(57)【要約】【課題】優れた吸音性能を示すとともに、水溶性を有し環境負荷を最小限に抑制できる吸音材料を提供する。【解決手段】水溶性高分子とイオン系界面活性剤とを含有する水溶性の発泡マトリクスを有し、発泡マトリクス間に連通気孔を含むことを特徴とする吸音材料。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性高分子とイオン系界面活性剤とを含有する水溶性の発泡マトリクスを有し、発泡マトリクス間に連通気孔を含むことを特徴とする吸音材料。
【請求項２】
前記水溶性高分子は、アルギン酸、アルギン酸塩、およびアルギン酸誘導体からなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の吸音材料。
【請求項３】
前記イオン系界面活性剤は、１〜１０重量％の割合で含有されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音材料。
【請求項４】
可塑剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の吸音材料。
【請求項５】
水溶性高分子とイオン系界面活性剤とを含む水溶液を調製し、
前記水溶液を発泡させて発泡組成物を形成し、
前記発泡組成物を凍結させて発泡凍結物を形成し、
前記発泡凍結物を乾燥して吸音材料を製造する
ことを特徴とする吸音材料の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の吸音材料を水に溶解して水溶性高分子とイオン系界面活性剤とを含む水溶液を調製し、
前記水溶液を発泡させて発泡組成物を形成し、
前記発泡組成物を凍結させて発泡凍結物を形成し、
前記発泡凍結物を乾燥して吸音材料を製造する
ことを特徴とする吸音材料の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶性の発泡マトリクスを有する吸音材料およびその製造方法、ならびに吸音材料の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸音材料には、石油系由来の有機高分子多孔質体が用いられている。しかし、従来の有機高分子多孔質体の吸音材料は、吸音性能が十分ではなく、また原料の有害性、燃焼時の有害性、リサイクル困難性などの面からも代替の必要性が指摘されている（特許文献１参照）。
【０００３】
吸音材料は、材料の気孔内に当てられた振動エネルギーを熱エネルギーに変換するというメカニズムで吸音性能を発揮している。従来の有機高分子多孔質体では、十分な吸音性能を確保しようとすると、厚みを厚くしたり、繊維径を太くしたり、繊維長を長くしたり、繊維密度を大きくしたりするなど、単位重量当たりの表面積を大きくして、空気との接触面積を増やさなければならなかった。このため、高性能な吸音材料は厚く嵩高なものとなり、例えば障子紙や壁紙、家電製品のケーシングやカバーなど、厚みやスペースの制限されるような用途に用いることができなかった。
【０００４】
一方、自然環境保護の見地から、自然環境中で分解する生分解性樹脂およびその成形品、ならびに発泡品が求められている。例えば、脂肪族ポリエステルやでんぷん、またはこれらを化学的に改質した物質などによる生分解性樹脂の研究が活発に行なわれている。しかし、これらの生分解性樹脂では吸音特性が得られず、これらの生分解性樹脂を吸音材料として用いた応用例はない。
【０００５】
他方、水溶性高分子のなかでも特に天然由来の水溶性多糖類または水溶性蛋白質などは安全性が高く、かつ自然環境中に放出されたときに速やかに微生物によって分解される。これらの材料のうちゲル形成能を有するものは、増粘剤やゲル化剤として、食品、化粧品、トイレタリーなどの分野で広く使用される。また、これらの材料は成形性を有するため、例えばオブラートなど可食性フィルムとして使用されている。しかし、これらの材料からなる成形体は強度が小さく、吸音材料のような構造材には使用できなかった。
【０００６】
天然由来の水溶性多糖類または水溶性蛋白質のなかでも、例えばアルギン酸は食糧問題に影響しない不要な海草を原料として得ることができ、コストを最小限に抑制できる可能性がある。アルギン酸は水溶性であるため環境負荷の低い将来の樹脂材料として有望であり、アルギン酸を用いて生分解性ポリマーを作製することも試みられている（特許文献２参照）。これらの生分解性ポリマーは、アルギン酸またはその金属塩に起泡剤、可塑剤、および架橋剤などを混合し、保水性を有する材料である。しかし、これらの生分解性ポリマーは、表面が堅く圧縮性能がなく、吸音材料のような構造材に使用するには適していない。
【特許文献１】特許第３４０３４１７号公報
【特許文献２】特開平８−３３７６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、優れた吸音性能を示すとともに、水溶性を有し環境負荷を最小限に抑制できる吸音材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る吸音材料は、水溶性高分子とイオン系界面活性剤とを含有する水溶性の発泡マトリクスを有し、発泡マトリクス間に連通気孔を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の態様に係る吸音材料の製造方法は、水溶性高分子とイオン系界面活性剤とを含む水溶液を調製し、前記水溶液を発泡させて発泡組成物を形成し、前記発泡組成物を凍結させて発泡凍結物を形成し、前記発泡凍結物を乾燥して吸音材料を製造することを特徴とする。
【００１０】
本発明のさらに他の態様に係る吸音材料の再生方法は、上記の吸音材料を水に溶解して水溶性高分子とイオン系界面活性剤とを含む水溶液を調製し、前記水溶液を発泡させて発泡組成物を形成し、前記発泡組成物を凍結させて発泡凍結物を形成し、前記発泡凍結物を乾燥して吸音材料を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、優れた吸音性能を示すとともに、水溶性を有し環境負荷を最小限に抑制できる吸音材料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
本発明者らは、水溶性高分子を用いて製造される吸音材料について鋭意研究を重ねた結果、水溶性高分子とイオン系界面活性剤とを含有する水溶性の発泡マトリクスを有し、発泡マトリクス間に気泡破壊により連なった層状の連通気孔が含まれていれば、家電製品などで重要な周波数領域において、従来の吸音材料に比べて良好な吸音性能が得られることを見いだした。
【００１４】
以下、吸音材料の構造、吸音性向上のメカニズム、水溶性高分子材料、イオン系界面活性剤、吸音材料の製造方法、吸音材料の再生方法について順次説明する。
【００１５】
（吸音材料の構造）
図１に、本発明の実施形態に係る吸音材料の断面の顕微鏡写真を示す。図１に見られるように、本発明の実施形態に係る吸音材料では、発泡マトリックスに独立気泡状に形成されていた気泡の隔壁が破壊されて層状の連通気孔となっている。このように吸音材料が連通気孔を含んでいれば、その特性が大幅に変動することはない。ただし、気孔の最小径は、０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることが望ましい。気孔の最小径が上記範囲を下回った場合、剛性が高くなり、柔軟性が低下し、好ましくない。一方、気孔の最小径が上記範囲を上回った場合、粗大気孔が増加するため、剛性が低下して柔軟性が低下する。
【００１６】
各気孔は最小径（ａ）と最大径（ｂ）の比（ｂ／ａ）が３以上の扁平状となっており、この扁平状の気孔の容積が、気孔全体の容積の８０％以上を占めていることが好ましい。気孔の最小径と最大径の比が、上記範囲を下回った場合、剛性が高くなり、柔軟性が低下する現象が発現するおそれがある。扁平状気孔の容積が気孔全体の８０％を下回った場合、剛性が高くなり、柔軟性が低下する現象が発現するおそれがある。
【００１７】
（吸音性向上のメカニズム）
本発明の実施形態に係る吸音材料は、発泡マトリクス中に異物としてイオン系界面活性剤が存在することによって、吸音性向上の効果が現れる。上述した通り、吸音材料では材料の気孔内に当てられた振動エネルギーを熱エネルギーに変換するというメカニズムで吸音性能が発揮される。これに加えて、本発明の実施形態に係る吸音材料では、イオン性界面活性剤が電気的な振動を起こしやすくなることが推測される。これらの作用により、水溶性高分子と界面活性剤との摩擦または界面活性剤同士の摩擦が促進され、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されやすくなると推測される。本発明の実施形態に係る吸音材料では、こうしたメカニズムにより、吸音性が向上すると考えられる。
【００１８】
（水溶性高分子）
本発明の実施形態に係る吸音材料に用いられる水溶性高分子としては以下のものが挙げられる。すなわち、アルギン酸、ヒアルロン酸、カラゲナン、寒天、キサンタンガム、ジェランガム、ローカストビーンガム、グアーガム、アラビアガム、ガッティガム、ペクチン、キトサン、マンナン、セルロース、デキストリン、グリコーゲン、澱粉、アミロース、アミロペクチン、にかわ、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルデキストラン、カルボキシメチルプルラン、およびこれらの金属塩またはこれらの生理学的に許容される人工的な誘導体；カルボキシルメチルキチンなどのキチン誘導体；ゼラチン、アルブミン、プロタミン、レシチン、カゼイン、卵白蛋白質、卵黄蛋白質、米蛋白質、小麦蛋白質、大豆蛋白質、およびこれらの金属塩またはこれらの生理学的に許容される人工的な誘導体；ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどの合成水溶性高分子物質、およびこれらの金属塩またはこれらの生理学的に許容される人工的な誘導体などである。
【００１９】
特に、水溶性高分子としてアルギン酸、アルギン酸塩、またはアルギン酸誘導体を用いた場合、加熱処理を施しても凝固性が発現させることなく機械的特性を維持することができ、しかも凝固剤などの添加剤の含有を抑制できるため、製品を再生または廃棄する際に処理が容易である。
【００２０】
水溶性高分子の重合平均分子量は、その種類に応じて適宜決定することができる。例えば、アルギン酸類であれば、重量平均分子量は７０，０００〜１００，０００程度が好ましく、これは重合度２９９〜４２７程度に相当する。ヒアルロン酸類であれば、重量平均分子量は１００，０００〜１５０，０００程度が好ましく、これは重合度２２０〜３３１程度に相当する。澱粉類であれば重量平均分子量は１００，０００〜１，０００，０００程度が好ましく、これは重合度６１７〜６，１７３程度に相当する。一般的に、水溶性多糖類または水溶性蛋白質の重量平均分子量が増加すると、粘性が増加し溶解が困難となると同時に、吸音材料の加工性が困難となる傾向にある。このため、重量平均分子量の上限は、１，０００，０００程度とすることが好ましい。
【００２１】
本発明の実施形態においては、これらの水溶性高分子は、単独、または２種以上を混合して用いることができる。２種以上の水溶性高分子を混合して用いることによって、吸音材料の吸音特性、機械的特性、見かけ密度などを改善できる場合がある。すなわち、水溶性高分子は、水溶性、線形性、ゲル化性能などに応じて、吸音材料として発現する特性が異なる。したがって、各々の水溶性高分子の短所を補完するような２種以上の高分子材料を混合することにより、吸音特性、機械的特性、発泡倍率、水溶性能などの特性を改善することができる。たとえば、見かけ密度すなわちフィルム状に成形した場合の密度が異なる２種以上の水溶性高分子を選択することが好ましい。
【００２２】
（イオン系界面活性剤）
本発明の実施形態に係る吸音材料において、イオン系界面活性剤は、起泡性の向上、生成した気泡の安定化、および吸音材料の吸音性の向上のために添加される。イオン系界面活性剤は、カチオン系、アニオン系、両性系、その他に分類することができる。
【００２３】
カチオン系界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩（例えば塩化アルキルトリメチルアンモニウム）、ジアルキルジメチルアンモニウム塩（例えば塩化ジアルキルジメチルアンモニウム）、塩化ベンザルコニウム塩、アルキルピリジニウムクロリド、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、Ｎ−メチルビスヒドロキシエチルアミン脂肪酸エステル塩酸塩、イミダゾリンモノカルボキシレート化合物、イミダゾリンジカルボキシレート化合物などが挙げられる。
【００２４】
アニオン系界面活性剤としては、脂肪酸塩（ステアリン酸ナトリウム、天然の牛脂、ヤシ油、パーム油などを原料とした石鹸、ロジン石鹸など）、アルキル硫酸塩（ＡＳ；ドデシル硫酸ナトリウムなど）、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、モノアルキルリン酸塩、アルファスルホ脂肪酸エステル塩（α−ＳＦＥ）、アルキルベンゼンスルホン酸塩（ＡＢＳ）［疎水基の炭化水素が直鎖のものは直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩（ＬＡＳ）］、α−オレフィンスルホン酸塩（ＡＯＳ）、その他のスルホン酸塩（スルホコハク酸塩など）、アルキルエーテル硫酸エステル塩（ＡＥＳ）、アルキル硫酸トリエタノールアミン、アルキルエーテルカルボン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸塩およびそのホルムアルデヒド縮合物、アルカンスルホン酸塩（ＳＡＳ）、高級アルコールまたはモノアルキル（ＭＡＰ）およびその酸化エチレン付加物などのリン酸エステル塩、アシル−Ｎ−メチルタウリン塩などが挙げられる。
【００２５】
両性系界面活性剤としては、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン、アルキルアミドプロピルベタイン、アルキルアミノ脂肪酸塩（Ｎ−アルキル−β−アラニン）、アルキルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタインなどが挙げられる。
【００２６】
その他のイオン系界面活性剤としては、リン脂質（レシチンなど）や、植物界に広く分布するサポニン系化合物などが挙げられる。
【００２７】
なお、イオン系界面活性剤は、水溶性、安全性、生分解性などを勘案して適宜選択することができ、これらに限定されるものではない。
【００２８】
イオン系界面活性剤の添加量は、通常、発泡組成物１００重量％に対して約１〜１０重量％である。添加量が１重量％未満の場合には、イオン系界面活性剤の効果を十分に得ることが困難となる。一方、１０重量％を越えると、吸音材料の吸音特性、機械特性、および環境調和性が損なわれるおそれがある。
【００２９】
イオン系界面活性剤の粒子形状は、球状、楕円球状またはチップ状に粉砕されたものが好ましい。イオン系界面活性剤の粒子サイズは、最大長が約１μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であれば効果的である。
【００３０】
（その他の成分）
本発明の実施形態に係る発泡組成物には、吸音材料の機械的特性を最適に調整するために、可塑剤を添加してもよい。可塑剤は、吸音材料製造時の送風乾燥の際に収縮を低減させ、かつ発泡後の吸音材料に柔軟性を与える作用を有する。可塑剤としては、例えば、グリセロール、グルコース、多価アルコール、トリエタノールアミン、ステアリン酸塩、ジグリセリン、トリグリセリン、ぺンタグリセリン、デカグリセリンなどが挙げられる。可塑剤は、水溶性、安全性、生分解性などを勘案して適宜選択することができ、これらに限定されるものではない。
【００３１】
可塑剤の含有量は、通常、発泡組成物１００重量％に対して約１０〜３０重量％、好ましくは約１５〜２５重量％である。１０重量％未満の場合には、可塑剤の効果を十分に得ることが困難となる。一方、３０重量％を越えると、吸音材料のもつ機械特性や環境調和性が損なわれるおそれがある。
【００３２】
本発明の実施形態に係る発泡組成物には、必要に応じて、オリゴマーまたはポリマーのフォーム改質剤を添加してもよい。フォーム改質剤は、吸音材料の柔軟性や靱性を改善する作用を有する。フォーム改質剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリオキサゾリン、およびポリエチレンイミンなどが挙げられる。
【００３３】
フォーム改質剤は、発泡組成物１００重量％に対して約１重量％の割合で添加すれば、その効果を得ることができる。ただし、フォーム改質剤を過剰に添加した場合には、吸音材料のもつ機械特性や環境調和性が損なわれるおそれがあるので、その添加量を発泡組成物１００重量％に対して約３重量％以下とすることが望ましい。
【００３４】
本発明の実施形態に係る発泡組成物には、必要に応じて、吸音材料の熱安定性を高めるためにフォーム安定剤を添加してもよい。フォーム安定剤としては、例えば、ステアリン酸アンモニウム、ドデシルアルコール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、トリデシルオキシポリエタノール、およびポリオキシエチル化オレイルアミンなどが挙げられる。フォーム安定剤の添加量は特に限定されず、通常、発泡組成物１００重量％に対して約１重量％の割合で添加すれば、十分な効果を発揮することができる。ただし、フォーム安定剤を過剰に添加した場合には、吸音材料のもつ機械特性や環境調和性が損なわれるおそれがあるので、その添加量を約３重量％以下とすることが望ましい。
【００３５】
（吸音材料の製造）
本発明の実施形態に係る吸音材料は、以下のようにして製造することができる。
【００３６】
まず、上述した水溶性高分子およびイオン系界面活性剤を水に溶解して適当な粘度の水溶液を調製する。この水溶液を機械的に攪拌することによって泡立てて、発泡組成物を得る。機械的攪拌は、例えば、プレッシャーミキサー、連続高圧発泡ミキサー、台所用ミキサー、ビーター、ホモジナイザーなどによって行うことができる。
【００３７】
この機械的攪拌の際に、水溶液の粘度が発泡の状態、性質などに大きく影響を及ぼす。このため、水溶液の粘度は、１．０×１０1（Ｐａ・ｓ）以上１．５×１０7（Ｐａ・ｓ）以下であることが好ましい。水溶液の粘度が１．０×１０1（Ｐａ・ｓ）よりも低いと、発泡状態の膜が破泡しやすい。一方、水溶液の粘度が１．５×１０7（Ｐａ・ｓ）を超えると、吸音材料の適切な発泡倍率と良好な緩衝特性を維持することが困難になる。水溶液の粘度は、水溶性高分子の種類、重合度、重量平均分子量および含有量によって決定される。したがって、上記の粘度範囲が得られるように、水溶性高分子の種類などに応じて含有量を調整することが好ましい。粘度が上記の範囲にあれば、加工しやすく、吸音材料の耐久性も大きい。
【００３８】
次に、得られた湿潤状態の発泡組成物を所望の型に入れてシート状または板状に成形する。この成形体の厚さは、用途に応じて約１ｍｍ以上約５０ｍｍ以下の範囲で任意に選択することができる。この成形体は、内部に気泡破壊した層状の連通気孔を含む。「気泡破壊」とは、せん断力や切断などの外的要因により破泡し、気泡が肥大化または一部欠落する現象をいう。成形体の内部において独立気泡が多いと、気孔の隔壁が厚くなったり、組成むらがでたりするため加熱時の機械的特性が低下して好ましくない。一方、成形体の表面に存在する気泡は、著しく気泡破壊されることはなく、ほぼ等しい気泡径および気泡径分布を有する。この成形体の構造を維持することにより、図１に示したように、連通気泡を含み、発泡マトリクスが層構造をなす吸音材料が得られる。
【００３９】
注型後に、凍結乾燥による乾燥処理を施して水分含有率を１０％以下にすることによって、所望の微細気泡構造を有する吸音材料を製造できる。乾燥処理は、室温（２５℃）にて２日間程度、または水の融点以下の温度かつ真空に近い圧力で１日程度行なうことが望ましい。乾燥処理が十分でなかった場合には、使用中に水分が蒸発または流出し、水分に弱い物質に影響を及ぼすといった不都合が生じるおそれがある。吸音材料の特性を損なわず、良好な成形性を保つ観点から、１０℃付近にて１０Ｐａ以下で乾燥を行うことが特に好ましいが、この方法に限定されない。常温対流乾燥などは、例えば、密閉空間内に送風を行うことが可能な装置（卓上換気装置、局所排気装置）によって達成することができる。
【００４０】
製造された吸音材料は、水溶性高分子とイオン系界面活性剤とを含む水溶性の発泡マトリックスを有し、発泡マトリックス間に連通気泡が含まれている。得られた吸音材料は、所定の寸法に切断して、そのまま電子機器など予め水や湿度に触れる可能性の少ない部分に適用することができる。また、シート状の吸音材料を複数枚重ねて使用してもよい。この場合、少なくとも２層のシートを積層し機械的または化学的に接着する。具体的には２液混合エポキシ系、ゴム系、シアノアクリレート系、酢酸ビニール樹脂エマルジョン、澱粉糊などの接着剤を使用したり、ホットメルト接着剤を塗工した樹脂フィルム、ポリイミド系接着フィルム、エチレン・アクリル酸系共重合体接着フィルムなどのフィルムを間に挟むことによって重ね合わせて複合構造を形成する。こうした積層シートも、電子機器などの予め水や湿度に触れる可能性の少ない部分に適用することができる。
【００４１】
（吸音材料の用途）
本発明の実施形態に係る吸音材料は、吸音、共鳴防止などを目的として、スピーカやマイクロホンなどの音響機器を構成する材料や建築音響、騒音対策の分野で各種の音響処理に使われる材料として用いることができる。さらに、任意の形状に加工して、玩具、ＤＩＹ素材、シート材、家具部品、建築・土木用途の建材、自動車・電車などの移動装置、家電製品、ＯＡ機器の部材、発電装置、変電装置、コンプレッサー、内装材、およびハウジングなどに利用できると期待される。
【００４２】
（吸音材料の評価）
本明細書においては、ＪＩＳ  Ａ１４０５に従って垂直入射吸音率（定在波法）を測定することにより、吸音性能を評価した。吸音性能の評価方法としては、残響室法吸音率法（ＪＩＳ  Ａ１４０９）があり、この方法によっても同様の結果が得られると予想される。吸音材料の吸音率は、背後空気層のない状態、つまり剛壁に密着した状態で、種々の周波数において測定した。所定の周波数における吸音率が高いほど、吸音性能が良好である。なお、ＪＩＳ  Ａ１４０５規格では５０００Ｈｚまでを網羅領域としているが、電気機器の発する周波数が顕著に存在する領域への応用を考慮し、１００００Ｈｚまでで吸音率を測定した。
【００４３】
（吸音材料の再生）
本発明の吸音材料は、使用により経時劣化を起こし、吸音材料としての機能が低下することがある。こうした場合、本発明の実施形態に係る再生方法によって吸音材料を再生することができる。本発明の実施形態に係る吸音材料は、水溶性高分子を含有しているので、使用後に水で容易に処理することができる。すなわち、吸音材料を水に溶解して水溶液を調製し、前記水溶液を発泡させて発泡組成物を形成し、前記発泡組成物を凍結させて発泡凍結物を形成し、前記発泡凍結物を乾燥して吸音材料を製造することによって、吸音材料を再生することができる。
【００４４】
吸音材料を水に浸漬し、撹拌翼を備えた撹拌装置などを用いて攪拌することによって溶解して水溶液を得ることができる。吸音材料を溶解する際に、例えば加熱機能つき撹拌装置（ホットスターラー）などを用いて６０℃程度まで昇温させてもよい。これによって、吸音材料の溶解を促進することができる。ただし、過度の高温に加熱した場合には、吸音材料に含まれる水溶性高分子の分子量低下が起こり、吸音材料の機械的特性が低下するおそれがある。これを避けるため、加熱温度の上限は８０℃程度とすることが望ましい。本発明の実施形態に係る吸音材料は、濃度によらず、数分から１時間で容易に溶解することができ、再生する場合に溶解に手間がかかることもない。
【００４５】
吸音材料を水に溶解する際に、樹脂の劣化を修復する手段として、新たな樹脂（バージン材）を加えてもよい。バージン材の添加量は使用年数によっても異なるが、概ね再生前樹脂量の５０〜１５０％程度のバージン材を添加すれば耐久性を復元できる。
【００４６】
吸音材料を水に溶解して得られる水溶液の粘度が所定の範囲内となるように、水量を調整することが望ましい。具体的には、水溶液の粘度は、１．０×１０1（Ｐａ・ｓ）以上１．５×１０7（Ｐａ・ｓ）以下であることが好ましい。すでに説明したように、水溶液を発泡させる際には、この水溶液の粘度が得られる吸音材料の発泡の状態、性質などに大きく影響を及ぼすため、水溶液の粘度を制御することが望ましい。
【００４７】
吸音材料を水に溶解させることによって、従来の吸音材料よりも大量に運搬することができ、吸音材料の再生や処理に有利となる。従来の吸音材料をそのまま運搬する場合には、車両の最大積載重量の１５％程度しか運ぶことができない。これに対して、本発明の実施形態に係る吸音材料では、水溶性高分子を１５重量％以上の濃度で溶解することができる。運搬時に水溶液の粘度を１．０×１０1（Ｐａ・ｓ）以上１．５×１０7（Ｐａ・ｓ）以下に制御することができれば、直ちに発泡して再生することが可能である。運搬時に粘度を所定の範囲に制御できなかった場合は、発泡直前にバージン材を混合するか、水の量を調整すればよい。
【００４８】
次に、得られた水溶液を機械的に攪拌することによって泡立てて、発泡組成物を得る。得られた湿潤状態の発泡組成物を所望の型に入れてシート状または板状に成形する。注型後に、凍結乾燥による乾燥処理を施して水分含有率を１０％以下にすることによって、所望の微細気泡構造を有する吸音材料を再生できる。
【００４９】
本発明の実施形態に係る再生方法により再生された吸音材料は、使用前の吸音材料（バージンの吸音材料）と比較して何等遜色のない特性を示すので、バージンの吸音材料と同様の種々の用途に用いることができる。すなわち、再生された吸音材料は、所定の寸法に切断して、そのまま電子機器など予め水や湿度に触れる可能性の少ない部分に適用することができる。また、再生されたシート状の吸音材料を複数枚重ねて使用してもよい。この場合、少なくとも２層のシートを積層し機械的または化学的に接着する。
【００５０】
上述したように、本発明の実施形態に係る吸音材料は、水溶性高分子とイオン系界面活性剤とを含有するので、廃棄されたときにも環境負荷を最小限に低減できる。しかも、本発明の実施形態に係る吸音材料は、優れた吸音特性および機械的特性を備えている。さらに、本発明の実施形態に係る吸音材料は水溶性であることから、容易に再生することができる。再生後の吸音材料も、バージン材と同様に優れた吸音特性および機械的特性を備え、吸音材料として再利用できる。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００５２】
以下の実施例および比較例では、作製された吸音材料について以下の評価を行った。
【００５３】
（１）吸音率
管内法（ＪＩＳ  Ａ１４０５）に従って１００〜１００００Ｈｚで垂直入射吸音率を測定した。垂直入射吸音率は、各々の例で３つの試料を用いて同一条件で測定を行い、平均値を求めた。図２に周波数と吸音率との関係を示す。
【００５４】
（２）水溶時間
吸音材料をその２０倍量の室温の水に浸漬（濃度５重量％）、完全に溶解するまでの時間（水溶時間）を調べた。水溶時間が６０分以内であれば、十分な水溶性を有していると判断できる。
【００５５】
（実施例１）
水溶性高分子としてアルギン酸プロピレングリコールエステル（キミカ製、キミロイドＨＶ、重量平均分子量Ｍｗ：約１００，０００）を用意し、６重量％の濃度で水に溶解して水溶液を調製した。得られた水溶液２００ｇに、イオン系界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム（和光純薬工業製；平均粒径０．３５ｍｍ）１．２ｇ、および可塑剤としてグリセリン（ナカライテスク製）２．３ｇを添加した。この水溶液をミキサーで撹拌して、発泡組成物を形成した。この発泡組成物をＡ４サイズで厚み約２ｃｍのシート状に引き伸ばし、−４３℃で１４時間予備凍結を行った。その後、乾燥温度１０℃、圧力１０Ｐａ以下で３０時間乾燥を行い、吸音材料（実施例１）を作製した。
【００５６】
実施例１の吸音材料は、見かけ密度が０．０５８ｇ／ｃｍ3、発泡倍率が約１５．９倍であり、図１と同様な連通気泡を含んでいた。
【００５７】
図２から、実施例１の吸音材料は、１３００Ｈｚ以上の周波数領域で比較例２のものよりも吸音率が高く、家電製品などへの応用に適した良好な吸音特性を示した。
【００５８】
実施例１の吸音材料は、水溶時間が約１０分であり、十分な水溶性を示した。
【００５９】
（実施例２）
イオン系界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウムの添加量を０．６ｇとした以外は実施例１と同様の方法により、吸音材料（実施例２）を作製した。
【００６０】
実施例２の吸音材料は、見かけ密度が０．０６４ｇ／ｃｍ3、発泡倍率が約１４．４倍であり、図１と同様な連通気泡を含んでいた。
【００６１】
図２から、実施例２の吸音材料は、２０００Ｈｚ以上の周波数領域で比較例２のものよりも吸音率が高く、家電製品などへの応用に適した良好な吸音特性を示した。ただし、実施例２の吸音材料は、吸音特性において、実施例１のものより劣っていた。
【００６２】
実施例２の吸音材料は、水溶時間が約１０分であり、十分な水溶性を示した。
【００６３】
（実施例３）
実施例１で得られた吸音材料を、０．０５６ｋｇ／ｃｍ2の荷重下で１週間静置した後、以下のようにして吸音材料の再生を行なった。実施例１の吸音材料を水に溶解して、濃度５重量％の水溶液を調製した。この水溶液の粘度は、２．８×１０3（Ｐａ・ｓ）であった。この水溶液をミキサーで撹拌して、発泡組成物を形成した。
【００６４】
この発泡組成物をＡ４サイズで厚み約２ｃｍのシート状に引き伸ばし、−４３℃で１４時間予備凍結を行った。その後、乾燥温度１０℃、圧力１０Ｐａ以下で３０時間乾燥を行い、吸音材料（実施例３）を再生した。
【００６５】
実施例３の吸音材料は、見かけ密度が０．０５５ｇ／ｃｍ3、発泡倍率が約１６．７倍であり、図１と同様な連通気泡を含んでいた。
【００６６】
図２から、実施例３の吸音材料は、１３００Ｈｚ以上の周波数領域で比較例２のものよりも吸音率が高く、家電製品などへの応用に適した良好な吸音特性を示した。
【００６７】
実施例３の吸音材料は、水溶時間が約１０分であり、十分な水溶性を示した。
【００６８】
（実施例４）
イオン系界面活性剤としてＮ−ラウロイルサルコシンナトリウム（ナカライテスク製）１．２ｇを用いた以外は、実施例１と同様の方法で吸音材料（実施例４）を作製した。
【００６９】
実施例４の吸音材料は、見かけ密度が０．０６７ｇ／ｃｍ3、発泡倍率が約１３．７倍であり、図１と同様な連通気泡を含んでいた。
【００７０】
図２から、実施例４の吸音材料は、１１５０Ｈｚ以上の周波数領域で比較例２のものよりも吸音率が高く、家電製品などへの応用に適した良好な吸音特性を示した。
【００７１】
実施例４の吸音材料は、水溶時間が約１５分であり、十分な水溶性を示した。
【００７２】
（実施例５）
イオン系界面活性剤としてラウリルベタイン（アンヒトール２０ＢＳ  花王製）１．２ｇを用いた以外は、実施例１と同様の方法で吸音材料（実施例５）を作製した。
【００７３】
実施例５の吸音材料は、見かけ密度が０．０７０ｇ／ｃｍ3、発泡倍率が約１３．１倍であり、図１と同様な連通気泡を含んでいた。
【００７４】
図２から、実施例５の吸音材料は、１５５０Ｈｚ以上の周波数領域で比較例２のものよりも吸音率が高く、家電製品などへの応用に適した良好な吸音特性を有する。
【００７５】
実施例４の吸音材料は、水溶時間が約８分であり、十分な水溶性を示した。
【００７６】
（実施例６）
第１の水溶性高分子としてアルギン酸プロピレングリコールエステル（キミカ製キミロイドＨＶ、重量平均分子量Ｍｗ：約１００，０００）を用意し、６重量％の濃度で水に溶解して第１の水溶液を調製した。第２の水溶性高分子としてカルボキシメチルセルロースナトリウム（ナカライテスク製）を用意し、５重量％の濃度で水に溶解して第２の水溶液を調製した。第１および第２の水溶液を、アルギン酸プロピレングリコールエステルとカルボキシメチルセルロースナトリウムの重量比が１：１となるように混合して混合水溶液を調製した。得られた混合水溶液２００ｇを用いた以外は、実施例１と同様の方法で吸音材料（実施例６）を作製した。
【００７７】
実施例６の吸音材料は、見かけ密度が０．０５０ｇ／ｃｍ3、発泡倍率は約１９．４倍であり、図１と同様な連通気泡を含んでいた。
【００７８】
図２から、実施例６の吸音材料は、１１５０Ｈｚ以上の周波数領域で比較例２のものよりも吸音率が高く、家電製品などへの応用に適した良好な吸音特性を示した。
【００７９】
実施例６の吸音材料は、水溶時間が約１０分であり、十分な水溶性を示した。
【００８０】
（比較例１、２）
以下のように軟質ポリウレタンフォームからなる吸音材料を作製した。
【００８１】
下記の各成分を混合してポリマー組成物を調製した。
【００８２】
グリセリンモノアクリレート（Ａ１−１）３部
グリセリン（１モル）にＰＯ（７３モル）を付加し、さらにＥＯ（１６モル）を付加して得られたポリオール（Ａ２−３）６０部
（Ａ２−３）中でアクリロニトリルを重合して得られた重合体ポリオール（ポリアクリロニトリル２０質量％）（Ａ２−４）４０部
ジエタノールアミン１部
シリコーン系整泡剤（トーレシリコーン社製、シリコーンＳＲＸ−２５３）１部
水３．７部
トリエチレンジアミン系アミン触媒（トーソー社製、ＴＥＤＡ  Ｌ３３）０．４部
ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル系アミン触媒（トーソー社製、ＴＯＹＯＣＡＴ  ＥＴ）０．０７部。
【００８３】
このポリマー組成物を２５℃に温度調節し、これに２５℃に温度調節したＴＤＩ／粗製ＭＤＩ（８０質量％／２０質量％）のイソシアネート混合物５０．４部（ＮＣＯ指数１００）を加えて、撹拌機（特殊機化社製、ホモディスパー）により４０００ｒｐｍで１０秒撹拌して発泡組成物を形成した。３００ｍｍ（長さ）×３００ｍｍ（幅）×１００（高さ）ｍｍのアルミ製モールドを６０℃に温度調節し、その中に発泡組成物を注入した。１０分後に脱型して軟質ポリウレタンフォームを得た。
【００８４】
このような方法で作製された軟質ポリウレタンフォームのうち、見かけ密度が０．０２２ｇ／ｃｍ3であるものを比較例１の吸音材料、見かけ密度が０．０６０ｇ／ｃｍ3であるものを比較例２の吸音材料とした。
【００８５】
図２から、比較例１および２の吸音材料は、実施例１〜６の吸音材料に比べて、１０００Ｈｚ以下の周波数領域では吸音率が高い場合もあるが、１０００Ｈｚ以上の周波数領域では総じて吸音率が低く、家電製品などへの応用には適していないことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態に係る吸音材料の断面の顕微鏡写真。
【図２】実施例１〜６および比較例１、２の吸音材料について、周波数と吸音率との関係を示す図。
【図１】
2007262282.tif 000003
【図２】
2007262282.tif 000004