MX2007007365A

MX2007007365A - Guata resistente al fuego gruesa y esponjosa para colchones y mobiliario y procesos para elaborar la misma.

Info

Publication number: MX2007007365A
Application number: MX2007007365A
Authority: MX
Inventors: Warren F Knoff
Original assignee: Du Pont
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-08-07
Also published as: US20060135023A1; EP1828463A2; CA2592385A1; KR20070093428A; WO2006068922A2; JP2008523911A; CN101084336A; WO2006068922A3; BRPI0517123A

Abstract

Esta invencion se relaciona con una guata resistente al fuego gruesa y esponjosa en capas que comprende una capa base y una capa exterior y un articulo tal como un colchon que contiene la guata. La capa base de la guata comprende 30 a 80 partes en peso de las fibras resistentes al calor, 5 a 55 partes en peso de una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso en fibra cuando se calienta con aire a 700 degree C con una velocidad de 20 grados C por minuto, y un primer material aglutinante. La capa exterior que comprende un segundo material aglutinante y hasta 85 partes en peso de una fibra que es ya sea (i) una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso de la fibra cuando se calienta en aire a 700 degree C con una velocidad de 20 grados C por minuto, (ii) una fibra modacrilica, o (iii) mezclas que incluyen estas dos fibras. En la guata gruesa y esponjosa, la capa base comprende 20 a 70 partes en peso y la capa exterior que comprende de 80 a 30 partes en peso de la guata, en base al peso total de las dos capas, y la guata que tiene un grosor total de 1.25 centimetros (0.5 pulgadas) o mayor.

Description

GUATA RESISTENTE AL FUEGO GRUESA Y ESPONJOSA PARA COLCHONES Y MOBILIARIO Y PROCESOS PARA ELABORAR LA MISMA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con una guata resistente a las flamas gruesa y esponjosa en capas que es especialmente útil para bloquear el fuego, un artículo tal como un núcleo de espuma o un colchón envuelto en espuma, particularmente los esquineros y bordes de un colchón de espuma y con los procesos para elaborar la guata y los métodos de los artículos que bloquean el fuego.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El Estado de California ha conducido a la regulación y reducción de la inflamabilidad de los colchones y bases de colchón en un intento por reducir el número de vidas perdidas en incendios en hogares, hoteles, e instituciones. En particular, la Bureau of Home Furnishings and Thermal Insulation del Department of Consumer Affairs del Estado de California publicó el Boletín Técnico 603 "Requisitos y Procedimientos de Prueba para la Resistencia de un Juego de Colchón/Colchón de resortes Residencial con una Gran Flama Viva" para cuantificar el desempeño de la inflamabilidad del juego de colchones. Una medida para la clasificación de las telas para determinar la factibilidad como bloqueadores de Ref.: 182278 fuego es con el uso de una prueba que mide la temperatura de comportamiento térmico (TPT, por sus siglas en inglés) de la tela, que es un valor que es directamente proporcional a la cantidad de calor que pasa a través de la tela barrera. Bajos valores de TPT significan que el bloqueador del fuego es un buen aislante de la flama y ayudará a prevenir el calentamiento de las partes internas de un colchón de una flama externa. Existen diferentes medios para incorporar una barrera contra el fuego dentro de un colchón, se prefiere que una de las capas existentes de material en un colchón se convierta en una que pueda actuar como una capa de bloqueo contra el fuego. En particular, ya que la mayoría de los colchones tienen una guata de fibra con gran cuerpo, y esta guata puede proporcionar combustible adicional si se hace con materiales inflamables, reemplazando este material con gran cuerpo con otro material que puede actuar como un bloqueador del fuego es una solución preferida. La selección de los materiales específicos que se usarán en la guata gruesa y esponjosa que bloquean el fuego por lo tanto se vuelve muy importante. Algunos materiales fibrosos tienen más resistencia al fuego por unidad de peso que otros, y generalmente las fibras que tienen más resistencia al fuego son más caras que las fibras que tienen menor resistencia al fuego. Uno puede compensar las fibras que tienen menor resistencia al fuego al incrementar simplemente la cantidad de fibra usada, por medio de esto se incrementa tanto el gramaje y grosor de los bloqueadores de fuego. Esta uno es una solución, sin embargo, si se usan cantidades excesivas de fibra, esto puede causar otros problemas asociados con la costura de la guata gruesa y esponjosa dentro de la cubierta del colchón y cerrando la cubierta del colchón durante la fabricación. Un mejor método es diseñar una tela bloqueadora del fuego a fin de que no se necesiten cantidades excesivas de fibra y por lo tanto la tela se desarrolla como un bloqueador del fuego con un grama e relativamente bajo. La publicación PCT WO 03/023108 de Mater et al, revela una barrera contra el fuego gruesa y esponjosa no tejida para usar en colchones y mobiliario tapizado. Estas barreras tienen una muy baja densidad, con intervalos desde 5 a 50 kilogramos por metro cúbico, más preferentemente de 7.5 a 15 kilogramos por metro cúbico. Las barreras contra el fuego gruesa y esponjosa no tejida comprende una mezcla de fibras que incluye fibras que son resistentes al fuego inherentemente y resistentes al encogimiento por contacto directo con el fuego, y fibras de polímeros hechos con monómeros halogenados. Las Publicaciones de la Solicitud de Patente de los Estados Unidos de América US2004/0060119 revelan una tela de barrera contra el fuego que tiene una capa de barrera contra el fuego y una capa térmicamente aislante. La capa de barrera contra el fuego puede estar compuesta de una mezcla de fibras de aramida y modacrílica y las capas térmicamente aislantes pueden estar compuestas de fibras viscosas FR y de modacrílica. Estas solicitudes de patentes revelan muchos tipos de telas pero no revelan ninguna relación deseada entre la temperatura de comportamiento térmico de la tela y el grama e de la tela. Por lo tanto, lo que se necesita es un bloqueador de fuego grueso y ligero para colchones y tapicería que tiene tanto una baja temperatura de comportamiento térmico y un bajo gramaje.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con una guata resistente al fuego gruesa y esponjosa que comprende fibras y un aglutinante termoplástico, y un artículo o colchón que contiene la guata resistente al fuego gruesa y esponjosa, la guata que tiene una temperatura de comportamiento térmico (TPT) en grados Celsius representada por la ecuación: TPT </= 380 - 0.326 x (gramaje total) en donde el gramaje se da en gramos por metro cuadrado. Esta invención también se relaciona con un método para bloqueo del fuego a un artículo, que comprende los pasos de combinar una capa de una tela cutí o tapicería, y una guata resistente al fuego gruesa y esponjosa, y opcionalmente una capa de respaldo en malla, guata gruesa y esponjosa que comprende fibras, la guata que tiene una temperatura de comportamiento térmico (TPT) en grados Celsius representada por la ecuación TPT </= 380 - 0.326 x (gramaje total) en donde el gramaje se da en gramos por metro cuadrado, la guata por lo general tiene un grosor total al menos de 1.25 centímetros (0.5 pulgadas), coser las capas juntas para formar un compuesto acolchado que bloquea el fuego o tela de tapicería, e incorporar el compuesto acolchado que bloquea el fuego o tela de tapicería en el artículo. Una modalidad de esta invención se relaciona con una guata resistente al fuego gruesa y esponjosa en capas que comprende una capa base y una capa externa y un artículo tal como un colchón que contiene esta guata. La capa base de la guata comprende de 30 a 80 partes en peso de las fibras resistentes al calor, 5 a 55 partes en peso de una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso en fibra cuando se calienta con aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto, y un primer material aglutinante.

La capa exterior comprende un segundo material aglutinante y hasta 85 partes en peso de una fibra que es (i) una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso de la fibra cuando se calienta en aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto, (ii) una fibra modacrílica, o (iii) mezclas que incluyen estas dos fibras. En la guata gruesa y esponjosa, la capa base comprende de 20 a 70 partes en peso y la capa exterior comprende de 80 a 30 partes en peso, en base al peso total de las dos capas, y la guata tiene un grosor total de 1.25 centímetros (0.5 pulgadas) o mayor. Esta invención además se relaciona con un método de bloqueo del fuego de un artículo que comprende de: a) combinar una capa de tela de cutí o tapicería, una guata gruesa y esponjosa, y opcionalmente una capa de respaldo en malla, la guata gruesa y esponjosa comprende i) una capa base que comprende de 30 a 80 partes en peso de las fibras resistentes al calor, 5 a 55 partes en peso de fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su fibra en peso cuando se calienta en aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minutos, y un primer aglutinante; y ii) una capa exterior que comprende hasta 85 partes en peso de fibra que es una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso en fibra cuando se calienta en aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minutos, una fibra modacrílica o mezclas que incluyen estas dos fibras, y un segundo material aglutinante; la capa base que comprende 20 a 70 partes en peso y la capa externa que comprende de 80 a 30 partes en peso de la guata, en base al peso total de las dos capas, la guata que tiene un grosor total al menos de 1.25 centímetros (0.5 pulgadas), b) coser ' las capas juntas para formar un compuesto acolchado que bloquea el fuego o tela de tapicería, y c) incorporar compuesto acolchado que bloquea el fuego o tela de tapicería en el artículo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una representación de la relación de TPT al gramaje para la guata resistente al fuego gruesa y esponjosa de esta invención. La Figura 2 es una representación de guatas gruesa y esponjosa preferidas de esta invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN TPT de la Guata Esta invención se relaciona con una guata resistente al fuego gruesa y esponjosa que tiene una temperatura de comportamiento térmico (TPT) en grados Celsius representada por la ecuación TPT </= 380 - 0.326 x (gramaje total) en donde el gramaje se da en gramos por metro cuadrado. La TPT es una medida de la temperatura de comportamiento térmico de los materiales barrera. Entre menor es el valor de TPT, mayor es el comportamiento de aislamiento térmico del material . Las guatas de esta invención tienen una densidad total preferida de 5 a 70 kilogramos por metro cúbico (0.3 a 4.3 libras por pie cúbico) . Las guatas más densas generalmente no tienen la resiliencia deseada para usar como acojinamiento en los colchones y otros artículos . Las guatas que son menos densas que los intervalos deseados son voluminosas para manejar durante la fabricación y están por lo general comprimidas en el intervalo de densidad preferido cuando se incorpora en un compuesto acolchado. Las guatas más delgadas y densas tampoco proporcionan la suavidad y estética deseada.

Las guatas gruesa y esponjosa de esta invención también tienen un grosor total preferido de 1.25 centímetro (0.5 pulgadas) o mayores. Ya que no existe limitación real en como el grosor de la guata puede ser, para muchas típicas aplicaciones, el grosor de la guata gruesa y esponjosa necesita ser mayor de 7.6 cm (3 pulgadas), y para muchas aplicaciones en colchones menor de 5 cm (2 pulgadas) es muy útil. Las guatas de esta invención por lo general también tienen un grama e de aproximadamente 271 a 610 gramos por metro cuadrado (8 a 18 onzas por yarda cuadrada) y preferentemente 373 a 542 gramos por metro cuadrado (11 a 16 onzas por yarda cuadrada) . La Figura 1 es una representación de la relación de Total gramaje para la guata resistente al fuego gruesa y esponjosa de esta invención. La relación anterior es ilustrativa de los ejemplos comparativos de la técnica previa. La relación inferior es ilustrativa de los ejemplos de las guatas de esta invención. Estas barreras gruesa y esponjosa FR tienen alto comportamiento de aislamiento térmico (menor TPT) con un gramaje dado. Las guatas resistentes al fuego gruesa y esponjosa de esta invención comprenden fibra resistente al calor. "Fibra resistente al calor" significa que la fibra retiene preferentemente 90 por ciento de su peso de la fibra cuando se calienta con aire a 500°C con una velocidad de 20 grados C por minuto. Esta fibra normalmente es resistente a la flama, significa que la fibra o una tela hecha con la fibra tiene un índice Limitante de Oxígeno (LOI, por sus siglas en inglés) tal que la fibra o tela so soportara una flama en aire, el intervalo LOI preferido es de aproximadamente 26 y mayor. Las fibras preferidas no encojen excesivamente cuando se exponen a la flama, esto es, la longitud de la fibra no se acortará significativamente cuando se expone a la flama. Las telas que contienen una fibra orgánica que retienen 90 por ciento de su peso en fibra cuando se calientan con aire a 500°C con una velocidad de 20 grados C por minuto tienden a tener una cantidad limitada de grietas y aberturas cuando se queman por una flama incidente, lo cual es importante para el comportamiento de la tela como un bloqueador de fuego. Las fibras resistentes y estables útiles en la tela no tejida que bloquea el fuego de esta invención incluyen fibras hechas de polímero de para-aramida, polibenzazol, polibenzimidazol, y poliimida. La fibra resistente al calor preferida se hace de polímero de aramida, especialmente de polímero de para-aramida. Como se usa en la presente, "aramida" significa una poliamida en donde al menos 85% de los enlaces de amida (-CONH-) se unen directamente con dos anillos aromáticos. "Para-amida" significa dos anillos o radicales que están para orientados con respecto uno del otro a lo largo de la cadena molecular. Los aditivos pueden usarse con la aramida. De hecho, se encontró que hasta tanto como 10 por ciento, en peso de otro material polimérico puede mezclarse con la aramida y que los copolímeros pueden usarse que tienen tanto como 10 por ciento de la otra diamina sustituida por la diamina de la aramida o tanto como 10 por ciento del otro cloruro diácido sustituido por el cloruro diácido de la aramida. En la práctica de esta invención, la para-aramida preferida es poli ( tereftalamida de para-fenileno) . Los métodos para elaborar las fibras de para-aramidas útiles en esta invención generalmente se revelan en, por ejemplo, las Patentes U.S. Nos. 3,869,430, 3,869,429 y 3,767,756. Estas fibras orgánicas de poliamida y diferentes formas de estas fibras están disponibles de DuPont Company, Wilmington, Delaware bajo la marca registrada de fibras Kevlar®. Las fibras de polibenzazol comercialmente disponibles útiles en esta invención incluyen fibra Zylon® PBO-AS (poli (p-fenilen-2 , 6-benzobisoxazol) ) , fibra de Zylon® PBO-HM (poli (p-fenilen-2 , 6-benzobisoxazol) ) , disponible por Toyobo, Japón. Las fibras de polibenzimidazol comercialmente disponibles útiles en esta invención incluyen la fibra PBl® disponible por Celanese Acétate LLC. Las fibras de poliimida comercialmente disponible útiles en esta invención incluyen la fibra P-84® disponible por LaPlace Chemical. Las guatas resistentes al fuego gruesa y esponjosa de esta invención también pueden comprender una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso de fibra cuando se calienta con aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto. Estas fibras se dice que son formadoras de carbón. Las fibras de celulosa usadas en el compuesto de esta invención son fibras de celulosa preferentemente regeneradas tienen 10 por ciento o más de compuestos inorgánicos incorporados en las fibras. Estas fibras, y los métodos para elaborar estas fibras, generalmente se revelan en la Patente de los Estados Unidos No. 3,565,749 y la Patente Británica No. 1,064,271. Una fibra de celulosa regenerada que forma carbón para esta invención es una fibra viscosa que contiene dióxido de silicio hidratado en forma de un ácido polisilícico con sitios de silicato de aluminio. Estas fibras, y métodos de elaboración de estas fibras generalmente se revelan en las Patentes U.S. Nos. 5,417,752 y la Solicitud de Patente PCT W09217629. La fibra viscosa que contiene ácido silícico y que tiene aproximadamente 31 (+/- 3) por ciento de material inorgánico se vende bajo la marca registrada de Visil® por Sateri Oy Company de Finlandia .

Método de Bloqueo Contra el Fuego de un Artículo y Artículo Bloqueado Contra el Fuego Esta invención también incluye un artículo bloqueado contra el fuego que comprende la guata gruesa y esponjosa descrita en la presente. Los artículos que pueden bloquearse contra el fuego incluyen cosas como cojines y mobiliario tapizado. Sin embargo preferentemente, el artículo bloqueado contra el fuego es un colchón comprende un compuesto acolchado que incorpora la guata tejida con gran cuerpo. El compuesto de colchón acolchado puede formarse al combinar capas de tela de cutí, una o más capas de la guata gruesa y esponjosa, opcionalmente espuma y guata de fibra combustible, y si necesita, un respaldo de malla, que se usa en el lado del compuesto acolchado del colchón que estará de frente a las partes internas del colchón. La tela cutí es normalmente un tejido muy durable o tejido de punto que utiliza cualquier número de tejidos, y tiende a tener gramajes en el intervalo de 68 a 271 gramos por metro cuadrado (2 a 8 libras por yarda cuadrada) . Las típicas telas de tupí pueden contener pero no limitarse a fibras de algodón, poliéster o fibras de rayón. La espuma es por lo regular espuma de poliuretano. El respaldo de malla es generalmente una capa de una tela no tejido (generalmente no tejido hilado) 17 a 39 gramos por metro cuadrado (0.5 a 1 libra por yarda cuadrada) . Las capas del panel del compuesto acolchado del colchón pueden unirse de forma segura junto por líneas de cosido con hilo. Esta invención además se relaciona con un método de bloqueo contra el fuego de un artículo, y este método puede comprender los pasos de: a) combinar una capa de una tela cutí o tapicería, y una guata gruesa y esponjosa, y opcionalmente una capa de respaldo de malla, la guata gruesa y esponjosa que comprende fibras, la guata que tiene una temperatura del comportamiento térmico (TPT) en grado Celsius: TPT </= 380 - 0.326 x (gramaje total) en donde el gramaje se da en gramos por metro cuadrado, la guata tiene un grosor total al menos de 1.25 centímetros (0.5 pulgadas) , b) cosido de las capas juntas para formar una tela compuesta acolchada bloqueada contra el fuego o tapicería, y c) incorporar la tela compuesta acolchada bloqueada contra el fuego o tapicería en el artículo. La guata gruesa y esponjosa de esta invención puede incorporarse en los colchones, forros y/o colchón de base como una capa que bloquea el fuego. Por ejemplo, los paneles y los bordes de los colchones, forros y/o colchones de base pueden utilizar el compuesto acolchado del panel del colchón o cualquier otra variante que incorpora como un componente la guata gruesa y esponjosa en capas de esta invención. Las barreras de esta invención son más valiosas en lugares donde se necesita un alto comportamiento aislante térmico tal como los bordes y esquineros de colchones con centro de espuma. El cosido puede ser un cosido con hilo no retardador a la flama, sin embargo, un hilo retardador a la flama, tal como uno hecho de fibra de aramida Kevlar®, se prefiere para el cosido, especialmente para coser los bordes de los colchones, forros y/o colchones de base.

Guata gruesa y esponjosa Específica en Capas Una modalidad de esta invención se relaciona con una guata resistente al fuego gruesa y esponjosa en capas, y un artículo tal como un colchón que contiene esta guata. La Figura 2 ilustra las secciones transversales simplificadas de algunas guatas en capas representativas que trabajan juntas para formar un material que bloquea el fuego. La guata en capas 10 comprende la capa base 12 y la capa externa y la capa externa 14 en donde las capas tienen grosor similar. La guata en capas 20 comprende la capa base 22 y la capa exterior 24 en donde la capa exterior es más gruesa que la capa base. La guata en capas 30 comprende la capa base 32 y la capa exterior 34 en donde la capa base es más gruesa que la capa exterior. La capa base comprende 30 a 80 parte en peso de fibras resistentes al calor, 5 a 55 partes en peso de una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso de la fibra cuando se calienta con aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto, y un primer material aglutinante; la capa exterior comprende un segundo material aglutinante y hasta 85 partes en peso de una fibra que es ya sea una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso de fibra cuando se calienta en aire a 700°C con una velocidad de 20 grados por minuto, o una fibra modacrílica, o una mezcla de estas fibras. En la guata gruesa y esponjosa en capas, la capa base está presente en una cantidad de 20 a 70 parte en peso y la capa exterior está presente en una cantidad de 80 a 30 partes en peso, en base al peso total de la base y las capas exteriores. La capa base de la guata gruesa y esponjosa en capas contiene de 30 a 80partes en peso de las fibras resistentes al calor, de 5 a 55 partes en peso de una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso de fibra cuando se calienta con aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto, y de 15 a 25 partes en peso de material aglutinante. Preferentemente, las fibras resistentes al calor estén presentes en una cantidad de 25 a 35 parte en peso; las fibras de celulosa están presentes en una cantidad de 45 a 55 partes en peso. La capa base proporciona una estructura densa que forma un carbón y mantiene la integridad en la flama. La capa base de la guata gruesa y esponjosa en capas también contiene de 5 a 55 partes en peso de fibras de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso en fibra cuando se calienta a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto. Como se revela previamente en la presente, una fibra preferida de celulosa regenerada que forma carbón es una fibra viscosa que contiene dióxido de silicio hidratado en forma de un ácido polisilícico con sitios de silicato de aluminio tal como los que se venden bajo la marca registrada Visil® por Sateri Oy Sateri Oy Company de Finlandia. La capa base de la guata gruesa y esponjosa en capas también contiene un primer aglutinante, preferentemente está presente en una cantidad de 15 a 25 partes en peso en base a la cantidad de fibra y aglutinante presente en la capa base. El material aglutinante preferido es una fibra aglutinante que se activa por la aplicación de calor. Estas fibras aglutinantes por lo regular se hacen con un material termoplástico que fluye a una temperatura que es menor (es decir, tiene un punto menor de reblandecimiento) menor que el punto de reblandecimiento de cualquier otra fibra cortada en la mezcla de fibras. Las fibras bicomponentes de revestimiento/núcleo se prefieren como las fibras aglutinantes, especialmente las fibras aglutinantes bicomponentes que tienen un núcleo de homopolímero de poliéster y un recubrimiento de copolímero que es un material aglutinante, que están comúnmente disponibles por Unitiva Co., Japón (p.ej., vendido bajo la marca registrada MELTY®) . Los tipos útiles de fibras aglutinantes pueden incluir aquellos hechos de polímeros o copolímeros de polipropileno, polietileno, o poliéster, las fibras que contienen solo este polímero o copolímero, o como una fibra bicomponente en una configuración completa o recubrimiento/núcleo. La capa exterior de la guata gruesa y esponjosa en capas contiene un segundo material aglutinante y hasta 85 partes en peso de una fibra esto es ya sea una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso en fibra cuando se calienta con aire a 700°C con una velocidad de 20 grados por minuto, una fibra modacrílica, o una mezcla que incluye estas fibras . El segundo material aglutinante se presenta preferentemente en una cantidad de 15 a 25 partes en peso de material aglutinante. Como en la capa base, el material aglutinante preferido es una fibra aglutinante que se activa por la aplicación de calor. Generalmente, el mismo aglutinante puede usarse tanto para la capa exterior como para la base, sin embargo, este no es un requerimiento. La capa exterior preferentemente funciona como la capa exterior de la guata gruesa y esponjosa en capas, que proporciona una estructura exterior que forma carbón en la flama y gases de combustión para eliminar las llamas. La capa exterior es típicamente blanca o de color claro y también preferentemente protege cualquier coloración de la capa base. Estos tipos de capas exteriores son particularmente útiles para colchones y mobiliario altamente inflamables al bloquear el fuego, especialmente aquellos que contienen altas cantidades de espuma. Estos colchones son difíciles de bloquear contra el fuego, especialmente las áreas de los bordes y cualquier área del esquinero que puedan tener los colchones . Si la capa exterior comprende una fibra de celulosa esta retiene al menos 10 por ciento de su peso de fibra cuando se calienta en aire a 700°C con una velocidad de 20 grados por C por minuto, esta fibra está preferentemente presente en una cantidad de 35 a 45 partes en peso de la capa exterior. Si se usan más de 80 partes en peso de estas fibras, existe insuficiente fibra aglutinante y la durabilidad de la capa exterior puede estar comprometida. Si se usa menos de 20 parte en peso de estas fibras, se cree que la capa exterior no tiene suficiente carbón para proporcionar un bloqueo adecuado del fuego para los colchones de espuma. Si se desea, una fibra que libera un gas que elimina las llamas puede incluirse en la capa exterior. La fibra modacrílica es una fibra preferida porque esta fibra libera gases que contienen halógeno que eliminan las llamas cuando se quema. Si la capa exterior comprende una fibra modacrílica, esta fibra está preferentemente presente en una cantidad de 35 a 45 partes en peso de la capa exterior. Si se usan más de 80 partes en peso de las fibras modacrílicas en la capa exterior, existe insuficiencia de fibra aglutinante y la durabilidad puede esta comprometida. Desde el punto de vista práctico, si se desea significativamente los gases de combustión que suprimen las llamas de la capa exterior, esto va desde al menos 20 partes en peso de la fibra modacrílica son necesarias en esta capa. Fibra modacrílica significa fibra sintética acrílica hecha de un polímero que comprende acrilonitrilo. Preferentemente el polímero es un copolímero que comprende de 30 a 70 por ciento en peso de un acrilonitrilo y 70 a 30 por ciento en peso de un monómero de vinilo que contiene halógeno. El monómero de vinilo que contiene halógeno es al menos un monómero seleccionado, por ejemplo, de cloruro de vinilo, cloruro de vinilideno, bromuro de vinilo, bromuro de vinilideno, etc. Ejemplos de monómeros de vinilo copolimerizables son el ácido acrílico, ácido metacrílico, sales o esteres de estos ácidos, archilamida, metacrilamida, acetato de vinilo, etc. Las fibras modacrílicas preferidas usadas en esta invención son copolímeros de acrilonitrilo combinados con cloruro de vinilideno. El copolímero puede tener, además, un óxido de antimonio u óxido de antimonio para mejorar el retraso de las llamas. Estas fibras modacrílicas útiles incluyen, pero no se limitan a, fibras reveladas en la Patente de los Estados Unidos de América No. 3,193,602 que tiene 2 por ciento en peso de trióxido de antimonio, fibras reveladas en la Patente de los Estados Unidos de América No. 3,748,302 hechas con diferentes óxidos de antimonio que están presentes en una cantidad al menos de 2 por ciento en peso y preferentemente no mayor de 8 por ciento en peso, y las fibras reveladas en las Patentes de los Estados Unidos de América Nos. 5,208,105 & 5,506,042 que tienen de 8 a 40 por ciento en peso de un compuesto de antimonio. La fibra modacrílica preferida está comercialmente disponible por Kaneka Corporation, Japón, en diferentes formas, algunas no contienen óxidos de antimonio mientras otras tal como Protex C se dice que contienen de 10 a 15 por ciento en peso de estos compuestos. En la guata gruesa y esponjosa en capas, la capa base está presente en una cantidad de 20 a 70 partes en peso y la capa exterior está presente en una cantidad de 80 a 30 partes en peso, se basa en el peso total de la base y las capas exteriores. Preferentemente la capa base está presente en una cantidad de 40 a 55 partes en peso y la capa exterior está presente en una cantidad de 60 a 45 partes en peso.

Proceso para Elaborar Guatas en Capas El proceso preferido para elaborar una guata resistente al fuego gruesa y esponjosa comprende los pasos de: a) formar una mezcla de fibras de la capa base que comprende de 30 a 80partes en peso de fibras resistentes al calor, de 5 a 55 partes en peso de una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso en fibras cuando se calienta con aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto, y 15 a 25 partes en peso de fibras aglutinantes ; b) formar una mezcla de fibras de la capa exterior que comprende hasta 85 partes en peso de una fibra que es ya sea una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso en fibras cuando se calienta con aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto o una fibra modacrílica, y 15 a 25 partes en peso de fibras aglutinantes; c) formar una guata en capas que tiene un grosor total al menos de 1.25 centímetros (0.5 pulgadas) en donde una capa contiene la mezcla de fibras de la capa base y la otra capa contiene la mezcla de fibras de la capa exterior; y d) calentar la guata en capas para activar las fibras aglutinantes y formar una guata gruesa y esponjosa.

Las mezclas de fibras y la guata en capas pueden formarse por medio de cualquier método que pueda crear tejidos de baja densidad. Por ejemplo, grumos de fibras cortadas rizadas y fibras aglutinantes obtenidas de fardos de fibras pueden abrirse para un dispositivo tal como un batán. Preferentemente estas fibras son fibras cortadas que tienen una densidad lineal de aproximadamente 0.5 a 100 denier por filamento (0.55 a alrededor de 110 dtex por filamento), preferentemente 0.8 a 50 denier/ filamento (0.88 a 56 dtex/ filamento) con una densidad lineal con intervalo desde aproximadamente 0.9 a 30 denier/ filamento (1 a 33 dtex/ filamento) se prefiere más. Las fibras generalmente tienen una longitud de corte alrededor de 1.3 cm a 10.2 cm (0.5 a 4 pulgadas) y una frecuencia de ondulado preferida alrededor de 2.4 a 5.9 ondulaciones por cm (6 a aproximadamente 15 ondulaciones/pulgada) . La mezcla de fibras abiertas después puede mezclarse por medio de cualquier método, tal como transportador de aire, para formar una mezcla más uniforme. Alternativamente, las fibras pueden mezclarse para formar una mezcla uniforme previo a la apertura de la fibra en el batán. La mezcla de fibras después puede convertirse en un tejido fibroso al usar un dispositivo como una carda, aunque pueden usarse otros métodos, tal como colchado con aire de las fibras. Las telas fibrosas después pueden enviarse por medio de un transportador a un dispositivo tal como una cruzadora de napas para crear una estructura traslapada gruesa y esponjosa al formar capas de telas individuales en la parte superior de la otra en una estructura en zigzag. La velocidad de abertura de la fibra y traslapado se controla para crear estructuras traslapadas gruesa y esponjosa con la altura deseada. Los procesos representativos útiles para lograr las estructuras traslapadas, incluyen los procesos para traslapar un acolchado con aire o de otra forma la tela formada sobre una cinta o rampa, se conocen bien en la técnica y generalmente se revelan en las Patentes de los Estados Unidos Números 3,558,029 por Manns ; 3,877,628 por Asselin et al.; 4,984,772 por Freund; 6,195,844 por Jourde et al, y la Patente Británica Número 1,527,230 por Jowett. Para crear una guata gruesa y esponjosa de capas múltiples de esta invención, dos o más estructuras gruesa y esponjosa que tienen diferentes posiciones, preferentemente las composiciones de la base mencionadas antes y las capas exteriores pueden hacerse ya sea simultánea o secuencialmente y después la capa sobrepuesta, una en la otra sobre el transportador o cinta. Esta guata de tela gruesa y esponjosa en capas después se fija al aplicar calor, preferentemente con el uso de un horno caliente y preferentemente sin la compresión de la guata, para activar el material aglutinante. La guata gruesa y esponjosa después se enfría para fijar el material aglutinante. En los procesos preferidos, los bordes de la guata gruesa y esponjosa en capas después se recortaron para proporcionar una guata con un ancho uniforme. La porción de la guata gruesa y esponjosa recortada después se recicló de nuevo en el proceso, preferentemente al procesar este material a través de un batán, que separa los bordes cortados en fibras individuales. Esta parte reciclada contiene fibras tanto de la capa base como de la capa exterior, y por lo tanto para mantener la consistencia del color de la capa exterior la porción reciclada se adiciona preferentemente a la capa base. Preferentemente, la cantidad total reciclada a la lámina de base es menor de aproximadamente 25 partes en peso del peso total de la lámina base. Preferentemente, a través del proceso de reciclado, la capa base puede contener adicionalmente fibra de celulosa en una cantidad de hasta 15 partes en peso y fibra modacrílica en una cantidad de hasta 15 parte en peso de la capa base.

Método de Bloqueo Contra el Fuego de Artículos con Guatas en Capas y los Artículos Bloqueados Contra el Fuego Esta invención también incluye un artículo bloqueado contra el fuego que comprende la guata gruesa y esponjosa en capas descrita en la presente. Como se reveló en la presente previamente, los artículos que pueden bloquearse contra el fuego incluyen cosas como cojines y mobiliario tapizado, y se prefiere un colchón que comprende un panel compuesto acolchado que incorpora la guata de tela gruesa y esponjosa.

Esta invención además se relaciona con un método para bloquear contra el fuego un artículo con las guatas en capas descritas en la presente, que comprende los pasos de: a) combinar una capa de una tela cutí o tapicería, y una guata gruesa y esponjosa, y opcionalmente espuma y guata de fibra combustible; y si es necesario una capa de respaldo en malla, la guata gruesa y esponjosa comprende una capa base que comprende de 30 a 80 parte en peso de fibras resistentes al calor, de 5 a 55 parte en peso de fibras de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso de fibra cuando se calienta con aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto, y 15 a 25 partes en peso de un primer material aglutinante; y una capa exterior que comprende hasta 85 parte en peso de fibra que es una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso en fibra cuando se calienta en aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minutos, una fibra modacrílica o mezclas que incluyen estas fibras, y de 15 a 25 partes en peso de un segundo material aglutinante; la capa base que comprende 20 a 70 partes en peso y la capa externa que comprende de 80 a 30 partes en peso de la guata, en base al peso total de las dos capas, la guata que tiene un grosor total al menos de 1.25 centímetros (0.5 pulgadas), coser las capas juntas para formar un compuesto acolchado que bloquea el fuego o tela de tapicería, y c) incorporar compuesto acolchado que bloquea el fuego o tela de tapicería en el artículo. La guata gruesa y esponjosa en capas de esta invención puede incorporarse en colchones, forros, y/o colchones de base como una capa que bloquea el fuego. Por ejemplo, los paneles y los bordes de los colchones, forros, y/o colchones de base pueden utilizar el compuesto acolchado del panel del colchón o cualquier otra variante que incorpora como un compuesto la guata gruesa y esponjosa en capas de esta invención. El cosido puede ser cosido con hilo no retardador a las flamas, sin embargo, un hilo retardador a las flamas, tal como uno hecho de fibra de aramida de Kevlar®, se prefiere para el cosido, especialmente para coser los bordes de los colchones, fundas, y/o colchones de base.

Métodos de Prueba Análisis Termogravimétrico Las fibras usadas en esta invención retienen una porción de su peso de fibra cuando se calienta a alta temperatura con una velocidad de calentamiento específico. Este peso de fibra se midió usando un Analizador Termogravimétrico Modelo 2950 (TGA) disponible por TA Instrumens (una división de Waters Corporation) de Newark, Delaware. El TGA proporciona una exploración de la pérdida de peso de la muestra contra el incremento de la temperatura. Usando el programa de Análisis Universal TA, el por ciento de la perdida de peso puede medirse con cualquier temperatura registrada. El perfil del programa consiste de equilibrar la muestra a 50 grados C, colocando la muestra en un recipiente de muestra de copa cerámica de 500 microlitros (PN 952018.910) y elevando la temperatura del aire, que se mide por un termopar colocado directamente por arriba del borde del recipiente de muestra, a 20 grados C por minuto de 50 a 1000 grados C, usando aire suministrado a 10 ml/minuto. El procedimiento de prueba es como sigue. El TGA se programó usando la pantalla TGA en el controlador TA Systems 2900. Se ingresó el ID de la muestra y el programa elevó la temperatura planeada de 20 grados por minuto seleccionada. La copa de muestra vacía se pesó usando la función de pesaje del instrumento. La muestra de fibra se cortó en aproximadamente 0.16 cm (1/16 pulgadas) y el anillo colector se llenó libremente con la muestra. El peso de la muestra debe estar en el intervalo de 120 a 60 mg. El TGA tiene una balanza por lo tanto el peso exacto no tiene que determinarse de antemano. Ninguna muestra debe estar fuera del anillo recolector. El anillo recolector lleno con la muestra se cargó sobre el cable de la balanza asegurando que el termopar este cerca del borde superior del anillo colector pero sin tocarlo. El horno se elevó sobre el anillo colector y se encendió el TGA. Una vez que se terminó el programa, el TGA disminuyó automáticamente el horno, extrajo el anillo colector de muestra y se puso en un modo de enfriamiento. El programa de Análisis Universal TA Systems 2900 después se utilizó para analizar y producir la exploración del TGA para por ciento de pérdida de peso en el intervalo de temperaturas .

Grosor. El grosor de la guata en capas se midió usando el método ASTM D5736-95 (Reaprobado 2001) .

Temperatura de Comportamiento Térmico. Las propiedades de aislamiento térmico de estas propiedades a altas temperaturas y flujos térmicos después se midieron usando el mismo instrumento que se usó para el NFPA1971 Estándar on Protective Ensemble for Structural Fire Fighting 2000 Edition Sección 6-10. A fin de caracterizar los materiales de esta invención, el instrumento se operó en un modo de adquisición de datos. Se impuso un flujo térmico de 8.38 J/cm2/seg (2 cal/cm2/seg) en la tela durante 90 segundos. Durante este tiempo, se midió el calor que paso a través de los materiales usando un calorímetro colocado en contacto directo con la superficie del respaldo (capa base) del espécimen. Los materiales se caracterizaron en términos de la temperatura del termopar del calorímetro al final de la exposición de 90 segundos. Este valor es directamente proporcional a la cantidad de calor que pasa a través de la tela barrera.

Gramaje. El gramaje de la guata se midió usando el método ASTM D6242-98.

Ejemplos Se hizo una guata gruesa y esponjosa de dos capas que tiene una capa base y una capa exterior, las fibras en ambas capas se mantuvieron en su sitio con el uso de una fibra aglutinante de copolímero con núcleo de PET/recubrimiento de PET que tiene una temperatura de reblandecimiento de aproximadamente 120°C. La capa base, excluyendo cualquier material reciclado, tuvo la fibra de aramida Kevlar® del tipo 970 (disponible por DuPont) que tiene un denier de filamento individual de 2.5 dtex por filamento (2.25 denier por filamento) y un promedio de una longitud de 25 mm (1.9 pulgadas) , fibra de celulosa Visil® Tipo 33AP (disponible por Sateri) que tiene un denier de filamento individual de 3.9 dtex por filamento (3.5 denier por filamento) y una longitud de corte promedio de 50 mm (2 pulgadas) , y la fibra aglutinante (disponible por Nan Ya) que tiene un denier de filamento individual de 4.4dtex por filamento (4 denier por filamento) y una longitud de corte promedio de 51 mm (2 pulgadas) . La capa exterior tuvo la misma fibra de celulosa Visil® como la capa base, fibra modacrílica Protex C (disponible por Kaneka) que tiene un denier de filamento individual de 7.8 dtex por filamento (7 denier por filamento) y una longitud de corte de 51 mm (2 pulgadas) , y la misma fibra aglutinante como la capa base. Las maquinas convencionales de abridora/línea de cardado y cruzadora de napas se usaron para abrir y mezclar las fibras y formar las capas de guata gruesa y esponjosa individuales, que se combinaron y calentaron usando un horno de gas. Después se enfrió la guata gruesa y esponjosa. Una porción de la guata gruesa y esponjosa se recicló de nuevo en las cardas y las fibras de esta porción reciclada se volvieron parte de la capa base. Los datos de la guata gruesa y esponjosa de esta invención se muestran en los ítems 1-10 y los datos para las guatas gruesa y esponjosa comparativas se muestran en los términos A-D de la Tabla 1. Todos los ítems tuvieron un grosor en el intervalo de aproximadamente 1.3 a 3.8 cm (0.5 a 1.5 pulgadas). Después se midió la TPT para los ítems y los resultados se muestran en la Tabla 2. La terrperatura de comportamiento térmico como una función del gramaje total de los ítems del ejepplo y comparativo se muestra en la Figura 1. De esta gráfica es claro que los ítems de esta invención caen debajo de la relación definida por los ítems comparativos y por lo tanto, proporcionar mayor protección térmica (menor terrperatura de comportamiento térmico) con un granaje dado.

Tabla 1 10 15 m vo Tabla 2 Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Guata resistente al fuego gruesa y esponjosa, caracterizada porque comprende (a) una capa base de la guata que comprende (i) de 30 a 80 partes en peso de las fibras resistentes al calor, (ii) 5 a 55 partes en peso de una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso en fibra cuando se calienta con aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto, y (iii) un primer material aglutinante. (b) una capa exterior que comprende (i) hasta 85 partes en peso de una fibra que es ya sea una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso de la fibra cuando se calienta en aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto, una fibra modacrílica, o mezclas de estas, y (ii) un segundo material aglutinante; la capa base que comprende de 20 a 70 partes en peso y la capa exterior que comprende de 80 a 30 partes en peso de la guata, en base al peso total de las dos capas, la guata que tiene un grosor total de 1.25 centímetros (0.5 pulgadas) o mayor. 2. Guata resistente al fuego gruesa y esponjosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la fibra resistente al calor es una fibra orgánica que retiene 90 por ciento de su peso de fibra cuando se calienta con aire a 500°C con una velocidad de 20 grados C por minuto. 3. Guata resistente al fuego gruesa y esponjosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la fibra de celulosa es una fibra viscosa que contiene ácido salicílico . 4. Guata resistente al fuego gruesa y esponjosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las fibras resistentes están presentes en la capa base en una cantidad de 25 a 35 de partes en peso. 5. Guata resistente al fuego gruesa y esponjosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las fibras de celulosa están presentes en la capa base en una cantidad de 45 a 55 de partes en peso. 6. Método para bloquear el fuego con un artículo, caracterizado porque comprende los pasos de a) combinar una capa de una tela cutí o tapicería, y una guata gruesa y esponjosa, y opcionalmente espuma y guata de fibra combustible; y si es necesario una capa de respaldo en malla, la guata gruesa y esponjosa comprende una capa base que comprende de 30 a 80 parte en peso de fibras resistentes al calor, de 5 a 55 parte en peso de fibras de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso de fibra cuando se calienta con aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minuto, un primer material aglutinante; y una capa exterior que comprende hasta 85 parte en peso de fibra que es una fibra de celulosa que retiene al menos 10 por ciento de su peso en fibra cuando se calienta en aire a 700°C con una velocidad de 20 grados C por minutos, una fibra modacrílica o mezclas, y un segundo material aglutinante; la capa base que comprende 20 a 70 partes en peso y la capa externa que comprende de 80 a 30 partes en peso de la guata, en base al peso total de las dos capas, la guata que tiene un grosor total al menos de 1.25 centímetros (0.5 pulgadas), b) coser las capas juntas para formar un compuesto acolchado que bloquea el fuego o tela de tapicería, y c) incorporar compuesto acolchado que bloquea el fuego o tela de tapicería en el artículo. 7. Guata resistente al fuego gruesa y esponjosa, caracterizada porque comprende fibras y un aglutinante termoplástico, la guata que tiene una temperatura de comportamiento térmico (TPT) en grados Celsius representada por la ecuación TPT </= 380 - 0.326 x (gramaje total) en donde el gramaje se da en gramos por metro cuadrado. 8. Guata resistente al fuego gruesa y esponjosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende una fibra de celulosa que contiene ácido silícico. 9. Artículo caracterizado porque comprende la guata resistente al fuego gruesa y esponjosa de conformidad con la reivindicación 1 o reivindicación 7, como una capa que bloquea el fuego . 10. Método para bloquear el fuego con un artículo, caracterizado porque comprende los pasos de a) combinar una capa de una tela cutí o de tapicería, y una guata resistente al fuego gruesa y esponjosa, y opcionalmente una capa de respaldo en malla, la guata gruesa y esponjosa que comprende fibras y un aglutinante termoplástico, la guata que tiene una temperatura de comportamiento térmico (TPT) en grados Celsius representado por la ecuación TPT </= 380 - 0.326 x (gramaje total) en donde el gramaje se da en gramos por metro cuadrado, la guata que tiene un grosor total al menos de

1.25 centímetros (0.5 pulgadas), b) coser las capas juntas para formar una tela compuesta o tapicería acolchada bloqueada contra el fuego, y c) incorporar la tela compuesta o tapicería acolchada bloqueada contra el fuego en el artículo.