難燃性シート材料

本発明は、内装適用で用いるのに適した難燃性シート材料に関する。

難燃性は、内装適用において重要な特性である。それは、しばしば、防炎性化学薬品の内装材の外側装飾層への直接的な局所的適用によって達成される。しかしながら、これらの構成の難燃性は、常に適切とは限らないことが判明している。 GB2152542は、成分の混合物を含む難燃性布、特に、アラミド繊維、モダクリル繊維、難燃性ポリエステル、及び、難燃性ビスコースから選択される3つの成分を含む3成分系を記載している。

当該分野においては、内装適用における改良された難燃性に対する要望が存在する。しかしながら、改良された難燃性は、内装材の特性に悪影響を及ぼすべきではない。より具体的には、内装材は依然としてやわらかさと柔軟性 を保つべきである。さらに、材料の重量は余り大きく増やすべきではない。本発明はこの課題を解決する。

本発明は、30〜70重量%のアラミドパルプ、パラ−アラミド、ガラス繊維、炭素繊維、及びPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)から選択される30〜70重量%の難燃性短繊維、及び、0.5〜15重量%のポリマーバインダーを含む、10〜70g/m²の目付量を有する不織布であるシート材料に関する。

本発明のシート材料はやわらかく、曲げやすく、かつ軽量であることが判明した。したがって、それは、内装材への裏打ちとして、その特性に悪影響を及ぼすことなく適用することができる。同時に、本発明のシート材料は非常に良好な難燃特性を有する。

WO93/23620は、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)短繊維及びポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)繊維のカレンダー加工されたシートを熱処理することによって、高気孔率の強力な芳香族ポリアミド紙を調製する方法を記載している。難燃性は言及されておらず、いずれも本発明による組成を持つシート材料ではない。

WO2005103376は、複合材料構造に適したものであって、パラ−アラミドパルプ、フロック、及び所望によりポリマーバインダー材料の組合せを用いて作成されたアラミド紙を記載している。難燃性は言及されておらず、いずれも本発明による組成を持つシート材料ではない。

以下に、本発明をさらに詳しく記載する。 本発明のシート材料は不織布である。織られた材料とは対照的に、不織布は良好なやわらかさ及び可撓性の特性を有することが判明した。

本発明のシート材料は、10〜70g/m²の目付量を有する。目付量が10g/m²未満では、該材料の強度がロール・ツー・ロール加工に不適切であるため、該材料は加工するのが困難である。目付量が70g/m²を超えれば、シート材料の可撓性は悪影響を受けかねず、シート材料を備えた内装材の重量は増大する。シート材料の目付量は少なくとも15g/m²、特に少なくとも20g/m²であるのが好ましい。シート材料の目付量は最大50g/m²、特に最大40g/m²であるのが好ましい。

本発明のシート材料は、坪量(目付量)及び密度に応じて、一般には、10〜200ミクロンの範囲の厚みを有する。1つの実施態様において、シート材料は80〜160ミクロンの範囲の厚みを有する。 本発明のシート材料は、比較的小さい密度を有してよい。1つの実施態様において、該材料は0.1〜0.5g/cm³、特に0.1〜0.3g/cm³の範囲の密度を有する。小さい密度で、比較的高いやわらかさ及び可撓性を持つ紙が出来る。

本発明のシート材料は、30〜70重量%のアラミドパルプ、30〜70重量%のパラ−アラミド、ガラス繊維、炭素繊維、及びPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)から選択される難燃性短繊維材料、及び、0.5〜15重量%のポリマーバインダーを含む。小さい目付量において、特に、強度、やわらかさ、可撓性及び難燃性の中から所望の特性の組合せを持つシート材料を得るのに3つの成分は全て必要であることが判明した。

アラミドパルプは、特に、シート材料のやわらかさ及び可撓性若しくは柔軟性、そしてその難燃性に寄与する。背景として、ティッシュペーパーのような紙材料のやわらかさを改良するのに当該分野においては化学薬品が用いられていることを注記することができる。これらの化学薬品は難燃剤適用においては余り好ましくなく、本シート材料の強度にも影響し得る。

本明細書中で、用語「パルプ」とは、例えば、0.5〜6mmの長さに切断され、次いで、フィブリル化工程に付されたアラミド繊維に由来する粒状物をいい、ここで、より太いステムに付着しているか否かを問わず、該繊維は引き離されて、フィブリルを形成する。このタイプのパルプは、例えば、0.5〜6mmの長さ、及び15〜85のショッパーリグラー(Schopper−Riegler)濾水度によって特徴付けることができる。いくつかの実施態様において、パルプは4〜20m²/gの表面積を有してよい。

本明細書の文脈中、用語パルプは、フィブリル、すなわち、おもにフィブリル化された部分を含有し、繊維ステムをほとんど又は全く含有しない「パルプ」も含める。時々、アラミドフィブリルとも示されるこのパルプは、例えば、WO 2004/099476に記載されるように、溶液からの直紡によって得ることができ、「ジェット−スパン パルプ」としても知られている。1つの実施態様において、該パルプは、少なくとも100ml、好ましくは少なくとも150mlの全く乾燥されていないパルプと乾燥されたパルプとのCSF(カナダ標準濾水度)の差として表される構造的な不規則性を有する。1つの実施態様において、湿潤相において、300ml未満のカナダ標準濾水度(CSF)値、及び乾燥後に、7m²/g未満の比表面積(SSA)、及び、好ましくは、1.2mm未満、より好ましくは1.0mm未満の、長さ>250ミクロンを有する粒子についての重量加重長さ(WL 0.25)を有するフィブリルを用いる。適切なフィブリル及びそれらの調製方法も、例えば、WO 2005/059211に記載されている。

アラミドパルプは当該分野で公知であり、例えば、テイジン・アラミド(Teijin Aramid)B.V.から商業的に入手可能である。 本明細書中で、用語「アラミド」とは、芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸ハロゲン化物との縮合ポリマーである芳香族ポリアミドをいう。アラミドはメタ−形態、パラ−形態、及びメタ−パラ形態で存在しうる。

メタ−アラミドは、芳香族部分間の結合の少なくとも85%がメタ−アラミド結合 であるアラミドと定義される。パラ−アラミドは、芳香族部分間の結合の少なくとも85%がパラ−アラミド結合であるアラミドと定義される。メタ−パラアラミドは、芳香族部分間の結合の少なくとも16%がメタ−アラミド結合 であって、芳香族部分間の結合の少なくとも16%がパラ−アラミド結合であるアラミドと定義される。メタ−パラアラミド、すなわち、メタ−及びパラ−結合を有するコポリマーの例は、約33%のメタ−結合を含有する、コポリパラフェニレン/3,4’−オキシ−ジフェニレンテレフタルアミド(テクノーラ(Technora)(登録商標))である。

好ましくは、本発明におけるアラミドとしてパラ−アラミドが用いられる。この選択は、特に断りのない限り、本明細書中に記載されたアラミドの全ての形態(繊維、パルプ、・・・)に適用される。本発明で用いられるパラ−アラミドは、少なくとも90%、さらに特に、少なくとも95%の、パラ−アラミド結合の形態である芳香族部分間の結合を有するのが好ましい。

パラ−アラミドの例としては、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(4,4’−ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン−4,4’−ビフェニレンジカルボン酸アミド)及びポリ(パラフェニレン−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミド)を挙げることができる。PPTAとしても示されるポリ(パラ−フェニレンテレフタルアミド)を用いるのが特に好ましい。前記で示したように、アラミドパルプは、好ましくは、パラ−アラミドパルプ、特に、PPTA−パルプである。

パルプは30〜70重量%の量で存在させる。パルプの量が30重量%未満であれば、シート材料のやわらかさ及び可撓性は得られない。上限は、本発明のシート材料に存在させる他の成分の量によって決定される。シート材料は、35〜60重量%のパルプ、さらに特に、35〜55重量%のパルプを含むのが好ましい。

本発明のシート材料は、30〜70重量%のパラ−アラミド、ガラス繊維、炭素繊維、及びPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)から選択される難燃性短繊維材料を含む。難燃性繊維材料は、火種が取り除かれると、自己消火する材料である。

1つの実施態様において、アラミド繊維、特にパラ−アラミド繊維、さらに特にPPTA繊維を用いるのが好ましいと考えられる。というのは、低目付量において難燃性と高強度とを併せ持つシート材料をもたらすことが判明しているからである。もう1つの実施態様において、難燃性繊維はガラス繊維である。ガラス繊維は多数の異なるグレードにて広く入手可能であり、実施例から理解できるように、良好な特性を持つシート材料を提供することが判明した。

シート材料は、35〜60重量%の難燃性繊維材料、さらに特に35〜55重量%の難燃性繊維材料を含むのが好ましい。 単一のタイプの難燃性短繊維材料を用いるのは可能であるが、パラ−アラミド、ガラス繊維、炭素繊維、及びPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)から選択される難燃性短繊維材料の異なるタイプの組合せを用いるのも本発明の範囲内のものである。

本発明のシート材料で用いる繊維は、例えば、3〜15mmの長さを有する。このタイプの材料は、しばしば、「短繊維」、「ショートカット」、又は「フロック」のように示され、例えば、長繊維を所望の長さに切断することによって得ることができる。より長い長さを持つ繊維を用いると、余り柔軟でなく、余り曲げやすくないシート材料をもたらすことが判明した。他方、長さが3mm未満であれば、シート材料の強度は不十分であろう。やわらかさ及び可撓性を増加させるためには、繊維が、最大10mm、さらに特に、最大8mmの範囲の長さを有するのが好ましい。適切な強度を得るためには、繊維は、少なくとも4mmの長さを有するのが好ましい。

繊維の太さは、例えば、2及び18ミクロンの間の広い範囲内で変化し得る。しかしながら、より細い繊維が好ましいことが判明した。なぜならば、それらは増大したやわらかさ及び可撓性を提供するからである。したがって、繊維が、13ミクロン未満、さらに特に、10ミクロン未満、特に、2〜8ミクロンの範囲の太さを有するのが好ましい。

本発明のシート材料は、0.5〜15重量%のポリマーバインダーを含む。ポリマーバインダーの存在は、シート材料に十分な強度を提供するのに必要であることが判明した。適切なポリマーバインダーは当該分野で公知である。それらは、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリエーテル、湿潤強さ増強剤、ポリエーテル等のような融解性又は溶解性材料を含む。ポリビニルアルコールを用いるのは、現時点で好ましいと考えられる。バインダーは、0.5〜15重量%の量で含まれる。0.5重量%未満のバインダーを用いた場合は、シート材料の強度はロール・ツー・ロールプロセスで用いるのに不十分であろう。他方、大量のバインダーの存在は弊害をもたらす。なぜならば、それはシート材料のやわらかさ、可撓性及び難燃性を低下させるからである。バインダーの量は、0.5〜10重量%、特に0.5〜7重量%、さらに特に0.5〜5重量%の範囲であるのが好ましい。いくつかの実施態様において、例えば、0.5〜3重量%の範囲の少ない量のバインダーを用いてもよい。

本発明のシート材料は、高い可撓性を有する。1つの実施態様において、シート材料は、少なくとも0.5mm/N、さらに特に、少なくとも0.7mm/Nの可撓性を有する。少なくとも0.9mm/Nのようなより高い値を得ることもできる。少なくとも1.2mm/N、又は少なくとも1.3mm/Nの値を得ることさえ可能である。可撓性は、エムテック(Emtec)社のティッシュソフトネス測定装置(TSA)を用いて決定することができる。

本発明のシート材料は、高いやわらかさを有する。1つの実施態様において、シート材料は、少なくとも60、さらに特に、少なくとも70のやわらかさを有する。少なくとも75のようなより高い値を得ることもできる。少なくとも85又は少なくとも85の値を得ることさえ可能である。やわらかさは、エムテック(Emtec)社のティッシュソフトネス測定装置(TSA)を用いて「手触り感値」として測定することができる。

本発明のシート材料に対する強度の要件は余り厳格ではない。主な要件は、シート材料が、ロール・ツー・ロールを適用して加工可能であるのに十分な強度を示すことである。1つの実施態様において、シート材料は、少なくとも1.0N/cm、特に、少なくとも1.3N/cmの引張強さを有する。引張強さは、ISO1924に準じて決定される。

特に好ましい実施態様において、本発明は、30〜70重量%、特に35〜60重量%、さらに特に35〜55重量% のパラ−アラミドパルプ、30〜70重量%、特に35〜60重量%、さらに特に35〜55重量%のガラス繊維、及び、0.5〜7重量%のPVAポリマーバインダーを含み、該ガラス繊維が最大8mm、少なくとも4mmの長さを有する、20〜40g/m²の目付量及び0.1〜0.3g/cm³の密度を有する不織布シート材料であるシート材料に関する。 シート材料は、シート材料の特性に干渉しない限り、さらなる成分を含有してもよい。

本発明は、本発明のシート材料を製造する方法にも関する。本発明の製法においては、アラミドパルプ及び難燃性繊維を含む、一般には水性の懸濁液が調製される。懸濁液は、ランダムに織り交ぜた材料のマットをスクリーン上に敷くように、多孔性スクリーン上に供給 される。例えば、圧縮し、及び/又は真空にして水がこのマットから除去され、続いて、乾燥してシート材料が形成される。バインダーをシート材料に混入させるためには種々の方法がある。1つの実施態様において、バインダーを前記した懸濁液に混入させる。この実施態様において、バインダーは、一般には、例えば、粒子又はショートカット繊維の形態である固体材料である。もう1つの実施態様において、第一の工程で、懸濁液からシートを前記したように形成し、バインダーをシート上に供給する。これは、一般には、脱水後であるが、乾燥前に行う。バインダーのシート上への供給は、例えば、バインダーの溶液をシートに噴霧することによって、又は他の適切な方法によってなすことができる。抄紙方法においては、紙の密度を増加させるために、カレンダリング工程がしばしば行われる。カレンダリング工程は、一般には、紙を一組のロールの間を通過させて、圧力及び/又は温度を紙にかけることを含む。カレンダリング工程は、シート材料の特性、特に、やわらかさ及び可撓性に悪影響し得ることが判明した。したがって、シート材料をカレンダリング工程に付さないのが好ましい。これは、前記した比較的低い密度の紙を得るための方法である。

本発明のシート材料は、内装適用において裏打ちとして特に用いられる。本発明は、前記した内装材及びシート材料を含む製品にも関する。内装材は、布地のみならず皮革、プラスチック等のような内装材用途で用いられるいずれの材料とすることもできる。該製品は家具のみならず、他の用途、例えば、自動車、列車、船舶、航空機の内装部品で用いられる内装品であってもよい。

シート材料は、例えば、内装材の層を準備し、シート材料の層を準備し、例えば、接着剤の中間層を介して内装材の層及びシート材料の層を一緒に連結することを含むラミネーション法を介して、内装材の裏面に適用することができる。本発明は、前記した内装材の層及びシート材料の層を含む難燃性内装材にも関する。

本明細書中に記載されたシート材料は、当業者に明らかな方法で相互に組み合わせることができることを注記する。シート材料について記載された全ての実施態様及び特性は、単独で、又は組み合わせて、シート材料の製造方法に適用することもできる。シート材料について記載された全ての実施態様及び特性は、単独で、又は組み合わせて、いずれの用途におけるその使用にも適用できる。 本発明は、以下の実施例を参照して明らかになるが、それらに、又はそれらにより限定されるものではない。

一般的な製造手法: 全ての製法は、ISO 5269−2の方法に従って、ラピッド・ケーテン(Rapid Koethen)(RK)手抄き抄紙機で行った。乾燥は減圧下、95℃においてRK乾燥機を用いて行った。 紙の厚みは、ASTM−D374に従って測定した。比引張強さ(TI)は、ISO 1924−2に準じて決定した。燃焼性試験は、水平に置かれた試験試料の下に炎を特定の時間(通常、90秒)配置し、炎が紙を貫通する 時間を測定して行った。90秒後、炎を取り除き、材料が自己消火するまでの時間を測定する。柔軟性とも示される可撓性、及び手触り感とも示されるやわらかさは、エムテック(Emtec)社のティッシュソフトネス測定装置(TSAA)を用いて測定した。

出発材料は以下の通りであった: 2つのタイプのPPTAパルプを用いた。 アラミドパルプのタイプ1は、1.15及び0.65mmの間の長さ平均(平均値0.9mm)、及び12及び8.0m²/gの間の比表面積(平均値10.0)を持つパラ−アラミドパルプであった。 アラミドパルプのタイプ2は、0.75及び1.2mmの間の長さ平均(平均値0.98mm)、及び16から30のショッパーリグラー(Schopper Riegler)値(平均値25)を持つパラ−アラミドパルプであった。

2つのタイプのガラス繊維を用いた: ガラス繊維のタイプ1は、6mmの長さ、6.5ミクロンの太さ、及び85.85の乾燥固形物%を有した。 ガラス繊維のタイプ2は、10mmの長さ、10ミクロンの太さ、及び89.61の乾燥固形物%を有した。 アラミド繊維は、6mmの長さ及び12ミクロンの太さを持つトワロン(Twaron)ショートカットであった。 PVAバインダーは、クラロン(Kuralon) VPB105−2 4mm(1.17dT)であった。

実施例1 シートは、前記した方法に従って作成した。紙の組成、柔軟性及び手触り感を表1に掲げる。坪量、厚み、密度、比引張強さ、引張強さ及び破断伸びを表2に掲げる。

表1から分かるように、全ての試料は適切な柔軟性及び手触り感を示す。試料3及び試料5の間の比較では、アラミド繊維の代わりにガラス繊維を用いると、より高い柔軟性及び良好な手触り感を持つ紙をもたらすことを示す。試料2及び試料4の間の比較では、同一の結論を裏付ける。試料1、2及び3の間の比較では、%PVAの減少及びアラミドパルプの量の増加は、柔軟性及び手触り感の増加をもたらすことを示す。 表2から、全ての試料は適切な特性を示すことが分かる。試料2と4、又は3と5の間の比較からは、ガラス繊維をアラミド繊維と置き換えると、強度の増加をもたらすが、他方、柔軟性及び手触り感に影響することが分かる。

実施例2 前記した方法に従って、シートを作成した。組成及び燃焼性試験の結果を表3に掲げる。

表3から、全ての材料は、ある時間の後に材料は自己消火する点で難燃性を示すことが分かる。これは、産業界で要求される高レベルの安全性に到達することを可能とする。ある場合には、材料は溶落ちしなかった。これは、本発明の内装材が設けられた内装構造の健全性を維持するのを助けるであろう。