BRPI0516642B1 - misturas de fibra resistente à chama (fr) - Google Patents

Abstract

misturas de fibra resistente a chama, tecidos de barreira ao fogo e calor e processos relacionados. uma mistura de fibra resistente à chama (fr) compreende fibras de sílica amorfa; e pelo menos uma fibra selecionada do grupo que consiste de fibras fr, fibras ligantes e suas misturas. um tecido de barreira, fabricado de uma mistura de fibras compreende fibras de sílica amorfa; e pelo menos uma fibra selecionada do grupo que consiste de fibras resistente à chama (fr), fibras ligantes e suas misturas. um tecido resistente à chama, fabricado de uma mistura de fibras compreende fibras de sílica amorfa; e pelo menos uma fibra selecionada do grupo que consiste de fibras resistentes à chama (fr), fibras ligantes e suas misturas. um processo para proteger materiais em um produto do fogo e calor compreende reunir um tecido resistente à chama adjacente a pelo menos um componente que compreende um material suscetível a dano devido a exposição ao fogo e calor, ocasionado pela exposição a chamas abertas.

Description

"MISTURAS DE FIBRA RESISTENTE À CHAMA (FR)" REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

Esse pedido é uma continuação em parte da U.S. de número de série 11/001.539, depositado em 30 de novembro de 2004, e também reivindica o beneficio do pedido provisório U.S. de número de série 60/660.620, depositado em 11 de março de 2005.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

Essa invenção se refere a uma mistura de fibra resistência à chama útil na preparação de panos tendo resistência à chama, incluindo particularmente materiais resistentes à chama não tecidos tais como panos de barreira. Essa invenção também se refere a um pano não tecido de uma camada útil em proteger itens do fogo e o calor relacionado e um processo para proteger materiais adjacentes em um conjunto usando o pano de barreira contra calor e fogo.

Materiais resistentes à chama (FR) são empregados em muitas aplicações têxteis. Por exemplo, materiais FR são úteis como camadas de barreira entre o pano externo e o material interno do móvel, acolchoados, travesseiros e colchões. Tais materiais podem ser tecidos ou não tecidos, de malharia, ou laminados com outros materiais.

Resistência à chama é definida por ASTM como "a propriedade de um material segundo a qual a combustão com chama é evitada, finalizada, ou inibida seguindo aplicação de uma fonte sem chama ou com chama de ignição, com ou sem a remoção subseqüente da fonte de ignição". O material que é resistente à chama pode ser um polímero, fibra ou tecido. Um retardante de chama é definido por ASTM como "uma substância química usada para fornecer resistência à chama".

Panos que bloqueiam a chama, que bloqueiam o calor e que são resistentes à chama são comumente empregados como barreiras de proteção para outros materiais em um conjunto. Exemplos recentes da necessidade aumentada de barreiras de proteção incluem colchões, conjuntos para cobertura da cama, móvel forrado e roupas de cama; toda campanha reguladora com esforços iniciais pelo Estado da Califórnia, em particular o Bureau of Home Furnishings and Thermal Insulation do Department of Comsumer Affair of the State of Califórnia. O Estado da Califórnia conduziu essa campanha para regular esses materiais em uma tentativa de reduzir o número de vidas perdidas em incêndios restringindo a quantidade de energia liberada quando o item é exposto à chama aberta.

No caso de colchões e conjuntos para colchões, a regulação proposta se tornou lei em 1 de janeiro de 2005, no Estado de Califórnia e é esperado que legislação nacional similar venha em 2007. Baseado na história do mercado estabelecida até agora, o valor para o consumidor final é limitado. Porque custos significativamente maiores associados com satisfazer os padrões novamente impostos não podem ser passados a diante, fabricantes de colchões têm demonstrado uma necessidade de panos de barreira de alto desempenho e de baixo custo.

As propriedades resistentes à chama de tais materiais FR são tipicamente determinadas de acordo com vários métodos padrões, tais como Califórnia TB117 e TB 133 para forro; NFPA701 para cortinas e drapejos; Califórnia Test Bulletin 129, datado de outubro de 1992, referente aos procedimentos de teste de flamabilidade para colchões em prédios públicos, e Califórnia Test Bulletin 603 se refere a colchões para uso residencial. Desejavelmente, o material FR não se funde ou encolhe longe da chama, mas forma um carvão que ajuda a controlar a queima e protege os materiais em volta do pano. A proteção requerida do pano de barreira contra o calor e chama é relacionada a outros componentes usados no conjunto final do produto desejado. Por exemplo, colchões normalmente contêm camadas de espuma e batedura de fibra para acolchoar e revestir para uma cobertura durável. A maioria do material de acolchoamento é compreendida de espuma e fibras que queimam quando expostas à chama aberta. Muitos dos esforços regulados até hoje foram perdidos para proteger as camadas de acolchoamento internas da chama aberta ou ignição do calor da chama aberta comprometendo o conforto ou estética do colchão.

Outras propriedades desejáveis dos panos de barreira FR incluem uma cor branca ou outra neutra de modo a não contaminar o dispositivo de fabricação ou mudar a aparência do artigo compósito; a capacidade de permanecer não afetado por luz ultravioleta de modo a não amarelar e mudar a aparência dos panos de forração ou de revestimento do colchão de cores claras; sendo macio ao toque, por meio disso fornecendo a sensação desejada pelo consumidor; e a efetividade do custo.

Algumas fibras são conhecidas por ter propriedades FR, tais como materiais contendo halogênio, contendo fósforo, e contendo antimônio. Esses materiais, entretanto, são mais pesados do que tipos similares de materiais não FR, e eles têm duração reduzida ao desgaste.

Existe ainda uma necessidade na indústria de criar um pano de barreira não tecido que possa passar pelas normas rigorosas do teste de flamabilidade. Além disso, existe uma necessidade na indústria de produzir tal um artigo não tecido de materiais que sejam relativamente baratos e tenham bateduras com pesos leves. Adicionalmente, outras indústrias poderiam se beneficiar da disponibilidade dos panos resistentes à chama, feitos de fibras tendo propriedades resistentes à chama, para usar no lugar de panos que não tenham tais propriedades.

Como um exemplo, filtros bolsa são amplamente usados para controlar poluentes particulados em muitas indústrias tais como, processamento de alimento, cimento, mineral, e processamento de agregado, processamento de metal, geração de energia, e na produção de várias substâncias químicas. Um pano de filtro desse tipo idealmente irá ter (1) uma resistência mecânica suficiente para suportar pressões desenvolvidas durante uso e vários ciclos de flexão, (2) uma resistência a substâncias químicas fortes por longos períodos de tempo, (3) uma capacidade de ser inafetado pelas temperaturas operacionais contínuas tão altas quanto 482°C (900°F), (4) uma resistência a centelhas quentes, (5) menos que cerca de 1% de encolhimento na temperatura de uso, (6) uma alta eficiência de filtração, e (7) uma resistência ao ser atacado por microorganismos.

Ainda permanece uma necessidade de panos de barreira contra o calor e à chama de baixo custo que protejam outros componentes de um conjunto de um produto desejado de modo que o conjunto satisfaça todos consumidores e as agências reguladoras.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em geral, a presente invenção fornece uma mistura de fibra resistente à chama (FR) compreendendo fibras de silica amorfa; e pelo menos uma fibra selecionada do grupo que consiste de fibras FR, fibras ligantes e suas misturas. A presente invenção ainda fornece um pano de barreira, fabricado de uma mistura de fibras compreendendo fibras de silica amorfa; e pelo menos uma fibra selecionada do grupo que consiste de fibras FR, fibras ligantes e suas misturas. A presente invenção ainda fornece um pano resistente à chama, fabricado de uma mistura de fibras compreendendo fibras de silica amorfa; e pelo menos uma fibra selecionada do grupo que consiste de fibras FR, fibras ligantes e suas misturas.

Um processo para proteger materiais em um produto do fogo e calor compreende juntar um tecido resistente à chama adjacente a pelo menos um componente que compreende um material suscetível de danificar devido a exposição ao fogo e calor, ocasionado pela exposição a chamas abertas.

Vantajosamente, tem sido revelado que misturas de fibra contendo silica amorfa mostram resistência melhorada a carbonização quando formado em pano não tecido, comparado ao pano não tecido não contendo silica amorfa. A relação da resistência a carbonização para peso do pano não tecido contendo silica amorfa é também melhorada, quando comparado ao pano não tecido contendo outras fibras convencionalmente usadas para melhorar resistência a carbonização, tais como fibras de para-amida e fibras de melamina.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura desenhada é uma vista em perspectiva aberta para mostrar conjunto de um aparelho de teste com botão de tufo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Prática da presente invenção inclui dois tipos de misturas de fibra: uma primeira, compreendendo fibras de silica amorfa e pelo menos um tipo de fibra FR e uma segunda, compreendendo fibras de silica amorfa e pelo menos um tipo de fibra ligante. Como será explicado em maior detalhe aqui, as misturas de fibra podem então ser usadas para formar tecidos, ambos panos tecidos e não tecidos, para uma variedade de usos.

Geralmente, qualquer fibra de silica amorfa que melhore a resistência à carbonização quando adicionada a uma mistura de fibra pode ser usada. O termo "silica" se refere ao dióxido de silício o qual ocorre naturalmente em uma variedade de formas amorfas e cristalinas. Silica é considerada cristalina quando a estrutura básica da molécula (tetraedro de silício arranjado tal que cada átomo de oxigênio é comum a dois tetraedros) é repetida e é simétrica. Silica é considerada amorfa se falta estrutura cristalina à molécula. A molécula de SÍO2 é randomizadamente ligada, não formando um modelo repetido. Silica cristalina não é desejada por causa dos efeitos saudáveis associados relacionados à fragmentação de sua estrutura cristalina frágil em fragmentos de tamanho respirável. A fibra de silica amorfa é uma fibra de silica de alto teor tendo um teor de silica (SÍO2) de pelo menos 90% em peso, baseado no peso total da fibra de silica alta. Em uma ou mais modalidades, as fibras de alta silica têm um teor de silica de pelo menos 95% em peso, e em outras modalidades, as fibras de alta silica têm um teor de silica de pelo menos 98% em peso. Por exemplo, as fibras de alta silica contêm cerca de 98% em peso de silica, com o equilíbrio predominantemente contendo alumina. Em certas modalidades, a quantidade de halogênio na fibra de silica alta é de no mínimo, menos que 120 partes por milhão em peso.

Como observado acima, as fibras de silica são substancialmente amorfas. Enquanto as fibras podem conter alqum material cristalino, uma quantidade substancial de cristalinidade não é desejada. Fibra de silica adequada está comercialmente disponível, por exemplo, de Polotsk-Steklovokno, Belorússia.

Em uma modalidade, a composição do material de partida para as fibras de alta silica é de cerca de 72 a cerca de 77% de SÍO2, de cerca de 2,5 a cerca de 3,5% de AI2O3, de cerca de 20 a cerca de 25% de Na20, de cerca de 0,01 a cerca de 1,0% de CoO e de 0,01 a cerca de 0,5% de SO3, todos percentuais em peso, baseado no peso total da composição. A composição pode ser fundida em cerca de 1480 ± 10°C para formar uma fibra contínua. Essa fibra pode então ser lixiviada suando ácido sulfúrico aquecido tendo uma concentração de 2N em uma temperatura de cerca de 98 ± 2°C com um tempo de permanência de cerca de 60 minutos. A fibra pode então ser enxaguada com água de torneira até o pH ser cerca de 3 a 5. Nessa modalidade, a fibra resultante tem um teor de SÍO2 de cerca de 95 a cerca de 99% ± 1% em peso, o remanescente sendo predominantemente AI2O3.

Uma composição vítrea de alta sílica e processo para produzir fibras de alta silica são descritas na patente russa n° 2.165.393 (a patente '393), a revelação a qual é por meio deste incorporada por referência aqui. As fibras de alta sílica da patente '393 são descritas como tendo um coeficiente mais baixo de variação na resistência dos filamentos básicos, o qual fornece a possibilidade de estabilizar as características da resistência da fibra resultante, especialmente na exposição a alta temperatura. A descrição a seguir de fibras de alta sílica foi retirada da patente '393 para propósitos de exemplos e não deve ser interpretada para limitar a presente invenção.

Em uma ou mais modalidades, uma composição vitrea precursora pode incluir SÍO2, AI2O3 e Na2Ü, assim como CoO e SO3, nas proporções a seguir (massa em percentagem): AI2O3 : 2,5 a 3,5 Na2Ü: 20 a 25 CoO: 0,01 a 1,0 SO3: 0,01 a 1,0 SÍO2: restante O vidro pode ainda conter pelo menos um óxido do grupo CaO, MgO, ZrÜ2, TÍO2, Fe2Ü3, nas quantidades a seguir (massa em percentagem): CaO: 0,01 a 0,5 MgO: 0,01 a 0,5 Ti02: 0,01 a 0,1 Fe2Ü3 : 0, 01 a 0,5 Zr02 : 0, 01 a 0,5 Uma fibra de silica de alta temperatura, resultante da composição vitrea deveria então incluir S1O2 e AI2O3, mas também deveria conter Na20, CoO e SO3 nas proporções a seguir (massa em percentagem): Si02: 94 a 96 AI2O3: 3 a 4 Na20 : 0,01 a 1,0 CoO: 0,01 a 1,0 S03: 0,01 a 1,0 A fibra de silica pode conter pelo menos um óxido do grupo CaO, MgO, TÍO2, Zr02, TÍO2, Fe203, nas quantidades a seguir (massa em percentagem): CaO: 0,01 a 0,5 MgO: 0, 01 a 0,5 Ti02: 0,01 a 0,1 Fe203: 0, 01 a 0,5 Zr02 : 0, 01 a 0,5 Em uma modalidade, as fibras de silica são substancialmente livres de qualquer revestimento de óxido de metal.

Diâmetro das fibras de silica pode variar de cerca de 5,6pm a cerca de 12,6pm e, em uma modalidade, o diâmetro é cerca de 8pm. Comprimento das fibras de silica pode variar de cerca de 50mm a cerca de 125mm e, em uma modalidade, o comprimento é cerca de 75mm, (fibras mais curtas e mais longas estão disponíveis ajustando o comprimento do corte da fibra, mas não são práticas para aplicações de puncionamento por agulha).

Um método para preparação das fibras de silica de acordo com a patente russa n° 2.165.393 mencionada acima, conforme apresentado no exemplo 1 abaixo, pode ser conduzido como se segue: para produzir fibra de vidro em filamento continuo da composição proposta, um vaso contendo SiC>2:72,39, Al203:2, 5, Na20:25, Co0:0,01, SO3:0,l (massa em percentagem) pode ser preparado. O vaso pode ser carregado em um forno, e a composição fundida em uma temperatura de cerca de 1480 ± 10°C. Da massa de vidro fundida, uma fibra de vidro continua pode ser formada com um diâmetro de 6 a 9pm em uma temperatura de cerca de 1260 ± 50 °C usando agregados que formam 400 furos no vidro. A fibra resultante tem sido mostrada ter uma resistência de cerca de 1030MPa e uma tensão de superfície de cerca de 0,318H/m.

Lixiviação da fibra de vidro continua pode então ocorrer usando uma solução de ácido sulfúrico aquecido tendo uma concentração de cerca de 2N (cerca de 10%) em uma temperatura de cerca de 98 ± 2°C. Tempo de contato da fibra na solução é de 60 minutos. A solução da lixiviação, produtos da reação, e resíduos de cola são então lavados longe da fibra lixiviada com água de torneira até o pH ser cerca de 3 a 5. Lavagem final da fibra é conduzida com água deionizada e desidratação simultânea. A preparação da composição vítrea, seu processamento e lixiviação para exemplos 2 e 3 abaixo são análogos àqueles apresentados acima para exemplo 1, mas com diferentes quantidades de materiais de partida. Tabela 1 apresenta as quantidades de partida para o vidro assim como as quantidades de materiais para as composições de sílica resultantes. Tabela 2 apresenta as características do produto em fusão, as características do processamento, e as características do vidro e fibras de sílica. Tabela 3 fornece características da resistência dos materiais de sílica após exposição a 1000°C.

Tabelas 1 a 3 também fornecem dados confirmando que a introdução de cobalto e SO3 na composição vítrea aumenta a heterogeneidade da massa de vidro, diminui sua tensão de superfície, diminui a fragilidade da fibra durante processamento e também aumenta a estabilidade das características técnicas da fibra de sílica e materiais resultantes baseados nessa fibra» TABELA 1 COMPOSIÇÕES VÍTRAS E COMPOSIÇÕES DE SÍLICA RESULTANTES

Componente Composição vítrea Composição da sílica TABELA 2 PROPRIEDADES DA FIBRA DE SÍLICA E DO VIDRO N° da composição de sílica ou vidro Exemplo n° 1 2 3 Protótipo fundido, antes da fibra (N/m) Fibra de sílica Resistência, MPa 800 860 925 750 Coeficiente de variação 12,4 11,7 9,6 1.5,9 da resistência, % Fio de sílica Resistência, MPa 61 69 73 Coeficiente de variação 14,8 12,6 10,9 da resistência, % Fita de sílica Resistência, MPa 1700 1920 2150 Coeficiente de variação 13,2 12,7 10,3 — da resistência, % TABELA 3 TENSÃO DE RUPTURA DO MATERIAL DE SÍLICA APÓS PROCESSAMENTO

TÉRMICO A 1000»C, N

Tabelas 4 e 5 mostram várias composições de fibra de vidro das quais pode ser visto que as fibras de sílica mostradas na patente russa n° 2.165.393 diferem de todos os outros tipos de fibra de vidro pela presença de quantidades traço de CoO e SO3. TABELA 4 VÁRIAS COMPOSIÇÕES DE FIBRA DE VIDRO PARA PRODUZIR FIBRAS DE ALTA SILICA TABELA 5 VÁRIAS COMPOSIÇÕES VÍTREAS PARA PRODUÇÃO DE COMPOSIÇÕES DE FIBRA DE SÍLICA E FIBRAS DE

SÍLICA ALTA

Tendo discutido o componente de silica amorfa das presentes invenções, as fibras aditivas serão discutidas a seguir. Como observado acima, a presente invenção inclui duas modalidades, uma empregando fibras resistentes à chama (FR) e outra empregando fibras ligantes. Na discussão a seguir, uso do termo "fibra de silica" deve ser entendido para significar aquelas fibras contendo silica amorfa (como oposta à cristalina).

Começando com o primeiro tipo de fibras aditivas, isto é, as fibras FR, a quantidade de fibra de silica na mistura de fibra pode variar, dependendo das outras fibras usadas. Em uma modalidade, a quantidade de fibra de silica na mistura é de cerca de 5 a cerca de 65% em peso, baseado no peso total da mistura. Em outra modalidade, a quantidade de fibra de silica na mistura é de cerca de 15 a cerca de 50% em peso. Em outra modalidade, a quantidade de fibra de silica na mistura é de cerva de 20 a cerca de 30% em peso. As fibras restantes na mistura incluem a quantidade necessária de fibras não amorfas, isto é, as fibras FR, igual a 100% em peso. Várias fibras FR são conhecidas na técnica. As fibras FR empregadas nos tecidos da presente invenção podem ser uma fibra resistente à chama inerente ou uma fibra (natural ou sintética) que é revestida com uma resina FR. As fibras resistentes à chama inerentes não são revestidas, mas têm um componente FR incorporado dentro da química estrutural da fibra. O termo fibra FR, como usado aqui, inclui ambos as fibras resistentes à chama inerentes assim como fibras que não são inerentemente resistentes à chama, mas são revestidas com resinas FR. Conseqüentemente, por meio de exemplo, uma fibra de polipropileno revestida com uma resina FR poderia ser uma fibra de polipropileno FR.

Fibras inerentemente resistentes à chama adequadas incluem fibras de polímero tendo um grupo contendo fósforo, uma amina, um aluminosilicato modificado, ou um grupo contendo halogênio. Exemplos de fibras inerentemente resistentes à chama incluem melaminas, meta-aramidas, para-aramidas, polibenzimidazóis, poliimidas, poliamidoimidas, poliacrilonitrilas parcialmente oxidadas, novoloides, poli(p-fenilenobenzobisoxazóis), poli(p-fenilenobenzotiazóis), sulfetos de polifenileno, raions viscose retardantes de chama (por exemplo, uma fibra baseada em raion viscose contendo 30% de sílica modificada de aluminosilicato, SÍO2 + AI2O3) , polieteretercetonas, policetonas, polieterimidas e suas combinações).

Melaminas incluem aquelas vendidas sob as marcas registradas Basofil por McKinnon-Land-Moran LLC. Meta-aramidas incluem poli(m-fenilenoisoftalamida), por exemplo, vendidas sob as marcas registradas NOMEX® por E.I. DuPont de Nemours e Co., TEIJINCONEX® e CONEX® por Teijin Limited e FENYLENE® por Russian State Complex. Para-amidas incluem poli (p-fenileno tereftalatamida), por exemplo, vendidas sob a marca registrada KEVLAR® por E.I. Du Pont de Nemours e Co., e poli(difenileter para-amida), por exemplo, vendida sob a marca registrada TECHNORA® por Teijin Limited, e sob as marcas registradas TWARON® por Acordis e FENYLENE ST® (Russian State Complex).

Polibenzimidazol é vendido sob a marca registrada PBI por Hoechst Celanese Acetate LLC. Poliimidas incluem aquelas vendidas sob as marcas registradas P-84® por Inspec Fibers e KAPTON® por E.I. Du Pont de Nemours e Co. Poliamidaimidas incluem, por exemplo, aquelas vendidas sob a marca registrada KERMEL® por Rhone-Poulenc. Poliacrilonitrilas parcialmente oxidadas incluem, por exemplo, aqueles vendidos sob as marcas registradas FORTAFIL OPF® por Fortafil Fibers Inc., AVOX® por Textron Inc. , PYRON® por Zoltek Corp., PANOX® por SGL Technik, THORNEL® por American Fibers and Fabrics e PYROMEX® por Toho Rayon Corp.

Novoloides incluem, por exemplo, novolac de fenol-formaldeído, tal como aquele vendido sob a marca registrada KYON® por Gun Ei Chemical Industry Co. Poli(p-fenileno benzobisoxazol) é também conhecido como PBT. Sulfeto de polifenileno (PPS) inclui aqueles vendidos sob as marcas registradas RYTON® por American Fibers and Fabrics, TORAY PPS® por Toray Industries Inc., FORTRON® por Kureha Chemical Industry Co., e PROCON® por Toyobo Co.

Raions de viscose retardantes de chama incluem, por exemplo, aqueles vendidos sob as marcas registradas LENZING FR® por Lenzing A.G. e VISIL® por Sateri ou Finland. Polieteretercetonas (PEEK) incluem, por exemplo, aquelas vendidas sob a marca registrada ZYEK® por Zyek Ltd. Policetonas (PEK) incluem, por exemplo, aquelas vendidas sob a marca registrada ULTRAPEK® por BASK. Polieterimidas (PEI) incluem, por exemplo, aquelas vendidas sob a marca registrada ULTEM® por General Eletric Co.

Fibras modacrilicas são feitas de copolimeros de acrilonitrilo e outros materiais tais como cloreto de vinila, cloreto de vinilideno ou brometo de vinila. Materiais retardantes de chama, tal como óxido de antimônio, podem ser adicionados para posteriormente melhorar a propriedade resistente à chama. Fibras modacrílicas usadas nessa invenção são fabricadas por Kaneka sob os nomes do produto KANECARON PBS e PROTEX-M, PROTEX-G, PROTEX-S e PROTEX-PBX. Esses produtos contêm pelo menos 75% de copolimeros de cloreto de vinilideno-acrilonitrilo. SEF PLUS por Solutia é uma fibra modacrilica assim como com propriedades retardantes de chama.

Outros exemplos de fibras FR inerentes adequadas para uso na mistura da presente invenção incluem poliéster com fosfaleno tal como aquele vendido sob as marcas registradas TREVIRA CS® FIBER ou AVORA® PLUS FIBER por KoSa.

Também úteis são fibras cloropoliméricas, tais como aquelas vendidas sob as marcas registradas THERMOVYL® L9S & ZCS, FIRBRAVYL® L9F, RETRACTYL® L9R, ISOVYL® MPS por Rhovyl S.A., PIVIACI®, Thueringische, VICLON® por Kureha Chemical Industry Co., TEVIRON® por Teijin Ltd., ENVILON® por Toyo Chemical Co., VICRON®, SARAN® por Pittsfiled Weaving, KREHALON® por Kureha Chemical Industry Co., OMNI-SARAN® por Fibrasomni, S.A. de C.V., e suas combinações. Fibras fluoropoliméricas tais como politetrafluoroetileno (PTFE), poli (etileno-clorotrifluoroetileno) (E-CTFE), fluoreto de polivinildeno (PVDF), poliperfluoroalcóxi (PFA), e etileno-propileno polifluorado (FEP) e suas combinações são também úteis.

Fibras naturais ou sintéticas revestidas com uma resina FR são também úteis na mistura de fibra da presente invenção. Fibras revestidas com uma resina FR adequadas incluem aquelas onde a resina contém um ou mais fósforo, compostos de fósforo, fósforo vermelho, ésteres de fósforo e complexos de fósforo; compostos de amina, ácido bórico, brometo, compostos de ureia-formaldeído, compostos de fosfato-ureia, sulfato de amônio, ou compostos baseados em halogênio. Revestimentos sem resina como revestimento metálico não são geralmente empregados para a presente invenção, por que eles tendem a descascar após uso continuo do produto. Resinas FR comercialmente disponíveis adequadas são vendidas sob as marcas registradas GUARDEX FR®, e FFR® por Glotex Chemical em Spartanburg, S.C. A maneira na qual a resina é revestida sobre a fibra não é particularmente limitada. Em uma modalidade, a resina FR é um produto liquido que pode ser aplicado como um pulverizador. Em outra modalidade, a resina FR é um sólido que pode ser aplicado como um produto fundido a quente às fibras, ou como um pó sólido que é então fundido nas fibras. Em uma modalidade, a resina FR é aplicada às fibras em uma quantidade de cerca de 6 a cerca de 25% em peso, baseado no peso total das fibras revestidas. A quantidade de fibra FR revestida na mistura pode variar, mas é de cerca de 35 a cerca de 95% em peso, baseado no peso total da mistura. Em uma modalidade, a quantidade de fibra FR revestida na mistura é de cerca de 40 a cerca de 90% em peso. Em outra modalidade, a quantidade de fibra FR revestida na mistura é de cerca de 45 a cerca de 85% em peso. O denier das fibras FR é de cerca de 1,5 a cerca de 15dpf (denier por filamento). A lista a seguir de fibras FR não é para ser interpretada como limitativa da prática da invenção, mas em vez é para ilustrar o fato que qualquer fibra FR conhecida pode ser empregada com uma fibra de silica amorfa e utilizada na prática da presente invenção. Desse modo, tipos de fibra incluem fios de monofilamento ou multifilamentos, tendo uma variedade de seções transversais e conformações assim como fios fibrilados, tipicamente fabricados das películas ou fitas deslizáveis. A mistura de fibra da presente invenção pode ainda conter uma ou mais fibras não FR. As fibras não FR podem ser fibras naturais ou sintéticas. Fibras sintéticas não FR adequadas incluem poliéster tais como tereftalato de polietileno (PET); celulósicos, tais como raion e/ou lyocell; nylons; poliolefina tais como fibras de polipropileno; acrílico; melamina e suas combinações. As fibras lyocell são uma classificação genérica para fibras celulósicas fiadas em um solvente. Essas fibras estão comercialmente disponíveis sob o nome TENCEL®. Fibras naturais incluem linho, kenaf, cânhamo, algodão e lã. Em uma modalidade, fibras não FR são empregadas para melhorar certas características tais como volume, resiliência ou elasticidade, resistência à tensão, e retenção térmica. A mistura de fibra inclui fibra de silica amorfa e pelo menos um tipo de fibra FR. Portanto, a presente invenção incorpora uma mistura de fibra que contém fibra de silica amorfa, uma fibra FR, fibras FR opcionalmente adicionais, e opcionalmente uma ou mais fibras não FR. Em uma modalidade, a mistura de fibra inclui: fibra modacrilica; uma fibra celulósica, lyocell e uma fibra de silica amorfa.

Em outra modalidade, a mistura de fibra ainda inclui mais que um tipo de fibra FR. Em outra modalidade, a mistura de fibra inclui fibra de silica amorfa, fibra modacrílica, e VISIL. Já em outra modalidade, a mistura de fibra inclui fibra modacrilica, fibra raion FR, e fibra de silica amorfa.

Em outra modalidade, a mistura de fibra inclui fibras modacrilicas, fibras VISIL (raion viscose FR) , fibras de silica amorfa, e fibras de polipropileno FR. As quantidades de cada componente podem variar; entretanto, resistência à carbonização vantajosa é obtida quando um pano puncionado por agulha é preparado de uma mistura contendo cerca de 40% em peso de fibras modacr ilicas, cerca de 40% de VISIL, cerca de 15% em peso de silica amorfa, e cerca de 5% em peso de polipropileno FR.

As fibras da presente invenção podem ser usadas para fabricar panos, onde propriedades FR são desejadas ou deveriam ser úteis. Essencialmente qualquer tipo de tecido, produzido de fibras, tais como panos não tecidos, panos tecidos, ambas de malha aberta e fechada, panos de malharia e vários laminados podem ser produzidos usando as fibras da presente invenção. A fabricação de tais panos não é limitada a um método ou aparelho particular. Para panos tecidos, é possível empregar fibras de silica amorfa na direção da máquina ou na direção transversal à máquina, alternando com uma ou mais das fibras FR. Alternativamente, as fibras podem ser alternadas na direção da máquina e tecidas com ou uma fibra amorfa ou uma FR na direção transversal à máquina. Como uma percentagem, panos tecidos de acordo com a presente invenção podem compreender as composições mostradas acima para a mistura de fibras amorfas e FR. O pano não tecido da presente invenção pode ser produzido mecanicamente entrelaçando as fibras de uma malha. O entrelaçamento mecânico pode ser obtido através uma operação de puncionamento por agulha. Métodos de puncionamento por agulha de preparar panos tecidos não conhecidos na técnica. Em uma modalidade, o pano não tecido, algumas vezes chamado de batedura, pode ser construído como se segue: a mistura de fibra pode ser pesada e então depositada a ar/depositada a seco sobre a correia de transporte móvel. A velocidade da correia de transporte pode ser ajustada para fornecer o peso desejado da batedura. Várias camadas de bateduras são alimentadas através de um tear de agulhas onde agulhas pontudas são movimentadas através das camadas para fornecer emaranhamento.

Existem vários outros métodos conhecidos para produzir panos não tecidos incluindo hidroemaranhamento (entrelaçamento), ligação térmica (calandragem e/ou através do ar), processos de ligação adesiva ou por ligação por látex. O método de entrelaçamento é similar ao puncionamento por agulha exceto que jatos de água são usados para entrelaçar as fibras em vez de agulhas. Ligação térmica requer ou algum tipo se fibra termoplástica ou pó para agir como ligante. É para ser observado que todas formas de não tecidos podem ser produzidas com as misturas de fibra FR da presente invenção para produzir panos de barreira tendo propriedades FR. Conseqüentemente, referência a panos não tecidos aqui inclui todas formas de fabricação.

Panos não tecidos adequados da presente invenção têm um peso de batedura maior do que 2,25 oz/sq.yd. (osy) . Em uma modalidade, o peso da batedura varia de cerca de 2,25 ozy a cerca de 20 ozy. Em outra modalidade, o peso da batedura é cerca de 3,5 osy. Em uma modalidade, as fibras são cardadas. Então a correia transportadora se move para uma área onde material pulverizado pode opcionalmente ser adicionado à batedura de não tecido. Por exemplo, a resina FR pode ser pulverizada sobre a batedura de não tecido como um látex. Em uma modalidade, a correia transportadora é foraminosa, e o material pulverizado de látex em excesso pinga através da correia e pode ser coletado para reutilizar posteriormente. Após a pulverização opcional, a mistura de fibra é transportada para um secador ou estufa. As fibras podem ser transportadas por correia transportadora para um tear de puncionamento por agulha onde as fibras da batedura são mecanicamente orientadas e entrelaçadas para formar um pano não tecido. O pano FR não tecido é útil como um pano de barreira para materiais para cobertura da cama e roupas de cama. O pano é também útil em aplicações de drapejamento e forro onde resistência à chama é desejada. Outro uso para tais panos é como panos de filtração de gás aquecido. Adicionalmente, panos outros que não tecidos podem ser produzidos das fibras da presente invenção, onde um pano FR é desejado.

EXPERIMENTO GERAL

De modo a demonstrar a eficácia de várias misturas de fibra como materiais FR, um número de amostras foi preparado e testado, como descrito abaixo. Os exemplos têm sido fornecidos para demonstrar prática da presente invenção e não devem ser interpretados como limitações da invenção ou sua prática.

EXEMPLOS EXEMPLOS N° 4 A 15 As amostras foram preparadas em uma carda miniatura e tear de agulhas. A fibra foi primeiro aberta com a mão e estratifiçada no tabuleiro de alimentação da carda. A amostra cardada foi submetida de volta através da carda uma segunda vez para assegurar mistura intima de fibras. A malha cardada, estratifiçada em volta do rolo de enrolar, foi cortada transversalmente e removida da carda. Então ela foi alimentada na linha de puncionamento por agulha para agulhar. Um segundo passo foi realizado para realizar puncionamento por agulha do lado oposto.

Testes de resistência à tensão padrões foram modificados para medir a resistência à carbonização dos panos de barreira da presente invenção. Mais especificamente, o teste de firmeza do tecido tipicamente usado com o material de bobina de bolso foi modificado para medir a amostra de força, medida e relatada em gramas, requerido passar uma amostra de tecido através de um buraco com um êmbolo. Para forçar o material a rasgar, o modelo foi fabricado de modo que o pano poderia ser colocado entre o modelo e a placa de teste existente.

Espécies dos panos de barreira foram cortadas em amostras de 4" por 8" (10 por 16cm) e pesadas. As amostras foram colocadas em uma estrutura de carbonização e carbonizadas usando um bico de Bunsen. A estrutura foi então montada no aparelho de firmeza modificado e a resistência à carbonização da amostra foi medida. Tabela 6 resume os resultados para exemplos n°s 4 a 15. Como padrão, uma mistura compreendendo 40% de modacrílica e 60% de VISIL foi selecionada (exemplo n° 4). Os tipos a seguir de fibra foram usados: Basofil® (abreviado Bas) ; fibra modacrílica KANECON PBX; VISIL® (abreviado Vis); tereftalato de polietileno (abreviado PET); e silica amorfa (abreviado Sil). Exemplos 5 a 11 e 13 a 14 são exemplos comparativos de tecido preparado de várias misturas de fibra como indicado. Exemplos 5 e 6 continham 10% de fibras Basofil como uma substituição por quantidades iguais de fibra modacrílica ou fibra Visil; exemplos 7 e 8 continham 10% e 20% de fibras PET como uma substituição por quantidades iguais de fibra Visil; exemplo 9 compreendia uma mistura de 10% de fibra Basofil com fibras PET, fibra modacrílica e fibra Visil; exemplos 10 e 11 continham 10% e 15% de fibras PET como uma substituição por quantidades variadas de fibra modacrílica e fibra Visil; exemplos 13 o 14 continham 10% de fibras Basofil como uma substituição para quantidades variadas de fibra modacrílica e fibra Visil; exemplos 12 e 15 foram preparados de misturas de fibra contendo fibras de silica amorfa, de acordo com a presente invenção. TABELA 6 RELAÇÃO DO PESO PARA RESISTÊNCIA A CARBONIZAÇÃO PARA PANO NÃO TECIDO PRODUZIDO DE VÁRIAS MISTURAS DE FIBRA

Pode ser visto que quando a resistência ã carbonizaçao do tecido é correlacionada com o peso da amostra, o tecido formado das misturas de fibra contendo silica amorfa (exemplos n°s 12 e 15) mostra uma relação de peso para resistência de 1,26 a 1,71. EXEMPLOS N°s 16 a 45 Exemplos 16 a 45 foram preparados e testados como para os exemplos 4 a 15, exceto· que as misturas diferentes de fibra foram usadas, como resumido na tabela 7. Resistência de cada pano é apresentada em gramas, como discutido acima. Os panos têm sido apresentados em seis grupos de quatro misturas e dois grupos de três misturas. Exemplos 19, 23, 27, 31, 34, 38, 41 e 45 apresentam um pano base e os exemplos imediatamente precedentes apresentam a adição de vários tipos de fibra FR. Resistência à carbonização, em gramas, foi medida e os resultados têm sido relatados por diminuir valores para cada grupo.

Por exemplo, raion FR e fibras modacrílicas foram usadas para preparar exemplo 19, indicaram raion FR/pano base de modacrílica. Exemplos 16 a 18 são variações desse pano base, porque em cada caso outro tipo de fibra FR foi adicionado: fibras de para-amida foram adicionadas ao exemplo 16, fibras de melamina foram adicionadas ao exemplo 17, e fibras de silica amorfa foram adicionadas ao exemplo 18, de acordo com a presente invenção.

Similarmente, exemplo 23 foi preparado de fibras de raion FR e é indicado pano base de raion FR, enquanto que exemplos 20 a 22 eram variações desse pano base: fibras de para-amida foram adicionadas ao exemplo 20, fibras de melamina foram adicionadas ao exemplo 21, e fibras de silica amorfa foram adicionadas ao exemplo 22, de acordo com a presente invenção.

Igualmente, exemplo 27 é um raion/pano base de modacrilica, e exemplos 24 a 26 eram variações desse pano base: fibras de melamina foram adicionadas ao exemplo 24, fibras de para-amida foram adicionadas ao exemplo 25, e fibras de silica amorfa foram adicionadas ao exemplo 26, de acordo com a presente invenção.

Exemplo 31 é um pano base de modacr ilica/lyocell, e exemplos 28 a 30 eram variações desse pano base: fibras de para-amida foram adicionadas ao exemplo 28, fibras de melamina foram adicionadas ao exemplo 29, e fibras de silica amorfa foram adicionadas ao exemplo 30, de acordo com a presente invenção.

Na série a seguir, exemplo 3 4 é um pano base de modacrilica/Visil, e exemplos 32, 33 e 35 eram variações desse pano base: fibras de para-amida foram adicionadas ao exemplo 32, fibras de silica amorfa foram adicionadas ao exemplo 33, de acordo com a presente invenção; e fibras de melamina foram adicionadas ao exemplo 35.

Exemplo 3 8 é um pano base de Visil, enquanto que exemplos 36 e 37 eram variações desse pano base: fibras de melamina foram adicionadas ao exemplo 36/ e fibras de silica amaria foram adicionadas ao exemplo 37, de acordo com. a presente invenção.

Exemplo 41 é um pano base de raion, enquanto que exemplo 39 contém raion e melamina, e exemplo 4C contém raion e silica amaria, de acordo com. a presente invenção.

Exemplo 45 é um pano base de lyocell, enquanto que exemplo 42 contém para-amida, exemplo 43 contem lyocell e melamina, e exemplo 44 contém lyocell e silica amorfa, de acordo com a presente invenção. TABELA 7 RESISTÊNCIA À CARBONIZAÇÃO DO PANO NÃO TECIDO PRODOZIDO DE

VÁRIAS MISTURAS DE FIBRA

Pode ser visto dos dados na tabela 7 que o tecido contendo 10% em peso de silica amorfa mostra resistência melhorada à carbonização quando comparada ao mesmo pano base sem silica amorfa, por exemplo, exemplo n° 18 comparado ao exemplo n° 19. Será observado que enquanto o uso de outros materiais FR, isto é, para-amida e melamina, com o pano base geralmente fornece maior resistência do que a mistura contendo silica amorfa, os dois materiais formadores são muito mais caros do que a silica. Além disso, as aramidas apresentam uma cor amarela dourada ao tecido, enquanto que as melaminas apresentam uma cor quase branca. A silica amorfa não faz nada e desse modo, o tecido resultante é branco sem a adição de pigmentos. Finalmente, a resistência à carbonização dos panos compreendendo silica amorfa é mais que adequada para utilidade em roupas de cama, roupas, móveis, drapejamento e propósitos relacionados. EXEMPLOS N°s 46 a 53 Exemplos 46 a 53 foram preparados usando uma linha de puncionamento por agulha incluindo uma carda de 30,48 cm, um dispositivo de sobreposição transversal, e um tear de agulhas Dilo OD-1 de 60,96 cm. Exemplo n° 46 era a mistura base (8 osy) compreendendo 40% de modacrilica e 60% de Visil) e nos exemplos seguintes, vários materiais ou fibras FR foram empregados. Exemplo 47 compreendia uma mistura da mistura base (79%) e um forro de carpete tecido do tipo leno, de 2,1 osy, (21%) . Exemplo 48 compreendia uma mistura da mistura base (89%) e tecido leve Conwerd, de 1 osy (11%). Conwed é um material de polipropileno de baixo peso com os monofilamentos com "urdidura" e "trama" "unidos" juntos nos vértices para fornecer uma aparência do "tipo leno" Exemplo 49 compreendia uma mistura da mistura base (85%) e Basofil (melamina) (15%). Exemplo 50 compreendia uma mistura da mistura base (85%) e Conex (15%). Conex é uma meta-aramida. Exemplo 51 compreendia uma mistura da mistura base (85%) e silica amorfa (15%). Exemplo 52 compreendia uma mistura da mistura base (85%) e Kynol (novolac de fenol-formaldeido) (15%). Exemplo 53 compreendia uma mistura de silica amorfa (15%), fibra modacrilica (40%) e fibra Visil (45%) . Exemplo n° 53 representa um tecido da presente invenção.

Uma simulação com botão de tufo foi feita para expor o pano carbonizado a pressões que podem ser vistas na queima real de colchões, e fornece uma indicação de falha/passagem da resistência do pano. Um pequeno equipamento de teste foi construído sem madeira. Componentes foram reunidos mostrados na figura desenhada formar aparelho de teste com o botão de tufo 10. Componentes do colchão incluindo espuma 12 de 10,16 cm, duas espumas supermacias 14, 16 de 2,54 cm, panos de barreira 18, o qual tinha 0,5 onça por pé quadrado (osf) , trama de fibra PET 20, e um pano para revestir de PET 22 foram reunidos como descrito abaixo, e então queimados sob tensão.

Os componentes foram reunidos no topo da placa superior 24. Os componentes da espuma 12, 14 e 16 foram comprimidos e o pano de barreira 18, trama de fibra 20, e o revestimento 22 foram enrolados em volta de todos os lados da placa superior 24. Placa inferior 26 foi posicionada nos panos intercalados 13, 20, 22 entre a placa superior 24 e a placa inferior 26. Um simulador de botão de tufo 28 foi unido à haste rosqueada 30, e a haste 30 foi passada através de todos os componentes do colchão, e através de furos alinhados 32, 34, nas placas superiores e placas inferiores, 24, 26. Porta de asa 36 foi fechada na haste 30 para aplicar tensão ao conjunto e aplicou o simulador do botão de tufo na espuma.

Um queimador top TB 603 28 foi colocado no centro do simulador de botão de tufo 10, aceso, e deixado queimar por 70 segundos. Resultados são resumidos na tabela 8.. TABELA 8 SIMULAÇÃO DO BOTÃO DE TUFO

Em várias queimas prévias de colchões de várias construções, um pano de puncionamento por agulha de 8 osy de 60% de visil/40% de modacrilica tinha passado de forma bem sucedida de acordo com o critério apresentado no Califórnia Teste Bulletin 603. Somente em construções onde essa barreira foi submetida à tensão após carbonização foi esse pano não bem sucedido. Como um controle, para mostrar que desempenho conhecido do pano em teste em escala total realizado comparativamente com esse teste de bancada, o pano de 8 osy foi usado (exemplo n° 46) . A amostra rasgou na área em volta do botão de tufo dentro de 30 segundos, e o conjunto todo foi completamente queimado dentro de 40 segundos. Isso era o desempenho desejado, já que ele precisamente retratou o desempenho desse pano em queimas em escala total. Exemplo n° 47 usou o pano de 8 osy em um compósito dentro de um pano de forro de carpete secundário tecido do tipo leno de 2,1 osy. Igualmente, ele rasgou dentro de 20 segundos, e foi removido como uma possivel solução. Similarmente, exemplo n° 48 usou um tecido leve de polipropileno, muito leve em peso (cerca de 1 osy) que tinha uma "aparência do tipo leno" para ele. Pensando não ser um pano tecido, os vértices dos monof ilamentos de "urdidura" e "trama" foram fundidos juntos. Essa amostra também rasgou bem em 1 minuto.

As amostras restantes preparadas eram não compósitos, mas misturas agulhadas de fibras realizadas em um conjunto de tear de agulhas/dispositivo de sobreposição/carda em linha piloto. Essas amostras foram também produzidas em pesos mais leves para conseguir vantagens econômicas. O primeiro pano avaliado, exemplo n° 49, era um pano de 6 osy consistindo de 15% de melamina, e 85% de "mistura base" de 60/40 de visil/modacrílica. Esse pano rasgou dentro de 30 segundos e saiu do controle. Ele foi eliminado como um candidato para esse pedido. Exemplo n° 50, um pano de 6 osy consistindo de 15% de meta-aramida, e 85% de "mistura base" de 60/40 de visil/modacrilica, também rasgou e queimou fora do controle dentro de 25 segundos. Exemplo n° 51, um pano de 6 ou consistindo de 15% de silica amorfa, e 85% de "mistura base" de 60/40 de visil/modacrilica não rasgou, e o conjunto completo auto-extinguiu dentro de 8 minutos da queima. Similarmente, exemplo n° 52, um pano de 6 osy consistindo de 15% de novoloide, e 85% de "mistura base" de 60/40 de visil/modacrilica não rasgou, e auto-extinguiu dentro de 11,5 minutos. Apesar de muitas outras fibras ter sido consideradas para essa demonstração, o custo mais alto de algumas fibras evitou que elas fossem consideradas econômicas. Em acompanhamento a esses testes, um pano de acordo com a presente invenção, exemplo n° 53, um tecido de 5 osy consistindo de 15% de silica amorfa, 40% de modacrilica, e 45% de visil, foi reunido no equipamento simulador de botão de tufo, e ele também não rasgou, e de fato, auto-extinguiu em cerca de 13 minutos.

Tendo demonstrado que o uso de fibras de silica amorfa com fibras FR é altamente eficaz em fornecer panos FR, a segunda modalidade deve ser discutida a seguir.

Como observado acima, essa invenção é direcionada a um pano não tecido de uma camada útil em proteger itens do fogo e do calor relacionado; e um processo para proteger materiais adjacentes em um conjunto usando um pano de barreira contra calor e fogo. A barreira de não tecido é de pelo menos 15,2 gramas por metro quadrado de uma fibra de silica amorfa; o pano não tecido de uma camada tendo um peso em base de pelo menos cerca de 101,2 gramas por metro quadrado. A mistura de fibra em peso do pano não tecido compreende cerca de 15 a cerca de 80% em peso de fibra de silica amorfa, cerca de 15 a 85% em peso de fibra ligante e pode, mas não necessariamente, conter até cerca de 70% em peso de fibras complementares com uma redução das outras duas fibras para um total de 100% em peso sem se enquadrar abaixo das quantidades minimas.

Como estabelecido prévio, a fibra de silica amorfa está sempre presente na composição de pano não tecido e compreende pelo menos cerca de 15% em peso da mistura de fibra, mas não mais que cerca de 80%. Em uma modalidade a fibra de silica amorfa compreende entre cerca de 35 e cerca de 50% em peso da mistura de fibra. Como a percentagem em peso da mistura da fibra de silica é reduzida, a efetividade do não tecido de uma camada para proteger contra chamas abertas e calor diminui. Embora as fibras de silica amorfa individuais continuem a resistir à queima e fusão em niveis menores do que 15% em peso no não tecido, pelo menos esse nivel deve ser mantido para oferecer adequada estrutura e integridade dentro da construção do pano não tecido durante e após exposição a uma chama aberta. Pelo menos cerca de 15% em peso das fibras amorfas em peso são requeridas no não tecido para manter qualquer nivel aceitável de resistência à carbonização. A percentagem em peso da mistura da silica amorfa é limitada a não mais que cerca de 80% em peso no não tecido descrito para preservar as características funcionais requeridas de um pano de barreira contra o calor e fogo. A coesão de fibra a fibra da silica amorfa é tal que pelo menos cerca de 20% em peso das fibras mais coesivas são requeridas para uma resistência da malha da fibra suficiente e entrelaçamento da fibra no não tecido. É esse entrelaçamento combinado com a ligação térmica que produz esse não tecido de uma camada única. A combinação da ligação térmica e mecânica resulta em uma construção de não tecido, em pelo menos uma modalidade, capaz de pelo menos do seguinte sem limitar sua capacidade de proteger contra chamas e calor, em outra modalidade, capaz de uma maioria do seguinte sem limitar sua capacidade de proteger contra chamas e calor, em outra modalidade, capaz de todo do seguinte sem limitar sua capacidade de proteger contra chamas e calor: i) capaz de manter um ponto de agulha em um conjunto de costura sem o suporte de camadas de tecido adicionadas como requerido pelos não tecidos termicamente ligados convencionais para suporte e reforço; ii) capaz de manter um ponto térmico em um conjunto ultrassônicamente unido sem o suporte das camadas de pano adicionais como requerido por não tecidos termicamente ligados convencionais para suporte e reforço; iii) capaz de manter um ponto térmico em um conjunto unido por calor sem o suporte das camadas de pano adicionais como requerido por não tecidos termicamente ligados convencionais para suporte e reforço; iv) capaz de manter a integridade de sua construção de não tecido como a camada de superfície de um conjunto sem abrasão excessiva ao longo da superfície exposta, especialmente quando comparado aos materiais que utilizam revestimentos de superfície FR; v) capaz de misturar cores para evitar contrastes desagradáveis esteticamente em conjunto de diferentes materiais e cores comuns com muitos materiais resistentes à chama convencionais (cor natural é branca e tons de mistura são obtidos "HEATHERING" em cores da fibra ligante ou outras fibras adicionais); vi) capaz de usar em um conjunto móvel e/ou contatado sem barulho excessivo relacionado a sua construção de não tecido; vii) capaz de suficiente volume, baixa densidade e maior espessura, para fornecer profundidade satisfatória da costura acolchoada considerada esteticamente agradável em um conjunto de costura-agulha (construções de puncionamento por agulha convencionais não o são); viii) capaz de suficiente volume, baixa densidade e maior espessura, para fornecer profundidade satisfatória da costura acolchoada considerada esteticamente agradável em um conjunto ultrassonicamente unido (construções de puncionamento por agulha convencionais não o são); ix) capaz de suficiente volume, baixa densidade e maior espessura, para fornecer profundidade satisfatória da costura acolchoada considerada esteticamente agradável em um conjunto unido por calor (construções de puncionamento por agulha convencionais não o são); x) capaz de manter a eficiência de proteção contra o calor e chama após exposição à umidade (nenhuma solução aquosa baseada no desempenho que pode ser lavada); xi) capaz de fornecer suficiente firmeza da mão para evitar enrugamento e/ou dobramento em volta das superfícies do corte o qual é comumente uma questão com construções mais macias.

Em adição a fibra de sílica amorfa, uma fibra ligante está sempre presente na composição de pano não tecido e compreende pelo menos 15% em peso da mistura de fibra. Em uma modalidade, a fibra de sílica amorfa compreende entre 50 e 65% em peso da mistura de fibra. A fibra ligante é necessária para a ligação térmica requerida dos panos de barreira de não tecido, mas uma fibra ligante de multicomponentes pode também servir ambos com um papel mecânico e um térmico na construção do pano não tecido. Mecanicamente, pelo menos uma fibra deve oferecer suficiente coesão fibra a fibra para manter a integridade da malha da fibra e suficiente estrutura após ligação térmica para manter entrelaçamento das fibras entre as fibras de silica amorfa. Essa fibra coesiva pode ser um componente da fibra ligante (no caso de uma fibra ligante de multicomponentes) que permanece intacta após ligação térmica, ou ela pode ser uma fibra, ou fibras, aditivas a sílica amorfa e fibra ligante na mistura. A fibra ligante pode ser uma fibra de baixo ponto de fusão, de um componente que estritamente age como um agente ligante para ligação térmica necessária no não tecido. Fibras de um componente exemplares incluem tereftalato de polietileno de baixa fusão, polipropileno, ácido polilático, tereftalato de politrimetileno, tereftalato de policiclohexanodiol, tereftalato de polietilenoglicol, nylon 6, nylon 6,6, nylon 11, nylon 12, polimetilpenteno e outros polímeros termoplásticos que têm pontos de fusão suficientemente baixos, se inerentes ou modificados. Por "suficientemente baixo" significa que tais fibras termoplást icas irão ter o ponto de fusão mais baixo de todas as fibras componentes presentes. Alguns polímeros irão inerentemente ter o ponto de fusão mais baixo enquanto outros, tal como os poliésteres, podem necessitar ser modificados com um aditivo apropriado para produzir um ponto de fusão mais baixo do que inerentemente possuía pelo polímero não modificado.

Uma fibra ligante de um componente compreende pelo menos 15% em peso da mistura de fibra no não tecido. Com relação a essa invenção, qualquer caso onde uma fibra ligante de um componente é usada requer a adição de pelo menos 15% em peso da fibra de coesão mais alta para entrelaçar a fibra mecânica após ligação térmica. A fibra ligante de um componente deve ter uma temperatura de fusão de não menos que 107°C, mas a temperatura de fusão não pode exceder um valor de 10°C a menos do que a temperatura de fusão mais baixa de qualquer outra fibra estrutural na mistura de fibra do não tecido.

A temperatura de fusão máxima da fibra ligante de um componente permite a fibra ligante fundir e fluir, formando uma matriz ligante ao longo e entre as fibras estruturais conforme essas fibras são deixadas intactas em uma temperatura mais baixa do que os seus pontos de fusão. A temperatura mínima varia pela aplicação de uso final da barreira contra calor/fogo do não tecido e é baseada em uma temperatura mais alta do que a exposição da temperatura máxima da barreira de não tecido em processos do conjunto subseqüente e arredores e uso operacional dia a dia.

Otimamente a temperatura de fusão da fibra ligante de um componente é minimizada dentro da faixa para reduzir a energia e tempo requerido para termicamente ligar o pano de barreira de não tecido.

Diâmetro da fibra ligante de um componente varia de cerca de 20pm a cerca de 60pm e em uma modalidade, é cerca de 31pm. Comprimento da fibra de um componente varia de cerca de 50mm a cerca de 125mm e em uma modalidade, é cerca de 75mm, para aplicações de puncionamento por agulha. A fibra ligante de um componente não deve agir como uma fonte de combustível satisfatória para uma chama aberta. A fibra ligante pode ser uma fibra de baixo ponto de fusão de mult icomponentes que age estritamente como um agente ligante para a ligação térmica necessária no não tecido. Fibras de multicomponentes exemplares incluem aquelas fibras de polímeros co-extrudados em combinações contendo pelo menos dois dos polímeros a seguir: tereftalato de polietileno, polipropileno, polietileno, polietileno de baixa densidade, polietileno de baixa densidade linear, ácido polilático, tereftalato de politrimetileno, tereftalato de policiclohexanodiol, tereftalato de polietilenoglicol, nylon 6, nylon 6,6, nylon 11, nylon 12, polimetilpenteno e outros polímero termoplásticos que têm pontos de fusão suficientemente baixos, se inerentes ou modificados. O termo "suficientemente baixo" tem o mesmo significado apresentado acima para as fibras de um componente. Similar às fibras de um componente, as fibras de multicomponentes fornecem dois polímeros que se fundem para fornecer ligação térmica.

Essa fibra de ligação térmica de multicomponentes compreende pelo menos 15% em peso da mistura de fibra no não tecido. Com relação a essa invenção, qualquer caso onde uma fibra ligante de multicomponentes age somente como um agente de ligação térmica, seu uso requer a adição de pelo menos 15% em peso de uma fibra de coesão mais alta, mas não mais que 70% em peso, para entrelaçamento mecânico da fibra após ligação térmica. Essa fibra de ligação térmica de multicomponentes deve ter uma temperatura de fusão de não menos que 107°C, mas a temperatura de fusão não pode exceder um valor de 10°C a menos do que a temperatura de fusão mais baixa de qualquer outra fibra estrutural na mistura da fibra do não tecido. A temperatura de fusão máxima da fibra ligante de vários componentes permite a fibra ligante fundir e fluir, formando uma matriz ligante ao longo e entre as fibras estruturais conforme essas fibras são deixadas intactas em uma temperatura mais baixa do que os seus pontos de fusão. A temperatura mínima varia pela aplicação de uso final da barreira contra calor/fogo de não tecido e é baseada em uma temperatura mais alta do que a exposição da temperatura máxima da barreira de não tecido em processos do conjunto subseqüente e arreadores uso operacional dia a dia. Otimamente a temperatura de fusão da fibra ligante de multicomponentes é minimizada dentro da faixa para reduzir a energia e tempo requerido para termicamente ligar o pano de barreira de não tecido.

Diâmetro da fibra ligante de multicomponentes varia de cerca de 20pm a cerca de 60pm e em uma modalidade, é cerca de 31pm. Comprimento da fibra de um componente varia de cerca de 50mm a cerca de 125mm e em uma modalidade, é cerca de 75mm, para aplicações de puncionamento por agulha. A fibra ligante de multicomponentes não deve agir como uma fonte de combustível satisfatória para uma chama aberta. A fibra ligante pode ser uma fibra de baixo ponto de fusão, multiligante (ambas as funções de ligação térmica e mecânica), de multicomponentes que age como um agente ligante para a ligação térmica necessária no não tecido e como um ator mecânico que tem coesão de fibra a fibra suficiente para manter entrelaçamento da matriz de fibra de não tecido. Fibras multiligantes, de multicomponentes exemplares incluem aquelas fibras de polímeros coextrudados em combinações contendo pelo menos dois dos polímeros a seguir: tereftalato de polietileno, polipropileno, polietileno, polietileno de baixa densidade, polietileno de baixa densidade linear, ácido polilático, tereftalato de politrimetileno, tereftalato de policiclohexanodiol, tereftalato de polietilenoglicol, nylon 6, nylon 6,6, nylon 11, nylon 12, polimetilpentendo e outros polímero termoplásticos que têm pontos de fusão suficientemente baixos, se inerentes ou modificados. O termo "suficientemente baixo" tem o mesmo significado apresentado acima para as fibras de um componente. Similar às fibras de um componente, as fibras multiligantes de multicomponentes fornecem um polímero que se funde para fornecer ligação térmica; entretanto, o segundo polímero não se funde e fornece a função mecânica para entrelaçamento da fibra. Essa última diferença é uma distinção entre as fibras de multicomponentes e as fibras multiligantes de multicomponentes.

Em outras palavras, as fibras multiligantes de multicomponentes devem conter pelo menos um componente compreendido de um agente ligante de baixa fusão e um componente de ponto de fusão mais alto que permanece intacto após exposição ao calor no estágio de ligação térmica. Essa última diferença é uma distinção entre as fibras de multicomponentes e as fibras multiligantes de multicomponentes. A fibra multiligante de multicomponentes compreende pelo menos 15% em peso da mistura de fibra no não tecido. Com relação a essa invenção, qualquer caso onde a fibra multiligante de multicomponentes é usada não necessariamente requer a adição de outra fibra de coesão mais alta para entrelaçamento mecânico da fibra após ligação térmica desde que todos os critérios descritos sejam satisfeitos.

Diâmetro da fibra multiligante de multicomponentes varia de cerca de 20pm a cerca de 60pm e em uma modalidade, é cerca de 31pm. Comprimento da fibra de um componente varia de cerca de 50mm a cerca de 125mm e em uma modalidade, é cerca de 75mm, para aplicações de puncionamento por agulha. A fibra multiligante de multicomponentes não deve agir como uma fonte de combustível satisfatória para uma chama aberta e pode, de fato, ser resistente à chama.

As fibras multiligantes de multicomponentes podem ter qualquer de várias configurações diferentes da fibra (por exemplo, núcleo/revestimento concêntrico/ núcleo/revestimento excêntrico, lado a lado ou bilateral, em forma de torta, em forma de torta oca, ilhas ao mar ou matriz, e o semelhante), mas ela deve reter fibras do núcleo de comprimento quase original após ligação térmica. Essas fibras do núcleo restantes devem ter resistência suficiente para manter entrelaçamento mecânico sob tensão e deve não agir como fonte de combustível contributiva para uma chama aberta. Em uma modalidade, um mínimo de cerca de 10%, mas não mais que cerca de 90%, em peso da fibra individual age como um agente de ligação térmica e deve ter uma temperatura de fusão de não menos que cerca de 107°C, mas não mais que cerca de 150 °C. Em outra modalidade a temperatura de fusão é cerca de 110°C. A fibra do núcleo previamente descrita compreende um mínimo de cerca de 10%, mas não mais que cerca de 90% em peso da fibra individual e deve ter uma temperatura de fusão de não menos que cerca de 115 °C.

Uma fibra ligante útil é uma configuração bi-componente de núcleo/revestimento compreendida de um núcleo de tereftalato de polietileno (PET) e um revestimento de PET de temperatura de fusão mais baixa segundo a qual o revestimento é cerca de 60% em peso da fibra individual e o núcleo é o restante 40%. O revestimento age como um agente de ligação térmica formando a superfície externa da fibra ligante e tem uma temperatura de fusão de cerca de 110°C e o núcleo tem uma temperatura de fusão de cerca de 130°C. Tal uma fibra ligante bi-componente de núcleo/revestimento está disponível de Huvis Corporation na Coréia. Em uma modalidade, a fibra ligante bi-componente de núcleo-revestimento compreende entre 50 e 65% em peso da mistura de fibra na barreira de não tecido.

Outras fibras multiligantes de multicomponentes que podem ser empregadas incluem aquelas fibras de polímeros co-extrudados em combinações contendo pelo menos dois dos polímeros a seguir: tereftalato de polietileno, polipropileno, polietileno, polietileno de baixa densidade, polietileno de baixa densidade linear, ácido polilático, tereftalato de politrimetileno, tereftalato de policiclohexanodiol, tereftalato de polietilenoglicol, nylon 6, nylon 6,6, nylon 11, nylon 12, polimetilpenteno e outros polímeros termoplásticos que têm pontos de fusão suficientemente baixos, se inerentes ou modificados, ou quaisquer fibras celulósicas naturais (algodão, linho, rami, juta, kenaf, cânhamo, e o semelhante) ou fibras de proteína (lã, cashmere, cabelo de camelo, pelo de cabra, outros cabelos de animais, seda, e o semelhante) revestidos ou unidos juntos com quaisquer dos polímeros termoplásticos mencionados acima. O termo "suficientemente baixo" tem o mesmo significado como apresentado para as fibras de um componente.

Essas fibras multiligantes de multicomponentes contêm mais que um componente compreendido de um agente ligante de baixa fusão e um componente de ponto de fusão mais alto que permanece intacto após exposição ao calor no estágio de ligação térmica, similar às fibras multiligantes de multicomponentes descritas acima. O agente ligante pode ser qualquer fibra sintética com uma temperatura de fusão dentro da faixa mencionada acima que não age como uma fonte de combustível contributiva para uma chama aberta. A porção do núcleo restante pode ser qualquer fibra sintética ou natural com uma temperatura de fusão de não menos que 115°C, não haja como uma fonte de combustível contributiva para chama aberta, e tenha uma coesão de fibra a fibra suficiente para manter a integridade da malha da fibra e manter entrelaçamento entre fibras após puneionámento por agulha.

Para propósitos dessa invenção, uma fibra deve ter um índice limite mínimo de oxigênio (LOI) de pelo menos 21 a ser considerada uma fonte de combustível não contributiva. LOI é uma medida relativa de flamabilidade que é determinada queimando uma amostra em uma atmosfera de oxigênio/nitrogênio e então ajustando o teor de oxigênio para uma quantidade mínima requerida para sustentar queima estacionária. Quando maior o valor, menos inflamável um material é considerado. O índice limite de oxigênio (LOI), também chamado o índice crítico de oxigênio (COI) ou índice de oxigênio (OI), é definido como: LOI = [O,; (cone) 1 [Q?. (conc) I + [Ma] Onde [Oz (conc) ] e [M,;] são a concentração mínima de oxigênio nos gases de influxo requeridos para passar o critério de "comprimento mínimo de queima'' e a concentração de nitrogênio nos gases de influxo respectivamente. Se os gases de influxo são mantidos em pressão constante, então, o denominador da equação é constante já que qualquer redução na pressão parcial (concentração) de oxigênio é balanceada por um aumento correspondente na pressão parcial (concentração) do nitrogênio. índice limite de oxigênio é mais comumente relatado como uma percentagem em vez de fração. Já que o ar compreende cerca de 20,95% de oxigênio por volume, qualquer material com um índice limite de oxigênio menor do que isso irã queimar facilmente em ar.

Contrariamente, o comportamento e tendência da queima para propagar chama para um polímero com um índice limite de oxigênio maior do que 20, 95 irá ser reduzido ou mesmo zerar após remoção da fonte de queima. Queima auto-sustentada não é possível se LOI > 100, tais valores não são fisicamente significativos. Exemplos do LOI de vários compostos são apresentados abaixo na tabela.

Tabela 9 ÍNDICE LIMITE DE OXIGÊNIO (LOI) DE VÁRIOS COMPOSTOS

Poliolefina 18 Algodão 18 Lã 25 Poliamida 22 Poliésteres 21 Sulfeto de polifenileno (PPS) 34 Para-aramida 28 Meta-aramida 30 Poliacrilonitrila (PAN) 55 Politetrafluoroetileno (PTFE) 95 Fibra de vidro 100 Sílica amorfa 100 Alguns exemplos de fibras ligantes comercialmente disponíveis para prática da presente invenção incluem as seguintes fibras de um polímero especial, todas as quais estão disponíveis de Fiber Innovations Technology (FIT) of Johnson City, Tennessee, o código do produto de cada sendo fornecido em parênteses: fibra ligante PETG (não extraída) (T-135), fibra ligante PETG (extraída) (T-137), PCT (T-180), FR (resistente à chama) PET (T-190) e PET FR para fiação de fio (T-191). Outros exemplos de fibras ligantes incluem as seguintes fibras bi-componente de núcleo/revestimento concêntrico, também disponível de FIT e tendo o código do produto apresentado em parênteses: CoPET/PET "fundido" a 110°C (1-201), CoPET/PET fundido a 185°C (T-202), versão Dawn Grey de T-201 (T-203), versão Black de T-202 (T-204), CoPET/PET fundido a 130°C (t-207), CoPET/PET cristalino de alta fusão a 150°C (T-215), versão black de T-215 (T-225), PCT/PP (T-230), PCT/PET (T-231), PETG/PET (T-235), 185°C, CoPET/PET de alto Tg (T-236), HDPE/PET (T-250), HDPE/PP (contato do FDA) (T-251), LLDPE/PET (T-252), PP/PET (T-260), Nylon 6/nylon 6,6 (T- 270), e versão Black de T-270 (T-271). Tereftalato de polietileno (PET) é particularmente útil para prática da presente invenção, mas uma ampla variedade de tipos de fibras ligantes existe.

Ainda outras fibras ligantes disponíveis de FIT incluem PET (poliéster), coPET, Tm = 110°C, coPET, Tm = 125 °C, coPET, Tm = 180°C, coPET, Tm = 200°C, PLA (ácido polilático), Tm = 130°C, PLA, Tm = 150°C, PLA, Tm = 170°C, PTT (tereftalato de politrimetileno) disponível sob a marca registrada Corterra®, PCT (tereftalato de policiclohexanodiol), PETG (PET glicol), HPDE (polietileno de alta densidade, polietileno de baixa densidade linear LLDPE, PP (propileno, copolimero PE/PP, PMP (polimetil penteno), nylon 6, nylon 6,6, nylon 11 e nylon 12.

Em adição ao acima, as fibras ligantes de poliéster podem ser usadas em alguns casos. Exemplos de fibras ligantes de poliéster incluem aquelas disponíveis de Wellman, Inc. of Fort Mill, Carolina do Sul, sob vários tipos de nome tais como 209, H1305, H1295, H1432, M1440, Ml429, M1425, M1428 e M1431.

Em adição a fibra de silica amorfa requerida e a fibra ligante requerida, a composição do pano não tecido pode compreender até 70% em peso de outras fibras, isto é, fibras complementares, consideradas ser uma fonte de combustível não contributiva. Com relação a essa invenção, qualquer modalidade compreendida de somente uma fibra ligante térmica, tal como uma fibra ligante de um componente contendo um polímero de baixa fusão, requer a adição de pelo menos 15% em peso de uma fibra de coesão mais alta para fornecer entrelaçamento mecânico da fibra após ligação térmica. Uma modalidade da presente invenção compreende entre cerca de 35 a 50% em peso da silica amorfa, entre 50 e 65% em peso da fibra ligante, segundo as quais as fibras ligantes são uma configuração bi-componente de núcleo/revestimento compreendida de um núcleo de tereftalato de polietileno (PET) e um revestimento de PET de baixa temperatura de fusão, e entre 5 e 10% em peso de uma fibra complementar tal como uma solução corada (pigmentada) de fibra de PET para colorir pano não tecido de uma camada de barreira contra calor e chama.

Pode também ser possível incluir até cerca de 15% em peso e, em uma modalidade até cerca de 10% em peso, e em outra modalidade, até cerca de 5% em peso de fibras complementares que não são consideradas uma fonte de combustível "não contributiva" (como definido acima), isto é, tendo um LOI de menos que 21. Entretanto, quaisquer tais fibras empregadas irão ter aplicação limitada na produção de tecidos resistentes à chama ou panos resistentes ao fogo e calor.

Essa invenção também se refere ao método de produzir o pano não tecido de uma camada através do entrelaçamento mecânico leve de uma malha de fibras e ainda ligação térmica para reduzir tensão direcional da propriedade física, manter comprimento suficiente de fibras individuais, encapsular e conter fibras individuais, e reduzir densidade por área do pano não tecido sem significativamente diminuir a integridade do tecido. O pano não tecido pode ser construído como se segue. As várias combinações de fibras que podem ser empregadas na presente invenção podem ser pesadas e formadas a seco ou a úmido em uma malha de fibra. A malha pode ser formada por qualquer dos vários métodos diferentes: 1. formando malha pela deposição a seco, método de cardagem.

Fardos de cada tipo de fibra são alimentados no processo onde pedaços e grupos de fibras são separados (abertos) . As fibras abertas de cada tipo são pesadas no processo e são alimentadas juntas em uma malha misturada depositada calculada pelo peso do tipo de fibra em percentagem do total. Essa deposição da malha é então alimentada a uma carda a qual usa cilindros rotativos com dente fino para orientar as fibras em ensaios paralelos. Essa malha cardada é então transferida diretamente para o processo de ligação ou é sobreposta em uma correia móvel em um ângulo direito permitindo estratificar a malha cardada para aumentar altura da malha, peso da malha e/ou resistência direcional transversal antes de ir para o processo de ligação. 2. Formação da malha pelo processo de deposição a ar Fardos de cada tipo de fibra são alimentados no processo onde pedaços e grupos de fibras são separados (abertos) . As fibras abertas de cada tipo são pesadas no processo e são alimentadas juntas em uma malha misturada depositada calculada pelo peso do tipo de fibra em percentagem do total. Essa deposição da malha é então formada suspendendo as fibras no ar e então as coletando como uma batedura em uma tela que separa as fibras do ar. Essa malha é então transferida diretamente para o processo de ligação ou é sobreposta sobre uma correia móvel em um ângulo direito permitindo estratificar a malha cardada para aumentar a altura da malha e/ou peso da malha antes de ir para o processo de ligação.

Com relação a presente invenção, um método útil de formação da malha é o processo cardado por deposição a ar. A formação útil do pano é entrelaçamento mecânico da fibra agulhando a malha e então ligação térmica através da aplicação de calor acima da temperatura de fusão do ligante, mas abaixo da temperatura de fusão das fibras estruturais que mecanicamente se ligam ao pano através do entrelaçamento. É também possível hidroemaranhar as fibras através do uso de jatos de água de alta pressão, embora os jatos de água tendam a ser mais danosos às fibras de sílica amorfa mais delicadas do que o puncionamento por agulha.

Embora uma modalidade seja um pano não tecido com fibras mecanicamente entrelaçadas que são então ligadas por calor, é também possível misturar as fibras em uma configuração tecida e então termicamente ligada. Para panos tecidos, é possível empregar fibras de sílica amorfa na direção da máquina ou na direção transversal à máquina, alternando com uma ou mais das fibras ligantes ou FR. Alternativamente, as fibras podem ser alternadas na direção da máquina e tecidas com ou uma fibra amorfa ou uma FR ou uma ligante na direção transversal da máquina. Como uma percentagem, panos tecidos de acordo com a presente invenção podem compreender as composições estabelecidas acima para a mistura de fibras de silica amorfa e FR assim como fibras de silica amorfa e ligantes. A construção do tecelão particular para panos de tecidos abertos não é uma limitação da presente invenção e desse modo, todas as variações das considerações finais em ambas as direções transversais à máquina e à máquina são incluídas. A mistura no tecido é possível através de várias estruturas de fios ("tipos" = tipos de fibra para mistura): 1) Fios únicos A) misturar vários tipos de fibras curtas antes de fiá-las em um fio continuo. B) misturar vários tipos de filamentos contínuos antes de trançar ou entrelaçá-los juntos em um fio contínuo 2) Fios corda/dobrados A) trançar juntos dois ou mais fios únicos de diferentes tipos em um fio dobrado resultante. B) Trançar juntos dois ou mais fios dobrados de diferentes tipos em um fio do tipo corda resultante. 3) Fios coberto/entrançados no núcleo A) um núcleo central de um filamento ou fio continuo em volta do qual outro tipo de fibra é enrolado ou trançado, resultante em um fio contínuo com um tipo de fibra como o núcleo e outro tipo constituindo a camada externa . A mistura no tecido é também possível através da construção do tecido de fios de diferentes tipos de fibra: 1) os fios de urdidura podem ser de um tipo e os fios em trama de outro tipo. 2) fios de tipos de fibra diferentes podem ser combinados na urdidura em alguns intervalos. 3) fios de tipos de fibra diferentes podem ser combinados na trama em alguns intervalos. 4) fios de tipos de fibra diferentes podem ser combinados em ambas às direções da urdidura e trama.

Essa invenção se refere a um pano útil na proteção de itens, ou produtos, tais como colchões, do fogo e o calor relacionado; um processo para produzir o pano; e um processo para proteger materiais em um produto usando o pano de barreira contra fogo e calor. Tal processo para proteger materiais em um produto usando o tecido contra calor e fogo é ligado ultrassonicamente ou ultrassonicamente unido o pano de barreira diretamente a pelo menos um componente que está também presente no produto. Tal um componente compreende um material que é suscetível de danificar devido ao calor e fogo, ocasionados pela exposição a chamas abertas e, portanto, requer proteção de barreira. Ligação ultrassônica é bem conhecida na técnica, mas a capacidade diretamente de incorporar uma barreira contra calor e fogo em um subconjunto é nova. Vibrações ultrassônicas de alta velocidade resultam nas uniões entre termoplásticos fundindo os materiais juntos. Essa fusão, ou união, requer materiais termoplásticos similares para formar a ligação.

Como um exemplo, muitas construções tradicionais de colchões são cobertas por um conjunto de superfície de uma batedura de fibra de alto volume entre a camada externa do pano de revestimento e uma camada interna de um pano de peso leve (tipicamente fiado por ligação) para manter o pesponto do conjunto acolchoado de agulha e linha. O conjunto acolchoado forma uma superficie que é tanto macia quanto visualmente atraente devido ao padrão volumoso acolchoado. Porque a batedura da fibra de alto volume é convencionalmente PET, e porque ambas a camada de pano externa e camada estrutural interna estão disponíveis no PET ou uma maioria de mistura de PET, esse e conjuntos similares, ou produtos, por exemplo, móveis, assentos e superfícies de transporte, roupa de cama e o semelhante, são algumas vezes acolchoados por meios ultrassonicamente ligados, em vez de acolchoar por costura de agulha e linha tradicional.

Usando ligação ultrassônica para a produção de conjuntos forrados tipicamente tem vantagens sobre o método de costura por causa das velocidades de produção mais altas possíveis, menos matérias-primas (nenhuma linha) requeridas, menos desgaste mecânico (nenhuma quebra da agulha, menos partes móveis), e é capaz de formar uma ligação entre as camadas comparáveis, ou melhores, do que as costuras costuradas ou acolchoamento tradicional.

Muitos materiais e misturas de materiais capazes de formar uma barreira térmica e contra chama adequada não são comparáveis, e aqueles que são variam significativamente de outros componentes termoplásticos usados no produto final. Portanto, como produtos são progressivamente requeridos para satisfazer novos requerimentos de chama aberta, a possibilidade utilizar ligação ultrassônica para acolchoar é perdida.

As misturas e tecidos resultantes da presente invenção são tais que elas permitem acolchoar por ligação ultrassônica de um conjunto contendo a barreira contra chama e térmica. Dentro da variação descrita de misturas, aquelas misturas compreendendo pelo menos 40% em peso de PET, ou outros termoplásticos adequados, são adequadas para ligação ultrassônica para outros materiais contendo um minimo de 40% em peso do mesmo ou termoplástico similar. Uma modalidade é para um tecido de barreia contra chama e térmica para compreender um minimo de 50% em peso de PET, e outras camadas do conjunto contendo um minimo de 50% em peso de PET ou termoplástico similar.

Conjuntos para construção do colchão podem ser produzidos em qualquer número de configurações (nenhuma camada interna é necessária) tal como se segue: 1. 0 pano de barreira térmica e contra chama pode ser ultrassonicamente ligado à camada de revestimento externa em pontos através da largura total e ao longo do comprimento do conjunto. 2. 0 pano de barreira térmica e contra a chama pode ser ultrassonicamente ligado à camada de revestimento externa em pontos somente ao longo das margens do conjunto. 3. Para maciez e profundidade adicionais do padrão acolchoado ao longo da superfície planar, o termo "pop" na indústria do colchão, camada (s) de batedura de alto volume pode ser adicionada entre o pano de barreira térmica e contra chama e o revestimento antes da ligação conforme descrito em 1, acima. 4. Para maciez adicional ao longo da superfície planar, camada (s) de batedura de alto volume pode ser adicionada entre o pano de barreira térmica e contra chama e o revestimento antes da ligação conforme descrito em 2, acima. 5. As configurações resumidas nos itens 2 e 4, acima, permitem proteção melhorada térmica e contra chama porque o corpo dos panos de barreira não contém pontos de ligação. A natureza da ligação ultrassônica requer pressão entre a corneta e a bigorna. Isso resulta em compressão das camadas em cada ponto de ligação e esses pontos comprimidos tipicamente resultam em maior transferência térmica através dos materiais e possivelmente enfraquece a resistência à carbonização dos materiais quando expostos à chama aberta. Se a superfície macia resultante das configurações do conjunto 2 e 4 não é desejada, acredita-se aqui que a batedura de alto volume ou outro pano volumoso pode ser ultrassonicamente ligado diretamente a camada de revestimento externa na maneira descrita no 1 e 3, antes da chama e o pano de barreira térmica é subseqüentemente ultrassonicamente ligado em pontos ao longo da margem do conjunto como a camada interna. 6. Variações da configuração 3 oferecendo o mesmo ou efeito similar são possíveis estratificando o pano de barreira térmica e a chama diretamente na camada de pano e a batedura de alto volume é estratif içada para dentro antes de ligação ultrassônica conforme descrito no 1, acima. 7. Variações da configuração 4 oferecendo o mesmo ou efeito similar são possíveis estratificando o pano de barreira térmica e a chama diretamente na camada de pano e a batedura de alto volume é estratif içada para dentro antes de ligação ultrassônica conforme descrito no 2, acima.

Outro produto usado na construção do colchão é o pano da borda, ou material de pano lateral. Como um exemplo, conjuntos satisfatórios da borda para colchões e/ou de cama box de molas podem ser produzidos em qualquer das configurações acima usando materiais para enrolar de boa largura total de até aproximadamente 304,8 cm em largura (teoricamente a largura é ilimitada porque as cornetas e bigornas ultrassônicas podem ser dispostas em um formato modular, mas praticamente, a largura é limitada às larguras atualmente disponíveis da batedura de alto volume e do revestimento de bom rolo bem assim como equipamento de suporte atualmente disponível). 0 corpo do padrão de acolchoamento é ultrassonicamente ligado usando uma série de cornetas amplas aplicadas através da largura de uma bigorna cilíndrica padronizada. A largura tipica de um conjunto da borda varia de cerca de 22,86cm a cerca de 35,56cm (ou mais). Essas larguras individuais podem ser ultrassonicamente abertas e as margens ultrassonicamente seladas com um padrão de costura (ou outro padrão) usando uma série em linha ou fora de linha de cornetas e bigornas cortadoras/de selagem.

Tecidos da presente invenção são particularmente úteis para bordas do colchão porque a necessidade de conforto não está presente, conforme ela está no topo e no fundo dos colchões, os painéis, os quais irão incorporar batedura para fornecer a maciez e volume do painel. Conseqüentemente, nas bordas, o tecido FR é facilmente reunido para o revestimento, como ultrassonicamente ligando, para formar aquele produto, o qual pode ser um subconjunto do produto completo, o colchão.

Um exemplo da estrutura do processo para selagem ultrassônica poderia empregar fornecedores de potência de l,lkW para cornetas de 22,86cm em série através da largura de uma bigorna cilíndrica padronizada para o desenho do acolchoado desejado no corpo do conjunto. Após as camadas ser alimentadas e desenroladas nessa parte do processo, camadas adicionais podem ser introduzidas se desejado antes do fluxo através de uma série de cornetas de 2,54cm de diâmetro espaçadas nas larguras desejadas dos conjuntos da borda para ser simultaneamente deslizadas e seladas (se desejado) usando um fornecedor de potência de 1,lkw para cada buzina. Variáveis do processo tais como pressão, velocidade, amplitude, amplificador de energia e carregadores diferem-se baseados nos tipos de materiais usados e a massa.

De modo a demonstrar a efetividade de panos de acordo com a presente invenção, um número de amostras de pano foi submetida ao teste com chama aberta para determinar suas resistências respectivas ao fogo e calor relacionados e por sua vez, a capacidade de fornecer proteção aos itens. Deveria ser observado que teste do item protegido é freqüentemente determinado os tempos específicos para aplicação de uso final do item protegido e o teste inclui aquele item como um todo em vez de teste dos componentes individuais que constituem aquele item. Teste do pano como um componente para predizer ou correlacionar resultados no item finalizado usualmente difere-se entre fabricantes do item. Teste preliminar foi conduzido com uma variedade de panos de barreira compreendendo uma variação de relações de fibra liqante para silica amorfa. Como resultado dessa classificação, foi determinado que para uso nos colchões, um teor de 40% silica amorfa era uma quantidade útil, já que ela equilibrou custos contra proteção de barreira necessária. Todavia, quantidades maiores ou menores de silica amorfa podem ter uso em outros ambientes (produtos) onde requerimentos da propriedade de barreira podem diferir como também irão custos permissiveis para produzir o tecido. Tais outros usos são discutidos abaixo.

Para desenvolvimento dos panos de barreira térmica e contra fogo da presente invenção, para uso na indústria de colchão, um teste patenteado em um laboratório de teste independente foi empregado para estabelecer uma base de linha do desempenho e progresso do caminho versus aquela base de linha. Embora as especificações do teste sejam mantidos confidenciais pelo laboratório independente, pode ser revelado que o teste é baseado em uma chama aberta em contato com a face do tecido por um período fixado de tempo. Após a chama aberta ser removida, o pano é deixado continuar a queimar até ele completamente se extinguir. A temperatura máxima é medida no lado oposto à chama sobre o comprimento do teste. A massa da amostra é medida antes e após exposição à chama para calcular perda de massa. A resistência do tecido no ponto de exposição pode ser testada para determinar resistência retida ou resistência à carbonização {dependendo da aplicação, isso podería ser tensão, punctura, inspeção para rasgar ou outro). Resultados do teste são apresentados na tabela 10 que se segue: Tabela 10 TESTE COM CHAMA ABERTA DE PANO FR

Embora as especificações do teste sejam patenteadas, os resultados separados demonstram o desempenho dessa invenção, misturas de silica amorfa, quando comparadas a outras barreiras térmicas e contra chama quando expostas a chama aberta. Os valores da "massa por unidade de área", "temperatura máxima" e "perda de massa em percentagem" são médias de seis espécies testadas para cada mistura ou produto. O teste realizado pelo laboratório independente estabeleceu uma base de linha de desempenho para produtos atualmente em uso como tecidos de barreia térmica e contra chama na indústria de colchão ("Incumbent Market Product", exemplos n°s 54 a 56) . Sem representar que os resultados desse teste diretamente correlacionam para o desempenho de um conjunto de roupas de cama testadas pelo o padrão de chama aberta TB603 Califórnia descrito anteriormente, todavia, os resultados são um indicador da capacidade de um tecido componente resistir à exposição a uma chama aberta sem perda de massa excessiva ou transferência excessiva térmica através do pano. O que é, ou não é, "excessivo" pode diferenciar entre fabricantes de colchão, mas testes desse tipo permitem comparação direta de panos candidatos contra tecidos de componentes estabelecidos que têm sido extensivamente testados nos conjuntos de roupa de cama finalizados. Os tecidos testados incluem 10 exemplos (n°s 54 a 56) de tecidos fora da presente invenção, sequido por 11 exemplos (n°s 64 a 74) de tecidos de acordo com a presente invenção. Com referência aos dados na tabela 10, pode ser visto que o uso de panos de barreira compreendendo 40% de silica amorfa, forneceu proteção aceitável, quando comparado aos produtos incumbentes. Deveria ser observado que enquanto exemplos 66 e 67 não mostraram custo percentual em massa maior, isso foi atribuível à menor massa por unidade de área (4,9 e 4,7) comparado a outros panos. Também, exemplo 73 mostrou ambos uma maior temperatura máxima e perda de massa, a qual foi devido à presença da fibra PP a 8%, uma fibra complementar a qual pode ser uma fonte combustível, isto é, não é uma fonte combustível "não contributiva", adicionada para fornecer um tecido colorido, pigmentado.

Em vista da revelação anterior, é para ser observado que usos finais possíveis para os panos FR da presente invenção em vários itens incluem o seguinte: 1. Cobertas - barreia entre pano ou exposto no fundo de um lado dos colchões ou no topo e/ou fundo do colchão de molas. Bordas, como discutidas acima, são também produtos que beneficiam pela presença da barreia. 2. Móvel - barreia entre o forro de sentar ou exposta no lado de dentro do assento ou outras áreas não vistas. 3. Transporte - Barreia entre o forro do assento ou exposto no lado de baixo do assento ou em áreas não vistas. Barreira através dos materiais que recobrem a parede ou ligados ao lado de trás de ou dentro das camadas das cortinas ou drapejos. Revestimento para motor e baia de carga ou áreas que necessitem proteção de calores extremos. 4. Roupa de cama - estendida em camadas dentro dos cobertores, acolchoados, travesseiros e o semelhante. 5. Vestuário - estendido em camadas dentro da vestimenta de proteção pessoal para proteger contra chamas e calor. Usos incluem bombeiro, militares, astronautas, indústria, laboratórios e o semelhante, em itens tais como casacos, calças, luvas, botas e o semelhante. 6. Carro - revestimento interno da baia do motor, revestimento para tubo, barreira dentro dos assentos e atrás das superfícies forradas e acapertadas. 7. Construção/Casa/Indústria - revestimentos para casa, camada de proteção interna da parede, cobertos contra fogo, revestimento de áreas de armazenamento para combustíveis, drapejos de união, revestimento de aterros sanitários e o semelhante emitindo potencialmente gases inflamáveis, filtração de gás quente, revestimentos de carpetes e tapetes, suportes de recipientes de cozinha e luvas e o semelhante. A presente invenção, portanto, inclui qualquer dos produtos anteriores produzidos pelo processo da presente invenção.

Desse modo, deveria ser evidente que o uso de fibras de sílica amorfa é altamente eficaz em fornecer misturas e tecidos FR. A invenção pode ser realizada combinando fibras de sílica amorfa com pelo menos uma outra fibra resistente à chama aberta, ou uma fibra ligante, mas é necessariamente ligada a elas. Nem, é prática limitada para a seleção de uma fibra FR particular ou fibra ligante contanto que uma ou mais selecionada sejam combinadas com fibras de silica amorfa. As misturas de fibra da presente invenção podem ser utilizadas para fabricar panos resistentes à chama para uma variedade de propósitos incluindo, mas não limitado a tecidos de barreia para aplicações em forração, conjuntos para cama e roupas de cama. Além disso, os panos não são limitados a tipos de não tecidos.

Baseado na revelação anterior, deveria agora ser observado que o uso de misturas de fibra descrito aqui não é novo e irá fornecer panos de barreia e tecidos resistentes à chama, conforme apresentados aqui. É, portanto, para ser entendido que quaisquer variações evidentes que se enquadrem no escopo da invenção reivindicada e desse modo, a seleção de elementos componentes específicos podem ser determinados sem se afastar do espírito da invenção aqui revelada e descrita. Desse modo, o escopo da invenção deve incluir todas as modificações e variações que podem ser enquadrar dentro do escopo das reivindicações anexadas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (20)

1. Mistura de fibra resistente à chama (PR J CARACTERIZADA por compreender: fibras de silica amorfa compreendendo uma mistura de 94 a 97% em peso de SiCb, de 3 a 4% em peso de Al.Oj, de 0,1 a 0,3% em peso de NasO, de 0,03 a 1,3% em peso de CoO e de 0. 01 a 1,2% em peso de SO3; e pelo menos uma fibra selecionada do grupo que consiste em fibras FR, fibras ligantes e misturas destas.

2. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas fibras FR são selecionadas do grupo que consiste em modacrílicos, poliéster com fosfaleno, melaminas, meta-aramidas, para-aramidas, polibenzimidazol, poliimidas, poliamidoimidas, poliaerilonitrilas parcialmente oxidadas, novoloides, poli(p-fenilenobenzobisoxazóis), poli(p- fenilenobenzotiazóis), sulfetos de polifenileno, raiom viscose resistente à chama, raiom viscose contendo aluminosilicato-sílica modificada, materiais celulósicos, polietercetonas, policetonas, polieterimidas, fibras naturais ou sintéticas revestidas com uma resina FR, ou misturas destes.

3. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a mistura compreende pelo menos 5% em peso de fibras de silica amorfa, com base no peso total das fibras na mistura.

4. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que a mistura compreende de 5 a 65% em peso de fibras de silica amorfa e de 35 a 95% em peso das ditas fibras FR.

5. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA por compreender fibras de silica amorfa, fibras modacrilicas e fibras de raiom FR.

6. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA por compreender fibras de silica amorfa, fibras modacrilicas e fibras de raiom viscose.

7. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA por compreender fibras de silica amorfa, fibras modacrilicas e fibras celulósicas.

8. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA por compreender fibras de silica amorfa e fibras de raiom FR.

9. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA por compreender fibras de silica amorfa, fibras modacrilicas, fibras de raiom viscose e fibras de polipropileno FR.

10. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas fibras ligantes são selecionadas do grupo que consiste em fibras unicomponente, multicomponentes, multiligantes e fibras complementares, as ditas fibras tendo uma temperatura de fusão de não menos que 107°C.

11. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas fibras unicomponente, multicomponentes e multiligantes e as ditas fibras complementares fornecem propriedades de ligação térmica, e em que as ditas fibras multicomponentes, multiligantes e as ditas fibras complementares adicionalmente fornecem propriedades mecânicas.

12. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita mistura compreende pelo menos 15% em peso de fibras de silica amorfa, com base no peso total das fibras na mistura.

13. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita mistura compreende de 15 a 80% em peso de fibras de silica amorfa, de 15 a 85% em peso das ditas fibras ligantes e até 70% em peso de fibras complementares, com uma redução das outras duas fibras para um total de 100% em peso, sem cair abaixo das quantidades mínimas estabelecidas acima.

14. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita mistura compreende de 15 a 80% em peso de fibras de silica amorfa, de 15 a 85% em peso das ditas fibras ligantes unicomponente e pelo menos 15% em peso das ditas fibras complementares.

15. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas fibras ligantes unicomponente são selecionadas do grupo que consiste em tereftalato de polietileno de baixa fusão, polipropileno, polietileno, polietileno de baixa densidade, polietileno de baixa densidade linear, ácido polilático, tereftalato de politrimetileno, tereftalato de policilohexanodiol, tereftalato de polietileno glicol, náilon 6, náilon 6,6, náilon 11, náilon 12, polimetil penteno e outras fibras termoplásticas selecionadas para ter o ponto de fusão mais baixo dos polímeros presentes.

16. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas fibras ligantes multicomponentes compreendem aquelas fibras de polímeros co-extrudados em combinações contendo pelo menos dois polímeros selecionados do grupo que consiste em tereftalato de polietileno, polipropileno, polietileno, polietileno de baixa densidade, polietileno de baixa densidade linear, ácido polilático, tereftalato de politrimetileno, tereftalato de policilohexanodiol, tereftalato de polietileno glicol, náilon 6, náilon 6,6, náilon 11, náilon 12, polimetil penteno e outras fibras termoplásticas selecionadas para ter o ponto de fusão mais baixo dos polímeros presentes.

17. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas fibras ligantes multicomponentes, multiligantes são selecionadas do grupo que consiste em núcleo recoberto, núcleo recoberto excêntrico, lado a lado ou bilateral, "PIE WEDGE", "PIE WEDGE" oca, ilhas ao mar ou construções matriciais e misturas destes, os quais retêm fibras do núcleo de comprimento substancialmente original após ligação térmica.

18. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas fibras ligantes multicomponentes compreendem aquelas fibras de polímeros co-extrudados em combinações contendo pelo menos dois polímeros selecionados do grupo que consiste em tereftalato de polietileno, polipropileno, polietileno, polietileno de baixa densidade, polietileno de baixa densidade linear, ácido polilático, tereftalato de politrimetileno, tereftalato de policilohexanodiol, tereftalato de polietileno glicol, náilon 6, náilon 6,6, náilon 11, náilon 12, polimetil penteno e outras fibras termoplásticas selecionadas para ter o ponto de fusão mais baixo dos polímeros presentes; as ditas fibras multicomponentes, multiligantes contendo pelo menos um componente compreendido de um polímero de baixa fusão e um polímero com ponto de fusão mais alto que permanece intacto após exposição ao calor suficiente para fundir o dito polímero de baixa fusão.

19. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas fibras ligantes multicomponentes, multiligantes compreendem uma configuração bi-componente de núcleo revestido compreendida de um núcleo de tereftalato de polietileno (PET) e um revestimento de PET com baixa temperatura de fusão enquanto que o revestimento é 60% em peso da fibra individual e o núcleo é o 40% restante.

20. Mistura de fibra, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas fibras complementares compreendem aquelas fibras de polímeros co-extrudados em combinações contendo pelo menos dois polímeros selecionados do grupo que consiste em tereftalato de polietileno, polipropileno, polietileno, polietileno de baixa densidade, polietileno de baixa densidade linear, ácido polilático, tereftalato de politrimetileno, tereftalato de policilohexanodiol, tereftalato de polietileno glicol, náilon 6, náilon 6,6, náilon 11, náilon 12, polimetil penteno e outras fibras termoplásticas selecionadas para ter o ponto de fusão mais baixo dos polímeros presentes, assim como fibras celulósicas naturais e fibras de proteína, revestidas ou unidas juntas com quaisquer dos polímeros acima mencionados; as ditas fibras multicomponentes, multiligantes contendo pelo menos um componente compreendido de um polímero de baixa fusão e um polímero com ponto de fusão mais alto que permanece intacto após exposição ao calor suficiente para fundir o dito polímero de baixa fusão.