JPH01503243A - 難燃性および火災阻止性の炭素質繊維構造物とその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 難燃性および火災阻止性の炭素質繊維構造物とその製造法 本発明は難燃性および火災阻止性の構造物、その農造法、およびこのような構造 物から製造した物品（ｍＷまたは不織布、衣料品、パネルおよびポリマー発泡体 用のカバーを包含する）に関する。この難燃性および火災阻止性の構造物は実質 的に永久の非可逆的に熱固定された不燃性の炭素質繊維とポリマー材料とのブレ ンドから成る。

短くて真直なステープル繊維を使用してアスベスト、炭素およびグラファイトか ら製造したフェルトならびに種々のセラミック材料特にセラミック発泡体を火災 阻止性をもつ断熱材として使用することは一般に知られている。周知の断熱材の ある種のものの嵩密度は１２０℃を越えない温度において有用な断熱材について は５．６〜３２ｊｔ９７ｍ”の範囲にあり、１６５０″Ｃまでの温度において使 用する断熱材については３２〜８ｏ＃／鶴１の範囲にある。炭素質材料を焼却し たセラミックから成る最新の「軽量」断熱材でさえ、３２〜９６　＃／　Ｉｌ＆ ”の嵩密度をもつ。また、火災阻止材料としである種の条件下で使用しうるガラ ス繊維を除いて、火災阻止性をもつ普通に使用される断熱材たとえば炭素または グラファイトのフェルトおよびセラミック材料は弾性をもたない。すなわち、そ ｎらはもとの［ロフトＪ（ｊｏ／ｌ）の圧縮（バネ戻し）から回復する能力をも たない。更に、これらの従来技術の材料はもとのロフトから大きく圧縮しえない 。実質的ＫＸ直な又は線状の繊維は個々の繊維の間に笑質的な空間距離をもたな いからである。従って、線状繊維の間には僅かなロフトしか存在せず、そのため Ｋ１１ｌ維間に圧縮性は存在しない。

政府および工業界は不燃性であるか或いは少なくとも火炎伝播を遅らせる構造物 または織物の開発に多大の研究を行なってきた。火炎の障壁として働く有効な材 料を発見することに関して、顧客の考慮はこのような材料が機能的に、美的に許 容し５るものであり合理的な価格をもつことな必要としている。

不幸なことに、好適な火炎障壁を開発するための過去の努力は非常に有効である とはいえなかった。すなわち、たとえばタバコの火から着火することなく且つＵ ＦＡＣ家具建材分類試験のもとで第１級と考えられている織物でさえ、開放火炎 と接触させれば燃焼する。その結果として、これはクッションまたは１ツトレス のような下敷き材料の着火に導く。

家具の衣料、裏張り、および−被栓のためのいわゆる離燃性７オーム・コーティ ングならびに衣Ｂ！Ｌｖｉｃ物の化学処理（織物に姦燃性な付与するために試み られているもの）は商業的に利用しうる。不幸なことに、これらの材料は火炎源 を除いたときのみせいぜい自己消火性であるにすぎない。火炎源が除かれなけれ ば、これらの材料は焦げ、その一体性を失ない、そして最も重要なことには火災 の主要燃料源として働く織物カバーの下の材料に火炎が到遅するのを防げない。

可燃性の問題を解決しようとする他の試みは固有に不燃性のに＃、物たとえば衣 料に使用し５るガラスｆｉｔ維の使用に集中した。然しガラスは、相互にこする ことによってそのような摩滅作用により自己破壊性になるという点で自己摩滅社 であることが発見された。すなわち、摩滅作用？減少させるために、このような 織物に推英される手もみ洗いやライン乾燥が使用できない。その上、比較的もろ いガラス繊維は破損して皮膚を刺戟しやすく、そのために多（の皮ＪｉＩ采触り ある織物の用途の多くを不適切なものにする。ガラス繊維織物はまた織物に美観 を与えるために可燃性の９付は用バインダーおよび／または仕上げ剤を含んでい るのがｆ通である。

その結果として、火災阻止性を与えるのみならず、洗濯ができて軽量で、ｉ）９ 、そして尿庭または開業用の用途に美的に許容しうる織物に製作しうる構造物た とえば織った又は−んだ繊物、バッティング、ウェブなとの必要が存在する。

木１特許第４，５８８，６３５ｇ（発明者　ジェームス・ジー・トノパン）には ３〜１２ミクロンの直径をもつ紡糸、延伸、捲縮したステーブルの合成ポリマー 繊維と１２〜５０ミクロンの直径をもつポリマー・ステーブル繊維とのブレンド から成る鉦ｉＬ防熱材が記載されている。

然しこの断熱材は可燃性である。

米国特許第４，１６７，６０４号（発明者　ウィリアム・イー・アルドリッチ） には熱硬化性樹脂で処理した多層のカーディングしたクエプの形体でホウル・ダ ウン（たとえばダックまたはグーズダウン）ブレンドした捲縮中空ポリエステル フィラメントを使用して断熱性をもつバッティングを製造することが記載されて いる。然しこのウェブは難燃性をもたない。

米国特許第４，３２１，１５４号（発明者フランシスコレトルク）には断熱性繊 維と熟成炭素とから成る高温断熱材が記載されている。この断熱材を軽量にする ために、微細球体のような中全粒子から成る膨張剤が使用される。

欧州特許出願第０１９９５６７号（１９８６年１０月２９日発行；発明者　イー ・ピー・マッヵロ７ら；発Ｍの名称「バネ状の可逆的たわみをもつ炭素質繊維と その製造法」〕には本発明の構造物に使用するのに好適な不燃性炭素質繊維が記 載されている。

本発明に好適に使用される炭Ｘ質繊維は試験法ＡＳＴＭＤ２８６３−７７によっ て濁定して４０より大きイＬｏＩ値をもつ。この試貌法は「酸素インデックス」 または「限定酸素インデックスＪ（ＬＯＩ）としても知られている。この試験法 によれば、垂直に取付けた試料がその上部端において着火して燃えつｙけるとき のＯｔ　／Ａ’＊　混合物中の酸素濃度が決定される。試料の寸法は０．６５Ｘ Ｏ，３５３であり、長さは７〜１５ａＩＬである。ＬＯＩは次式により計算され る。

種々の天然および合成繊維のＬｔＪＩ値は次のとおりである。

ポリプロピレン　１７．４ ポリエチレン　１７．４ ポリスチレン　１８．ル −ヨン　１８．６ 木ｍ　２０．１ ナイｏｙ　２０．０ ポリカーボネー）　２２．０ 剛性ポリ塩化ビニル　４００ 安定化ポリアクリロニトリル〉４０ グラフアイト　５５．０ ここに使用する種々の用語を明瞭に且つ容易に理解しうるようにするために、こ れらの用語の定義を以下に述べる。

「安定化」なる用語は特定の温度、代宍的にはアクリル繊維については約２５０ ℃未満の温度で酸化した炭素質前駆体繊維に適用する語である。ある場合にはこ れらの繊維は化学は化銅によって低温で処理されることが理解されるであろう。

その方法は前記の欧州特許出願第１９９５６７号に更に＠Ａ瞭に記載されている 。

「可逆的たわみ」なる用語はらせん状もしくは正弦波状のバネに対して使用され る。特に＠Ｍａｃｈａ％＜ｃ８！Ｄｅｓｉｇｎ−Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｐｒａ ｃｔｉｃｅ　’　（マクミラン争パブリッシング・カンパニー、１９７５年刊行 ）の刊行物特にそのセクション１４−２ｇ７２１〜７２４頁；ならびに前記の欧 州特許出願第０１９９５６７号を参照されたい。

「ポリマー」または「ポリマー材料」なる用語はＥａｖｌａｌ’ａ　Ｃｏ＊ｄａ ＊ａａｄ　Ｃｈａｔｍｉｃａｌ　Ｄｉｃｔｉｏｎａｇ　第１１版（パン　ノスト ランド　レインホールド　カンパニー刊行）に定義されているような有機ポリマ ーをいう。これらの有機ポリマーは一般に、１）天然ポリマーたとえばセルロー スなど：２）合成ポリマーたとえば熱可製性または熱硬化性のニジストマー：お よび３）半合成セルロースを包含する。ここ忙包含さ２Ｌるポリマーには１２１ ℃未満の融点をもつ低融点ポリマー・バインダーならびにポリマー繊維もある。

「永久の」または「非可逆的に熱（５）定された」なる用語は、繊維が内部張力 を越えることなしに実質的に線状に活伸されたとき繊維の応力を解放しても非縁 状の形態には戻らない非可逆性をもつまで熱処理された非線状炭茹質繊維に適用 する禰である。このよ５な繊維は前記の欧州脣許出ｍ第０１９９５６７号に更に 詳しく記載されている。

以下に述べるすべての％はＸ量基準の％である。

本発明によれば、ポリマー材料と、１Ｏ−１オ一ム／ｃｍより大きい比抵抗およ び４０より大きいＬＯＩｇをもつ不燃性の実質的に非可逆的に熱（支）定された 炭素質繊維とのブレンドから成り、該炭素質繊維が該ブレンド中に少なくとも７ ．５％の量で存在することを特徴とする難燃性および火災阻止性の構造物が提供 される。

本発明はまた、ポリマー材料と少なくとも７．５％の不燃性の実質的に非可逆的 に熱固定された且つ４０よつ大きいＬＵＸ値をもつ炭素Ｊｘ繊維との緊密なブレ ンドの層を提供する工程を含むことを特徴とする構造部品の火災阻止を行なう万 εをも提供する。

本発明のＪｉＩ燃性および火災阻止性の構造物は織った又は不織の主地、衣料物 品、ポリマー発泡体物品たとえばシートクッションのカバー、火災阻止物または パネルとして！＃に使用される。

有利には、この炭素質繊維は炭素質ポリマー繊維またはピッチ基材繊維から誘導 される。好ましくはこのＲ素質繊維は非縁状の弾性のある形状再生性があり、且 つ１、２７１より大きい、好ましくは２／１より大きいたわみ比をもつ。この非 縁状繊維はこれを使用したｌ！構造物よび／またはｉｉＦ、物にかなりな口２ト と改良さｎた断熱性を与えることがわかった。

このＲ素ＪＸ繊維をポリマー繊維と緊密にブレンドして構造物たとえばトウ、ヤ ーン、ウェブ、ウール状綿毛様物質、バッティング、ｉｋ物などにしたとき、こ のブレンドの火災阻止性および難燃性に関して驚くべき相乗効果が得られるとい うことも見出された。この構造物を特定の用途のために濃密化するとき（すなわ ち圧縮し【非圧箱構造物に比べて高い密度をもつ構造物にするとき）、多量の炭 素質繊維を使用するのが好ましいことが理解されるであろう。

それ故、本発明の目的は２５〜７５％の炭素質繊維とポリマー材料との緊密なブ レンドから成り、ポリマー材料が４５０℃未満の軟化点をもつポリマー・バイン ダーであるこのような構造物を提供することにある。

更に本発明の目的はポリマー材料と、１５〜７５％の不燃性の実質的に非可逆的 に熱固定された、４０より大きいＬＯＩ値と１Ｏ−１オームｌｃｘより大きい比 抵抗をもつ炭素質繊維とのブレンドから成ることを特徴とするポリマー発泡構造 物用のカバーを提供することにある。このようなカバーは難燃性であり、火災防 壁を与え、そして艮好な手ざわりと洗濯特性をもつ。

本発明の別の目的はポリマー材料と、７．５〜４０％の不燃性の実質的に非可逆 的に熱固定された、４０より大きいＬＱＩ値と６５％より大きい炭素含量をもつ 炭素質繊維とのブレンドから成る織った又は不織の生地を提供することにある。

本発明の°更なる目的はポリマー材料と、７．５〜２０％の不燃性の実質的に非 可逆的に熱固定された、４０より大きいＬＯＩ値と１０”−”オーム／ｃｍより 大きい比抵抗と４　Ｘ　１０’オーム／１より大きい電気抵抗をもつ炭素質繊維 とのブレンドから成る衣料物品を提供することにある。

ポリマー材料は好ましくはポリマー繊維から成る。この衣料物品は良好な手ざわ りと洗濯特性をもち、美的に伏的であり、且つすぐれた火災阻止性をもつ。

本発明の更に別の目的はポリマー材料と、７．５〜８０％の不燃性の実質的に非 可逆的に熱固定された、４０より大きいＬＯＩ値と６５％より大きい炭素含量を もつ炭素ｖＬ織繊維のブレンドから成る防火障壁を提供することにある。本発明 の防火障壁は有利には別の構造部品または対の隣接構造部品と一緒に使用される 。

不発明のもう１つの目的はポリマー材料と炭素質繊維とのブレンドから成る難燃 性および火災阻止性の構造物であって、該Ｉｅ、素質繊維が実質的にグラファイ ト性であり、非可逆的に熱固定された非融状の５４Ｌ性のある形状再生性で伸長 性のものであり、１．２７１より大きい可逆的たわみ比と１０／１より大きい縦 横比と４０より大きいＬＯＩ値と４Ｘ１０”オーム／ｅｘより小さい電気抵抗と １Ｏ−１オーム／ａＸより小さい比抵抗なもち、且つ該炭素質繊維が飄ブレンド 中に２０％より多い量で存在する離燃性および火災阻止性の構造物を提供するこ とにある。

不発明の１＃殊な目的はｌＯ〜９５１量％の不燃性の実質的に非可逆的＃Ｃ熱（ 支）定された且つ４０より大きいＬＯＩ値と６５％より多い炭素含量をもつ炭素 質繊維を含む熱可臆性または熱硬化性の樹脂マトリックスの圧細生成複合物から 成る火災阻止性パネルにある。

本発明の更なる目的はポリマー材料と、少なくとも７．５％の不燃性の実質的に 非可逆的に熱固定された且つ６５％より多い炭素含量と５〜３５％の窒素含量と ４０より大きいＬＯＩ値をもつ炭素質繊維との緊密なブレンドの層を提供する工 程を含むことを特徴とする構造部分用の防火障壁を作る方法にある。

本発明の別の目的は繊維のトウに、少なくとも７．５％の不燃性の実質的に非可 逆的に熱固定された且つ６５％より多い炭素含量と５〜３５％の窒素含量と４０ より大きいＬＯＩ値をもつ炭素質繊維をブレンドする工程を含んで成ることを特 徴とする繊維のトウの難燃性および火災阻止性を改良する方法にある。

顕者な改良は炭素質繊維が非縁状であるときに達成される。然しながう、線状と 非縁状の双方の炭素ｖｉ稙維を不発明において使用することができる。炭素５； Ｌ繊維が非線状であるとき、ｇ！、維のブレンドを含むウール状揖造物、臓物ま たはバッティングのロフトおよび形状書生性は長期間の圧縮後におい【さえ保た れる。使用する非線状炭素質繊維の量が多いほど構造物の形状再生性および難燃 性か大きいことが理解さｎる。９２．５％までの盆の非−状炭素質繊維をブレン ド＆ＰＫ使用し５る。これ以上の量を使用しても追加の利点はえられない。好ま しくは炭素ＪＸａ維は１０〜８０％の童で、更に好ましくは２０〜６０％の量で 存在させる。有利には、ＭＡ状炭素′Ｘ繊維を使用するとき、それらは少なくと も約１５％の量でブレンド中に存在させる。

ポリマー繊維も融状または非線状でありうる。然しなから、非扉状炭素質繊維は 非可逆的に熱固定さｎた弾性のある形状再生性のものであって構造物はそれによ って高度のロフトと多孔性を保って他の繊維がその非線状を失なったときでさえ 良好な手ざわりを与える。

使用する非線状炭素質繊維はこの繊維の最終用途に応じて正弦波および／″！ｉ たはコイル状の形体をもつことができる。音素含有ポリマーたとえばアクリル基 材ポリマーから誘導された繊維は５〜３５％、好ましくは１６〜２５％、更に好 ましくは１８〜２０％の窒素含量をもつ。

不発明の１つの態様によれば、炭素質繊維は開繊され次いでポリマー繊維すなわ ち合成または天然の繊維あるいは両省とブレンドされて繊維の混合物またはブレ ンドを生成する。炭素質繊維は、クール状の綿毛様物質またはバッティングの形 体にあるとき、６，４〜９６＃／鶴島の嵩密度をもつ。少なくとも７．５％の炭 素質繊維と−のポリマー繊維とのブレンドであって６．４〜９６　ｋ！！／　％ 　”の嵩密度をもつものが好ましい。

炭素質繊維と他のポリマー繊維とのブレンドは当業者に周知の通常のカーディン グ装置を使用してカーディング処理ウェブにすることができる。このカーディン グ操作は炭素質繊維と他のステーブル繊維を均一にブレンドするのに役立つ。カ ーディング鵡埋したウェブは通常的５１までの範囲の厚さをもつが、所望の最終 用途に応じて多層に＝み豆てて２５工以上の厚さをもつウェブを作ることもでき る。

繊維のブレンドは難燃性をもつ織物を作るために使用することができる。たとえ ば、少なくとも７．５〜２０％の炭素ＩＸ叙維を含む繊維ブレンドは衣料、外套 、寝装、などのような難燃性物品を製造するのに使用することができる。このよ うな織物物品は、特に３０〜５０％という多量割合の非線状炭素質繊維を使用す るとき、すぐれた洗濯特性と形状保持特性をもつ。１６〜２０％の窒素含量をも つ炭素５ｉＢ維は着用者の皮膚に接触する織物用Ｋ特に有用である。

７．５〜４０％の量の炭素質繊維を含む織物構造物は家具のシートカバー、シー トカバー中のバッティング、カーテンなどの用途に有利に使用することができる 。

９２．５％までの量でブレンド中に炭素′Ｘ繊維を使用すると、構造物の火災阻 止性および防火障壁性が改醤される。多量の炭素質＃を維を含む構造物はまた大 きな化学的抵抗性をもつ。これらの構造物はフィルター、ホース・カバー、静寛 沈降器、などとして使用することができる。

然し、通常の臓物に近い載物特性を保持して快的な美観と感触を付与するのが望 ましい。

織物はすべての天然繊維、すべての合成ポリマー繊維、または両者の組合せと、 炭素ＩＪｉＬ繊維とのブレンドから成ることができる。

相乗的な難燃性効果は炭素３ｉ［繊維を天然＊ａたとえば木綿、ウール、リンネ ル、生糸またはそれらの混合物とのブレンドで使用するときに見出される。

炭素質繊維とのブレンドを作るために使用しうる合成ポリマー繊維としては、た とえばポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリ塩化ビニル 、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレ ート、ポリカーボネート、セルロース製品、イオノマー、ダクロンおよびＫＥＶ ＬＡＲ（両者はイー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニーの商 標である）などがあげられる。天然および／または合成のポリマー繊維と炭素質 繊維とのブレンドも使用しうろことも、もちろん理解されるべきである。

炭素質繊維の製造に有利に使用される前駆体安定化アクリル繊維はアクリロニト リルホモポリマー、アクリロニトリルコポリマーおよびアクリロニトリルターポ リ！−からえらばれる。

コポリｉ−およびターポリマーは好ましくは少なくとも約８５モル％のアクリル 巣位好ましくはアクリロニトリル単位、および１５モル％までの１２ｉ１または それ以上の、スチレン、メタクリレート、メチルメタクリレート、塩化ビニル、 塩化ビニリデン、ビニルピリジンなどと共重合した、モノビニル単位を含む。

好ましい閾躯体物質はこの前駆体物員を周知の方法で８融紡糸または湿式紡糸し てモノフィラメントまたはマルチフィラメントのトウを得ることによって製造さ れる。

これらの繊維は多数の商業的に使用しうる技術のうちの任意のものくよってヤー ７．ａＳまたは涌み失地などのような製作構造物に形成される。この構造物は次 いで非識化性雰囲気中好ましくは約５２５℃を越える温度に加熱され、その後Ｋ ｍみほぐされ、セしてカーディングされてウール状綿毛様物質になる。この綿毛 様物質はバッティング状形体に積み重ねることができる。

このようにして製造された炭素質繊維の第１グループは電気的に非伝導性であり 、静電防止性をもたないものとして分類することができる。すなわち、それらは 静電荷を消散させる能力をもたない。

本発明で使用する「電気的に非伝導性」なる用語は、４〜２５ミクロンの１径を もつ前駆体繊維から製造した６ｆ（６ｏｏｏ本のフィラメント）のトウについて 測定したとき４×ｌＯ″オーム／傷より大きい電気抵抗をもつ繊維に関する。こ のような繊維はＩ　Ｏ−”オーム／１より大きい比抵抗をもつ。比抵抗は前記の 欧州特許出ｍ第０１９９５６７号の公報に記載されているような測定から計算さ れる。

前駆体繊維がアクリル繊維であるとき、１８％より多い窒素含量が非伝導性繊維 をもたらすことがわかった。

第２のグループにおいて、Ｒ素ｉｓ維は部分的に電気伝導性であり（すなわち低 い伝導民をもち）そし″′ｃ８５％禾満の炭素含量をもつものとして分類される 。低い伝導性とは前記の測定によって決定したとき繊維が４Ｘ１０”〜４　Ｘ　 １０’オーム／αの抵抗をもつことを意味する。好ましくは、この炭素５を繊維 は安定化アクリル繊維から誘導され、コポリマーアクリル繊維の場合に１６〜２ ０％更に好ましくは１８〜２０％の窒素含量をもつ。このものから製造された構 造物は軽量であり、低い水分吸収性、良好な摩滅強度、ならびに良好な外観と手 ざわりをもつ。

第３のグループにおいて、繊維は少なくとも８５％の炭素含量をもつ。これらの 繊維は高度に電気伝導性であるとして特徴づけられる。すなわち、これらの繊維 は実質的にグラファイト注であり、４Ｘ１０”オーム／ｃｍより小さい電気抵抗 、および５％禾満の窒素含−ｊｉ：をもっ。これに対応して、これらの繊維の比 抵抗はＩ　Ｏ−”オーム／１より小さい。このよ５な依維は電気的なアースもし くはシールドも斑まれる用途に有用である。

本発明の構造物の実例を以下の実施例に示す。

実施例１゜ 蛙白な百分率（％）ｆ［のそれぞれの開繊した繊維をＲａｖｈｄｅ　Ｗａｋｈａ ｒ　ｈｌｏｄｅｌ　Ｂ　（木ａ二！−！−り州マセドンのランド・マシン・コー ポレーションによって製造されている）の試料寸法３０ｃＩＬのブレンダー／供 給す分に？いてブレンドすることによって株々のバッティングを装造した。この ようにして良造したパッティングは代表的＃Ｃ４さが約２．５１であり、６．４ 〜９６却／愼易の範囲の密度をもっていた。これらのパッティングをコンベヤー ベルトにのせて約１５０℃の熟法合用オープンに通すことによって熱接合させた 。

Ｆｒｊ１５９０３０を引用するＦＡＡ２５．８５３６９の方法により１１Ｍ５９ ０３　に引用されているａＳ試験装置中で燃焼性試験を行なった。これらの結果 を次の第１表に示す。

上記の第１表はブレンド中の僅か７．５１重％の非脳状炭素′Ｘ穢維の使用が灸 の源を除いたとき実質的に恢の炎もなく炎の滴下もない結果をもたらすことをｊ ！異的に示笑お例１の方法に従い、同様の試験を行なった。それらの結果を次の 第■表に示す。

実施例３゜ 本発明の態動の不燃性を１４ＣＦＲ２５，８５３（ｉ）に記載の試鋏法に従って 決定した。試験は次のようにして行なった。

２．５ｃａＸ　１５ｃＩＩＸ　３０ｘの試料を最小３＠用意した。

この試料は１０％の炭素質繊維と１０％のポリエチレン繊維と８０％の木綿から 成るものであった。これらの試料を２１’Ｃ±２℃の温度および５０％±５％の 相対湿度に保たれたコンディショニング基中に２４時間保つことによって調整（ コンディショニング）した。この調整は試験に先立って行なった。

それぞれの試料を垂直に叉持し、高さ３．８　ｅｘの炎を与えるよう調節した公 称内径をもつブンゼン（またはチュリル）バーナーに露出させた。灸の中心に配 置した目盛り付き熱電対パイロメータによってち定した最低温度は８４３℃であ った。バーナーの頂匍潟より１．９ｃｍ上に試料の下地亀を配置した。試料の王 都遇の中心憑に炎を２秒間あててから除いた。

この試験によれば試料は自己消火性であった。平均の炎の長さは１０（Ｘを越え なかった。後の炎の平均は１５秒を越えなかった。灸の滴下はなかった。

炭素質繊維がアクリル前駆体から誘導されたものであっても、あるいはピッチ基 材繊維から誘導されたものであっても、同様の結果かえられた。

本発明はまたポリマーマトリックスと多数の炭素質繊維とから底る圧ｍ繊維補強 複合物の防火障壁用組放物にも高する。このポリマーマトリックスは熱可堕注ま たは熱硬化性の樹脂から成ることができる。

不発明の１つの態様によれば、本発明の複合物は熱可望性または熱硬化性の樹脂 を炭素質繊維のバッティングまたは綿毛様動員と−ｇＫ圧鰯することによって製 造される。この複合物は樹脂に応じて冷間圧縮することができ、あるいは加熱と 圧縮の組合せを使用することもできる。有利には、圧縮は複合物の表面に域維が 存在する結果をもたらす。本発明のパネルは１種以上の複合物が一緒に積層して 単一ユニットを形成するものから構成されていてもよい。

不発明の別の態様に炭素質繊維がパネルの一面またはそれ以上の面に存在して防 音および断熱を与える偽造物から成る。

第１図は吸音バリヤ一層をもつ本発明の構造部材の透視図である。

本発明の複合物は自動車または凱を機のような乗物、建築構造物とくに病院のよ うな間某用ビルおよび高層オフィスビルに使用するための難燃性または防火陣壁 注の構造パネルに籍に有用である。

有利には、不発明の複合管は複合物の重量を基準にして１０〜９５重量％の、好 ましくは２０〜７５重量％の炭素！繊維を含む。

本発明の複合物に使用するポリマー材料は熱可星性樹脂および熱硬化性樹脂のよ うな通常の種類の材料の任意のものからえらぶことかできる。

熱可皿性樹脂としては、たとえばポリエチレン、エチレン・ビニルアセテートコ ポリマー、ポリスチレン、ポリビニルクロライド、ポリビニルアセテート、ポリ メタクリレート、アクリロニトリル・ブタジェン・スチレンコポリマー（ＡＢＳ ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰの、ハロ基変性ｐｐｏ、ポリカーボネート 、ポリアセタール、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオ レフィン、ポリアクリロニトリル、ポリビニリチンクロライド、ポリビニルアセ テート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エチルセルロース、ポ リビニルクロライド・ビニルアセテートコポリマー、ポリアクリロニトリル・ス チレンコポリマー、ポリアクリロニトリル・ビニルクロライドコポリマー、カル ボキシメチルセルローズなど、ポリパラキシレン、ポリイミド、ポリアミドイミ ド、ポリエステルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリオキサジアゾールなど があげられる。

熱硬化性樹脂としては、たとえばフェノール系ｗ脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、 アルキッド樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエステル樹脂、キシレン樹脂、７ラ ン系樹脂などがあげられる。

他の好適な樹脂材料はＭｏｄｅｒｎ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｅｓｔｙａｌｅ　−ｐｍ ｄｉａ　１９８４　１９８５Ｊ’ａ１．６１，４Ａ（米ａニューヨーク州ニュー ヨークのマグロ−・ヒル刊行）ＫｆｅｌＫされている。

本発明の複合物はその最も簡単な形体において、蒸気バリヤーまたは装飾カバー を形成しうるプラスチックまたは置載のフィルムもしくはシートを備えるポリマ ーマトリックスと炭素質繊維との複合物から構成されるパネル部材から成ること ができる。このフィルムは圧縮形成操作中にパネルに圧縮することができる。

第１図には航空機の内装用パネルとして脣に有用な構造物（２０）が示しである 。この構造物（２０）は２０〜５０重量％の非線状炭素質繊維（２３）を配合し た少なくとも１種のポリマーマトリックス（２４）から成る。この構造物は加熱 および加圧によって形成される。プラスチックのフィルムもしくはシート（２２ ）、好ましくはＭＹＬＡＲＴＭがその上面に傳えである。このフィルムは有利に は装飾浮彫り（２１）が施しである。マトリックス（２４）の他面には硬質代用 部材（２５）を備えることができ、この部材（２５）はスクリーン、格子などの 形体であってよい。硬質代用部材は樹脂の株類、繊維の含量、および構造物を使 用する環境を包含するいくつかの因子に依存する。金島箔またはシー）　（２８ ）で覆われている非線状および／または線状の炭素質ｇ、１４１のウール状綿毛 様ａ＃質（２６）を追加の火災阻止性ならびに断熱および防音の材料として備え ることができる。この複合物は２枚のポリマー材料シートの間に炭素質繊維のウ ール状綿毛様物質を包み、これらのシートなポリマーの軟化点に加熱し、そして この複合物を所望の複合物の厚さおよび意図する用途に応じて数百〜数千ポンド ／平方フィートの圧縮力にかけることによって製造することができる。

航空機パネル構造物の製造に好ましい樹脂は商業用ポリエステルたとえばＫＯＤ ＥＬＴＭ４１０．４１１および４１３（イーストマン・ケミカルの商標）の名称 で市販されているポリエチレン、およびＤＡＣＲＯＮＴＭ２６２および１２４１ Ｆ（イー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニー・インコーホレ ーテッドの商標）である。

本発明の炭素質繊維は他のポリマー繊維とブレンドすることができる。使用しう る他の補強用および／または伝導性の繊維として他の炭素ｌｊ！または炭素繊維 、木綿、ウール、ポリエステル、ポリオレフィン、ナイロン、レーヨン、アスベ スト、ガラス繊維、シリカ、シリカアルミナ、チタン駿カリ、シリ；ンカーバイ ド、シリコンナイトライド、ボロンナイトライドの繊維、アクリル繊維、テトラ フルオロエチレン繊維、ポリアミド繊維、ビニル繊維、タンパク繊維、セラミッ ク繊維たとえばアルミニウムシリケート、およびボロンオキサイド、トップ、お よびジルコニアなどの酸化物繊維があげられる。

繊維および繊維集合体が製造されたならば、それらをポリマー樹脂マトリックス に配合して実質的に任意の組立て形体の株々の複合ｌｉＭ造体を製造することが できる。

たとえば、本発明のｇＲ維／ポリマータ合物構造体は６〜１２襲の厚さのシート の形体であることができ、あるいは３Ｆ、元の形状の物品であることができる。

複合物と構造物との多くの組合せが本発明において可能である。特定の用途に製 造されろ組成物は最終の使用者によって延着れる機械的用途に応じて変わる。

本発明において好ましい繊維は最大の伸び、８５％未満の炭素含量、および４Ｘ １０”未満の電、気抵抗をもつ繊維である。

個々の繊維の長さは０．５〜２０ｍ、好ましくは２〜１０■の範囲にある。繊維 の長さが０．５謁未満であると、複合物の強度は、繊維の縦横比Ｃ１／ｄ）が過 度に小さいために、不慣足な水準に低下する。本発明の炭素繊維の直径は好まし くは２〜２０ミクロン、更に好ましくは４〜１２ミクロンである。

不発明の構造物は有利にはパネルの外面に七つ【炭素質繊組のすべてを含む。パ ネルが炎に直接に接触するとき繊維はパネルから浮き出るか又は伸長して灸の障 壁を作ることが鴬（べきことに見出された。このパネルは接着により又は更なる 圧ｉｉ形によって一緒に接合されるｌ珈以上の圧動複合物から成ることができる 。パネルの外側は防音および断熱のバリヤーとして埴Ｎ質材料のウール状綿毛係 物質またはパッティングの層を取付けることができる。

不発明の３次元形状の複合ｗＤ得造物は白菜技術に昶られている標準の圧縮技術 を使用して従来のものよりも実質的に容易に製造することができる。本発明のよ り長い、より５＃、軟性の炭素質繊維を熱可塑性および熱硬化性の樹脂系に配合 すると、この柔軟性繊維は伝統的なステーブル炭素繊維よりも遥かに大きい長さ で処理され、その結果として、複合物は他の補強戻累複合物系よりも均等な繊維 荷重において高い強度ｔもち且つタイトなアーク（鋭い角度）で曲げ５る能力を もつ。コイル状または正弦波形状の炭素質繊維が他の真直な繊維に比べて増大し た加工性を可能Ｋｊるものと信ぜられる。

本発明の複合物を使用しようとする特定の目的に応じて、所望ならば複合物は添 加物たとえば充てん剤、顔料、難燃剤、バイオ簀足化銅ＣＡ）、光安定化剤、お よび酸化防止剤を含むことができる。上記の＃ｆＳｍ物の具体例は炭酸カルシウ ム、ケイ酸カルシウム、シリカ、アルミナ、カーボンブラック、および酸化チタ ンである。

実施例４゜ 実施例１の方法に促って、３〜５ｓｍの厚さをもち次の表に示す組成により’１ Ｍ造したパネルについて同様の試験を行なった。

１　ＮＣＦ／ＦＥＥ／ＰＥ　３０／２０１５１　合格２　ＮＣＦ／ＦＥＥ／ＰＥ 　３０／２０１５０　合格Ｍ ３　Ｎｅｎ５ａｚ　／ＦＥＥ／ＰＥ　２０／２０／６０　不合格４　Ｎｔｍａｓ 　／ＰＥＢ／ＰＥ　５０／２０／３０　不合格５　ＮＣＦ／ＰＥＥ／ＰＥ　５０ ／２０／６０　合格６　ＬＣＦ／ＰＥＢ／ＰＥ　５０／２０／３０　合格実施例 ５゜ 実施例１の方法に従って、オハイオ州燃焼試験を行なった。この試！ｉ１．にお いてＦＡＲ２５，８９５３付則Ｆパート２５に記載の航空機家具に使用される標 準発泡体を本発明のパネルでカバーして直接の炎にあてた。

これらの結果は次のとおりである。

表 試料屋　パネル　結果 １　発泡体単独　不合格 ２　ＮＣＦンガラス網／ＮＣＦ”　合　格３　ＮＣＦ”／ＮＣＦ”　合格 ４　ＮＣＦ”　合格 ５ＮＣＦ７ＦＲ木ｍ／ＮＣＦ４′１合格６　ＮＣＦ／ＮＣ”Ｆ／ＮＣＦ””　合 格４１７７％ＮＣＦ７２３％ＦＥＢ ｅｅ５０％ＮＣＦ７２０％ＦＥＢ７３０％ＰＥ＋４−壷　２０％ＮＣＦ７２０％ ＦＥＢ７６０％ＰＥ本発明によれば、ポリマー発泡体シートクッション、マツト レスパッド、などのような喜造物用の軽量で難燃性および火災防壁性もしくは火 炎阻止性の臓物カバーも提供される。このようなカバーは１５〜７５重量％の縁 状および／または＃ｊ：＊状の炭素負橡維とポリマー材料好ましくはポリマー繊 維とのブレンドから成る。炭素５ｊ繊維は少なくとも６５％の炭素含量、４Ｘ１ ０”オーム／ｃｍより大きい電気抵抗、および１０−１オーム／ｃＩＬより大き い比抵抗をもつ。このに＠カバーは有利には好適なポリマー・バインダー好まし くはポリエステルと炭素ＪＸ甑維との密接なブレンドから成る。非線状繊維は、 −状炭素負繊維と比べて火炎の拡散を阻止する大きな孔を提供するため、昇富に 有利であることがわかった。

文に、炭素負識維はポリエステルと緊密にブレンドしたとぎ、臓物カバーの火炎 阻止性および難燃法に関して相乗匁果を与えることが１ＲＡＦｒ：Ｊに見出され た。また、浴融ポリマー発泡体たとえばシートクッションからのウレタン発泡体 は、ゑ力な熱と灸がカバー付きクッションに加えられたときでさえ、カバーによ って包含さｎることも見出された。不兄明のに物構造物は火炎のわき逼からの伝 播を阻止するために特に使用される。

カバーに使用するポリマー・バインダーはＪｉ＃通に使用さｎる熱接合性繊維、 たとえばｘｏｎｚＬ　４１０　（イーストマン・ケミカルのｑｉ；　８８℃で８ デニールの７０−・ポイントをもつポリエチレン・バインダー）：ＤＡＣＲＯＭ 　Ｄ１７１Ｆ（イー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニー、イ ンコーホレーテッドの商標：低躯点ポリエチレン・アクリル酸；ポリマー繊維） など、の任意のものから成る。本発明のポリマー・バインダーは一般に約２５０ ″Ｆより低い融点をもつ。

実施例６゜ １９８５年１月９日付けＦＦＡｇ可の［ＡｉｒｒｉｎｇＦａｂｒｉｃａｒａ　ｌ ’１ａｒｐｈａ　ＩＢｅｔｋｉｓｇ　Ｔｅａｔ　Ｐｒｏｅａｄｓｒａａ　Ｊに従 ってｅｌｌ注性試験行なった。

この試験に合格するためには、平均百分率１１損失は１０％を越えてはならず、 焦げの長さく燃焼慣Ｍ）は１７（３４工）未満でなけｔばならず、そして３つの 試料のうちの少なくとも２つはすべての点でこの試験に曾格しなければならない 。

Ａ、１６ポンド／豆万フイート（２５，６＃／鴨１）の密反をもつ悔早のＥｋ耐 火ウつタン兄泡体を標準の遇＃Ｔ層４オンス／平万ヤード（０，１３６に９／ｌ ｓりおよび不敵布でカバーした。この不敵布は２０％のＲ累ＪＸ繊維と８０％の ポリエステルバインダー（３：１の比の高融点ポリエステルバインダーと低融点 ポリエステルバインダーとから成る）から成るものであった。クッションを２４ 時間Ｘ！！（コンディショニング）して火炎を２分間にセットした。

試験１　試験２　試ＩＲ３ Ｂ、垂直燃焼試験結果 ドレスカバー　遮　断　層 試験１　１．４　５−７５　０．０　０．０試験２　１．２　５．７５　０．０ 　０．０試験３　０．８　５　０．０　０．０ 平均　１．１　５．５　０．０　０．０結陶 すべての試料は試験に合格した。

本発明をその好ましい態様に関して詳細に記述したけれども、当業者にとって容 易に明らかであるような変性と変化が請求の範囲に記載されている不発明の範囲 に含まれるよう意図されていることが明らかであろう。

手続補正書 平成１年７月２１日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０３７５５ ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名８　ザ　ダウ　ケミカル　カンパニー４、代理人 明細書、請求の範囲の翻訳文の浄書（但し内容に変更なし）国際調査報告 ｍ１ｍ’１１ｍ１１ｅｌ＾”””””−’Ｏｒ−Ｍ／Ｔ＋ｅＱＨＩＬ’＋ｉＭＨ Ｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ポリマー材料と、４０より大きいＬＯＩ値および１０１オーム／ｃｍより大 きい比抵抗をもつ不燃性の実質的に非可逆的に熱固定された炭素質繊維とのブレ ンドから成り、該炭素質繊維がブレンド中に少なくとも７．５％の量で存在する ことを特徴とする難燃性および火災阻止性の構造物。 ２．炭素質繊維が線状繊維であつて該ブレンドの少なくとも１５％を構成する請 求の範囲第１項記載の構造物。 ３．炭素質繊維が非線状の弾性のある形状再生性で伸長性のものであり、そして １．２／１より大きい可逆的たわみ比および１０／１より大きい縱横比をもつ請 求の範囲第１項記載の構造物。 ４．炭素質繊維がウール状綿毛禄物質またはパッテイングの形体にあり、６．４ 〜９６ｋｇ／ｍｍ３の嵩密度をもつ請求の範囲第１項、第２項または第３項記載 の構造物。 ５．炭素質繊維が４〜２５ミクロンの直径をもつ安定化ポリマー前駆体繊維また はピッチ基材繊維から誘導される請求り範囲第１項〜第４項のいづれか１項に記 載の構造物。 ６．前駆体繊維がアクリロニトリルホモポリマー、アクリロニトリルコポリマー またはアクリロニトリルターポリマーからえらばれ、該コポリマーおよびターポ リマーが少なくとも８５モル％のアクリル単位および１５モル％までの別のポリ マーと共重合した１種またはそれ以上のモノビニル単位を含む請求の範囲第５項 記載の構造物。 ７．ポリマー材料が木綿、ウール、リンネル、絹糸、およびそれらの混合物から えらばれた天然繊維、またはセルロース、ポリエステル、ポリオレフイン、アラ ミド、アクリル、フルオロプラスチック、ポリアミド、ポリビニルアルコールま たはそれらの混合物からえらばれた合成繊維から成る請求の範囲第１項〜第６項 のいづれか１項に記載の構造物。 ８．炭素質繊維が電気的に非伝導性であるか又は静電気消散特性をもたず、そし て該繊維が６５％より大きいが８５％より小さい炭素含量、４ｘ１０６オーム／ ｃｍヨり大きい電気抵抗、および１０−１オーム／ｃｍより大きい比抵抗をもつ 請求の範囲第１項〜第７項のいづれか１項に記載の構造物。 ９．炭素質繊維が低い電気抵抗と静電気消散特性をもち、そして６５％より大き いが８５％より小さい炭素含量および４ｘ１０４〜４ｘ１０３オーム／ｃｍの電 気抵抗をもつ請求の範囲第１項〜第７項のいづれか１項に記載の構造物。 １０．炭素質繊維が電気的に伝導性であり、８５％より大きい炭素含量、５９％ より小さい窒素含量、４ｘ１０３オーム／ｃｍより小さい電気抵抗、および１０ −１オーム／ｃｍより小さい比抵抗をもつ請求の範囲第１項〜第７項のいづれか １項に記載り構造物。 １１．ポリマー材料が４５０℃より小さい軟化点をもつ熱可塑性パインダーであ り、該ブレンドが２５〜７５％の炭素質繊維を含む請求の範囲第１項〜第１０項 のいづれか１項に記載り構造物。 １２．ポリマーパインダーがポリオレフイン、ＰＶＣまたはポリエステルからえ らばれる請求の範囲第１１項記載の構造物。 １３．ポリマー材料と、１５〜７５％の、４０より大きいＬＯＩ値および１０− １オーム／ｃｍより大きい比抵抗をもつ不燃性の実質的に非可逆的に熱固定され た炭素質繊維とりブレンドから成ることを特徴とするポリマー発泡体構造物用の カパー。 １４．ポリマー材料と、７．５〜４０％の、４０より大きいＬＯＩ値および６５ ％より大きい炭素含量をもつ不燃性り実質的に非可逆的に熱固定された炭素質繊 維とのブレンドから成ることを特徴とする繊つた又は不繊り生地。 １５．ポリマー材料と、７．５〜２０％の、４０より大きいＬＯＩ値と１０−１ オーム／ｃｍより大きい比抵抗と４ｘ１０６オーム／ｃｍより大きい電抵抗をも つ不燃性の実質的に非可逆的に熱固定された炭素質繊維、とのブレンドから成る ことを特徴とする衣料物品。 １６．ポリマー材料と、７．５〜８０％の、４０より大きいＬＯＩ値および６５ ％より大きい炭素含量をもつ不燃性の実質的に非可逆的に熱固定された炭素質繊 維とのブレンドから成ることを特徴とする火災遮蔽物。 １７．ポリマー材料と炭素質繊維とのブレンドから成り、該炭素質繊維が実質的 にグラファイト性であつて非可逆的に熱固定された非線状の弾性のある形状再生 性で伸長性のものであり、１．２／１より大きい可逆的たわみ比、１０／１より 大きい縦横比、４０より大きいＬＯＩ値、４ｘ１０３オーム／ｃｍより小さい電 気抵抗および１０−１オーム／ｃｍより小さい比抵抗をもち、そして該炭素質繊 維がブレンド中に２０％より大きい量で存在することを特徴と下る難燃性および 火災阻止性の構造物。 １８．１０〜９５重量％の、４０より大きいＬＯＩ値と６５％より大きい炭素含 量をもつ不燃性の実質的に非可逆的に熱固定された炭素質繊維を含む、熱可塑性 または熱硬化在の樹脂マトリックスの圧縮成形複合物から成ることを特徴とする 火災阻止性パネル。 １９．該繊維が非線状の弾性のある形状再生性の伸長性のものであり、１．２／ １より大きい可逆的たわみ比と１０／１より大きい縦横比をもち、そして該繊維 が圧縮前にバツテイングまたはウール状綿毛檬物質の形体にある請求の範囲第１ ８項記載の構造パネル。 ２０．パネルの少なくとも１つの表面に防音および断熱の絶縁層を含み、該絶縁 層が該炭素質繊維のパツテイングから成る請求範囲第１９項記載のパネル。 ２１．パネルの少なくとも１つの表面に取付けたポリマー材料のフイルムまたは シートを含む請求の範囲第１８項、第１９校または第２０項に記載のパネル。 ２２．ポリマー材料と、少なくとも７．５％の、６５％より大さい炭素含量と５ 〜３５％の窒素含量と４０より大きいＬＯＩ値をもつ不燃性の実質的に非可逆的 に熱固定された炭素質繊維とり緊密なブレンドの層を提供する工程を含むことを 特徴とする構造部品用の火災遮蔽物を製造する方法。 ２３．該層を一対の構造部品の間に配置する工程を含む請求の範囲第２２項記載 り方法。 ２４．炭素質繊維が線状であり、該ブレンドの少なくとも１５％を構放する請求 の範囲第２２項または第２３項記載の方法。 ２５．繊維のトウに少なくとも７．５％の、６５％より大きい炭素含量と５〜３ ５％の窒素含量と４０より大きいＬＯＩ値をもつ不燃性の実質的に非可逆的に熱 固定された炭素質繊維をブレンドすることを特徴とする繊維のトウの難燃性およ び火炎阻止性を改良する方法。 ２６．炭素質繊維が非線状であり、安定化アクリル繊維から誘導されたものであ る請求の範囲第２５項記載の方法。