隔火性織物的制作方法

專利名稱：隔火性織物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適合于隔熱和隔火性的防護織物的結構和制造。更具體地說，是將織物作為熱源和任何可燃材料之間的阻隔層，以此來防止可燃材料的燃燒。
迄今已經研制出各種類型的防護織物，它們可應用在那些遇熱和/或火焰不會燃燒的織物覆蓋制品(如家俱裝飾制品或辦公室用的壁板)中。例如，在外包裝飾布的飛機座位中，一般在外層的裝飾織物與可燃的泡沫軟墊內層之間放一隔熱的防護織物以在火災事件中延緩或阻止墊子燃燒。值得注意的例子是Parker等人的美國專利No.4463465公開了一種由芳族酰胺類織物為基材和鋁箔層為外層所構成的隔火性織物。但是使用鋁箔層就產生了一些缺點，如織物僅有有限的透氣性以及減少了外包裝飾品所具有的軟墊的特性。
Cheetham等人的美國專利No.4509559中公開了一種典型的用于輸送易燃液體軟管的防護覆蓋層用的阻燃織物。這種織物的最里層是一種熱發泡材料，中間層為一種浸有三水合氧化鋁的織物以及最外層是拋光的金屬外層。這種織物是阻燃的，但它具有有限的柔順性和可成型性。這就使它在許多情況中不適于應用，如作為家俱覆蓋飾物。
Barrall等人的美國專利No.4569878中公開了一種作辦公用隔板的阻燃層壓材料，該層壓材料包括一系列機織的和非織造的合成材料和玻璃纖維層并用由金屬氧化物、硅酸鈣和磷酸組成的發泡組合物將各層粘合在一起。這種織物也具有有限的柔順性和透氣性。
用作火焰阻隔層的阻燃織物的另一種生產技術是用阻燃化合物對織物進行涂層。典型的例子是水合無機物為基礎的一類化合物，如水合氧化鋁、水合氧化鎂、氯氧化鎂、水合硼酸鋅和水合硼酸鈣。但是這種類型的涂層，在織物的纖維間留下了空隙。這些空間或空隙會允許熱氣和/或火焰穿透并引燃里層的可燃材料。
本發明提供一種阻燃的隔火性織物，該織物耐高溫火焰、質輕、可透氣、并且具有好的可整貼性和柔順性。本發明的織物包括由包芯紗構成的耐火紡織物基材和涂敷在紡織物基材的表面上的發泡涂層。該包芯紗由玻璃纖維這樣的耐火絲為芯和短纖維為外包層所組成。受到熱的作用時，發泡涂層會膨脹并形成一層絕緣的碳，這些碳可填滿紗線之間的空隙，起熄火作用，因而使織物基材能耐熔或耐燃。該涂層在正常使用時不會對織物的柔順性和透氣性產生不良的影響，且織物基材也很容易地貼合在里層的可燃材料上。
對本發明的一些特征和優點已作過敘述，其余的特征和優點將在對附圖作說明時敘述，附圖中

圖1是根據本發明所述的具有發泡涂層的部分阻燃織物的細節的等軸投影放大示意圖，圖中附有紡織物的斷層以更清晰地顯示出織物的結構。
圖2是和圖1相類似的表示出細節的等軸投影放大示意圖，但圖2中阻燃織物的一個表面上有發泡涂層而另一表面上有反光漆涂料。
圖3是圖1中所示的、夾于家俱裝飾織物外層和可燃的泡沫墊里層之間的阻燃織物的表示出細節的等軸投影放大示意圖。
圖4是圖2中所示的、夾于家俱裝飾織物外層和可燃的泡沫墊里層之間的阻燃織物的表示出細節的等軸投影放大示意圖。
本發明將參照附圖在下文中作更充分的說明，其中也列舉了本發明擇優的具體實施方案。但是，本發明可體現在許多不同的方式中，因而本發明不應被理解為局限于這里所列之具體實施方案。反之，申請者提供這些具體實施方案以使本說明書更詳盡和完整，并能將本發明的范圍充分的展示給熟練的專業人員。
如圖1所示，本發明的隔火性阻燃織物10是由一個由紗線15制成的紡織物基材11和在織物基材11的一個表面上的發泡涂層20所組成。如圖3所示，可將阻燃織物10放置在可燃的里層35與裝飾織物外層40之間作為隔火層使用。該阻燃織物上的發泡涂料層20最好與外層40相連接并且面向火源。
紡織物基材11是耐火的，而且在遇火時至少有些部分是不會受損傷的，這樣織物基材11成為發泡涂層20的底面或支承物。織物基材11可以是各種織物結構中的任何一種，如針織物、機織織物、非織造物、編織織物、經編織物以及稀松的增強纖維網結構。其中以針織結構較為理想，這是因為此種結構舒適和價廉并且這種結構具有優良的柔順性和整貼性，而且這種結構由于其固有的多孔性使其可透氣。
這些織物的紗線15是包芯紗結構，作為這種產品的例子已在1989年3月3日遞交的、共同未決且已轉讓給本申請人的美國專利申請318239中敘述過。一種尤為適合的包芯紗結構是由一個占包芯紗總重量的20至40%的絲芯和一個占包芯紗總重量的80至60%的短纖維的外皮層所組成。作絲芯用的纖維有玻璃纖維、聚苯并咪唑纖維、聚亞酰胺纖維、聚芳烯烴纖維、各種金屬纖維、聚對苯二甲酰對苯二胺纖維(Kevlar)、聚間苯二甲酰間苯二胺纖維(Nomex)以及碳纖維和可碳化的化合物的纖維。紗芯也可以是這些纖維的混合物或多芯結構。其中以玻璃纖維較為理想，這是因為它的價廉和耐燃性。包覆著絲芯的短切纖維可以是天然的或者合成材料，如棉纖維、聚酯纖維、粘膠纖維、羊毛、錦綸纖維、腈綸纖維、改性腈綸纖維、聚醋酯纖維或者這些纖維的混合物。
參照圖1，該圖表示出了具有針織結構的紡織物基材11。針織結構特征在于紗線15的線圈是相互串套的。紗線系統可以是由單根紗線組成(即緯編)或者可由紗線組合體組成(即經編)。如圖1所示，紗線的線圈15是由一根緯線構成并貫穿織物緯向。這種結構是多孔和可透氣的。
本發明的隔火性阻燃織物是將發泡涂層20涂敷在紡織物基材11的表面上而制得的。這種發泡涂層最好是以輕質的并有多孔性泡沫的形式加工或用一般的涂層技術如刮刀涂層器、輥式涂層器、噴涂、上軋、轉移涂層或網印等方法進行涂層。各種發泡化合物已為大家所熟悉，一類特別合適的發泡化合物是由一種碳源物(即碳化作用物)、一種催化劑和一種非可燃氣體源(即起泡劑或吹泡劑)所組成。作為碳化作用物的典型例子有碳水化合物、蛋白質或多元醇，如淀粉、酪蛋白或季戊四醇。遇火時，催化劑使得碳化作用物膨脹和焦化。作為催化劑的典型例子為無機酸，如硼酸、磷酸或硫酸，或者在分解時可生成無機酸的那些化合物，如磷酸氫銨或磷酸氫二銨、三聚氰氨和尿素。用來使發泡涂層起泡的非可燃氣體源可以由催化劑提供，例如三聚氰氨用作催化劑，或者也可以用那些遇火時能產生氣體(如氨、二氧化碳、氯化氫)的一類化合物。一些特定應用的涂層中，發泡組合物也可混有粘結劑、增稠劑及類似物起輔助作用。此外也可加入常用的阻燃填充料如氧化鋁的三水合物、硅酸鹽、高嶺土、石膏和水合粘土。
在日常使用中，本發明的隔火性織物是輕質、柔順和可透氣的，這是由于所用的涂層是一種多孔的泡沫膜而不是非多孔膜，從而造成它們的多孔性的結果。織物的多孔性和透氣性是用織物的“透氣率”的術語來表示。透氣率是根據紡織物透氣率的ASTM標準測試方法D737測定的。該方法是調節通過已知面積的織物的流速以保證在測試面積的織物兩個表面間有一規定的壓力差，根據這個流速即可測得該織物的透氣率。據此，假如用一口徑為4mm經校正的細管，空氣以每分鐘3.73立方英尺的速率通過此管吹出，本發明的涂層織物具有每分鐘約1至300立方英尺的透氣率，一般的是在每分鐘約2至80立方英尺，較好的是在每分鐘約10至30立方英尺。
這種隔火性織物尤其適合用作家俱裝飾品中的隔火層，這是由于這種織物隔火層很容易地與制品的形狀相貼合，并且它的優良的透氣性不會有損于外層裝飾織物的應有的美感。尤其是隔火性織物的透氣率保證了舒適所需要的良好的空氣循環。當隔火層用于座位的軟墊制品中時，隔火性織物的透氣率就特別重要。因為當墊子受到壓縮時隔火性織物的透氣性可讓空氣自由地從墊子中跑出。這樣織物就可避免硬的不舒適的“氣球”效應，后者是大多數按照先有工藝所制得的不透氣的隔火性織物的特點。
但是，當本發明的隔火性織物遇高溫和/或火焰時，發泡化合物會發生反應和膨脹碳化，這種碳可以堵塞化合物本身的孔隙或填塞紗線間的孔隙。這種碳基本上是不可燃的并具有蜂窩狀的結構特征。從而碳也相當于隔火層并限制了火焰或熱氣體透過織物去點燃里層可燃材料。包芯紗也對織物的阻燃性質起作用。遇火時阻燃的芯絲仍保持不變，它與外包層纖維碳化的殘余物一起為發泡涂層提供了一個網格或支承結構。
如圖2所示，一種反光漆涂料30也可涂敷在有發泡涂層20的隔火性織物的另一個表面上。這一層是用來反射掉里層可燃材料的輻射熱。另外這一層也不對隔火性織物的透氣性和柔順性產生明顯的影響。反光漆涂料30最好是金屬涂料，它含有片狀金屬顏料和耐燃的粘合劑。具有良好的金屬懸浮性質和良好的反射性質的片狀金屬顏料是較為理想的。具有高反射性的片狀金屬顏料的典型例子有鋁、黃銅、銅、金、鎳和銀。其中較理想的是鋁，這是因為鋁的價格便宜。作為片狀鋁，典型的例子是由弗吉尼亞州，Richmond的Reynolod金屬公司提供的LSB-547LeafingAlumiuumFlake。理想的耐燃粘合劑是硅酮醇酸樹脂，其中合適的商品是新澤西州，Hightstown的Spencer-Kellogg公司出售的Kelsol3970改性硅酮醇酸樹脂。遇火時這種樹脂是這樣反應的，即顏料中的片狀金屬緊密地與基材粘合，并且它們彼此也緊密地粘合在一起。如果希望用水來調節涂料的粘度，可加入氨水溶液來改善粘合劑與水之間的可混合性。
合適的反光金屬涂料還有新澤西州的包括SouthPlain-field在內的三大工業的Tempil分部出售的Pyromark2500和Pyromark800鋁涂材以及Princeton的SolarEnergy公司出售的Lo-Mit-l鋁涂料。反光漆涂料30可按常規技術涂敷，并在高溫下長時間干燥以改善此涂料對織物層的粘合性。為保證反光漆涂料對織物層的粘合具有最大的耐磨性，一般約在300°F下干燥60秒是最佳的。
本發明的隔火性織物特別適于作為一隔火層用在家俱制品和辦公用的建筑材料中如護墻材料、壁板、辦公用隔板、頂逢板、地板面材料等類似物，臥室制品如褥墊和枕套、褥墊和枕頭的罩、裝飾用布、蓬帳布、椅布、野外防火屏障和睡袋罩。這種織物質輕、可透氣和柔韌并且易于造型，這樣當織物包覆在奇特形狀的家俱制品和建筑材料上時就能很好地成型。
在操作中，發泡涂層20是以泡沫狀或起泡而使用的，并用上述的常規涂層技術將它涂敷在紡織物基材上。涂層用量約為每平方碼織物約0.25至20盎司(干的)，較理想的是每平方碼為2.0至3.5盎司(干)。然后將已涂層的基材干燥并焙烘涂層。涂有或未涂有反光漆涂料30的已涂層基材和裝飾表面織物或家俱裝飾織物層40可用常用的粘合劑或者用發泡涂層本身的粘結性和粘合劑特性將它們粘合在一起。在后者粘合技術中，發泡涂層僅是部分地焙烘因而涂層是粘性的，然后在壓力下將基材和家俱裝飾織物層40熔融粘合在在一起，繼之以使發泡涂層在低溫下完全焙烘。可以把可燃的里層35如泡沫材料層、非織造織物棉絮層、填充用纖維層或羽毛層放于不涂有發泡涂層的織物基材的那個面上，可燃層35用常規的粘合劑粘合在一起。
這樣如圖3中所示，此織物可用作家俱裝飾制品的隔火層，其中織物10放在可燃的里層如聚氨酯泡沫層和家俱裝飾織物層40之間，織物上的發泡涂層面向火源而背向可燃層35。如圖4中所示，涂有發泡涂層20和與可燃層35相連接的反光漆涂料30的織物也可用作可燃層35與家俱裝飾織物層40之間的隔火層。
下面的實施例中列舉了一些涂層織物的例子，它們被認為是本發明的解釋例子。應該清楚本發明并不受這些實施例的具體細節的限制。
實施例由玻璃纖維絲芯和棉短纖維外包層組成的包芯紗用常規技術制得針織織物。對這些織物進行發泡涂層并且在實施例2中還用反光漆涂料對織物進行涂層。涂層后，將聚氨酯泡沫襯墊以背向發泡涂層方式與泡沫層/基材界面固定在一起。這些織物與由未涂層的由玻璃纖維/棉纖維包芯紗制成的標準針織織物進行比較。測試方法是將涂有發泡涂層的織物緊靠近本生燈的火焰，在1200°F下作用2.5分鐘。樣品用目測法來估算對聚氨酯泡沫襯墊里層的損害程度。
實施例1一包芯紗的針織織物用含下列組份的發泡涂層劑作涂層加工%(重量)盎司/平方碼干固體織物偏氯乙烯/丙烯酸乳膠26.691.750十二烷基硫酸鈉起泡劑0.760.050磺基琥珀酰亞胺酸正十八酯鈉鹽0.040.003三聚氰胺發泡劑2.200.144
季戊四醇碳化化合物4.580.300五氧化二磷阻燃劑13.720.900瓜耳樹膠增稠劑0.920.060水51.09-將此涂層組合物放入混合器中并在高速下混合以使其發泡。隨后將此泡沫比為2.5至1的已發泡的涂層組合物涂敷在織物的一個表面上并加熱干燥之。織物上經干燥的涂層，每平方碼含有3.2盎司的干固體量。
實施例2將實施例1的已有發泡組合物涂層的織物在其另一面涂上0.5盎司/平方碼(干固體重量)的組成如下的反光漆涂料%(重量)盎司/平方碼干固體織物水相容的漂浮片狀鋁170.085可縮減水的硅酮醇酸樹脂340.170氨水70.035水42-標準織物造成里層泡沫墊有較大的損害，而實施例1和2的織物對直接在火焰上方的泡沫襯墊造成輕微的碳化現象。另外實施例1和2的織物仍有好的強度和柔順性。
在附圖和說明書中，列舉了本發明的一些擇優的具體實施方案，盡管也使用了專門的術語。但這些實例僅是作為一般性的說明，其目的不是限制本發明。
權利要求
1.一種適宜用作隔火層的阻燃織物，其特征在于一種包芯紗制成的耐火紡織物基材，所述的紗包含一種阻燃絲的芯絲和一種短纖維的外包層，和一種涂敷在所述的紡織物基材的一個表面上的發泡涂層。
2.一種根據權利要求1中所述的阻燃織物，其中發泡涂層是由一種碳化的化合物、一種催化劑和一種非可燃氣體源組成的。
3.一種根據權利要求1中所述的阻燃織物，其中發泡涂層是起泡的并以每平方碼約0.2至20盎司的量使用。
4.一種根據權利要求3中所述的阻燃織物，其中發泡涂層具有約每分鐘1至300立方英尺的透氣率。
5.一種根據權利要求4中所述的阻燃織物，其中發泡涂層具有約每分鐘2至80立方英尺的透氣率。
6.一種根據權利要求5中所述的阻燃織物，其中發泡涂層具有約每分鐘10至30立方英尺的透氣率。
7.一種根據權利要求1中所述的阻燃織物，其中所述的芯絲是玻璃纖維，所述的外包層的短纖維可從棉纖維、聚酯纖維、粘膠纖維、羊毛、錦綸纖維、腈綸纖維、改性腈綸纖維、醋酯纖維和它們的混合物的一組纖維中選取。
8.一種根據權利要求1中所述的阻燃織物，其中紡織物基材是針織結構的織物。
9.一種根據權利要求1中所述的阻燃織物，其中紡織物基材是機織結構的織物。
10.一種根據權利要求1中所述的阻燃織物，其中反光的耐火漆涂料涂敷在所述織物的另一個表面上。
11.一種根據權利要求10中所述的阻燃織物，其中所述的反光漆涂料是一種反光金屬涂料。
12.一種根據權利要求11中所述的阻燃織物，其中所述的反光金屬涂料是由片狀金屬顏料和一種耐火的硅酮醇酸樹脂粘合劑組成。
13.一種包含有權利要求1中阻燃織物的制品，所述的制品可以是家俱裝飾制品、辦公用建筑材料、臥室用制品、裝飾用布、帳蓬、帆布蓬、野外防火屏障和睡袋罩。
全文摘要
一種適用于作隔火層的阻燃織物，該織物是包含一種由包芯紗制成的耐火的紡織物基材，該包芯紗是由阻燃的絲芯和短纖維外包層組成的，和一種涂敷在紡織物基材一個表面上的發泡涂層。在一般使用時，織物是柔軟的和可成型的并具有良好的透氣性。但是遇高溫和或火焰時，發泡涂層發生反應和膨脹至使形成可以封閉織物的空間和孔隙的焦炭，從而可阻止火焰或熱氣體透過。
文檔編號D06M101/16GK1046122SQ9010188
公開日1990年10月17日 申請日期1990年4月4日 優先權日1989年4月4日
發明者托馬斯·沃倫·托爾伯特, 帕梅拉·約翰遜·雅各, 杰弗里·斯科特·杜根, 詹姆斯·伊斯頓·亨德里克斯 申請人:彈簧實業有限公司