(57)【要約】【課題】軽量かつ耐炎性、耐熱性および難燃性の優れた多層布帛および前記多層布帛を焼成して形成する焼成加工物を提供する。【解決手段】多層布帛１０は、フェノール樹脂から成る基布組成糸１１によって形成され、相互に積層される２つの基布１２，１３と、フェノール樹脂から成り、各基布１２，１３を相互に連結するための連結糸１４とを含む。基布１２と基布１３との間には空間１５が形成される。第１の焼成加工物は、前記多層布帛１０が水蒸気雰囲気中で焼成する炭化処理および賦活処理によって形成される活性炭素布帛である。また第２の焼成加工物は、前記多層布帛１０が窒素ガス雰囲気中で焼成されて形成されるアモルファスカーボン布帛である。【選択図】　　　図１
2004027419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール樹脂から成る基布組成糸によって形成され、相互に積層される複数の基布と、
フェノール樹脂から成り、各基布を相互に連結するための連結糸とを含むことを特徴とする多層布帛。
【請求項２】
請求項１記載の多層布帛が焼成されて形成されることを特徴とする焼成加工物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層布帛および前記多層布帛を焼成して形成される焼成加工物に関する。
【０００２】
本発明において、用語「布帛」は、糸を相互に交錯させて構成される構成物を含み、たとえば織物および編物などを含む。
【０００３】
【従来の技術】
消防士が火災現場で身体を保護するために着用する衣服、いわゆる消防服は、耐熱性を有する布帛を用いて形成されている。耐熱性を有する布帛は、アラミドとも呼ばれる全芳香族ポリアミド繊維などの耐熱性を有する繊維から成る糸を用いて単層に織成された布帛である。このような耐熱性を有する布帛を用いて消防服を形成し、消防服が火災現場で発生する熱によって損傷しにくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
消防服は、消防士の身体を保護するための衣服であるので、消防服自体が耐熱性を有しているだけでは目的を達成し難く、熱が消防士の身体に伝わりにくくするために、厚み方向一方から他方への伝熱性が低いことが好ましい。従来の技術の消防服に用いられる布帛は、単層であるので、伝熱性が高く、したがって消防服を好適に形成することができる伝熱性の低い布帛が望まれている。伝熱性を低くするために、布帛の厚みを大きくすることが容易に考えられるが、単層のまま単に厚みを大きくすると、重量が大きくなるとともに柔軟性も低下し、取扱が極めて困難になる。
【０００５】
したがって本発明の目的は、軽量であり、柔軟性が高く、伝熱性が低い多層布帛を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、フェノール樹脂から成る基布組成糸によって形成され、相互に積層される複数の基布と、
フェノール樹脂から成り、各基布を相互に連結するための連結糸とを含むことを特徴とする多層布帛である。
【０００７】
本発明に従えば、基布は、フェノール樹脂から成る基布組成糸によって形成され、連結糸はフェノール樹脂から成る。フェノール樹脂は、加熱による溶融および収縮がなく、燃焼しても発煙することがほとんどなく、火炎に曝されても黒く炭化するだけで延焼することがないという性質を有する。さらにフェノール樹脂は、炭化するときに、有毒ガスが発生することがほとんどないという性質を有する。このようにフェノール樹脂は、従来技術の全芳香族ポリアミドと比較しても、優れた耐炎性、耐熱性および難燃性を有し、基布および連結糸が、先述の性質を継承しているので、これら基布および連結糸によって耐炎性、耐熱性および難燃性の優れた多層布帛を得ることができる。
【０００８】
また複数の基布が相互に積層され、各基布は連結糸によって相互に連結されるので、多層布帛は、基布の積層方向に連結糸による弾力性を有することができる。また単層のまま糸の径を大きくすることによって厚みを大きくする場合に比べて、基布と基布との間に空間を設けることが可能となり、この空間を利用して全体の厚みを大きくすることができる。また各基布間の空間は、糸で満たされる場合に比べて伝熱性が低く、これによって、全体の重量の増加を可及的に小さくするとともに、柔軟性の低下を可及的に小さく抑えて、全体の厚みを大きくし、厚み方向の伝熱性を低くすることができる。このようにフェノール樹脂から成る複数の基布を積層することによって、軽量であり、柔軟性が高く、弾力性に優れているとともに、伝熱性が低く、耐炎性、耐熱性および難燃性が極めて高い布帛を得ることができる。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、上述の多層布帛が焼成されて形成されることを特徴とする焼成加工物である。
【００１０】
本発明に従えば、上述の多層布帛が焼成されて形成される。多層布帛は複数の基布が相互に積層され、各基布は連結糸によって相互に連結されており、多層布帛は、基布の積層方向に連結糸による弾力性を有するので、このような多層布帛を焼成して形成される焼成加工物は、厚みが大きくかつ軽量であり、弾力性を有する。
【００１１】
たとえば水蒸気雰囲気中で前記多層布帛を焼成することによって、焼成加工物として活性炭素布帛を形成することができる。このように形成された活性炭素布帛は、繊維１本当たりの直径を粉末状活性炭および粒状活性炭に比べて非常に小さくすることができ、単位重量当たりの表面積を極めて大きくし、吸着速度を大きくすることができる。これによって、吸着フィルタに好適に用いることができる。
【００１２】
またたとえば真空中ならびに不活性ガスおよび窒素ガス雰囲気中で前記多層布帛を焼成することによって、焼成加工物としてアモルファスカーボン布帛を形成することができる。このようにして形成されたアモルファスカーボン布帛は、摩擦係数が小さく、導電性、耐熱性および耐薬品性が高いなどの優れた性質を有しており、他の部材と摺動させて用いる摺動材および導電性を要する箇所に用いられる導電材などに好適に用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の多層布帛１０を示す断面図であり、図２は、多層布帛１０を示す斜視図である。多層布帛１０は、フェノール樹脂から成るノボロイド繊維である基布組成糸１１によって形成され、相互に積層される複数、本実施の形態においては２つの基布１２，１３と、ノボロイド繊維である、各基布１２，１３を相互に連結するための連結糸１４とを含む。本実施の形態において、基布１２，１３は、たとえば経編の一種であるラッセル（ｒａｓｃｈｅｌ）編の編物であり、ラッセル編機で編成される。
【００１４】
多層布帛１０は、各基布１２，１３が、連結糸１４によって連結された状態で積層されるので、一方の基布１２と他方の基布１３との間に、空間１５を形成することが可能になる。したがって各基布１２，１３から成る基布層、および基布層と基布層との間に空間層が形成される。多層布帛１０の厚さは、たとえば８ミリメートル（ｍｍ）であり、単位面積当たりの重さである目付は、たとえば７３６グラム毎平方メートル（ｇ／ｍ２）であり、コース方向の糸の密度である打込みは、たとえば６．９である。
【００１５】
このような多層布帛１０は、ラッセル編されて形成される複数の基布１２，１３が相互に積層され、各基布１２，１３は連結糸１４によって相互に連結されるので、多層布帛１０は、基布１２，１３の広がる方向だけでなく、基布１２，１３の積層方向（以後「厚み方向」と表記することがある）に連結糸１４による弾力性を有することができるので、全体的に良好な伸縮性を有することができる。
【００１６】
また複数の基布１２，１３が相互に積層され、各基布１２，１３は連結糸１４によって相互に連結されて、基布層および空間層が形成される。したがって多層布帛１０の伝熱性を低くするために、基布１２，１３を形成する基布組成糸１１の径を大きくして基布１２，１３の厚みを大きくすることなく、基布１２，１３間の間隔を大きくする、すなわち基布層の厚みを大きくするのではなく空間層の厚みを大きくすることによって多層布帛１０の伝熱性を低くすることができる。これによって基布１２，１３の厚みを大きくする場合に比べて、多層布帛１０の重量を大幅に軽減することができる。
【００１７】
また空間１５を形成せずに、基布１２，１３の間をノボロイド繊維で充填する場合に比べて、空間１５を形成することで、空気層が形成される。これによって多層布帛１０の厚み方向の伝熱性が低下するので、断熱性を向上することができる。さらに空間１５は、厚み方向が基布１２，１３によって大略的に閉じた空間、換言すれば空気室となっていて、少なくとも厚み方向一方から他方への空気の移動が規制される。これによって多層布帛１０の厚み方向一方から他方への空気の移動による伝熱性を極めて低くすることができる。また基布１２，１３間の間隔は、用途によって変更することができる。これによって多層布帛１０の厚み方向の弾力性および伝熱性を変更することができる。このように多層布帛１０自体を、機能素材として好適に用いることができる。
【００１８】
本実施の形態において、基布組成糸１１および連結糸１４として、たとえばノボロイド繊維を用いる。ノボロイド繊維は、たとえば未硬化で熱可塑性のノボラック型フェノール樹脂を溶融紡糸した後に硬化して作られ、三次元網目構造の巨大分子となっている。このノボロイド繊維は、加熱による溶融および収縮がなく、燃焼しても発煙することがほとんどなく、火炎に曝されても黒く炭化するだけで延焼することがないという性質を有する。またノボロイド繊維は、炭化するときに、有毒ガスが発生することがほとんどないという性質を有する。さらにノボロイド繊維は、有機溶剤および酸などの耐薬品性も高いという性質を有する。ノボロイド繊維の繊維径は、たとえば１０マイクロメートル（μｍ）以上、４０［μｍ］以下程度とする。
【００１９】
図３は、ノボロイド繊維の耐熱性を示すグラフである。図３は、繊維直径が、たとえば１４［μｍ］のノボロイド繊維を試料として用いて、熱重量分析によって求めた、温度とノボロイド繊維の重量との関係を示している。図３において、横軸は摂氏温度を示し、縦軸は試料の重量を加熱前の試料の重量を基準とした百分率で示している。熱重量分析は、空気中および窒素ガス雰囲気中でそれぞれ行い、空気中での分析結果を図３の実線Ａ０で示し、窒素ガス雰囲気中での分析結果を図３の破線Ｎ２で示す。図３の実線Ａ０および破線Ｎ２が示すように、空気中および窒素ガス雰囲気中において摂氏３００度付近まで質量の変化がほとんど無いので、ノボロイド繊維は摂氏１５０度以上、２５０度以下の耐熱性を有しているといえる。
【００２０】
図４は、ノボロイド繊維、綿、羊毛、アクリル系繊維およびアラミド繊維を火炎に曝したときの時間と煙の濃度の関係を示すグラフである。図４において、横軸は時間［分］を示し、縦軸は煙の濃度の相対指数を示す。図４は、密閉容器内で各繊維を火炎に曝して測定を行い、図４において、実線ａ１はノボロイド繊維の煙の濃度を示し、一点鎖線ｂ１は綿の煙の濃度を示し、短破線ｃ１は羊毛の煙の濃度を示し、長破線ｄ１はアクリル系繊維の煙の濃度を示し、二点鎖線ｅ１はアラミド繊維の煙の濃度を示す。図４に示すように、ノボロイド繊維は、他の繊維に比べて燃焼時の煙の量が少ない。
【００２１】
図５は、密閉容器にネズミを閉じ込めて、ノボロイド繊維、綿、羊毛、アクリル系繊維およびアラミド繊維を火炎に曝したしたときのネズミの残存数を示すグラフである。図５において、符号ａ２はノボロイド繊維を火炎に曝したときのネズミの残存数を示し、符号ｂ２は綿を火炎に曝したときのネズミの残存数を示し、符号ｃ２は羊毛を火炎に曝したときのネズミの残存数を示し、符号ｄ２はアクリル系繊維を火炎に曝したときのネズミの残存数を示し、符号ｅ２はアラミド繊維の燃焼を火炎に曝したときのネズミの残存数を示す。図５に示すように、しかし羊毛は火炎に曝してから約１３分後に、アクリル系繊維は火炎に曝してから約８分後に、アラミド繊維は火炎に曝してから約２０分後にネズミは全て死亡し、これらの繊維は煙に毒性があるといえるが、ノボロイド繊維および綿は火炎に曝してから３０分経ても全てのネズミが生き残っており、煙には毒性がほとんどないといえる。
【００２２】
表１は、ノボロイド繊維ならびに一般難燃繊維、ガラス繊維および石綿の特性を示す表である。表１に示すように、ノボロイド繊維は、一般難燃繊維、ガラス繊維および石綿に比べて優れた特性を有している。
【００２３】
【表１】
2004027419.tif 000003
【００２４】
このようにフェノール樹脂から成る基布組成糸１１によって形成される基布１２，１３および連結糸１４は、上述した性質を継承しているので、耐炎性、耐熱性および難燃性の優れた多層布帛１０を得ることができる。
【００２５】
連結糸１４は、長繊維のノボロイド繊維をひきそろえてより合わせたフィラメント糸であってもよいし、短繊維のノボロイド繊維をより合わせたスパン糸でもよいし、ノボロイド繊維をひきそろえない状態で束ねたものであってもよい。多層布帛１０に対して、滑らかさが要求される場合には、フィラメント糸を連結糸１４として用いることが望ましい。また繊維をひきそろえない状態で束ねたものを連結糸１４として用いる場合には、一方の基布１２と他方の基布１３との間の空間１５において、連結糸１４の繊維が均等に分布して配置されるので、基布１２，１３の積層方向に関する耐熱性が多層布帛１０全体にわたって均一にすることができる。またこの場合、多層布帛１０の弾力性も向上することができる。
【００２６】
本実施の形態の多層布帛１０は、耐熱性および難燃性ならびに弾力性の点から、たとえば溶接作業時に作業者が着用する保護シートに好適に用いることができる。また前記多層布帛１０は、耐炎性、耐熱性および難燃性ならびに弾力性の点から、たとえば消防士が着用する耐熱服に好適に用いることができる。このような耐熱服にとして用いる場合には、多層布帛１０の一方の基布１３にアルミニウムなどの金属層をコーティングすることによって、耐炎性、耐熱性および難燃性をさらに向上することができる。また火に曝しても発煙量が少なく、煙には毒性がほとんど無いので、耐熱服などに極めて好適に用いることができる。また多層布帛１０は、たとえば、航空機の内装、人工衛星の内装、車両の内装、壁装、天井、床材および帖などにも用いることができる。
【００２７】
本実施の形態の多層布帛１０は、２枚の基布１２，１３を積層するとしたが、基布を積層する枚数は２枚に限らず、３枚以上であってもよい。
【００２８】
図６は、本発明の他の実施形態の多層布帛２０を示す断面図である。本実施の形態の多層布帛２０は、フェノール樹脂、具体的には上述の実施の形態の多層布帛１０と同様のノボロイド繊維から成る基布組成糸２１によって形成され、相互に積層される複数、本実施の形態においては３つの基布２２，２３，２４と、ノボロイド繊維から成り、各基布２２，２３，２４を相互に連結するための連結糸２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄとを含む。本実施の形態において、基布２２，２３，２４は、たとえば縦糸２１ａと横糸２１ｂとが交互に織られる織物である。第１の基布２２と第２の基布２３とは、第１および第２の連結糸２５ａ，２５ｂによって連結されて積層し、第２の基布２３と第３の基布２４とは、第３および第４の連結糸２５ｃ，２５ｄによって連結されて積層するので、第１の基布２２と第２の基布２３との間、および第２の基布２３と第３の基布２４との間に、空間２６，２７をそれぞれ形成することが可能になる。
【００２９】
本実施の形態の多層布帛２０は、３枚の基布２２，２３，２４を積層するとしたが、基布の枚数は３枚に限らず、２枚でもよいし、４枚以上でもよい。
【００３０】
図７は、本発明のさらに他の実施形態の第１の焼成加工物３０を示す斜視図である。第１の焼成加工物３０は、上述の多層布帛１０を水蒸気雰囲気中で焼成する炭化処理およびたとえば酸素、二酸化炭素および水蒸気などの酸化性の気体雰囲気中における賦活処理によって形成される、活性炭素布帛である。したがって第１の焼成加工物３０は、活性炭化された２枚の活性炭化基布３１，３２が積層して、活性炭化された活性炭化連結糸３３によって連結されて、前記活性炭化基布３１，３２間に空間３５が形成される構造となっている。炭化処理および賦活処理前の多層布帛１０の厚さは、たとえば２［ｍｍ］であり、目付は、たとえば６０９［ｇ／ｍ２］であり、コース方向の糸の密度である打込みは、たとえば６．９である。多層布帛１０は、炭化処理によって、体積が２５％程度収縮し、賦活処理によって、体積が３５％〜４０％程度収縮する。
【００３１】
第１の焼成加工物３０は、多層布帛１０を賦活処理をする条件によって、比表面積が変化する。好適な賦活条件は、摂氏８００度以上１１００度以下の雰囲気で、１０分以上、６０分以下で賦活することである。このような条件範囲内では、雰囲気温度が上昇するにつれて比表面積が大きくなり、賦活時間を長くするにつれて比表面積は大きくなる。第１の焼成加工物３０の比表面積は、２０００［ｍ２／ｇ］以上であることが好ましい。第１の焼成加工物３０において、比表面積が大きいほど吸着性能が向上するので、賦活条件を調整することによって、第１の焼成加工物３０の吸着性能を調整することができる。また第１の焼成加工物３０は、多層布帛１０を炭化処理および賦活処理して形成されるので、炭化処理および賦活処理したノボロイド繊維からなる糸を用いて、活性炭化基布を形成して多層に形成する場合に比べて、容易に形成することができる。
【００３２】
図８は、第１の焼成加工物３０の第１実施例である第１活性炭化布帛のＢＥＴ線図を示すグラフである。第１活性炭化布帛は、厚さ２［ｍｍ］、目付６０９［ｇ／ｍ２］、打込み５．５である多層布帛を炭化処理および賦活処理して形成される。図８の横軸は、飽和蒸気圧Ｐｓに対する、第１活性炭化布帛に吸着させる気体の気相の圧力Ｐの相対圧力Ｐ／Ｐｓを示す。図８の縦軸は、Ｐ／｛Ｖ（Ｐｓ−Ｐ）｝を示し、単位はグラム毎ミリリットル（ｇ／ｍｌ）である。ここで、Ｖは、第１活性炭化布帛に吸着させる気体の分圧Ｐにおける前記気体の平衡な吸着量であり、単位はミリリットル毎グラム（ｍｌ／ｇ）である。ここでは、第１活性炭化布帛に吸着させる物質を窒素酸化物とする。第１活性炭化布帛に吸着させる気体の分圧Ｐを変化させながら、吸着量Ｖを測定して、ＰおよびＰ／｛Ｖ（Ｐｓ−Ｐ）｝に対応する点をプロットすることで、図８のＢＥＴ線図を得た。
【００３３】
図８のＢＥＴ線図において、相対圧力Ｐ／Ｐｓが０以上、１以下の範囲では、プロットした点がほぼ直線状に並ぶ。相対圧力Ｐ／Ｐｓが０以上、１以下の範囲では、プロットした点を直線で結ぶと、図８の一点鎖線で示す直線Ｌ１となる。この直線Ｌ１の傾きと縦軸との交点とを求めて、次式（１）で表されるＢＥＴの式と係数比較する。
【００３４】
【数１】
2004027419.tif 000004
【００３５】
前式（１）において、Ｖｍは、気体分子が第１活性炭化布帛の固定表面で単分子層を形成したときの吸着量を示し、Ｃは、定数である。直線Ｌ１とＢＥＴの式とから、Ｖｍは４７２．７７［ｍｌ／ｇ］、Ｃは１１２６．１２となる。これらの値から、第１活性炭化布帛の１グラム当たりの表面積である比表面積ＡＢＥＴは２０５７．７０［ｍ２／ｇ］と求められる。
【００３６】
図９は、第１活性炭化布帛に窒素を吸着させたときの吸着等温線図を示すグラフである。図９の横軸は、飽和蒸気圧Ｐｓに対する、第１活性炭化布帛に吸着させる気体の分圧Ｐの相対圧力Ｐ／Ｐｓを示す。図９の縦軸は、第１活性炭化布帛に吸着させる気体の分圧Ｐにおける前記気体の平衡な吸着量Ｖである。温度を７７ケルビン（約、摂氏マイナス１９６度）で保ちながら、窒素の分圧Ｐを変化させながら、吸着量Ｖを測定して、ＰおよびＶに対応する点をプロットすることで、図９の吸着等温線図を得た。
【００３７】
図１０は、第１活性炭化布帛の細孔分布曲線を示すグラフである。図１０の横軸は、賦活処理によって形成される第１活性炭化布帛の細孔の半径Ｒｐを示し、単位はナノメートル（ｎｍ）である。また、この横軸は対数軸になっている。図１０の縦軸は、第１活性炭化布帛の、ある半径Ｒｐの累積細孔容積Ｖｐを、Ｒｐの対数ｌｏｇＲｐで微分したΔＶｐ／ΔｌｏｇＲｐを示す。
【００３８】
図１１は、第１の焼成加工物３０の第２実施例である第２活性炭化布帛のＢＥＴ線図を示すグラフである。第２活性炭化布帛は、厚さ８［ｍｍ］、目付７３６［ｇ／ｍ２］、打込み５．５である多層布帛を炭化処理および賦活処理して形成される。図１１の横軸は、飽和蒸気圧Ｐｓに対する、第２活性炭化布帛に吸着させる気体の気相の圧力Ｐの相対圧力Ｐ／Ｐｓを示す。図１１の縦軸は、Ｐ／｛Ｖ（Ｐｓ−Ｐ）｝を示し、単位は［ｇ／ｍｌ］である。ここで、Ｖは、第２活性炭化布帛に吸着させる気体の分圧Ｐにおける前記気体の平衡な吸着量であり、単位は［ｍｌ／ｇ］である。ここでは、第２活性炭化布帛に吸着させる物質を窒素酸化物とする。第２活性炭化布帛に吸着させる気体の分圧Ｐを変化させながら、吸着量Ｖを測定して、ＰおよびＰ／｛Ｖ（Ｐｓ−Ｐ）｝に対応する点をプロットすることで、図１１のＢＥＴ線図を得た。
【００３９】
図１１のＢＥＴ線図において、相対圧力Ｐ／Ｐｓが０以上、１以下の範囲では、プロットした点がほぼ直線状に並ぶ。相対圧力Ｐ／Ｐｓが０以上、１以下の範囲では、プロットした点を直線で結ぶと、図１１の一点鎖線で示す直線Ｌ２となる。この直線Ｌ２の傾きと縦軸との交点とを求めて、式（１）で表されるＢＥＴの式と係数比較する。
【００４０】
直線Ｌ２とＢＥＴの式とから、Ｖｍは４６８．１３［ｍｌ／ｇ］、Ｃは１５０１．４７となる。これらの値から、第２活性炭化布帛の比表面積ＡＢＥＴは２０３７．５１［ｍ２／ｇ］と求められる。
【００４１】
図１２は、第２活性炭化布帛に窒素を吸着させたときの吸着等温線図を示すグラフである。図１２の横軸は、飽和蒸気圧Ｐｓに対する、第２活性炭化布帛に吸着させる気体の分圧Ｐの相対圧力Ｐ／Ｐｓを示す。図１２の縦軸は、第２活性炭化布帛に吸着させる気体の分圧Ｐにおける前記気体の平衡な吸着量Ｖである。温度を７７ケルビン（約、摂氏マイナス１９６度）で保ちながら、窒素の分圧Ｐを変化させながら、吸着量Ｖを測定して、ＰおよびＶに対応する点をプロットすることで、図１２の吸着等温線図を得た。
【００４２】
図１３は、第２活性炭化布帛の細孔分布曲線を示すグラフである。図１３の横軸は、賦活処理によって形成される第２活性炭化布帛の細孔の半径Ｒｐを示し、単位は［ｎｍ］である。また、この横軸は対数軸になっている。図１３の縦軸は、第２活性炭化布帛の、ある半径Ｒｐの累積細孔容積Ｖｐを、Ｒｐの対数ｌｏｇＲｐで微分したΔＶｐ／ΔｌｏｇＲｐを示す。
【００４３】
図１４は、第１の焼成加工物３０のヨードの吸着特性を示すグラフである。図１４において、実線Ａ１は、比表面積が１５００［ｍ２／ｇ］の第１の焼成加工物３０のヨードの吸着特性を示し、実線Ｂ１は、比表面積が２０００［ｍ２／ｇ］の第１の焼成加工物３０のヨードの吸着特性を示し、破線Ｃ１は、比表面積が８００［ｍ２／ｇ］粒状活性炭のヨードの吸着特性を示す。図１４において、横軸は時間を示し、単位は秒であり、縦軸は第１の焼成加工物３０および粒状活性炭の１グラム当たりのヨードの吸着量を示し、単位はグラム（ｇ）である。
【００４４】
粒状活性炭を、たとえば円筒状の容器に充填して、フィルタを形成した場合、フィルタの一端部から内部に流入した流体は、充填されている粒状活性炭に接触しながら他端部から流出する。このとき流体は、流下に対する抵抗の小さい領域を流下しようとするので、このような抵抗の小さい領域が流路となり、フィルタ内部における粒状活性炭の分布が均一にならなくなる。また、このような流路は、その形状も単純となり、流体は、このような流路だけを流下するので、流体はその流路の近傍に存在する粒状活性炭だけにしか接触しない。したがって粒状活性炭全体において実際に流体に接触する面積が小さくなるだけでなく、流体が粒状活性炭に接触する時間も短くなる。
【００４５】
第１の焼成加工物３０は、図７に示すように（大略的な断面は図１と同様）、２枚の活性炭化基布３１，３２が積層して、活性炭化された活性炭化連結糸３３によって連結されて、前記活性炭化基布３１，３２間に空間３５が形成される構造となっている。活性炭化連結糸３３の存在によって、空間３５は、複雑な形状となる。また活性炭化連結糸３３は、第１の焼成加工物３０内部において、ほぼ均一に分布して存在している。したがって一方の活性炭化基布から空間３５に流入した流体は、活性炭化基布３２，３２および活性炭化連結糸３３に接触しながら、空間３５に沿う複雑な流路に沿って、他方の活性炭化基布から第１の焼成加工物３０の外部に流出する。これによって、第１の焼成加工物３０は、上述の粒状活性炭を用いたフィルタに比べて、実際に流体と接触する面積が大きいだけでなく、流体と接触する時間も長くなる。
【００４６】
第１の焼成加工物３０の比表面積は、１５００［ｍ２／ｇ］および２０００［ｍ２／ｇ］であり、粒状活性炭の比表面積８００［ｍ２／ｇ］に比べて非常に大きいので、図１４に示すように、粒状活性炭に比べて吸着速度が約２倍と非常に大きくなる。また発明者による測定では、第１の焼成加工物３０の吸着容量は、同質量の粒状活性炭の吸着容量の約３倍である結果が得られた。このように第１の焼成加工物３０は、たとえば浄水器の吸着フィルタなどに好適に用いることができる。
【００４７】
図１５は、第１の焼成加工物３０のトルエンの吸着および脱離特性を示すグラフである。図１５は、比表面積が１５００［ｍ２／ｇ］の第１の焼成加工物３０、および粒状活性炭に、トルエンの濃度が１０００［ｐｐｍ］の気体を、秒速１メートルで通気して、第１の焼成加工物３０のトルエンの吸着量および脱離量を測定した結果である。図１５において、実線Ａ２は、第１の焼成加工物３０の摂氏２５度のトルエンの吸着特性を示し、実線Ａ３は、前記焼成加工物３０の摂氏２５度のトルエンの脱離特性を示し、二点鎖線Ａ４は、前記焼成加工物３０の摂氏１００度のトルエンの脱離特性を示し、破線Ｃ２は、粒状活性炭の摂氏２５度のトルエンの吸着特性を示し、破線Ｃ３は、粒状活性炭の摂氏２５度のトルエンの脱離特性を示し、一点鎖線Ｃ４は、粒状活性炭の摂氏１００度のトルエンの脱離特性を示す。図１５のグラフにおいて、横軸は時間を示し、単位は分であり、縦軸は焼成加工物３０および粒状活性炭の吸着率を示し、単位は重量パーセント（Ｗｔ％）である。
【００４８】
図１５に示すように、第１の焼成加工物３０は、粒状活性炭に比べて吸着速度が非常に大きく（図１５の実線Ａ２および破線Ｃ２参照）、さらに脱離速度も非常に大きい（図１５の実線Ａ３および破線Ｃ３ならびに二点鎖線Ａ４および一点鎖線Ｃ４参照）。このように第１の焼成加工物３０は、粒状活性炭に比べて吸着速度および脱離速度が非常に大きいので、たとえば溶剤回収装置のフィルタなどに好適に用いることができる。
【００４９】
図１６は、二酸化窒素の濃度を示すグラフである。図１６は、比表面積が１５００［ｍ２／ｇ］の第１の焼成加工物３０を用いたフィルタを装着した空気清浄機と、粒状活性炭を用いたフィルタを装着した空気清浄機とを、二酸化窒素の初期濃度が２０［ｐｐｍ］で温度が摂氏２５度の容積が０．７［ｍ３］の密閉空間内で、通気速度を毎秒１．７メートルで運転して、密閉空間内の二酸化窒素の濃度を測定した結果である。図１６において、横軸は空気清浄機を運転開始してからの経過時間を示し、単位は時間であり、縦軸は密閉空間内の二酸化窒素（化学記号：ＮＯ２）の濃度を示し、単位は百万分率（ｐｐｍ）である。図１６において、実線Ａ５は、第１の焼成加工物３０をフィルタに用いたときの二酸化窒素の減衰曲線を示し、破線Ｃ５は、粒状活性炭をフィルタに用いたときの二酸化窒素の減衰曲線を示し、二点鎖線Ｄは、空気清浄機を運転させない状態の二酸化窒素の自然減衰曲線を示す。
【００５０】
図１６に示すように、第１の焼成加工物３０をフィルタに用いたときは、粒状活性炭をフィルタに用いたときに比べて、密閉空間内の二酸化窒素の減少が非常に速い。このように粒状活性炭に比べて吸着速度が非常に大きいので、たとえば空気清浄機の吸着フィルタ、ならびに有害ガスおよび悪臭除去マスクなどに好適に用いることができる。
【００５１】
表２は、ノボロイド繊維、レーヨン系繊維およびアクリル系繊維を水蒸気雰囲気中で焼成した加工物ならびに粒状活性炭の特性を示す表である。表２に示すように、ノボロイド繊維を焼成した加工物、すなわち第１の焼成加工物３０は、レーヨン繊維およびアクリル繊維を焼成した加工物ならびに粒状活性炭に比べて優れた特性を有している。
【００５２】
【表２】
2004027419.tif 000005
【００５３】
また第１の焼成加工物３０は、活性炭化された２枚の活性炭化基布３１，３２が積層して、活性炭化された活性炭化連結糸３３によって連結されて、前記活性炭化基布３１，３２間に空間３５が形成される構造となっているので、炭化処理および賦活処理前の多層布帛１０の伸縮性および弾力性を継承している。したがって利用目的に応じて、第１の焼成加工物３０を湾曲させるなどの変形が可能である。また多層布帛１０の基布１２，１３および連結糸１４は、フェノール樹脂から成るので、たとえば椰子ガラなどの天然素材を炭化処理および賦活処理した活性炭に比べて、不純物が非常に少ないので、炭化処理および賦活処理による細孔の数を多くすることができる。
【００５４】
また第１の焼成加工物３０は、活性炭化された２枚の活性炭化基布３１，３２が積層して、活性炭化された活性炭化連結糸３３によって連結される構造となっているので、活性炭化基布３１，３２および活性炭化連結糸３３を形成する繊維が第１の焼成加工物３０から離脱しにくい。これによって、繊維の離脱による炭塵の発生を抑えることができる。
【００５５】
このように上述の第１の焼成加工物３０は、溶剤回収用のフィルタ、浄水機のフィルタ、マスク、脱臭シート、空気清浄機のフィルタ、安全防護服、防災頭巾および酸素マスク用のフィルタなどに好適に用いることができる。また第１の焼成加工物３０は、電気伝導性を有するので、電子デバイス用の電極などに用いることもできる。
【００５６】
図１７は、本発明のさらに他の実施形態の第２の焼成加工物４０を示す斜視図である。第２の焼成加工物４０は、上述の多層布帛１０を真空中ならびに不活性ガスおよび窒素ガス雰囲気中で焼成する炭化処理によって形成される、アモルファスカーボン布帛である。炭化処理において、多層布帛１０は、好ましくは摂氏１６００度以上１８００度以下に加熱して処理される。したがって第２の焼成加工物４０は、アモルファスカーボン化された２枚のアモルファスカーボン化基布４１，４２が積層して、アモルファスカーボン化されたアモルファスカーボン化連結糸４３によって連結されて、前記アモルファスカーボン化基布４１，４２間に空間４５が形成される構造となっている。第２の焼成加工物４０の焼成前の厚さは、たとえば２［ｍｍ］であり、目付は、たとえば６０９［ｇ／ｍ２］であり、コース方向の糸の密度である打込みは、たとえば６．９である。多層布帛１０は、炭化処理によって、体積が２５％程度収縮する。
【００５７】
図１８は、第２の焼成加工物４０の耐熱性を示すグラフである。図１８は、摂氏８００度および摂氏２０００度で焼成して形成した第２の焼成加工物４０を試料として用いて、熱重量分析によって求めた、温度と第２の焼成加工物４０の重量との関係を示している。図１８において、横軸は摂氏温度を示し、縦軸は試料の重量を加熱前の試料の重量を基準とした百分率で示している。熱重量分析は、空気中で行い、実線Ａ６は摂氏８００度で焼成して形成した第２の焼成加工物４０の分析結果を示し、二点鎖線Ａ７は摂氏２０００度で焼成して形成した第２の焼成加工物４０の分析結果を示す。図１８の実線Ａ６および二点鎖線Ａ７が示すように、空気中において摂氏４００度付近まで質量の変化がほとんど無いので、第２の焼成加工物４０は、摂氏４００度の耐熱性を有しているといえる。このように第２の焼成加工物４０は、優れた耐熱性を有しているので、たとえば断熱材として好適に用いることができる。
【００５８】
図１９は、第２の焼成加工物４０の焼成温度と炭素含有率および電気比抵抗との関係を示すグラフである。図１９において、横軸は焼成温度を示し、単位は摂氏温度であり、縦軸は、実線Ｅに対しては炭素含有率を示し、単位は［Ｗｔ％］であり、実線Ｆに対しては電気比抵抗を示し、単位はオーム・センチメートル（Ω−ｃｍ）である。図１９において、実線Ｅは、第２の焼成加工物４０の焼成温度と前記焼成加工物４０の炭素含有率との関係を示し、実線Ｆは、第２の焼成加工物４０の焼成温度と前記焼成加工物４０の電気比抵抗との関係を示す。図１９の実線Ｅに示すように、多層布帛１０を焼成して第２の焼成加工物４０を形成すると、焼成温度が高いほど炭素含有率が高くなる。また図１９の実線Ｆに示すように、多層布帛１０を焼成して第２の焼成加工物４０を形成すると、焼成温度が高いほど電気比抵抗が小さくなる。本実施の形態の第２の焼成加工物４０は、炭素含有率が、たとえば約９９．９％となるように多層布帛１０を焼成して形成されるので、電気伝導性が良好であり、たとえば導電材として好適に用いることができる。
【００５９】
表３は、ノボロイド繊維、アクリル系繊維およびピッチ系繊維を窒素ガス雰囲気中で焼成した加工物の特性を示す表である。表３に示すように、ノボロイド繊維を窒素ガス雰囲気中で焼成した加工物、すなわち第２の焼成加工物４０は、アクリル系繊維およびピッチ系繊維を窒素ガス雰囲気中で焼成した加工物に比べて優れた特性を有している。
【００６０】
【表３】
2004027419.tif 000006
【００６１】
また第２の焼成加工物４０は、アモルファスカーボン化された２枚のアモルファスカーボン化基布４１，４２が積層して、アモルファスカーボン化されたアモルファスカーボン化連結糸４３によって連結されて、前記アモルファスカーボン化基布４１，４２間に空間４５が形成される構造となっているので、焼成前の多層布帛１０の伸縮性および弾力性を継承している。したがって利用目的に応じて、第２の焼成加工物４０を湾曲させるなどの変形が可能である。また多層布帛１０の基布１２，１３および連結糸１４は、フェノール樹脂から成るので、たとえば椰子ガラなどの天然素材を焼成したアモルファスカーボンに比べて、不純物が非常に少ない。
【００６２】
また第２の焼成加工物４０は、アモルファスカーボン化された２枚のアモルファスカーボン化基布４１，４２が積層して、アモルファスカーボン化されたアモルファスカーボン化連結糸４３によって連結される構造となっているので、アモルファスカーボン化基布４１，４２およびアモルファスカーボン化連結糸４３を形成する繊維が第２の焼成加工物４０から離脱しにくい。これによって、繊維の離脱による炭塵の発生を抑えることができる。
【００６３】
また第２の焼成加工物４０は、摩擦係数が小さい、および耐薬品性が高いなどの優れた性質を有しており、第２の焼成加工物４０を成型加工して、摺動材およびポンプ装置におけるシール材などに好適に用いることができる。第２の焼成加工物４０は、上述の多層布帛１０の弾力性を継承しているので、衝撃吸収作用があり、たとえばメンテナンスが困難な場所で利用期間が長期にわたるような装置に好適に用いることができる。
【００６４】
第１および第２の焼成加工物３０，４０は、各基布１２，１３がラッセル編される編物である多層布帛１０を焼成して形成するとしたが、これに限ることなく、上述した各基布２２，２３，２４が織物である多層布帛２０を焼成して形成するようにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、基布を形成するフェノール樹脂は、従来技術の全芳香族ポリアミドと比較しても、優れた耐炎性、耐熱性および難燃性を有し、基布および連結糸が、先述の性質を継承しているので、これら基布および連結糸によって耐炎性、耐熱性および難燃性の優れた多層布帛を得ることができる。また複数の基布が相互に積層され、各基布は連結糸によって相互に連結されるので、多層布帛は、基布の積層方向に連結糸による弾力性を有することができる。また単層のまま糸の径を大きくすることによって厚みを大きくする場合に比べて、基布と基布との間に空間を設けることが可能となり、この空間を利用して全体の厚みを大きくすることができる。また各基布間の空間は、糸で満たされる場合に比べて伝熱性が低く、これによって、全体の重量の増加を可及的に小さくするとともに、柔軟性の低下を可及的に小さく抑えて、全体の厚みを大きくし、厚み方向の伝熱性を低くすることができる。このようにフェノール樹脂から成る複数の基布を積層することによって、軽量であり、柔軟性が高く、弾力性に優れているとともに、伝熱性が低く、耐炎性、耐熱性および難燃性が極めて高い布帛を得ることができる。
【００６６】
請求項２記載の本発明によれば、上述の多層布帛が焼成されて形成される。多層布帛は複数の基布が相互に積層され、各基布は連結糸によって相互に連結されており、多層布帛は、基布の積層方向に連結糸による弾力性を有するので、このような多層布帛を焼成して形成される焼成加工物は、厚みが大きくかつ軽量であり、弾力性を有する。
【００６７】
たとえば水蒸気雰囲気中で前記多層布帛を焼成することによって、焼成加工物として活性炭素布帛を形成することができる。このように形成された活性炭素布帛は、繊維１本当たりの直径を粉末状活性炭および粒状活性炭に比べて非常に小さくすることができ、単位重量当たりの表面積を極めて大きくし、吸着速度を大きくすることができる。これによって、吸着フィルタに好適に用いることができる。
【００６８】
またたとえば真空中ならびに不活性ガスおよび窒素ガス雰囲気中で前記多層布帛を焼成することによって、焼成加工物としてアモルファスカーボン布帛を形成することができる。このようにして形成されたアモルファスカーボン布帛は、摩擦係数が小さく、導電性、耐熱性および耐薬品性が高いなどの優れた性質を有しており、他の部材と摺動させて用いる摺動材および導電性を要する箇所に用いられる導電材などに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の多層布帛１０を示す断面図である。
【図２】多層布帛１０を示す斜視図である。
【図３】ノボロイド繊維の耐熱性を示すグラフである。
【図４】ノボロイド繊維、綿、羊毛、アクリル系繊維およびアラミド繊維を火炎に曝したときの時間と煙の濃度の関係を示すグラフである。
【図５】密閉容器にネズミを閉じ込めて、ノボロイド繊維、綿、羊毛、アクリル系繊維およびアラミド繊維を火炎に曝したしたときのネズミの残存数を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態の多層布帛２０を示す断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態の第１の焼成加工物３０を示す斜視図である。
【図８】第１の焼成加工物３０の第１実施例である第１活性炭化布帛のＢＥＴ線図を示すグラフである。
【図９】第１活性炭化布帛に窒素を吸着させたときの吸着等温線図を示すグラフである。
【図１０】第１活性炭化布帛の細孔分布曲線を示すグラフである。
【図１１】第１の焼成加工物３０の第２実施例である第２活性炭化布帛のＢＥＴ線図を示すグラフである。
【図１２】第２活性炭化布帛に窒素を吸着させたときの吸着等温線図を示すグラフである。
【図１３】第２活性炭化布帛の細孔分布曲線を示すグラフである。
【図１４】第１の焼成加工物３０のヨードの吸着特性を示すグラフである。
【図１５】第１の焼成加工物３０のトルエンの吸着および脱離特性を示すグラフである。
【図１６】二酸化窒素の濃度を示すグラフである。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態の第２の焼成加工物４０を示す斜視図である。
【図１８】第２の焼成加工物４０の耐熱性を示すグラフである。
【図１９】第２の焼成加工物４０の焼成温度と炭素含有率および電気比抵抗との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０，２０　多層布帛
１１，２１　基布組成糸
１２，１３，２２，２３，２４　基布
１４，２５ａ〜２５ｄ　連結糸
３０　第１の焼成加工物
４０　第２の焼成加工物
【図１】
2004027419.tif 000007
【図２】
2004027419.tif 000008
【図３】
2004027419.tif 000009
【図４】
2004027419.tif 000010
【図５】
2004027419.tif 000011
【図６】
2004027419.tif 000012
【図７】
2004027419.tif 000013
【図８】
2004027419.tif 000014
【図９】
2004027419.tif 000015
【図１０】
2004027419.tif 000016
【図１１】
2004027419.tif 000017
【図１２】
2004027419.tif 000018
【図１３】
2004027419.tif 000019
【図１４】
2004027419.tif 000020
【図１５】
2004027419.tif 000021
【図１６】
2004027419.tif 000022
【図１７】
2004027419.tif 000023
【図１８】
2004027419.tif 000024
【図１９】
2004027419.tif 000025