KR20070017116A - 다층 스펀레이스된 부직 방화 복합체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층 스펀레이스된 부직 복합체를 포함하는 가구 또는 매트리스와 같은 제품을 위한 방화 요소로서 유용한 다층 스펀레이스된 부직 복합체, 및 그 부직 복합체의 제조 방법 및 그 부직 복합체를 사용하여 제품을 방화시키는 방법에 관한 것이다. 다층 부직 복합체는 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 포함하고, 기본 중량이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)인 제1 층; 및 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함하고, 기본 중량이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)인 제2 층을 포함하며, 이때 부직 복합체의 총 기본 중량은 2 내지 7 온스/제곱야드(68 내지 237 g/㎡)이다.
스펀레이스, 부직 복합체, 재생 셀룰로스, 방화 제품, 방화 매트리스, 모드아크릴 섬유

Description

다층 스펀레이스된 부직 방화 복합체{MULTILAYER SPUNLACED NONWOVEN FIRE BLOCKING COMPOSITE}
본 발명은 다층 스펀레이스된 부직 복합체를 포함하는 가구 또는 매트리스 또는 파운데이션(foundation)과 같은 제품을 위한 방화 요소로서 유용한 다층 스펀레이스된 부직 복합체, 및 그 부직 복합체의 제조 방법 및 그 부직 복합체를 사용하여 제품을 방화시키는 방법에 관한 것이다.
미국 캘리포니아주는 가정, 호텔, 및 기관에서의 화재로 인한 사망자수를 줄이기 위한 시도로서 매트리스와 매트리스 세트의 가연성을 규정하고 감소시키기 위한 운동을 해왔다. 특히 캘리포니아주 소비자부의 가정용 가구 및 단열국은 매트리스 세트의 가연 성능을 정량화하기 위해 "주거용 매트리스/박스 스프링 세트의 대형화재에 대한 내화성을 위한 필요조건 및 시험절차"라는 기술 공보 603호를 발표하였다.
매트리스는 보통 외부의 직물 틱킹(ticking)으로 싼 쿠션용 재료 또는 솜을 덮어씌운 매트리스 코어를 포함한다. 대부분의 쿠션용 재료 또는 솜은 화재에 노출시 연소하는 발포체 또는 섬유물질로 제조된다. 발포 쿠션, 특히 비행기용 좌석을 방화하는 한가지 유용한 방법이 블라우스타인(Blaustein) 등의 미국 특허 제 4,750,443호에 개시되어 있는데, 여기에서는 3 내지 7개의 난연성 직물층이 발포체를 싸기 위하여 좌석을 덮는 천 밑에 사용된다. 비행기 좌석의 가연성 시험 방법에 따라 요구하는 정도까지, 상기 방화 쿠션은 쿠션에 부딪치는 화염의 분사를 견딜 수 있으며 쿠션 전체가 화염에 휩싸이거나 화염의 분사가 제거된 이후에도 계속해서 연소하지 못하도록 한다. 매트리스에 적용되었을 때, 상기 틱킹 밑에 다수의 방화층을 사용하는 것은 경직성을 더하거나 매트리스 코어의 탄력성을 제한하여 전반적으로 편안함을 해친다.
또한, 많은 내염성 섬유는 그 화학적 구조에 기초한 본래의 색을 지니고 있다. 예를 들어 파라-아라미드(para-aramid) 섬유와 같은 섬유는 난연성 직물에 매우 유용하며 상당한 양의 이러한 섬유로 제조된 직물은 그 섬유 본래의 금색을 띠게 된다. 그러나 파라-아라미드로 제조한 직물의 그 본래의 금색이 보통 백색 또는 연한 색 또는 회백색의 매트리스 외부 틱킹을 통하여 나타나거나, 또는 가구 외부의 장식커버 직물을 통하여 나타나는 것은 바람직하지 않다. 필요한 것은 내열섬유를 화염 배리어에 혼입시켜서 그 내열섬유의 색을 화염 배리어의 다른 섬유에 의해 차폐시킨 가요성이 있는 직물로서, 이것은 또한 그 최종용도의 중요한 내염 필요조건들을 충족시켜야한다.
국제특허공개 제WO 03/023108호는 매트리스와 장식커버를 씌운 가구에서 사용되는 두꺼운 두께의 부직 화염 배리어를 개시하고 있다. 이러한 화염 배리어는 1 입방 미터 당 5 내지 50 킬로그램 범위, 가장 바람직하게는 1 입방 미터 당 7.5 킬로그램의, 매우 낮은 밀도를 갖는다. 바람직한 두꺼운 두께의 부직 화염 배리어 는 본래 내화성을 가지고 직접적인 화염에 의해서도 수축되지 않는 섬유와 할로겐화된 단량체로 제조된 중합체로 만든 섬유를 포함하는 섬유들의 블렌드를 포함한다. 이러한 화염 배리어는 부피와 쿠션기능을 가지도록 디자인되며, 그 중요한 용도로서 쿠션기능을 필요로 하지 않거나 쿠션기능이 매우 값싼 가소성 섬유 솜 및 발포체에 의해 제공되는 매트리스, 파운데이션(예를 들어, 박스 스프링) 및 다른 가구를 비롯한 여러 가지 다양한 제품의 패널 및 테두리 둘 다에서 사용될 수 있는 가요성이 있고 강한 직물로서보다는 매트리스 상부 및 하부 패널에서의 쿠션으로서의 용도를 갖는다.
미국 특허 제6,132,476호, 제6,547,835호, 및 제5,609,950호는 본래 내염성을 지닌 섬유와 증가된 내염성을 갖는 셀룰로스 섬유의 직물 블렌드를 개시하고 있으며; 이 직물은 예를 들어 염색단계에서 첨가제로서 첨가되는 난연제를 추가적으로 함유할 수 있다. 무기물질이 많이 포함되어 있지 않기 때문에, 상기 참고자료에서 개시된 내염성 셀룰로스 섬유는 고온에 노출될 때 충분한 중량 백분율을 유지하지 못한다.
미국 특허 제4,970,111호는 약 35 내지 80 중량%의 염소-함유 중합체 섬유, 약 2 내지 25 중량%의 비융합성 섬유 및 약 10 내지 55 중량%의 난연성 폴리에스테르 결합제로 이루어진 상승작용을 갖는 블렌드를 포함하는 내화성 부직포 또는 직물 구조를 개시하고 있다. 상기 비융합성 섬유는 바람직하게는 산화 폴리아크릴로니트릴 섬유, 섬유유리, 아라미드(등록상표 케블라(KEVLAR), 등록상표 노멕스(NOMEX)) 및 폴리벤즈아미다졸(PBI)로 이루어진 군으로부터 선택된 섬유를 포함한 다. 이러한 직물은 단일 층 또는 다수 층일 수 있으며 융합 결합되므로, 그 구조를 하나로 하기 위한 결합제를 필요로 한다. 결합제의 첨가로 인하여 그 직물은 "판자형"으로 되어 허용되지 않는 가요성을 가질 가능성이 증가된다.
미국 특허 제6,596,658호는 3차원의 이미지를 가진 내염성 부직포 적층체를 개시하고 있는데, 본 특허에서 상기 이미지는 3차원 이미지 전달장치에 의해 형성되고 난연성 결합제로 처리되어 3차원 이미지를 안정화시키고 그 적층체에 난연성을 제공한다. 상기 부직포 적층체는 등록상표 노멕스 섬유와 같은 치수적으로 안정되고, 내열성인 교락된(entangled) 섬유로 형성되고 약 1.0 내지 3.0 온스/제곱야드(34 내지 102 g/㎡)의 기본 중량을 갖는 제1 층과, 그 제1 층에 교락에 의하여 결합되고 약 2.0 내지 5.0 온스/제곱야드(68 내지 170 g/㎡)의 기본 중량을 갖는 제2 스펀결합된(spunbonded) 지지층을 포함한다.
발명의 요약
본 발명은 방화 제품에 유용한 다층 부직 복합체, 및 상기 복합체를 함유한 방화 제품 또는 매트리스에 관한 것이다. 다층 부직 복합체는 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 포함하며, 기본 중량이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)인 제1 층; 및 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유(modacrylic fiber)를 포함하며, 기본 중량이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)인 제2 층을 포함하며, 이때 부직 복합체의 총 기본 중량은 2 내지 7 온스/제곱야드(68 내지 237 g/㎡)이다.
본 발명은 또한
(a) 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 포함하는 스테이플 섬유의 제1 층 및 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함하는 스테이플 섬유의 제2 층을 조합하는 단계; 및
(b) 상기 제1 층 및 제2 층을 함께 히드로레이싱(hydrolacing)하여 층들을 통합시키고 단일의 부직 복합체를 형성하는 단계
를 포함하는 방화에 유용한 부직 복합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한
(a) 부직 방화 복합체층, 직물 틱킹 또는 장식커버층 및 임의의 쿠션(cushion)층을 조합하는 단계;
(b) 상기 층들을 함께 꿰매어 방화된 퀼트 또는 장식커버 직물을 형성하는 단계; 및
(c) 방화된 퀼트 또는 장식커버 직물을 제품에 혼입시키는 단계
를 포함하는 제품을 방화시키는 방법에 관한 것으로, 이때 부직 방화 복합체는 20 ℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 포함하며, 기본 중량이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)인 스테이플 섬유의 제1 층; 및 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함하되, 기본 중량이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)인 스테이플 섬유의 제2 층을 포함하며, 부직 복합체의 총 기본 중량은 2 내지 7 온스/제곱야드(68 내지 237 g/㎡)이다.
본 발명은 또한 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 재생 셀룰로스 섬유 및 내열성 섬유를 포함하는 제1 층; 및 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 재생 셀룰로스 섬유 및(또는) 모드아크릴 섬유를 포함하는 제2 층을 포함하되, 총 기본 중량이 2 내지 7온스/제곱야드(68 내지 237g/㎡)이고, 두께가 75 mil 미만이며, 화학 난연제 물질의 첨가없이 캘리포니아 시험 공보 603(California Test Bulletin 603)호를 통과할 수 없는 제품에 캘리포니아 시험 공보 603호를 통과할 수 있게 하는 충분한 방화성을 제공하는, 방화 제품에 유용한 다층 부직 복합체에 관한 것이다.
본 발명은 엄격한 매트리스 연소 시험에서 제기능을 다하고, 전형적인 매트리스의 편안함 및 감촉을 열화시키지 않도록 얇고 가요성이 있는 방화 제품에 유용한 다층 부직 복합체에 관한 것이다. 이러한 부직 복합체는 바람직하게는 2 내지 7 온스/제곱야드(68 내지 237 g/㎡)의 총 기본 중량을 가지며 두께는 약 15 내지 75 mil(0.4 내지 1.9 mm)의 범위이다. 상기 복합체는 바람직하게는 스테이플 섬유의 두 개의 상이한 긴밀 블렌드(intimate blend)로부터 만들어진 두 층의 섬유를 갖되; 그 두 층은 서로 겹쳐지거나 포개지고, 바람직하게는 물 분사를 이용한 스펀레이싱에 의해 함께 통합되어 비패턴화된 단일의 복합체 구조를 형성한다. 본 발명의 복합체에 사용된 스테이플 섬유는 0.4 내지 2.5 인치(1 내지 6.3 cm), 바람직하게는 0.75 내지 2 인치(1.9 내지 5.1 cm) 범위의 절단 길이를 갖는다.
본 발명의 부직 복합체의 제1 층은 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 함유한다. 두 섬유의 긴밀 블렌드가 함께 작용을 하여 다층 부직 복합체를 위한 기본 층을 형성하는데, 재생 셀룰로스 섬유는 연소시 숯층을 형성하는 반면, 내열성 섬유는 화염의 세기를 조절하여 층이 파손되어 구멍이 생기는 것을 억제하고(억제하거나) 감소시킨다.
본 발명의 복합체에 사용되는 재생 셀룰로스 섬유는 바람직하게는 상기 섬유에 혼입된 10%의 무기 화합물을 가지며 숯을 형성한다고 여겨진다. 이러한 섬유 및 이러한 섬유를 제조하는 방법은 일반적으로 미국 특허 제3,565,749호 및 영국 특허 제1,064,271호에 기술되어 있다. 본 발명에서의 바람직한 숯 형성 셀룰로스 섬유는 규산화 알루미늄 부위를 갖는 폴리규산 형태로 이산화 규소를 함유하는 비스코스 섬유이다. 이러한 섬유 및 이러한 섬유를 제조하는 방법은 일반적으로 미국 특허 제5,417,752호 및 국제특허공개 제WO 9217629호에 기술되어 있다. 규산을 함유하며 약 31(± 3)%의 무기 물질을 함유하는 비스코스 섬유는 핀란드의 사테리 오이 컴파니(Sateri Oy Company)에 의해 등록상표 비실(Visil)로 시판되고 있다.
본 발명의 복합체의 제1 층에서 다른 중요한 성분은 내열성 섬유이다. "내열성"은 그 섬유가 바람직하게는 20℃/분의 속도로 공기 중에서 500℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 90%를 유지하는 것을 의미한다. 이러한 섬유는 일반적으로 내염성으로서, 이는 이러한 섬유 또는 이러한 섬유로부터 제조된 직물이 공기 중에서 화염을 돋우지 않는 한정 산소 지수(Limiting Oxygen Index; LOI)를 갖는 것을 의미하며, 바람직한 LOI 범위는 26보다 크다. 바람직한 섬유는 화염에 노출될 때 과도하게 수축하지 않는다. 즉, 화염에 노출될 때 섬유의 길이가 크게 짧아지지 않는다. 20℃/분의 속도로 공기 중에서 500℃로 가열될 때 그의 섬유 중량의 90%를 유지하는 유기 섬유 0.5 온스/제곱야드(17 g/㎡)를 함유하는 직물은 부딪치는 화염에 의해 연소될 때 한정된 양의 균열과 구멍을 갖는 경향이 있으며, 이것은 방화재로서의 직물의 성능에 중요하다.
본 발명의 부직 방화 직물에 유용한 내열성 및 안정된 섬유는 파라-아라미드, 폴리벤즈아졸, 폴리벤즈이미다졸 및 폴리이미드 중합체로부터 제조된 섬유를 포함한다. 바람직한 내열성 섬유는 아라미드 중합체, 특히 파라-아라미드 중합체로부터 제조된다.
본원에서 "아라미드"는 85% 이상의 아미드(-CONH-) 연결기가 두 개의 방향족 고리에 직접적으로 부착된 폴리아미드를 의미한다. 첨가제가 아라미드와 함께 사용될 수 있다. 사실상, 10 중량% 이하의 다른 중합체 물질이 아라미드와 혼합될 수 있거나, 아라미드의 디아민을 대체한 다른 디아민 10 중량% 정도를 갖거나 아라미드의 염화이산을 대체한 다른 염화이산 10% 정도를 갖는 공중합체가 사용될 수 있다는 것을 알게 되었다. 본 발명의 실시에 있어서, 바람직한 파라-아라미드는 폴리(파라페닐렌 테레프탈아미드)이다. 본 발명에 유용한 파라-아라미드 섬유를 제조하는 방법은 예를 들면 미국 특허 제3,869,430호; 제3,869,429호; 및 제3,767,756호에 일반적으로 기술되어 있다. 이러한 방향족 폴리아미드 유기 섬유 및 이러한 섬유의 다양한 형태는 등록상표 케블라 섬유로 듀폰 컴파니(DuPont Company; 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 입수할 수 있다.
본 발명에 유용한 상업적으로 입수가능한 폴리벤즈아졸 섬유는 일본의 도요보(Toyobo)로부터 이용할 수 있는 등록상표 지론(Zylon) PBO-AS(폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)) 섬유, 등록상표 지론 PBO-HM(폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)) 섬유를 포함한다. 본 발명에 유용한 상업적으로 입수가능한 폴리벤즈이미다졸 섬유는 셀라니즈 아세테이트 엘엘씨(Celanese Acetate LLC)로부터 입수할 수 있는 등록상표 PBI 섬유를 포함한다. 본 발명에 유용한 상업적으로 입수가능한 폴리이미드 섬유는 라플라스 케미칼(LaPlace Chemical)로부터 입수할 수 있는 등록상표 P-84 섬유를 포함한다.
본 발명의 부직 복합체의 제1 층은 이 층 중의 섬유의 총량을 기준으로 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 함유한다. 부직 복합체의 강한 방화 성능을 달성하기 위해 25 중량% 이상의 내열성 섬유가 요망된다. 부직 복합체의 제1 층에서 충분한 숯을 제공하기 위해서는 25 중량% 이상의 재생 셀룰로스 섬유가 요망된다. 제1 층은 바람직하게는 이 층의 섬유의 총량을 기준으로 55 내지 45 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 45 내지 55 중량%의 내열성 섬유를 함유한다.
본 발명의 부직 복합체의 제2 층은 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10 중량% 이상을 유지하는 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함한다. 제2 층을 구성하는 섬유는 일반적으로 백색이거나 회백색이며, 제2 층은 기본층에 대한 색 차폐성을 제공하며, 재생 셀룰로스가 존재한다면 부직 복합체에 부가적인 숯 물질을 제공한다.
모드아크릴 섬유는, 이 섬유가 연소시 화염을 억제하는 할로겐 함유의 가스를 방출하기 때문에 본 발명의 부직 방화 직물 복합체의 제2 층에 사용된다. 모드아크릴 섬유는 주로 아크릴로니트릴을 포함하는 중합체로부터 제조된 아크릴 합성 섬유를 의미한다. 바람직하게는, 상기 중합체는 30 내지 70 중량%의 아크릴로니트릴 및 70 내지 30 중량%의 할로겐 함유의 비닐 단량체를 포함하는 공중합체이다. 할로겐 함유의 비닐 단량체는, 예를 들면 염화비닐, 염화비닐리덴, 브롬화비닐, 브롬화비닐리덴 등으로부터 선택된 하나 이상의 단량체이다. 공중합가능한 비닐 단량체의 예로서 아크릴산, 메타크릴산, 이러한 산들의 염 또는 에스테르, 아크릴아미드, 메틸아크릴아미드, 아세트산비닐 등을 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 모드아크릴 섬유는 염화비닐리덴과 조합된 아크릴로니트릴의 공중합체로서, 이 공중합체는 또한 난연성을 향상시키기 위해 안티몬 산화물(들)을 가질 수 있다. 이러한 유용한 모드아크릴 섬유는 2 중량%의 삼산화안티몬을 갖는 미국 특허 제3,193,602호에 기술된 섬유, 2 중량% 이상, 바람직하게는 8 중량% 이하의 양으로 존재하는 다양한 안티몬산화물을 갖는 미국 특허 제3,748,302호에 기술된 섬유 및 8 내지 40 중량%의 안티몬 화합물로 제조된 미국 특허 제5,208,105호 및 제5,506,042호에 기술된 섬유를 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
바람직한 모드아크릴 섬유로서는 10 내지 15 중량%의 안티몬 산화물을 함유하는 것으로 여겨지는 일본의 가네카 코포레이션(Kaneka Corporation)의 프로텍스(Protex) C를 상업적으로 이용할 수 있으나, 6 중량% 이하 범위의 더욱 적은 안티몬 산화물을 갖는 섬유를 또한 사용할 수 있다. 본 발명의 부직 복합체의 제2 층은 이 층 중의 섬유의 총량을 기준으로 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유를 함유한다. 재생 셀룰로스 섬유는 복합체의 연소시 층에 숯을 제공하며, 복합체의 연소시 바라는 화염 억제성 염화물 함유 가스를 제공하기 위해 25 중량% 이상의 모드아크릴 섬유가 필요하다. 제2 층은 바람직하게는 이 층 중의 섬유의 총량을 기준으로 25 내지 40 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 75 내지 60 중량%의 모드아크릴 섬유를 함유한다.
본 발명의 다층 부직 복합체의 제1 층 및 제2 층 각각은, 복합체의 총 기본 중량이 2 내지 7 온스/제곱야드(68 내지 237 g/㎡) 범위에 있는 한, 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡) 범위의 기본 중량을 가질 수 있다. 바람직하게는, 다층 부직 복합체의 제1 층 및 제2 층 각각은 1.25 내지 2.5 온스/제곱야드(42 내지 85 g/㎡) 범위의 기본 중량을 갖는다.
본 발명의 다층 부직포 복합체는 매트리스 및 가구와 같은 제품에서의 그 의도하는 용도 때문에 가요성 직물인 것이 바람직하다. 경직되거나 "판자형" 직물은 이러한 제품에 바람직하지 않은 경직성을 제공할 것이다. 다양한 방향에서의 직물 복합체의 "태(hand)" 또는 가요도는 핸들-O-미터(Handle-O-Meter)를 사용하여 측정되어 직물의 "총태(Total Hand)" 측정치를 얻을 수 있다. 본 발명의 부직포 복합체가 확실하게 가요성이기 위하여, 500 그램-힘(gram-force) 미만의 총태 측정치를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 다층 부직포 복합체는 바람직하게는 국부적인 난연성 화학 물질의 첨가없이 방화재로서 작용한다. 이러한 복합체의 방화 성능은 열 보호 성능(TPP) 시험에서의 직물 복합체의 성능에 의해 예견될 수 있다고 믿어진다. 측정시, 본 발명의 다층 부직포 복합체는 바람직하게 9 cal/㎠ 초과의 TPP 등급을 갖는다.
가장 바람직한 본 발명의 다층 부직 복합체는 규산을 함유하는 55 내지 45 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 45 내지 55 중량%의 폴리(파라페닐렌 테레프탈아미드) 섬유를 포함하는 제1 층, 및 규산을 함유하는 25 내지 40 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 75 내지 60 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함하는 제2 층을 갖는다.
본 발명의 부직 복합체는 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 포함하는 스테이플 섬유의 제1 층, 및 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함하는 스테이플 섬유의 제2층을 조합하는 단계; 및 상기 제1 층 및 제2 층을 함께 히드로레이싱(hydrolacing)하여 층들을 통합시키고 단일의 부직 복합체를 형성하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 다층 부직 복합체의 층들은 카딩된 웹, 공기-레이드 웹 및(또는) 습기-레이드 웹을 제조하기 위한 공정을 비롯한, 스테이플 섬유를 이용하는 종래의 부직 시이트 성형 공정에 의해 제조될 수 있다. 바람직하게는, 제1 층 및 제2 층은 분리된 카딩 기계를 사용하여 섬유 웹을 형성하고, 제1의 하나의 웹을 움직이는 와이어 벨트 상에 놓은 후, 제1 웹 상에 제2 웹을 위치시켜 본원에서 기술된 바의 조성을 갖는 제1 및 제2의 비통합 층을 형성함으로써 제조될 수 있다. 이렇게 형성된 웹은 스테이플 섬유를 이용가능한 직물로 교락시키기 위해 고압 유체 분사가 사용되는 스펀레이싱 또는 히드로레이싱으로서 통상적으로 공지된 공정에 의하여 이용가능한 직물로 통합되는 것이 바람직하나, 부직 시이트를 형성하는 다른 공정이 사용될 수 있다. 미국 특허 제3,508,308호; 제3,493,462호; 제3,403,862호; 및 제3,797,074호에 기술된 웹 형성 및 스펀레이싱 공정이 본 발명의 부직포의 제조에 유용한 당 기술 분야에 공지된 방법의 예들이다. 본 발명의 바람직한 부직포는 가압 물 분사를 이용하여 섬유를 교락시켜 층들을 비패턴화된 결착성 시이트로 통합시킨, 절단된 스테이플 섬유의 카딩된 웹으로부터 제조된다.
본 발명은 또한 (1) 부직 방화 복합체층, 직물 틱킹 또는 장식커버층 및 임의의 쿠션층을 조합하는 단계; (2) 상기 층들을 함께 꿰매어 방화된 퀼트 또는 장식커버 직물을 형성하는 단계; 및 (3) 방화된 퀼트 또는 장식커버 직물을 제품에 혼입시키는 단계를 포함하는, 제품을 방화시키는 방법에 관한 것이다. 부직 방화 복합체는 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 포함하는 스테이플 섬유의 제1 층; 및 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함하는 스테이플 섬유의 제2 층을 포함한다. 제1 및 제2 층 둘 다는 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)의 기본 중량을 가지며, 부직 복합체의 총 기본 중량은 2 내지 7 온스/제곱야드(68 내지 237 g/㎡)이다.
본 발명의 다층 부직 복합체는, 바람직하게는 백색, 회백색 또는 밝은 색인 부직 복합체의 제2 층이 제품의 외부에 더욱 가깝거나 외부에 면하고, 부직 복합체의 제1 층이 제품의 내부에 더욱 가깝거나 또는 내부에 면하도록 제품 내에 위치하는 것이 바람직하다. 다르게 말하자면, 다층 부직 복합체는 바람직하게는 제2 층이 제1 층의 색상을 시각적으로 차폐하도록 제품 내에 위치한다.
부직 방화 복합체, 직물 틱킹 또는 장식커버층, 및 임의의 쿠션층의 조합체가 함께 꿰매지거나 스티치되어 예비스티치된 퀼트를 형성하고, 이러한 퀼트는 다양한 형태를 가질 수 있다. 퀼트의 기본적인 예는 외부 틱킹 직물 또는 커버 직물층, 본 발명의 다층 부직 복합체 방화재의 하나 이상의 층, 발포체 또는 섬유 솜 형태의 쿠션층 및 스티치 백킹층을 순서대로 포함한다. 상기 층들은 조합된 후 임의 통상의 스티치 패턴, 전형적으로는 퀼팅 패턴을 사용하여 함께 스티치되어 필요에 따라 매트리스 테두리 및 패널에 사용되는 퀼트를 형성한다.
외부 직물 틱킹 또는 커버 직물층으로서 유용한 직물은 보통 임의 번수를 사용하는 매우 내구성이 큰 직조된 직물 또는 편직된 직물이며, 대개 2 내지 8 온스/제곱야드(68 내지 271 g/㎡) 범위의 기본 중량을 갖는다. 틱킹 직물은 면, 폴리에스테르 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 또는 레이온 섬유를 포함하지만 이것으로 한정되는 것은 아니다.
발포체 또는 섬유성 솜의 임의적인 쿠션층은 바라는 표면 효과 또는 쿠션 기능을 제공하는 하나 이상의 저밀도 섬유성 솜 또는 발포체 또는 이것의 조합을 포함한다. 솜 및(또는) 발포체는 틱킹 밑에서 베개처럼 작용하여 단지 매트리스에 손을 대거나 매트리스를 손으로 쓸어봄으로써 쉽게 구별이 가능한 유형인 매우 촉감있는 쿠션을 제공한다. 바람직한 섬유성 솜 재료는 폴리에스테르(PET) 솜이며, 전형적으로 약 0.5 내지 2.0 온스/제곱 피트(153 내지 610 g/㎡)의 양으로 존재한다. 이것으로 한정되는 것은 아니지만, 쿠션용 재료가 섬유성 솜인 경우, 이러한 솜은 예를 들면 국제특허공개 제WO 2003049581호에 기술된 것과 같은 수직으로 주름진 구조 또는 예를 들면 미국 특허 제3,118,750호에 기술된 것과 같은 섬유성 솜을 포함한다. 발포체가 사용되는 경우라면, 이것은 보통 폴리우레탄 또는 라텍스 발포체이며, 전형적으로 0.5 내지 3 인치(1.2 내지 7.6 cm)의 두께를 갖는다.
스티치-백킹층은 전형적으로 쿠션용 재료가 스티치를 유지하기에 실질적으로 충분하지 않을 때 틱킹 대향면의 퀼트면 상에 스티치를 유지하는데 사용된다. 전형적으로 스티치-백킹층은 0.5 온스/제곱야드(17 g/㎡) 범위의 기본 중량을 갖는 가벼운 중량의 직물이고, 폴리프로필렌과 같은 물질로 제조된다.
또 다른 퀼트층 구성은 외부 틱킹 또는 장식커버층, 쿠션용 재료층, 및 다층 부직 복합체 방화재의 하나 이상의 층을 순서대로 포함하며, 이때 쿠션용 재료는 방화재와 틱킹 사이에 위치한다. 이러한 퀼트에서, 방화재가 스티치를 유지하는 목적으로 작용하기 때문에 스티치 백킹은 필요하지 않다. 퀼트의 또 다른 변형물은 다층의 쿠션용 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면 외부 틱킹 또는 장식커버 직물, 쿠션용 재료층, 다층 부직 복합체 방화재의 하나 이상의 층, 또 다른 쿠션용 재료층 및 스티치 백킹층을 조합함으로써 퀼트가 제조될 수 있다.
또 다른 가능한 퀼트 구성은 다층 부직 복합체 방화재의 하나의 층이 외부 커버 직물 바로 아래에 위치하고, 그 다음에 쿠션층이 위치하며, 다층 부직 복합체 방화재의 제2 층이 쿠션층 아래에 위치하는 구성이다. 이러한 구성에서, 다층 부직 복합체 방화재의 마지막 층은 스티치 백킹으로서도 작용한다. 이러한 특정 퀼트 구성의 또 다른 변형에 있어서, 쿠션의 또 다른 층이 커버 직물과 다층 부직 복합체 방화재 사이에 위치할 수 있다.
또 다른 퀼트 구성은 실질적인 쿠션층 없이 외부 틱킹 또는 장식커버층 및 본 발명의 다층 부직 복합체 방화재의 하나 이상의 층으로 구성될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 많은 다른 퀼트가 가능하며, 퀼트의 방화 성능에 악영향을 주지 않는 한 다른 물질 층이 퀼트에 조합될 수 있다.
이어서, 예비스티치된 퀼트가 가구의, 또는 바람직하게는 매트리스 및 파운데이션 세트와 같은 제품에 혼입될 수 있다. 매트리스를 방화시키는 하나의 방법은 매트리스 코어의 패널 및 테두리를 예비스티치된 퀼트로 완전히 덮고 퀼트를 이음매에서 함께 꿰매어 매트리스를 싸는 것이다. 이것으로, 어느 패널 또는 테두리가 화염에 노출되는 가에 상관없이 매트리스가 확실하게 방화될 것이다. 다양한 유형의 예비스티치된 퀼트가 제품에 혼입될 수 있는데, 예를 들면 쿠션이 거의 없는 퀼트는 매트리스의 테두리에 사용되는 반면, 상당한 양의 쿠션을 가진 퀼트는 동일한 매트리스의 상부 또는 하부 패널에 사용될 수 있다. 박스 스프링과 같은 파운데이션은 보통 완전히 방화될 필요는 없지만, 일반적으로 테두리상의 방화 만을 요구하며, 파운데이션의 상부 표면 또는 패널에 대한 방화는 임의적이다. 파운데이션 패널은 통상적으로 매트리스와 접촉하고, 따라서 일반적으로 화염으로부터 차폐되어 파운데이션 패널에 사용되는 재료는 전형적으로 매트리스 패널과 동일한 정도의 방화력을 가져야 할 필요는 없다. 또한, 매트리스 파운데이션은 테두리 및(또는) 패널에서 큰 정도의 쿠션용 재료를 갖지 않아도 된다. 그러나, 본 발명의 다층 부직 복합체는 소망에 따라 파운데이션 테두리 또는 패널에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 제품들을 방화시키는데 유용한 다층 부직 복합체에 관한 것으로, 상기 제품은 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 재생 셀룰로스 섬유 및 내열성 섬유를 포함하는 제1 층; 및 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 재생 셀룰로스 섬유 또는 모드아크릴 섬유를 포함하는 제2 층을 포함하는 다층 부직 복합체를 포함하며, 이때 상기 부직 복합체는 2 내지 7 온스/제곱야드(68 내지 237 g/㎡)의 총 기본 중량을 가지며, 두께가 75 mil (1.9 mm)미만이고, 화학 난연제 물질의 첨가없이 2003년 7월에 나온 캘리포니아 시험 공보 603호를 통과할 수 없는 제품에 2003년 7월에 나온 캘리포니아 시험 공보 603호를 통과할 수 있게 하는 충분한 방화성을 제공한다. 다층 부직 복합체는 매트리스와 같은 제품이 다른 방법으로는 통과할 수 없을 때 그 시험을 통과할 수 있도록 하는 임의 방식으로 그와 같은 제품에 혼입될 수 있다.
시험 방법
매트리스 연소 성능
미국 캘리포니아주 소비자부의 가정용 가구 및 단열국(미국 캘리포니아 95660-5595 노스 하이랜즈 오렌지 그로브 애비뉴 3485)은 매트리스 세트의 가연성능을 정량화하기 위해 "주거용 매트리스/박스 스프링 세트의 대형화재에 대한 내화성을 위한 필요조건 및 시험절차"라는 기술 공보 603호를 2003년 2월에 발표하였다. 그 후, 상기 공보는 2003년 7월에 개정되어 최대 열 방출율(PHRR)을 200킬로와트 미만으로 한정하고, 총 열 방출을 10분에 25 MJ 미만으로 한정할 것을 요구하였다. 이러한 프로토콜은 매트리스 및 파운데이션이 환기가 잘되는 조건하에서 명시된 연소 점화원에 노출되었을 때 특정의 화재 시험 반응을 측정함으로써 매트리스/파운데이션의 연소 움직임을 측정하는 수단을 제공한다. 이것은 2003년 2월에 "한 쌍의 가스 버너를 사용한 매트리스/파운데이션 세트의 시험 프로토콜"이라는 표제 하의 국립 표준 및 기술 협회의 공보에 기초한 것이다.
가스 버너의 점화 시점으로부터 (1) 침구 세트의 모든 연소가 중단될 때까지, (2) 30분의 시간이 경과할 때까지, 또는 (3) 시험실의 섬락(flashover)이 불가피해 보일때까지 특정 쌍의 가스 버너의 적용 동안 또는 적용 후 연소를 기술하는 시험 데이터를 얻는다. 연소하는 시편으로부터의 열 방출 비율(화재에 의해 발생하는 에너지)을 산소 소비 열량측정법에 의해 측정한다. 근본 방침, 제한 및 필요한 기구에 대한 논의가 ASTM E 1590 "매트리스의 화재 시험의 기준 시험 방법"에 기재되어 있다. 시험과 관련된 용어는 ASTM E 176 "화재 기준의 표준 용어"에 정의되어 있다.
일반적으로, 시험 프로토콜은 한 쌍의 프로판 버너를 사용하고 있으며, 침구류를 연소시킴으로써 매트리스 및 파운데이션에 부과된 열류 수준 및 지속시간을 모방하도록 설계되어 있다. 버너는 매트리스 상부 및 매트리스/파운데이션 측면상에 다른 시간 동안 다른 열류를 제공한다. 이러한 노출 동안 및 노출 후 시편으로부터 시간에 따른 열 방출 비율을 측정한다.
매트리스/파운데이션을 포획 표면에 위치한 짧은 베드 프레임의 상부에 위치시킨다. 시험하는 동안, 연기 구름을 열 방출 비율을 측정하게 위해 장착된 후드에 의해 모은다. 실질적으로, 트윈 크기의 매트리스 및 파운데이션에 대해 시험한다. 버너에 의한 점화 후, 시편을 통기가 잘되는 조건하에서 자유롭게 연소시킨다.
시편은 파운데이션 상에 위치한 매트리스를 포함하며, T 형 버너가 상기 시편을 연소시키기 위해 설치되어 있다. 하나의 버너로부터의 화염이 매트리스의 상부 표면에 충돌하며, 상기 버너는 매트리스 표면으로부터 39 mm 떨어져 있다. 두번째 버너의 화염은 매트리스/파운데이션 조합물이 측면 상에 수직으로 충돌하며, 상기 버너는 시편 측면으로부터 42 mm 떨어져 있다. 측면 버너 및 상부 버너는 시편의 길이를 따라 동일한 위치에 있는 것이 아니라 약 18 내지 20 cm 길이를 따라 서로로부터 비껴 있다. 버너는 시험 방법에 따라 특별하게 구성 및 배열된다.
시편은 시험하기 전에 12℃ (54℉) 이상의 주변 온도 및 70% 미만의 상대 습도에서 24시간 동안 조건화된다. 매트리스 및 파운데이션의 시편을 서로의 중심 및 프레임 및 포획 표면상의 중심에 놓는다. 만일 매트리스가 파운데이션보다 1 내지 2 cm 더 좁다면, 매트리스 및 파운데이션의 측면들이 수직으로 정렬될 때까지 매트리스를 이동시킬 수 있다. 버너를 표준에 따라 정렬시키고 시편으로부터 일정한 거리를 두고 위치시킨다. 데이터 기록 및 로깅 장치는 적어도 점화 1 분전에 켜 놓는다. 버너가 점화되고 상부 버너가 70초 동안 연소되는 동안, 측면 버너는 50초(가능하다면) 동안 연소되고, 그 후 이러한 버너들을 상기 영역으로부터 제거한다. 연소 및 연기의 모든 신호가 중단되거나 또는 1시간이 경과할 때까지 데이터의 수집을 계속한다.
열중량 분석
특정 가열 속도로 고온으로 가열될 때 본 발명에 사용된 섬유는 이러한 섬유 중량의 일부를 유지한다. 이러한 섬유 중량은 티에이 인스트루먼트(TA Instruments; 워터스 코포레이션(Waters Corporation)의 사업부; 미국 델라웨어주 뉴악 소재)로부터 입수할 수 있는 모델 2950 열중량 분석기(Thermogravimetric Analyzer (TGA))를 사용하여 측정되었다. TGA는 온도 증가에 대한 샘플의 중량 손실을 보여준다. 티에이 유니버설 분석 프로그램(TA Universal Analysis program)을 사용하여, 중량 손실 백분율을 임의의 기록된 온도에서 측정할 수 있다. 프로그램 프로파일은 50℃에서 샘플을 평형화하고, 분당 10 또는 20℃로 50℃로부터 1000℃까지 온도를 증가시키고, 10 ml/분으로 공급되는 공기를 가스로서 사용하고, 500 마이크로리터의 세라믹 컵(PN 952018.910) 샘플 용기를 사용하는 것으로 구성된다.
시험 절차는 다음과 같다: 티에이 시스템스(TA Systems) 2900 콘트롤러 상의 TGA 스크린을 사용하여 TGA의 프로그램을 작성하였다. 샘플 ID를 입력하고 분당 20도의 계획된 온도 증가 프로그램을 선택하였다. 기구의 용기 중량 측정 기능를 사용하여 빈 샘플 컵의 중량을 잰다. 섬유 샘플을 약 1/16"(0.16 cm)의 길이로 자르고 샘플 팬을 샘플로 느슨하게 채웠다. 샘플 중량은 10 내지 50 mg의 범위에 있어야 한다. TGA에는 천칭이 있으므로 정확한 중량을 사전에 측정할 필요는 없다. 팬 외부에는 어떠한 샘플도 없어야 한다. 채워진 샘플 팬을 천칭 와이어 위에 올려놓되 열전쌍이 팬의 상부 가장자리에 가깝지만 팬에 닿지 않도록 한다. 노를 팬 위로 올리고, TGA의 작동을 개시한다. 일단 프로그램이 완결되면, TGA가 노를 자동적으로 내리고, 샘플 팬을 제거하고, 냉각 모드로 가게 할 것이다. 그 후, 티에이 시스템스 2900 유니버살 분석 프로그램을 사용하여 분석하고 온도 범위에 있어서의 중량 손실 백분율에 대한 TGA 스캔을 얻는다.
열보호 성능 시험( TPP )
"열 보호 성능 시험(Thermal Protective Performance Test (TPP))" NFPA 2112를 사용하여 열 및 화염에서의 본 발명의 다층 부직 복합체의 예견된 보호 성능을 측정하였다. 방사 및 대류가 합해진 열원을 명시된 열류(전형적으로 2 cal/㎠/sec)에서 수평 위치로 장착된 부직 복합체(시편)의 일부분에 향하게 하였다. 시험에서는, 직물과 열원 사이에 공간이 없는 상태에서 구리 슬러그 열량계를 사용하여 열원으로부터 시편을 통해 전달된 열 에너지를 측정한다. 시험 종말점은 스톨 및 치안타(Stoll & Chianta)["Transactions New York Academy Science", 1971 , 33 p 649]에 의해 개발된 단순 모델을 사용하여 예견된 2도 피부 화상에 도달하는데 필요한 시간을 특징으로 한다. TPP 값으로 정의되며, 부과된 열류와 시험 종말점 시간을 곱함으로써 계산되는, 본 시험에서 시편에 지정된 값은 2도 화상이 예측되기 전에 시편이 견딜 수 있는 총 열 에너지이다. TPP값이 클수록 절연 성능은 더욱 우수하다.
총태 값
각 배리어의 총태 값은 INDA 표준 시험 IST 90.3(01)의 부직포의 핸들-O-미터 경직도에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Handle-O-Meter Stiffness of Nonwoven Fabrics)을 사용하여 측정되었다. INDA 표준은 핸들-O-미터 장치를 사용하여 부직포 샘플을 구부려 고정된 너비의 구멍에 통과시키는 것이 아니라 그 구멍 속으로 들어가게 하는데 필요한 힘을 측정하는 것이다. 이 힘은 직물의 양면상에서 기계 방향 및 횡방향에서 측정되어 4개의 힘의 측정치를 얻는다. 이러한 4개의 힘의 측정치는 그 후 합해져셔 힘 단위로 기록되는 총태 값을 산출한다.
두께
두께 결과는 ASTM D1777-96의 직물 재료 두께에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Thickness of Textile Materials)에 기초한 것이다.
실시예 1
다층 스펀레이스된 부직포 복합체를 다음과 같이 제조하였다: 다음과 같은 3개의 다른 섬유로부터 별도로 공급되는 라인 상의 2개의 꾸러미로부터 두 개의 스테이플 섬유 블렌드를 다음과 같이 제조하였다. 블렌드 A는 2"(5 cm)의 절단 길이를 갖는 타입 970 2.2 데니어/필라멘드(dpf)(2.4 dtex/필라멘트) 등록상표 케블라의 스테이플 섬유 및 1.6"(4.1 cm)의 절단 길이를 갖는 타입 33AP 1.5 dpf(1.7 dtex/필라멘트) 등록상표 비실의 스테이플 섬유의 50/50 블렌드이다. 블렌드 B는 1.6"(4.1 cm) 절단 길이를 갖는 1.5 dpf(1.7 dtex/필라멘트) 프로텍스(Protex) 상표의 모드아크릴 스테이플 섬유 및 1.6"(4.1 cm)의 절단 길이를 갖는 타입 33AP 1.5dpf(1.7 dtex/필라멘트) 등록상표 비실 스테이플 섬유의 67/33 블렌드이다.
하나의 오프닝 및 카딩 라인에서 블렌드 A를 제조하고 이송 벨트 상에 상기 브렌드의 2.5 온스/제곱야드(85 g/㎡) 96" (244 cm) 너비의 웹을 놓아 웹 A를 형성하였다. 동시에, 두번째 오프닝 및 카딩 라인에서 블렌드 B를 제조하고 웹 A의 상 부에 상기 블렌드 B의 4.0 온스/제곱야드(136 g/㎡) 91"(231 cm) 너비의 웹을 놓아 이 둘을 벨트 상에서 퍼포젯 히드로-교락기(Perfojet hydro-entangling machine)로 옮겼다. 웹들을 히드로레이싱 물 분사로 통합시키고 부착된 두 층의 부직 복합체는 6.5 온스/제곱야드 (220 g/㎡)의 총 기본 중량 및 490 그램-힘의 총태 측정치를 갖도록 형성되었다. 또한, 부직 복합체는 21cal/㎠의 TPP 등급 및 67 mil(1.7 mm)의 총 두께를 가졌다.
다음, 이러한 복합체를 이중면의 조밀한 매트리스에 배리어 층으로서 혼입하였다. 모자이크 스타일의 폴리에스테르/폴리프로필렌 백색의 직조된 틱킹 직물; 3/4"(1.9 cm)의 폴리에스테르 솜; 상기에서 제조된 두 층의 부직 복합체; 3층의 7/16"(1.1 cm)의 폴리우레탄 발포체; 및 폴리스티치 백킹 직물을 순서대로 조합하여 매트리스의 상부 및 하부 패널에 대한 패널 퀼트를 만든 후, 상기 층들을 비-FR 실로 함께 꿰맸다.
모자이크 스타일의 폴리에스테르/폴리프로필렌 백색의 직조된 틱킹 직물; 상기에서 제조된 두층의 부직 복합체; 3/16"(0.48 cm)의 폴리우레탄 발포체; 및 폴리스티치 백킹 직물을 순서대로 조합하여 매트리스 테두리에 대한 테두리 퀼트를 제작한 후 상기 층들을 비-FR 실로 꿰맸다.
다음, 522 하이프로(Highpro) 매트리스 스프링에 대하여 회색 펠트 단열체 패드를 속으로서 갖는 매트리스를 구성하고, 상기 회색 펠트 단열체 패드를 7/16"(1.1 cm)의 폴리우레탄 발포체 및 1-1/2"(3.8 cm)의 회선상 폴리우레탄 발포체로 순서대로 덮었다. 매트리스의 상부 및 하부를 패널 퀼트로 덮고, 그 테두리 를 테두리 퀼트로 덮되, 이음매는 FR-폴리에스테르 테이프 및 내화성 아라미드 실로 꿰맸다.
파운데이션은 매트리스에 대해 사용된 것과 동일한 테두리 퀼트를 가지며 가벼운 중량의 폴리에스테르 유형의 직물로 구성된 비-스키드 패드를 상부 패널로서 갖는 박스 스프링이었다. 파운데이션은 목재 프레임에 고정된 뻣뻣한 판지 층을 갖는 목재 프레임으로부터 조립되었으며, 이때 판지는 파운데이션의 상부 패널을 지지한다. 25% 등록상표 케블라/75% 등록상표 비실의 33AP 섬유를 함유한 4 온스/제곱야드(136g/㎡) 스펀레이스된 직물을 판지 위의 프레임에 고정시키고 상부 가장자리 위에 겹치게 하여 프레임의 측면 약 1인치(2.5 cm) 아래로 늘어 뜨린다. 측면 테두리들이 그 상부 패널 위에 2 인치(5 cm)가 겹치기에 충분한 길이를 갖도록(컨티넨탈 테두리(continental border)라 지칭됨) 테두리 퀼트 및 비-스키드 패드를 FR 폴리에스테르 테이프 및 내화성 아라미드 실로 함께 꿰맸다. 다음, 퀼트/비-스키드 패드 조합체를 프레임 위로 옮겨 스테이플로 프레임에 고정시켰다.
2003년 7월에 개정된 캘리포니아 기술 공보 TB-603호에 개시된 바에 따라 매트리스 및 파운데이션을 연소시켰다. 매트리스는 최대 열 방출 비율(PHRR) 한계(200 KW 미만) 및 10 분에서의 총 열 방출 한계(25 MJ 미만)를 쉽게 통과하였으며, 이때 매트리스의 PHRR은 50 KW 미만이었으며, 총 열방출 한계값은 10 MJ 미만이었다.
실시예 2
실시예 1에 따라 제1 층에서의 등록상표 케블라/등록상표 비실의 50/50 블렌 드 및 제2 층에서의 등록상표 비실/모드아크릴의 33/67 블렌드를 갖는 다층 스펀레이스된 부직포 복합체를 제조하였다. 복합체에 대해 TPP 등급, 총태 측정치 및 TB603호(2003년 7월 개정) 연소 시험 결과를 측정하여 하기 표 1(실시예 1의 부직 복합체에 대한 데이타 포함)에 요약하였다. TB603호 연소시험은 단일 면 및 이중면의 조밀한 상부를 갖는 매트리스 둘 다에 대해 실시되었다. 많은 매트리스가 제작되어 시험되었으며, 이들 모두는 TB603호(2003년 7월 개정) 연소 시험을 통과하였다.
공칭기본중량 (온스/야드2)(g/㎡) 총두께 (mil) (mm) 총태값 (gf) TPP등급 (cal/㎠) 밀도 (g/cc2) 연소시험
제1 층 제2 층 총 단일면(합격의 수) 이중면(합격의 수)
1.25(42) 1.25(42) 2.5(85) 24(0.6) 69 10 0.1 6개중 6개 6개증 6개
1.9(64) 1.9(64) 3.8(129) 39(1.0) 286 12 0.1 3개중 3개 3개중 3개
2.25(76) 2.25(76) 4.5(153) 49(1.2) 319 15 0.1 3개중 3개 3개중 3개
2.5(85) 2.5(85) 5.0(170) 63(1.6) 316 18 0.1 2개중 2개 --*---
2.5(85) 4.0(135) 6.5(220) 67(1.7) 490 21 0.1 2개중 2개 2개중 2개
* 제조되거나 시험된 매트리스 없음

Claims (24)

  1. (a) 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 포함하며, 기본 중량이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)인 제1 층, 및
    (b) 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유(modacylic fiber)를 포함하며, 기본 중량이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)인 제2 층을 포함하며;
    총 기본 중량이 2 내지 7 온스/제곱야드(68 내지 237 g/㎡)인, 방화 제품에 유용한 다층 부직 복합체.
  2. 제1항에 있어서, 500 그램-힘 미만의 총태 측정치를 갖는 부직 복합체.
  3. 제1항에 있어서, 75 mil (1.9 mm) 미만의 총 두께를 갖는 부직 복합체.
  4. 제1항에 있어서, 제1 층(a)이 1.25 내지 2.5 온스/제곱야드(42 내지 85 g/㎡)의 기본 중량을 갖는 부직 복합체.
  5. 제1항에 있어서, 제2 층(b)이 1.25 내지 2.5 온스/제곱야드(42 내지 85g/㎡)의 기본 중량을 갖는 부직 복합체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 내열성 섬유가 파라-아라미드 섬유인 부직 복합체.
  7. 제6항에 있어서, 제1 층이 규산을 함유한 55 내지 45 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 45 내지 55 중량%의 폴리(파라페닐렌 테레프탈아미드)섬유를 포함하며, 제2 층이 규산을 함유한 25 내지 40 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 75 내지 60 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함하는 부직 복합체.
  8. 제1항에 있어서, 재생 셀룰로스 섬유가 규산을 함유하는 부직 복합체.
  9. 제1항에 있어서, 9 cal/㎠ 초과의 TPP 등급을 갖는 부직 복합체.
  10. 제1 항에 따른 다층 부직 복합체를 포함하는 방화 제품.
  11. 제1 항에 따른 다층 부직 복합체를 포함하는 방화 매트리스.
  12. (a) 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 포함하는 스테이플 섬유의 제1 층, 및 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함하는 스테이플 섬유의 제2 층을 조합하는 단계; 및
    (b) 상기 제1 층 및 제2층을 함께 히드로레이싱(hydrolacing)하여 층들을 통합시키고 단일의 부직 복합체를 형성하는 단계
    를 포함하는, 방화에 유용한 부직 복합체 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 스테이플 섬유의 제1 층이 히드로레이싱 전에 스테이플 섬유의 제2 층 위에서 겹쳐지는, 부직 복합체 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서, 부직 복합체의 총태 측정치가 500 그램-힘 미만이 되도록 제1 층 및 제2 층이 히드로레이싱에 의해 통합되는, 부직 복합체 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 스테이플 섬유의 제1 층이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170g/㎡)의 기본 중량을 갖는, 부직 복합체 제조 방법.
  16. 제12항에 있어서, 스테이플 섬유의 제2 층이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170g/㎡)의 기본 중량을 갖는, 부직 복합체 제조 방법.
  17. (a) 부직 방화 복합체층, 직물 틱킹 또는 장식커버층 및 임의의 쿠션층을 조합하는 단계;
    (b) 상기 층들을 함께 꿰매어 방화된 퀼트 또는 장식커버 직물을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 방화된 퀼트 또는 장식커버 직물을 제품에 혼입시키는 단계를 포함하고,
    상기 부직 방화 복합체가 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 내지 25 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 75 중량%의 내열성 섬유를 포함하며, 기본 중량이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)인 스테이플 섬유의 제1 층; 및 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 75 중량% 이하의 재생 셀룰로스 섬유 및 25 내지 100 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함하되, 기본 중량이 1 내지 5 온스/제곱야드(34 내지 170 g/㎡)인 스테이플 섬유의 제2 층을 포함하며,
    상기 부직 복합체의 총 기본 중량은 2 내지 7 온스/제곱야드(68 내지 237 g/㎡)인, 제품을 방화시키는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 내열성 섬유가 파라-아라미드 섬유인, 제품을 방화시키는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 제1 층이 규산을 함유한 55 내지 45 중량%의 재생 셀룰로 스 섬유 및 45 내지 55 중량%의 폴리(파라페닐렌 테레프탈아미드)섬유를 포함하며, 제2 층이 규산을 함유한 25 내지 40 중량%의 재생 셀룰로스 섬유 및 75 내지 60 중량%의 모드아크릴 섬유를 포함하는, 제품을 방화시키는 방법.
  20. 제17항에 있어서, 재생 셀룰로스 섬유가 규산을 함유하는, 제품을 방화시키는 방법.
  21. (a) 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 재생 셀룰로스 섬유 및 내열성 섬유를 포함하는 제1 층; 및
    (b) 20℃/분의 속도로 공기 중에서 700℃로 가열할 때 그의 섬유 중량의 10% 이상을 유지하는 재생 셀룰로스 섬유 및(또는) 모드아크릴 섬유를 포함하는 제2 층을 포함하고,
    2 내지 7온스/제곱야드(68 내지 237g/㎡)의 총 기본 중량 및 75 mil 미만의 두께를 가지며,
    화학 난연제 물질의 첨가없이 캘리포니아 시험 공보 603(California Test Bulletin 603)호를 통과할 수 없는 제품에 캘리포니아 시험 공보 603호를 통과할 수 있게 하는 충분한 방화성을 제공하는, 방화 제품에 유용한 다층 부직 복합체.
  22. 제21항에 있어서, 총태 측정치가 500 그램-힘 미만인 다층 부직 복합체.
  23. 제21항에 따른 다층 부직 복합체를 포함하는 방화 제품.
  24. 제21항에 따른 다층 부직 복합체를 포함하는 방화 매트리스.
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