(57)【要約】【課題】  軽量で、柔軟性と自己消火性があり、施工が容易で、ＧＨｚ帯の電波と音波とを効率的に吸収できるとともに、火災時の有毒ガスが発生しない樹脂材料を用いた電波音波吸収体を得る。【解決手段】  電波音波吸収体２０は、平均繊維長２５〜２００ｍｍの炭素繊維１を２０重量％以上含み、少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂繊維２を１〜３０重量％含む綿状の繊維ウェブを、ニードルパンチにて繊維間を絡めることにより結合してなる不織布であって、前記ポリオレフィン系樹脂繊維を最大１５重量％溶融し再硬化したことにより残留繊維間が接着している。一方の面で炭素繊維１の比率を高め、該面から漸減するように層内に炭素繊維１による体積抵抗率の勾配を設け、他方の面でバサルト繊維３の比率を高め、該面のバサルト繊維３を不燃化又は準不燃化する。【選択図】        図１
2005191086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均繊維長２５〜２００ｍｍの炭素繊維を２０重量％以上含み、少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂繊維を１〜３０重量％含む綿状の繊維ウェブを、ニードルパンチにて繊維間を絡めることにより結合してなる不織布であって、前記ポリオレフィン系樹脂繊維が最大１５重量％溶融し再硬化したことにより残留繊維間が接着していることを特徴とする電波音波吸収体。
【請求項２】
平均繊維長２５〜２００ｍｍの炭素繊維を２０重量％以上含み、少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂繊維を１〜３０重量％含む綿状の繊維ウェブを、ニードルパンチにて繊維間を絡めることにより結合して不織布にする工程と、前記ニードルパンチ後に前記ポリオレフィン系樹脂繊維を最大１５重量％溶融させ再硬化させることにより残留繊維間を接着させる工程とを含む電波音波吸収体の製造方法。
【請求項３】
一方の面で炭素繊維の比率を高め、該面から漸減するように層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配を設けた請求項１記載の電波音波吸収体又は請求項２記載の電波音波吸収体の製造方法。
【請求項４】
前記繊維ウェブが少なくとも一部にバサルト繊維を含む請求項１記載の電波音波吸収体又は請求項２記載の電波音波吸収体の製造方法。
【請求項５】
一方の面でバサルト繊維の比率を高めることにより該面を不燃化又は準不燃化した請求項４記載の電波音波吸収体又は電波音波吸収体の製造方法。
【請求項６】
一方の面で炭素繊維の比率を高め、層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配を設け、他方の面でバサルト繊維の比率を高めることにより該面を不燃化又は準不燃化した請求項１記載の電波音波吸収体又は請求項２記載の電波音波吸収体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波と音波とを吸収する吸収体に関するものであり、例えば電波暗室、建築物、車両等の屋根材、天井材、壁材、床材等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電波は、正確に言えば電磁波であり、電界と磁界が相伴い、必ず同時に存在し進行する波である。電波の電界、磁界のどちらか一方を無くしてしまうと、電波として存在できない。この電波を吸収する電波吸収材として、一般には、低周波領域において磁性材としてのフェライトが、ＧＨｚ帯以上の高周波波領域において導電材としてのカーボンが、それぞれ使用されている。磁性体は、電磁波の磁界成分に作用し、電磁波のエネルギーを吸収し熱に変換する。導電体は、電磁波の電界成分に作用し、そのエネルギーを熱エネルギーに変換する。具体的には、フェライトタイルが単体タイプとして、また、フェライト粉やカーボンブラックをウレタン、ポリエチレンその他の樹脂やゴム或いはそれらの発泡体に担持させたものが複合タイプとして、それぞれ使用されている。特に天井材には、電波吸収体とは別に、ガラス繊維等の音波吸収体を設けている。これらの他にも、例えば次の特許文献１〜４に記載の電波吸収体が知られている。
【０００３】
特許文献１には、難燃性材料と電磁波遮蔽材料とを含み、かつハロゲン元素を含まない電磁波遮蔽シート（例えば、ガラスと炭素繊維）が記載されている。
特許文献２には、導電性繊維を含有する鉱物質繊維ボードとガラス繊維の層とそれらの境界部の樹脂とからなる無機質ボード（例えば、炭素繊維含有のロックウールとガラス繊維不織布と樹脂）が記載されている。
特許文献３には、導電性繊維および非導電性繊維が混繊された布帛であり、その表面抵抗が１〜２００Ω／ｃｍ2 である電磁波抑制布帛（例えば、炭素繊維とポリプロピレン樹脂繊維）が記載されている。
特許文献４には、無機質繊維に対し２〜４０重量％の導電性繊維を、その含有量が前記無機質繊維の堆積方向に連続勾配を有するように含有させた導電性繊維含有未硬化無機質繊維ウェブを加圧・加熱成形した電磁波吸収体が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１１５６９５公報
【特許文献２】特開２００３−１１２５９公報
【特許文献３】特開２００２−２９９８７７公報
【特許文献４】特開２００１−７７５８６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、フェライトタイルや、フェライト粉体又はカーボンブラックを混ぜたゴムシートは、特に軽量面で問題がある。
また、特許文献１の電磁波遮断シートは、難燃性という特長はあるが、難燃性材料がポリイミド樹脂、アラミド樹脂、ガラス等の電気絶縁材料であり、それ自体は電波吸収効果に寄与しているものでなく、また一般に高価である。
特許文献２の無機質ボードは、柔軟性がない。また、繊維長が短い抄造成形法の例である。また、ガラス繊維は電気絶縁材料であり、それ自体は電波吸収効果に寄与しているものでなく、一般に高価である。
特許文献３の電磁波抑制布帛は、混繊された布帛であるが、非導電性繊維の融着により繊維間を結合していない。融着しないと、炭素繊維がほつれやすく飛散しやすいため、耐久性と強度が劣る。
特許文献４の電磁波吸収体は、無機質繊維又はその外周部に電磁波損失材料粉体を分散保持したものであり、無機質繊維自体が電波吸収効果に寄与しているものでなく、また粉体飛散のおそれもある。
【０００５】
本発明の目的は、軽量で、柔軟性と自己消火性があり、施工が容易で、ＧＨｚ帯の電波と音波とを効率的に吸収できるとともに、火災時の有毒ガスが発生しない樹脂材料を用いた電波音波吸収体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、次の手段（１）（２）を採った。
（１）平均繊維長２５〜２００ｍｍの炭素繊維を２０重量％以上含み、少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂繊維を１〜３０重量％含む綿状の繊維ウェブを、ニードルパンチにて繊維間を絡めることにより結合してなる不織布であって、前記ポリオレフィン系樹脂繊維が最大１５重量％溶融し再硬化したことにより残留繊維間が接着していることを特徴とする電波音波吸収体。
【０００７】
（２）平均繊維長２５〜２００ｍｍの炭素繊維を２０重量％以上含み、少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂繊維を１〜３０重量％含む綿状の繊維ウェブを、ニードルパンチにて繊維間を絡めることにより結合して不織布にする工程と、前記ニードルパンチ後に前記ポリオレフィン系樹脂繊維を最大１５重量％溶融させ再硬化させることにより残留繊維間を接着させる工程とを含む電波音波吸収体の製造方法。
【０００８】
上記の各手段における各重量％は、繊維ウェブ（又は不織布）１００重量％に対する値である。前記ニードルパンチにより、繊維ウェブの繊維の形態は直線状に近い状態から曲線状に絡められ、繊維同志の接触交点が増加する。
【０００９】
上記の各手段において、一方の面で炭素繊維の比率を高めることができる。また、層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配を設けることができる。そして、一方の面で炭素繊維の比率を高め、該面から漸減するように層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配を設けることが好ましい。「層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配」とは、厚さ方向に段階的又は連続的に炭素繊維の含有量を増減することで生じる体積抵抗率の段階的又は連続的な変化をいう。この勾配は、例えば、複数のローラーカード機で炭素繊維の配合の異なる複数の繊維ウェブを積層し、その積層した繊維ウェブをニードルパンチにて一体化することで、乾式一貫ラインにより、容易に成形することができる。
【００１０】
また、繊維ウェブは、少なくとも一部にバサルト繊維を含むものであることが好ましい。バサルト繊維もまた前記ニードルパンチにて繊維間を絡めて結合される。この場合、一方の面でバサルト繊維の比率を高めることにより該面を不燃化又は準不燃化することが好ましい。
【００１１】
さらに好ましくは、一方の面で炭素繊維の比率を高め、該面から漸減するように層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配を設け、他方の面でバサルト繊維の比率を高めることにより該面を不燃化又は準不燃化することである。
【００１２】
なお、繊維ウェブは、上記の３種（炭素繊維、ポリオレフィン系樹脂繊維及びバサルト繊維）以外の繊維を含んでいてもよいが、バサルト繊維を含まない場合には、炭素繊維とポリオレフィン系樹脂繊維とで８０重量％以上を占めるよう、他の繊維を２０重量％未満に制限することが好ましく、また、バサルト繊維を含む場合には、上記の３種で８０重量％以上を占めるよう、他の繊維を２０重量％未満に制限することが好ましい。
【００１３】
上記の各構成要素の態様を、以下に例示する。
「炭素繊維」には、製法により、ピッチ系、ＰＡＮ系等があるが、特に限定されない。なお、低温処理によるいわゆる耐炎繊維は電波吸収効果が少ないため好ましくない。炭素繊維の繊維径は、容易に曲線状に絡めるためにも、４〜８μｍが望ましい。炭素繊維は、特に限定されないが、電波音波吸収体の単位面積当たりで表して４５〜１７４ｇ／ｍ2 含まれることが好ましい。
【００１４】
「ポリオレフィン系樹脂繊維」としては、ポリエチレン樹脂繊維、ポリプロピレン樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維を例示できる。柔軟性と繊維の絡みの保持から、芯鞘構造の低融点ポリエステル樹脂繊維が望ましい。ポリオレフィン系樹脂を利用することで、火災発生時の加熱による塩素ガスや塩化水素ガス等の有毒ガスの発生を抑制でき、環境ホルモンとの関連性もなくなる。また、ポリオレフィン系樹脂繊維を炭素繊維に対して１〜３０重量％としたのは、３０重量％を超えると、自己消火性が著しく低下するためであり、１重量％未満では、繊維の均一分散と、高弾性の炭素繊維を絡め捕集する作用が低い。
【００１５】
「前記ポリオレフィン系樹脂繊維を最大１５重量％」溶融させ再硬化させるとしたのは、１５重量％を超えると、柔軟性が著しく低下するためであり、最大１０重量％溶融させ再硬化させることが好ましい。ポリオレフィン系樹脂繊維を１５〜３０重量％含む場合には、最大でも１５重量％溶融・再硬化させ、残りは溶融させないで繊維状態を保つ。ポリオレフィン系樹脂繊維を１５重量％未満しか含まない場合には、全量溶融・再硬化させる場合と、一部溶解・再硬化させ、残りは溶融させないで繊維状態を保つ場合とがある。いずれにしても、ポリオレフィン系樹脂繊維が全く溶融・再硬化しない場合は、本発明に含まれない。
【００１６】
「バサルト繊維」は、鉱物である玄武岩を繊維化したもので、一般に鉄の化合物であるＦｅＯ又はＦｅＯ2 を９〜２５％、チタンの化合物であるＴｉＯ又はＴｉＯ2 を１〜６％含有する。溶融状態でこれらの成分を増量することも可能である。これらの金属化合物を含有するバサルト繊維を用いることで、従来の磁性体電波吸収体に比べ安価であり、特に高周波であるＧＨｚ帯の吸収特性が存在することを見出した。従来のフェライトは人体に有害な成分を含む場合もあり、ＧＨｚ帯の吸収性能に劣る。これに対しバサルト繊維は、無公害で環境にやさしい天然鉱物である点でも、理想的な材料である。
【００１７】
上記３種以外に含ませ得る繊維としては、特に限定されないが、ケナフ、麻、竹繊維等の天然繊維、アクリル、ビニロン、レーヨン、アラミド、フェノール系繊維等の化学繊維（これらに難燃加工剤を付与した難燃性有機繊維や、難燃加工した耐炎繊維を含む）、ガラス繊維、シリカ繊維、ロックウール、スラグウール、金属繊維等の無機繊維を例示することができる。
【００１８】
電波音波吸収体の全体の厚みは、吸収性能から６〜２０ｍｍあることが望ましいが、特に限定されない。全体の嵩密度は、５０〜１００ｋｇ／ｍ3 が望ましいが、特に限定されない。圧着すると嵩密度が高くなり、繊維の接触交点が増加し、導電性が向上する。体積抵抗率が０．１Ω・ｍ以下となると、電波遮蔽率が著しく向上し、吸収性が低下する。
【００１９】
電波音波吸収体の形状は、基本的に平板状のマットであるが、ピラミッド状、くさび状、ツイスト形、ウェッジ形、格子形、グリッド形等に成形してもよく、特に限定されない。大きさは、特に限定されないが、（例えば１ｍ巾の）ロール巻き品にしておいて、設置場所の広さ等に応じて切断、配列又は積層し使用すればよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、軽量で、柔軟性と自己消火性があり、施工が容易で、電波と音波を効率的に吸収できるとともに、火災時に有毒ガスが発生しない電波音波吸収体が得られるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
平均繊維長２５〜２００ｍｍの炭素繊維を２０重量％以上含み、少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂繊維を１〜３０重量％含む綿状の繊維ウェブを、ニードルパンチにて繊維間を絡めることにより結合してなる不織布であって、前記ポリオレフィン系樹脂繊維を最大１５重量％溶融し再硬化したことにより残留繊維間が接着していることを特徴とする電波音波吸収体である。一方の面で炭素繊維の比率を高め、該面から漸減するように層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配を設け、他方の面でバサルト繊維の比率を高め、該面のバサルト繊維を不燃化又は準不燃化したものが好ましい。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施例について、下記の表１及び図面に基づいて説明する。なお、実施例で記す材料、構成、数値は例示であって、適宜変更できる。
【００２３】
表１に示すように実施例１〜５の電波音波吸収体と、比較例１のガラス繊維マットとを作成した。ここで用いた炭素繊維１は、繊維長が５０ｍｍ、平均繊維径が６μｍのＰＡＮ系繊維である。また、ポリオレフィン系樹脂繊維として用いたポリエステル樹脂繊維２は、図１（ｃ）に示すように芯鞘構造で、繊維長が３８ｍｍ、繊度が２デニール、芯２ａの融点が２５３℃、鞘２ｂの融点が８５℃、芯２ａと鞘２ｂの重量が同量のものである。また、バサルト繊維３は、繊維長５０ｍｍ、平均繊維径８μｍ、真比重２．８５のものである。
【００２４】
【表１】
2005191086.tif 000003
【００２５】
実施例１は、層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配がないものであり、まず、ローラーカード機（図示略）で炭素繊維とポリエステル樹脂繊維とを均一に混合した単層の繊維ウェブ１０を作成し、ニードルパンチ３にて繊維間を絡めることにより結合して不織布にした。
【００２６】
実施例２は、層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配がないものであり、まず、各ローラーカード機（図示略）で炭素繊維とポリエステル樹脂繊維とを均一に混合した繊維ウェブ１１と、バサルト繊維よりなる繊維ウェブ１２とを作成し、これらの繊維ウェブをコンベア３１上で積層し、その積層した繊維ウェブ１０をニードルパンチ３２にて繊維間を絡めることにより結合して不織布にした。
【００２７】
実施例３は、一方の面で炭素繊維の比率を高め、該面から漸減するように層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配を設けたものであり、まず、各ローラーカード機（図示略）で炭素繊維の配合の高い異なる繊維ウェブ１３と、炭素繊維の配合の低い繊維ウェブ１４と、バサルト繊維よりなる繊維ウェブ１２とを作成し、これらの繊維ウェブをコンベア３１上で積層し、その積層した繊維ウェブ１０をニードルパンチ３２にて繊維間を絡めることにより結合して不織布にした。
【００２８】
実施例４は、層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配がないものであり、まず、各ローラーカード機（図示略）で炭素繊維とポリエステル樹脂繊維とを均一に混合した繊維ウェブ１１と、Ｅガラス繊維よりなる繊維ウェブ１５とを作成し、これらの繊維ウェブをコンベア３１上で積層し、その積層した繊維ウェブ１０をニードルパンチ３２にて繊維間を絡めることにより結合して不織布にした。
【００２９】
実施例５は、一方の面で炭素繊維の比率を高め、該面から漸減するように層内に炭素繊維による体積抵抗率の勾配を設けたものであり、まず、各ローラーカード機（図示略）で炭素繊維の配合の高い異なる繊維ウェブ１３と、炭素繊維の配合の低い繊維ウェブ１４と、Ｅガラス繊維よりなる繊維ウェブ１５とを作成し、これらの繊維ウェブをコンベア３１上で積層し、その積層した繊維ウェブ１をニードルパンチ３２にて繊維間を絡めることにより結合して不織布にした。
【００３０】
そして、いずれの実施例１〜５についても、前記ニードルパンチ３２にて混繊された不織布を、温度１７０℃の加熱炉３３に１分連続的に通すことで、ポリエステル樹脂繊維２の低融点層である鞘２ｂを溶融した後、冷間ローラー３４にて軽く圧着し、冷却により溶融樹脂を再硬化させ、もって製造された電波音波吸収体２０を巻き取った。全ポリエステル樹脂繊維２の半分の重量を占めるため、繊維ウェブ１０（又は不織布）に対しては実施例１では１０重量％を占め、実施例２〜４では３重量％を占める鞘２ａが、溶融し再硬化してなる溶着樹脂２ｃは、図１（ｂ）に示すように、残留繊維間を接着した。
【００３１】
吸音性能は、実施例１〜５の電波音波吸収体２０及び比較例１のガラス繊維マットからＪＩＳ−Ａ−１４０５に規定される円板形状の試験片に刃物で打ち抜き、管内法による垂直入射吸音率測定法に従って各周波数における吸音率を測定した。また、電波吸収特性は、フリースペース法により電磁波を試料に入射し、その周波数を変化させ反射損失を測定した。１５ｄＢは吸収率９７％となり、７．５ｄＢ（吸収率８２％）を特に好ましい結果として判断目安にした。
【００３２】
各実施例の電波音波吸収体２０の用途例として、図２（ａ）に示すように、下に内装用仕上板２１を、上に遮蔽版２２をそれぞれ重ねて、留め具２３で止めることにより、板建築用内装材として適用することができる。また、図２（ｂ）に示すように、自動車の天井内装材に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る実施例の電波音波吸収体を示す説明図である。
【図２】（ａ）は同電波音波吸収体を建築用天井材に適用した例を示す部分断面図であり、（ｂ）は同電波音波吸収体を自動車の天井内装材に適用した例を示す概略図である。
【図３】同電波音波吸収体の製造方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    炭素繊維
２    ポリエステル樹脂繊維
２ａ  鞘
２ｂ  芯
２ｃ  溶着樹脂
３    バサルト繊維
１０    繊維ウェブ
１１    繊維ウェブ
１２    繊維ウェブ
１３    繊維ウェブ
１４    繊維ウェブ
１５    繊維ウェブ
２０    電波音波吸収体
３１    コンベア
３２    ニードルパンチ
３３    加熱炉
３４    冷間ローラー
【図１】
2005191086.tif 000004
【図２】
2005191086.tif 000005
【図３】
2005191086.tif 000006