JP2015028230A

JP2015028230A - 不織布製吸音材

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Publication number: JP2015028230A
Application number: JP2014130694A
Authority: JP
Inventors: 公昭延谷; Kimiaki Nobetani; 剛士山本; Takeshi Yamamoto
Original assignee: Ambic Co Ltd
Current assignee: Ambic Co Ltd
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2034-06-25
Also published as: JP6353715B2

Abstract

【課題】吸音性と嵩高性が高く、コストも安い吸音材を提供する。【解決手段】本発明の不織布製吸音材は、長繊維で構成され、前記長繊維は相対的に繊度の太い繊維と相対的に繊度の細い繊維を含み、前記太い繊維の繊度分布中心は、前記細い繊維の繊度分布中心の２倍以上ある。細い繊維は表面積が大きいので高い吸音性を有し、太い繊維は骨格となりへたりを防止して嵩高で保形性の高いシートが形成でき、太い繊維と細い繊維の交点が接着したり絡み合ったりすることで強度、嵩高さ及び高い吸音性を発揮できる。【選択図】図１

Description

本発明は、不織布製吸音材に関する。さらに詳しくは、長繊維で構成される不織布製吸音材に関する。

吸音材（防音材ともいう）は建築材料、乗り物材料、音響材料など様々な分野で使用されている。従来からポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維などを用いた吸音材は知られている。例えば特許文献１には脂肪族ポリエステルと、芳香族ポリエステルと、ポリプロピレン繊維からなる防音材が提案されている。特許文献２には密度０．０１３〜０．０５ｇ／ｃｍ³のメルトブローン極細繊維不織布を用いた防音シート材料が提案されている。特許文献３にはメルトブローの極細繊維と開繊された短繊維を複合した不織ウェブが提案されている。

特表２０１２−５２２１４７号公報特開昭５３−４１５７７公報特表２００６−５０６５５１号公報

前記特許文献１〜３で提案されている従来品は、メルトブローン法により紡糸して作られた極細繊維と捲縮を有するステープル繊維からなる繊維質ウェブである。一般的に吸音材用不織布は、所定のサイズにカットして使用するが、生産性を高める為に２枚以上を重ねて一度で抜き加工してカットする。しかし、特許文献１〜３に記載の吸音材はカット部分が圧着してしまうので、１枚ずつ抜き加工しなければならない問題があった。また、吸音性に問題があり、コストも高く、これらの改善が求められていた。

本発明は、前記従来の問題を解決するため、吸音性が高く、重ねてカットした際にカット部分が圧着してしまうことがなく、コストも安い吸音材を提供する。

本発明の不織布製吸音材は、長繊維で構成される不織布製吸音材であって、前記長繊維は相対的に繊度の太い繊維と相対的に繊度の細い繊維を含み、前記太い繊維の繊度分布中心は、前記細い繊維の繊度分布中心の２倍以上あることを特徴とする。

本発明は、長繊維で構成され、前記長繊維は相対的に繊度の太い繊維と相対的に繊度の細い繊維を含み、前記太い繊維の繊度分布中心は、前記細い繊維の繊度分布中心の２倍以上あることにより、吸音性が高く、重ねてカットした際にカット部分が圧着してしまうことがなく、コストも安い吸音材を提供できる。すなわち、細い繊維は表面積が大きいので高い吸音性を有し、太い繊維は骨格となりへたりを防止して嵩高で保形性の高いシートが形成でき、太い繊維と細い繊維の交点が接着したり絡み合ったりすることで強度、嵩高さ及び高い吸音性を発揮できる。

図１は本発明の一実施例で得られた長繊維不織布の走査型電子顕微鏡(SEM日立走査型顕微鏡Ｓ−２６００Ｎ,倍率３０００倍)の写真である。図２Ａは本発明の一実施例で得られた長繊維不織布の模式的断面図、図２Ｂは本発明の別の実施例の長繊維不織布の模式的断面図である。図３Ａは本発明の一実施例で使用する紡糸機の模式的説明図、図３Ｂ−Ｄは同紡糸機の紡糸口金の部分の模式的説明図である。図４は本発明の実施例１と比較例１の垂直入射吸音率グラフである。図５は本発明の実施例２と比較例２の垂直入射吸音率グラフである。図６は本発明の実施例３〜５と比較例３の垂直入射吸音率グラフである。図７は本発明の実施例１の抜き加工前の側面写真である。図８は本発明の実施例１の抜き加工後の側面写真である。図９は比較例１の抜き加工前の側面写真である。図１０は比較例１の抜き加工後の側面写真である。

本発明は、長繊維で構成される不織布である。長繊維不織布はメルトブロー法で製造できる。メルトブロー法による長繊維不織布の製造コストは安い。メルトブロー法にエレクトロスピンニング法を併用してもよい。長繊維は相対的に繊度の太い繊維と相対的に繊度の細い繊維を含み、太い繊維の繊度分布中心は、細い繊維の繊度分布中心の２倍以上であり、より好ましくは４倍以上である。メルトブロー法及び／又はエレクトロスピンニング法で製造される繊維は、繊度は不均一であるが繊度分布中心で３．０μｍ以下が好ましく、より好ましくは１．０μｍ以下である。繊度分布中心は、走査型電子顕微鏡(SEM)による倍率３０００倍の写真により観察し、測定数５０個の計測による中心値である。相対的に繊度の太い繊維の緯度分布中心と相対的に繊度の細い繊維の繊度分布中心の差を大きくすることにより、高い吸音性と嵩高性を有し、重ねてカットした際にカット部分が圧着してしまうことが、コストも安い吸音材となる。

太い繊維及び細い繊維はいずれも非分割繊維であるのが好ましい。すなわち、メルトブロー法及び／又はエレクトロスピンニング法で製造される繊維の状態であり、分割処理などをしない繊維である。分割処理するとコストが高くなる問題がある。

太い繊維と細い繊維は融点が異なり、太い繊維は相対的に融点が高いことが好ましい。不織布内で太い繊維は骨格となりへたりを防止して嵩高で保形性の高いシートを形成するためである。

不織布を構成する繊維の材料は熱可塑性であれば特に制限はなく、一般的な樹脂が用いられる。例えば、ポリエステルまたはその共重合体もしくはこれらの混合物などの熱可塑性樹脂、具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET) 、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTMT)、またイソフタル酸やフタル酸等の重合物、ポリアミドまたはその共重合体もしくはこれらの混合物であってもよく、またポリオレフィンまたはその共重合体もしくはこれらの混合物であってもよい。例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、α−オレフィン、エチレンなどをランダム共重合したポリプロピレンなどであってもよい。またポリエステル系樹脂またはポリアミド系樹脂、オレフィン類の樹脂を混合した樹脂からなってもよい。特に相対的に繊度の細い繊維の材料は、細い繊維が紡糸し易いポリプロピレンが好ましく、ポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていてもよい。耐熱性や難燃性を高めるためにポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイドやポリアマイド、熱可塑性ポリイミドなど各種の重合体であってもよい。繊維形成性があれば２種以上の熱可塑性樹脂を混合したものであってもよい。

太い繊維は熱可塑性であれば特に制限はなく、一般的な樹脂が用いられる。例えば、ポリオレフィンまたはその共重合体もしくはこれらの混合物であってもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、α − オレフィン、エチレンなどをランダム共重合したポリプロピレンなどであってもよい。またポリエステル系樹脂またはポリアミド系樹脂、オレフィン類の樹脂を混合した樹脂からなってもよい。耐熱性や難燃性を高めるためにポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイドやポリアマイド、熱可塑性ポリイミドなど各種の重合体であってもよい。繊維形成性があれば２種以上の熱可塑性樹脂を混合したものであってもよい。太く合成の高い繊維が紡糸し易いポリエステルまたはその共重合体もしくはこれらの混合物などの熱可塑性樹脂が好ましい。具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTMT)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等がある。また、イソフタル酸やフタル酸等の重合物、ポリアミドまたはその共重合体もしくはこれらの混合物が好ましく、ポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていてもよい。この中でもPET、PBTが好ましい。

不織布の少なくとも一表面には、毛羽立ち防止層が積層されているのが好ましい。このようにすると表面繊維の毛羽立ちや引っかかりを防ぐことができ、取扱い性が良好となる。毛羽立ち防止層は、織物、編み物、スパンボンド不織布、毛焼き層、樹脂層などいかなる層であっても良い。不織布と毛羽立ち防止層との一体化は、厚さ方向の溶融孔、熱ラミネート加工、接着材による加工、水流交絡等がある。スパンボンド不織布を採用する場合は、厚さ方向の溶融孔で一体化するのが好ましい。スパンボンド不織布の単位面積当たりの重量（目付）は５〜１００ｇ／ｍ²が好ましく、さらに好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ²である。また、厚さ方向の溶融孔は高周波ローラを用いたピンソニック加工により形成できる。

本発明の長繊維不織布の目付は１０〜１００００ｇ／ｍ²が好ましく、さらに好ましくは１００〜１０００ｇ／ｍ²である。見掛け密度は０．００５〜０．３０ｇ／ｃｍ³が好ましく、さらに好ましくは０．０１〜０．１０ｇ／ｃｍ³である。

次に長繊維不織布の製造方法について説明する。本発明の長繊維不織布は、融点の異なる少なくとも２種類のポリマーを紡糸口金から溶融押し出しし、圧力流体によって前記押し出された繊維を吹き飛ばし、前記吹き飛ばされた繊維をシート状に形成することにより得られる。圧力流体によって押し出された繊維を吹き飛ばしてシート状に形成する方法をメルトブロー法という。シート形成箇所又は紡糸口金の近傍には電極を配置し、紡糸口金との間に電圧をかけてもよい。電圧をかける方法はエレクトロスピニング法という。電圧をかけると紡糸口金から押し出された溶融ポリマーは帯電し対応する電極方向に紡糸される。このとき圧空によって高速に紡糸することで本発明の長繊維が得られる。

溶融紡糸は、融点が異なり互いに相溶しない少なくとも２種類のポリマーを同一の紡糸口金から溶融押し出してもよい。これにより融点の高いポリマーは太い繊維となり、融点の低いポリマーは細い繊維となる。融点の異なる少なくとも２種類のポリマーをそれぞれ別の紡糸口金から溶融押し出しても良い。これにより同様に融点の高いポリマーは太い繊維となり、融点の低いポリマーは細い繊維となるが、押し出し量を制御できるので、細い繊維と太い繊維の割合をコントロールできる。細い繊維と太い繊維の割合は質量比で９０〜２０：１０〜８０が好ましく、８０〜３０：２０〜７０がさらに好ましく、７０〜５０：３０〜５０がいっそう好ましい。

次に図面を用いて説明する。図２Ａは本発明の一実施例で得られた長繊維不織布１５の模式的断面図である。この長繊維不織布１５は、繊度の太い繊維と細い繊維を含む長繊維層１２と、少なくとも一面のスパンボンド不織布層１３と高周波ローラを用いたピンソニック加工により厚さ方向の溶融孔１４を有する。図２Ｂは別の実施例の長繊維不織布１７の模式的断面図である。この長繊維不織布１７は、繊度の太い繊維と細い繊維を含む長繊維層１２の少なくとも一表面を毛焼き加工したもので、１６は毛焼き層である。スパンボンド不織布層１３又は毛焼き層１６を設けると、表面繊維の毛羽立ちや引っかかりを防ぐことができ、取扱い性が良好となる。

図３Ａは本発明の一実施例で使用する紡糸機１１の模式的説明図、図３Ｂ-Ｄは同紡糸機の紡糸口金の部分の模式的説明図である。基台１の上に溶融押し出し機２が据え付けられており、ホッパー３からポリマーチップを矢印４の方向に供給する。押し出し機２で溶融押し出しされたポリマーはダイノーズ（紡糸口金）５から押し出され、ダイノーズ（紡糸口金）５の近傍に形成されているガスロット６からの放射状に放出した圧空によって前方に吹き飛ばされ、次に空気抵抗によりカルマン渦状に繊維が絡み合って繊維束を形成し、繊維集合体８になる。図３Ａにおける矢印７はルーツブロアからの圧空供給方向を示す。前方に吹き飛ばされた繊維集合体８は巻き取りローラ９上でシート状になり巻き取られる。１０は巻き取られた長繊維不織布である。巻き取りローラ９の代わりに金属ネットを配置しても良い。ダイノーズ（紡糸口金）５と巻き取りローラ９又は金属ネットには１０〜１００ｋＶ程度の電圧をかけてもよい。圧空供給方向は、ポリマーの性状によって、ダイノズルの前方だけではなく、直行、斜め前方４５度など紡糸に最適な角度を設定する。一例として図３Ｂ-Ｄに示すように、ガスロット６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは１個もしくは複数個配置してもよい。

以下、実施例を用いてさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
＜測定方法＞
１．厚さ
尾崎製作所製大型スナップゲージＫ−７型、測定子直径１００ｍｍ、加重２．５ｇ/ｃｍ²で１０点測定し、その表示範囲とした。
２．吸音試験
ブリュエル・ケアー社製Type 4206Tを用いて、ＪＩＳ A1405-2に規定されている垂直入射吸音率を測定した。ＪＩＳ A1405-2に規定されている垂直入射吸音率は、垂直に入射する平面波について入射音響パワーに対して試験体表面に入る（戻ってこない）音響パワーの比のことと定義されている。

（実施例１、比較例１）
ポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製、商品名“ノバテック”,PP）とポリブチレンテレフタレート（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、商品名“ノバデイュラン”,PBT）のそれぞれのチップをブレンド（重量比でPP:PBT=７０:３０）し、図３に示す溶融紡糸装置のホッパー４から供給し、溶融押し出し機２から溶融押し出しし紡糸した。紡糸温度は３２０℃、ポリマーのダイノーズ（紡糸口金）５からの押し出し量は５ｇ／分、０．５Ｍｐａの圧搾空気を直径１mmの細孔からダイノーズに噴射し、巻き取りロール９で長繊維不織布１０を巻き取った。得られた不織布の太い繊維(PBT)の繊度分布中心は４．３μｍであり、細い繊維(PP)の繊度分布中心は０．９μｍであった。

得られた長繊維不織布を平らにし、この不織布の表裏両面に目付１５ｇ／ｍ²、厚さ０．１１ｍｍのスパンボンド不織布を積層し、高周波ローラを用いたピンソニック加工により厚さ方向の溶融孔で前記長繊維不織布スパンボンド不織布を一体化した。厚さ方向の溶融孔のピッチ間隔は２５ｍｍとした。得られた長繊維不織布の目付は１９０ｇ／ｍ²、厚さは１０ｍｍであった。

図１は実施例１で得られた長繊維不織布の走査型電子顕微鏡(SEM日立走査型顕微鏡Ｓ−２６００Ｎ,倍率３０００倍)の写真である。右側上部、下部でＬ字状に伸びる繊維が太い繊維(PBT)であり、周囲の繊維は細い繊維(PP)である。図２Ａは得られた長繊維不織布１５の模式的断面図である。

実施例１で得られた長繊維不織布と比較例１品（市販の３Ｍ社製、商品名“シンサレート”,TAI-2047, 目付は200g/m²、厚さ10mm）を用いて、吸音試験をした。図４に実施例１品と比較例１品の垂直入射吸音率グラフを示す。実施例１品は比較例１品に比べて垂直入射吸音率が高く、実施例１品の優位性は認められた。

（実施例２、比較例２）
長繊維不織布の目付を150g/m²、厚さを7mmとした以外は、実施例１と同様に実験した。この実施例２品と、比較例２品（市販の３Ｍ社製、商品名“シンサレート”,TAI-1547, 目付は150g/m²、厚さ7mm）を用いて、吸音試験をした。図５に実施例２品と比較例２品の垂直入射吸音率グラフを示す。実施例２品は比較例２品に比べてわずかに垂直入射吸音率が高かった。

（実施例３〜５、比較例３）
ポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製、商品名“ノバテック”,PP）とポリエチレンテレフタレート（東洋紡株式会社製、商品名“バイオペレットＥＭＣ３０７”,PET）のそれぞれのチップをブレンド（重量比でPP：PET=７０：３０）し、図３に示す溶融紡糸装置のホッパー４から供給し、溶融押し出し機２から溶融押し出しし紡糸した。紡糸温度は３２０℃、ポリマーのダイノーズ（紡糸口金）５からの押し出し量は５ｇ／分、０．５Ｍｐａの圧搾空気を直径１mmの細孔からダイノーズに噴射し、巻き取りローラ９で長繊維不織布１０を巻き取って実施例３とした。得られた長繊維不織布の太い繊維の繊度分布中心は４．３μｍであり、細い繊維の繊度分布中心は０．９μｍであった。得られた長繊維不織布の目付は３２０ｇ／ｍ²、厚さは１１〜１２ｍｍであった。

表１に示す以外は実施例３と同様に実施例４〜５の長繊維不織布を作成した。但し、表１に示すＰＥＴ（低粘度）は、ポリマーチップを１００℃、６０分間オルトクロロフェノールに溶解した希薄溶液を、３５℃でウベローデ粘度計を用いて測定した固有粘度が０．５８であり、ＰＥＴ（高粘度）は前記固有粘度が０．７０のポリマーを示す。

実施例３のポリプロピレンチップのみを用いて実施例３と同様に長繊維不織布を作成し、比較例３とした。比較例３、実施例３〜５の長繊維不織布を平らにし、この不織布の表裏両面に目付２０ｇ／ｍ²、厚さ０．１８ｍｍのポリプロピレンスパンボンド不織布を積層し、高周波ローラを用いたピンソニック加工により厚さ方向の溶融孔で前記長繊維不織布スパンボンド不織布を一体化した。厚さ方向の溶融孔のピッチ間隔は２５ｍｍとした。比較例３、実施例３〜５の嵩高性、垂直入射吸音率を比較した。サンプル作成条件と嵩高性の結果を表１に、垂直入射吸音率を図６に示す。

表１及び図６から次のことがわかる。
(1)細い繊維のみの比較例３と比較して、太細繊維が混合されている実施例３〜５では、嵩高で保形性の高いシートが得られた。これは、骨格となる太い繊維があるので長繊維不織布の厚さが厚く嵩高になったためである。
(2) 実施例３〜５は、ピンソニック加工時の高周波ローラによる厚さのへたりも少なく、高い嵩高性を有している。
(3)一方、細い繊維と太い繊維の割合では、太い繊維が多いほど厚く、ピンソニック加工に時の高周波ローラによる厚さのへたりも少なく、高い嵩高性を有している。
(4)比較例３、実施例３の細い繊維の繊度分布中心は０．９μｍであり、垂直入射吸音率はほとんど差が無い。しかし、比較例３は細い繊維のみで形成されており、嵩高性で保形性実施例３よりも劣っていた。一方、実施例３には太細繊維が混合されており、ピンソニック加工時の高周波ローラによる厚さのへたりも少なく、嵩高で高い保形性も兼ね備えた優れた吸音材であった。
(5)実施例４の細い繊維の繊度分布中心は２．１μｍ、実施例５の細い繊維の繊度分布中心は２．３μｍで比較例３の細い繊維の繊度分布中心は０．９μｍよりも細い繊維の繊度分布中心が太くわずかに吸音率が低い。しかし、実施例４〜５には太細繊維が混合されており、ピンソニック加工時の高周波ローラによる厚さのへたりが少なかった。実施例４〜５は比較例３と比較して、高い垂直入射吸音率と嵩高で高い保形性も兼ね備えた優れた吸音材であった。

（抜き加工によるカット面圧着）
実施例１と比較例１の長繊維不織布を３枚重ねて、カット刃（トムソン刃）で打ち抜き加工した。図７は本発明の実施例１の打ち抜き加工前の側面写真、図８は本発明の実施例１の打ち抜き加工後の側面写真、図９は比較例１の打ち抜き加工前の側面写真、図１０は比較例１の打ち抜き加工後の側面写真である。実施例１品は打ち抜き加工後も３枚に分かれており（図８）、３枚の同時加工ができた。これに対して比較例１品はカット部分が圧着してしまい３枚が一体化し（図１０）、１枚ずつの打ち抜き加工が必要であった。このことは、本発明の実施例１品は打ち抜き加工性も優れており、打ち抜き加工品を製造する場合の製造コストを安くできる利点がある。

１基台
２溶融押し出し機
３ホッパー
４ポリマーチップ供給方向
５紡糸口金
６，６ａ〜６ｄガスロット
７圧空供給方向
８繊維集合体
９巻き取りロール
１０巻き取られた長繊維不織布
１１紡糸機
１２長繊維層
１３スパンボンド不織布層
１４溶融孔
１５,１７長繊維不織布
１６毛焼き層

Claims

長繊維で構成される不織布製吸音材であって、
前記長繊維は相対的に繊度の太い繊維と相対的に繊度の細い繊維を含み、
前記太い繊維の繊度分布中心は、前記細い繊維の繊度分布中心の２倍以上あることを特徴とする不織布製吸音材。
前記細い繊維はポリプロピレンであり、前記太い繊維はポリエステルである請求項１記載の不織布製吸音材。
前記不織布の少なくとも一表面には、毛羽立ち防止層が積層されている請求項１又は２に記載の不織布吸音材。
前記不織布は、主面の少なくとも一面にスパンボンド不織布が積層され、厚さ方向の溶融孔で一体化されている請求項１〜３のいずれかに記載の不織布製吸音材。
前記不織布は、主面の少なくとも一面は毛焼きされている請求項１〜４のいずれかに記載の不織布製吸音材。