(57)【要約】【課題】簡易な構造で効果的に遮音できる遮音用繊維集積体、並びに、この遮音用繊維集積体を有する吸遮音材および車両用吸遮音材を提供する。【解決手段】遮音用繊維集積体は、平均繊維径が４５０ｎｍ〜８５００ｎｍであり、かさ密度が０．０９ｇ／ｃｍ３〜０．３３ｇ／ｃｍ３である。遮音用繊維集積体は、平均繊維径が４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍであり、かさ密度が０．０９ｇ／ｃｍ３〜０．２２ｇ／ｃｍ３のものが特に好ましい。遮音用繊維集積体は、これら数値範囲を満足することにより、軽量でかつ効果的に遮音性能を発揮することができる。【選択図】図８
2019004408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮音用繊維集積体であって、
前記遮音用繊維集積体の平均繊維径をＤａとし、前記遮音用繊維集積体のかさ密度をρａとしたとき、以下の式（ｉ）および（ｉｉ）を満足することを特徴とする遮音用繊維集積体。
（ｉ）    ４５０ｎｍ≦Ｄａ≦８５００ｎｍ
（ｉｉ）  ０．０９ｇ／ｃｍ３≦ρａ≦０．３３ｇ／ｃｍ３
【請求項２】
以下の式（ｉ’）をさらに満足する、請求項１に記載の遮音用繊維集積体。
（ｉ’）    ４５０ｎｍ≦Ｄａ≦１６５０ｎｍ
【請求項３】
以下の式（ｉｉ’）をさらに満足する、請求項１に記載の遮音用繊維集積体。
（ｉｉ’）  ０．０９ｇ／ｃｍ３≦ρａ≦０．２２ｇ／ｃｍ３
【請求項４】
以下の式（ｉ’’）、（ｉｉ’’）をさらに満足する、請求項１に記載の遮音用繊維集積体。
（ｉ’’）  １３５０ｎｍ≦Ｄａ≦１６５０ｎｍ
（ｉｉ’’）  ０．１８ｇ／ｃｍ３≦ρａ≦０．２２ｇ／ｃｍ３
【請求項５】
第１繊維集積体層と前記第１繊維集積体層に重ねられた第２繊維集積体層とを有する吸遮音材であって、
前記第１繊維集積体層が、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の遮音用繊維集積体で構成され、
前記第２繊維集積体層が、平均繊維径をＤｂとし、かさ密度をρｂとしたとき、以下の式（ｉｉｉ）および（ｉｖ）を満足する繊維集積体で構成されていることを特徴とする吸遮音材。
（ｉｉｉ）    ４０００ｎｍ≦Ｄｂ≦８５００ｎｍ
（ｉｖ）  ０．０４ｇ／ｃｍ３≦ρｂ≦０．０６ｇ／ｃｍ３
【請求項６】
前記第１繊維集積体層の厚さをｔａとし、前記第２繊維集積体層の厚さをｔｂとしたとき、以下の式（ｖ）をさらに満足する、請求項５に記載の吸遮音材。
（ｖ）ｔａ＜ｔｂ
【請求項７】
以下の式（ｖｉ）をさらに満足する、請求項６に記載の吸遮音材。
（ｖｉ）ｔａ／ｔｂ≦１／２
【請求項８】
前記第１繊維集積体層と前記第２繊維集積体層とが同一の材料で構成されている、請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の吸遮音材。
【請求項９】
車両に用いられる車両用吸遮音材であって、
請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載の吸遮音材で構成され、
前記第１繊維集積体層が前記車両の室外寄りに配置されかつ前記第２繊維集積体層が前記車両の室内寄りに配置されることを特徴とする車両用吸遮音材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮音性能および吸音性能を有する吸遮音材および車両用吸遮音材、ならびに、これらに用いられる遮音用繊維集積体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や列車などの車両は、快適な乗客輸送のため静粛性が求められる。静粛性を実現するため、車両の壁面などには遮音効果や吸音効果のある材料が埋め込まれている。このような材料は、輸送の省エネルギー化の観点から軽量であることが望ましい。これら課題に対応する吸音材が、例えば特許文献１に開示されている。【０００３】
特許文献１の吸音材は、マイクロ繊維不織布の空隙部内で、ナノ繊維が不織布形態を有しながら存在しているものである。具体的には、吸音材は、マイクロ繊維不織布内部を観察したとき、当該不織布内の空隙部を多数のナノ繊維が分割し、結果として当該空隙部内でナノ繊維不織布が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１８１９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記吸音材は、マイクロ繊維不織布を一旦製造した後に、ナノ繊維の分散液を含侵させ乾燥することにより得られるものであり、マイクロ繊維とナノ繊維とが絡まり合った複雑な構造を有している。製造コストの低減のためには、より簡易な構造で良好な遮音効果や吸音効果を実現することが望まれる。【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構造で効果的に遮音できる遮音用繊維集積体、並びに、この遮音用繊維集積体を有する吸遮音材および車両用吸遮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】
【０００７】
本発明者は、ナノメートルオーダーまたはナノメートルに近いマイクロメートルオーダーの径を有する繊維の集積体における平均繊維径およびかさ密度に着目し、これらパラメータの組み合わせと遮音性能との関係について多数の試験を繰り返し実施し、鋭意検討した。その結果、特に１００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ程度の比較的低い周波数領域において遮音性能を高いレベルで発揮できる平均繊維径およびかさ密度を見出し、本発明に至った。【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る遮音用繊維集積体は、前記遮音用繊維集積体の平均繊維径をＤａとし、前記遮音用繊維集積体のかさ密度をρａとしたとき、以下の式（ｉ）および（ｉｉ）を満足することを特徴とする。
（ｉ）    ４５０ｎｍ≦Ｄａ≦８５００ｎｍ
（ｉｉ）  ０．０９ｇ／ｃｍ３≦ρａ≦０．３３ｇ／ｃｍ３【０００９】
本発明において、以下の式（ｉ’）をさらに満足することが好ましい。
（ｉ’）  ４５０ｎｍ≦Ｄａ≦１６５０ｎｍ【００１０】
本発明において、以下の式（ｉｉ’）をさらに満足することが好ましい。
（ｉｉ’）  ０．０９ｇ／ｃｍ３≦ρａ≦０．２２ｇ／ｃｍ３【００１１】
本発明において、以下の式（ｉ’’）、（ｉｉ’’）をさらに満足することが好ましい。
（ｉ’’）  １３５０ｎｍ≦Ｄａ≦１６５０ｎｍ
（ｉｉ’’）  ０．１８ｇ／ｃｍ３≦ρａ≦０．２２ｇ／ｃｍ３【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る吸遮音材は、第１繊維集積体層と前記第１繊維集積体層に重ねられた第２繊維集積体層とを有する吸遮音材であって、前記第１繊維集積体層が、上記遮音用繊維集積体で構成され、前記第２繊維集積体層が、平均繊維径をＤｂとし、かさ密度をρｂとしたとき、以下の式（ｉｉｉ）および（ｉｖ）を満足する繊維集積体で構成されていることを特徴とする。
（ｉｉｉ）  ４０００ｎｍ≦Ｄｂ≦８５００ｎｍ
（ｉｖ）    ０．０４ｇ／ｃｍ３≦ρｂ≦０．０６ｇ／ｃｍ３【００１３】
本発明において、前記第１繊維集積体層の厚さをｔａとし、前記第２繊維集積体層の厚さをｔｂとしたとき、以下の式（ｖ）をさらに満足することが好ましい。
（ｖ）ｔａ＜ｔｂ【００１４】
本発明において、以下の式（ｖｉ）をさらに満足することが好ましい。
（ｖｉ）ｔａ／ｔｂ≦１／２【００１５】
本発明において、前記第１繊維集積体層と前記第２繊維集積体層とが同一の材料で構成されていることが好ましい。【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る車両用吸遮音材は、上記吸遮音材で構成され、前記第１繊維集積体層が前記車両の室外寄りに配置されかつ前記第２繊維集積体層が前記車両の室内寄りに配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易な構造で効果的に遮音することができる。【００１８】
また、本発明によれば、簡易な構造で効果的に吸音することができる。【００１９】
さらに、本発明によれば、同一材料、同一生成装置によって作製される異なる集積体層による吸遮音材を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る遮音用繊維集積体を説明する図である。
【図２】本発明の他の一実施形態に係る吸遮音材を説明する図である。
【図３】繊維集積体の作製に用いる製造装置の一例を示す斜視図である。
【図４】図３の製造装置の一部断面を含む側面図である。
【図５】図３の製造装置によるナノファイバーが堆積される捕集網の正面図である。
【図６】物体に作用する音エネルギーについて模式的に示す図である。
【図７】本発明の遮音用繊維集積体および吸遮音材の評価に用いる測定装置を説明する図である。
【図８】本発明の実施例１−１〜１−４における周波数と透過損失との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例１−５〜１−８における周波数と透過損失との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例１−９〜１−１２における周波数と透過損失との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の比較例１−１〜１−３における周波数と透過損失との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例２−１における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例２−２における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施例２−３における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例２−４における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施例２−５における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施例２−６における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施例２−７における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図１９】本発明の実施例２−８における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図２０】本発明の比較例２−１における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図２１】本発明の比較例２−２における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図２２】本発明の比較例２−３における周波数と透過損失および吸収率との関係を示すグラフである。
【図２３】本発明の実施例３−１〜３−４における周波数と透過損失との関係を示すグラフである。
【図２４】本発明の実施例３−５〜３−８における周波数と透過損失との関係を示すグラフである。
【図２５】本発明の実施例３−１〜３−４における周波数と吸音率との関係を示すグラフである。
【図２６】本発明の実施例３−５〜３−８における周波数と吸音率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係る遮音用繊維集積体および吸遮音材について、以下に説明する。
【００２２】
（遮音用繊維集積体の構成）
本実施形態の遮音用繊維集積体の構成について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る遮音用繊維集積体を説明する図である。具体的には、図１（ａ）は、成形前の微細繊維の一例を撮影した写真である。図１（ｂ）は円柱状に成形した遮音用繊維集積体の一例を撮影した写真である。図１（ｂ）において、４個の遮音用繊維集積体が写っている。図１（ｃ）は繊維集積体（平均繊維径８００ｎｍ）の一例を電子顕微鏡で拡大して撮影した写真である。
【００２４】
遮音用繊維集積体は、ナノメートルオーダーまたはナノメートルに近いマイクロメートルオーダーの繊維径を有する微細繊維を集積して構成されている。本実施形態の遮音用繊維集積体は、平均繊維径が４５０ｎｍ〜８５００ｎｍであり、かさ密度が０．０９ｇ／ｃｍ３〜０．３３ｇ／ｃｍ３である。遮音用繊維集積体は、平均繊維径が４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍであり、かさ密度が０．０９ｇ／ｃｍ３〜０．２２ｇ／ｃｍ３のものが特に遮音性能に優れていて好ましい。さらには、遮音用繊維集積体は、平均繊維径が１３５０ｎｍ〜１６５０ｎｍであり、かさ密度が０．１８ｇ／ｃｍ３〜０．２２ｇ／ｃｍ３のものが最も好ましい。遮音用繊維集積体は、これら数値範囲を満足することにより、軽量でかつ効果的に遮音性能を発揮することができる。
【００２５】
遮音用繊維集積体は、例えば、正方形のマット状に成形される。遮音用繊維集積体は、正方形以外にも円形や六角形などに成形されてもよく、それが埋め込まれる場所の形状など使用態様等に応じた形状に成形される。
【００２６】
本実施形態において、遮音用繊維集積体を構成する微細繊維は合成樹脂からなる。合成樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げられる。これら以外の材料で遮音用繊維集積体を構成してもよい。
【００２７】
特に、ポリプロピレンは、取り扱いがしやすく加工が容易なため遮音用繊維集積体の材料として好ましい。ポリプロピレンの密度（材料密度）は、原材料メーカーによって開示されている数値に０．８５〜０．９５程度の幅がある。本明細書では、ポリプロピレンの密度として０．８９５ｇ／ｃｍ３を用いている。
【００２８】
遮音用繊維集積体は、平均繊維径をＤａとし、かさ密度をρａとしたとき、以下の式（ｉ）および（ｉｉ）を満足する。
（ｉ）    ４５０ｎｍ≦Ｄａ≦８５００ｎｍ
（ｉｉ）  ０．０９ｇ／ｃｍ３≦ρａ≦０．３３ｇ／ｃｍ３
【００２９】
遮音用繊維集積体は、以下の式（ｉ’）をさらに満足することが好ましい。
（ｉ’）  ４５０ｎｍ≦Ｄａ≦１６５０ｎｍ
【００３０】
遮音用繊維集積体は、以下の式（ｉｉ’）をさらに満足することが好ましい。
（ｉｉ’）  ０．０９ｇ／ｃｍ３≦ρａ≦０．２２ｇ／ｃｍ３
【００３１】
遮音用繊維集積体は、以下の式（ｉ’’）、（ｉｉ’’）をさらに満足することが好ましい。
（ｉ’’）  １３５０ｎｍ≦Ｄａ≦１６５０ｎｍ
（ｉｉ’’）  ０．１８ｇ／ｃｍ３≦ρａ≦０．２２ｇ／ｃｍ３
【００３２】
平均繊維径は、次のようにして求める。遮音用繊維集積体において複数箇所を任意に選択して電子顕微鏡で拡大する。電子顕微鏡で拡大した複数箇所のそれぞれにおいて複数本の微細繊維を任意に選択して径を測定する。そして、選択した複数本の微細繊維の径の平均値を平均繊維径とする。本実施形態では、遮音用繊維集積体の任意に選択した５箇所において２０本ずつ任意に選択した微細繊維の径を測定した。そして、これら１００本の微細繊維の径の平均値を平均繊維径とした。変動係数（標準偏差を平均値で割った値）は、０．６以下であることが好ましい。
【００３３】
遮音用繊維集積体は、単独で用いても効果的な遮音性能を発揮するものであるが、以下に説明する吸遮音材にも用いることができる。
【００３４】
（吸遮音材の構成）
本実施形態の吸遮音材の構成について説明する。
【００３５】
図２は、本発明の一実施形態に係る吸遮音材を説明する図である。図２（ａ）は、吸遮音材の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【００３６】
図２に示す吸遮音材５は、自動車や列車などの車両の壁面に埋め込まれる車両用吸遮音材である。これ以外にも、航空機や住宅等の建物の壁面に埋め込まれる吸遮音材としても有用である。
【００３７】
吸遮音材５は、第１繊維集積体層１と、この第１繊維集積体層１に重ねられた第２繊維集積体層２と、を有している。第１繊維集積体層１は、上述した遮音用繊維集積体で構成されている。
【００３８】
第２繊維集積体層２は、繊維集積体で構成されている。第２繊維集積体層２を構成する繊維集積体（以下、「吸音用繊維集積体」という）は、ナノメートルに近いマイクロメートルオーダーの繊維径を有する微細繊維を集積して構成されている。吸音用繊維集積体は、平均繊維径が４０００ｎｍ〜８５００ｎｍである。また、吸音用繊維集積体は、かさ密度が０．０４ｇ／ｃｍ３〜０．０６ｇ／ｃｍ３である。吸音用繊維集積体は、これら数値範囲を満足することにより、軽量でかつ効果的に吸音性能を発揮することができる。
【００３９】
本実施形態において、吸音用繊維集積体を構成する微細繊維は合成樹脂からなる。合成樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げられる。これら以外の材料で吸音用繊維集積体を構成してもよい。第２繊維集積体層２を構成する吸音用繊維集積体と、第１繊維集積体層１を構成する遮音用繊維集積体とは、同一の材料（例えば、ポリプロピレン）で構成されていることが好ましい。これらに同一の材料を用いることで、第１繊維集積体層１と第２繊維集積体層２と単一の材料で構成することができ、製造コストを低減できる。
【００４０】
吸音用繊維集積体は、平均繊維径をＤｂとし、かさ密度をρｂとしたとき、以下の式（ｉｉｉ）および（ｉｖ）を満足する。
（ｉｉｉ）  ４０００ｎｍ≦Ｄｂ≦８５００ｎｍ
（ｉｖ）    ０．０４ｇ／ｃｍ３≦ρｂ≦０．０６ｇ／ｃｍ３
【００４１】
吸音用繊維集積体は、第１繊維集積体層１の厚さをｔａとし、第２繊維集積体層２の厚さをｔｂとしたとき、以下の式（ｖ）をさらに満足することが好ましい。
（ｖ）ｔａ＜ｔｂ
【００４２】
吸音用繊維集積体は、以下の式（ｖｉ）をさらに満足することが好ましい。
（ｖｉ）ｔａ／ｔｂ≦１／２
【００４３】
吸遮音材５は、例えば、正方形のマット状に成形される。吸遮音材５は、正方形以外にも円形や六角形などに成形されてもよく、それが埋め込まれる場所の形状など使用態様に応じた形状に成形される。
【００４４】
吸遮音材５は、車両用の吸遮音材に適している。吸遮音材５を車両に用いる場合、第１繊維集積体層１が車両の室外寄りに配置されかつ第２繊維集積体層２が車両の室内寄りに配置されるように車両の壁面に埋め込むとよい。このようにすることで、車両の室内の音（室内発生音）を効果的に吸収（封印）でき、かつ、車両の外から室内に進入する音（室外発生音）を効果的に遮断できる。
【００４５】
具体的には、音源から発せられた音エネルギーが、比較的太い繊維で低密度に構成された第２繊維集積体層で効果的に吸収されながら進行し、比較的細い繊維で高密度に構成された第１繊維集積体層で進行を阻害（遮断）される。さらに、第１繊維集積体層の表面（境界面）で反射された音エネルギーが音源側に向かって進む際にも第２繊維集積体層でさらに吸収される。これにより、音をより効果的に内部に閉じ込めることができるものと推測される。
【００４６】
（繊維集積体の製造装置および製造方法）
吸遮音材５の第１繊維集積体層１を構成する遮音用繊維集積体および第２繊維集積体層２を構成する吸音用繊維集積体は、図３〜図５に示す製造装置を用いて製造される。図３は、繊維集積体の作製に用いる製造装置の一例を示す斜視図である。図４は、図３の製造装置の一部断面を含む側面図である。図５は、図３の製造装置による微細繊維が堆積される捕集網の正面図である。
【００４７】
図３および図４に示すように、製造装置５０は、ホッパー６２、加熱シリンダー６３、ヒーター６４、スクリュー６５、モーター６６およびヘッド７０を有している。
【００４８】
ホッパー６２には、微細繊維の素材となるペレット状の合成樹脂が投入される。加熱シリンダー６３は、ヒーター６４によって加熱され、ホッパー６２から供給された樹脂を溶融させる。スクリュー６５は、加熱シリンダー６３内に収容されている。スクリュー６５は、モーター６６によって回転され、溶融樹脂を加熱シリンダー６３の先端に送る。円柱状のヘッド７０は、加熱シリンダー６３の先端に設けられている。ヘッド７０には、ガス供給管６８を介してガス供給部（図示なし）が接続されている。ガス供給管６８はヒーターを備えており、ガス供給部から供給された高圧ガスを加熱する。ヘッド７０は、正面に向けて高圧ガスを噴射するとともに、高圧ガス流に乗るように溶融樹脂を吐出する。ヘッド７０の正面には、捕集網９０が配置されている。
【００４９】
製造装置５０の動作について説明する。ホッパー６２に投入されたペレット状の原料（樹脂）が加熱シリンダー６３内に供給される。加熱シリンダー６３内で溶融された樹脂は、スクリュー６５によって加熱シリンダー６３の先端に送られる。加熱シリンダー６３の先端に到達した溶融樹脂（溶融原料）は、ヘッド７０から吐出される。溶融樹脂の吐出にあわせて、ヘッド７０から高圧のガスを噴出する。
【００５０】
ヘッド７０から吐出された溶融樹脂は、ガス流に所定の角度で交わって、引き延ばされながら前方に運ばれる。引き延ばされた樹脂は微細繊維となり、図５に示すように、ヘッド７０の正面に配置された捕集網９０上に集積される（集積工程）。そして、この集積された微細繊維９５を、所望の形状（例えば正方形マット状）に成形する（成形工程）。このようにして、繊維集積体を得る。このようにして得られた繊維集積体は、捕集網９０上の微細繊維９５を単に集めて成形するものであり、特許文献１に示されるマイクロ繊維不織布にナノ繊維の分散液を含侵させ乾燥するというような複雑な製造工程は不要である。そのため、本実施形態の繊維集積体は、マイクロ繊維とナノ繊維とが絡まり合った複雑な構造を有しておらず、微細繊維９５が不規則に集積された簡易な構造を有している。製造装置５０は、溶融樹脂の吐出速度、ガスの噴出速度、または、溶融樹脂がガス流に交わる角度などの各種パラメータを調整することにより、平均繊維径が異なる微細繊維を製造することができる。そのため、単一の製造装置５０においてパラメータを調整することにより、第１繊維集積体層１および第２繊維集積体層２を構成する微細繊維９５を製造することができる。
【００５１】
なお、上記製造装置５０では、原料となる合成樹脂を加熱して溶融した「溶融原料」を吐出する構成であったが、これに限定されるものではない。これ以外にも、例えば、所定の溶媒に対して溶質としての固形の原料または液状の原料を所定濃度となるようにあらかじめ溶解した「溶剤」を吐出する構成としてもよい。本出願人は、繊維集積体の製造に用いることができる製造装置の一例として、特願２０１５−０６５１７１にナノファイバー製造装置およびナノファイバー製造方法を開示している。この出願は特許を受けており（特許第６０４７７８６号、平成２７年３月２６日出願、平成２８年１２月２日登録）、本出願人がその権利を保有している。
【００５２】
（性能評価）
本発明者らは、遮音用繊維集積体および吸遮音材について、遮音性能および吸音性能（封印性能）について評価を行った。
【００５３】
始めに、物体に作用する音のエネルギーについて以下に考察する。
【００５４】
図６に示すように、物体（試料ＴＰ）に入射した音のエネルギー（Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ  ｅｎｅｒｇｙ）をＥｉとし、物体で反射された音のエネルギー（Ｒｅｆｒｅｃｔｉｏｎ  ｅｎｅｒｇｙ）をＥｒとし、物体で吸収された音のエネルギー（Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｅｎｅｒｇｙ）をＥａとし、物体を透過した音のエネルギー（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｎｅｒｇｙ）をＥｔとしたとき、以下の式（１）が成立する。
【数１】
2019004408.tif 000003
【００５５】
物体で反射された音のエネルギーＥｒに着目し、物体に入射した音のエネルギーＥｉに対する物体で反射されなかった音のエネルギー（すなわち、物体に吸収された音のエネルギーＥａおよび物体を透過した音のエネルギーＥｔ）の割合を吸音率αとして定義すると、以下の式（２）で表される。
【数２】
2019004408.tif 000004
【００５６】
また、物体を透過した音のエネルギーＥｔに着目し、物体に入射した音のエネルギーＥｉに対する物体を透過した音のエネルギーＥｔの割合を透過率τとして定義すると、以下の式（３）で表される。
【数３】
2019004408.tif 000005
【００５７】
そして、物体による音エネルギーの透過損失をＴＬとし、デシベル表示すると、以下の式（４）で表される。透過損失ＴＬが高いほど、遮音性能が高いと考えられる。
【数４】
2019004408.tif 000006
【００５８】
これら吸音率αおよび透過損失ＴＬを用いて、物体内部に閉じ込められる音のエネルギーの割合である吸収率β（β＝Ｅａ／Ｅｉ）を算出することができる。吸収率βが高いほど、吸音性能が高いと考えられる。
【００５９】
次に、図７に示す測定装置１０を用いた試料ＴＰにおける吸音率αおよび透過損失ＴＬの測定原理について説明する。測定装置１０として、日本音響エンジニアリング株式会社製、ＷｉｎＺａｃを用いる。
【００６０】
測定装置１０は、筒状の本体部１１の一端（図の左側の端）に音源１２を配置し、他端（図の右側の端）に吸音壁１３を配置し、音源１２と吸音壁１３との間に試料ＴＰを配置する。試料ＴＰによって、本体部１１内は、一端寄りの入射室１４と他端寄りの透過室１５とに区画される。入射室１４および透過室１５は気密状態である。本体部１１には、入射室１４および透過室１５内の計測が可能なようにマイクロホン２１〜２４が埋め込まれている。
【００６１】
測定装置１０において、試料ＴＰに入射した音波ＰＩは、以下の式（５）で表される。
【数５】
2019004408.tif 000007
【００６２】
試料ＴＰで反射された音波ＰＲは、以下の式（６）で表される。
【数６】
2019004408.tif 000008
【００６３】
式（５）、（６）において、Ｋ０は複素波であり、以下の式（７）で表される。
【数７】
2019004408.tif 000009
【００６４】
筒状の本体部１１内の音場は、入射波と反射波との和で表される。そのため、マイクロホン２１の位置Ｘ１での音圧Ｐ１およびマイクロホン２２の位置Ｘ２での音圧Ｐ２は、以下の式（８）、（９）で表される。
【数８】
2019004408.tif 000010
【数９】
2019004408.tif 000011
【００６５】
ここで、入射波が存在する場合のマイクロホン２１−マイクロホン２２間の伝達関数Ｈ１は、以下の式（１０）で表される。
【数１０】
2019004408.tif 000012
【００６６】
反射波が存在する場合のマイクロホン２１−マイクロホン２２間の伝達関数Ｈ２は、以下の式（１１）で表される。
【数１１】
2019004408.tif 000013
【００６７】
そして、マイクロホン２１−マイクロホン２２の２点間の伝達関数Ｈ１２は、以下の式（１２）で表される。
【数１２】
2019004408.tif 000014
【００６８】
ただし、上記式（１２）のｒは、試料表面における複素音圧反射率であり、以下の式（１３）で表される。
【数１３】
2019004408.tif 000015
【００６９】
そして、上記式を整理すると、以下の式（１４）が導かれる。
【数１４】
2019004408.tif 000016
【００７０】
したがって、吸音率α（垂直入射吸音率）は、以下の式（１５）で表される。
【数１５】
2019004408.tif 000017
【００７１】
試料ＴＰに平面波が入射すると、一部は試料ＴＰの表面で反射し、他の一部は試料ＴＰを透過する。音源１２からランダムノイズを入射すると、本体部１１内には定在波が発生する。これは一端に配置された音源１２から他端に向かう進行波と、他端から音源１２に向かう後退波とが重畳したものである。これらの進行波と後退波とを識別するため、本体部１１内における試料ＴＰで区画された２つの部屋（入射室１４、透過室１５）それぞれに二本ずつマイクロホン２１〜２４を設置する。音源１２に近い入射室１４側の進行波である入射波をＷａとし、後退波である反射波をＷｂとし、音源１２から遠い透過室１５側の進行波である透過波をＷｃとし、後退波である反射波をＷｄとする。試料ＴＰの表面ｘ０（ｘ＝０）における表面音圧をＰ０とし、表面粒子速度をＶ０とし、試料裏面ｘｄ（ｘ＝ｄ）における裏面音圧をＰｄとし、裏面粒子速度をＶｄとする。これらにより、各マイクロホン２１〜２４の位置ｘ１〜ｘ４における音圧Ｐ１〜Ｐ４は、以下の式（１６）で表される。式（１６）のＡ、Ｂは、式（１７）、（１８）の振幅Ａ、Ｂである。
【数１６】
2019004408.tif 000018
【００７２】
進行波である入射波Ｗａおよび透過波Ｗｃの振幅Ａ、Ｃと、後退波である反射波Ｗｂおよび反射波Ｗｄの振幅Ｂ、Ｄを各マイクロホン２１〜２４の位置ｘ１〜ｘ４の音圧Ｐ１〜Ｐ４で表すと、以下の式（１７）〜（２０）で表される。
【数１７】
2019004408.tif 000019
【数１８】
2019004408.tif 000020
【数１９】
2019004408.tif 000021
【数２０】
2019004408.tif 000022
【００７３】
上記式（１２）、（１６）〜（２０）より、透過定数Ｔを伝達関数Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ３４で表すと、以下の式（２１）のようになる。
【数２１】
2019004408.tif 000023
【００７４】
したがって、透過定数Ｔより透過損失ＴＬ（垂直入射透過損失）は、以下の式（２２）で表される。
【数２２】
2019004408.tif 000024
【００７５】
そして、以下の式（２３）に示すように、吸音率αから透過率τを差し引くことで、試料ＴＰに閉じ込められた音エネルギーの割合である吸収率βを算出することができる。
【数２３】
2019004408.tif 000025
【００７６】
（遮音用繊維集積体の評価）
次に、本発明者らは、下記に示す本発明に係る遮音用繊維集積体の実施例１−１〜１−１２および比較例１−１〜１−３を作製し、それらについて遮音性能の検証を行った。
【００７７】
まず、上述した製造装置５０を用いて、ポリプロピレンを材料とした平均繊維径５００ｎｍ、１５００ｎｍ、４４５０ｎｍおよび７７００ｎｍの微細繊維９５を製造した。繊維径の標準偏差は９００であり、標準偏差を平均繊維径で割った変動係数は０．６０である。そして、以下に示すように平均繊維径およびかさ密度の組み合わせとなる円柱状の遮音用繊維集積体の実施例１−１〜１−１２を作製した。また、市販の材料を用いて比較例１−１〜１−３を作製した。
【００７８】
（実施例１−１）
上記微細繊維９５を、平均繊維径５００ｎｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ（厚さ）１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００７９】
（実施例１−２）
上記微細繊維９５を、平均繊維径１５００ｎｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００８０】
（実施例１−３）
上記微細繊維９５を、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００８１】
（実施例１−４）
上記微細繊維９５を、平均繊維径７７００ｎｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００８２】
（実施例１−５）
上記微細繊維９５を、平均繊維径５００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００８３】
（実施例１−６）
上記微細繊維９５を、平均繊維径１５００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００８４】
（実施例１−７）
上記微細繊維９５を、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００８５】
（実施例１−８）
上記微細繊維９５を、平均繊維径７７００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００８６】
（実施例１−９）
上記微細繊維９５を、平均繊維径５００ｎｍ、かさ密度０．３ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００８７】
（実施例１−１０）
上記微細繊維９５を、平均繊維径１５００ｎｍ、かさ密度０．３ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００８８】
（実施例１−１１）
上記微細繊維９５を、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．３ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００８９】
（実施例１−１２）
上記微細繊維９５を、平均繊維径７７００ｎｍ、かさ密度０．３ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【００９０】
（比較例１−１）
市販のフェルト材（製品名：吸音材［２１７７］、エーモン工業株式会社、羊毛）を、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した吸音材。
【００９１】
（比較例１−２）
市販のウレタンフォーム材（製品名：吸音材［２１７６］、エーモン工業株式会社、軟質ウレタンフォーム）を、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した吸音材。
【００９２】
（比較例１−３）
市販のポリエステル不織布材（製品名：ホワイトキューオン［ＥＳＷ−１０−３０３］、東京防音株式会社、平均繊維径２０μｍ）を、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した吸音材。
【００９３】
上述した実施例１−１〜１−１２および比較例１−１〜１−３について、上述した測定装置１０を用いて透過損失ＴＬを測定した。図８に実施例１−１〜１−４の透過損失ＴＬを示し、図９に実施例１−５〜１−８の透過損失ＴＬを示し、図１０に実施例１−９〜１−１２の透過損失ＴＬを示し、図１１に比較例１−３の透過損失ＴＬを示す。
【００９４】
そして、実施例１−１〜１−１２および比較例１−１〜１−３の透過損失ＴＬについて、以下の評価基準に基づいて評価した。実施例１−１〜１−１２および比較例１−１〜１−３の構成および評価結果を表１に示す。
【００９５】
（透過損失ＴＬの評価基準）
○・・・５０００Ｈｚ以下の周波数領域において透過損失ＴＬが５ｄＢ以上である。
×・・・５０００Ｈｚ以下の周波数領域において透過損失ＴＬが５ｄＢ未満となる周波数がある。
【００９６】
【表１】
2019004408.tif 000026
【００９７】
図８〜図１０から明らかなように、実施例１−１〜１−１２は、５０００Ｈｚ以下の周波数領域全体にわたって透過損失ＴＬが５ｄＢ以上である。一方、図１１から明らかなように、比較例１−１〜１−３は、５０００Ｈｚ以下の周波数領域全体にわたって透過損失ＴＬが５ｄＢ未満であり、十分な遮音性能を発揮することができない。
【００９８】
また、図８〜図１０に示すように、実施例１−１〜１−１２から、かさ密度が大きいほど透過損失ＴＬ（すなわち遮音性能）が高くなり、かさ密度が小さいほど透過損失ＴＬが低くなる傾向があることがわかる。透過損失ＴＬの観点からは、かさ密度が大きい方が有利であるがその分重量が増えてしまう。実施例１−１〜１−４（かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３）と実施例１−８〜１−１２（かさ密度０．３ｇ／ｃｍ３）とでは、同じ体積であれば後者の重量は前者の重量の３倍となる。一方、かさ密度が小さいと透過損失ＴＬが低くなり、十分な遮音性能を確保することができない。このことから、遮音用繊維集積体において、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３〜０．２ｇ／ｃｍ３程度が透過損失ＴＬと重量とのバランスの観点から適切であると考える。
【００９９】
また、図８、図９から明らかなように、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、０．２ｇ／ｃｍ３の実施例１−１〜１−８おいて、平均繊維径が細いもの（５００ｎｍ、１５００ｎｍ）の方が、平均繊維径が太いもの（４４５０ｎｍ、７７００ｎｍ）より全体的に透過損失ＴＬが高い傾向にある。特に、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚ程度の低音において、平均繊維径が細いもの（５００ｎｍ、１５００ｎｍ）の方が優れており、平均繊維径が１５００ｎｍ近傍において最も優れた透過損失ＴＬとなる。
【０１００】
上記結果から、平均繊維径が５００ｎｍ〜７７００ｎｍ程度でかつかさ密度０．１ｇ／ｃｍ３〜０．３ｇ／ｃｍ３程度の遮音用繊維集積体が優れた遮音性能を発揮することを確認できた。そして、平均繊維径が５００ｎｍ〜１５００ｎｍ程度でかつかさ密度０．１ｇ／ｃｍ３〜０．２ｇ／ｃｍ３程度の遮音用繊維集積体が特に優れた遮音性能を発揮することを確認できた。さらに、平均繊維径が１５００ｎｍ程度でかつかさ密度０．２ｇ／ｃｍ３程度の遮音用繊維集積体が最も優れた遮音性能を発揮することを確認できた。
【０１０１】
（吸遮音材の評価）
次に、本発明者は、下記に示す本発明に係る吸遮音材の実施例２−１〜２−８および比較例２−１〜２−３を作製し、それらについて遮音性能および吸音性能の検証を行った。
【０１０２】
まず、上述した製造装置５０を用いて、ポリプロピレンを材料とした平均繊維径８００ｎｍ、１５００ｎｍ、４４５０ｎｍおよび７７００ｎｍの微細繊維９５を製造した。繊維径の標準偏差は９００であり、標準偏差を平均繊維径で割った変動係数は０．６０である。そして、以下に示す吸遮音材の実施例２−１〜２−８および比較例２−１〜２−３を作製した。
【０１０３】
（実施例２−１）
上記微細繊維９５を、平均繊維径８００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ（厚さ）２０ｍｍの円柱状に成形した第１繊維集積体層と、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ（厚さ）１０ｍｍの円柱状に成形した第２繊維集積体層とを重ねて構成した吸遮音材。
【０１０４】
（実施例２−２）
上記微細繊維９５を、平均繊維径８００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ１５ｍｍの円柱状に成形した第１繊維集積体層と、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ１５ｍｍの円柱状に成形した第２繊維集積体層とを重ねて構成した吸遮音材。
【０１０５】
（実施例２−３）
上記微細繊維９５を、平均繊維径８００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した第１繊維集積体層と、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ２０ｍｍの円柱状に成形した第２繊維集積体層とを重ねて構成した吸遮音材。
【０１０６】
（実施例２−４）
上記微細繊維９５を、平均繊維径８００ｎｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した第１繊維集積体層と、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ２０ｍｍの円柱状に成形した第２繊維集積体層とを重ねて構成した吸遮音材。
【０１０７】
（実施例２−５）
上記微細繊維９５を、平均繊維径１５００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した第１繊維集積体層と、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ２０ｍｍの円柱状に成形した第２繊維集積体層とを重ねて構成した吸遮音材。
【０１０８】
（実施例２−６）
上記微細繊維９５を、平均繊維径８００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した第１繊維集積体層と、平均繊維径７７００ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ２０ｍｍの円柱状に成形した第２繊維集積体層とを重ねて構成した吸遮音材。
【０１０９】
（実施例２−７）
上記微細繊維９５を、平均繊維径８００ｎｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した第１繊維集積体層と、平均繊維径７７００ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ２０ｍｍの円柱状に成形した第２繊維集積体層とを重ねて構成した吸遮音材。
【０１１０】
（実施例２−８）
上記微細繊維９５を、平均繊維径１５００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した第１繊維集積体層と、平均繊維径７７００ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ２０ｍｍの円柱状に成形した第２繊維集積体層とを重ねて構成した吸遮音材。
【０１１１】
（比較例２−１）
上記微細繊維９５を、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ３０ｍｍの円柱状に成形した単層構成の吸遮音材。
【０１１２】
（比較例２−２）
上記微細繊維９５を、平均繊維径８００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ３０ｍｍの円柱状に成形した単層構成の吸遮音材。
【０１１３】
（比較例２−３）
上記微細繊維９５を、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ１０ｍｍの円柱状に成形した第１繊維集積体層と、平均繊維径８００ｎｍ、かさ密度０．２ｇ／ｃｍ３、高さ２０ｍｍの円柱状に成形した第２繊維集積体層とを重ねて構成した吸遮音材。
【０１１４】
実施例２−１〜２−８は、第１繊維集積体層を比較的細い繊維で高密度に構成し、第２繊維集積体層を比較的太い繊維で低密度に構成している。また、実施例２−１は、第１繊維集積体層の高さが第２繊維集積体層の高さより大きくなるように構成している。実施例２−２は、第１繊維集積体層の高さと第２繊維集積体層の高さとが同一となるように構成している。実施例２−３〜２−８は、第１繊維集積体層の高さが第２繊維集積体層の高さより小さくなるように構成しており、その比は１：２である。比較例２−１、２−２は、第１繊維集積体層のみの単層で構成している。比較例２−３は、第１繊維集積体層を比較的太い繊維で低密度に構成し、第２繊維集積体層を比較的細い繊維で高密度に構成しており、具体的には、実施例２−１の第１繊維集積体層と第２繊維集積体層とを入れ替えた構成を有している。
【０１１５】
上述した実施例２−１〜２−８および比較例２−１〜２−３について、上述した測定装置１０を用いて吸音率αおよび透過損失ＴＬを測定した。そして、これら吸音率αおよび透過損失ＴＬを用いて吸収率βを算出した。図１２〜図１９に実施例２−１〜２−８の透過損失ＴＬおよび吸収率βを示し、図２０〜図２２に比較例２−１〜２−３の透過損失ＴＬおよび吸収率βを示す。各図において、（ａ）は周波数と透過損失ＴＬとの関係を示し、（ｂ）は周波数と吸収率βとの関係を示す。
【０１１６】
そして、実施例２−１〜２−８および比較例２−１〜２−３の透過損失ＴＬおよび吸収率βについて、以下の評価基準に基づいて評価した。実施例２−１〜２−８および比較例２−１〜２−３の構成および評価結果を表２に示す。
【０１１７】
（透過損失ＴＬの評価基準）
◎・・・５０００Ｈｚ以下の周波数領域において透過損失ＴＬが１５ｄＢ以上である。
○・・・５０００Ｈｚ以下の周波数領域において透過損失ＴＬが５ｄＢ以上かつ１５ｄＢ未満である。
×・・・５０００Ｈｚ以下の周波数領域において透過損失ＴＬが５ｄＢ未満となる周波数がある。
【０１１８】
（吸収率βの評価基準）
◎・・・５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数領域において吸収率が０．４以上である。
○・・・５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数領域において吸収率が０．２以上かつ０．４未満である。
×・・・５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数領域において吸収率が０．２未満である。
【０１１９】
（総合評価）
◎・・・透過損失ＴＬおよび吸収率βがともに非常に良好（◎）である。
○・・・透過損失ＴＬおよび吸収率βが非常に良好（◎）または良好（○）である。
×・・・透過損失ＴＬおよび吸収率βの一方または両方が不良（×）である。
【０１２０】
【表２】
2019004408.tif 000027
【０１２１】
図１２〜図１９から明らかなように、実施例２−１〜２−８は、５０００Ｈｚ以下の周波数領域全体にわたって透過損失ＴＬが５ｄＢ以上あり、上記遮音用繊維集積体の各実施例と同様に良好な遮音性能を発揮している。そして、特に、実施例２−１〜２−３、２−５、２−７、２−８については、透過損失ＴＬが１５ｄＢ以上となり、かさ密度を０．３ｇ／ｃｍ３とした上記遮音用繊維集積体の実施例１−９〜１−１２と同等の非常に良好な遮音性能を発揮している。
【０１２２】
また、実施例２−１〜２−８は、５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数領域において吸収率βが少なくとも０．２以上あり、音を効果的に内部に閉じ込めている。特に、実施例２−３〜実施例２−８は、第１繊維集積体層の高さが第２繊維集積体層の高さより小さいことから、音エネルギーが、比較的太い繊維で低密度に構成された第２繊維集積体層で効果的に吸収されながら進み、比較的細い繊維で高密度に構成された第１繊維集積体層で遮断される。さらに、第１繊維集積体層の表面で反射された音エネルギーが第２繊維集積体層でさらに吸収されるので、音をより効果的に内部に閉じ込めることができるものと推測される。
【０１２３】
すなわち、本実施形態の吸遮音材において、室内発生音は、（１）第２繊維集積体層に入射すると吸収されながら進行し、（２）第１繊維集積体層に到達するとさらに第１繊維集積体層に吸収されながら進行する。これにより、吸遮音材を通り抜けた室内発生音は大きく減衰される。さらに、室内発生音は、（２’）第１繊維集積体層に到達するとその境界面で反射して、第２繊維集積体層を音源側に向かって吸収されながら進行する。これにより、室内発生音が吸収（封印）される機会が増加すると考えられる。また、室外発生音は、透過損失ＴＬの比較的高い第１繊維集積体層で反射されることから、室内に入り込みにくい構成になったものと考えられる。
【０１２４】
実施例２−３、２−５、２−７、２−８は、透過損失ＴＬおよび吸収率βがともに非常に良好であり、優れた遮音性能および吸音性能を発揮することができる。
【０１２５】
一方、図２０から明らかなように、比較例２−１は透過損失ＴＬが全体的に低く、低い周波数領域で透過損失ＴＬが５ｄＢ未満であり、十分な遮音性能を発揮することができない。また、図２１、図２２から明らかなように、比較例２−２、２−３は、透過損失ＴＬが高く十分な遮音性能を発揮するが、吸収率βが低いため音を十分に閉じ込めることができない。また、比較例２−３は、実施例２−１を反転させて第１繊維集積体層と第２繊維集積体層との位置を入れ替えた構成を有している。実施例２−１では、音源側の第２繊維集積体層を比較的太い繊維で低密度に構成しているので、音エネルギーを効果的に内部に取り込むことができる。一方、比較例２−３は、音源側の第２繊維集積体層を比較的細い繊維で高密度に構成しているので、音エネルギーが反射されてしまい効果的に内部に取り込むことができない。そのため、実施例２−１と比較例２−３との比較から、第２繊維集積体層を室内側（音源に近い側）に配置し、第１繊維集積体層を室外側（音源から遠い側）に配置構成することで吸収率βを効果的に向上できることがわかる。
【０１２６】
上記結果から、平均繊維径が８００ｎｍ〜１５００ｎｍ程度でかつかさ密度０．１ｇ／ｃｍ３〜０．２ｇ／ｃｍ３程度の第１繊維集積体層と、平均繊維径が４４５０ｎｍ〜７７００ｎｍ程度でかつかさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３程度の第２繊維集積体層と、を重ねて構成した吸遮音材が優れた遮音性能および吸音性能を発揮することが確認できた。また、特に、第１繊維集積体層の高さ（厚さ）を第２繊維集積体層の高さ（厚さ）より小さくすることで、遮音性能および吸音性能を効果的に発揮することが確認できた。また、音源に近い側に第２繊維集積体層を配置し、音源から遠い側に第２繊維集積体層を配置することがよい。
【０１２７】
（繊維集積体の構成と吸音率および透過損失との関係）
次に、本発明者らは、下記に示す本発明に係る遮音用繊維集積体の実施例３−１〜３−８を作製し、それらについて吸音率αおよび透過損失ＴＬの測定を行った。
【０１２８】
（実施例３−１）
上記微細繊維９５を、平均繊維径８００ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ（厚さ）５０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【０１２９】
（実施例３−２）
上記微細繊維９５を、平均繊維径１５００ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ５０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【０１３０】
（実施例３−３）
上記微細繊維９５を、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ５０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【０１３１】
（実施例３−４）
上記微細繊維９５を、平均繊維径７７００ｎｍ、かさ密度０．０５ｇ／ｃｍ３、高さ５０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【０１３２】
（実施例３−５）
上記微細繊維９５を、平均繊維径８００ｎｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ５０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【０１３３】
（実施例３−６）
上記微細繊維９５を、平均繊維径１５００ｎｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ５０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【０１３４】
（実施例３−７）
上記微細繊維９５を、平均繊維径４４５０ｎｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ５０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【０１３５】
（実施例３−８）
上記微細繊維９５を、平均繊維径７７００ｎｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ３、高さ５０ｍｍの円柱状に成形した遮音用繊維集積体。
【０１３６】
上述した実施例３−１〜３−８について、上述した測定装置１０を用いて吸音率αおよび透過損失ＴＬを測定した。図２３、図２４に実施例３−１〜３−８の透過損失ＴＬを示し、図２５、図２６に実施例３−１〜３−８の吸音率αを示す。
【０１３７】
図２３、図２４から明らかなように、１０００Ｈｚ以下の周波数領域において、平均繊維径の小さいもの（８００ｎｍ、１５００ｎｍ）の方が、平均繊維径の大きいもの（４４５０ｎｍ、７７００ｎｍ）より透過損失ＴＬが高い傾向にある。また、かさ密度が高いもの（０．１ｇ／ｃｍ３）の方が、かさ密度が低いもの（０．０５ｇ／ｃｍ３）より透過損失ＴＬが高い傾向にある。そのため、遮音用繊維集積体としては、平均繊維径が小さくかつかさ密度が高いものがより適していることが確認できた。
【０１３８】
また、図２５、図２６から明らかなように、１０００Ｈｚ以下の周波数領域において、平均繊維径の大きいもの（４４５０ｎｍ、７７００ｎｍ）の方が、平均繊維径の小さいもの（８００ｎｍ、１５００ｎｍ）より吸音率αが高い傾向にある。また、かさ密度が低いもの（０．０５ｇ／ｃｍ３）の方が、かさ密度が高いもの（０．１ｇ／ｃｍ３）より吸音率αが高い傾向にある。すなわち、平均繊維径が大きくかつかさ密度が小さいものが、より吸音率αが高いことが言える。
【０１３９】
ここで、吸音率αが高いということは、反射される音エネルギーが少ないことを示し、より多くの音エネルギーが繊維集積体の内部に取り込まれることを示す。そして、吸遮音材で音エネルギーを吸収（封印）するためには、反射される音エネルギーを少なくして多くの音エネルギーを内部に取り込み、内部で効果的に減衰させることが重要である。
【０１４０】
そして、上述した本実施例に係る吸遮音材（実施例２−１〜２−８）は、音源から近い側に平均繊維径が大きくかつかさ密度が小さい第２繊維集積体層を配置し、音源から遠い側に平均繊維径が小さくかつかさ密度が大きい第１繊維集積体層を配置している。このような構成を有することにより、第２繊維集積体層においてより多くの音エネルギーを内部に取り込み、第２繊維集積体層を進行することで音エネルギーが減衰する。さらに、第１繊維集積体層に到達した音エネルギーは第１繊維集積体層との境界面で反射され、再度第２繊維集積体層を音源側に向かって進行し、さらに音エネルギーが減衰する。このことから、本発明の吸遮音材は、上記第１繊維集積体層および上記第２繊維集積体層を有することから、音エネルギーをより効果的に内部に閉じ込めることができるものと推測され、優れた遮音性能および吸音性能（封印性能）を発揮することができる。
【０１４１】
上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４２】
１…第１繊維集積体層、２…第２繊維集積体層、５…吸遮音材、１０…測定装置、１１…本体部、１２…音源、１３…吸音壁、１４…入射室、１５…透過室、２１〜２４…マイクロホン、５０…製造装置、６２…ホッパー、６３…加熱シリンダー、６４…ヒーター、６５…スクリュー、６６…モーター、６８…ガス供給管、７０…ヘッド、９０…捕集網、９５…微細繊維、ＴＰ…試料、Ｄａ、Ｄｂ…平均繊維径、ρａ、ρｂ…かさ密度、ｔａ、ｔｂ…厚さ、ＴＬ…透過損失、α…吸音率、β…吸収率
【図１】
2019004408.tif 000028
【図２】
2019004408.tif 000029
【図３】
2019004408.tif 000030
【図４】
2019004408.tif 000031
【図５】
2019004408.tif 000032
【図６】
2019004408.tif 000033
【図７】
2019004408.tif 000034
【図８】
2019004408.tif 000035
【図９】
2019004408.tif 000036
【図１０】
2019004408.tif 000037
【図１１】
2019004408.tif 000038
【図１２】
2019004408.tif 000039
【図１３】
2019004408.tif 000040
【図１４】
2019004408.tif 000041
【図１５】
2019004408.tif 000042
【図１６】
2019004408.tif 000043
【図１７】
2019004408.tif 000044
【図１８】
2019004408.tif 000045
【図１９】
2019004408.tif 000046
【図２０】
2019004408.tif 000047
【図２１】
2019004408.tif 000048
【図２２】
2019004408.tif 000049
【図２３】
2019004408.tif 000050
【図２４】
2019004408.tif 000051
【図２５】
2019004408.tif 000052
【図２６】
2019004408.tif 000053
【国際調査報告】
2019004408.tif 000054
2019004408.tif 000055
2019004408.tif 000056