(57)【要約】  非溶融性の耐炎性ポリマー繊維を含む不織布コア層を使用する多層断熱材及び関連する方法が提供される。１つ以上のスクリムが不織布コア層の両主表面上に配置され、１つ以上のスクリム内に不織布コア層を実質的に封入するために、１つ以上のスクリムの周縁部が、縁部シールされている、又は縁部シール可能であるのいずれかである。任意選択で、スクリム又は不織布コア層上にバインダーを提供し、縁部シールを容易にする。提供される断熱材は本質的にダストフリーであり、厳格な燃焼性規格に合格可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非溶融性の耐炎性ポリマー繊維を含む不織布コア層と、
前記不織布コア層の両主表面上に配置された１つ以上のスクリムとを備える多層断熱材であって、
前記１つ以上のスクリム内に前記不織布コア層を実質的に封入するために、前記１つ以上のスクリムの周縁部が、縁部シールされている、又は縁部シールが可能であるのいずれかである、多層断熱材。
【請求項２】
前記非溶融性のポリマー繊維は、炭素繊維、炭素繊維前駆体、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の多層断熱材。
【請求項３】
前記スクリム及び／又は前記不織布コア層上に配置されたバインダーを更に含み、
前記周縁部は、前記バインダーの少なくとも一部を溶融することによって縁部シールされている、又は縁部シール可能であるのいずれかである、請求項１又は２に記載の多層断熱材。
【請求項４】
前記バインダーは、前記１つ以上のスクリム及び／又は前記不織布コア層上に配置されたコーティングによって提供される、請求項３に記載の多層断熱材。
【請求項５】
前記コーティングは、ポリマーラテックスを含む、請求項４に記載の多層断熱材。
【請求項６】
前記コーティングは、難燃性添加剤を更に含む、請求項４又は５に記載の多層断熱材。
【請求項７】
前記難燃性添加剤は、ポリリン酸アンモニウムを含む、請求項６に記載の多層断熱材。
【請求項８】
前記不織布コア層は、強化繊維を更に含み、前記強化繊維の各々は、１００℃〜３００℃の溶融温度を有するポリマーからなる外面を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の多層断熱材。
【請求項９】
各スクリムは、耐炎性ポリエステル繊維を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の多層断熱材。
【請求項１０】
前記周縁部は、前記不織布コア層及び前記１つ以上のスクリムの両方を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の多層断熱材。
【請求項１１】
前記周縁部が前記スクリムを含むが前記不織布コア層を含まないように、前記１つ以上のスクリムは、前記不織布コア層を越えて延びている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の多層断熱材。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の前記多層断熱材を含む、電気自動車用の電池アセンブリ。
【請求項１３】
非溶融性の耐炎性ポリマー繊維を含む不織布コア層を含有した多層断熱材の製造方法であって、
前記不織布コア層の各主表面に沿ってスクリムを提供することと、
前記スクリムの周縁部を縁部シールして、前記スクリム内に前記不織布コア層を実質的に封入することと、
を含む方法。
【請求項１４】
各スクリムは、耐炎性ポリエステル繊維を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記周縁部を縁部シールすることは、
前記スクリム及び／又は前記不織布コア層上にバインダーを提供することと、
熱を加えて前記周縁部に沿って前記バインダーを溶融させることと、
を含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
熱絶縁に使用するための物品が提供される。提供される物品は、電気自動車のバッテリーコンパートメントなど、自動車用途及び航空宇宙用途において断熱材として使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車における熱管理の重要性は、いくら誇張しても誇張しすぎることはない。温度は、リチウムイオン電池の性能及び耐用年数に大きな影響を及ぼす。凍結温度は、車両加速を低下させ、走行範囲に影響を与える。反対に、高温もまた有害であり、それは、高温が電力の低下を招き、電池寿命を縮める可能性があるためである。消費者は、このような電池が、幅広い地域及び気候で使用された場合に、名目上何年にもわたって機能するだろうと期待するようになってきた。
【０００３】
受動的断熱材は、リチウムイオン電池の効率を著しく高めることができる。リチウムイオン電池は、高い電力密度を有することで知られているが、動作温度範囲が狭いために制限がある。例えば、動作温度は、電池温度が特定の温度（例えば、４５℃）を超えたときに起動する冷却器と、温度が特定の温度（例えば、１５℃）を下回ったときに起動する電気加熱器とによって管理することができる。加熱デバイス及び冷却デバイスは、鉛電池又は他の従来のバター（batter）により電力供給され、リチウム電池パックを最適な温度内に維持することができる。電池パックを温める又は冷却するためには、大量のエネルギーが必要とされ得る。受動的断熱材は、このエネルギー消費を大幅に低減することができる。
【０００４】
熱管理の解決策の設計は、安全性の意味合いから複雑となり得る。一部の国では、電気自動車が、政府の奨励策の対象となるためには、１回の充電及び電池電力密度で特定の走行距離マイルストーンに到達する必要があることが、規制により要求されている。しかし、高い電力密度は、電池構成要素が発火するリスクを増大させる可能性がある。結果として、電池の構成要素及び電池の周囲のコンパートメントは、耐炎性である必要がある。受動的熱絶縁材料の場合、例えば、製造業者により、これらの材料がＵＬ９４−Ｖ０燃焼性試験に合格することが要求される。
【発明の概要】
【０００５】
酸化ポリアクリロニトリル（「ＯＰＡＮ」）は、受動的断熱用途に好適な様々な物理的特性を有するが、これは、ＯＰＡＮが、嵩高な繊維状の構造に形成することができ、不燃性であるためである。ＯＰＡＮに関する１つの技術的問題は、それが「脱落」しがちな繊維であることに関する。繊維の脱落は汚染の懸念となるだけでなく、ＯＰＡＮ繊維が黒色であるため少量でも視覚的に非常に目立つので、審美的にも問題がある。これは、ＯＰＡＮ繊維だけでなく、非溶融性（non-meltable）の他の繊維にとっても問題であり、それは、このような繊維は、ウェブに形成されたときに、自然には互いに溶接又は結合せず、したがって空中に浮遊し易いためである。
【０００６】
繊維の脱落の問題を解決する１つの方法は、繊維を捕まえて空中に浮遊するのを防ぐ外側ライニングの間にＯＰＡＮ繊維を密封することである。製造プロセスでは、これは、縁部シールすること、すなわち、例えば、ホットプレスを使用して、縁部を溶融し、ウェブを厚さ方向に固化させることによって達成することができる。これは、溶融しないＯＰＡＮ繊維では不可能であるが、ヒートシール性及び耐炎性の両方をもつ材料を使用して達成することができる。
【０００７】
本明細書では、一対の耐炎性（flame-resistant）スクリム間に閉じ込められたＯＰＡＮコア層を有する不織布物品が提供され、この一対の耐炎性スクリムは、断熱材をその縁部に沿ってヒートシールすることを可能にする。好都合には、封入された物品は、実質的にダストフリーであるように、又は実質的に繊維の脱落がないように製造することができる。更に、封入された物品は、ＵＬ−９４Ｖ０燃焼性規格に合格することができ、電気自動車用途での使用に技術的に好適である。
【０００８】
第１の態様では、多層断熱材が提供される。多層断熱材は、非溶融性の耐炎性ポリマー繊維を含む不織布コア層と、不織布コア層の両主表面上に配置された１つ以上のスクリムとを備え、１つ以上のスクリム内に不織布コア層を実質的に封入するために、１つ以上のスクリムの周縁部が、縁部シールされている、又は縁部シールが可能であるのいずれかである。
【０００９】
第２の態様では、多層断熱材を含む電気自動車用電池アセンブリが提供される。
【００１０】
第３の態様では、非溶融性の耐炎性ポリマー繊維を含む不織布コア層を含有した多層断熱材の製造方法が提供され、この方法は、不織布コア層の各主表面に沿ってスクリムを配置することと、スクリムの周縁部を縁部シールして、スクリム内に不織布コア層を実質的に封入することと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ヒートシールされる前の多層断熱材の側断面図である。
【図２】ヒートシールされた後の、それぞれの多層断熱材の側断面図である。
【図３】ヒートシールされた後の、それぞれの多層断熱材の側断面図である。
【図４】多層断熱材の例示的な製造方法の概略図である。  明細書及び図面中の参照文字が繰り返して使用されている場合、本開示の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことを意図している。多数の他の変更及び実施形態を当業者が考案でき、それらは、本開示の原理の範囲及び趣旨に含まれることが理解される。これらの図は、必ずしも一定の比率で描かれてはいない。
【００１２】
定義
本明細書で使用される場合、
「周囲条件」は、２５℃かつ圧力１０１．３ｋＰａであることを意味する。
【００１３】
「平均」は、特に指定しない限り、数平均を意味する。
【００１４】
「コポリマー」は、２つ以上の異なるポリマーの繰り返し単位から作製されるポリマーを指し、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、及び星型（例えば樹状）コポリマーを含む。
【００１５】
不織布コア層の繊維の「平均繊維径」は、例えば走査型電子顕微鏡を使用して、繊維構造の１枚以上の画像を作製し、当該１枚以上の画像で明確に見える繊維の横方向の寸法を測定して、繊維径の総数を求め、その繊維径の総数に基づいて、平均繊維径を計算することにより決定される。
【００１６】
「不織布コア層」とは、個々の繊維又はフィラメントが相互に重なり合っているが、編布におけるような識別可能な状態ではない構造を呈するシート又はマットを形成する、繊維の絡まり又は点結合を特徴とする複数の繊維を意味する。
【００１７】
「ポリマー」は、少なくとも１０，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、比較的高い分子量の材料を意味する。
【００１８】
「サイズ」は、所与の物体又は表面の最長寸法を指す。
【００１９】
「実質的に」は、少なくとも、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、９９．９％、９９．９９％、又は９９．９９９％、又は１００％の量のように有意な程度を意味する。
【００２０】
「厚さ」は、単層物品又は多層物品の両面の間の距離を意味する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書で使用するとき、「好ましい」及び「好ましくは」という語は、特定の状況下で特定の利点をもたらすことができる本明細書に記載される実施形態を指す。ただし、他の実施形態もまた、同じ又は他の状況において好ましい場合がある。更にまた、１つ以上の好ましい実施形態の記載は、他の実施形態が有用でないことを含意するものではなく、他の実施形態を本発明の範囲から排除することを意図するものでもない。
【００２２】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、文脈上特に明記されない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は複数の指示物を含むものとする。したがって、例えば、「ａ」又は「ｔｈｅ」が付いた構成要素への言及には、１つ以上の構成要素及び当業者に公知のその等価物を含んでもよい。更に、「及び／又は」という用語は、列挙された要素のうちの１つ若しくは全て、又は列挙された要素のうちの任意の２つ以上の組み合わせを意味する。
【００２３】
用語「含む」及びその変形は、これらの用語が添付の説明に現れた場合、限定的意味はないことに注意されたい。また更に、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つの」、及び「１つ以上の」は、本明細書では互換的に使用される。左、右、前方、後方、上部、底部、側、上方、下方、水平、垂直などの相対語が、本明細書において使用される場合があり、その場合、特定の図面において見られる視点からのものである。これらの用語は、説明を簡単にするためだけに使用される。しかしながら、本発明の範囲を決して制限しない。
【００２４】
本明細書全体において、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」又は「ある実施形態」に対する言及は、その実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、材料又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な箇所にある「１つ以上の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」、又は「ある実施形態では」などの句の出現は、必ずしも本発明の同一の実施形態に言及しているわけではない。該当する場合、商品名は、全て大文字で記載する。
【００２５】
多層構造
図１に、一実施形態による未封止の断熱材を示し、以降では参照数字１００で示す。未封止の断熱材１００は、一対のスクリム１０２、１０２の間に配置された不織布コア層１０１を含む。図示のように、スクリム１０２、１０２は、直径方向に対向しており、各スクリム１０２は、不織布コア層１０１にわたって延びており、不織布コア層１０１に直接接触している。
【００２６】
この場合、２つのスクリム１０２、１０２は、どの点でも互いに接触しない。いくつかの実施形態では、スクリム１０２、１０２を、未封止の断熱材１００の１つ以上の周縁部に沿って互いに接合し、内部に不織布コア層１０１が存在する包被又はパウチを形成することができる。
【００２７】
図１に示されていない更なる可能性として、スクリム１０２、１０２自体が、１つのスクリムの２つの半体を示す場合があり、この１つのスクリムは、これらの２つの半体の間に不織布コア層１０１が配置された状態で、未封止の断熱材１００の１つの周縁部に沿って折り返されたものである。
【００２８】
図２は、図１の未封止の断熱材１００を縁部シールすることによって得られる断熱材２００を示す。断熱材１００と同様に、断熱材２００は、非溶融性繊維からなる不織布コア層２０１で構成され、不織布コア層２０１は、一対のスクリム層２０２の間に挟まれている。この図に示されるように、断熱材２００の周縁部２０４、２０４は、恒久的に圧縮される、又は縁部シールされる。縁部シールにより、一対のスクリム層２０２の間に、不織布コア層２０１が、その内部のばらけた繊維と共に、実質的に封入される。好都合には、縁部のみを封止することができ、したがって、断熱材２００の大きな領域を圧縮することによって生じ得る断熱性能の低下を回避することができる。
【００２９】
スクリム２０２、２０２の周縁部は、任意の既知の方法を使用して接合することができる。１つの方法はヒートシールであり、スクリム２０２、２０２の外側に面した面に熱及び圧力を加えて、スクリム２０２、２０２及び不織布コア層２０１の両方の内の空隙を圧縮して押し出し、シールを形成する。あるいは、縁部シールは、接合部において液相又は溶融相が存在することなく２つの表面が接合するプロセスである冷間溶接によって実現することができる。更に別の代替として、縁部シールは、接着剤で行うことができ、液体接着剤が、縁部シールに沿ってスクリム２０２、２０２及び不織布コア層２０１内の隙間を充填する。各方法は、ばらけた繊維のはみ出しを効果的に防止することができる。
【００３０】
不織布コア層及びスクリムは、互いに同一の領域を占める必要はない。例えば、スクリム１０２、１０２の周縁部が不織布コア層１０１の周縁部と重ならないように、スクリム１０２、１０２は、不織布コア層１０１よりも面積を大きく作製することができる。周縁部は、断熱材１００の外周部全体に沿って延びていてもよく、スクリム１０２、１０２を含んでもよいが、不織布コア層１０１は含まなくてもよい。好都合には、これにより、不織布コア層１０１からの繊維が最終製品の外面上に露出するのを防止するような方法で、スクリム１０２、１０２の周縁部を縁部シールすることが可能になる。
【００３１】
図３は、断熱材の層同士の互いに対するずれ又は摺動を防止するために追加された特徴部を有する封止済み断熱材３００を示す。ここで、断熱材３００は、前述の実施形態に示されたように、一対のスクリム３０２、３０２の間に挟まれた不織布コア層３０１を有する。スクリム３０２、３０２は、不織布コア層３０１の周縁部を越えて延びている周縁部３０４を有し、断熱材３００はこれらの周縁部３０４に沿って縁部シールされた状態である。
【００３２】
前述の実施形態とは異なり、断熱材３００は、図示のように、不織布コア層３０１とスクリム３０２、３０２とを互いに結合する接着剤層３０５を更に含む。接着剤層３０５は、不織布コア層３０１とスクリム３０２、３０２との間の摺動運動を防止する。接着剤層３０５は、別個のバインダーを必要とせずに、接着剤層３０５を単独で使用して、断熱材３００を縁部シールすることを可能にする。
【００３３】
接着剤層３０５は、任意の好適な接着剤で構成することができる。好適な接着剤としては、ポリウレタン又はアクリレートを含有する加熱活性化接着剤が挙げられる。いくつかの実施形態において、接着剤は刺激応答性である。例えば、接着剤層３０５は、最初は非粘着性であってもよく、接着剤層３０５は剥離ライナーによって保護せずに保管されることが可能になるが、熱による活性化の際に粘着性になる。例示的な材料が、Ｙ．Ｌ．Ｄａｒ，Ｗ．Ｙｕａｎ  Ｈｕｆｆｍａｎ，Ｓ．Ｓｈａｈ，ａｎｄ  Ａ．Ｘｉａｏ，Ｊ．Ａｄｈｅｓｉｏｎ  Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，２１，１６４５（２００７年）に記載されている。接着剤は、臭素、リン酸塩、及びヨウ素塩などの難燃（flame retardant）剤とブレンドすることもできる。
【００３４】
繊維寸法、強化繊維上における結合部位の存在、繊維交絡、及び全体の嵩密度を含む様々な要因が、提供される多層構造の機械的特性に影響を及ぼし得る。引張強度及び引張弾性率は、不織布コア層の特性を特徴付けることができる指標である。
【００３５】
引張弾性率は、一般に、材料の剛性を示しており、７ｋＰａ〜１４００ｋＰａ、７０ｋＰａ〜５５０ｋＰａ、１４０ｋＰａ〜３５０ｋＰａであってもよく、あるいは、いくつかの実施形態では、５ｋＰａ、７ｋＰａ、１０ｋＰａ、１５ｋＰａ、２０ｋＰａ、２５ｋＰａ、３０ｋＰａ、４０ｋＰａ、５０ｋＰａ、６０ｋＰａ、７０ｋＰａ、８０ｋＰａ、９０ｋＰａ、１００ｋＰａ、１２０ｋＰａ、１４０ｋＰａ、１５０ｋＰａ、２００ｋＰａ、２５０ｋＰａ、３００ｋＰａ、３５０ｋＰａ、４００ｋＰａ、４５０ｋＰａ、５００ｋＰａ、５５０ｋＰａ、６００ｋＰａ、７００ｋＰａ、８００ｋＰａ、９００ｋＰａ、１０００ｋＰａ、１１００ｋＰａ、１２００ｋＰａ、１３００ｋＰａ、又は１４００ｋＰａよりも低くても、それと等しくても、又はそれよりも高くてもよい。引張強度は、引き裂き又は恒久的歪みに対する不織布コア層の抵抗を表し、少なくとも２８ｋＰａ、少なくとも３２ｋＰａ、少なくとも３５ｋＰａであってもよく、あるいは、いくつかの実施形態では、２８ｋＰａ、２９ｋＰａ、３０ｋＰａ、３１ｋＰａ、３２ｋＰａ、３３ｋＰａ、３４ｋＰａ、３５ｋＰａ、３６ｋＰａ、３７ｋＰａ、３８ｋＰａ、３９ｋＰａ、４０ｋＰａ、４２ｋＰａ、４４ｋＰａ、４５ｋＰａ、４７ｋＰａ、又は５０ｋＰａよりも低くても、それと等しくても、又はそれよりも高くてもよい。
【００３６】
提供される断熱材は、任意選択で、図１〜図３に示されていない追加の層を含んでもよい。設置を支援するために、例えば、これらの例示的な断熱材のいずれかは、感圧接着剤層などの外側接着剤層、又は他の付着層若しくは固定機構を更に含んでもよい。このような層は、一方若しくは両方のスクリム、又は断熱材の任意の他の外側に面した面にわたって延び得る。別の可能性として、これらの断熱材のいずれかは、不織布コア層に隣接するアルミニウムシート又は箔層などの固体の熱バリアを含んでもよい。いくつかの用途では、不織布コア層に、１つ以上の音響絶縁層が結合されていてもよい。
【００３７】
熱絶縁は、任意の好適な方法を使用して設置することができる。提供される断熱材は、適合可能であるだけでなく、圧縮すること、及び空洞又はエンクロージャを満たすために膨張することが可能であり、その中に、断熱材が収容される。電気自動車用途で使用されるエンクロージャは、場合によっては、エンクロージャの最大厚さ寸法に対して１０％〜１００％の範囲の厚さ変動率を有し得る。例示的な設置において、提供される断熱材を、このようなエンクロージャ内に圧縮状態で配置して、次いで膨張させてエンクロージャを実質的に満たさせることができる。
【００３８】
これらの材料の弾力性は、圧縮直後の寸法回復に基づいて特徴付けることができる。好ましい実施形態では、例えば、厚さは、周囲条件において、元の厚さの３７％に圧縮された５分後に、元の厚さの少なくとも７０％、７２％、７５％、７７％、８０％、８２％、８５％、８７％、９０％、９２％、又は９５％まで回復する。
【００３９】
多層断熱材の様々な構成要素を、以下の小項目においてより詳細に説明する。
【００４０】
不織布コア層
不織布コア層は、複数の非溶融性ポリマー繊維で構成される。これらは、どんな温度でも液体にならないポリマーから作製された繊維である。場合によっては、これらのポリマーは、空気の存在下で加熱されると、最初に酸化するため、溶融しない。非溶融性ポリマー繊維は、炭素繊維、炭素繊維前駆体、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
【００４１】
炭素繊維前駆体としては、酸化ポリアクリロニトリルなどの酸化アクリル前駆体が挙げられる。ポリアクリロニトリルは、炭素繊維を製造するために広く使用することができる有用なアクリル前駆体である。いくつかの実施形態では、ポリアクリロニトリルは、７０重量％超、７５重量％超、８０重量％超、又は８５重量％超のアクリロニトリル繰り返し単位を含有する。
【００４２】
非溶融性ポリマー繊維は、レーヨンなどの脱水されたセルロース前駆体を更に含む。非溶融性ポリマー繊維は、リグニン繊維を更に含む。リグニンは、モノリグノールとして知られる芳香族アルコールの複合ポリマーであり、植物由来である。モノリグノールモノマーとしては、ｐ−クマリルアルコール、コニフェリルアルコール、及びシナピルアルコールが挙げられ、これらは互いに様々に異なる程度にメトキシ化される。
【００４３】
非溶融性ポリマー繊維としては、エポキシ、ポリイミド、メラミン、及びシリコーンなどの特定の熱硬化性材料も挙げられる。
【００４４】
綿、亜麻、麻、絹、及び動物エアー（airs）などの天然繊維は、溶融前に燃焼する。レーヨンは、セルロースから作製された人工絹であり、以下の構造Ｉなどの化学構造を有することができる。セルロースが燃焼すると、二酸化炭素及び水が生成され、チャーも形成される。このような燃焼反応は、例えば、以下の反応によって表すことができる：Ｃ６Ｈ１０Ｏ５＋６Ｏ２６−＞ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ。
【化１】
2021524404.tif 000003
【００４５】
炭素繊維前駆体は、ピッチ系前駆体もまた含む。ピッチは、多環芳香族分子及び複素環式化合物の複雑なブレンドであり、炭素複合体中の炭素繊維の前駆体又は炭素充填剤として使用することができる。いくつかの実施形態では、塩化ビニリデン樹脂及びフェノール樹脂を、炭素繊維の製造のための前駆体とすることもできる。
【００４６】
例示的な実施形態では、非溶融性繊維は、酸化ポリアクリロニトリル繊維で構成される。酸化ポリアクリロニトリル繊維としては、例えば、商品名ＰＹＲＯＮ（Ｚｏｌｔｅｋ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｒｉｄｇｅｔｏｎ，ＭＯ））及びＰＡＮＯＸ（ＳＧＬ  Ｇｒｏｕｐ（Ｍｅｉｔｉｎｇｅｎ，ＧＥＲＭＡＮＹ））で入手可能なものが挙げられる。
【００４７】
酸化ポリアクリロニトリル繊維は、アクリロニトリルと１種以上のコモノマーとのコポリマーを含有する前駆体繊維から誘導される。有用なコモノマーとして、例えば、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、ビニルアセテート、及び塩化ビニルが挙げられる。コモノマーは、共重合の前にモノマー混合物の総重量に対して、最大で、１５重量％、１４重量％、１３重量％、１２重量％、１１重量％、１０重量％、９重量％、又は８重量％の量で存在し得る。
【００４８】
前駆体繊維の酸化は、最初に、前駆体繊維を高温で安定化させて繊維の溶融又は溶解を防止し、安定化された繊維を炭化して非炭素元素を除去し、最後に、更に高温で黒鉛化処理を行って不織布繊維の機械的特性を向上させることによって達成することができる。本明細書で言及される酸化ポリアクリロニトリル繊維としては、部分的に酸化されたポリアクリロニトリル繊維又は完全に酸化されたポリアクリロニトリル繊維のいずれかが挙げられる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、複数の非溶融性ポリマー繊維は安定化される。安定化は、空気中又は何らかの他の酸化性雰囲気中で、前駆体繊維を制御して加熱することによって実行することができる。酸化は、典型的には１８０℃〜３００℃の範囲の温度で、１分当たり１〜２℃の加熱速度で起こる。
【００５０】
所望であれば、前駆体繊維を更に処理して、収縮を低減することができる。低温安定化処理中に繊維をそれらの軸に沿って伸張させることによって、前駆体繊維の収縮を低減することができる。このような伸張は、繊維の軸に沿って高度な好ましい配向を有する酸化ポリアクリロニトリル繊維を生成することができる。安定化プロセスにより、アクリル前駆体の化学構造の変化が生じ、それにより、後続の高温処理に対して材料が熱的に安定する。このプロセスの間、繊維の色が黒色に変化する。黒色の繊維を、繊維の分子秩序に対する損傷を回避するために、不活性雰囲気中で典型的には１０００℃〜１５００℃の高温で、かつ、ゆっくりとした加熱速度で炭化させる。繊維のテクスチャを改善し、かつ、不織布コア層の引張弾性率を高めるために、繊維に対して、高温で、例えば２０００℃超〜３０００℃で黒鉛化処理を行うことができる。所望であれば、繊維の強度及び引張弾性率は、高い温度で伸張することによって更に改善され得る。
【００５１】
より一般的には、不織布コア層に使用される非溶融性ポリマー繊維は、繊維同士が不織布コア層内で絡まることを可能にする繊維径及び長さを有することができる。しかしながら、繊維は、ウェブ強度が過度に損なわれるほど細くないことが好ましい。繊維は、１マイクロメートル〜１００マイクロメートル、２マイクロメートル〜５０マイクロメートル、５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの平均繊維径を有することができ、あるいは、いくつかの実施形態では、１マイクロメートル、２マイクロメートル、３マイクロメートル、５マイクロメートル、７マイクロメートル、１０マイクロメートル、１５マイクロメートル、２０マイクロメートル、２５マイクロメートル、３０マイクロメートル、４０マイクロメートル、５０マイクロメートル、６０マイクロメートル、７０マイクロメートル、８０マイクロメートル、９０マイクロメートル、又は１００マイクロメートルよりも小さい、それに等しい、又はそれよりも大きい平均繊維径を有することができる。
【００５２】
長い繊維を含有することにより、繊維の脱落を低減し、横断方向に沿った不織布コア層の強度を更に向上させることができる。非溶融性ポリマー繊維は、１０ミリメートル〜１００ミリメートル、１５ミリメートル〜１００ミリメートル、２５ミリメートル〜７５ミリメートルのメジアン繊維長を有することができ、あるいは、いくつかの実施形態では、１０ミリメートル、１２ミリメートル、１５ミリメートル、１７ミリメートル、２０ミリメートル、２５ミリメートル、３０ミリメートル、３５ミリメートル、４０ミリメートル、４５ミリメートル、５０ミリメートル、５５ミリメートル、６０ミリメートル、６５ミリメートル、７０ミリメートル、又は７５ミリメートルよりも小さい、それに等しい、又はそれよりも大きいメジアン繊維長を有することができる。
【００５３】
不織布コア層を形成するために使用される非溶融性ポリマー繊維は、バルク繊維から調製することができる。バルク繊維を、開放／混合機械の入口コンベヤーベルト上に置いて、開放／混合機械の中で、バルク繊維を引き裂いて離し、コームを回転させることによって混合することができる。次いで、繊維をウェブ形成機器にブローイングして、ドライレイド不織布コア層を形成する。
【００５４】
代替として、ＳＰＩＫＥエアレイ式形成装置（ＦｏｒｍＦｉｂｅｒ  ＮＶ（Ｄｅｎｍａｒｋ）から市販されている）を使用して、これらのバルク繊維を含有する不織布繊維ウェブを調製することができる。ＳＰＩＫＥ装置及びエアレイドウェブを形成する際のＳＰＩＫＥ装置の使用方法の詳細は、米国特許第７，４９１，３５４号（Ａｎｄｅｒｓｅｎ）及び同第６，８０８，６６４号（Ｆａｌｋら）に記載されている。
【００５５】
コンベヤーベルトを用いて、バルク繊維を、２つの回転するスパイクローラーを有する分割型プレオープン及びブレンドチャンバに供給することができる。その後、ブロワーを用いて、バルク繊維を形成チャンバの上部に供給する。チャンバの上部で繊維材料を開放して毛羽立たせ、次いで、スパイクローラーの上側列を通して形成チャンバの底部に落とすことによって、スパイクローラーの下側列を通過させることができる。次いで、多孔質の形成ベルト／ワイヤの下端から形成チャンバに加えられる重力と真空との組み合わせによって、多孔質の無端ベルト／ワイヤ上に材料を引き下げることができる。
【００５６】
あるいは、エアレイド機械で不織布コア層を形成することができる。ウェブ形成機機器は、例えば、Ｒａｎｄｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｃｏ．，（Ｍａｃｅｄｏｎ，ＮＹ）から市販されているＲＡＮＤＯ−ＷＥＢＢＥＲデバイスであってもよい。あるいは、ウェブ形成機機器は、エアレイ加工ではなく、カーディング及びクロスラッピングによってドライレイドウェブを生成するものであってもよい。クロスラッピングは、（例えば、ＡＳＳＥＬＩＮ−ＴＨＩＢＥＡＵ（Ｅｌｂｅｕｆ  ｓｕｒ  Ｓｅｉｎｅ，７６５０４  Ｆｒａｎｃｅ）から市販されているＰＲＯＦＩＬＥ  ＳＥＲＩＥＳのクロスラッパーを使用して）水平としても、あるいは、（例えば、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｌｉｂｅｒｅｃ（Ｃｚｅｃｈ  Ｒｅｐｕｂｌｉｃ）のＳＴＲＵＴＯシステム、又はＳａｎｔｅｘ  ＡＧ（Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）のＷＡＶＥ−ＭＡＫＥＲシステムを使用して）垂直としてもよい。
【００５７】
酸化ポリアクリロニトリル繊維は、所望の耐炎特性及び断熱特性を有する断熱材を提供するのに十分な任意の量で存在することができる。酸化ポリアクリロニトリル繊維は、６０重量％〜１００重量％、７０重量％〜１００重量％、８１重量％〜１００重量％の量で存在することができ、あるいは、いくつかの実施形態では、５０重量％、５５重量％、６０重量％、６５重量％、７０重量％、７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、又は９５重量％よりも低い、それと等しい、又はそれよりも高い量で存在することができ、あるいは１００重量％以下の量で存在することができる。
【００５８】
いくつかの実施形態では、不織布コア層は多数の繊維交絡を含み、繊維交絡では、２つ以上の個別の繊維が結び付けられる、又は一緒に撚られる。これらの交絡内の繊維は、物理的に付着されていないが、反対方向に引っ張られたときに抵抗して離れないように相互に撚られることができる。
【００５９】
交絡は、ニードルタックプロセス又は水流交絡プロセスによって引き起こされ得る。好都合には、これらのプロセスは、不織布コア層内の繊維が不織布コア層の主表面に垂直な方向に沿って実質的に絡み合う交絡をもたらし、それによって、これらの方向に沿って不織布コア層の嵩高を増強し強度を増大させる。
【００６０】
不織布コア層は、有刺ニードル（例えば、Ｆｏｓｔｅｒ  Ｎｅｅｄｌｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．（Ｍａｎｉｔｏｗｏｃ，ＷＩ）から市販されている）と共に、例えば、ドイツのＤｉｌｏから商品名ＤＩＬＯで市販されているニードルタッカーを使用して交絡させることができ、それによって、上述の実質的に交絡した繊維が、ニードルタックされた繊維となる。ニードルパンチとも呼ばれるニードルタックは、ウェブを通して有刺ニードルのアレイを繰り返し通過させ、ウェブの繊維に沿って引っ張りながら有刺ニードルを引っ込めることによって、不織布コア層の主表面に対して垂直な繊維を交絡させる。
【００６１】
使用されるニードルの種類、貫通深さ、及びストローク速度を含むニードルタックプロセスのパラメータは、特に制限されない。更に、マットの面積当たりのニードルタックの最適数は、適用例に応じて変動する。典型的には、不織布コア層は、少なくとも５ニードルタック／ｃｍ２の平均を提供するようにニードルタックされている。好ましくは、マットは、平均約５〜６０ニードルタック／ｃｍ２、より好ましくは平均約１０〜約２０ニードルタック／ｃｍ２を提供するようにニードルタックされている。
【００６２】
ニードルタックに関連する更なる選択肢及び利点は、例えば、米国特許出願公開第２００６／０１４１９１８号（Ｒｉｅｎｋｅ）、同第２０１１／０１１１１６３（Ｂｏｚｏｕｋｌｉａｎら）、及び国際出願ＰＣＴ／ＣＮ２０１７／１１０３７２（Ｃａｉら）に記載されている。
【００６３】
不織布コア層は、従来の水交絡ユニット（Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃ．（Ｂｉｄｄｅｒｆｏｒｄ，Ｍｅ．）から市販されており、米国特許第４，８８０，１６８号（Ｒａｎｄａｌｌ，Ｊｒ．）も参照されたい）を使用して水流交絡することもできる。水流交絡装置と共に使用するのに好ましい液体は水であるが、水と共に又は水の代わりに、他の好適な液体を使用してもよい。
【００６４】
水交絡プロセスでは、水などの加圧された液体が、カーテン状のアレイで、液体流の下を通る不織布コア層上に送達される。マット又はウェブは、コンベヤーベルトとして機能するワイヤスクリーンによって支持されている。マットは、ジェットオリフィスの下で、ワイヤスクリーンコンベヤー上の交絡ユニットに供給される。ワイヤスクリーンは、交絡されたマットの最終的な所望の外観に応じて選択される。粗いスクリーンは、スクリーンの穴に対応する穿孔を有するマットを生成することができ、一方、非常に細かいスクリーン（例えば、１００メッシュ）は、目立った穿孔がないマットを生成することができる。
【００６５】
例示的な実施形態では、不織布コア層は、１５ｋｇ／ｍ３〜５０ｋｇ／ｍ３、１５ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３、２０ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の平均嵩密度を有し、あるいは、いくつかの実施形態では、１５ｋｇ／ｍ３、１６ｋｇ／ｍ３、１７ｋｇ／ｍ３、１８ｋｇ／ｍ３、１９ｋｇ／ｍ３、２０ｋｇ／ｍ３、２２ｋｇ／ｍ３、２４ｋｇ／ｍ３、２５ｋｇ／ｍ３、２６ｋｇ／ｍ３、２８ｋｇ／ｍ３、３０ｋｇ／ｍ３、３２ｋｇ／ｍ３、３５ｋｇ／ｍ３、３７ｋｇ／ｍ３、４０ｋｇ／ｍ３、４２ｋｇ／ｍ３、４５ｋｇ／ｍ３、４７ｋｇ／ｍ３、又は５０ｋｇ／ｍ３よりも低い、それと等しい、又はそれよりも高い平均嵩密度を有する。
【００６６】
強化繊維
任意選択で、不織布コア層は、複数の酸化ポリアクリロニトリル繊維と、これとブレンドされた、強化繊維として知られる複数の二次繊維との両方を含む。強化繊維は、不織布コア層の後続の溶融処理を可能にするのに十分に低い溶融温度を有するバインダー繊維を含んでもよい。バインダー繊維は一般に、ポリマーであり、均一な組成を有してもよく、又は２種以上の成分を含有してもよい。いくつかの実施形態では、バインダー繊維は、繊維の軸に沿って延び、かつ、円筒状シェルポリマーによって取り囲まれている、コアポリマーで構成される２成分繊維である。シェルポリマーは、コアポリマーの溶融温度よりも低い溶融温度を有することができる。
【００６７】
しかしながら、本明細書で使用するとき、「溶融（melting）」は、ポリエステルが結合することになる他の繊維と接合するのに十分に柔らかく、かつ粘着性になる高い温度における、繊維の、又は２成分シェル／コア繊維の場合には繊維の外面の漸進的な変換を指し、これらの繊維は、非溶融性繊維及び同じ特性を有する任意の他のバインダー繊維を含み、上記のように、より高い又はより低い溶融温度を有し得る。
【００６８】
ポリエステルなどの特定の熱可塑性材料は、溶融されると粘着性になることができ、バインダー繊維の外面にとって好適な材料になる。有用なバインダー繊維は、１００℃〜３００℃の溶融温度を有するポリマーで構成される外面を有し、あるいは、いくつかの実施形態では、１００℃、１０５℃、１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃、１４５℃、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃、２２０℃、２３０℃、２４０℃、２５０℃、２６０℃、２７０℃、２８０℃、２９０℃、又は３００℃よりも低い、それと等しい、又はそれよりも高い溶融温度を有するポリマーで構成される外面を有する。
【００６９】
バインダー繊維は、構成繊維が互いに物理的に付着されているノードからなる３次元アレイを生成することによって、断熱材内の構造的一体性を増大させる。これらのノードは、巨視的な繊維ネットワークを提供し、それによって引裂強度、引張弾性率が増大し、最終製品の寸法安定性が維持され、繊維の脱落が低減される。好都合には、バインダー繊維を組み込むことにより、不織布コア層の構造的一体性を維持しながら、嵩密度を低減することが可能になり、その結果、重量及び熱伝導率の両方が減少する。
【００７０】
強化繊維は、十分な嵩高、圧縮性、及び／又は引裂抵抗を断熱材１００に付与するために、任意の好適な直径を有することができる。強化繊維は、１０マイクロメートル〜１０００マイクロメートル、１５マイクロメートル〜３００マイクロメートル、２０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの平均繊維径を有することができ、あるいは、いくつかの実施形態では、１０マイクロメートル、１５マイクロメートル、２０マイクロメートル、２５マイクロメートル、３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、６０マイクロメートル、７０マイクロメートル、８０マイクロメートル、９０マイクロメートル、１００マイクロメートル、１２０マイクロメートル、１５０マイクロメートル、１７０マイクロメートル、２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、３００マイクロメートル、４００マイクロメートル、５００マイクロメートル、７５０マイクロメートル、又は１０００マイクロメートルよりも小さい、それに等しい、又はそれよりも大きい平均繊維径を有することができる。
【００７１】
強化繊維は、１重量％〜４０重量％、３重量％〜３０重量％、３重量％〜１９重量％の量で存在することができ、あるいは、いくつかの実施形態では、０重量％以上、あるいは、１重量％、２重量％、３重量％、４重量％、５重量％、７重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、又は５０重量％よりも低い、それと等しい、又はそれよりも高い量で存在することができる。
【００７２】
酸化ポリアクリロニトリル繊維と強化繊維との好ましい重量比は、断熱材に高い引張強度と引裂抵抗の両方、並びに、許容可能な難燃性、例えば、ＵＬ−９４Ｖ０火炎試験に合格する能力を与える。酸化ポリアクリロニトリル繊維と強化繊維との重量比は、少なくとも４：１、少なくとも５：１、少なくとも１０：１であってもよく、あるいは、いくつかの実施形態では、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１、又は１０：１よりも小さくても、それと等しくても、又はそれよりも大きくてもよい。
【００７３】
したがって、熱伝導及び対流の全体的な影響を低減することにより、驚くほど低い熱伝導係数を達成することが可能である。提供される断熱材の不織布コア層は、ＡＳＴＭ  Ｄ１５１８−８５（再承認２００３）に従った周囲条件において、０．０３５Ｗ／Ｋ−ｍ未満、０．０３３Ｗ／Ｋ−ｍ未満、０．０３２Ｗ／Ｋ−ｍ未満の熱伝導係数を示すことができ、あるいは、いくつかの実施形態では、０．０３１Ｗ／Ｋ−ｍ、０．０３２Ｗ／Ｋ−ｍ、０．０３３Ｗ／Ｋ−ｍ、０．０３４Ｗ／Ｋ−ｍ、又は０．０３５Ｗ／Ｋ−ｍよりも低い、それと等しい、又はそれよりも高い熱伝導係数を示すことができる。これらの範囲の熱伝導係数は、不織布コア層がその弛緩構成（すなわち、圧縮されていない）の状態で得ることができ、あるいは、ＡＳＴＭ  Ｄ５７３６−９５（再承認２００１）に基づいて元の厚さの２０％まで圧縮された状態で得ることができる。
【００７４】
更なる選択肢として、不織布コア層は、１００℃〜３００℃の溶融温度を有するポリマーで構成される外面を有する酸化ポリアクリロニトリル繊維でも強化繊維でもない複数の繊維を含むことが可能である。このような繊維は、例えば、溶融温度が３００℃を超えるポリエステル繊維を含んでもよい。しかしながら、断熱材の難燃性を最大化するために、酸化ポリアクリロニトリル繊維は、１００℃〜３００℃の溶融温度を有するポリマーで構成される外面を有さない複数の繊維の８５体積％超、９０体積％超、又は９５体積％超を占めることが好ましい。
【００７５】
任意選択で、酸化ポリアクリロニトリル繊維及び強化繊維をそれぞれ捲縮して、捲縮構成（例えば、ジグザグ形状、正弦波形状、又は螺旋形状）を提供する。あるいは、酸化ポリアクリロニトリル繊維及び強化繊維の一部又は全ては、直線的な構成を有する。捲縮される酸化ポリアクリロニトリル繊維、２０８及び／又は強化繊維の画分は、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、又は１００％よりも低くても、それと等しくても、又はそれよりも高くてもよい。捲縮は、欧州特許第０７１４２４８号により詳細に記載されており、不織布コア層の単位重量当たりの嵩又は体積を著しく増大させることができる。
【００７６】
バインダー
不織布コア層は、任意選択で、断熱材の縁部シールを可能にするバインダーを含む。バインダーは、スクリム及び／又は不織布コア層上に配置することができる。バインダーの存在により、バインダーの少なくとも一部を溶融することによって、スクリムの周縁部を縁部シールすることが可能になる。
【００７７】
バインダーは、多くの形態をとることができる。いくつかの実施形態では、バインダーは、上述のようにバインダー繊維を含有することによって提供される。有用なバインダー繊維としては、溶融しやすい繊維を含む２成分繊維、又は単成分繊維を挙げることができる。一例として、好適な２成分繊維としては、低融点ポリオレフィンシースを有するポリエステル又はナイロンコアを挙げることができる。更なる例として、この２成分繊維は、ＫｏＳａ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）によって提供されるＴｙｐｅ  ２５４  ＣＥＬＢＯＮＤ繊維などのポリエステル−ポリオレフィンコポリマーシースを有するポリエステルコアを有することができる。この繊維は、約２３０°Ｆ（１１０℃）の溶融温度を有するシース構成要素を有する。バインダー繊維はまた、２成分繊維ではなく、ポリエステルのホモポリマー又はコポリマーとすることができる。
【００７８】
好適な単成分繊維としては、１５０℃未満の軟化温度を有する熱可塑性繊維（ポリオレフィン又はナイロンなど）が挙げられる。他の好適な単成分繊維としては、２６０℃未満の軟化温度を有する熱可塑性繊維（特定のポリエステル繊維など）が挙げられる。嵩高を高めるために、これらのバインダー繊維は、強化繊維に関して上述したように、捲縮されることが有益である。
【００７９】
任意選択で、これらのバインダー繊維は、不織布コア層の強化繊維としても機能することができる。あるいは、バインダー繊維は、前述の項で説明した強化繊維とは別個の成分として不織布コア層内にブレンドされてもよい。
【００８０】
他の実施形態では、バインダーはコーティングによって提供される。コーティングは、スクリム、不織布コア層、又はその両方の上に配置することができる。コーティングは、溶液キャスト又はホットメルトコーティングなどの任意の既知の方法を使用して適用することができる。ブラシ技法、バー技法、ロール技法、ワイピング技法、カーテン技法、ロートグラビア技法、スプレー技法、又はディップコーティング技術を含む有用な溶液キャスト法。
【００８１】
断熱材を縁部シールするのに有効なコーティングとしては、アクリル系ポリマーラテックス又はポリウレタン系ラテックスから作製されるコーティングが挙げられる。例示的なポリマーバインダーとしては、Ｄｏｗ  ＰＯＬＹＣＯ  ３１０３（アクリル／ビニルアセテートコポリマー）、Ｄｏｗ  ＲＨＯＰＬＥＸ  ＨＡ−８、及びＤＳＭ  ＮＥＷＲＥＺ  Ｒ−９６６（ポリウレタン系ラテックス）が挙げられる。他の有用なバインダー材料としては、フッ素化熱可塑性樹脂が挙げられ、これは、任意選択で、商品名ＴＨＶで３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）によって提供されるものなど、水性エマルジョンの形態である。
【００８２】
ラテックスは、水溶液からスクリム及び／又は不織布コア層上にキャストすることができる。ラテックスバインダーは、水溶液の固形分含有量に対して任意の好適な量で存在することができる。ラテックスバインダーは、コーティングの全固形分重量に基づいて、１重量％〜７０重量％、３重量％〜５０重量％、５重量％〜２０重量％の量で存在することができ、あるいは、いくつかの実施形態では、１重量％、２重量％、３重量％、４重量％、５重量％、７重量％、１０重量％、１２重量％、１５重量％、１７重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、５０重量％、５５重量％、６０重量％、６５重量％、又は７０重量％よりも低い、それと等しい、又はそれよりも高い量で存在することができる。
【００８３】
バインダーは、スクリムと不織布コア層との間の接着をもたらすこともできる。これは、スクリムを不織布コア層と接触させる前に、スクリムの内面上にバインダーをコーティングすることによって達成することができる。任意選択で、バインダーは、溶液からこれらの内面上にスプレーコーティングしてもよい。
【００８４】
コーティングは、スクリム、及び任意選択で不織布コア層が、熱及び／又は圧力を受けたときに、概ね均一で、空隙のない縁部シールを形成するのに十分な厚さである必要がある。所与の適用のための最小コーティング重量は、他の要因の中でも、スクリム及び不織布コア層の多孔性及び厚さに依存することになる。例示的な実施形態では、コーティングは、２ｇｓｍ〜１００ｇｓｍ、５ｇｓｍ〜５０ｇｓｍ、１０ｇｓｍ〜２０ｇｓｍの基本重量を有し、あるいはいくつかの実施形態では、２ｇｓｍ、３ｇｓｍ、４ｇｓｍ、５ｇｓｍ、７ｇｓｍ、１０ｇｓｍ、１２ｇｓｍ、１５ｇｓｍ、１７ｇｓｍ、２０ｇｓｍ、２５ｇｓｍ、３０ｇｓｍ、３５ｇｓｍ、４０ｇｓｍ、４５ｇｓｍ、５０ｇｓｍ、５５ｇｓｍ、６０ｇｓｍ、６５ｇｓｍ、７０ｇｓｍ、７５ｇｓｍ、８０ｇｓｍ、８５ｇｓｍ、９０ｇｓｍ、９５ｇｓｍ、又は１００ｇｓｍよりも小さい、それに等しい、又はそれよりも大きい以下の基本重量を有する。
【００８５】
コーティングは、バインダーに加えて他の成分を含有することが好都合になることもある。例えば、バインダーが耐炎性でない場合には、コーティングは、難燃性添加剤を更に含むことができる。
【００８６】
燃焼性ＵＬ９４−Ｖ０規格への準拠を測定するために使用されたこれらの物品に対して行われた火炎試験により、断熱材の薄い部分が最も燃焼し易いことが明らかになった。更に、断熱材の縁部シールにより、厚さが低減した領域が生じる。その結果、縁部シールされた領域に適用されたコーティングへの難燃剤の添加が、全体的な耐火性を強化するのに特に顕著な効果を有することが分かった。特定の実施形態では、この改質により、断熱材が燃焼性ＵＬ９４−Ｖ０規格に合格することが可能になる。驚くべきことに、いくつかの実施形態では、不織布コア層及びスクリムが個別には燃焼性ＵＬ９４−Ｖ０規格に合格できない場合でも、多層断熱材は全体として、燃焼性ＵＬ９４−Ｖ０規格に合格することができることが分かった。
【００８７】
有用な難燃性添加剤としては、ポリリン酸アンモニウムなどのリン酸塩系添加剤が挙げられる。ポリリン酸アンモニウムは、ポリリン酸及びアンモニアからなる無機塩であり、直鎖又は分枝鎖ポリマーのいずれかであり得る。その化学式は［ＮＨ４ＰＯ３］ｎ（ＯＨ）２であり、ここで、各モノマーは、３つの酸素を有するリン原子のオルトリン酸ラジカルからなり、１つの負電荷がアンモニウムカチオンによって中和され、２つの結合が自由に重合することを示す。分枝状の場合、一部のモノマーは、アンモニウムアニオンが欠けており、代わりに他のモノマーに結合する。ポリリン酸アンモニウム以外の有機リン酸塩を使用することもできる。
【００８８】
コーティングの耐火性を向上させることができる他の添加剤としては、発泡剤、又は熱曝露の結果として膨潤する物質が挙げられる。提供される断熱材において、発泡性添加剤は、（１）例えばポリリン酸アンモニウムによって提供されるリン含有部分、（２）スクロース、カテコール、ペンタエリスリトール（「ＰＥＲ」）、及び没食子酸などの火災の場合にチャーを増加させるヒドロキシル含有部分、及び（３）メラミン又はアンモニウムなどの膨張剤として作用することができる窒素含有部分のうち１つ以上を含むことができる。好ましい実施形態では、構成要素（１）〜（３）が全て組み合わせて使用される。発泡剤は、膨張黒鉛などの黒鉛充填剤を含むこともできる。膨張黒鉛は、加熱されたときに膨張する黒鉛からなる合成インターカレーション化合物である。
【００８９】
難燃性添加剤は、一般的な溶媒中でバインダーと共に溶解又は分散させることができ、両方の成分の溶液がスクリム及び／又は不織布コア層上にキャストされる。ポリリン酸アンモニウムは、ポリマーラテックスも含有する水溶液からキャストされることができると便利である。
【００９０】
難燃性添加剤は、コーティングの全固形分重量に基づいて、５重量％〜９５重量％、１０重量％〜９０重量％、２０重量％〜６０重量％の量で存在することができ、あるいは、いくつかの実施形態では、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、５０重量％、５５重量％、６０重量％、６５重量％、７０重量％、７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、又は９５重量％よりも低い、それと等しい、又はそれよりも高い量で存在することができる。
【００９１】
水溶液自体は、選択されたコーティング方法について適切な粘度をもたらすための任意の好適な濃度を有することができ、スクリム及び／又は不織布コア層の繊維上に均一なコーティングを提供することができる。スプレーコーティングの場合、１重量％〜５０重量％、２．５重量％〜２５重量％、５重量％〜１５重量％の固形分含有量を使用し、あるいは、いくつかの実施形態では、１重量％、１．５重量％、２重量％、２．５重量％、３重量％、３．５重量％、４重量％、４．５重量％、５重量％、６重量％、７重量％、８重量％、９重量％、１０重量％、１２重量％、１５重量％、１７重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、又は５０重量％よりも低い、それと等しい、又はそれよりも高い固形分含有量を使用するのが典型的である。
【００９２】
スクリム
図１〜図３で参照されるスクリムは特に限定されておらず、織布又は不織布のいずれかである任意の種類のオープンメッシュ構造を含むことができる。
【００９３】
織布スクリムは、任意の種類の織り方でよく、不織布スクリムは、メルトブロー技法、スパンレース技法、及びスパンボンド技術を含む任意の周知の技法を使用して製造される。
【００９４】
不織布スクリムとしては、多種多様な繊維のいずれかで作製されるものが挙げられ、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維とポリプロピレン繊維との混合物、ナイロン繊維（上述のナイロンなど）、ポリエステル繊維（上述のポリエステルなど）、ポリアクリロニトリル繊維及びアクリロニトリルと塩化ビニルとのコポリマー繊維などのアクリル繊維及びモダクリル繊維、ポリスチレン繊維、ポリビニルアセテート繊維、ポリ塩化ビニル繊維、セルロースアセテート繊維、ガラス繊維、及びビスコース繊維が含まれる。上記合成繊維に加えて、綿又はウールなどの天然繊維を使用してもよい。
【００９５】
提供される断熱材において、スクリムを製造するために使用される好適なポリマー繊維としては、ポリアミド、ポリエステル、及びポリオレフィン（特にポリエチレン及びポリプロピレン）、又はこれらの組み合わせが挙げられる。スクリムはまた、ファイバーグラスを含んでもよい。いくつかの実施形態では、オープンメッシュ布地は、少なくとも１種類のナイロン、高密度ポリエチレン、又はこれらの組み合わせを含む。
【００９６】
様々な実施形態では、それぞれのスクリムは、耐炎性繊維から構成される。ファイバーグラス繊維は前述のポリマーよりも良好な固有の耐火性を有するが、十分な量の難燃性添加剤とブレンドすることにより、可燃性ポリマーにもかなりの耐火性をもたらすことができる。例えば、これらのスクリムは、耐炎性ポリエステル繊維から作製することができる。
【００９７】
難燃性添加剤は、ホストポリマーと混和性又は不混和性のいずれかとすることができる。混和性添加剤としては、フェノール性末端基を含有するリン系難燃剤などのポリマー溶融添加剤が挙げられる。ポリホスホネート（ポリホスホネートのホモポリマー及びコポリマーを含む）をポリエステルと混和するようにブレンドして、耐炎性繊維を形成することもできる。有用な添加剤は、ＦＲＸ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｃｈｅｌｍｓｆｏｒｄ，ＭＡ）から商品名ＮＯＦＩＡで市販されている。一般に、混和性添加剤は、微細な繊維径を有するスクリムを作製するのに好ましい。繊維径が１０ミクロンよりも大きい場合、特定の不混和性塩を含有することで、耐火性を向上させることもできる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、耐炎性繊維は、このような繊維から１００％作製され、２５０ｇｓｍ未満の基本重量及び６ミリメートル未満のウェブ厚さを有する不織布ウェブに形成されたときに、燃焼性ＵＬ９４−Ｖ０規格に合格可能である。
【００９９】
好適なスクリムは繊維状である必要はない。スクリムは、例えば、メッシュ状の構造を形成するために穿孔された連続フィルムを含むことができる。有用なスクリムは、米国特許第６，６１７，００２号（Ｗｏｏｄ）、同第６，９７７，１０９号（Ｗｏｏｄ）、及び同第７，７３１，８７８号（Ｗｏｏｄ）に記載されているような有孔フィルムから作製することができる。
【０１００】
スクリムは、一般に、不織布コア層よりもはるかに薄い。断熱材の重量を最小限に抑えるために、スクリムは、強度及び強靱性についての技術的要件を満たしながら、不織布コア層内にばらけた繊維を封入する目的を果たすために必要なだけ厚く作製することができる。好ましい実施形態では、一方又は両方のスクリムは、１０ｇｓｍ〜１００ｇｓｍ、２０ｇｓｍ〜８０ｇｓｍ、３０ｇｓｍ〜７０ｇｓｍの基本重量を有し、あるいはいくつかの実施形態では、１０ｇｓｍ、１２ｇｓｍ、１５ｇｓｍ、１７ｇｓｍ、２０ｇｓｍ、２５ｇｓｍ、３０ｇｓｍ、３５ｇｓｍ、４０ｇｓｍ、４５ｇｓｍ、５０ｇｓｍ、５５ｇｓｍ、６０ｇｓｍ、６５ｇｓｍ、７０ｇｓｍ、７５ｇｓｍ、８０ｇｓｍ、８５ｇｓｍ、９０ｇｓｍ、９５ｇｓｍ、又は１００ｇｓｍよりも小さい、それに等しい、又はそれよりも大きい基本重量を有する。
【０１０１】
更なる変形例が可能である。例えば、不織布コア層及び／又はスクリム内の繊維は、バインダーではない他の組成物でコーティングすることができる。繊維上のコーティングは、例えば、シリコーン、アクリレート、及びフルオロポリマーから選択することができ、それにより、不織布コア層は０．５未満の放射率を有する。ここで、「放射率」は、同じ温度及び波長で、かつ、同じ観察条件下において、材料の表面から放射されるエネルギーと黒体（完全放射体）から放射されるエネルギーの比率として定義される。放射率の低減は、熱放射による材料が熱を損失する程度を低下させるのに役立つ。
【０１０２】
不織布コア層の構成繊維をコーティングすることにより、著しい機能的及び／又は審美的な利点を付与することができる。例えば、繊維のコーティングは、繊維を強化する効果を有し、したがって、ウェブの全体的な強度を増大させる。フルオロポリマー及びシリコーンなどの特定のコーティング材料は、繊維の表面に浮遊物質が付着していることに起因する着色又は汚染に対する耐性を向上させることができる。いくつかの用途では、繊維を不透明なコーティングで被覆することが望ましいこともあり、また、不透明なコーティングは、酸化ポリアクリロニトリル繊維又は他の炭化繊維により一般に黒色又は灰色となる不織布コア層の色を変更するために使用することもできる。
【０１０３】
図１〜図３の不織布コア層は、所与の用途のために割り当てられた空間に基づいて、任意の好適な厚さを有することができる。電気自動車コンパートメント内で使用される断熱材として、不織布コア層は、１ミリメートル〜５０ミリメートル、２ミリメートル〜２５ミリメートル、３ミリメートル〜２０ミリメートルの厚さを有することができ、あるいは、いくつかの実施形態では、１ミリメートル、２ミリメートル、３ミリメートル、４ミリメートル、５ミリメートル、６ミリメートル、７ミリメートル、８ミリメートル、９ミリメートル、１０ミリメートル、１２ミリメートル、１５ミリメートル、１７ミリメートル、２０ミリメートル、２２ミリメートル、２５ミリメートル、２７ミリメートル、３０ミリメートル、３５ミリメートル、４０ミリメートル、４５ミリメートル、又は５０ミリメートルよりも小さい、それに等しい、又はそれよりも大きい厚さを有することができる。
【０１０４】
製造方法
提供される断熱材は、バッチ法及び連続法を含む様々な方法で作製することができる。
【０１０５】
図４は、例示的な連続製造法を示すワークフロー５０の図である。ワークフローは、ブロック矢印５２で表される材料入力で開始し、この材料入力は、ブロック５４で表されるカーディングプロセスに供給される。
【０１０６】
材料入力としては、ＯＰＡＮ繊維など、不織布コア層の非溶融性ポリマー繊維が挙げられる。非溶融性繊維は、高温ポリエステル繊維などの任意選択の強化繊維及び／又はバインダー繊維とブレンドすることができる。例示的なプロセスでは、ＯＰＡＮ繊維は、高温ポリエチレンテレフタレート短繊維とブレンドされ、カーディングされて、約８ｍｍの厚さを有する不織布コア層を形成する。
【０１０７】
再び図４を参照すると、次に、ブロック５６において、ウェブの頂部主表面及び底部主表面が、バインダー溶液でスプレーコーティングされる。ポリマーバインダー、及び、任意選択で、コーティングの耐火性を向上させるための可溶性の難燃性添加剤が溶液中に分散している。環境、健康、及び安全要因に基づき、水性バインダー溶液を使用し、揮発性有機溶媒の必要性を回避することが好都合であり得る。代替的実施形態では、スプレーコーティングは、ウェブの頂部主表面にのみ、又はウェブの底部主表面にのみ適用される。
【０１０８】
ブロック５６のスプレーコーティングステップは、スプレー技法、スプレー液滴のサイズ、及び層の厚さに応じて、バインダー溶液が不織布コア層内に深く浸透する結果となり得る。いくつかの実施形態では、浸透の深さは、不織布コア層の厚さに対して、１００％である、あるいは、９５％、９０％、８５％、８０％、７５％、７０％、６５％、６０％、５５％、又は５０％よりも大きい、それと等しい、又はそれよりも小さい。
【０１０９】
次いで、コーティングされたウェブは、スクリム５８、５８間にガイドされることができ、３つの層全てがニップロール６０、６０間に搬送される。層が合わさると、バインダー溶液は、スクリムの一方又は両方にわずかに浸透することができ、よって、コーティングが乾燥すると、ある程度の接着性をもたらす。バインダー溶液は、どちらのスクリムにも完全には浸透しないことが好都合であり得るが、これは、完全な浸透により、縁部シール時に断熱材の外面が工具に固着する可能性があるためである。
【０１１０】
ブロック６２では、スクリム及びコーティングされた不織布コア層が、交絡プロセスを受ける。交絡プロセスは、例えば、ニードルタックプロセス又は水流交絡プロセスであり得る。このプロセスステップの出力は、スクリム及びコア層の繊維が不織布コア層の主表面に垂直な方向に沿って互いに実質的に交絡した多層構造である。
【０１１１】
最後に、ブロック６４において、コーティングされ交絡されたウェブをオーブン内で加熱して、コーティングされた繊維を乾燥させる。好ましくは、このステップでは、ブロック５６における繊維コーティングプロセスからウェブ内に導入された実質的に全ての残留溶媒を除去する。このワークフローの最終製品は、ロール形態で保管することができ、コンバータ又はエンドユーザによって縁部シール可能である、縁部が開放された断熱材である。
【０１１２】
任意選択で、ブロック６２の交絡ステップは、ワークフロー５０の別の段階で行うことができる。例えば、このステップは、ニードルタックで使用される有刺ニードルをバインダー溶液が汚染しないように、ブロック５６のスプレーコーティングステップの直前に行うことができる。この修正ワークフローの欠点は、３層全てではなく、コア層のみが交絡されることである。別の可能性として、ブロック６２の交絡ステップがブロック６４の乾燥ステップの後で生じるように、ブロック６２の交絡ステップを後に移動させることができる。交絡の前にウェブを乾燥させることにより、ニードルの汚染の問題も軽減することができる。
【０１１３】
縁部シールは、多数の有用な方法を使用して達成することができる。１つの方法としては、縁部が開放された断熱材を１つ以上の加熱された表面を有する工具と接触するように配置することによって、熱及び圧力を同時に直接適用することが含まれる。いくつかの実施形態では、それらの表面は金属工具表面である。
【０１１４】
加熱された工具を使用する代わりに、縁部が開放された断熱材を加熱されていない工具表面同士の間で押圧して断熱材を縁部シールする直前に、縁部が開放された断熱材の一方又は両方の主表面を加熱することが可能である。このような熱は、加熱された空気によって（例えば、対流加熱によって）、又は光への曝露（例えば、放射加熱）によって付与することができる。いくつかの実施形態では、スクリム面同士は、超音波加熱を用いて一緒に接合される。
【０１１５】
縁部シール後、封止された断熱材が工具表面からきれいに除去可能であることが一般的に望ましい。きれいな除去とは、バインダーを慎重に選択することによって容易にすることができる。固着の問題を回避するために、バインダーの軟化温度（例えば、Ｔｇ）は、スクリムの軟化点よりもはるかに低いことが好ましい。スクリムがポリエステルなどの半結晶性ポリマーから作製される場合、この軟化温度は、その溶融温度に対応し得る。スクリムの溶融温度よりもはるかに低い縁部シール温度を使用することは、繊維ポリマー内の溶融及び再結晶化に起因し得るスクリム内の脆性の誘発を回避するのにも役立つ。
【０１１６】
剥離の質を更に改善するために、スクリムの外面をシリコーンで処理してもよい。
【０１１７】
限定的であることを意図するものではないが、更なる例示的な実施形態を以下に列挙する。
【０１１８】
１．  非溶融性の耐炎性ポリマー繊維を含む不織布コア層と、
不織布コア層の両主表面上に配置された１つ以上のスクリムと、を備える多層断熱材であって、１つ以上のスクリム内に不織布コア層を実質的に封入するために、１つ以上のスクリムの周縁部が、縁部シールされている、又は縁部シールが可能であるのいずれかである、多層断熱材。
【０１１９】
２．  非溶融性のポリマー繊維は、炭素繊維、炭素繊維前駆体、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載の多層断熱材。
【０１２０】
３．  炭素繊維、炭素繊維前駆体、又はこれらの組み合わせは、酸化ポリアクリロニトリル、脱水されたセルロース前駆体、又はピッチ系前駆体を含む、実施形態２に記載の多層断熱材。
【０１２１】
４．  スクリム及び／又は不織布コア層上に配置されたバインダーを更に含み、周縁部は、バインダーの少なくとも一部を溶融することによって縁部シールされている、又は縁部シール可能であるのいずれかである、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１２２】
５．  １つ以上のスクリムは、一対のスクリムである、実施形態４に記載の多層断熱材。
【０１２３】
６．  バインダーは、不織布コア層内に分散された二次繊維によって提供される、実施形態４又は５に記載の多層断熱材。
【０１２４】
７．  バインダーは、１つ以上のスクリム及び／又は不織布コア層上に配置されたコーティングによって提供される、実施形態４又は５に記載の多層断熱材。
【０１２５】
８．  コーティングは、ポリマーラテックスを含む、実施形態７に記載の多層断熱材。
【０１２６】
９．  バインダーは、コーティングの全固形分重量に基づいて、１０重量％〜９０重量％の量で存在する、実施形態７又は８に記載の多層断熱材。
【０１２７】
１０．  バインダーは、コーティングの全固形分重量に基づいて、２５重量％〜７５重量％の量で存在する、実施形態９に記載の多層断熱材。
【０１２８】
１１．  バインダーは、コーティングの全固形分重量に基づいて、３０重量％〜６０重量％の量で存在する、実施形態１０に記載の多層断熱材。
【０１２９】
１２．  コーティングは、難燃性添加剤を更に含む、実施形態７〜１１のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１３０】
１３．  難燃性添加剤は、ポリリン酸アンモニウムを含む、実施形態１２に記載の多層断熱材。
【０１３１】
１４．  難燃性添加剤は、コーティングの全固形分重量に基づいて、１０重量％〜９０重量％の量で存在する、実施形態１２又は１３に記載の多層断熱材。
【０１３２】
１５．  難燃性添加剤は、コーティングの全固形分重量に基づいて、２５重量％〜７５重量％の量で存在する、実施形態１４に記載の多層断熱材。
【０１３３】
１６．  難燃性添加剤は、コーティングの全固形分重量に基づいて、４０重量％〜６０重量％の量で存在する、実施形態１５に記載の多層断熱材。
【０１３４】
１７．  非溶融性ポリマー繊維は、不織布コア層の総重量に基づいて、３０重量％〜１００重量％の量で存在する、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１３５】
１８．  非溶融性ポリマー繊維は、不織布コア層の総重量に基づいて、５０重量％〜９０重量％の量で存在する、実施形態１７に記載の多層断熱材。
【０１３６】
１９．  非溶融性ポリマー繊維は、不織布コア層の総重量に基づいて、６０重量％〜８０重量％の量で存在する、実施形態１８に記載の多層断熱材。
【０１３７】
２０．  非溶融性ポリマー繊維は、１マイクロメートル〜１００マイクロメートルの平均繊維径を有する、実施形態１〜１９のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１３８】
２１．  非溶融性ポリマー繊維は、５マイクロメートル〜５０マイクロメートルの平均繊維径を有する、実施形態２０に記載の多層断熱材。
【０１３９】
２２．  非溶融性ポリマー繊維は、１０マイクロメートル〜３０マイクロメートルの平均繊維径を有する、実施形態２１に記載の多層断熱材。
【０１４０】
２３．  不織布コア層は、５ｋｇ／ｍ３〜２００ｋｇ／ｍ３の平均嵩密度を有する、実施形態１〜２２のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１４１】
２４．  不織布コア層は、１０ｋｇ／ｍ３〜１００ｋｇ／ｍ３の平均嵩密度を有する、実施形態２３に記載の多層断熱材。
【０１４２】
２５．  不織布コア層は、２０ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の平均嵩密度を有する、実施形態２４に記載の多層断熱材。
【０１４３】
２６．  不織布コア層は、強化繊維を更に含み、強化繊維の各々は、１００℃〜３００℃の溶融温度を有するポリマーからなる外面を有する、実施形態１〜２５のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１４４】
２７．  強化繊維は、ポリエステル繊維を含む、実施形態２６に記載の多層断熱材。
【０１４５】
２８．  強化繊維は、不織布コア層の総重量に基づいて、５重量％〜５０重量％の量で存在する、実施形態２６又は２７のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１４６】
２９．  強化繊維は、不織布コア層の総重量に基づいて、１０重量％〜４０重量％の量で存在する、実施形態２８に記載の多層断熱材。
【０１４７】
３０．  強化繊維は、不織布コア層の総重量に基づいて、１５重量％〜３０重量％の量で存在する、実施形態２９に記載の多層断熱材。
【０１４８】
３１．  強化繊維は、１０マイクロメートル〜１０００マイクロメートルの平均繊維径を有する、実施形態２６〜３０のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１４９】
３２．  強化繊維は、１５マイクロメートル〜３００マイクロメートルの平均繊維径を有する、実施形態３１に記載の多層断熱材。
【０１５０】
３３．  強化繊維は、２０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの平均繊維径を有する、実施形態３２に記載の多層断熱材。
【０１５１】
３４．  不織布コア層は、不織布コア層の主表面に垂直な方向に沿って互いに実質的に交絡した繊維を含有している、実施形態１〜３３のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１５２】
３５．  実質的に交絡した繊維は、ニードルタックされている、実施形態３４に記載の多層断熱材。
【０１５３】
３６．  各スクリムは、耐炎性ポリエステル繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１５４】
３７．  各スクリムは、１０ｇｓｍ〜１００ｇｓｍの基本重量を有する、実施形態１〜３６のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１５５】
３８．  各スクリムは、２０ｇｓｍ〜８０ｇｓｍの基本重量を有する、実施形態３７に記載の多層断熱材。
【０１５６】
３９．  各スクリムは、３０ｇｓｍ〜７０ｇｓｍの基本重量を有する、実施形態３８に記載の多層断熱材。
【０１５７】
４０．  バインダーは、１つ以上のスクリム及び／又は不織布コア層上に配置されたコーティングによって提供され、更にコーティングは、５ｇｓｍ〜１００ｇｓｍの基本重量を有する、実施形態４〜３９のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１５８】
４１．  コーティングは、１０ｇｓｍ〜５０ｇｓｍの基本重量を有する、実施形態４０に記載の多層断熱材。
【０１５９】
４２．  コーティングは、２０ｇｓｍ〜４０ｇｓｍの基本重量を有する、実施形態４１に記載の多層断熱材。
【０１６０】
４３．  周縁部が冷間溶接されている、実施形態１に記載の多層断熱材。
【０１６１】
４４．  周縁部が接着剤で縁部シールされている、実施形態１に記載の多層断熱材。
【０１６２】
４５．  周縁部は、不織布コア層及び１つ以上のスクリムの両方を含む、実施形態１〜４４のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１６３】
４６．  周縁部はスクリムを含むが不織布コア層を含まないように、１つ以上のスクリムは、不織布コア層を越えて延びている、実施形態１〜４４のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１６４】
４７．  １つ以上のスクリムの外面は、シリコーンを含む、実施形態１〜４６のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１６５】
４８．  多層断熱材は、燃焼性ＵＬ９４−Ｖ０規格に合格している、実施形態１〜４７のいずれか１つに記載の多層断熱材。
【０１６６】
４９．  不織布コア層及び１つ以上のスクリムの両方は、個別には燃焼性ＵＬ９４−Ｖ０規格に合格していない、実施形態１〜４８に記載の多層断熱材。
【０１６７】
５０．  実施形態１〜４９のいずれか１つに記載の多層断熱材を含む電気自動車用電池アセンブリ。
【０１６８】
５１．  非溶融性の耐炎性ポリマー繊維を含む不織布コア層を含有した多層断熱材の製造方法であって、不織布コア層の各主表面に沿ってスクリムを提供することと、
スクリムの周縁部を縁部シールして、スクリム内に不織布コア層を実質的に封入することと、を含む方法。
【０１６９】
５２．  各スクリムは、耐炎性である、実施形態５１に記載の方法。
【０１７０】
５３．  各スクリムは、耐炎性ポリエステル繊維を含む、実施形態５２に記載の方法。
【０１７１】
５４．  周縁部を縁部シールすることは、スクリム及び／又は不織布コア層上にバインダーを提供することと、熱を加えて周縁部に沿ってバインダーを溶融させることと、を含む、実施形態５１〜５３のいずれか１つに記載の方法。
【０１７２】
５５．  スクリム及び／又は不織布コア層上にバインダーを配置することは、バインダーをスプレーコーティングすることを含む、実施形態５４に記載の方法。
【０１７３】
５６．  スクリムと不織布コア層との間の接着性を向上させるために、バインダーがスクリムの内面上に噴霧される、実施形態５５に記載の方法。
【０１７４】
５７．  バインダーは、アクリル系ポリマーラテックスを含む、実施形態５４〜５６のいずれか１つに記載の方法。
【０１７５】
５８．  バインダーは、難燃性添加剤を含む、実施形態５４〜５７のいずれか１つに記載の方法。
【０１７６】
５９．  難燃性添加剤は、ポリリン酸アンモニウムを含む、実施形態５８に記載の方法。
【０１７７】
６０．  バインダーは、水溶液からスクリム及び／又は不織布コア層上にスプレーコーティングされる、実施形態５５〜５９のいずれか１つに記載の方法。
【０１７８】
６１．  水溶液は、２重量％〜５０重量％の固形分含有量を有する、実施形態６０に記載の方法。
【０１７９】
６２．  水溶液は、３重量％〜３０重量％の固形分含有量を有する、実施形態６１に記載の方法。
【０１８０】
６３．  水溶液は、５重量％〜２０重量％の固形分含有量を有する、実施形態６２に記載の方法。
【０１８１】
６４．  周縁部を縁部シールすることは、一対の工具表面の間で周縁部を押圧することを含む、実施形態５１〜６３のいずれか１つに記載の方法。
【０１８２】
６５．  少なくとも一方の工具表面は、加熱された表面である、実施形態６４に記載の方法。
【０１８３】
６６．  周縁部を押圧する前に、超音波加熱によって周縁部に熱が付与される、実施形態６４に記載の方法。
【０１８４】
６７．  周縁部を押圧する前に、対流加熱によって周縁部に熱が付与される、実施形態６４に記載の方法。
【０１８５】
６８．  周縁部を押圧する前に、放射加熱によって周縁部に熱が付与される、実施形態６４に記載の方法。
【０１８６】
６９．  工具表面から周縁部をきれいに除去することを更に含む、実施形態６４〜６８のいずれか１つに記載の方法。
【０１８７】
７０．  周縁部を縁部シールすることにより、周縁部が実質的に固化される、実施形態５１〜６９のいずれか１つに記載の方法。
【０１８８】
７１．  周縁部は、不織布コア層及びスクリムの両方を含む、実施形態５１〜７０のいずれか１つに記載の方法。
【０１８９】
７２．  各スクリムが不織布コア層を越えて延びており、それによって、周縁部は、スクリムを含むが不織布コア層を含まない、実施形態５１〜７０のいずれか１つに記載の方法。
【０１９０】
７３．  不織布コア層をニードルタックすることを更に含む、実施形態５１〜７２のいずれか１つに記載の方法。
【０１９１】
７４．  スクリムの外面をシリコーンで表面処理することを更に含む、実施形態５１〜７３のいずれか１つに記載の方法。
【０１９２】
本開示の目的及び利点は以下の非限定的な実施例によって更に例証されるが、これらの実施例に引用される具体的な材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を過度に制限しないものと解釈されるべきである。
【実施例】
【０１９３】
特に記載のない限り、実施例及び本明細書の他の箇所における全ての部、百分率、比などは、重量によるものである。
【表１】
2021524404.tif 000004
【０１９４】
試験方法：
表面基本重量測定：不織布ウェブの一部分を３０．５ｃｍ×３０．５ｃｍ（１２インチ×１２インチ）に切断して、重量を測定した。その一部分の重量（グラム単位）を表面積（０．０９２９ｍ２）で除して表面基本重量を求め、ｇ／ｍ２（「ｇｓｍ」）単位で報告した。
【０１９５】
不織布ウェブの厚さ測定：嵩高の不織布の厚さについての試験方法に従って、ＡＳＴＭ  Ｄ５７３６−９５の方法を行った。プレート圧力を０．００２ｐｓｉ（１３．７９０パスカル）に較正した。
【０１９６】
火炎試験：ＦＡＲ  ２５−８５３ａ及びＦＡＲ  ２５−８５３ｂの縦型バーナー。ＵＬ９４−Ｖ０規格を参照し、火炎の高さが２０ｍｍで、試料の下縁部が火炎の中に１０ｍｍ入った状態で、２回、それぞれ１０秒間燃焼した。１２５ｍｍ（５インチ）未満の火炎伝播高さは、合格と見なした。
【０１９７】
調製例１
５０ｍｍの切断長さの８０％（重量％）のＯＰＡＮ  ２、及び２０％（重量％）のＴＲＥＶＩＲＡ  ２７６短繊維を、これらの繊維をＳａｎｔｅｘ  ＡＧ製のＷａｖｅ−Ｍａｋｅｒシステムに通過させてカーディングし、１５０ｇｓｍのコアウェブを形成した。コアウェブの厚さを６ｍｍに維持しながら、試料を１５０℃でオーブン活性化して高温ポリエステル繊維を溶融し、ＯＰＡＮ繊維を結合させた。この試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０１９８】
調製例２
５０ｍｍの切断長さの８０％（重量％）のＯＰＡＮ  ２、及び２０％（重量％）のＴＲＥＶＩＲＡ  ２７６短繊維を、これらの繊維をＳａｎｔｅｘ  ＡＧ製のＷａｖｅ−Ｍａｋｅｒシステムに通過させてカーディングし、１５０ｇｓｍのコアウェブを形成した。このコアウェブを、７５ニードル／列の２３列のニードルボードアレイを有するＤｉｌｏ  Ｎｅｅｄｌｅ  Ｌｏｏｍ，Ｍｏｄｅｌ  ＤＩ−Ｌｏｏｍ  ＯＤ−１  ６（Ｅｂｅｒｂａｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）に搬送した。これらの列は、パターンをランダム化するためにわずかにオフセットされている。ニードルは、Ｆｏｓｔｅｒ  ２０  ３−２２−１．５Ｂのニードルであった。アレイは、機械方向において深さ約１７．８センチ（７インチ）、かつ、公称幅６１ｃｍ（２４インチ）であり、ニードルの間隔は、約７．６ｍｍ（０．３０インチ）であった。ニードルボードを９１ストローク／分で動作させてウェブを交絡させ、約５．１ｍｍ（０．２０インチ）の厚さまで圧縮した。この試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０１９９】
調製例３
５０ｍｍの切断長さの８０％（重量で）のＯＰＡＮ  １、及び２０％（重量で）のＴＲＥＶＩＲＡ  ２７０短繊維を、これらの繊維をＳａｎｔｅｘ  ＡＧ製のＷａｖｅ−Ｍａｋｅｒシステムに通過させてカーディングし、１００ｇｓｍ、８ｍｍのコアウェブを形成した。コアウェブの厚さを８ｍｍに維持しながら、試料をＤｅｓｐａｔｃｈ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）製のＤｅｓｐｔａｃｈ乾燥オーブンを用いて２５０℃でオーブン活性化して、高温ポリエステル繊維を溶融し、ＯＰＡＮ繊維を結合させた。この試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２００】
調製例４
５０ｍｍの切断長さの８０％（重量で）のＯＰＡＮ  １、及び２０％（重量で）のＴＲＥＶＩＲＡ  ２７０短繊維を、これらの繊維をＳａｎｔｅｘ  ＡＧ製のＷａｖｅ−Ｍａｋｅｒシステムに通過させてカーディングし、１００ｇｓｍ、８ｍｍのウェブを形成した。次いで、ウェブを、Ｄｉｌｏ  Ｎｅｅｄｌｅ  Ｌｏｏｍ、Ｍｏｄｅｌ  ＤＩ−ＬＯＯＭ  ＯＤ−１  ６によってニードルタックした。この試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【表２】
2021524404.tif 000005
【０２０１】
実施例１及び２：
ＦＲ  ＰＥＴ  Ｓｃｒｉｍを、調製例１から製作したコアウェブの両側に配置した。コアウェブを、手作業でのニードルタックによりキルティングにした。これらの試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２０２】
実施例３及び４：
ＦＲ  ＰＥＴ  Ｓｃｒｉｍを、調製例３及び４から製作したコアウェブ試料の両側に配置した。コアウェブを、手作業でのニードルタックによりキルティングにした。これらの試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２０３】
実施例５及び６：
接着剤を有するＦＲ  ＰＥＴ  Ｓｃｒｉｍを、調製例３及び４から製作したコアウェブ試料の両側に配置した。コアウェブを、手作業でのニードルタックによりキルティングにした。これらの試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２０４】
実施例７及び８：
実施例１及び２で製作した試料を使用して、２つの１０．２ｃｍ×１７．８ｃｍ（４インチ×７インチ）のアルミニウムプレートの間にウェブを配置することによって、ＰＨＩ  Ｍｏｄｅｌ  ０２３８−Ｈホットプレスを用いて縁部を封止した。ウェブの縁部を１５０℃（３０２°Ｆ）かつ２．７ＭＰａで２．５分間ホットプレスして、０．６ｍｍの厚さにした。これらの試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２０５】
実施例９及び１０：
調製例３及び４からのコアウェブを、ＭＳ（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ  Ｓｕｐｐｌｉｅｓ  Ｃｏ．）（Ｓｐｒｉｎｇｆｉｅｌｄ，ＮＨ）製Ａｔｏｍ  ＳＥ２３１プレス及びナイフカッターを使用して、２７．９ｃｍ×２７．９  ｃｍ（１１インチ×１１インチ）の正方形にダイカットした。接着剤を有する２つのＦＲ  ＰＥＴ  Ｓｃｒｉｍを、３０．５ｃｍ×３０．５ｃｍ（１２インチ×１２インチの正方形）にダイカットした。次いで、ＦＲ  ＰＥＴ  Ｓｃｒｉｍを、このスクリムの１．３ｃｍ（０．５インチ）が４辺全ての上でコアウェブに重なり、接着剤層がコアに面した状態で、コアウェブの上下に積層した。次いで、この試料の縁部を、ＰＨＩ  Ｍｏｄｅｌ  ０２３８−Ｈホットプレスでホットプレスし、変更されたスクリムサイズ（２７．９  ｃｍ×２７．９ｃｍ（１１インチ×１１インチ））に一致するアルミニウムプレート同士の間にこの試料を配置することによって封止した。ウェブの縁部を１４０℃（２８０°Ｆ）かつ２．７ＭＰａで２．５分間ホットプレスして、０．２ｍｍの厚さにした。これらの試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２０６】
実施例１１及び１２：
実施例３及び４で製作した試料の縁部を、固形分が１０％のＴＨＶ配合物に浸漬した。この配合物は、固形分が５０％のＴＨＶ３４０ｚ１部を水４部と混合して１０％の固形分を作ることによって作製した。次いで、この試料を、１５０℃のＤｅｓｐａｔｃｈ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）製Ｄｅｓｐａｔｃｈ乾燥オーブン内に３分間配置して、乾燥させた。これらの試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２０７】
実施例１３：
ＥＣＯＳＳ  Ｉｎｃ（Ｔａｍｐａ，ＦＬ）から（Ａｍａｚｏｎ．ｃｏｍを通じて）入手した粉末スプレーガンを使用して、固形分が５％のＴＨＶ  ３４０Ｚのコーティングを調製例３で製作したコアウェブの頂部及び底部に噴霧した。この配合物は、固形分が５０％のＴＨＶ３４０Ｚ１部を水９部と混合して５％の固形分を作ることによって作製した。この試料を、１５０℃のＤｅｓｐａｔｃｈ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）製Ｄｅｓｐａｔｃｈ乾燥オーブン内に５分間配置して、乾燥させた。この試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２０８】
実施例１４：
ＥＣＯＳＳ  Ｉｎｃ（Ｔａｍｐａ，ＦＬ）から（Ａｍａｚｏｎ．ｃｏｍを通じて）入手した粉末スプレーガンを使用して、固形分が５％のＢ−１５Ｊのコーティングを調製例３で製作したコアウェブの頂部及び底部に噴霧した。この配合物は、固形分が５０％のＢ−１５Ｊ１部を水９部と混合して５％の固形分を作ることによって作製した。この試料を、１５０℃のＤｅｓｐａｔｃｈ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）製Ｄｅｓｐａｔｃｈ乾燥オーブン内に３分間配置して、乾燥させた。この試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２０９】
実施例１５：
調製例３によってコアウェブを製作した。ＦｌａｃｋＴｅｋ  Ｉｎｃ（Ｌａｎｄｒｕｍ，ＳＣ）製のＤＡＣ１５０スピードミキサーを用いて、５％のＢ−１５Ｊを、１０％のＡＰ４２０と混合して、３００ｇｓｍの混合物（５％のＢ１５及び１０％のＡＰ４２０を有する）を製作した。ＥＣＯＳＳ  Ｉｎｃ（Ｔａｍｐａ）から（Ａｍａｚｏｎ．ｃｏｍを通じて）入手した粉末スプレーガンを使用して、混合物をコアウェブの頂部及び底部に噴霧して、表面を得た。２つのＦＲ  ＰＥＴ  Ｓｃｒｉｍをコアウェブの頂部層及び底部層上に配置した。この試料を、１５０℃のＤｅｓｐａｔｃｈ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）製Ｄｅｓｐａｔｃｈ乾燥オーブン内に５分間配置して、乾燥させた。次いで、ウェブを進めさせ、Ｄｉｌｏ  Ｎｅｅｄｌｅ  Ｌｏｏｍ、Ｍｏｄｅｌ  ＤＩ−ＬＯＯＭ  ＯＤ−１  ６でニードルタックした。ＰＨＩ  Ｍｏｄｅｌ  ０２３８−Ｈホットプレスを用いて、２つの１０．２ｃｍ×１７．８ｃｍ（４インチ×７インチ）のアルミニウムプレートの間にウェブを配置することによって、縁部を封止した。ウェブの縁部を１７１℃（３４０°Ｆ）かつ２．７ＭＰａで２．５分間ホットプレスして、０．６ｍｍの厚さにした。この試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２１０】
実施例１６：
調製例３によってコアウェブを製作した。ＦｌａｃｋＴｅｋ  Ｉｎｃ（Ｌａｎｄｒｕｍ，ＳＣ）製のＤＡＣ１５０スピードミキサーを用いて、５％のＢ−１５Ｊを、１０％のＡＰ４２０と混合して、３００ｇｓｍの混合物（５％のＢ１５及び１０％のＡＰ４２０を有する）を製作した。ＥＣＯＳＳ  Ｉｎｃ（Ｔａｍｐａ）から（Ａｍａｚｏｎ．ｃｏｍを通じて）入手した粉末スプレーガンを使用して、混合物をコアウェブの頂部及び底部に噴霧して、表面を得た。２つのＷｈｉｔｅ  ＰＥＴ  Ｓｃｒｉｍを、コアウェブの頂部及び底部上のコーティングを覆うようにニップロールすることによって適用した。この試料を、１５０℃のＤｅｓｐａｔｃｈ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）製Ｄｅｓｐａｔｃｈ乾燥オーブン内に５分間配置して、乾燥させた。次いで、ウェブを進めさせ、Ｄｉｌｏ  Ｎｅｅｄｌｅ  Ｌｏｏｍ、Ｍｏｄｅｌ  ＤＩ−ＬＯＯＭ  ＯＤ−１  ６でニードルタックした。ＰＨＩ  Ｍｏｄｅｌ  ０２３８−Ｈホットプレスを用いて、２つの１０．２ｃｍ×１７．８ｃｍ（４インチ×７インチ）のアルミニウムプレートの間にウェブを配置することによって、縁部を封止した。ウェブの縁部を１７１℃（３４０°Ｆ）かつ２．７ＭＰａで２．５分間ホットプレスして、０．４ｍｍの厚さにした。ウェブの縁部を１７１℃（３４０°Ｆ）かつ１０．８ＭＰａで２．５分間ホットプレスして、０．４ｍｍの厚さにした。この試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【０２１１】
実施例１７〜２６及び比較例１〜４
調製例３によってコアウェブを製作した。２つのＷｈｉｔｅ  ＰＥＴ  Ｓｃｒｉｍを各コアウェブの頂部層及び底部層上に配置した。表３に表した配合物を、調製例５によって製作したＦＲ  ＰＥＴ  Ｓｃｒｉｍ上にスプレーコーティングした。ＥＣＯＳＳ  Ｉｎｃ（Ｔａｍｐａ，ＦＬ）から（Ａｍａｚｏｎ．ｃｏｍを通じて）入手した粉末スプレーガンを使用してコーティングを適用した。処方は、ＦｌａｃｋＴｅｋ  Ｉｎｃ（Ｌａｎｄｒｕｍ，ＳＣ）製のＤＡＣ１５０速度ミキサーで混合した。実施例２１、２２、及び２４においてのみ、ＰＨＩ  Ｍｏｄｅｌ  ０２３８−Ｈホットプレスを用いて、２つの１０．２ｃｍ×１７．８ｃｍ（４インチ×７インチ）のアルミニウムプレートの間にウェブを配置することによって、縁部を封止した。ウェブの縁部を１７１℃（３４０°Ｆ）かつ２．７ＭＰａで２．５分間ホットプレスして、０．４ｍｍの厚さにした。別の方法として、Ｗｈｉｔｅ  ＰＥＴ  Ｓｃｒｉｍをコアウェブにクリップした。これらの試料に火炎試験を施し、その結果を表２に表した。
【表３】
2021524404.tif 000006
【０２１２】
上記の特許出願において引用された全ての参考文献、特許文献又は特許出願は、一貫した形でその全文が参照により本明細書に組み込まれる。組み込まれた参照文献の一部と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合、前述の記載における情報が優先するものとする。上の記載は、当業者が請求の範囲の開示を実施することを可能にするために与えられており、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲及びその全ての等価物によって定義される。
【図１】
2021524404.tif 000007
【図２】
2021524404.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月22日(2021.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非溶融性の耐炎性ポリマー繊維を含む不織布コア層と、
前記不織布コア層の両主表面上に配置された１つ以上のスクリムとを備える多層断熱材であって、
前記１つ以上のスクリム内に前記不織布コア層を実質的に封入するために、前記１つ以上のスクリムの周縁部が、縁部シールされている、又は縁部シールが可能であるのいずれかである、多層断熱材。
【請求項２】
前記非溶融性のポリマー繊維は、炭素繊維、炭素繊維前駆体、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の多層断熱材。
【請求項３】
前記スクリム及び／又は前記不織布コア層上に配置されたバインダーを更に含み、
前記周縁部は、前記バインダーの少なくとも一部を溶融することによって縁部シールされている、又は縁部シール可能であるのいずれかである、請求項１又は２に記載の多層断熱材。
【請求項４】
前記バインダーは、前記１つ以上のスクリム及び／又は前記不織布コア層上に配置されたコーティングによって提供される、請求項３に記載の多層断熱材。
【請求項５】
前記コーティングは、ポリマーラテックスを含む、請求項４に記載の多層断熱材。
【請求項６】
前記不織布コア層は、強化繊維を更に含み、前記強化繊維の各々は、１００℃〜３００℃の溶融温度を有するポリマーからなる外面を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多層断熱材。
【請求項７】
各スクリムは、耐炎性ポリエステル繊維を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の多層断熱材。
【請求項８】
前記周縁部は、前記不織布コア層及び前記１つ以上のスクリムの両方を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の多層断熱材。
【請求項９】
前記周縁部が前記スクリムを含むが前記不織布コア層を含まないように、前記１つ以上のスクリムは、前記不織布コア層を越えて延びている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の多層断熱材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の前記多層断熱材を含む、電気自動車用の電池アセンブリ。
【請求項１１】
非溶融性の耐炎性ポリマー繊維を含む不織布コア層を含有した多層断熱材の製造方法であって、
前記不織布コア層の各主表面に沿ってスクリムを提供することと、
前記スクリムの周縁部を縁部シールして、前記スクリム内に前記不織布コア層を実質的に封入することと、
を含む方法。
【国際調査報告】
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