(57)【要約】【課題】母材の厚さをほとんど変えることなく吸音性能を向上した多孔質系吸音材を適切なコストで提供するもので、特に言えば、軟質ウレタンフォーム等発泡系の吸音材の吸音特性の向上に大きな寄与をするものである。【解決手段】繊維系吸音母材或いは発泡系吸音母材の少なくとも音波入射面に熱融着シートをセットし、加熱により当該熱融着シートを融解し、前記母材の繊維表面或いは発泡骨格に溶け込ませて母材に膜状の融着状態を形成したことを特徴とする吸音性能を向上した多孔質系吸音材。１‥吸音母材、２‥熱融着シート、２ａ‥熱融着シートの融解後のフィルム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維系吸音母材或いは発泡系吸音母材の少なくとも音波入射面に熱融着シートをセットし、加熱により当該熱融着シートを融解し、前記母材の繊維表面或いは発泡骨格に溶け込ませて母材に膜状の融着状態を形成したことを特徴とする吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項２】
繊維系吸音母材或いは発泡系吸音母材の音波入射面に、通気性のある繊維質表面材を重ね、その間に熱融着シートをセットし、加熱により当該熱融着シートを融解し、膜状の融着状態を形成すると共に、前記母材の繊維表面或いは発泡骨格及び前記繊維質表面材に溶け込ませて一体複合化したことを特徴とする吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項３】
吸音母材はかさ密度の異なった多孔質材料を重ねてなり、熱融着シート側にかさ密度の小さい多孔質材料を配した請求項２記載の吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項４】
熱融着シート側にシート側から二層目の多孔質材料より小さいかさ密度の多孔質材料を配した請求項３記載の吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項５】
かさ密度の異なる多孔質材料は、相互に重ねたまま、或いは流れ抵抗を阻害しない程度に、部分的に、接着、粘着或いはニ−ドルパンチ等で複合一体化した請求項３又は４記載の吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項６】
前記繊維系吸音母材がグラスウール、ロックウール、ポリエステル繊維不織材である請求項１乃至５いずれか１記載の吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項７】
前記発泡系吸音母材が発泡ポリウレタンである請求項１乃至６いずれか１記載の吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項８】
前記熱融着シートがポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン等の熱可塑性樹脂フィルムである請求項１乃至７いずれか１記載の吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項９】
前記熱融着シートがエポキシ、フェノール、不飽和ポリエステル、メラミン等の熱硬化性樹脂フィルムである請求項１乃至８いずれか１記載の吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項１０】
前記通気性のある表面材が不織布或いは不織紙又は織り編み布である請求項２記載の吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項１１】
前記熱融着シートの融解は、熱風を送り込んで融解させる請求項１乃至１０いずれか１記載の吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【請求項１２】
前記熱融着シートの融解は、熱板或いは熱ロ−ルにて融解させる請求項１乃至１１いずれか１記載の吸音性能を向上した多孔質系吸音材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多孔質材料系吸音材に関する新規な材料を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より吸音材として各種の多孔質材料が提案されているが、その中でも母材として最も一般的に使用されているものに繊維系吸音材がある。繊維系吸音材として、古くからグラスウールやロックウールがあり、最近では、環境問題、リサイクル性、吸音性能や長期耐久性等からポリエステル繊維系吸音材が使用される機会が増えてきている。
前者のグラスウールやロックウールは、飛散性の防止や撥水のために、大抵の湯合、ガラスクロスやテフロン等耐侯性のある薄いフィルムで表面或いは全体の表面保護が行なわれるのは公知の事実であり、又、後者にあっては撥水性、耐久性や吸音特性の調整のため、ポリエステル系の不織布を表面に貼って使用するのが一般的である（特許文献１）。      
【０００３】
【特許文献１】特許番号第３４９４３３２号
【０００４】
しかるに、上記したように、前者の母材と共に用いられるガラスクロスやフィルム等は、吸音性能を向上させるということより母材の保護であって、母材の持つ吸音性能を維持することに主眼が置かれている。従って、使用されるガラスクロスや薄いフィルムは、あくまで、音響入射エネルギーが母材に侵入してくるときの流れ抵抗（通気抵抗）が音響的に阻害されないように配慮せねばならず、例えば、フィルムの場合、高周波数域まで母材の吸音率を下げないためには、１０μ以下の極く薄いフィルムであることが必要といわれている。即ち、音響エネルギーが透過しやすいことが必要である。
【０００５】
又、後者においては、母材の持つ流れ抵抗に対して吸音特性ができるだけ高くなるように適切な流れ抵抗を持つ不織布を組合すのが一般的な方法である（特許文献１）。
【０００６】
上記したように、いずれも流れ抵抗に注目した設計になっており、不織布やガラスクロス等の場合はその通気性を損なわないようにエマルジョンタイプの接着剤やポリエチレンパウダーを散布し、これを熱処理することで母材と接着することが行われている。
【０００７】
一般に、グラスウールやポリエステル繊維等の多孔質材料が吸音性能を発揮するのは、多孔質材料の表面に入射した音波が繊維間の隙間の空気中を通って材料の内部に入り、主に粘性や繊維が音響加振を受け振動すると共に繊維間のフリクション等により、音響エネルギーが熱エネルギーとして消費されることにある。そして、それは流れ抵抗と密接な関係があり、夫々の材料構成（繊維系、密度等）で、最も良い吸音特性になる流れ抵抗があることが分かっている。尚、流れ抵抗は、材料の通気性を示す尺度の一つであり、材料に微小空気流を流した時の両面の圧力差ΔＰと流速Ｖの比ΔＰ／Ｖで定義される。
【０００８】
この流れ抵抗は、ａ：多孔質材料の密度を変えること、ｂ：多孔質材料を構成する繊維系を変えること、ｃ：多孔質材料を構成する繊維特性を変えること、ｄ：流れ抵抗を有する不織布（例えばスパンボンド）を多孔質材料の表面に組み合わせることで、全体の流れ抵抗を変えること、等の手段で吸音特性をある程度コントロールできる。ポリエステル繊維材料は一般にグラスウールより流れ抵抗が小さいので、耐久性や撥水性の付与も兼ねて、ｄの方法をとることが多い。
【０００９】
このように、従来の考え方では、母材の吸音特性の維持かある条件下での最適化しか図られていないので、それ以上の吸音特性を得ることには限界があり、同条件で吸音特性を更に向上するためには、母材の密度を上げるか厚さを厚くすることで対応するしか方法がなく、重量やコストアップになり、実用性の範囲から外れていくことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は以上のような従来の技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、母材の厚さをほとんど変えることなく吸音性能を向上した多孔質系吸音材を適切なコストで提供することにある。又、本発明は、軟質ウレタンフォーム等発泡系の吸音材の吸音特性の向上にも有効なのは言うまでもない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１発明の要旨は、繊維系吸音母材或いは発泡系吸音母材の少なくとも音波入射面に熱融着シートをセットし、加熱により当該熱融着シートを融解し、前記母材の繊維表面或いは発泡骨格に溶け込ませて母材に膜状の融着状態を形成したことを特徴とする吸音性能を向上した多孔質系吸音材にかかるものである。
【００１２】
第２発明の要旨は、繊維系吸音母材或いは発泡系吸音母材の音波入射面に、通気性のある繊維質表面材を重ね、その間に熱融着シートをセットし、加熱により当該熱融着シートを融解し、膜状の融着状態を形成すると共に、前記母材の繊維表面或いは発泡骨格及び前記繊維質表面材に溶け込ませて一体複合化したことを特徴とする吸音性能を向上した多孔質系吸音材にかかるものである。
【発明の効果】
【００１３】
従来の吸音材の改良は吸音材の強度アップを狙ったものであり、吸音性能を阻害しない構造としたものであるのに対し、本発明の多孔質吸音材は吸音材の補強は勿論であるが、吸音性能を向上させる構造に変えたものであり、両者の吸音性能における差異は極めて大きいものとなったものである。
【００１４】
更に言えば、本発明の多孔質系吸音材料は、表面材／熱融着シート／吸音母材の三者の材料の組み合わせで対象周波数帯域に対する吸音特性をコントロールできるものであり、表面材、吸音母材が決まっている場合には、熱融着シートの熱融着後の厚さにより対象周波数帯域に対する吸音特性をコントロールできるという大きな特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
従来の繊維系吸音材は実用性向上のための表面材の適用を図る場合、母材の吸音性能を維持するにしても、ポリエステル繊維系のように不織布等を表面材にして一定レベルの吸音性能と実用性能を得ようとするにしても、いずれも流れ抵抗のコントロールを主体に作り上げられている。これに対して、本発明の多孔質吸音材は、母材の表面に膜状の融着状態を形成するか、不織布等の表面材と母材の間に膜状の融着状態を形成し一体化することにより、音波の入射に伴い、膜振動と繊維振動を達成させると共に空気の移動により引き起こされる粘性により音響エネルギーを熱エネルギーとして消費する効率を高めることで吸音特性を向上させる構造に変えるものである。この点、従来の技術では表面に入射した音波が直接繊維を振動させると共に繊維間の隙間を通る時の粘性を引き起こすものであり、両者の吸音性能における差異は大きいものとなったものである。
【００１６】
以下、第２発明を中心に更に説明すると、不織布或いは不織紙又は織り込み布にて代表される通気性のある繊維質の表面材と、グラスウール、ロックウール、ポリエステル繊維不織材にて代表される繊維系吸音母材或いは発泡ポリウレタンにて代表される発泡系吸音母材との間に、熱可塑性或いは熱硬化性樹脂フィルムにて代表される熱融着シートを挟んだものである。
【００１７】
そして、これを加熱して熱融着シートを融解し、更にこれをもって母材を構成する繊維質あるいは発泡骨格に溶け込み、かつこれと繊維質の表面材とを一体に固着することによって複合化したもので、従来の吸音性能を阻害しない構造から吸音性能を向上させる構造に変えたものであり、吸音母材である繊維系或いは発泡系の多孔質吸音材の目付けや厚さを変えることなく吸音性能を大きく向上したものである。尚、吸音母材としての発泡ポリウレタンは、発泡時のセル膜が付着したままのものでも、例えば、爆発法によって処理されてセル膜が除去されたものであってもよい。
【００１８】
尚、熱融着シートとして使用される熱可塑性樹脂フィルムとしては、例えば、１〜１００μの高分子系樹脂フィルムでポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン等のフィルムであり、熱硬化性樹脂フィルムとしては、エポキシ、フェノール、不飽和ポリエステル、メラミン等が挙げられる。
【００１９】
通気性のある繊維質表面材は、上記したように不織布或いは不織紙又は織り込み布等があるが、不織布或いは不織紙は好ましくは１０〜４００μの厚さのものがよく、ガラスクロス等の織り編み布は好ましくは１０〜５００μの厚さのものであって、好ましくは流れ抵抗が２×１０３ 〜２×１０４ Ｎ／ｓｅｃ／ｍ４ のものである。かかる不織布或いは不織紙又は織り込み布等の表面材は、多孔質吸音材としての耐久性能、耐水性、耐燃焼性、耐薬品性、消臭性、抗菌性、防かび性等必要に応じて、種々選択される。
【００２０】
更に吸音材側から述べると、音波の入射面から、表面材／熱融着シート／吸音母材を重ね、好ましくは表面材側から加熱することで、熱融着シートが融解し、表面付近の繊維或いは発泡骨格材に絡むと同時に表面にフィルム状の膜を形成し、かつ、表面材と絡んで固着し一体複合化して多孔質吸音が構成されるものである。
【００２１】
熱融着シートを熱融解させる方法は、三者を重ねて加熱し熱融着して、一体複合化する方法であっても、予め吸音母材に熱融着シートをフィルム状に融着し、その上に表面材を配置し、更にこの上から加熱して熱融着して、一体複合化する方法であってもよい。後者は、言って見れば、第１発明の多孔質吸音材に更に表面材を一体化するものである。
【００２２】
尚、熱融着シートの融解の具体的手段としては、熱風を送り込んで融解させる方法、アイロン等の熱板或いは熱ロ−ルにて融解させる方法等が挙げられるが、特に限定するものではない。
【００２３】
尚、吸音母材は単層である必要はなく、別材の母材を組み合わせたり、同種の母材であっても吸音母材はかさ密度の異なった多孔質材料を複数層を重ねて構成しても良いことは勿論である。そして、例えばかさ密度の異なった多孔質材料を用いた場合でもその配列は任意であるが、好ましくは熱融着シート側にかさ密度の小さい多孔質材料を配したものが良く、更には、熱融着シート側にシート側から二層目の多孔質材料より小さいかさ密度の多孔質材料を配置するものである。かさ密度の小さい多孔質材料の例としては、１０〜４０ｋｇ／ｍ３ 、好ましくは３０±５ｋｇ／ｍ３ 、かさ密度の大きい多孔質材料の例としては、３０〜１００ｋｇ／ｍ３ 、好ましくは４５±１０ｋｇ／ｍ３ である。
【００２４】
かかる複数の母材を用いる場合には、相互に重ねたまま、或いは流れ抵抗を阻害しない程度に、部分的に、接着、粘着或いはニ−ドルパンチ等で複合一体化して使用される等任意に選択可能である。
【００２５】
母材の構成をかさ密度の異なった多孔質材料を重ねた場合、例えば、熱融着シート側にかさ密度の小さい多孔質材料を配置したものは、形成されたフィルムとそれに融着している表面材とポリエステル繊維吸音材が振動しやすく、より熱エネルギ−への変換効率を高めることができ、更に吸音性能を向上した多孔質材料系吸音材を提供できることとなったものである。
【実施例】
【００２６】
［実施例１（第１発明）、実施例２（第２発明）、実施例３（第３発明）］
以下、本発明を図をもって更に詳細に説明する。図１は第１発明の吸音材の形態（加熱前後）を示す断面図、図２は第２発明の吸音材の形態（加熱前後）を示す断面図、図３は第３発明の吸音材の形態（加熱前後）を示す断面図である。各図において、（ａ）は熱融着シートの融解前の状態図であり、（ｂ）は熱融着シートの融解後の得られた多孔質吸音材の状態図である。
【００２７】
１はポリエステル繊維吸音母材（３５ｍｍ厚）、２は熱融着シート（厚さ５０μのポリエチレンフィルム）、３は厚さ１７０μの不織布である。図１にあって、（ａ）の積層体に熱風を送り込むことによってポリエチレンフィルム２が融け出し、吸音母材１の繊維に絡み付いて一体化（ｂ）するものであり、表面はフィルム状態２ａをなしている。図２にあっては、１、２、３を積層（ａ）し、不織布３側より熱板を当てることによってポリエチレンフィルム２が融け出し、吸音母材１と不織布３との繊維質に絡み付き複合化されるものである。
【００２８】
図３にあっては、吸音母材を吸音母材１と吸音母材１ａの二層としたものである。吸音母材１は段落・００２４と同様、ポリエステル繊維吸音材（厚さ：２５ｍｍ、かさ密度：４６ｋｇ／ｍ３ ）とし、吸音母材1 ａは母材１よりかさ密度の小さいポリエステル繊維吸音材（厚さ：１０ｍｍ、かさ密度：３２ｋｇ／ｍ３ ）とし、段落・００２４と同様の表面材の不織布をもって熱融着シ−トで同じように熱融着し、母材１と母材１ａを重ね、複合化したものである。
【００２９】
以下、音響管による２マイクロフォン法垂直入射吸音率測定装置を用いて得られた吸音率をもって本発明の効果について更に説明する。
【００３０】
図４は図１にて示した実施例１の吸音率を表示した。即ち、実施例１にあっては、吸音母材であるポリエステル繊維系吸音母材（密度４６ｋｇ／ｍ３ 、厚さ３５ｍｍ）１に対して、音波入射面に５０μのポリエチレンの熱融着シート２をセットし、熱風で加熱し、３０μ程度のフィルム状が表面に残るように融着させたものである。
【００３１】
一方、比較例１は従来から採用されている吸音材であり、上記と同様の吸音母材１に対して音波入射面に厚さ１７０μの不織布４を通気性を損なわないように点接触で吸音母材１に貼り付けた吸音材である。
【００３２】
この図から分かるように、比較例の吸音材と比べて、吸音特性が大きく向上していることが分かる。これは、従来の方法が表面保護のためにフィルムや不織布等を組み合わせても母材の吸音特性を阻害しないためにフィルムの場合には極薄いフィルム（例えば、４０００Ｈｚまで吸音特性に影響を与えないために出来れば１０μ以下）を接着しないで包んだり、不織布等の場合には不織布等の所定の通気抵抗を変えないように点接着する等しているのに対して、本発明は多孔質系吸音材の表面に熱融着シートをフィルム状を形成しつつ母材の骨格材に熱融着させ、一体化させることで、音響エネルギーから熱エネルギーへの変換効率をより高めることで、吸音性能を向上させることが出来るのである。
【００３３】
図５は図２にて示した実施例２の吸音率を表示した。即ち、実施例２にあっては、前記実施例１の吸音母材１に熱融着したフィルム状のポリエチレン２ａの上に更に１７０μの不織布３を置き、その上からアイロンで熱融着し、不織布３／フィルム状に熱融着した層２ａ／ポリエステル繊維系吸音材１の一体複合化した多孔質吸音材である。
【００３４】
比較例１は前記比較例１同じであり、吸音母材１に対して音波入射面に厚さ１７０μの不織布４を通気性を損なわないように点接触で吸音母材１に貼り付けた吸音材である。
【００３５】
この図から分かるように、比較例の吸音材と比べて、実施例２の吸音特性は大きく向上していることが分かる。これも実施例１にて説明した通りであり、多孔質系吸音材の表面に熱融着シートをフィルム状を形成しつつ母材の骨格材に熱融着させ、一体化させることで、音響エネルギーから熱エネルギーへの変換効率をより高めることで、吸音性能を向上させることができたものである。
【００３６】
図６は図３にて示した実施例３の吸音率を実施例２と対比して示したグラフであるが、より高い吸音特性が得られることが分かる。この理由は、熱融着面のかさ密度が小さい場合、形成されたフィルムの膜と融着部分が振動しやすく、熱変換効率がより高まるためといえる。
【００３７】
以上の実施例では、表面材３、４は不織布としたが、不織紙或いはそれに相当するものであれば同様な結果が得られるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の多孔質吸音材にあっては、対象周波数帯域の吸音特性に対し、如何様にもコントロールでき、又、コントロールできる幅も広い。即ち、本発明の吸音材は吸音母材の吸音特性を大きく向上させるもので、耐久性等の諸特性を満足しつつ、コストも余り変更することなく高い吸音特性を持つ多孔質系吸音材を提供できたものであり、例えば、各種機器、機械類の内張り材、自動車、車両、船舶、航空機等の内装材、壁材、天井材等建築用防音材等に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は第１発明の吸音材の形態（加熱前後）を示す断面図である。
【図２】図２は第２発明の吸音材の形態（加熱前後）を示す断面図である。
【図３】図３は第３発明の吸音材の形態（加熱前後）を示す断面図である。
【図４】図４は実施例１における垂直入射法吸音率のグラフである。
【図５】図５は実施例２における垂直入射法吸音率のグラフである。
【図６】図６は実施例３における垂直入射法吸音率のグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１、１ａ‥吸音母材、
２‥熱融着シート、
２ａ‥熱融着シートの熱融解後のフィルム、
３‥不織布。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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