(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維径が６ミクロン以下の極細エラストマー繊維を含む目付が２０〜２００ｇ／ｍ2の不織布（Ａ）と、目付が５０ｇ／ｍ2以上の不織布（Ｂ）とが積層一体化され、かつ前記の不織布（Ａ）の外側に短繊維のループを有してなり、２５℃における破断伸度が２５％以上であることを特徴とする目付が３５０ｇ／ｍ2以下の吸音材。
【請求項２】
前記の不織布（Ｂ）を構成する繊維の繊維長が５０〜１５０ｍｍの短繊維よりなり、該不織布（Ｂ）と前記の不織布（Ａ）とが、ニードルパンチ法により刺針密度３０〜２００本／ｃｍ2で積層一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音材。
【請求項３】
前記の不織布（Ｂ）がポリエステルにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸音材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの吸音材の前記の不織布（Ａ）の側の片面に、２５℃での伸度が２５％以上である長繊維不織布が積層されていることを特徴とする吸音材。
【請求項５】
前記の長繊維不織布が難燃ポリエステルにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の吸音材。
【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および制振特性にすぐれた吸音材に関する。さらに詳しくは、広い温度域での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／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、スプレーや転写などでバインダーとなる樹脂あるいは熱融着繊維などを用いていた。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、排気ガスにようる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物でない。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る。
【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る。
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いるが、形態安定性や成形加工性が悪い点が問題である。
自動車内装材や電気製品などに組み込まれる吸音材は、立体成型される事が少なくないが、従来の吸音材では、成型時の絞りが深く、絞り部での変形が大きいと、変形が追随できなくて千切れるという問題がある。
また、吸音性能を上げるために極細の繊維を使うと、比表面積が増加するために燃焼し易くなるという問題もある。特に、極細繊維がメルトブロー法によって作られた物である場合には、ポリプロピレンが一般的であり、素材の観点からも燃焼し易く、モーターなどの発熱体に接触する用途では安全上の問題が考えられる。
【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、薄くて軽量で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。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に関する。また、難燃性の高い吸音材を提供することをも目的とする。
【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。第一の発明は、繊維径が６ミクロン以下の極細エラストマー繊維を含む目付が２０〜２００ｇ／ｍ2の不織布（Ａ）と、目付が５０〜２０００ｇ／ｍ2の不織布（Ｂ）とが積層一体化され、かつ前記の不織布（Ａ）の外側に短繊維のループを有してなり、２５℃における破断伸度が２５％以上であることを特徴とする吸音材である。
【０００６】
第二の発明は、前記の不織布（Ｂ）を構成する繊維の繊維長が５０〜１５０ｍｍの短繊維よりなり、該不織布（Ｂ）と前記の不織布（Ａ）とがニードルパンチ法により積層一体化されていることを特徴とする第一の発明に記載の吸音材である。
【０００７】
第三の発明は、前記の不織布（Ｂ）がポリエステルにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸音材である。
【０００８】
第四の発明は、第一の発明から第三の発明のいずれかの吸音材の前記の不織布（Ａ）の側の片面に、２５℃での伸度が２５％以上である長繊維不織布が積層されていることを特徴とする吸音材である。
【０００９】
第五の発明は、前記の長繊維不織布が難燃ポリエステルにより構成されていることを特徴とする第四の発明に記載の吸音材である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる不織布は、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、織布や織物と複合化するのも使用形態により好ましい。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、車両内装材や建築材の防音材として好適に用いることが可能である。
【００１１】
本発明における繊維径が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、含有率が小さすぎると極細繊維特性による効果が得られにくく好ましくない。極細繊維の繊維径は５ミクロン以下が好ましく、特に好ましくは、０．５〜４ミクロン以下であり、最も好ましくは１．５〜３ミクロン前後である。
【００１２】
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はメルトブロー不織布を表す）。
【００１３】
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。
【００１４】
極細繊維を含む不織布（Ａ）は、目付が２０〜２００ｇ／ｍ2である。目付が、２０ｇ／ｍ2より小さくなると、極細繊維の持つ吸音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る。また、目付を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あまり好ましくない。
【００１５】
極細繊維を含む不織布（Ａ）を構成する素材としては、伸長回復性の高いエラストマー繊維が深絞り成形時の変形追随性などの観点から好ましく、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、より好ましい。一方、複数の素材よりなる繊維を混合しても問題はない。
【００１６】
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面がほとんどないエラストマーを用いることが好ましい。極細繊維不織布をニードルパンチ法により他の不織布と積層する際にニードルにより孔上の跡があいてしまって、その孔を空気がチャンネリングして吹き漏れてしまい吸音率が低下するという問題が生じることがあるが、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可能となり形態安定性を高くすることが可能あった。
【００１７】
次に、極細繊維を含む不織布に積層される不織布（Ｂ）は、繊維径が７〜４０ミクロンが好ましく、より好ましくは７〜２０ミクロンである。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訳ではないが、カード機よりの紡出性などの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ので、極細繊維よりも太いことが好ましい。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りあまり好ましくない。
【００１８】
本発明において、短繊維の不織布（Ｂ）を極細繊維を含む不織布と積層するのは、極細繊維を含む不織布がへたり易く形態安定性が低い、毛羽立ち易い、嵩高性の維持に問題を生じやすいなどの問題点を改善するため及び高いクッション性、制振性を得るなどの目的で実施される。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。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と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が可能である。
【００１９】
本発明における不織布（Ｂ）は、目付が５０〜２０００ｇ／ｍ2の短繊維不織布である。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。
【００２０】
本発明における不織布（Ｂ）が短繊維の場合は、繊維長さは３８〜１５０ｍｍが好ましく、特に好ましくは５０〜１５０ｍｍ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。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より大きくなると吸音性は悪くなる傾向にあり、本発明の目的を満足することが難しくなる。
【００２１】
不織布の積層一体化方法はニードルパンチ法により一体化する事が好ましい。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不織布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特性が得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。
【００２２】
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。
【００２３】
極細繊維を含む不織布単独では、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、本発明の積層不織布では、短繊維のループが極細繊維を含む不織布の表面毛羽立ちを防止したり、クッション層になって、極細繊維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ことが判明した。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、該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極細繊維を含む不織布の破壊されるのを防止することが可能となることも判明した。
【００２４】
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。それ以上では、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。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やすくあまり好ましくない。
【００２５】
積層された吸音材の破断伸度は２５％以上あることが必要であり、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してしまうために好ましくない。また、加工工程でも変形性があるので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℃前後での加工が考えられるが、本発明の要件を充足していれば問題となることはほとんどない。
【００２６】
吸音材の毛羽防止や形態安定性改善などの目的に、第一から第三に記載の吸音材に積層する相手として特に好適であるのは、繊維径が５〜２０ミクロンで目付が２０〜２５０ｇ／ｍ2の長繊維不織布である。該長繊維不織布の繊維径が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。繊維径が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好ましくなく、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してしまう問題を生じる。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。
【００２７】
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。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。
【００２８】
貼り合わせる長繊維不織布は難燃タイプの物が好ましい。難燃化するにはハロゲンを含まない、リン系の難燃剤を塗布したり難燃成分を共重合した素材を使用することが好ましい。他の成分が燃えやすい物であっても、表層に難燃層がくることで通常の難燃基準に合格することが比較的容易に達成できる。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明を実施例をあげて説明するが本発明は何らこれらに限定されるものではない。実施例における測定及び評価方法は以下の方法によった。
【００３０】
（平均繊維径）：走査型電子顕微鏡写真で、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。
【００３１】
（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。
【００３２】
（耐剥離性）：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。
【００３３】
（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。
【００３４】
（吸音率）：ＪＩＳ  Ａ−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。
【００３５】
【実施例１】
平均繊維径３ミクロン、目付１００ｇ／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７２％と高く良好であった。不織布の破断伸度は１８０％と大きいために、１００℃で最大絞り深さが約５０％の成形でも問題なく成形できた。
【００３６】
【実施例２】
実施例１において、メルトブローン不織布層側に平均繊維径１４ミクロン、目付２０ｇ／ｍ2の東洋紡績社製難燃ポリエステルスパンボンド不織布（ハイム）をニードルパンチ法の積層時に一緒に積層した。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７０％と高く良好であった。表面を指でこすっても全く毛羽立たず形態安定性に非常に優れていた。不織布の破断伸度は２７％であった。１００℃の成形も可能ではあったが絞り部の外観をより良くするため成形温度を１５０℃まで上げた。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。
【００３７】
【比較例１】
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以外は実施例１と同じ条件で積層不織布を作成した。吸音率を測定したが、６５％と良好であった。不織布の破断伸度は１５％であり、１００℃で最大絞り深さが約５０％の成形を行ったところ、メルトブロー不織布が針穴近傍で破れが発生しており問題であった。温度を１５０℃まで上げると成形深絞り部でメルトブローン不織布がフィルム化しており、厚みが薄くなりすぎて外観上問題であった。
【００３８】
【比較例２】
平均繊維径１４ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維不織布よりなる目付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。
【００３９】
【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あり、かつ良好な成型性を示す。特に、自動車用途で燃費向上や快適性改善のため、軽量で優れた成形性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好適に使用できる。