JP2014211215A

JP2014211215A - 車両用防炎断熱材及びその製造方法

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Publication number: JP2014211215A
Application number: JP2013088698A
Authority: JP
Inventors: 重雄伏谷; Shigeo Fushitani
Original assignee: Daiwabo Rayon Co Ltd; Daiwabo Holdings Co Ltd
Current assignee: Daiwabo Rayon Co Ltd; Daiwabo Holdings Co Ltd
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-11-13

Abstract

【課題】無機繊維で構成された断熱材と同等の断熱性能を有しつつ、耐燃焼性能に優れ、車体の軽量化に寄与する車両用防炎断熱材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、繊維構造物で構成される車両用防炎断熱材であって、上記繊維構造物は、８００℃燃焼後において繊維状のガラス質が残存する性質を有する防炎性セルロース繊維を主成分とし、上記繊維構造物には、炭酸塩及び硼酸塩からなる群から選ばれる一種以上の無機塩が付着されている車両用防炎断熱材に関する。本発明の車両用防炎断熱材は、燃焼後において繊維状のガラス質が残存する性質を有する防炎性セルロース繊維を主成分とする繊維構造物を形成し、上記繊維構造物を炭酸塩及び硼酸塩からなる群から選ばれる一種以上の無機塩を含む水溶液に接触させて、上記繊維構造物に上記無機塩を付着させることで製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維を用いた車両用防炎断熱材に関し、詳細には、セルロース系繊維を用いた車両用防炎断熱材及びその製造方法に関する。

従来から、繊維を用いた種々の断熱材が提案されている。例えば、特許文献１には、珪酸含有レーヨン繊維が基材とされ、これがニードルパンチングによりマットに成形された断熱材と、前記マットに難燃剤としてリン酸アンモニウムが添加されている断熱材とが記載されている。

特許文献２には、珪酸含有レーヨン繊維とガラス繊維からなり、マットに形成されている断熱材と、前記マットの少なくとも片面にポリエステル繊維による不織布が重ね合わされて一体化されている断熱材が記載され、これらの断熱材をリン酸アンモニウムで含浸処理している断熱材も記載されている。

特許文献３には、ポリエステル繊維等のベース繊維７０〜９５重量％と、難燃レーヨンやモダクリルから選択される難燃性繊維５〜３０重量％を混綿したウェブに、ニードルパンチを施してさらにステッチボンドを施すことによって得られる難燃性シート材料が記載され、難燃性繊維がリン酸系難燃剤又はハロゲン系難燃剤を含有することも記載されている。

特許文献４には、有機繊維不織布と無機繊維マットが積層されニードルパンチにより絡合された断熱用繊維材において、有機繊維不織布面に有機樹脂と硼酸塩からなる被膜を設けた断熱用繊維材が記載されている。

特許文献５には、吸水性不織ウェブと非吸水性不織ウェブとが積層してなる積層不織布をホウ酸イオン縮重合体塩の水溶液に浸漬後、乾燥させることにより、ホウ素化合物を固形分として４〜２０質量％付着させた不燃性積層不織布を断熱材として用いることが記載されている。

特開平８−７４１６０号公報特開平９−１９６２８１号公報特開２００２−３４８７６６公報特開平１１−２２１８７２号公報特開２００９−８５８号公報

特許文献１の珪酸含有レーヨン繊維で構成された断熱材は、リン酸アンモニウム未加工の場合防炎性が十分ではなく、さらに改善することが要求される。また、リン酸アンモニウムが添加されると、難燃性は改善され、防炎性は十分であるが、発煙性の観点から発煙濃度の規格を満たせない恐れがある。

特許文献２では、コシを大きくするために珪酸含有レーヨン繊維にガラス繊維を組み合わせているが、ガラス繊維は比重が大きいので、軽量化には不向きである。また、コシを大きくするために合成繊維不織布を含有させているが、燃焼時に有毒ガスが発生する懸念がある。

特許文献３では、難燃性シート材料にポリエステル等のベース繊維が７０重量％以上用いられるので、防炎性が不十分であり、例えば鉄道車両用途に要求される耐燃焼性能を満たすことが困難である。また、難燃素材として使用されているモダクリルは、火災の際はシアン系の有毒ガスを生成するので安全性の問題もある。

特許文献４では、断熱材が無機繊維マットを含むため、軽量化には不向きである。また、耐火性と、無機繊維がマットから脱落する無機繊維飛沫の飛散防止のために、有機繊維不織布面に有機樹脂と硼酸塩からなる被膜を設けているが、有機樹脂を用いることにより、燃焼時に有毒ガスが発生する懸念がある。

特許文献５では、特殊なホウ酸イオン縮重合体塩の不燃性薬剤を用いるためコストが高い。また、不織布を不燃性薬剤の水溶液に浸漬して、不織布にホウ素化合物を付着するため、特に低密度で高厚みの断熱材を得ようとすると、浸漬による付着加工性（工程性）が悪く、浸漬後の乾燥が悪い場合がある。さらに、ホウ素系の不燃性薬剤であると、環境への影響と排水負荷の面から、使用できない場合があり、特別な排水処理が必要となる。

本発明は、上記従来の問題を解決するため、無機繊維で構成された断熱材と同等の断熱性能を有しつつ、耐燃焼性能に優れ、車体の軽量化に寄与する車両用防炎断熱材及びその製造方法を提供する。

本発明は、繊維構造物で構成される車両用防炎断熱材であって、上記繊維構造物は、８００℃燃焼後において繊維状のガラス質が残存する性質を有する防炎性セルロース繊維を主成分とし、上記繊維構造物には、炭酸塩及び硼酸塩からなる群から選ばれる一種以上の無機塩が付着されていることを特徴とする車両用防炎断熱材に関する。

本発明の車両用防炎断熱材において、上記防炎性セルロース繊維は、珪酸化合物を繊維内に含有するセルロース繊維であることが好ましい。上記無機塩は、炭酸塩であることが好ましく、上記無機塩は、上記繊維構造物に直接付着していることが好ましい。上記繊維構造物１００質量％に対し、上記無機塩を１〜１５質量％付着していることが好ましい。上記繊維構造物は、シート状であることが好ましい。本発明の車両用防炎断熱材は、床下断熱材として用いることができる。

また、本発明は、繊維構造物で構成される車両用防炎断熱材を製造する方法であって、８００℃燃焼後において繊維状のガラス質が残存する性質を有する防炎性セルロース繊維を主成分とする繊維構造物を形成し、上記繊維構造物を炭酸塩及び硼酸塩からなる群から選ばれる一種以上の無機塩を含む水溶液に接触させて、上記繊維構造物に上記無機塩を付着させることを特徴とする車両用防炎断熱材の製造方法に関する。

本発明の車両用防炎断熱材の製造方法において、上記繊維構造物に上記無機塩を含む水溶液を噴霧することで、上記繊維構造物に上記無機塩を付着させることが好ましい。また、本発明の車両用防炎断熱材の製造方法において、上記無機塩を含む水溶液における上記無機塩の濃度は、２〜２０％であることが好ましい。

本発明は、繊維構造物で構成される車両用防炎断熱材において、防炎性セルロース繊維を主成分とする繊維構造物を使用するとともに、繊維構造物に炭酸塩等の無機塩を付着することで、高い耐燃焼性を有する車両用防炎断熱材を提供することができる。また、燃焼時は、シアンやハロゲン等の有害なガスは発生しない。また、防炎性セルロース繊維を主体とする繊維構造物を使用するため、セルロースの低熱伝導率の特徴に起因する優れた断熱性能を有し、低密度でも良好な断熱性能を発揮でき、車体の軽量化に寄与できる。

図１は、本発明の一実施例の車両用防炎断熱材の表面を示す光学式顕微鏡写真（倍率１００倍）である。図２は、本発明の一実施例の車両用防炎断熱材の表面を示す光学式顕微鏡写真（倍率１７５倍）である。図３は、本発明の一比較例の車両用防炎断熱材の表面を示す光学式顕微鏡写真（倍率１００倍）である。図４は、本発明の一比較例の車両用防炎断熱材の表面を示す光学式顕微鏡写真（倍率１７５倍）である。図５は、ＪＩＳＬ１０９１に準じた表面フラッシュ燃焼性試験に用いる装置の説明図である。図６は、ＡＳＴＭＥ１６２に準じた火炎伝播性試験に用いる装置の説明図である。図７は、ＡＳＴＭＥ６６２試験に用いる発煙装置の説明図である。図８は、ＡＳＴＭＥ６６２試験時の燃焼生成ガスをサンプリングする装置の説明図である。

本発明者は、珪酸化合物を繊維内に含有するセルロース繊維等の防炎性セルロース繊維を主成分とする繊維構造物に炭酸塩等の無機塩を付着させることで、セルロースの低熱伝導率の特徴により、低密度でも良好な断熱性能を発揮しつつ、珪酸化合物を繊維内に含有するセルロース繊維等の防炎性セルロース繊維の耐燃焼性がさらに向上し得ることを見出し、本発明に至った。

上記繊維構造物は、防炎性セルロース繊維を主成分とする。ここで、主成分とは、繊維構造物１００質量％に対し、防炎性セルロース繊維を５０質量％以上含有することを意味する。以下において、同様である。上記繊維構造物は、好ましくは防炎性セルロース繊維を８０質量％以上含有し、より好ましくは９０質量％以上含有し、さらに好ましくは９５質量％以上含有し、特に好ましくは１００質量％含有する。上記繊維構造物は、上記防炎性セルロース繊維以外の他の繊維（以下において、単に「他の繊維」とも記す。）を５０質量％以下含んでもよく、好ましくは２０質量％以下含有し、より好ましくは１０質量％以下含有し、さらに好ましくは５質量％以下含有する。上記繊維構造物における防炎性セルロース繊維の含有量が８０質量％未満であると、燃焼時にガスが発生し、ＡＳＴＭＥ６６２試験（ＡＳＴＭＥ６６２のスモークチャンバー試験）においてＢＳＳ７２３９で要求される基準を満たせなくなる恐れがある。ＡＳＴＭＥ６６２試験及びＢＳＳ７２３９に基づく燃焼生成ガスの分析については、後述する。

上記防炎性セルロース繊維は、８００℃燃焼後において繊維状のガラス質が残存する性質を有する防炎性セルロース繊維である。上記防炎性セルロース繊維としては、例えばコットン、麻等の天然セルロース繊維に防炎性を付与したものや、ビスコースレーヨン、キュプラ、溶剤紡糸セルロース繊維等の再生セルロース繊維に防炎性を付与したもの、アセテート等の半合成セルロース繊維に防炎性を付与したもの等を用いることができる。上記防炎性セルロース繊維は、珪酸化合物を繊維内に含有するセルロース繊維であることが好ましく、珪酸化合物を繊維内に含有するレーヨン繊維（以下、防炎性レーヨン繊維ともいう。）であることがより好ましい。防炎性レーヨン繊維等珪酸化合物を繊維内に含有するセルロース繊維は、火災により燃焼したときにシリカ等の無機物が繊維骨格として残存（バリア材として残存）するので、延焼を抑制することができる。中でも、耐燃焼性や発煙性の観点から、ＬＯＩ値が２６以上であり、珪素とナトリウムを含む珪酸化合物を繊維内に含有するレーヨン繊維を用いることがより好ましい。防炎性レーヨン繊維としては、例えば、ダイワボウレーヨン製の商品名「ＦＲＣＯＲＯＮＡＦＲ」や商品名「ＦＲＣＯＲＯＮＡＦＲＬ」等の市販の防炎性レーヨン繊維を用いてもよい。

上記他の繊維としては、特に限定されないが、例えば、上記防炎性セルロース繊維以外のセルロース系繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリウレタン繊維、アラミド繊維、炭素繊維、無機繊維等を用いることができる。セルロース系繊維としては、例えば、コットン、麻、パルプ等の天然繊維、ビスコースレーヨン、キュプラ、溶剤紡糸セルロース繊維等の再生繊維、アセテート等の半合成繊維等が挙げられる。ポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維等が挙げられる。ポリアミド繊維としては、ナイロン６、ナイロン６６等が挙げられる。上記他の繊維としては、断熱性を高める観点から、セルロース系繊維を用いることが好ましく、こしを強くする観点から、ポリエステル繊維を用いることが好ましく、イッチングを防止する観点から、ガラス繊維と炭素繊維以外の繊維を用いることが好ましく、軽量化の観点から、ガラス繊維、炭素繊維、無機繊維以外の繊維を用いることが好ましい。

上記他の繊維を熱接着性繊維として使用する場合は、例えば、共重合ポリエステル／ポリエステル、ポリエチレン／ポリエステル、ポリプロピレン又はポリプロピレン共重合体／ポリエステル、ポリエチレン／ポリプロピレン、プロピレン共重合体／ポリプロピレン等の鞘芯型複合繊維を用いることができる。鞘芯型複合繊維は、鞘成分の融点より高く、芯成分の融点よりも低い温度で熱処理することにより、ウェブを構成する繊維同士を接着することができる。

上記繊維構造物は、シート状であることが好ましく、不織布であることがより好ましく、ニードルパンチ不織布であることがさらに好ましい。上記繊維構造物が不織布である場合、不織布を構成する構成繊維は、繊度が１〜１７ｄｔｅｘの範囲であることが好ましく、より好ましくは１．７〜１０ｄｔｅｘの範囲である。繊度が１ｄｔｅｘ未満では、不織布に十分な厚みが得られにくい傾向があり、繊度が１７ｄｔｅｘを超えると、繊維径が太すぎるため不織布の空隙が大きくなり、十分な断熱性が得られにくい傾向がある。

上記繊維構造物には、炭酸塩及び硼酸塩からなる群から選ばれる一種以上の無機塩が付着している。上記無機塩を付着させることにより、上記繊維構造物は、耐燃焼性が向上する。特に炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム（重曹）等の炭酸塩や、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩を用いると、燃焼時に煙の発生が少なくなる傾向があり、さらに窒素酸化物や、硫黄酸化物、ハロゲン系ガスの発生もない。リン酸グアニジン等のリン酸塩は、燃焼時に煙が多くなる傾向があり、硫酸アンモニウム等のアンモニウム塩は、燃焼時に窒素酸化物や硫黄酸化物が生成し、塩化カルシウム等の塩化物では、燃焼時にハロゲン系ガスが生成する。

上記無機塩は、炭酸塩であることが好ましい。炭酸塩の場合、環境への影響がなく、排水負荷もない。上記炭酸塩としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等を用いることができる。中でも、加工薬品ｐＨによる繊維劣化の観点から、炭酸水素ナトリウムを用いることができる。

上記無機塩は、上記繊維構造物に直接付着していることが好ましい。具体的には、上記無機塩の結晶が上記繊維構造物を構成する繊維の表面に析出して張り付いていることが好ましい。上記繊維構造物における炭酸塩等の無機塩の付着状態は、例えば、走査型電子顕微鏡写真や、光学式顕微鏡写真で観察することができる。図１〜図２は、本発明の一実施例の車両用防炎断熱材の表面を示す光学式顕微鏡写真である。図１〜図２から、無機塩の結晶が繊維構造物を構成する繊維の表面に析出して張り付いていることが確認できる。上記繊維構造物の表面に無機塩が直接付着していることにより、より高い耐燃焼性を発揮できる。バインダー樹脂等の有機樹脂成分を介して無機塩を繊維表面に固着すると、十分な耐燃焼性が得られにくい。

上記繊維構造物における無機塩の付着量は、繊維構造物１００質量％に対し１〜１５質量％であることが好ましく、３〜１３質量％であることがより好ましい。無機塩の付着量が、１質量％未満であると、十分な耐燃焼性が得られにくく、１５質量％を超えると、繊維構造物より難燃剤が脱落し施工性に問題が生じる恐れがある。また、１５質量％を超えると、繊維構造物が硬くなり、様々の形状に合わせることが困難になる傾向があり、加工性が悪くなる恐れがある。

本発明の車両用防炎断熱材は、特に限定されないが、上記防炎性セルロース繊維を主成分とする繊維構造物を形成し、上記繊維構造物を炭酸塩及び硼酸塩からなる群から選ばれる一種以上の無機塩を含む水溶液に接触させて、上記繊維構造物に上記無機塩を付着させることで製造することが好ましい。

上記繊維構造物が不織布の場合、繊維ウェブを不織布化すればよい。上記繊維ウェブとしては、特に限定されず、パラレルウェブ、セミランダムウェブ、クロスレイウェブ、クリスクロスウェブ等のカードウェブ、エアレイウェブ、長繊維からなるスパンボンドウェブ、メルトブローンウェブ等が挙げられる。断熱性を考慮すると、カードウェブが好ましく、繊維長が２０〜２００ｍｍの短繊維を用いたカードウェブであることが好ましい。上記カードウェブに対し、サーマルボンド、ケミカルボンド等の接合処理、ニードルパンチ、水流交絡等の機械的交絡処理等からなる群から選ばれる少なくとも１つの処理を行い不織布化するとよい。ニードルパンチ処理で交絡し結合させる場合、不織布の厚みが所定の範囲となるようにニードル密度を調整するとよい。

上記繊維構造物の密度は、特に限定されず、用途に応じて適宜調整するとよい。軽量性の観点から、密度が１５０ｋｇ/ｍ³以下であることが好ましく、より好ましくは１３０ｋｇ/ｍ³以下である。本発明では、防炎性セルロース繊維を主成分とする不織布等の繊維構造物を用いるため、低密度でも良好な断熱性能を発揮できる。

上記繊維構造物と上記無機塩を含む水溶液の接触は、特に限定されず、例えば、噴霧法、含浸法、コーティング法等のいずれの方法で行ってもよい。上記繊維構造物は密度が１３０ｋｇ／ｍ³以下の低密度の繊維構造物であるか、厚みが１ｍｍ以上の高厚みの繊維構造物の場合、噴霧法で無機塩を付着させることが、繊維構造物への加工性、或いは最小限の付着量で車両用防炎断熱材としての十分な特性を引き出すことができる点で、好ましい。この場合、繊維構造物における厚み方向において、繊維構造物表面における無機塩の付着量は繊維構造物中央における無機塩の付着量よりも多い。このような構造にすることにより、着火した時に炎が繊維構造物（車両用防炎断熱材）の表面を走ることを抑制できるので、高い防炎性を得ることができる。

噴霧法により無機塩を繊維構造物に付着させる場合、繊維構造物に噴霧する無機塩の使用量（噴霧量）は、繊維構造物の密度、厚み、目付や使用する用途により適宜設定するとよい。例えば、繊維構造物の密度が３２〜１３０ｋｇ／ｍ³の範囲であり、厚みは５〜５０ｍｍであることが好ましい。繊維構造物に噴霧する無機塩の単位厚み当たり（厚み１ｍｍ当たり）の噴霧量は、０．４〜１８ｇ／ｍ²であることが好ましく、より好ましくは１．８〜１４ｇ／ｍ²である。例えば、繊維構造物の厚みが５ｍｍであれば、好ましい噴霧量は２〜９０ｇ／ｍ²となる。無機塩の単位厚み当たり（厚み１ｍｍ当たり）の噴霧量が、０．４ｇ／ｍ²未満であると、十分な耐燃焼性が得られにくく、１８ｇ／ｍ²を超えると、繊維構造物が硬くなる傾向があり、繊維構造物より無機塩が脱落し施工性に問題が生じる恐れがある。

上記無機塩を含有する水溶液における無機塩の濃度は、繊維構造物への無機塩の付着量に基づいて調整するとよい。上記無機塩を含有する水溶液における無機塩の濃度は、好ましくは、２〜２０％であり、より好ましくは３〜１５％であり、５〜１５％であることがさらに好ましい。この濃度の範囲から外れると付着効率が悪い傾向があり、付着斑が起こりやすい。無機塩の飽和溶液を用いると、繊維構造物に無機塩を安定して付着させることができ、好ましい。例えば、重曹の飽和溶液の濃度は、１０３ｇ／Ｌ（約１０％）であり、硼砂の飽和溶液の濃度は、約４．４９％である。

上記繊維構造物と上記無機塩を含む水溶液を接触させた後、乾燥により水溶液中の無機塩の結晶が繊維表面に析出することにより付着される。無機塩の付着状態は、繊維表面に張り付いた様に付着しているので、多少の振動や接触による脱落は少ない。

上記繊維構造物に所定の濃度の無機塩含有水溶液を噴霧すると、繊維構造物の持つ柔軟性を保持しつつ、所望の防炎性を得ることができ、好ましい。無機塩の濃度が高くなると、繊維構造物が硬化して柔軟性が失われる場合がある。

本発明の車両用防炎断熱材は、耐燃焼性に優れる。例えば、ＪＩＳＬ１０９１に準じた表面フラッシュ燃焼性試験において、表面フラッシュが発生しない。ＪＩＳＬ１０９１に準じた表面フラッシュ燃焼性試験は、図５に示している装置を用いて行うことができる。具体的には、図５に示しているように、サンプル１を取り付けた支持枠２を垂直に設置し、水平状態でバーナーの先端からの炎の長さを２０ｍｍとしたバーナー３を用い、サンプル１の下端からの距離が５０ｍｍの部分の表面に、水平状態でバーナーの炎の先端５ｍｍを０．５秒接炎させ、表面フラッシュの発生の有無を評価する。サンプルは、下記のように処理したものを用いる。縦４０ｃｍ、横２０ｃｍのサイズのサンプルを、前処理として５０±２℃の恒温乾燥機内に２４時間放置した後、シリカゲル入りデシケーター中に３０分以上放置する。その後、サンプルをデシケーターから取り出し、手早く支持枠にたるみの無いように取り付け、ブラッシングする。

本発明の車両用防炎断熱材は、伝播インデックス（Ｉｓ値）が３５以下であることが好ましく、より好ましくは２５以下であり、さらに好ましくは１０以下であり、特に好ましくは５以下である。伝播インデックス（Ｉｓ値）が２５以下であると、床下断熱材として好適に用いることができる。伝播インデックス（Ｉｓ値）は、ＡＳＴＭＥ１６２（輻射熱エネルギー源による材料の表面燃焼性）に準じた火炎伝播性試験（ラジアントパネルテスト）において測定した火炎がサンプルの表面を伝わっていく伝播速度（ＦＳ値）と、排気管の熱評価係数（Ｑ値）に基づいて算出することができる。ＡＳＴＭＥ１６２に準じた火炎伝播性試験は、図６に示した装置を用いて行うことができる。具体的には、図６に示しているように、垂直に設置されたラジアントパネル１１に対してサンプル１０を取り付けた支持枠１２を３０°傾斜させてセットする。サンプル１０を取り付けた支持枠１２とラジアントパネル１１の距離は、上部では１２．１ｃｍ、下部では３６．７ｃｍになるように離す。ラジアントパネル１１は、予め６７０±４℃に加熱しておき、サンプル１０の上部に着火させ、火炎がサンプルの表面を伝わっていく伝播速度（ＦＳ値）と、排気管１３の熱評価係数（Ｑ値）を測定する。サンプルは、下記のように処理したものを用いる。縦４５．７ｃｍ、横１５．２ｃｍのサイズのサンプルを、前処理として６０℃の恒温乾燥機内に２４時間放置した後、温度２３±３℃、湿度５０±５％に設定した恒温恒湿機中に２４時間放置する。その後、サンプルを恒温恒湿機から取り出し、手早く支持枠にたるみの無いように取り付ける。

本発明の車両用防炎断熱材は、ＡＳＴＭＥ６６２試験における発煙濃度Ｄｓ（４．０）が１００以下であることが好ましく、５０以下であることがより好ましい。また、ＡＳＴＭＥ６６２試験時の燃焼生成ガスもＢＳＳ７２３９基準を満たすことが好ましい。ＡＳＴＭＥ６６２試験は、図７に示している装置を用いて行うことができる。具体的には、図７に示しているように、密閉した発煙箱２１中にサンプル２２を取り付けた支持枠２３を垂直におき、放射レベルの平均値が２５±０．５ｋＷ／ｍ²に調整された電熱ヒーター２４で輻射熱２５を与え加熱しながらバーナー２６によっても加熱し、サンプル２２を燃焼・発煙させる。発生した煙は光電管２７によって透過光２８の強さから減光係数を求め、発煙量（発煙濃度）として評価する。また、ＡＳＴＭＥ６６２試験時の燃焼生成ガスは、図８に示しているように、発煙箱２１の上部から装置内の空気を、真空ポンプ３１で真空にした真空箱３２に配置されているテドラーバッグ３３に採取し、ドレーゲル検知管を用いて各種ガス濃度を測定する。

本発明の車両用防炎断熱材は、断熱性に優れる。例えば、室温（２０±５℃）において、ＪＩＳＡ１４１２−２に準じた平板熱流計法によって測定した熱伝導率が０．０７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましく、０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることがより好ましい。また、本発明の車両用防炎断熱材は、床下断熱材に適するという観点から、８００℃までの高温において、ＪＩＳＲ２６１６に準じた熱線法によって測定した熱伝導率が０．３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましく、より好ましくは０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。

本発明の車両用防炎断熱材は、素材の優れた耐燃焼性、断熱性を生かし、鉄道車両、航空機、自動車等の車両の天井、壁、椅子、床下等の断熱材として用いることができる。特に、８００℃までの高温において熱伝導率が必要とされる床下断熱材として好適である。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
防炎性レーヨン繊維（商品名「ＦＲＣＯＲＯＮＡＦＲＬ」、繊度３．３ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、ダイワボウレーヨン製）１００質量％でカードウェブを作製した。得られたカードウェブを積層させ、ニードルパンチ処理を行い、幅１００ｃｍ、厚み６ｍｍ、密度３２ｋｇ／ｍ³のニードルパンチ不織布を得た。次いで、１００ｇ／Ｌの重曹の水溶液を不織布の両表面に対して重曹が１１．２ｇ／ｍ²の噴霧量になるように噴霧した後、定温乾燥機を用いて６０℃で乾燥させ、不織布に重曹を付着させて車両用防炎断熱材を得た。不織布における重曹の付着量を、重曹を噴霧する前後の不織布の質量から算出したところ、不織布１００質量％に対し、重曹が７．０質量％付着していた。

（実施例２）
防炎性レーヨン繊維（商品名「ＦＲＣＯＲＯＮＡＦＲＬ」、繊度３．３ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、ダイワボウレーヨン製）８０質量％と、芯鞘複合のポリエステル系熱接着繊維（商品名「メルティ」、繊度４．４ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、ユニチカ製）２０質量％を混綿し、カードウェブを得た。得られたカードウェブを積層させ、ニードルパンチ処理を行った後、１５０℃で２分間熱風貫通処理して構成繊維を接着させることで、幅１００ｃｍ、厚み７ｍｍ、密度３２ｋｇ／ｍ³のニードルパンチ不織布を得た。次いで、１００ｇ／Ｌの重曹の水溶液を不織布の両表面に対して重曹が９．０ｇ／ｍ²の噴霧量になるように噴霧した後、定温乾燥機を用いて６０℃で乾燥させ、不織布に重曹を付着させて車両用防炎断熱材を得た。不織布における重曹の付着量を、重曹を噴霧する前後の不織布の質量から算出したところ、不織布１００質量％に対し、重曹が５．６質量％付着していた。

（実施例３）
防炎性レーヨン繊維（商品名「ＦＲＣＯＲＯＮＡＦＲ」、繊度３．３ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、ダイワボウレーヨン製）８０質量％と、芯鞘複合のポリエステル系熱接着繊維（商品名「メルティ」、繊度４．４ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、ユニチカ製）２０質量％を混綿し、カードウェブを得た。得られたカードウェブを積層させ、ニードルパンチ処理を行った後、１５０℃で２分間熱風貫通処理して構成繊維を接着させることで、幅１００ｃｍ、厚み７ｍｍ、密度９０ｋｇ／ｍ³のニードルパンチ不織布を得た。次いで、１００ｇ／Ｌの重曹の水溶液を不織布の両表面に対して重曹が２５．３ｇ／ｍ²の噴霧量になるように噴霧した後、定温乾燥機を用いて６０℃で乾燥させ、不織布に重曹を付着させて車両用防炎断熱材を得た。不織布における重曹の付着量を、重曹を噴霧する前後の不織布の質量から算出したところ、不織布１００質量％に対し、重曹が６．０質量％付着していた。

（実施例４）
防炎性レーヨン繊維（商品名「ＦＲＣＯＲＯＮＡＦＲ」、繊度３．３ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、ダイワボウレーヨン製）８０質量％と、芯鞘複合のポリエステル系熱接着繊維（商品名「メルティ」、繊度４．４ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、ユニチカ製）２０質量％を混綿し、カードウェブを得た。得られたカードウェブを積層させ、ニードルパンチ処理を行った後、１５０℃で２分間熱風貫通処理して構成繊維を接着させることで、幅１００ｃｍ、厚み７ｍｍ、密度１３０ｋｇ／ｍ³のニードルパンチ不織布を得た。次いで、１００ｇ／Ｌの重曹の水溶液を不織布の両表面に対して重曹が３６．５ｇ／ｍ²の噴霧量になるように噴霧した後、定温乾燥機を用いて６０℃で乾燥させ、不織布に重曹を付着させて車両用防炎断熱材を得た。不織布における重曹の付着量を、重曹を噴霧する前後の不織布の質量から算出したところ、不織布１００質量％に対し、重曹が５．５質量％付着していた。

（比較例１）
実施例２と同様にして幅１００ｃｍ、厚み７ｍｍ、密度３２ｋｇ／ｍ³のニードルパンチ不織布を得、比較例１とした。

（比較例２）
実施例３と同様にして幅１００ｃｍ、厚み７ｍｍ、密度９０ｋｇ／ｍ³のニードルパンチ不織布を得、比較例２とした。

（比較例３）
実施例４と同様にして幅１００ｃｍ、厚み７ｍｍ、密度１３０ｋｇ／ｍ³のニードルパンチ不織布を得、比較例３とした。

（参考例１）
市販の断熱材であるニチアス社製の「ファインフレックス（登録商標）」ブランケット（構成繊維：セラミック繊維）を参考例１とした。

実施例２の車両用防炎断熱材の表面を光学式顕微鏡で観察し、その結果を図１〜図２に示した。比較例１のニードルパンチ不織布の表面を光学式顕微鏡で観察し、その結果を図３〜図４に示した。図１と図３は、１００倍の倍率で観察した結果であり、図２と図４は、１７５倍の倍率で観察した結果である。図１と図３の比較、図２と図４の比較から明らかなように、重曹は、不織布（不織布を構成する繊維の表面）に直接付着していた。すなわち、重曹の結晶が不織布を構成する繊維の表面に析出して直接張り付いていた。図示はないが、実施例１、実施例３及び実施例４においても、同様に、重曹が不織布（不織布を構成する繊維の表面）に直接付着していることを確認した。

実施例１〜４で得られた車両用防炎断熱材、比較例１〜３で得られたニードルパンチ不織布の耐燃焼性能（防炎性）を、ＪＩＳＬ１０９１に準じた表面フラッシュ燃焼性試験によって評価した。その結果を下記表１に示した。下記表１には、炭酸塩の付着の有無と、不織布１００質量％に対する炭酸塩の付着量も併せて示した。

（表面フラッシュ燃焼性試験）
縦４０ｃｍ、横２０ｃｍのサンプルを３枚採取し（ｎ＝３）、前処理として５０±２℃の恒温乾燥機内に２４時間放置した後、シリカゲル入りデシケーター中に３０分以上放置した。その後、サンプルをデシケーターから取り出し、手早く支持枠にたるみの無いように取り付け、ブラッシングした。次いで、図５に示しているように、サンプル１を取り付けた支持枠２を垂直に設置し、水平状態でバーナーの先端からの炎の長さを２０ｍｍとしたバーナー３を用い、サンプル１の下端からの距離が５０ｍｍの部分の表面に、水平状態でバーナーの炎の先端５ｍｍを０．５秒接炎させ、表面フラッシュの発生の有無を評価した。

表１の結果から分かるように、ブラッシング処理により不織布表面を意図的に毛羽立たせ、着火させた時に、より炎が走り易い過酷な条件で表面フラッシュ燃焼性試験を行ったが、重曹を付着している不織布からなる実施例１〜４の車両用防炎断熱材では、表面フラッシュが発生せず、耐燃焼性（防炎性）が高かった。一方、重曹を付着していない比較例１〜３の不織布では、表面フラッシュが発生しており、耐燃焼性（防炎性）が悪かった。

また、実施例１の車両用防炎断熱材、比較例２〜３の不織布の耐燃焼性能（防炎性）を、ＡＳＴＭＥ１６２（輻射熱エネルギー源による材料の表面燃焼性）に準じた火炎伝播性試験（ラジアントパネルテスト）によって評価した。その結果を下記表２に示した。

（火炎伝播性試験）
縦４５．７ｃｍ、横１５．２ｃｍのサンプルを４枚採取し（ｎ＝４）、前処理として６０℃の恒温乾燥機内に２４時間放置した後、温度２３±３℃、湿度５０±５％に設定した恒温恒湿機中に２４時間放置した。サンプルを恒温恒湿機から取り出し、手早く支持枠にたるみの無いように取り付けた。次いで、図６に示しているように、垂直に設置されたラジアントパネル１１に対してサンプル１０を取り付けた支持枠１２を３０°傾斜させてセットした。サンプル１０を取り付けた支持枠１２とラジアントパネル１１の距離は、上部では１２．１ｃｍ、下部では３６．７ｃｍになるように離した。ラジアントパネル１１は、予め６７０±４℃に加熱しておき、サンプル１０の上部に着火させ、火炎がサンプルの表面を伝わっていく伝播速度（ＦＳ値）と、排気管１３の熱評価係数（Ｑ値）を測定し、ＦＳ値とＱ値に基づいて伝播インデックス（Ｉｓ値）を算出した。ここでは、Ｉｓ値が３５以下の場合は合格とし、Ｉｓ値が３５を超えると不合格とした。

上記表２の結果から分かるように、実施例１の車両用防炎断熱材は、Ｉｓ値が１．４１であり、耐燃焼性が高く、車両用床下断熱材として好適に用いることができる。一方、比較例２及び比較例３の不織布は、Ｉｓ値が３５を超えており、耐燃焼性が悪かった。

実施例１の車両用防炎断熱材の発煙濃度をＡＳＴＭＥ６６２に準じたＡＳＴＭＥ６６２試験で測定し、ＡＳＴＭＥ６６２試験時の燃焼生成ガスをＢＳＳ７２３９に準じて評価した。その結果を下記表３に示した。

（発煙濃度と燃焼生成ガスの評価試験）
縦７６ｍｍ、横７６ｍｍのサンプルを３枚採取してサンプルとして用いた（ｎ＝３）。図７に示しているように、密閉した発煙箱２１中にサンプル２２を取り付けた支持枠２３を垂直におき、放射レベルの平均値が２５±０．５ｋＷ／m²に調整された電熱ヒーター２４で輻射熱２５を与え加熱しながらバーナー２６によっても加熱し、燃焼・発煙させた。そして、発生した煙は光電管２７によって透過光２８の強さから減光係数を求め、発煙量（発煙濃度）として評価した。ＡＳＴＭＥ６６２試験時の燃焼生成ガスの分析は、図８に示しているように、発煙箱２１の上部から装置内の空気を、真空ポンプ３１で真空にした真空箱３２に配置されているテドラーバッグ３３に採取し、ドレーゲル検知管を用いて各種ガス濃度を測定した。

上記表３の結果から分かるように、ＡＳＴＭＥ６６２試験における４分後の実施例１の車両用防炎断熱材の発煙濃度Ｄｓ（４．０）は０．１であり、ＡＳＴＭ規格を満たしていた。また、ＡＳＴＭＥ６６２試験時の燃焼生成ガスもＢＳＳ７２３９基準を満たしていた。

実施例１の車両用防炎断熱材と参考例１の市販の断熱材の熱伝導率を、ＪＩＳＡ１４１２−２に準じた平板熱流計法及びＪＩＳＲ２６１６に準じた熱線法で測定した。平板熱流計法には、ホロメトリックス社製の熱伝導率測定機器「Ｒａｐｉｄ−Ｋ」を用い、熱線法には、アグネ製の熱伝導率測定機器「ＡＲＣ−ＴＣ−１０００型」を用いた。その結果を下記表４に示した。

上記表４の結果から分かるように、実施例１の車両用防炎断熱材の熱伝導率は、市販の無機繊維で構成された断熱材とほぼ同等であり、断熱性に優れていた。また、約８００℃までの高温においても、ある程度の熱伝導率を有しており、鉄道車両の床下用途に好適に用いることができる。

本発明の車両用防炎断熱材は、素材の優れた耐燃焼性、断熱性を生かし、鉄道車両、航空機、自動車等の車両の天井、壁、椅子、床下等の断熱材として用いることができる。

１、１０、２２サンプル
２、１２、２３支持枠
３、２６バーナー
１１ラジアントパネル
１３排気管
２１発煙箱
２４電熱ヒーター
２５輻射熱
２７光電管
２８透過光
３１真空ポンプ
３２真空箱
３３テドラーバッグ

Claims

繊維構造物で構成される車両用防炎断熱材であって、
前記繊維構造物は、８００℃燃焼後において繊維状のガラス質が残存する性質を有する防炎性セルロース繊維を主成分とし、
前記繊維構造物には、炭酸塩及び硼酸塩からなる群から選ばれる一種以上の無機塩が付着されていることを特徴とする車両用防炎断熱材。
前記防炎性セルロース繊維は、珪酸化合物を繊維内に含有するセルロース繊維である請求項１に記載の車両用防炎断熱材。
前記無機塩は、炭酸塩である請求項１又は２に記載の車両用防炎断熱材。
前記無機塩は、前記繊維構造物に直接付着している請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用防炎断熱材。
前記繊維構造物１００質量％に対し、前記無機塩を１〜１５質量％付着している請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用防炎断熱材。
前記繊維構造物は、シート状である請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用防炎断熱材。
床下断熱材として用いる請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用防炎断熱材。
繊維構造物で構成される車両用防炎断熱材を製造する方法であって、
８００℃燃焼後において繊維状のガラス質が残存する性質を有する防炎性セルロース繊維を主成分とする繊維構造物を形成し、前記繊維構造物を炭酸塩及び硼酸塩からなる群から選ばれる一種以上の無機塩を含む水溶液に接触させて、前記繊維構造物に上記無機塩を付着させることを特徴とする車両用防炎断熱材の製造方法。
前記繊維構造物に前記無機塩を含む水溶液を噴霧することで、前記繊維構造物に前記無機塩を付着させる請求項８に記載の車両用防炎断熱材の製造方法。
前記無機塩を含む水溶液における前記無機塩の濃度は、２〜２０％である請求項８又は９に記載の車両用防炎断熱材の製造方法。