(57)【要約】  吸音天井タイルは、２つの主表面を有する吸音材料のコア、およびコアの少なくとも１つの主表面を被覆する表面材を含む。表面材は、凝集表面を有し、孔径約１００ｎｍ〜約２０，０００ｎｍ、平均孔径約２０，０００ｎｍ未満の複数の細孔を含む多孔質フラッシュ紡糸プレキシフィラメント状フィルム−フィブリルシートを含む。表面材は、光の高い拡散反射率および約８６％より大きい反射率を有する。表面材の使用によって、約１２００Ｈｚ未満の周波数での周囲音の吸音が改善される。表面材は、水分、および微生物を含む粒子に対するバリアを提供するため、天井タイルは清浄さが重要な環境内で使用するのに適している。
2011508119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの主表面を有する吸音材料のコア、および
前記コアの少なくとも１つの主表面を被覆する表面材であって、凝集表面を有し、坪量１４０ｇ／ｍ2以下であり、孔径約１００ｎｍ〜２０，０００ｎｍ、平均孔径２０，０００ｎｍ未満の複数の細孔を含み、光の反射率が８６％より大きいフラッシュ紡糸プレキシフィラメント状フィルム−フィブリルシートを含む表面材、
を含む、天井タイル。
【請求項２】
１２００Ｈｚ未満の周波数での前記天井タイルの吸音が、前記表面材のない天井タイルの吸音より少なくとも５％高い、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項３】
前記フラッシュ紡糸シートの層間剥奪強度が、少なくとも０．０２８Ｎ／ｍである、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項４】
前記表面材が穿孔されている、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項５】
前記フラッシュ紡糸プレキシフィラメント状フィルム−フィブリルシートが、ポリマーの屈折率より大きい屈折率を有する粒子状充填材を含む、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項６】
前記吸音材料のコアの騒音低減率が０．３〜０．９であり、前記天井タイルの騒音低減率が、前記コアの騒音低減率とほぼ同等である、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項７】
前記表面材のＰａｒｋｅｒ表面平滑性が６マイクロメートル以上である、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項８】
前記表面材の引張強度が少なくとも２０Ｎ／２．５４ｃｍである、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項９】
前記表面材にグラフィック画像が印刷されている、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項１０】
前記表面材が、微生物の増殖を促進する栄養を含まない、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項１１】
前記表面材の対数減少値が少なくとも２である、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項１２】
前記表面材が、ポリエチレンおよびポリプロピレンからなる群から選択されるポリマーを含む、請求項１に記載の天井タイル。
【請求項１３】
（ａ）孔径１００ｎｍ〜約２０，０００ｎｍ、平均孔径２０，０００ｎｍ未満の複数の細孔を有し、光の反射率が８６％より大きいフラッシュ紡糸シートの表面材によって被覆された吸音材料のコアを含む天井タイルを提供する工程と、
（ｂ）前記天井タイルによって周囲音が吸収され、光が反射されるように環境内に天井タイルを配置する工程と、
を含む、環境内での吸音および光の反射率を改善する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物内部に使用される天井タイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物内部などの所与の領域内の騒音および／又は残響の量を低減するのに使用される吸音天井タイルが、当該技術分野で既知である。このような天井タイルでは、吸音材料、即ち、高い吸音率を有する材料のコアは、音波が衝突し、吸音材料に入る時、音響エネルギーを吸収することによって騒音を低減する。既知の多くの吸音材料は、圧縮繊維、リサイクル繊維又はショディ材料、ガラス繊維又は鉱物繊維バット（ｂａｔｔｓ）およびフェルトを含む、圧密化されていない又は部分的に圧密化されていない嵩高い繊維材料で形成されており、繊維材料のコアを収容する表面材を必要とする。フォーム、ハニカム構造を有する材料、微細穿孔された材料、および空気層を使用する吸音材料を含む他の既知の吸音コア材料もまた、建築物内部に使用される保護および／又は装飾表面材を使用する。
【０００３】
吸音天井タイルを被覆する表面材は、取り扱い、使用および維持管理中にコアを保護する耐久性被覆材の役割をする。吸音を向上させるために、吸音材料を被覆する表面材は、音響的に透明であるか又は吸音性であるが、音響反射性ではない材料であることが望ましい。音響反射性である表面材は、周囲騒音に寄与し、望ましくない。吸音天井タイルを被覆する既知の表面材としては、布帛、不織布シート、紙、フィルムおよび穿孔された固体材料が挙げられる。
【０００４】
米国特許第５，８２４，９７３号明細書および同第６，８７７，５８５号明細書は、多孔質遮音基材、および、２００〜１２１０レイルの通気抵抗を有する紙、布帛又は有孔フィルム表面材シートを含む天井タイルとして有用な吸音積層体を開示している。米国特許出願公開第２００７／０１５１８００号明細書は、主吸音シートと高密度多孔質膜を含む遮音シート材料を開示しており、高密度多孔質膜は、通気抵抗約５，０００レイル以下のスパンボンドウェブ、メルトブローウェブ、スパンレースウェブ、カード又はエアレイドステープル繊維ウェブ、織物ウェブ（ｗｏｖｅｎ  ｗｅｂ）、湿式ウェブ、又はこのようなウェブの組み合わせであってもよい。米国特許第３，８５８，６７６号明細書は、とりわけ、５００Ｈｚ未満の周波数用の薄い吸音パネル、および天井システムでのその使用を開示しており、パネルは、有孔バッキング、坪量１２〜２，１４０ｇ／ｍ2および単位面積当たりの通気抵抗３００〜１，８００レイルの厚手のテキスタイル表面材、およびガラス繊維コアを含む。米国特許第５，８３２，６８５号明細書は、スパンボンド布帛又は結合されたステープル繊維を含む布帛であってもよい、坪量約１０〜１５ｏｚ／ｙｄ2の不織布を含む自立吸音パネルおよび天井システムにおけるその使用を開示している。これらの既知の表面材料には、水、塵埃、カビ、および微生物が侵入しやすいという欠点があり、従って、重要な環境内でのそれらの用途が制限される。
【０００５】
光が入射角度と等しい角度でしか反射されない鏡面（鏡のような）反射ではなく、可視光が天井タイル表面材の表面から、拡散して、更には分布して反射されることが望ましい。拡散又はＬａｍｂｅｒｔｉａｎ反射率は、Ｌａｍｂｅｒｔの余弦法則に従った、全方向での材料からの光の均一な拡散反射であり、観察者に関する方向依存性がない。拡散反射率は、材料の表面の特徴からの光の外部散乱と、材料内の特徴からの光の内部散乱との組み合わせから生じる。内部光散乱は、例えば、細孔および粒子などの材料内の特徴から生じ得る。密接配置された屈折率不均質性を含む材料の単位特徴体積当たりの光散乱断面積は、特徴の平均直径が入射光の波長の２分の１より僅かに小さいとき、最大になる。光散乱の程度は、また、散乱特徴の屈折率と、特徴が分散されている相の屈折率との間に大きな差があるとき、増大する。
【０００６】
様々な重要な環境内で使用するのに適している、光の拡散反射率と吸音の組み合わせを有する吸音天井タイルを有することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態によれば、本発明は、
２つの主表面を有する吸音材料のコア、および
コアの少なくとも１つの主表面を被覆する表面材であって、凝集（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）表面を有し、坪量約１４０ｇ／ｍ2以下であり、孔径約１００ｎｍ〜約２０，０００ｎｍ、平均孔径約２０，０００ｎｍ未満の複数の細孔を含み、光の反射率が約８６％より大きいフラッシュ紡糸プレキシフィラメント状フィルム−フィブリルシートを含む表面材、
を含む、天井タイルに関する。
【０００８】
別の実施形態によれば、本発明は、
（ａ）孔径約１００ｎｍ〜約２０，０００ｎｍ、平均孔径約２０，０００ｎｍ未満の複数の細孔を有し、光の反射率が約８６％より大きいフラッシュ紡糸シートの表面材によって被覆された吸音材料のコアを含む天井タイルを提供する工程と、
（ｂ）天井タイルによって周囲音が吸収され、光が反射されるように環境内に天井タイルを配置する工程と、
を含む、環境内での吸音および光の反射率を改善する方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】フラッシュ紡糸シートの吸音率、音響反射率および音響透過率を示すグラフである（遮断測定）。
【図２】フラッシュ紡糸シートの吸音率、反射率および音響透過率を示すグラフである（無響測定）。
【図３】表面材のない１つの吸音材と、本発明による天井タイルに有用な表面材を有する２つの吸音材の吸音率を比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、吸音、光の拡散反射率、並びに微粒子、微生物および水分の浸入に対するバリアの有利な組み合わせを有する天井タイルが提供される。本発明による天井タイルは、耐久性や防水性があり、低アレルギー性で、毛羽立ちがなく、気体の放出がなく、水分、塵埃、カビ、および微生物の侵入に対して抵抗性があり、反射率および吸音能力を妨げない表面材を有する。
【００１１】
「吸音性」および「吸音」の用語は、本明細書では、一般に、材料の入射音波を吸収する能力を指す。
【００１２】
「拡散反射率」の用語は、Ｌａｍｂｅｒｔの余弦法則に従った、全方向での材料からの光の均一な拡散反射であり、観察者に関する方向依存性がない。拡散反射率は、全反射率から鏡面反射率を減じたものと概算できる。
【００１３】
本発明の吸音天井タイルは、吸音コア、およびコアの少なくとも一面を被覆する不織布表面材を含む。表面材はコアの吸音を損なわない、又は表面材は天井タイルコアの吸音を向上させることができるという点で、表面材は音響的に透明である。不織布表面材は、凝集表面を有するフラッシュ紡糸プレキシフィラメント状フィルム−フィブリルシートを含む。「凝集表面（ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｓｕｒｆａｃｅ）」は、シートの表面が圧密化されている又は結合されていることを意味する。結合方法は、当該技術分野で既知のいずれかの方法であってもよく、熱カレンダー加工、スルーガス（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｇａｓ）結合、点結合が挙げられるが、これらに限定されない。コアと表面材は、接着剤結合、溶剤結合、超音波結合、サーマルボンド、点結合、ステッチボンド等の既知のいずれかの適した結合法で互いに結合される。結合された材料は、その後、天井タイルに切断される。
【００１４】
吸音コアは、既知のいずれかの吸音材料および／又は空気層を含む。コアは、ＡＳＴＭ  Ｃ４２３、取り付けＡ（空気層なし）により測定した場合、騒音低減率（ＮＲＣ）は約０．３〜約０．９である。適した吸音材料としては、スパンボンド不織布、カード不織布、ニードルパンチ不織布、エアレイド不織布、湿式不織布、スパンレース不織布、スパンボンド−メルトブロー−スパンボンド複合不織布およびメルトブロー不織布などの不織布、織布、編布、三次元メッシュ、例えば、ハニカム構造およびフォーム、およびこれらの組み合わせ等が挙げられる。「不織布」の用語は、多数のランダムに分布した繊維を含むウェブを意味する。繊維は、ステープル繊維であっても又は連続繊維であってもよい。繊維は、単一の材料又は多数の材料を、異なる繊維の組み合わせとして、又はそれぞれが異なる材料からなる類似の繊維の組み合わせとして含むことができる。コアとして使用するのに適した他の材料は、連続気泡メラミンフォーム、ポリイミドフォーム、ポリオレフィンフォーム、およびポリウレタンフォームなどのフォームおよび有孔シートである。本発明の好ましい実施形態によれば、コアは揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）を実質的に含まない。好ましい材料の１つは、ホルムアルデヒドを含まないガラス繊維バット（ｂａｔｔｉｎｇ）である。一般に、コア材料の厚さが大きいほど、とりわけ低周波数で、天井タイルの吸音が大きくなる。表面材で被覆された空気層は、吸収コアの役割を果たすことができる。
【００１５】
天井タイルを含む吸音物品と一緒に使用される音響的に透明な表面材は、当該技術分野で既知である。このような表面材は、吸音の必要性に応じて、孔面積、即ち、全表面積に対する表面の細孔の面積が、典型的には約５％〜約５０％である。高周波数の吸音が必要ではない場合、５〜１５％の孔面積が適切である（Ｍ．Ｄ．Ｅｇａｎ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｈｔｕｒａｌ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｊ．Ｒｏｓｓ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２００７，ｐ．７４−７６）。孔面積率および穴の直径は、臨界周波数を決定することによって音響的透明性に影響を与えるが、臨界周波数を過ぎると、吸音が急速に低下する。臨界周波数（ｆc）は次式を使用して概算することができるが、臨界周波数を超えると吸音は急速に低下する：
ｆc〜４０Ｐ／Ｄ
式中、
ｆcは臨界周波数、Ｈｚを表し、
Ｐは孔面積、％を表し、
Ｄは孔径、ｉｎを表す。
【００１６】
既知の音響的に透明な表面材の例としては、メッシュ織物（ｗｏｖｅｎ  ｍｅｓｈｅｓ）、低密度の布帛、および織スクリムが挙げられる。このような表面材の欠点は、バリア、例えば、水、塵埃、および／又は微生物の侵入に対する抵抗性が非常に低いことである。
【００１７】
本発明の天井タイルに使用される表面材は、水、および微生物を含む微粒子の侵入に対する抵抗性が高い。表面材の空隙率（全気孔率）、即ち、１から固体分率を減じたものは、約０．５〜約０．７である。表面材の孔径は、水銀圧入測孔法（Ｈ．Ｍ．Ｒｏｏｔａｒｅ，“Ａ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｍｅｒｃｕｒｙ  Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ”，ｆｒｏｍ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｉｎ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ．ＰｌｅｎｕｍＰｒｅｓｓ，１９７０，ｐｐ．２２５−２５２）で測定した場合、約１００ｎｍ〜約２０，０００ｎｍ、更には約１００ｎｍ〜約１５００ｎｍである。本発明の目的では、細孔は、繊維内細孔と繊維間細孔を含む。繊維内細孔は、繊維内部全体にランダムに分布しており、平均孔径が約１００ｎｍ〜約１，０００ｎｍである。繊維間細孔は、プレキシフィラメント状フィルム−フィブリルシート内の繊維間にランダムに分布した間隙である。プレキシフィラメント状フィルム−フィブリルシートの多孔質構造は、機械的に穿孔された従来技術の表面材に見られる貫通穴構造ではなく、曲がりくねった細孔構造を形成するその２つのタイプの細孔からなる。表面材の平均孔径は、約２０，０００ｎｍ未満、更には約５，０００ｎｍ未満、更には約２，０００ｎｍ未満、更には約１，０００ｎｍ未満、更には約１０ｎｍ〜約１，０００ｎｍである。１０ｎｍ〜１０００ｎｍの孔径は、繊維内細孔を表す。１０ｎｍ〜１０００ｎｍの直径を有する細孔の容積を合計すると、本発明の目的ではＶｐｏｒｅと称される繊維内細孔の容積が得られる。比細孔容積ＳＰＶ（単位：ｃｍ3／ｍ2）は、同様にＤｕＰｏｎｔに譲渡された米国特許出願公開第２００６／０２６２３１０号明細書に開示されているように、不織布シート坪量（単位：ｇ／ｍ2）と、所与の平均直径を有する細孔のシート細孔容積（単位：ｃｍ3／ｇ）との数学的積として定義される。
【００１８】
吸音材料が塵埃又は微生物の増殖を促進する栄養を含有しない場合などの幾つかの用途では、構造を開放するために、および臨界周波数値を増加させるために、表面材を機械的に穿孔することが望ましいことがある。表面材を穿孔することによって、天井タイルの全吸音を改善できることが分かった。
【００１９】
幾つかの用途では、吸音材の天井タイルが細菌、ウイルス、およびカビを含む微生物に対するバリアを提供することが望ましい。表面材は、ＡＳＴＭ  Ｆ２６３８−０７およびＡＳＴＭ  Ｆ１６０８に準拠して測定した場合、微生物ろ過の尺度である対数減少値（ＬＲＶ）が少なくとも約２、又は更には少なくとも約４である。既知のラミネート紙の場合のように、表面材が安定なバリア効率を有し、使用中、経時でバリアを増強しないように、表面材が流量又は時間依存ＬＲＶを有していないことが望ましい。表面材は、更に、細菌、酵母、および真菌を含む微生物の増殖を促進する栄養を含まず、追加の抗菌又は抗真菌処理が施されない。
【００２０】
本発明の天井タイルに使用される不織布表面材は、フラッシュ紡糸によって形成されたプレキシフィラメント状フィルム−フィブリルシートを含み、これは、本明細書では同義的にフラッシュ紡糸プレキシフィラメント状フィルム−フィブリルシート又はフラッシュ紡糸シートとも称される。本発明の不織布表面材は、軽量で、薄く、強度がある。表面材の坪量は、約１４０ｇ／ｍ2未満、更には約３４ｇ／ｍ2〜約１２０ｇ／ｍ2である。表面材の厚さは、約１ｍｍ以下、更には約０．０２ｍｍ〜約０．４０ｍｍ、更には約０．１０ｍｍ〜約０．２５ｍｍである。以前使用された薄い表面材料は、吸音が非常に小さく、強度および耐久性のレベルが低かった。本発明によるフラッシュ紡糸表面材は、本発明の天井タイルの集成および取り扱い並びに安定な長期性能に重要な高度の等方性強度および耐久性を付与する。縦方向と横方向の両方での表面材の好ましい引張強度は、ＡＳＴＭ  Ｄ５０３５で測定した場合、約２０Ｎ／２．５４ｃｍ以上である。
【００２１】
一般に、有効な吸音のためには、吸収される音の波長と吸音材料の厚さは、同じ桁でなければならないと考えられた。図１から、音響管で遮断配置で試験した場合、不織布表面材として使用されるフラッシュ紡糸プレキシフィラメント状シートでは、音響反射率がほぼ１．０であり、吸音は検出されないことが分かる。対照的に、図２に示すように、無響配置で（音響管内のシートの背後に空気層を配置して）試験した場合、同じフラッシュ紡糸プレキシフィラメント状シートは、意外なことに、低域および中間域周波数、例えば、約２００〜約１２００Ｈｚで０〜０．２の吸音率によって示される吸音、および、低い音響反射を示す。以前は、表面材の背後に閉鎖した空気層がある個々の穴の共鳴周波数の近傍で吸音材（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ共鳴器）の役割をすることができるのは、厚い材料および連続貫通穴を有する厚い有孔表面材だけであると考えられた。意外なことに、貫通穴を有しておらず、非常に薄い本発明の天井タイルの表面材は、低域および中間域周波数で吸音が向上することが分かった。
【００２２】
フラッシュ紡糸シートは、米国特許第３，８６０，３６９号明細書にも開示されているように、以下の一般的プロセスで製造される。フラッシュ紡糸プロセスは、蒸気除去ポート、および、このプロセスで製造されたシート材料を取り出す開口部を有するチャンバ内で実施される。ポリマー溶液が高温高圧で調製され、チャンバに供給される。溶液の圧力は、均質な１相混合物を形成する紡糸溶剤にポリマーが完全に溶解する最も低い圧力である曇り点圧力より大きい。１相ポリマー溶液は、減圧（ｌｅｔｄｏｗｎ）オリフィスを通過して低圧（又は減圧）チャンバに入り、そこで、溶液は２相液−液分散体に分離する。分散体の一方の相は、主に紡糸溶剤を含む紡糸溶剤リッチ相であり、分散体の他方の相は、ポリマーのほとんどを含有するポリマーリッチ相である。この２相液−液分散体は紡糸口金を通り、圧力がずっと低い（好ましくは大気圧の）領域に入り、そこで、紡糸溶剤が非常に急速に蒸発し（瞬間蒸発し（ｆｌａｓｈｅｓ））、ポリオレフィンが紡糸口金からプレキシフィラメントとして吐出され、堆積されてフラッシュ紡糸シートを形成する。瞬間蒸発プロセス中、不純物は紡糸溶剤と一緒に瞬間蒸発するため、得られるフラッシュ紡糸シートは不純物を含まない。
【００２３】
本明細書で使用される場合、プレキシフィラメント状又はプレキシフィラメントの用語は、長さが不揃いで、平均フィブリル厚さ約４マイクロメートル未満、幅の中央値約２５マイクロメートル未満の複数の細いリボン状のフィルム−フィブリルの三次元一体網目構造を指す。プレキシフィラメント状構造では、フィルム−フィブリルは、一般に、構造の長軸と同一の広がりを持って整列しており、それらは、構造の長さ、幅、および厚さ全体にわたって様々な位置で不規則な間隔で間欠的に結合および分離し、連続的な三次元網目構造を形成する。このような構造は、米国特許第３，０８１，５１９号明細書および同第３，２２７，７９４号明細書に更に詳細に記載されている。
【００２４】
シートは圧密化されており、それは、ベルトと圧密ロールの間でシートを圧縮し、チャンバの外側で取り扱うのに十分な強度を有する構造にすることを含む。次いで、シートをチャンバの外側で巻取ロールに捕集する。次いで、サーマルボンド、スルーガス（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｇａｓ）結合、および点結合などの当該技術分野で既知の方法を使用してシートを結合することができる。
【００２５】
フラッシュ紡糸表面材のフィルム−フィブリルの直径、即ち、約４マイクロメートル〜約２５マイクロメートルは、超音波波長の領域に入る。約１００Ｈｚ〜約１６００Ｈｚの周波数では、音の波長は、フィルム−フィブリルの直径より数桁大きい。それにもかかわらず、本発明による表面材の細いプレキシフィラメント状フィルム−フィブリルは、意外なことに、約１００Ｈｚ〜約１６００Ｈｚ、更には約１００Ｈｚ〜約１２００Ｈｚでの吸音材の吸音を向上させる。これは、機械装置および人の音声が最も頻繁に発する、従って建築物内部で望ましくない騒音として最も頻繁に生じる周波数領域である。理論に制約されることを望まないが、シートをコアの少なくとも一面に表面材として使用したとき、フラッシュ紡糸シートのプレキシフィラメント状フィルム−フィブリルの孔径分布は、吸音材料の吸音コア又は空気層の吸音を向上させると考えられる。更に意外なことには、フラッシュ紡糸シートは、きわめて高い通気抵抗を示すことが分かった。
【００２６】
本発明による吸音天井タイルの表面材を製造できるポリマーとしては、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、およびポリブチレン）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル、スチレン−ブタジエン、スチレン−無水マレイン酸、ビニルプラスチック（例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ））、アクリル、アクリロニトリルベースの樹脂、アセタール、パーフルオロポリマー、ハイドロフルオロポリマー、ポリアミド、ポリアミド−イミド、ポリアラミド、ポリアクリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート、ポリエステル、（例えば、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｎａｐｔｈａｌａｔｅ）（ＰＥＮ））、ポリケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィドおよびポリスルホンが挙げられる。ポリマーの中で好ましいのは、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレンである。本明細書で使用する場合、ポリエチレンの用語は、エチレンの単独重合体だけでなく、繰り返し単位の少なくとも８５％がエチレンに由来する共重合体も含む。好ましいポリエチレンは、融点範囲の上限が約１３０℃〜１３７℃であり、０．９４〜０．９８ｇ／ｃｍ3の範囲の密度、および０．１〜１００、好ましくは０．１〜４のメルトインデックス（ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８−５７Ｔ，Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｅによって定義される）を有する直鎖状高密度ポリエチレンである。ポリプロピレンの用語は、本明細書で使用する場合、プロピレンの単独重合体だけでなく、繰り返し単位の少なくとも８５％がプロピレン単位に由来する共重合体も含む。
【００２７】
不織布表面材は、更に、不織布基材の繊維のポリマー内に既知の紫外線安定剤、帯電防止剤、顔料、および／又は難燃剤が分散されていてもよい。
【００２８】
天井タイルの表面材は、バリア、即ち、水、塵埃、および／又は微生物の侵入に対する抵抗性と気孔率の望ましい組み合わせを有し、その結果、高い空気流量又は通気度および良好な音響性能が得られる。吸音は、音響インピーダンスの関数であり、それは、音響抵抗と音響リアクタンスの複雑な組み合わせによって決定される。音響リアクタンスは主に材料の厚さに支配されるが、音響抵抗は材料を通る空気流量に支配される。音響的に透明な表面材にはかなりの気孔率が必要である。他方、表面材の粒子および液体抵抗性のためには、バリア性が必要である。
【００２９】
吸音が損なわれなければ、本発明による天井タイルの表面材は単層又は多層のフラッシュ紡糸シートを含むことができる。多層シートの実施形態は、また、不均一なシート厚さ又はシート繊維の方向性による単一のシートの不均一性を平均化するのに有用である。２枚以上のシートをフェイス・ツウ・フェイスに配置し、例えば、１対以上のニップローラ間でシートを圧延することなどにより、加圧してシートを軽く熱融着することによって、多層積層体を製造することができる。好ましくは、感圧接着剤などの接着剤でシートを一緒に接着することによって、シートの積層体を製造する。有用な接着剤は、通常の取り扱い及び使用中に積層体の十分な構造的一体性を維持するものである。有用な接着剤としては、湿分硬化性ポリウレタン、溶媒和ポリウレタン接着剤、および水性アクリルが挙げられる。
【００３０】
天井タイル表面材の反射率は、可視光スペクトルで、即ち、約４００〜７００ｎｍの波長で少なくとも約８６％、更には少なくとも約８８％、更には少なくとも約９０％、更には少なくとも約９４％である。本発明によるフラッシュ紡糸表面材の反射率は、サーマルボンドの増加に伴って減少する。サーマルボンドは、拡散反射率にかなりの寄与をする単位細孔容積当たりの散乱断面積が大きい繊維内細孔の容積を減少させる。サーマルボンドは、同様に拡散反射率に寄与する繊維間細孔の容積も減少させる。本発明による天井タイルに有用なフラッシュ紡糸シートは、好ましくは、反射率が約８６％未満になるほど高密度には結合されない。本発明による天井タイルに有用なフラッシュ紡糸シートは圧密化され、好ましくは、天井タイルの製造中にシートの構造的一体性を維持するのに必要な程度結合される。特に、シートが天井タイルコアに積層され、その後タイルに切断される時、縁部が解れないように、シートは十分な構造的一体性を有していなければならない。好ましくは、フラッシュ紡糸シートの層間剥離強度は、少なくとも約０．０２８Ｎ／ｍである。層間剥離強度は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ２７２４によって定義される力／長さの単位で報告される測定値であり、ある一定の種類のシートにおける結合、例えば、プレキシフィラメント状フィルム−フィブリルから製造される不織布シートにおける結合の程度と関係がある。
【００３１】
フラッシュ紡糸表面材による光の散乱および拡散反射は、フラッシュ紡糸プロセスによって生じる繊維間および繊維内細孔の空気−ポリマー界面における光の反射による。反射は、細孔相の屈折率（空気、屈折率１．０）と繊維ポリマー相の屈折率との差の増大に伴って増加する。光散乱の増加は、典型的には、２相間の屈折率の差が約０．１より大きいときに観察される。フラッシュ紡糸表面材を構成するポリマーは、好ましくは、高い屈折率（例えば、ポリエチレン、屈折率１．５１）および低い可視光吸収を有する。
【００３２】
本発明によるフラッシュ紡糸表面材は、更に、フラッシュ紡糸シート繊維を形成するポリマー相に分散された粒子状充填材を含むことができる。有用な粒子状充填材は、ポリマーより大きい屈折率を有し、従って、不織布シートの光散乱は、細孔相（空気、屈折率１．０）の屈折率と繊維ポリマー相の屈折率との差の増大に伴って増加する。有用な粒子状充填材は、高い屈折率、大きい光散乱断面積、および低い可視光吸収を有する。粒子状充填材は光散乱を増加させ、それによって、粒子状充填材を使用すると所与のシート厚さに対して比較的高い平均反射率を得ることができる。粒子状充填材は、どのような形状であってもよく、平均直径約０．０１マイクロメートル〜約１マイクロメートル、好ましくは約０．２マイクロメートル〜約０．４マイクロメートルである。粒子状充填材を含有するフラッシュ紡糸シートは、少なくとも約５０重量％のポリマーを含み、粒子状充填材は、ポリマーの重量に基づいて、約０．０５重量％〜約５０重量％、好ましくは約０．０５重量％〜約１５重量％を構成する。例示的粒子状充填材としては、シリケート、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ金属チタン酸塩、アルカリ土類金属チタン酸塩、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、遷移金属酸化物、金属酸化物、アルカリ金属水酸化物、およびアルカリ土類金属水酸化物が挙げられる。具体例としては、二酸化チタン、炭酸カルシウム、粘土、マイカ、タルク、ハイドロタルサイト、水酸化マグネシウム、シリカ、シリケート、中空シリケート球、ウォラストナイト、長石、カオリン、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、アスベスト粉末、ガラス粉末、およびゼオライトが挙げられる。米国特許第６，０１０，９７０号明細書およびＰＣＴ公開番号、国際公開第２００５／９８，１１９号パンフレットに開示されているものなどの、既知の方法を使用して、粒子状充填材を含有する本発明の不織布シートを製造する。
【００３３】
本発明の吸音天井タイルは、学校、病院、およびクリーンルーム等の屋内の空気の質および清浄度が重要な、重要な屋内環境で特に有用である。表面材のフラッシュ紡糸中の瞬間蒸発プロセスの結果として、得られる表面材は不純物を含まず、表面材では揮発性化合物の気化・放出（ｏｆｆ−ｇａｓｓｉｎｇ）が起こらない。更に、表面材は、シート構造内の１つ１つのフィルム−フィブリルが高度に圧密化されているため、粒子又は繊維を放出しないという点で、毛羽立ちがない。更に、吸音コアは、好ましくは、実質的にＶＯＣを含有しない。表面材は、拭く又は洗浄することによって清浄にすることができる。また、溶液清浄化、物理的エネルギー放射、又はガス滅菌を含む既知の方法で表面材を滅菌することができる。表面材の清浄化および滅菌が好都合でない場合、フラッシュ紡糸表面材を廃棄し、最小限の費用と労力で取り替えることができる。
【００３４】
更に、意図された用途に美的外観が望ましいように、天井タイルの表面材にパターン、画像および／又はテキストなどのグラフィックデザインを印刷することができる。画像および／又はテキストを変えるために表面材を取り替えられることが好都合である。表面材を変えることによって、天井タイルの美的外観を容易に且つ安価に変えることができる。
【００３５】
本発明は、更に、（ｉ）複数の細孔を有するフラッシュ紡糸シートの表面材によって被覆された吸音材料のコアを含む天井タイルを提供する工程であって、細孔の直径が約１００ｎｍ〜約２０，０００ｎｍ、更には約１００ｎｍ〜約１５００ｎｍであり、細孔の平均孔径が約２０，０００ｎｍ未満、更には約５，０００ｎｍ未満、更には約２，０００ｎｍ未満、更には約１，０００ｎｍ未満、更には約１０ｎｍ〜約１，０００ｎｍである工程；および（ｉｉ）天井タイルによって周囲音が吸収され、光が拡散反射されるように、天井タイルを環境内に配置する工程を含む、環境内での吸音および光の反射率を改善する方法を含む。
【実施例】
【００３６】
試験方法
坪量は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ３７７６の方法で測定し、試料サイズに関して変更を行い、ｇ／ｍ2の単位で報告した。
【００３７】
引張強度は、ＡＳＴＭ  Ｄ５０３５に準拠して測定し、Ｎ／２５．４ｃｍの単位で報告した。
【００３８】
Ｇｕｒｌｅｙ  Ｈｉｌｌ気孔率は、ＴＡＰＰＩ  Ｔ４６０に準拠して測定し、秒で報告した。
【００３９】
Ｆｒａｚｉｅｒ通気度は、ＡＳＴＭ  Ｄ７３７−７５に準拠して、差圧が１２５Ｐａの時、ＣＦＭ／ｆｔ2で測定した。
【００４０】
静水頭は、ＡＡＴＣＣ  ＴＭ  １２７、ＤＩＮ  ＥＮ  ２０８１１に準拠して、毎分Ｈ2Ｏ６０ｃｍの試験速度で測定した。
【００４１】
Ｐａｒｋｅｒ表面平滑性は、ＴＡＰＰＩ  ５５５に準拠して、１．０ＭＰａのクランプ圧で測定し、マイクロメートルで報告する。
【００４２】
単位面積当たりの通気抵抗は、サンプルの両面間の空気圧差をサンプルの外側で測定された空気流の線速度で除したものに等しく、Ｎｓ／ｍ3で報告する。本明細書で報告される値は、以下のように決定された。体積空気流量Ｑは、次の式を使用して、差圧が１２５Ｐａの時のサンプルの通気度をサンプルの面積（３８ｃｍ2）で除することによって算出された。
Ｑ（単位：ｍ3／ｓ）＝０．０００４７１９４７×（通気度（単位：ＣＦＭ／ｆｔ2）／面積（単位：ｆｔ2））
【００４３】
通気度が比較的低い材料では、Ｇｕｒｌｅｙ  Ｈｉｌｌ気孔率（単位：秒）を使用した。１０１ｇ／ｍ2未満のフラッシュ紡糸シートでは、Ｆｒａｚｉｅｒ通気度０．６ｍ3／分／ｍ2（２ｆｔ3／分／ｆｔ2））は約３．１秒に相当し、従って、本明細書ではサンプルのＦｒａｚｉｅｒ通気度（単位：ＣＦＭ／ｆｔ2）は、３．１／Ｇｕｒｌｅｙ  Ｈｉｌｌ気孔率（単位：秒）と概算された。
【００４４】
次に、差圧を空気流量Ｑで除することによって、通気抵抗（単位：Ｐａ−ｓ／ｍ3）を算出した。最後に、通気抵抗をサンプルの面積で除することによって、単位面積当たりの通気抵抗（単位：Ｎｓ／ｍ3）を算出した。
【００４５】
図１および図２に報告する透過率、反射率、および吸音率は、ＡＳＴＭ  Ｅ１０５０およびＩＳＯ  １０５３４に準拠して、無響の音響管配置と遮断された音響管配置で測定した。
【００４６】
図３に報告する吸音率は、ＡＳＴＭ  Ｃ  ４２３に従った残響室、ＡＳＴＭ  Ｅ７９５に準拠した試料取り付けＡ（空気層なし）を含む実験室設定を使用して測定した。残響室の床の高さ１インチのアルミニウム試験枠内に吸音材を配置した。側面が接触することによる（ｆｌａｎｋｉｎｇ）騒音をなくすために、ダクトテープを使用して枠の縁を床に封止した。８０〜５，０００Ｈｚにわたって１／３オクターブ帯域で吸音測定を行った。どのマイクロフォン位置についても１０の減衰測定を行った。
【００４７】
フラッシュ紡糸シートの全反射スペクトルは、ＡＳＴＭ  Ｅ１１６４−０２（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ  Ｄａｔａ  ｆｏｒ  Ｏｂｊｅｃｔ−Ｃｏｌｏｒ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）の方法で、Ｘ−Ｒｉｔｅ（Ｇｒａｎｄ  Ｒａｐｉｄｓ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡ）から入手可能なＳＰ６４  Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｓｐｈｅｒｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを使用して得られた。拡散白色光がイルミナントとして使用され、反射率はスペクトル分散システムを使用して８度で測定された。出力は、各波長での反射率パーセントであり、測定されるスペクトル領域は、４００ｎｍ〜７００ｎｍ（１０ｎｍ間隔）である。青感度向上（ｂｌｕｅ−ｅｎｈａｎｃｅｄ）シリコンフォトダイオードで検出を行った。機器と共に提供されたＸ−Ｒｉｔｅ標準は、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）に起源をたどることができる。三刺激値は、ＡＳＴＭ  Ｅ３０８−０１の方法で、ＣＩＥ１０°  １９６４標準観測者およびイルミナントＤ６５を使用して、算出される。
【００４８】
騒音低減率は、ＡＳＴＭ  Ｃ４２３に準拠して測定される２５０、５００、１０００、２，０００、および４，０００Ｈｚでの吸音率の平均として算出した。
【００４９】
気孔率および孔径分布データは、Ｈ．Ｍ．Ｒｏｏｔａｒｅによって、「Ａ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｍｅｒｃｕｒｙ  Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ」，ｆｒｏｍ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｉｎ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ｐｐ．２２５−２５２，Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ，１９７０に開示されている既知の水銀圧入測孔法で得られる。
【００５０】
全気孔率は、次のように、坪量、厚さ、および固体密度から推定した。
気孔率＝１−（坪量／固体の密度×厚さ）
【００５１】
微生物ろ過効率は、ＡＳＴＭ  Ｆ２６３８−０７およびＡＳＴＭ  Ｆ１６０８に準拠して測定された。対数減少値又はＬＲＶは、膜のバリア効率を特徴付け、試験から決定される。試験では、膜を調べるためにポリスチレン粒子と実際の胞子の両方を使用することができる。
【００５２】
実施例１〜２
厚さ１３ｍｍ、坪量９．４ｋｇ／ｍ3、単位面積当たりの通気抵抗１２０レイルの連続気泡メラミンフォーム（Ｉｌｌｂｒｕｃｋ  Ａｃｏｕｔｉｃ  Ｉｎｃ．（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）製）の層を使用して、本発明による吸音材料のサンプルを形成した。厚さ０．１ｍｍ、坪量１７ｇ／ｍ2のナイロン６，６スパンボンドスクリムをフォームの両面に配置し、約１１ｃｍ×１１ｃｍのダイヤモンドのパターンを使用してスクリムとフォームを一緒にキルティング加工した。後述の積層プロセスで吸音サンプルを作製した。酢酸ビニル水ベースの接着剤（ｅｆｉ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ（Ｄｅｎｖｅｒ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ）から入手可能なＷＡ２１７３）をローラーで、キルティング加工されたフォーム層の一面に約０．３ｋｇ／ｍ2の割合で塗布した。厚さ２０ｍｍ、坪量０．３３ｋｇ／ｍ2、単位面積当たりの通気抵抗１３０レイルのメルトブローポリエステル不織布層を、キルティング加工されたフォーム層に積層して、吸音材コアを形成した。ＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｔｙｖｅｋ（登録商標）スタイル１０５５Ｂの商品名でＤｕＰｏｎｔから入手可能なフラッシュ紡糸不織布表面材をコアの周囲に巻き付けて、実施例１を形成した。ＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｔｙｖｅｋ（登録商標）スタイル１４４３Ｒの商品名でＤｕＰｏｎｔから入手可能なフラッシュ紡糸不織布表面材をコアの周囲に巻き付けて、実施例２を形成した。各実施例の吸音材の全厚は約２５ｍｍであった。表に、実施例の吸音材に使用される表面材の特性を記載している。実施例１のＧｕｒｌｅｙ  Ｈｉｌｌ気孔率に関して示されている範囲は、仕様によるフラッシュ紡糸不織布が取る典型的な範囲に基づいている。平均反射率は、１０ｎｍの増分で行った４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長における３１の測定の平均である。製品仕様（ＡＡＴＣＣ  ＴＭ  １２７，  ＤＩＮ  ＥＮ  ２０８１１に従って、毎分Ｈ2Ｏ６０ｃｍの試験速度で試験した）によれば、実施例１のフラッシュ紡糸表面材は静水頭が少なくともＨ2Ｏ１８０ｃｍであり、実施例２の表面材は静水頭が少なくともＨ2Ｏ２４ｃｍである。表は、実施例の吸音材に使用した表面材の特性を記載する。
【００５３】
実施例１および２のＧｕｒｌｅｙ  Ｈｉｌｌ気孔率は実験により測定したが、それは、仕様による両方のＴｙｖｅｋ（登録商標）スタイルに関してフラッシュ紡糸不織布が取る典型的な範囲とよく一致する。Ｇｕｒｌｅｙ  Ｈｉｌｌ気孔率およびＦｒａｚｉｅｒ通気度で測定される通気度は、構造の全体的な気孔率又は開放性を特徴付ける。様々なタイプの不織布構造の通気度の範囲は非常に広い。典型的には、不織布は全て、構造の開放性がずっと大きく、Ｆｒａｚｉｅｒ通気度が約５０ｃｆｍ以上である。中実のフィルムは非常に閉鎖した中実の構造を有し、そのためフィルムは不透過性と称され、Ｇｕｒｌｅｙ  Ｈｉｌｌ気孔率は１０，０００秒をはるかに上回る。フラッシュ紡糸表面材の通気度を、実施例１のような約４，０００秒のＧｕｒｌｅｙ  Ｈｉｌｌ範囲から、Ｆｒａｚｉｅｒ通気度約３０ｃｆｍまで変化させ、約３１，０００，０００〜８００レイルの単位面積当たりの通気抵抗範囲を得ることができる。
【００５４】
表面材の坪量、厚さ、およびポリマーの密度から構造の全気孔率をおおまかに推定することができる。ポリエチレンの密度が約０．９８ｇ／ｃｍ3と分かっている場合、全気孔率は、実施例１の表面材では約０．６、実施例２の表面材では約０．７であると推定できる。これは、水銀圧入測孔法で測定した全気孔率とよく一致している。孔径範囲は、水銀圧入測孔法で測定した場合、実施例１では１０ｎｍ〜約８，０００ｎｍ、実施例２では１０ｎｍ〜約１０，０００ｎｍであった。平均孔径は、実施例１と実施例２の両方で約２，０００ｎｍであった。中実のフィルムの全気孔率は約０であり、これは、それらが構造内に空隙又は細孔を有していないことを意味する。このため、中実のフィルムは、きわめて良好なバリア性を有する。非常に多孔質であるにもかかわらず、本発明のフラッシュ紡糸表面材は、静水頭で測定した場合、中実の不透過性フィルムの耐水性と類似の耐水性範囲を示す。本発明の表面材の静水頭の典型的な範囲は、実施例１および２で示されるように、Ｈ2Ｏ約２４〜約２３０ｃｍである。
【００５５】
表から分かるように、本発明のフラッシュ紡糸表面材は、Ｐａｒｋｅｒ表面平滑性で測定されたように、様々な表面特徴を有する。実施例１はＰａｒｋｅｒ表面平滑性が約４．５マイクロメートルであり、従って、それは印刷用紙と類似の平滑な表面を示す。対照的に、実施例２はＰａｒｋｅｒ表面平滑性が約８マイクロメートルであり、三次元特徴、この場合、リボン状の特徴を有する粗面を示す。広範囲のＰａｒｋｅｒ表面平滑性は、様々な建築空間の設計を引き立てる美しい表面の製造を可能にする。本発明の表面材は、更に、グラフィック画像を含むことができる。
【００５６】
【表１】
2011508119.tif 000003
【００５７】
比較のサンプルをフラッシュ紡糸表面材なしで同様に作製した。比較のサンプルの厚さは約２５ｍｍであった。
【００５８】
実施例および比較のサンプルを、製造後、室温で少なくとも２週間、および、音響試験前に制御された条件（温度２３℃、相対湿度６０％）で２４時間調整した。各サンプルに関して吸音率データを得た。
【００５９】
図３で分かるように、曲線１および２で表される実施例１および実施例２の吸音材は、４００Ｈｚ〜１２００Ｈｚの周波数領域で、曲線Ｃで表される比較例と比較した場合、連続的に改善された吸音を提供する。
【図１】
2011508119.tif 000004
【図２】
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【図３】
2011508119.tif 000006
【国際調査報告】
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