JPS63503000A - 防音および断熱材 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 防音および断熱材 本発明は低い嵩密度で高度の断熱性をもち且つすぐれた音響減衰および減少性を 有する不燃性絶縁材料に関する。更に詳しくは、本発明は低い熱伝導性、すぐれ た断熱性および／又は吸音性をもつ炭素質材料の弾力のある形状画形成性、軽量 、不燃性構造体に関する。この構造体は更に多くの圧縮と荷重解放サイクルに対 して安定な良好な形状および容積保持性をもつことを特徴とする。

進歩した熱保護材料は許容し５る環境のｗ要に合うものでなければならない。こ の材料によって発生する又は生産される煙の害毒、ガス状物、塵およびその他の 刺戟物は人間にとってのみならず装置にとっても問題である。

普通に使用されている合成樹脂断熱材は非常に可燃性であり多量の毒性煙霧全発 生しうるため許可されない。

商業的な航空機、宇宙船、人工衛星などのような乗物における適用にとって、煙 の発生またはガス発生は乗組員にとって致命的であり、また鋭敏な機器、光学表 面などを汚染したり、又は乗物の種々の操作要素と反応したりすることがある。

これらの汚染は繊維、被覆の選択および可燃性材料の予備処理または後処理によ りガス発生全最小にすることによって部分的に制御することができる。

たとえば航空機用のほとんどの用途には航空機中の揮発性物質の量を減らすこと が要求される。火炎にさらされるとき比較的不活性な挙動を示す高度に結晶性の 、十分に交差結合した又は熱硬化性のポリマー材料が使用された。然し、このよ うな材料は依然として可燃性である。

従来技術では比較的短い線状繊維から製造したアスベスト、ガラスクール、鉱物 ウール、ポリエステルおよびポリプロピレン繊維、カーボンおよびグラファイト フェルトのような種々の物質、羽毛、および種々の合成樹脂発泡物質たとえばポ リウレタンフォームが多くの用途に断熱材として使用された。アスベスト、カー ボンおよびグラファイトフェルト、ガラス繊維および鉱物ウールは不燃性と考え られるが、その他の上記断熱材は可燃性と考えられる。周知の断熱材のうちのい くつかのものの嵩密度は、１２０℃を越えない温度において有用な絶縁材につい て５．６〜３２＃／ｓｈ”、高温絶縁材については３２〜８０＃／賜畠の範囲に ある。炭素質材料を焼却したセラミック材料から成る最近ＮＡＳＡによって開示 さ集３の嵩密度をもつ。また、３〜１２（クロンの直径をもつ紡糸、延伸、捲縮 したステープル合成ポリマー繊維と１２〜５０ミクロンの直径をもつ合成ポリマ ーステープル繊維とのブレンドから製造された軽量断熱材の多くのものは耐火性 ではなく良好な吸音性を与えない。

米国特許第４，１６７，６０４号（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重撚りカーディング化ウェブの形体で、軟毛（羽毛）とブ レンドして、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打ち延 べ綿を作ることが記載されている。然しこのウェブは難燃材ではなく、良好な吸 音材でもない。

米国特許第４，３２１，１５４号（フランコイス　レドルウ）は鉱物線維と錬成 炭素とから成る高温断熱材に関する。この絶縁材を軽量にするため％膨張剤また は中空粒子（たとえば微球）を使用する。

米国特許第４，１９３，２５２号（シェアアートら）には練物に編んだレーヨン からの部分的に炭化した繊維、グラフアイ）Ｍ維および炭素繊維の製造が記載さ れている。

この織物を編みほぐすと、部分炭化繊維または炭化繊維は「ねじれ」を含む。十 分に炭化した繊維またはグラファイト繊維はもりと永久性の「ねじれ」をもつ。

本発明者は部分炭化レーヨン繊維はそれらの可逆的な偏向を保持せず、比較的低 温で又は張力下でそれらの「ねじれ」を失うことを見出した。十分に炭化したヤ ーンもしくはグラファイト・ヤーンは脆くて、編みほぐしの際の操作が不可能で はないにし【も困難でるる。その上、レーヨンから製造した炭素繊維はグラファ イト含量の多い繊維たとえばアクリル組成物から製造した繊維よりも水吸収が小 さく熱伝導性が低いことが知られ【いる。

本発明によれば、すぐれた断熱性および／または吸音性をもつ多重の非線状炭素 ＊＊維から成る軽量、不燃性の構造物が提供される。更に詳しくは、本発明は正 弦波状の又はコイル状の形状をもち、少なくとも約１．２：１の可逆的偏向比、 ｌＯ：１より大きい縦横比＜Ｌｉｄ）および４０より大きい限定酸素指数をもつ 多数の弾性炭素質もしくは炭素繊維から成る構造物に関する。この構造物はたと えば衣料物品に使用される軽量構造物について２．４〜３２＃／％畠好ましくは ２．４〜８　ｊｔ９　／　ｓ　”の密民全もち、たとえば炉の絶縁に使用される 重量構造物について８〜３２Ｊｔ９／饅易の密度をもつ。

本発明は特に少なくとも６５％の炭素を含む多数の不燃性、非線状、炭素質もし くは炭素フィラメントから成る構造物に関する。これらのフィラメントはそれら が最も適する特定の用途の決定においてその炭化度および／または電気伝導度に よって特に同一性が確認される。

本発明の１つの具体例によれば、本発明の断熱および／または吸音性造物中に使 用される非線状、炭素質フィラメントは、鰺、維に正弦波および／またはコイル 状の形状を付与する条件下で安定化アクリル繊維もしくは織物あるいは他の安定 化炭素繊維前駆ｖＪ負ｔ一部分的に炭化することによって製造される非導電性フ ィラメントである。

これらのフィラメントは不織マットまたはパッチング（打ち延べ綿）にしたとき のウール状の綿毛のような外観にも特徴がある。明らかなように、構造物中に存 在するフィラメントの量が多いほどウール状の「きめ」および弾性は大きい。こ れらの繊維は非災素質繊維または炭素質線状繊維とブレンドすることができる。

この明細書に使用する「非導電性」なる用語は７〜２０ミクロン好ましくは７〜 １２ミクロンの直径をもつ繊維から作った６ｆトウ上で４Ｘ１０＠オーム／ｃｘ より大きい抵抗に関する。この前駆体繊維がアクリル繊維であるとき、１８．８ ％より大きい窒素含量が非導電性繊維をもたらすことが見出された。

本発明の第２の具体例によれば、本発明の構造物中に使用される非線状炭素質フ ィラメントは低度の電気伝導度および８５％未満の炭素含量をもつ炭素質フィラ メントから成る。好ましくは、この炭素質繊維は酸化アクリル繊維から誘導され 、１０〜３５％、最も好ましくは２０〜２５％の窒素含量をもつ。使用する繊維 の炭素含量が大きいほど、電気伝導度は高い。これらの高炭素フィラメントはマ ットもしくはバッティングにしたとき、特に大部分の繊維がコイル状であるとき 、ウール状の外観を依然として保持する。また、構造物中のコイル状繊維の％が 大きいｔ“１と、構造物の弾性は大きい。高炭素含量の結果として、本発明のフ ィラメントを用いて製造した構造物は大きい吸音性をもち、高温において有効な 熱的障壁をもたらす。低導電性は繊維の６ｆ）つが４×１０＠〜４ｘ１０ｓオー ム／ｃＩＬノ抵抗ｔもりことを′Ｘ味する。

本発明の第３の具体例によれば、本発明の断熱および／または吸音性の構造的に 使用する非線状炭素質もしくは炭素フィラメントは少なくとも８５％の炭素含量 をもつ。好ましくは使用するフィラメントは安定化アクリル繊維から誘導され、 １０％未満の窒素含量をもつ。高炭素含量の結果として、この構造物はより電気 伝導性である。すなわち、繊維の６ｆ）つの抵抗は４Ｘ１０”オー１７１未満で ある。これらの繊維は通常の線状炭素繊維の代りに使用することができる。その 上、−ットもしくはバッティングのような構造物にしたちきのこのコイル状炭素 質もしくは炭素繊維は等重量の線状炭素繊維よりも高熱および音に対して良好な 絶縁ｔｍ異的にも与える。

正弦波もしくは線状の繊維に比べて大量のコイル状繊維を含む構造物は黙および 音に対してより有効な障壁を与える。

第１図は炉用の絶縁材としての本発明のウール状綿毛の断熱性を示すグラフでる る。

本発明の断熱および／または吸音性構造物は１．２：１より大きい可逆的偏向比 、ｌＯ：１より大きい縦横比（ｔ／ｄ　）、および４０より大きい限定酸素指数 値をもつ非線状、不燃性、弾性の、引き伸はしうる炭素質繊維から製造したバッ ティング（打ち延べ綿）から成る。この炭素質繊維は正弦波またはコイル状の形 状、あるいはより複雑な形状すなわちこれら２つの構造的組合せである渦巻形状 をもつことができる。

本発明の繊維はＡＳＴＭ　Ｄ２８６３−７７の試験法に従って測定したとき４０ より大きいＬＯＩ　（限定酸素指数）値全もつ。どの試験法はまた「酸素指数」 または「限定酸素指数Ｊ（ＬＯＩ）としても知られ【いる。この方法を使用して 、垂直取付は試料がその上部端で着火してまさに（辛うじて）燃えつ′ｉける０ 　＊　／Ｎ＊混合物中の酸素濃度が測定される。試料の幅は０．６５〜０．３ａ ｍであり、長さは７〜１５０にである。ＬＯＩ値は次式により計算される。

多数の繊維のＬＯＩ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 綿　２０６１ ナイロン　２０．１ ポリカーボネート　２２ 剛性ポリ塩化ビニル　〉４０ 酸化ポリアクリロニトリル　４０ グラフアイト　５５ このような炭素質繊維は好適な安定化前駆物質たとえば安定化ポリアクリロニト リル基材繊維、ピッチ基材（石油またはコールタール）繊維、または非線状繊維 もしくはフィラメント構造物もしくは形状物になし５る且つ熱的に安定な他のポ リマー材料から製造した繊維の集合体から誘導されたものｔ熱処理することによ って製造される。

たとえば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）基材繊維の場合、繊維は４〜２５ミ クロンの通常の公称直径をもつ前駆体物質の好適な流体組成物を溶融または湿式 紡糸することによって製造される。繊維をトウの形体の多数の連続フィラメント の集合体として集め、通常の方法で（ｐＡＮ基材轍維の場合には酸化によって） 安定化させる。酸化安定化繊維のトウ（または切断もしくは延伸破断の繊維ステ ーブルから製造したステーブル・ヤーン）をその後に、本発明に従い、トウまた はヤーンを編物または布に編むことによってコイル状または正弦波の形状にする （他の繊匍形成法およびコイル形成法も使用し５ることを認識すべきである）。

このようにして製造した編んだ練物もしくは布をその後に不活性雰囲気中５２５ 〜７５０℃の温度で弛緩および無応力の条件において十分な時間熱処理して加熱 誘起熱硬化反応を生ぜしめて、もとのポリマー鎖の間で追加の交差結合もしくは 交差鎖・環化反応を起す。１５０〜５２５℃の低温範囲において、繊維には一時 的から永久までの種々の割合のセットが付与されるが、５２５℃およびそれ以上 の高温範囲では繊維には永久セットが付与される。「永久セット」とは繊維が笑 気的に線状であるような応力下に繊維をおくとき繊維の「可逆的偏向」が現われ るが応力を解放すると繊維かもとの無応力の状態に戻る弾性度をその繊維がもつ ことを意味する。繊維または繊維集合体は、コイル状および／または正弦波形状 が弛緩もしくは無応力の状態に且つ不活性非酸化性雰囲気下にあるあいだに熱処 理が行なわれる限り更に高温範囲で始めに熱処理され５ることがもちろん理解さ れるべきである。高温処理の結果として、永久セットされたコイル状もしくは正 弦波の形状もしくは構造がヤーン、トウまたは系中の繊維に付与される。非線状 構造形状をもつ生成繊維、トウまたはヤーン（布を編みほぐすことによって誘導 される）は白菜技術に周知の他の処理にかけて開放を生ぜしめる。この方法にお いて布の繊維、ヤーンまたはトウは非線状の、もつれたウール状の綿毛状物質に 分離され、個々の繊維は個々のコイル状もしくは正弦波形状を保持して、かなり な弾性の調毛状もしくはバッティング状の物体を生ずる。

本発明の綿毛もしくはバッティングは単独で使用することができ、あるいは所望 の用途に応じて柔軟性シート材料または金属の好適な層を設けることもできる。

たとえば編んでから約５５０℃より高い温度で加熱することによって本発明に従 って所望の構造形状に永久セットしたときの安定化繊維はその弾性および可逆的 偏向を保持する。約１５００℃までの高温上使用しうろことを理解すべきである 。然し、カーディングしてウール状の綿毛を生ぜしめる際の最大の柔軟性および 最小の繊維破断損失は、５２５〜７５０℃の温度に加熱処理した繊維および／ま たはフィラメントに見出される。

本発明の断熱および吸音構造−に使用される戻累質材料は特定の用途ならびにそ れらが組み入れられる構造物を配置する環境に応じて３つのグループに分類され る。

第１のグループにおいて、不燃性、非線状の炭素質繊維は電気的に非伝導性であ り、その繊維質バッティングはそのすぐれた洗たく性および低い水分吸収性のた めに、たとえば衣料または寝具毛布と組合せて使用することができる。これらの ＃＆維は綿、ウール、ポリエステル、ポリオレフィン、ナイロン、レーヨンなど を包含する他の合成または天然の繊維とブレンドすることもできる。

本発明のウール状綿毛様物質の水分吸収特性を試貌するために、２．４〜８＃／ 鴨易の密度をもつバッティング（打ち延べ綿様物質）についていくつかの試Ｍ１ −行なった。炭素質繊維バッティングの試料を水中に浸漬し、水滴が落ちるのが 観察されな（なるまで手で水を除去し、しぼり出した。バッティングの全重量全 基準にした試料の水分保持量およびバッティング中に残存する水分は１０〜２０ 重量％であった。バッティング中に残存するこのような少量の水分について、バ ッティングは依然としてその断熱性を保持している。

第２のグループにおいて、不燃性、非線状の炭素質繊維は部分的に電気伝導性で あり（すなわち低い伝導性をもち）、８５％未満の炭素含量をもつものとして分 類される。前駆体の安定化繊維はアクリル繊維すなわちポリアクリロニトリル基 材繊維であり、音素含量％は１０〜３５％好ましくは２０〜２５％である。ウー ル状綿毛様物質の形体のこれらの特定の繊維は、絶Ｉ＃構造物の軽量、不燃性お よび吸音性が非常に望まれる乗物特に商業用および軍事用航空機の絶縁材として の用途にすぐれている。

このような絶縁性構造物はまた、公共建切たとえば病院、ホテル、事務所ビルな どにおけるような公共の安定性が主景の関心事である区域における絶縁物として も非常に望ましい。クール状綿毛様物質から製造されるこれらの構造物はまた非 常に軽量であり、不燃性であって、低い吸湿性、良好な摩滅強度、良好な外貌お よび取扱い性をもつ。

第３のグループにおいて、不燃性、非線状の炭素質繊維は少なくとも８５％の炭 素含量をもつ。これらの繊維は、その高い炭素含量の結果として、すぐれた断熱 および吸音性をもつ。（カーディングしたときの）クール状綿毛の形体のコイル 状構造物は、改良させた断熱効率を保ちながら、良好な圧縮性と弾性をもつ絶縁 材を与える。

これらの繊維を用いて製造した構造物はたとえば炉の及。

ひ高熱と高騒音の種々の他の区域において高温絶縁材とし′Ｃ特別の用途をもつ 。

本発明の安定化繊維およびウール状綿毛様物質を製造するのに有利に使用される 炭素質前駆体物質はアクリロニトリル・ホモホリマー、アクリロニトリル・コポ リマー（特にＰＡＮＯＸまたはＧＲＡＦＩＬ−０１）、およびアクリロニトリル −ターポリマーからえらばれる。これらのコポリマーは好ましくは少な（とも約 ８５モル％のアクリロニトリル単位および１５モル％までの１１１１またはそれ 以上のモノビニル準位（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もの）を含む。ま た、アクリル・フィラメントはターポリＶ−好ましくはアクリロニトリル単位が 少なくとも約８５モル％存在するターポリマーから成ることもできる。

炭素質前駆体物質は繊維、ウール状綿毛様物質またはバッティング状物質金非酸 化性雰囲気中で１０００℃を越える温度に加熱することによって金属導体程度の 電気伝導性をそれらに付与したものでもよいことを更に理解すべきである。電気 伝導性はえらばれた追加の出発物質たとえばピッチ（石油またはコールタール） 、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニリデン樹脂（ＳＡＲＡＮ、ザ ・ダウ・ケミ力〜・カンパニーの商標名）などから得ることもできる。

好ましい前駆体物質は前駆体輪質全周知の方法で浴融紡糸または湿式紡糸してモ ノフィラメント繊維、フィラメント・ヤーン、またはトウにすることによって製 造される。織った又は煽んだ布は上記の繊維、ヤーンまたはトウから商業的に利 用される多数の技術の５′Ｇ）の任意の技術によって製造することができる。安 定化物質を次いで不活性雰囲気中で５２５℃を越える温度、好ましくは５５０℃ を越える温度に加熱する。炭化した編物布をその後に６＝みほぐし、カーディン グし【ウール状綿毛様物質を生せしめる。このものはバッティング状の形体に重 ねることができる。

本発明のウール状綿毛様物質は、構造物の用途および環境に応じて、有機″ｉた は無機のバインダーで処理し、あるいは針通し又は裂縫をし、あるいは通常のｑ Ｉ！ＩＪ質および技術の任意のものを使用して柔軟性または削性の支持体に接着 させることができる。不発明の綿毛様物質は炉のような構造体の一面に配置する ことができ、あるいはマツ）ｔたはバッティングのいづれかの形体の構造体部品 間に配置することができる。

明細書に使用するすべての％は重量基準である。

以下の実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例１゜ １２ミクロンの公称単−塩維直径をもつ安定化ポリアクリロニトリルＰＡＮＯＸ （アール・ケイ・テキスタイルの商品名）の連＆ｔ３ｆまたは６ｆ（３０００ま たは６０００繊維）のトウ〔以下これ金ＯｐＦと呼ぶ〕を千床編み績で３〜４ル ープ／工の布に紬んだ。この布の部分を下記の第１表に示す温度のうちの１つの 温度で６時間にわたって熱セットした。この布を騙みほぐしたとき、それは２： １よりも大きい伸び又は可逆的偏向北上もつトウを生じた。この騙みほぐしたト ウを５〜２５工の種々の長さに切断し、プラック・ジャーレイ・アナライザー（ Ｐｌａｔｔｓ　５ｈ４ｒｌａｙ　Ａｎａｌｙｚｅｒ　）に供給し、このアナライ ザーによって解繊した。この切断トウの繊維をカーディング処理によってウール 状綿毛様物質に分離した。

すなわち、生成物は「もつれた」ウール状の塊り又は綿毛様物質に似ており、こ れらの繊維はこれらのコイル状の且つバネ状の形体の結果として高度の割れ目間 隔および高度のからみ合いをもっていた。このような処理物のそれぞれの繊維長 を測定した。これらの測定結果を次の第１表に示す。

第１表 １　１５　５５０　４　３ｆ ２　５　５５０　４　３ｆ ３　１０　６５０　３　６ｆ ４　１０　９５０　３　６に ５　２０　７ｓｏ　３　ｓｒ ６　２５　９５０　４　６に １　３．８−１５　１３−１５ ２　２．５−５　２．５−５ ３　５．０−１０　７．５−１０ ４　３．８−９．５　７．５−９．５ ５　７．５−１９　１５．０−１９ ６　７．５−２３　１９．０−２３ これらの繊維のそれぞれの縦横比は１０：１より大きく、それぞれの繊維は４０ より大きいＬＯＩ値をもっていた。

実施例え 一連の＊ｙｔｔ行なって種々の熱処理温度が繊維に及ぼす影響をめた。重要な性 質は繊維の比弾性であった。

このような性質をめるために、１．３５〜１．３９ｆ／ｃｃの密度をもちトウ当 り３Ｋまたは６にのフィラメントをそれぞれもつ、駿化安定化ポリアクリロニト リル・ヤーン（英国ストックポート・ヒートン・ノリスのアール・ター・テキス タイルによって製造されているｐＡＮＯＸ）の多数の試料ｔそれぞれ３〜４−み ／ｃＩＩＬの無地ジャジー平坦ストックに編んだ。この布を増Ｗ石英管炉中の酸 素を含まない窒素パッドのもとにおいた。炉の温度ＱＩＯ〜１５分毎に５０℃づ つ増加させることによって高温にしながら室温から約７５０℃まで３時間にわた って徐々に上昇させた。材料’ｔ：Ｐｆｒ望の温度に約１時間保持してから炉を 開放し、アルゴンでパージしながら冷却させた。”これらの繊維の比抵抗を６つ の測定値の平均を使用してそれぞれの試料について行なった測定値から計算した 。

１つは試料のそれぞれの偶で除いた繊維から作ったものであり、１つは試料のは ｙ中央でそれぞれの縁から除いた繊維から作ったものであった。えられた結果を 次の第１表に示す。

第１表 ５００　４．８４９ ６００　２．０１０ ７５０　３７　−１．２１ ８５０　３８　−２．０２ ９００　４２　−２．５４ ９５０　４５　−２．８４ １０００　４８　−３．０２６ １８００　５１　−３．２９５ 上記のすべての繊維は４０より大きいＬＯＩ値および１０：１より大きい縦横比 をもっていた。

加熱処理繊維の分析は次の第１ｉＩ表に示すとおりであったＯ 第１表 室温（ＯＦＦ）　５８．１　１９．６　３．８４５０　６６．８　１９．４　２ ．２ ５５０　６９．９　１８．９　１．９ ６５０　６９．７　１Ｂ、１　１．６ ７５０　７３．０　１７．８　１．１ 実施例３゜ シンガー（Ｓｉｎｇｅｔ　）平床編み根で３Ｋまたは６にのＰＡＮＯＸ　０ＰＦ Ｃアール・ケイ・クキスタイル類）連続、安定化フィラメントのトウから織物を 編んで熱セットされるまで種々の温度で熱処理した。この織物を次いで編みはぐ し、えられたバネ状、コイル形状のトウをカーディング機に直接供給した。えら れたウール状綿毛様物質を回転ドラム上に集めた。このものは取扱いの容易な十 分な一体性をもっていた。

５５０℃の温度で処理し、そしてウール状綿毛様物質にした繊維は、そのすぐれ た手触りのためにパー力、寝具毛布のような衣料用の絶縁材として４？に好適で ある。

この綿毛様物質はまた音および高温に対して構造物を絶縁するのに使用すること もできる。

５５０〜６５０℃のやや高温で処理し、そして綿毛様物質にした繊維はたとえば 乗物％に航空機の絶縁材として特に好適である。

９５０℃の温度で処理したウール状綿毛様物質は非常に電気伝導性であり、ウー ル状綿毛様物質の広く分離された距離（ｓｏａａまで）でとった任意の試験長に おいて７５オ一ム未満の電気抵抗をもっていた。これらの繊維はたとえばエンジ ンまたはタービンのまわりの絶縁材として騒音を吸収するために使用するのに好 適であった。

これらの結果を次の第バ表に要約する。

第　■　懺 繊維ステープル長　熱処理温度 １　７．５　５５０　４ １　３ｆ　２．５−７．５ ２　６ｆ　２．５−１０ ３　６Ａ″　２．５−１３．３ ４　６Ａ’、　２−１５．０ ５　６Ｋ　２−１２．５ これらの実験も高温加熱が繊維の収縮をもたらすことを示している。

３ｆ　ＯＦＦ　ｐＡＮＯＸ安定化トウをシンガー千床編み機で４１ｉみ７ｃｍの 速匿で騙み、次いで９５０℃の温度で加熱処理した。この；ｆｌｌｉ’ｔ−みほ ぐし、そしてトウ（２：１より大きいコイルの伸び又は可逆的偏向比をもってい た）ｋ７．’５ｃｍの長さに切断した。切断したトウを次いでブラット・ミニア チュア（Ｐｌａ１１Ｍｉ＊４ｔｓｔｓｒｍ　）　カーディング機でカーディング し【長さ２．５〜６．５　ｃＩＬの範囲の繊維をもつウール状綿毛様物質を作っ た。このクール状綿毛様物質は高い電気伝導度（４Ｘ１０”オーム／α未満の抵 抗）を試験した６０偏迄の任意の長さにわたってもっていた。

ｐＡＮＯＸの代りに、安定化ピッチ基材繊維またはポリアクリロニトリルのコ七 ツマ−またはターポリマーｔ−使用することができる。

実施例４と同様にして、同じ編み物からの一部を１５５０℃の温度で熱処理した 。この布自体およびこれを編み＃ｌぐしたトウは非常に高い電気伝導性をもって いた。１５ｃｍの長さの切断トウをカーディングして２．５〜７、５　Ｃ１Ｋ　 （平均５ａＩＬ）の繊維長をもつウール状綿毛様物質を得た。すなわち、１００ ０℃を越える温度にさらした緬みほぐした連続フィラメントのトウのカーディン グは依然とし【ウール状綿毛様生成物を製造しうるものである。

実施例６゜ 熱セットされるまで加熱処理した且つ電気伝導性をもたない実施例３の物質をジ ャケットの咄−の充てん物として約１４０１の綿毛様物質を使用して防熱ジャケ ットを作った。このジャケットは絶縁光てん−として４２０〜７００ｔの軟毛全 もり軟毛ジャケットに類似の絶縁効果をもっていた。それ故、本発明のウール状 綿毛様物質は獣毛（羽毛）に比べて八〜％の量で同じ断熱を与える。

所望ならば、この繊維はナイロン、レーヨンまたはポリエステルのような他の合 成繊維とブレンドすることができる。

実施例７゜ ３ｆ　ＯＦＦ　）りを靴下に編み、この靴下を熱セットされるまで５２５℃の温 度で熱処理し、その後に編みはぐして１８〜１９ｃｍの公称長さに切断した。こ の切断トウをシャーレ−開繊機で開繊し、次いで更にランド・ウニバー（７？６ ｓｊｏ　ｒ＃ｂｂｅｒ　）　８　［不織布製造用の窒気撚り装置〕で処理した。

供給プレート（シすきロールｉ　０．３０の距離で離して配置し、送風機で１２ ００η鳴セツテイング全使用し【室中に分散させた。エチレン−アクリル酸コポ リマーの低融点繊維〔ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製のＰＲＩＭＡＣＯＲ４ ４０衝脂から製造〕の少量をシャーレ−開繊機に供給する際の切断ＯＰＦ　）つ 繊維゛にブレンドした。生成したバッティング全熱風オープン中に通し、２慨／ 分の速度で２６０℃の温度に保った（約１分のオープン時間になる）。これはエ チレン・アクリル酸コポリマー′ｔ−浴融させてバッティング中の炭素質繊維の 牡い結合を達成させるに十分でめった。

実施例７と同様にして、切断繊維をシャーレ−開繊機中で処理し次いでランド・ ウニバーを気撚り装置中で処理した。ただし低融点ポリエチレン・アクリル散コ ポリマーは加えなかった。生成したバッティングをハンター・ファイバー・ロッ カー（ｊ？ｓｓｔｇｒ　Ｆｔみ−ｙ　ＬＨｋａｒ）で処理して針通し法によって 機械的結合をえた。生成構造物は合成繊維カーペットの下敷きに使用する吸音性 ｉットとして好適であった。

’Ｍｈ例９゜ 級累繊維自体の熱伝導性を画定するために、ウール状綿毛様＊＊の２つの試料を 実施例６のようにして製造した。それぞれの試料は２０　Ｘ　２０ｃｘ”の寸法 および７．５儂の厚さをもっていた。約４３ｔの重量の試料ｌおよび約５２ｆの 重量の試料をそれぞれ２．９　（Ｘおよび２．１傭に正編した。３８℃の熱プレ ートおよび０℃の冷プレートを用いてＡｓｒｍ−ｃ−ｓ　１８法を使用してＲ値 およびｆ　＠［ｉ　ｉｌｌ定した。これらの結果を次の第７表に示す。

第　Ｖ　表 １　２．９　４．１１　０．２８ ２　２．１　４．０３　０．２１ 試料ｌは９５０℃の温度で熱処理したものであり、試料２は５５０℃で熱処理し たものであった。

実施例１０゜ 実施例　と同様の方法で、６ｆ　ＯＰＦ　トウを膿み、５５０℃のｉａＫで熱処 理し、そして編み＃シぐした。このトウｉ１５〜２５（Ｘの長さに切断した。こ れら全十分な生産の寸法のシャーレ−開繊機に通し、そして集めた。

この実験でえた試料の一部金航空機の絶！に使用した。

実施例１１゜ 別の実験において、電気炉のヒーターボックスより上の頂部１！ｒ実施例１０で 製造したウール状綿毛様物質で絶縁した。２０ｃｍの厚さ及び１３９Ｘ１３３ｃ がの面積をもつ外套ｔ−ｇ造した。この面積は炉のヒーターボックスより上の面 積である。使用した綿毛様物質は２　ｋｇ　７　ｓ　”の嵩密度をもっていた。

１５αの外套ｔｉ切るこの綿毛様物質の絶縁性を、２つの熱電対をこの綿毛様物 質の中に入れることによって、すなわち１つの熱電対を炉のヒーターの上Ｚ、５ ｃｘの距離に、そして他の１つを綿毛様物質の上部より下２．５　ｃｍの距離に おいて、シ」足した。これらの熱電対は表面効果がなくなることを保証するよう に配置した。２つの熱電対の温度プロフィル、ならびにこれら２つの熱電対の闇 の差異を第１図に示す。第１図には外套が炉壁から炉の外部カバーまでに約３５ ０℃の温度低下を与えたことが示されている。従前には同じ温度低下を得るため に炉は約４８０４／餌１の重量の約２０．３傭のカーポンプシック絶縁全必要と した。従って、本発明のウール状綿毛様物質の０．５％未満の嵩密度を使用して 同じ絶縁性が倚られたことになる。

実施例１２゜ 単一エンジン飛行機Ｍｏａｓｇｙ　Ｍｏｄｅｌ　２　ＱＣ（米国テ音レベルを該 飛行機の手荷物室の外壁を形成する外層パネルに近接する音響源を使用して測定 した。音響ｆｉｌｊ定器を飛行機の内層から１５αｍの距離で飛行機内側に配置 した。数種の周波数を使用して測定した測定値を次の第４表に示す。

畳　絶縁材なし。

優畳　Ｗｅの鉛／ビニル／ガラスファイバー畳螢畳　本発明 この飛行機はその内部のパネルの後方に配置したアルミニウム箔によって裏打ち された厚さ２．５ｃｍのｌ！準ガラスファイバー（１６＃／ｆｉ”）から成る初 期絶縁包装材をもっていた。この包装材は重さ約１０ｋｇであり、約３％〜４の 熱抵抗もしくは１ｉｔｖもっていた。本発明の包装材は後記第Ｖ１表に示すとお りである。全体の絶縁面積は約７．５第１であった。頂部および手荷物室の区域 の寸法は５．３％８であり、これを本発明の包装材約５ｋｇで絶縁した。この包 装材はＪ？ａｓｄ・ｌｆ’ｍｂｈｍｒの使用によって不織バッティングにした２ ３％ポリエステルバインダー付きの実施例３０３．２〜３．８値の５００℃繊維 を含む本発明のバッティングを切断して原遺したものであった。このバッティン グの区分全ヘビー級アルミニウム箔のシートににかわ付けすることによって積層 した。それぞれの区分子ｆｉｉｙｌａｒ補強フィルムバッグ中で袋作りし、飛行 機の内部に面する側には絶縁材の呼吸を行なわせるための若干のガラスファイバ ー・スクリーンを含有させた。

飛行機の床面積は１．２協富であった。これを袋状のアルミニウム繊維構造物８ ５０？で絶縁した。床区域に使用した材料は漏密化うテックス結合炭素質繊維バ ツテイ／グであり、このものをアルミニウム箔に積層して同様のＭ　ｙ　ｊ　ａ 　ｒ　バンクに入れた。この絶縁材の全重量は５．５＃であった。このうち約２ ４が本発明の実際のウール状綿毛様物質であり残余はアルミニウム箔およびｊ／ ａｙｊａデパッキンから作られたものであった。本発明のポリエステル接合クー ル状綿毛様ｖＩＪ質の熱抵抗またはＲｇｊＬは７．３であり、これは使用したも との絶縁材の約２倍であった。

防音板、ガラスファイバーＳよび鉛入りビニルから成る代表的な現在の技術状態 の絶縁包装材は内装区域に２５に９の重量があり、床区域について追加の２＃の １飯があって、包装材の全重量は２７に９である。同様のＲ値（６〜７）ｔ−も つ標準包装材に対するウール状綿毛様物質（使用した本発明の包装材）の重量節 約は炭素質綿毛様物質かもとの包装材の僅か２２％程度にすぎないことを示して いる。

もとの絶縁物を付けた及び本発明の新しい絶縁包装材を設置した後の標準エンジ ン装置１において１５００ｍの飛行高度でのこの航を機の音響測定を行なった。

これらの結果全後記第４表に示す。５００〜２０００ヘルツの話し妨害水準にお いて、もとの絶縁材の付いた航空機の音響値は９３．３デシベルであった。新し い包装材で絶縁した後は、話しの妨害水準値は８３デシベルに低下した（３デシ ベル低下ごとに、音響水準はＳにカットされる几従って、本発明の絶縁材はバイ ロンＦの耳のレベルで８倍より大きく音響水準を低下させたことになる。これら の測定は試験飛行の目的で弛く後方に適合させた飢！２！機の古い内装について 行なった。新しく適合させた内装を航空機に備え、音響測定をもう一度１５００ ｍ高度で行なった。バイ四ットの耳のレベルでの話しの妨害水準は７６．３デシ ベルに低下し、そして２８５０餌の高度においては更ＩＣ７８，９デシベルの値 にさえ低下した。

第　■　表 重量（却）　１０　５．５　２７ 熱抵抗（Ｒン　４　８　８ ＳＩＬＡ＝話しの妨害水準（スピーチ・インターフエアレンス・レベル）５００ ＋１ｆ＋２”／３骨　ガラスファイノ（− この研究は本発明の炭素５を繊維／アルミニウム箔／炭素質繊維の積層包装材に ついての音響の減哀および弱化の特性が従来技術の通常ガラスファイバー／鉛ビ ニル包装材（鉛ビニルは特に１０００ヘルツ未満の低周波数の音ｒｓヲ弱化させ るために使用される）よりもすぐれた実質的な改良を示すことヲ夾証した。

実施例１３゜ 実施例１２と同様にして、約５ｃｍの厚さおよび９．６＃／愕１の密［１−４つ 微細白色ガラスファイバーの始めの絶縁材を有するＦａｌｃｍｓ　５０　Ｓ／Ｎ 　５１航空機の絶縁材を本発明のバッティングに置き換えた。その結果を次の第 ４表に示す。

第４表 重ｆｉ（ｋｇ）　６７　５８　１１０ ｔ＜）ｆイｙグの厚さくｃｌり　５　１０　１０熱抵抗（Ｒ）　７　１４　１４ ＳＩＬＡ＝話しの妨害水準　１４＋２ｆ＋４’／３骨　微細白色ガラス繊維 実施例１４゜ ３００デニールおよび１６５０デニールのレーヨン連続トウのヤーンを単一端ジ ャージー型円形編み機で約２．５αの直径をもつ約２つの靴下に編み、４つの短 い区分に切断した。３００デニール・ヤーンのトウからの靴下編み物からの３つ のこのような区分全一時に１つづつ管状炉に導入した。それぞれの場合に炉を密 閉し１５分間窒素でパージした。その後に炉の温度を第１の靴下部分について１ ！Ａ時にわたって徐々に３７０℃に上昇させ、第２の靴下部分については１％時 間にわたって徐々に５５０℃に上昇させ、そして第３の靴下部分に９いては１に 時間にわたって徐々に１０５０℃に上昇させた。

炉から取り出したそれぞれの区分は黒色であった。

３７０℃に加熱した第１の区分は非常に柔軟性であり、実質的に非電気伝導性で あった。このヤーンのトウは注意深く手で輪みはぐすことのできるものであった 。編みほぐしたトウは正弦波の形状をもち、個々の繊維をほとんど破壊すること なしに真直な（線状の）長さに引伸ばし５るものであった。このトウは加熱ガン （ヘア・トライヤーンからの熱風を呼きつけることによって熱を加えたときその 正弦波形状を失い、従って（トウの正弦波もしくはコイルの形状の）セットが一 時的なものであることを示した。この熱処理法の結果として、最少の重ｉｍ失の みが観察された。

５５０℃の温度に加熱したｗＪ２の区分はやや未軟性であり、実質的に電気伝導 性であって７Ｘ１０・オーム／ｍ”の電気抵抗をもっていた。このトウは注意深 く手で編みほぐすことができたが、２．５〜５ｃＩＩＬの短い長さに破断された 。編み＃１ぐしたこれらの片は正弦波形状をもっていたが、破断たしに可逆的な 十分な伸び（可逆的偏向ンを行なうことはできなかった。すなわち編みほぐした 個々の繊維はトウの正弦波形状を真直な（線状）形状に近いものに引伸ばそうと する最も温和な試みを行なうときにさえ短い片に破断した。

２．５〜５ａＩＬの長さのこのトウは熱を加えたときその正弦波形状を失なうよ うにはみえなかったけれども、これらの繊維はヒート・ガンからの空気の力によ り破断した。

短繊維の束から成るこのヤーン・ストランドは脆り、ｔ゛も弱い取扱い条件を使 用したときでさえ約ｌＣｗｔより大きい長さの個々の繊維全分離することは不可 能であった。

１０５０℃の温度に加熱した第３の区分は、上記の区分より更に柔軟性に乏しか った。このものはもとの乾燥重量の７５％以上を失ない、域維直径は着るしく減 少し、そして７０オーム／１ＩＩｔの電気抵抗をもつ夾質的に電気伝導性のもの であった。Ｗ熱後のこの輛んだ状態の編み物からトウを引抜くことは、注意深（ 手で騙みはぐずときでさえ不可能であった。これらの繊維はトウを爾み物から引 抜くとき短い繊維に破断した。この堀み物ｔ−烏みほぐそうとするとき、正弦波 形状をもつ長さ１．２５ｃＩＬ未満の繊維束は、個々の繊維が更に小さい片に破 断するため、引伸はすことはできなかった。

Ｂ９本発明による炭Ｓ質フイシメント 上記Ａの方法全くりかえした。ただしレーヨンの代りに酸化安定化ポリアクリロ ニトリル基材（ｐＡＮＯＸ）繊維のトウ（３０００本のフィラメント）から靴下 を製造した。

このトウｔ−１０００℃の温度に加熱した。重量損失は４６．５％であった。編 みほぐした４ｃｘの長さのトウは４８オームの抵抗をもっていた。

１５００℃の温度に加熱した後の靴下の２．５Ｘ５ＣＩ１区分は、編みｔｌぐず 前に１．９オームの抵抗をもち、長さ２．５αθ胴みほぐしたトウの区分は２． ．９オームの抵抗をもっていた。

Ｃ９ 上記Ｂの方法に従って、同様の酸化安定化ポリアクリロニトリル基材（ｐＡＮＯ Ｘ、６０００本のフィラメント）のトウの煽み物をそれぞれ３７２℃および５６ ４℃の温度に加熱した。５６４℃に加熱した部分をその重量の３１％を失ない、 布についてＩ　Ｘ　１０’オーム／淋冨の抵抗をもっていた。この輪み物から引 抜いたトウは４００Ｘオーム／αの抵抗をもっていた。

３７２℃に加熱した材料はもとの重量の約３１％を矢ナイ、約１０１１オ一ム／ ｇｌ＆３電気抵抗をもっていた。

これらの実験は、前駆体物質すなわち酸化安定化ポリアクリロニトリルの性質が 同じ処理を受けたときレーヨン前駆体ではえられなかった性質を与えていること が明白であることを示している。

不燃性試験 本発明の繊維の不撚性を１４ＦＡＲ２５，８５３（＆）に示される試験法に従っ て測定した。この試験を次のとおり行なった。

２．５ｘ１５ｘ１５ｃｍの３つの試料片を７０土５丁および５０土５％の相対湿 度に保たれている調節室中に試験前に２４時間保持することによって調節した。

それぞれの試料を垂直に支持し、高さ約：Ｌ８（ｍの炎を与えるように調節した 公称内径管をもつブンゼンバーナーまたはチュリルバーナーに露出させた。炎の 中心に配置したキャリプレートされた熱電対パイロメータにより炎の温度を測定 した。試料の下部端をバーナーの頂部端より約１．９α上に配置した。炎を試料 の下部端の中心線に１２秒間当ててから除いた。

この試験によれば、材料は自己消火性であった。平均の燃焼長は２０ｃｍｋ越え ず、試料の滴下は殻祭されなかった。

弯くべきことに、本発明の＃Ｒ維はすべて４０より大きいＬＯＩをもっていた。

国際調査報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．弾力のある、形状両形成性の、伸ばしうる、非線状の不燃性炭素質繊維のバ ツテイング（打ち延べ綿状物）から成り、該繊維が１．２：１より大きい可逆的 偏向比、１０：１より大きい縦横比および４０より大きい限定酸素指数の値をも つことを特徴とする断熱性および／または吸音性の構造物。
2. ２．該繊維が実質的に電気的に非伝導性である請求の範囲第１項記載の構造物。
3. ３．該繊維が７〜２０ミクロンの直径をもつ安定化アクリル繊維から誘導され、 該繊維の６Ｋのトウが４×１０６オーム／ｃｍより大きい電気抵抗をもつ請求の 範囲第２項記載の構造物。
4. ４．該繊維が１８．８％より大きい窒素含量をもつ請求の範囲第３項記載の構造 物。
5. ５．該繊維が静電防止特性をもたない請求の範囲第２項、第３項または第４項記 載の構造物。
6. ６．該繊維が１０〜３５％の窒素含量をもつ安定化ポリアクリロニトリル基材ポ リマーから誘導される請求の範囲第１項記載の構造物。
7. ７．該バツテイングが低い水分吸収性をもち衣料品の絶縁として使用するに適す るウール状綿毛様物質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. ８．該バツテイングがウール状綿毛様物質から成り、該炭素質繊維が正弦波また はコイル状の形状をもち、そして該バツテイングが他の合成または天然の繊維ま たは合成樹脂材料バインダーとブレンドされている請求の範囲第１項〜第７項の いづれか１項に記載の構造物。
9. ９．該繊維が電気伝導性てある請求の範囲第１項記載の構造物。
10. １０．該繊維が８５％より大きい炭素含量および１０％より小さい窒素含量をも つ安定化アクリル繊維から誘導され、そして該炭素質繊維の６Ｋのトウが４×１ ０３オーム／ｃｍより小さい電気抵抗をもつ請求の範囲第９項記載の構造物。
11. １１．該構造物が８ｋｇ／ｍ３より小さい嵩密度をもつ請求の範囲第１０項記載 の構造物。
12. １２．該繊維が７〜２０ミクロンの直径、８５％より小さい炭素含量および１０ 〜３５％の窒素含量をもつ安定化アクリル繊維から誘導され、該繊維の６Ｋのト ウが４×１０６〜４×１０３オーム／ｃｍの電気抵抗をもつ請求の範囲第１項記 載の構造物。
13. １３．該繊維が安定化ポリアクリロニトリル基材繊維から誘導され、２０〜２５ ％の窒素含量をもつ請求の範囲第１２項記載の構造物。
14. １４．該繊維が硬化性ポリムーのバインダーを含む請求の範囲第１項〜第１３項 のいづれか１項に記載の構造物。
15. １５．該構造物が２．４〜３２ｋｇ／ｍ３の嵩密度をもつ請求の範囲第１項〜第 １４項のいづれか１項に記載り構造物。
16. １６．該炭素質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、およびアクリロニトリルターポリマーからえらばれた炭素質前駆体物質か ら製造され、該アクリロニトリルポリマー類が少なくとも約８５モル％のアクリ ロニトリル単位と１５モル％までの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１項〜第１５項のいづれか１項に記載の構造物。