度為。C根據(jù)表l,可得到以下觀察結(jié)論(a)對(duì)于樣品F,即無織物存在進(jìn)行的熱性能溫度測(cè)量。溫度比無纖維素的樣品E(即僅含絨毛和粘合劑)的更低(b)將樣品A至E與由"混合規(guī)則"計(jì)算的期望熱性能溫度對(duì)比，認(rèn)為該"混合規(guī)則"預(yù)測(cè)絨4V纖維素織物的熱性能溫度應(yīng)該=絨毛的重量百分比x絨毛的熱性能溫度+纖維素的重量百分比x纖維素的熱性能溫度。圖1顯示基于存在于織物中的絨毛和纖維素計(jì)，隨著絨毛的百分比增加，按"混合規(guī)則"的熱性能溫度得到預(yù)想不到的改善。織物樣品的標(biāo)稱基礎(chǔ)重量為5盎司/碼2(169克/米2),織物重量的20%是粘合劑。第n部分表2包含依照上述修改的ASTMD6571-01獲得的％壓縮數(shù)據(jù)樣品中有兩個(gè)不包含芳族聚酸胺，它們各自在表2結(jié)束時(shí)鑒別。樣品A和D與第I部分的樣品A和D相同。厚度值以英寸(厘米)表示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>樣品A為80%纖維素和20%粘合劑(即0%絨毛)。樣品D為40%絨毛、40%纖維素和20%粘合劑(即基于絨毛和纖維素計(jì)，絨毛占50%)樣品G為40%纖維素、20%粘合劑和40%芳族聚酸胺(即0%絨毛)樣品H為29%絨毛、29%纖維素、13%粘合劑和29%芳族聚酸胺(即基于絨毛和纖維素計(jì)，絨毛占50%)樣品A(不包含絨毛或芳族聚酸胺)和樣品H(不包含絨毛但包含芳族聚酸胺)沒達(dá)到至少40%的最小壓縮樣品D(包含絨毛但不包含芳族聚酸胺)和樣品H(包含絨毛和芳族聚酸胺兩者)具有50%的壓縮。權(quán)利要求1.一種阻燃織物，所述織物包含(a)含纖維素的纖維，所述纖維當(dāng)在空氣中以20℃/分鐘的速度加熱到700℃時(shí)，其重量保留至少10％，和(b)絨毛，其中基于(a)和(b)計(jì)，(b)以15％-70％重量存在。2.權(quán)利要求1的織物，其中基于纖維素纖維和絨毛計(jì)，絨毛以15%-70%重量存在。3.權(quán)利要求1的織物，所述織物具有125。C-50(TC的熱性能溫度。4.權(quán)利要求3的織物，所述織物具有200'C-40(TC的熱性能溫度。5.權(quán)利要求1的織物，所述織物依照修改的ASTMD6571-01，在24小時(shí)測(cè)得壓縮至少40%。6.權(quán)利要求l的織物，其中所述含纖維素的纖維含有硅酸。7.權(quán)利要求1的織物，所述織物的密度為0.3-6.0磅/英尺3(5-96千克/米3)。8.權(quán)利要求1的織物，所述織物的&出重量為3-18盎司/碼2(102-610克/碼2)。9.權(quán)利要求9的織物，所述織物的&出重量為4-12盎司/碼2(136-407克/碼2)。10.權(quán)利要求1的織物，當(dāng)根據(jù)加利福尼亞州試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)TB603對(duì)床墊進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)持續(xù)30分鐘期間，產(chǎn)生的熱釋放峰速率小于200kw，且在實(shí)驗(yàn)開始的IO分鐘內(nèi)，總熱釋放小于20MJ。11.權(quán)利要求l的織物，所述織物還含有耐熱纖維。12.權(quán)利要求11的織物，其中所迷耐熱纖維是芳族聚酸胺、聚氮茚、聚苯并咪唑或聚酰亞胺。13.權(quán)利要求12的織物，其中所述芳族聚酸胺是聚對(duì)苯二曱酰對(duì)苯二胺。14.權(quán)利要求l的織物，所述織物作為填料存在于制備物品中。15.權(quán)利要求l的織物，所述織物存在于床墊中。16.權(quán)利要求l的織物，所述織物存在于家具中。17.—種連接阻燃織物與另外的織物的方法，所述方法包括(a)直接或通過膠粘劑將阻燃織物與另外的織物接觸；(b)連接兩種織物，其中所述阻燃織物如權(quán)利要求1定義。18.權(quán)利要求17的方法，其中所述連接通過縫制進(jìn)行。全文摘要例如在床墊和家具用作填料的阻燃織物，該織物包含纖維素纖維(當(dāng)在空氣中以20℃/分鐘的速度加熱到700℃時(shí)，其重量保留至少10％)和動(dòng)物絨毛。文檔編號(hào)D04H1/42GK101155954SQ200680010995公開日2008年4月2日申請(qǐng)日期2006年1月20日優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日發(fā)明者W·F·克諾夫,W·R·哈爾三世申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司