阻燃性纖維素無紡布的製作方法

2023-06-11 06:34:11

專利名稱：阻燃性纖維素無紡布的製作方法
技術領域：
一般而言，本發明涉及水刺法阻燃性無紡布。更具體而言，本發明涉及纖維素阻燃性織物，其包括自熄性纖維，從而使依照技術公告(technical bulletin)604進行燃燒的織物重量損失總百分數最小化。
背景技術：
三十多年以前，由消費者產品安全委員會(the Consumer ProductSafety Commission)於16C.F.R.§1632下制定了可燃性標準。這些標準提出了床墊的可燃性要求以在暴露在發煙燃燒的香菸中時阻止引燃。然而，聯邦法規編碼(the Code of Federal Regulations)並未提出對於阻止床墊在暴露在例如由火柴、打火機及蠟燭產生的小的明火中時被引燃的需要。
技術進步已證明使床墊以及床上用品組件具有明顯更優的可燃性保護。依照這些進步，加利福尼亞立法機關責令消費者產品安全委員會建立修訂的標準集，以保護床墊及床上用品通過明火引燃測試。加利福尼亞立法機關還命令該修訂的標準集於2004年1月1日生效，稱作Assembly Bill 603(AB 603)。
阻燃性人造纖維是現有技術中已知的。此外，阻燃性纖維已用於製造床上用品應用中的無紡布。無紡布適合於廣泛的應用領域，這些織物與傳統紡織品相比，所制織物的功效具有明顯更經濟的優勢。然而，在比較織物特性，特別是在多用途的應用領域中的表面磨蝕性、起球性以及在耐久性方面時，無紡布通常處於不利地位。開發的水刺法織物具有改進的特性，這是織物中的纖維或長絲的纏結而提供改進的織物完整性的結果。在纏結之後，可通過使用粘合劑組合物和/或通過纏結的纖維基質的熱穩定化作用而進一步提高織物耐久性。
這裡將Evans的第3,485,706號美國專利併入本申請作為參考，其公開了用於實現無紡布水刺作用的方法。最近，發展了水刺法技術，其通過在三維圖象傳輸裝置上實現水刺作用，而影響纏結的織物圖象或圖案。這些三維圖象傳輸裝置由5,098,764號美國專利公開，這裡將其併入本發明作為參考，這些三維圖象傳輸裝置適用於提供具有提高的物理性質以及美學上舒適的外觀的織物。
目前，無紡布有利地用於製造阻燃性織物，如Kent等人的第6,489,256號美國專利所述，這裡將其併入本發明作為參考。用於此類用途的無紡布通常由針刺法纏結及結合，該針刺法有時稱作針刺制氈法，該方法需要插入及抽出倒刺針通過織物網結構。此類加工使纖維結構壓實結合，並使其具體完整性，倒刺針必然剪切大量的組件纖維，並且非期望地在纖維結構中產生穿孔。針刺法還會損害所得織物的強度，需要織物具有相對更高的基重以具有足夠的強度。
存在對於更加成本有效的阻燃性無紡布的需求，其是成本有效的、柔軟的、耐久的並適合於各種不同的最終應用領域，包括但不局限於床上用品組件，如床墊構件、床墊襯墊、床墊褥罩織物、縫起來的床罩、床罩、棉被、床單、羽絨被、枕頭罩以及其他家庭用途、保護服應用、室內裝飾及工業最終用途。

發明內容
本發明涉及水刺法阻燃性無紡布。更具體而言，本發明涉及纖維素阻燃性織物，其包括自熄性纖維，從而使依照技術公告604進行燃燒的織物重量損失總百分數最小化。
由於織物的柔軟性和耐久性，將天然纖維織物用於床上用品構件中是理想的；然而諸如纖維素的天然纖維極易燃，因此缺乏提供床上用品構件通常要求的適當可燃性保護的能力。依照本發明，將少量自熄性纖維，如變性聚丙烯腈纖維，混入天然纖維，並實施水刺法以形成複合無紡布，其是柔軟的、阻燃的，適合於床上用品，並且在依照技術公告604進行測試時具有最少量的質量損失，這是用於測量填充的床上用品的耐明火性的技術標準。
預期本發明的纖維素織物可為單層或可包含附加層，其中所述附加層可選自非紡織品、紡織品和/或支撐層，如稀鬆窗簾用布。
此外，可在有小孔的表面上對無紡布實施水刺法，該表面包括但不局限於三維圖象傳輸裝置、凸起的篩子(embossed screen)、三維刨光的帶狀物或多孔鼓輪，合適地進一步提高特別的最終用途的織物的美學品質。
本發明的其他特徵及優點可以容易地由下文、附圖以及所附權利要求中得出。


圖1所示為依照本發明用於製造阻燃性無紡布的裝置的示意圖；圖2所示為本發明的織物樣品以及對比樣品的照片；及圖3所示為圖2中所示樣品得出的數據。
具體實施例方式
本發明容易以不同的形式加以改變，如附圖中所示以及下文中所述，一個優選的具體實施方案應理解為將本發明所公開的內容看作本發明的一個實例，而不應將本發明限制於所述的特定具體實施方案。
本發明的阻燃性無紡布是成本有效的、柔軟的、耐久的並適合於各種不同的床上用品，包括但不局限於床墊構件、床墊罩、縫起來的床罩、床罩、棉被、床單、羽絨被、枕頭、枕頭罩，除其他家庭用途以外還包括保護服應用及工業最終用途。
這裡將Evans的第3,485,706號美國專利併入本申請作為參考，其公開了用於對無紡布實施水刺作用的方法。根據圖1，其中所示為用於實施本發明方法以形成阻燃性纖維素無紡布的裝置。該纖維素及變性聚丙烯腈纖維構件可被梳理，並任選交叉重疊以形成前體網狀物，標記為P，利用液壓能量使其結合在一起，以形成無紡布。
任選在有小孔的表面上對前體網狀物實施進一步纏結，該表面包括但不局限於三維圖象傳輸裝置、凸起的篩子、三維刨光的帶狀物或多孔鼓輪，合適地進一步提高特別的最終用途的織物的美學品質。
在本發明的範疇內，將額外的阻燃性纖維引入前體網狀物中，這些纖維包括但不局限於三聚氰胺纖維、酚醛纖維，如American Kynol公司的KynolTM纖維，預氧化的聚丙烯腈纖維，如R.K.Textiles CompositeFibres有限公司的註冊商標名為Panox的纖維。
圖1還示出水刺裝置，該裝置包括帶狀物12的形式的形成小孔的表面，於其上設置前體網狀物P，以利用紡絲箱14進行纏結或預纏結。
圖1的纏結裝置可任選包括形成圖象及圖案的鼓輪18，其包括用於使輕度纏結的前體網狀物形成圖象及圖案的三維圖象傳輸裝置。該圖象傳輸裝置包括可移動的形成圖象的表面，該表面相對於多個纏結紡絲箱22移動，其與由圖象傳輸裝置的形成圖象的表面確定的三維元件協同作用以形成所制織物的圖象及圖案。
還預期將一個或更多個補充層加入本發明的織物，其中這些層可包括紡粘織物。一般而言，連續的長絲前體網狀物的形成包括「紡粘」過程。紡粘過程包括供應熔化的聚合物，然後在壓力下將其擠壓通過稱作噴絲板或塑模的板中的許多小孔。對所得連續的長絲淬火，並利用一些方法進行拉伸，如狹槽拉伸系統(slot draw systems)、衰減噴槍(attenuatorguns)或Godet輥。在移動的有小孔的表面上，如絲網傳輸帶上，收集連續的長絲作為鬆散的網狀物。若使用多於一個噴絲板即將達到形成多層織物的目的，在以前形成的網狀物的最上層表面上收集後序的網狀物。此外，添加連續的長絲織物可包括由具有納米纖維細度單位的長絲形成的織物，如第5,678,379號及第6,114,017號美國專利所教導，這裡將它們併入本發明作為參考。此外，連續的長絲織物可由傳統長絲及納米纖維細度單位的長絲的混合物形成。
預期將熔噴層引入本發明的無紡布。熔噴過程是與紡粘過程相關的手段，其用於形成無紡布層。此外，在壓力下擠壓熔化的聚合物通過噴絲板或塑模中的小孔。高速空氣衝擊長絲並攜帶長絲離開塑模。該步驟的能量使所形成的長絲的直徑大幅減小，並發生斷裂，從而製成有限長度的微纖維。這不同於維持長絲連續性的紡粘過程。形成單層或多層織物的過程是連續的，即該方法步驟不間斷地從擠出長絲以形成第一層直至將粘結的網狀物纏繞成卷。用於製造此類織物的方法如第4,041,203號美國專利所述。熔噴過程以及熔噴微纖維的橫截面剖面不是實施本發明的關鍵性限制。
依照本發明，實施過水刺法的阻燃性織物可包括薄膜層。由熱塑性聚合物形成的適合作為堅固且耐久的載體基底層的有限厚度的薄膜的製造方法是公知的技術。熱塑性聚合物薄膜，可通過將一定量熔化的聚合物分散進入具有所期望的最終產品的尺寸的模具中形成而稱作流延薄膜，或者可通過連續擠壓熔化的聚合物通過塑模形成而稱作擠塑薄膜。擠出的熱塑性聚合物薄膜可形成從而將該薄膜冷卻然後纏繞成完整的材料，或直接分配到第二基底材料上以形成具有基底及薄膜層的特性的複合材料。
擠出的薄膜可依照以下代表性的直接擠壓薄膜過程而形成。混合及配料儲存器包括至少一個熱塑性聚合物碎片的料鬥式裝載機以及任選的一個熱塑性載體樹脂中的製成粒狀的添加劑的料鬥式裝載機，送入不同速度的推進加料器。不同速度的推進加料器將預定量的聚合物碎片及添加劑顆粒輸送至混合進料鬥中。該混合進料鬥包括混合螺旋槳以提高混合物的均勻性。諸如所述的基本容量系統是將添加劑精確地混入熱塑性聚合物中的最低要求。將聚合物碎片及添加劑顆粒混合物送入多區段擠出機中。在混合併從該多區段擠出機擠出後，輸送該聚合物混合物經加熱的聚合物管道通過過濾網更換器，其中使用具有不同篩孔的破料板以保留固體或半熔化的聚合物碎片以及其他肉眼可見的碎屑。然後將混合的聚合物送入熔體泵，然後送入結合段。該結合段可容納待擠壓的多個薄膜層，薄膜層可具有相同的組成，或由如上所述的不同系統送入。結合段與位於上方方向上的擠出塑模相連，從而使熔化的薄膜擠出物放置在壓料輥與澆注輥(cast roll)之間的擠壓間隙處。
此外，透氣性薄膜可與所述的連續長絲疊層聯合使用。如第6,191,211號美國專利所教導的整體薄膜以及如第6,264,864號美國專利所教導的微孔薄膜具有形成該透氣性薄膜的原理，這裡將它們併入本發明作為參考。
形成織物之後，可對纖維素阻燃性織物實施一種或多種不同的後期纏結處理。這些處理可包括使用聚合物粘合劑組合物、機械壓制、使用或引入提高性能的添加劑、靜電組合物，以及類似的過程。
依照本發明，代表性的樣品包括60％的扯樣長度Tencellyocell纖維，Tencel是Courtauds Fibres(Holdings)有限公司的註冊商標，以及40％的PBX變性聚丙烯腈纖維，PBX是Kaneka公司的註冊商標，其基重約為2.0oz/yd2。無紡布優選包含65/35混合物，更優選為70/30混合物，從而最優化成本有效性，仍提供期望的性能。然後，通過水刺法使纖維混合物壓實結合成複合阻燃性無紡布，並依照技術公告604進行測試以確定織物暴露於明火時的重量損失。
利用「縫合(sewn in)」結構及「袋中袋(bag in bag)」結構實施燃燒測試。「縫合」結構是一種分層結構，其中兩層纖維素阻燃性織物位於兩個外殼層之間。將分層結構沿四條邊中的三條縫合，將填充用纖維裝入最內層纖維素阻燃性織物層內，然後縫合第四條邊。「袋中袋」結構利用由纖維素阻燃性織物製成的裝有填充用纖維的口袋，並縫合封閉。然後將纖維素阻燃性織物袋插入外殼袋中，其中將封裝了纖維素阻燃性織物的外殼袋縫合封閉。
若利用「縫合」結構進行測試(參見圖2，6a)，360秒之後本發明織物的基重損失優選為0.5％至5％，更優選為1％至4％。若利用「袋中袋」結構進行測試(參見圖2，6b)，360秒之後本發明織物的基重損失優選為3％至15％，更優選為6％至12％。
圖3所示為前述織物的物理測試結果，以及圖2中所示對比試樣的測試結果。
由上所述可以看出，在不背離本發明新概念的真正精神及範圍的情況下，可進行許多改變及變化。此處所述特定的具體實施方案不應理解或推斷為對本發明的限制。所公開的內容意味著由所附權利要求書覆蓋所有這些改變，其均落入權利要求書的範圍內。
權利要求
1.阻燃性纖維素無紡布，其包括至少30％的自熄性纖維，其中依照技術公告604進行測試時，360秒之後所述纖維的基重損失不大於15％。
2.形成三維圖象的阻燃性纖維素無紡布，其包括至少30％的自熄性纖維，其中依照技術公告604進行測試時，360秒之後所述纖維的基重損失不大於15％。
3.根據權利要求1所述的阻燃性纖維素無紡布，其中所述纖維具有多於一層。
4.阻燃性纖維素床上用品，其包括至少30％的自熄性纖維，其中依照技術公告604進行測試時，360秒之後所述纖維的基重損失不大於15％。
全文摘要
本發明涉及水刺法阻燃性無紡布，更具體而言，本發明涉及纖維素阻燃性織物，其包括自熄性纖維，從而使依照技術公告604進行燃燒的織物重量損失總百分數最小化。由於織物的柔軟性和耐久性，將天然纖維織物用於床上用品構件中是理想的；然而諸如纖維素的天然纖維極易燃，因此缺乏提供床上用品構件通常要求的適當可燃性保護的能力。依照本發明，將少量自熄性纖維，如變性聚丙烯腈纖維，混入天然纖維，並實施水刺法以形成複合無紡布，其是柔軟的、阻燃的，適合於床上用品。
文檔編號D04H3/00GK1946892SQ200580012206
公開日2007年4月11日 申請日期2005年2月8日 優先權日2004年2月9日
發明者赫伯特·哈特格羅夫, 格雷戈裡·拉本, 拉塞爾·林達爾 申請人:帕裡莫集團有限公司