专利名称：抗燃织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一适用于高温及火焰阻挡层的保护性织物，更具体地，涉及一种织物，此织物可置于热源及任何可燃材料之间，作为装饰用抗燃织物，或用以防止可燃材料的自燃。
已发展了多种不同类型的保护性织物，应用于制作物品的罩布(如装上套子的物品或办公室的镶板)。它们能置于高温及/或火焰中而不致自燃。例如，在装有套子的航空座位中，一个抗热的保护阻挡层织物放在外层装饰布及底层的可燃泡沫垫之间，使着火时延迟或阻止垫子的自燃。例如，parker等人的美国专利No.4，463，465提出了一种抗燃织物，它由一个芳族聚酰胺织物的衬底和一层铝箔外层组成，然而应用铝箔层也有一些弊端，即此织物的透气性受到限制，而装上套子的垫子，其外观也因此而逊色。
生产抗燃织物的另一种技术是在织物上涂上一种抗燃混合物，最好是那些以无机水合物为基础的混合物，如氢氧化铝、氢氧化镁、氯氧化镁、水合锌硼酸盐及水合钙硼酸盐。然而，这些涂层使织物纤维之间留下空间，这些空间或缝隙有可能使气体和/或火焰穿透並使底层可燃材料着火。
也可利用发泡混合物生产抗燃织物。例如Dias的美国专利No.4，216，261提出一种应用发泡涂层的方法，此发泡涂层由一磷酸铵催化剂，一碳化物及一发泡剂组成。然而，发泡涂层在织物的生产中要求增加额外的生产工序，因此其应用费时且昂贵。
本发明提供一种抗燃织物，它能耐高温燃烧，同时也是一种重量轻、能透气、十分舒适及柔韧的织物，该织物包含一由包芯纱制成的纺织物衬底，该包芯纱由一抗燃纤维芯子和一由变性聚丙烯腈发泡短纤维制成的包覆层组成。此包覆层置于火焰中时膨胀且炭化。采用这种包芯纱，织物就不需要涂层或者增加一阻挡火焰的金属层。在要求具有高温及火焰防护特性的不同的场合中，此织物既可用作外层织物，也可用作底层抗燃织物。
本发明的某些特征及优点在前面已经叙述了，本发明的其他的特征及优点将结合附图详细说明。附图中
图1是本发明的包芯纱高倍数放大图，包线纱部分的包覆层在一端被切除。
图2是机织抗燃织物的局部放大图。
图3是抗燃多层制品的局部放大图，它包括一层如图2所示的抗燃机织物，各层都撕开以清楚地展示其薄层的结构。
以下结合附图更充分地说明本发明，图中示出了本发明的最佳实施例。然而，此发明能以不同的方式实施，而不应该认为只限于已提出的实施例。更确切地说，申请者提供这些实施例以便说明得更详尽並完整，並将发明的意图充分地传达给那些本专业的技术人员。
参见图1，本发明的织物是由包芯纱10形成，它由一抗燃纤维制成的芯子11及变性聚丙烯腈膨化纤维制成的包覆层12组成。最佳的抗燃芯纱纤维可包括玻璃纤维，聚苯并咪唑纤维，聚酰亚胺纤维，各种金属纤维，石英玻璃纤维，陶瓷纤维，聚醚酮纤维，聚醚醚酮纤维，聚醚酮酮纤维，聚醚醚酮酮纤维，聚醚亚胺纤维，聚砜纤维，聚芳酯纤维，聚芳醚砜纤维，聚酰胺-亚胺纤维，聚芳砜纤维，聚醚砜纤维，聚酮纤维，聚苯硫纤维，芳族聚酰胺纤维如Kevla或Nomex，炭纤维和炭化纤维混合物以及它们的混纺物。此外，芯纱纤维可用包芯纱形成，並包含抗燃短纤维的包覆层。此种芯纱纤维的典型直径为5-6μm。变性聚丙烯腈膨化纤维的直径约1.3旦尼尔，它具有包含35-85%丙烯腈长链合成聚合物的特性。最佳的变性聚丙烯腈膨化纤维是由美国密索里(Missouri)州罗易斯(Louis)的蒙山多(Monsanto)公司生产的SEF纤维。此外，变性聚丙烯腈纤维可与少量的在火焰中能炭化的纤维如羊毛、真丝、纤维素纤维混合或混纺，而同时保留着变性聚丙烯腈的膨化特性。
这些织物的纱线由包芯纱构成並用合适的设备纺制，如环锭纺纱机，DREF纺纱机，或更好是用Murata公司的喷气纺丝机。喷气纺丝生产在已转让给申请人的未批准的1989年3月3日申请的美国专利申请318239号中已有说明，其特点是其纤维的大部分与轴线平行地伸展，某些变性聚丙烯腈纤维的端部断续地从纤维束中伸出並包覆或围绕着其他纤维将所有纤维捆绑在一起。环锭纺丝的特点是其纤维排列成均匀的螺旋状态，而纤维以纱线加捻的方式被握持于这种状态中。如果用DREF纺纱机，例如在Fehrer的美国专利No.4，249，368及4，327，545所描述的，芯纱可以是纤维总量小的多根纤维结构，这增强了所纺的丝的机械性能，这些丝可以是尼龙丝，PET纤维，棉纤维及纤维素纤维，并且对上述的大部分抗燃纤维在火焰中的耐久性並无不利影响。
包芯纱可制成不同结构的纺织物衬底，如机织物，无纺布，经编或园织针织物，编织物，经纱铺层及稀松布加强网的结构。参见图2，图中示出了一机织物结构的纺织物衬底。机织纺织物衬底20是由经纱21与纬纱23以一定间隔用一般工艺交织的。这种机织物一般用于枕套及床垫套，是由20/1至10/1支的棉纱织成，用于装饰布则为1/1至10/1支的棉纱织成。
一般地讲，抗燃织物既可用作抗燃层亦可用作装饰布，在日常使用中，本发明的织物因为没有金属箔层或涂层，因而重量轻，有弹性，这样就容易与物品的形状相一致。
此外，该织物由于其多孔性而能透气。织物的多孔性与透气性表现于织物“空气透气性”的指标中。空气透气性是根据ASTM标准D737纺织物空气透气性的试验方法来测试。空气通过规定面积织物的流动率要调整到在二个具有测试面积的织物表面之间具有规定的压差，並以此流动率来确定织物的空气透气性。因而，空气以每分钟3.6立方呎的流动率向一个4mm标定喷口流动，本发明机织物的空气透气性约为每分钟10-300立方呎。
特别指出，防阻织物的空气透气性保证了舒适所必要的良好空气流通。当抗燃织物用作产生垫子的套布时，空气透气性也是特别重要的。因为抗燃织物具有空气透气性能，当座垫受到压缩时，空气能自由地逸出。因而，织物就不会硬实以及有不舒服的“气球”效应，这些是现有技术制成的不透气防阻织物的缺点。
然而，当置于火焰中，织物中的变性聚丙烯腈膨化纤维膨胀並炭化。膨胀的结果使丝线间的孔眼及缝隙都堵住了，而这种炭实质上是不能自燃的，並有蜂窝状特点。因而炭化起到火焰防阻的作用，並限制火焰及热气穿过织物去引燃底层的可燃材料。包芯纱的芯子纤维增强了织物的抗燃性能，它们在火焰中保持原状，以作为变性聚丙烯腈膨化包覆纤维的支撑式骨架。此外，如果芯子使用包芯纤维，则其本身就具有抗燃的特性。
本发明的防阻织物特别适用于装有套子物品的火焰阻挡层，因为抗燃织物很容易与物品的形状相一致。例如图3所示，特别适合于作装有套子的物品的抗燃布。其中，织物20置于如聚氨脂泡沫塑料制的可燃底层30与罩布层40之间，並且在此两层中最好用一层如乳胶抗滑粘结剂制的粘结层45之间。另外，此织物能用作如下的抗燃纺织品枕套及床垫套，枕套及床垫的罩布，帐帷，拉链带，帐篷，遮篷，野外防火庇护所用布，睡袋罩，掘蓬，防雨布，防护服以及类似的纺织品。
在附图及说明书中，已说明了本发明的最佳实施例，虽然应用了一些专门的术语，但它们只是用来概括及解释，而没有限制的目的，本发明的范围将在下述的权利要求中陈述。
权利要求
1.一抗燃多层制品，包括一可燃底层及在其上的抗燃织物，该抗燃织物包含一包芯纱制成的耐火纺织品衬底，该包芯纱则由一抗燃纤维的芯子及一由变性聚丙烯腈膨化短纤维形成的包覆层组成，当置于火焰中该包覆层膨胀並炭化。
2.根据权利要求1中的一抗燃多层制品，其特征在于所述的纺织品衬底可为一机织物，无纺布，针织品，经纱铺层或稀松布加强网状结构。
3.根据权利要求1的一抗火织物，其特征在于所述芯子的抗燃纤维可从以下纤维中选择玻璃纤维，聚苯并咪唑纤维，聚酰亚胺纤维，各种金属纤维，石英玻璃纤维，陶瓷纤维，聚醚酮纤维，聚醚醚酮纤维，聚醚酮酮纤维，聚醚醚酮酮纤维，聚醚亚胺纤维，聚砜纤维，聚芳脂纤维，聚芳醚砜纤维，聚酰胺-亚胺纤维，聚芳砜纤维，聚醚砜纤维，聚酮纤维，聚苯硫纤维，芳族聚酰胺纤维，炭纤维和炭化纤维的混合物以及它们的混纺物。
4.根据权利要求3的抗燃织物，其特征在于所述芯子的抗燃纤维是包芯纱纤维。
5.根据权利要求1的抗燃织物，其特征在于所述变性聚丙烯腈膨化短纤维与从羊毛，真丝及纤维素纤维中选择的纤维进行混纺。
6.根据权利要求1的抗燃织物，其特征在于所述，可燃底层包含一聚氨脂泡沫塑料。
全文摘要
适用于作为挡火层的抗燃织物，它包含一由包芯纱制成的耐火纺织品衬底，该包芯纱由一抗燃纤维制成的芯子及一由变性聚丙烯腈膨化短纤维形成的包覆层组成。在正常应用时，织物是柔韧并舒适的，并有良好的透气性。然而，当置于高温或火焰中，变性聚丙烯腈膨化包覆层发生反应并膨胀而形成炭化，使织物的孔眼及缝隙都堵住，因而防止了火焰或热气的穿透。
文档编号D03D15/12GK1051215SQ9010786
公开日1991年5月8日 申请日期1990年9月20日 优先权日1989年10月27日
发明者威廉姆·M·库克, 杰姆斯·E·翰瑞克斯, 托玛斯·W·托尔贝特 申请人:弹簧实业有限公司