JP3705412B2

JP3705412B2 - 吸音材およびその製造方法

Info

Publication number: JP3705412B2
Application number: JP2000094182A
Authority: JP
Inventors: 茂樹田中; 保榎原
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001279567A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量で厚みが薄いにも関わらず吸音性および制振特性にすぐれた吸音材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や建築用途などの吸音材として短繊維不織布が広く用いられている。吸音性能を高くするために、繊維径を細くして空気の通過抵抗を大きくしたり、目付を大きくするなどの方法が採られてきた。その結果、高い吸音性能を求められる場合には、繊維径が１５ミクロン程度と比較的細い繊維を用い、目付が５００〜５０００ｇ／ｍ²の厚くて重い短繊維不織布が用いられている。
従来、極細繊維を含む不織布は優れた吸音特性やフィルター性、遮蔽性などのすぐれた特性があり多くの用途に利用されてきたが、強度が弱かったり、形態安定性が悪いなどの問題があり、その改善のために別の不織布と積層複合化して用いられてきた。この際に不織布を積層一体化する方法としては、スプレーや転写などでバインダーとなる樹脂を付与する方法や熱融着繊維などを使用する方法がある。しかしながら、これらの方法では、乾燥あるいは樹脂の融解接着の目的で熱処理を行うことが必要であり、環境汚染の問題や省エネルギーの観点からあまり好ましいことではない。また、バインダー樹脂が不織布間の界面で皮膜を形成し、吸音性が低下するなどの問題もあった。
一方、極細繊維不織布と長繊維不織布を積層一体化する方法は通称Ｓ／Ｍ／Ｓなどの名前で知られる、スパンボンド不織布の間に極細繊維であるメルトブローン不織布を積層して熱エンボス法で接合する方法が知られている。しかしながら、これらの不織布は、ボリューム感に欠け、硬い風合いとなっており用途が制限されてしまうという問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、吸音性能が高く、薄くて軽量な形態安定性の良い吸音材を、安価に提供することを目的とする。特に、自動車関連では、燃費向上や快適性改善のため、軽量で優れた吸音材が要求されており、その要望に応える事も目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる問題を解決するために以下の手段をとる。第一の発明は、繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を含有する目付が３０〜２００ｇ／ｍ²の不織布と、繊維径が７〜４０ミクロンで目付が５０〜２０００ｇ／ｍ²の短繊維不織布とがこれらの繊維の交絡により一体化され、かつ極細繊維を含有する不織布の外側に短繊維のループを有していることを特徴とする吸音材である。
【０００５】
第二の発明は、第一の発明の吸音材の極細繊維含有不織布側の表面に、繊維径が５〜２０ミクロン、目付が５０〜２５０ｇ／ｍ²の短繊維不織布が、熱融着性不織布により接着されていることを特徴とする吸音材である。
【０００６】
第三の発明は、繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を含有する目付が３０〜２００ｇ／ｍ²の不織布と、繊維径が７〜４０ミクロンで目付が５０〜２０００ｇ／ｍ²の短繊維不織布とを流体交絡法またはニードルパンチ法のいずれかにより交絡させ、かつ極細繊維を含有する不織布の外側に短繊維のループを形成させて一体化する事を特徴とする吸音材の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明における複合不織布は、少なくとも２種以上の不織布が接合一体化されていることが必要である。通気性などをコントロールするために極細繊維を含む不織布層にフィルムなどを積層する事も望ましい形態のひとつである。また、織布や編物と複合化するのも用途により好ましい。さらに、該複合不織布の外側に色や模様のついた意匠性のある表層不織布を貼り付けても良く、車両内装材や建築用途の防音材として好適に用いることが可能である。
【０００８】
本発明における極細繊維含有不織布は、繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を重量で１０％以上含有されていることが好ましい。不織布全体が極細繊維のみで構成されていてもよいが、含有率が低すぎると極細繊維特性による効果が得られにくい。極細繊維の繊維径は５ミクロン以下がより好ましく、特に好ましくは、０．５〜４ミクロンであり、最も好ましくは１．５〜３ミクロン前後である。
【０００９】
極細繊維含有不織布の製造法は特に規定されないが、繊維のランダム配列が可能で生産コストの安いメルトブロー法により得られる不織布が特に好ましい。メルトブローン不織布は強度が弱いので、スパンボンド不織布など補強用不織布と接合した不織布を用いたり、積層工程で同時に３層以上の不織布を積層するのも好ましい。この際、耐摩耗性にすぐれたスパンボンド不織布が使用時に表層側にくるように設置することが好ましい。メルトブローン不織布とスパンボンド不織布のエンボス加工積層不織布はＳ／Ｍ／ＳやＳ／Ｍなどの名称で呼ばれ市販されておりこれらを用いるのも好ましい（Ｓはスパンボンド不織布を、Ｍはメルトブローン不織布を表す）。
【００１０】
また、分割繊維あるいは海島型繊維を用いて得られる極細繊維を用いるのも好ましい形態の一つである。分割繊維は予め分割しておいたものを使用しても良いし、積層加工の際に分割を同時に行っても良い。
【００１１】
本発明における極細繊維含有不織布は、目付が３０〜２００ｇ／ｍ²不織布である。目付が、３０ｇ／ｍ²より小さくなると、極細繊維の持つ遮蔽性、フィルター性能、柔らかさ、吸音性などの効果があまり期待できず好ましくない。一方、目付が２００ｇ／ｍ²を超えると、短繊維不織布との複合化する際に皺が入ったり、接合力が弱いという問題が生じる場合がありあまり好ましくない。また、目付をあまり大きくしすぎても目的とする遮蔽性、フィルター性能、柔らかさ、吸音性などの改善効果があまり変わらず、コスト削減や軽量化などの観点からあまり好ましくない。
【００１２】
極細繊維含有不織布を構成する素材としては特に規定はされないが、ポリエステルあるいはポリオレフィンがリサイクル性などの観点から特に好ましい。好ましくは、積層される短繊維不織布と同じ素材であることがリサイクルしやすく特に好ましい。一方、複数の素材よりなる繊維を混合しても問題はない。
【００１３】
次に、極細繊維含有不織布と積層される比較的太い繊維よりなる不織布は、長繊維不織布でも短繊維不織布でもよいが、どちらかというと短繊維不織布の方がニードルパンチ加工によりループを発生させやすくより好ましい。繊維径が７〜４０ミクロンの間にあることが好ましく、特に好ましくは７〜２０ミクロンの間である。繊維径が７ミクロンより細いことは直接大きな問題を引き起こす物ではないが、短繊維不織布の場合にはカード機よりの紡出性など生産性を考えるとあまり好ましくない。また、繊維径が７ミクロンより大幅に小さいと、本発明による積層効果が小さくなる。また、不織布が毛羽立ちやすいなど別の問題を生じる場合がある。繊維径が４０ミクロンより太いと、吸音性能に対する寄与が小さくなりあまり好ましくない。極細繊維含有不織布と積層される太い繊維よりなる不織布が長繊維不織布である場合は、繊維に立体捲縮がかかっていることが積層の剥離強度を高める上で好ましい。
【００１４】
本発明において、前記の比較的太い繊維の不織布を極細繊維含有不織布と積層することにより、極細繊維含有不織布が形態安定性が低く（へたりやすかったり、毛羽立ちやすい）嵩高性の維持に問題を生じやすいという問題点を改善したり、高いクッション性、制振性を発現させることができる。また、吸音材は一般的に厚みが大きいほど高い性能を得ることが可能と考えられ、厚みをコントロールする目的でも積層を行う効果が大きい。
【００１５】
前記の比較的太い繊維の不織布の目付は、５０〜２０００ｇ／ｍ²の不織布である。目付が５０ｇ／ｍ²より小さいと積層効果が小さく不織布の嵩高性や柔らかい風合いの点であまり好ましくない。一方、２０００ｇ／ｍ²より大きい目付であると厚みが大きくなりすぎてスペースをとったり、重さが重くなるため好ましくない。
【００１６】
前記の比較的太い繊維の不織布が短繊維不織布の場合は、短繊維の長さは３８〜１５０ｍｍが好ましく、特に好ましくは５０〜１００ｍｍである。複合不織布を吸音材として用いる場合、繊維長が長いほど優れた吸音率を示すが、繊維長が長すぎるとカードからの紡出性が悪くなり好ましくない。短繊維は単一成分でも良いが、２種類以上の混合物や複数成分の複合繊維でも良い。不織布の堅さを調整するために重量分率で３０％程度以下であればさらに太い繊維を混合しても特性はあまり変化しない。太い繊維が多すぎると不織布風合いが硬くなりすぎるなどの問題を生じやすくあまり好ましくない。融点の異なる熱融着性繊維を用いることも寸法安定性を改善する観点から好ましい。
【００１７】
短繊維不織布の重量ベースの充填密度は、嵩高性の観点から０．００５〜０．３ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。充填密度が小さすぎると形態安定性が悪くなりあまり好ましくない。充填密度が０．３ｇ／ｃｍ³より大きいと嵩高性が悪く本発明の目的を満足することが難しくなる。
【００１８】
本発明における不織布の積層一体化方法は、流体交絡法あるいはニードルパンチ法のいずれかにより一体化する。ニードルパンチ法は不織布加工方法として一般的に実施されている方法が採用でき、例えば、日本繊維機械学会不織布研究会編集の「不織布の基礎と応用」などで解説されている方法である。前記のメルトブローン不織布と短繊維不織布とをニードルパンチ法を用いて複合化すると、メルトブローン極細繊維不織布に穴が開いて、吸音性能やフィルター性能などが低下してしまうことが一般的には、予想されるが、意外なことに本発明においては、そのような欠点の発現がない。
【００１９】
ニードルパンチ加工を行う際には、３８番手より細いニードル（針）を用いることが好ましく、特に好ましくは４０〜４２番手である。ニードルは、短繊維不織布側から入り、極細繊維含有不織布の外側に、短繊維のループを生じさせる。極細繊維含有不織布は、繊維が他の物に引っかかったり、それにより切断されたりして毛羽立ちやすいが、短繊維のループは、極細繊維含有不織布の表面毛羽立ちを防止したり、クッション層になって、極細繊維含有不織布層にかかる外力を緩和することで破壊の防止に役立つ効果がある。
【００２０】
また、別の不織布やフィルムなどと積層する際に、短繊維のループと積層相手の第３の素材を接着することで、曲げや引っ張りなどの外力がかかったときにメルトブローン不織布が破壊されるのを防止することが可能となる。適切なループの大きさを形成するために、ニードルパンチの針深度は１５ｍｍ以下であることが好ましい。針深度が１５ｍｍを超えると、極細繊維不織布を針および短繊維が貫通するときの衝撃で該不織布が破れたり、貫通した後の針穴が大きくなりすぎることが多くなりあまり好ましくない。針深度は、ニードルのバーブの位置にもよるが５ｍｍ以上であることが、不織布の交絡を増やして剥離を防止する上で好ましい。
【００２１】
刺孔密度は３０〜２００本／ｃｍ²であることが好ましい。刺孔密度が３０本／ｃｍ²より小さいと不織布の剥離の問題が生じやすく、２５０本／ｃｍ²より大きいと刺孔による開口総面積が大きすぎたり、メルトブローン極細繊維不織布の破れや破壊を生じやすくあまり好ましくない。
【００２２】
吸音材の毛羽防止や形態安定性をより向上させるために、第一の発明の吸音材に積層する相手として特に好適である不織布は、繊維径が５〜２０ミクロン、目付が５０〜２５０ｇ／ｍ²の短繊維不織布である。該短繊維不織布は、繊維径が５ミクロン未満であると形態安定性などの改善効果が小さく好ましくない。２０ミクロン以上では不織布の斑が目立ちあまり好ましくない。目付に関しては、５０ｇ／ｍ²を超えると、地合の斑が目立ち好ましくなく、２５０ｇ／ｍ²を超えると軽量化を目的とした本発明の趣旨と合致せず好ましくない。積層される不織布の表面には、色付けをしたり模様をプリントして意匠性を持たせることが好ましい。これにより、建築構造物の吸音材や自動車内装材に用いられる吸音材として視覚的に周囲と違和感なく調和させることが可能となる。
【００２３】
短繊維不織布の接着方法としては、熱融着性不織布により行うことが好ましい。熱接着性フィルムなどにより接着すると通気性がなくなり吸音性能が低下する場合がある。フィルムが薄いとあまり問題がないが、３０ミクロン程度より厚くなると空気の流れが遮断されて表面で音波が反射されるためか吸音率が低下する場合がある。また、接着の強さも熱接着性不織布を用いた際の方が高く、界面での剥離が起こりにくく好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下に本発明を実施例をあげて説明する。評価法は以下の方法によった。
（平均繊維径）：走査型電子顕微鏡写真を適当な倍率でとり、繊維側面を２０本以上測定して、その平均値から計測した。極細繊維不織布がメルトブロー法の場合は、繊維径のバラツキが大きいため１００本以上を測定して平均値を採用した。
【００２５】
（目付および充填密度）：不織布を２０ｃｍ角に切り出してその重量を測定した値を１ｍ²あたりに換算して目付とした。充填密度は、不織布の目付を２０ｇ／ｃｍ²の荷重下での厚みで割った値を求めて、ｇ／ｃｍ³に単位換算して求めた。
【００２６】
（剥離）：複合した不織布を手で９０度前後折り曲げる動作を２０回繰り返して、剥離が生じるかどうかを目視で評価した。
【００２７】
（吸音率）：ＪＩＳＡ−１４０５に従って、垂直入射法吸音率を求めた。代表値として１０００Ｈｚと２０００Ｈｚの値の平均値を用いた。
【００２８】
実施例１
平均繊維径３ミクロン、目付１００ｇ／ｍ²のポリプロピレン製メルトブローン不織布の上に、平均繊維径１４ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維よりなる目付２５０ｇ／ｍ²、充填密度０．０６ｇ／ｃｍ³のポリエチレンテレフタレート製ニードルパンチ不織布を重ねて、４０番手のニードルを用いて、刺孔密度５０本／ｃｍ²、針深度１０ｍｍでニードルパンチ積層加工を実施した。吸音材を２０回程度折り曲げても剥離の問題は生じず、吸音率も６８％と高く良好であった。
【００２９】
実施例２
実施例１において短繊維の繊維長が３８ｍｍである以外は全て同じ条件で吸音材を作成した。吸音率も６０％と実施例１には及ばないものの良好な性能を示した。
【００３０】
実施例３
平均繊維径１４ミクロン、目付２０ｇ／ｍ²のポリエチレンテレフタレート製スパンボンドン不織布の上に平均繊維径３ミクロン、目付１００ｇ／ｍ²のポリエチレンテレフタレート製メルトブローン不織布を重ね、さらにその上に平均繊維径１４ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維よりなる目付２５０ｇ／ｍ²、充填密度０．０６ｇ／ｃｍ³のポリエチレンテレフタレート製ニードルパンチ不織布を重ねて、４０番手のニードルを用いて、刺孔密度５０本／ｃｍ²、針深度１０ｍｍでニードルパンチ積層加工を実施した。作成した不織布を２０回程度折り曲げても剥離の問題は生じず、吸音率も７１％と高く良好であった。
【００３１】
実施例４
実施例１で作成した吸音材に、繊維径が１２ミクロン、目付が１５０ｇ／ｍ²のグレーに着色された短繊維を８０％、同一繊維径かつ同色の低融点熱融着性繊維を２０％混合した不織布を熱処理より一体化した不織布を、１５ｇ／ｍ²の熱融着性長繊維不織布（呉羽テック株式会社製ダイナック）で１４０℃で接着した。作成した不織布を２０回程度折り曲げても剥離の問題も生じず、吸音率も７４％と高く良好であった。また、不織布の外観は極めて良好で毛羽だちの問題もなく自動車の内装材など好適に使用できるレベルであった。
【００３２】
比較例１
実施例１で用いた２種の不織布を、アクリル系樹脂バインダーを１５ｇ／ｍ²塗布することで不織布を複合化した。複合不織布を折り曲げても初期の剥離の問題は生じなかったが、繰り返すと部分的な剥離を生じて問題であった。メルトブロー不織布構成繊維の接着が弱く、内部で破壊を生じたと考えらる。吸音率は７０％と高く、実施例１と同等で良好であった。吸音率は実施例１より若干高いが、樹脂の付着分の効果もあり、ニードルパンチによる刺孔の跡による差はなく、吸音率の測定誤差程度と考えられる。
【００３３】
比較例２
平均繊維径３ミクロン、目付１５ｇ／ｍ²のポリプロピレン製メルトブローン不織布の上に、平均繊維径１４ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維よりなる目付２５０ｇ／ｍ²、充填密度０．０６ｇ／ｃｍ³のポリエチレンテレフタレート製ニードルパンチ不織布を重ねて、３２番手のニードルを用いて、刺孔密度５０本／ｃｍ²、針深度１８ｍｍでニードルパンチ積層加工を実施した。積層不織布１ｍ²あたりに５〜２０程度のメルトブローン不織布が針穴近傍で破れが発生しており問題であった。複合した不織布を折り曲げても剥離の問題は生じなかったが、破れの箇所が増加して問題であった。破れのない箇所の吸音率を測定したが、２８％と低く問題であった。
【００３４】
比較例３
平均繊維径１４ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維よりなる目付５００ｇ／ｍ²のポリエチレンテレフタレート製短繊維を４０番手のニードルを用いて、表と裏の両方からそれぞれ刺孔密度３０本／ｃｍ²、針深度１０ｍｍでニードルパンチ加工して、充填密度０．０５ｇ／ｃｍ³の不織布を得た。該不織布は、実施例１に比べて目付が高いにもかかわらず、吸音率を測定したところ２１％と低く問題であった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の吸音材は、吸音性能が高く、薄くて軽量な形態安定性の良い吸音材として安価に提供することが可能である。特に、自動車用途で燃費向上や快適性改善のため、軽量で優れた吸音材として利用できる。その他産業上の広い用途で吸音材として好適に使用される。

Claims

繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を含有する目付が３０〜２００ｇ／ｍ²の不織布と、繊維径が７〜４０ミクロンで目付が５０／ｍ²以上の短繊維不織布とがこれらの繊維の交絡により一体化され、かつ極細繊維を含有する不織布の外側に短繊維のループを有していることを特徴とする目付が３５０ｇ／ｍ ² 以下の吸音材。
請求項１に記載の吸音材の極細繊維含有不織布側の表面に、繊維径が５〜２０ミクロン、繊維長が３８〜１５０ｍｍ、目付が５０〜２５０ｇ／ｍ²の短繊維不織布が、熱融着性不織布により接着されていることを特徴とする吸音材。
繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を含有する目付が３０〜２００ｇ／ｍ²の不織布と、繊維径が７〜４０ミクロンで目付が５０ｇ／ｍ²以上の短繊維不織布とを流体交絡法またはニードルパンチ法のいずれかにより交絡させ、かつ極細繊維を含有する不織布の外側に短繊維のループを形成させて一体化する事を特徴とする目付が３５０ｇ／ｍ ² 以下の吸音材の製造方法。