JP2002079598A - 吸音材およびそれを用いた吸音板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、道路や鉄道などの建設物で使用され
る吸音材として、必須である難燃性能を有しながら、優
れた撥水性能を有する吸音材および吸音板を提供せんと
するものである。 【解決手段】本発明の吸音材は、目付が３０ｇ／ｍ²以
上で、かつ、ウレタン結合を有するフッ素含有化合物で
処理された布帛からなる表皮材と、密度が０．０２ｇ／
ｃｍ ³以上で、かつ、繊維相互が部分的に接着されてな
る繊維集合体からなる基材とで構成されていることを特
徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路や鉄道などの
土木施設物、ビルなどの建築施設物さらにはこれらを建
設する際の騒音を低減することを目的とする吸音材およ
び吸音板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の道路や鉄道などの建設物に使用す
る吸音板の吸音材は、基材にガラス繊維集合体を使われ
ている。かかる吸音材は、ガラス繊維の伸度が極端に低
いという致命的欠陥から、吸音材の生産、吸運搬、施
工、さらには設置後においても衝撃などにより破損しや
すいとか雨水の含水により接着剤が劣化するためか形態
崩れが起こりやすく、またガラス繊維片の飛散および施
工時の破損飛散などが懸念される。その欠点を補うため
に、合成樹脂フィルムやガラス繊維製織物などでガラス
繊維集合体を包んだものが開発されているが撥水性のガ
ラス繊維製織物でくるんだものでは防止することは不十
分であり、また合成樹脂フィルムでくるんだものは、フ
ィルム自体引き裂きに弱いため施工時などで破けやすく
補修などをしても十分に防水を確保することは困難であ
る。る。

【０００３】最近では、かかる欠点を改良するため、合
成繊維を使用した繊維集合体を用いるものが提案されて
いる。しかし、これを実際に適用しようとすると、雨水
の侵入などの問題が生じ、撥水性能を付与する必要があ
るが、通常の撥水剤付与ではもう一つの要求特性である
難燃性を阻害するという問題が発生し、これらを両立す
るために種々の薬剤を付与する必要という問題があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、道路や鉄道などの建設物で使用され
る吸音材として、必須である難燃性能を有しながら、優
れた撥水性能を有する吸音材および吸音板を提供せんと
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の吸音材は、目付が３０ｇ／ｍ²
以上で、かつ、ウレタン結合を有するフッ素含有化合物
で処理された布帛からなる表皮材と、密度が０．０２ｇ
／ｃｍ³以上で、かつ、繊維相互が部分的に接着されて
なる繊維集合体からなる基材とで構成されていることを
特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまり道路
や鉄道などの建設物で使用される吸音材として、必須で
ある難燃性能を有しながら、優れた撥水性能を有する吸
音材について、鋭意検討し、吸音材を構成する表皮材と
して、特定な目付の布帛を、特定なウレタン結合を有す
るフッ素含有化合物で処理したものを使用してみたとこ
ろ、かかる課題を一挙に解決することを究明したもので
ある。

【０００７】本発明の吸音材は、目付が３０ｇ／ｍ²以
上である布帛からなる表皮材を用いる必要がある。目付
が３０ｇ／ｍ²未満では、耐候性が低下し、使用に耐え
ないという問題が発生する。目付の上限については特に
限定するものでがないが、あまりにも厚くなりすぎると
吸音性能を低下させる原因となることがあり、好ましく
は１００ｇ／ｍ²以上５００ｇ／ｍ²以下であり、かくす
ることにより、耐候性能と吸音性能をバランスよく両立
させることができる。

【０００８】なお、布帛とは、通気性があり適度の強度
を有する物であれば、不織布や織物、さらに編物であっ
てもよく、また、それらを張り合わせた複合体であって
もよい。通気性とは、吸音性能を阻害しないために必要
な要求特性であり、たとえば、１０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅ
ｃ以上の通気性を有するものであればよい。好ましくは
２０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上である。かかる布帛を構
成する繊維は、ステープル、フィラメントいずれでもよ
く、先に述べた不織布、織物、編物などいずれでもよい
が、製造コスト、強度特性の観点から、繊維相互が部分
的に接着された長繊維で構成された不織布が好ましく使
用され、特にスパンボンド製法により、繊維相互が部分
的に接着されたサーマルボンド製布方法によるものが、
布帛表面の「ももけ」も解消することができるので好ま
しい。

【０００９】本発明の吸音材に使用する布帛は、ウレタ
ン結合を有するフッ素含有化合物で処理されていること
が必要である。通常撥水剤として用いられる主成分はシ
リコン系のほかフッ素系の撥水剤を多く用いられ、か
つ、フッ素系の撥水剤においても、通常ポリマタイプの
パーフルオロアルキル基含有のアクリル系共重合体やエ
ステル型のフッ素化合物などが広く用いられているが、
本発明の該吸音材では、撥水性能と同時に難燃性能を有
することが必要であり、かかる性能は、ウレタン結合を
有するフッ素含有化合物を用いることにより、難燃剤を
添加することなしに、これらの性能を両立させることに
成功したものである。もちろんこのウレタン結合を有す
るフッ素含有化合物は、たとえばパーフルオロアルキル
基を含有しているウレタン化合物などでポリマーであっ
てもオリゴマーであってもよいが、撥水耐久性の面から
はポリマーであることが好ましく、難燃性の面からはオ
リゴマーなどの低重合体のものが好ましい。かかる化合
物の具体例としては、たとえば旭硝子株式会社製のアサ
ヒガードＡＧ−３００１、アサヒガードＡＧ−３２０や
アサヒガードＬＳ−３２０Ａなどを好ましく使用するこ
とができる。

【００１０】かかる化合物の付着量は、これらの性能を
両立させるために必要な付着量であれば、特に限定する
ものではないが、好ましくは０．１重量％以上、さらに
好ましくは１重量％以上１０重量％以下であるのが、耐
久性の上からよい。

【００１１】なお、本発明の吸音材の表皮材には、その
性能を損なわない範囲内で、アクリル系のフッ素化合物
やシリコーン系の化合物が含まれていてもよい。また、
そのほかの性能、たとえば防汚性能や柔軟性能、光触媒
による窒素酸化物軽減性能などが、付与されていてもよ
い。

【００１２】また、難燃性能をより向上させるため、い
わゆる難燃剤を付与してもよい。かかる難燃剤として
は、特に限定されるものではないが、たとえばトリクレ
ジホスフェート、トリス２クロロエチルホスフェート、
トリス２，４，６トリブロモフェニルホスフェート、ヘ
キサブロモシクロドデカン、ハロゲン化フェニルグリシ
ジルエーテル誘導体、ビニルホスホン酸、トリアニルホ
スフェート、脂肪族環式ホスホン酸エステルなどの隣系
化合物やハロゲン化合物や無機系難燃剤などを使用する
ことができる。

【００１３】本発明の吸音材に用いる表皮材に、撥水剤
や難燃剤などを付着せしめて機能性を付与する場合、必
要があれば、浸透剤を添加して浸透性を向上させてもよ
い。

【００１４】本発明の吸音材の基材は、繊維構造体とし
て形態を保つため、比重が０．０２ｇ／ｃｍ³以上で、
繊維相互が部分的に接着されてなる繊維集合体からなる
ものであることが必要である。その接着は、接着剤や低
融点繊維（接着性繊維）によるもののいずれでもよい
が、加工上および実用上からは、低融点繊維（接着性繊
維）が好ましく使用され、低融点ポリマからなる繊維を
混合して使用することができる。かかる接着製繊維とし
て、ポリエステル系の繊維を用いる場合、ポリエチレン
テレフタレートなどの高融点のポリエステルを芯部と
し、イソフタル酸などを共重合した低融点のポリエステ
ルを鞘部とする芯鞘型複合繊維を使用することができ
る。このような接着性繊維と、基材を構成する主体繊維
の混合比率（接着性繊維／主体繊維）は、５／９５〜６
０／４０が好ましく、２０／８０〜５０／５０がより好
ましい。接着性繊維の混合比率が５重量％未満では、接
着が十分ではなく、弾性と硬さがなくなる。接着性繊維
は、高々６０重量％含有または混合されていれば、十分
な接着を与えることができる。

【００１５】接着手段としては、乾燥、圧力、熱などの
方法を採用することができるが、加工の簡易性から、熱
による溶着手段が好ましく使用される。この場合、接着
性繊維としては、主体繊維の融点よりも、好ましくは２
０〜１５０℃低い融点を有するポリマからなる繊維を使
用するのがよい。

【００１６】また、吸音性能面や取り扱い性の面から
も、本発明の吸音材の基材の密度が０．０２ｇ／ｃｍ³
以上である必要がある。０．０２ｇ／ｃｍ³未満では、
たとえば、垂直入射吸音率で見ると、２０００Ｈｚ以下
の低周波領域での吸音率が著しく悪くなる現象があり、
目的を達せない。また、風合いが柔らかくなるので、形
態が安定せず、さらにまた強力もないため、吸水時や現
場作業時の形態崩れが発生するので使用しにくいという
問題がある。また、吸音性の面から、密度は０．０６ｇ
／ｃｍ³テ゛あれば、十分な性能示し、コスト面や生産効
率などの点からも、０．０６ｇ／ｃｍ³以下であること
が好ましい。

【００１７】本発明において、基材や表皮材を構成する
繊維は、耐候性の点から合成繊維で、かつ、同一系統の
ポリマで構成されていることが好ましい。同一系統の素
材を用いることにより、リサイクル性が良好となり、ま
た、使用後においても廃棄しやすくなるからである。

【００１８】かかる繊維素材としては、ポリエステル
系、ポリアミド系、アクリル系、ポリプロピレン系、ポ
リエチレン系などいずれのものでも使用することができ
るが、耐候性、施工時の取り扱い性、吸音性能を維持す
るための嵩高性などの点から、ポリエステル系繊維を使
うのが最も好ましい。

【００１９】本発明に用いる表皮材は、着色されている
ことが好ましい。道路や鉄道，ビルなどの吸音材として
用いるので、景観性に優れていることが好ましく、周囲
の色彩に合わせ同系色にしたり、模様を付与したりする
ためである。表皮材を着色する方法としては、表皮材を
構成する繊維そのものにカーボンやチタンなどの微粒子
や顔料などを練り込む方法、表皮材を染色する方法，表
皮材に所望の色のペンキなど顔料を付着させる方法など
いずれでもよい。

【００２０】また、本発明に用いる表皮材と基材は、吸
音材として一体化している必要があり、表皮材が基材を
袋状に包囲した状態で一体化されたものであっても、接
着されたものであってもよいが、効率よく生産するため
には、表皮材と基材が接着されたものが好ましい。その
際、リサイクル性、難燃性の面から接着層は、該表皮材
と同一系統のポリマからなることが好ましい。

【００２１】かかる接着層に用いる接着剤は、表皮材と
同一系統のポリマからなればどのような形態であっても
よく、いわゆる接着剤であっても、熱接着性の素材であ
ってもよい。また、熱接着性の素材は、フィルム状のも
のであっても、不織布状のものであっても、ウエブ状の
ものであっても、さらには粉末状あるいは顆粒状の樹脂
そのものであってもよい。

【００２２】粉末状あるいは顆粒状の熱接着性樹脂の場
合、表皮材と基材を接着させる際に添付し熱接着させて
もよい。また、粉末状あるいは顆粒状の熱接着性樹脂
を、予め表皮材などに添付し接着させておいたり、熱接
着性樹脂をドット状に付着させておいてもよい。

【００２３】もちろん、この表皮材は、基材に対して片
面に配していても、両面に配していても、さらには基材
のすべての面に配していてもよい。

【００２４】本発明の吸音材に使用する繊維の太さは、
１〜１００デシテックスのものを使用することができ
る。

【００２５】太い繊維の方が濡れたときの水保持性が少
なく、正常な状態である乾燥状態への回復が早くてよい
し、また、通気性においても好ましいので、これらの点
からは１〜２２デシテックスのものが好ましく使用され
る。加工性、扱い性の点からは太い方がよく、特に開繊
機で生産性を向上させることを考慮すると、３〜１５デ
シテックスがより好ましく用いられる。なお、吸音性か
らの面からは細い方がよく、特に低音域である２００〜
１５００Ｈｚの吸音性を向上するためには５．５デシテ
ックス以下の細い繊維を使うのが好ましい。かかる繊維
の使い方は、要求される吸音効果に合わせて、使用する
繊度や組合せ、さらにその配置を設定するのがよい。

【００２６】また、使用する繊維はフィラメントでもス
テープルでもよいが、ステープルの場合は、繊維長３０
〜１００mmが好ましい。

【００２７】なお、繊維断面の形状は、通常の丸断面、
Ｔ型、扁平などの異形断面のいずれでもよく、また中空
繊維でも差し支えない。また、捲縮を有する繊維でもよ
く、たとえばケン縮形態としては、波形、スパイラル型
または両者の折衷型などいずれでもよいが、弾性、耐へ
たり性の点からスパイラル型のものが好ましく使用され
る。ケン縮数は、少ないと弾性、硬さが不足し、多すぎ
ると加工上トラブルが起こるため、好ましくは５〜３０
山／２５mm、より好ましくは７〜１５山／２５mmのもの
が使用される。

【００２８】本発明の吸音材の基材の厚さは、厚いほど
吸音性が良くなるが、経済性、扱い易さ、吸音材として
のスペースから、好ましくは５〜５００mm、さらに好ま
しくは２０〜２００mmのものが使用される。ここで、本
発明の用途としての目的である道路や鉄道などの建設物
で使用される吸音材においては要求される吸音性能を達
成するために特に５０〜１２０mmで用いることが好まし
い。

【００２９】たとえば、表１に示すように、比重０．０
４ｇ／ｃｍ³の場合の垂直入射吸音率は、中波領域であ
る８００から１６００Ｈｚの吸音率をみると、良好とさ
れる９０％の吸音率を得るためには厚さ５０mm以上のも
の，さら８０mm以上にすることにより９４％以上の吸音
率を得ることができることが判る。

【００３０】

【表１】

【００３１】本発明に用いる基材は、開綿、開繊機で主
体繊維と接着性繊維を混合した後、カード機に掛けてウ
エッブとし、クロスレイヤーで重合積層してウエッブ積
層体を作り、これをエアースルー型熱処理機で接着繊維
を溶解する手段、または開繊混合された繊維を高圧空気
によって型枠内に詰め込んだ後熱処理する方法などによ
り製造することができる。

【００３２】本発明の吸音板はこれらの上述の吸音材を
用いて道路や鉄道のための建設物に設置するため壁状に
加工したものあるいはパネル状に加工したもので施工時
の取り扱いを容易にしたり、景観や安全性を考慮した構
造物である。

【００３３】

【実施例】本発明を実施例によってさらに詳しく説明す
る。

【００３４】尚、本発明の用いる評価方法について説明
する。ここで説明しない評価方法については基本的にＪ
ＩＳで定められている方法に準ずる。

【００３５】通気量 ：ＪＩＳ Ｌ−１０９６に従って
測定した。

【００３６】吸音率 ：ＪＩＳ Ａ−１４０５に従って
測定した。ただし測定装置は電子測器株式会社製 自動
垂直入射吸音率測定器タイプ１００４１Ａを用いた。

【００３７】燃焼性能：ＪＩＳ Ｄ−１２０１に従って
測定した。

【００３８】ただし、調湿は２２℃×５０％ＲＨで行っ
た。

【００３９】試験片は長さ３５０ｍｍ，幅１００ｍｍ，
厚さ１２ｍｍのものを用いた。なお、吸音材の試験片は
厚さ１ｃｍとし実施例１と比較例１、 ２の
吸音材は厚さ１ｃｍの基材の上に表皮材を重ねたものを
用いた。

【００４０】撥水性能：ＪＩＳ Ｌ−１０９６のシャワ
ー法に従って測定した。 実施例１ まず、基材を次のようにして作成した。

【００４１】使用する繊維として、ポリエステルステー
プル原綿（６．６デシテックス、繊維長６４mm、中空断
面、ケン縮数１２山／２５mm、ケン縮度２０％、立体ケ
ン縮品）と、接着性繊維として、ポリエステルステープ
ル芯鞘型複合繊維（芯部にポリエステルポリマを用い、
鞘部にイソフタル酸共重合のポリエステルで溶融温度１
１０℃のポリマを配したもの、４．４デシテックス、繊
維長５１mm）を用意した。

【００４２】これら両者の繊維を前者／後者＝７０／３
０の比率でカードでウエブを形成しさらに複数枚積層
し、１７０℃の温度で熱処理後、密度０．０３２ｇ／ｃ
ｍ³で厚さ１０ｃｍの繊維集合体を作成した。

【００４３】また目付５０ｇ／ｍ²でグレーに着色した
ポリエステルスパンボンド不織布に、ウレタン結合を有
するフッ素含有化合物からなる撥水剤（旭硝子株式会社
製アサヒガードＡＧ−３００１）を１．０重量％付着さ
せて表皮材とした。通気量は１２０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅ
ｃであった。

【００４４】この表皮材の性能は、表２に示すとおり
で、撥水性能と難燃性能を同時に満足するレベルで有し
ていた。

【００４５】この表皮材は、超音波ミシンにより、マチ
の部分を熱融着させることにより、袋状にしたもので、
その中に先に作成した基材を挿入して、吸音材を作成し
た。

【００４６】この吸音材の性能は、表２に示したとおり
で高い吸音性能であった。 比較例１ 表皮材として実施例１で用いたポリエステルスパンボン
ド不織布で、撥水剤加工していないものを用いるほか
は、実施例１と同様の加工をして、吸音材を作成した。

【００４７】この表皮材の性能は、表２に示すとおり、
撥水度の等級は１で、撥水性能を有しておらず、吸音材
の表皮材として使用することのできないものであった。 比較例２ 実施例１で用いたポリエステルスパンボンド不織布にア
クリル系フッ素化合物からなる撥水剤を１．０重量％付
託させ表皮材としたほかは、実施例１と同様の加工をし
て吸音材を作成した。

【００４８】この表皮材の性能は、表２の通りであり、
難燃性能が易燃性を示し、吸音材の表皮材として使用で
きるものではなかった。 実施例２ 実施例１で用いた原綿を用い、これら両者の繊維を前者
／後者＝６０／４０の比率でカードでウエブを形成し、
複数枚積層した後、厚さ５ｃｍで、密度０．０４０ｇ／
ｃｍ³の繊維集合体を作成した。

【００４９】また、目付１３０ｇ／ｍ²でグレーに着色
したポリエステルスパンボンド不織布に、ウレタン結合
を有するフッ素含有化合物からなる撥水剤（旭硝子株式
会社製アサヒガードＡＧ−３００１）を１．０重量％、
アクリル系のフッ素化合物からなる撥水剤（旭硝子株式
会社製アサヒガードＡＧ−７０００）を０．２重量％、
難燃剤（ホスコンＤ−１９）を１０重量％付着させて、
表皮材とした。この表皮材の通気量は２７ｃｃ／ｃｍ²
／ｓｅｃであった。

【００５０】この表皮材の性能は、表２に示すとおり
で、十分な撥水性能と難燃性能を有していた。

【００５１】この表皮材と基材を用い、これらの間に熱
接着性繊維でできた不織布（呉羽テック株式会社製ダイ
ナックシートＧ９０３５）をはさみ、表皮材の上からア
イロンをかけて熱接着させて吸音材を作成した。

【００５２】この吸音材の吸音性能は、表２の通りであ
り、優れた吸音性能を有していた。

【００５３】

【表２】

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、良好なる吸音性、加工
性、耐候性、形態安定性、強力、加工性、装着作業性、
難燃性、通気性などを満足する吸音材およびそれを用い
た吸音板を効率よく生産する技術を提供することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｅ０４Ｂ 1/86 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ａ ５Ｄ０６１ Ｇ１０Ｋ 11/162 Ｄ 11/16 Ｆターム(参考） 2D001 CA01 CB01 CD03 2E001 DA00 DE01 DF04 DH39 FA00 GA42 JD00 JD04 4F100 AK01A AK01B AK01G AK17A AK42 AK51A AL01 BA02 BA14 BA32 CB00 DG04A DG06B DG11A DG15A DG20 EC18A EC18B EJ42 EJ82A GB07 JA13B JB06 JH01 JJ07 JL10A YY00A YY00B 4L032 AA07 AB04 AC01 BD01 4L047 AA21 AA27 AB03 BA08 BA09 BB06 BC12 CA05 CB03 CC10 5D061 AA06 AA22 BB21 BB37 DD02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】目付が３０ｇ／ｍ²以上で、かつ、ウレタ
   ン結合を有するフッ素含有化合物で処理された布帛から
   なる表皮材と、密度が０．０２ｇ／ｃｍ³以上で、か
   つ、繊維相互が部分的に接着されてなる繊維集合体から
   なる基材とで構成されていることを特徴とする吸音材。
2. 【請求項２】該基材と該表皮材が、同一系統のポリマで
   構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音
   材。
3. 【請求項３】該表皮材が、繊維相互が部分的に接着され
   た長繊維不織布であることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の吸音材。
4. 【請求項４】該表皮材が、着色されていることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の吸音材。
5. 【請求項５】該表皮材と該基材が、接着しており、その
   接着層が該表皮材と同一系統のポリマからなることを特
   徴とする請求項１〜４のいづれかに記載の吸音材。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の吸音材で
   構成されていることを特徴とする吸音板。