專利名稱：阻燃系固件和其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種阻燃系固件，特別涉及一種在其背面上具有壓敏粘結(jié)劑的、阻燃的大頭式柱狀系固件。
本發(fā)明的背景目前可以買到的那些通過某些阻燃性試驗的鉤環(huán)式系固件(hook and loopfastener)都是背襯平滑的并具有壓敏粘結(jié)劑。但是，對于很多高強度的工業(yè)系緊應(yīng)用來說，鉤環(huán)式系固件是不適宜的。某些電子儀器、航天航空、鐵路運輸和汽車應(yīng)用都要求具有充分阻燃性能的高強度工業(yè)品質(zhì)的系固件。
大頭式柱狀系固件適用于很多高強度系緊應(yīng)用，但是，迄今為止，它所能提供的阻燃性能是有限的。例如，目前可以買到的大頭式柱狀系固件，諸如可以從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司買到的、以Dual LockTM為產(chǎn)品名稱出售的可重新閉合的系固件能通過聯(lián)邦航空條例(F.A.R.)25.853(a)(1)(ⅳ)和(a)(1)(ⅴ)所規(guī)定的水平燃燒試驗，但是它不能通過F.A.R.垂直燃燒試驗。航天航空業(yè)所要求的、F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)和(a)(1)(ⅱ)所規(guī)定的垂直燃燒試驗?zāi)壳笆怯糜谶@些系固件的最嚴格的阻燃標準。
加入到材料內(nèi)以增強阻燃性的填料常常會改變大頭式柱狀系固件內(nèi)所使用的材料的性能。具體地說，壓敏粘結(jié)劑可以要求5至30％(按重量計)的填料以獲得阻燃性。超過大約10％的填料對剝離粘結(jié)力有決定性的影響，并且將根據(jù)填料的微粒尺寸和化學(xué)性質(zhì)使粘性降低。填料還能抑制固化。例如，丙烯酸粘結(jié)劑通常需要象30％那樣多的填料以獲得阻燃性能。除了會降低剝離粘結(jié)力和粘性之外，填料還能影響丙烯酸粘結(jié)劑的紫外線固化。
一些高性能的系固件在1000次嚙合的循環(huán)次數(shù)壽命中具有一在207-414千帕(kpa)(30-67磅/平方英寸)范圍內(nèi)的動態(tài)拉伸分離力。因此，用來固定系固件的粘結(jié)劑必須能夠在一段很長的時間內(nèi)承受足夠大的剝離力和拉伸分離力。填料還可以降低材料的總強度。
填料也可以通過改變材料的熔化特性來改變用于制造大頭式柱狀系固件的加工參數(shù)，例如，在一實施例中，可藉助熱變形來形成大頭式柱狀系固件上的頭端。填料會減慢或妨礙熱變形。已進行了廣泛的研究利用具有通常不到2％(按重量計)的填料的聚合物來形成一形狀最適宜的頭端，所述的填料可以諸如是顏料濃縮物、紫外線(UV)穩(wěn)定劑、和抗氧化劑。最后，填料的加入和制造速度的減慢還增加了產(chǎn)品的總成本。
本發(fā)明的概述本發(fā)明旨在提供一種在其背面上具有壓敏粘結(jié)劑的阻燃大頭式柱狀系固件。
所述阻燃系固件適于與一第二系固件可釋放地嚙合。系固件的背襯層由一種阻燃聚合材料構(gòu)造成，它具有一裸露的粘結(jié)面和一支承面。多個柔性、彈性柱狀部分大體上垂直于所述粘結(jié)面延伸。所述末梢的柱狀部分具有一位于所述柱狀部分一末端的大頭部分。所述大頭部分具有一與所述末梢的柱狀部分相對的頂面和一與所述粘結(jié)面相對的閂鎖面。所述大頭部分設(shè)置得可以沿著背襯層的不同部分運動，并能與所述第二系固件可釋放地嚙合。一非阻燃的壓敏粘結(jié)劑涂覆于所述支承面上。
在一實施例中，所述非阻燃的壓敏粘結(jié)劑是一種由丙烯酸泡沫壓敏粘結(jié)劑制成的泡沫層?；蛘撸谒鲋С忻婧退鰤好粽辰Y(jié)劑之間設(shè)置一非阻燃的泡沫層。所述非阻燃的泡沫層最好是從以下一組材料中選擇出來的丙烯酸泡沫、尿烷泡沫、聚乙烯泡沫、氯丁橡膠和硅酮。
所述泡沫層的厚度最好小于背襯層的厚度。所述泡沫層的質(zhì)量最好小于背襯層的質(zhì)量。在一實施例中，所述泡沫層的最大厚度最好約為0.889毫米(0.035英寸)?；蛘撸雠菽瓕拥淖畲蠛穸燃s為3.05毫米(0.120英寸)。
所述非阻燃的壓敏粘結(jié)劑或粘結(jié)劑/泡沫系統(tǒng)較好地具有一最小為1428.8克/厘米(8磅/英寸)的90°剝離強度，并且更好的是大于2857.6克/厘米(16磅/英寸)。當與一基片相連時，所述粘結(jié)劑的更大的剝離強度可以提高系固件的循環(huán)使用次數(shù)。一釋放襯墊(release liner)基本覆蓋住所述壓敏粘結(jié)劑。所述背襯層的厚度可以在0.051毫米至3.05毫米(0.002至0.120英寸)的范圍內(nèi)，較佳的是在0.254毫米至1.52毫米(0.010至0.060英寸)的范圍內(nèi)，最佳的是在0.51毫米至1.02毫米(0.020至0.040英寸)的范圍內(nèi)。
在一實施例中，所述柱狀部分是大體上呈U形的單絲，所述單絲是由縱向取向、非阻燃的、嵌埋在所述粘結(jié)面內(nèi)的聚合材料制成的。所述阻燃聚合材料是從以下一組材料中選擇出來的聚烯烴、酰酰胺、聚胺酯、聚丙烯和聚乙烯。
所述系固件在未附連于一基片時最好滿足F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)垂直易燃性試驗的要求。所述系固件的一垂直取向部分具有一小于152.4毫米(6英寸)的燃燒長度，并且在受到一火焰為時60秒的燃燒作用之后可以燃燒15秒。所述系固件在受到一火焰為時60秒鐘的燃燒作用之后可以燃燒不到15秒的時間。在受到一火焰為時60秒鐘的燃燒作用之后，在從所述系固件滴落下來之后，滴落物落下后不會繼續(xù)燃燒平均超過3秒鐘的時間。
在一實施例中，第二系固件包括一大頭式柱狀系固件。大頭部分設(shè)置呈多列隨機結(jié)構(gòu)或進呈一圖形，例如正統(tǒng)波圖形。
附圖的簡要說明

圖1是一阻燃系固件的某一局部的立體圖；以及圖2是一阻燃系固件的兩個對置部分處于嚙合狀態(tài)的剖視圖。
較佳實施例的具體描述圖1和圖2示出了阻燃系固件10、12和14，它們均具有多個從一阻燃背襯層22突伸出來的大頭式柱狀系固件21。背襯層22含有一種或多種阻燃材料22a。大頭式柱狀系固件22由多根嵌埋入且粘結(jié)或熱熔在阻燃背襯層22內(nèi)的柔性、彈性、大體上呈U形的單絲24組成。各單絲24具有柱狀部分26，所述柱狀部分大體上垂直于阻燃背襯層22的粘結(jié)面28突伸出來。柱狀部分26的末端具有頭部30。頭部30具有一與柱狀部分26相對置的凸輪形表面38和一與粘結(jié)面28相對的閂鎖面40(參見圖2)。
各組單絲24的各彎曲部36是并列設(shè)置的，以形成一系列大體上相互平行的單絲列，每一單絲列提供對應(yīng)的兩列對齊的柱狀部分26和大頭部分30。應(yīng)予理解的是，各單絲24可以隨機地定位，或者諸如正弦曲線之類的圖形定位在阻燃背襯層22上。沿著列的方向，每一U形單絲24的柱狀部分26和相鄰U形單絲24的相鄰柱狀部分26最好彼此隔開，這樣，系固件10的另一部分的單絲24的頭部30就可以設(shè)置在其間，而基本上不會使各柱狀部分26散布開來。各U形單絲由一種縱向取向的、非阻燃的、聚合材料制成。每一單絲24的柱狀部分最好是等長的。
一泡沫層32藉助粘結(jié)劑33可選擇地粘結(jié)于一與阻燃背襯層22的粘結(jié)面28相對的支承面上。泡沫層32的相對面包括一由可拆去的硅酮釋放襯墊35覆蓋的、粘性的壓敏粘結(jié)劑20。所述壓敏粘結(jié)劑通常具有一在0.025毫米至0.635毫米(0.001至0.025英寸)范圍內(nèi)的厚度。泡沫層32的厚度較好在0.051至3.05毫米(0.002和0.120英寸)之間，更好的是在0.051至1.52毫米(0.002和0.060英寸)之間，最好的是在0.051至0.889毫米(0.002和0.035英寸)之間。在沒有泡沫層32的一實施例中，將壓敏粘結(jié)劑20是涂覆于阻燃背襯層22的支承面上。最好在涂覆諸如丙烯酸粘結(jié)劑之類的某種壓敏粘結(jié)劑之前，將一底層涂料涂覆于支承面上。在另一實施例中，泡沫層32可以由一種諸如丙烯酸粘結(jié)劑之類的稠密粘結(jié)劑構(gòu)造成，這將在下文中予以描述。在那些使用丙烯酸粘結(jié)劑的實施例中，最好是在涂覆丙烯酸粘結(jié)劑之前將一底層涂料涂覆于所述支承面。
圖2是圖1所示的阻燃系固件12、14的兩個部分在嚙合狀態(tài)的剖視圖。系固件12、14分別藉助壓敏粘結(jié)劑20與基片16、18相連。在頭部30朝著彼此方向移動成嚙合結(jié)構(gòu)時，頭部30的凸輪形表面38可以使柱狀部分26偏斜。平面型的閂鎖面40自柱狀部分26起徑向向外延伸，以便與相對的系固件部分12或14的一個或多個頭部30上的任一閂鎖面40相嚙合。閂鎖面40可以保持各頭部30相互嚙合，一直到施加一預(yù)定作用力將系固件部分12和14分開為止。
位于兩相鄰柱狀部分26上的兩頭部30彼此相互隔開的距離小于它們自身的直徑，因此，一旦藉助柱狀部分26的彈性偏斜來分開頭部30，另一系固件部分12或14的頭部30只能在其間移動。作為對趨于將系固件部分12、14分開的作用力的響應(yīng)，泡沫層32將使阻燃背襯層22彎曲并補償兩柱狀部分26之間在長度上的微小差異，因此，絕大多數(shù)的頭部30的閂鎖面40可以同時嚙合，以使系固件10的保持力為最大，諸如援引在本文中作為參考的美國專利No.4,216,257(Schams等人)中大體所揭示的那樣。
本發(fā)明的阻燃系固件10可以借助任何一種適當?shù)姆椒▉硇纬?，諸如援引在本文中作為參考的美國專利No.4,290,174(Kalleberg)中所揭示的那種方法。在援引于本文中作為參考的美國專利No.5,077,870(Melbye等人)中揭示了一種用來形成一大頭式柱狀系固件的注射模制工藝。
或者，可以利用一可破壞的柱狀模具(destructible stem mold)進行注射模制來形成背襯層22和大頭式柱狀體2。在援引于本文中作為參考的美國專利No.5,242,646(Torigoe等人)和5,398,387(Torigoe等人)中揭示了一些利用一可破壞的柱狀模具的、典范性的注射模制工藝。在這一方面，所述可破壞的模具是一用于這樣一種模具的通用術(shù)語，所述模具可用作為一金屬模內(nèi)的型芯，并且可以例如藉助超聲波振動、熔解、水或溶劑溶解或分解來除去。在這種情況中，可破壞的柱狀模具是被用作一用于大頭式柱狀物的柱狀物和形成在大頭內(nèi)的切槽或凹槽或者兩者皆有的模具，并且在將大頭式柱狀物的柱狀物和基座和頭部一體模制之后，可以藉助一種適當?shù)臋C械或化學(xué)方法來除去所述可破壞的模具?；蛘撸梢詫⑺隹善茐牡哪＞哂米饕粌H用于柱狀物的模具，而所述切槽或凹槽或者該兩者可以藉助一適當?shù)慕饘倌＞邅磉M行模制。在使用模制的系固件的情況中，背襯層、柱狀物和頭部可以由一種阻燃的聚合材料來形成。
較佳的泡沫層32是具有一非阻燃的。壓敏泡沫材料或壓敏粘結(jié)劑的系統(tǒng)。或者，泡沫層32可以是由泡沫材料和粘結(jié)劑粘結(jié)在一起的多層。泡沫層32可以藉助熱熔涂覆、涂覆和紫外線固化、直接層壓或本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的其它各種技術(shù)來施加。非阻燃泡沫層32的密度較好是至少0.03克/立方厘米，或者更好的是0.096-1.01克/立方厘米(6至63磅/立方英尺)。泡沫層32的厚度至少為0.05毫米(0.002英寸)。已知適于在本發(fā)明的阻燃系固件10中使用的兩種非阻燃的、閉孔的(closed-cell)、壓敏式、丙烯酸泡沫材料是以產(chǎn)品品牌為Scotch牌的VHB膠帶、產(chǎn)品號為4905以及Scotch-Mount牌產(chǎn)品號為Y-4251的丙烯酸泡沫膠帶出售的，這兩種膠帶可以從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司購得。所述4905丙烯酸泡沫材料具有一約為0.5毫米(0.020英寸)的厚度和一約為997千克/米3的密度。Y-4251丙烯酸泡沫材料膠帶在一表面上還具有一0.05毫米(0.020英寸)的壓敏粘結(jié)劑，并具有一約為0.94毫米(0.037英寸)的總厚度，以及一在515千克/米3至675克/米3范圍內(nèi)的密度。
當進行90°的剝離試驗時，當所述的Y-4251丙烯酸泡沫粘結(jié)劑施加于一寬度為25.4毫米(1英寸)、長度為203毫米(8英寸)、最初厚度為0.51毫米(0.020英寸)的一段聚丙烯背襯上并在室溫下、以1-2小時的停留時間安裝在一不銹鋼鋼板上時，它能承受1428.8克/厘米(8磅/英寸)的最小力，通?？梢猿惺?321.8至2857.6克/厘米(13-16磅/英寸)的作用力。
阻燃背襯層22最好是均勻、不含纖維、柔性的、含有阻燃材料22a的一層或多層聚合材料。適當?shù)木酆喜牧习ň垡蚁?、聚丙烯、酰胺或聚酯樹脂。由于抗沖擊性能改進的聚丙烯樹脂具有優(yōu)良的耐熱性、機械強度和可加工性能，因此，它是多種更理想的材料之一。該材料的彈性彎曲系數(shù)能任選地、以這樣一種方式，即，通過加入增塑劑、韌化劑和其它類似物來修改或變化。聚烯烴樹脂通常是通過加入以下一些阻燃的無機成分來制造成阻燃物的，諸如三氫氧化鋁、三氧化銻、氧化鐵、碳酸鎂、氫氧化鎂、紅磷，硅、硼酸鋅、或者有機阻燃物諸如溴化芳族、溴化或氯化脂族、磷酸酯、鹵化的、磷碳形成體(phosphorus charformers)和磷化合物。
很多可以從市場上買到的V-O額定(rated)阻燃聚烯烴樹脂都適于用作本發(fā)明中的背襯層22。V-O額定材料滿足援引在本文中作為參考的保險商試驗所(UL)20毫米垂直燃燒試驗94V-0。對于一些應(yīng)用來說，UL20毫米垂直燃燒試驗94V-1或94V-2額定聚合物可以具有足夠的阻燃性能。例如，如果泡沫層足夠薄，94V-1或94V-2額定聚合物可以充分滿足F.A.R.25.853，這將在下文中具體描述。
適于用作本發(fā)明背襯層的阻燃聚丙烯片材的幾個例子是可以從伊利諾伊州Des Plaines市的ITW Fastex公司購得的Formex-20、Formex-40和抗沖擊性能改進的Formex GK-10、Formex GK-17、FormexGK-30、Formex GK-40和FormexGK-62。適于用作阻燃背襯層22的另一種阻燃聚丙烯樹脂是可以從新澤西州Freehold市的Monmouth Plastic Company公司購得的、產(chǎn)品型號為PP301的產(chǎn)品。在以下的表1和表2中概括了由各制造商所提供的材料性能。
表1
na=不能獲得*以小球形式提供，并且必須被擠壓至所需厚度。
表2
本發(fā)明的阻燃系固件適于用在很多電子儀器、航天和航空、鐵路運輸和汽車應(yīng)用中。雖然存在各種用來評估阻燃性能的標準，但是，目前，聯(lián)邦航空條例的垂直燃燒試驗是最嚴格的。因此，本發(fā)明的阻燃系固件已根據(jù)F.A.R.25.853的節(jié)(a)(1)(ⅰ)進行了評估，如下文所描述的那樣。
用來說明符合F.A.R.§25.853(1990年7月)的試驗標準和規(guī)程用于垂直燃燒試驗的系固件試驗標準中小節(jié)(a)(1)(ⅰ)涉及由全體乘務(wù)員或乘客占用的內(nèi)部隔艙，包括室內(nèi)天花板、室內(nèi)壁板、隔板、廚房結(jié)構(gòu)、大櫥壁、結(jié)構(gòu)室內(nèi)地面和在儲藏室結(jié)構(gòu)內(nèi)使用的材料。小節(jié)(a)(1)(ⅱ)涉及座墊。墊料、裝飾性或非裝飾性的涂層織物、皮革、托架和廚房設(shè)備、電纜導(dǎo)線管、隔熱和隔聲的材料和覆蓋通風管的絕熱材料、接頭和邊緣覆蓋件以及其它類似物。當根據(jù)§25.853(a)(1)(ⅰ)和(a)(1)(ⅱ)的規(guī)程進行垂直試驗時，用于這些應(yīng)用的材料必須能自滅火。
各試樣必須處于21.1℃+/-2.8℃(70+/-5°F)的溫度條件和50％+/-5％)相對濕度條件下，一直至濕度平衡達24小時為止。每一試樣必須保持所述的條件環(huán)境中，一直到它遭受火焰為止。各試樣必須安裝于一金屬框架，從而可以將兩個的長邊緣和上邊緣牢固地保持在一垂直方向上，沒有被一基片所支承并且沒有與這基片相連。試樣的裸露區(qū)域必須至少是寬50.8毫米(兩英寸)寬和長304.8毫米(12英寸)，除非在飛機中所使用的實際尺寸較小。燃燒器火焰作用于其上的邊緣必須不能由所述試樣的精加工邊緣或保護邊緣組成，而必須能夠反映出可安裝在飛機內(nèi)的材料的自然橫截面。最少，必須對三個試樣進行試驗，并取所得試驗結(jié)果的平均值。
各試樣必須暴露于一盞本生燈或一Tirrill燃燒器中，所述的本生燈或燃燒器具有一額定內(nèi)徑為9.53毫米(3/8英寸)的管子，所述管子被調(diào)節(jié)得能給予一高度為38.1毫米(1-1/2英寸)的火焰。由一校準的熱電偶高溫計測量的火焰中心處的最低火焰溫度必須是843.3℃(1550°F)。所述試樣的下緣必須位于所述燃燒器的上緣上方19.1毫米(3/4英寸)處。火焰必須作用于所述試樣的下緣的中心線處。必須記錄下燃燒時間、燃燒長度，以及有可能存在的滴落物的燃燒時間。
小節(jié)(a)(1)(ⅰ)要求火焰應(yīng)施加60秒鐘然后再移走。平均的燃燒長度可以不超過152.4毫米(6英寸)，在移走了火焰源之后的平均燃燒時間可以不超過15秒鐘。在滴落之后。滴落物不會繼續(xù)燃燒平均超過3秒鐘的時間。燃燒長度可以被定義成由于火焰撞擊，從最遠的損傷痕跡的原始邊緣至試驗試樣的距離，包括局部或全部消耗、燒焦或變脆的區(qū)域，但不包括熏黑的、沾污的、翹曲的或褪色的區(qū)域，也不包括那些材料因受熱而收縮或熔化掉的區(qū)域。
小節(jié)(a)(1)(ⅱ)要求火焰應(yīng)施加12秒鐘，然后再移走。平均的燃燒長度可以不超過8英寸，在火焰源移走之后平均燃燒時間可以不超過15秒鐘。在滴落之后，滴落物不會繼續(xù)燃燒平均超過5秒鐘的時間。
例子準備好一系列試樣，以確定有可能存在的、關(guān)于背襯層、泡沫層和/或壓敏粘結(jié)劑所使用的各種阻燃材料之間的相互關(guān)系。下述例子包括根據(jù)F.A.R.§25.853(a)(1)(ⅰ)中的垂直燃燒試驗對那些可以從市場上買到的材料的組合物進行測試。各產(chǎn)品的說明書如各制造商所公開的那樣。本文所使用的單絲是一從位于南卡羅米納州Columbia市的Shakespeare公司買到的、直徑為0.38毫米(0.015英寸)的非阻燃黑色聚丙烯。標記F/R指的是阻燃材料。
例子1在例子1中，所有的泡沫材料都是密度為96千克/米3(6磅/英尺3)、厚度為0.787毫米(0.031英寸)、可以從馬薩諸塞州Lawrence市的Voltek,Inc.買到的聚乙烯泡沫材料。6EO泡沫材料是非阻燃的，6TS泡沫是阻燃的。除非有具體說明，將0.05毫米(0.02英寸)厚的壓敏粘結(jié)劑涂覆在所述泡沫材料的兩側(cè)面上。試樣4-7的非阻燃背襯層是一種0.05毫米(0.02英寸)厚的黑色聚烯烴，其上的柱狀物密度是每平方厘米具有39個(每平方英寸250個)柱狀物。試樣4-7的背襯層和大頭式柱狀物是一種可以從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司購得的、標準Dual LockTM牌的、產(chǎn)品號為SJ3440的可重新閉合的系固件。試樣1-7是用一種可以從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司購得的、產(chǎn)品號為F-9460PC的、稱作為Scotch牌VHB膠帶的非阻燃丙烯酸粘結(jié)劑來制備的。試樣2、3、4和6是用可以從明尼蘇達州St.Paul市的H.B.Fuller購得的、產(chǎn)品號為HL-2086的一橡膠基阻燃粘結(jié)劑來制備的。
試樣5是用一種標記為粘結(jié)劑“A”的非阻燃熱熔粘結(jié)劑產(chǎn)品來制備的。粘結(jié)劑“A”是一種大體上根據(jù)美國專利No.5,453,319中的例子10來制備的壓敏粘結(jié)劑。這種粘結(jié)劑的組分包括可以從得克薩斯州Houston市的Shell Oil Company購得的19.8％(重量)的Kraton 1118橡膠；可以從得克薩斯州Houston市的Housemex,Inc.購得的20.8％(重量)的Solprene 1205橡膠；可以從佐治亞州Brunswick市的Hercules,Inc.購得的48.3％(重量)的Piccolyte A135樹脂；可以從得克薩斯州Houston市的Shell Oil Company購得的10.1％(重量)的Shellflex 371油；以及可以從得克薩斯州McIntosh市的Ciba Geigy購得的1.0％(重量)的Irganox1076抗氧化劑、在試樣6中，由于沒有泡沫材料，因此，阻燃的(F/R)橡膠基粘結(jié)劑是直接涂覆于背襯層的支承面上。
沒有一背襯層和具有一相連的非阻燃背襯層的、阻燃和非阻燃的泡沫材料和壓敏粘結(jié)劑的各種組合都必須服從FAR.§25.853(a)(1)(ⅰ)。在以下的表3中匯總了各結(jié)果。
表3
N/R=沒有記錄試樣1的阻燃泡沫材料和非阻燃的粘結(jié)劑沒有通過垂直燃燒試驗。同樣，具有和沒有一阻燃泡沫材料的、試樣2和3的阻燃粘結(jié)劑也沒有通過。與一阻燃泡沫材料和粘結(jié)劑混和的、試驗4的非阻燃背襯也沒有通過。用一非阻燃背襯和一阻燃泡沫材料制備的試樣5和7也沒有通過。
例子2一種阻燃的、柔性的、具有背襯的系固件是藉助將標準的、非阻燃的直徑為0.38毫米(0.015英寸)的黑色聚丙烯單絲植入一0.51毫米(0.020英寸)的黑色阻燃背襯層內(nèi)來制造的。所述的0.51毫米(0.020英寸)的背襯層可以是從伊利諾伊州Des Plaines市的ITW Fastex購得的名稱為Formex-20BK的產(chǎn)品。非阻燃單絲是利用美國專利No.4,290,174中所揭示的工藝植入0.51毫米(0.020英寸)阻燃背襯層的，只是單絲上沒有大頭而已。
背面襯有聚乙烯泡沫材料的阻燃粘結(jié)劑壓敏粘結(jié)劑是通過將一0.084毫米(0.0033英寸)的粘性傳送帶層壓到一1.02毫米(0.040英寸)厚的阻燃聚乙烯泡沫材料來制備的，所述的聚乙烯泡沫材料的密度是96千克/米3(6磅/英尺3)，它可以是從Voltek,Inc.購得的名稱為Volara 6ASF的產(chǎn)品。傳送帶是通過將一種可以從H.B.Fuller購得的產(chǎn)品名稱為HL-2086的阻燃粘結(jié)劑以約70％固體粒溶解于甲苯來制備的。溶解于甲苯中的HL-2086粘結(jié)劑隨后被刮涂到一兩面都涂覆有硅酮的紙襯墊上，而達到這樣一個干涂覆重量20顆粒/54.8平方厘米(24平方英寸)。以106.7厘米/分鐘(3.5英尺/分鐘)的涂覆速度、在下述爐加熱溫度下對所述粘結(jié)劑進行處理區(qū)域1，65.6℃(150°F)；區(qū)域2，82.2℃(180°F)，區(qū)域3,87.8℃(190°F)，以使殘余的甲苯量為最少。然后，將粘性的傳送帶層壓到雙面阻燃的Volara 6ASF泡沫材料上。
將沒有大頭的、阻燃的、柔性的具有背襯的系固件層壓到阻燃的壓敏粘結(jié)劑泡沫材料上，并根據(jù)如下表4所概括的F.A.R.25.853(a)(1)(Ⅰ)的規(guī)程來測試。
表4
以上所有的試樣都能通過所述垂直燃燒試驗。但是，如上所述，由一阻燃粘結(jié)劑和一阻燃泡沫材料層的組合物不是一種成本最有效結(jié)構(gòu)，而且阻燃物會限制粘結(jié)劑和泡沫材料的性能。
例子3準備好一系列試樣，以確定阻燃背襯層和各種非阻燃泡沫層、單絲和壓敏粘結(jié)劑的使用效果。很多材料都與前面例1相同。4492粘結(jié)劑/泡沫系統(tǒng)是一種白色的、0.25毫米厚的聚乙烯泡沫帶，所述聚乙烯泡沫帶具有一層約0.8毫米厚的丙烯酸粘結(jié)劑，并具有約96千克/立方米(6磅/立方英尺)的密度，可以從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司購得。產(chǎn)品號為F-9473 PC的Scotch牌VHB膠帶是一種可以從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司購得的、0.254毫米(0.010英寸)厚的透明丙烯酸粘性傳送帶。
粘結(jié)劑“B”是一種大體上根據(jù)美國專利N0.5,453,319中的例子17來準備的橡膠基的壓敏粘結(jié)劑。
背襯層是根據(jù)美國專利No.4,290,174(Kalleberg)中所揭示的工藝、利用一種可以從伊利諾伊州Des Plaines的ITW Fastex購得、以Formex 20BK為產(chǎn)品名稱進行出售的0.51毫米(0.020英寸)厚的阻燃聚丙烯來準備的。背襯層每6.45平方厘米(平方英寸)具有400個大頭式柱狀物。試樣15-20中的第二尺寸指的是所述粘結(jié)劑的燃燒長度，它比這些試樣中的背襯層要大。在以下的表5中匯總了試驗結(jié)果。
表5
<p>正如從表5中可以清楚看到的那樣，將一種阻燃材料僅用于背襯層、將非阻燃材料用于泡沫層。粘結(jié)劑層和單絲，可以通過F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)的垂直燃燒。
例子4例子4涉及一系列試驗，以確定可能存在的、背襯厚度對阻燃性能的影響。一系列背襯/粘結(jié)劑試樣是通過將一種厚度為0.94毫米(0.037英寸)的白色丙烯酸泡沫材料層壓至一種具有各種厚度的阻燃聚丙烯來準備的。背襯層形成得沒有任何柱狀物。所述的丙烯酸泡沫帶是從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司購得的、以Scotch-Mount牌號Y-4251為產(chǎn)品名稱的丙烯酸泡沫帶。所述背襯層是一種可以從伊利諾伊州Des Plaines市的ITW Fastex購得的、以天然Formex-31、天然Formex-40和黑色Formex GK-40為產(chǎn)品名稱的、與厚度相對應(yīng)的、具有改進的抗沖擊性能的聚丙烯片材。這些試樣是根據(jù)F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)來測試的，如下表6所匯總的那樣。
表6
燃燒的滴落物點燃先前滴下的材料。從表6中，可以看到，當阻燃背襯層的厚度增大時，用于一給定非阻燃泡沫和粘結(jié)劑的所述燃燒時間則縮短。
例子5例子5涉及一系列試驗，以確定可能存在的、背襯厚度對阻燃性能的影響。一系列背襯/粘結(jié)劑試樣是通過將一種厚度為0.64毫米(0.020英寸)的透明丙烯酸泡沫材料層壓至一種具有各種厚度的阻燃聚丙烯來制備的。背襯層被形成得沒有任何柱狀物。所述的丙烯酸泡沫帶是可以從明尼蘇達州St.Paul市的3M公司購得Scotch牌號VHB4905帶子。所述背襯層是一種可以從伊利諾伊州Des Plaines市的ITW Fastex購得的、以天然Formex-31、天然Formex-40和黑色Formex GK-40為產(chǎn)品名稱的、與厚度相對應(yīng)的、具有改進的抗沖擊性能的聚丙烯片材。這些試樣是根據(jù)F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)來測試的，如下表7所匯總的那樣。
表7
例子4和5示出了阻燃性隨背襯層厚度的增大而提高。背襯層必須足夠厚且具有足夠質(zhì)量，以便能使非阻燃泡沫材料和粘結(jié)劑停止燃燒。應(yīng)予相信的是，一阻燃系固件可以通過將一阻燃背襯層與粘結(jié)劑相結(jié)合來制備，在系固件的每單位面積上，所述阻燃背襯層所具有的質(zhì)量要大于非阻燃泡沫材料的質(zhì)量。
例子6一密度為26.3個柱狀物/平方厘米(170個柱狀物/平方英寸)的大頭式系固件是利用美國專利No.4,290,174(Kalleberg)中所揭示的工藝來制備的。背襯層是由黑色的Formex GK-30來構(gòu)造的，并且層壓有一產(chǎn)品號為4905的Scotch牌號VHB膠帶，所述的背襯層和膠帶如上文所述。當根據(jù)F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)進行試驗時，所述試樣具有105毫米(4.13英寸)的燃燒長度，0秒的燃燒時間，以及1秒的滴落物燃燒時間。該試樣通過了所述試驗。
至此已結(jié)合幾個實施例對本發(fā)明作了具體描述。對于本技術(shù)領(lǐng)域的那些熟練人員來說顯然的是，還可以對所描述的各實施例作出很多不背離其保護范圍的變化。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)不限于本文所描述的結(jié)構(gòu)，而是受限于權(quán)利要求書所描述的結(jié)構(gòu)以及那些結(jié)構(gòu)的等效物。
權(quán)利要求
1．一種適于與一第二系固件可釋放嚙合的阻燃系固件，它包括一由阻燃聚合材料制成的背襯層，它具有一裸露的粘結(jié)面和一支承面；多個大體上垂直于所述粘結(jié)面延伸的柔性、彈性柱狀部分，所述末梢的柱狀部分具有一位于所述柱狀部分一末端的大頭部分，所述頭端部分具有一與所述末梢的柱狀部分相對的頂面和一與所述粘結(jié)面相對的閂鎖面，所述大頭部分設(shè)置得可以沿著背襯層的不同部分運動，并能與所述第二系固件可釋放地嚙合；以及一涂覆于所述支承面上的非阻燃的壓敏粘結(jié)劑。
2．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述非阻燃的壓敏粘結(jié)劑包括一由丙烯酸泡沫壓敏粘結(jié)劑制成的泡沫層。
3．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，它還包括一設(shè)置在所述支承面和所述壓敏粘結(jié)劑之間的非阻燃的泡沫層。
4．如權(quán)利要求2或3所述的阻燃系固件，其特征在于，所述泡沫層的質(zhì)量小于背襯層的質(zhì)量。
5．如權(quán)利要求2或3所述的阻燃系固件，其特征在于，所述泡沫層的最大厚度約為0.889毫米(0.035英寸)。
6．如權(quán)利要求2或3所述的阻燃系固件，其特征在于，所述泡沫層的最大厚度約為3.05毫米(0.120英寸)。
7．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述非阻燃的壓敏粘結(jié)劑的最小90°剝離強度為1428.8克/厘米(8磅/英寸)。
8．如權(quán)利要求3所述的阻燃系固件，其特征在于，所述非阻燃的泡沫層是從以下一組材料中選擇出來的丙烯酸泡沫、尿烷泡沫、聚乙烯泡沫、氯丁橡膠和硅酮泡沫。
9．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，它還包括一基本覆蓋住所述壓敏粘結(jié)劑的釋放襯墊。
10．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述背襯層的厚度在0.51毫米至1.02毫米(0.020至0.040英寸)的范圍內(nèi)。
11．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述柱狀部分包括大體上呈U形且縱向取向的單絲、嵌埋在所述粘結(jié)面內(nèi)的非阻燃聚合材料。
12．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述阻燃聚合材料是從以下一組材料中選擇出來的聚烯烴、聚酰胺、聚胺酯、聚丙烯和聚乙烯。
13．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述系固件在未附連于一基片時滿足F.A.R.25.853(a)(l)(ⅰ)垂直易燃性試驗的要求。
14．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述系固件的一垂直取向部分具有小于152.4毫米(6英寸)的燃燒長度，并且在受到一火焰為時60秒的燃燒作用之后可以燃燒15秒。
15．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述系固件在受到一火焰為時60秒鐘的燃燒作用之后可以燃燒不到15秒的時間。
16．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，在受到一火焰為時60秒鐘的燃燒作用之后，在從所述系固件滴落下來之后，所述燃燒的滴落物不會繼續(xù)燃燒平均超過3秒鐘的時間。
17．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述第二系固件包括一大頭式柱狀系固件。
18．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述大頭部分設(shè)置呈多列。
19．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述大頭部分設(shè)置呈一隨機的結(jié)構(gòu)。
20．如權(quán)利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述大頭部分設(shè)置呈很多正弦曲線的列。
21．一種適于與一第二系固件可釋放嚙合的阻燃系固件，它包括一由阻燃聚合材料制成的背襯層，它具有一裸露的粘結(jié)面和一支承面；多個大體上垂直于所述粘結(jié)面延伸的柔性、彈性柱狀部分，所述末梢的柱狀部分具有一位于所述柱狀部分一末端的大頭部分，所述大頭部分具有一與所述末梢的柱狀部分相對的頂面和一與所述粘結(jié)面相對的閂鎖面，所述大頭部分設(shè)置得可以沿著背襯層的不同部分運動，并能與所述第二系固件可釋放地嚙合；一粘結(jié)于所述支承面的非阻燃泡沫層；以及一涂覆于所述泡沫層的一裸露表面上的非阻燃的壓敏粘結(jié)劑，所述泡沫層的厚度小于背襯層的厚度。
22．一種適于與一第二系固件可釋放嚙合的阻燃系固件，它包括一由聚合材料制成的背襯層，它具有一裸露的粘結(jié)面和一支承面；多個大體上垂直于所述粘結(jié)面延伸的柔性、彈性柱狀部分，所述末梢的柱狀部分具有一位于所述柱狀部分一末端的大頭部分，所述大頭部分具有一與所述末梢的柱狀部分相對的頂面和一與所述粘結(jié)面相對的閂鎖面，所述大頭部分設(shè)置得可以沿著背襯層的不同部分運動，并能與所述第二系固件可釋放地嚙合；一粘結(jié)于所述支承面的泡沫層；以及一涂覆于所述泡沫層的一裸露表面上的壓敏粘結(jié)劑，其中，阻燃系固件的一垂直取向部分具有小于152.4毫米(6英寸)的燃燒長度，并且在受到一火焰為時60秒鐘的燃燒作用之后可以燃燒15秒的時間，其中系固件在受到一火焰為時60秒鐘的燃燒作用之后燃燒不到15秒鐘，在受到一火焰為時60秒鐘的燃燒作用之后，滴落物不會繼續(xù)燃燒平均超過3秒鐘的時間。
全文摘要
一種適于與一第二系固件可釋放嚙合的阻燃系固件(10)。系固件的背襯層(22)由阻燃的聚合材料制成,它具有一裸露的粘結(jié)面和一支承面。多個柔性彈性柱狀部分(26)大體上垂直于所述粘結(jié)面延伸。所述末梢的柱狀部分具有一位于所述柱狀部分一末端的大頭部分(30)。所述大頭部分(30)具有一與所述末梢的柱狀部分相對的頂面和一與所述粘結(jié)面相對的閂鎖面(40)。所述大頭部分(30)設(shè)置得可以沿著背襯層的不同部分運動,并能與所述第二系固件可釋放地嚙合。一非阻燃的壓敏粘結(jié)劑(33)涂覆于所述支承面上。
文檔編號C09K21/14GK1209039SQ96180123
公開日1999年2月24日 申請日期1996年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月28日
發(fā)明者J·J·科比 申請人:美國3M公司