CN1653220A - 高防火混纺织物 - Google Patents

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CN1653220A CNA038112809A CN03811280A CN1653220A CN 1653220 A CN1653220 A CN 1653220A CN A038112809 A CNA038112809 A CN A038112809A CN 03811280 A CN03811280 A CN 03811280A CN 1653220 A CN1653220 A CN 1653220A
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松本隆治
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Abstract

本发明在混纺织物包括含锑化合物的含卤素防火纤维(A)和纤维素纤维时，提供一种具有高度防火性的织物，并且该织物被划分为法国NF P92－503燃烧测试中的防火等级M1。一种防火混纺织物，其通过共同编织：30％～70％重量的股线(A)，和70％～30％重量的纤维素纤维纱线(B)来制备，该股线(A)通过复合含卤素的防火纤维(a－1)和另一种纤维(a－2)获得，含卤素的防火纤维(a－1)包含100重量份的丙烯酸基共聚物中的25份～50份的锑化合物，该丙烯酸基共聚物是通过聚合单体混合物而获得的，该单体混合物包含30％～70％重量的丙烯腈、30％～70％重量的含卤素的乙烯基单体、0％～10％重量的能与它们共聚的乙烯基单体，在负荷为300mg/公制支数No.17、温度范围为100℃～500℃的条件下，股线(A)具有小于5％的伸长率。

Description

高防火混纺织物
发明领域
本发明涉及一种防火(flame resistant)混纺织物(union fabric)。明确地说，本发明涉及一种具有高度防火性的混纺织物，其由股线(compound yarn)和纤维素纤维组成，该股线包括锑化合物作为主要成分的含卤素的防火纤维。
背景技术
近年来，对于保证安全的食品、衣服和住宅的要求变得越来越强烈，而且防火材料的必要性也在增加。在这种形式下，通过复合(compounding)通用的可燃纤维和具有高度防火性的防火纤维，同时还保留了可燃纱线的特性，提出多种方法来给可燃的纱线提供防火的性能。作为这种复合纤维(compound fiber)，例如，在日本专利No.2593985说明书和日本专利No.2593986说明书中都公开了一种在含卤素防火纤维和天然纤维的复合中，通过使用锑化合物作为防火试剂(flame resistant agent)加入到由含卤素的防火纤维中的方法。
最近，使用通用(general-purpose)纤维素纤维作为经纱和含有锑化合物的含卤素防火纤维作为纬纱的混纺织物经常应用于内部装饰产品中，例如窗帘门帘和椅套，因为纤维素纤维的特性，比如天然感觉、吸湿性和耐热性得到了体现。其中，使用纤维素纤维作为经纱和含有锑化合物的含卤素防火纤维作为纬纱的混纺织物，例如提花织物(jacquard)、小提花织物(dobby)和经缎织物(satin)，由于在织物的表面侧(surface side)上分布了很多的纤维素纤维而具有了一些特殊性质。
但是，在这些混纺织物中，织物中的纤维素纤维和含卤素的防火纤维的不均匀存在，使其很难通过法国NF P92-503燃烧测试中的最高防火等级M1，其要求一种非常高等级的防火性能。
仅在国际公开No.01/32968小册子(pamphlet)中提供了进一步使用这种技术的方法，其中一种混纺织物使用纤维素纤维作为经纱，含有锑化合物并加入了锡酸锌化合物进行结合的含卤素的纤维作为纬纱，该织物具有非常高的防火等级，可以通过NF P92-503燃烧测试中的最高防火等级M1。
但是，由于锡酸锌化合物比锑化合物的成本更高，所以这种纤维的费用比普通纤维独立地将锑化合物加入到含卤素的纤维要高，这就造成了混纺织物更高的成本。
因此，在包括仅加入锑化合物的含卤素的纤维和通用纤维(比如纤维素纤维)的混纺织物中，一直在期待开发出显示高防火性并被划分为NFP92-503燃烧测试中的最高防火等级M1的混纺织物，并且无需结合使用锡酸锌化合物等。
本发明的目的在于在混纺织物包括含卤素的防火纤维和纤维素纤维时，提供一种具有高度防火性的织物，并且被分类为NF P92-503燃烧测试中的防火等级M1。
发明概述
本发明人针对由改良丙烯酸防火纤维(modacrylic flame resistant fiber)作为含卤素防火纤维和纤维素纤维组成的混纺织物进行了反复地研究。结果，发现在混纺织物，例如提花织物、小提花织物和经缎织物中，当股线使用包括作为组要成分的锑化合物的改良丙烯酸防火纤维，与其它纤维复合，表现出某些特定的热性能，使用该股线作为经纱或纬纱可以表现出高防火性能。
即，本发明涉及一种防火混纺织物，其通过共同编织：30％～70％重量的股线(A)，和70％～30％重量的纤维素纤维纱线(fiber yarn)(B)来制备；该股线(A)通过复合含卤素的防火纤维(a-1)和另一种纤维(a-2)获得，含卤素的防火纤维(a-1)包含100重量份(以下仅简写为份)的丙烯酸基共聚物中的25～50份的锑化合物，该丙烯酸基共聚物是通过聚合单体混合物而获得的，该单体混合物包含30％～70％重量(以下仅简写为％)的丙烯腈、30％～70％的含卤素的乙烯基单体、0％～10％的能与它们共聚的乙烯基单体，在负荷为300mg/公制支数(metric count)No.17、温度范围为100℃～500℃的条件下，股线(A)具有小于5％的伸长(elongation)；。
这种防火的混纺织物优选是一种混纺织物，其中纤维素纤维(B)是至少一种选自棉花、麻(hemp)、人造丝、波里诺西克(polynosic)、铜氨纤维(cupra)、醋酯纤维(acetate)和三醋酯纤维(triacetate)的纤维。
实现本发明的最好方式
本发明涉及一种防火混纺织物，其通过复合：30％～70％重量的股线(A)，通过复合含卤素的防火纤维(a-1)和另一种纤维(a-2)获得，含卤素的防火纤维(a-1)包含100份的丙烯酸基共聚物中的25份～50份的锑化合物，该丙烯酸基共聚物是通过聚合单体混合物而获得的，该单体混合物包含30％～70％的丙烯腈、30％～70％的含卤素的乙烯基单体、0％～10％的能与它们共聚的乙烯基单体，在负荷为300mg/公制支数(metric count)No.17、温度范围为100℃～500℃的条件下，股线(A)具有小于5％的伸长率；和70％～30％重量的纤维素纤维纱线(B)来制备。
在本发明中，包含含卤素的防火纤维(a-1)的纤维纱线是用来给本发明中的混纺织物提供防火性能的纤维。这种含卤素防火纤维(a-1)由一种组合物组成，该组合物包括在丙烯酸基共聚物中的锑化合物，通过聚合包括30％～70％的丙烯腈、30％～70％的含卤素乙烯基单体和0％～10％的可以与丙烯腈和含卤素的乙烯基单体共聚的乙烯基单体(此后称作可共聚的乙烯基单体)的单体混合物来获得丙烯酸基共聚物。
在用来得到丙烯酸基共聚物的单体混合物中，丙烯腈的百分比不小于30％，优选为不小于40％(下限)，但其不能超过70％，优选为不大于60％(上限)。
在单体混合物中，含卤素乙烯基单体的百分比不小于30％，优选为不小于40％(下限)，但其不能超过70％，优选为不大于60％(上限)。
在单体混合物中，可共聚的乙烯基单体的百分比优选为不小于1％(下限)，并且其不能超过10％，优选为不大于5％(上限)。
当然，调整丙烯腈、含卤素乙烯基单体和可共聚的乙烯基单体的总百分比使其和为100％。
在单体混合物中，百分比小于下限的丙烯腈或者百分比大于上限的含卤素乙烯基单体都不能显示足够的耐热性，同样百分比大于上限的丙烯腈单元或者百分比小于下限的含卤素乙烯基单体产生不足的防火性能。在单体混合物中，百分比大于上限的可共聚的乙烯基单体不能全部表现出防火性能和触感(touch)，这些是含卤素防火纤维的特性。
任何含卤素的乙烯基单体都可以使用，只要含卤素的乙烯基单体为一种包含卤素原子的乙烯基单体，卤素原子优选为溴原子或者氯原子。作为含卤素的乙烯基单体的实例可提及的有氯乙烯、1，2-二氯乙烯、溴乙烯等等。这些可以单独使用或者两种或多种结合使用。
作为可共聚的乙烯基单体，可提及的实例为：丙烯酸；丙烯酸酯，例如丙烯酸乙酯和丙烯酸丙酯；甲基丙烯酸；甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯；此外，丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、乙烯磺酸、乙烯基磺酸盐(乙烯基磺酸钠等)、苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸盐(苯乙烯磺酸钠等)。这些可以单独使用或者两种或多种结合使用。
作为通过聚合包括丙烯腈、含卤素的单体和可与它们共聚的单体的单体混合物制备丙烯酸基共聚物的方法，任何方法，例如通常的乙烯基聚合方法，淤浆聚合法、乳液聚合法、溶液聚合法等等，都是适用的，并且没有什么特殊的限制。
作为锑化合物的优选实例，可提及例如无机锑化合物，如三氧化锑、五氧化锑、锑酸和三氯氧化锑(antimony oxychloride)。这些可以单独使用或者两种或多种结合使用。
100份丙烯酸基共聚物中的锑化合物的含量为不小于25份，优选为不小于30份(下限)，并且含量不大于50份(上限)。锑化合物的含量小于下限不能充分地确保复合的防火混纺织物的防火性。另一方面，锑化合物的含量大于上限会降低含卤素防火纤维的物理性能，例如强度和伸长率，从而在操作的过程中造成喷嘴堵塞。
作为在丙烯酸基共聚物中添加作为防火试剂的锑化合物来得到组合物(含卤素的防火纤维)的方法，可被提及的是：在能够溶解共聚物的溶剂中溶解丙烯酸基共聚物，然后在得到的溶液中混合和分散防火试剂来制造纤维的方法；将从丙烯酸基共聚物中得到的纤维浸入包含防火试剂的水性粘合剂溶液中，然后挤压、干燥，并且使用后期处理技术等来热处理以浸渍防火试剂的方法。用于得到含卤素的防火纤维的方法并不局限于此，也可以使用其它的公知方法。
只要通过复合含卤素的防火纤维(a-1)和另一种纤维(a-2)制备的股线(A)是一种在负荷为300mg/公制支数No.17、温度范围为100℃～500℃的条件下伸长率小于5％的股线，那么对和含卤素的防火纤维(a-1)混合的另一种纤维(a-2)没有什么特别的限制。伸长率更优选为不超过3％。由于伸长率不小于5％的股线(A)降低了耐热和防火性能，在点燃时会造成在纺织品织物上形成孔洞。
这里，在300mg/公制支数No.17的负荷下，当温度从100℃以100℃/分钟的速度升到500℃时，使用SSC150测量(由Seiko instruments Inc.生产)，通过测量样品的长度获得股线(A)的伸长率。伸长率定义为在100℃～500℃之间样品的最大伸长时刻的长度和原始样品长度的差与原始样品长度的比值。
由于在温度范围为100℃～500℃、负荷为300mg/No.17的公制支数的条件下，可以获得伸长率小于5％的股线(A)，棉、人造纤维、芳族聚酰胺纤维、尼龙纤维等都优选作为另一种纤维(a-2)。由于织物能完全显示出特别的自然触感，棉和人造纤维为优选。
在股线(A)中含卤素的防火纤维(a-1)的比例优选为60份～95份，更优选为70份～80份。另一种纤维(a-2)在股线(A)中的比例优选为40份～5份，更优选为30份～20份。含卤素的防火纤维(a-1)和另一种纤维(a-2)以总量为100份进行复合。
含卤素的防火纤维(a-1)的含量小于60份显示出的趋势是降低织物中表现出防火性能的含卤素的纤维的含量，从而导致织物防火性能的降低。同时，含卤素的防火纤维(a-1)的含量超过95份时显示出在燃烧试验中熔化股线(A)而在织物上形成孔洞的趋势，导致降低了防火性能。
含卤素的防火纤维(a-1)和另一种纤维(a-2)的复合方法没有特别限制，可提及的有混合(blending)、加捻(twisting)等方法。
可以使用纤维素纤维(B)而没有特别限制。例如，考虑到充分显示自然的触感，优选至少一种选自棉花、麻、人造丝、波里诺西克、铜氨纤维、醋酯纤维和三醋酯纤维的纤维。考虑到更多的优点，比如耐洗性、染色亲和力和低成本，棉花为其中最优选的。
本发明的防火混纺织物是通过混合编织股线(A)和纤维素纤维纱线(B)来制造的，后者提供耐热性和自然的手感。
本发明的这种防火混纺织物是通过混合编织股线(A)和纤维素纤维纱线(B)中的一种作为经纱，另外一种作为纬纱来得到的。
混纺织物本身是一种在设计非常典型的外观方面优异的织物，而且特别是在防火纤维和普通的非防火纤维共同编织中，一些特定的编织方法使具有极好的触感或者吸湿性能的非防火纤维大量沉积在织物表面，使得能够提高织物的经济价值。然而，表面分布了许多非防火纤维的织物和平织物(plain fabric)相比通常防火性能降低。本发明中通过混合编织股线(A)和纤维素纤维纱线(B)得到的混纺织物使用了通过复合含卤素的防火纤维(a-1)和另一种纱线(a-2)得到的股线(A)，从而在混纺织物中维持了等级M1的高防火性能的同时，使织物的表面沉积大量的棉花(B)，使得能够获得一种有极好触感、极好吸湿性能和优异设计性能(design property)的织物。在混纺织物中，复合使用含卤素的防火纤维和另一种纤维(a-2)作为股线(A)可以降低遇热时的收缩、促进碳化过程和改善防火性能。此外，股线(A)的防火性能和纤维素纤维纱线(B)的手感等特别的特点表现的最佳。
在防火混纺织物中，股线(A)的百分比为不小于30％，优选为不小于40％(下限)，而且不大于70％，优选为不大于60％(上限)。另一方面，防火混纺织物中，纤维素纤维纱线(B)的百分比为不小于30％，优选为不小于40％(下限)，而且不大于70％，优选为不大于60％(上限)。
当然，股线(A)和纤维素纤维纱线(B)的总量调整为100％重量。
防火混纺织物中的股线(A)的百分比小于下限就不能提供充分的防火性能，另一方面，百分比大于上限就不能完全表现出作为纤维纱线(B)的防火纱线的特殊性能。
NF P 92-503燃烧测试中，本发明的防火纤维混纺织物表现出等级M1的高防火性能的原因还不能确定，但是举例来说，可能是下列理由。
(1)在燃烧试验使用加热器加热过程中，使用在温度为100℃～500℃下不易伸长的股线(A)可以降低织物受热产生的收缩，并且在接触到加热器的火焰时促进碳化而提高了防火性能。
(2)特别的，混合比含卤素纤维具有更高热分解温度的纤维，例如棉、人造纤维和芳族聚酰胺纤维，在接触加热器火焰时抑制了发热量。
实施例
(防火性测试)
对混纺织物防火性能的评估是根据法国NF P 92-503方法进行的。法国NF P 92-503燃烧测试方法将概述如下。待检测的织物水平倾斜30度放置，将500瓦的电加热器靠近织物，在加热器加热开始后的20秒钟、45秒钟、75秒钟、105秒钟、135秒钟和165秒钟中的每个时刻，接触燃烧器火焰5秒。防火性能通过火焰保持燃烧(remain burning)的秒数和碳化的距离来判断。这种测试是一项非常严格的燃烧测试，其中与燃烧器火焰的接触是和用电加热器加热同时进行的。
混纺织物的燃烧是在四个方向进行的：经线表面侧、经线背面侧(reverseside)、纬线表面侧和纬线背面侧。防火性能的判断是通过参照下述NF P92-503标准来执行的。
接受的标准
M1：所有四个方向的火焰留存期(flame-remaining periods)不超过5秒。
M2：在四个方向的检测中，至少一片(one sheet)的火焰留存期超过5秒，并且碳化的平均距离为不大于35cm。
M3：在四个方向的检测中，至少一片的火焰留存期超过5秒，并且碳化的平均距离为不大于60cm。
(伸长率的测量)
在300mg/公制支数No.17的负荷下，当温度从100℃以100℃/分钟的速度升到500℃时，使用SSC150(由Seiko instruments Inc.生产)测量对于原始样品长度的长度。伸长率定义为在100℃～500℃之间样品的最大伸长时刻的长度和原始样品长度的差与原始样品长度的比值。
制造实施例1(含卤素防火纤维和棉纱的股线的制造)
丙烯腈52份、1，1-二氯乙烯46.8份、和苯乙烯磺酸钠1.2份共聚得到丙烯酸基共聚物。将得到的丙烯酸基共聚物溶解于丙酮中得到浓度为30％的溶液。在100份得到的共聚物中加入50份的三氧化锑来制备纺丝溶液。通过孔径0.07mm并拥有33000个洞的喷嘴，将制得的纺丝溶液在25℃下挤入浓度为38％的丙酮水溶液中，将在用水洗涤后得到的长丝在120℃下干燥8分钟。然后得到的长丝在150℃下拉伸三倍，并且随后在175℃下进行30秒的热处理，得到纤维尺寸为3dtex的含卤素的防火纤维。将用于纺丝的整理油(finishing oil)(由TAKEMOTO OIL & FAT CO.，LTD.制造)给予得到的含卤素防火纤维，变形(textured)来形成绉纹织物，并随后切割成38mm的长度。随后，80份切割的含卤素防火纤维和20份棉花以纤维原料的状态进行混合使得总量为100份，以制备公制支数为No.17的细纱。表1显示了得到的股线的伸长率。
制造实施例2(制造含卤素的防火纱线和棉花的股线)
除了30份棉花和70份含卤素防火纤维混合以外，重复与制造实施例1类似的方法来制备股线，然后公制支数为No.17的细纱。表1显示了得到的股线的伸长率。
制造实施例3(制造含卤素的防火纤维和棉花的股线)
除了40份棉花和60份的含卤素防火纤维混合以外，重复和制造实施例1类似的方法来制备股线，然后公制支数为No.17的细纱。表1显示了得到的股线的伸长率。
制造实施例4(制造含卤素的防火纤维和人造纤维的股线)
除了20份人造纤维和80份的含卤素防火纤维混合以外，重复和制造实施例1类似的方法来制备股线，然后公制支数为No.17的细纱。表1显示了得到的股线的伸长率。
制造实施例5(制造含卤素的防火纤维和人造纤维的股线)
除了30份人造纤维和70份的含卤素防火纤维混合以外，重复和制造实施例1类似的方法来制备股线，然后公制支数为No.17的细纱。表1显示了得到的股线的伸长率。
制造实施例5(制造含卤素的防火纱线和人造纤维的股线)
除了40份人造纤维和60份的含卤素防火纤维混合以外，重复和制造实施例1类似的方法来制备股线，然后公制支数为No.17的细纱。表1显示了得到的股线的伸长率。
对比制造实施例1(制备含卤素防火纤维)
按照和制造实施例1相似的方式制备含卤素防火纤维，并且不混合纤维素纤维得到一种公制支数为No.17的细纱。表1显示了得到的股线的伸长率。
实施例1～6(混纺织物的制造)
使用一种公制支数为No.51的棉花的细纱，以155单位(units)/2.54cm(1英寸)的密度作为经纱使用(经纱百分比55％)，与由制造实施例1～6中复合的细纱以42单位/2.54cm(1英寸)的密度作为纬纱(纬纱百分比为45％)，编织成为具有5综(harness)缎纹组织(satin weave)的混纺织物。评估得到的混纺织物的防火性能。表1显示了结果。
对比实施例1(混纺织物的制备)
除了使用由对比制造实施例1制造的细纱作为纬纱以外，重复和实施例1～6中相似的方式来制备一种有5综缎纹组织的混纺织物。对得到的混纺织物进行了防火性能的评估。表1显示了结果。
表1
实施例编号 股线(A) 混纺织物中股线(A)/纤维素纱线(B)的混合比例 防火性能
含卤素纤维(a-1)中的锑含量(份) 其它纱线(a-2) 混合比例(a-1)/(a-2) 伸长率(％)
1 50 棉花 80/20 0  45/55  M1
2 50 棉花 70/30 0  45/55  M1
3 50 棉花 60/40 0  45/55  M1
4 50 人造纤维 80/20 0 45/55 M1
5 50 人造纤维 70/30 0 45/55 M1
6 50 人造纤维 60/40 0 45/55 M1
对比实施例 50 - 100/0 35 45/55 M2
表1清晰的显示出，制造实施例1、2或3中的使用包含三氧化锑作为防火试剂的含卤素防火纤维和棉花的股线(A)在500℃的温度下伸长率为0％。而且在实施例1、2或3中使用股线(A)和棉花的细纱(B)制造的混纺织物在燃烧测试中的防火等级为等级M1，显示出了高防火性。同样在实施例4、5或6中，使用人造纤维作为纤维素纤维，燃烧测试的结果等级M1也显示出高防火等级。
另一方面，只使用对比制造实施例1制造的含卤素防火纤维的细纱，在温度为500℃下伸长率为35％。使用这种股线和棉花的细纱制造的对比实施例1中的混纺织物比实施例1～6中得到的混纺织物的防火性能要差，显示为等级M2。
如上所述，可以理解，由通过复合包括三氧化锑的含卤素防火纤维和另外一种纤维得到的股线和纤维素纤维纱线组成的混纺织物能够提供具有高防火性的织物，其防火性划分为等级M1。
工业实用性
由于本发明的防火混纺织物为一种拥有可以通过法国NF P 92-503燃烧测试的防火等级M1的高防火性混纺织物，所以它也可以在混纺织物，例如提花织物、小提花织物和经缎织物中产生高防火性。

Claims (2)

1.一种防火混纺织物，其通过共同编织：30％～70％重量的股线(A)，和70％～30％重量的纤维素纤维纱线(B)来制备，该股线(A)通过复合含卤素的防火纤维(a-1)和另一种纤维(a-2)获得，含卤素的防火纤维(a-1)包含100重量份的丙烯酸基共聚物中的25～50份的锑化合物，该丙烯酸基共聚物是通过聚合单体混合物而获得的，该单体混合物包含30％～70％重量的丙烯腈、30％～70％重量的含卤素的乙烯基单体、0％～10％重量的能与它们共聚的乙烯基单体，在负荷为300mg/公制支数No.17、温度范围为100℃～500℃的条件下，股线(A)具有小于5％的伸长率。
2.权利要求1的防火混纺织物，其中纤维素纤维纱线(B)包括至少一种选自棉花、麻、人造纤维、波里诺西克、铜氨纤维、醋酯纤维和三醋酯纤维中的纤维。
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