JP2012500305A - 難燃性ポリマー複合体、繊維、カーペット、および各々の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は2008年8月15日に出願された暫定出願第61/089240号からの優先権を主張する。
この開示は難燃性ポリマー複合体、ポリマー複合体の製造方法、並びに繊維および織物におけるポリマー複合体の応用に関する。
一般的に、カーペットは防火条件に合致しなければならない。この条件は公共建物並びに公共輸送手段、例えば鉄道、巡航船舶、フェリー、大型バス、および航空機、の両者におけるカーペット床カバーに適用される。特に、航空機内のカーペットは米国における連邦航空規則基準FAR 25.853b(垂直火炎試験)または世界の他の国々における同様な規則に合致しなければならない。さらに、カーペットは欧州およびアジア太平洋における煙および有毒気体規則にも合致しなければならない。
この開示をより詳細に記述する前に、この開示は記述されている特定の態様に限定されるものではなくそしてそれはもちろん変動しうることを理解すべきである。この開示の範囲は添付された特許請求の範囲によってのみ限定されるため、ここで使用される用語は特定の態様を記述する目的だけのためでありそして限定しようとするものではないことも理解すべきである。
おいて使用できるが、好ましい方法および物質を次に記述する。
ここで使用される際には、用語「繊維」は布帛および糸並びに織物の製作において使用できるフィラメント状物質をさす。1本もしくはそれ以上の繊維を使用して布帛または糸を製造することができる。糸は当該技術で既知の方法に従い完全に延伸するかまたは織ることができる。ある態様では、表面繊維は房付き(tufted)または織りカーペット用のバルキングされた連続フィラメント(BCF)または短繊維を包含しうる。
フェルトである繊維基質を包含しうることに注目すべきである。
この開示の態様は難燃性複合体、難燃性繊維、難燃性繊維カーペット、各々の製造方法などを包含する。さらに、この開示の態様は難燃性複合体および/または難燃性繊維から製造される繊維基質を包含する。この開示の態様は難燃性複合体繊維および難燃性繊維カ
ーペットを製造するために使用できる難燃性複合体を包含する。
ナイロン繊維は難燃性複合体から製造することができる。ある態様では、難燃性ナイロン繊維はホウ酸亜鉛(例えば、Zn3(BO3)2)を包含しうる。ある態様では、難燃性複合体はナイロン6を包含しうる。1種もしくはそれ以上のポリアミドポリマー類、有機粘土、および無機臭素化合物に関するさらなる詳細は以下に記載される。
生成物を生成するため、そのような結果は予期されていなかった。
この開示の態様で使用されるポリアミド類は、互いに少なくとも2つの炭素原子により分離されているポリマー連鎖の一体部分としての繰り返しカーボンアミド基により特徴づけられる線状もしくは分枝鎖状合成ポリカーボンアミド類でありうる。ポリアミド類はジアミン類および二塩基性酸類の反応により得ることができ、そして一般式:
−NHCOR1COHR2−
[式中、R1は炭素数が少なくとも2の、好ましくは約2〜約11の、アルキレン基、または炭素数が少なくとも6の、好ましくは約6〜約17の、アリーレンであり、R2はR1およびアリール基から選択される]
により表わされる繰り返し単位を有する。上記のポリアミド類は当該技術で既知でありそして、例えば、ナイロン4/6、ナイロン6/6、ナイロン6/9、ナイロン6/10、ナイロン6/12、ナイロン11、およびナイロン12を包含する。
の少なくとも1種を含んでなる二塩基性酸類の混合物との縮合反応から製造することができる。
有機粘土の態様は鉱物粘土、例えばスメクタイト−タイプ粘土、を包含しうる。ある態様では、スメクタイト粘土はアリエッタイト、ベイデライト、ベントナイト、ヘクトライト、モンモリロナイト、ノントロナイト、サポナイト、セピオライト、ステベサイト、サウコナイト、スウィンフォルダイト、ボルコンスコイト、ヤクホントバイト、ジンクシライト、およびそれらの組み合わせよりなる群から選択される天然または合成粘土鉱物である。ある態様では、スメクタイト粘土はヘクトライト、モンモリロナイト、ベントナイト、ベイデライト、サポナイト、ステベサイト、セピオライト、およびそれらの混合物よりなる群から選択される天然または合成粘土鉱物である。1つの態様では鉱物粘土はモンモリロナイトである。
上記のように、この開示の態様は無機臭素化合物を包含する。無機臭素化合物はKBr、NaBr、およびLiBrを包含しうるが、それらに限定されない。ある態様では、無機臭素化合物はKBrでありうる。ある態様ではKBr中のカリウムはナトリウムおよびルビジウムを包含するがそれらに限定されない他のアルカリ金属により置換されうる。KBr中の臭素は他のハロゲン類、例えば塩素(KCl)およびヨウ素(KI)、により置換されうる。
CrO4、NaNO3、NaOH、NaC2H3O2.3H2O、Na2CO3、Na2C2O4、Na2[Fe(CN)5NO].2H2O、Na4Fe(CN)6.10H2O、Na2B4O7.10H2O、RbCl、およびRbIを包含しうるが、それらに限定されない。
上記のように、この開示の態様はホウ酸亜鉛(例えば、Zn3(BO3)2)を包含しうる。ホウ酸亜鉛は難燃性複合体中でホウ酸亜鉛と同様な役割(例えば、水放出、炭担持など)を演ずる他の化合物により組成物中で置換されうることに注目すべきである。ある態様では、他の化合物はステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、オクタモリブデン酸アンモニウム、錫酸亜鉛、ヒドロ錫酸亜鉛、ホウ酸バリウム、フルオロホウ酸アンモニウム、メタホウ酸バリウム、およびアルミニウム三水和物を包含しうるが、それらに限定されない。
難燃性複合体の態様は溶融加工技術を用いて製造することができる。典型的には、溶融加工は難燃性複合体の構成成分を約200℃〜320℃の温度において密に混合することを含んでなる。押し出し機内での溶融加工が好ましい。添加剤、例えば有機粘土、KBr、および/またはホウ酸亜鉛、並びにベースポリアミドチップの濃縮ペレットを次にスクリュー押し出し機の供給区域の中に計量添加する。典型的には、添加剤およびベースポリアミドの濃縮物を重量計または容量計供給機を通して押し出し機の中に供給するが、1種もしくはそれ以上の濃縮物を注入により押し出し機または押し出し機の下流のいずれかにおける別個の比較的小さい押し出し機を用いて加えることもできる。当業者はそれらの用途に応じた最良の担体および濃度並びに最良の添加方法を決めることができる。
FAA垂直燃焼試験−FAR 25.853 Appendix F,Part 1,12 Seconds
最少3つのカーペット試料を試験しそして結果を平均化した。各試料を垂直に支持した。試料を規格内径3/8インチのブンゼンバーナーに露呈した。火炎の中心における目盛り付き熱電対高温計により測定された最低火炎温度は843℃であった。試料の下端はバーナーの上端から3/4インチ上であった。火炎を試料の下端の中心線に適用した。火炎を12秒間にわたり適用しそして次に除いた。炎上時間、燃焼長さ、およびしずくの炎上時間を記録した。
航空機搭乗者室内の非金属部分に関して最も広く使用されている試験方法はNBS煙箱タイプ方法である。カーペットの小試料を放射パネルおよび火炎列に露呈し、そして非−炎上および炎上方式で発生した煙を光度計システムを用いて測定する。例えばエアバス(Airbus)およびボーイング(Boeing)の如き航空機製造業者はこのNBS煙箱タイプ方法のわずかに改変した変法を使用する。試験条件の例はボーイング(BMS 8−237)により指定された4分間におけるDs max<200およびエアバス・インダストリーズ(Airbus Industries)(ABD 0031)により指定された4分間におけるDm max<250である。
煙の評価のために使用される基本的装置はNBS煙密度室である。気体試料を試験室から抽出しそして熱量計気体検出(Draeger)管により分析する。仕様はある範囲の特定気体に関する最大許容可能気体濃度に基づく。試験方法はエアバス・インダストリーズ仕様AITM 3.0005およびボーイング基準BSS 7239に記載されており、それらの仕様はABD 0031および適当なボーイング材料仕様BMS 8−237に示されている。
HF<100(エアバス)<200(ボーイング)CO<3500
HC1<150(エアバス)<500(ボーイング)NO/NO2<100
HCN<150および検出されたいずれかの他の有毒気体を報告する
SO2/H2S<100
ナイロン6/6ポリマーチップを紡糸口金を通して押し出しそして4つの80フィラメントに分割した。溶融したフィラメントを次に煙突の中で急速冷却し、そこでは20℃の冷却用空気をフィラメントの後ろに300立方フィート/分(0.236立方m/秒)で吹き付けた。フィラメントを1000ヤード/分(914m/分)の表面速度で回転する供給ロールにより急冷区域を通して引張りそして次に延伸および収縮のために潤滑剤でコーティングした。コーティングされた糸を次に一対の加熱された(175℃)延伸ロールを用いて2650ヤード/分(2423m/分)(2.65X延伸比)で延伸した。糸を次に、Coonの米国特許第3,525,134号明細書に記述されたものと同様なバルキングジェット(204℃の熱い空気)の中に前進させて80フィラメントを有する1400デニールに形成した。これらをその後の加工のためにパッケージの上に巻き取った。4つの端部を束ねそして合計デニール5600用に2エンズS−ツイストおよび2エンズZ−ツイストで撚糸した。糸を次にガラス繊維ワープを用いてカーペット状に織った。エチレンビニルアセテート(EVA)の裏材が使用された。EVA裏材はアルミナ三水和物(ATH)および赤色燐(RP)を含有していた。カーペットを次に垂直火炎、煙、および毒性試験にかけた。
この実施例および以下の実施例で使用された有機粘土はCloisite(登録商標)
25Aであった。Cloisite(登録商標) 25 Aはサザーン・クレイ・プロダクツ・インコーポレーテッド(Southern Clay Products,Inc.)により製造された。Cloisite(登録商標) 25Aをナイロン6/6および混和剤の混合物の中に20重量%の濃度で混和して濃縮物を形成した。濃縮物を次にペレットAに形成した。ペレットAをナイロン6/6ポリマーチップと共に複数の供給機を通して押し出し機の中に供給した。難燃性ポリマー複合体中のCloisite(登録商標) 25Aの濃度は表1に挙げられている。糸およびカーペットの製造は実施例1に記述されているものと同じであった。カーペットを次に垂直火炎、煙、および毒性試験にかけた。
KBrをナイロン6/6および混和剤の混合物の中に混和して濃縮物を形成した。濃縮物を次にペレットBに形成した。ペレットAおよびCをナイロン6/6ポリマーチップと共に複数の供給機を通して押し出し機の中に供給した。難燃性ポリマー複合体中のKBr
の濃度は表1に挙げられている。糸およびカーペットの製造は実施例1に記述されているものと同じであった。カーペットを次に垂直火炎、煙、および毒性試験にかけた。
ペレットAおよびBを実施例2に記述されているものと同じ工程を用いて製造した。ペレットAおよびBをナイロン6/6ポリマーチップと共に複数の供給機を通して押し出し機の中に供給した。難燃性ポリマー複合体中のCloisite(登録商標) 25AおよびKBrの濃度は表1に挙げられている。糸およびカーペットの製造は実施例1に記述されているものと同じであった。カーペットを次に垂直火炎、煙、および毒性試験にかけた。
ナイロン6を担体として使用したこと以外は実施例4に記述されているものと同じ工程を用いて試料Eを製造した。ナイロン6の合計充填量は繊維の重量を基準として13.5重量%であった。難燃性ポリマー複合体中のCloisite(登録商標) 25A、KBr、およびナイロン6の濃度は表1に挙げられている。糸およびカーペットの製造は実施例1に記述されているものと同じであった。カーペットを次に垂直火炎、煙、および毒性試験にかけた。
ない他の成分は包含しないことが定義される。
Claims (57)
- ポリアミド、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性複合体。 - ポリアミド、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性ナイロン繊維。 - ポリアミド、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性ナイロン繊維カーペット。 - ポリアミド、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性複合体。 - ポリアミド、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性ナイロン繊維。 - ポリアミド、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性ナイロン繊維カーペット。 - ナイロン6/6およびナイロン6よりなる群から選択されるポリアミド、
有機粘土組成物、並びに
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性複合体。 - ナイロン6/6およびナイロン6よりなる群から選択されるポリアミド、
有機粘土組成物、並びに
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性ナイロン繊維。 - ナイロン6/6およびナイロン6よりなる群から選択されるポリアミド、
有機粘土組成物、並びに
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性ナイロン繊維カーペット。 - 有機粘土組成物が鉱物粘土である、請求項1−9の複合体、繊維、またはカーペット。
- 鉱物粘土がヘクトライト、モンモリロナイト、ベントナイト、ベイデライト、サポナイ
ト、ステベンサイト、およびそれらの混合物よりなる群から選択される、請求項10の複合体、繊維、またはカーペット。 - 鉱物粘土がモンモリロナイトである、請求項10の複合体、繊維、またはカーペット。
- ポリアミドがナイロン4/6、ナイロン6、ナイロン6/6、ナイロン6/9、ナイロン6/10、ナイロン6/12、ナイロン11、およびナイロン12よりなる群から選択される1種もしくはそれ以上のナイロンである、請求項1−6の複合体、繊維、またはカーペット。
- ポリアミドがナイロン6/6である、請求項13の複合体、繊維、またはカーペット。
- ポリアミドが第一ナイロンおよび第二ナイロンを含み、ここで第一ナイロンがナイロン6/6でありそして第二ナイロンがナイロン6である、請求項13の複合体、繊維、またはカーペット。
- 無機臭素化合物がKBr、NaBr、RbBr、およびLiBrよりなる群から選択される、請求項1−9の複合体、繊維、またはカーペット。
- 無機臭素化合物がKBrである、請求項1−9の複合体、繊維、またはカーペット。
- 有機粘土組成物が難燃性複合体の約0.01〜2.5重量%であり、そして無機臭素化合物が難燃性複合体の約0.01〜2.5重量%である、請求項1、4、または7の複合体。
- 有機粘土組成物が複合体の約1.6〜2重量%であり、そして無機臭素化合物が難燃性複合体の約1.8〜2.2重量%である、請求項1、4、または7の複合体。
- 有機粘土組成物が複合体の約1.6〜2重量%であり、そして無機臭素化合物が難燃性複合体の約1.8〜2.2重量%である、請求項1、4、または7の複合体。
- 有機粘土組成物が複合体の約1.8重量%であり、そして無機臭素化合物が難燃剤の約2重量%である、請求項1、4、または7の複合体。
- ナイロン6をさらに含んでなり、ナイロン6が難燃性複合体の約0.01〜30重量%である、請求項1、4、または7の複合体。
- ナイロン6をさらに含んでなり、ナイロン6が難燃性複合体の約5〜20重量%である、請求項1、4、または7の複合体。
- ナイロン6をさらに含んでなり、ナイロン6が難燃性複合体の約13重量%である、請求項1、4、または7の複合体。
- 繊維が請求項18−24の難燃性複合体の1種から製造される、請求項2、5、または8の繊維。
- ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、オクタモリブデン酸アンモニウム、錫酸亜鉛、ヒドロ錫酸亜鉛、ホウ酸バリウム、フルオロホウ酸アンモニウム、メタホウ酸バリウム、およびアルミニウム三水和物よりなる群から選択される添加剤をさらに含んでなる、請求項1−9の複合体、繊維、またはカーペット。
- 添加剤をさらに含んでなり、添加剤がZnBである、請求項1−9の複合体、繊維、またはカーペット。
- 無機臭素化合物がKCl、KI、K2SO4、KHCO3、CF3Br、NaHCO3、K3AlF6、KF.2H2O、KBF4、Na3AlF6、Na2SiF6、NaCl、NaI、LiI、LiCl、RbBr、CaCl2、NaF、NaI、K2CrO4、Na2SO3、Na2S2O2.5H2O、NaAcAc、Na2C4H4O6.2H2O、K2CO3、K2CO2、K2C2O4、K4Fe(CN)6.3H2O、KOH、KNO3、Na2CrO4、NaNO3、NaOH、NaC2H3O2.3H2O、Na2CO3、Na2C2O4、Na2[Fe(CN)5NO].2H2O、Na4Fe(CN)6.10H2O、Na2B4O7.10H2O、RbCl、およびRbIから選択される化合物により置換される、請求項1−9の難燃性複合体、難燃性ナイロン繊維、または難燃性ナイロン繊維カーペット。
- ナイロン6/6およびナイロン6よりなる群から選択されるポリアミド、
有機粘土組成物、
無機臭素化合物、並びに
ZnB添加剤
より本質的になる、難燃性複合体。 - ナイロン6/6およびナイロン6よりなる群から選択されるポリアミド、
有機粘土組成物、
無機臭素化合物、並びに
ZnB添加剤
より本質的になる、難燃性複合体。 - ナイロン6/6およびナイロン6よりなる群から選択されるポリアミド、
有機粘土組成物、
無機臭素化合物、並びに
ZnB添加剤
より本質的になる、難燃性ナイロン繊維。 - ホウ酸亜鉛がステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、オクタモリブデン酸アンモニウム、錫酸亜鉛、ヒドロ錫酸亜鉛、ホウ酸バリウム、フルオロホウ酸アンモニウム、メタホウ酸バリウム、およびアルミニウム三水和物よりなる群から選択される化合物により置換される、請求項29−31の難燃性複合体、難燃性ナイロン繊維、または難燃性ナイロン繊維カーペット。
- ポリアミド、
ナイロン6、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性複合体。 - ポリアミド、
ナイロン6、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性ナイロン繊維。 - ポリアミド、
ナイロン6、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性ナイロン繊維カーペット。 - ポリアミド、
ナイロン6、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性複合体。 - ポリアミド、
ナイロン6、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性ナイロン繊維。 - ポリアミド、
ナイロン6、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性ナイロン繊維カーペット。 - ナイロン6が難燃性複合体の約5〜15重量%である、請求項33および36の難燃性複合体、難燃性ナイロン繊維、または難燃性ナイロン繊維カーペット。
- ナイロン6が難燃性複合体の約13重量%である、請求項33および36の難燃性複合体、難燃性ナイロン繊維、または難燃性ナイロン繊維カーペット。
- ポリエステル、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性複合体。 - ポリエステル、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性繊維。 - ポリエステル、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性繊維カーペット。 - ポリマー生成繊維、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性複合体。 - ポリマー生成繊維、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性繊維。 - ポリマー生成繊維、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
を含んでなる、難燃性繊維カーペット。 - ポリマー生成繊維、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性複合体。 - ポリマー生成繊維、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性繊維。 - ポリマー生成繊維、
有機粘土組成物、および
無機臭素化合物
より本質的になる、難燃性繊維カーペット。 - 有機粘土組成物が鉱物粘土である、請求項44−49の複合体、繊維、またはカーペット。
- 鉱物粘土がヘクトライト、モンモリロナイト、ベントナイト、ベイデライト、サポナイト、ステベンサイト、およびそれらの混合物よりなる群から選択される、請求項50の複合体、繊維、またはカーペット。
- 鉱物粘土がモンモリロナイトである、請求項50の複合体、繊維、またはカーペット。
- 無機臭素化合物がKBr、NaBr、RbBr、およびLiBrよりなる群から選択される、請求項44−49の複合体、繊維、またはカーペット。
- 無機臭素化合物がKBrである、請求項44−49の複合体、繊維、またはカーペット。
- ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、オクタモリブデン酸アンモニウム、錫酸亜鉛、ヒドロ錫酸亜鉛、ホウ酸バリウム、フルオロホウ酸アンモニウム、メタホウ酸バリウム、およびアルミニウム三水和物よりなる群から選択される添加剤をさらに含んでなる、請求項44−49の複合体、繊維、またはカーペット。
- 添加剤をさらに含んでなり、添加剤がZnBである、請求項44−49の複合体、繊維、またはカーペット。
- 無機臭素化合物がKCl、KI、K2SO4、KHCO3、CF3Br、NaHCO3
、K3AlF6、KF.2H2O、KBF4、Na3AlF6、Na2SiF6、NaCl、NaI、LiI、LiCl、RbBr、CaCl2、NaF、NaI、K2CrO4、Na2SO3、Na2S2O2.5H2O、NaAcAc、Na2C4H4O6.2H2O、K2CO3、K2CO2、K2C2O4、K4Fe(CN)6.3H2O、KOH、KNO3、Na2CrO4、NaNO3、NaOH、NaC2H3O2.3H2O、Na2CO3、Na2C2O4、Na2[Fe(CN)5NO].2H2O、Na4Fe(CN)6.10H2O、Na2B4O7.10H2O、RbCl、およびRbIから選択される化合物により置換される、請求項44−49の難燃性複合体、難燃性ナイロン繊維、または難燃性ナイロン繊維カーペット。
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