(57)【要約】【課題】軽量でより優れた吸／遮音性を備えた防音繊維を提供すること。【解決手段】繊維基体とこれに周着される微細粉粒を用いた繊維構造体より構成される防音材である。微細粉粒として二酸化ケイ素や活性炭を用いる。微細粉粒の平均粒子径は０．１ｎｍ〜１００μｍである。繊維の表面に微細粉粒を周着して得た防音繊維を、機械結合法、接着法、融着法及び湿式法などの方法により不織布とし、該不織布を繊維構造体とする。繊維を機械結合法、接着法、融着法及び湿式法などの方法により不織布とし、表面に微細粉粒を周着する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維構造体より構成される防音材であって、
該繊維構造体は、繊維基体とこれに周着される微細粉粒を用いて成ることを特徴とする防音材。
【請求項２】
繊維の表面に微細粉粒を周着して得られた防音繊維を、機械結合法、接着法、融着法及び湿式法から成る群より選ばれた少なくとも１種の方法により不織布とし、該不織布を繊維構造体としたことを特徴とする請求項１に記載の防音材。
【請求項３】
繊維を、機械結合法、接着法、融着法及び湿式法から成る群より選ばれた少なくとも１種の方法により不織布とし、該不織布の表面に上記微細粉粒を周着して得られたことを特徴とする請求項１に記載の防音材。
【請求項４】
上記微細粉粒は無機物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の防音材。
【請求項５】
上記微細粉粒は、二酸化ケイ素及び／又は活性炭であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の防音材。
【請求項６】
上記微細粉粒は、平均粒子径が０．１ｎｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の防音材。
【請求項７】
上記微細粉粒は歩留り向上剤を介して周着されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の防音材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防音材に係り、更に詳細には、吸／遮音性能及び軽量性に優れ、代表的には、ダッシュ・インシュレータ、天井基材、フロア・インシュレータ、パーセル・ボード、カーペット、フード・インシュレータ、エンジンカバー、アンダーカバー及びトリム類等に使用することで車両等の騒音を低減し得る防音材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高品質化、高性能化の意識の高まりに伴い、車室内の静粛性及び車外騒音については、ますます要求が厳しくなってきている。このため、車両に適用する防音材については、更に良い防音効果を得る目的で様々な取り組みがなされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、車両用の防音材に関する技術として、不織布の面密度を一定の大きさとする技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。これにより確かに防音性能の優れた防音材を得ることが可能であるものの、結果的に所望の防音性能を付与するためには繊維集合体の面密度を制御する必要があった。
【特許文献１】特開平８−２４１０８４号公報
【０００４】
また、車両用の防音材に関する技術として、構造に関する技術として二重壁構造を用いる技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。これにより確かに防音性能の優れた防音構造を得ることが可能であるものの、車両用としては過度のスペースを占有してしまうおそれもあることから、嵩高さという点では満足できるものではなかった。
【特許文献２】特開平１０−２４７０８５号公報
【０００５】
更に、繊維構造体と粒状物質を組み合わせた防音材に関する技術が開示されている（例えば特許文献３、４参照）。これにより確かに防音性能の優れた防音材を得ることが可能であるものの、繊維分に対して粒状物質を緻密に混合したり、あるいは塗布したりする必要があり結果として重量増加を招くため、特に軽量化が必須である車両用途などに用いるには必ずしも満足のできるものではなかった。
【特許文献３】特開平７−１０４７６２号公報
【特許文献４】特開平１１−１３３９８０号公報
【０００６】
以上のように防音材の目付量を多くしたり、二重壁構造などの工夫等が従来の公知技術としてあげられるが、これらの方法によれば防音効果は向上するものの、重量の増加を伴ったり、防音材又は防音構造自体の嵩高さによって容積上の制約を伴うなど、車両用部品としては設計上好ましくないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽量でより優れた吸／遮音性を備えた防音材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、繊維基体の表面に微細粉粒を周着することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、繊維基体の表面に多数の微細粉粒が点在するため、外部からの振動エネルギーが吸収され易く、該繊維基体及び該微細粉粒が振動することで、振動エネルギーが運動エネルギーや熱エネルギーに変換され消費される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の防音材について詳細に説明する。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「％」は特記しない限り質量百分率を示す。
【００１１】
本発明の防音材は繊維構造体より構成され、該繊維構造体は繊維基体とこれに周着される微細粉粒を用いて成る。言い換えれば、該繊維構造体は、表面に微細粉粒が分散するように付着（凝着）された繊維基体が集合したものである。
このような構成により、本防音材は、固体中又は空気中を伝播してきた振動エネルギーを吸収し、吸収したエネルギーの一部を、繊維基体と微細粉粒又は微細粉粒同士が構成するマスばね系の運動エネルギーや摩擦抵抗などによる熱エネルギーとして消滅させることにより、振動に伴い発生する音を吸音又は遮音する。また、従来品と比べてより軽量で同等以上の防音性能を発揮し得る。
【００１２】
また、本発明の防音材は、不織布の形態とすることが好適である。この不織布の製造方法では、上記微細粉粒を周着する工程と不織布を形成する工程とを、順序を問わずに行うことができる。例えば、繊維の表面に微細粉粒を周着した防音繊維を得た後に、該防音繊維を絡み合わせる工程として、機械結合法（ニードルパンチ法など）、接着法、融着法（スパンボンド法など）又は湿式法（抄紙法など）、及びこれらを任意に組合わせた方法で不織布とすることができる。また、予め繊維を上記方法で不織布とし、その後に該不織布を構成する繊維の表面に微細粉粒を周着することもできる。
これより、従来品より軽量化されるとともに、振動に伴い発生する音がより吸音又は遮音されるので、車両等に用いれば車室内の静粛性を向上できる。また、低コスト且つ良好な生産性で製造し得る。
なお、繊維や微細粉粒は、同一材料を使用しても良いし、異なる性質の材料を適宜組合わせて使用しても良い。また、上記防音材の不織布以外の形態としては、例えば織編物などの布地状又はひも状が挙げられる。
【００１３】
更に、上記防音材は、例えば二重壁構造、面密度の制御及び防音繊維の繊度や比表面積の制御など、これら技術を単独で又は適宜組み合わせて設計することで更に防音性能を向上させ得る。
更にまた、上記微細粉粒は微細であるためその凝着力により、車両の振動等では繊維基体表面から簡単に分離するものではないが、必要に応じて該防音材の表面に面密度０．０２〜０．０５ｋｇ／ｍ２  程度の薄手の不織布などを吸音材製造工程で同時貼合することや、別工程で貼合することができる。このときは、該防音材の搬送作業が容易になる、重ね合わせ時の防音材同士の引っ掛かり等が防止される、などの効果がある。
【００１４】
ここで、上記繊維は、合成繊維、天然繊維のいずれでもよく、これらの複合繊維であってもよい。例えば、合成繊維としては、レーヨン系繊維、アセテート系繊維、ポリエステル系繊維、ナイロン系繊維、アクリル系繊維、モダアクリル系繊維、ポリプロピレン系繊維、ポリエチレン系繊維、ポリウレタン系繊維、芳香族ナイロン繊維、ポリベンズイミダゾール繊維及びノボロイド繊維などが挙げられる。また、天然繊維としては、木綿、パルプ等に代表されるセルロース系繊維、羊毛等に代表される動物系繊維などが挙げられる。これら繊維の原料種や繊度などは、特に限定されないが、車両などに用いるときは、コスト、生産性及び原料の安定供給面などから、ポリエステル系繊維、木綿繊維及び衣料や布地の反毛などを使用するのが望ましい。
また、上記繊維は、異形断面繊維、コンジュゲート繊維及び極細繊維などの特殊形状を有するものでも良い。例えば、空気孔を内部に内含する構造に形成できる。
【００１５】
また、上記微細粉粒は、無機材料や有機材料から成るものを用いることができ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及びニッケル（Ｎｉ）等の金属、滑石、マイカ、金マイカ、シリカ、カオリン及びタルク等の天然無機物、二酸化ケイ素、二酸化チタン及びアルミナ等の金属酸化物、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物、炭酸カルシウム、珪酸カルシウム、塩化カルシウム及び炭酸マグネシウム等の塩、黒鉛、活性炭、炭素繊維、炭化ケイ素及び珪藻土等、更にはポリエチレン、ポリプロペン、ポリアクリロニトリル、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ナイロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル及びシリコーン樹脂等の有機高分子粒子等が挙げられる。これらの微細粉粒であれば適宜選択でき、単独使用でもよいし、２種以上を複合して使用してもよい。
【００１６】
更に、上記微細粉粒は、車両などに用いることを考慮すると、コスト及び供給安定性などの面から、無機物であることが好適である。更にまた、熱、湿度及び水分など、車両等での使用環境を考慮すると、微細粉粒状態や多孔質常状態をより安定に保持できる二酸化ケイ素、活性炭のいずれか一方又は双方を採用するのがより好適である。
なお、上記繊維及び上記微細粉粒は、特に限定することを要しないが、仕様形態によっては、重量が増大したり、該防音繊維で製造した防音材が嵩高くなって容積上の制約を伴うなど、設計上望ましくないことがある。
【００１７】
更にまた、上記微細粉粒は、平均粒子径が０．１ｎｍ〜１００μｍであることが好適である。このときは、優れた吸／遮音性能を発揮し得る。一方、例えば、二酸化ケイ素粒子や活性炭の平均粒径が１００μｍを越えると、繊維の表面へ付着するものの、安定性が悪くなったり目詰まりを起こしたりすることがある。
なお、上記繊維と上記微細粉粒の添加割合は、繊維１００部に対して微細繊維が２〜３９部、より望ましくは２〜１０部であることが良い。
【００１８】
また、上記微細粉粒の周着方法としては、例えば、混合攪拌法、噴霧法、スプレー法、抄紙法、接触法などを乾式あるいは湿式で適宜採用でき、繊維の紡糸工程や繊維構造体の製造工程および繊維構造体を形成した後の工程として適宜採用できる。
更に、上記微細粉粒の少なくとも一部は、歩留り向上剤を介して周着しても良い。即ち、上記微細粉粒は、歩留り向上剤を使用せずとも繊維の表面に付着され得るが、上記微細粉粒の周着方法によっては、いわゆる歩留り向上剤を組み合わせて使用するのがコスト等の利点から好適である。
歩留り向上剤としては、例えば、各種のアニオン性、ノニオン性、カチオン性又は両性の水溶性化合物、具体的には、ポリアクリルアミド系のカチオン性、ノニオン性、アニオン性及び両性の樹脂、アクリル系水溶性樹脂、ポリエチレンイミン及びその誘導体、ポリエチレンオキサイド、ポリアミン、ポリアミド、ポリアミドポリアミン及びその誘導体、カチオン性及び両性澱粉、酸化澱粉、カルボキシメチル化澱粉、植物ガム、ポリビニルアルコール、尿素ホルマリン樹脂、メラミンホルマリン樹脂、親水性のカチオンポリマー、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドポリマー等を挙げることができる。
なお、繊維に微細粉粒を塗布した構成では、吸／遮音性能が低減し易く、繊維と微細粉粒を混合した構成では、微細粉粒の分散密度に偏りが生じ易い。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２０】
（実施例１）
ポリエステル繊維（繊度：１２デニール、直径：約３５μｍ、テイジンファイバー（株）製  商品名「テイジン  テトロン  ハイバルキー」）を７０％と、低融点融着繊維として芯／鞘構造のポリエステル繊維（繊度：６デニール、直径：約２５μｍ、テイジンファイバー（株）製  商品名「テイジン  テトロン  ＰＥＴバインダー」）３０％を配合し、得られた原反マットを熱風加熱により加熱軟化させた後、プレスして目付け重量が１．０６ｋｇ／ｍ２  、厚み３０ｍｍの板状の不織布を予備作製した。
次に、この板状の不織布を直径２００ｍｍの円板形に切り出し、底面が同じ直径２００ｍｍ形状の抄紙型濾過装置（不二コーン（株）製  商品名「抄紙型濾過装置」）に設置した。一方、平均粒子径が８ｎｍの二酸化ケイ素粒子４０ｇ（日本アエロジル（株）製  商品名「ＡＥＲＯＳＩＬ  ３００」）を水１リットルに混合、ミキサー（象印（株）製  商品名「ミキサーＢＭ−ＦＳ０８」）にて攪拌して懸濁液を作製し、上記濾過装置にセットした不織布上面に分散に注意しながら満遍なく注いだ。その後、濾過装置の排水口を開き、自重にて水と懸濁液の混合物不織布内を通過させ、更に減圧により水切りした。更に熱風乾燥炉にて８０℃、１０時間かけて乾燥し、水分を除去／恒量化の後、室温にて放置冷却し、該二酸化ケイ素粒子がポリエステル繊維表面に付着した円板形状の防音材を得た。
この防音材よりテストピースを切り出して各評価を行った。なお、以上一連の操作により、不織布の目付け重量は１．１７ｋｇ／ｍ２  となり、厚みは３０ｍｍのままであった。
【００２１】
（実施例２）
予備作製した板状不織布の目付け重量を０．９７ｋｇ／ｍ２としたこと、懸濁液において平均粒子径が８ｎｍの二酸化ケイ素粒子６０ｇを水１リットルに混合して配合したこと、以外は実施例１と同様の操作を繰り返して、円板形状の防音材を得た。
この防音材よりテストピースを切り出して各評価を行った。なお、以上一連の操作により、不織布の目付け重量は、１．０８ｋｇ／ｍ２  となり、厚みは３０ｍｍのままであった。
【００２２】
（実施例３）
予備作製した板状不織布の目付け重量を１．０４ｋｇ／ｍ２としたこと、懸濁液において平均粒子径が４０ｎｍの二酸化ケイ素粒子２０ｇ（日本アエロジル（株）製  商品名「ＡＥＲＯＳＩＬ  ＴＴ６００」）を水１リットルに混合して配合したこと、以外は実施例１と同様の操作を繰り返して、円板形状の防音材を得た。
この防音材よりテストピースを切り出して各評価を行った。なお、以上一連の操作により、不織布の目付け重量は、１．０６ｋｇ／ｍ２となり、厚みは３０ｍｍのままであった。
【００２３】
（実施例４）
予備作製した板状不織布の目付け重量を０．９８ｋｇ／ｍ２としたこと、懸濁液において平均粒子径が４０ｎｍの二酸化ケイ素粒子４０ｇを水１リットルに混合して配合したこと、以外は実施例１と同様の操作を繰り返して、円板形状の防音材を得た。
この防音材よりテストピースを切り出して各評価を行った。なお、以上一連の操作により、不織布の目付け重量は、１．０３ｋｇ／ｍ２  となり、厚みは３０ｍｍのままであった。
【００２４】
（実施例５）
予備作製した板状不織布の目付け重量を１．０３ｋｇ／ｍ２としたこと、懸濁液において平均粒子径が４０ｎｍの二酸化ケイ素粒子１０ｇを水１リットルに混合して配合したこと、更にこの懸濁液にアクリル系水溶性樹脂を２ｇ（明成化学（株）製  商品名「ファイレックスＲＣ−１０４」）追加して配合したこと、以外は実施例１と同様の操作を繰り返して、円板形状の防音材を得た。
この防音材よりテストピースを切り出して各評価を行った。なお、以上一連の操作により、不織布の目付け重量は、１．２１ｋｇ／ｍ２  となり、厚みは３０ｍｍのままであった。
【００２５】
（実施例６）
予備作製した板状不織布の目付け重量を０．９５ｋｇ／ｍ２としたこと、懸濁液において平均粒子径が２５μｍの二酸化ケイ素粒子２０ｇ（共立マテリアル（株）製  商品名「ＭＫ２０／２５０」）を水１リットルに混合したこと、更にこの懸濁液にアクリル系水溶性樹脂を２ｇ追加して配合したこと、以外は実施例１と同様の操作を繰り返して、円板形状の防音材を得た。
この防音材よりテストピースを切り出して各評価を行った。なお、以上一連の操作により、不織布の目付け重量は、１．１９ｋｇ／ｍ２  となり、厚みは３０ｍｍのままであった。
【００２６】
（実施例７）
予備作製した板状不織布の目付け重量を１．０２ｋｇ／ｍ２としたこと、懸濁液において平均粒子径が２０μｍの活性炭粒子１０ｇ（日本エンバイロケミカルズ（株）製  商品名「白鷺」）を水１リットルに混合したこと、更にこの懸濁液にアクリル系水溶性樹脂を２ｇ追加して配合したこと、以外は実施例１と同様の操作を繰り返して、円板形状の防音材を得た。
この防音材よりテストピースを切り出して各評価を行った。なお、以上一連の操作により、不織布の目付け重量は、１．１６ｋｇ／ｍ２  となり、厚みは３０ｍｍのままであった。
【００２７】
（実施例８）
予備作製した板状不織布の目付け重量を０．９２ｋｇ／ｍ２としたこと、懸濁液において平均粒子径が２０μｍの活性炭粒子２０ｇを水１リットルに混合したこと、以外は実施例１と同様の操作を繰り返して、円板形状の防音材を得た。
この防音材よりテストピースを切り出して評価を行った。なお、以上一連の操作により、不織布の目付け重量は、１．２８ｋｇ／ｍ２  となり、厚みは３０ｍｍのままであった。
【００２８】
（実施例９）
予備作製した板状不織布の目付け重量を０．９８ｋｇ／ｍ２としたこと、懸濁液において平均粒子径が８５μｍの活性炭粒子２０ｇ（松尾薬品（株）製  商品名「粉末活性炭」）を水１リットルに混合したこと、更にこの懸濁液にアクリル系水溶性樹脂を２ｇ追加して配合したこと、以外は実施例１と同様の操作を繰り返して、円板形状の防音材を得た。
この防音材よりテストピースを切り出して評価を行った。なお、以上一連の操作により、不織布の目付け重量は、１．２２ｋｇ／ｍ２となり、厚みは３０ｍｍのままであった。
【００２９】
（比較例１）
ポリエステル繊維（繊度１２デニール、直径：約３５μｍ）を７０％と低融点融着繊維として芯／鞘構造のポリエステル繊維（繊度６デニール、直径：約２５μｍ）３０％を配合し、得られた原反マットを熱風加熱により加熱軟化させた後、プレスして目付け重量が０．９５ｋｇ／ｍ２  、厚み３０ｍｍの板状の不織布を作製した。この不織布よりテストピースを切り出して各評価を行った。
【００３０】
（比較例２）
比較例１と同様の操作を繰り返して、目付け重量が１．２１ｋｇ／ｍ２  、厚み３０ｍｍの板状の不織布を作製した。この不織布よりテストピースを切り出して各評価を行った。
【００３１】
（比較例３）
比較例１と同様の操作を繰り返して、目付け重量が１．５０ｋｇ／ｍ２  、厚み３０ｍｍの板状の不織布を作製した。この不織布よりテストピースを切り出して各評価を行った。
【００３２】
（比較例４）
比較例１と同様の操作を繰り返して、目付け重量が１．７８ｋｇ／ｍ２  、厚み３０ｍｍの板状の不織布を作製した。この不織布よりテストピースを切り出して各評価を行った。
【００３３】
（評価方法）
（１）防音材の目付け評価
実施例１〜９及び比較例１〜４の防音材を２３℃、５０％ＲＨで２４ｈｒ以上放置して常態調節した後、電子天秤に静置して重量を計測し、小数点以下２桁を有効数字として記録し平面部の面積により除して防音材の目付けを算出した。
また、粒子付着操作による増加目付けについては粒子付着操作前後のテストピースの重量を前述の方法と同様の方法で測定し、粒子付着操作後のテストピースの重量から粒子付着操作前のテストピースの重量を減じ、平面部の面積による除して算出した。
【００３４】
（２）吸音測定
ＪＩＳ  Ａ１４０５「管内法による建築材料の垂直入射吸音測定」に準拠して測定を行った。測定範囲１００〜１．２５Ｈｚの測定には試料サイズがφ９０ｍｍのものを用い、測定範囲１．６〜５．０ｋＨｚの測定には試料サイズがφ４０ｍｍのものを用いて実施し、１ｋＨｚ時と２ｋＨｚ時の吸音率を表示した。参考として比較例１の測定結果を基準（０）としたときの吸音性能差も算出した。
【００３５】
（３）遮音測定
ＪＩＳ  Ａ１４１６「実験室における音響透過損失の測定方法」に準拠して測定を行った。測定には簡易残響箱を使用した。測定結果については２５０Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲で平均化した。参考として比較例１の測定結果を基準（０）としたときの差異も算出した。
【００３６】
（４）平均粒子径
用いた粒子を光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡にて観察し、撮影した像を用いて粒子の平均投影面積を測定しこれを円に換算したときの直径を平均粒子径として算出した。
実施例１〜９及び比較例１〜４で得られた結果について、それぞれ表１〜３に示す。
【００３７】
【表１】
2005338129.tif 000002
【００３８】
【表２】
2005338129.tif 000003
【００３９】
【表３】
2005338129.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例３のテストピースを観察して得られた繊維及び繊維表面に付着した粒子を示す走査型電子顕微鏡像（倍率５００倍）である。
【図２】比較例１のテストピースを観察して得られた繊維及び繊維表面を示す走査型電子顕微鏡像（倍率５００倍）である。
【図１】
2005338129.tif 000005
【図２】
2005338129.tif 000006