JPH0698697B2 - 難燃性複合構造体及びその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はポリマー・フオームと不燃性炭素質繊維とから
成る難燃性複合体および難燃性複合体の製造法に関す
る。このポリマー・フオーム複合体はその外面上に又は
その全構造体中にくまなく難燃剤を含む。

〔従来の技術〕

フオームの物理的および機械的性質はそれらをたとえば
家具類および寝具類を包含する広範囲な用途に有用なも
のとする。然しながら、多くのポリマー・フオームたと
えばポリウレタン・フオームは固有に可燃性があり、融
解および有害ガスと燃焼ガスの拡散を生ぜしめやすい。
多くの「通常の」フオームの場合において、このような
特性は実際の炎が消された後でさえ自己特性燃焼または
累進的くすぶりを生ぜしめる。

可燃性ポリマーから製造したセル状物質（フオーム）は
固体ポリマー物質より燃焼性が大きいと考えられる。そ
のセル状の性質の絶縁効果が熱または炎を受ける表面に
おいて迅速な熱の蓄積を許してその結果として高速度で
熱分解を生ぜしめるからである。固体ポリマー物質にお
いては、この熱蓄積は低い。固体物質の熱伝導性が高い
ためである。剛性フオームは柔軟性フオームと同様の熱
伝導の挙動をもつけれども、その化学構造の高度交差結
合性がそれらをポリマーと同様の可燃性の低いものと
し、そしてまた柔軟性フオームの場合に起る燃焼溶融ポ
リマー小滴の生成よりもむしろ保護炭化物の生成を生ぜ
しめる傾向が固有の性質として大きい。固体および剛性
のセル状フオーム物質は柔軟性フオーム物質よりは容易
に燃焼せず且つ消火しやすいけれども、それらはくすぶ
りを増し多量の毒性煙霧を放出する。

ポリマー・フオームの可燃性を減少させる種々の方法が
知られている。ふつうには、アルミニウム・３水和物ま
たはリン含有化合物のような添加物がこの目的のために
フオームに配合される。あるいはまた、ハロゲン化ポリ
オール特にブロム化ポリオールたとえばジブロモネオペ
ンチルグリコールがフオーム中の燃焼抵抗を増大させる
ために使用される。これらの添加物のうちのどれ１つと
して完全に満足すべきであると実証されたものはなかつ
た。

三量化ポリイソシアネート（すなわちイソシアヌレー
ト）をフオームに配合するとその難燃性が改良されるこ
とが知られている。たとえば、三量化トルエンジイソシ
アネートは柔軟性フオームの製造に使用された。これら
のフオームは良好なフオーム特性を示すけれども、これ
らも貧弱な物性、特に貧弱な圧縮セツトおよび部分的な
セルのつぶれをもつ。また、三量化トルエンジイソシア
ネートはそれが溶解しているイソシアネート溶液から沈
殿して貯蔵上の問題を生ぜしめる傾向があり、それを用
いて製造したフオームには均一性に欠陥がある。

本発明において好適に使用されるポリマー・フオーム物
質はオレフイン系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン樹
脂、ラテツクス、尿素、イソシアヌレート等である。

米国特許第4,554,293号、同第4,528,300号、および同第
4,640,933号（発明者パーク）のそれぞれには本発明に
おいて使用しうるフオーム物質が記載されている。

米国特許第4,699,391号（発明者フゼシら）には本発明
において使用しうるポリオールを含まないイソシアヌレ
ート・フオームが記載されている。

米国特許第4,489,913号、同第4,552,903号、同第4,574,
137号、同第4,581,418号および同第4,596,665号には本
発明において使用しうる種々のポリウレタン・フオーム
が記載されている。

米国特許第3,770,668号および同第3,960,792号には本発
明において使用しうる代表的なポリスチレフオームが記
載されている。

米国特許第4,669,943号（発明者バートランド）には熱
特性の改良された自己消火性ポリスチレン・フオームが
記載されている。このフオームにはトリブロモペンタエ
リスリトールから成る難燃剤が混合されている。これら
はその自己消火性が本発明によつて更に改良しうるフオ
ームである。

欧州特許出願第0199567号（1986年10月29日発行；発明
者エフ・ピー・マツカラフら；発明の名称「バネ状可逆
的偏向をもつ炭素質繊維とその製造法」）には本発明に
よりポリマー・フオームに難燃性の改良を与えるために
好適に使用しうる不燃性炭素質繊維が記載されている。

ここに使用する「安定された」なる用語は特定の温度
（アクリル繊維については代表的に約250℃未満の温
度）において酸化された繊維またはトウについて用い
る。ある場合にはフイラメント及び／又は繊維はこれよ
り低い温度で化学的酸化剤によつて酸化されることが理
解されるであろう。

ここに使用する「可逆性たわみ比（reversible deflect
ion ratio）（可逆的偏向比ともいう）」とはラセン状
の又は正弦波の圧縮バネに用いる用語であり、張力のな
い状態で非線状の繊維に長さ方向の張力をかけ線状即ち
直線状まで伸長することを繰り返し行うことができその
際のもとの長さと直線状の長さの比をいう。「Mechanic
al Derign Theory and Practice」マクミラン・パブリ
ツシング・カンパニー、1975、pp719〜748（特にセクシ
ヨン14−２、pp−721〜724）を特に引用する。

ここに使用する用語「永久の」又は「非可逆的に熱固定
された」とは内部引張り力を越えることなしに実質的に
線状に引張られたとき繊維がひとたびその応力を解決さ
れたならばもとの非線状形に実質的に戻る非可逆度をも
つまで熱処理された非線状炭素質繊維に用いる。

本発明に使用する炭素質繊維について用いる用語「電気
抵抗」とはそれぞれの繊維が７〜20マイクロメートルの
直径をもつ炭素質繊維の6Kトウ（6000本の繊維）の電気
抵抗に用いる。

ここに使用する用語「フォーム」、「発泡体」または
「フオーム構造体」は粒子、シート、スラブまたは他の
有形物品のような物品を包含する。

本発明においてここに示すすべての％は重量％である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は従来技術に伴なう欠点をなくした又は軽減した
改良された難燃性ポリマー・フオームを提供しようとす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、ポリマーのフォームと0.5〜90重量％
の不燃性の実質的に非可逆的に熱固定された線状及び／
又は非線状の炭素質繊維から成る難燃性複合構造体であ
って、該炭素質繊維が該フォームの少なくとも１面上に
あるか及び／又は該フォーム内に分布しており、然も該
炭素質繊維が40より大きいLOI値と５〜30重量％の窒素
含有量をもつものであることを特徴とする難燃性複合構
造体が提供される。

また本発明によれば、ポリマーのフォームを含む難燃性
複合構造体の製造法であって、ポリマー・フォーム生成
用反応混合物をその場で反応させ、そしてこの反応混合
物に10より大:1の縦横比をもつ0.5〜30重量％の線及び
／又は非線状の安定化された実質的に非可逆的に熱固定
された不燃性の炭素質繊維を加えると共に、該炭素質繊
維が40より大きいLOI値と５〜30重量％の窒素含有量を
もつものであることを特徴とする難燃性複合構造体の製
造方法が提供される。

本発明はまた特に航空機におけるポリウレタン・フオー
ムの使用を意図するものである。出発時の航空機の火災
は消火が困難である。重量および寸法の制限、航空機で
の貯蔵の欠如、および乗客のまわりでの演習の不能のた
めに、適切な消火装置が容易に入手しえないためであ
る。それ故、本発明の１つの好ましい目的は、難燃性で
あり溶融またはくすぶりのない且つ自己消火性の座席ク
ツシヨンとして使用するためのポリウレタン・フオーム
を提供することにある。

本発明はまた特に航空機中での火災阻止構造体の使用を
意図するものである。これはネオプレンのようなポリマ
ー・フオームの層、およびこのポリマー・フオームの少
なくとも１面に配置した多数の炭素質繊維から作つたウ
ール状綿毛もしくはバツテイングの層から成る。

本発明で使用する炭素質繊維はASTM D 2863-77試験法で
測定したとき40より大きいLOI値をもつ。この試験法は
「酸素インデツクス」または「限定酸素インデツク
ス」、（LOI）としても知られている。この方法によれ
ば、O₂／N₂混合物中の酸素濃度が垂直配置試料をその頂
部端において着火し、丁度燃焼しつづける場合の酸素濃
度として決定される。試料の寸法は0.65×0.3cmであ
り、長さは７〜15cmである。LOI値は次式により計算さ
れる。

有利には、炭素質繊維は７〜20ミクロンの直径および10
より大:1の縦横比（1/d）をもつ不燃性の線状及び／又
は非線状の繊維から成る。非線状炭素質繊維は弾性があ
り、形状再生性があり、そして1.2倍以上、好ましくは
２倍以上の可逆的たわみ比をもつ。線状および非線状の
いづれの炭素質繊維も40より大きいLOIをもち、そして
ポリマー・フオームとの組合せにおいてフオームの難燃
性および自己消火性に関して相乗効果を与える。

一般に、炭素質繊維をフオームの外面に主として存在さ
せようとするとき比較的少量の炭素質繊維すなわちフオ
ームと炭素質繊維の合計重量を基準にして0.5％未満の
量の炭素質繊維を使用することができる。火災阻止構造
体を作ろうとするときはもつと多量の炭素質繊維を使用
することももちろんできることが理解されるであろう。
このような構造体は繊維が90％ほど多くを構成するよう
にフオームの少なくとも１面に配置した炭素質繊維の層
たとえばバツテイング、フエルト、マツト、スクリム、
織布などの層をもつポリマー・フオームのシートから成
るパネルの形体であることができる。この炭素質繊維と
ポリマー・フオームとの複合構造体は共同して火災伝播
を遅らせ、物品または構造体の１面におけるくすぶりを
消す働きをする。同様の難燃性と自己消火性を複合構造
体中にくまなく与えるためには、炭素質繊維の量を増大
して該繊維をフオーム中にくまなく分布させるべきであ
る。一般に、スラブ材においては５〜30％の非線状炭素
質繊維を使用するのが好ましい。スラブ材はフオーム構
造体にくまなく所望の難燃性を与えるために便利な寸法
または形状にカツトすることができる。線状の炭素質繊
維のみを使用するときは、少なくとも10％の繊維を使用
するのが好ましい。

炭素質繊維特に非線状の繊維をフオーム形成用反応混合
物に加えると、炭素質繊維の実質的部分は反応混合物が
攪拌されないときに生成フオーム構造体の外面に分布さ
れるということが意外にも発見された。なお更に驚くべ
きことはこの分布はフオーム構造体の外面上実質的に均
一であるという事実である。0.5〜10％の量の炭素質繊
維がフオーム構造体の外面に有効な難燃性バリヤーを形
成する炭素質繊維の信頼しうる分布を得るのに十分であ
ることがわかつた。

必要な炭素質繊維の量はフオームに望まれる難燃性の程
度に依存する。然し炭素質繊維の量は、フオーム中にく
まなく分布させるときは、フオームの実質的部分のもと
の物性を保つようにするために通常は約30％を越えな
い。

炭素質繊維はフオーム生成用反応混合物中に単一の難燃
剤添加物を構成していてもよい。あるいはまた、それ自
身知られている他の難燃性添加物たとえばハロゲン及び
／又はリン含有化合物、酸化アンチモン、ホウ素含有化
合物等を炭素質繊維それ自体に加えて使用することもで
きる。

本発明に使用しうる炭素質繊維は酸素で安定化した且つ
実質的に永久的もしくは非可逆的に熱固定された５％か
ら30％までの窒素含量をもつ炭素質繊維である。本発明
では下記する３つのグループのうち第１と第２のグルー
プに属する炭素質繊維が用いられる。

第１のグループにおいて、不燃性炭素質繊維は電気的に
非伝導性であるか又はなんらの静電気消散性をもたな
い。本発明で使用する「電気的に非伝導性」なる用語は
65％より大きいが85％より小さい炭素含量と７〜20ミク
ロンの直径をもつ繊維の6K（6000本の繊維）トウについ
て測定したとき４×10⁶オーム/cmより大きい電気抵抗を
もつ炭素質繊維に関する。この炭素質繊維の比抵抗は約
10^-1オーム−cmより大きい。繊維の比抵抗は前記の欧州
特許出願第0199567号に記載されているようにして測定
値から計算される。

前駆体繊維が安定化された且つ熱固定されたアクリル繊
維であるとき、18％以上の窒素含量が電気的に非伝導性
の繊維をもたらすことがわかつた。つまり上記の電気抵
抗をもつものは窒素含量が18％以上に相当する。

第２のグループにおいて、炭素質繊維は部分的に電気伝
導性の、すなわち低い電気伝導度をもつものとして分類
される。これらの繊維は65％より大きいが85％より小さ
い炭素含量をもつ。このような繊維の窒素含量は一般に
16〜20％である。アクリル・ターポリマーから誘導され
た繊維において、窒素含量はこれより多くもありうる。
低い伝導性とは個々の繊維が７〜20マイクロメートルの
直径をもつ繊維の6Kのトウが４×10⁶〜４×10³オーム/c
mの抵抗をもつことを意味する。このような繊維は複合
フオーム構造に蓄積する静電気を消散させるのに使用す
ることができる。

第３のグループにおいて、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
結果として良好な電気伝導度をもつ。すなわち、これら
の繊維は実質的にグラフアイト質であり、４×10³オー
ム/cm未満の電気抵抗と５％未満の窒素含量をもつ。こ
れに対応して、これらの繊維の電気比抵抗は10^-1オーム
・cm未満である。この繊維は本発明にいう炭素質繊維に
は含まれない。従って本発明で用いられる炭素質繊維は
窒素原子を５〜30重量％含有するものである。

炭素質繊維を製造するのに好ましく使用される前駆体ア
クリル・フイラメント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・ターポリマーからえらばれる。

アクリル・コポリマーおよびターポリマーは少なくとも
約85モル％のアクリル単位、好ましくはアクリロニトリ
ル単位および15モル％までの、スチレン、メチルアクリ
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させた１種以上の
モノビニル単位を含むのが好ましい。

炭素質前駆体出発物質は繊維トウ、ヤーン、ウール状綿
毛、バツテイングなどの形体にありうる炭素質繊維を10
00℃を越える温度に加熱することによつて金属伝導体級
の電気伝導性を付与したものであつてもよいことが更に
理解されるべきである。電気伝導性はピツチ（石油、コ
ールタール）、ポリアセチレン、アクリロニトリル基材
物質すなわちポリアクリロニトリル〔PANOX（アール・
ケイ・テキスタイルの商標）またはGRAFIL−Ｏ〕、ポリ
フエニレンなどのようなえらばれた前駆体出発物質から
得られる。

好ましい前駆体物質は前駆体物質を周知の方法で溶融紡
糸または湿式紡糸してモノフイラメント（一般には４〜
25マイクロメートルの直径をもつ）またはマルチフイラ
メント繊維トウにすることによつて製造される。えられ
た繊維、ヤーンまたはトウを次いで多数の商業的に利用
しうる技術のいづれかによつて編み布また織布にする。
えられた織物または布を次いで好ましくは550℃以上の
温度に加熱して該繊維を実質的に永久に又は非可逆的に
熱固定する。ここに使用する「永久の」又は「非可逆的
に熱固定」なる用語は内部引張り力を越えることなしに
実質的に線状形に延伸したときその非線状繊維がひとた
びこの繊維上の応力を開放したときその非線状形態に戻
るような非可逆度を該繊維がもつまで、該繊維を非線状
すなわちコイル状または正弦波形状に且つ張力下に置き
ながら熱処理を行なつた炭素質前駆体物質繊維に適用す
る。この織物または布はその後に編みほぐし及び開繊操
作にかけてウール状綿毛にする。このものは次いでバツ
テイング状形体に敷くことができる。

炭素質繊維は、フオームの外面にのみ見出されるとき
は、好ましくは非線状すなわち正弦波及び／又はコイル
状または更に複雑な非線状形態である。有利には、約10
％までの非線状繊維を使用してフオームの外面またはそ
の近くに主として該繊維を配置した複合構造体を得る。
本発明の１つの態様によれば、フオーム製造用反応混合
物は攪拌なしで容器または反応器に拘束されながら反応
せしめられる。繊維が非線状形態をもつときは、これら
の繊維は反応中にフオーム混合物を膨張させ繊維がフオ
ームの面にまたは面の直下に集中するようにして移動せ
しめられる。

１つの例としての具体例において、フオーム生成用成分
は鋳型中で反応せしめられ、その際ウール状綿毛の形体
の繊維がまづ鋳型に入れられ、その後にフオーム生成用
反応混合物が鋳型に導入される。鋳型は不織のマツト、
フエルト、ウエブなどの形体の炭素質繊維構造物の層で
あるいは織つた又は編んだ織物又は布で内張りすること
もできる。このような場合、線状及び／又は非線状の炭
素質繊維を使用することができる。

本発明の別の態様において、複合フオーム構造体はフオ
ームのスラブ中にくまなく難燃性および消火性を与える
ために有効量の炭素質繊維をフオーム（スラブ材）中に
くまなく分布させたものとして製造される。このような
場合、複合構造体は繊維とフオーム生成用反応混合物を
フオーム生成反応を開始させながら混合することによつ
て製造される。炭素質繊維はフオームのもとの物性に実
質的な悪影響を及ぼすことなしに約30％までの量で存在
させることができる。

本発明において使用しうるポリマー・フオームは好まし
くはポリスチレン、ポリオレフイン、尿素、ラテツク
ス、ポリウレタンまたはイソシアネートのフオームから
えらばれる。エポキシ樹脂を炭素質繊維のバインダーと
して使用することもできる。

ポリマー・フオームは柔軟性、半剛性、または剛性であ
るように調製することができる。本発明の複合フォーム
構造体はペレツト、コーテイング、パツド、パネル、座
席パツドもしくはクツシヨン、ケース、複雑な形状の構
造物（たとえば鋳型中で形成されるようなもの）などの
形体をとりうる。

本発明において使用されるポリウレタン・フオームは好
ましくは水性ポリイソシアネート試剤と混合されるポリ
オールから製造される。このようにして製造したフオー
ムは交差結合分子ネツトワークによつて特徴づけられ
る。

本発明により発泡させるべきポリウレタン生成物の製造
に使用されるポリオールは、好ましくは200〜20,000、
更に好ましくは600〜6,000の平均分子量と２個以上好ま
しくは２〜８個のヒドロキシ官能基をもつ。

ポリオールは炭素質繊維の存在下、通常の方法でポリイ
ソシアネートと反応せしめられる。この反応は不活性雰
囲気中たとえば窒素流下で０〜120℃の温度で20時間ま
での期間行なわれる。上記の時間は温度および反応混合
物攪拌の程度に依存する。この反応はまた室温条件下で
行なうこともできる。

この反応は化学量論量の試剤を使用して行なわれる。然
しある場合には、ポリオールの完全反応を確保するため
に過剰のポリイソシアネートを使用するのが望ましい。
イソシアネート基／ヒドロキシ基の比は一般に１〜4/1
である。

本発明で使用するポリイソシアネートとして米国特許第
2,683,730号に記載されているようなポリアリール・ポ
リメチレン・ポリイソシアネートたとえばベンゼン1,3,
5−トリイソシアネート、クロロフエニル、ジイソシア
ネート、ジフエニル−2,4,4′−トリイソシアネート、
ジフエニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−
ジメトキシ−4,4′−ビフエニレン−ジイソシアネート
などがあげられる。

高度の活性をもち容易に入手しうる芳香族ジイソシアネ
ートおよび脂環族ジイソシアネートおよびポリイソシア
ネートまたはこれらの混合物がこの反応に使用するのに
好適である。

本発明に使用するポリスチレン・フオームは通常の方法
によつて製造することができる。膨張ポリスチレンを製
造するための現在知られている方法として、揮発性発泡
剤と混合した熱可塑性ゲルを低圧区域に押し出して揮発
性発泡剤を蒸発させ、押し出しゲル内に多数の気泡を生
成させる方法があげられる。押し出した発泡ゲルは次い
で冷却して自己支持性のセル状発泡体を生成させる。広
範囲の種類の発泡剤が知られているが、それらは主とし
て脂肪族炭化水素の種類たとえばブタン、ヘキサン、ヘ
プタン、ペンタンなど並びに（加圧下のポリマー中に好
適な）ガス類たとえば二酸化炭素に入る。有利にはある
種の弗素化炭化水素たとえばトリクロロフルオロメタ
ン、トリフルオロメタンなど並びにクロロ炭化水素たと
えばメチレンクロライドが使用される。これらの発泡剤
の多くは種々のポリマー材料について満足すべきもので
あることがわかつている。

〔実施例〕

以下に述べる実施例は本発明を更に具体的に説明するた
めのものである。

実施例１ １のカツプ中で、平均分子量約3000のポリエーテルト
リオール（ザ・ダウ・ケミカル・カンパニーからVORANO
L3137として市販）100重量部、水4.3重量部、Ｌ−540
（ユニオン・カーバイド・コーポレーシヨンから市販の
シリコーン表面活性剤）1.2重量部およびDabco33LV（エ
ア・プロダクツ・カンパニーから市販のジプロピレング
リコール中の33％トリエチレンジアミンの混合物）を混
合することによつて柔軟性ポリウレタン・フオームを製
造した。攪拌下に第１錫オクトエート触媒1.715重量
部、および2,4−2,6−トルエンジイソシアネートの80/2
0混合物45.2mlから成る別の混合物を加えて反応を開始
した。反応混合物が発泡しはじめたら攪拌をやめた。発
泡混合物を直ちに、正弦波形状の炭素質繊維１重量部を
予め内面に分散させた2lのカツプに入れた。混合物が発
泡してカツプを満たし、炭素質繊維が発泡フオームの外
側部分中及び／又は上につけられた柔軟性フオームが生
成した。この試料を実施例４及び５に記載の方法で燃焼
試験を行ない合格した。

実施例２ 正弦波形状の繊維の代りに線状炭素質繊維10重量部を使
用した以外は実施例１の方法をくりかえした。また反応
開始のときも反応混合物を絶えず混合した。

生成したフオームは0.2〜0.4mmの炭素質繊維をフオーム
中にくまなく分布させていた。このフオームはすぐれた
絶縁値と比較的低い密度の安定な生成物を与えた。

以下に述べる実施例においては、それぞれ上記のサンプ
リング法を使用して種々の条件のもとで多数のフオーム
を製造した。それぞれの場合に、ポリマーを米国特許第
2,669,751号に記載の方法と実質的に同様にして押し出
し機中で加熱可塑化し、そして揮発性流体発泡剤をこの
加熱可塑化ポリマーの流れに注入した。押し出し機から
加熱可塑化ゲルをミキサー中に通した。このミキサーは
ロータリー・ミキサーであつて、スタド・ローターがハ
ウジング内に収納され、このハウジングはローター上の
スタドとからみ合うスタド付き内面をもつ。押し出し機
からの加熱可塑化ゲルはミキサーの１端部に供給し、他
端部から排出させた。流れはほゞ軸方向であつた。米国
特許第2,669,751号に記載されているようにしてゲルを
ミキサーからクーラーに通し、そしてクーラーからダイ
に通してほゞ長方形のボードに押し出した。押し出し
後、許容しうる密度、セル寸法、圧縮強度、水蒸気浸透
性および熱伝導度をもつフオームがえられた。

実施例３ 14センチポイズの粘度（トルエン中10％溶液として測
定）をもつポリスチレンを毎時541重量部の割合でコイ
ル状および正弦波状の炭素質繊維の混合物（約18.1％の
窒素含量）と共に押し出し機に供給して生成フオームの
20％の量で該繊維を含むフオームを製造した。発泡剤は
メチレンクロライドとジクロロジフルオロメタンとの1:
1（重量比）混合物から成り、このものをミキサーに入
る前の加熱可塑化ポリマーに注入した。ポリスチレン1g
当り20.3×10^-4モルの合計供給量の発泡剤を使用した。
ポリスチレン100部当り0.06部のインジゴを核剤として
加えた。5.6cm×60cmの横断面をもつ安定な長方形ボー
ドを121.5℃で押し出した。繊維はフオーム中にくまな
くかなり均一に分布していた。生成フオームは静電防止
特性をもつていた。

実施例４ 炭素質繊維をブレンドしたフオームについて２つの燃焼
性試験を行なつた。試験Ａは45°燃焼性試験であつた
〔AATCC試験法33-1962−Flammability of Clothing Tex
tiles;これはASTM-D1230およびASA L14.69に踏襲され、
またアメリカ合衆国規則コードのタイトル16-Commercia
l Practices part 1610に記載のものと同じである。こ
の試験は45°の角度で保持された5cm×15cm試料に16mm
の炎を１秒間あてることから成る。本発明の試料は炎の
入射を90秒間にわたつて保持したときでさえ着火しなか
つた。

第２の試験（試験Ｂ）は子供寝具に使用される90°試験
であつた〔アメリカ合衆国商務省標準DOC FF 3071（修
正）およびFF5−74参照〕。この方法は垂直位置に懸垂
した5cm×25cm試料をブンゼン・バーナーに試料の下部
縁の19mmが炎の中にあるように３〜12秒間露出すること
から成る。本発明の試料は火災中10分間の後においてさ
え着火しなかつた。この試験はもつとも苛酷な試験法と
考えられ、不燃性または難燃性の繊維の試験のために主
として設計される。

これらの結果を次の表に示す。

上記の試料のすべてはそれぞれの試験に合格した。すな
わち、それらは使用した条件下で着火もしくは燃焼しな
かつた。

実施例５ 本発明の複合フオーム構造体の不燃性を14CFR25.853
（ｂ）に示す試験法に従つて決定した。この試験は次の
とおりに行なつた。

30％の炭素質繊維を含む最小３個の2.5cm×16cm×30cm
の複合フオーム／炭素質繊維試料を試験前に70±５％相
対湿度に保たれた調整室に24時間保つことによつて調湿
した。フオームはポリウレタンであつた。

それぞれの試料を垂直に懸垂して高さ3.8cmの公称内径
の管をもつブンゼン・バーナーに露出した。炎の中心に
キヤリブレートされた熱電対パイロメータを置くことに
よつて測定した炎の最低温度は843℃であつた。試料の
下部縁をバーナーの頂部縁より上1.9cmに配置した。炎
を試料の下部縁の中心線に12秒間あて、次いで除いた。

この試験によれば、本発明の製品は自己消火性であると
考えられた。平均の燃焼の長さは20cmを越えず、炎を除
いた後の平均の燃焼時間は15秒を越えず、そして炎のド
リツピングはなかつた。

尿素、ポリスチレン、ポリオレフイン、イソシアネー
ト、ラテツクスまたはエポキシのフオーム構造体につい
ても同じ結果がえられた。

実施例６ 米国特許第4,640,933号に記載の方法の後に、膨張前の
反応混合物に約85％の炭素含量をもつ正弦波形状の炭素
質繊維20％を混合することによつて難燃性をもつ複合ポ
リオレフイン・フオーム構造体を製造した。この試料も
上記の試験条件下で着火または燃焼しなかつた。

本発明をその好ましい実施例について詳細に述べたが、
当業者にとつて容易に明らかであるような変形と変化も
特許請求の範囲に記載の本発明の範囲に含まれるべきで
あることは明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バーブネシユ シー ゴースワミ アメリカ合衆国サウスカロライナ州 29631 クレムソン ストローベリー レ ーン 200

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリマーのフォームと0.5〜90重量％の不
   燃性の実質的に非可逆的に熱固定された線状及び／又は
   非線状の炭素質繊維から成る難燃性複合構造体であっ
   て、該炭素質繊維が該フォームの少なくとも１面上にあ
   るか及び／又は該フォーム内に分布しており、然も該炭
   素質繊維が40より大きいLOI値と５〜30重量％の窒素含
   有量をもつものであることを特徴とする難燃性複合構造
   体。
2. 【請求項２】該炭素質繊維が７〜20ミクロンの直径及び
   10より大:1の縦横比をもつ請求項１記載の複合構造体。
3. 【請求項３】該非線状炭素質繊維が正弦波の及び／又は
   コイル状の形態及び1.2倍より大きい可逆的たわみ比を
   もつ請求項１又は２記載の複合構造体。
4. 【請求項４】該炭素質繊維の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・コポリマー及
   びアクリロニトリル・ターポリマーからえらばれたアク
   リル繊維であり、該コポリマーおよびターポリマーが少
   なくとも85モル％のアクリル単位と別のポリマーと共重
   合した15モル％までの１種又はそれ以上のモノビニル単
   位とを含んでいる請求項１記載の複合構造体。
5. 【請求項５】該フォームが剛性、半剛性、または柔軟性
   のポリマー物質である請求項１〜４のいずれか１項に記
   載の複合構造体。
6. 【請求項６】該ポリマーのフォームがポリウレタン、尿
   素、ラテックス、ポリオレフィン、ポリスチレンまたは
   イソシアヌレートからえらばれる請求項１〜５のいずれ
   か１項に記載の複合構造体。
7. 【請求項７】少なくとも0.5％の該炭素質繊維が該フォ
   ームの外面の上に実質的に分布されている請求項１〜６
   のいずれか１項に記載の複合構造体。
8. 【請求項８】少なくとも10％の該線状炭素質繊維が該フ
   ォームの中にくまなく分布されている請求項１〜７のい
   ずれか１項に記載の複合構造体。
9. 【請求項９】該フォームが0.5〜30％の該炭素質繊維を
   含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合構造体。
10. 【請求項１０】該フォームが剛性ポリマーからなり該炭
    素質繊維がその少なくとも１つの面の上に分布されてい
    る請求項１記載の複合構造体。
11. 【請求項１１】該炭素質繊維がウール状綿毛、バッティ
    ング、フエルト、マット、スクリム、又は織ったもしく
    は不織の生地の形状にある請求項10記載の複合構造体。
12. 【請求項１２】該炭素質繊維がパネル中に分布されてい
    る請求項１記載の複合構造体。
13. 【請求項１３】該フォームが柔軟性フォームからなり、
    該炭素質繊維がその少なくとも１つの面の上に分布され
    ている請求項１記載の複合構造体。
14. 【請求項１４】該炭素質繊維が、ウール状綿毛、バッテ
    ィング、フエルト、マット、スクリム、又は織ったもし
    くは不織の生地の形状にある請求項13記載の複合構造
    体。
15. 【請求項１５】該炭素質繊維が柔軟性フォームの中に分
    布されている請求項13記載の複合構造体。
16. 【請求項１６】ポリマーのフォームを含む難燃性複合構
    造体の製造法であって、ポリマー・フォーム生成用反応
    混合物をその場で反応させ、そしてこの反応混合物に10
    より大:1の縦横比をもつ0.5〜30重量％の線及び／又は
    非線状の安定化された実質的に非可逆的に熱固定された
    不燃性の炭素質繊維を加えると共に、該炭素質繊維が40
    より大きいLOI値と５〜30重量％の窒素含有量をもつも
    のであることを特徴とする難燃性複合構造体の製造方
    法。
17. 【請求項１７】繊維が非線状であり、少なくとも0.5％
    の該炭素質繊維が該フォームの少なくとも１つの外面の
    上に分布されている請求項16記載の方法。
18. 【請求項１８】少なくとも10％の該線状炭素質繊維を該
    フォーム中にくまなく分布させる工程を含む請求項16ま
    たは17に記載の方法。