(57)【要約】【課題】本発明は、炭素繊維断熱材及びその製造方法に関する。【解決手段】本発明は、少なくとも一つの炭素繊維マットが積層された炭素繊維マット積層体と、前記炭素繊維マット積層体の上部及び下部の少なくともいずれか一方に位置する低炭化率の繊維マットと、を含み、前記炭素繊維マット積層体と前記低炭化率の繊維マットが、前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向へのニードルパンチングにより結束された状態である異種のフェルトから製造された炭素繊維断熱材及び前記異種のフェルトから前記炭素繊維断熱材を製造する方法に関する。本発明の一実施例による異種のフェルトを使用して炭素繊維断熱材を製造すれば、少なくとも一つの炭素繊維マットが積層された炭素繊維マット積層体の積層方向（厚さ方向）にニードルパンチングされた繊維を除去することができ、放熱量の増加に伴う断熱性能低下の問題を解決することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの炭素繊維マットが積層された炭素繊維マット積層体と、前記炭素繊維マット積層体の上部及び下部の少なくともいずれか一方に位置する低炭化率の繊維マットと、を含み、前記炭素繊維マット積層体と前記低炭化率の繊維マットが、前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向へのニードルパンチングにより結束された状態である異種のフェルトを熱処理して製造される、炭素繊維断熱材。
【請求項２】
前記低炭化率の繊維マットは、１０％以下の炭化率を有することを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維断熱材。
【請求項３】
前記低炭化率の繊維マットは、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン及び生分解性樹脂フェルトから選択される少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする、請求項２に記載の炭素繊維断熱材。
【請求項４】
前記低炭化率の繊維マットは、熱処理により除去されることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維断熱材。
【請求項５】
前記熱処理は、８００〜２，３００℃の範囲から選択される温度で行われることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維断熱材。
【請求項６】
熱処理後、前記低炭化率の繊維マットの質量残存率が５％未満であることを特徴とする、請求項４に記載の炭素繊維断熱材製造用の炭素繊維断熱材。
【請求項７】
前記炭素繊維マット積層体と前記低炭化率の繊維マットは、前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向にニードルパンチングされた低炭化率の繊維によって結束された状態であることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維断熱材。
【請求項８】
前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向の低炭化率の繊維は、熱処理により除去されることを特徴とする、請求項７に記載の炭素繊維断熱材。
【請求項９】
熱処理後、前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向の低炭化率の繊維の質量残存率が５％未満であることを特徴とする、請求項８に記載の炭素繊維断熱材。
【請求項１０】
前記炭素繊維断熱材の厚さ方向への熱伝導度は、０．０６（Ｗ／ｍ・Ｋ、２５℃）以下であることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維断熱材。
【請求項１１】
（ａ）少なくとも一つの炭素繊維マットが積層された炭素繊維マット積層体と、前記炭素繊維マット積層体の上部及び下部の少なくともいずれか一方に位置する低炭化率の繊維マットと、を含み、前記炭素繊維マット積層体と前記低炭化率の繊維マットが、前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向へのニードルパンチングにより結束された状態である異種のフェルトを準備する段階と、
（ｂ）前記異種のフェルトをバインダー樹脂に含浸した後、硬化する段階と、
（ｃ）前記硬化された異種のフェルトを熱処理して、前記異種のフェルトから前記低炭化率の繊維マットを除去する段階と、を含む、炭素繊維断熱材の製造方法。
【請求項１２】
前記段階（ｂ）において、前記炭素繊維マット積層体と前記低炭化率の繊維マットは、前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向にニードルパンチングされた低炭化率の繊維によって結束された状態であることを特徴とする、請求項１１に記載の炭素繊維断熱材の製造方法。
【請求項１３】
前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向の低炭化率の繊維は、前記段階（ｃ）における熱処理により除去されることを特徴とする、請求項１２に記載の炭素繊維断熱材の製造方法。
【請求項１４】
前記バインダー樹脂は、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂及び含浸用ピッチから選択される少なくともいずれか一つであることを特徴とする、請求項１１に記載の炭素繊維断熱材の製造方法。
【請求項１５】
前記段階（ｃ）における熱処理による前記低炭化率の繊維マットの質量残存率が５％未満であることを特徴とする、請求項１１に記載の炭素繊維断熱材の製造方法。
【請求項１６】
前記段階（ｃ）において、８００〜１，０００℃の範囲から選択される温度での第１熱処理、及び１７００〜２３００℃の範囲から選択される温度での第２熱処理が、順に行われることを特徴とする、請求項１１に記載の炭素繊維断熱材の製造方法。
【請求項１７】
前記炭素繊維断熱材の見かけ密度は、０．１〜０．３ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする、請求項１１に記載の炭素繊維断熱材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維断熱材及びその製造方法に関し、より具体的には、少なくとも一つの炭素繊維マットが積層された炭素繊維マット積層体と、前記炭素繊維マット積層体の上部及び下部の少なくともいずれか一方に位置する低炭化率の繊維マットと、を含み、前記炭素繊維マット積層体と前記低炭化率の繊維マットが、前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向へのニードルパンチングにより結束された状態である異種のフェルトから製造された炭素繊維断熱材及び前記異種のフェルトから前記炭素繊維断熱材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素素材は、高い熱伝導性、電気伝導性、優れた機械強度を有する素材であり、かつてから産業分野において広く使用されてきた。このような炭素素材を繊維状の形態に加工した炭素繊維は、炭素含有量が９０％以上である繊維状の形を有する素材を指し、優れた熱伝導性、電気伝導性及び機械的物性などを有する。
【０００３】
炭素繊維は、繊維状の形を有して加工性に優れ、その活用範囲が広いことから炭素素材の中でも特に注目されている素材である。炭素繊維は、特に高温で優れた特性を示し、高温であるほど機械的強度が低下する金属素材とは異なり、温度が高くなるほど機械的強度が増加する特性を有する。また、熱膨張係数が低く、非酸化雰囲気で３０００℃まで使用することができる唯一の素材として挙げられている。
【０００４】
炭素繊維は、原料に応じて、ＰＡＮ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維に大別することができる。ＰＡＮ系炭素繊維は、他の素材に比べて比較的軽く、機械的物性に優れることから、ゴルフクラブ、釣りざおなどの高級スポーツレジャー用品などに多く使用されており、現在は、自動車、船舶など、既存の金属素材を使用してきた分野において金属の代わりに使用する素材として認められている。レーヨン系炭素繊維は、安価の原料をベースとして比較的製造方法が簡単で大量生産が容易であることから、汎用炭素繊維として使用することができる。ピッチ系炭素繊維は、石炭のコールタール及び石油の残渣油を原料とし、結晶性に応じて等方性炭素繊維と異方性炭素繊維とに分けられ、用途及び製造方法に応じて汎用素材と特殊機能性素材として広く使用されている。
【０００５】
特に、ピッチ系炭素繊維は、非常に安価な石炭のコールタール及び石油の残渣油により製造され、モジュラス値が高く、高温での熱変形がないことから産業素材として様々な分野に活用されている。また、製造方法に応じて所望の物性に製造することができ、汎用炭素繊維だけでなく、特殊分野及び機能性素材として活用範囲が非常に広いことを特徴とする。
【０００６】
ピッチ系炭素繊維は、このような特性に基づき、産業分野での需要が急速に成長しており、特に、高温断熱材分野が代表的である。
【０００７】
高温断熱材は、約１５００℃以上の反応炉（ｆｕｒｎａｃｅ）で使用される特殊産業素材であるが、現在、炭素素材が、１５００℃以上で使用可能な唯一の素材である。高温断熱材は、半導体及び太陽光発電の素材であるポリシリコンの生産に必須の素材であり、優れた断熱性能と高純度の物性が求められ、材料原料としては等方性炭素繊維が適する。
【０００８】
高温断熱材を製造する方法としては、短い長さの炭素繊維を分散溶媒に分散してバインダーを含浸し、モールドを用いて成形する方法がある。断熱材の製造方法は、約１〜５ｍｍの炭素繊維を水、あるいはアルコール類のような分散溶媒に分散させて、炭素繊維断熱材を製造する方法があるが、分散が容易でなく、大量の分散溶媒を必要とするという欠点が存在する。一般的に炭素繊維は、互いに絡んだ形態で存在するため、分散溶媒を用いて分散させることが非常に困難であり、また、分散されても効果が良好でなくて断熱性能に優れた高温断熱材を得ることが容易でない。
【０００９】
高温断熱材を製造する他の方法としては、炭素繊維マットを用いて製造することがある。紡糸された炭素繊維を集合堆積して、開繊、梳綿、ニードルパンチングのような工程を経て炭素繊維マットを製造し、製造された炭素繊維マットをバインダーに含浸して、積層、加圧硬化し、断熱材を製造する方法である（図１参照）。上述の方法とは異なり、別の分散工程を必要とせず、断熱材を製造するために効率的な方法であるが、図１及び図２を参照すると、ニードルパンチングによって、炭素繊維マットの積層面に対して垂直方向の炭素繊維が生じ、これに伴い放熱量増加の問題（断熱性能の低下）が生じるため、優れた特性の断熱材を製造することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】日本特開平６‐１９０９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、炭素繊維断熱材及びその製造方法を提供することを目的とする。ただし、上述のように、ニードルパンチングにより生成された炭素繊維マットの積層面に対して垂直方向の炭素繊維は放熱量増加の問題をもたらすため、本発明では、このような問題点を解決するために、少なくとも一つの炭素繊維マットが積層された炭素繊維マット積層体の上部及び下部の少なくともいずれか一方に低炭化率の繊維マットを含む異種のフェルトから低炭化率の繊維マット及び積層面に対して垂直方向の繊維が除去された炭素繊維断熱材とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記のような技術的課題を解決するために、本発明の一側面によれば、少なくとも一つの炭素繊維マットが積層された炭素繊維マット積層体と、前記炭素繊維マット積層体の上部及び下部の少なくともいずれか一方に位置する低炭化率の繊維マットと、を含み、前記炭素繊維マット積層体と前記低炭化率の繊維マットが、前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向へのニードルパンチングにより結束された状態である異種のフェルトを熱処理して製造される炭素繊維断熱材が提供されることができる。
【００１３】
本発明の他の側面によれば、（ａ）少なくとも一つの炭素繊維マットが積層された炭素繊維マット積層体と、前記炭素繊維マット積層体の上部及び下部の少なくともいずれか一方に位置する低炭化率の繊維マットと、を含み、前記炭素繊維マット積層体と前記低炭化率の繊維マットが、前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向へのニードルパンチングにより結束された状態である異種のフェルトを準備する段階と、（ｂ）前記異種のフェルトをバインダー樹脂に含浸した後、硬化する段階と、（ｃ）前記硬化された異種のフェルトを熱処理して、前記異種のフェルトから前記低炭化率の繊維マットを除去する段階と、を含む炭素繊維断熱材の製造方法が提供されることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一実施例による異種のフェルトを使用して炭素繊維断熱材を製造すれば、少なくとも一つの炭素繊維マットが積層された炭素繊維マット積層体の積層方向（厚さ方向）にニードルパンチングされた繊維を除去することができ、放熱量の増加に伴う断熱性能低下の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術による炭素繊維フェルト及び断熱材の製造方法を示す図である。
【図２】従来技術による断熱材の熱の流れを示す図である。
【図３】本発明の一実施例による異種のフェルト及び断熱材の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の一実施例による断熱材の熱の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明をより容易に理解するために、便宜上、特定の用語を本願に定義する。本願で他に定義しない限り、本発明に使用された科学用語及び技術用語は、当該技術分野における通常の知識を有する者にとって一般的に理解される意味を有する。また、文脈上、特別に指定しない限り、単数形態の用語はその複数形態をも含み、複数形態の用語はその単数形態をも含むと理解すべきである。
【００１７】
第１、第２などのように序数を含む用語は、様々な構成要素を説明するために使用されることができるが、当該構成要素は、このような用語によって限定されない。この用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。
【００１８】
本発明の一側面によれば、少なくとも一つの炭素繊維マット１１が積層された炭素繊維マット積層体２１と、前記炭素繊維マット積層体２１の上部及び下部の少なくともいずれか一方に位置する低炭化率の繊維マット３１と、を含み、前記炭素繊維マット積層体２１と前記低炭化率の繊維マット３１が、前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向へのニードルパンチングにより結束された状態である異種のフェルト３３を熱処理して製造された炭素繊維断熱材３５が提供されることができる。
【００１９】
本願で使用される用語「マット」とは、一般的に、ニードルパンチングにより結束されていない状態のシート（ｓｈｅｅｔ）状の素材を意味し、「フェルト」とは、一般的に、前記「マット」がニードルパンチングにより結束された状態の積層体形態の素材を意味する。
【００２０】
ここで、前記炭素繊維マット積層体２１の厚さ方向は、前記炭素繊維マット積層面１２に対して垂直配向を意味する。
【００２１】
前記炭素繊維マット１１は、炭化過程を経て炭素以外の元素（例えば、酸素又は水素）が除去されて、前記炭素繊維マット内に炭素以外の元素が実質的に存在しない繊維マットを意味し、一実施例において、前記炭素繊維マットの見かけ密度は、０．０３〜０．１５ｇ／ｃｍ３であってもよい。
【００２２】
一方、前記低炭化率の繊維マット３１は、繊維マット内に炭素以外の元素（例えば、酸素又は水素）が存在する繊維マットを意味する。ここで、前記低炭化率の繊維マット３１は、他の形態の素材を代わりに使用してもよい。例えば、前記低炭化率の繊維マット３１は、複数のマットが積層された形態のフェルトが代わりに使用されるか、マットではない繊維そのものとして使用されてもよい。
【００２３】
一実施例において、前記低炭化率の繊維マット３１は、１０％以下、好ましくは、５％未満、より好ましくは、３％未満の炭化率を有することができる。ここで、前記炭化率とは、熱処理後に残存する前記低炭化率の繊維マットの質量比と定義されることができる。すなわち、８００〜２，３００℃の範囲から選択される温度での熱処理後、前記低炭化率の繊維マット３１は、最初の異種のフェルト内に存在した質量の５％未満で残存することができる。
【００２４】
したがって、前記の熱処理により最終的に形成された炭素繊維断熱材３５には、前記低炭化率の繊維マット３１が、最初の異種のフェルト内に存在した質量に対して５％未満、好ましくは、３％未満で存在してもよく、より好ましくは、前記低炭化率の繊維マット３１が実質的に存在しなくてもよい。熱処理後、前記低炭化率の繊維マット３１が実質的に存在しない場合、最終的に形成された炭素繊維断熱材３５は、実質的に前記炭素繊維マット積層体２１のみで構成されることができる。
【００２５】
一実施例において、前記低炭化率の繊維マット３１は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン及び生分解性樹脂フェルトから選択される少なくともいずれか一つを含んでもよく、必ずしもこれに制限されるものではない。
【００２６】
ここで、前記ニードルパンチング（ｎｅｅｄｌｅ  ｐｕｎｃｈｉｎｇ）とは、複数の層からなる繊維マットを一つの積層体の形態に結束又は交絡するための成形方法であり、複数の層からなる繊維マットのうち上部及び／又は下部に位置した繊維マットを構成する繊維の一部が前記ニードルパンチングにより繊維マット積層体の厚さ方向（積層面に対して垂直方向）に下降又は上昇することにより、上部及び／又は下部に位置した繊維マットとその間に位置した繊維マットを結束する。
【００２７】
一実施例において、前記異種のフェルト３３は、少なくとも一つの炭素繊維マット１１が積層された炭素繊維マット積層体２１の上部及び／又は下部に前記低炭化率の繊維マット３１がさらに積層されており、積層された前記炭素繊維マット積層体２１と前記低炭化率の繊維マット３１がニードルパンチングにより結束されていることを特徴とする。
【００２８】
前記低炭化率の繊維マット３１が前記炭素繊維マット積層体２１の下部に配置されている場合、前記ニードルパンチングにより前記低炭化率の繊維マット３１を構成する繊維３２の一部が、積層体の厚さ方向（積層面に対して垂直方向）に引き上げられることで、前記炭素繊維マット積層体２１と前記低炭化率の繊維マット３１が結束される。
【００２９】
前記低炭化率の繊維マット３１が前記炭素繊維マット積層体２１の上部に配置されている場合、前記ニードルパンチングにより前記低炭化率の繊維マット３１を構成する繊維３２の一部が、積層体の厚さ方向（積層面に対して垂直方向）に引き下げられることで、前記炭素繊維マット積層体２１と前記低炭化率の繊維マット３１が結束される。
【００３０】
すなわち、複数の層からなる炭素繊維断熱材は、ニードルパンチングによって形成された積層体の厚さ方向（積層面に対して垂直方向）への繊維により複数の層間の界面結合が行われる。ただし、前記積層体の厚さ方向（積層面に対して垂直方向）への繊維３２は、炭素繊維断熱材の熱伝導度を増加させる原因として挙げられている。そのため、炭素繊維断熱材の熱伝導度を減少させるためには、複数の層間の界面結合が充分に行われた後、前記積層体の厚さ方向（積層面に対して垂直方向）への繊維３２を除去する必要がある。
【００３１】
上述のように、本発明の一実施例による異種のフェルト３３を使用する場合、前記ニードルパンチングにより前記低炭化率の繊維マット３１を構成する繊維３２の一部が、積層体の厚さ方向（積層面に対して垂直方向）に引き上げられることで、前記炭素繊維マット積層体２１と前記低炭化率の繊維マット３１が結束されるが、この際、好ましくは、前記積層体の厚さ方向（積層面に対して垂直方向）に引き上げられた（配向された）繊維３２は、低炭化率の繊維を含み、より好ましくは、実質的に低炭化率の繊維であってもよい。ここで、実質的に低炭化率の繊維という表現は、前記積層体の厚さ方向（積層面に対して垂直方向）に引き上げられた繊維に、前記炭素繊維マットを構成する繊維が含まれていないことを意味する。
【００３２】
前記炭素繊維マット積層体２１の厚さ方向の低炭化率の繊維３２は、８００〜２，３００℃の範囲から選択される温度での熱処理により除去されることができる。前記熱処理により前記低炭化率の繊維３２が除去された場合、前記炭素繊維マット積層体２１の厚さ方向に前記低炭化率の繊維３２が占めていた空間が貫通孔３４として形成されることができる。
【００３３】
本発明の他の側面によれば、（ａ）少なくとも一つの炭素繊維マット１１が積層された炭素繊維マット積層体２１と、前記炭素繊維マット積層体２１の上部及び下部の少なくともいずれか一方に位置する低炭化率の繊維マット３１と、を含み、前記炭素繊維マット積層体２１と前記低炭化率の繊維マット３１が、前記炭素繊維マット積層体２１の厚さ方向へのニードルパンチングにより結束された状態である異種のフェルト３３を準備する段階と、（ｂ）前記異種のフェルト３３をバインダー樹脂に含浸した後、硬化する段階と、（ｃ）前記硬化された異種のフェルト３３を熱処理して、前記異種のフェルト３３から前記低炭化率の繊維マット３１を除去する段階と、を含む炭素繊維断熱材３５の製造方法が提供されることができる。
【００３４】
一実施例において、前記段階（ｂ）において、前記炭素繊維マット積層体２１と前記低炭化率の繊維マット３１は、前記炭素繊維マット積層体２１の厚さ方向にニードルパンチングされた低炭化率の繊維３２により結束された状態であってもよい。ここで、前記炭素繊維マット積層体２１の厚さ方向とは、前記炭素繊維マット積層面１２に対して垂直配向を意味する。
【００３５】
一実施例において、前記バインダー樹脂は、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂及び含浸用ピッチから選択される少なくともいずれか一つであってもよい。
【００３６】
前記段階（ｃ）における硬化は、バインダー樹脂に含浸した異種のフェルト３３を所定のサイズに切断した後、加圧プレスを用いて行われることができる。例えば、前記バインダー樹脂が硬化されることができる温度を維持しながら、前記異種のフェルト３３の厚さが減少することができる程度の圧力を印加することで、バインダー樹脂を硬化することができる。
【００３７】
一実施例において、前記低炭化率の繊維マット３１は、前記段階（ｃ）における熱処理により除去されることができる。また、前記炭素繊維マット積層体２１の厚さ方向の低炭化率の繊維３２もまた、前記段階（ｃ）における熱処理により除去されることができる。
【００３８】
一実施例において、前記段階（ｃ）における熱処理による前記低炭化率の繊維マット３１及び前記炭素繊維マット積層体２１の厚さ方向の低炭化率の繊維３２の質量残存率は５％未満であってもよい。
【００３９】
したがって、前記段階（ｃ）における熱処理により最終的に形成された炭素繊維断熱材３５には、前記低炭化率の繊維マット３１が、最初の質量に対して５％未満、好ましくは、３％未満で存在してもよく、より好ましくは、前記低炭化率の繊維マット３１が実質的に存在しなくてもよい。また、前記段階（ｃ）における熱処理により最終的に形成された炭素繊維断熱材３５には、前記炭素繊維マット積層体２１の厚さ方向の低炭化率の繊維３２が、最初の質量に対して５％未満、好ましくは、３％未満で存在してもよく、より好ましくは、前記炭素繊維マット積層体２１の厚さ方向の低炭化率の繊維３２が実質的に存在しなくてもよい。
【００４０】
一実施例において、前記段階（ｃ）における熱処理は、８００〜２，３００℃の範囲から選択される温度で行われることができる。他の実施例において、前記段階（ｃ）における熱処理は、８００〜１，５００℃の範囲から選択される温度での第１熱処理及び１７００〜２３００℃の範囲から選択される温度での第２熱処理が順に行われることができる。
【００４１】
ここで、前記第１熱処理は炭化工程であり、前記第２熱処理は黒鉛化工程である。前記第１熱処理工程中にバインダー樹脂が熱分解されて脱脂ガスが発生し、以降、第２熱処理工程中に熱分解ガスが発生しないようにする。
【００４２】
以下、実施例を参照して、本発明をより詳細に説明する。ただし、これら実施例は、単に本発明を例示するためのものであって、本発明の範囲はこれら実施例によって制限されるものに解釈されない。
【００４３】
＜実施例＞
（炭素繊維断熱材製造用の異種のフェルトの製造方法）
石炭系の高軟化点の等方性ピッチ（軟化点：２８０℃）を溶融噴射紡糸法により炭素繊維を紡糸した。紡糸されたピッチ系炭素繊維を堆積し、マットを製造した。前記炭素繊維マットを不融化炉及び炭化炉に移送して、０．０５ｇ／ｃｍ３の炭素繊維マットを製造した。また、前記炭素繊維マットの上部及び下部にポリプロピレンフェルトを積層した後、ニードルパンチングを行い、炭素繊維断熱材製造用の異種のフェルトを製造した。
【００４４】
（炭素繊維断熱材の製造方法）
前記実施例により製造された異種のフェルトをフェノール樹脂に含浸し、６層に積層した後、加圧硬化した。前記加圧硬化された炭素繊維マットを１，０００℃の窒素雰囲気で炭化した。炭化された炭素繊維断熱材の見かけ密度は０．１６ｇ／ｃｍ３であり、ここで、異種のフェルトに含まれたポリプロピレンフェルトは、すべて炭化されて除去された。
【００４５】
（比較例）
実施例とすべての条件を同様にし、ポリプロピレンフェルトのような低炭化率の繊維マットを含むことなく、炭素繊維マットのみを積層して、炭素繊維断熱材を製造した。前記比較例による炭素繊維断熱材は、炭化段階で炭素繊維マット積層体の厚さ方向の繊維が除去されていない状態であった。
【００４６】
前記実施例と比較例によるフェルトの引張強度及び剥離強度は、下記の表１のとおりである。
【００４７】
【表１】
2016008371.tif 000003
【００４８】
（実験の結果）
前記実施例と比較例により製造された炭素繊維断熱材の熱伝導度を測定するために、厚さが３０ｍｍに製造された各炭素繊維断熱材のサンプルを製造した後、それぞれ２５℃での熱伝導度を測定した。この際、熱処理温度（８００℃及び１，０００℃）による熱伝導度の変化もまた確認した。前記熱伝導度測定の結果は、下記の表２に記載されている。
【００４９】
【表２】
2016008371.tif 000004
【００５０】
実施例とすべての条件を同様にし、ポリプロピレンフェルトのような低炭化率の繊維マットを含むことなく、炭素繊維マットのみを積層して製造された比較例による炭素繊維断熱材は、当然、低炭化率の繊維マットを含まないため、低炭化率の繊維マットの質量残存率は測定されなかった。前記比較例による熱伝導度は０．０８４で、実施例１及び実施例２による炭素繊維断熱材の熱伝導度より相当大きい値を示した。
【００５１】
一方、実施例によれば、炭化温度に応じて低炭化率の繊維マットの質量残存率と熱伝導度が変わることを確認することができた。より具体的には、炭化温度を上昇させるに伴い、最終的に形成された炭素繊維断熱材内の低炭化率の繊維マットの質量残存率が増加し、これとともに、炭素繊維断熱材の積層体の厚さ方向に配向された低炭化率の繊維の除去率もまた増加するため、炭素繊維断熱材の積層体の厚さ方向への放熱量が減少する結果を得ることができる。
【００５２】
したがって、本発明は、実質的に前記異種のフェルトから前記低炭化率の繊維マット及び前記炭素繊維マット積層体の厚さ方向にニードルパンチングされた低炭化率の繊維を除去することにより最終的に形成された炭素繊維断熱材の断熱性能を向上させることができる炭素繊維断熱材を提供することを特徴とする。
【００５３】
以上、本発明の一実施例について説明しているが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除又は追加などにより本発明を多様に修正及び変更することができ、これもまた本発明の権利範囲内に含まれると言える。
【符号の説明】
【００５４】
１１  炭素繊維マット
１２  炭素繊維マット積層面
１３  炭素繊維
２１  炭素繊維マット積層体
２２  結束された炭素繊維マット積層体
２３  炭素繊維断熱材
３１  低炭化率の繊維マット
３２  低炭化率の繊維
３３  結束された異種のフェルト
３４  貫通孔
３５  炭素繊維断熱材
【図１】
2016008371.tif 000005
【図２】
2016008371.tif 000006
【図３】
2016008371.tif 000007
【図４】
2016008371.tif 000008