(57)【要約】  マットレスおよび室内装飾品などの芯材として有用な耐炎性布は、セルロース繊維（空気中２０℃／分の速度で７００℃に加熱されたときに、その重量の少なくとも１０パーセントを保持する）と、獣毛とを含有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）空気中２０℃／分の速度で７００℃に加熱されたときに、その重量の少なくとも１０パーセントを保持するセルロース含有繊維と、
（ｂ）ウールと
を含んでなり、（ｂ）が、（ａ）および（ｂ）を基準として１５〜７０重量％の範囲で存在する耐炎性布。
【請求項２】
ウールが、セルロース繊維およびウールを基準として１５〜７０重量％の範囲で存在する請求項１に記載の布。
【請求項３】
１２５℃〜５００℃の範囲の熱的性能温度を有する請求項１に記載の布。
【請求項４】
２００℃〜４００℃の範囲の熱的性能温度を有する請求項３に記載の布。
【請求項５】
修正ＡＳＴＭ  Ｄ６５７１−０１に従って２４時間で測定される圧縮が少なくとも４０％である請求項１に記載の布。
【請求項６】
セルロース含有繊維がケイ酸を含有する請求項１に記載の布。
【請求項７】
０．３〜６．０ポンド／立方フィート（５〜９６キログラム／立方メートル）の範囲の密度を有する請求項１に記載の布。
【請求項８】
３〜１８オンス／平方ヤード（１０２〜６１０グラム／平方ヤード）の範囲の坪量を有する請求項１に記載の布。
【請求項９】
４〜１２オンス／平方ヤード（１３６〜４０７グラム／平方ヤード）の範囲の坪量を有する請求項９に記載の布。
【請求項１０】
カリフォルニア州試験基準ＴＢ６０３に従ってマットレス内で試験したときに、３０分の試験時間の間の放熱の最高速度が２００ｋｗ未満であり、試験開始の１０分以内の放熱の総量が２０ＭＪ未満であるという結果になる請求項１に記載の布。
【請求項１１】
耐熱性繊維をさらに含有する請求項１に記載の布。
【請求項１２】
耐熱性繊維が、アラミド、ポリベンゾアゾール、ポリベンゾイミダゾールまたはポリイミドである請求項１１に記載の布。
【請求項１３】
アラミドがポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）である請求項１２に記載の布。
【請求項１４】
製品の芯材として存在する請求項１に記載の布。
【請求項１５】
マットレス内に存在する請求項１に記載の布。
【請求項１６】
家具内に存在する請求項１に記載の布。
【請求項１７】
（ａ）耐炎性布を追加の布と直接または接着剤を介して接触させることと、
（ｂ）両方の布を接合することと、
を含んでなる、耐炎性布を追加の布と接合する方法であって、耐炎性布が請求項１に記載の布である方法。
【請求項１８】
接合が縫合によるものである請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マットレスおよび家具の防火性芯材として特に有用な耐火性布に関する。
【背景技術】
【０００２】
カリフォルニア州は、家庭、ホテル、および施設の火災で失われる犠牲者の数を低減することを目指して、マットレスおよびマットレスセットの燃焼性を規制および低減する運動を主導している。特に、カリフォルニア州消費者問題局（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏｎｓｕｍｅｒ  Ａｆｆａｉｒｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）の家庭用家具および断熱支局（Ｂｕｒｅａｕ  ｏｆ  Ｈｏｍｅ  Ｆｕｒｎｉｓｈｉｎｇｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）は、マットレスセットの燃焼性能を定量化するために、２００４年７月に非特許文献１を発行した。防火材としての適合性を決定するために布を選別する１つの尺度は、バリア布を通過する熱の量の正の線形関数である値である布の熱的性能温度（ｔｈｅｒｍａｌ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、ＴＰＴ）を測定する試験の使用による。熱的性能温度の値が低いと、布が火炎からの良好な断熱体であることが意味され、マットレスなどの物品の内部領域への熱伝達を遅延させるのに役立つであろう。
【０００３】
防火バリアをマットレス内に組み込むためにいくつかの方法があるが、多くの場合、現存する材料層のうちの１つを防火層としての機能を果たすことができるものに変えることが好ましい。特に、ほとんどのマットレスは嵩高性が高い繊維芯材を有し、この芯材は、燃焼性材料から製造されるとさらなる燃料を提供し得る。この高嵩高性材料の代わりに低い熱的性能温度を有する材料を用いると、通常、許容可能な解決が示される。
【０００４】
耐火性セルロース繊維は、マットレスを熱的に保護するために有効に使用することができるが、これらの芯材は通常高密度であり、手触りが柔らかくない。
【０００５】
特許文献１は、マットレスおよび布張りの家具において使用するための不織高嵩高性火炎バリアを開示している。これらのバリアは、５〜５０キログラム／立方メートル、最も好ましくは７．５〜１５キログラム／立方メートルの範囲の非常に低い密度を有する。好ましい不織高嵩高性火炎バリアは、本質的に耐火性であり直接火炎による収縮に対して耐性のある繊維と、ハロゲン化モノマーで製造されたポリマーからの繊維とを含む繊維のブレンドを含んでなる。
【０００６】
特許文献２は、防火バリア層および断熱層を有する防火バリア布を開示している。防火バリア層は、アラミドおよびモダクリル繊維のブレンドで構成することができ、断熱層は、耐火性ビスコースおよびモダクリル繊維から誘導して構成することができる。
【０００７】
これらの特許出願には多くの種類の布が開示されているが、布の熱的性能温度、布の密度および布の所望の柔軟性の間の所望の関係は何も開示されていない。従って、必要とされているのは、低い熱的性能温度および高い柔軟度を有する、マットレスおよび家具の芯材として有用な布である。
【０００８】
【特許文献１】国際公開第０３／０２３１０８号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００６０１１９号明細書
【非特許文献１】テクニカル・ブレティン６０３（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  ６０３）「大量の裸火に対する住宅用マットレス／ボックススプリングセットの耐性についての要求および試験手順（Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  ａ  Ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ  Ｍａｔｔｒｅｓｓ／Ｂｏｘ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｓｅｔ  ｔｏ  ａ  Ｌａｒｇｅ  Ｏｐｅｎ−Ｆｌａｍｅ）」
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、マットレスまたは室内装飾品などの物品の防火において芯材として有用な耐火性布と、該布を物品内に組み込む方法とに関する。該布は、
（ａ）空気中２０℃／分の速度で７００℃に加熱されたときに、その重量の少なくとも１０パーセントを保持するセルロース含有繊維と、
（ｂ）ウールとを含んでなり、（ｂ）は、（ａ）および（ｂ）を基準として１５〜７０重量％の範囲で存在する。
【００１０】
好ましい形態では、布は、以下：
（ａ）１２５℃〜５００℃の範囲の熱的性能温度、
（ｂ）修正ＡＳＴＭ  Ｄ６５７１−０１に従って２４時間で測定される、少なくとも４０％の圧縮、
（ｃ）０．３〜６．０ポンド／立方フィート（５〜９６キログラム／立方メートル）の範囲の密度、および
（ｄ）３〜１８オンス／平方ヤード（１０２〜６１０グラム／平方メートル）の坪量
のうちの少なくとも１つを有し得る。
【００１１】
また本発明は、マットレスまたは家具の芯材などの最終製品内に該布を組み込む方法にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明における第１の必要な材料は、空気中２０℃／分の速度で加熱されたときに重量の少なくとも１０パーセントを保持するセルロース繊維である。
【００１３】
好ましいセルロース繊維は、ケイ酸アルミニウム部位を有するケイ酸の形態である水和二酸化ケイ素を含有するビスコース繊維から形成されるものである。このような繊維およびこのような繊維の製造方法は、米国特許第５，４１７，７５２号明細書および国際公開第９２１７６２９号パンフレットに概略的に開示されている。ケイ酸を含有するビスコース繊維は、フィンランドのサテリ社（Ｓａｔｅｒｉ  Ｏｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ）により商標ビジル（Ｖｉｓｉｌ）（登録商標）で販売されている。
【００１４】
本発明における第２の必要な材料は、羊およびヤギなどからの獣毛（アニマルウール）である。羊のウールは、利用可能性およびコストのために好ましい。布中に存在するウールの量は、セルロース繊維およびウールを基準として１５〜７０重量％の範囲であり得る。好ましくは、ウールは、セルロース繊維およびウールの同じ基準で２０〜５０％の範囲であり得る。
【００１５】
本明細書において使用される重量は、ＡＳＴＭ  Ｄ６２４２−９８に従って測定される坪量としても表現することができる。
【００１６】
織布および不織布はいずれも本発明の範囲内であるが、好ましい実施形態は、バインダーを含有する不織布である。好ましい不織布は、熱可塑性バインダーを有する高嵩高性の芯材である。
【００１７】
好ましいバインダーは、熱を加えることによって活性化される。好ましいバインダーは繊維の形態であり、すなわち、ポリエステルホモポリマーの芯と、日本のユニチカ社（Ｕｎｉｔｉｋａ  Ｃｏ．）から一般に入手可能なもの（例えば、商標メルティ（ＭＥＬＴＹ）（登録商標）で販売される）などのコポリエステルの鞘とを有する鞘／芯型二成分繊維である。ウェブ内の繊維を結合させるために一般に使用される熱可塑性粉末または繊維などの他のバインダーが使用されてもよい。
【００１８】
好ましくは、耐火性布は、１２５℃〜５００℃の範囲の熱的性能温度を有し得る。より好ましくは、範囲は２００〜４００℃であり得る。
【００１９】
本明細書で使用される場合、熱的性能温度は、建物の消火活動のための保護服におけるＮＦＰＡ１９７１基準、２０００年版６〜１０セクションのために使用されるものと同じ機器を用いて測定される。機器はデータ収集モードで操作される。２ｃａｌ／ｃｍ２／秒（８．３８Ｊ／ｃｍ２／秒）の熱流束が９０秒間布に課せられる。この間、材料を通過する熱は、布の裏面（基層）と直接接触して配置される熱量計を用いて測定される。この熱量計は、試験材料をわずかに圧縮する。９０秒間曝露の最後の熱量計の熱電対の温度は、熱的性能温度を表す。この温度は、試験片を通って伝達された熱の量の正の線形関数であり、従って、１つの布と別の布の断熱性能を比較するために使用することができる。
【００２０】
耐炎性布の好ましい実施形態におけるさらに望ましい特性は、柔らかくて快適であると認められることである。このような快適性を説明する１つの方法は、最低の印加負荷で圧縮する性質である。この特性は種々の方法で測定され得るが、本発明の場合には、圧縮はＡＳＴＭ基準Ｄ６５７１−０１において、１７．６ポンド（８キログラム）の重量、１２×１２インチ（３０．４×３０．４センチメートル）の布サンプルサイズの使用により修正して測定される。
【００２１】
本発明における試験手順は、１７．６ポンド（８キログラム）の重量下で６時間サンプルを圧縮し、負荷を除去し、サンプルを１０分間回復させ、そしてサンプルの厚さを測定することを含む。初期サンプル厚さと呼ばれるこのサンプルの厚さは、％圧縮が最終的に決定される初期値である。上記のように初期厚さを測定した直後に、サンプルは１７．６ポンド（８キログラム）の重量下で２４時間再度圧縮され、その後、負荷および圧縮されたサンプルの厚さが測定される。この厚さの値は最終厚さと呼ばれる。これらの初期厚さおよび最終厚さから、％圧縮は、以下の式：
％圧縮＝［（初期厚さ−最終厚さ）／初期厚さ］×１００
で計算される。この試験手順は、本明細書では、修正ＡＳＴＭ  Ｄ６５７１−０１と名付けられる。試験手順は、条件付けられた出発サンプルを得るために６時間の圧縮時間および１０分の回復時間を実行し、そして最終圧縮厚さを得るために２４時間が必要とされ、これらから％圧縮が計算されると説明することもできる。
【００２２】
出発の布サンプルは、マットレス、室内装飾品、寝袋、掛け布団などの一部のような最終材料において実際に使用される前は通常ロール形態で保管される芯材などの布に関連すると考えられる。実例として、マットレスの芯材としての布は、カリフォルニア州試験基準ＴＢ６０３に従って試験されると、３０分の試験時間の間の放熱の最高速度が２００ｋｗ未満であり、試験開始の１０分以内の放熱の総量が２５ＭＪ未満であるという結果になる。
【００２３】
本発明の布により得ることができる重要な特性は、布が柔軟性であると評価され得ることである。柔軟性は主観的な用語であり、人によって異なり得ると理解される。また、柔軟性と認められる布と、対照的に柔軟性でない布との間に明確な線は存在しない。また、室内装飾品としての使用などにおいて柔軟性であると認められる布は、マットレス構造の一部としては柔軟性であるとは認められないかもしれない。しかしながら、本発明の目的のために、柔軟性の布は、既に記載したような修正ＡＳＴＭ  Ｄ６５７１−０１に従って測定されるときに、少なくとも４０％の圧縮を有する。
【００２４】
より高い熱的性能が必要とされる場合には、セルロースおよびウールの芯材の全坪量を増大させることができる。耐炎性試験中の増大した構造的完全性と組み合わせてより高い熱的性能が必要とされる場合には、セルロース繊維およびウールにさらなる材料を添加することが望ましいであろう。実例として、これらの材料は耐熱性であり、アラミド、特にパラ−アラミド、ポリベンゾアゾール、ポリベンゾイミダゾールおよびポリイミドを含む。通常、材料は繊維として存在するであろう。
【００２５】
好ましくは、耐火性布は、０．３〜６．０ポンド／立方フィート（５〜９６キログラム／立方メートル）の範囲の密度、より好ましくは、０．３〜４．３ポンド／立方フィート（５〜７０キログラム／立方メートル）の範囲の密度を有し得る。
【００２６】
熱的性能温度に影響を与える耐火性布のもう１つの特性は、単位面積当たりの重量、すなわち坪量である。適切な坪量は、３〜１８オンス／平方ヤード（１０２〜６１０グラム／平方メートル、より好ましくは４〜１２オンス／平方ヤード（１３６〜４０７グラム／平方メートル）の範囲である。坪量は、ＡＳＴＭ  Ｄ６２４２−９８に従って測定することができる。
【００２７】
耐炎性布が芯材として使用され、そしてさらなる耐久性または強度が所望される場合には、このような布は、縫合または接着剤の使用などによって、織または不織スクリム布などの別の布と接触および接合させることができる。
【００２８】
以下の実施例において、別途記載されない限り、全ての部および割合は重量によるものであり、温度は摂氏温度である。試験測定は、既に記載したとおりであった。さらに、圧縮は、記載されたように種々の時間においても測定した。
【００２９】
以下の実施例において、以下の材料を使用した。
バインダー：サムヤン・コーポレーション（Ｓａｍｙａｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により供給され、約１２０℃の融解温度と、４ｄｐｆ（４．４ｄｔｅｘ）の個々のフィラメントデニールと、２インチ（５１ｍｍ）の平均カット長とを有するコポリマーポリエステル鞘／ポリエステル芯繊維。
耐火性セルロース：サテリ社（Ｓａｔｅｒｉ  Ｏｙ）から入手可能な３．５ｄｐｆ（３．９ｄｔｅｘ）の個々のフィラメントデニールと、２インチ（５１ｍｍ）の平均カット長とを有するタイプ３３ＡＰビジル（Ｖｉｓｉｌ）（登録商標）セルロース繊維。
ウール：５４Ｓ番手グレード（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｃｏｕｎｔ  ｇｒａｄｅ）の洗い上げされて梳かれた、２インチ（５１ｍｍ）の平均カット長の羊のウール。
アラミド：Ｅ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）によりケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）タイプ９７０で供給され、２．２５ｄｐｆ（２．５０ｄｔｅｘ）の個々のフィラメントデニール、２インチ（５１ｍｍ）の平均カット長を有するポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）。
【実施例】
【００３０】
本発明において使用される繊維は、特定の加熱速度で高温に加熱されたときにその繊維重量の一部を保持する。この繊維重量は、デラウェア州ニューアークのＴＡインストルメンツ（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）（ウォーターズ・コーポレーション（Ｗａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の事業部）から入手可能なモデル２９５０熱重量分析器（ＴＧＡ）を用いて測定した。ＴＧＡによって、上昇する温度に対するサンプル重量損失のスキャンが得られる。ＴＡ汎用分析プログラムを用いて、任意の記録された温度におけるパーセント重量損失を測定することができる。プログラムのプロファイルは、サンプルを摂氏５０度に均衡化し、サンプルを５００マイクロリットルのセラミックカップ（ＰＮ９５２０１８．９１０）サンプル容器に入れ、そして１０ｍｌ／分で供給される空気を用いて、サンプル容器の縁の真上に配置した熱電対により測定される空気の温度を摂氏５０度から摂氏１０００度まで摂氏２０度／分で傾斜させることからなる。試験手順は以下の通りである。ＴＡシステムズ（ＴＡ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）２９００コントローラにおいてＴＧＡスクリーンを用いてＴＧＡをプログラムした。サンプルＩＤを入力し、摂氏２０度／分の計画された温度傾斜プログラムを選択した。機器の風袋引き機能を用いて空のサンプルカップを風袋引きした。繊維サンプルを約１／１６インチ（０．１６ｃｍ）の長さに切断し、サンプル皿にサンプルをゆるく充填した。サンプル重量は１２０〜６０ｍｇの範囲にすべきである。ＴＧＡは天秤を有しており、そのため正確な重量を予め決定する必要はない。サンプルはどれも皿の外側にあってはならない。充填されたサンプル皿を天秤ワイヤ上に取り付け、熱電対が皿の最上部の縁に近接するが接触はしないことを確認する。加熱炉を皿の上に上昇させ、ＴＧＡを開始する。プログラムが完了したら、ＴＧＡは自動的に加熱炉を低下させ、サンプル皿を取り出し、冷却モードに入るであろう。次に、ＴＡシステムズ（Ｓｙｓｔｅｍｓ）２９００汎用分析プログラムを用いて、温度の範囲にわたる重量損失パーセントについてのＴＧＡスキャンを分析および作成する。
【００３１】
パート１
表１に示される芯材形態の布は、繊維を開繊およびブレンドする従来の梳綿／反毛機およびクロスラッパーを用いてブレンドした。スルーエアーオーブンを用いて布をヒートセットし、次に室温で冷却した。
【００３２】
布サンプルＡ〜Ｅのそれぞれと、機器内に布サンプルが取り付けられていないサンプルＦとについて、１０個の異なる測定値を記録した。平均坪量および平均熱的性能温度を計算した。さらに、坪量および熱的性能温度の両方について９５％信頼限界も計算した。値は表１に示される。
【００３３】
【表１】
2008530378.tif 000003
【００３４】
表１から、以下の観察を行った。
（ａ）サンプルＦでは、すなわち、熱的性能温度測定のために布が存在しなかった。温度は、セルロースを含まない（すなわち、ウールおよびバインダーのみ）サンプルＥと比較して、より低かった。
（ｂ）ウール／セルロース布の熱的性能温度がウールの重量パーセント×ウールの熱的性能温度＋セルロースの重量パーセント×セルロースの熱的性能温度と等しいはずであることを予測すると考えられる「混合の法則」から計算される期待される熱的性能温度に対して、サンプルＡ〜Ｅを比較した。
【００３５】
図１は、布中に存在するウールおよびセルロースを基準として、ウールパーセントが増大されたときに、熱的性能温度が「混合の法則」から予想外に改善されることを示す。布サンプルは、５オンス／平方ヤード（１６９グラム／平方メートル）の公称坪量を有し、布重量の２０％はバインダーであった。
【００３６】
パートＩＩ
表２は、上記の修正ＡＳＴＭ  Ｄ６５７１−０１に従って得られる％圧縮データを含有する。
【００３７】
サンプルのうちの２つはアラミドを含有せず、そのそれぞれは、表２の最後で確認される。サンプルＡおよびＤは、パートＩのサンプルＡおよびＤと同一であった。厚さの値はインチ（センチメートル）による。
【００３８】
【表２】
2008530378.tif 000004
【００３９】
サンプルＡ（ウールもアラミドも含有しない）およびサンプルＨ（ウールを含有しないがアラミドを含有する）は、少なくとも４０％の最低圧縮に達しなかった。
【００４０】
サンプルＤ（ウールを含有するがアラミドを含有しない）およびサンプルＨ（ウールおよびアラミドの両方を含有する）は、５０％の圧縮を有した。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】セルロース繊維およびウールに基づく布中のウール含量に対する熱的性能温度のグラフである。この図に示される全ての布は、５．０オンス／平方ヤード（１６９．５グラム／平方メートル）の公称坪量を有し、その２０％はバインダー繊維である。
【図１】
2008530378.tif 000005
【国際調査報告】
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2008530378.tif 000007