(57)【要約】【課題】軽量で取扱いが容易であり、１００００Ｈｚ以下の所定の周波数帯域で高い吸音性能を発揮し、かつ、製造が容易な吸音材を提供する。【解決手段】吸音材５０は、繊度が１デニール以下の細繊維を１５〜７０重量％、内部に空洞を有する中空繊維を２０〜６０重量％及び繊維同士を結合させるバインダー繊維を１０〜４０重量％含むフェルト状繊維体５１と、フェルト状繊維体５１の表面に積層された不織布５２であって、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維を含み、前記複数の長繊維の平均繊維径が１〜４μｍであると共に目付が５〜２０ｇ／ｃｍ２である不織布５２と、を有する。そして、吸音材５０の厚みは８〜４５ｍｍ、吸音材５０の嵩密度は２０ｋｇ／ｍ３以下である。【選択図】図１
2020170093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊度が１デニール以下の細繊維を１５〜７０重量％、内部に空洞を有する中空繊維を２０〜６０重量％及び繊維同士を結合させるバインダー繊維を１０〜４０重量％含むフェルト状繊維体と、
前記フェルト状繊維体の表面に積層された不織布であって、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維を含み、前記複数の長繊維の平均繊維径が１〜４μｍであると共に目付が５〜２０ｇ／ｍ２である前記不織布と、
を有し、
厚みが８〜４５ｍｍ、嵩密度が２０ｋｇ／ｍ３以下である、
吸音材。
【請求項２】
前記吸音材の目付が１００〜５００ｇ／ｍ２である、請求項１に記載の吸音材。
【請求項３】
前記中空繊維の繊度は前記細繊維の繊度よりも大きく且つ１５デニール以下であり、前記バインダー繊維の繊度は前記細繊維の繊度よりも大きく且つ６デニール以下である、請求項１又は２に記載の吸音材。
【請求項４】
前記細繊維、前記中空繊維及び前記バインダー繊維のうち前記中空繊維の占める重量割合が最も高い、請求項１〜３のいずれか一つに記載の吸音材。
【請求項５】
前記フェルト状繊維体と前記不織布とが熱接着性繊維によって結合されている、請求項１〜４のいずれか一つに記載の吸音材。
【請求項６】
前記細繊維、前記中空繊維、前記バインダー繊維、前記長繊維及び前記熱接着性繊維がポリエステルを主成分とするポリエステル系繊維である、請求項５に記載の吸音材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェルト状繊維体（多孔質吸音材）とその表面に積層された不織布とを有する吸音材に関する。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、先に、多孔質吸音体と積層して使用される吸音材用不織布を提案した（特許文献１参照）。この吸音材用不織布は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維を含み、前記複数の長繊維の繊維径分布の最頻値が１〜４μｍにあるものであり、前記多孔質吸音体の軽量性や柔軟性などをほとんど損なうことなく、前記多孔質吸音体単体の場合と比較して１０００〜１００００Ｈｚの周波数帯域における吸音性能を向上させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−９２１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記吸音材用不織布と多孔質吸音体とを組み合わせることにより、１０００〜１００００Ｈｚの周波数帯域における吸音性能が改善された吸音材を得ることができる。しかし、必ずしも１０００〜１００００Ｈｚの全ての周波数範囲において高い吸音性能が要求されるわけではなく、１００００Ｈｚ以下の特定の周波数帯域（例えば、２０００〜３０００Ｈｚや５０００〜６０００Ｈｚ）での高い吸音性能が要求される場合がある。また、製品化にあたっては製造が容易であることや軽量で取扱いが容易であることも求められる。
【０００５】
そこで、本発明は、軽量で取扱いが容易であり、１００００Ｈｚ以下の所定の周波数帯域で高い吸音性能を発揮し、かつ、製造が容易な吸音材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】
【０００６】
本発明者は、検討及び実験を重ねた結果、特定の目付の前記吸音材用不織布と特定の多孔質吸音体とを組み合わせることによって、軽量で取扱い性に優れ、１００００Ｈｚ以下の所定の周波数帯域で高い吸音性能を発揮し得る吸音材を比較的容易に製造できることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。
【０００７】
本発明による吸音材は、繊度が１デニール以下の細繊維を１５〜７０重量％、内部に空洞を有する中空繊維を２０〜６０重量％及び繊維同士を結合させるバインダー繊維を１０〜４０重量％含むフェルト状繊維体と、前記フェルト状繊維体の表面に積層された不織布であって、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維を含み、前記複数の長繊維の平均繊維径が１〜４μｍであると共に目付が５〜２０ｇ／ｍ２である前記不織布と、を有する。そして、前記吸音材の厚みが８〜４５ｍｍであり、嵩密度が２０ｋｇ／ｍ３以下である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、軽量で取扱いが容易であり、１００００Ｈｚ以下の所定の周波数帯域で高い吸音性能を発揮し得、かつ、製造が容易な吸音材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】発明の一実施形態に係る吸音材の断面図である。
【図２】前記吸音材を構成する不織布の一例の走査型電子顕微鏡による拡大写真（倍率：１０００倍）である。
【図３】前記不織布の一例である縦配列長繊維不織布の製造装置の一例の概略構成を示す図である。
【図４】前記吸音材の製造装置の一例の概略示す構成を示す図である。
【図５】前記縦配列長繊維不織布の物性を示す表である。
【図６】前記縦配列長繊維不織布の繊維径分布を示す図である。
【図７】実施例１−５（吸音材）の特性値（厚み、目付、嵩密度）を示す表である。
【図８】実施例１−５のフェルト状繊維体におけるＰＥＴ細繊維、中空ＰＥＴ繊維及び低融点ＰＥＴ繊維の混合割合を示す表である。
【図９】実施例１−５（吸音材）の垂直入射吸音率の測定結果を示すグラフである。
【図１０】比較例１−５（フェルト状繊維体）の垂直入射吸音率の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る吸音材の断面図である。図１に示されるように、実施形態に係る吸音材５０は、多孔質吸音体としてのフェルト状繊維体５１と、フェルト状繊維体５１の表面に積層された不織布５２と、を有しており、これらが一体化されて構成されている。
【００１１】
［フェルト状繊維体５１］
フェルト状繊維体５１は、繊度は１デニール以下の細繊維、内部に空洞を有する中空繊維及び繊維同士を結合させるバインダー繊維を混綿（混合）して形成されている。前記細繊維、前記中空繊維及び前記バインダー繊維は熱可塑性樹脂繊維である。特に制限されないが、前記細繊維、前記中空繊維及び前記バインダー繊維は、ポリエステル（特にポリエチレンテレフタレート）を主成分とするポリエステル系樹脂繊維又はポリプロピレンを主成分とするポリプロピレン系樹脂繊維であるのが好ましい。
【００１２】
前記細繊維の繊度は好ましくは０．３〜１．０デニールである。すなわち、前記細繊維はいわゆる極細繊維であり得る。また、フェルト状繊維体５１における前記細繊維の混合量（混合割合）は１５〜７０重量％であり、好ましくは２０〜５０重量％である。前記細繊維の混合量が１５重量％未満になると吸音性能の確保が難しくなり、前記細繊維の混合量が７０重量％を超えると嵩高性や柔軟性が得られなくなるおそれがあるからである。
【００１３】
前記中空繊維の繊度は前記細繊維の繊度よりも大きく且つ１５デニール以下であり、好ましくは２〜１０デニールである。また、フェルト状繊維体５１における前記中空繊維の混合量は２０〜６０重量％であり、好ましくは３０〜５０重量％である。前記中空繊維の混合量が２０重量％未満になると嵩高性や柔軟性が十分に得られなくなり、前記中空繊維の混合量が６０重量％を超えると吸音性能の向上がほとんど図れず、また、コストも高くなって不経済だからである。なお、上記の範囲内において前記細繊維の混合量よりも前記中空繊維の混合量を多くすることで嵩高性及び柔軟性に優れたフェルト状繊維体５１（ひいては吸音材５０）が得られる。
【００１４】
前記バインダー繊維は、前記細繊維及び前記中空繊維よりも融点が低く、加熱処理によって溶融してフェルト状繊維体５１を構成する繊維同士を結合する。また、前記バインダー繊維は、フェルト状繊維体５１と不織布５２との一体化、すなわち、フェルト状繊維体５１と不織布５２とを結合する際にも寄与し得る。前記バインダー繊維の繊度は前記細繊維の繊度よりも大きく且つ６デニール以下であり、好ましくは２〜５デニールである。また、フェルト状繊維体５１における前記バインダー繊維の混合量は１０〜４０重量％であり、好ましくは２５〜３５重量％である。前記バインダー繊維の混合量が１０重量％未満になるとフェルト状繊維体５１を構成する繊維同士の結合やフェルト状繊維体５１と不織布５２との結合が不十分になるおそれがあり、前記バインダー繊維の混合量が４０重量％を超えるとフェルト状繊維体５１の柔軟性を損なうおそれがあるからである。
【００１５】
フェルト状繊維体５１は一般的なフェルトと同様の工程を経て製造される。すなわち、フェルト状繊維体５１は、前記細繊維、前記中空繊維及び前記バインダー繊維を混合（混綿）して混合繊維とする工程（混合工程）、前記混合繊維を開繊及びカーディングして混合繊維ウェブを形成する工程（カーディング工程）、及び、形成された混合繊維ウェブを積層してウェブ積層体とする工程（積層工程）などを経て製造される。なお、前記ウェブ積層体には加熱処理が施されるが、これについては後述する。
【００１６】
なお、フェルト状繊維体５１の目付は１００〜５００ｇ／ｍ２であり、フェルト状繊維体５１の厚みは８〜４５ｍｍである。
【００１７】
［不織布５２］
不織布５２は、いわゆる長繊維不織布である。不織布５２は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維（フィラメント）を含む。
【００１８】
不織布５２は、例えば延伸された複数の長繊維が一方向に沿って配列された構成の「一方向配列不織布」であり得る。前記一方向は、厳密に一方向である必要はなく、概ね一方向であればよい。このような「一方向配列不織布」は、例えば複数の長繊維を一方向に沿って配列する工程及び配列された複数の長繊維を前記一方向に延伸する工程を含む製造工程を経て製造され得る。
【００１９】
ここで、「複数の長繊維を一方向に沿って配列する」とは、複数の長繊維をそれぞれの長さ方向（軸方向）が一方向となるように配列すること、すなわち、配列された複数の長繊維のそれぞれが概ね一方向に延びていることをいう。例えば、前記一方向配列不織布が長尺シートとして製造される場合には、前記一方向は、前記長尺シートの長手方向（縦方向ともいう）、前記長尺シートの長手方向から傾斜した方向、前記長尺シートの幅方向（横方向ともいう）又は前記長尺シートの横方向から傾斜した方向であり得る。
【００２０】
また、「配列された複数の長繊維を前記一方向に延伸する」とは、配列された複数の長繊維のそれぞれを概ねその軸方向に延伸することをいう。なお、一方向に沿って配列された複数の長繊維を一方向に延伸することにより、各長繊維の構成分子は、延伸方向である一方向、すなわち、各長繊維の軸方向に配列されることになる。
【００２１】
図２は、不織布５２の一例である前記一方向配列不織布の走査型電子顕微鏡による拡大写真（倍率：１０００倍）である。図２に示される一方向配列不織布では、複数の長繊維が概ね図２における上下方向に沿って配列されている。
【００２２】
また、不織布５２は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維（第１長繊維）に加えて、延伸され且つ前記一方向に直交する方向に沿って配列された複数の第２長繊維を有してもよい。すなわち、不織布５２は、延伸された複数の長繊維フィラメントが直交する二方向のいずれかに沿って配列された構成の「直交配列不織布」であり得る。前記直交する二方向は、厳密に直交している必要はなく、概ね直交していればよい。このような直交配列不織布は、例えば前記一方向配列不織布を互いの長繊維が直交するように積層し且つ融着することによって得られる。
【００２３】
ここで、不織布５２について具体的に説明する。上述のように、不織布５２は「一方向配列不織布」又は「直交配列不織布」であり得る。なお、以下の説明において、「縦方向」とは不織布５２を製造する際の送り方向（すなわち、不織布５２の長さ方向に相当する）をいい、「横方向」とは前記送り方向に直交する方向（すなわち、不織布５２の幅方向に相当する）をいう。また、以下では長繊維をフィラメントと表記する場合がある。
【００２４】
（一方向配列不織布（縦配列長繊維不織布））
前記一方向配列不織布の一例である縦配列長繊維不織布は、熱可塑性樹脂からなる複数の長繊維を縦方向に沿って配列し、すなわち、各長繊維の長さ方向（軸方向）が縦方向に概ね一致するように配列し、配列された前記複数の長繊維を縦方向（軸方向）に延伸することによって得られる。前記縦配列長繊維不織布においては、各長繊維の構成分子が前記縦方向に配向されている。ここで、前記複数の長繊維の前記縦方向への延伸の倍率は３〜６倍である。また、前記縦配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維（すなわち、延伸後の複数の長繊維）の平均繊維径は１〜４μｍであり、好ましくは２〜３μｍである。さらに、前記縦配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維の繊維径分布の変動係数は０．１〜０．３である。なお、前記変動係数は、前記複数の長繊維の繊維径の標準偏差を平均（平均繊維径）で除算した値である。
【００２５】
前記長繊維は、特に制限されないが、例えば平均長が１００ｍｍを超える繊維であり得る。また、前記複数の長繊維の平均繊維径が１〜４μｍの範囲内にあればよく、前記縦配列長繊維不織布は、繊維径が１μｍ未満の長繊維や繊維径が４μｍを超える長繊維を含み得る。なお、長繊維の長さ及び繊維径は、例えば、走査型電子顕微鏡よって撮影された前記縦配列長繊維不織布の拡大写真から測定することができ、Ｎ個（例えば５０個）の測定値から前記平均繊維径、前記標準偏差及び前記変動係数を求めることができる。
【００２６】
前記縦配列長繊維不織布の目付は５〜２０ｇ／ｍ２であり、好ましくは約１５ｇ／ｍ２である。目付が５ｇ／ｍ２未満であると強度が不足するおそれがあり、目付が２０ｇ／ｍ２を超えると厚みが大きくなると共に通気度も低くなるため、後述するフェルト状繊維体５１との一体化の際に熱風が通過し難い場所が発生し易くなって、部分的な結合不良（接着不良）を招くおそれがあるからである。なお、目付は、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍに切り出された不織布片を複数枚用意し、それぞれの重量を測定してその平均値から算出され得る。また、前記縦配列長繊維不織布の厚みは１５〜６０μｍであり、好ましくは２０〜４５μｍである。
【００２７】
前記長繊維は熱可塑性樹脂を溶融紡糸して得られる。前記熱可塑性樹脂にはフェルト状繊維体５１と同種の樹脂が用いられる。すなわち、前記長繊維はポリエステル系樹脂又はポリプロピレン系樹脂を溶融紡糸して得られる。ここで、前記ポリエステル系樹脂としては固有粘度ＩＶが０．４３〜０．６３（好ましくは０．４８〜０．５８）であるポリエチレンテレフタレートが好ましいが、これに限られるものではない。なお、前記ポリエステル系樹脂又は前記ポリプロピレン系樹脂には酸化防止剤、耐候剤、着色剤などの添加剤が０．０１〜２重量％程度含まれてもよい。また、前記ポリエステル系樹脂として難燃性ポリエステルが用いられてもよい。
【００２８】
次に、前記縦配列長繊維不織布の製造方法の一例を説明する。前記縦配列長繊維不織布の製造方法は、複数の長繊維が縦方向に沿って配列された構成の不織布ウェブを形成する工程と、形成された不織布ウェブ（すなわち、縦方向に沿って配列された複数の長繊維）を縦方向に延伸することによって縦配列長繊維不織布を得る工程とを含む。
【００２９】
詳細には、前記不織布ウェブを形成する工程は、ノズル群から複数（多数）のフィラメントをコンベアベルトに向けて押し出す工程と、前記ノズル群から押し出された各フィラメントを高速気流に随伴させて細径化する工程と、前記高速気流の向きを前記コンベアベルトの走行方向（すなわち、縦方向）に周期的に変動させる工程と、を含み、複数のフィラメントが前記コンベアベルトの走行方向（縦方向）に沿って配列された不織布ウェブを形成する。また、前記縦配列長繊維不織布を得る工程は、形成された不織布ウェブを縦方向に延伸し、これによって、前記縦配列長繊維不織布を得る。なお、前記延伸の倍率は、上述のように、３〜６倍である。
【００３０】
ここで、前記ノズル群に関し、ノズル数、ノズル孔間ピッチＰ、ノズル孔直径Ｄ及びノズル孔長さＬは、任意に設定され得るが、ノズル孔直径Ｄが０．１〜０．３ｍｍ、Ｌ／Ｄが１０〜４０であるのが好ましい。
【００３１】
図３は、前記縦配列長繊維不織布の製造装置の一例の概略構成を示す図である。図３に示される前記縦配列長繊維不織布の製造装置は、メルトブロー法によって前記縦配列長繊維不織布を製造するように構成されており、メルトブローダイス１、コンベアベルト７、気流振動機構９、延伸シリンダ１２ａ、１２ｂ及び引取ニップローラ１６ａ、１６ｂなどを含む。
【００３２】
まず、装置の前段において、熱可塑性樹脂（ここでは、ポリエステル系樹脂）が押出機（図示省略）に投入され、溶融され、押し出されてメルトブローダイス１に送られる。
【００３３】
メルトブローダイス１は、その先端（下端）に、紙面に対して垂直な方向、すなわち、コンベアベルト７の走行方向に垂直に並べられた多数のノズル３を有する。ギアポンプ（図示省略）などによってメルトブローダイス１に送られた溶融樹脂２が各ノズル３から押し出されることで、多数のフィラメント１１が形成（紡糸）される。なお、図３においては、メルトブローダイス１は断面図で示されているため、ノズル３は一つしか示されていない。また、メルトブローダイス１において、各ノズル３の両側にはそれぞれエアー溜め５ａ，５ｂが設けられている。前記熱可塑性樹脂の融点以上に加熱された高圧加熱エアーは、これらエアー溜め５ａ，５ｂに送入され、その後、エアー溜め５ａ，５ｂに連通すると共にメルトブローダイス１の先端に開口するスリット６ａ，６ｂから噴出される。これにより、ノズル３の下方には、ノズル３からのフィラメント１１の押し出し方向とほぼ平行な高速気流が形成される。この高速気流によって、ノズル３から押し出されたフィラメント１１がドラフト可能な溶融状態に維持されると共に、高速気流の摩擦力によりフィラメント１１にドラフトが与えられて（すなわち、フィラメント１１が引っ張られて）フィラメント１１が細径化される。なお、紡糸直後のフィラメント１１の直径は、好ましくは１０μｍ以下である。また、ノズル３の下方に形成される高速気流の温度は、フィラメント１１の紡糸温度よりも２０℃以上、望ましくは４０℃以上高く設定される。
【００３４】
メルトブローダイス１を用いてフィラメント１１を形成する方法では、前記高速気流の温度を高くすることにより、ノズル３から押し出された直後のフィラメント１１の温度をフィラメント１１の融点よりも十分に高くすることができ、これによって、フィラメント１１の細径化が可能である。
【００３５】
メルトブローダイス１の下方にはコンベアベルト７が配置されている。コンベアベルト７は、図示省略の駆動源により回転されるコンベアローラ１３やその他のローラに掛け回されている。コンベアローラ１３の回転によってコンベアベルト７を駆動することで、ノズル３から押出されてコンベアベルト７上に捕集されたフィラメント１１が図３における矢印方向（右方向）へと搬送される。
【００３６】
メルトブローダイス１とコンベアベルト７との間の所定位置、具体的には、ノズル３の両側のスリット６ａ，６ｂから噴出された高圧加熱エアーが合流して形成される高速気流の流域（近傍）には、気流振動機構９が設けられている。気流振動機構９は、断面が楕円形の楕円柱部と、楕円柱部の両端のそれぞれから延びる支持軸９ａとを有しており、コンベアベルト７によるフィラメント１１の搬送方向（コンベアベルト７の走行方向）にほぼ直交する方向、すなわち、製造すべき縦配列長繊維不織布の幅方向とほぼ平行に配置されている。そして、気流振動機構９は、支持軸９ａが回転されることで前記楕円柱部が矢印Ａ方向に回転するように構成されている。このように前記高速気流の近傍に楕円柱状の気流振動機構９を配置し、これを回転させることによって、後述するようにコアンダ効果を利用して前記高速気流の向きを変えることができる。なお、気流振動機構９の数は一つに限られるものではなく、必要に応じて複数個設けて、フィラメント１１の振れ幅をより大きくしてもよい。
【００３７】
フィラメント１１は、前記高速気流に沿って流れる。前記高速気流は、スリット６ａ，６ｂから噴出された高圧加熱エアーが合流して形成され、コンベアベルト７の搬送面とほぼ垂直な方向に流れる。ところで、気体や液体の高速噴流近傍に壁が存在しているとき、噴流が壁面の近くを流れる傾向があることは一般に知られている。これをコアンダ効果という。気流振動機構９は、このコアンダ効果を利用して前記高速気流、すなわち、フィラメント１１の流れの向きを変える。
【００３８】
気流振動機構９（前記楕円柱部）の幅、すなわち、支持軸９ａと平行な方向における気流振動機構９の長さは、メルトブローダイス１によって紡糸されるフィラメント群の幅よりも１００ｍｍ以上大きいことが望ましい。これよりも気流振動機構９の幅が小さいと、フィラメント群の両端部で前記高速気流の流れ方向を十分に変えられず、フィラメント群の両端部でのフィラメント１１の縦方向に沿った配列が不十分になるおそれがあるからである。また、気流振動機構９（前記楕円柱部）の周壁面９ｂと前記高速気流の気流軸１００との距離は、最も小さいときで２５ｍｍ以下、望ましくは１５ｍｍ以下である。気流振動機構９と気流軸１００との距離がこれ以上大きくなると、前記高速気流が気流振動機構９に引き寄せられる効果が小さくなって、フィラメント１１を十分に振らせることができなくなるおそれがあるからである。
【００３９】
ここで、フィラメント１１の振れ幅は、前記高速気流の流速と気流振動機構９の回転速度に依存する。したがって、前記高速気流の速度は１０ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは１５ｍ／ｓｅｃ以上となるように設定される。これ以下の速度では、前記高速気流が気流振動機構９の周壁面９ｂに十分に引き寄せられず、結果的にフィラメント１１を十分に振らせることができなくなるおそれがあるである。気流振動機構９の回転速度は、周壁面９ｂにおける振動数を、フィラメント１１の振れ幅を最大とする振動数とすればよい。このような振動数は、紡糸条件によっても異なるため、前記紡糸条件に応じて適宜決定される。
【００４０】
また、図３に示された製造装置においては、メルトブローダイス１とコンベアベルト７との間に、スプレーノズル８が設けられている。スプレーノズル８は、前記高速気流中に霧状の水等を噴霧するものであり、スプレーノズル８による水等の噴霧によってフィラメント１１が冷却されて、急速に凝固する。なお、スプレーノズル８は実際には複数個設置されるが、煩雑さを避けるため、図３では１個のスプレーノズル８のみが示されている。
【００４１】
凝固したフィラメント１１は、縦方向に振られながらコンベアベルト７上に集積され、縦方向に部分的に折り畳まれて連続的に捕集される。コンベアベルト７上のフィラメント１１は、コンベアベルト７によって図３における矢印方向（右方向）に搬送され、延伸温度に加熱された延伸シリンダ１２ａと押さえローラ１４とにニップされて、延伸シリンダ１２ａに移される。その後、フィラメント１１は、延伸シリンダ１２ｂと押えゴムローラ１５とにニップされて延伸シリンダ１２ｂに移され、２つの延伸シリンダ１２ａ，１２ｂに密着される。このように、フィラメント１１が延伸シリンダ１２ａ，１２ｂに密着しながら送られることによって、フィラメント１１は、縦方向に部分的に折り畳まれた状態のまま、隣接するフィラメント同士が融着して不織布ウェブとなる。
【００４２】
前記不織布ウェブは、その後に、引取ニップローラ１６ａ，１６ｂ（後段の引取ニップローラ１６ｂはゴム製）で引き取られる。引取ニップローラ１６ａ，１６ｂの周速は、延伸シリンダ１２ａ，１２ｂの周速よりも大きく設定されており、これにより、前記不織布ウェブが縦方向に３〜６倍に延伸される。このようにして、縦配列長繊維不織布１８が製造される。なお、前記不織布ウェブは、必要に応じて、熱処理や熱エンボス等の部分接着処理などの後処理がさらに行われてもよい。また、延伸倍率は、例えば、延伸前の不織布ウェブに一定の間隔で入れたマークによって次式で定義され得る。
延伸倍率＝「延伸後のマーク間の長さ」／「延伸前のマーク間の長さ」
【００４３】
上述のように、製造された縦配列長繊維不織布１８を構成するフィラメント（長繊維）の平均繊維径は１〜４μｍ（好ましくは２〜３μｍ）である。また、縦配列長繊維不織布１８は、繊維の方向、すなわち、フィラメント（長繊維）の軸方向であり且つ延伸方向である縦方向への伸び率が１〜２０％、好ましくは５〜１５％である。すなわち、縦配列長繊維不織布１８は、縦方向に伸縮性を有するものであり得る。さらに、前記縦配列長繊維不織布の縦方向の引張強度は、２０Ｎ／５０ｍｍ以上である。前記伸び率及び前記引張強度は、ＪＩＳ  Ｌ１０９６  ８．１４．１  Ａ法により測定した値である。
【００４４】
（一方向配列不織布（横配列長繊維不織布））
前記一方向配列不織布の他の例である横配列長繊維不織布は、熱可塑性樹脂からなる複数の長繊維を横方向に沿って、すなわち、各長繊維の長さ方向（軸方向）が概ね前記横方向に一致するように配列し、配列された複数の長繊維を横方向に延伸することによって得られる。前記横配列長繊維不織布においては、各長繊維の構成分子が前記横方向に配向されている。ここで、前記複数の長繊維の前記横方向への延伸の倍率は３〜６倍である。また、前記横配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維（すなわち、延伸後の複数の長繊維）の平均繊維径は１〜４μｍであり、好ましくは２〜３μｍである。なお、前記熱可塑性樹脂については前記縦方向配列長繊維不織布の場合と同じである。
【００４５】
（直交配列不織布）
直交配列不織布は、前記縦配列長繊維不織布と前記横配列長繊維不織布とを積層し且つ融着して形成され、二つの前記縦配列長繊維不織布のうちの一方を９０°回転させて積層し且つ融着して形成され、又は、二つの前記横配列長繊維不織布のうちの一方を９０°回転させて積層し且つ融着して形成され得る。融着は、特に制限されるものではないが、一 般的にはエンボスロール等を使用した熱圧着によって行われる。
【００４６】
[吸音材５０]
上述のように、吸音材５０は、フェルト状繊維体５１と不織布５２とが一体化されて構成されている。本実施形態において、フェルト状繊維体５１と不織布５２とはこれらと同種の熱接着性繊維、すなわち、ポリエステル系の熱接着性繊維又はポリプロピレン系の熱接着性繊維によって結合（接着）されて一体化されている。
【００４７】
また、吸音材５０は、不織布５２、前記熱接着性繊維を含む熱接着ウェブ及び前記混合繊維ウェブ（フェルト状繊維体５１）がこの順に積層された積層体を形成し、形成された積層体を加熱処理して一体化することによって製造される。具体的には、吸音材５０の製造方法は、前記細繊維、前記中空繊維及び前記バインダー繊維を混合して混合繊維とする工程（混合工程）と、前記混合繊維を開繊及びカーディングして混合繊維ウェブを形成する工程（カーディング工程）と、不織布５２上に前記熱接着ウェブが積層された第１積層体を搬送する工程（搬送工程）と、前記混合繊維ウェブを前記第１積層体の前記熱接着ウェブ上に積層して第２積層体を形成する工程（積層工程）と、前記第２積層体を熱風による加熱処理によって一体化する工程（加熱工程）と、を含む。
【００４８】
図４は、吸音材５０の製造装置の一例の概略構成を示す図である。図４に示される吸音材５０の製造装置７０は、混綿機７１、カーディング装置７２、ウェブ供給装置７３、コンベアベルト７４及び熱風炉７５などを含む。
【００４９】
混綿機７１では主に前記混合工程が実施される。混綿機７１は、投入された前記細繊維、前記中空繊維及び前記バインダー繊維を均一に混合して前記混合繊維とし、前記混合繊維をカーディング装置７２に供給する。
【００５０】
カーディング装置７２では主に前記カーディング工程が実施される。カーディング装置７２は、混綿機７１から供給された前記混合繊維を開繊及びカーディングして前記混合繊維ウェブを形成する。
【００５１】
ウェブ供給装置７３は、形成された前記混合繊維ウェブをコンベアベルト７４上に供給する。本実施形態において、ウェブ供給装置７３は、コンベアベルト７４の幅方向を往復するように、すなわち、前記幅方向に振り分けるように前記混合繊維ウェブを供給する。ここで、コンベアベルト７４は不織布５２上に前記熱接着ウェブが積層された前記第１積層体を図４中の矢印Ｂ方向に搬送するように構成されており、ウェブ供給装置７３によって供給された前記混合繊維ウェブは前記第１積層体の前記熱接着ウェブ上に積層される。これにより、不織布５２、前記熱接着ウェブ及び前記混合繊維ウェブがこの順に積層された前記第２積層体がコンベアベルト７４上で形成され、形成された前記第２積層体がコンベアベルト７４によって搬送される。つまり、ウェブ供給装置７３では主に前記積層工程が実施され、コンベアベルト７４によって前記搬送工程が実施される。
【００５２】
熱風炉７５では前記加熱工程が実施される。熱風炉７５はコンベアベルト７４の途中に設けられている。熱風炉７５は、コンベアベルト７４によって搬送される前記第２積層体に対して上方から熱風を吹き付ける。このとき、図示省略の吸引装置によってコンベアベルト７４の裏面側から前記第２積層体が吸引される。これにより、前記混合繊維ウェブ中の前記バインダー繊維が溶融してフェルト状繊維体５１を構成する繊維同士が結合される（すなわち、フェルト状繊維体５１が一体化される）。また、前記熱接着ウェブが溶融してフェルト状繊維体５１と不織布５２とが結合される（吸音材５０が形成される）。すなわち、熱風炉７５では、フェルト状繊維体５１の一体化と、フェルト状繊維体５１と不織布５２との結合(吸音体５０の形成)と、が同時に行われる。なお、図示省略するが、吸音材５０は、その後必要に応じて所望の幅に切断され及び／又はロール状に巻き取られる。
【００５３】
なお、フェルト状繊維体５１と不織布５２との結合に用いられる前記熱接着ウェブの目付は約１５ｇ／ｍ２である。また、形成される吸音材５０の厚みは８〜４５ｍｍであり、吸音材５０の目付は１００〜５００ｇ／ｍ２であり、吸音材５０の嵩密度は２０ｋｇ／ｍ３以下であり、好ましくは８〜１６ｇ／ｍ３である。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明による吸音材を実施例により説明する。但し、本発明は、以下の実施例によって限定されるものではない。
【００５５】
［不織布５２］
図３に示された製造装置を用いて不織布５２（一方向配列不織布）を作製した。メルトブローダイス１としては、ノズル径が０．１５ｍｍ、ノズルピッチが０．５ｍｍ、Ｌ／Ｄ（ノズル孔長／ノズル孔直径）＝２０、紡糸幅が５００ｍｍの紡糸ノズルを有するものを用い、これをコンベアベルトの走行方向と垂直に配置した。フィラメントの原料（熱可塑性樹脂）には融点が２６０℃のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた。１ノズル当たりの吐出量を４０ｇ／ｍｉｎ、ダイスの温度を２９５℃としてメルトブローダイス１からフィラメントを押し出した。ノズル３から押し出されたフィラメントにドラフトをかけて細径化するための高速気流は温度を４００℃、流量を０．４ｍ３／ｍｉｎとした。また、スプレーノズル８から霧状の水を噴霧してフィラメントを冷却した。気流振動機構９は、メルトブローダイス１のノズル３の延長線との距離が最小で２０ｍｍとなるように配置した。気流振動機構９を９００ｒｐｍ（気流振動機構９の周壁面での振動数が１５．０Ｈｚ）で回転させ、フィラメントを縦方向に沿って配列させた状態でコンベアベルト７上に捕集した。コンベアベルト７上に捕集されたフィラメントを延伸シリンダ１２ａ、１２ｂで加熱し、縦方向に４．５倍に延伸してＰＥＴ繊維不織布とした。そして、主にコンベアベルト７の走行速度を適宜調整することによって目付が５〜４０ｇ／ｍ２のＰＥＴ繊維不織布を得た。
【００５６】
得られたＰＥＴ繊維不織布の物性を図５に示す。また、目付が１０ｇ／ｍ２のＰＥＴ繊維不織布と目付が２０ｇ／ｍ２のＰＥＴ繊維不織布の繊維径分布を図６に示す。図６に示されるように、目付が１０ｇ／ｍ２のＰＥＴ繊維不織布及び目付が２０ｇ／ｍ２のＰＥＴ繊維不織布のいずれにおいても、その構成繊維（長繊維）の繊維径分布の最頻値は約２．５μｍであり、平均繊維径も約２．５μｍであった。なお、作製時のコンベアベルト７の走行速度が異なるだけであるので、他の目付のＰＥＴ繊維不織布についても、その構成繊維の繊維径分布及び平均繊維径は図６とほぼ同じになると考えられる。
【００５７】
また、図５に示されるように、目付が５ｇ／ｍ２以上のＰＥＴ繊維不織布は十分な強度を有しているといえる。さらに、図４に示される製造装置７０において、各目付（５〜４０ｇ／ｍ２）のＰＥＴ繊維不織布と前記熱接着ウェブと前記混合繊維ウェブ（フェルト状繊維体５１）との積層体をコンベアベルト７４によって搬送して熱風炉７５を通過させてＰＥＴ繊維不織布と前記混合繊維ウェブ（フェルト状繊維体５１）との結合性（接着性）を確認した。その結果、目付が５〜２０ｇ／ｍ２のＰＥＴ繊維不織布についてはフェルト状繊維体５１と問題なく結合（接着）されたが、目付が３０〜４０ｇ／ｍ２のＰＥＴ繊維不織布についてはフェルト状繊維体５１との結合（接着）不良が部分的に発生した。したがって、ＰＥＴ繊維不織布の目付を５〜２０ｇ／ｍ２とし、及び／又は、ＰＥＴ繊維職不の厚みを１５〜６０μｍとするのが製造性の面から好ましいといえる。
【００５８】
[実施例、比較例]
図４に示される製造装置を用いて吸音材５０（下記実施例１−５）を作製すると共に、不織布５２及び前記熱接着ウェブがない状態のコンベアベルト上に前記混合繊維ウェブを供給することによってフェルト状繊維体５１（下記比較例１−５）を作製した。
【００５９】
（実施例１）
繊度が０．９デニールのＰＥＴ細繊維（細繊維）を４０重量％、繊度が７デニールの中空ＰＥＴ繊維（中空繊維）を３０重量％及び繊度が４デニールの低融点ＰＥＴ繊維（バインダー繊維）を３０重量％の割合で混合し、目付が１２０ｇ／ｍ２の混合繊維ウェブ（フェルト状繊維体５１）を形成した。また、不織布５２として目付が１５ｇ／ｍ２のＰＥＴ繊維不織布を用いると共に、前記熱接着ウェブとして低融点ＰＥＴ繊維を含む目付が１５ｇ／ｍ２の繊維ウェブを用いた。そして、これらを熱風炉で加熱処理して吸音材５０を得た。得られた吸音材５０の厚みは１１ｍｍであり、嵩密度は１４ｋｇ／ｍ３であり、目付は１５０ｇ／ｍ２であった。
【００６０】
（実施例２）
繊度が０．５デニールのＰＥＴ細繊維を３０重量％、繊度が７デニールの中空ＰＥＴ繊維を４０重量％及び繊度が２デニールの低融点ＰＥＴ繊維を３０重量％の割合で混合し、目付が２３５ｇ／ｍ２の混合繊維ウェブ（フェルト状繊維体５１）を形成した。また、不織布５２として目付が１５ｇ／ｍ２の前記ＰＥＴ繊維不織布を用いると共に、前記熱接着ウェブとして低融点ＰＥＴ繊維を含む目付が１５ｇ／ｍ２の前記繊維ウェブを用いた。そして、これらを熱風炉で加熱処理して吸音材５０を得た。得られた吸音材５０の厚みは２３ｍｍであり、嵩密度は１２ｋｇ／ｍ３であり、目付は２６５ｇ／ｍ２であった。
【００６１】
（実施例３）
繊度が０．９デニールのＰＥＴ細繊維を４０重量％、繊度が７デニールの中空ＰＥＴ繊維を３０重量％及び繊度が４デニールの低融点ＰＥＴ繊維を３０重量％の割合で混合し、目付が３００ｇ／ｍ２の混合繊維ウェブ（フェルト状繊維体５１）を形成した。また、不織布５２として目付が１５ｇ／ｍ２の前記ＰＥＴ繊維不織布を用いると共に、前記熱接着ウェブとして低融点ＰＥＴ繊維を含む目付が１５ｇ／ｍ２の前記繊維ウェブを用いた。そして、これらを熱風炉で加熱処理して吸音材５０を得た。得られた吸音材５０の厚みは２８ｍｍであり、嵩密度は１２ｋｇ／ｍ３であり、目付は３３０ｇ／ｍ２であった。
【００６２】
（実施例４）
繊度が０．９デニールのＰＥＴ細繊維を２０重量％、繊度が７デニールの中空ＰＥＴ繊維を５０重量％及び繊度が４デニールの低融点ＰＥＴ繊維を３０重量％の割合で混合し、目付が３００ｇ／ｍ２の混合繊維ウェブ（フェルト状繊維体５１）を形成した。また、不織布５２として目付が１５ｇ／ｍ２の前記ＰＥＴ繊維不織布を用いると共に、前記熱接着ウェブとして低融点ＰＥＴ繊維を含む目付が１５ｇ／ｍ２の前記繊維ウェブを用いた。そして、これらを熱風炉で加熱処理して吸音材５０を得た。得られた吸音材５０の厚みは３５ｍｍであり、嵩密度は９．４ｋｇ／ｍ３であり、目付は３３０ｇ／ｍ２であった。
【００６３】
（実施例５）
繊度が０．９デニールのＰＥＴ細繊維を３０重量％、繊度が７デニールの中空ＰＥＴ繊維を４０重量％及び繊度が４デニールの低融点ＰＥＴ繊維を３０重量％の割合で混合し、目付が３８０ｇ／ｍ２の混合繊維ウェブ（フェルト状繊維体５１）を形成した。また、不織布５２として目付が１５ｇ／ｍ２の前記ＰＥＴ繊維不織布を用いると共に、前記熱接着ウェブとして低融点ＰＥＴ繊維を含む目付が１５ｇ／ｍ２の前記繊維ウェブを用いた。これらを熱風炉で加熱処理して吸音材５０を得た。得られた吸音材５０の厚みは４０ｍｍであり、嵩密度は１２ｋｇ／ｍ３であり、目付は４１０ｇ／ｍ２であった。
【００６４】
なお、実施例１−５の特性値（目付、厚み、嵩密度）を図７に示し、実施例１−５の混合繊維ウェブ（フェルト状繊維体５１）におけるＰＥＴ細繊維、中空ＰＥＴ繊維及び低融点ＰＥＴ繊維の混合割合を図８に示す。
【００６５】
（比較例１〜５）
実施例１〜５の混合繊維ウェブ（フェルト状繊維体５１）のみを熱風炉で加熱処理したものを比較例１〜５とした。
【００６６】
実施例１−５のいずれも軽量であると共に十分な柔軟性を有し、取扱いも容易であることが確認された。また、実施例１−５のいずれも結合不良（接着不良）などの不具合が発生せず、図４に示される製造装置によって容易かつ安定して製造可能であることも確認された。
【００６７】
［吸音試験］
日本音響エンジニアリング社製の垂直入射吸音率測定システムＷｉｎＺａｃＭＴＸを用いて、実施例１−５及び比較例１−５のそれぞれについてＪＩＳ  Ａ１４０５−２に規定されている垂直入射吸音率を測定した。図９は、実施例１−５の垂直入射吸音率の測定結果を示し、図１０は、比較例１−５の垂直入射吸音率の測定結果を示す。
【００６８】
実施例１は、比較例１に対して２０００〜１００００Ｈｚにおいて吸音性能が大幅に向上すること、３５００〜８５００Ｈｚにおいて非常に高い吸音率が得られること、及び、５０００〜６０００Ｈｚに吸音ピークを有することが確認された。
【００６９】
実施例２は、比較例２に対して１５００〜６０００Ｈｚにおいて吸音性能が大幅に向上すること、２５００〜４０００Ｈｚにおいて非常に高い吸音率が得られること、及び、３０００Ｈｚ付近に吸音ピークを有することが確認された。
【００７０】
実施例３は、比較例３に対して１５００〜５０００Ｈｚにおいて吸音性能が大幅に向上すること、２５００〜４０００Ｈｚにおいて非常に高い吸音率が得られること、及び、２５００Ｈｚ付近に吸音ピークを有することが確認された。
【００７１】
実施例４は、比較例４に対して１５００〜２５００Ｈｚ及び５０００〜７０００Ｈｚにおいて吸音性能が大幅に向上し且つ非常に高い吸音率が得られること、及び、２０００Ｈｚ付近及び６５００Ｈｚ付近に吸音ピークを有することが確認された。
【００７２】
実施例５は、比較例５に対して１５００〜２５００Ｈｚ及び５０００〜７０００Ｈｚにおいて吸音性能が大幅に向上し且つ非常に高い吸音率が得られること、及び、２０００Ｈｚ付近及び６５００Ｈｚ付近に吸音ピークを有することが確認された。
【００７３】
ここで、実施例１−５の垂直入射吸音率の測定結果によれば、フェルト状繊維体５１の厚みを大きくするにしたがって吸音ピークが低周波数側にシフトしている。つまり、同じ不織布（１５ｇ／ｍ２の前記ＰＥＴ繊維不織布）に対して厚みの異なるフェルト状繊維体を組み合わせることによって、１００００Ｈｚ以下の特定の周波数帯域において高い吸音性能を発揮する吸音材が得られるといえる。換言すれば、１００００Ｈｚ以下の吸音したい周波数帯域に応じて適切な厚みのフェルト状繊維体を選択することでより効果的な吸音材が得られるといえる。
【００７４】
以上説明したように、繊度が１デニール以下の細繊維を１５〜７０重量％、中空繊維を２０〜６０重量％及びバインダー繊維を１０〜４０重量％含むフェルト状繊維体と、前記フェルト状繊維体の表面に積層された不織布であって、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維を含み、前記複数の長繊維の平均繊維径が１〜４μｍであり且つ目付が５〜２０ｇ／ｍ２である前記不織布と、を有する吸音材であって、その厚みが８〜４５ｍｍであり且つその嵩密度が２０ｋｇ／ｍ３以下である前記吸音材は、軽量で取扱いが容易であり、容易且つ安定して製造可能であり、１００００Ｈｚ以下の所定の周波数帯域で高い吸音性能を発揮することができる。
【００７５】
本発明による吸音材は、様々な場所において使用され得る。例えば、本発明による吸音材は、自動車のエンジンルーム用吸音材や内装用吸音材として、自動車や家電製品や各種モータなどの吸音保護材として、各種建築物の壁、床又は天井などに設置される吸音材として、機械室などの内装用吸音材として、各種防音壁の吸音材として、及び／又は、コピー機や複合機などのＯＡ機器用の吸音材として、使用され得る。
【符号の説明】
【００７６】
５０…吸音材、５１…フェルト状繊維体、５２…不織布、７０…吸音材の製造装置、７１…混綿機、７２…カーディング装置、７３…ウェブ供給装置、７４…コンベアベルト、７５…熱風炉
【図１】
2020170093.tif 000003
【図２】
2020170093.tif 000004
【図３】
2020170093.tif 000005
【図４】
2020170093.tif 000006
【図５】
2020170093.tif 000007
【図６】
2020170093.tif 000008
【図７】
2020170093.tif 000009
【図８】
2020170093.tif 000010
【図９】
2020170093.tif 000011
【図１０】
2020170093.tif 000012