JP5794508B2 - バサルト連続フィラメント断熱および耐火材料およびスリーブならびにその構成方法 - Google Patents

Description

関連技術との相互参照
本願は、２００６年５月１日に出願され、その全体が引用によりこの明細書中に援用されている米国仮出願連続番号第６０／７９６，３９５号の利益を主張する。

発明の背景
１．発明の分野
この発明は、概して断熱材料に関し、より具体的には、少なくとも部分的にバサルト連続フィラメントから構成された断熱材料および管状スリーブに関する。

２．関連技術
エンジン室内または排気マニホルドなどの熱源の近くに配置された自動車、航空、鉄道、および船舶用の構成部品は、過酷な熱環境に晒されることがある。さらに、所望されない熱伝達が、エンジン、排気システム、および／またはトランスミッションなどの熱源と、自動車、航空機、列車または船舶の客室との間で起こることもある。石油およびガス探鉱および掘削工具も、熱ならびに火花および火に晒されることからの防護を必要とする。断熱材料を用いて断熱パネルまたはスリーブを形成し、熱源から他の近傍の構成部品への熱伝達を減少させることは、当該技術分野において公知である。断熱材料は、その用途に適していなければならず、適性を保証するために、厳しい条件下で試験にかけられる。たとえば、温度の偏りが極端に大きく、構成部品が温度の影響を異常に受けやすい航空宇宙産業においては、断熱材料は、構成部品を、特に過酷な環境および条件から防護可能でなければならない。こうした過酷な環境は、裸火に晒されることを含む場合もあるので、もしこの断熱材料が耐火性であれば、それも有益である。

先行技術には、このようなパネルの断熱層として用いられる材料が豊富にある。たとえば、このようなパネルまたはスリーブの断熱材料として作用するさまざまな繊維材料およびこの繊維材料の組成を用いることが公知である。ガラス繊維、シリカ、バサルト、およびセラミック繊維などの鉱物繊維は、当該技術分野において断熱材料として全て公知である。これらの材料はそれぞれ、たとえば、異なる物理的および機械的特性、動作温度限界、耐熱性、および耐薬品性などの、それぞれの材料を特定の用途に対してより適したものにする異なる特性を有する。

現代のエンジンは、数年前のエンジンよりも高い温度で動作し、よって、現代のエンジンのための断熱材料は、少し前に用いられた断熱材料と比較してさえ、より要求の厳しい条件下で機能することが求められる。現代の用途の中には、一部の先行技術材料によっては実現できない極端な温度における構成部品の防護を必要とする用途もある。よって、自動車、航空機、列車、および船舶製造業者は、このような用途に対して十分な機能を提供する、より新しく、より強い材料を使用することが求められる。さらに、温度の影響を受けやすい構成部品（たとえば、センサ）を発熱体または熱導体の至近距離で用いることが増加してきたことにより、極端な熱に対する防護を要求する、要求の厳しい新しい用途が多数登場してきている。

発明の概要
繊維断熱材料は、織地化された（texturized）複数のバサルト連続フィラメントから少なくとも部分的に製造される。この発明のさまざまな局面に従い、この織地化されたバサルト連続フィラメントを、編んで、織って、および／または組んで、布地、スリーブまたは用途に適した他の構造することができる。この布地、スリーブまたは他の構造は、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂および同類のものなどの耐熱コーティングで被膜することができる。

この発明の別の局面に従い、繊維断熱材料は、複数の撚り合わされたバサルト連続フィラメントで製造することができる。この撚り合わされたバサルト連続フィラメントを、上述の織地化されたバサルト連続フィラメントと同様に、編んで、織って、または組んで、布地、スリーブまたは他の用途に適した構造にしてもよい。この布地、スリーブまたは他の構造はアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、および同類のものなどの耐熱コーティングで被膜してもよい。

上記に鑑みて、この発明に従い製造された断熱材料は、強い機能特性を有し、温度の影響を受けやすい構成部品に、極端な温度に対する防護を提供することができる。この材料は、扱いやすく、乗物のいたるところで広く使用することもでき、これは、たとえば、さまざまな形状にすることができ、弾性構造に形成することができるためである。さらに、この材料は、設計、製造、および使用において概ね経済的である。この発明の材料は、自動車、船舶、航空機、列車、ならびに石油および天然ガス探鉱および掘削工具を含むがこれに制限されない多数の分野のうち任意の分野に適用されるであろう。

この発明の適用性のさらなる範囲は、以下の詳細な説明および請求項から明らかとなるであろう。しかしながら、詳細な説明および具体的な例は、この発明の現在好ましい実施例を示しているが、当業者にとってはこの発明の趣旨および範囲の中でさまざまな変形例および変更例が明らかとなるであろう以上、例としてのみ示されるものであることが理解されるべきである。

この発明の、これらのならびに他の局面、特徴および利点は、現在好ましい実施例および最良の形態の詳細な説明、添付の請求項および添付の図面に関連して考慮されると容易に理解されるであろう。

現在好ましい実施例の詳細な説明
図面をより詳細に参照して、図１は、この発明の１つの現在好ましい実施例に従う複数のバサルト連続フィラメント１２から構成される繊維断熱材料１０を示す。バサルト連続フィラメント１２は耐火性であり、極度に高い温度（たとえば、７６０℃）および極度に低い温度（たとえば、−２６０℃）に対する熱的な防護も提供することができる。この発明に従う織り合わされたバサルト連続フィラメント１２で製造された布地シート、パネル、スリーブ、または他の構造は、今日使用される多くの断熱および耐火材料よりも優れており、今日使用される多くの断熱および耐火材料を補完または代替するために用いてもよい。非限定的例として、スリーブ１４、１５、および１６が図２から図４にそれぞれ示され、スリーブ１４、１５、および１６は、少なくとも部分的にバサルト連続フィラメント１２から製造され、ゆえに、極端に高い熱に晒される配管（５００℃から７６０℃の温度を有する排気管など）、または超低温管もしくはタンク（それぞれ−１９１℃および−１６１℃もの低温に達することがある液体窒素または圧縮天然ガスタンクなど）を断熱するためにたとえば用いてもよい。

この発明の１つの局面に従い、複数のバサルト連続フィラメント１２が配置され、ヤー
ンまたはヤーン状のストランド１８を形成する。１つの現在好ましい実施例においては、ヤーン状のストランド１８は、ストランド１８の体積を増大させ、ストランド１８の本体内に空洞部分を作るように、織地化される。バサルト連続フィラメントヤーン１８を織地化することにより、バサルト連続フィラメントヤーン１８によって、ヤーン重量を減少しながらの熱的防護の向上を実現することができ、吸音性の向上も実現することができる。１つの現在好ましい実施例において、ヤーン１８のストランドは、空気織地化（air-texturized）され、密度は約１８００ｔｅｘである。別の現在好ましい実施例においては、ヤーン１８のストランドは、空気織地化（air texturization）ではなく延伸織地化（draw texturization）される。このようであるので、ヤーン１８は、任意の適切な密度を持つように織地化されることができる。概して、より細いヤーン１８は、より可撓性のある材料を作るために用いられ、より太いヤーン１８は、被覆の向上を実現するために用いられる。したがって、ヤーンの密度の選択と、使用されるバサルトフィラメントの選択とは、構成する材料の種類と、得られる材料の用途とに基づく。さらに別の現在好ましい実施例においては、ヤーン１８のストランドは、織地化される代わりに、撚り合わされる。この構造では、ヤーン１８の密度は約２６０ｔｅｘであり、１メートルあたり１２０回転撚り合わさるが、所望される用途に基づいて、任意のストランド密度および１メートルあたりの撚り数が用いられてもよい。断熱材料の耐摩耗性は、撚り合わせの程度が増加するにつれて増加することが明らかになっている。さらに別の現在好ましい実施例においては、ストランド１８は、まず織地化され、その後撚り合わされる。こういった織地化されたおよび/または撚り合わされたバサルト連続フィラメントヤーン１８の多くは、より詳しく以下に説明されるように、単一構造の断熱材料を構成するために作られ、使用される。

ヤーン１８の数多くのバサルト連続フィラメントストランドを得た後、このストランド１８は断熱材料の所望の構造を作る構成に配置される。１つの実施例においては、ストランド１８は織られ、断熱材料１０またはスリーブ１４、１５、および１６を作るが、、ストランド１８を編み合わせるために、編成、織成、縫成、鉤針編み、刺繍縫い、および組成を含むがこれに限定されない任意の構造方法を用いることができる。用途によっては、上述の構造方法のうち１つ以上が好まれてもよい。たとえば、ある場合においては、より大きな被覆と軽い重量を得ることができるため、組まれ、織地化されたバサルト連続フィラメントスリーブが好まれることがある。

さらに、断熱繊維材料１０は、繊維布地１０ならびにスリーブ１４、１５、および１６を含むがこれに限定されない任意の構成に形成されてもよく、スリーブ１４、１５、および１６は、連続した閉鎖周方向壁２０（図２）構造、またはスリーブ１５の長さ方向に沿って互いに好ましくは重なった長手方向縁部１７および長手方向縁部１９を有する開放壁２０（図３）構造を備えることができる。さらに、スリーブ１４、１５、および１６は１つ以上の断熱材料層を含んでもよい。非限定的な例として図４に示されるように、断熱スリーブ１６はスリーブ１６の２つの層２０および２２を形成するように自身の上に折り返された単層編成スリーブ、または複層スリーブを形成するために自身の上に前後に折り返された単層編成スリーブとして作られてもよい。さらに、スリーブ１４、１５および１６のうち任意のものは、図２において概ね２１に示されるように、天然のバサルトの色以外の色を所望する場合は、顔料を含む耐熱コーティングで被膜されてもよい。

この発明の別の局面に従い、バサルト連続フィラメントで構成される断熱層２０に加えて、たとえば、図１の概ね２３に示されるような層が、断熱材料１０またはスリーブ１４、１５、および１６上に存在してもよい。これらの追加的な層２３は、たとえば、シリコン樹脂、ゴム、アルミニウムまたは他の金属、エポキシ樹脂、炭素繊維、セラミックおよびプラスチックまたはこれらの合成物を含んでもよい。このようであるので、断熱スリーブ１４、１５、および１６は、断熱材料２０の外側表面に、たとえばシリコンゴム被膜を施される層２３を有し、織られたまたは組まれたバサルト連続フィラメント２０の断熱単
層または複層を含むことができる。上述の材料層に加えて、他の種類の材料層が、上述の断熱材料１０およびスリーブ１４、１５、および１６を用いて、航空機のホースが炎に晒されたときに直ちに炎上しないよう保護するのに適した用途などで用いられてもよい。この用途においては、断熱材料１０および/またはスリーブ１４、１５、および１６を、図３において概ね２５に示される発泡性防炎被膜（intumescent coating）で被膜することができる。この発泡性防炎被膜２５は、断熱材料１０またはスリーブ１４、１５、および１６に接着することができ、織地化されたバサルト連続フィラメントスリーブ１４、１５、および１６に、さらなる断熱および耐火性をもたらす。発泡性防炎被膜２５は、スリーブ１４、１５、および１６の最も外側の表面にのみ施されてもよく、または所望されるならばすべての表面に施されてもよい。

上述の断熱および耐火材料１０ならびにスリーブ１４、１５、および１６は、数多くの用途に用いられてもよい。たとえば、バサルト連続フィラメントヤーン１８を含む、編まれた、織られた、または組まれたスリーブ１４、１５、および１６を、排気管を断熱するために使用し、この排気管が生み出す極度に高い熱が、車両内にある、温度の影響を受けやすい近くの構成部品に損傷を与えることを防止してもよい。スリーブ１４、１５、および１６の編まれた構造は、１つの好ましい構造であり、なぜならば、編まれた構造は、スリーブ１４、１５、および１６の単一の壁または複数の壁に径方向の伸張性をもたらすので、取り付けしやすいためである。上述のように、バサルト連続フィラメントヤーン１８は、織地化されても、または撚り合わされてもよく、織地化されたバージョンが、多くの用途において好ましい。

上記の議論は、この発明の例示的な実施例を開示し、説明する。当業者は、この説明からおよび添付の図面および請求項からさまざまな変更、修正例および変形例が、以下の請求項により規定されるこの発明の趣旨および範囲から逸脱することなくその中で可能であることを容易に理解するであろう。

この発明の１つの現在好ましい実施例に従う複数のバサルト連続フィラメントを用いて構成される繊維材料の部分断面図である。 この発明の別の現在好ましい実施例に従う複数のバサルト連続フィラメントを用いて構成される管状閉鎖壁繊維スリーブの部分斜視図である。 この発明の別の現在好ましい実施例に従う複数のバサルト連続フィラメントを用いて構成される管状開放壁繊維スリーブの部分斜視図である。 この発明の別の現在好ましい実施例に従う複数のバサルト連続フィラメントを用いて構成される別の管状繊維スリーブの部分斜視図である。

Claims (18)

1. 難燃性の断熱材料であって、
   織り合わされた複数の連続バサルトヤーンフィラメントからなるストランドから、少なくとも部分的に構成される繊維布地の少なくとも１つの層を備え、
   前記断熱材料は管状スリーブの形状を有し、
   前記管状スリーブは、管状外壁によって包囲される管状内壁を有し、前記複数の連続バサルトヤーンフィラメントからなるストランドの体積を増大させ、かつ熱的防護と吸音性を向上するように、前記ストランドの本体内に空洞部分を作るように織地化される、耐火性断熱材料。
2. 前記管状内壁は、織られた、編まれた、または組まれた布地のいずれかから製造され、前記管状外壁は、織られた、編まれた、または組まれた布地のいずれかから製造される、請求項１に記載の断熱材料。
3. 前記繊維布地は、織られた布地である、請求項１に記載の断熱材料。
4. 前記繊維布地は、編まれた布地である、請求項１に記載の断熱材料。
5. 前記繊維布地は、組まれた布地である、請求項１に記載の断熱材料。
6. 少なくとも１つの別の材料層を含む、請求項１に記載の断熱材料。
7. 前記連続バサルトヤーンフィラメントは、撚り合わされる、請求項１に記載の断熱材料。
8. 前記繊維布地の少なくとも１つの層に接着された発泡性防炎被膜をさらに備える、請求項１に記載の断熱材料。
9. 前記繊維布地の少なくとも１つの層に接着されたシリコンゴムの被膜をさらに備える、請求項１に記載の断熱材料。
10. 難燃性の断熱材料を製造する方法であって、向上された熱的防護と吸音性とをする断熱材料の本体を作るように空洞部分を内部に有する複数の織られた連続バサルトヤーンフィラメントからなるストランドを互いに織り合わせ、管状外壁によって包囲される管状内壁を有する管状スリーブ形状に繊維布地を形成するステップを備える、方法。
11. 前記織り合わせるステップを、編成工程において行なうステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
12. 前記織り合わせるステップを、織成工程において行なうステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
13. 前記織り合わせるステップを、組成工程において行なうステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
14. 前記管状スリーブを、連続した閉鎖周方向壁を有して構成するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
15. 前記管状スリーブを、前記スリーブの長さ方向に沿って延在し重なる縁部を有する壁を有して構成するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
16. 発泡性防炎被膜を、前記繊維布地に接着するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
17. シリコンゴムの被膜を、前記繊維布地に接着するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
18. 前記複数の連続バサルトヤーンフィラメントを、前記織地化するステップの後に、撚り合わせるステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。

Images