(57)【要約】【課題】断熱性だけでなく蓄熱性も優れた断熱材を提供する。【解決手段】本発明の蓄熱特性を有する断熱材は、芯部と鞘部と含む芯鞘構造を有する繊維を複合化してなり、前記芯部は、６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有する蓄放熱材料を含み、前記鞘部は、融点が１５０℃以上である第一熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱特性を備える断熱材であって、
芯部と鞘部と含む芯鞘構造を有する繊維を複合化してなり、
前記芯部は、６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有する蓄放熱材料を含み、
前記鞘部は、融点が１５０℃以上である第一熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする断熱材。
【請求項２】
前記蓄放熱材料は、第二熱可塑性樹脂及び炭化水素化合物からなる群から選択される少なくとも１種を含み、
前記第二熱可塑性樹脂は、６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有する樹脂であることを特徴とする請求項１記載の断熱材。
【請求項３】
前記第二熱可塑性樹脂がポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、及びポリブタジエンからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２記載の断熱材。
【請求項４】
前記繊維において、前記芯部と前記鞘部の重量分率が、５：９５〜９５：５であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の断熱材。
【請求項５】
前記繊維の直径が０．１〜５０μｍである請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の断熱材。
【請求項６】
６０℃〜１４０℃の範囲の融解発熱量が５０Ｊ／ｇ以上である請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の断熱材。
【請求項７】
６０℃〜１４０℃の範囲の融解発熱量が１００Ｊ／ｇ以上である請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の断熱材。
【請求項８】
前記芯部の融点もしくは結晶化温度が７０℃から１３０℃の範囲であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の断熱材。
【請求項９】
前記断熱材が前記繊維からなる不織布であり、
前記不織布の目付が１００から２０００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の断熱材。
【請求項１０】
前記断熱材が前記繊維を９０質量％以上含み、
前記断熱材の厚みが１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、
前記断熱材の熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、  
前記断熱材の蓄熱量が５０Ｊ／ｇ以上であり、
前記断熱材の垂直入射吸音率が、周波数５００Ｈｚで３％以上、周波数２０００Ｈｚで１０％以上、周波数４８００Ｈｚで３０％以上ある、
ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱特性を備える断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各国で進む自動車の燃費規制やＣＯ２排出規制強化に伴い、エンジン等の内燃機関の高効率化や駆動系の改良、空気抵抗や転がり抵抗の低減、車体の軽量化等が行われてきたが、更なる改良が求められている。新たな自動車の燃費向上策として、排熱を積極的に活用する取り組みが注目されており、排熱を活用する手段としては、例えば蓄放熱技術や断熱技術、熱電変換技術などが挙げられる。自動車の排熱において、特に、エンジン周りの放熱ロスは大きく、この放熱ロスをいかに削減し、有効活用するかが燃費向上の鍵となっている。また、アイドリングストップ時ではエンジンが過度に冷却してしまうことがあり、エンジンが冷却した場合はエンジンをその都度暖気する必要が生じ、このために燃費を向上させられないといった問題がある。
【０００３】
一方、既存の自動車エンジン周辺には、軽量でかつ吸音特性を有する不織布積層体や発泡成形体等が良く用いられている。特許文献１では、目付が１５０〜８００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．０１〜０．２ｇ／ｃｍ２の不織布と通気量が５０ｃｃ／ｃｍ２・ｓｅｃのスパンボンド不織布からなる表皮材を積層した構造体が提案されている。これらは、主にポリエステル樹脂製で１５０〜１７０℃の耐熱性があることから、自動車のエンジン周りでも使用できることが記載されている。
【０００４】
特許文献２では、垂直入射法吸音率のピークが３１５〜６５００Ｈｚの間に少なくとも１つ以上存在し、該ピーク吸音率が６０％以上であって、厚みが３〜２０ｍｍかつ、１０ｍｍ厚み当たりの目付が４００ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする繊維不織布からなる吸音断熱材が記載されている。
【０００５】
特許文献３では、袋状の表皮材の内部に中綿を内包してなる吸音材であって、前記袋状の表皮材が、繊維の密度が１．５ｇ／ｃｍ３以下、平均繊維直径が０．１〜５μｍである極細有機繊維からなり、前記表皮材の嵩密度が０．１〜１．０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする吸音材が記載されている。
【０００６】
特許文献４では、タイルカーペット、ポリアミド系樹脂を含むカーペットの回収品及び製造時に発生する端材、廃材を粉砕して粉砕物とし、芯鞘型合成繊維（イ）及び／又は低融点合成繊維（ロ）を混合して配合物を得、更に好ましくは、該配合物に水を混合後、高周波誘電加熱又はマイクロ波加熱により加熱、加圧成形して吸音性能に優れた建築、土木用の基材等の成形体を得られると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４０５４８２６号公報
【特許文献２】特開２００６−２８５０８６号公報
【特許文献３】特開２０１５−１９７６０１号公報
【特許文献４】特開２００４−２３２１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の吸音断熱材は、断熱効果については具体的な記載がなく、どちらかというと吸音特性を重視しており、エンジン周りの熱を積極的に有効活用して燃費改善を図るといった取り組みではない。また、特許文献２や特許文献３では、断熱効果について、保温率や熱伝導率などを測定しており、一定の効果が見込まれるものの、エンジン周りの熱を積極的に有効活用しているわけではない。特許文献４の芯鞘型合成繊維は、芯部が鞘部より２０℃以上高い融点を有しており、それら芯鞘構造と断熱性や吸音性との関係について明瞭に記載されていない。また、市販されている芯鞘複合繊維は一般的にポリプロピレン系樹脂で構成された芯部とポリエチレン系樹脂で構成された鞘部とからなり、この繊維を複合化して形成した部材を自動車に搭載された内燃機関の周囲に使用するには克服すべき技術的課題がいまだに多い。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、蓄熱特性を備える断熱材を提供することで、エンジン音の遮蔽とともに６０℃〜１４０℃の温度範囲で蓄熱することでエンジンの保温性を向上させ、エネルギー消費量を低減し、燃費を改善するのに寄与することを目的としてなされたものである。
特に、これまで芯部が鞘部よりも低融点の複合繊維は発明されていない点に着目し、本発明では芯部の融解挙動や結晶化挙動、あるいは体積相転移挙動を利用して、外部からの熱を積極的に蓄熱／放熱する機能を奏することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、芯部は、６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有する蓄熱材料を含み、鞘部は、融点が１５０℃以上である第一熱可塑性樹脂を含む芯鞘型繊維を開発し、それらを含む断熱材が蓄熱特性、断熱特性に優れとなることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明は、
［１］   蓄熱特性を備える断熱材であって、
芯部と鞘部と含む芯鞘構造を有する繊維を複合化してなり、
前記芯部は、６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有する蓄放熱材料を含み、
前記鞘部は、融点が１５０℃以上である第一熱可塑性樹脂を含む
ことを特徴とする断熱材。
［２］  前記蓄放熱材料は、第二熱可塑性樹脂及び炭化水素化合物からなる群から選択される少なくとも１種を含み、
前記第二熱可塑性樹脂は、６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有する樹脂であることを特徴とする［１］記載の断熱材。  
［３］前記第二熱可塑性樹脂が、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、及びポリブタジエンからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする［２］に記載の断熱材。
［４］  前記繊維において、前記芯部と前記鞘部の重量分率が、５：９５〜９５：５であることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の断熱材。
［５］  前記繊維の直径が０．１〜５０μｍである［１］〜［４］のいずれかに記載の断熱材。
［６］  ６０℃〜１４０℃の範囲の融解発熱量が５０Ｊ／ｇ以上である［１］〜［５］のいずれかに記載の断熱材。
［７］  ６０℃〜１４０℃の範囲の融解発熱量が１００Ｊ／ｇ以上である［１］〜［６］のいずれかに記載の断熱材。
［８］  前記芯部の融点もしくは結晶化温度が７０℃から１３０℃の範囲であることを特徴とする［１］〜［７］のいずれかに記載の断熱材。
［９］  前記断熱材が前記繊維からなる不織布であり、
前記不織布の目付が１００から２０００ｇ／ｍ２であることを特徴とする［１］〜［８］のいずれかに記載の断熱材。
［１０］  前記断熱材が前記繊維を９０質量％以上含み、
前記断熱材の厚みが１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、
前記断熱材の熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、  
前記断熱材の蓄放熱量が５０Ｊ／ｇ以上であり、
前記断熱材の垂直入射吸音率が、周波数５００Ｈｚで３％以上、周波数２０００Ｈｚで１０％以上、周波数４８００Ｈｚで３０％以上ある、
ことを特徴とする［１］〜［９］のいずれかに記載の断熱材。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の断熱材は、蓄熱特性、断熱特性に優れた材料であり、従来の吸音断熱材とは異なる蓄熱断熱特性を有している。これらを自動車のエンジン周りやトランスミッション周辺に装着することで、エンジンやトランスミッションからの排熱を芯部の融解により蓄熱することが出来る。さらに、エンジン停止後に、エンジンが冷却されて行く過程で、芯部が結晶化に伴う発熱もしくは放熱することにより、エンジンの冷却を遅くし、エンジンの保温性を高める効果がある。これによって、コールドスタート時やアイドリングストップ時のエンジン再始動時の暖気エネルギー消費量を低減し、燃費を改善するのに寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、芯鞘構造からなる本発明の一実施態様の繊維の断面の模式図である。
【図２】図２は、芯鞘が３重構造からなる本発明の他の実施態様繊維の断面の模式図である。
【図３】図３は、実施例１で得られた繊維の断面の光学顕微鏡観察像である。
【図４】図４に、実施例１で得られた断熱材のＤＳＣのチャートを示す。
【図５】図５は、実施例４で得られた繊維の断面の光学顕微鏡観察像である。
【図６】図６は、比較例１で得られた繊維の断面の光学顕微鏡観察像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。
（断熱材）
本発明の蓄熱特性を備える断熱材は、芯部と鞘部と含む芯鞘構造を有する繊維を複合化してなり、前記芯部は、６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有する蓄熱材料を含み、前記鞘部は、融点が１５０℃以上である第一熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の蓄熱特性を備える断熱材の一例は、例えば、厚みは２００ｍｍ以下が好ましい。より好ましくは、１００ｍｍ以下、さらに好ましくは、３０ｍｍ以下が好ましい。厚みが２００ｍｍより大きいときは、自動車のエンジン周りのスペースが狭くなるため、好ましくない。
【００１６】
本発明の蓄熱特性を備える断熱材は、本発明の芯鞘構造を有する繊維からなる不織布であることが好ましい。不織布の目付が１００〜２０００ｇ／ｍ２であることが好ましい。さらに、１５０〜１０００ｇ／ｍ２であることがより好ましい。目付が１００ｇ／ｍ２より小さくなると、断熱性および蓄熱性が劣るため、好ましくない。目付が２０００ｇ／ｍ２より大きくなると、重量化することで燃費が低下する事が懸念されるので、好ましくない。
【００１７】
［繊維］
本発明の一実施形態の断熱材に用いる繊維（以下、「単芯芯鞘繊維」ともいう）は、図１に示すように芯部と鞘部からなる複合構造にて構成されている。芯部と鞘部の重量分率は、５：９５〜９５：５が好ましい。より好ましくは、芯部が３０〜９０である。さらに芯部が５０〜９０が非常に好ましい。芯部が５０〜９０と比率が大きいほど、芯部の結晶化発熱もしくは体積相転移による発熱量が大きくなるため好ましい。芯部の比率が９５を超えると、鞘部比率が５より小さくなり、鞘部の繊維厚みが薄くなり、鞘部の機械的強度が低下するため好ましくない。
【００１８】
本実施形態の芯鞘構造を有する繊維は、繊維直径が、０．１〜５０μｍであることが好ましい。さらには、１μｍ〜３０μｍ以下であることがより好ましい。繊維径が小さいほど、繊維の表面積が大きくなることから、同じ目付の際、芯部の放熱速度が増すため、好ましい。また、断熱性能も向上するので好ましい。しかしながら、繊維直径が０．１μｍより小さくなると、芯鞘構造を維持するのが困難なため、好ましくない。
【００１９】
本発明のその他の実施形態の断熱材に用いる繊維（以下、「多重芯鞘繊維」ともいう）は、図２に示すように、芯部と鞘部が同心円状の３重構造にて構成されている。すなわち、本実施態様の芯部が芯部１と芯部２とを含む。また、それ以上の多重構造になっていても良い。その際、芯部１と芯部２が異なる融点を持つ材料を用いることで、芯部１と芯部２がそれぞれ異なる温度で蓄熱を起こすので、エンジン保温の長時間化の観点から好ましい。
【００２０】
一方で、芯部１が鞘部と同等の１５０℃以上の融点を持つ材料を用いることで、芯鞘繊維の耐久性を向上させることが出来るため、それでも良い。ただし、その場合は、芯部２しか蓄熱放熱挙動を起こさないため、蓄熱放熱特性は低下する。
【００２１】
＜芯部＞
本発明の断熱材に用いる繊維の芯部が、６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有する蓄放熱材料を含むことを特徴とする。７０℃〜１３０℃の温度範囲に融点もしくは結晶化温度を有する蓄放熱材料を含むことが好ましい。また、融点もしくは結晶化温度が６０℃より低くなると、エンジンの保温時の温度が低くなり、エンジンを温める必要があるため、燃料を消費し燃費の低下を招くため好ましくない。また１４０℃以上の温度では、エンジン周りの熱発生が少ないため好ましくない。
【００２２】
「蓄放熱材」
蓄放熱材として、潜熱蓄放熱材、顕熱蓄放熱材、化学蓄放熱材等が上げられるが、芯鞘構造からなる繊維を維持できるのであれば、どの材料を用いてもかまわない。
芯部に用いる潜熱蓄放熱材料としては、結晶融解することによって、蓄放熱する材料が好ましい。また、結晶化温度以下に冷却すると、結晶化に伴う発熱が発生し、放熱する材料が好ましい。あるいは、温度変化によって、体積相転移を伴い、蓄熱および放熱を起こす材料が好ましい。たとえば、結晶性高分子、糖アルコール、無機水和物、体積相転移化合物、炭化水素系化合物などが上げられる。
【００２３】
結晶性高分子としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、１，２−ポリブタジエン、１，４−トランスポリブタジエン、１，４−トランスポリイソプレン、４メチルペンテン１、１，２−シンジオオタクティックポリスチレン等のポリオレフィン類、ナイロン４、ナイロン４６、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン１０１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド類、ポリメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ−ｐ−オキシベンゾエート、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル類、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどのポリエーテル類やポリアセタール類、ポリクロロトリフルオロエチレン（三フッ素化樹脂、ポリフッ化ビニリデンポリフッ化ビニル、フッ素化樹脂共重合体パーフルオロアルコキシフッ素樹脂、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体、エチレン・四フッ化エチレン共重合体、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体等の溶融成形可能な樹脂等のフッ素樹脂、ポリ乳酸等の生分解性プラスチック、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリアクリルにトリル、ポリビニルアルコール、２，６，ジメチル１，４，フェニレンオキシド、２，６，ジメトキシ１，４，フェニレンオキシド、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が上げられるが、この限りではない。これらのうち、単位重量あたりの結晶化発熱量が高い樹脂として、ポリエチレンやナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、１，４トランスポリブタジエン等が好ましい。
【００２４】
糖アルコールとしては、エリスリトール、ガラチトール、マニトール、ペンタエリスリトール、キシリトール、トレイトール等が上げられる。
【００２５】
無機水和物として、たとえば塩化マグネシウム６水和物、塩化カルシウム６水和物、硫酸ナトリウム５水和物、硫酸ナトリウム１０水和物、硝酸マグネシウム６水和物、水酸化バリウム８水和物等の水和物が上げられる。
【００２６】
体積相転移化合物としては、体積相転移を起こすものとして、例えば、１，４トランスポリブタジエン等が上げられる。
【００２７】
炭化水素系化合物としては、例えば、脂肪族炭化水素系ワックス、芳香族炭化水素などが上げられる。
【００２８】
６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有する蓄放熱材料の具体例として、例えば、ポリエチレン、ポリブタジエン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、炭化水素ワックス、芳香族炭化水素などが挙げられる。
【００２９】
芯部に用いる蓄放熱材料は、蓄放熱材の外部溶出を防ぐため、架橋性樹脂を配合してもよい。架橋性樹脂としては、架橋性ポリオレフィンがある。また、電子線架橋などの物理架橋をしても良い。
【００３０】
芯部に用いる蓄放熱材料は、上記に上げたもの２種類以上を混合もしくは、ブレンドしても良い。ブレンドすることによって、異なる温度に融点を複数持つ芯が得られるため、蓄放熱温度範囲が広くなり、保温時間が長くなるため好ましい。
【００３１】
本発明の一実施態様の断熱材に用いる繊維において、その芯部が上記の蓄放熱材料を６０質量％以上含むことが好ましく、８０質量％以上を含むことがより好ましく、９０質量％以上を含むことが更に好ましく。また、芯部が実質的に上記に上げた蓄放熱材料を９９質量％以上含むことが特に好ましい。
【００３２】
本発明の一実施態様の断熱材に用いる繊維において、その芯部は、ポリエチレン、ポリブタジエン、エチレン−酢酸ビニル共重合体及び炭化水素ワックス、芳香族炭化水素からなる群から選択される少なくとも１種を、９０質量％以上を含むことが好ましく、９９質量％以上含むことがより好ましい。
【００３３】
「第二熱可塑性樹脂」
本発明の一実施態様の断熱材に用いる繊維において、その芯部は第二熱可塑性樹脂及び炭化水素化合物からなる群から選択される少なくとも１種を含み、前記第二熱可塑性樹脂は、６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有する樹脂であることが好ましい。第二熱可塑性樹脂としては、例えば、上記に上げた結晶性高分子が挙げられる。第二熱可塑性樹脂の具体例は、ポリエチレン、ポリブタジエン、エチレン−酢酸ビニル共重合体を含む。第二熱可塑性樹脂の好ましい例は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなどのポリエチレンを含む。
また、その芯部は、ポリエチレン及び炭化水素ワックス、芳香族炭化水素からなる群から選択される少なくとも１種を、９０％以上を含むことが更に好ましく、９９質量％以上含むことが特に好ましい。
【００３４】
第二熱可塑性樹脂の分子量は特に限定されないが、メルトフローレート（ＭＦＲ）で概ね５〜２０００ｇ／１０ｍｉｎ以下が好ましく、より好ましくは８〜１５００ｇ／１０ｍｉｎ以下である。ＭＦＲが高すぎても低すぎても、繊維作りにくくなり、好ましくない。  メルトフローレートはＪＩＳ  Ｋ７２１０（ＩＳＯ  １１３３）に準拠し、ポリプロピレンは２３０℃、２．１６ｋｇ、ポリエチレンは１９０℃、２．１６ｋｇで測定した値である。
【００３５】
本発明の一実施態様の断熱材に用いる繊維において、その芯部が６０℃〜１４０℃の範囲に融点もしくは結晶化温度を有することが好ましく、７０℃〜１３０℃の温度範囲に融点もしくは結晶化温度を有することがより好ましい。
【００３６】
本発明の一実施態様の断熱材に用いる繊維において、その芯部に結晶化度を上げる、もしくは結晶化を促進させる結晶核剤等が入っていることが好ましい。たとえば結晶核剤入りのポリエチレンとして、リケマスター（理研ビタミン社製）が上げられる。また配合量は、結晶化度が上がり、かつ繊維がきちんと加工される範囲でその限りではない。
【００３７】
「第一添加剤」
本発明の一実施態様の断熱材に用いる繊維において、その芯部に第二熱可塑性樹脂を含む場合、必要に応じて第二熱可塑性樹脂は、上記に上げた蓄放熱材料以外のその他の第一添加剤を含んでもよい。第一添加剤としては、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、滑剤、無機充填材、帯電防止剤、難燃剤、結晶化促進剤、着色剤等を添加してもよい。たとえば、２，５−ジ−ｔ−ブチルハイドロキノン、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、４，４’−チオビス（６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）、４，４’−チオビス（６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチフェノール）、２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、ｎ−オクタデシル−β−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナミド）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキベンジル）ベンゼン、テトラキス［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ベンゼンエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）、ジ（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−ペンタエリストール−ジホスファイト等の酸化防止剤、エチレン−２−シアノ−３，３’−ジフェニルアクリレート、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−オクトキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジオクチル、リン酸エステル等の可塑剤、ペンタエリスリットモノステアレート、ソルビタンモノパルミテート、硫酸化ポリオレフィン類、エチレングリコール、グリセリン、ヘキサンジオール等の脂肪族多価アルコール類等の帯電防止剤、ステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸アミド、オレイン酸アミド等の不飽和脂肪酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド等のビス脂肪酸アミド、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等の脂肪酸金属塩、ワックス、流動パラフィン、低分子量ポリオレフィン等の滑剤、酢酸、プロピオン酸、ステアリン酸等の有機酸、ホウ酸化合物、リン酸化合物等の無機酸系化合物、ハイドロタルサイト類の金属塩等の安定剤、還元鉄粉類、亜硫酸カリウム、アスコルビン酸、ハイドロキノン、没食子酸等の酸素吸収剤、カーボンブラック、フタロシアニン、キナクリドン、インドリン、アゾ系顔料、ベンガラ等の着色剤、グラスファイバー、アスベスト、バラストナイト、マイカ、セリサイト、タルク、シリカ、カオ���ン、ケイ酸カルシウム、モンモリロナイト等の充填剤等が挙げられる。
【００３８】
＜鞘部＞
本発明の断熱材に用いる繊維において、鞘部は、融点が１５０℃以上である第一熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする。鞘部は、この第一熱可塑性樹脂を８０質量％以上含むことが好ましく、９０％以上を含むことがより好ましく、９９％以上を含むことが更に好ましい。
【００３９】
鞘部の融点もしくは熱変形温度は、１５０℃以上が好ましい。より好ましくは１６０℃以上であり、さらに好ましくは１８０℃以上である。鞘部の融点もしくは熱変形温度が１５０℃よりも低いときは、鞘部が熱変形をしてしまうことで、芯鞘構造が維持できなくなるため好ましくない。
【００４０】
「第一熱可塑性樹脂」
第一熱可塑性樹脂として、１５０℃（４２３Ｋ）以上の融点もしくは熱変形温度を有する樹脂材料が好ましい。たとえば、ポリプロピレン、４メチルペンテン１、シンジオタクティックポリスチレン、２，６，ジメチル１，４，フェニレンオキシド、テトラメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、２，６，ジメトキシ１，４，フェニレンオキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリルにトリル、液晶ポリマー、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリイミド、ポリアラミド、ポリテトラフルオロエチレン、変性ポリフェニレンエーテル、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのうち、繊維加工がしやすい熱可塑性樹脂が好ましく、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアラミド、ポリアミド、ポリアクリル二トリル、変性ポリフェニレンエーテル等が好ましい。
【００４１】
第一熱可塑性樹脂の分子量は特に限定されないが、メルトフローレート（ＭＦＲ）で概ね５〜２０００ｇ／１０ｍｉｎ以下が好ましく、より好ましくは８〜１５００ｇ／１０ｍｉｎ以下である。ＭＦＲが高すぎても低すぎても、繊維作りにくくなり、好ましくない。  メルトフローレートはＪＩＳ  Ｋ７２１０（ＩＳＯ  １１３３）に準拠し、ポリプロピレンは２３０℃、２．１６ｋｇ、ポリエチレンは１９０℃、２．１６ｋｇで測定した値である。
【００４２】
「第二添加剤」
本発明の一実施態様の断熱材に用いる繊維において、その鞘部の第二熱可塑性樹脂は、必要に応じて、上記に上げた樹脂材料以外のその他の第二添加剤を含んでもよい。第一添加剤としては、上記に上げた芯部に添加する第一添加剤の例が挙げられる。
【００４３】
鞘部において、第二添加剤の一例として熱伝導性のフィラーを入れても良い。具体的には、アルミナや窒化アルミ、珪素ボロンなどが上げられる。フィラーの粒子径は、繊維の径より小さいほうが好ましい。繊維の径と同等の大きさの場合、繊維が加工中に糸切れを起こす可能性があるので、好ましくない。
【００４４】
鞘部において、第二添加剤の他の例として耐熱剤や難燃性のフィラーを入れても良い。具体的には、シリカ、雲母、タルク、酸化アンチモン、水酸化アルミ、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、赤燐、炭酸亜鉛、ハイドロタルサイト、ドーソナイト、ヨウ化銅や臭化銅などのハロゲン化銅が上げられる。フィラーの粒子径は、繊維の径より小さいほうが好ましい。繊維の径と同等の大きさの場合、繊維が加工中に糸切れを起こす可能性があるので、好ましくない。
【００４５】
＜繊維の製造方法＞
本発明の断熱材に用いる繊維の好適な製造方法としては、市販の芯鞘型ノズルを用いた溶融紡糸法、湿式紡糸法、スパンボンド法、メルトブロー法など、公知の方法で用いて紡糸および延伸処理により製造できる。
本発明の断熱材に用いる繊維の製造方法は、例えば、以下の工程を含むことができる。
第一工程：芯材として、上記に上げた蓄放熱材料、鞘材として上記に上げた第一熱可塑性樹脂を用いて、樹脂温度１６０〜２８０℃、好ましく２００〜２６０℃で芯鞘の質量比率（芯材Ａ：鞘材Ｂ）が９５：５〜５：９５、好ましく９：１〜３：７になるように溶融紡糸を行って、中間繊維を得る溶融紡糸工程。
第二工程：得られた中間繊維を延伸処理して綿状繊維に加工する延伸工程。
「綿状繊維」とは、延伸処理によって得られる綿状の繊維。
延伸処理条件：溶融紡糸ノズルから吐出されるフィラメントをサクションガンを用いてフィラメントを吸引しながら延伸する工程。
第一工程において、芯材として、高密度ポリエチレンなどの第二熱可塑性樹脂、パラフィンワックスなどの炭化水素化合物と高密度ポリエチレンなどの第二熱可塑性樹脂とを１：２〜２：１の質量比で混合してなる蓄熱材料を用いることもできる。
【００４６】
（断熱材の製造方法）
本発明の断熱材の製造方法の例としては、例えば、繊維から不織布を製造する方法を用いることができる。公知の不織布製造方法として、サーマルボンド法、スパンレース法、ニードルパンチ法、ケミカルボンド法、スチームジェット法などが挙げられる。
【００４７】
本発明の断熱材のその他の製造方法の例としては、例えば、まず、単独で芯部の材料としての蓄放熱材料のみを用いて繊維を作成した後、その繊維から不織布を製造した。そして、鞘材としての第一熱可塑性樹脂を含む樹脂溶液を用いて、ディッピング処理などの方法でその不織布をコーティングした後、乾燥処理することでも作ることが出来る。
【００４８】
（断熱材の特性）
［吸音特性］
本発明の断熱材の一実施態様は、ＪＩＳ  Ａ１４０５−２、ＩＳＯ  １０５３４−２、ＡＳＴＭ  Ｅ  １０５０のいずれかに定める垂直入射吸音率において、周波数５００Ｈｚで３％以上、周波数２０００Ｈｚで１０％以上、周波数４８００Ｈｚで３０％以上の吸音率があることが好ましい。
【００４９】
［断熱特性］
本発明の断熱材は、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。より好ましくは、０．０４５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。さらに好ましくは、０．０４Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。０．０５Ｗ／ｍ・Ｋより大きいときは、断熱性が劣るので好ましくない。熱伝導率の測定方法は、平板絶対法、同心円筒絶対法、フラッシュ法、カロリーメーター法、プローブ法などがある。
【００５０】
［蓄熱特性］
本発明の断熱材は、蓄熱量として、５０Ｊ／ｇ以上が好ましい。より好ましくは、７０Ｊ／ｇ以上、さらに好ましくは、１００Ｊ／ｇ以上である。５０Ｊ／ｇより小さいときは、エンジンの保温性が低下するので、好ましくない。蓄熱量は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で測定できる。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５２】
以下の例で用いた原料は以下のとおりである。
［芯部に用いる材料（芯材）］
（Ａ）高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）：
（ａ−１）京葉ポリマー株式会社製  ＦＸ２０１Ａ（ＭＦＲ＝１３、融点１３５℃、結晶化温度１２４℃）
（ａ−２）京葉ポリマー株式会社製  ＳＸ２３５Ａ（ＭＦＲ＝２０、融点１３３℃、結晶化温度１２１℃）
（ａ−３）京葉ポリマー株式会社製  Ｇ１８０１（ＭＦＲ＝８、融点１３６℃、結晶化温度１２２℃）
（Ｂ）エチレン−ビニルアルコール共重合体：
（ｂ−１）宇部丸善ポリエチレン株式会社製  ＵＢＥポリエチレン  Ｖ３１５、融点９０℃、結晶化温度７７℃  
（Ｃ）１，４トランスポリイソプレン
（ｃ−１）  株式会社クラレ製  ＴＰ−３０１、融点６０℃、結晶化温度４３℃
（Ｄ）シンジオタクティックポリブタジエン：
（ｄ−１）宇部興産製  融点１１０℃、結晶化温度９０℃
（Ｅ）炭化水素系ワックス：
（ｅ−１）日本精鑞株式会社製  パラフィンワックス−１５５、融点７１℃、結晶化温度６６℃、
（ｅ−２）日本精鑞株式会社製  ＨＮＰ−９、融点７８℃、結晶化温度７１℃
【００５３】
〔鞘部に用いる材料（鞘材）〕
（Ｆ）ナイロン６（Ｎｙ６）：
（ｆ−１）宇部興産株式会社製  １０１３Ｂ、１０１３ＮＷ９  融点２２５℃
（Ｇ）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）：
（ｇ−１）帝人株式会社製  ＴＲＮ−ＭＴＪ  融点２６０℃
（Ｈ）ポリフェニルサルファイド：
（ｈ−１）ＤＩＣ株式会社製  ＦＺ−２１００  融点２８０℃
【００５４】
［評価方法］
下記の各実施例及び各比較例で得られた繊維及び不織布の下記の物性を、下記の方法により測定した。
【００５５】
＜吸音特性＞
本発明の断熱材の垂直入射吸音率は、ＩＳＯ１０５３４−２準拠の伝達関数法を用いて、２００〜４８００Ｈｚの周波数範囲について測定した。
【００５６】
＜断熱特性＞
本発明の断熱材の熱伝導率は、ＪＩＳ  Ｒ２６１８耐火煉瓦の熱伝導率測定法の改良測定法として、常温で熱線プローブ法（京都電子工業製ＱＴＭ−５００）を用い測定した。
【００５７】
＜融点、結晶化温度、および蓄熱特性＞
本発明の断熱材の蓄熱測定は、ＤＳＣ（Ｔ．Ａ．インスツルメント製ＤＳＣ−Ｑ１００）を用いた。０℃〜１５０℃の温度範囲で昇温速度１０℃／ｍｉｎ、降温速度１℃／ｍｉｎで融解に伴う吸熱量および結晶化にともなう発熱量およびそのピーク温度を測定し、融点、結晶化温度および蓄熱量とした。また、ポリエチレンの完全結晶体の融解熱量を２９３Ｊ／ｇとし、ポリエチレンの比率を考慮して、結晶化度を算出した。
【００５８】
＜繰り返し熱安定性＞
本発明の断熱材の繰り返し熱安定性は、上述のＤＳＣ測定を３回以上繰り返した後のサンプル繊維が繊維形状を維持しているかを目視で確認し、繊維形状が維持できている場合は○、維持できていない場合は×とした。
【００５９】
本発明の断熱材に用いる繊維の繊維径は、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた画像中の繊維端間最短距離を計測して繊維径とした。
【００６０】
（実施例１〕
芯材として、高密度ポリエチレン（ＳＸ２３５Ａ）、鞘材としてナイロン６（１０１３Ｂ）を用いて、樹脂温度２５０度で芯鞘の比率が６：４になるように溶融紡糸を行った。得られた繊維の断面の光学顕微鏡写真を図３に示す。芯部が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、鞘部がナイロン６からなる芯鞘構造を有することを確認した。次に、この繊維を延伸処理して綿状繊維に加工した。
本実例で得た綿状繊維を用いて、公知の不織布製造方法であるニードルパンチ法で厚み２０ｍｍ、目付２００ｇ／ｍ＾２である本実施例の断熱材を加工した。
【００６１】
図４に、本実施例の断熱材のＤＳＣのチャートを示す。昇温過程では、１３２℃にＨＤＰＥの結晶融解吸熱ピーク、１２２℃に結晶化発熱ピークを確認した。これらをさらに２回繰り返し昇降温したところ、同様のピークが確認でき、繰り返し蓄熱性を確認した。
【００６２】
また、ＤＳＣ後の測定サンプルは繊維形状を維持していることを確認した。得られた綿状繊維の繊維径、５００Ｈｚ、２０００Ｈｚおよび５０００Ｈｚ垂直入射吸音率、熱伝導率、融点および蓄熱量を表１に示す。得られた繊維の繊維径は、１３．１μｍであった。
吸音特性、断熱特性に優れ、かつ繰り返し蓄熱放熱特性および熱安定性を有する断熱材であることを確認した。
【００６３】
（実施例２）
鞘材としてポリエチレンテレフタレート（ＴＲＮ−ＭＴＪ）を用いた以外は実施例１と同様に、樹脂温度２６０度で芯鞘の比率が６：４の溶融紡糸を行った。得られた繊維の断面のＳＥＭ写真から、芯部がポリエチレン（ＨＤＰＥ）、鞘部がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる芯鞘構造を有することを確認した。
次に、この繊維を延伸処理して綿状繊維に加工し、実施例１と同様な方法で本実施例の断熱材を加工した。
実施例１と同様な方法で、ＤＳＣで繰り返し昇降温して、繰り返し蓄熱性および熱安定性があることを確認した。表１に得られた綿状繊維の特性を示す。
【００６４】
（実施例３）
ポリエチレンとポリエチレンテレフタレートの比率が９：１以外は、実施例２と同様にして溶融紡糸を行った。得られた繊維の断面のＳＥＭ写真から、芯部がポリエチレン（ＨＤＰＥ）、鞘部がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる芯鞘構造を有することを確認した。
次に、この繊維を延伸処理して綿状繊維に加工し、実施例１と同様な方法で本実施例の断熱材を加工した。
実施例１と同様な方法で、ＤＳＣで繰り返し昇降温して、繰り返し蓄熱性および熱安定性があることを確認した。表１に得られた綿状繊維の特性を示す。
【００６５】
（実施例４）
芯材として、高密度ポリエチレン（Ｇ１８０１）、鞘材としてナイロン６（１０１３Ｂ）を用いて、樹脂温度２５０度で芯鞘の比率が６：４になるようにスパンボンド法を用いて、不織布を作成した。得られた不織布の繊維の断面の光学顕微鏡写真（×５００倍）を図５に示す。芯部がポリエチレン（ＨＤＰＥ）、鞘部がナイロン６からなる芯鞘構造を有することを確認した。
次に、この繊維を延伸処理して綿状繊維に加工し、その綿状繊維を用いて、実施例１と同様な方法で不織布を加工した。
次に、この不織布を数枚重ねて、ニードルパンチ法で厚膜不織布（目付８８０ｇ／ｍ２）からなる断熱材を作成した。
実施例１と同様な方法で、ＤＳＣで繰り返し昇降温して、繰り返し蓄熱性および熱安定性があることを確認した。表１に得られた綿状繊維の特性を示す。
【００６６】
（実施例５）
芯材として、高密度ポリエチレン（ＦＸ２０１Ａ）およびパラフィンワックス−１５５を１：１で配合し、鞘材としてナイロン６（１０１３Ｂ）を用いて、樹脂温度２５０度で芯鞘の比率が５：５になるように溶融紡糸を行った。得られた繊維の断面の光学顕微鏡写真から、芯部がポリエチレンとパラフィンワックスの混合物、鞘部がナイロン６からなる芯鞘構造を有することを確認した。
次に、この繊維を延伸処理して綿状繊維に加工し、その綿状繊維を用いて、実施例４と同様な方法で不織布（目付８７０ｇ／ｍ２）からなる断熱材を加工した。
実施例１と同様な方法で、ＤＳＣで繰り返し昇降温して、繰り返し蓄熱性および熱安定性があることを確認した。ＤＳＣのチャートを示す。昇温過程では、７０℃および１３２℃に結晶融解吸熱ピーク、６６℃と１２１℃に結晶化発熱ピークを確認した。これらをさらに２回繰り返し昇降温したところ、同様のピークが確認でき、繰り返し蓄熱性を確認した。本実施例の断熱材の特性を表１に示す。
【００６７】
（実施例６）
芯鞘の比率が６：４にする以外は、実施例５同様に溶融紡糸を行い、ニードルパンチ加工し、本実施例の断熱材を作成した。得られた断熱材の特性を表１に示す。
【００６８】
（比較例１）
ポリエチレン単体を２５０℃で溶融紡糸を行った。得られた繊維の断面の光学顕微鏡写真で測定し、芯鞘のないポリエチレン（ＨＤＰＥ）単体繊維を確認した。
次に、この繊維を延伸処理して綿状繊維に加工した。実施例１と同様な方法で本比較例の断熱材を加工した。
実施例１と同様な方法で、ＤＳＣで繰り返し昇降温したところ、繰り返し蓄熱性を確認した。ＤＳＣ後の測定サンプルは繊維形状を維持できておらず、溶解してフィルム形状で固化していることを確認した。その他の特性を表１に示す。
【００６９】
（比較例２〕
市販の吸音不織布（シンサレート：３Ｍ製：ＴＡＩ−２０２９：厚み１３ｍｍ）について、垂直入射吸音率および熱伝導率およびＤＳＣによる０〜１５０℃蓄熱性を調査した結果を表１に示す。熱伝導率と吸音性には優れるものの、調査温度範囲に融解ピークは見られず、蓄熱性はなかった。
【００７０】
【表１】
2019143270.tif 000003
【符号の説明】
【００７１】
１０，２０  繊維
１２、２２  芯部
２２−１  芯部１
２２−２  芯部２
１４、２４  鞘部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019143270.tif 000007
【図５】
2019143270.tif 000008
【図６】
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