ПЛАМЕГАСЯЩЕЕ НЕТКАНОЕ ПОЛОТНО
FLAME-EXTINGUISHING NON-WOVEN FIBRE

Область техники
[0001]
Настоящее изобретение относится к нетканому полотну, имеющему превосходные пламегасящие свойства. Нетканое полотно эффективно предотвращает распространение огня и, таким образом, оказывается подходящим как настенный материал, напольный материал, потолочный материал и т. д., которые должны иметь огнезащитные свойства, в частности, является подходящим для использования в замкнутом пространстве, таком как кабина транспортного средства и кабина воздушного судна.
Уровень техники
[0002]
Традиционно используются нетканые полотна, включающие синтетические волокна, изготовленные из синтетических полимеров, таких как полиамид, сложный полиэфир и полиолефин. Указанные полотна обычно не имеют характерных огнезащитных свойств, и, таким образом, в большинстве случаев, требуется некоторая огнезащитная обработка.
[0003]
Были предложены разнообразные способы придания огнезащитных свойств нетканым полотнам, в том числе, например, способ, включающий сополимеризацию полимера с огнезащитным компонентом, способ, включающий перемешивание огнезащитного компонента с полимером, способ, включающий прикрепление огнезащитного компонента к нетканому полотну, и т. д.
[0004]
Для вышеупомянутой цели также используется ингибитор воспламенения в жидкой форме. Кроме того, известен огнестойкий теплоизоляционный материал, включающий керамические волокна и неорганическое связующее вещество (патентный документ 1). Кроме того, известно огнезащитное нетканое полотно, включающее термопластический материал и волокно с высоким модулем упругости (патентный документ 2).
Список цитируемых документов
Патентные документы
[0005]
Патентный документ 1: JP 2014-228035 A
Патентный документ 2: JP 2010-513063 A
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0006]
Традиционное нетканое полотно из сложнополиэфирного волокна, изготовленного из полимера содержащий огнезащитный компонент как компонент сополимеризации, не имеет высоких огнезащитных характеристик. Среди вышеупомянутых способов наиболее удобный путь к созданию огнезащитных свойств представляет собой способ, включающий непосредственное прикрепление огнезащитного компонента к нетканому полотну. Однако, когда ингибитор воспламенения в твердой форме используется как огнезащитный компонент, прикрепленный ингибитор воспламенения легко отделяется. Следовательно, полотно имеет весьма неудовлетворительную долговечность, хотя его огнеустойчивость является превосходной. С другой стороны, когда используется ингибитор воспламенения в жидкой форме, ингибитор воспламенения может выделяться из полотна и может вызывать загрязнения или переноситься в другие предметы. Для предотвращения этого неизбежно требуется прикрепление ингибитора воспламенения к нетканому полотну или текстильному материалу с помощью термореактивной смолы и т. д. Однако указанный способ представляет собой сложный процесс, и получаемое в результате нетканое полотно может терять в значительной степени свою исходную текстуру и приобретать неудовлетворительную гибкость, а также может иметь весьма неудовлетворительную пригодность к формованию.
[0007]
В способе согласно патентному документу 1 для изготовления огнестойкого материала используется неорганическое или связующее вещество, имеющее высокую жесткость. Вследствие высокой жесткости, когда материал значительно деформируется в процессе изгиба и т. д., в материале могут развиваться трещины, которые могут допускать проникновение огня или могут приводить к потере формы структурного элемента изделия.
Огнезащитное нетканое полотно согласно патентному документу 2 включает волокно, которое имеет высокий модуль упругости и, как правило, высокую степень термической усадки. Вследствие высокой степени термической усадки, когда полотно подвергается воздействию пламени и нагревается до высокой температуры, происходит усадка волокон с высоким модулем упругости, и в нетканом полотне развиваются трещины на поверхности, которая находится над пламенем и нагревается до наиболее высокой температуры, и, в конечном счете, образуется отверстие. Следовательно, у полотна отсутствуют пламегасящие характеристики, даже несмотря на то, что полотно имеет огнезащитные свойства. Настоящее изобретение было разработано для решения таких проблем, связанных с традиционными огнезащитными неткаными полотнами, и, таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить пламегасящее нетканое полотно, имеющее превосходную обрабатываемость и высокие пламегасящие свойства.
Решение проблемы
[0008]
Настоящее изобретение было разработано для решения вышеупомянутых проблем и использует следующую техническую схему.
3
(1) Пламегасящее нетканое полотно, имеющее плотность 200 кг/м или более и включающее неплавкие волокна A, степень высокотемпературной усадки которых составляет 3% или менее, и модуль упругости которых, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, составляет 2,0 Н или менее, и термопластические волокна B, значение LOI которых (предельный кислородный индекс), определяемое согласно стандарту JIS K 7201-2 (2007), составляет 25 или более.
(2) Пламегасящее нетканое полотно по предшествующему п.(1), где количество неплавких волокон A, содержащихся в полотне, составляет от 15 до 70 мас.%.
(3) Пламегасящее нетканое полотно по предшествующему п.(1) или (2), включающее 20 мас.% или менее волокон C, дополняющих неплавкие волокна A и термопластические волокна B.
(4) Пламегасящее нетканое полотно по любому из предшествующих пп.(1)-(3), в котором термопластические волокна B сплавляются с неплавкими волокнами A.
(5) Пламегасящее нетканое полотно по любому из предшествующих пп.(1)-(4), в котором неплавкие волокна A представляют собой огнестойкие волокна или мета-арамидные волокна.
(6) Пламегасящее нетканое полотно по любому из предшествующих пп.(1)-(5), в котором термопластические волокна B представляют собой волокна, изготовленные из смолы, выбранной из группы, которую составляют анизотропный образующий фазу расплава сложный полиэфир, огнезащитный поли(алкилентерефталат), огнезащитный поли(акрилонитрил-бутадиен-стирол), огнезащитный полисульфон, простой поли(эфирэфиркетон), простой поли(эфиркетонкетон), простой полиэфирсульфон, полиарилат, полифенилсульфон, простой полиэфиримид, полиамидимид и их смесь.
(7) Пламегасящее нетканое полотно по любому из предшествующих пп.(1)-(6), в котором термопластические волокна B имеют температуру стеклования 110°C или менее.
Полезные эффекты изобретения
[0009]
Пламегасящее нетканое полотно согласно настоящему изобретению, имеющее вышеупомянутую структуру, имеет превосходную обрабатываемость и высокие пламегасящие свойства.
Краткое описание чертежей
[0010]
Фиг.1 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее исследование воспламеняемости для оценки пламегасящих свойств.
Описание вариантов осуществления
[0011]
3
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что вышеупомянутые проблемы может решить пламегасящее нетканое полотно, имеющее плотность 200 кг/м или более и включающее неплавкие волокна A, степень высокотемпературной усадки которых составляет 3% или менее и модуль упругости которых, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, составляет 2,0 Н или менее, и термопластические волокна B, значение LOI которых, определяемое согласно JIS K 7201-2 (2007), составляет 25 или более.
[0012]
Степень высокотемпературной усадки
Степень высокотемпературной усадки в настоящем документе представляет собой значение, определяемое следующим образом. Волокна, используемые для изготовления нетканого полотна, выдерживаются в стандартных условиях (20°C, относительная влажность 65%) в течение 12 часов. Начальная длина L0 волокон измеряется при натяжении 0,1 сН/дтекс. Затем волокна без нагрузки выдерживают в сухой горячей атмосфере при 290°C в течение 30 минут и после этого в достаточной степени охлаждают в стандартных условиях (20°C, относительная влажность 65%). Длина L1 волокон измеряется при натяжении 0,1 сН/дтекс. На основании L0 и L1 степень высокотемпературной усадки определяется по следующей формуле:
Степень высокотемпературной усадки (%) = [(L0 - L1)/L0] × 100.
[0013]
Когда пламя приближается к полотну, термопластические волокна плавятся при нагревании, и расплавленные термопластические волокна распространяются по поверхности неплавких волокон (структурный наполнитель), как тонкая пленка. Затем, когда температура полотна повышается, волокна обоих типов, в конечном счете, подвергаются карбонизации. В процессе повышения температуры усадка полотна становится менее вероятной, потому что степень высокотемпературной усадки неплавких волокон является низкой, составляя 3% или менее. Следовательно, в полотне с меньшей вероятностью образуется отверстие, и, таким образом, становится возможным гашение пламени. Чтобы полотно могло выполнять указанную функцию, степень высокотемпературной усадки предпочтительно является низкой. Однако даже без усадки большое удлинение полотна при нагревании может вызывать разрушение структуры полотна и появление отверстия. Таким образом, степень высокотемпературной усадки составляет предпочтительно не менее чем приблизительно 5% и предпочтительнее от 0 до 2%.
[0014]
Модуль упругости и площадь поперечного сечения волокон
2
2
Модуль упругости неплавких волокон A, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, предпочтительно составляет 2,0 Н или менее. Полотно, включающее неплавкие волокна A, имеющие указанное предпочтительное значение, проявляет превосходную обрабатываемость при изгибе, т. е. волокна являются менее склонными к разрыву, и в полотне с меньшей вероятностью развиваются трещины. Однако если нетканое полотно является чрезмерно мягким, могут возникать некоторые проблемы, такие как неудовлетворительная обрабатываемость листа на технологических стадиях. Таким образом, модуль упругости неплавких волокон A умноженный на площадь поперечного сечения волокон, составляет предпочтительно 0,05 Н или более и предпочтительнее от 0,5 до 1,5 Н. В настоящем документе модуль упругости, умноженный на площадь поперечного сечения, представляет собой значение, вычисленное на основании модуля упругости (Н/м) и площади поперечного сечения (м) согласно следующей формуле:
2
2
Модуль упругости, умноженный на площадь поперечного сечения (Н) = (Модуль упругости (Н/м)) × (площадь поперечного сечения (м)).
[0015]
Площадь поперечного сечения неплавких волокон вычисляется на основании плотности и линейной плотность неплавких волокон согласно следующей формуле:
2
3
-7
Площадь поперечного сечения (м) неплавких волокон = {(линейная плотность (дтекс) неплавких волокон)/(плотность (кг/м) неплавких волокон)} × 10.
В данной формуле плотность неплавких волокон представляет собой значение, измеряемое способом согласно ASTM D4018-11, и линейная плотность (дтекс) неплавких волокон представляет собой массу (г) в расчете на 10000 м.
2
Модуль упругости неплавких волокон вычисляется способом на основе ASTM D4018-11. Модуль упругости выражается в Н/м, что равняется паскалю (Па). Площадь поперечного сечения неплавких волокон, используемая для умножения на модуль упругости, определяется согласно следующей формуле:
2
3
-7
Площадь поперечного сечения (м) = {(линейная плотность неплавких волокон (дтекс))/(плотность (кг/м) неплавких волокон)} × 10.
В данной формуле плотность неплавких волокон представляет собой значение, измеряемое способом согласно ASTM D4018-11, и линейная плотность (дтекс) неплавких волокон представляет собой массу (г) в расчете на 10000 м.
[0016]
Значение LOI
Значение LOI представляет собой минимальное объемное процентное содержание кислорода в газовой смеси из азота и кислород, которое требуется, чтобы поддерживать горение материала. Более высокое значение LOI означает улучшенные огнезащитные свойства. Термопластические волокна, имеющие значение LOI 25 или более при измерении в соответствии со стандартом JIS K7201-2 (2007), проявляют хорошие огнезащитные свойства. Даже если термопластические волокна зажигаются от источника огня, пламя немедленно гаснет, как только источник огня удаляется. На слегка обгоревшей части, как правило, образуется карбонизованная пленка, и карбонизованная часть может препятствовать распространению огня. Более высокое значение LOI является предпочтительным, но значение LOI материалов, доступных в настоящее время, составляет вплоть до приблизительно 65.
[0017]
Плотность
3
3
Полотно, имеющее плотность 200 кг/м или более, имеет плотноупакованную термопластическую волокнистую ткань и, таким образом, проявляет меньшую склонность к образованию отверстия. Чрезмерно плотная ткань склонна к развитию трещин, и, таким образом, плотность составляет предпочтительно 1200 кг/м3 или менее и предпочтительнее от 400 до 900 кг/м.
[0018]
Неплавкие волокна A
Неплавкие волокна A в настоящем документе означают волокна, которые при воздействии пламени плавятся и превращаются в жидкость, но сохраняют форму волокон. Неплавкие волокна, используемые согласно настоящему изобретению, представляют собой волокна, которые имеют степень высокотемпературной усадки, которая находится в интервале, указанном в настоящем документе, а также имеют модуль упругости, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, который находится в интервале, указанном в настоящем документе. Соответствующие конкретные примеры включают огнестойкие волокна и мета-арамидные волокна. Огнестойкие волокна представляют собой волокна, получаемые посредством осуществления огнестойкой обработки исходных волокон, в качестве которых выбираются акрилонитрильные волокна, пековые волокна, целлюлозные волокна, фенольные волокна и т. д. Неплавкие волокна могут представлять собой единственный тип или сочетание двух или более типов. Среди вышеупомянутых примерных волокон огнестойкие волокна являются предпочтительными вследствие низкой усадки при высокой температуре. Среди огнестойких волокон разнообразных типов являются предпочтительными огнестойкие волокна на основе акрилонитрила, потому что они имеют низкую плотность, являются мягкими и имеют превосходные огнезащитные свойства. Огнестойкие волокна на основе акрилонитрила могут быть получены посредством нагревания и окисления акриловых волокон в качестве предшественника на воздухе при высокой температуре. Примеры имеющихся в продаже огнестойких волокон на основе акрилонитрила включают огнестойкие волокна PYRON (зарегистрированный товарный знак), производимые компанией Zoltek Corporation, которые используются в примерах и сравнительных примерах, описанных далее, и волокна Pyromex, производимые компанией Toho Tenax Co., Ltd. Как правило, мета-арамидные волокна имеют высокую усадку при высокой температуре и не обеспечивают степень высокотемпературной усадки, указанную в настоящем документе. Однако мета-арамидные волокна могут быть сделаны подходящими для настоящего изобретения посредством обработки в целях уменьшения степени высокотемпературной усадки таким образом, чтобы она находилась в интервале, указанном в настоящем документе. Чрезмерно малое количество неплавких волокон в пламегасящем нетканом полотне не может в достаточной степени функционировать в качестве структурного наполнителя, в то время как чрезмерно большое количество неплавких волокон в пламегасящем нетканом полотне не может позволять термопластическим волокнам в достаточной степени распространяться в форме пленки по неплавким волокнам. Количество неплавких волокон A, содержащихся в пламегасящем нетканом полотне, составляет предпочтительно от 15 до 70 мас.%, предпочтительнее от 30 до 50 мас.%.
[0019]
Термопластические волокна B
Термопластические волокна B, используемые согласно настоящему изобретению, имеют значение LOI, которое находится в интервале, указанном в настоящем документе. Соответствующие конкретные примеры включают волокна, изготовленные из термопластической смолы, выбранной из группы, которую составляют анизотропный образующий фазу расплава сложный полиэфир, огнезащитный поли(алкилентерефталат) (например, огнезащитный полиэтилентерефталат, огнезащитный полибутилентерефталат и т. д.), огнезащитный поли(акрилонитрил-бутадиен-стирол), огнезащитный полисульфон, простой поли(эфирэфиркетон), простой поли(эфиркетонкетон), простой полиэфирсульфон, полиарилат, полифенилсульфон, простой полиэфиримид, полиамидимид и их смесь. Термопластические волокна могут представлять собой единственный тип или сочетание двух или более типов. Термопластические волокна B, имеющие температуру стеклования 110°C или менее, являются предпочтительными, потому что такие термопластические волокна проявляют связующий эффект при относительно низкой температуре, и в результате этого нетканое полотно имеет высокую кажущуюся плотность и высокую прочность. Среди вышеупомянутых волокон являются наиболее предпочтительными полифениленсульфидные волокна (далее также называются волокна PPS) вследствие своего высокого значения LOI и легкодоступности.
[0020]
6
4
6
4
Волокна PPS, которые являются предпочтительными согласно настоящему изобретению, представляют собой синтетические волокна, изготовленные из полимера, содержащего структурные звенья формула -(CH-S)- в качестве первичных структурных звеньев. Представительные примеры полимера PPS включают полифениленсульфид, полифениленсульфидсульфон, полифениленсульфидкетон, а также соответствующие статистические сополимеры и блок-сополимеры, их смеси и т. д. Особенно предпочтительный и желательный полимер PPS представляет собой полифениленсульфид, предпочтительно содержащий 90 мол.% или более п-фениленовых звеньев формулы -(CH-S)- в качестве первичных структурных звеньев. Что касается массового процентного содержания, желательный полифениленсульфид содержит, 80 мас.% или более, предпочтительно 90 мас.% более п-фениленовых звеньев.
Из волокон PPS, которые являются предпочтительными согласно настоящему изобретению, изготавливается нетканое полотно предпочтительно в процессе производства бумаги, как описано далее. Длина волокон в процессе производства бумаги составляет предпочтительно от 2 до 38 мм, предпочтительнее от 2 до 10 мм. Волокна PPS, у которых длина состоит от 2 до 38 мм, могут легко диспергироваться в исходной суспензии для производства бумаги и проявлять достаточную прочность при растяжении, требуемую для пропускания уложенных во влажном состоянии волокон (влажной ленты) через последующую стадию высушивания. Что касается толщины волокон PPS, линейная плотность одиночного волокна предпочтительно составляет от 0,1 до 10 дтекс. Волокна PPS, имеющие указанную линейная плотность, могут быть легко и равномерно диспергированы без агрегации в исходной суспензии для производства бумаги.
[0021]
Волокна PPS, используемые согласно настоящему изобретению, предпочтительно производятся посредством плавления полимера, содержащего фениленсульфидные структурные звенья, при температуре, превышающей температуру плавления полимера, и прядения расплавленного полимера из фильеры с образованием волокон. После прядения волокна представляют собой нерастянутые волокна PPS, которые еще не были подвергнуты процессу вытяжка. В большей части нерастянутые волокна PPS имеют аморфную структуру, и когда они подвергаются нагреванию, они могут служить в качестве связующего вещества для склеивания волокон друг с другом. Однако такие нерастянутые волокна имеют недостаток неудовлетворительной устойчивости размеров при нагревании. Чтобы преодолеть указанный недостаток, после прядения волокна подвергаются процессу термической вытяжки, которая ориентирует волокна и увеличивает прочность и термическую устойчивость размеров волокон. В продаже имеются разнообразные типы такой растянутой пряжи. Имеющиеся в продаже растянутые волокна PPS включают, например, «TORCON» (зарегистрированный товарный знак) (Toray Industries, Inc.) и «PROCON» (зарегистрированный товарный знак) (Toyobo Co., Ltd.).
Согласно настоящему изобретению, нерастянутые волокна PPS предпочтительно используются в сочетании с растянутой пряжей PPS для лучшей обрабатываемости листа на технологических стадиях в процессе производства бумаги. Нет необходимости говорить, что вместо волокон PPS могут быть использованы в сочетании другие типы растянутой и нерастянутой пряжи, которые удовлетворяют описанным требованиям согласно настоящему изобретению.
[0022]
Сплавление термопластических волокон B и неплавких волокон A согласно настоящему изобретению означает их соединение друг с другом посредством следующего процесса: термопластические волокна B нагреваются до температуры, превышающей температуру плавления волокон, для временного плавления, а затем охлаждаются, и в результате этого они неразрывно соединяются с неплавкими волокнами A. Сплавление термопластических волокон B и неплавких волокон A согласно настоящему изобретению также означает их соединение друг с другом под действием давления после того, как термопластические волокна B размягчаются, например, посредством их нагревания до температуры, превышающей температуру стеклования термопластических волокон B. Термопластические волокна B и неплавкие волокна A предпочтительно сплавляются или соединяются под давлением, что обеспечивает проявление связующего эффекта.
[0023]
Волокна C, используемые в дополнение к неплавким волокнам A и термопластическим волокнам B
Волокна C могут быть введены в нетканое полотно, дополняя неплавкие волокна A и термопластические волокна B, чтобы придавать определенные характеристики. Например, волокна, имеющие относительно низкую температуру стеклования или температура размягчения, такие как полиэтилентерефталатные волокна и винилоновые волокна, могут быть введены для повышения прочности полотна посредством соответствующей термической обработки перед стадией термического соединения под давлением, и в результате этого улучшается обрабатываемость полотна на технологических стадиях. Среди таких волокон являются предпочтительными винилоновые волокна вследствие их высокой прочности соединения и высокой гибкости. Количество волокон C не ограничивается определенным образом, при том условии, что не ухудшаются эффекты настоящего изобретения, но составляет предпочтительно 20 мас.% или менее, предпочтительнее, 10 мас.% или менее по отношению к полной массе пламегасящего нетканого полотна.
[0024]
2
2
Поверхностная плотность и толщина нетканого полотна согласно настоящему изобретению не ограничиваются определенным образом, при том условии, что нетканое полотно имеет плотность, указанную в настоящем документе. Поверхностная плотность и толщина выбираются соответствующим образом в зависимости от желательных пламегасящих характеристик, но предпочтительно выбираются в интервале, указанном ниже, таким образом, что нетканое полотно имеет плотность в вышеупомянутом интервале, чтобы обеспечивался баланс между простотой обработки и пламегасящими свойствами. То есть поверхностная плотность составляет предпочтительно от 15 до 400 г/м и предпочтительнее от 20 до 200 г/м. Толщина составляет предпочтительно от 20 до 1000 мкм и, предпочтительнее, от 35 до 300 мкм.
[0025]
Нетканое полотно согласно настоящему изобретению может быть изготовлено способом сухой укладки или способом влажной укладки. Соединение волокон может осуществляться посредством термического соединения, иглопробивания или водоструйного пробивания. В качестве альтернативы, термопластические волокна могут наслаиваться на ленту из неплавких волокон посредством соединения прядением или раздуванием расплава. Способ влажной укладки является предпочтительным для получения однородной дисперсии волокон различных типов. Предпочтительнее соединение волокон осуществляется посредством термического соединения для увеличения плотности нетканого полотна. Кроме того, волокна с низкой кристалличностью, такие как нерастянутая пряжа, предпочтительно используются в качестве части или всех термопластических волокон для улучшения обрабатываемости нетканого полотна в процессе термического соединения и для увеличения прочности нетканого полотна. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, в нетканом полотне часть волокон PPS составляют нерастянутые волокна PPS. Нерастянутые волокна PPS улучшают сплавление и образование нетканого полотна, и сплавление селективно присутствует на поверхности нетканого полотна. Соотношение растянутых волокон PPS и нерастянутых волокон PPS в нетканом полотне согласно настоящему изобретению составляет предпочтительно от 3:1 до 1:3, предпочтительнее, 1:1.
[0026]
Нетканое полотно согласно настоящему изобретению может быть изготовлено, например, следующим образом. Неплавкие волокна A, термопластические волокна B и необязательные волокна C разделяются на отрезки длиной от 2 до 10 мм. Затем волокна диспергируются в воде при содержании в соответствующем соотношении. Дисперсия фильтруется на сетке (сетке для производства бумаги) с образованием полотна. Полотно высушивается для удаления воды (эти стадии до настоящего времени включаются в процесс производства бумаги). Полотно затем нагревается и прессуется с помощью каландровой машины. Для изготовления дисперсии волокон можно добавлять диспергирующее вещество и/или пеногаситель по мере необходимости, чтобы однородно диспергировать волокна.
[0027]
Процесс высушивания для удаления воды из полотна, отфильтрованного на сетке, может осуществляться с помощью бумагоделательной машины и сушильной части, присоединенной к машине. В сушильной части влажное полотно, отфильтрованное на сетке на предшествующей стадии в бумагоделательной машине, переносится на ленту, затем полотно помещается между двумя лентами для выживания воды, и получаемый в результате лист высушивается на вращающемся барабане. Температура высушивания на вращающемся барабане предпочтительно составляет от 90 до 120°C. Вращающийся барабан при указанной температуре высушивания может эффективно удалять воду и практически вызывает кристаллизацию аморфных компонентов в термопластических волокнах B, обеспечивая достаточное сплавление волокон при последующем нагревании прессовании посредством каландровой машины.
[0028]
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, в способе изготовления нетканого полотна обработка посредством нагревания и прессования осуществляется с помощью каландровой машины после удаления воды. Каландровая машина может представлять собой любую машину, при том условии, что она имеет одну или несколько пар валков, а также и имеет приспособления для нагревания и прессования. В качестве материала валков могут быть соответствующим образом выбраны металлы, бумага, резина и т. д. Особенно предпочтительными являются металлические валки, такие как железные валки, которые предотвращают образование тонкой пыли на поверхности нетканого полотна.
Примеры
[0029]
Далее настоящее изобретение будет конкретно описано со ссылкой на примеры, но настоящее изобретение не ограничивается указанными примерами. В пределах технического объема настоящего изобретения возможны разнообразные изменения и модификации. Различные свойства, исследуемые в примерах, были измерены следующим образом.
[0030]
Поверхностная плотность
2
Поверхностную плотность измеряли в соответствии с JIS P 8124 (2011) и выражали в единицах массы на квадратный метр (г/м).
[0031]
Толщина
Толщину измеряли в соответствии со стандартом  JIS P 8118 (2014).
[0032]
Температура стеклования
Температуру стеклования измеряли в соответствии со стандартом   JIS K 7121 (2012).
[0033]
Значение LOI
Значение LOI измеряли в соответствии со стандартом   JIS K 7201-2 (2007).
[0034]
Оценка пламегасящих свойств
Пламегасящие свойства оценивали, воздействуя на образец пламенем и используя модифицированный метод на основе метода A-1 (метод микрогорелки под углом 45° способ) согласно JIS L 1091 «Методы исследования воспламеняемости текстильных материалов» (1999 г.) следующим образом. Как представлено на фиг. 1, микрогорелку (1) с пламенем, имеющим 45 мм в длину (L), помещали вертикально, затем образец (2) помещали под углом 45° по отношению к горизонтальной плоскости, и горючий предмет (4) устанавливали выше образца (2), используя прокладки (3), имеющие 2 мм в толщину (th), которые вставляли между образцом и горючим предметом. Образец подвергали горению, чтобы оценить пламегасящие свойства. В качестве горючего предмета (4) использовали качественную фильтровальную бумагу сорта 2 (1002), которую поставляет GE Healthcare Japan Corporation. Перед использованием горючий предмет (4) выдерживали в стандартных условиях в течение 24 часов, чтобы сделать однородным влагосодержание во всем объеме предмета. Для оценки измеряли в секундах время от зажигания микрогорелки (1) до распространения огня на горючий предмет (4). Когда распространение огня на горючий предмет (4) не наблюдалось в течение одноминутного воздействия пламени на образец, определяли «отсутствие распространения огня».
[0035]
Ниже будут описаны термины, используемые в следующих примерах и сравнительных примерах.
[0036]
Нерастянутая нить из волокон PPS
В качестве нерастянутых волокон PPS использовали нить «TORCON» (зарегистрированный товарный знак), номер по каталогу S111 (Toray Industries, Inc.), имеющую линейную плотность одиночного волокна 3,0 дтекс (диаметр 17 мкм) и длину отрезков 6 мм. Волокна PPS имели значение LOI 34 и температуру стеклования 92°C.
[0037]
Растянутая нить из волокон PPS
В качестве растянутых волокон PPS использовали нить «TORCON» (зарегистрированный товарный знак), номер по каталогу S301 (Toray Industries, Inc.), имеющую линейную плотность одиночного волокна 1,0 дтекс (диаметр 10 мкм) и длину отрезков 6 мм. Волокна PPS имели значение LOI 34 и температуру стеклования 92°C.
[0038]
Растянутая нить из сложнополиэфирных волокон
В качестве растянутых сложнополиэфирных волокон использовали нить «TETORON» (зарегистрированный товарный знак), номер по каталогу T9615 (Toray Industries, Inc.) имеющую линейную плотность одиночного волокна 2,2 дтекс (диаметр 14 мкм) и длину отрезков 6 мм. Сложнополиэфирные волокна имели значение LOI 22 и температуру стеклования 72°C.
[0039]
Бумагоделательная машина для изготовления листов бумаги ручного отлива
Была использована бумагоделательная машина для изготовления листов бумаги ручного отлива (KUMAGAI RIKI KOGYO Co., Ltd.), имеющая размеры 30 см × 30 см × 40 см в высоту и оборудованная сеткой с размером ячеек 140 меш для формования листы бумаги ручного отлива на дне резервуара.
[0040]
Ротационная сушилка
Для высушивания листов бумаги ручного отлива была использована ротационная сушилка (ROTARY DRYER DR-200, KUMAGAI RIKI KOGYO Co., Ltd.).
[0041]
Нагревание и прессование
Процесс нагревания и прессования осуществляли с помощью гидравлической трехвалковой каландровой машины, имеющей железные валки и бумаговедущие валики (модель IH, тип H3RCM, YURI ROLL Co., Ltd.).
[0042]
Пример 1
2
3
Огнестойкие волокна PYRON (зарегистрированный товарный знак) с линейной плотностью 1,7 дтекс (Zoltek Corporation) разделяли на отрезки длиной 6 мм. Указанные огнестойкие волокна, нерастянутую пряжу из волокон PPS и растянутую пряжу из волокон PPS использовали в массовом соотношении 4:3:3. Степень высокотемпературной усадки волокон PYRON составляла 1,6%, и модуль упругости, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, составлял 0,98 Н. Волокна вышеупомянутых трех типов диспергировали в воде, и дисперсию фильтровали на сетке бумагоделательной машины для изготовления листов бумаги ручного отлива, получая влажное полотно. Влажное полотно сушили посредством нагревания в ротационной сушилке при 110°C в течение 70 секунд, и полученный в результате лист пропускали дважды через валки при температуре поверхности железных валков 200°C, при линейном давлении 490 Н/см и при скорости вращения валков 5 м/мин, таким образом, что каждая поверхность листа подвергалась однократному нагреванию и прессованию. Таким способом было получено нетканое полотно. Нетканое полотно имело поверхностную плотность 37,3 г/м и толщину 61 мкм, и плотность, вычисленную на основании указанных значений, которая составляла 611 кг/м. Таким образом, полотно имело плотную упаковку, а также мягкость и достаточную прочность. Нетканое полотно, изготовленное в примере 1, и нетканые полотна, изготовленные в примерах 2-4 и сравнительных примерах 1-3, описанных далее, были использованы в качестве образцов в исследовании воспламеняемости для оценки пламегасящих свойств. При оценке пламегасящих свойств нетканого полотна в данном примере распространение огня на горючий предмет не наблюдалось в течение одноминутного воздействия пламени, показывая, что полотно имело достаточные пламегасящие свойства. При оценке обрабатываемости при изгибе, когда нетканое полотно сгибали под углом 90° или более, ни разрывы, ни отверстия не были обнаружены, показывая, что полотно имело превосходную обрабатываемость при изгибе.
[0043]
Пример 2
2
3
Огнестойкие волокна PYRON (зарегистрированный товарный знак) с линейной плотностью 1,7 дтекс (Zoltek Corporation) разделяли на отрезки длиной 6 мм. Указанные огнестойкие волокна, нерастянутую пряжу из волокон PPS и растянутую пряжу из волокон PPS использовали в массовом соотношении 2:4:4. Степень высокотемпературной усадки волокон PYRON составляла 1,6%, и модуль упругости, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, составлял 0,98 Н. Волокна вышеупомянутых трех типов диспергировали в воде, и дисперсию фильтровали на сетке бумагоделательной машины для изготовления листов бумаги ручного отлива, получая влажное полотно. Влажное полотно сушили посредством нагревания в ротационной сушилке при 110°C в течение 70 секунд, и полученный в результате лист пропускали дважды через валки при температуре поверхности железных валков 200°C, при линейном давлении 490 Н/см и при скорости вращения валков 5 м/мин, таким образом, что каждая поверхность листа подвергалась однократному нагреванию и прессованию. Таким способом было получено нетканое полотно. Нетканое полотно имело поверхностную плотность 40 г/м и толщину 57 мкм, и плотность, вычисленная на основании указанных значений, составляла 702 кг/м. Таким образом, полотно имело плотную упаковку, а также мягкость и достаточную прочность. При оценке пламегасящих свойств нетканого полотна распространение огня на горючий предмет не наблюдалось в течение одноминутного воздействия пламени, показывая, что полотно имело пламегасящие свойства. Однако горючий предмет имел большую площадь карбонизации, чем в примере 1, наблюдалось слабое тление. При оценке обрабатываемости при изгибе, когда нетканое полотно сгибали под углом 90° или более, ни разрывы, ни отверстия не были обнаружены, показывая, что полотно имело превосходную обрабатываемость при изгибе.
[0044]
Пример 3
2
3
Огнестойкие волокна PYRON (зарегистрированный товарный знак) с линейной плотностью 1,7 дтекс (Zoltek Corporation) разделяли на отрезки длиной 6 мм. Указанные огнестойкие волокна, нерастянутую пряжу из волокон PPS и растянутую пряжу из волокон PPS использовали в массовом соотношении 6:2:2. Степень высокотемпературной усадки волокон PYRON составляла 1,6%, и модуль упругости, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, составлял 0,98 Н. Волокна вышеупомянутых трех типов диспергировали в воде, и дисперсию фильтровали на сетке бумагоделательной машины для изготовления листов бумаги ручного отлива, получая влажное полотно. Влажное полотно сушили посредством нагревания в ротационной сушилке при 110°C в течение 70 секунд, и полученный в результате лист пропускали дважды через валки при температуре поверхности железных валков 200°C, при линейном давлении 490 Н/см и при скорости вращения валков 5 м/мин, таким образом, что каждая поверхность листа подвергалась однократному нагреванию и прессованию. Таким способом было получено нетканое полотно. Нетканое полотно имело поверхностную плотность 39 г/м и толщину 136 мкм, и плотность, вычисленная на основании указанных значений, составляла 287 кг/м, показывая, что полотно было слегка пухлым, но оставалось приемлемым в промышленном отношении. При оценке пламегасящих свойств нетканого полотна распространение огня на горючий предмет не наблюдалось в течение одноминутного воздействия пламени, показывая, что полотно имело достаточные пламегасящие свойства. Однако горючий предмет имел большую площадь карбонизации, чем в примере 1. При оценке обрабатываемости при изгибе, когда нетканое полотно сгибали под углом 90° или более, ни разрывы, ни отверстия не были обнаружены, показывая, что полотно имело превосходную обрабатываемость при изгибе.
[0045]
Пример 4
2
3
Огнестойкие волокна PYRON (зарегистрированный товарный знак) с линейной плотностью 1,7 дтекс (Zoltek Corporation) разделяли на отрезки длиной 6 мм. Указанные огнестойкие волокна, растянутую пряжу из сложнополиэфирных волокон (волокна C), нерастянутую пряжу из волокон PPS и растянутую пряжу из волокон PPS использовали в массовом соотношении 4:1:2:3. Степень высокотемпературной усадки волокон PYRON составляла 1,6%, и модуль упругости, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, составлял 0,98 Н. Волокна вышеупомянутых четырех типов диспергировали в воде, и дисперсию фильтровали на сетке бумагоделательной машины для изготовления листов бумаги ручного отлива, получая влажное полотно. Влажное полотно сушили посредством нагревания в ротационной сушилке при 110°C в течение 70 секунд, и полученный в результате лист пропускали дважды через валки при температуре поверхности железных валков 200°C, при линейном давлении 490 Н/см и при скорости вращения валков 5 м/мин, таким образом, что каждая поверхность листа подвергалась однократному нагреванию и прессованию. Таким способом было получено нетканое полотно. Нетканое полотно имело поверхностную плотность 39 г/м и толщину 57 мкм, и плотность, вычисленная на основании указанных значений, составляла 684 кг/м. Таким образом, полотно имело плотную упаковку, а также мягкость и достаточную прочность. При оценке пламегасящих свойств горящее пламя на поверхности образца наблюдалось лишь в течение мгновения после зажигания горелки, но пламя немедленно погасло, и распространение огня на горючий предмет не наблюдалось в течение одноминутного воздействия пламени, показывая, что полотно имело достаточные пламегасящие свойства. При оценке обрабатываемости при изгибе, когда нетканое полотно сгибали под углом 90° или более, ни разрывы, ни отверстия не были обнаружены, показывая, что полотно имело превосходную обрабатываемость при изгибе.
[0046]
Сравнительный пример 1
2
2
Мета-арамидные волокна, имеющие линейную плотность 1,67 дтекс, разделяли на отрезки длиной 6 мм. Указанные мета-арамидные волокна, нерастянутую пряжу из волокон PPS и растянутую пряжу из волокон PPS использовали в массовом соотношении 4:3:3. Степень высокотемпературной усадки мета-арамидных волокон составляла 5,0%, и модуль упругости, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, составлял 1,09 Н. Волокна вышеупомянутых трех типов диспергировали в воде, и дисперсию фильтровали на сетке бумагоделательной машины для изготовления листов бумаги ручного отлива, получая влажное полотно. Влажное полотно сушили посредством нагревания в ротационной сушилке при 110°C в течение 70 секунд, и полученный в результате лист пропускали дважды через валки при температуре поверхности железных валков 200°C, при линейном давлении 490 Н/см и при скорости вращения валков 5 м/мин, таким образом, что каждая поверхность листа подвергалась однократному нагреванию и прессованию. Таким способом было получено нетканое полотно. Нетканое полотно имело поверхностную плотность 38 г/м и толщину 62 мкм, и плотность, вычисленная на основании указанных значений, составляла 613 кг/м. Таким образом, полотно имело плотную упаковку, а также мягкость и достаточную прочность. Однако при оценке пламегасящих свойств прогоревшее отверстие образовывалось на поверхности образца непосредственно над горелкой в течение менее чем 5 секунд после зажигания горелки, и огонь распространялся на горючий предмет, показывая, что полотно не имело пламегасящих свойств. При оценке обрабатываемости при изгибе, когда нетканое полотно сгибали под углом 90° или более, ни разрывы, ни отверстия не были обнаружены, показывая, что полотно имело превосходную обрабатываемость при изгибе.
[0047]
Сравнительный пример 2
2
3
Огнестойкие волокна PYRON (зарегистрированный товарный знак) с линейной плотностью 1,7 дтекс (Zoltek Corporation) разделяли на отрезки длиной 6 мм. Указанные огнестойкие волокна и растянутую пряжу из сложнополиэфирных волокон использовали в массовом соотношении 4:6. Степень высокотемпературной усадки волокон PYRON составляла 1,6%, и модуль упругости, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, составлял 0,98 Н. Волокон вышеупомянутых двух типов диспергировали в воде, и дисперсию фильтровали на сетке бумагоделательной машины для изготовления листов бумаги ручного отлива, получая влажное полотно. Влажное полотно сушили посредством нагревания в ротационной сушилке при 110°C в течение 70 секунд, и полученный в результате лист пропускали дважды через валки при температуре поверхности железных валков 170°C, при линейном давлении 490 Н/см и при скорости вращения валков 5 м/мин, таким образом, что каждая поверхность листа подвергалась однократному нагреванию и прессованию. Таким способом было получено нетканое полотно. Нетканое полотно имело поверхностную плотность 37 г/м и толщину 61 мкм, и плотность, вычисленная на основании указанных значений, составляла 606 кг/м. Таким образом, полотно имело плотную упаковку, а также мягкость и достаточную прочность. Однако при оценке пламегасящих свойств образец загорался в течение менее чем одной секунды после зажигания горелки, показывая, что полотно не имело пламегасящих свойств. При оценке обрабатываемости при изгибе, когда нетканое полотно сгибали под углом 90° или более, ни разрывы, ни отверстия не были обнаружены, показывая, что полотно имело превосходную обрабатываемость при изгибе.
[0048]
Сравнительный пример 3
2
3
Углеродные волокна на основе PAN, имеющие диаметр одиночного волокна 7 мкм, разделяли на отрезки длиной 6 мм. Указанные углеродные волокна на основе PAN, нерастянутую пряжу из волокон PPS и растянутую пряжу из волокон PPS использовали в массовом соотношении 4:3:3. Степень высокотемпературной усадки углеродных волокон составляла 0%, и модуль упругости, умноженный на площадь поперечного сечения волокон, составлял 9,04 Н. Волокна вышеупомянутых трех типов диспергировали в воде, и дисперсию фильтровали на сетке бумагоделательной машины для изготовления листов бумаги ручного отлива, получая влажное полотно. Влажное полотно сушили посредством нагревания в ротационной сушилке при 110°C в течение 70 секунд, и полученный в результате лист пропускали дважды через валки при температуре поверхности железных валков 200°C, при линейном давлении 490 Н/см и при скорости вращения валков 5 м/мин, таким образом, что каждая поверхность листа подвергалась однократному нагреванию и прессованию. Таким способом было получено нетканое полотно. Нетканое полотно имело поверхностную плотность 39 г/м и толщину 95 мкм, и плотность, вычисленная на основании указанных значений, составляла 410 кг/м. При оценке пламегасящих свойств, распространение огня на горючий предмет не наблюдалось в течение одноминутного воздействия пламени, показывая, что полотно имело достаточные пламегасящие свойства. Однако при оценке обрабатываемости при изгибе, когда нетканое полотно сгибали под углом 90° или более, углеродные волокна на углу сгиба разрывались, и образовывалось несколько отверстий. Таким образом, обработка полотна оказывалась затруднительно, и его невозможно было обрабатывать при изгибе и т. д.
[0049]
Результаты оценки пламегасящих свойств и обрабатываемость при изгибе в примерах 1-4 и сравнительных примерах 1-3 кратко представлены ниже в таблице 1.
[0050]
Таблица 1
Пламегасящие свойства
Обрабатываемость при изгибе
Пример 1
Да
Да
Пример 2
Да
Да
Пример 3
Да
Да
Пример 4
Да
Да
Сравнительный пример 1
Нет
Да
Сравнительный пример 2
Нет
Да
Сравнительный пример 3
Да
Нет
Промышленная применимость
Настоящее изобретение позволяет эффективно предотвращать распространение огня и, таким образом, является подходящим, чтобы получать настенный материал, напольный материал, потолочный материал и т. д., которые должны иметь огнезащитные свойства.
Список условных обозначений
[0052]
1 - Микрогорелка
2 - Образец
3 - Прокладки
4 - Горючий предмет