(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）主要な吸音シート、及びｂ）ｉ）ＡＳＴＭ  Ｃ  ５２２標準試験方法に従って求められる約１０，０００レイリー以下の空気流抵抗を有し、ｉｉ）以下の式：
0005586851.tif 000006
（式中、膜の固体性は、膜の嵩密度を膜を構成する材料の密度で割ることによって決定し、膜の厚さはＡＳＴＭ  Ｄ  ５７２９標準試験方法に従って評価されるが、これは１５０グラムの量を使用して、２．９ｋＰａ／ｍ２（０．４２１３ｌｂ／ｉｎ２）の圧力を膜の表面上に与えるよう改善されている）
で規定される音響値比率（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｖａｌｕｅ  Ｒａｔｉｏ）が少なくとも３０００である高密度化の多孔質膜、を層状の組立品内に含む音響遮音シート材料。
【請求項２】
前記膜が１５０マイクロメートル（μｍ）以下の厚さである、請求項１に記載のシート材料。
【請求項３】
前記膜の音響値比率が少なくとも１０，０００である、請求項１または２に記載のシート材料。
【請求項４】
前記膜が約２０００レイリー以下の空気流抵抗を有する、請求項１または２に記載のシート材料。
【請求項５】
ＡＳＴＭ  Ｃ  ５２２標準試験方法に従って求められる約５０００レイリー以下の空気流抵抗及び以下の式：
0005586851.tif 000007
（式中、膜の固体性は、膜の嵩密度を膜を構成する材料の密度で割ることによって決定し、膜の厚さはＡＳＴＭ  Ｄ  ５７２９標準試験方法に従って評価されるが、これは１５０グラムの量を使用して、２．９ｋＰａ／ｍ２（０．４２１３ｌｂ／ｉｎ２）の圧力を膜の表面上に与えるよう改善されている）
で規定される少なくとも３０００の音響値比率を有する高密度化多孔質自立膜を、空隙上の平面的配列内及び雑音源から雑音を軽減させる位置に実装する工程を含む、空間を音響的に隔離する方法。
【請求項６】
より嵩高い不織布繊維性のシート材を膜をもつ薄層状の組立品に取り付ける、さらなる工程を含む、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多くの場合、概してより厚みのある別の遮音用ウェブと組み合わせられる、遮音用に使われる薄い多孔質膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１の比較的厚い繊維性シートと第２の薄いシート又は膜（ここで用語「膜」は薄いシートを意味する）の組み合わせが、遮音において最もよい性能をもつ場合がある。第１のシートと膜の組み合わせは、第１のシートのみよりも騒音をより減少させる。たとえば、膜を含めると低周波数域で騒音低減を強化することができる場合がしばしばある。さらに、前記膜は第一のシートを物理的に保護することができる。
【０００３】
膜は、空間上で平面的配列の形（つまり、空間又は空隙において平らな又は曲った平面に引き延ばされたフィルムで）に実装して単独で使用されることができる。騒音減少を意図して部屋又はその他の囲われたものに置かれた時、膜の後ろに適切な空隙があれば、この膜は囲われたものの中で音を吸収する。
【０００４】
厚みのある第１の防音シート及び第２の膜様のシートによる合成遮音材は、たとえば、特許文献１で教示されているが、そこでは膜様のシートとして不織布ウェブが２つの連続した操作で凝縮される。第一段階の機械的凝縮（針留め又は水流交絡などによる）及び、第二段階はプレス又はカレンダーを使用した熱と圧力による凝縮である。音の吸収の向上は２番目の凝縮の結果として起こると言われている。
【０００５】
その他教示のある先行技術としては、特許文献２があるが、これは建物のパネル、天井タイル、又は同様な建物の構成要素に対し従来は装飾的な布地が建物の構成要素の外面を覆うのに使用されていたものが、ポリエステル繊維による高密度の表面層に交換されることを教示している。高密度の表面層には美的に優れた図画またはマークが印刷され、コストの低減のみならず遮音特性を向上させると言われている。
【０００６】
さらに特許文献３では、自動車用音吸収遮音に有効として多層製品又は薄層に焦点を当てている。遮音は安価で薄くかつ軽量である必要があることを認識し、前記特許はマイクロファイバーの非常に薄い層でコーティングされた裏材層−連続気泡発泡体又は控え目に凝縮された不織布繊維ウェブによる製品について述べている（ｃｏｌ．２、１１．７〜９）。マイクロファイバーのコーティングは、「厚みはわずか０．２〜１．０ｍｍ、特に０．３〜０．７ｍｍを達成し、単位領域あたりの重量が２０〜２００ｇ／ｍ２、特に３０〜１００ｇ／ｍ２である」（ｃｏｌ．１、１１．６２〜６４）。ヴァンベンメル（Vanbemmel）の発明による薄層についての特許には具体例又は類似の説明はない。
【０００７】
遮音についての他の商用形態では、熱と圧力で点接合され第１の防音シートと組み合わせて作られた、スパンボンド−メルトブロウン−スパンボンド薄層（ＳＭＳ）などの多層シートを含む膜様シートを用いている。
【特許文献１】米国特許番号第６，３７６，３９６号（ソーン（Thorn）ら）
【特許文献２】米国特許公開番号第２００４／０００２２７４  Ａ１（ティルトン（Tilton））
【特許文献３】米国特許番号第６，７２０，０６８号（ヴァンベンメル（Vanbemmel）ら）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の遮音合成材それぞれの欠点は、希望する水準の遮音を合成材へ加えるには、膜様の第２シートが厚くかつ重いものになり、希望しないコストと重量の増加を防音パッケージ全体にもたらすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明により、従来の膜よりも低コストで多くの場合構造が簡素な新しい膜が、少なくとも同等な遮音性能で提供される。好ましい膜は、高密度の不織布繊維ウェブ、たとえば不織布の基材を非常に薄く、好ましくは２００マイクロメートルより薄く圧縮することによって準備されたウェブを含む。新しい膜は高密度だが音の吸収の効果のために多孔性は維持する。一般に膜の固有の空気流抵抗が約１０，０００レイリーを超えない、より広範囲の用途では約５０００レイリーを超えない多孔性であれば十分である（当業界では「固有の空気流抵抗」略して「空気流抵抗」と呼ばれ、本明細書でもその慣例に従う。同じ特性は時に「音響抵抗」とも呼ばれる。たとえば、遮音についての場合、本明細書で後述されるように、空気流抵抗と音響抵抗では同じ試験手順が用いられる。本明細書では測定される特性の単位はｍｋｓシステムではレイリーとして報告される。業界で使用される他の単位としては、Ｎｓ／ｍ３およびＰａ．ｓ／ｍがある）。
【００１０】
我々は、密度、厚さ、多孔性の特性を、固体性（膜の固体構成要素によって占められる膜の容積割合を明示する無次元の分数）、レイリーで表す多孔性（つまり、空気流抵抗あるいは音響抵抗）、膜の厚さ音響値比率と称する新しい関係の中で要約することによって有効な膜を次のように確定できることを発見した。
【００１１】
【数１】
0005586851.tif 000002
【００１２】
我々は、音響値比率（ＡＶＲ）が少なくとも３０００の多孔質膜は、遮音材全体にコストと重量をほとんど増加させることなく、高品質の遮音性能が可能になることを発見した。音響値比率は少なくとも７，０００が好ましい。また、前記膜は好ましくは厚みが１５０マイクロメートルを超えず、換言すれば、驚くほど薄ければ有用で望ましい。
【００１３】
述べられている膜は、驚くほど効果的な吸音を準備するために、第１の吸音シートを薄層組立品に合わせて使用できる。遮音の合成物として使用されるのに加え、述べられている膜は、膜の背後に空隙又は空間をもつ平面的配列の形に配置された場合にそれ自身が音の減衰をもたらすように機能できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
繊維ウェブは好ましくは本発明の膜を作るための基材として使用される。スパンボンドウェブ（一般に、冷却され、引き出され、ゆるくもつれたウェブとしてランダムな等方性の形で成型平面上に集められ、その後カレンダリング又は空気中結合によって結合されるメルトスパン繊維を含む）、メルトブロウンウェブ（溶融状態の熱可塑性ポリマーをダイの中のオリフィスの列を通して高速度に流れる空気中に押出すことによって形成される、ここで押出されるポリマーの流れは一般に細い直径の繊維−平均で直径１０マイクロメートル又はそれより細い−にまで細くされ、並びに繊維が凝集性の絡んだウェブとして回収器に集められる）、スパンレースウェブ（一般に、水流交絡不織布である乾式ウェブ）、毛羽立てられた又はエアレイド短繊維ウェブ、織られたウェブ、湿式ウェブ及びこれらのウェブの組み合わせを含む、従来からよく知られた様々な任意の形態のウェブ、が使用可能である。これらのウェブは多くの場合自立型形態であるが、多少ゆるんだ形になることもあり、本発明の膜を用意する際に使われるウェブ緻密化の間のみ自立型になる場合もある。
【００１５】
本発明の膜は連続気泡形態又は網目のような他の多孔質シート材から作られることもできる。一般に、任意の多孔質熱可塑性シート材は本発明の膜を作るための基材としての使用候補となる。
【００１６】
本発明で使用する基材は一般に熱で軟化しなければならない。一般に、繊維又は他の有用なウェブ形態に形成できる任意の熱可塑性高分子材料を使うことができる。最も典型的には、選択されるポリマーはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ウレタンなどの繊維形成によく使用されるものである。弾性材は有用で、適合性、柔軟性、成形性を提供する。ポリマーの混合物、並びに色素又は染料などの添加物が混合された高分子材料など、材料の混合物を使用してもよい。また、基材はコア−シース又は並列バイコンポーネント繊維（ここでの「バイコンポーネント」には２又はそれを超える構成要素を含む）などのバイコンポーネント繊維を含む場合がある。
【００１７】
異なる材質の繊維などの異なる材質が混合ウェブを作成するために混ぜ合わされる場合もある。たとえば、米国特許第４，１１８，５３１号に教示される方法で短繊維がメルトブロウン繊維に混合されてもよい。又は、米国特許第３，９７１，３７３号に教示される方法で粒子状材料が導入され、ウェブ内に捕獲されてもよい。もしくは、米国特許第４，８１３，９４８号で教示されるようなマイクロウェブがウェブ内に混合されてもよい。熱可塑性繊維と木材パルプ繊維などの他の繊維の混合によるウェブも使用される場合があるが、非熱可塑性材料の導入は一般に望ましくない。
【００１８】
本発明は単一層を含むウェブで有利に実施されるが、本発明で使用される基材も１以上の層を含む場合がある。たとえば、他の繊維性層（たとえば、層内で使われる繊維の直径に応じて異なる層）を組み合わせるウェブが使われるように、ＳＭＳ（スパンボンド／メルトブロウン／スパンボンド）ウェブを使用してもよく、その結果、段階的な繊維の直径又は多孔性を提供する。
【００１９】
本発明の膜は典型的には基材を熱と圧力下でカレンダーによって稠密化することで作られる。よく知られたカレンダリング行程が使用されてもよい。通常はカレンダーのロールは滑らかな表面になっているが、低レリーフの突起をもつロールが使用できる（たとえば、ウェブ又はシートを点結合するために）。シートを凝縮するために十分な熱及び圧力が加えられるとシート材が変形及び／又は溶解する場合があるが、孔が完全に塞がれてしまうほどシート材が流れるようになる加熱状態は避けるべきである。過度に閉じた開口部を開く又は過度に狭くなった開口部を広げるためにシートを伸張又は加熱してもよい。
【００２０】
本発明の膜は、カレンダリング後の膜内に残される多孔性の程度を調節することによって特定の範囲の周波数をよく減衰させるよう調整できる。たとえば、空気流抵抗が５０００〜６０００レイリーの膜は４００〜１０００ヘルツの音波を最もよく減衰する場合がある。より広く高い周波数範囲でよりよい効果を得るため、カレンダー又は高密度化される膜の多孔性は、空気流抵抗が約２０００より小さく、さらに約１０００以下を有するのが最適である。
【００２１】
薄さの当然の帰結として、本発明の膜の坪量もまた低く、好ましくは１平方メートルあたり約１００グラム、より好ましくは１平方メートルあたり約５０グラム以下である。出発原料を選択する際の主要な基準は、完成時の膜が正しい連続性又は均一性を有することである。よい膜の特性は多くの場合、基材の繊維の直径には関係なく得ることができる。しかし、マイクロファイバーウェブは役立つ場合がある。たとえば、マイクロファイバーの平均直径が１０マイクロメートル以下である出発原料の場合、そのようなウェブは通常メルトブロウンウェブである。繊維直径は、走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）のように、視覚的に測定された実際の直径を使って決定できる。他の繊維直径には、米国特許番号第５，２９８，６９４号（ｃｏｌ．２、３５〜４３行及びｃｏｌ．１２、行３３〜３９）で述べられている手順によって測定される「効果的繊維直径」（ＥＦＤ）がある。説明を容易にするために、本明細書の実施例ではＥＦＤ測定が用いられる。本発明の利点は、有用な膜特性を獲得するのに使用される可能性のある出発原料コストが低いことである。
本発明の膜を使った薄層組み立てで使用される第１の吸音シートは一般に知られている任意の遮音シート材でよく、好ましくはたとえば米国特許番号第５，２９８，６９４号で教示されるマイクロファイバー及び織縮短繊維をそこに混合したものを含むウェブである。その他の有用な遮音シート材には連続気泡発泡体がある。
【００２２】
一般に本発明の製品は、膜それ自体として又は膜の薄層組立品を含むシート品及び第１遮音シートとして市場に出される。しかし、本発明の製品はまた別の方法によって市場に出されてもよい。たとえば、膜を成型した物品、及び特定の用途のために形成された第１遮音シートなどである。
【００２３】
試験手順
本発明で規定されるウェブ及びその性能測定を行う試験は次の通りである。
【００２４】
試料の固体性は、試料（ウェブ）を構成する材料の密度に応じて、試料（通常は繊維ウェブ）の嵩密度を分けることで決定する。ウェブ試料の嵩密度を、ウェブの１０ｃｍ四方の領域の重量と厚さをまず測定することによって、決定する。試料の厚さはＡＳＴＭ  Ｄ  
【００２５】
５７２９標準試験方法で所定されるように評価されるが、これは１５０グラムの量を使用して、２．９ｋＰａ／ｍ２（０．４２１３ｌｂ／ｉｎ２）の圧力を各試料の表面上に与えるよう改善されている。試料の寸法がＡＳＴＭ  Ｄ  ５７２９で推奨されている寸法より小さいものに限定されている場合、圧力面上の量は、２．９ｋＰａ／ｍ２（０．４２１３ｌｂ／ｉｎ２）の荷重力を維持するために比例して減じられる。前記試料はまず２２＋／−５℃の温度、５０％＋／−５％の相対湿度の大気中で調整される。平方センチメートル単位の試料領域あたりのグラム単位で試料の重量を分割すると、ｇ／ｍ２で報告される試料の坪量が得られる。ウェブの嵩密度は坪量を試料の厚みで割ることにより得られ、ｇ／ｍ３として記録される。固体性は与えられた試料中の固体内容の割合を示す無次元の分数で、試料の嵩密度を試料を構成する材料の密度で割ることにより計算される。（供給元によって材料の密度が指定されていない場合には、ポリマーの密度は標準的方法で測定できる。）
【００２６】
空気流抵抗は、ＡＳＴＭ  Ｃ  ５２２標準試験方法で所定されている方法で求められる。特定の空気流抵抗値、ｒはｍｋｓレイリー（Ｐａ．ｓ／ｍ）で報告される。試料は、５．２５インチ直径（１３．３３ｃｍ）の円を打抜いて準備された。打抜き操作で端が少し圧縮された場合には、端は試験前の元の又は自然な厚さに戻されなければならない。予め整えられた試料が試料保持具内に置かれ、１００ｃｍ２を超える表面領域で圧力の差が測定された。
【００２７】
音響材料の吸音は、「１本の管、２つのマイクロフォン、１つのデジタル周波数分析システムを用いたインピーダンスと吸収」と題されたＡＳＴＭ指定Ｅ１０５０−９８で述べられている試験方法によって確定される。予め整えられた試料は直径２９ミリメートルの管を用いて試験された。１６０〜６３００ヘルツ、３分の１オクターブ幅の吸音係数が報告された。実施例９〜１１では、試料は直径６３ミリメートルの管を用いて試験された。１００〜３１５０ヘルツ、３分の１オクターブ幅の吸音係数が報告された。
【００２８】
（実施例１〜８）
本発明の様々な膜が準備され試験され、表１〜３及び図１〜８のデータプロットに要約された。実施例における各膜のための基材は次の通りである。
【００２９】
−実施例１：スパンボンドナイロンウェブ（ウェスタン・ノンウォブン（Western Nonwovens）によって供給された＃Ｇ０６６３８０）。
【００３０】
−実施例２：スパンボンドポリプロピレンウェブ（ＢＢＡノンウォブン（BBA Nonwovens）によって供給された、＃８３１４９００６−０１）。
【００３１】
−実施例３：スパンボンドＰＥＴウェブ（ＢＢＡノンウォブン（BBA Nonwovens）によって供給されたポリエチレンテレフタレート−リーメイファブリック（Reemay Fabric））。
【００３２】
−実施例４：平均直径（ＥＦＤ）が８マイクロメートルである繊維を含むメルトブロウンポリプロピレンウェブ。マイクロファイバーの平均実直径は約１０マイクロメートル未満だった。
【００３３】
−実施例５：平均直径（ＥＦＤ）が２０マイクロメートルであるメルトブロウンポリウレタンウェブ繊維。
【００３４】
−実施例６：平均直径（ＥＦＤ）が８マイクロメートルである６５重量％のメルトブロウンポリプロピレン繊維及び３５重量％のベラテック社（Veratec）の「イージーストリート（Easy Street）」コットン短繊維の合成ウェブ。
【００３５】
−実施例７：各繊維が約５０％のＰＥＴと５０％のナイロンを含む９５重量％のクラレ社（Kuraray）のＷ１０２  ３．４デニールの分割可能な複合繊維、及び５％重量％のＫｏｓａ社（KoSa）のタイプ−２５４  ２デニールの織縮「溶解しやすい（Melty）」バイコンポーネント繊維からなるスパンレースウェブ。
【００３６】
−実施例８：ファイバービジョン社（Fiber Vision）によって供給されたタイプ１９６  １．９デニール、３８ミリメートル（１．５インチ）長のポリプロピレン繊維を含むカードウェブ。
【００３７】
説明された基材は２つの平滑なローラー間を表２で要約されたような条件でカレンダーされた。
【００３８】
試験は本発明の完成した膜と基材のみに対し、また概して吸音には用いられないが、そのようなシート材を本発明の膜と組み合わせることによって得られる改善を示すためにより厚い（２０ｍｍ厚）カードウェブシート材と組み合わせた膜に対して行われた（より厚いウェブは、８５重量％の２デニールの織縮短繊維と、１５重量％の２デニールの織縮の、ラテックス結合剤を７ｇ／ｍ２適用した「溶解しやすい」バイコンポーネント繊維の混合）。空気流抵抗及びウェブ固体性の結果は、基材が表１に、完成膜が表３に示されている。
【００３９】
様々な試験試料に対する吸音測定は図１〜８に示されている。これらの図において、周波数がヘルツを横座標としてプロットされ、吸音係数が縦座標にプロットされている。図１は実施例１の試験ウェブに対するデータを示し、図２は実施例２の、というように図８及び実施例８まで続く。図１〜８のそれぞれにおいて、プロットＡは基材を２０ミリメートルの空隙で測定したもので、プロットＢは本発明によるカレンダーされた膜を２０ミリメートルの間隙で測定したもので、プロットＣは本発明によるカレンダーされた膜及び前述の２０ミリメートルの厚いウェブの薄層組立品に対する。図１では、プロットＤはより厚いウェブのみのデータである。図８にプロットＡがないのは、その例によるカレンダーされていない基材上で吸音が測定されなかったためである。
【００４０】
（実施例９〜１１）
実施例９〜１１は、ファーストクオリティノンウォブン社（First Quality Nonwovens（FQN））によってＳＭ１７００００８として供給されている坪量１７グラム／平方メートル（０．５ｏｚ／ｙｄ２）のポリプロピレンＳＭＳ（スパンボンド／メルトブロウン／スパンボンドウェブ）から作られた。説明されたウェブは、表２で説明されるように、実施例９〜１１のそれぞれに対し異なる条件で２つの平滑なスチールロール間でカレンダーされた。測定及び試験は基材及び完成した膜に対して実施され、結果は表１及び３に示されている。吸音測定は試験膜と、５５重量％のメルトブロウン繊維と３５重量％の織縮短繊維からなる有用な吸音材（３Ｍ社から供給されているシンサレート（Thinsulate）（商標）吸音材、以降ＴＡＩと表記、米国特許番号第５，２９８，６９４号で記述されている）を組み合わせて実施された。さらなる比較のために、１平方メートルあたり５１グラムの商用のウェブ（キンバリークラーク社（Kimberly Clark）からＳＭ１５０として利用できるポリプロピレンＳＭＳウェブ）及び３Ｍから供給される吸音シート材（ＴＡＩ）を含む薄層組立品（比較例Ｃ１）に対して吸音測定が実施された。比較例Ｃ１のＳＭＳウェブ及びＴＡＩウェブのさらなる記述は表１に示されている。吸音測定は図９に示されているが、ここでプロットＡはＴＡＩウェブのみ、プロットＢはカレンダーされていない基材とＴＡＩウェブの薄層組立品、プロットＣは実施例１１の完全にカレンダーされた膜とＴＡＩウェブの薄層組立品、プロットＤは比較例Ｃ１である。
【００４１】
試験結果を参照して注意すべきことは、特に実施例２、３、８並びに実施例９〜１１で図示されているように、完成した膜の空気流抵抗は１５００レイリー未満で、さらには１０００レイリー未満であり、これらがそのような広い周波数スペクトラムの改善のための望ましい空気流抵抗範囲である。別の観点からは、実施例２、３及び８での膜の重さは５０ｇ／ｍ２未満で、実施例９〜１１では２０ｇ／ｍ２未満、及び厚さは１００マイクロメートル未満で、５つのケースでは５０マイクロメートル未満である。音響値比率は７，０００以上で、いくつかの例では１０，０００以上である。
【００４２】
0005586851.tif 000003
【００４３】
0005586851.tif 000004
【００４４】
0005586851.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明及び比較のウェブの代表的膜の周波数に対する吸音係数のプロット。
【図２】本発明及び比較のウェブの代表的膜の周波数に対する吸音係数のプロット。
【図３】本発明及び比較のウェブの代表的膜の周波数に対する吸音係数のプロット。
【図４】本発明及び比較のウェブの代表的膜の周波数に対する吸音係数のプロット。
【図５】本発明及び比較のウェブの代表的膜の周波数に対する吸音係数のプロット。
【図６】本発明及び比較のウェブの代表的膜の周波数に対する吸音係数のプロット。
【図７】本発明及び比較のウェブの代表的膜の周波数に対する吸音係数のプロット。
【図８】本発明及び比較のウェブの代表的膜の周波数に対する吸音係数のプロット。
【図９】本発明及び比較のウェブの代表的膜の周波数に対する吸音係数のプロット。
【図１】
0005586851.tif 000008
【図２】
0005586851.tif 000009
【図３】
0005586851.tif 000010
【図４】
0005586851.tif 000011
【図５】
0005586851.tif 000012
【図６】
0005586851.tif 000013
【図７】
0005586851.tif 000014
【図８】
0005586851.tif 000015
【図９】
0005586851.tif 000016