(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維径が６ミクロン以下のエラストマー極細繊維を含む目付が２０〜２００ｇ／ｍ2の不織布（Ａ）と、繊維径が７〜４０ミクロン、目付が５０〜２０００ｇ／ｍ2の短繊維不織布（Ｂ）とが、ニードルパンチ法により予め積層され、かつエアースルー法により複合一体化されてなり、短繊維不織布（Ｂ）の５〜５０質量％が融点１００〜１９０℃の熱接着性繊維であることを特徴とする成形性に優れた吸音材。
【請求項２】
請求項１に記載の吸音材の少なくとも片面に、ポリオレフィンあるいはポリエステルよりなる発泡体が積層されてなることを特徴とする成形性に優れた吸音材。
【発明の詳細な説明】
【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や制振特性に優れた吸音材に関する。さらに詳しくは、成型時の絞り部での変形が大きくても型にそって凹凸が明確にでる成形性に優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おり、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、目付を大きくしたり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ミクロン程度の比較的細い繊維を用い、目付が５００〜５０００ｇ／ｃｍ２の厚くて重い短繊維不織布が用いられている。
極細繊維を含む不織布は、吸音特性、フィルター性、遮蔽性などの特性が比較的優れるため多くの用途に利用されてきたが、強度が弱い、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ることが多い。しかしながら、積層不織布界面の接着強度が小さかったり、極細繊維不織布内部での層間剥離が生じやすいなどの問題があった。
【０００３】
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Ｓの間に極細繊維であるメルトブローン不織布Ｍ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、風合いが硬く成形性があまり良くないという問題があった。
また、コフォームと呼ばれる、メルトブローン不織布の内部に２０〜３０ミクロン前後の短繊維を吹き込んで複合化した不織布も商品化されており、優れた吸音性能を示すが機械的特性が不十分であり、また成形性もあまりよくなかった。
さらに、自動車内装材や電気製品などに組み込まれる吸音材においては、立体成型が行われる事が少なくないが、深絞り成型の際に、極細繊維を含む不織布は、深絞り部での大きい変形に追随できなくて千切れる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、吸音性能が高く、薄くて軽量な上に成形性の良い吸音材を、安価に提供することを目的とするものである。特に、成型時の絞り部での変形が大きくても千切れることのない成形性の良い吸音材を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる問題を解決するために以下の手段をとるものである。
第１の発明は、繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を含む目付が２０〜２００ｇ／ｍ２不織布（Ａ）と、繊維径が７〜４０ミクロン、目付が５０〜２０００ｇ／ｍ２の不織布（Ｂ）とが積層一体化されてなり、短繊維不織布（Ｂ）の５〜５０質量％が融点１００〜１９０℃の熱接着性繊維であることを特徴とする成形性に優れた吸音材である。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、短繊維不織布（Ｂ）が、ニードルパンチ法により極細繊維不織布（Ａ）とあらかじめ積層化されたのち、エアースルー法により一体化されたことを特徴とする成形性に優れた吸音材である。
第３の発明は、第１あるいは第２の発明の吸着材の少なくとも片面に、ポリオレフィンあるいはポリエステルよりなる発泡体が積層されてなることを特徴とする成形性に優れた吸着材である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を含む不織布（Ａ）は、極細繊維を１０質量％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、含有率が小さ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６ミクロン以下が好ましく、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。
【０００８】
極細繊維の製造法は特に限定されないが、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したりするのも好ましい。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も好ましい形態のひとつである。
【０００９】
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。
【００１０】
極細繊維を含む不織布は、目付が２０〜２００ｇ／ｍ２不織布であることが好ましい。目付が２０ｇ／ｍ２より小さくなると、極細繊維が持つ優れた吸音効果が発揮されなくなる。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、接合力が弱くなる問題が生じる場合がある。また、目付をあまり大きくしすぎても、目的とする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は好ましくない。
【００１１】
極細繊維を含む不織布を構成する素材としては、特に限定はされないが、極細繊維に積層される短繊維不織布と類似の素材であることがリサイクルしやすく好ましい。一方、複数の素材よりなる繊維を混合しても問題はない。メルトブロー法により作られる極細繊維を用いる場合は、繊維が長繊維であり切断端がほとんどないことからエラストマーを用いることも好ましい。
【００１２】
極細繊維不織布をニードルパンチ法によって他の不織布と積層する際に、ニードル孔の跡が残り、その孔を空気がチャンネリングして吹き漏れてしまうために吸音率が低下するという問題も生じるが、エラストマーであれば変形して元に戻るため孔のサイズが小さく、吸音率がほとんど低下することがなく好ましい。発明者らの検討の範囲では、突き刺し密度が１００カ所／ｃｍ２以上では、非エラストマーよりなる極細繊維を用いた場合では吸音性能が著しく低下したのに対して、エラストマーの場合はほとんど性能低下がなく、突き刺し密度を高くすることで積層体の剥離強度を高くすることができ、形態安定性を高くすることが可能あった。
【００１３】
非エラストマ−樹脂よりなる極細繊維を用いた場合には、突き刺し密度が５０ヵ所／ｃｍ２以下であることが好ましく、特に好ましくは３０ヶ所以下である。この突き刺し密度が小さくなると、吸音率の低下の問題はなくなるが不織布界面での剥離が問題となる場合が少なくない。その対策として、積層される短繊維不織布（Ｂ）に熱融着性繊維を用い、ニードルパンチ加工後にエアースルー法により熱風を不織布に通過させて不織布（Ａ）と不織布（Ｂ）とを接着することが特に好ましい。この際、非接着性繊維が熱により収縮などの問題を起こさないように熱接着性繊維の融点を適切な範囲に設定することが必要である。極細繊維を用いた不織布は通気抵抗が大きくエアースルー法加工の際に熱風の透過がよくないので、前処理としてニードルパンチ処理をしておくことは接着強度（剥離強度）の向上だけでなく、エアースルー加工速度の向上させたり、送風ファンの運転コストをさげたりすることにもつながり特に好ましい。エアースルー法のみによる接着では剥離強度を高くすることが難しい。
【００１４】
次に、極細繊維を含む不織布と積層される不織布は、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で直接大きな問題を引き起こすことはないが、カード機からの紡出性など生産性の点で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。一方、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る。
【００１５】
本発明において、短繊維不織布と極細繊維を含む不織布との積層は、極細繊維を含む不織布の形態安定性の低さ（へたりやすかったり、毛羽立ちやすい）や嵩高保持性の低さという問題点を改善したり、高いクッション性、制振性を得るなどの目的で実施される。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。吸音性能向上に貢献する細い繊維と形態安定性改善に貢献する太い繊維を適当な割合で混合することで吸音性能が高く、かつ形態安定性のよい吸音材を設計することも可能である。
【００１６】
該不織布の目付は、５０〜２０００ｇ／ｍ２の短繊維不織布であることが好ましい。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、重さが重くなったりするため好ましくない。
【００１７】
該不織布が短繊維の場合は、繊維長さは３８ｍｍ以上１５０ｍｍ以下が好ましく、特に好ましくは５０ｍｍから１５０ｍｍの間である。本発明者らの検討の範囲では、繊維長が長いほど優れた吸音率を示した。ただし、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かった。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質量分率で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なる。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。
【００１８】
短繊維不織布の質量ベースの充填密度は、嵩高性の観点から０．００５〜０．３ｇ／ｃｍ３の間に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より大きくなると吸音性は悪くなる傾向があり本発明の目的を満足することが難しくなる。
【００１９】
本発明では、短繊維不織布（Ｂ）の質量の５〜５０質量％が融点１００〜１９０℃の熱接着性繊維であることが特に好ましい。接着繊維の質量が５質量％未満であると、不織布界面での剥離協力を高くすることが難しくなり好ましくない。また、吸音材を成形加工するときの形つきが良くなく、シャープな成形形態を実現することが困難となる。一方、熱接着性繊維が５０質量％より大きくなるとコストが高くなるだけでなく、不織布が堅い風合いになったり、成形の絞り変形が大きいところでフィルム化して通気性が失われ、その結果吸音性能が低下することがあり、あまり好ましくない。
【００２０】
不織布の積層一体化方法は先述のように、ニードルパンチ法とエアースルー法の併用により一体化する事とが好ましい。それぞれの方法は不織布加工方法として一般的に実施されており、詳細は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」などで詳細に解説されている。このニードルパンチ法を用いて不織布を複合化することは公知であると考えられるが、極細で目が均一化された不織布と繊維が比較的太い嵩高の短繊維をニードルパンチ機で複合化すると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極細繊維の特性が発現されにくいと考えられていたためか、発明者の知る限りでは、市場にその商品を見つけることができない。
【００２１】
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、極細繊維を含む不織布の外側に短繊維のループを生じさせることが好ましい。極細繊維を含む不織布は、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、極細繊維を含む不織布の表面毛羽立ちを防止したり、クッション層の役割を果たし、極細繊維不織布層に加わる外力を緩和することができ、不織布の破壊の防止に役立つ。
【００２２】
また、伸度が２５％より高い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の素材を接着すると、曲げや引っ張りなどの外力が加わった時に極細繊維を含む不織布が破壊されるのを防止することが可能となる。適切な短繊維の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と短繊維が貫通する時の衝撃で不織布が破れたり、貫通した後の針穴が大きくなりすぎたりすることが多くなりあまり好ましくない。
【００２３】
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。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、極細繊維を含む不織布の破れや破壊を生じたりしやすくあまり好ましくない。エアースルー法のエアーの温度や速度は、不織布の形態や加工速度に依存するため製造現場において適切な条件を選定することが必要である。エアースルー法はネットなど挟み込んで繊維を接着するため不織布の厚み調整が容易であり、吸音性能のばらつきを小さくすることも可能となる。
【００２４】
積層された吸音材の破断伸度は２５％以上あることが好ましく、より好ましくは５０％以上、特に好ましくは１００％以上である。２５％未満の破断伸度の不織布は、成型時の変形に追随できず、極細繊維層などで破壊が起こることにより吸音率が著しく低下する傾向がある。また、加工工程でも破断伸度が高く、変形追随性があると応力のコントロール不良などで切断されるなどの問題を回避することが容易となる。成形温度は室温から２００℃前後の間の温度を適宜選定することができる。
吸音材の毛羽防止や形態安全性改善などの目的のために、第１あるいは第２発明に記載の吸音材に積層する相手としては、繊維径が５〜２０ミクロン、目付が２０〜２５０ｇ／ｍ２の長繊維不織布が特に好適である。
【００２５】
次に本発明における長繊維不織布について説明する。
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、２０ミクロンを超えると、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、２０ｇ／ｍ２未満では地合の斑が目立ちやすく、ニードルパンチで積層しても繊維の絡み点が少ないために簡単に剥離する問題を生じるやすい。一方、目付が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たりすることが好ましい。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。繊維の素材としては、伸度が２５％以上あれば特に限定されないが、熱可塑性エラストマーや複屈折率が０．０８より小さいポリエステル系繊維が特に好ましい。
【００２６】
第１あるいは第２発明に記載の吸音材の少なくとも片面に、ポリオレフィンあるいはポリエステルよりなる発泡体が積層されていることが好ましい。これは発泡体の吸音に寄与する周波数が、極細繊維を用いた不織布よりなる吸音材と異なっているため保管効果があるためと考えられる。素材としては、ポリエステルやポリオレフィンが加工性やコストの観点から好ましい。また、発泡体が独立胞により形成される場合には、ニードルパンチ機などを用いて適当な大きさの穴をあけてやることで共鳴器のような構造を厚み方向に形成することが可能となるためか吸音率を大きくすることが可能となる。
【００２７】
孔あけ間隔は０．５〜５ｍｍ位の間にあることが好ましい。孔は表面から裏面まで貫通していてもよいが、途中で泊まっていても良い。好ましくは、表裏の両面から穴あけ加工を施すことが好ましい。孔の大きさは、０．１〜１ｍｍ位の大きさであることが好ましい。
【００２８】
孔あけ後の発泡体のフラジール通気度は６ｃｃ／ｃｍ２秒以下であることが好ましく、さらに好ましくは２ｃｃ／ｃｍ２秒以下、特に好ましくは１ｃｃ／ｃｍ２秒以下である。通気度を小さくすることで吸音率を高く設定することが可能となると考えられる。また、吸音性能を上げるために該発泡体を複数枚積層することも特に好ましい。この際には、通気性のない熱融着性フィルムではなく、通気性のある熱接着繊維よりなる不織布や熱接着性パウダーを用いて接着することが吸音性能を損なうことがないために特に好ましい。孔あき発泡体の積層方法は隣接しても良いし、他の不織布などの両面に貼り合わせても良い。
【００２９】
また、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有孔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、使用形態によっては、織物と複合化することも好ましい。さらに、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、車両内装材や建築材などの防音材として好適に用いることができる。
【００３０】
【実施例】
以下に本発明を実施例をあげて説明する。評価は以下の方法により測定した値を採用した。
【００３１】
（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。
【００３２】
（目付および充填密度）
不織布を２０ｃｍ角に切り出してその質量を測定した値を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。
【００３３】
（フラジール通気度）
ＪＩＳ  Ｌ１０９６のＡ法に準じて１２．７ｍｍＡｑの圧力損失下で測定を行った。
【００３４】
（破断伸度）
不織布を長さ２０ｃｍ、幅５ｃｍの矩形に切り出した。室温２５℃下で、試長１０ｃｍ、クロスヘッド１０ｃｍ／分で低速伸長引っ張り測定をした場合の破断伸度を求めた。
【００３５】
（吸音率）
ＪＩＳ  Ａ−１４０５に従って、垂直入射法吸音率を求めた。
【００３６】
実施例１
平均繊維径４ミクロン、目付６０ｇ／ｍ２のポリエステルエラストマー（東洋紡績社製ペルプレンＰタイプ）製メルトブローン不織布の上に、平均繊維径２７ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数１２個／インチの再生ポリエチレンテレフタレート繊維５５質量％と平均繊維径１４ミクロンのポリエチレンテレフタレート繊維１５質量％、平均繊維径２０ミクロンであり融点が１３０℃の共重合ポリエステルを鞘成分で芯成分をポリエチレンテレフタレートとする複合繊維３０質量％よりなる目付２００ｇ／ｍ２のカードウェブをクロスレイヤーにより重ねた。引き続き４０番手のニードルを用いて、刺孔密度２０本／ｃｍ２、針深度１０ｍｍでニードルパンチ積層加工を実施した。剥離の問題防止と厚みの調整のためにエアースルー法で熱処理を行い、厚みが１０ｍｍになるように調整した。得られた積層不織布の吸音率を表１に示した。不織布の破断伸度は１８０％と大きいために、１７０℃で最大絞り深さが約５０％の成形でも問題なく成形でき、端部も綺麗に成形することが可能であった。
【００３７】
実施例２
実施例１の積層不織布に、市販のポリエチレンよりなる厚み５ｍｍ、発泡倍率３０倍の発泡体をウレタン系エマルジョン樹脂により積層接着した。発泡体には１．５ｍｍピッチで格子状に両面から４２番手のニードルパンチ針で最大直径が約０．２ｍｍの貫通孔よりなる孔あけ加工しておいた。発泡体単独のフラジール通気度は０．２ｃｃ／ｃｍ２秒であった。１４５℃で成形を行ったところ、最大成形絞り深さが約５０％の成形でも全く問題なく成形できた。吸音率を発泡体の側から測定したデータを表１に記した。吸音性能は高く好適であった。
【００３８】
実施例３
実施例１の不織布に、実施例２で用いた孔あき発泡体を２枚積層して同様に吸音性能を評価した。２枚の積層には、呉羽テック株式会社製の熱接着性不織布（商品名：ダイナックＬＮＳ−３０３０）を用いた。吸音率を発泡体の側から測定したデータを表１に記した。
【００３９】
比較例１
平均繊維径１４ミクロン、繊維長のポリエチレンテレフタレート短繊維よりなる目付５００ｇ／ｍ２、厚み１０ｍｍのニードルパンチ不織布を作成した。吸音率を測定した結果を表１に示したが、実施例１に比べて目付が高いにもかかわらず、吸音率が低く問題であった。
【００４０】
比較例２
比較例１の不織布に実施例２で用いた市販のポリエチレンよりなる厚み５ｍｍ、発泡倍率３０倍の発泡体を貼り合せた（この発泡体には孔あけ加工を施していない。）。吸音率を測定した結果を表１に示したが、積層体は、実施例２に比べて目付が高いにもかかわらず、吸音率が低く問題であった。
【００４１】
【表１】
0003613727.tif 000002
【００４２】
【発明の効果】
本発明の吸音材は、吸音性能が高く、薄くて軽量で形態安定性の良い吸音材で、かつ良好な成形性を示す。特に、自動車用途で燃費向上や快適性改善のための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も好適に使用される。