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CN1209039A - 阻燃系固件和其制造方法 - Google Patents

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CN1209039A CN96180123.9A CN96180123A CN1209039A CN 1209039 A CN1209039 A CN 1209039A CN 96180123 A CN96180123 A CN 96180123A CN 1209039 A CN1209039 A CN 1209039A
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Abstract

一种适于与一第二系固件可释放啮合的阻燃系固件(10)。系固件的背衬层(22)由阻燃的聚合材料制成,它具有一裸露的粘结面和一支承面。多个柔性弹性柱状部分(26)大体上垂直于所述粘结面延伸。所述末梢的柱状部分具有一位于所述柱状部分一末端的大头部分(30)。所述大头部分(30)具有一与所述末梢的柱状部分相对的顶面和一与所述粘结面相对的闩锁面(40)。所述大头部分(30)设置得可以沿着背衬层的不同部分运动,并能与所述第二系固件可释放地啮合。一非阻燃的压敏粘结剂(33)涂覆于所述支承面上。

Description

阻燃系固件和其制造方法
本发明的领域
本发明涉及一种阻燃系固件，特别涉及一种在其背面上具有压敏粘结剂的、阻燃的大头式柱状系固件。
本发明的背景
目前可以买到的那些通过某些阻燃性试验的钩环式系固件(hook and loopfastener)都是背衬平滑的并具有压敏粘结剂。但是，对于很多高强度的工业系紧应用来说，钩环式系固件是不适宜的。某些电子仪器、航天航空、铁路运输和汽车应用都要求具有充分阻燃性能的高强度工业品质的系固件。
大头式柱状系固件适用于很多高强度系紧应用，但是，迄今为止，它所能提供的阻燃性能是有限的。例如，目前可以买到的大头式柱状系固件，诸如可以从明尼苏达州St.Paul市的3M公司买到的、以Dual LockTM为产品名称出售的可重新闭合的系固件能通过联邦航空条例(F.A.R.)25.853(a)(1)(ⅳ)和(a)(1)(ⅴ)所规定的水平燃烧试验，但是它不能通过F.A.R.垂直燃烧试验。航天航空业所要求的、F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)和(a)(1)(ⅱ)所规定的垂直燃烧试验目前是用于这些系固件的最严格的阻燃标准。
加入到材料内以增强阻燃性的填料常常会改变大头式柱状系固件内所使用的材料的性能。具体地说，压敏粘结剂可以要求5至30％(按重量计)的填料以获得阻燃性。超过大约10％的填料对剥离粘结力有决定性的影响，并且将根据填料的微粒尺寸和化学性质使粘性降低。填料还能抑制固化。例如，丙烯酸粘结剂通常需要象30％那样多的填料以获得阻燃性能。除了会降低剥离粘结力和粘性之外，填料还能影响丙烯酸粘结剂的紫外线固化。
一些高性能的系固件在1000次啮合的循环次数寿命中具有一在207-414千帕(kpa)(30-67磅/平方英寸)范围内的动态拉伸分离力。因此，用来固定系固件的粘结剂必须能够在一段很长的时间内承受足够大的剥离力和拉伸分离力。填料还可以降低材料的总强度。
填料也可以通过改变材料的熔化特性来改变用于制造大头式柱状系固件的加工参数，例如，在一实施例中，可藉助热变形来形成大头式柱状系固件上的头端。填料会减慢或妨碍热变形。已进行了广泛的研究利用具有通常不到2％(按重量计)的填料的聚合物来形成一形状最适宜的头端，所述的填料可以诸如是颜料浓缩物、紫外线(UV)稳定剂、和抗氧化剂。最后，填料的加入和制造速度的减慢还增加了产品的总成本。
本发明的概述
本发明旨在提供一种在其背面上具有压敏粘结剂的阻燃大头式柱状系固件。
所述阻燃系固件适于与一第二系固件可释放地啮合。系固件的背衬层由一种阻燃聚合材料构造成，它具有一裸露的粘结面和一支承面。多个柔性、弹性柱状部分大体上垂直于所述粘结面延伸。所述末梢的柱状部分具有一位于所述柱状部分一末端的大头部分。所述大头部分具有一与所述末梢的柱状部分相对的顶面和一与所述粘结面相对的闩锁面。所述大头部分设置得可以沿着背衬层的不同部分运动，并能与所述第二系固件可释放地啮合。一非阻燃的压敏粘结剂涂覆于所述支承面上。
在一实施例中，所述非阻燃的压敏粘结剂是一种由丙烯酸泡沫压敏粘结剂制成的泡沫层。或者，在所述支承面和所述压敏粘结剂之间设置一非阻燃的泡沫层。所述非阻燃的泡沫层最好是从以下一组材料中选择出来的：丙烯酸泡沫、尿烷泡沫、聚乙烯泡沫、氯丁橡胶和硅酮。
所述泡沫层的厚度最好小于背衬层的厚度。所述泡沫层的质量最好小于背衬层的质量。在一实施例中，所述泡沫层的最大厚度最好约为0.889毫米(0.035英寸)。或者，所述泡沫层的最大厚度约为3.05毫米(0.120英寸)。
所述非阻燃的压敏粘结剂或粘结剂/泡沫系统较好地具有一最小为1428.8克/厘米(8磅/英寸)的90°剥离强度，并且更好的是大于2857.6克/厘米(16磅/英寸)。当与一基片相连时，所述粘结剂的更大的剥离强度可以提高系固件的循环使用次数。一释放衬垫(release liner)基本覆盖住所述压敏粘结剂。所述背衬层的厚度可以在0.051毫米至3.05毫米(0.002至0.120英寸)的范围内，较佳的是在0.254毫米至1.52毫米(0.010至0.060英寸)的范围内，最佳的是在0.51毫米至1.02毫米(0.020至0.040英寸)的范围内。
在一实施例中，所述柱状部分是大体上呈U形的单丝，所述单丝是由纵向取向、非阻燃的、嵌埋在所述粘结面内的聚合材料制成的。所述阻燃聚合材料是从以下一组材料中选择出来的：聚烯烃、酰酰胺、聚胺酯、聚丙烯和聚乙烯。
所述系固件在未附连于一基片时最好满足F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)垂直易燃性试验的要求。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)的燃烧长度，并且在受到一火焰为时60秒的燃烧作用之后可以燃烧15秒。所述系固件在受到一火焰为时60秒钟的燃烧作用之后可以燃烧不到15秒的时间。在受到一火焰为时60秒钟的燃烧作用之后，在从所述系固件滴落下来之后，滴落物落下后不会继续燃烧平均超过3秒钟的时间。
在一实施例中，第二系固件包括一大头式柱状系固件。大头部分设置呈多列随机结构或进呈一图形，例如正统波图形。
附图的简要说明
图1是一阻燃系固件的某一局部的立体图；以及
图2是一阻燃系固件的两个对置部分处于啮合状态的剖视图。
较佳实施例的具体描述
图1和图2示出了阻燃系固件10、12和14，它们均具有多个从一阻燃背衬层22突伸出来的大头式柱状系固件21。背衬层22含有一种或多种阻燃材料22a。大头式柱状系固件22由多根嵌埋入且粘结或热熔在阻燃背衬层22内的柔性、弹性、大体上呈U形的单丝24组成。各单丝24具有柱状部分26，所述柱状部分大体上垂直于阻燃背衬层22的粘结面28突伸出来。柱状部分26的末端具有头部30。头部30具有一与柱状部分26相对置的凸轮形表面38和一与粘结面28相对的闩锁面40(参见图2)。
各组单丝24的各弯曲部36是并列设置的，以形成一系列大体上相互平行的单丝列，每一单丝列提供对应的两列对齐的柱状部分26和大头部分30。应予理解的是，各单丝24可以随机地定位，或者诸如正弦曲线之类的图形定位在阻燃背衬层22上。沿着列的方向，每一U形单丝24的柱状部分26和相邻U形单丝24的相邻柱状部分26最好彼此隔开，这样，系固件10的另一部分的单丝24的头部30就可以设置在其间，而基本上不会使各柱状部分26散布开来。各U形单丝由一种纵向取向的、非阻燃的、聚合材料制成。每一单丝24的柱状部分最好是等长的。
一泡沫层32藉助粘结剂33可选择地粘结于一与阻燃背衬层22的粘结面28相对的支承面上。泡沫层32的相对面包括一由可拆去的硅酮释放衬垫35覆盖的、粘性的压敏粘结剂20。所述压敏粘结剂通常具有一在0.025毫米至0.635毫米(0.001至0.025英寸)范围内的厚度。泡沫层32的厚度较好在0.051至3.05毫米(0.002和0.120英寸)之间，更好的是在0.051至1.52毫米(0.002和0.060英寸)之间，最好的是在0.051至0.889毫米(0.002和0.035英寸)之间。在没有泡沫层32的一实施例中，将压敏粘结剂20是涂覆于阻燃背衬层22的支承面上。最好在涂覆诸如丙烯酸粘结剂之类的某种压敏粘结剂之前，将一底层涂料涂覆于支承面上。在另一实施例中，泡沫层32可以由一种诸如丙烯酸粘结剂之类的稠密粘结剂构造成，这将在下文中予以描述。在那些使用丙烯酸粘结剂的实施例中，最好是在涂覆丙烯酸粘结剂之前将一底层涂料涂覆于所述支承面。
图2是图1所示的阻燃系固件12、14的两个部分在啮合状态的剖视图。系固件12、14分别藉助压敏粘结剂20与基片16、18相连。在头部30朝着彼此方向移动成啮合结构时，头部30的凸轮形表面38可以使柱状部分26偏斜。平面型的闩锁面40自柱状部分26起径向向外延伸，以便与相对的系固件部分12或14的一个或多个头部30上的任一闩锁面40相啮合。闩锁面40可以保持各头部30相互啮合，一直到施加一预定作用力将系固件部分12和14分开为止。
位于两相邻柱状部分26上的两头部30彼此相互隔开的距离小于它们自身的直径，因此，一旦藉助柱状部分26的弹性偏斜来分开头部30，另一系固件部分12或14的头部30只能在其间移动。作为对趋于将系固件部分12、14分开的作用力的响应，泡沫层32将使阻燃背衬层22弯曲并补偿两柱状部分26之间在长度上的微小差异，因此，绝大多数的头部30的闩锁面40可以同时啮合，以使系固件10的保持力为最大，诸如援引在本文中作为参考的美国专利No.4,216,257(Schams等人)中大体所揭示的那样。
本发明的阻燃系固件10可以借助任何一种适当的方法来形成，诸如援引在本文中作为参考的美国专利No.4,290,174(Kalleberg)中所揭示的那种方法。在援引于本文中作为参考的美国专利No.5,077,870(Melbye等人)中揭示了一种用来形成一大头式柱状系固件的注射模制工艺。
或者，可以利用一可破坏的柱状模具(destructible stem mold)进行注射模制来形成背衬层22和大头式柱状体2。在援引于本文中作为参考的美国专利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坏的柱状模具的、典范性的注射模制工艺。在这一方面，所述可破坏的模具是一用于这样一种模具的通用术语，所述模具可用作为一金属模内的型芯，并且可以例如藉助超声波振动、熔解、水或溶剂溶解或分解来除去。在这种情况中，可破坏的柱状模具是被用作一用于大头式柱状物的柱状物和形成在大头内的切槽或凹槽或者两者皆有的模具，并且在将大头式柱状物的柱状物和基座和头部一体模制之后，可以藉助一种适当的机械或化学方法来除去所述可破坏的模具。或者，可以将所述可破坏的模具用作一仅用于柱状物的模具，而所述切槽或凹槽或者该两者可以藉助一适当的金属模具来进行模制。在使用模制的系固件的情况中，背衬层、柱状物和头部可以由一种阻燃的聚合材料来形成。
较佳的泡沫层32是具有一非阻燃的。压敏泡沫材料或压敏粘结剂的系统。或者，泡沫层32可以是由泡沫材料和粘结剂粘结在一起的多层。泡沫层32可以藉助热熔涂覆、涂覆和紫外线固化、直接层压或本技术领域内已知的其它各种技术来施加。非阻燃泡沫层32的密度较好是至少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)。泡沫层32的厚度至少为0.05毫米(0.002英寸)。已知适于在本发明的阻燃系固件10中使用的两种非阻燃的、闭孔的(closed-cell)、压敏式、丙烯酸泡沫材料是以产品品牌为Scotch牌的VHB胶带、产品号为4905以及Scotch-Mount牌产品号为Y-4251的丙烯酸泡沫胶带出售的，这两种胶带可以从明尼苏达州St.Paul市的3M公司购得。所述4905丙烯酸泡沫材料具有一约为0.5毫米(0.020英寸)的厚度和一约为997千克/米3的密度。Y-4251丙烯酸泡沫材料胶带在一表面上还具有一0.05毫米(0.020英寸)的压敏粘结剂，并具有一约为0.94毫米(0.037英寸)的总厚度，以及一在515千克/米3至675克/米3范围内的密度。
当进行90°的剥离试验时，当所述的Y-4251丙烯酸泡沫粘结剂施加于一宽度为25.4毫米(1英寸)、长度为203毫米(8英寸)、最初厚度为0.51毫米(0.020英寸)的一段聚丙烯背衬上并在室温下、以1-2小时的停留时间安装在一不锈钢钢板上时，它能承受1428.8克/厘米(8磅/英寸)的最小力，通常可以承受2321.8至2857.6克/厘米(13-16磅/英寸)的作用力。
阻燃背衬层22最好是均匀、不含纤维、柔性的、含有阻燃材料22a的一层或多层聚合材料。适当的聚合材料包括聚乙烯、聚丙烯、酰胺或聚酯树脂。由于抗冲击性能改进的聚丙烯树脂具有优良的耐热性、机械强度和可加工性能，因此，它是多种更理想的材料之一。该材料的弹性弯曲系数能任选地、以这样一种方式，即，通过加入增塑剂、韧化剂和其它类似物来修改或变化。聚烯烃树脂通常是通过加入以下一些阻燃的无机成分来制造成阻燃物的，诸如：三氢氧化铝、三氧化锑、氧化铁、碳酸镁、氢氧化镁、红磷，硅、硼酸锌、或者有机阻燃物诸如溴化芳族、溴化或氯化脂族、磷酸酯、卤化的、磷碳形成体(phosphorus charformers)和磷化合物。
很多可以从市场上买到的V-O额定(rated)阻燃聚烯烃树脂都适于用作本发明中的背衬层22。V-O额定材料满足援引在本文中作为参考的保险商试验所(UL)20毫米垂直燃烧试验94V-0。对于一些应用来说，UL20毫米垂直燃烧试验94V-1或94V-2额定聚合物可以具有足够的阻燃性能。例如，如果泡沫层足够薄，94V-1或94V-2额定聚合物可以充分满足F.A.R.25.853，这将在下文中具体描述。
适于用作本发明背衬层的阻燃聚丙烯片材的几个例子是可以从伊利诺伊州Des Plaines市的ITW Fastex公司购得的Formex-20、Formex-40和抗冲击性能改进的Formex GK-10、Formex GK-17、FormexGK-30、Formex GK-40和FormexGK-62。适于用作阻燃背衬层22的另一种阻燃聚丙烯树脂是可以从新泽西州Freehold市的Monmouth Plastic Company公司购得的、产品型号为PP301的产品。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
测试方法 Formex GK-10 Formex GK-20 Formex-40 型号PP301*
拉伸屈服-加工方向 ASTM D-882 30.3MPa(4400PSI) 33.1Mpa(4800PSI) 33.13Mpa(4800PSI) na
横向 ASTM D-882 22.1MPa(3200PSI) 24.8MPa(3600 PSI) 24.8MPa(3600PSI) na
厚度 0.25毫米 0.51毫米 1.02毫米 0.79毫米
密度(克/厘米3) ASTM D-792 1.035 0.988 0.988 0.988
介电常数 ASTM D-150 na 2.30 2.30 na
高电流电弧点火(电弧放电以点火) UL746A 80 23 195 ＞200
热金属丝点火(秒) UL746A 6+ 11 19 35.7
在0.46Mpa(66psi)下热偏转的温度 ASTM D-882 121℃/239°F 106℃/223°F 106℃/223°F 106℃/223°F
易燃性 UL94 V-O V-O V-O V-O
na=不能获得
*以小球形式提供，并且必须被挤压至所需厚度。
表2
测试方法 Formex GK-17 Formex GK-30 Formex GK-40  Formex GK-62
拉伸屈服-加工方向 ASTM D-882 30.3MPa(4400PSI) 30.3Mpa(4400PSI) 30.3Mpa(4400PSI) 30.3Mpa(4400PSI)
横向 ASTM D-882 22.1MPa(3200PSI) 22.1MPa(3200PSI) 22.1MPa(3200PSI) 22.1MPa(3200PSI)
厚度 0.43毫米 0.76毫米 1.02毫米 1.035毫米
密度(克/厘米3) ASTM D-792 1.035 1.035 1.035 1.035
介电常数 ASTM D-150 2.30 2.30 2.30 2.30
高电流电弧点火(电弧放电以点火) UL746A 162+ 200+ 200+ 200+
热金属丝点火(秒) UL746A 9 12 12 12
在0.46Mpa(66psi)下热偏转的温度 ASTM D-648 121℃/250°F 121℃/250°F 121℃/250°F 121℃/250°F
易燃性 UL94 V-O V-O V-O V-O
本发明的阻燃系固件适于用在很多电子仪器、航天和航空、铁路运输和汽车应用中。虽然存在各种用来评估阻燃性能的标准，但是，目前，联邦航空条例的垂直燃烧试验是最严格的。因此，本发明的阻燃系固件已根据F.A.R.25.853的节(a)(1)(ⅰ)进行了评估，如下文所描述的那样。
用来说明符合F.A.R.§25.853(1990年7月)的试验标准和规程
用于垂直燃烧试验的系固件试验标准中小节(a)(1)(ⅰ)涉及由全体乘务员或乘客占用的内部隔舱，包括室内天花板、室内壁板、隔板、厨房结构、大橱壁、结构室内地面和在储藏室结构内使用的材料。小节(a)(1)(ⅱ)涉及座垫。垫料、装饰性或非装饰性的涂层织物、皮革、托架和厨房设备、电缆导线管、隔热和隔声的材料和覆盖通风管的绝热材料、接头和边缘覆盖件以及其它类似物。当根据§25.853(a)(1)(ⅰ)和(a)(1)(ⅱ)的规程进行垂直试验时，用于这些应用的材料必须能自灭火。
各试样必须处于21.1℃+/-2.8℃(70+/-5°F)的温度条件和50％+/-5％)相对湿度条件下，一直至湿度平衡达24小时为止。每一试样必须保持所述的条件环境中，一直到它遭受火焰为止。各试样必须安装于一金属框架，从而可以将两个的长边缘和上边缘牢固地保持在一垂直方向上，没有被一基片所支承并且没有与这基片相连。试样的裸露区域必须至少是宽50.8毫米(两英寸)宽和长304.8毫米(12英寸)，除非在飞机中所使用的实际尺寸较小。燃烧器火焰作用于其上的边缘必须不能由所述试样的精加工边缘或保护边缘组成，而必须能够反映出可安装在飞机内的材料的自然横截面。最少，必须对三个试样进行试验，并取所得试验结果的平均值。
各试样必须暴露于一盏本生灯或一Tirrill燃烧器中，所述的本生灯或燃烧器具有一额定内径为9.53毫米(3/8英寸)的管子，所述管子被调节得能给予一高度为38.1毫米(1-1/2英寸)的火焰。由一校准的热电偶高温计测量的火焰中心处的最低火焰温度必须是843.3℃(1550°F)。所述试样的下缘必须位于所述燃烧器的上缘上方19.1毫米(3/4英寸)处。火焰必须作用于所述试样的下缘的中心线处。必须记录下燃烧时间、燃烧长度，以及有可能存在的滴落物的燃烧时间。
小节(a)(1)(ⅰ)要求火焰应施加60秒钟然后再移走。平均的燃烧长度可以不超过152.4毫米(6英寸)，在移走了火焰源之后的平均燃烧时间可以不超过15秒钟。在滴落之后。滴落物不会继续燃烧平均超过3秒钟的时间。燃烧长度可以被定义成：由于火焰撞击，从最远的损伤痕迹的原始边缘至试验试样的距离，包括局部或全部消耗、烧焦或变脆的区域，但不包括熏黑的、沾污的、翘曲的或褪色的区域，也不包括那些材料因受热而收缩或熔化掉的区域。
小节(a)(1)(ⅱ)要求火焰应施加12秒钟，然后再移走。平均的燃烧长度可以不超过8英寸，在火焰源移走之后平均燃烧时间可以不超过15秒钟。在滴落之后，滴落物不会继续燃烧平均超过5秒钟的时间。
例子
准备好一系列试样，以确定有可能存在的、关于背衬层、泡沫层和/或压敏粘结剂所使用的各种阻燃材料之间的相互关系。下述例子包括根据F.A.R.§25.853(a)(1)(ⅰ)中的垂直燃烧试验对那些可以从市场上买到的材料的组合物进行测试。各产品的说明书如各制造商所公开的那样。本文所使用的单丝是一从位于南卡罗米纳州Columbia市的Shakespeare公司买到的、直径为0.38毫米(0.015英寸)的非阻燃黑色聚丙烯。标记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为96千克/米3(6磅/英尺3)、厚度为0.787毫米(0.031英寸)、可以从马萨诸塞州Lawrence市的Voltek,Inc.买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。除非有具体说明，将0.05毫米(0.02英寸)厚的压敏粘结剂涂覆在所述泡沫材料的两侧面上。试样4-7的非阻燃背衬层是一种0.05毫米(0.02英寸)厚的黑色聚烯烃，其上的柱状物密度是每平方厘米具有39个(每平方英寸250个)柱状物。试样4-7的背衬层和大头式柱状物是一种可以从明尼苏达州St.Paul市的3M公司购得的、标准Dual LockTM牌的、产品号为SJ3440的可重新闭合的系固件。试样1-7是用一种可以从明尼苏达州St.Paul市的3M公司购得的、产品号为F-9460PC的、称作为Scotch牌VHB胶带的非阻燃丙烯酸粘结剂来制备的。试样2、3、4和6是用可以从明尼苏达州St.Paul市的H.B.Fuller购得的、产品号为HL-2086的一橡胶基阻燃粘结剂来制备的。
试样5是用一种标记为粘结剂“A”的非阻燃热熔粘结剂产品来制备的。粘结剂“A”是一种大体上根据美国专利No.5,453,319中的例子10来制备的压敏粘结剂。这种粘结剂的组分包括：可以从得克萨斯州Houston市的Shell Oil Company购得的19.8％(重量)的Kraton 1118橡胶；可以从得克萨斯州Houston市的Housemex,Inc.购得的20.8％(重量)的Solprene 1205橡胶；可以从佐治亚州Brunswick市的Hercules,Inc.购得的48.3％(重量)的Piccolyte A135树脂；可以从得克萨斯州Houston市的Shell Oil Company购得的10.1％(重量)的Shellflex 371油；以及可以从得克萨斯州McIntosh市的Ciba Geigy购得的1.0％(重量)的Irganox1076抗氧化剂、
在试样6中，由于没有泡沫材料，因此，阻燃的(F/R)橡胶基粘结剂是直接涂覆于背衬层的支承面上。
没有一背衬层和具有一相连的非阻燃背衬层的、阻燃和非阻燃的泡沫材料和压敏粘结剂的各种组合都必须服从FAR.§25.853(a)(1)(ⅰ)。在以下的表3中汇总了各结果。
表3
试样# 背衬层和柱状物 泡沫材料的类型 粘结剂 燃烧长度(最大为152毫米/6.0英寸) 燃烧时间 滴落物燃烧时间(最大3.0秒) 通过/失败
1 无 F/R Volara6TS F-9460 PC(0.051毫米丙烯酸粘结剂) 304.8毫米/12.0英寸 N/R N/R 失败
2 无 Volara 6EO HL-2086(0.08毫米F/R橡胶粘结剂 191.8毫米/7.55英寸) N/R N/R 失败
3 无 F/R Volara6TS HL-2086(0.08毫米F/R橡胶粘结剂 260.4毫米/10.25英寸 N/R ＜1秒 失败
4 非F/R250 F/R Volara6TS HL-2086(0.08毫米F/R橡胶粘结剂 304.8毫米/12英寸 129秒 每4秒1滴 失败
5 非F/R F/R Volara6TS 粘结剂“A”(0.13毫米橡胶粘结剂) 304.8毫米/12英寸 131秒 每11秒1滴 失败
6 非F/R 无泡沫材料 HL-2086(0.08毫米F/R橡胶粘结剂 304.8毫米/12英寸 211秒 每6秒1滴 失败
7 非F/R F/R Volara6TS F-9460 pC(0.051毫米丙烯酸粘结剂) 304.8毫米/12英寸 125秒 ＜1秒 失败
N/R=没有记录
试样1的阻燃泡沫材料和非阻燃的粘结剂没有通过垂直燃烧试验。同样，具有和没有一阻燃泡沫材料的、试样2和3的阻燃粘结剂也没有通过。与一阻燃泡沫材料和粘结剂混和的、试验4的非阻燃背衬也没有通过。用一非阻燃背衬和一阻燃泡沫材料制备的试样5和7也没有通过。
例子2
一种阻燃的、柔性的、具有背衬的系固件是藉助将标准的、非阻燃的直径为0.38毫米(0.015英寸)的黑色聚丙烯单丝植入一0.51毫米(0.020英寸)的黑色阻燃背衬层内来制造的。所述的0.51毫米(0.020英寸)的背衬层可以是从伊利诺伊州Des Plaines市的ITW Fastex购得的名称为Formex-20BK的产品。非阻燃单丝是利用美国专利No.4,290,174中所揭示的工艺植入0.51毫米(0.020英寸)阻燃背衬层的，只是单丝上没有大头而已。
背面衬有聚乙烯泡沫材料的阻燃粘结剂压敏粘结剂是通过将一0.084毫米(0.0033英寸)的粘性传送带层压到一1.02毫米(0.040英寸)厚的阻燃聚乙烯泡沫材料来制备的，所述的聚乙烯泡沫材料的密度是96千克/米3(6磅/英尺3)，它可以是从Voltek,Inc.购得的名称为Volara 6ASF的产品。传送带是通过将一种可以从H.B.Fuller购得的产品名称为HL-2086的阻燃粘结剂以约70％固体粒溶解于甲苯来制备的。溶解于甲苯中的HL-2086粘结剂随后被刮涂到一两面都涂覆有硅酮的纸衬垫上，而达到这样一个干涂覆重量：20颗粒/54.8平方厘米(24平方英寸)。以106.7厘米/分钟(3.5英尺/分钟)的涂覆速度、在下述炉加热温度下对所述粘结剂进行处理：区域1，65.6℃(150°F)；区域2，82.2℃(180°F)，区域3,87.8℃(190°F)，以使残余的甲苯量为最少。然后，将粘性的传送带层压到双面阻燃的Volara 6ASF泡沫材料上。
将没有大头的、阻燃的、柔性的具有背衬的系固件层压到阻燃的压敏粘结剂泡沫材料上，并根据如下表4所概括的F.A.R.25.853(a)(1)(Ⅰ)的规程来测试。
表4
试样# 初始燃烧 烧光之后的燃烧时间 燃烧长度 滴落物的燃烧时间 通过/失败
8 60秒 0秒 82.55毫米(3.25英寸) 0秒 通过
9 60秒 0秒 82.55毫米(3.25英寸) 几分之一秒 通过
10 60秒 0秒 22.2毫米(0.875英寸) 0秒 通过
11 60秒 1秒 76.2毫米(3.0英寸) 0秒 通过
12 60秒 4秒 25.4毫米(1.0英寸) 0秒 通过
13 60秒 3秒 82.55毫米(3.25英寸) 0秒 通过
以上所有的试样都能通过所述垂直燃烧试验。但是，如上所述，由一阻燃粘结剂和一阻燃泡沫材料层的组合物不是一种成本最有效结构，而且阻燃物会限制粘结剂和泡沫材料的性能。
例子3
准备好一系列试样，以确定阻燃背衬层和各种非阻燃泡沫层、单丝和压敏粘结剂的使用效果。很多材料都与前面例1相同。4492粘结剂/泡沫系统是一种白色的、0.25毫米厚的聚乙烯泡沫带，所述聚乙烯泡沫带具有一层约0.8毫米厚的丙烯酸粘结剂，并具有约96千克/立方米(6磅/立方英尺)的密度，可以从明尼苏达州St.Paul市的3M公司购得。产品号为F-9473 PC的Scotch牌VHB胶带是一种可以从明尼苏达州St.Paul市的3M公司购得的、0.254毫米(0.010英寸)厚的透明丙烯酸粘性传送带。
粘结剂“B”是一种大体上根据美国专利N0.5,453,319中的例子17来准备的橡胶基的压敏粘结剂。
背衬层是根据美国专利No.4,290,174(Kalleberg)中所揭示的工艺、利用一种可以从伊利诺伊州Des Plaines的ITW Fastex购得、以Formex 20BK为产品名称进行出售的0.51毫米(0.020英寸)厚的阻燃聚丙烯来准备的。背衬层每6.45平方厘米(平方英寸)具有400个大头式柱状物。试样15-20中的第二尺寸指的是所述粘结剂的燃烧长度，它比这些试样中的背衬层要大。在以下的表5中汇总了试验结果。
表5
试样# 背衬层和柱状物密度 泡沫材料的类型 粘结剂 燃烧长度(最大为152毫米/6.0英寸) 燃烧时间 滴落物燃烧时间(最大3.0秒) 通过/失败
14 F/R400 无 无 88.9毫米/3.5英寸 0秒 ＜1秒 通过
15 F/R400 Volara 6E 粘结剂“B”(0.084毫米F/R橡胶粘结剂 76.2毫米/3.0英寸)(139.7毫米/5.5英寸粘结剂) 0秒 0秒 通过
16 F/R400 Volara 6EO HL-2086(0.084毫米F/R橡胶粘结剂) 57.2毫米/2.25英寸)(114.3毫米/4.5英寸粘结剂) 0秒 ＜1秒 通过
17 F/R400 4492泡沫粘结剂系统 4492泡沫粘结剂系统(0.8毫米丙烯酸粘结剂) 57.2毫米/2.25英寸)(139.7毫米/5.5英寸粘结剂) 0秒 ＜1秒 通过
18 F/R400 F/R Volara6TS 粘结剂“A”(0.13毫米橡胶粘结剂) 63.5毫米/2.5英寸)(152.4毫米/6.0英寸粘结剂) 0秒 0秒 通过
19 F/R400 无 F09473 PC(0.254毫米丙烯酸粘结剂) 69.9毫米/2.75英寸 0秒 ＜1秒 通过
20 F/R400 无 粘结剂”A“(0.254毫米橡胶粘结剂) 88.9毫米/3.5英寸)(158.8毫米/6.25英寸粘结剂) 0秒 ＜1秒 通过
正如从表5中可以清楚看到的那样，将一种阻燃材料仅用于背衬层、将非阻燃材料用于泡沫层。粘结剂层和单丝，可以通过F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)的垂直燃烧。
例子4
例子4涉及一系列试验，以确定可能存在的、背衬厚度对阻燃性能的影响。一系列背衬/粘结剂试样是通过将一种厚度为0.94毫米(0.037英寸)的白色丙烯酸泡沫材料层压至一种具有各种厚度的阻燃聚丙烯来准备的。背衬层形成得没有任何柱状物。所述的丙烯酸泡沫带是从明尼苏达州St.Paul市的3M公司购得的、以Scotch-Mount牌号Y-4251为产品名称的丙烯酸泡沫带。所述背衬层是一种可以从伊利诺伊州Des Plaines市的ITW Fastex购得的、以天然Formex-31、天然Formex-40和黑色Formex GK-40为产品名称的、与厚度相对应的、具有改进的抗冲击性能的聚丙烯片材。这些试样是根据F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)来测试的，如下表6所汇总的那样。
表6
试样 背衬厚度 燃烧长度 燃烧时间 滴落物燃烧时间 通过/失败
21 0.787毫米(0.031英寸) 165毫米 1:47秒 60+秒 失败
22 1.02毫米(0.040英寸) 140毫米 57秒 60+秒 失败
23 1.07毫米(0.042英寸) 152毫米 37秒 60+秒 失败
燃烧的滴落物点燃先前滴下的材料。从表6中，可以看到，当阻燃背衬层的厚度增大时，用于一给定非阻燃泡沫和粘结剂的所述燃烧时间则缩短。
例子5
例子5涉及一系列试验，以确定可能存在的、背衬厚度对阻燃性能的影响。一系列背衬/粘结剂试样是通过将一种厚度为0.64毫米(0.020英寸)的透明丙烯酸泡沫材料层压至一种具有各种厚度的阻燃聚丙烯来制备的。背衬层被形成得没有任何柱状物。所述的丙烯酸泡沫带是可以从明尼苏达州St.Paul市的3M公司购得Scotch牌号VHB4905带子。所述背衬层是一种可以从伊利诺伊州Des Plaines市的ITW Fastex购得的、以天然Formex-31、天然Formex-40和黑色Formex GK-40为产品名称的、与厚度相对应的、具有改进的抗冲击性能的聚丙烯片材。这些试样是根据F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)来测试的，如下表7所汇总的那样。
表7
试样 背衬厚度 燃烧长度 燃烧时间 滴落物燃烧时间 通过/失败
24 0.787毫米(0.031英寸) 108毫米(4.25英寸) 0秒 1秒 通过
25 1.02毫米(0.040英寸) 101.6毫米(4.0英寸) 2秒 1秒 通过
26 1.07毫米(0.042英寸) 101.6毫米(4.0英寸) 0秒 1秒 通过
例子4和5示出了阻燃性随背衬层厚度的增大而提高。背衬层必须足够厚且具有足够质量，以便能使非阻燃泡沫材料和粘结剂停止燃烧。应予相信的是，一阻燃系固件可以通过将一阻燃背衬层与粘结剂相结合来制备，在系固件的每单位面积上，所述阻燃背衬层所具有的质量要大于非阻燃泡沫材料的质量。
例子6
一密度为26.3个柱状物/平方厘米(170个柱状物/平方英寸)的大头式系固件是利用美国专利No.4,290,174(Kalleberg)中所揭示的工艺来制备的。背衬层是由黑色的Formex GK-30来构造的，并且层压有一产品号为4905的Scotch牌号VHB胶带，所述的背衬层和胶带如上文所述。当根据F.A.R.25.853(a)(1)(ⅰ)进行试验时，所述试样具有105毫米(4.13英寸)的燃烧长度，0秒的燃烧时间，以及1秒的滴落物燃烧时间。该试样通过了所述试验。
至此已结合几个实施例对本发明作了具体描述。对于本技术领域的那些熟练人员来说显然的是，还可以对所描述的各实施例作出很多不背离其保护范围的变化。因此，本发明的保护范围应不限于本文所描述的结构，而是受限于权利要求书所描述的结构以及那些结构的等效物。

Claims (22)

1．一种适于与一第二系固件可释放啮合的阻燃系固件，它包括：
一由阻燃聚合材料制成的背衬层，它具有一裸露的粘结面和一支承面；
多个大体上垂直于所述粘结面延伸的柔性、弹性柱状部分，所述末梢的柱状部分具有一位于所述柱状部分一末端的大头部分，所述头端部分具有一与所述末梢的柱状部分相对的顶面和一与所述粘结面相对的闩锁面，所述大头部分设置得可以沿着背衬层的不同部分运动，并能与所述第二系固件可释放地啮合；以及
一涂覆于所述支承面上的非阻燃的压敏粘结剂。
2．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述非阻燃的压敏粘结剂包括一由丙烯酸泡沫压敏粘结剂制成的泡沫层。
3．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，它还包括一设置在所述支承面和所述压敏粘结剂之间的非阻燃的泡沫层。
4．如权利要求2或3所述的阻燃系固件，其特征在于，所述泡沫层的质量小于背衬层的质量。
5．如权利要求2或3所述的阻燃系固件，其特征在于，所述泡沫层的最大厚度约为0.889毫米(0.035英寸)。
6．如权利要求2或3所述的阻燃系固件，其特征在于，所述泡沫层的最大厚度约为3.05毫米(0.120英寸)。
7．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述非阻燃的压敏粘结剂的最小90°剥离强度为1428.8克/厘米(8磅/英寸)。
8．如权利要求3所述的阻燃系固件，其特征在于，所述非阻燃的泡沫层是从以下一组材料中选择出来的：丙烯酸泡沫、尿烷泡沫、聚乙烯泡沫、氯丁橡胶和硅酮泡沫。
9．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，它还包括一基本覆盖住所述压敏粘结剂的释放衬垫。
10．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述背衬层的厚度在0.51毫米至1.02毫米(0.020至0.040英寸)的范围内。
11．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述柱状部分包括大体上呈U形且纵向取向的单丝、嵌埋在所述粘结面内的非阻燃聚合材料。
12．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述阻燃聚合材料是从以下一组材料中选择出来的：聚烯烃、聚酰胺、聚胺酯、聚丙烯和聚乙烯。
13．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述系固件在未附连于一基片时满足F.A.R.25.853(a)(l)(ⅰ)垂直易燃性试验的要求。
14．如权利要求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)的燃烧长度，并且在受到一火焰为时60秒的燃烧作用之后可以燃烧15秒。
15．如权利要求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为时60秒钟的燃烧作用之后可以燃烧不到15秒的时间。
16．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，在受到一火焰为时60秒钟的燃烧作用之后，在从所述系固件滴落下来之后，所述燃烧的滴落物不会继续燃烧平均超过3秒钟的时间。
17．如权利要求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头式柱状系固件。
18．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述大头部分设置呈多列。
19．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述大头部分设置呈一随机的结构。
20．如权利要求1所述的阻燃系固件，其特征在于，所述大头部分设置呈很多正弦曲线的列。
21．一种适于与一第二系固件可释放啮合的阻燃系固件，它包括：
一由阻燃聚合材料制成的背衬层，它具有一裸露的粘结面和一支承面；
多个大体上垂直于所述粘结面延伸的柔性、弹性柱状部分，所述末梢的柱状部分具有一位于所述柱状部分一末端的大头部分，所述大头部分具有一与所述末梢的柱状部分相对的顶面和一与所述粘结面相对的闩锁面，所述大头部分设置得可以沿着背衬层的不同部分运动，并能与所述第二系固件可释放地啮合；
一粘结于所述支承面的非阻燃泡沫层；以及
一涂覆于所述泡沫层的一裸露表面上的非阻燃的压敏粘结剂，所述泡沫层的厚度小于背衬层的厚度。
22．一种适于与一第二系固件可释放啮合的阻燃系固件，它包括：
一由聚合材料制成的背衬层，它具有一裸露的粘结面和一支承面；
多个大体上垂直于所述粘结面延伸的柔性、弹性柱状部分，所述末梢的柱状部分具有一位于所述柱状部分一末端的大头部分，所述大头部分具有一与所述末梢的柱状部分相对的顶面和一与所述粘结面相对的闩锁面，所述大头部分设置得可以沿着背衬层的不同部分运动，并能与所述第二系固件可释放地啮合；
一粘结于所述支承面的泡沫层；以及
一涂覆于所述泡沫层的一裸露表面上的压敏粘结剂，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)的燃烧长度，并且在受到一火焰为时60秒钟的燃烧作用之后可以燃烧15秒的时间，其中系固件在受到一火焰为时60秒钟的燃烧作用之后燃烧不到15秒钟，在受到一火焰为时60秒钟的燃烧作用之后，滴落物不会继续燃烧平均超过3秒钟的时间。
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