Огнестойкий вязаный материал - RU2744425C2

Чертежи

Описание

Область технического применения

Настоящее изобретение относится к огнестойкому вязаному материалу.

Предпосылки к созданию изобретения

Способ, который обычно приспосабливали к применениям, требовавшим замедления воспламенения, является таким, согласно которому вещество, обладающее способностью замедления воспламенения, замешивали в волокно на основе полиэфира, нейлона или целлюлозы на стадии, когда пряжа находится в состоянии сырья, или таким, согласно которому вещество, обладающее способностью замедления воспламенения, вводили в такое волокно после его изготовления.

Обычно используемыми замедлителями воспламенения являются вещества на основе галогенов или фосфора, но в последние годы замена веществ на основе фосфора на вещества на основе галогенов возрастала благодаря правилам охраны окружающей среды. Однако обычные вещества на основе галогенов превосходили вещества на основе фосфора по способности замедления воспламенения.

Перечень цитируемых документов

Патентная литература

В этом отношении существует способ придания более высокой способности замедления воспламенения, согласно которому полимер, обладающий высокой способностью замедления воспламенения, используют в композиции. Например, известны композиции, включающие: композицию из мета-арамида, являющегося полимером, замедляющим воспламенение, карбонизированного типа; полиэфира, обработанного замедлителем воспламенения, и модакрильного волокна (Патентный документ 1); композицию из мета-арамида и полифениленсульфида (ПФС) (Патентный документ 2); и композицию из огнестойкой пряжи и полиэфира, обработанного замедлителем воспламенения - (Патентный документ 3).

Патентная литература 1: JP 11-293542 A

Патентная литература 2: JP 01-272836 A

Патентная литература 3: JP 2005-334525 A

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема

Однако обычная способность к замедлению воспламенения основана на величинах LOI, указанных в Японских промышленных стандартах (JIS) и в стандартах, касающихся замедления воспламенения, указанных в Законе о пожарной охране, и является способностью, проявляемой в условиях, в которых источник воспламенения и время нагрева стандартизованы. Такая способность не рассматривается как достаточная для предотвращения распространения пламени в течение продолжительного периода времени воздействия пламени, например, реального огня. Для придания способности предотвращения распространения пламени в течение продолжительного периода времени требуется, чтобы материал, обладающий способностью к замедленному воспламенению, был достаточно толстым, или чтобы материал был соединен с негорючим неорганическим материалом, что соответственно создавало бы не только проблему, связанную с тем, что его структура значительно ухудшена и гибкость снижена, но также проблему, связанную с тем, что его работоспособность на изогнутой поверхности снижена.

Согласно способу, описанному в Патентной литературе 1, композиция обладает гибкостью и, кроме того, высокой величиной LOI, и очень высокой способностью к замедлению воспламенения, но мета-арамид быстро усаживается и затвердевает при повышении температуры. Таким образом, композиция создает локальную концентрацию напряжения, теряет способность к поддержанию текстильной формы и способность к блокированию пламени в течение продолжительного периода времени.

Кроме того, в Патентной литературе 2 раскрыто то, что формирование мета-арамида и ПФС в композиции, при использовании которой предполагается очень высокая химическая стойкость и высокая величина LOI, но эта оценка основана на форме пряжи, и в Литературе не описана текстильная форма, пригодная для блокирования пламени в течение продолжительного периода времени. Кроме того, текстильная форма, изготовленная для использования такой технологии без каких-либо изменений, не рассматривается как обладающая достаточной способностью блокирования пламени в течение продолжительного периода времени.

Кроме того, в Патентной литературе 3 раскрыт тканый материал из огнестойкой пряжи и замедляющего воспламенение полиэфира. Хотя материал обладает способностью замедления воспламенения благодаря наличию основы из замедляющего воспламенение полиэфира, продолжительный контакт с пламенем ведет к разрушению структуры материала, и соответственно материал теряет способность к блокированию пламени.

Настоящее изобретение создано с учетом проблемы, заключающейся в том, что такой обычный замедляющий воспламенение текстильный материал обладает такой способностью, а целью настоящего изобретения является создание огнестойкого вязаного материала, обладающего высокой огнестойкостью.

Решение проблемы

Для решения проблемы огнестойкий вязаный материал согласно настоящему изобретению имеет следующую структуру. Это означает, что огнестойкий вязаный материал имеет толщину 0,08 мм или более согласно способу, раскрытому в стандарте JIS L 1096-A (2010), и состоит из пряжи, где упомянутая пряжа содержит: неплавящееся волокно A, обладающее усадкой при высокой температуре, составляющей 3% или менее; и термопластичное волокно B, обладающее величиной LOI, составляющей 25 или более, согласно стандарту JIS K 7201-2 (2007), и обладающее температурой плавления, более низкой, чем температура воспламенения неплавящегося волокна A; где пряжа обладает разрывным удлинением, составляющим более 5%; и где в площади проекции раппорта огнестойкого вязаного материала, доля площади неплавящегося волокна A составляет 10% или более, а доля площади термопластичного волокна B составляет 5% или более.

Огнестойкий вязаный материал согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит волокно C, отличное от неплавящегося волокна A и термопластичного волокна B, где в площади проекции раппорта огнестойкого вязаного материала доля площади волокна C составляет 20% или менее.

Неплавящееся волокно A для огнестойкого вязаного материала согласно настоящему изобретению предпочтительно выбирают из группы, состоящей из волокна, замедляющего воспламенение, мета-арамидного волокна, стекловолокна и их смеси.

Термопластичное волокно B в огнестойком вязаном материале согласно настоящему изобретению предпочтительно является волокном, состоящим из полимера, выбираемого из группы, состоящей из: полифениленсульфида; жидкокристаллического полиэфира, замедляющего воспламенение; полиалкилентерефталата, замедляющего воспламенение; полиакрилонитрилбутадиенстирола, замедляющего воспламенение; полисульфона, замедляющего воспламенение; полиэфирэфиркетона; полиэфиркетонкетона; полиэфирсульфона; полиарилата; полифенилсульфона; полиэфиримида; полиамидимида и их смесей.

Действие изобретения

Огнестойкий вязаный материал согласно настоящему изобретению обладает упомянутой выше структурой и, таким образом, обладает высокой огнестойкостью.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан схематически стенд для испытаний на воспламеняемость для определения огнестойкости;

на фиг. 2 показана концептуальная иллюстрация раппорта переплетения материала с гладким переплетением и она представлена с целью пояснения понятий - площадь проекции раппорта вязаного материала и площадь проекции каждого волокна.

Порядок осуществления изобретения

Ниже подробно описано настоящее изобретение.

Усадка при высокой температуре

Под усадкой при высокой температуре здесь понимают величину, определяемую следующим образом. Волокно, использованное для формирования вязаного материала, выдерживали в стандартных условиях (20°C, относительная влажность - 65%) в течение 12 часов. Исходную длину L₀ волокна измеряли под натяжением, составлявшим 0,1 сН/дтекс. Затем волокно при отсутствии нагрузки выдерживали в сухой нагретой атмосфере при температуре 290°C в течение 30 мин, а затем в существенной степени охлаждали в стандартных условиях (20°C, относительная влажность - 65%). Длину L₁ волокна измеряли под натяжением 0,1 сН/дтекс. По показателям L₀ и L₁определяли усадку при высокой температуре по следующей формуле:

Усадка при высокой температуре=[(L₀ - L₁)/L₀] × 100 (%)

В огнестойком вязаном материале согласно настоящему изобретению неплавящееся волокно A обладает усадкой при высокой температуре, составляющей 3% или менее. При приближении пламени к материалу термопластичное волокно расплавляется под действием нагрева, и расплавленное термопластичное волокно растекается по поверхности неплавящегося волокна (структурного наполнителя) в виде тонкой пленки. Затем, по мере повышения температуры материала, оба типа волокон в конечном счете обугливаются. При усадке при высокой температуре неплавящегося волокна, превышающей 3%, области, близкие к части с высокой температурой, находящейся в контакте с пламенем, усаживаются более легко, и, кроме того, термическое напряжение, создающееся между частью с высокой температурой и частью с низкой температурой, не находящейся в контакте с пламенем, вызывает разрыв в материале более легко, и соответственно материал не может блокировать пламя в течение продолжительного периода времени. В этом отношении, предпочтительно, чтобы усадка при высокой температуре была бы более низкой, и чтобы разрывное удлинение пряжи, из которой сформирован вязаный материал, было более высоким, но, даже при отсутствии усадки, большое удлинение материала под воздействием нагрева может приводить к разрушению структуры вязаного материала и проникновению пламени в разрушенную часть. Соответственно, усадка при высокой температуре предпочтительно составляет 5% или более. Особенно предпочтительно усадка при высокой температуре составляет от 0% до 2%.

Величина LOI

Величина LOI - это минимальная объемная доля (в процентах) кислорода в газовой смеси азота и кислорода, требующаяся для поддержания горения материала. Более высокая величина LOI указывает на большую способность к замедлению воспламенения. Таким образом, величина LOI термопластичного волокна B в огнестойком вязаном материале согласно настоящему изобретению равна 25 или более согласно стандарту JIS K 7201-2 (2007). При величине LOI термопластичного волокна B менее 25, термопластичное волокно обладает тенденцией к тому, чтобы оно было более горючим, что делает его гашение более сложным, даже если источник пламени отделен, и невозможно предотвращение распространения пламени. Более высокая величина LOI является предпочтительной, но верхний предел величины LOI доступных в настоящее время материалов составляет около 65.

Температура воспламенения

Температура воспламенения - это самопроизвольная температура воспламенения, измеряемая согласно способу, основанному на стандарте JIS K 7193 (2010).

Температура плавления

Температура плавления - это величина, измеряемая согласно способу, основанному на стандарте JIS K 7121 (2012). Температура плавления относится к величинe максимальной температуры плавления, полученной при нагреве со скоростью 10°C/мин.

Разрывное удлинение пряжи

Разрывное удлинение пряжи относится к удлинению, измеряемому согласно способу, основанному на стандарте JIS L 1095 (2010). Более конкретно, разрывное удлинение - это удлинение, при котором пряжа рвется при осуществлении испытания на растяжение, при котором прикладывают первоначальное натяжение, составляющее 0,2 сН/дтекс, и при котором условия испытаний включают использование образца длиной 200 мм между зажимами и скорость растяжения составляет 100% нагрузки/мин. Испытания осуществляют 50 раз, и за разрывное удлинение принимают среднюю величину, исключая образцы, разрыв которых произошел около зажима.

Пряжа, из которой сформирован огнестойкий вязаный материал согласно настоящему изобретению, обладает разрывным удлинением, составляющим 5% или более. Если разрывное удлинение пряжи составляет менее 5%, то вязаный материал обладает тенденцией к разрыву под воздействием термического напряжения, создающегося между частью с высокой температурой, находящейся в контакте с пламенем, и частью с низкой температурой, не находящейся в контакте с пламенем, в результате чего материал не способен блокировать пламя в течение продолжительного периода времени, и его невозможно обрабатывать под натяжением.

Неплавящееся волокно A

Неплавящееся волокно A здесь относится к волокну, которое, при подвергании его воздействию пламени, не расплавляется до жидкого состояния, а сохраняет форму волокна. Неплавящиеся волокна предпочтительно не разжижаются и не загораются при температуре 700°C, более предпочтительно - не разжижаются и не загораются при температуре 800°C или более. Примерами неплавящихся волокон, обладающих упомянутой выше усадкой при высокой температуре в диапазоне, указанном здесь, включают огнестойкие волокна, мета-арамидные волокна и стекловолокна. Огнестойкие волокна являются волокнами, изготавливаемыми с применением огнестойкой обработки к сырьевому волокну, выбираемому из: акрилонитрильных волокон, графитизированных пековых волокон, целлюлозных волокон, фенольных волокон и т.п. Неплавящиеся волокна могут быть одного типа или сочетанием из двух или более типов. Из приведенных выше в качестве примеров волокон, более предпочтительными являются огнестойкие волокна, которые обладают более низкой усадкой при высокой температуре и карбонизированию которых способствуют посредством изоляции от кислорода с помощью пленки, образующейся в результате контакта упомянутых ниже термопластичных волокон B с пламенем, таким образом, дополнительно повышая теплостойкость волокна при высокой температуре. Из различных типов огнестойких волокон, огнестойкие пряжи, изготовленные из полиакрилонитрильного волокна, являются более предпочтительными, так как они обладают небольшой удельной массой, гибкостью и очень высокой способностью к замедлению воспламенения. Огнестойкие волокна на основе акрилонитрила могут быть изготовлены посредством нагрева и окисления акриловых волокон в качестве предшественника в воздухе при высокой температуре. Примеры доступных на рынке огнестойких волокон на основе акрилонитрила включают огнестойкие волокна ʺPYRONʺ (зарегистрированная торговая марка), изготавливаемые компанией Zoltek Corp., которые использовали в Примерах и Сравнительных примерах, описанных ниже; и волокна ʺPyromexʺ (зарегистрированная торговая марка), изготавливаемые компанией Toho Tenax Co., Ltd. Вообще, мета-арамидные волокна обладают высокой усадкой при высокой температуре и не соответствуют требованиям по усадке при высокой температуре, указанным здесь. Однако мета-арамидные волокна могут быть изготовлены пригодным образом посредством обработки, способствующей уменьшению усадки при высокой температуре, чтобы они попадали в диапазон, указанный здесь. Кроме того, стекловолокно обычно обладает небольшим разрывным удлинением и не удовлетворяет требованиям, касающимся диапазона разрывного удлинения, указанного в настоящем документе, но может быть предпочтительно использовано в качестве штапельной пряжи или стекловолокна, соединенного с другим материалом, таким образом используемым в качестве переплетающего материала для формирования пряжи, и изготовленного таким образом, чтобы пряжа обладала разрывным удлинением согласно настоящему изобретению.

Кроме того, неплавящиеся волокна, предпочтительно используемые согласно настоящему изобретению, используют отдельно или согласно способу, по которому неплавящееся волокно соединяют с другим материалом, и волокна могут быть либо в виде элементарных нитей, либо в виде штапеля. Волокно в виде штапеля, подлежащее использованию в прядении, предпочтительно имеет длину в диапазоне от 30 мм до 60 мм, более предпочтительно - в диапазоне от 38 мм до 51 мм. При длине волокна в диапазоне от 38 мм до 51 мм обеспечивается возможность формирования из волокна штапельной пряжи при использовании обычного процесса прядения и облегчается процесс смешивания волокна с другим материалом. Кроме того, толщина одиночного неплавящегося волокна не ограничена определенной величиной, и тонина одиночного волокна предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 дтекс до 10,0 дтекс, в свете возможностей процесса прядения.

Термопластичное волокно B

Термопластичное волокно B, используемое согласно настоящему изобретению, обладает величиной LOI, составляющей 25 или более, как было упомянуто выше, и обладает температурой плавления, более низкой, чем температура воспламенения неплавящегося волокна A. Если величина LOI термопластичного волокна B составляет менее 25, то термопластичное волокно B не может сдерживать воспламенение в воздухе, и осложняет карбонизирование полимера. При использовании термопластичного волокна B, обладающего температурой плавления, равной или более высокой, чем температура воспламенения неплавящегося волокна A, происходит улетучивание расплавленного полимера до формирования пленки на поверхности неплавящихся волокон A и между волокнами, и нельзя ожидать проявления огнестойкости. Температура плавления термопластичного волокна B предпочтительно составляет не менее 200°C, более предпочтительно - не менее 300°C, и является более низкой, чем температура воспламенения неплавящегося волокна A. Конкретные примеры включают волокно, состоящее из термопластичного полимера, выбираемого из группы, состоящей из: полифениленсульфида, замедляющего воспламенение; жидкокристаллического полиэфира, замедляющего воспламенение; полиалкилентерефталата, замедляющего воспламенение; полиакрилонитрилбутадиенстирола, замедляющего воспламенение; полисульфона; полиэфирэфиркетона; полиэфиркетонкетона; полиэфирсульфона; полиарилата; полифенилсульфона; полиэфиримида; полиамидимида и их смесей. Термопластичные волокна могут быть одного типа или сочетанием из двух или более типов. Из упомянутых выше волокон, полифениленсульфидные волокна (ниже также называемые ПФС-волокнами) являются наиболее предпочтительными, в свете их высокой величины LOI, диапазона температуры плавления и легкой доступности. Кроме того, даже если полимер не обладает величиной LOI, находящейся в диапазоне, указанном в настоящем описании, полимер может быть использован предпочтительным образом, если он обработан замедлителем воспламенения, чтобы, таким образом, обеспечивалась величина LOI, полученная после обработки, в диапазоне, указанном в настоящем описании. Замедлитель воспламенения не ограничен применением определенного вещества, и предпочтительно является замедлителем воспламенения на основе фосфора или на основе серы, который представляет собой механизм, создающий фосфорную кислоту или серную кислоту при термическом разложении и обезвоживании/ карбонизации полимера базового материала.

Кроме того, упомянутый выше термопластичный полимер в виде термопластичного волокна B, используемого согласно настоящему изобретению, применяется отдельно или согласно способу, по которому термопластичный полимер соединен с другим материалом, и термопластичное волокно может быть либо в виде элементарной нити, либо в виде штапеля. Волокно в виде штапеля, подлежащее использованию в прядении, предпочтительно имеет длину в диапазоне от 30 мм до 60 мм, более предпочтительно - в диапазоне от 38 мм до 51 мм. При длине волокна в диапазоне от 38 мм до 51 мм обеспечивается возможность формирования из него штапельной пряжи с использованием обычного процесса прядения и облегчается процесс смешивания волокна с другим материалом. Кроме того, тонина одиночного неплавящегося волокна не ограничена определенной величиной, и тонина одиночного волокна предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 дтекс до 10,0 дтекс, в свете возможностей процесса прядения.

Общая тонина волокна, используемого в виде элементарных нитей, и номер штапельной пряжи, получаемой из волокна, не ограничены определенными величинами в пределах, пока эти величины удовлетворяют диапазонам, указанным в настоящем описании, и могут быть соответствующим образом выбраны, принимая в рассмотрение требуемые толщины.

ПФС волокна, предпочтительные согласно настоящему изобретению, являются синтетическими волокнами, изготавливаемыми из полимера, содержащего структурные группы согласно формуле -(C₆H₄-S)- в качестве основных структурных групп. Репрезентативные примеры ПФС полимеров включают: полифениленсульфид, полифениленсульфидсульфон, полифениленсульфидкетон, статистичес-кие сополимеры и их блок-coполимеры, их смеси и т.п. Особенно предпочтительным и востребованным ПФС полимером является полифениленсульфид, содержащий предпочтительно 90 мол.% или более p-фенилен групп по формуле -(C₆H₄-S)- в качестве основных структурных групп. Что касается состава, то требуемый полифениленсульфид содержит 80 мас.% или более, предпочтительно - 90 мас.% или более p-фенилен групп.

Кроме того, ПФС волокно, предпочтительно используемое согласно настоящему изобретению, которое используют отдельно или согласно способу, по которому ПФС волокно соединяют с другим материалом, и волокна могут быть либо в виде элементарных нитей, либо в виде штапеля. Волокна в виде штапеля, подлежащие использованию для прядения, предпочтительно имеют длину в диапазоне от 30 мм до 60 мм, более предпочтительно - в диапазоне от 38 мм до 51 мм. При длине волокна в диапазоне от 38 мм до 51 мм обеспечивается возможность формирования из него штапельной пряжи с использованием обычного процесса прядения и облегчается процесс смешивания волокна с другим материалом. Кроме того, тонина одиночного ПФС волокна не ограничена определенной величиной, и тонина одиночного волокна предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 дтекс до 10,0 дтекс, в свете возможностей процесса прядения.

ПФС волокна, используемые согласно настоящему изобретению, предпочтительно изготавливают посредством плавления полимера, содержащего фениленсульфидные структурные группы, при температуре, равной или более высокой, чем температура плавления полимера, и формования из расплавленного полимера волокна посредством его пропуска через фильеру. Штапельные волокна являются невытянутыми ПФС волокнами, которые еще не были подвергнуты процессу вытяжки. Большая часть невытянутых ПФС волокон обладает аморфной структурой и высоким разрывным удлинением. С другой стороны, такие невытянутые волокна обладают недостатком, заключающимся в малой стабильности размеров при нагреве. Для преодоления этого недостатка штапельные волокна подвергают вытяжке в нагретом состоянии, при которой происходит ориентация структуры волокон и повышается прочность и стабильность размеров волокон в нагретом состоянии. Такая вытянутая пряжа различных типов доступна для приобретения на рынке. Доступные для приобретения на рынке вытянутые ПФС волокна включают, например, ʺTORCONʺ (зарегистрированная торговая марка) (от компании Toray Industries, Inc.) и ʺPROCONʺ (зарегистрированная торговая марка) (от компании Toyobo Co., Ltd.).

Согласно настоящему изобретению невытянутое ПФС волокно можно использовать в сочетании с вытянутой пряжей в той мере, при которой удовлетворяются диапазоны согласно настоящему изобретению. Нет нужды говорить, что вместо ПФС волокон, можно использовать в сочетании другие типы вытянутой и невытянутой пряжи, которые удовлетворяют требованиям, раскрытым в настоящем описании.

Волокно C, отличное от неплавящегося волокна A и термопластичного волокна B

Волокно C может быть добавлено в материал в дополнение к неплавящемуся волокну A и термопластичному волокну B, для придания определенных характеристик. Например, можно использовать винилоновое волокно, полиэфирное волокно, отличное от термопластичного волокна B, нейлоновое волокно и т.п., для повышения гигроскопичности и водопоглощения вязаного материала. Кроме того, волокно спандекс можно использовать для придания растяжимости. Примеры волокон спандекс включают ʺLYCRAʺ (зарегистрированная торговая марка) от компании Toray Opelontex Co., Ltd.; ʺROICAʺ (зарегистрированная торговая марка) от компании Asahi Kasei Corp.; ʺCREORAʺ (зарегистрированная торговая марка) от компании Hyosung Corp.; и т.п. Количество волокна C не ограничено определенной величиной до тех пор, пока преимущества настоящего изобретения не начнут снижаться, и доля площади, занимаемой волокном C, отличным от неплавящегося волокна A и термопластичного волокна B, предпочтительно составляет 20% или менее, более предпочтительно - 10% или менее, в площади проекции раппорта вязания огнестойкого вязаного материала.

Вязаный материал согласно настоящему изобретению имеет толщину 0,08 мм или более, измеренную по способу на основании стандарта JIS L 1096 (2010). Вязаный материал предпочтительно имеет толщину 0,3 мм или более. Вязаный материал толщиной менее 0,08 мм не может обладать достаточной огнестойкостью.

Плотность вязаного материала согласно настоящему изобретению не ограничена определенной величиной, и ее соответствующим образом выбирают согласно требованиям стабильности формы, растяжимости и необходимой огнестойкости.

Нить, используемая для изготовления вязаного материала согласно настоящему изобретению, может быть либо штапельной пряжей, либо комплексной нитью.

В случае использования штапельной пряжи неплавящееся волокно A и термопластичное волокно B можно использовать (каждое) в виде штапельной пряжи, или неплавящееся волокно A и термопластичное волокно B можно смешивать и получать штапельную пряжу с предварительно определенным соотношением составляющих в диапазоне согласно настоящему изобретению. Для получения достаточного перемешивания компонентов волокна, количество гофр волокна предпочтительно должно составлять 7 гофр/2,54 см или более, но при слишком большом количестве гофр уменьшается возможность осуществления процесса, в ходе которого изготавливают ленты, используя чесальную машину, и соответственно количество гофр предпочтительно должно быть менее 30 гофр/2,54 см. В процессах смешивания-прядения неплавящееся волокно A и термопластичное волокно B, используемые (оба) в виде короткого волокна, имеющего одинаковую длину, предполагается получение более равномерной штапельной пряжи и, следовательно, более предпочтительной. При этом длина не должна быть точно одинаковой, и может иметь место разница, составляющая около ±5% от длины неплавящегося волокна A. С этой точки зрения, длина неплавящегося волокна и длина плавящегося волокна предпочтительно должны быть в диапазоне от 30 мм до 60 мм, более предпочтительно - в диапазоне от 38 мм до 51 мм. Смешанную штапельную пряжу получают, например, посредством осуществления процессов, в которых компоненты волокна смешивают равномерно, используя рыхлительное устройство, а затем изготавливают ленты, используя чесальную машину, и ленты вытягивают, используя ленточную машину и осуществляя предпрядение и прядение. Множество компонентов полученной штапельной пряжи может быть скручено.

В случае, когда используют комплексную нить, можно использовать пряжу с ложной круткой из каждого волокна: из неплавящегося волокна A и термопластичного волокна B или композиции из неплавящегося волокна A и термопластичного волокна B, где композиция изготовлена с использованием способа, при котором, например, элементарные нити соединяют, используя сжатый воздух или получают композицию с ложной круткой.

Вязаный материал согласно настоящему изобретению вяжут с использованием штапельной пряжи или комплексной нити, полученной, как упомянуто выше, и с использованием плосковязальной машины, например, плосковязальной машины, котонной вязальной машины, кругловязальной машины, компьютерной жаккардовой вязальной машины, чулочновязальной машины, цилиндровой вязальной машины или основовязальной машины, например, основовязальной машины, трикотажной Рашель-машины, плосковязальной машины Миланез. Вязальная машина может содержать вытяжной прибор для подачи пряжи для введения нити «спандекс». Структуру вязаного материала можно выбирать согласно строению и дизайну; примерами уточновязаного материала являются: гладкий трикотаж, ластичный трикотаж, полуфанговый трикотаж, прессовый трикотаж, платировочный трикотаж, ажурный трикотаж и производные от указанных структур; а примерами основовязаных материалов являются материалы с переплетениями: single-Denbigh, single-Vandyke, фасонная строчка, «Берлин», Double-Denbigh, атлас, фасонное, полутрико, сатиновое, «акулья кожа» и производными от указанных переплетений.

Соотношение площадей

Пряжа для формирования вязаного материала и структура вязаного материала таковы, что в площади проекции раппорта вязаного материала, доля площади, занимаемой неплавящимся волокном A, составляет 10% или более, а доля площади, занимаемой термопластичным волокном B, составляет 5% или более. Неплавящееся волокно A доля площади, занимаемая которым, составляет менее 10%, обеспечивает в результате недостаточное действие в качестве структурного наполнителя. Неплавящееся волокно A предпочтительно занимает площадь, составляющую 15% или более. Термопластичное волокно B, занимающее площадь, составляющую менее 5%, не обеспечивает возможность того, чтобы термопластичное волокно в существенной степени растекалось в виде пленки между неплавящимися волокнами, служащими в качестве структурного наполнителя. Термопластичное волокно B предпочтительно занимает площадь, составляющую 10% или более.

Ниже описан способ вычисления долей занимаемой площади.

При этом за раппорт вязаного материала принимается минимальная повторяющаяся часть, образующая вязаный материал. Принимая, что номер хлопчатобумажной пряжи, из которой сформирован вязаный материал, составляет N_e, и что поперечное сечение пряжи является круглым, диаметр D (см) пряжи можно вычислить, используя следующее уравнение, если пряжа обладает плотностью ρ (г/см³). Плотность ρ волокна измеряли по способу, основанному на стандарте ASTM D4018-11 (ASTM - Американское общество по испытанию материалов - Прим. перевод.).

D=0,08673/{(N_e × ρ)^1/2},

Здесь, в случае, когда пряжа, из которой сформирован вязаный материал, является композицией из двух видов волокон: волокна α и волокна β, плотность ρ´ пряжи вычисляют, используя следующее уравнение, принимая, что соответствующие плотности волокон равны ρ_α и ρ_β и что соответствующие массовые соотношения в смеси составляют Wt_α и Wt_β.

ρ´=(ρ_α × Wt_α)+(ρ_β × Wt_β)

где Wt_α+Wt_β=1.

Например, на фиг. 2 представлен гладкий вязаный материал. Фиг. 2 является концептуальной иллюстрацией раппорта гладкого вязаного материала, и он изображен с целью пояснения понятия площади проекции раппорта вязаного материала и площади проекции каждого волокна. Принимая, что плотность петель в поперечном направлении - W (количество петельных столбиков на дюйм - ПС/дюйм (2,54 см)) и что плотность петель в продольном направлении - C (количество петельных рядов на дюйм - ПР/дюйм (2,54 см)) соответственно, общее количество петель на 1 кв. дюйм составляет (W × C).

Принимая, что поперечное сечение пряжи, из которой сформирован вязаный материал, является круглым и что пряжа в вязаном материале не деформирована, проекция диаметра пряжи, из которой сформирован вязаный материал, равен D. Принимая, что диаметр пряжи равен D, площадь S пряжи в раппорте вязаного материала вычисляют, используя следующее уравнение:

S={(D × L - 4 × D²) × W} × C,

где L (см) - длина петли 23, которая является длиной пряжи в одной петле. L вычисляют, используя следующее уравнение, основанное на роспуске ʺnʺ петель при произвольной длине петли вязаного материала, и длине распущенной пряжи ʺlʺ под натяжением 0,1 сН/дтекс.

L=(l/n)

Пряжа, из которой сформирован вязаный материал, состоит из двух видов волокон: волокна α и волокна β, и соответствующие массовые соотношения в смеси составляют Wt_α и Wt_β. Соответственно, объемы V_α и V_β волокна α и волокна β, соответственно содержащиеся в пряже, из которой сформирован вязаный материал, удовлетворяют следующему соотношению:

(ρ_α × V_α): (ρ_β × V_β)=Wt_α: Wt_β

Это значит, что:

(V_α/V_β)=(ρ_β × Wt_α)/(ρ_α × Wt_β)

Здесь, независимо от того, какова форма, в которой два вида волокон соединены, термопластичное волокно B огнестойкого вязаного материала согласно настоящему изобретению может быть введено в контакт с пламенем, расплавится и покрыть поверхность вязаного материала. Соответственно, согласно настоящему изобретению, соотношение площадей (S_α/S_β), занимаемых соответствующими волокнами на поверхности пряжи, из которой сформирован вязаный материал, рассматривается как равное объемным соотношениям (V_α/V_β) соответствующих волокон, и площадь проекции каждого волокна может быть вычислена посредством умножения площади проекции пряжи, из которой сформирован вязаный материал, на долю площади, занимаемой волокном.

Так как S - площадь проекции пряжи на квадратный дюйм (2,54 см²), то долю площади P_α, занимаемой волокном α, и долю площади P_β, занимаемой волокном β, (каждую) вычисляют, используя следующие уравнения:

P_α (%)={S_α/(2,54 × 2,54)} × 100

P_β (%)={S_β/(2,54 × 2,54)} × 100

Также в случае, когда пряжа, из которой сформирован вязаный материал, содержит три или более видов волокон, вычисления могут быть выполнены с учетом массовых соотношений при смешивании соответствующих волокон, применяя те же процедуры, которые были упомянуты выше. Вычисления могут быть также выполнены в отношении других структур вязаного материала согласно упомянутой выше концепции. В случае изготовления многослойного вязаного материала, например, двухслойного вязаного материала, площадь проекции лицевой стороны, подверженной воздействию пламени, используют для вычислений.

После вязания вязаный материал подвергают промывке обычным способом, а затем он может быть подвергнут термофиксации до предварительно определенной ширины и плотности с использованием ширильной рамы, или его можно использовать в качестве сурового материала. Температура фиксации предпочтительно является температурой, при которой достигается подавление усадки при высокой температуре, и она предпочтительно составляет от 160°C до 240°C, более предпочтительно - от 190°C до 230°C.

Во время осуществления термофиксации или в ходе другого процесса после термофиксации, может быть осуществлена обработка полимера для повышения стойкости к истиранию структуры в такой степени, при которой характеристики согласно настоящему изобретению не ухудшаются. Обработка полимера может быть выбрана, в зависимости от вида полимера, подлежащего использованию, из следующих видов: способ плюсования при сушке и термофиксации, при котором вязаный материал окунают в емкость с полимером, затем отжимают, используя плюсовку, сушат и обеспечивают возможность того, чтобы он содержал приклеившийся к нему полимер; или способ плюсования и пропаривания, при котором обеспечивают возможность реагирования и приклеивания полимера к материалу в паровой емкости.

Полученный таким образом огнестойкий вязаный материал согласно настоящему изобретению обладает очень высокой огнестойкостью и очень высокой способностью к <препятствованию> распространения пламени, и соответственно его пригодным образом используют в качестве материалов для защитной одежды, покрытия стен, полов, потолков и т.п., где требуется замедление воспламенения, и, в частности, его можно соответствующим образом использовать для защитной одежды для пожарных и в качестве материалов для покрытий для предотвращения распространения пламени в уретановых листовых материалах в автомобилях, самолетах и т.п., и соответствующим образом использовать для предотвращения распространения пламени в постельных матрацах.

ПРИМЕРЫ

Настоящее изобретение ниже описано более конкретно со ссылками на примеры. Но настоящее изобретение не ограничено этими примерами. Возможны различные варианты осуществления и модификации в объеме технического применения изобретения. Различные свойства, оцениваемые в примерах, определяли следующими способами.

Определение массы

Массу единицы площади измеряли согласно стандарту JIS L 1096 (2010) и выражали в г/м².

Определениетолщины

Толщину измеряли согласно стандарту JIS L 1096 (2010).

Определениевеличины LOI

Величину LOI определяли согласно стандарту JIS K 7201-2 (2007).

Определение огнестойкости

Огнестойкость оценивали посредством подвергания образца воздействию пламени модифицированным способом, основанным на методике A-1 (методике с использованием микрогорелки, направленной под углом 45°) согласно стандарту JIS L 1091 (Методика испытаний по определению воспламеняемости текстильных материалов, 1999). Как показано на фиг. 1, микрогорелку 1 с пламенем длиной L (45 мм) располагали вертикально, затем образец 2 располагали под углом 45° относительно горизонтальной плоскости, и горючий объект 4 устанавливали над образцом 2, используя проставки 3 толщиной th (2 мм), введенные между образцом и горючим объектом. Образец подвергали воздействию пламени для оценки огнестойкости. В качестве горючего объекта 4 использовали качественную фильтровальную бумагу, сорт 2 (1002), доступную для приобретения от компании GE Healthcare Japan Corp. До использования горючий объект 4 выдерживали в стандартных условиях в течение 24 часов для обеспечения равномерного содержания влаги по всему объекту. При оценке время от зажигания микрогорелки 1 до достижения пламенем горючего объекта 4 измеряли в секундах. В этом отношении, образец, при использовании которого горючий объект 4 загорался через три минуты после вступления образца в контакт с пламенем, рассматривался как «не обладающий огнестойкостью» и неприемлемый. Образец, при использовании которого не происходило возгорание горючего объекта 4 даже после того, как образец подвергался воздействию пламени в течение трех минут или более, рассматривался как «обладающий огнестойкостью». Чем больше время огнестойкости, тем образец лучше. Время от 3 мин. или более до 20 мин или менее рассматривали как хорошее, а время от 20 мин или более рассматривали как очень хорошее.

Ниже описаны термины, употребляемые в следующих Примерах и Сравнительных примерах.

Вытянутая пряжа из ПФС волокна

Волокно «TORCON» (зарегистрированная торговая марка), (каталожный номер S371) (изготавливается компанией Toray Industries, Inc.), обладавшее тониной единичного волокна 2,2 дтекс (диаметр 14 мкм) и штапельной длиной 51 мм, использовали в качестве вытянутого ПФС волокна. Это ПФС волокно обладало величиной LOI, составлявшей 34, и температурой плавления 284°C.

Вытянутая пряжа из полиэфирного волокна

Волокно «TETORON» (зарегистрированная торговая марка), (каталожный номер T9615) (изготавливается компанией Toray Industries, Inc.), представлявшее волокно из полиэтилентерефталата, обладавшее тониной единичного волокна 2,2 дтекс (диаметр 14 мкм) и штапельной длиной 51 мм, использовали в качестве вытянутого полиэфирного волокна. Это полиэфирное волокно обладало величиной LOI, составлявшей 22, и температурой плавления 256°C.

Огнестойкая пряжа

Использовали огнестойкое волокно тониной 1,7 дтекс, изготовленное из «PYRON» (зарегистрированная торговая марка) компанией Zoltek Corp., со штапельной длиной 51 мм. Волокно «PYRON» (зарегистрированная торговая марка) обладало усадкой при высокой температуре, составлявшей 1,6%. При нагреве волокна согласно способу на основании стандарта JIS K 7193 (2010), не наблюдалось его воспламенение при температуре 800°C, и температура воспламенения составляла 800°C или более.

Пример 1

Прядение

Вытянутую пряжу из ПФС волокна и огнестойкую пряжу смешивали, используя рыхлительное устройство, затем дополнительно смешивали, используя смешивающую и трепальную машину, а затем изготавливали ленту на чесальной машине. Полученная лента обладала линейной плотностью 20,74 г/5,46 м=0,038 дтекс. Затем ленту вытягивали, используя ленточную машину, настроенную на восьмикратную общую вытяжку, и изготавливали ленту линейной плотностью 18,14 г/5,46 м=0,033 дтекс. Затем ленту скручивали до 0,55 кр./2,54 см, используя ровничную машину и 7,9-кратную вытяжку для получения тонкой ровницы линейной плотностью 14,90 г/5,46 м=0,0273 дтекс. Затем ровницу скручивали до 16,4 кр./2,54 см, используя тонкую прядильную машину, производя 32-кратную общую вытяжку и скручивая для получения штапельной пряжи с хлопчатобумажным номером N 40. Полученной штапельной пряже придавали конечную крутку до 64,7 кр./2,54 см, используя крутильную машину для получения пряжи N 30 в два сложения. Массовое соотношение при смешивании вытянутой пряжи из ПФС волокна с огнестойкой пряжей в штапельной пряже составляло 60:40. Штапельная пряжа обладала разрывной прочностью 2,2 сН/дтекс и разрывным удлинением 20%.

Вязание

Полученную штапельную пряжу перерабатывали на кругловязальной машине, используя язычковые иглы 20G и вырабатывая гладкий вязаный материал. Количество петельных столбиков (ПС) в полученном вязаном материале составляло 29 ПС/дюйм (2,54 см); количество петельных рядов (ПР) в полученном вязаном материале составляло 28 ПР/дюйм (2,54 см); длина петли составляла 0,39 см/1 петля.

Промывка и термофиксация

Вязаный материал с гладким переплетением промывали в теплой воде (80°C), содержавшей поверхностно-активное вещество, в течение 20 мин., затем сушили, используя сушильно-ширильную машину, при 130°C, и дополнительно термофиксировали, используя сушильно-ширильную машину, при 230°C. После термофиксации плотность вязаного материала составляла 31 ПС/дюйм (2,54 см) и 30 ПР/дюйм (2,54 см). Вязаный материал имел толщину 0,312 мм. Согласно измерениям прочности и удлинения распущенной пряжи ее разрывная прочность составляла 2,0 сН/дтекс, а разрывное удлинение - 18%.

Определение огнестойкости

При определении огнестойкости вязаного материала, полученного в этом примере, нераспространение пламени на горючий объект наблюдали в течение 30 мин, когда его подвергали воздействию пламени, что указывало на достаточную огнестойкость вязаного материала.

Пример 2

Вязаный материал, обладавший плотностью 21 ПС /дюйм (2,54 см) и 20 ПР/дюйм (2,54 см) получали посредством вязания штапельной пряжи, описанной в Примере 1, с плотностью 20 ПС/дюйм (2,54 см) и 20 ПР/дюйм (2,54 см), и осуществления промывки и термофиксации при тех же условиях, что и в Примере 1. Вязаный материал имел толщину 0,290 мм. Согласно измерениям прочности и удлинения распущенной пряжи ее разрывная прочность составляла 2,1 сН/дтекс, а разрывное удлинение - 17%.

При определении огнестойкости вязаного материала, полученного в этом примере, нераспространение пламени на горючий объект наблюдали в течение 15 мин., когда его подвергали воздействию пламени, что указывало на достаточную огнестойкость вязаного материала.

Пример 3

Этот Пример выполняли при тех же условиях, что и в Примере 1, за исключением того, что соотношение при смешивании ПФС волокна с огнестойкой пряжей в штапельной пряже составляло 20:80. Полученная штапельная пряжа обладала разрывной прочностью 2,3 сН/дтекс и разрывным удлинением 19%. После промывки и термофиксации плотность вязаного материала составляла 31 ПС/дюйм (2,54 см) и 30 ПР/дюйм (2,54 см). Вязаный материал имел толщину 0,324 мм. Согласно измерениям прочности и удлинения распущенной пряжи ее разрывная прочность составляла 2,0 сН/дтекс, а разрывное удлинение - 16%. При определении огнестойкости вязаного материала, полученного в этом примере, нераспространение пламени на горючий объект наблюдали в течение 15 мин., когда его подвергали воздействию пламени, что указывало на достаточную огнестойкость вязаного материала.

Пример 4

Этот Пример выполняли при тех же условиях, что и в Примере 1, за исключением того, что при смешивании ПФС волокна с огнестойкой пряжей в штапельной пряже составляло 80:20. Полученная штапельная пряжа обладала разрывной прочностью 2,2 сН/дтекс и разрывным удлинением 15%. После промывки и термофиксации плотность вязаного материала составляла 31 ПС/дюйм (2,54 см) и 30 ПР/дюйм (2,54 см). Вязаный материал имел толщину 0,310 мм. Согласно измерениям прочности и удлинения распущенной пряжи ее разрывная прочность составляла 1,7 сН/дтекс, а разрывное удлинение - 16%. При определении огнестойкости вязаного материала, полученного в этом примере, нераспространение пламени на горючий объект наблюдали в течение 30 мин, когда его подвергали воздействию пламени, что указывало на достаточную огнестойкость вязаного материала.

Пример 5

Этот Пример выполняли при тех же условиях, что и в Примере 1, за исключением того, что в дополнение к ПФС волокну и огнестойкой пряже, примешивали в штапельную пряжу вытянутую пряжу из полиэфирного волокна, и того, что соотношение при смешивании составляло: 50:30:20. Полученная штапельная пряжа обладала разрывной прочностью 2,3 сН/дтекс и разрывным удлинением 20%. После промывки и термофиксации плотность вязаного материала составляла 31 ПС/дюйм (2,54 см) и 31 ПР/дюйм (2,54 см). Вязаный материал имел толщину 0,321 мм. Согласно измерениям прочности и удлинения распущенной пряжи ее разрывная прочность составляла 2,2 сН/дтекс, а разрывное удлинение - 18%. При определении огнестойкости вязаного материала, полученного в этом примере, нераспространение пламени на горючий объект наблюдали в течение 25 мин., когда его подвергали воздействию пламени, что указывало на достаточную огнестойкость вязаного материала.

Пример 6

Посредством использования той же штапельной пряжи, что и в Примере 1, и дополнительного введения нити спандекс ʺLycraʺ (зарегистрированная торговая марка) артикула T-178C, обладавшей линейной плотностью 30 денье (33,3 дтекс) при растяжении 3,5; вязаный материал обладал общим соотношением смешанных компонентов: ПФС - 55; огнестойкая пряжа - 35; нить спандекс - 10. Плотность вязаного материала после термофиксации составляла 34 ПС/дюйм (2,54 см) и 33 ПР/дюйм (2,54 см). Кроме того, вязаный материал имел толщину 0,412 мм. Согласно измерениям прочности и удлинения распущенной пряжи ее разрывная прочность составляла 1,7 сН/дтекс, а разрывное удлинение - 15%. При определении огнестойкости вязаного материала, полученного в этом примере, нераспространение пламени на горючий объект наблюдали в течение 20 мин, когда его подвергали воздействию пламени, что указывало на достаточную огнестойкость вязаного материала.

Сравнительный пример 1

Вязаный материал, обладавший плотностью: 21 ПС/дюйм (2,54 см) и 20 ПР/дюйм (2,54 см), получали посредством вязания штапельной пряжи, описанной в Примере 3, с плотностью: 20 ПС/дюйм (2,54 см) и 19 ПР/дюйм (2,54 см), а затем промывали при тех же условиях, что и в Примере 1, и далее термофиксировали при 230°C. Вязаный материал имел толщину 0,287 мм. Согласно измерениям прочности и удлинения распущенной пряжи ее разрывная прочность составляла 2,1 сН/дтекс, а разрывное удлинение - 17%. При оценке огнестойкости этого вязаного материала было определено, что доля площади, занимаемой огнестойкой пряжей, была слишком небольшой, ПФС волокна было недостаточно для образования покрытия между огнестойкими волокнами, и пламя проникало в материал через 2 мин. после контакта с материалом, и горючий объект загорался.

Сравнительный пример 2

Вязаный материал, обладавший плотностью: 18 ПС/дюйм (2,54 см) и 17 ПР/дюйм (2,54 см), получали посредством вязания штапельной пряжи, описанной в Примере 4, с плотностью: 19 ПС/дюйм (2,54 см) и 18 ПР/дюйм (2,54 см), а затем промывали при тех же условиях, что и в Примере 1, и далее термофиксировали при 230°C. Вязаный материал имел толщину 0,291 мм. Согласно измерениям прочности и удлинения распущенной пряжи ее разрывная прочность составляла 1,8 сН/дтекс, а разрывное удлинение - 17%. При оценке огнестойкости этого вязаного материала было определено, что доля площади, занимаемой ПФС волокном, была слишком небольшой, ПФС волокна было недостаточно для образования покрытия между огнестойкими волокнами, и пламя проникало в материал. Из-за контакта с пламенем толщина огнестойкой пряжи постепенно уменьшалась, и горючий объект загорался через 1,5 мин после контакта с пламенем.

Сравнительный пример 3

Этот Пример выполняли при тех же условиях, что и Пример 1, за исключением того, что в дополнение к ПФС волокну и огнестойкой пряже, вытянутую пряжу из полиэфирного волокна подмешивали к штапельной пряже, и того, что соотношение при смешивании составляло: 10:10:80. Полученная штапельная пряжа обладала разрывной прочностью 2,2 сН/дтекс и разрывным удлинением 21%. После промывки и термофиксации плотность вязаного материала составляла: 31 ПС/дюйм (2,54 см) и 31 ПР/дюйм (2,54 см). Вязаный материал имел толщину 0,319 мм. Согласно измерениям прочности и удлинения распущенной пряжи ее разрывная прочность составляла 2,1 сН/дтекс, а разрывное удлинение - 18%. При оценке огнестойкости этого вязаного материала было определено, что доля площади, занимаемой огнестойкой пряжей была слишком небольшой, и соответственно вязаный материал в значительной степени усаживался при введении его в контакт с пламенем. Кроме того, ПФС волокна было недостаточно для образования покрытия между огнестойкими волокнами, из-за чего загоралось полиэфирное волокно и горючий объект через 30 секунд после контакта с пламенем.

В следующей Таблице 1 показаны доли площадей, занимаемые неплавящимися волокнами A в Примерах 1-6 и в Сравнительных примерах 1-3; доли площадей, занимаемые термопластичными волокнами B, обладающими температурой плавления, более низкой, чем температура воспламенения неплавящегося волокна A; доли площадей, занимаемых другими волокнами C; толщины вязаных материалов, и результаты оценки огнестойкости материалов.

Таблица 1

Промышленная применимость

Настоящее изобретение эффективно в предотвращении распространения пламени, и соответственно пригодно к использованию в производстве одежных материалов, материалов для облицовки стен, полов, потолков, для использования в качестве кроющих материалов и т.п., в местах, где требуется замедление воспламенения, и, в частности, пригодны для изготовления защитной одежды для пожарников и материалов для покрытий, для предотвращения распространения пламени в уретановых листовых материалах в автомобилях, самолетах и т.п., и для предотвращения распространения пламени в постельных матрацах.

Реферат

Огнестойкий вязаный материал, имеющий толщину 0,08 мм или более, согласно методике по стандарту JIS L 1096-A (2010), и состоящий из пряжи, где пряжа содержит: неплавящееся волокно A, обладающее усадкой при высокой температуре, составляющей 3% или менее; и термопластичное волокно B, обладающее величиной LOI, составляющей 25 или более согласно JIS K 7201-2 (2007), и обладающее температурой плавления, более низкой, чем температура воспламенения неплавящегося волокна A; где пряжа обладает разрывным удлинением, превышающим 5%; и где в площади проекции раппорта огнестойкого вязаного материала доля площади, занимаемая неплавящимся волокном A, составляет 10% или более, а доля площади, занимаемая термопластичным волокном B, составляет 5% или более. Создан огнестойкий вязаный материал, обладающий высокой огнестойкостью. 3 з.п. ф-лы, 6 пр., 1 табл., 2 ил.

Формула