一種用于床墊或枕頭內套填充物阻燃的膨脹阻燃體系及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及床墊或枕頭內套填充物的阻燃領域，具體涉及一種用于床墊或枕頭內套填充物阻燃的膨脹阻燃體系及其方法。
【背景技術】
[0002]2007年7月起，美國市場上銷售的床墊必須通過16CFR1633床墊阻燃標準檢測。
[0003]床墊分彈簧床墊和以海綿、乳膠等為填充物的填充式床墊。要使床墊能通過16CFR1633床墊阻燃標準檢測，必須使床墊在接受明火檢測時的熱釋放值低于標準允許數值。
[0004]要控制熱釋放值，關鍵在于保證在接受明火檢測時，床墊的易燃填充物不被引燃引發(fā)大火。
[0005]目前，美國市場上所售床墊主要采用兩種方式保護填充物不被引燃。一是用磷系阻燃粘膠纖維制成阻燃無紡布，再用阻燃無紡布制成床墊內套，將填充物完全包裹起來。二是以玻璃纖維絲為內芯，以阻燃纖維為外包纖維，紡成阻燃玻璃纖維包芯紗線，再用阻燃玻璃纖維包芯紗線織造成針織瑋編圓筒布，然后將圓筒布(一般為彈性較大的汗布或羅紋布)直接套于填充物上，兩端鎖死，制成床墊內套。
[0006]以上兩種方式的原理是在填充物與床墊外套之間設計一層床墊內套，當床墊外套燃燒時，由于火焰無法穿過由阻燃材料制成的內套，從而保護填充物不被引燃。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供了一種用于床墊或枕頭內套填充物阻燃的膨脹阻燃體系及其方法。
[0008]本發(fā)明的技術方案如下:
[0009]—種用于床墊或枕頭內套填充物阻燃的膨脹阻燃體系包括含磷含氮無機阻燃劑和碳源，所述的含磷含氮無機阻燃劑作為阻燃體系的酸源和氣源，所述的碳源為纖維素纖維或纖維素纖維與化學纖維的混紡，所述的碳源通過浸漬所述含磷含氮無機阻燃劑的水溶液并脫水烘干后，與所述含磷含氮無機阻燃劑構成膨脹阻燃體系。
[0010]優(yōu)選的，所述的纖維素纖維為天然棉、竹纖維、粘膠纖維、玉米纖維、麻纖維、木漿纖維、大豆纖維中的一種或多種，更為優(yōu)選的為竹纖維，因為a.原料易得，價格相對低廉；b.竹纖維具有瞬間吸水性，便于浸漬加工；c.竹纖維是天然的殺菌纖維，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等日常接觸到的細菌具有殺菌、抑菌作用，這對床墊內套的應用環(huán)境和無法卸載水洗的特點來說，至關重要。
[0011]所述的纖維素纖維與化學纖維的混紡中纖維素纖維的質量百分比含量大于11%，更為優(yōu)選的，混紡中纖維素纖維的質量百分比含量不小于50%。
[0012]優(yōu)選的，所述的含磷含氮無機阻燃劑為液體聚磷酸銨、水溶性聚磷酸銨、磷酸氫二銨或磷酸二氫銨中的一種或多種。
[0013]本發(fā)明還公開了一種具有所述膨脹阻燃體系的紗線的制備方法及其用于制造床墊或枕頭內套的應用，制備方法為:
[0014]1)纖維素纖維紗筒或纖維素纖維與化學纖維的混紡紗筒經松式絡筒機加工成蓬松纏繞在鏤空紗管上的蓬松紗筒；
[0015]2)將蓬松紗筒在含磷含氮無機阻燃劑水溶液中完全浸透；
[0016]3)脫水，烘干。
[0017]本發(fā)明還公開了一種具有所述膨脹阻燃體系的布的制備方法及其用于制造床墊或枕頭內套的應用，制備方法為:
[0018]1)將纖維素纖維圓筒布或纖維素纖維與化學纖維的混紡圓筒布在含磷含氮無機阻燃劑水溶液中完全浸透；
[0019]2)乳干，烘干。
[0020]在所述紗線或布的制備方法中，含磷含氮無機阻燃劑水溶液的濃度以浸漬烘干后，極細的磷氮混合粉末能均勻附著于紗線表面和纖維間為準。本發(fā)明優(yōu)選的為液體聚磷酸銨或水溶性聚磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨的飽和水溶液，與水按1:1容積比配置成的水溶液。若不加稀釋，內套布手感會變硬、變澀。
[0021]脫水或乳干工藝為相應領域的常規(guī)工藝，烘干溫度為100-110°C。
[0022]床墊或枕頭填充物的阻燃方法是:利用含磷含氮無機阻燃劑加工處理紗線或布，使紗線或布與含磷含氮無機阻燃劑構成膨脹阻燃體系，利用含磷含氮無機阻燃劑遇熱時具有的覆蓋膨脹功能，使紗線或布具有阻燃性，將紗線或布制作成床墊或枕頭的內套，內套包裹填充物，使床墊或枕頭在遇明火時，火焰不能穿過內套引燃填充物，實現(xiàn)床墊或枕頭的阻燃。
[0023]應用本發(fā)明方法浸漬處理的紗線和布，最終均用于床墊或枕頭內套。由于內套外還有床墊或枕頭外套保護，并且床墊制造商為控制成本，考慮到防火安全，均將床墊內套制作成不可脫卸式的，即后續(xù)使用時不會水洗內套。所以本發(fā)明提出的阻燃處理方法雖然為一次性非耐水性阻燃，但這并不妨礙本發(fā)明作為床墊或枕頭內套的實施。
[0024]本發(fā)明的阻燃機理為:含磷含氮無機阻燃劑，如聚磷酸銨，遇熱會分解釋放磷酸和聚磷酸，這二者均是強脫水劑，能使床墊內套上的纖維素紗線迅速脫水變成焦炭狀。同時生成的非揮發(fā)性磷的氧化物和聚磷酸會對紗線表面進行覆蓋，形成不燃炭層。由于床墊內套遇明火后變成了不燃燒同時具有隔熱作用的細密炭網，使火焰無法穿過炭網引燃填充物，從而實現(xiàn)床墊阻燃。
[0025]含磷含氮無機阻燃劑是兼具酸源(磷酸)和氣源(氮)的膨脹阻燃劑，與碳源(纖維素纖維)構成了一個膨脹阻燃體系。磷酸在促使纖維素紗線迅速脫水炭化。形成炭層過程中，燃燒分解出的部分氨氣、氮氣進入炭層，使炭層發(fā)泡膨脹，在將紗線完全包裹住的同時，增加了炭層的厚度，由于炭層具有不燃、隔熱、隔氧的特性，因此床墊內套在遇明火后形成的炭網也具有不燃燒、隔熱、隔氧的特性，即使在火焰的持續(xù)燒灼下，也不燃燒，不變形，不熔縮，保護填充物不被引燃。
[0026]聚磷酸銨在燃燒受熱過程中分解出氮氣、氨氣、二氧化碳等氣體，這些氣體均不易燃燒，從而可稀釋火焰周圍空氣，使氧氣含量下降，火焰自熄，起到協(xié)同阻燃的作用。
[0027]應用本發(fā)明方法處理的阻燃床墊內套比用玻璃纖維阻燃包芯紗織成的床墊內套價格下降二分之一。同時，前者在廢棄后可在自然環(huán)境中降解，而后者所含的玻璃纖維無法自然降解，會污染環(huán)境。另外，前者與后者相比較，在發(fā)生火災時，產生的煙霧明顯要少。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明方法加工的布包裹填充物的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]液體聚磷酸銨，是一種農用液體肥料，其含磷量大于34%，含氮量大于10 %，除液體聚磷酸銨外，還可選用低聚合度水溶性聚磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨，其作用機理相同，均能達到相同的阻燃效果。
[0030]聚磷酸銨(簡稱APP)，分子式為(ΝΗ4Ρ03)η，是一種環(huán)保、無毒、低煙的膨脹阻燃劑。高聚合度的聚磷酸銨主要用于防火涂料和塑料阻燃，低聚合度的聚磷酸銨主要用于農用肥和滅火劑。
[0031]被阻燃處理的紗線和床墊圓筒內套布，其原料可以是天然棉、竹纖維、粘膠纖維、玉米纖維、麻纖維、木漿纖維、大豆纖維等纖維素纖維，也可以是纖維素纖維與滌綸等化學纖維的混紡。
[0032]實施例1
[0033]本實施例以液體聚磷酸銨為阻燃液，以竹纖維為圓筒布材料，采用常溫浸漬法處理紗線，使紗線具有阻燃性，用于織造成針織瑋編圓筒內套布，用于床墊內套。
[0034]本實施例的紗線浸漬工藝采用筒紗浸漬法工藝如下:
[0035]1配液:液體聚磷酸銨與水按1:1攪拌成稀釋液備用；
[0036]2絡筒:將紗筒經松式絡筒機加工成蓬松纏繞在鏤空紗管上的蓬松紗筒；
[0037]3浸漬:將蓬松紗筒在稀釋液中完全浸透；
[0038]4脫水:在脫水機中甩干；
[0039]5.烘干:將蓬松紗筒在烘干房烘干；
[0040]6槽筒:將蓬松紗筒在槽筒機上卷繞成符合織造條件的緊密紗筒；
[0041]7 包裝。
[0042]如圖1所示，將按上述浸漬工藝處理的紗線織造成針織瑋編圓筒布，裁剪包裹海綿填充物作為試驗樣品，試驗樣品外再用滌綸床墊布縫制外套。圖中1為填充物，2為內套，3為外套。于2015年在SGS通標標準技術服務有限公司