JP2024512456A - 難燃性複合材料のための水系水性結合剤系 - Google Patents

難燃性複合材料のための水系水性結合剤系 Download PDF

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Abstract

火傷保護材料及びその製造方法は提供され、より具体的には、高難燃性添加剤及び水系水性結合剤系を含む難燃性複合材料は提供され、具体的には、ａ）溶融可能層、ｂ）水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂、膨張性グラファイト、少なくとも１つの難燃性（ＦＲ）添加剤及び少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物を含む熱反応性材料、及び、ｃ）前記熱反応性材料上に配置された追加層であって、前記熱反応性材料が前記溶融可能層と前記追加層との間にあるようにする追加層、を含むものであり、該テキスタイル複合材料は残炎が約２秒未満である。

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０２１年３月１５日に出願された仮出願第６３／１６１，０９１号の利益を主張し、その全体をあらゆる目的で参照により本明細書に組み込む。
本開示は、火傷保護材料に関し、より詳細には、高難燃性添加剤及び水系水性結合剤系を有する難燃性複合材料に関する。
火炎に関連した火傷を軽減するために、捜索救助及び警察など、短時間火にさらされる可能性がある危険な環境で働く専門家にとって、防護服が望まれている。これらの状況にさらされる作業者用の保護具は、危険と戦うためではなく、着用者が危険から迅速かつ安全に逃げることができるように、保護をある程度強化すべきである。
伝統的に、難燃性防護服は、例えばアラミド、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリ－ｐ－フェニレン－２，６－ベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、モダクリルブレンド、ポリアミン、カーボン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）ならびにそれらのブレンド及び組み合わせなどから作られた不燃性非溶融性布帛を含むアンサンブルの最外層（火炎接触層）を用いて作られてきた。これらの繊維は本質的に難燃性である可能性があるが、幾つかの制限がある可能性がある。具体的には、これらの繊維は非常に高価で、染色及び捺染が難しく、十分な耐摩耗性を持たない可能性がある。さらに、これらの繊維は、ナイロンもしくはポリエステルベースの布帛と比較して、より多くの水を吸収し、触感の快適さが不十分になる。
Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ ＧｍｂＨ名義のＥＰ２３２２７１０は、テキスタイルに侵入する含浸材料の部分的内部不連続パターンを有する繊維／フィラメントから作られるテキスタイルを含む物品を記載している。非含浸領域は空気透過性があり、テキスタイルは水蒸気透過性があり、吸水性が低減され、再乾燥時間が短縮される。
Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ ＧｍｂＨ名義のＥＰ２６７９１０９は、危険な環境での作業者の衣類に使用するのに適した、ポリマー樹脂－膨張性グラファイト混合物を含む熱反応性材料を含む、通気性、防水性及び難燃性である材料について記載しており、膨張性グラファイトは２８０℃に加熱すると少なくとも９００μｍの膨張度を有する。
時折フラッシュ火炎にさらされる環境でユーザのパフォーマンスを最適化するには、強化された火傷保護性を備えた軽量で通気性のある衣類が望ましい。耐火防護服のコストは、防火以外の危険にさらされる多くの用途において重要な考慮事項となっており、そのため、消防コミュニティで使用されるような、典型的な本質的に難燃性のテキスタイルの使用が除外されてきた。
本発明は、独立請求項に記載の物品及び方法に関し、高難燃性添加剤及び水系水性結合剤系を含む難燃性複合材料及びその製造方法を提供する。
第一の態様において、ａ）溶融可能層、ｂ）水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂、膨張性グラファイト、少なくとも１つの難燃性（ＦＲ）添加剤及び少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物を含む熱反応性材料、及び、ｃ）前記熱反応性材料上に配置された追加層であって、前記熱反応性材料が前記溶融可能層と前記追加層との間にあるようになっている、追加層を含む、テキスタイル複合材料が提供され、ここで、前記テキスタイル複合材料は残炎が約２秒未満である。
ポリヒドロキシ化合物は、約１０００ｇ／モル未満、約５００ｇ／モル未満、約２５０ｇ／モル未満又は約１００ｇ／モル未満の分子量を有することができる。
ポリヒドロキシ化合物は、プロパン－１，２，３－トリオールであることができ、グリセロールとも呼ばれることができる。
テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ５４３１０によって測定して、約５～約３０ニュートン（Ｎ）の範囲の乾燥剥離強度を有することができる。
熱反応性材料は溶融可能層に適用されうる。熱反応性材料は追加層に適用されうる。熱反応性材料は、溶融可能層と追加層の両方に適用されうる。熱反応性材料は、連続パターンで適用されうる。熱反応性材料は不連続パターンで適用されうる。
熱反応性材料は、ドットの不連続パターンで適用されうる。
膨張性グラファイトは、本明細書に記載のＴＭＡ膨張試験によって測定して、約２８０℃に加熱すると少なくとも約９００マイクロメートル膨張することができる。
少なくとも１つのＦＲ添加剤は、窒素系材料及び／又はリン系材料を含むことができる。少なくとも１つのＦＲ添加剤はメラミンであることができる。少なくとも１つのＦＲ添加剤はポリホスフェートであることができる。少なくとも１つのＦＲ添加剤は、メラミンとポリホスフェートの組み合わせであることができる。少なくとも１つのＦＲ添加剤はポリリン酸メラミンであることができる。
熱反応性材料は、熱反応性材料の総質量に基づいて、約３～約２０ｗｔ％、又は約３～約１０ｗｔ％又は約３～約５ｗｔ％の範囲のポリヒドロキシ化合物を含むことができる。ポリヒドロキシ化合物は、プロパン－１，２，３－トリオールであることができる。
熱反応性材料は、アクリルポリマー、及び、膨張性グラファイトと少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物との混合物を含むことができる。熱反応性材料は、熱反応性材料の総質量に基づいて、約４０～約９０ｗｔ％の範囲のアクリルポリマーを含むことができる。熱反応性材料は、熱反応性材料の総質量に基づいて、約１０～約６０ｗｔ％の範囲の膨張性グラファイトとポリヒドロキシ化合物との混合物を含むことができる。熱反応性材料は、熱反応性材料の総質量に基づいて、約４０～約９０ｗｔ％のアクリルポリマー、及び、約１０～約６０ｗｔ％の膨張性グラファイトとポリヒドロキシ化合物との混合物を含むことができる。上記で使用した質量パーセントは、熱反応性材料の総質量から、存在する可能性のある揮発性物質、例えば、乾燥及び硬化プロセス中に蒸発することができる水又は他の有機分子を差し引いたものに基づく。
追加層はテキスタイル層であることができる。追加層は、熱安定性テキスタイル層であることができる。追加層は、テキスタイル層と熱安定性テキスタイル層との組み合わせであることができる。
追加層は、アラミド、難燃性綿、綿、亜麻、銅アンモニウムレーヨン（キュプラ）、アセテート、トリアセテート、ウール、ビスコース、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ＦＲレーヨン、モダクリル、モダクリル／綿ブレンド、ポリアミン、ガラス繊維、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含むことができる。追加層は、綿、キュプラ、ビスコース又はそれらの組み合わせを含むことができる。
追加層は、少なくとも１つの溶融可能材料を含むことができる。溶融可能材料は可燃性であることができる。溶融可能であると考えられるテキスタイルとしては、限定するわけではないが、ナイロン６又はナイロン６，６などのポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレンが挙げられる。
水性アクリル樹脂はアクリルアミド繰り返し単位を含むことができる。
水性アクリル樹脂はＮ-メチロールアクリルアミド繰り返し単位を含むことができる。
ポリマー樹脂は水性アクリル樹脂であることができる。
ポリマー樹脂は、ポリマー樹脂の総質量に基づいて少なくとも２５ｗｔ％の水性アクリル樹脂と、酢酸ビニル、スチレン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、又はそれらのコポリマーもしくはブレンドを含む少なくとも１つのポリマー樹脂とを含む。
熱反応性材料は、溶融可能層の表面積の約２５～約１００％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、追加層の表面積の約２５～約１００％の範囲を覆うことができる。
テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ＥＮ １２１２７（１９９７／１２）によって測定して、約８０～約２４０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の範囲の重量を有することができる。
テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２３７（１９９５）に従って測定して、少なくとも約５０リットル／ｍ２ｓの空気透過度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約５０リットル／ｍ２ｓを超える空気透過度を有することができる。テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２３７（１９９５）に従って測定して、約５０リットル／ｍ２ｓ～約５００リットル／ｍ２ｓの空気透過度を有することができる。テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２３７（１９９５）に従って測定して、約７５リットル／ｍ２ｓ～約５００リットル／ｍ２ｓ、又は約１００リットル／ｍ２ｓ～約５００リットル／ｍ２ｓ、又は約１２５リットル／ｍ２ｓ～約５００リットル／ｍ２ｓ、又は 約１５０リットル／ｍ２ｓ～約５００リットル／ｍ２ｓ、又は約１７５リットル／ｍ２ｓ～約５００リットル／ｍ２ｓ、又は約５０リットル／ｍ２ｓ～約１００リットル／ｍ２ｓ、又は約７５リットル／ｍ２ｓ～約 １００リットル／ｍ２ｓ、又は約１２０リットル／ｍ２ｓ～約１５０リットル／ｍ２ｓ、又は約１３０リットル／ｍ２ｓ～約１７０リットル／ｍ２ｓ、又は約１４０リットル／ｍ２ｓ～約１８０リットル／ｍ２ｓ、又は約１５０リットル／ｍ２ｓ～約１９０リットル／ｍ２ｓの空気透過度を有することができる。場合により、テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２３７（１９９５）に従って測定して、約１５０リットル／ｍ２ｓを超える空気透過度を有することができる。
溶融可能層と追加層とは、熱反応性材料によって互いに接着されうる。
第二の態様において、本明細書に記載のテキスタイル複合材料を含む衣類が提供される。
第三の態様において、ｉ）水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂、ｉｉ）本明細書に記載されるＴＭＡ膨張試験によって測定して、約２８０℃で加熱すると少なくとも約９００マイクロメートル膨張する膨張性グラファイト、ｉｉｉ）少なくとも１つの難燃性添加剤、ｉｖ）ポリヒドロキシ化合物、及び、ｖ）水を含む、熱反応性組成物が提供される。
熱反応性組成物は、熱反応性材料の総質量に基づいて、約３～約１０ｗｔ％、又は約３～約８ｗｔ％、又は約３～約７ｗｔ％の範囲のポリヒドロキシ化合物を含むことができる。
熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約６０～約８０ｗｔ％の範囲の水性アクリル樹脂、約５～約１０ｗｔ％の膨張性グラファイト、約５～約１０ｗｔ％の難燃性添加剤、約５～約１０ｗｔ％のポリヒドロキシ化合物及び約５～約１０ｗｔ％の水を含むことができる。
ポリヒドロキシ化合物はプロパン－１，２，３－トリオールであることができ、水性アクリル樹脂はアクリルアミド繰り返し単位を含むことができる。
「熱反応性材料」及び「熱反応性組成物」という用語は、同じ材料成分を記載するために使用されるが、異なる条件にある。熱反応性組成物は、溶融可能層及び／又は追加層に適用する前の、水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂と、膨張性グラファイト、少なくとも１つのＦＲ添加剤及び少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物の混合物との湿式又は水性の組み合わせである。熱反応性材料は、テキスタイル複合材料の製造中の加熱工程後の、水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂と、膨張性グラファイト、少なくとも１つのＦＲ添加剤及び少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物の混合物との乾式組み合わせである。熱反応性材料は、本開示のテキスタイル複合材料内の、水性アクリル樹脂と、膨張性グラファイトと少なくとも１つのＦＲ添加剤との混合物との乾燥した組み合わせである。
第四の態様において、本明細書に記載のテキスタイル複合材料を形成又は製造する方法が提供され、この方法は、ａ）溶融可能層及び追加層を提供すること、ｂ）熱反応性組成物を、前記溶融可能層、前記追加層又はその両方の上に適用すること、ここで、前記熱反応性組成物は、水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト、少なくとも１つの難燃性添加剤、少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物及び水を含む、ｃ）前記溶融可能層及び前記追加層を、該２つの層の間に挟まれた前記熱反応性組成物とともに接着して、ラミネートを形成すること、及び、ｄ）水性アクリル樹脂から水の少なくとも一部を除去するのに十分な温度まで前記ラミネートを加熱することを含む。
適用工程は、熱反応性組成物を不連続パターンで適用することを含むことができる。
形成されたラミネートは、約４００メートル以上、又は約５００メートル以上、又は約１０００メートル以上の長さを有することができる。
この方法は、溶融可能層上に耐久性撥水コーティングを適用することを含むことができる。
溶融可能層はテキスタイル層であることができる。溶融可能層は、織物、編物、不織材料又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含むことができる。溶融可能層は、織物、編物及び／又は不織布テキスタイルのうちの１つ以上を含む多層テキスタイルであることができる。溶融可能層に使用されるテキスタイルは、ポリアミド、例えばナイロン、ナイロン６、ナイロン６．６、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エラスタンのうちの１つ以上を含むことができる。溶融可能層はポリアミド又はポリエステルであることができる。溶融可能な材料は、ポリアミド、例えばナイロン、ナイロン６、ナイロン６．６、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン及び／又はエラスタンのブレンド又は組み合わせであることができる。
溶融可能層は、１つを超える溶融可能テキスタイルを含むことができる。例えば、溶融可能層は、ナイロン、ナイロン６、ナイロン６．６、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン、エラスタン及びポリプロピレンのうちの２つ以上の組み合わせを含むことができる。
溶融可能層は、溶融可能なフィルムであってもよく、この溶融可能なフィルムは、微孔質フィルム又は非孔質フィルムであることができる。溶融可能なフィルムは、非多孔質で気体不透過性のフィルムであることができ、例えば、物品又は衣類の全体又は一部を覆う溶融可能な連続フィルムであることができる。溶融可能な連続フィルムは、化学物質又は生物学的材料が複合材物品の表面から着用者に侵入することを許可しない。溶融可能なフィルムは、単層フィルムであっても又は多層フィルムであってもよい。難燃性複合材物品において、溶融可能なフィルムは、微孔質ポリオレフィン、微孔質ポリエステル又は微孔質ポリウレタンであることができる。
溶融可能なフィルムは、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチルビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、エチルビニルアセテート（ＥＶＡｃ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶｄＣ）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、フルオロポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリアクリレート及びポリメタクリレート、コポリエーテルエステル、又はそれらのコポリマーもしくは多層ラミネートを含むことができる。
溶融可能層は軽量であることができる。溶融可能層は、約１２０グラム／平方メートル（ｇ／ｍ２）以下、約１１０ｇ／ｍ２以下、約１００ｇ／ｍ２以下、約９０ｇ／ｍ２以下、約８０ｇ／ｍ２以下、７０ｇ／ｍ２以下、６０ｇ／ｍ２以下、５０ｇ／ｍ２以下、約４５ｇ／ｍ２以下、４０ｇ／ｍ２以下、約３５ｇ／ｍ２以下、約３０ｇ／ｍ２以下、約２５ｇ／ｍ２以下、又は約２０ｇ／ｍ２以下の重量を有することができる。他の実施形態において、溶融可能層は、約１０ｇ／ｍ２以上、又は１５ｇ／ｍ２以上であることができる。すべての重量測定はＤＩＮ ＥＮ １２１２７ （１９９７/１２）に従って行われる。
溶融可能層は、溶融可能で不燃性のテキスタイルであることができる。溶融可能層は、ホスホネート変性ポリエステル（例えば、ＴＲＥＶＩＲＡ（登録商標）ＣＳ及びＡＶＯＲＡ（登録商標）ＦＲという商品名で販売されている材料）を含むことができる。溶融可能層は、典型的には衣類用途を目的とした耐燃性ラミネートでの使用を意図していない、溶融可能で不燃性のテキスタイルを含むことができる。テキスタイル複合材料は、典型的には、衣料用途を目的とした難燃性ラミネートでの使用を意図していない溶融可能で不燃性のテキスタイルを含むことができ、熱反応性材料と、該熱反応性材料上に、該熱反応性材料が溶融可能層と追加層の間にあるように配置された追加層とをさらに含むことができる。テキスタイル複合材料は、難燃性ラミネート用途に使用できる。
溶融可能層は多層テキスタイルであることができる。溶融可能層は、２つ以上の層を含む多層テキスタイルであることができる。溶融可能層は、２つ以上のテキスタイル層を含む多層テキスタイルであることができる。溶融可能層は、編物テキスタイル層、織布テキスタイル層及び／又は不織布テキスタイル層から選択される２つ以上の層を含む多層テキスタイルであることができる。溶融可能層は、２つ以上の層を含む多層テキスタイルを含むことができ、層のうちの少なくとも１つは溶融可能テキスタイルである。溶融可能層は、２つ以上の層を含む多層テキスタイルを含むことができ、各層は溶融可能テキスタイルである。多層テキスタイルにおけるテキスタイル層は、互いの上に層状に重ねられることができる。
衣類は、本明細書に記載のテキスタイル複合材料を含むことができ、溶融可能層は外層である。溶融可能な外層は、多層テキスタイルを含むことができる。多層テキスタイルが溶融可能な外層として使用されるときに、個々の溶融可能層は互いに独立して選択されうる。
溶融可能テキスタイルの使用は、そのような材料が軽量で、安価で、染色及び捺染が容易であり、適切な耐摩耗性を有することができるため、有益であることができる。「適切な耐摩耗性」とは、溶融可能テキスタイルが、同じ重量及び構造のポリエステル又はポリコットンの耐摩耗性と同等以上である、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １２ ９４７－２ （２００６）に従って測定した耐摩耗性を有することを意味する。
溶融可能層は、使用中（例えば、衣類を着て）、環境に面するか、又は使用者とは反対側に面する外層であることができる。
溶融可能層は、テキスタイル複合材料の特性を改善するために１つ以上の処理を含むことができる。このような処理は、テキスタイル複合材料の形成前に溶融可能層に適用することができ、又はテキスタイル複合材料の形成後に適用することができる。
溶融可能層は、難燃剤（ＦＲ）処理を含むことができる。適切な難燃処理としては、限定するわけではないが、溶融可能層に難燃性化学仕上げ剤を適用すること、又は溶融可能なテキスタイル又は布帛に織るか又は編む前に繊維に化学処理剤を添加することが挙げられる。難燃性処理は、溶融可能層の溶融特性に影響を及さないことができる。難燃処理は、ナノクレイによる処理を含むことができる。難燃性処理は、モンモリロナイトによる処理を含むことができる。難燃性処理は、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム（ＡＴＨ）、水酸化マグネシウム（ＭＤＨ）、ハンタイト、ハイドロマグネサイト、赤リン、ボロンボレート、有機塩素、有機臭素、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウム、有機ホスフェート、トリス(２，３－ジブロモプロピル)ホスフェート、テトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＢＰＡ）、２，２－ビス(ブロモメチル)－１,３－プロパンジオール（ＢＢＭＰ）、トリフェニルホスフェート（ＴＰＰ）、トリス(１，３－ジクロロ－２－プロピル)ホスフェート（ＴＤＣＰＰ）、トリス(２－クロロエチル)ホスフェート（ＴＣＥＰ）、２－エチルヘキシル－２,３,４,５－テトラブロモベンゾエート（ＴＢＢ）、ビス(２－エチルヘキシル)３，４，５，６－テトラブロモフタレート（ＴＢＰＨ）、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）、リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸トリイソプロピル、リン酸ジエチルエチル、リン酸(トリス-クロロエチル)、リン酸トリフェニル、リン酸トリス－（２－クロロエチルヘキシル)、リン酸トリクレジル、モノ-、ビス-及びトリ-(イソプロピルフェニル)ホスフェート、トリイソプロピルフェニルホスフェート、レゾルシノール-ビス-(ジフェニルホスフェート)、ビスフェノール-Ａ-ビス-(ジフェニル)ホスフェート、メラミン、リン酸メラミン、メラミンシアヌレート、メラミンポリ亜鉛、リン酸アルミニウム、メラミン系ヒンダードアミン光安定剤、エチレンジアミンホスフェート、環状ホスホネート、芳香族ホスホネート、脂肪族ホスフェートエステル、クロロパラフィン、ヘキサブロモベンゾール、テトラブロモフタル酸無水物又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上による処理を含むことができる。難燃性処理は、可燃性及び残炎を回避及び/又は低減するためにＦＲ保護を提供することができる。
溶融可能層は、捺染仕上げを提供するための処理を含むことができる。溶融可能層は、任意の適切な色及び／又はパターンで捺染することができる。溶融可能層は、任意の適切な染料で捺染することができる。 例えば、溶融可能層に迷彩パターンを捺染することができる。溶融可能層に光反射材料を捺染することができる。
溶融可能層は、近赤外線反射又は吸収特性を調整するための処理を含むことができる。溶融可能層は、フタロシアニン色素原による処理を含むことができる。溶融可能層はフタロシアニン染料で捺染されうる。フタロシアニン染料で捺染された溶融可能層は、赤外線 (ＩＲ)迷彩(軍事用途など)を提供することができる。理論に束縛されるわけではないが、フタロシアニン色素原は近赤外（ＮＩＲ）領域の光を吸収することができる。
溶融可能層は、テキスタイル複合材料の吸水性を低下させるのに役立つ疎水性処理を施すことができる。適切な疎水性処理としては、フッ素化学処理及び／又はシリコーン系処理を挙げることができる。
溶融可能層は、例えば、ペルメトリン又はＤＥＥＴなどの殺虫又は防虫処理が施されることができる。
溶融可能層は、テキスタイル複合材料に吸水性又は防汚性を付与するために、親水性又は疎油性の処理を含むことができる。
熱反応性材料は、水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂を含むことができる。熱反応性材料は水性アクリル樹脂を含むことができる。熱反応性材料は膨張性グラファイトを含むことができる。熱反応性材料は難燃性（ＦＲ）添加剤を含むことができる。熱反応性材料はポリヒドロキシ化合物を含むことができる。熱反応性材料は、水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂、膨張性グラファイト、難燃性（ＦＲ）添加剤及びポリヒドロキシ化合物を含むことができる。熱反応性材料は、水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト、難燃性（ＦＲ）添加剤及びポリヒドロキシ化合物から本質的になることができる。この関係で使用されるときに、「から本質的になる」とは、熱反応性材料が列挙された材料を含み、かつ、組成物に実質的な影響を与える可能性のある他の材料を約１０質量％以下（又は約５質量％以下、又は約４質量％以下、又は約３質量％以下、又は約２質量％以下、又は約１質量％以下）で含むことを意味する。質量パーセントは、熱反応性材料の総質量から、存在する可能性のある揮発性物質、例えば、乾燥及び硬化プロセス中に蒸発することができる水又は他の有機分子を差し引いたものに基づく。
水性アクリル樹脂としては、水性アクリルポリマー樹脂を挙げることができる。水性アクリル樹脂は、アクリルアミド繰り返し単位を含むことができる。水性アクリル樹脂は、Ｎ－メチロールアクリルアミド繰り返し単位を含むことができる。水性アクリル樹脂は、水性アクリルポリマー樹脂であることができ、例えばオランダ、エーデのＴａｎａｔｅｘＣｈｅｍｉｃａｌｓＢ．Ｖ．から入手可能なＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＡＭなど、Ｎ-メチロールアクリルアミド繰り返し単位を含むことができる。水性アクリル樹脂は、異なる量のスチレンを含むアクリルコポリマーであることができる。水性アクリル樹脂は、異なる量のアクリルアミドモノマーを含むアクリルコポリマーであることができる。水性アクリル樹脂は、アクリロニトリル、酢酸ビニル、スチレン又はそれらの組み合わせをさらに含むことができる。
水性アクリル樹脂は熱可塑性であることができる。水性アクリル樹脂は自己架橋していることができる。アクリルポリマーは架橋性アクリルポリマーであることができる。「自己架橋性」という用語は、当該技術分野で知られているように、水性アクリル樹脂が特定の条件下、例えば高温、加水分解条件などで互いに反応して架橋ポリマーを形成することができる官能基を含むことを意味する。幾つかの態様において、自己架橋は、追加の化学物質を使用せずに、例えば約１２０℃以上の高温を適用することによって架橋を開始することができる。水性アクリル樹脂は架橋剤を含むことができる。水性アクリル樹脂は未架橋であることができる。水性アクリル樹脂は自己架橋されていてよく、さらに架橋剤を含んでいてよい。追加の架橋剤により、テキスタイルへの結合を向上することができる。熱反応性組成物は、架橋水性アクリル樹脂を生成するために架橋剤を含むことができる。
熱反応性組成物は、水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト、少なくとも１つのＦＲ添加剤、少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物及び架橋剤を含むか、又はそれらから本質的になることができる。適切な架橋剤は、例えば、ポリイソシアネート系架橋剤、ブロック化ポリイソシアネート系架橋剤のうちの１つ以上を含むことができる。他の適切な架橋剤は以下の材料でである: Ｎ－メトキシメチルメラミン、メチロールメラミン、カルボジイミド、ポリカルボジイミド、イソシアネート、ポリイソシアネート、ジアミノカルバメート、化学構造に応じたプロピレンイミン架橋剤、プロピレンイミン、脂肪族プロピレンイミン、芳香族プロピレンイミン誘導体、多官能性アクリレートとプロピレンイミンの間の反応生成物、（環状）脂肪族ビスアミド架橋剤又はそれらの組み合わせ。
熱反応性組成物は、水性アクリル樹脂及び架橋剤の総質量に基づいて、約１０質量％以下、又は約９質量％以下、又は約８質量％以下、又は約７質量％以下、又は約６質量％以下、又は約５質量％以下、又は約４質量％以下、又は約３質量％以下、又は約２質量％以下、又は約１質量％以下の架橋剤を含むことができる。
約２８０℃未満の溶融温度又は軟化温度を有する水性アクリル樹脂を使用することができる。この水性アクリル樹脂は、ＴＭＡ膨張試験で測定して、約２８０℃に加熱すると膨張性グラファイトを少なくとも約９００マイクロメートル膨張させることができる。
熱反応性材料中の適切な水性アクリル樹脂は、溶融可能層の熱分解温度より低い温度で膨張性グラファイトを膨張させることができる。熱にさらされた際の水性アクリル樹脂の粘弾性特性は、膨張性グラファイトの膨張を可能にし、膨張性グラファイトの膨張後の熱反応性材料の構造的一体性を維持することができる。
熱反応性材料は、シリコーン又はシリコーン含有化合物を含まなくてよい。熱反応性材料は、シリコーンを含まず、又は実質的に含まないことができる。本明細書で使用されるときに、「シリコーンを本質的に含まない」とは、熱反応性材料が、約５質量％以下のシリコーン含有化合物、又は約４質量％以下、又は約３質量％以下、約２質量％以下、又は約１質量％以下のシリコーン含有化合物を含むことができることを意味する。質量パーセントはすべて、熱反応性材料の総質量に基づく。
熱反応性材料において水性アクリル樹脂を使用することの１つの利点は、例えばシリコーン系熱反応性材料で形成されたテキスタイル複合材料と比較したときに、テキスタイル複合材料のプリントスルーが低減されうることである。このプリントスルーの低減により、迷彩捺染などの視覚光学と色耐久性が向上する可能性がある。さらに、水性アクリル樹脂系熱反応性材料で形成された複合材テキスタイルは、疎水性シリコーンと比較してアクリル化学物質が撥水処理剤と良好に反応するので、撥水処理などの後処理により適した条件を提供する可能性がある。
熱反応性材料は、ガラス繊維を含まず、又は、実質的に含まなくてよい。ガラス繊維をリン含有化合物と組み合わせて使用して、ポリマー樹脂の熱分解後に比較的硬くて安定したチャーを形成することが知られている。本明細書に記載の熱反応性材料によって形成されるチャーの安定化を助けるためにガラス繊維を使用する必要はない。本明細書で使用されるときに、「ガラス繊維を本質的に含まない」とは、熱反応性材料が約５質量％以下のガラス繊維、又は約４質量％以下、又は約３質量％以下、又は約２質量％以下、又は約１質量％以下のガラス繊維を含むことができることを意味する。質量パーセントはすべて、熱反応性材料の総質量に基づく。
水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂は、例えば、溶融可能層を追加層にラミネート化又は取り付けるための接着剤を含有し、及び／又は接着剤として機能することができる。
膨張性グラファイトは、約２４０℃に加熱されると、本明細書に記載のＴＭＡ膨張試験において少なくとも約４００ミクロン膨張することができる。膨張性グラファイトは、約２４０℃に加熱されると、本明細書に記載のＴＭＡ膨張試験において少なくとも約５００ミクロン膨張することができる。膨張性グラファイトは、約２４０℃に加熱されると、本明細書に記載のＴＭＡ膨張試験において少なくとも約６００ミクロン膨張することができる。膨張性グラファイトは、約２４０℃に加熱されると、本明細書に記載のＴＭＡ膨張試験において少なくとも約７００ミクロン膨張することができる。膨張性グラファイトは、約２４０℃に加熱されると、本明細書に記載のＴＭＡ膨張試験において少なくとも約８００ミクロン膨張することができる。膨張性グラファイトは、約２８０℃に加熱されると、本明細書に記載のＴＭＡ膨張試験において少なくとも約９００ミクロン膨張することができる。
膨張性グラファイトは、約５０ジュール／グラム（Ｊ／ｇ）以上、又は約７５Ｊ／ｇ以上、又は約１００Ｊ／ｇ以上、約１２５Ｊ／ｇ以上、又は約１５０Ｊ／ｇ以上、又は約１７５Ｊ／ｇ以上、又は約２００Ｊ／ｇ以上、又は約２２５Ｊ／ｇ以上、又は約２５０Ｊ／ｇ以上の吸熱を有することができる。示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して、膨張性グラファイト材料の吸熱値を決定することができる。
膨張性グラファイトはまた、本明細書に記載のとおりのＤＳＣ吸熱試験方法に従って試験したときに、上述のような良好な膨張と、少なくとも約１００Ｊ／ｇの吸熱の両方を有することができる。膨張性グラファイトは、本明細書に記載のＴＭＡ膨張試験で測定したときに、約２８０℃で約９００μｍを超える膨張、及び、本明細書に記載のとおりのＤＳＣ吸熱試験方法に従って試験したときに、約１００Ｊ／ｇ以上の吸熱を有することができる。
熱反応性材料に組み込まれる膨張性グラファイト粒子のサイズは、熱反応性材料が選択された適用方法で適用されるように選択することができる。例えば、熱反応性材料がグラビア印刷又はスクリーン印刷技術によって適用される場合に、膨張性グラファイト粒子サイズは、グラビアセル又はスクリーン印刷又はスプレーノズル（カーペット印刷）の開口部に適合するのに十分小さくすることができる。膨張性グラファイトは、米国ニュージャージー州アズベリーのＡｓｂｕｒｙ Ｃａｒｂｏｎｓから入手可能なＡｓｂｕｒｙ ３６２６膨張性グラファイトであることができる。
熱反応性材料はまた、少なくとも１つの難燃性（ＦＲ）添加剤を含むことができる。熱反応性材料は、メラミン、ポリホスフェート又はそれらの組み合わせから選択される１つ以上の難燃性（ＦＲ）添加剤を含むことができる。ＦＲ添加剤はポリリン酸メラミンであることができる。熱反応性材料は、ＡＦＬＡＭＭＩＴ（登録商標）ＰＭＮ５００メラミン、ＡＦＬＡＭＭＩＴ（登録商標）ＰＭＮ２００ポリリン酸メラミン及びＡＦＬＡＭＭＩＴ（登録商標）ＰＣＯ９６２添加剤のうちの少なくとも１つを含むことができ、これらはすべて、ドイツ、スパイヤーのＴｈｏｒ ＧｍｂＨから入手可能である。
熱反応性材料はまた、少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物を含むことができる。ポリヒドロキシ化合物は、約１０００ｇ／モル未満、約５００ｇ／モル未満、約２５０ｇ／モル未満、又は約１００ｇ／モル未満の分子量を有することができる。例えば、幾つかの実施形態において、ポリヒドロキシ化合物はプロパン－１，２，３－トリオールであることができる。幾つかの実施形態において、ポリヒドロキシ化合物は、プロパン－１，２，３－トリオール、ブタン－１，２，３，４－テトロール（エリスリトール）、２，２－（ビスヒドロキシメチル）プロパン－１，３－ジオール（ペンタエリスリトール）、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール又はそれらの組み合わせであることができる。
熱反応性組成物は、約５０～約９０質量パーセント（ｗｔ％）の水性アクリル樹脂、又は約５０～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約５０～約７６ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約６０～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約５５～約９０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約５５～約８５ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約５５～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約５５～約７６ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約６０～９０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約６０～約８５ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約６０～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約６０～約７６ｗｔ％の水性アクリル樹脂を含む。すべての質量パーセントは、熱反応性組成物の総質量に基づく。
熱反応性組成物の総質量に基づいて、熱反応性組成物は、約５～約４５質量パーセント（ｗｔ％）の範囲で膨張性グラファイトを含有することができ、ここで、質量パーセントは熱反応性組成物の総質量に基づく。膨張性グラファイトは、熱反応性組成物中に約５～約４０ｗｔ％、又は約５～約３５ｗｔ％、又は約５～約３０ｗｔ％、又は約５～２５ｗｔ％、又は約１０～４５ｗｔ％、又は約１０～４０ｗｔ％、又は約１０～約３５ｗｔ％、又は約１０～約３０ｗｔ％、又は約１０～約２５ｗｔ％の範囲で存在することができ、ここで、質量パーセントは、湿潤熱反応性組成物の総質量に基づく。
熱反応性組成物の総質量に基づいて、熱反応性組成物は、約５～約４５質量パーセント（ｗｔ％）の範囲、又は約５～約４０ｗｔ％の範囲で少なくとも１つのＦＲ添加剤を含むことができる。少なくとも１つのＦＲ添加剤は、熱反応性組成物中に、約５～約３５ｗｔ％、又は約５～約３０ｗｔ％、又は約５～約２５ｗｔ％、約１０～約４５ｗｔ％、又は約１０～約４０ｗｔ％、又は約１０～約３５ｗｔ％、又は約１０～約３０ｗｔ％、又は約１０～約２５ｗｔ％の範囲で存在することができ、ここで質量パーセントは、熱反応性組成物の総質量に基づく。
熱反応性組成物の総質量に基づいて、熱反応性組成物は、約３～約１０ｗｔ％、又は約３～約８ｗｔ％、又は約３～約７ｗｔ％の範囲で少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物を含む。
膨張性グラファイトと少なくとも１つのＦＲ添加剤との混合物は、熱反応性組成物中に、熱反応性組成物の総質量に基づいて、膨張性グラファイト約５～約４５ｗｔ％及びＦＲ添加剤約５～約４５ｗｔ％の範囲で存在することができる。膨張性グラファイトと少なくとも１つのＦＲ添加剤との混合物は、熱反応性組成物中に、膨張性グラファイト約１０～約４０ｗｔ％及びＦＲ添加剤約１０～約４０ｗｔ％、又は、膨張性グラファイト約１０～約３０ｗｔ％、ＦＲ添加剤約１０～約２５ｗｔ％の範囲で存在することができ、すべての質量パーセントは熱反応性組成物の総質量に基づく。
熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約５０～約９０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、及び、約１０～約５０ｗｔ％の膨張性グラファイトとＦＲ添加剤との混合物を含むことができる。熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約５０～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、及び約２０～約５０ｗｔ％の膨張性グラファイトとＦＲ添加剤との混合物を含むことができる。熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約５０～約７５ｗｔ％の水性アクリル樹脂、及び約２５～約５０ｗｔ％の膨張性グラファイトとＦＲ添加剤との混合物を含むことができる。熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約５０～約７０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、約５～約１５ｗｔ％の膨張性グラファイト、約５～約１５ｗｔ％のＦＲ添加剤、及び約３～約１０ｗｔ％のポリヒドロキシ化合物を含むことができる。
熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約５０～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、約５～約１５ｗｔ％の膨張性グラファイト、約５～約１５ｗｔ％の難燃性添加剤、約５～約２０ｗｔ％のポリヒドロキシ化合物、及び約５～約５０ｗｔ％の水を含むことができる。
熱反応性組成物は、顔料、充填剤、抗微生物剤、加工助剤、架橋剤、増粘剤、乳化剤、脱泡剤及び安定剤などの追加の添加剤を含むことができる。熱反応性組成物は、約１０ｗｔ％以下、又は約５ｗｔ％以下、又は約４ｗｔ％以下、又は約３ｗｔ％以下、約２ｗｔ％未満、又は約１ｗｔ％以下の任意選択的な添加剤を含むことができる。幾つかの実施形態において、熱反応性組成物は乳化剤を含まなくてよい。すべての質量パーセントは、熱反応性組成物の総質量に基づく。
熱反応性組成物は、膨張性グラファイトの実質的な膨張を引き起こすことなく、水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂、膨張性グラファイト、ＦＲ添加剤及びポリヒドロキシ化合物の緊密なブレンドを提供する方法によって製造されうる。水性アクリル樹脂は、水性アクリルポリマーであることができる。膨張性グラファイト、ＦＲ添加剤及びポリヒドロキシ化合物ならびに任意選択的な添加剤、例えば架橋剤は、水性アクリル樹脂と別々に又は互いに同時に混合又はブレンドされて、熱反応性組成物を形成することができる。混合方法としては、限定するわけではないが、パドルミキサー、ブレンディング及びその他の低剪断混合技術が挙げられる。水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト粒子、ＦＲ添加剤及びポリヒドロキシ化合物の緊密なブレンドは、水性アクリル樹脂の重合前に、モノマー混合物及び／又はプレポリマーと、膨張性グラファイト、ＦＲ添加剤及びポリヒドロキシ化合物を混合することによって達成されうる。次いで、モノマー混合物及び／又はプレポリマーを重合させて、熱反応性組成物を生成することができる。水性アクリル樹脂、ＦＲ添加剤、ポリヒドロキシ化合物及び膨張性グラファイト粒子又は膨張性グラファイト凝集体の緊密なブレンドを提供する方法において、グラファイトの膨張前に膨張性グラファイトを水性アクリル樹脂でコーティング又はカプセル化することができる。
熱反応性組成物は連続層として適用されうる。
熱反応性組成物は不連続層として適用されうる。熱反応性組成物の不連続層は、表面被覆率が１００％未満であることができる。熱反応性組成物を不連続層として適用すると、空気透過性、水蒸気透過性及び／又は手触りが向上しうる。
熱反応性組成物の不連続パターンは、任意の適切な形状又は形態を含みうる。例えば、パターンは、ドット、形状、円形、正方形、三角形、星形、ひし形、五角形、六角形、七角形、八角形、多角形、楕円形、グリッド、ライン、波形、ジグザグラインなどのうちの１つ以上を含むことができる。熱反応性材料を不連続に適用すると、限定するわけではないが、ドット、グリッド、ライン及びそれらの組み合わせを含む形態によって、１００％未満の表面被覆率を提供することができる。本明細書で使用されるときに、「ドット」という用語は、任意の離散的な形状、例えば、円形、正方形、長方形、三角形、ひし形、五角形、六角形、七角形、八角形、楕円形、多角形、星形、ハート形などのうちの１つ以上を意味する。ラインは、直線形状、波形形状、曲線形状又はそれらの混合形状を有することができる。パターンによっては、ドットとラインが互いに近づき又は広がって配置されうる。ラインはグリッド状に配置されうる。
不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、約１０ミリメートル（ｍｍ）以下、又は約９ｍｍ以下、又は約８ｍｍ以下、又は約７ｍｍ以下、又は約６ｍｍ以下、又は約５ｍｍ以下、又は約４ｍｍ以下、又は約３．５ｍｍ以下、又は約３ｍｍ以下、又は約２．５ｍｍ以下、又は約２ｍｍ以下、又は約１．５ｍｍ以下、又は約１ｍｍ以下、又は約０．５ｍｍ以下、又は約０．４ｍｍ以下 、約０．３ｍｍ以下、又は約０．２ｍｍ以下であることができる。不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、用途に応じて、約４０ミクロン以上、又は約５０ミクロン以上、又は約１００ミクロン以上、又は約２００ミクロン以上であることができる。約２００ミクロン以上であり、約５００ミクロン以下であると測定された平均ドット間隔は、本明細書に記載される幾つかのパターンにおいて有用である。本明細書において使用されるときに、「隣接する領域間の平均距離」とは、隣接するドットの縁間の距離を意味する。
ピッチは、例えば、捺染パターンのレイダウンを記述する方法として表面被覆率と組み合わせて使用されうる。一般に、ピッチは、捺染パターンのドット、ライン又はグリッドラインなどの隣接する形状間の平均中心間距離として定義される。平均は、例えば、不規則な間隔の捺染パターンを考慮するために使用される。熱反応性組成物は、熱反応性組成物の等重量のレイダウンを有する熱反応性組成物の連続適用と比較して、優れた難燃性能を提供するピッチ及び表面被覆率を有するパターンで不連続に適用することができる。ピッチは、熱反応性組成物の隣接する形状間の中心間距離の平均として定義されうる。例えば、ピッチは、熱反応性組成物の隣接するドット又はグリッドラインの間の中心間距離の平均として定義されうる。ピッチは、約５００ミクロン以上、約６００ミクロン以上、約７００ミクロン以上、約８００ミクロン以上、約９００ミクロン以上、約１０００ミクロン以上、約１２００ミクロン以上、約１５００ミクロン以上、約１７００ミクロン以上、約１８００ミクロン以上、約２０００ミクロン以上、約３０００ミクロン以上、約４０００ミクロン以上、約５０００ミクロン以上、約６０００ミクロン以上、又はそれらの間の任意の値であることができる。熱反応性組成物の好ましいパターンは、約５００ミクロン～約６０００ミクロンのピッチを有することができる。
手触り、通気性及び／又はテキスタイル重量などの特性が重要である実施形態において、約２５％以上で約９０％以下、又は約８０％未満、又は約７０％未満、又は約６０％未満、又は約５０％未満、又は約４０％未満、又は約３０％未満の表面被覆率が使用されうる。熱にさらされると、溶融可能層は燃焼するのに十分なエネルギーにさらされることができる。特定の実施形態において、より高い難燃性が必要とされる場合に、内側テキスタイル又は中間層の表面上に熱反応性材料の約３０％～約１００％の表面被覆率を有することが望ましいことがある。より高い難燃性が必要な場合に、約５００ミクロン～約６０００ミクロンのピッチで熱反応性材料の表面被覆を有することが望ましいことがある。例えば、熱反応性材料の表面被覆率は、約５００ミクロン～約６０００ミクロンのピッチで、内側テキスタイル又は中間層の表面上に熱反応性材料が約３０％～約８０％であることができる。
熱反応性組成物は、不連続なドットパターンで適用することができる。ドットは、約０．８ｍｍ以上～約５ｍｍの範囲の直径を有することができる。ドットは、約０．９ｍｍ～約４．５ｍｍの範囲の直径を有することができる。ドットは、約１．０ｍｍ～約４．０ｍｍの範囲の直径を有する。ドットは、約１．０ｍｍ～約３．５ｍｍの範囲の直径を有することができる。ドットは、約１．０～約３．０ｍｍの範囲の直径を有することができる。ドットは、約１．０ｍｍ～約２．５ｍｍの範囲の直径を有することができる。ドットは、約１．０ｍｍ～約２．２５ｍｍの範囲の直径を有することができる。ドットは、約１．０ｍｍ～約２．２ｍｍの範囲の直径を有することができる。ドットは、約１．０ｍｍ～約２．１ｍｍの範囲の直径を有することができる。ドットは、約１．０ｍｍ～約２．０ｍｍの範囲の直径を有することができる。
熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約２０％以上～約１００％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約２５％～約８０％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約２５％～約７５％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約２５％～約５５％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約２５％～約４０％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約２５％～約３５％の範囲を覆うことができる。
熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約３０％～約１００％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約４５％～約１００％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層の表面積の約５５％～約１００％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層の表面積の約６５％～約１００％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約７０％～約１００％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約９５％～約１００％の範囲を覆うことができる。
熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約３０％～約７０％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約４５％～約６５％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約２５％～約５０％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層の表面積の約６５％～約９０％の範囲を覆うことができる。熱反応性材料は、溶融可能層及び／又は追加層の表面積の約７０％～約８０％の範囲を覆うことができる。
１００％未満の熱反応性材料による層の被覆率のこれらの範囲は、空気透過性、手触り、通気性及び／又はテキスタイル重量などのテキスタイル複合材料の特性を改善することができる。例えば、熱反応性材料を溶融可能層及び／又は追加層に約２０％～約９５％の堆積で適用すると、熱反応性材料が溶融可能層及び/又は追加層を１００％被覆率で連続層として適用されているテキスタイル複合材料と比較して、テキスタイル複合材料の空気透過性、通気性が向上し、手触りが向上し、重量が減少することができる。
１００％未満の被覆率を達成するための方法は、熱反応性組成物を溶融性層もしくは追加層又はその両方の表面上に適用又は捺染することを含むことができる。熱反応性組成物の適切な適用、捺染又は堆積方法としては、限定するわけではないが、スクリーン印刷、ロータリースクリーン印刷、グラビア印刷、スプレーもしくは散布コーティング、又はナイフコーティングが挙げられる。熱反応性材料のスクリーン印刷又はロータリースクリーン印刷では、より高いレイダウン（グラビアロールで達成できるレイダウンと比較した場合）と低い面積被覆率が可能となり、テキスタイル複合材の比較的に高い空気透過性が可能になる。この方法を使用すると、熱反応性組成物が水を含むことができるため、スクリーンの厚さが増加する可能性がある。しかしながら、捺染後に、熱源、例えばオーブン又は加熱ロールを使用して、水の少なくとも一部を熱反応性組成物から除去（例えば、蒸発）することができる。加熱中に熱反応性組成物から水が除去されるときに、熱反応性材料の質量が減少し、より軽量なテキスタイル複合材料を得ることができる。熱反応性組成物の水の少なくとも一部が除去されると、熱反応性材料の質量は、水を除去する前の熱反応性組成物の質量と比較したときに、約２０％程度、又は約２５％程度、又は約３０％程度、又は約３５％程度、又は約４０％程度、又は約４５％程度減少することができる。
テキスタイル複合材料が炎及び／又は熱、例えば約２８０℃以上の温度にさらされると、溶融可能層は溶融し始め、その溶融物は熱反応性材料、特に、膨張性グラファイトと混合することができる。このプロセスでは、溶融可能層と熱反応性材料とを含むチャーを形成することもできる。溶融可能層及び熱反応性材料を熱及び／又は例えば約２８０℃以上の高温にさらすことによって生じるチャーは、少なくとも溶融可能層及び膨張後の膨張性グラファイトを含む不均質な溶融混合物であることができる。本開示によれば、チャーは、溶融可能層及び熱反応性材料を約２８０℃以上の温度にさらした後に残る炭素質材料を指すことが意図されている。約２８０℃以上の温度では、溶融可能層及び水性アクリル樹脂の一方又は両方も酸化するか又は燃焼プロセスに関与して、チャーの一部となる追加の炭素質材料を形成することができる。チャーの形成は、チャーの下の層が熱への暴露から絶縁するのに役立つことができる。
熱反応性材料は、膨張すると、膨張したグラファイトを含む複数の巻きひげを形成することができる。膨張プロセス中に、熱反応性材料の総体積は、膨張前の同じ混合物と比較したときに有意に増加することができる。熱反応性材料の体積は、膨張後に少なくとも約５倍増加することができる。熱反応性材料の体積は、膨張後に少なくとも約６倍増加することができる。熱反応性材料の体積は、膨張後に少なくとも約７倍増加することができる。熱反応性材料の体積は、膨張後に少なくとも約８倍増加することができる。熱反応性材料の体積は、膨張後に少なくとも約９倍増加することができる。熱反応性材料の体積は、膨張後に少なくとも約１０倍増加することができる。
テキスタイル複合材料が、溶融可能層、追加層及び不連続形態のパターンで適用された熱反応性材料を含む場合に、熱反応性材料は膨張して巻きひげを形成し、膨張後に緩くパックされ、巻きひげの間に空隙が形成され、また、膨張した熱反応性材料のパターン間の空間が形成される。火炎にさらされると、溶融可能層は溶融し、一般に、熱反応性材料の不連続形態間の開放領域から遠ざかるように移動することができる。追加層は、膨張中に熱反応性材料を支持することができ、溶融可能層の溶融物は、溶融中に膨張している熱反応性材料によって吸収され、保持されることができる。溶融物を吸収し保持することにより、本明細書に記載のテキスタイル複合材料は溶融物の滴下を示さないことができる。溶融物を吸収し保持することにより、本明細書に記載のテキスタイル複合材料は、本明細書に記載の水平燃焼試験によって測定して、不燃性となりうる。熱安定性追加層が溶融物吸収中に膨張している熱反応性材料を支持する場合に、熱安定性追加層は、破れてそして穴が形成されることから保護されることができる。膨張時に熱反応性材料の表面積が増加すると、火炎にさらされた際に膨張した熱反応性材料による溶融可能層からの溶融物の吸収が可能になりうる。
本明細書に記載のテキスタイル複合材料は、溶融可能層と、水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト及びＦＲ添加剤を含む熱反応性材料と、追加層との組み合わせにより向上した特性を示すことができる。例えば、テキスタイル複合材料は、本明細書に記載の水平燃焼試験を使用して難燃性を試験したときに、約２秒以下の残炎を有することができる。さらに、幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料は、溶融物の滴下、穴の形成、及び炎の広がり又は端部への赤熱を示さないことがある。
熱反応性組成物は、後に水を除去できる水性アクリル樹脂を含むため、テキスタイル複合材は、約５～約３０ニュートン（Ｎ）の範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約６～約３０Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約７～約３０Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約７～約２４Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約７～約２３Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約７～約２２Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約７～約２１Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８～約２２Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材は、約８～約２３Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８～約２４Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８～約２５Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。乾燥剥離強度の値は、ＤＩＮ ５４３１０で測定したとおりである。
追加層は、熱安定性材料から作ることができる。火炎にさらされると、溶融可能層は熱反応性材料に向かって溶融することができる。熱反応性材料中の膨張性グラファイトが膨張するときに、熱安定性追加層は膨張している熱反応性材料を所定の位置に保持して、溶融可能層の溶融物の吸収を促進することができる。
追加層は、テキスタイル層、熱安定性テキスタイル層又はそれらの組み合わせであることができる。上記で開示したように、テキスタイルは、織物、編物、不織布テキスタイル又はそれらの多層組み合わせであることができる。熱安定性テキスタイルの例としては、限定するわけではないが、アラミド、難燃性綿、綿、亜麻、キュプラ、アセテート、トリアセテート、ウール、ビスコース、ポリベンゾイミダゾール(ＰＢＩ)、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ＦＲレーヨン、モダクリル、モダクリル/綿混合物、ポリアミン、ガラス繊維、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン又はそれらの組み合わせが挙げられる。
追加層は溶融可能層であることができる。溶融可能な追加層は、織物、編物、不織材料又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含む溶融可能なテキスタイルであることができる。追加層は、織物、編物及び／又は不織布テキスタイルのうちの１つ以上を含む溶融可能な多層テキスタイルであることができる。溶融可能な追加層に使用されるテキスタイルは、ポリアミド、例えばナイロン、ナイロン６、ナイロン６．６、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エラスタンのうちの１つ以上を含むことができる。溶融可能な追加層は、ポリアミド又はポリエステルであることができる。溶融可能な追加層は、ポリアミド、例えば、ナイロン、ナイロン６、ナイロン６．６、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン及び/又はエラスタンのブレンド又は組み合わせであることができる。
溶融可能な追加層は、１つを超える溶融可能なテキスタイルを含むことができる。例えば、溶融可能な追加層は、ナイロン、ナイロン６、ナイロン６．６、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン、エラスタン及びポリプロピレンのうちの２つ以上の組み合わせを含むことができる。
追加層は、綿などの非溶融性テキスタイルであることができる。追加層は、溶融可能な繊維を含む非溶融性テキスタイルであることができる。例えば、追加層は、綿及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含むテキスタイルであることができる。追加層は、綿及びポリアミド（ＰＡ）を含むテキスタイルであることができる。追加層は、ＰＥＴ及びビスコースを含むテキスタイルであることができる。
追加層は、溶融可能なフィルムであることができ、この溶融可能なフィルムは、微孔質又は非孔質フィルムであることができる。溶融可能なフィルムは、非孔質で気体不透過性フィルムであることができ、例えば、物品又は衣類の全体又は一部を覆う溶融可能な連続フィルムであることができる。溶融可能な連続フィルムは、化学物質又は生物学的物質が複合材物品の表面から着用者に向けて侵入することを許容しないことができる。溶融可能なフィルムは、単層フィルムであっても又は多層フィルムであってもよい。難燃性複合材物品において、溶融可能なフィルムは、微孔質ポリオレフィン、微孔質ポリエステル又は微孔質ポリウレタンであることができる。
溶融可能なフィルムは、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチルビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、エチルビニルアセテート（ＥＶＡｃ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶｄＣ）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、フルオロポリマー、ポリウレタン、 ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリアクリレート及びポリメタクリレート、コポリエーテルエステル、又はそれらのコポリマーもしくは多層ラミネートを含むことができる。
テキスタイル複合材料は、危険な環境における作業者のための衣類に使用されうる。テキスタイル複合材料は、通気性、防水性、難燃性、軽量、可撓性、快適な着用感の１つ以上の特性を示すことができる。
テキスタイル複合材料は、１平方メートル当たり約８０～約２４０グラム（ｇ／ｍ２）の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８０～約２００ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８０～約１８０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８０～約１６５ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８０～約１５０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８０～約１２５ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８０～約１００ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８０～約９０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。
テキスタイル複合材料は、約９５～約２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約１１０～約２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約１２５～約２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約１４０～約２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約１６５～約２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約１８０～約２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。
テキスタイル複合材料は、約１１５～約１６０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約９５～約１５０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約１６５～約１９０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約１３５～約１７５ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８５～約１００ｇ／ｍ２の範囲の重量を有することができる。すべての質量測定は、ＤＩＮ ＥＮ １２１２７ （１９９７／１２） に従って行われる。
追加層は、熱反応性材料が溶融可能層と追加層との間に配置されるように、熱反応性材料上に配置されうる。追加層は、熱反応性材料によってテキスタイル複合材料の溶融可能層の内側に取り付けられ又は結合されることができる。使用時に、溶融可能層の外側は炎又は熱源と接触するように配向されうる。
組み合わされた溶融可能層、熱反応性材料及び追加層は、圧力の印加によって結合又は接着されうる。例えば、２つのローラのニップ間の圧力を、組み合わされた溶融可能層、熱反応性材料及び追加層に加えることができる。
組み合わされた溶融可能層、熱反応性材料及び追加層は、熱の印加によって乾燥及び硬化されうる。温度は、水性アクリル樹脂の水の大部分と、存在しうる揮発性化合物の少なくとも一部を蒸発させるのに十分に高くすべきであるが、膨張性グラファイトが膨張し始めないように十分に低くすべきである。加熱温度は６０℃～１８０℃であることができる。水性アクリル樹脂の水分の大部分を蒸発させるための加熱温度は、約８０℃～約１００℃であることができる。加熱工程は、１つ以上の加熱ロールを介して実施することができ、加熱ロールは、水及び／又は揮発性化合物を追い出すために熱を提供する役割を果たすことができ、場合により、水性アクリル樹脂を硬化又は架橋し、溶融可能層と追加層との間により良い接着を形成するために圧力を提供する役割を果たすことができる。
この方法は、テキスタイル複合材料に圧力を加えてラミネートを形成する工程をさらに含むことができる。
熱反応性材料は水性アクリル樹脂を含むことができる。理論に束縛されるものではないが、ポリマー樹脂として水性アクリル樹脂を使用すると、少なくとも一部の水が除去される加熱工程後のテキスタイル複合材料の総質量を減少させることができる。しかしながら、熱反応性材料の量が減少すると、テキスタイル複合材料の強度が制限されることがある。この溶液は、熱反応性材料成分、特に、ＦＲ添加剤の量及び膨張性グラファイトの量を減らしながら、ポリヒドロキシ化合物が添加される改良混合物である。さらなる利点は、耐炎性 (チャー性能)の向上及び加工性の向上である。典型的に、チャーは、テキスタイル複合材料が熱源又は炎源にさらされた後、すなわち、溶融可能層の熱分解及び膨張性グラファイトの膨張後に形成される比較的軽量のクラストであり、熱の少なくとも一部から着用者を保護する断熱層として機能することができる。チャーは構造的一体性がほとんどないため、テキスタイルを曲げたり又は動かしたりしたときに、テキスタイル複合材料から簡単に脱落する可能性がある。驚くべきことに、典型的に火炎の燃料源として考えられているポリヒドロキシ化合物を熱反応性材料に添加すると、ポリヒドロキシを含まない同熱反応性組成物と比較したときに、比較的高い構造的一体性を有するチャーが得られることが判明した。チャーの構造的一体性が向上することで、チャーが衣類上に留まり、着用者が熱又は炎の影響から逃れるための時間がより長くなることができる。１つの実施形態において、残炎が２秒未満であるテキスタイル複合材料が本明細書に記載されている。
テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ＥＮ １５０２５Ａ（２０１７年４月）試験規格に従って試験したときに、約２秒以下の残炎を有することができる。テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ＥＮ １５０２５Ａ試験規格に従って試験したときに、約１．５秒以下の残炎を有することができる。テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ＥＮ １５０２５Ａ試験規格に従って試験したときに、約１秒以下の残炎を有することができる。テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ＥＮ １５０２５Ａ試験規格に従って試験したときに、約０．５秒以下の残炎を有することができる。ＤＩＮ ＥＮ １５０２５Ａ試験規格に従って試験したときに、熱反応性材料の層を備えた溶融可能層の外側を火炎にさらすと、約２秒以下の残炎を有することができる。使用中、溶融可能層は炎により収縮することができる。
テキスタイル複合材料に伸長性を組み込むことができ、これによりテキスタイル複合材料を含む衣類の快適性を向上させることができる。一方向ストレッチは、例えば、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓの名義で出願された「伸長可能なラミネート」という名称のＷＯ２０１８／０６７５２９の開示に従って取り込むことができる。本明細書で使用されるときに、一方向ストレッチとは、テキスタイル複合材料が機械方向又は横断方向の一方に回復可能な弾性を有するが、典型的に両方ではないことを意味する。テキスタイル複合材料に伸長性を組み込むための他の方法、特に本質的に弾性ではない１つ以上の層を含む方法が当該技術分野で知られている。適切な例としては、例えば、Ｗ．Ｌ． Ｇｏｒｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓの名義で「伸長性複合材フィルム及び複合材布帛ならびにその製造方法」という名称のＥＰ１８５２２５３の教示を挙げることができる。
テキスタイル複合材料は、衣類を製造するために使用されうる。テキスタイル複合材料を使用して衣類を製造するときに、テキスタイル複合材料は、溶融可能層が衣類の外側領域に露出し、追加層は溶融可能層の反対側に配置されるように、すなわち、追加層が着用者に向くように配向される。
テキスタイル複合材料は、着用者を火傷から保護することができる優れた軽量防護服を提供する。テキスタイル複合材が炎にさらされると、着用者を危害から守るためにテキスタイル複合材料は構造変化を起こすことができる。溶融可能層が燃えて着用者に滴るのを防ぐために、熱反応性材料が膨張し、熱エネルギー及び溶融テキスタイルを吸収している間に、溶融可能層は溶融することができる。溶融可能層の溶融と熱反応性材料の膨張との組み合わせにより、着用者に優れた快適性を提供しかつ火傷からの保護を提供することができる軽量テキスタイル複合材料が可能になる。
各態様又は実施形態に関連して開示されるさらなる特徴は、本発明の他の各態様又は実施形態のさらなる特徴に対応することを理解されたい。例えば、この方法は、第一の態様に従ってラミネート材料を作製するような工程を含むことができ、したがって、それに関連して開示される任意の材料の準備、コーティング又は製造方法を含むことができる。さらに、本発明は、本明細書に開示される方法によって得られる任意のラミネート構造にまで及ぶ。
上述の例は単なる実施例であり、本開示によって別途提供される本発明の概念の範囲を限定したり又は狭めたりするために解釈されるべきではない。複数の例が開示されているが、さらに他の実施形態は、例示的な例を示し説明する以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。したがって、図面及び詳細な説明は、本質的に制限的なものではなく、本質的に例示的なものとして考えられるべきである。
図面の簡単な説明
添付図面は、本開示のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれてその一部を構成し、実施形態を示し、記載とともに本開示の原理を説明するのに役立つ。
図１は、本明細書に記載のテキスタイル複合材料の１つの実施形態の断面図の概略図である。
図２は、 本明細書に記載のテキスタイル複合材料の別の実施形態の断面図の概略図である。
図３は、本明細書に記載のテキスタイル複合材料の別の実施形態の断面図の概略図である。
図４は、グリッドパターンで適用された熱反応性材料の概略図である。
図５は、離散ドットのパターンで適用された熱反応性材料の概略図である。
図６は、本明細書に記載のとおりのテキスタイル複合材料を含むジャケットの概略図である。
定義及び用語
本開示は、限定的に読まれることを意図したものではない。例えば、本出願で使用される用語は、その分野の専門家がその用語に帰するであろう意味の関係で広く読まれるべきである。
不正確さの用語に関して、「約」及び「およそ」という用語は、記載された測定値を含む測定値、及び記載された測定値に合理的に近い任意の測定値も含む測定値を指すために互換的に使用されうる。記載された測定値に合理的に近い測定値は、関連技術の当業者によって理解され容易に確認されるように、記載された測定値から合理的に小さな量だけ逸脱している。このような逸脱は、測定誤差、測定及び/又は製造装置の校正の違い、測定値の読み取り及び/又は設定における人為的エラー、他の構成要素に関連する測定値の違いを考慮した性能及び/又は構造パラメータを最適化するために行われた微調整、特定の実装シナリオ、人又は機械による対象の不正確な調整及び/又は操作などに起因する可能性がある。関連技術の当業者がそのような合理的に小さな差異の値を容易に確認できないと判断された場合には、「約」及び「およそ」という用語は、記載された値のプラス又はマイナス１０％を意味すると理解できる。
様々な実施形態の説明
当業者は、本開示の様々な態様が、意図された機能を発揮するように構成された任意の数の方法及び装置によって実現できることを容易に理解するであろう。また、本明細書で参照される添付の図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、本開示の様々な態様を説明するために誇張されていることがあり、その点において、図面は限定的なものとして解釈されるべきではないことにも留意されたい。
本開示の目的上、「難燃性」という用語は、本明細書で使用されるときに、ＤＩＮ ＥＮ １５０２５Ａ試験規格に供したときに約２秒未満の残炎を示すテキスタイル又はテキスタイル複合材料を指す。
本開示の目的上、「可燃性」という用語は、本明細書で使用されるときに、本明細書に示されるとおりのテキスタイルに対する水平燃焼試験（ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １５０２５Ａ）に従って試験したときに、２秒を超える残炎を有するテキスタイルを指す。
本開示の目的上、「ラミネート」という用語は、本明細書で使用されるときに、少なくとも２つの個別の層が接着剤又は別の方法を介して結合されたものを指す。
本開示の目的上、「溶融可能」という用語は、本明細書で使用されるときに、本明細書に示されるとおりの溶融及び熱安定性試験に従って試験したときに溶融するテキスタイル又はテキスタイル複合材料を指す。
本開示の目的上、「不燃性」という用語は、本明細書で使用されるときに、本明細書に示されるとおりのテキスタイルに対する水平燃焼試験（ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １５０２５Ａ）に従って試験したときに、残炎が２秒以下であるテキスタイルを指す。
本開示の目的上、「テキスタイル」という用語は、本明細書で使用されるときに、繊維、フィラメント、繊維及び／又はフィラメントを含むヤーン、又はそれらの組み合わせから作られた布帛材料を指す。特に、「テキスタイル」という用語は、本明細書で使用されるときに、繊維、フィラメント及び／又はヤーンを含む、製造されたシート状構造（例えば、編布、織布又は不織布）を指す。
本開示の目的上、「空隙」という用語は、本明細書で使用されるときに、膨張したグラファイトの巻きひげ間の空の空間／体積を指す。
溶融可能層、熱反応性材料及び追加層を有するテキスタイル複合材料は、防護服として使用することができる。防護服としては、ジャケット、ズボン、シャツ、ベスト、オーバーオール、手袋、ゲートル、フード及び靴などの衣類が挙げられる。
防護服は、特にフラッシュ火災の危険性はあるものの、可能性は低い場合に広く使用するには軽量である必要がある。テキスタイル複合材料の重量を軽減するには、保護特性を失ったり又は通気性を低下させたりすることなく、個々の層の重量を軽減する必要がある。
本明細書に記載されているように、重量を軽減できる層は熱反応性材料層である。ポリマー樹脂として水性アクリル樹脂を使用すると、水の少なくとも一部が除去される加熱工程後のテキスタイル複合材料の総質量が減少する。しかしながら、熱反応性材料の量が減少すると、テキスタイル複合材料の強度が制限される可能性がある。さらに、熱反応性材料によりプロセスの安定性が制限され、生産ヤードが短くなる可能性がある。
溶液は、熱反応性材料成分、特に、ＦＲ添加剤の量及び膨張性グラファイトの量を減らしながら、ポリヒドロキシ化合物が追加された改良された混合物である。追加の利点は、難燃性(チャー性能)の向上、加工性の向上及び捺染適性の向上である。１つの実施形態において、残炎が２秒未満であるテキスタイル複合材料は本明細書に記載されている。
図１～２を参照すると、テキスタイル複合材料１０は、溶融可能層１００、水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト、少なくとも１つの難燃性添加剤及び少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物を含む熱反応性材料１０２、及び、熱反応性材料１０２の上にある又はそれに隣接する追加層１０８を含む。１つの実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の内側１０４上に配置される。溶融可能層１００の外側１０６を火炎にさらしたときに、ＤＩＮ ＥＮ １５０２５Ａ 試験規格に従って試験したときに、テキスタイル複合材料の残炎は２秒未満である。
図３は、テキスタイル複合材料が第二の追加層１２０を含む図１～２のテキスタイル複合材料を示す。第二の追加層１２０はテキスタイル層又はフィルム層であることができる。
本開示は、ａ）溶融可能層、ｂ）水性アクリル樹脂含むポリマー樹脂、膨張性グラファイト、少なくとも１つの難燃性（ＦＲ）添加剤及び少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物を含む熱反応性材料、及び、ｃ）熱反応性材料が溶融可能層と追加層との間に配置されるように、熱反応性材料上に配置された追加層を含む、テキスタイル複合材料であって、テキスタイル複合材料の残炎は２秒未満である、テキスタイル複合材料に関する。テキスタイル複合材料を使用して衣類を製造するときに、テキスタイル複合材料は、溶融可能層が衣類の外側領域に露出し、追加層が溶融可能層の反対側に配置されるように配向される。すなわち、追加層は衣類の着用者に向けて配向される。本開示はまた、溶融可能層が炎にさらされると、溶融可能層と熱反応性材料との組み合わせがチャーを形成する実施形態に関する。幾つかの実施形態において、チャーは、溶融可能層及び熱反応性材料のポリマー材料が燃焼した後に形成される炭素質層を含む。炭素質のチャーは融点が非常に高く、チャーの下にある材料に断熱を提供する。
テキスタイル複合材料は溶融可能層を含み、ここで、溶融可能層はテキスタイル層であることができる。溶融可能層は、織物、編物、トリコットニット、不織材料、多層不織材料、又はそれらの組み合わせであることができる。溶融可能層として適切なテキスタイルとしては、例えば、ポリアミド、例えば、ナイロン、ナイロン６、ナイロン６．６、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エラスタン又はそれらの組み合わせを挙げることができる。本開示はまた、溶融可能層がポリアミド又はポリエステルである、上述の実施形態のいずれか１つに関する。幾つかの実施形態において、溶融可能層は単層又は２層以上であることができる。幾つかの実施形態において、溶融可能層は軽量であることができる。例えば、上述の実施形態のいずれかによる溶融可能層は、約１２０グラム／平方メートル（ｇ／ｍ２）以下、約１１０ｇ／ｍ２以下、約１００ｇ／ｍ２以下、約９０ｇ／ｍ２以下、約８０ｇ／ｍ２以下、７０ｇ／ｍ２以下、６０ｇ／ｍ２以下、５０ｇ／ｍ２以下、約４５ｇ／ｍ２以下、約４０ｇ／ｍ２以下、約３５ｇ／ｍ２以下、約３０ｇ／ｍ２以下、約２５ｇ／ｍ２以下、又は約２０ｇ／ｍ２以下の重量を有することができる。すべての重量測定はＤＩＮ ＥＮ １２１２７ （１９９７/１２）に従って行われる。
幾つかの実施形態において、溶融可能層１００は、織物、編物、不織材料又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含むことができる。溶融可能層は、織物、編物及び／又は不織布のうちの１つ以上を含む多層テキスタイルであることができる。溶融可能層に使用されるテキスタイルは、ポリアミド、例えばナイロン、ナイロン６、ナイロン６．６、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エラスタン又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含むことができる。溶融可能層はポリアミド又はポリエステルであることができる。溶融可能材料は、ポリアミド、例えばナイロン、ナイロン６、ナイロン６．６、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン及び/又はエラスタンのブレンド又は組み合わせであることができる。幾つかの実施形態において、溶融可能層１００は、溶融可能で不燃性のテキスタイルであることができる。溶融可能で不燃性のテキスタイルとしては、例えば、ホスホネート変性ポリエステル（商品名TREVIRA（登録商標）CS及びAVORA（登録商標）FRとして販売されている材料など）が挙げられる。幾つかの溶融可能で不燃性のテキスタイルは、従来のラミネート形状に拘束されたときに、テキスタイルが炎から離れるように容易に収縮できず、継続的に燃焼する結果となるため、典型的に、衣類用途を目的とした耐炎性ラミネートでの使用を意図していない。しかしながら、テキスタイル複合材料が追加層１０８と層間の熱反応性材料１０２をさらに含むときに、テキスタイル複合材料は難燃性ラミネート用途に使用できることが判明した。
幾つかの実施形態において、溶融可能層１００は、１つを超える溶融可能テキスタイルを含む。例えば、幾つかの実施形態において、溶融可能層１００は、ナイロン、ナイロン６、ナイロン６．６、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エラスタンのうちの２つ以上の組み合わせを含む。さらに別の実施形態において、溶融可能層は、２つ以上の編物、織物又は不織布を含む多層テキスタイルである。多層テキスタイルの各層は、溶融可能なテキスタイルであることができ、テキスタイルは互いの上に層状に重ねられる。多層テキスタイルが溶融可能外層として使用されるならば、個々の溶融可能層は互いに独立して選択することができる。
幾つかの実施形態において、溶融可能層は、テキスタイル複合材料の特性を改善するために１つ以上の処理を含むことができる。例えば、溶融可能外層は、テキスタイル複合材料の吸水率を低下させるのに役立つ疎水性処理を有することができる。適切な疎水性処理としては、フッ素化学処理及び／又はシリコーン系処理を挙げることができる。溶融可能外層には、例えばペルメトリン又はＤＥＥＴなどの殺虫又は防虫処理が施されることができる。他の実施形態において、テキスタイル複合材料に所望の吸水性又は防汚性を付与するために、溶融可能外層は親水性又は疎油性処理を含むことができる。このような処理は、テキスタイル複合材料の形成前に溶融可能外層に適用することができ、又はテキスタイル複合材料の形成後に適用することができる。
テキスタイル複合材料はまた、熱反応性材料を含み、該熱反応性材料は水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト、難燃性（ＦＲ）添加剤及び少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物を含むか、又はそれらから本質的になる。この関係で使用されるときに、「から本質的になる」とは、熱反応性材料が列挙された材料を含み、組成物に実質的に影響を与える可能性のある他の材料を質量基準で１０％以下（又は５％以下、又は４％以下、又は３％以下、又は２％以下、又は１％以下）で含むことを意味する。質量パーセントは、熱反応性材料の総質量から、存在する可能性のある揮発性物質、例えば、乾燥及び硬化プロセス中に蒸発することができる水又は他の有機分子を差し引いたものに基づく。
幾つかの実施形態において、アクリルポリマーは水性アクリル樹脂である。幾つかの実施形態において、水性アクリル樹脂はアクリルアミド繰り返し単位を含む。幾つかの実施形態において、水性アクリル樹脂は、Ｎ－メチロールアクリルアミド繰り返し単位を含む。例えば、幾つかの実施形態において、水性アクリル樹脂は、水性アクリルポリマー樹脂であり、そしてＮ-メチロールアクリルアミド繰り返し単位を含み、例えば、オランダ、エーデのＴａｎａｔｅｘ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｂ．Ｖ．から入手可能なＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＡＭなどである。
水性アクリル樹脂は、熱可塑性樹脂であることができ、１つの実施形態において、自己架橋性水性アクリル樹脂であり、別の実施形態において、非架橋水性アクリル樹脂である。他の実施形態において、熱反応性材料は、架橋水性アクリル樹脂を形成するために架橋剤をさらに含む。他の実施形態において、熱反応性材料は、自己架橋水性アクリル樹脂及び架橋剤を含む。追加の架橋剤は、溶融可能層及び追加層への結合を改善するのに役立つことができる。したがって、幾つかの実施形態において、熱反応性材料は、水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト、少なくとも１つのＦＲ添加剤、少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物及び架橋剤を含むか、又はそれらから本質的になる。適切な架橋剤としては、例えば、ポリイソシアネート系架橋剤、ブロック化ポリイソシアネート系架橋剤のうちの１つ以上を含むことができる。他の適切な架橋剤は以下の材料である：Ｎ－メトキシメチルメラミン、メチロールメラミン、カルボジイミド、ポリカルボジイミド、イソシアネート、ポリイソシアネート、ジアミノカルバメート、化学構造に応じたプロピレンイミン架橋剤、プロピレンイミン、脂肪族プロピレンイミン、芳香族プロピレンイミン誘導体、多官能性アクリレートとプロピレンイミンとの間の反応生成物、（環状）脂肪族ビスアミド架橋剤又はそれらの組み合わせ。使用するならば、架橋剤は、典型的に、水性アクリル樹脂と架橋剤の総質量に基づいて約１０質量％以下で使用される。他の実施形態において、架橋剤は、約８質量％以下、又は約６質量％以下、又は約５質量％以下、又は約４質量％以下、約３質量％以下、又は約２質量％以下、又は約１質量％以下で存在し、ここで、質量パーセントはすべて水性アクリル樹脂と架橋剤との総質量に基づく。
２８０℃未満の溶融温度又は軟化温度を有する水性アクリル樹脂を、開示された実施形態において使用することができる。幾つかの実施形態において、水性アクリル樹脂は３００℃以下、又は２８０℃以下の熱にさらされると変形可能であり、膨張性グラファイトが実質的に膨張することができる。熱反応性材料中の適切な水性アクリル樹脂により、膨張性グラファイトは、溶融可能な外側テキスタイルの熱分解温度より低い温度で十分に膨張することができる。幾つかの実施形態において、熱にさらされた際の水性アクリル樹脂の粘弾性特性は、膨張性グラファイトの膨張を可能にし、膨張性グラファイトの膨張後の熱反応性材料の構造的一体性を維持することができる。
幾つかの実施形態において、熱反応性材料は、シリコーン又はシリコン含有化合物を含まない。他の実施形態において、熱反応性材料はシリコーンを含まないか、又は本質的にシリコーンを含まない。本明細書で使用されるときに、「シリコーンを本質的に含まない」とは、熱反応性材料が５質量％以下のシリコーン含有化合物を含むこと、又は４質量％以下、又は３質量％以下、又は２質量％以下、又は１質量％以下のシリコーン含有化合物を含むことを意味する。質量パーセントはすべて、熱反応性材料の総質量に基づく。
熱反応性材料は、ガラス繊維を含まないか、又は本質的にガラス繊維を含まないことができる。リンを含む化合物とガラス繊維を組み合わせて使用して、ポリマー樹脂の熱分解後に比較的硬くて安定したチャーを形成することが知られている。本明細書に記載の熱反応性材料によって形成されるチャーの安定化を助けるためにガラス繊維を使用する必要はない。ポリヒドロキシは、ガラス繊維と等しく、チャーをガラス繊維と同様に安定化する。本明細書で使用されるときに、「ガラス繊維を本質的に含まない」とは、熱反応性材料が約５質量％以下のガラス繊維、又は約４質量％以下、又は約３質量％以下、又は約２質量％以下、又は約１質量％以下のガラス繊維を含むことができることを意味する。質量パーセントはすべて、熱反応性材料の総質量に基づく。
熱反応性材料１０２中に水性アクリル樹脂を使用することの１つの利点は、例えばシリコーン系熱反応性材料から形成されたテキスタイル複合材料と比較したときに、テキスタイル複合材料１０のプリントスルーが低減されることである。このプリントスルーが減少することにより、迷彩捺染などの視覚光学及び色の耐久性が向上する。さらに、水性アクリル樹脂系熱反応性材料から形成された複合材テキスタイル１０は、疎水性シリコーンと比較したときに、アクリル化学物質が、例えば撥水処理剤などとよりよく反応するため、そのような処理剤などの後処理のためのより良好な条件を提供する。実施形態において、水性アクリル樹脂は、例えば、溶融可能層を追加層にラミネート化又は取り付けさせるための接着剤を含有し及び／又は接着剤として機能することができる。
熱反応性材料は膨張性グラファイトも含む。幾つかの実施形態において、膨張性グラファイトは、本明細書に記載のＴＭＡ膨張試験を使用して約２８０℃に加熱されるときに、少なくとも９００マイクロメートル膨張する。他の有用なグレードの膨張性グラファイトは、約２４０℃に加熱されるときに、少なくとも４００マイクロメートル膨張する。
また、膨張性グラファイトは、上述のような良好な膨張性と、本明細書に記載のとおりのＤＳＣ吸熱試験方法に従って試験したときに少なくとも１００ジュール／グラム（Ｊ／ｇ）の吸熱性との両方を有することができる。他の実施形態において、１５０Ｊ／ｇ以上、又は２００Ｊ／ｇ以上、又は２５０Ｊ／ｇ以上の吸熱を有する膨張性グラファイトを使用することが望ましいことができる。幾つかの実施形態において、適切な膨張性グラファイトは、２８０℃で９００μｍを超える膨張と、１００Ｊ／ｇ以上の吸熱を有する。
熱反応性材料に組み込まれる膨張性グラファイト粒子のサイズは、熱反応性材料が選択された適用方法で適用されるように選択されうる。例えば、熱反応性材料がグラビア印刷又はスクリーン印刷技術によって適用される場合に、膨張性グラファイトの粒子サイズは、グラビアセル又はスクリーン印刷開口部に適合するのに十分に小さくすべきである。幾つかの実施形態において、膨張性グラファイトは、米国ニュージャージー州アズベリーのＡｓｂｕｒｙ Ｃａｒｂｏｎｓから入手可能なＡｓｂｕｒｙ ３６２６膨張性グラファイトである。
上述したように、熱反応性材料１０２は、少なくとも１つの難燃性（ＦＲ）添加剤も含む。熱反応性材料１０２に組み込むことができる例示的なＦＲ添加剤としては、限定するわけではないが、メラミン、ポリホスフェート又はそれらの組み合わせが挙げられる。幾つかの実施形態において、ＦＲ添加剤はポリリン酸メラミンである。例えば、幾つかの実施形態において、熱反応性材料１０２は、ＡＦＬＡＭＭＩＴ（登録商標）ＰＭＮ５００メラミン、ＡＦＬＡＭＭＩＴ（登録商標）ＰＭＮ２００ポリリン酸メラミン及びＡＦＬＡＭＭＩＴ（登録商標）ＰＣＯ９６２添加剤のうちの少なくとも１つを含み、これらはすべてドイツ国シュパイアーのＴｈｏｒ ＧｍｂＨから入手可能である。
さらに、熱反応性材料１０２は、少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物も含む。ポリヒドロキシ化合物は、約１０００ｇ／モル未満、約５００ｇ／モル未満、約２５０ｇ／モル未満、又は約１００ｇ／モル未満の分子量を有することができる。例えば、幾つかの実施形態において、ポリヒドロキシ化合物はプロパン－１，２，３－トリオールであることができる。他の実施形態において、ポリヒドロキシ化合物は、プロパン-１，２，３-トリオール、ブタン-１，２，３，４-テトロール（エリスリトール）、２，２-（ビスヒドロキシメチル）プロパン-１，３-ジオール（ペンタエリスリトール）、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール又はそれらの組み合わせであることができる。
幾つかの実施形態において、熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約５０～約９０質量パーセント（ｗｔ％）の水性アクリル樹脂を含む。他の実施形態において、熱反応性組成物は、約５０～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約５０～約７６ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約６０～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約５５～約９０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約５５～約８５ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約５５～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約５５～約７６ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約６０～約９０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約６０～約８５ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約６０～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、又は約６０～約７６ｗｔ％の水性アクリル樹脂を含む。すべての質量パーセントは、熱反応性組成物の総質量に基づく。
熱反応性組成物の総質量に基づいて、熱反応性組成物は、膨張性グラファイトと少なくとも１つのＦＲ添加剤との混合物を、約５～約４５ｗｔ％の範囲の膨張性グラファイトと、約５～約４５ｗｔ％の範囲のＦＲ添加剤とで含むことができる。膨張性グラファイトと少なくとも１つのＦＲ添加剤との混合物は、熱反応性組成物中に膨張性グラファイト約１０～約４０ｗｔ％及びＦＲ添加剤約１０～約４０ｗｔ％の範囲で、又は、膨張性グラファイト約１０～約３０ｗｔ％及びＦＲ添加剤約１０～約２５ｗｔ％の範囲で存在することができ、すべての質量パーセントは熱反応性組成物の総質量に基づく。
熱反応性組成物の総質量に基づいて、熱反応性組成物は、約３～約２０ｗｔ％、又は約３～約１０ｗｔ％、又は約３～約７ｗｔ％の範囲のポリヒドロキシ化合物を含むことができる。
幾つかの実施形態において、熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約５０～約９０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、及び、約１０～約５０ｗｔ％の、膨張性グラファイトとＦＲ添加剤とポリヒドロキシ化合物との混合物を含むことができる。熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約５０～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、及び、約２０～約５０ｗｔ％の、膨張性グラファイトとＦＲ添加剤とポリヒドロキシ化合物との混合物を含むことができる。熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約５０～約７５ｗｔ％の水性アクリル樹脂、及び、約２５～約５０ｗｔ％の、膨張性グラファイトとＦＲ添加剤とポリヒドロキシ化合物との混合物を含むことができる。熱反応性組成物は、熱反応性組成物の総質量に基づいて、約６０～約８０ｗｔ％の水性アクリル樹脂、及び、約５～約１０ｗｔ％の膨張性グラファイト、約５～約１０ｗｔ％の難燃性添加剤、約５～約１０ｗｔ％のポリヒドロキシ化合物、及び、約５～約１０ｗｔ％の水を含むことができる。
幾つかの実施形態において、熱反応性組成物は、顔料、充填剤、抗微生物剤、加工助剤、架橋剤、増粘剤、乳化剤、脱泡剤及び安定剤などの追加の添加剤を含むことができる。熱反応性組成物は、約１０質量％以下、又は約５質ｗｔ％以下、又は約４ｗｔ％以下、又は約３ｗｔ％以下、約２ｗｔ％未満、又は約１ｗｔ％以下の任意選択のいずれかの添加剤を含むことができる。幾つかの実施形態において、熱反応性組成物は乳化剤を含まなくてもよい。すべての質量パーセントは、熱反応性組成物の総質量に基づく。
熱反応性組成物は、膨張性グラファイトの実質的な膨張を引き起こすことなく、水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト、ＦＲ添加剤及びポリヒドロキシ化合物の緊密なブレンドを提供する方法によって製造されうる。幾つかの実施形態において、膨張性グラファイト、ＦＲ添加剤、ポリヒドロキシ化合物及び任意選択のいずれかの添加剤、例えば架橋剤を、水性アクリル樹脂と別々に又は互いに同時に混合又はブレンドして、熱反応性組成物を形成することができる。混合方法としては、限定するわけではないが、パドルミキサー、ブレンディング及びその他の低剪断混合技術が挙げられる。他の方法において、水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト粒子、ＦＲ添加剤及びポリヒドロキシ化合物の緊密なブレンドは、膨張性グラファイト、ＦＲ添加剤及びポリヒドロキシ化合物を、水性アクリル樹脂の重合前のモノマー混合物及び／又はプレポリマーと混合することによって達成される。次いで、モノマー混合物及び／又はプレポリマーを重合させて、熱反応性組成物を生成することができる。水性アクリル樹脂、少なくとも１つのＦＲ添加剤、少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物、膨張性グラファイト粒子又は凝集体の緊密なブレンドを提供する方法において、膨張性グラファイトは、グラファイトの膨張前に水性アクリル樹脂によってコーティング又はカプセル化されうる。
テキスタイル複合材料は追加層１０８も含む。追加層１０８は、熱反応性材料が溶融可能層と追加層との間に配置されるように熱反応性材料上に配置される。幾つかの実施形態において、追加層１０８は、熱反応性材料１０２によってテキスタイル複合材料１０の溶融可能層１００の内側１０４に取り付けられ又は結合され（図１に示すとおり）、使用される場合に、溶融可能層１００の外側１０４は、炎又は熱源と接触するように配向されている。幾つかの実施形態において、追加層１０８は熱安定性材料から作られていることができる。火炎にさらされると、溶融可能層１００は熱反応性材料１０２に向かって溶融する。熱反応性材料１０２内の膨張性グラファイトが膨張するときに、熱安定性追加層１０８は、膨張している熱反応性材料１０２を所定の位置に保持して、溶融可能層１００の溶融物の吸収を促進することができる。
追加層１０８は、テキスタイル層、熱安定性テキスタイル層又はそれらの組み合わせであることができる。上記で開示したように、テキスタイルは、織物、編物、不織布又はそれらの多層の組み合わせであることができる。熱安定性テキスタイルの例としては、限定するわけではないが、アラミド、難燃性（ＦＲ）綿、綿、ＰＢＩ、ＰＢＯ、ＦＲレーヨン、モダクリルブレンド、ポリアミン、カーボン、ガラス繊維、ＰＡＮならびにそれらのブレンド及び組み合わせが挙げられる。
本開示によるテキスタイル複合材料は、図１及び２に例示されるように、溶融可能層１００を提供し、該溶融可能層１００の片面１０４に熱反応性組成物を適用することによって製造することができる。次に、追加層１０８を熱反応性組成物に適用することができる。次いで、組み合わされた溶融可能層、熱反応性組成物及び追加層を乾燥させ、場合により熱を加えることにより硬化させることができる。温度は、水性アクリル樹脂の水相の少なくとも一部及び存在する可能性のある揮発性化合物の少なくとも一部を蒸発させるのに十分に高くすべきであるが、膨張性グラファイトが膨張し始めないように十分に低くすべきである。幾つかの実施形態において、加熱工程は、１つ以上の加熱ロールを介することができ、加熱ロールは、水を追い出すために熱を提供し、場合により水性アクリル樹脂を硬化又は架橋させ、圧力を提供する役割を果たすことができ、それにより、溶融可能層と追加層との間により良い結合を作成する。
他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０を形成する方法は、ａ）溶融可能層１００及び追加層１０８を提供すること、ｂ）熱反応性組成物を、前記溶融可能層、前記追加層又はその両方に適用すること、ここで、前記熱反応性組成物は、水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂、膨張性グラファイト及びＦＲ添加剤を含む、ｃ）前記溶融可能層及び前記追加層を、該２つの層の間に挟まれた熱反応性組成物と一緒に接着して、ラミネートを形成すること、及び、ｄ）前記水性アクリル樹脂から水の少なくとも一部を除去し、場合により、前記水性アクリル樹脂を架橋するのに十分な温度まで前記ラミネートを加熱することを含む。
熱反応性組成物は、図２に示すように連続層として適用することができ、あるいは、空気透過性、水蒸気透過性及び／又は手触りの向上が望まれる場合には、図１に示すように、熱反応性組成物を不連続的に適用して、表面被覆率が１００％未満の熱反応性組成物の層を形成することができる。
他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０を形成する方法は、ａ）溶融可能層１００及び追加層１０８を提供すること、ｂ）不連続パターンで熱反応性組成物を前記溶融可能層、前記追加層又はその両方に適用すること、ここで、前記熱反応性組成物は、水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂、膨張性グラファイト、ＦＲ添加剤及びポリヒドロキシ化合物を含む、ｃ）前記溶融可能層と前記追加層を、該２つの層の間に挟まれた前記熱反応性組成物と一緒に接着して、ラミネートを形成すること、及び、ｄ）前記水性アクリル樹脂から水の少なくとも一部を除去し、場合により前記水性アクリル樹脂を架橋するのに十分な温度まで前記ラミネートを加熱することを含む。不連続な適用では、限定するわけではないが、ドット、グリッド、ライン及びそれらの組み合わせを含む形態により、表面被覆率１００％未満にすることができる。図４及び図５は、熱反応性組成物が、例えば溶融可能層１００の内側１０４に不連続的に適用されるときに、熱反応性組成物の層がドット１２２及びライン１２４のパターンで提供される例を示す。本明細書で使用されるときに、「ドット」という用語は、任意の離散的な形状、例えば、円形、正方形、長方形、多角形又はそれらの組み合わせであることができるいずれかの形状を意味する。ラインは、直線形状、波形形状、曲線形状又はそれらの混合形状を有することができる。パターンに応じて、ドット及びラインは互いに近づいたり又は広がったりするように配置されうる。図４に示すとおりの１つの実施形態において、ライン１２４は連続グリッドの形で配置される。
不連続な被覆を有する幾つかの実施形態において、不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、衝突する火炎のサイズよりも小さい。他の実施形態において、不連続パターンの隣接するドット又はライン間の平均距離は、２００マイクロメートル～１０ミリメートル（ｍｍ）であることができる。他の実施形態において、不連続パターンの隣接するドット又はライン間の平均距離は０．２５ｍｍ～１０ｍｍであることができる。他の実施形態において、不連続パターンの隣接するドット又はライン間の平均距離は、１ｍｍ～１０ｍｍであることができる。他の実施形態において、不連続パターンの隣接するドット又はライン間の平均距離は、４ｍｍ～１０ｍｍであることができる。本明細書で使用されるときに、隣接するドット又はライン間の距離は、２つの隣接するドット又はラインの隣接する縁間の平均距離を意味する。平均距離はまた、少なくとも１０個の異なるドット又はラインの対の縁間の距離に基づく平均を意味する。
幾つかの実施形態において、不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、６００マイクロメートル～７．５ｍｍであることができる。他の実施形態において、不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、６００マイクロメートル～４．５ｍｍであることができる。他の実施形態において、不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、６００マイクロメートル～１ｍｍであることができる。他の実施形態において、不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、６００マイクロメートル～０．７５ｍｍであることができる。幾つかの実施形態において、不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、６００マイクロメートル～２．５ｍｍであることができる。他の実施形態において、不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、６００マイクロメートル～１．２ｍｍであることができる。他の実施形態において、不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、６００マイクロメートル～６００マイクロメートルであることができる。他の実施形態において、不連続パターンの隣接する領域間の平均距離は、１ｍｍ～２ｍｍであることができる。
不連続ドットパターンが使用される例示的な実施形態において、ドットは０．８ｍｍ以上～５ｍｍの範囲の直径を有する。他の実施形態において、ドットは０．９ｍｍ～４．５ｍｍの範囲の直径を有する。他の実施形態において、ドットは１．０ｍｍ～４．０ｍｍの範囲の直径を有する。他の実施形態において、ドットは１．０ｍｍ～３．５ｍｍの範囲の直径を有する。他の実施形態において、ドットは１．０～３．０ｍｍの範囲の直径を有する。他の実施形態において、ドットは１．０ｍｍ～２．５ｍｍの範囲の直径を有する。
手触り、通気性及び／又はテキスタイル重量などの特性が重要である実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の２０％以上～１００％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の２５％～８０％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の２５％～７５％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の２５％～５５％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の２５％～４０％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の２５％～３５％の範囲を覆う。
幾つかの実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の３０％～１００％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の４５％～１００％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の５５％～１００％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の６５％～１００％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の７０％～１００％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の９５％～１００％の範囲を覆う。
幾つかの実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の３０％～７０％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の４５％～６５％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の２５％～５０％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の６５％～９０％の範囲を覆う。他の実施形態において、熱反応性材料１０２は、溶融可能層１００の表面積の７０％～８０％の範囲を覆う。
１００％未満の被覆率を達成するための方法は、例えば、スクリーン印刷、ロータリースクリーン印刷、グラビア印刷、スプレーもしくは散布コーティング、又はナイフコーティングによって、混合物を溶融可能層もしくは追加層又はその両方の表面上に適用又は捺染することによって、熱反応性組成物を適用することを含む。幾つかの実施形態において、熱反応性組成物のスクリーン印刷又はロータリースクリーン印刷は、比較的高いレイダウン（グラビアロールによって達成できるレイダウンと比較したときに）及び低い面積被覆率を可能にすることができ、これにより、テキスタイル複合材料の比較的に高い空気透過性を可能にすることができる。この方法を使用すると、熱反応性組成物には水が含まれるため、スクリーンの厚さが増加する可能性がある。しかしながら、捺染後に、熱源、例えばオーブン又は加熱ロールを使用して、水の少なくとも一部が熱反応性材料から除去される（例えば、蒸発される）。加熱中に熱反応性材料１０２から水が除去されるため、熱反応性材料１０２の質量が減少し、その結果、幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料１０がより軽量になる。幾つかの実施形態において、水の少なくとも一部を除去するため、熱反応性材料の質量は、水を除去する前の熱反応性組成物の質量と比較したときに、２０％又は２５％又は３０％又は３５％又は４０％又は４５％だけ減少されうる。
熱反応性組成物は、ドット、ライン又はグリッドに加えて、他の形態で適用されうる。熱反応性組成物を適用するための他の方法としては、グラビア印刷、又はスプレーもしくは散布コーティング又はナイフコーティングが挙げられ、ただし、熱反応性組成物は、熱又は炎にさらされたときに所望の特性が達成される方法で適用されうる。
幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料が炎及び／又は熱、例えば２８０℃以上の温度にさらされると、溶融可能層が溶融し始め、溶融物が熱反応性材料、特に膨張しているグラファイトと混合する。このプロセスではまた、溶融可能層と熱反応性材料を含むチャーを形成することができる。幾つかの実施形態において、溶融可能層及び熱反応性材料を熱及び／又は高温、例えば２８０℃以上にさらすことによって生じるチャーは、少なくとも溶融可能層と、膨張した膨張性グラファイトとを含む不均一溶融混合物である。 本開示によれば、チャーとは、溶融可能層及び熱反応性材料を２８０℃以上の温度にさらした後に残る炭素質材料を指すことを意味する。２８０℃以上の温度では、溶融可能層と水性アクリル樹脂の一方又は両方が酸化するか又は燃焼プロセスに関与して、チャーの一部となる追加の炭素質材料を形成することができる。チャーの形成は、チャーの下の層を熱への暴露から断熱するのに役立つことができる。
幾つかの実施形態において、熱反応性材料１０２は、膨張すると、膨張グラファイトを含む複数の巻きひげを形成する。膨張プロセス中、熱反応性材料１０２の総体積は、膨張前の同混合物と比較したときに有意に増加する。１つの実施形態において、熱反応性材料１０２の体積は、膨張後に少なくとも５倍増加する。別の実施形態において、熱反応性材料１０２の体積は、膨張後に少なくとも６倍増加する。別の実施形態において、熱反応性材料１０２の体積は、膨張後に少なくとも７倍増加する。別の実施形態において、熱反応性材料１０２の体積は、膨張後に少なくとも８倍増加する。別の実施形態において、熱反応性材料１０２の体積は、膨張後に少なくとも９倍増加する。別の実施形態において、熱反応性材料１０２の体積は、膨張後に少なくとも１０倍増加する。
テキスタイル複合材料１０が溶融可能層１００、追加層１０８を含み、熱反応性材料１０２が不連続形態のパターンで適用される実施形態において、熱反応性材料１０２は膨張して、膨張後に緩くパッキングされた巻きひげを形成して、巻きひげの間に空隙を生成し、また、膨張した熱反応性材料１０２のパターンの間に空間を生成する。炎にさらされると、溶融可能層１００は融解して、一般に、熱反応性材料１０２の不連続形状の間の開放領域から離れるように動く。熱安定性追加層１０８は、膨張中に熱反応性材料１０２を支持し、溶融可能層１００の溶融物は、溶融中に膨張している熱反応性材料１０２によって吸収され、保持される。溶融物を吸収して保持することによって、溶融物の滴下を示さず、可燃性が抑制されたテキスタイル複合材料１０を形成することができる。熱安定性追加層１０８が溶融物吸収中に膨張している熱反応性材料１０２を支持する場合に、熱安定性追加層１０８は、破れそして穴が形成されることから保護されうる。膨張時に熱反応性材料１０２の表面積が増大することにより、火炎にさらされた際に膨張した熱反応性材料１０２による溶融可能層１００からの溶融物の吸収が可能になる。
本明細書に記載されるテキスタイル複合材料１０は、溶融可能層１００、水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト及びＦＲ添加剤を含む熱反応性材料、ならびに追加層１０８の組み合わせにより向上した特性を示す。例えば、幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、本明細書に記載の水平燃焼試験を使用して難燃性を試験したときに、２秒未満の残炎を有する。さらに、幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、溶融物滴下、穴の形成、及び、炎の広がり又は端部への赤熱を示さない。
熱反応性材料は、後に水が除去される水性アクリル樹脂を含むため、幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料は、約５～約３０ニュートン（Ｎ）の範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約６～約３０Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約７～約３０Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約７～約２２Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約７～約２５Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約７～約２２Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約７～約２１Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８～約２２Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８～約２３Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８～約２４Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。テキスタイル複合材料は、約８～約２５Ｎの範囲の乾燥剥離強度を有することができる。乾燥剥離強度の値は、ＤＩＮ ５４３１０で測定したとおりである。
幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、危険な環境で使用するための衣類に使用され、通気性及び難燃性を有し、同時に軽量で、可撓性があり、快適な着用感を有する。例えば、幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、８０～２４０グラム／平方メートル（ｇ／ｍ２）の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、８０～２００ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、８０～１８０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、８０～１６５ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、８０～１５０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、８０～１２５ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、８０～１００ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、８０～９０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。
幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、９５～２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、１１０～２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、１２５～２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、１４０～２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、１５０～２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、１６５～２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、１８０～２４０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。
幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、１１５～１６０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、９５～１５０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、１６５～１９０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、１３５～１７５ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、８５～１００ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。すべての重量測定は ＤＩＮ ＥＮ １２１２７ (１９９７/１２)に従って行われる。
さらに、幾つかの実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、少なくとも約５０リットル／ｍ２ｓの空気透過度を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、約５０～約５００リットル／ｍ２ｓの範囲の空気透過度を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、約１００～約３００リットル／ｍ２ｓの範囲の空気透過度を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、約１３０～約１７０リットル／ｍ２ｓの範囲の空気透過度を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、約１４０～約１８０リットル／ｍ２の範囲の空気透過度を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、約１５０～約１９０リットル／ｍ２ｓの範囲の空気透過度を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、約１２０～約１５０リットル／ｍ２ｓの範囲の空気透過度を有する。他の実施形態において、テキスタイル複合材料１０は、約７５～約１００リットル／ｍ２ｓの範囲の空気透過度を有する。
溶融可能外層、熱反応性材料及び追加内層を有する開示されたテキスタイル複合材料は、防護服として使用することができる。防護服としては、例えば図６に示すジャケット２０、ズボン、シャツ、ベスト、オーバーオール、手袋、ゲートル、フード及び靴などの衣類が挙げられる。衣類に使用されるときに、テキスタイル複合材料は、溶融可能層が衣類の外側の外部領域に露出又は配置され、追加層が溶融可能なテキスタイルの反対側に配置されるように配向される。
本開示の範囲を限定することを意図することなく、以下の試験方法及び実施例は、本開示がどのように作成及び使用されうるかを例示するものである。
試験方法
特定の方法及び装置を以下に説明するが、当業者によって適切と判断される他の方法又は装置を代替的に利用できることを理解されたい。
水平燃焼試験
テキスタイル材料サンプルを、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １５０２５Ａ（２０１７年４月）試験規格に従って試験した。サンプルの溶融可能なテキスタイルを１０秒間炎にさらした。残炎時間は３つのサンプルについて平均した。残炎が２秒を超えるテキスタイルは可燃性であると考えられた。残炎が２秒未満のテキスタイルは不燃性と考えられる。
テキスタイル及びテキスタイル複合材料のサンプルを、ＤＩＮ ＥＮ １５０２５Ａ試験規格に従って難燃性について試験した。サンプルを１０秒間炎にさらした。残炎が２秒を超えるテキスタイル及びテキスタイル複合材料は、難燃性と考えられなかった。残炎が２秒未満のテキスタイル及びテキスタイル複合材料は、難燃性と考えられる。
重量
本明細書に記載のテキスタイル複合材料、溶融可能層及び追加層の重量測定は、ＤＩＮ ＥＮ １２１２７（１９９７年１２月）に規定されているように実施した。
空気透過度
本明細書に記載のテキスタイル複合材料の空気透過度は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ９２３７（１９９５年１２月）に規定されているように測定した。
乾燥剥離強度
本明細書に記載のテキスタイル複合材料の乾燥剥離強度は、ＤＩＮ ５４３１０ １９８０－０７に規定されているように測定した。
レイダウン
本明細書に記載の熱反応性材料の乾燥レイダウンは、テキスタイル複合材料の乾燥及び固定後に、テキスタイル複合材料の重量、溶融可能層及び追加層の重量に基づいて測定した。
ＴＭＡ膨張試験
ＴＭＡ（熱機械分析）を使用して、膨張性グラファイト粒子の膨張を測定した。膨張は、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＴＭＡ ２９４０機器を使用して試験した。直径約８ｍｍ、高さ１２ｍｍのセラミック(アルミナ)ＴＧＡパンをサンプルの保持に使用した。直径約６ｍｍのマクロ膨張プローブを使用して、パンの底をゼロに設定した。次いで、ＴＭＡプローブによって測定して、約０．１～０．３ｍｍの深さの膨張性グラファイトのフレーク（約１５ｍｇ）をパンに入れた。炉を閉じて、初期サンプルの高さを測定した。炉を、１０℃／分の昇温速度で約２５℃から６００℃まで加熱した。ＴＭＡプローブの変位を温度に対してプロットしました。変位を膨張の尺度として使用した。
炉膨張試験
ニッケルるつぼを高温炉内で３００℃で２分間加熱した。測定される膨張性グラファイトのサンプル（約０．５グラム）をるつぼに加え、３００℃の高温炉に３分間入れた。 加熱期間後、るつぼを炉から取り出して放冷し、膨張したグラファイトをメスシリンダーに移して膨張した体積を測定した。膨張した体積をサンプルの元の重量で割って、膨張を立方センチメートル/グラムで求めた。
ＤＳＣ吸熱試験
試験は、Ｔｚｅｒｏ（商標）気密パンを使用して、ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＱ２０００ＤＳＣで行った。各サンプルについて、約３ミリグラムの膨張性グラファイトをパンに入れた。かみそりの刃の角を中央に押し込み、長さ約２ミリメートル、幅１ミリメートル未満の通気孔を作成することによってパンの通気を行った。ＤＳＣは２０℃で平衡化された。次に、サンプルを１０℃/分で２０℃から４００℃まで加熱した。吸熱値はＤＳＣ曲線から得た。
例
以下の材料を使用して例を作成した。
Ｎ-メチロールアクリルアミド繰り返し単位を含有するＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＡＭ５０％水性アクリル樹脂、ＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＸＣＩ架橋剤、ＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＸＴＰ増粘剤及び乳化剤ＷＮはすべて、オランダ、エーデのＴａｎａｔｅｘ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｂ．Ｖ．から入手可能である。ＡＦＬＡＭＭＩＴ（登録商標）ＰＭＮ ２００ポリリン酸メラミンは、Ｔｈｏｒ ＧｍｂＨ（Ｓｐｅｙｅｒ、Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能である。Ａｓｂｕｒｙ ３６２６膨張性グラファイトは米国ニュージャージー州アズベリーのＡｓｂｕｒｙ Ｃａｒｂｏｎｓから入手可能である。
比較熱反応性材料１の調製
１０００重量部（ｐｂｗ）のＥＤＯＡＬＮ（登録商標）ＡＭの混合物を、４０ｐｂｗのＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＸＴＰ、１５０ｐｂｗのＡｓｂｕｒｙ ３６２６膨張性グラファイト、１５０ｐｂｗのＰＭＮ ２００メラミン難燃剤及び１００ｐｂｗのグリセロールと混合した。次いで、混合物を１分間撹拌して、熱反応性組成物を形成した。
比較熱反応性材料２の調製
１０００重量部（ｐｂｗ）のＥＤＯＡＬＮ（登録商標）ＡＭの混合物を、４０ｐｂｗのＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＸＴＰ、１５０ｐｂｗのＡｓｂｕｒｙ ３６２６膨張性グラファイト、１５０ｐｂｗのＰＭＮ ２００メラミン難燃剤、１００ｐｂｗのグリセロール及び１００ｐｂｗの水と混合した。次いで、混合物を１分間撹拌して、熱反応性組成物を形成した。
比較熱反応性材料Ａの調製
１０００重量部（ｐｂｗ）のＥＤＯＡＬＮ（登録商標）ＡＭの混合物を、４０ｐｂｗのＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＸＴＰ、４０ｐｂｗのＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＸＣＩ、２００ｐｂｗのＡｓｂｕｒｙ ３６２６膨張性グラファイト、２００ｐｂｗのＰＭＮ２００メラミン難燃剤及び５ｐｂｗの乳化剤ＷＮと混合した。次いで、混合物を１分間撹拌して、熱反応性組成物を形成した。
比較熱反応性材料Ｂの調製
１０００重量部（ｐｂｗ）のＥＤＯＡＬＮ（登録商標）ＡＭの混合物を、４０ｐｂｗのＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＸＴＰ、１５０ｐｂｗのＡｓｂｕｒｙ ３６２６膨張性グラファイト、１５０ｐｂｗのＰＭＮ ２００メラミン難燃剤及び３ｐｂｗの乳化剤ＷＮと混合した。次いで、混合物を１分間撹拌して、熱反応性組成物を形成した。
比較熱反応性材料Ｃの調製
１０００重量部（ｐｂｗ）のＥＤＯＡＬＮ（登録商標）ＡＭの混合物を、４０ｐｂｗのＥＤＯＬＡＮ（登録商標）ＸＴＰ、１５０ｐｂｗのＡｓｂｕｒｙ ３６２６膨張性グラファイト、１５０ｐｂｗのＰＭＮ ２００メラミン難燃剤及び６０ｐｂｗの乳化剤ＷＮと混合した。次いで、混合物を１分間撹拌して、熱反応性組成物を形成した。
Figure 2024512456000002
ラミネートサンプルの作製
溶融可能層テキスタイル＃１は、１平方メートル当たり７８±３グラムのテキスタイル重量を有する１００％ナイロン６，６織物であり、Ｔｏｒａｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（日本、東京）から入手可能である。
テキスタイル＃２は、１平方メートル当たり７６±５グラムのテキスタイル重量を有する６５％ポリエステル３５％綿のブレンドであり、オランダ、エンスヘーデのＡｍｅｓ Ｅｕｒｏｐｅから入手可能である。
比較ラミネートＣの作製
熱反応性材料Ｃは、２５０μｍの深さ、１．３ミリメートルのドットサイズ及び約３０．５％の面積被覆率を有するスクリーンを使用して、１平方メートル当たり７８±３グラムの重量を有する１００％ポリアミド（ナイロン６，６）平織基材上にスクリーン印刷で捺染し、約７０～８０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の熱反応性組成物の湿潤レイダウンを達成した。熱反応性組成物を基材上に捺染した後に、スクリーンを取り外し、１平方メートル当たり７６±５グラムの重さのシングルニットジャージー（６５％ポリエステル／３５％綿）布帛を捺染領域に適用した。２層テキスタイル複合材料を１００℃の温度で３０～６０秒間乾燥させた。テキスタイル複合材料を６０秒間乾燥させた。次いで、テキスタイル複合材料を、１６０℃の温度に設定されたホットプレスにさらに６０秒間入れて、混合物を架橋させた。少なくとも２４時間エージングした後に、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １５０２５Ａに準拠した水平燃焼試験を使用してテキスタイル複合材料の難燃性を試験し、その結果を表２に報告した。
ラミネート１の作製
熱反応性材料＃１を、深さ２５０μｍ、ドットサイズ１．３ミリメートル及び約３０．５％の面積被覆率を有するスクリーンを使用して、１平方メートル当たり７８±３グラムの重量を有する１００％ポリアミド（ナイロン６，６）平織基材上にスクリーン印刷で捺染し、約７０～８０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の熱反応性組成物の湿潤レイダウンを達成した。熱反応性組成物を基材上に捺染した後に、スクリーンを取り外し、１平方メートル当たり７６±５グラムの重さのシングルニットジャージー（６５％ポリエステル／３５％綿）布帛を捺染領域に適用した。２層テキスタイル複合材料を１００℃の温度で３０～６０秒間乾燥させた。テキスタイル複合材料を６０秒間乾燥させた。次いで、テキスタイル複合材料を、１６０℃の温度に設定されたホットプレスにさらに６０秒間入れて、混合物を架橋させた。少なくとも２４時間エージングした後に、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １５０２５Ａに準拠した水平燃焼試験を使用してテキスタイル複合材料の難燃性を試験し、その結果を表２に報告した。
ラミネート２の作製
熱反応性材料＃２を、深さ２５０μｍ、ドットサイズ１．３ミリメートル及び約３０．５％の面積被覆率を有するスクリーンを使用して、１平方メートル当たり７８±３グラムの重量を有する１００％ポリアミド（ナイロン６，６）平織基材上にスクリーン印刷で捺染し、１平方メートル当たり約７０～８０グラム（ｇｓｍ）の熱反応性組成物の湿潤レイダウンを達成した。熱反応性組成物を基材上に捺染した後に、スクリーンを取り外し、１平方メートル当たり７６±５グラムの重さのシングルニットジャージー（６５％ポリエステル／３５％綿）布帛を捺染領域に適用した。２層テキスタイル複合材料を１００℃の温度で３０～６０秒間乾燥させた。テキスタイル複合材料を６０秒間乾燥させた。次いで、テキスタイル複合材料を、１６０℃の温度に設定されたホットプレスにさらに６０秒間入れて、混合物を架橋させた。少なくとも２４時間エージングした後に、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １５０２５Ａに準拠した水平燃焼試験を使用してテキスタイル複合材料の難燃性を試験し、その結果を表２に報告した。
比較ラミネートＡの調製
熱反応性材料Ａを、深さ２５０μｍ、ドットサイズ１．６ミリメートルのスクリーンを使用して、１平方メートル当たり７８±３グラムの重量を有する１００％ポリアミド（ナイロン６，６）平織基材上にスクリーン印刷で捺染し、熱反応性組成物の湿潤レイダウンを１平方メートル当たり約７０～８０グラム（ｇｓｍ）を達成した。熱反応性組成物を基材上に捺染した後に、スクリーンを取り外し、１平方メートル当たり７６±５グラムの重さのシングルニットジャージー（６５％ポリエステル／３５％綿）布帛を捺染領域に適用した。２層テキスタイル複合材料を１００℃の温度で３０～６０秒間乾燥させた。テキスタイル複合材料を６０秒間乾燥させた。次いで、テキスタイル複合材料を、１６０℃の温度に設定されたホットプレスにさらに６０秒間入れて、混合物を架橋させた。少なくとも ２４時間エージングした後に、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １５０２５Ａに準拠した水平燃焼試験を使用してテキスタイル複合材料の難燃性を試験し、その結果を表２に報告した。
比較ラミネートＢの作製
熱反応性材料Ｂは、深さ２５０μｍ、ドットサイズ１．３ミリメートル及び約３０．５％の面積被覆率を有するスクリーンを使用して、１平方メートル当たり７８±３グラムの重量を有する１００％ポリアミド（ナイロン６，６）平織基材上にスクリーン印刷で捺染し、１平方メートル当たり約７０～８０グラム（ｇｓｍ）の熱反応性組成物の湿潤レイダウンを達成した。熱反応性組成物を基材上に捺染した後に、スクリーンを取り外し、１平方メートル当たり７６±５グラムの重さのシングルニットジャージー（６５％ポリエステル／３５％綿）布帛を捺染領域に適用した。２層テキスタイル複合材料を１００℃の温度で３０～６０秒間乾燥させた。テキスタイル複合材料を６０秒間乾燥させた。次いで、テキスタイル複合材料を、１６０℃の温度に設定されたホットプレスにさらに６０秒間入れて、混合物を架橋させた。少なくとも２４時間エージングした後に、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １５０２５Ａに準拠した水平燃焼試験を使用してテキスタイル複合材料の難燃性を試験し、その結果を表２に報告した。
Figure 2024512456000003
ラミネート例１及び２は、熱反応性材料中にグリセロールが存在し、比較の熱反応性材料と比較して膨張性グラファイトが少ないにも関わらず、燃焼試験で合格点を達成できたことを示している。さらに、ラミネート例１及び２は、比較ラミネートＡ、Ｂ又はＣからのチャーよりも安定したチャーを形成した。サンプルを曲げたり動かしたりしても、チャーは壊れたり又はサンプルから落ちたりしなかった。これにより、チャーが断熱層として機能するため、より多くの保護が提供される。
さらに、本開示の実施形態による熱反応性材料は、改善された加工性を示し、その結果、５００メートル以上の長さを有するラミネートが形成された。
本出願の発明は、一般的に及び特定の実施形態に関して上記に記載されてきた。当業者には、本開示の範囲から逸脱することなく、実施形態に様々な変更及び変形を加えることができることが明らかであろう。したがって、実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲内にある限り、本発明の変更及び変形を包含することが意図されている。

Claims (29)

  1. ａ）溶融可能層、
    ｂ）水性アクリル樹脂を含むポリマー樹脂と、
    膨張性グラファイトと、
    少なくとも１つの難燃性（ＦＲ）添加剤と、
    少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物と
    を含む熱反応性材料、及び
    ｃ）前記熱反応性材料上に配置された追加層であって、前記熱反応性材料が前記溶融可能層と前記追加層との間にあるようにされた追加層
    を含んでなるテキスタイル複合材料であって、
    前記テキスタイル複合材料は残炎が約２秒未満である、テキスタイル複合材料。
  2. 前記ポリヒドロキシ化合物は分子量が約１０００ｇ／モル未満である、請求項１記載のテキスタイル複合材料。
  3. 前記ポリヒドロキシ化合物はプロパン-１，２，３-トリオールである、請求項１又は２記載のテキスタイル複合材料。
  4. 前記テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ５４３１０で測定して、約５～約３０ニュートン（Ｎ）の範囲の乾燥剥離強度を有する、請求項１～３のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  5. 前記熱反応性材料は、連続パターン又は不連続パターンで前記溶融可能層、前記追加層、又はその両方に適用される、請求項１～４のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  6. 前記熱反応性材料はドットの不連続パターンで適用される、請求項１～５のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  7. 前記膨張性グラファイトは、ＴＭＡ膨張試験で測定して、約２８０℃に加熱すると少なくとも約９００マイクロメートル膨張する、請求項１～６のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  8. 前記ＦＲ添加剤はメラミン、ポリホスフェート又はそれらの組み合わせである、請求項１～７のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  9. 前記ＦＲ添加剤はポリリン酸メラミンである、請求項１～８のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  10. 前記ポリヒドロキシ化合物は、前記熱反応性材料の総質量に基づいて、約３～１０ｗｔ％の範囲の前記ポリヒドロキシ化合物で前記熱反応性材料中に存在する、請求項１～９のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  11. 前記熱反応性材料は、前記熱反応性材料の総質量に基づて、約４０～約９０ｗｔ％の範囲のアクリルポリマー、及び、約１０～約６０ｗｔ％の、前記膨張性グラファイトと前記ポリヒドロキシ化合物との混合物を含む、請求項１～１０のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  12. 前記追加層は、テキスタイル層、熱安定性テキスタイル又はそれらの組み合わせである、請求項１～１１のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  13. 前記追加層は、アラミド、難燃性綿、綿、亜麻、キュプラ、アセテート、トリアセテート、ウール、ビスコース、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ＦＲレーヨン、モダクリル、モダクリル／綿ブレンド、ポリアミン、ガラス繊維、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含む、請求項１～１２のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  14. 前記追加層は、溶融可能なテキスタイル又は溶融可能なフィルムのうちの少なくとも１つを含む溶融可能層である、請求項１～１３のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  15. 前記水性アクリル樹脂はアクリルアミド繰り返し単位を含む、請求項１～１４のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  16. 前記水性アクリル樹脂はＮ-メチロールアクリルアミド繰り返し単位を含む、請求項１～１５のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  17. 前記ポリマー樹脂は、少なくとも２５ｗｔ％の水性アクリル樹脂と、酢酸ビニル、スチレン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン又はそれらのコポリマーもしくはブレンドを含む群の少なくとも１つのポリマー樹脂とを含む、請求項１～１６のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  18. 前記熱反応性材料は、約２５～約１００％の範囲の前記溶融可能層の表面積を覆う、請求項１～１７のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  19. 前記テキスタイル複合材料は、約８０～約２４０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の範囲の重量を有する、請求項１～１８のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  20. 前記テキスタイル複合材料は、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２３７（１９９５）によって測定して、少なくとも約５０リットル／ｍ２ｓの空気透過度を有する、請求項１～１９のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  21. 前記溶融可能層及び前記追加層は、前記熱反応性材料によって互いに接着されている、請求項１～２０のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料。
  22. 請求項１～２１のいずれか１項記載のテキスタイル複合材料を含む、衣類。
  23. ｉ）水性アクリル樹脂、
    ｉｉ）ＴＭＡ膨張試験で測定して、約２８０℃で加熱すると少なくとも約９００マイクロメートル膨張する膨張性グラファイト、及び
    ｉｉｉ）少なくとも１つの難燃性添加剤、
    ｉｖ）少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物、及び
    ｖ）水、
    を含んでなる熱反応性組成物。
  24. 前記ポリヒドロキシ化合物は分子量が１０００ｇ／モル未満である、請求項２３記載の熱反応性組成物。
  25. 前記熱反応性組成物は、前記熱反応性組成物の総質量に基づいて、約６０～約８０ｗｔ％の範囲の水性アクリル樹脂、約５～約１０ｗｔ％の膨張性グラファイト、約５～約１０ｗｔ％の難燃性添加剤、約５～約１０ｗｔ％のポリヒドロキシ化合物、及び、約５～約１０ｗｔ％の水を含む、請求項２３又は２４記載の熱反応性組成物。
  26. 前記ポリヒドロキシ化合物はプロパン-１，２，３-トリオールであり、前記水性アクリル樹脂はアクリルアミド繰り返し単位を含む、請求項２３～２５のいずれか１項記載の熱反応性組成物。
  27. ａ）溶融可能層及び追加層を提供すること、
    ｂ）熱反応性組成物を、前記溶融可能層、前記追加層又はその両方の上に適用すること、ここで、前記熱反応性組成物は、水性アクリル樹脂、膨張性グラファイト、少なくとも１つの難燃性添加剤、少なくとも１つのポリヒドロキシ化合物及び水を含む、
    ｃ）前記溶融可能層と前記追加層を、該２つの層の間に挟まれた前記熱反応性組成物と一緒に接着して、ラミネートを形成すること、及び、
    ｄ）前記水性アクリル樹脂から水の少なくとも一部を除去するのに十分な温度まで前記ラミネートを加熱すること、
    を含んでなる方法。
  28. 前記熱反応性組成物は不連続パターンで前記溶融可能層に適用される、請求項２７記載の方法。
  29. 形成されたラミネートは５００メートル以上の長さを有する、請求項２７または２８記載の方法。
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