專利名稱：防火毯和其它含有蜜胺樹脂的組合物和具有防火性質的產品的制作方法
本申請是1997年9月26日提出的申請?zhí)枮?8/938,525的共同未決美國申請的部分繼續(xù)，這里將該美國申請的全部內容引入作為參考。
一般地說，本發(fā)明涉及含有三聚氰胺樹脂的組合物的領域。具體地說，本發(fā)明體現在這樣的產品上，該產品應用了三聚氰胺樹脂纖維、芳族聚酰胺纖維和/或改性聚丙烯酸纖維的關鍵性混合物，并且該產品具有優(yōu)異的防火特性，以及高強度，極好的加工性能，和使最終用戶感到舒適的特性。
萬一住宅、工作場所或車輛著火，那么此處的人們將被暴露在敞開的火舌和劇烈燃燒的火焰環(huán)境中，而目前市場上沒有能夠提供足夠防火保護的毯式產品。歷史上專業(yè)消防員裝備中所使用的耐火織物用在消費者的防護器材例如防火毯(即，住宅、工業(yè)或車輛裝置中的人員可以使用的防火及防止火對人員皮膚的有害作用的毯)上一直是太昂貴并且笨重。
專業(yè)消防員的裝備所使用的材料例如PBI或Lenzing P-84是非常昂貴的。有些工業(yè)耐火織物使用玻璃纖維，人接觸到玻璃纖維會感到不舒適。由于這些原因，即費用和舒適的原因，此類材料不適合用戶友善的應用，例如住宅、工作場所、車輛和其它環(huán)境下作為防火毯。迄今，從消費者的市場觀點看，防火纖維技術還沒有制造出此類可行的產品。考慮到如此常見的住宅、工作場所和車輛著火中的一級、二級和三級燒傷而失去的生命和所造成的傷害，這是令人感到遺憾的。
根據本發(fā)明，用于消費者防護器材以及專業(yè)防護器材的經濟可行的防火產品是由三聚氰胺樹脂組合物制成。概括地說，本發(fā)明體現在這樣的織物上，該織物包括三聚氰胺樹脂纖維、芳族聚酰胺纖維和/或改性聚丙烯酸纖維的關鍵性組合，這樣就得到了經濟可行的防火產品，并且該產品具有高強度，極好的加工性能，以及使最終用戶感到舒適的特性。
所開發(fā)的本發(fā)明的產品可以作為在任何緊急場所用于防護過熱和敞開的火焰的主要防火材料。在住所、私立醫(yī)院、賓館、車輛、工業(yè)和工作場所以及任何其它存在火災或極高表面溫度的環(huán)境中，這些產品都具有挽救生命和防止嚴重燒傷的潛能。
仔細研究了下面優(yōu)選實施方案的詳細描述之后，本發(fā)明的這些和其它方面的情況及其優(yōu)點將更清楚。
這里所用的術語“纖維”指的是不同長度的短纖維。
本發(fā)明的混合纖維組合物包括三聚氰胺樹脂纖維和有效量的芳族聚酰胺纖維和/或改性聚丙烯酸纖維。通常，混合纖維包括約15-約80重量份的三聚氰胺樹脂纖維、約0-約80重量份的芳族聚酰胺纖維、和約0-約80重量份的改性聚丙烯酸纖維。本發(fā)明優(yōu)選的實施方案由這樣的混合纖維組成，該混合纖維中三聚氰胺樹脂纖維的存在量為約20-約50重量份，芳族聚酰胺纖維的存在量為約20-約50重量份，和改性聚丙烯酸纖維的存在量為約20-50重量份。本發(fā)明另一種優(yōu)選的實施方案由這樣的混合纖維組成，該混合纖維中三聚氰胺樹脂纖維的存在量為約30-約36重量份，芳族聚酰胺纖維的存在量為約30-約36重量份，和改性聚丙烯酸纖維的存在量為約30-36重量份。本發(fā)明還有一種優(yōu)選的實施方案是由這樣的混合纖維組成，該混合纖維中三聚氰胺樹脂纖維的存在量為約33 1/3重量份，芳族聚酰胺纖維的存在量為約33 1/3重量份，和改性聚丙烯酸纖維的存在量為約33 1/3重量份。
根據本發(fā)明，可以使用混合纖維以生產具有優(yōu)異的防火特性，以及高強度，極好的加工性能，和使最終用戶感到舒適的特性的組合物。這些組合物可以用于毯(這里指的是“防火毯”)、私立醫(yī)院和其它建筑的墻襯材料(例如，墻紙或墻幕)中，可以用于工業(yè)用途的焊接保護屏、熱襯產品中，以及用于防火和/或高溫的其它用途中。
可以用于本發(fā)明的三聚氰胺樹脂纖維是由三聚氰胺—甲醛預縮合物的高濃度溶液生產的纖維，該纖維是這樣生產的，即加入酸性固化劑后，旋轉紡絲(rotospinning)、紡出、擠壓或原纖化。所得到的纖維通常在拉伸或未拉伸的情況下預干燥，三聚氰胺樹脂通常在120℃-250℃下固化。該纖維一般是約0.3-約8旦尼爾和約0.5-約8英寸長。尤其是，當三聚氰胺樹脂中高達約30摩爾％，特別是約2-約20摩爾％的三聚氰胺被羥烷基三聚氰胺取代時，可以得到熱穩(wěn)定的纖維。此類纖維具有高達200℃，優(yōu)選高達220℃的持續(xù)使用溫度。另外，少量的三聚氰胺可以用取代的三聚氰胺、脲或苯酚代替。用于本發(fā)明的特別優(yōu)選的三聚氰胺樹脂纖維是商標為BASOFIL由BASF公司制造的市售產品。
可以用于本發(fā)明的芳族聚酰胺纖維是這樣生產的纖維，即紡絲間苯二酸或對苯二酸與對或間苯二胺的縮聚產物在溶劑例如N-乙烯基吡咯烷酮和六甲基磷酰胺的混合物中的溶液。然后將所得到的連續(xù)纖維切成短纖維，其旦尼爾通常為約0.3-約8。優(yōu)選的芳族聚酰胺纖維是基于同分異構的聚對苯基二甲酰對苯二胺的纖維。用于本發(fā)明的特別優(yōu)選的芳族聚酰胺纖維是商標為KEVLAR由E.I.du Pontde Nemours & Company制造的市售產品，或商標為TWARON由Akzo Nobel制造的市售產品。
該申請中所使用的術語“改性聚丙烯酸纖維”通常指的是由低于約85％但至少約35重量％的丙烯腈單元〔CH2-CH(CN)-〕組成的任意長鏈的合成聚合物形成的纖維?？梢杂糜诒景l(fā)明的合適的改性聚丙烯酸纖維包括(但不限于這些)由Kanebo，Ltd.(Tokyo，Japan)生產的改性聚丙烯酸纖維、由Solutia(Atlanta、Georgia)制造的自滅火的改性聚丙烯酸纖維和由Courtaulds Fibers Ltd.(U.K.)生產的INIDEX纖維。用于本發(fā)明的改性聚丙烯酸纖維特別優(yōu)選的是商標為KANECARON由Kaneka Corporation制造的市售產品。
通常將本發(fā)明的三聚氰胺樹脂纖維、芳族聚酰胺纖維和改性聚丙烯酸纖維在常規(guī)的纖維混合設備中進行混合。起始物一般是長度約1-約6英寸的常規(guī)長度的短纖維。也可以與纖維一起加入通常的添加劑例如填料、染料、顏料、金屬粉末和/或褪光劑。起始物通常通過輸送裝置喂入蓋板梳理機中并在其中進行預混合。然后通常在梳理機的工作輥和剝離梳理機(stripper card)中完成混合。然后用紡織工業(yè)中的普通加工方法將所得到的填絮進一步加工成紗或纖維網。然后根據應用領域，可以將這些紗、纖維網或織物進一步加工成各種織物或非織物結構。
也可以用本領域普通技術人員顯而易見的常規(guī)方法和設備將本發(fā)明的混合纖維染色。例如，可以使用連續(xù)浸軋/汽蒸染色法，其中混合纖維以織物形式平幅浸漬。然后使織物通過約120°F的蒸箱，停留時間約(12)分鐘。隨后使織物經過水洗。用醋酸控制PH約為4。
本發(fā)明的混合纖維可以作為紗被加工成織物，例如防火毯，該防火毯與由各個纖維組分單獨制成的其它織物相比具有極好防火特性并且更經濟。
為了由本發(fā)明優(yōu)選的芳族聚酰胺纖維含量約20-約50重量％的混合纖維生產織物，可以把梳理機工作輥和剝離梳理機(stripper carding)中得到的填絮進行交叉鋪網和針刺。例如可以用所得到的纖維網制造防火產品。
根據本發(fā)明，可以把針刺的非織造織物剪成適當的尺寸并包裝成毯，或如果需要可以將其折邊。
通過下面非限定性的實施例可以進一步理解本發(fā)明。實施例根據本發(fā)明優(yōu)選的實施方案，把相同份數的三聚氰胺樹脂纖維(BASOFIL)、對(para)芳族聚酰胺纖維(KEVLAR)和改性聚丙烯酸纖維(KANECARON)開松，并在紡織短纖維生產線中混合在一起。所得到的混合纖維含有約33 1/3重量份三聚氰胺樹脂纖維、約33 1/3重量份芳族聚酰胺纖維和約33 1/3重量份改性聚丙烯酸纖維。
把纖維輸送到紡織梳理機中，在此將纖維進一步混合并定向成毛層或填絮。然后將該毛層或填絮交叉鋪網至所需的重量，并進一步混合。然后將交叉鋪網的毛層或填絮喂入針刺機，該針刺機纏結纖維產生足夠結實到可以用作毯的非織造織物。每平方碼的最終重量約為6盎司。
把所得到的非織造織物制成四塊毯子用于在熱的人體模型上進行實驗。所有的實驗(下面稱熱人體模型實驗，該實驗公開在序號為08/938,525的共同未決美國專利申請中，該申請的全部內容顯然已經被引入作為參考)都用2卡/cm2-秒的熱通量進行。每次暴露的持續(xù)時間是4秒。
對四塊實驗毯中的每一塊都分別這樣進行實驗，用每塊毯子將人體模型的軀干包裹1.5遍，然后將被包裹的人體模型暴露在控制的火焰中4秒鐘。用熱傳感器測定溫度數據，將該數據通過計算機處理。計算機控制實驗過程，從裝備儀器的人體模型上獲得數據，計算入射的熱通量并預測燒傷情況，以及作出每個實驗的報告，其結果列于表1中。表1 熱人體模型試驗結果
為了比較，按照上述方法對Nomex IIIA工業(yè)工作服進行實驗，所得到的實驗結果列于表2，它是對Nomex IIIA工業(yè)工作服進行的三次熱人體模型實驗的平均值。表2熱人體模型試驗結果
如上述實驗結果所示，本發(fā)明具有意想不到的優(yōu)異的防火能力(例如防燒傷)。當暴露在熱通量為2卡/cm2-秒中，本發(fā)明的織物可以為人體模型提供防護，預測將產生低至約25％的二級燒傷(被覆蓋的人體模型表面面積的25％將遭受二級燒傷)和約13％的三級燒傷(被覆蓋的人體模型表面面積的13％將遭受三級燒傷)。Nomex IIIA工業(yè)工作服的更高的實驗結果說明了本發(fā)明意想不到的防火特性。
目前已經描述了本發(fā)明最實用和優(yōu)選的實施方案，但是，應當理解，本發(fā)明不限于所公開的方案，正相反，本發(fā)明意欲包括權利要求的精神和范圍內的各種改進的和等效的方案。
權利要求
1.一種混合纖維，該混合纖維包括包括約15-約80重量份的三聚氰胺樹脂纖維、約0-約80重量份的芳族聚酰胺纖維、和約0-約80重量份的改性聚丙烯酸纖維。
2.權利要求1的混合纖維，其中芳族聚酰胺纖維是對芳族聚酰胺纖維。
3.權利要求1的混合纖維，其中三聚氰胺樹脂纖維的存在量為約30-約36重量份。
4.權利要求1的混合纖維，其中芳族聚酰胺纖維的存在量為約30-約36重量份。
5.權利要求1的混合纖維，其中改性聚丙烯酸纖維的存在量為約30-36重量份。
6.權利要求1的混合纖維，其中三聚氰胺樹脂纖維的存在量為約30-約36重量份，芳族聚酰胺纖維的存在量為約30-約36重量份，改性聚丙烯酸纖維的存在量為約30-36重量份。
7.權利要求1的混合纖維，其中，三聚氰胺樹脂纖維的存在量為約33 1/3重量份，芳族聚酰胺纖維的存在量為約33 1/3重量份，和改性聚丙烯酸纖維的存在量為約33 1/3重量份。
8.權利要求6或7的混合纖維，其中芳族聚酰胺纖維是對—芳族聚酰胺纖維。
9.由權利要求1-8任意一項的混合纖維得到的紗。
10.由權利要求1-8任意一項的混合纖維得到的毯。
11.由權利要求1-8任意一項的混合纖維得到的毯。
12.權利要求11的毯，其中該毯是織造物或非織造物。
13.由權利要求1-8任意一項的混合纖維得到的建筑材料。
14.權利要求1的混合纖維，其中三聚氰胺樹脂纖維包括三聚氰胺—甲醛縮合物，其中約2-約20摩爾％的三聚氰胺被羥烷基三聚氰胺代替。
15.權利要求1的混合纖維，其中芳族聚酰胺纖維包括間苯二酸或對苯二酸與對或間苯二胺的縮聚產物。
16.權利要求1的混合纖維，芳族聚酰胺纖維包括同分異構的聚(對-苯二甲酰對苯二胺)。
17.權利要求1的混合纖維，其中混合纖維是染色散纖維。
18.一種通過混合成品纖維產權利要求1的混合纖維的方法，其中該混合物包括約15-約100重量份的三聚氰胺樹脂纖維、約0-約100重量份的芳族聚酰胺纖維、和約0-約80重量份的改性聚丙烯酸纖維。
19.一種防火毯，它包括約15-約100重量份的三聚氰胺樹脂纖維、約0-約100重量份的芳族聚酰胺纖維、和約0-約80重量份的改性聚丙烯酸纖維。
20.權利要求19的防火毯，其中芳族聚酰胺纖維是對—芳族聚酰胺纖維。
21.權利要求19的防火毯，其中三聚氰胺樹脂纖維的存在量為約30-約36重量份。
22.權利要求19的防火毯，其中芳族聚酰胺纖維的存在量為約30-約36重量份。
23.權利要求19的防火毯，其中改性聚丙烯酸纖維的存在量為約30-36重量份。
24.權利要求19的防火毯，三聚氰胺樹脂纖維的存在量為約30-約36重量份，其中芳族聚酰胺纖維的存在量為約30-約36重量份，改性聚丙烯酸纖維的存在量為約30-36重量份。
25.權利要求19的防火毯，其中，三聚氰胺樹脂纖維的存在量為約33 1/3重量份，芳族聚酰胺纖維的存量為約33 1/3重量份，和改性聚丙烯酸纖維的存在量為約33 1/3重量份。
26.權利要求24或25的防火毯，其中其中芳族聚酰胺纖維是對—芳族聚酰胺纖維。
全文摘要
用三聚氰胺樹脂纖維、芳族聚酰胺纖維和/或改性聚丙烯酸纖維的混合物生產的組合物和產品,它們具有優(yōu)異的防火特性,以及高強度,極好的加工性能,和使最終用戶感到舒適的特性。
文檔編號D04H1/42GK1241446SQ9910588
公開日2000年1月19日 申請日期1999年3月6日 優(yōu)先權日1998年3月6日
發(fā)明者G·M·肯特, K·L·約翰遜, A·薩馬卡 申請人:美國Basf公司