CN101737589A - 吸音绝热材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型的吸音绝热材料，该材料具有阻燃性和优良的防结露性，同时对环境的影响较小，而且能够适用于汽车车顶材料、生活材料、住宅建筑材料等。该吸音绝热材料由通过热熔纤维对竹纤维进行热粘接且含有1～50质量％阻燃剂的无纺布所构成，其压缩70％后的回复率为90％以上，导热性为0.07W/m·K以下。在本发明中，作为热熔纤维优选使用由选自聚酯、聚烯烃和聚乳酸中的一种以上聚合物所构成的纤维。

Description

吸音绝热材料

技术领域

本发明涉及一种使用竹纤维的吸音绝热材料，尤其涉及一种适合作为汽车车顶材料、生活材料、住宅建筑材料等的吸音绝热材料。

背景技术

众所周知，吸音绝热材料可以作为一种提高音响效果和抑制噪音的同时抑制热量的流动，而具有使室内温度保持一定作用的材料。

吸音绝热材料主要被用作汽车车顶材料、生活材料、住宅建筑材料等，根据用途而使用各种结构的吸音绝热材料。

例如，当作为住宅建筑材料使用时，适合采用使用无机纤维、泡沫树脂、有机纤维等形成块状、垫状或板状的材料。在这种情况下，作为无机纤维包括玻璃棉、石棉等，作为泡沫树脂包括聚苯乙烯泡沫、聚氨脂泡沫等，作为有机纤维包括纤维素、羊毛等。

另外，当作为汽车车顶材料和生活材料使用时，适合采用在泡沫树脂中包含无机纤维的垫状或板状的材料，以及将聚丙烯纤维和无机纤维层压成毛毡状的材料等。

由于这些吸音绝热材料不仅具有优良的耐热性和耐久性，而且能容易地获得原料，因此能够降低制造成本，另一方面也有应该解决的课题。

例如，在使用无机纤维的情况下，会出现切断纤维时所产生的纤维碎片对人体造成不良影响的问题，谋求吸音绝热材料的轻量化时，考虑到无机纤维的比重而减少纤维使用量的结果，导致材料内部形成空隙从而降低绝热性的问题。

另外，泡沫树脂在结构上有利于提高吸音绝热材料的绝热性和耐水性，但具有反而降低吸音性、阻燃性的问题。

并且，两者共同的课题是具有缺乏防结露性和废弃时对环境的影响大的问题，当作为住宅建筑材料使用时，尤其成为严重的问题。

另一方面，有机纤维具有优良的防结露性且对环境的影响也不是特别大，但由于成型性差，因此具有难以将吸音绝热材料的形状制成所希望形状的问题。尤其是吹塑用纤维素纤维容易随时间发生变形，其结果为，具有使吸音绝热材料的绝热性下降的问题。

对于这些问题已进行了各种研究。例如在专利文件1中公开了一种绝热板，其通过在石棉等绝热材料层的一面设置用洋麻纤维和热固化树脂进行成型的板，从而实现了高透湿性，并且实现了防结露性。

在专利文件2中，公开了一种以含有硅酸的人造纤维作为基体材料，用针刺法制成垫状的对皮肤没有刺激且具有阻燃性的纤维素纤维绝热材料。

在专利文件3中，公开了一种在聚烯烃类树脂泡沫薄片的一面上层压了纤维素类纤维无纺布的防结露用绝热材料。

并且，在专利文件4中，公开了一种在由热塑性树脂组成的泡沫树脂基体材料上层压了以天然纤维为主体的无纺布的薄片。

专利文件1：日本特开2006-328828号公报

专利文件2：日本特开平8-74160号公报

专利文件3：日本特开平8-72183号公报

专利文件4：日本特开2008-80885号公报

在专利文件1记载的发明中，由于作为绝热材料的原料使用石棉、玻璃棉、泡沫树脂等，因此具有在废弃处理时对环境的影响大的问题。专利文件2记载的发明，由于实质上涉及金属折板内衬用绝热材料，因此不属于能够满足绝热性的范围。

另外，专利文件3记载的发明，涉及一种用于空调机器和管道等机器类的保温、保冷的防结露用绝热材料，关于阻燃性没有记载且具有不能用于建筑材料用绝热材料的问题。

并且，专利文件4记载的发明的目的在于，对车门装饰物、车顶装饰物等的汽车元件进行轻量化，从制成目标为200g/m²以下的观点看很有用，但不能满足吸音性、绝热性。

发明内容

本发明鉴于上述的现状，以提供一种新型的吸音绝热材料为目的，该材料具有阻燃性和优良的防结露性，且对环境的影响小，而且能够优选用于汽车车顶材料、生活材料、住宅建筑材料等。

本发明人进行努力研究的结果发现，通过使用竹纤维而能解决上述诸多问题，从而完成了本发明。

即本发明的要点为，一种吸音绝热材料的特征在于，由通过热熔纤维对竹纤维进行热粘接且含有1～50质量％阻燃剂的无纺布所构成，其压缩70％后的回复率为90％以上，导热性为0.07W/m·K以下。并且，包含以特定的聚合物限定热熔纤维的组成的方式。

由于本发明的吸音绝热材料含有竹纤维，因此富有吸湿性，其结果是具有优良的防结露性。另外，作为吸音绝热材料整体都对环境的影响小。而且本发明的吸音绝热材料还具有优良的阻燃性，即使在无纺布的制造过程中切断了原料纤维，也对人体影响小。

本发明的吸音绝热材料是由吸湿性高且弹性高的竹纤维和同样弹性高的热熔纤维所组成，其结构为形成空隙率高的多孔体，因此除了发挥优良的吸音性、绝热性之外，很大程度上也有助于提高所述的防结露性。

具体实施方式

以下对本发明进行详细说明。

本发明的吸音绝热材料是由通过热熔纤维对竹纤维进行热粘接的无纺布所构成。

作为本发明的竹纤维，例如能够使用从属于稻科竹亚科的多年生常绿草本植物的竹中采取的纤维。竹的具体例包括真竹、孟宗竹、淡竹、女竹、慈竹、水竹等。

作为从竹中采取纤维的方法，例如包括：对竹进行施压沿其长度方向粉碎之后，将其放入在圆筒状桶中嵌入了针的离解机而采取纤维的方法；通过对竹进行高温湿热处理、在水中浸渍数天或用碱性溶液煮沸处理等使竹柔软化之后，将其放入梳理机中进行离解，再采取纤维的方法等。

而且，本发明所使用的竹纤维的纤维长度优选为，在30～120mm的范围内。若纤维长度小于30mm，则具有使吸音绝热材料的压缩回复性下降的趋势，在制作无纺布时具有竹纤维容易脱落的趋势，因此不优选。另一方面，若纤维长度大于120mm，则将竹纤维与热熔纤维进行均匀混合就会变得困难，其结果是无纺布的形态稳定性下降，进而导致作为吸音绝热材料的耐久性下降，因此不优选。

另外，竹纤维的纤维长度分布，只要与一般的天然纤维相同即可。总之，本发明并不排除严格地规定竹纤维的纤维长度分布位于特定范围内，但即使在使用的竹纤维中含有纤维长度非常长或短的纤维，只要纤维长度的分布状态，可呈与一般的天然纤维相同的纤维长度分布图就没有问题。

相对于100质量％的无纺布，在无纺布中竹纤维的含有比例优选为5～90质量％的范围内。若含量小于5质量％，则不仅难以将竹具有的吸湿性反映到吸音绝热材料中，而且也有对环境影响增大的趋势，因此不优选。另一方面，若大于90质量％，则随着热熔纤维含量的极端减少而无纺布的形态稳定性呈下降的趋势，因此不优选。

另一方面，关于构成无纺布的另一组分的热熔纤维，只要不损伤竹纤维的特性并具有优良的成型性就基本上能够使用任何纤维。具体地说，优选使用含有熔融组分的纤维。在这种情况下，纤维中的熔融组分的含有比例，可以根据目的任意设定。

例如，当想要提高与竹纤维的粘合强度时，只要作为热熔纤维使用仅由熔融组分组成的纤维即可。

另外，当想要确保无纺布的形态稳定性时，只要作为热熔纤维使用包含熔融组分和难熔融组分的复合纤维即可。在这种情况下，优选难熔融组分的熔点比熔融组分的熔点高，两组分的熔点差为20℃以上。而且，两组分的复合形态，除了包括将高熔点一侧作为芯、低熔点一侧作为鞘的芯鞘结构；以及将高熔点一侧作为岛、低熔点一侧作为海的海岛结构之外，还包括将两者并列结合的并列结构等。所涉及的复合纤维，由于其低熔点一侧主要作为熔融组分，高熔点一侧主要作为无纺布形成纤维发挥功能，所以能够对确保无纺布的形态稳定性有很大的贡献。

关于熔融组分和难熔融组分的组成，只要是能形成纤维的聚合物，基本上就能够使用任何物质，具体而言，优选聚酯、聚烯烃、聚乳酸等。

例如，当作为熔融组分选择聚酯时，优选将对苯二甲酸亚乙酯作为主要重复单元的共聚聚酯，所涉及的共聚组分能够采用异酞酸、5-硫代异酞酸钠、1，4-丁二醇和它们的各种衍生物等。

当作为熔融组分选择聚烯烃时，能够采用低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、或聚乙烯和聚丙烯的混合物等。

另外，当作为熔融组分选择聚乳酸时，能够采用聚D乳酸、聚L乳酸之外，还能够采用作为共聚组分含有如A-含氧酸类脲基乙酸的聚乳酸等。

另一方面，当作为难熔融组分选择聚酯时，能够采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等。其中，从尺寸稳定性和成本的观点看，优选采用聚对苯二甲酸乙二醇酯。另外，当同样选择聚烯烃时，能够采用结晶性聚丙烯等。并且，当采用聚乳酸时，能够采用将聚L乳酸和聚D乳酸进行立体定向设置的呈立体络合物结构的聚乳酸等。

在本发明中，从上述列举的热熔纤维的各个选择中，适当选择必要的纤维，构成作为目的的热熔纤维即可，但在实际应用中，最优选采用在外层设置低熔点聚酯、在内层设置高熔点聚酯的复合纤维，以及在外层设置聚烯烃、在内层设置聚酯的复合纤维。

以上说明了构成无纺布的纤维，所涉及的无纺布，以使吸音绝热材料发挥阻燃性的目的而含有特定量的阻燃剂。

作为阻燃剂，例如包括以亚磷酸酯、磷酸铵、磷酸胍等作为主要组分的磷类阻燃剂；含有硼的硼类阻燃剂；以硫酸铵、硫酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁等作为主要组分的无机阻燃剂等。这些阻燃剂可以以单体或两种以上混合使用。

相对于100质量％的无纺布，阻燃剂的含有比例需要满足1～50质量％的范围。这是由于若小于1质量％，则吸音绝热材料不能发挥良好的阻燃性，另一方面，若大于50质量％，则不仅无法期待进一步提高阻燃性，而且成本方面也不利。

本发明的吸音绝热材料，可以发挥从未有过的优良的吸音绝热性能。为此，所涉及的特性的指标，需要满足压缩70％后的回复率为90％以上，且导热性为0.07W/m·K以下。

若压缩70％后的回复率小于90％，则即使用很小的力量也容易使吸音绝热材料变形，不能获得所希望的绝热性。另外，压缩70％后的回复率是指，以吸音绝热材料的厚度相对于压缩前达到30％的程度施加规定的力量进行压缩、释放之后，对相对于原来的厚度回复到多大程度进行数值化的值。

另外，若导热性大于0.07W/m·K，则不能将吸音绝热材料的内部结构变成空隙率高的多孔结构，其结果是不能获得所希望的吸音性、绝热性。

若要吸音绝热材料中的回复率达到所希望的范围，只要将无纺布中包含的竹纤维的含有比例控制成规定的范围即可。另外，若要导热性达到所希望的范围，在其上只要再将无纺布内部的结构变成多孔即可。由于竹纤维的内部具有微细的空气层，如果再在纤维之间设置较多的空隙，就能够在无纺布内储存较多的静止空气，因此能够降低吸音绝热材料的导热性。作为无纺布的内部结构是否是多孔的一个标准是密度，本发明中的密度优选在20～100kg/m³的范围内。

对吸音绝热材料的制造方法没有特别限制，一般为，首先将竹纤维和热熔纤维进行均匀混棉，用梳理机进行离解并形成网，对其进行热处理获得作为目标的无纺布。然后，可以使用单独或多个无纺布而形成作为目标的吸音绝热材料。此时，预先在使用的纤维上附着或者揉入阻燃剂，或形成网之后，将网浸渍于含有阻燃剂的溶液中或者在网上喷该溶液等，就能使最终所得的吸音绝热材料中含有规定量的阻燃剂。另外，只要不损害本发明的效果，也可以作为吸音绝热材料的构成部分使用与目标无纺布不同的无纺布、编织物等。

实施例

以下通过实施例对本发明进行具体说明。但是，本发明不受以下实施例的限制。另外，依据以下的方法测量了各个特性值。

1.导热系数

根据JIS A1412-2记载的平板热流计法，测量了无纺布的导热系数。

2.阻燃性

根据JIS A95115.13.1的测量法A，其合格条件为，在三秒钟以内火焰熄灭，没有余辉(残じん)，且超过燃烧临界指示线也不燃烧。

3.压缩70％后的回复率

根据JIS K6400-2的记载，测量并算出了无纺布的压缩70％后的回复率。即、首先测量了无纺布的初期厚度(T₁)。然后，使用直径100mm的压缩板，以测试速度为100mm/分的速度，将无纺布压缩到其厚度相对于初期厚度为30％为止(称之为压缩70％)，然后以相同的测试速度将压缩板返回到原来的位置。于是，立即测量压缩后的变形(T₂)，根据以下的式(1)算出了压缩70％后的回复率。

压缩70％后的回复率＝((T₁-T₂)/T₁)×100··(1)

其中，T₁：无纺布的初期厚度(mm)

T₂：压缩70％后的变形(mm)

4.吸湿性

根据JIS A9523的记载，测量了无纺布的吸湿性。

5.吸音性

根据JIS A1405-1记载的垂直入射吸音系数测量方法，测量了在中心频率250Hz、500Hz、1000Hz和2000Hz下的吸音系数后，算出它们的平均值，利用以下的三等级评价了其数值，并评价了无纺布的吸音性。

○：0.8以上

△：0.6以上

×：0.4以上

6.对环境的影响

使用圆形刀的电动裁剪机来裁剪无纺布，利用以下的三等级对粉尘的飞散状态进行了感官评价，并对其进行了关于无纺布的对环境影响的评价。

○：裁剪时没有不快感，对环境的影响小。

△：裁剪时没有不快感，但认为对环境的影响稍微高。

×：裁剪时有不快感，对环境的影响大。

(比较例1、实施例1)

首先，将中国产的一年生慈竹切成长度大约为1m，用压榨机对其进行压缩、破碎之后，利用池上机械株式会社制造的废物再生设备(リサイクラ一)对其进行离解，获得了平均纤维长度为60mm、纤维直径20～50μm的竹纤维。

另一方面，作为热熔纤维使用了复合纤维，该复合纤维在外层设置低熔点聚酯在内层设置高熔点聚酯，其单丝纤度为2.2dtex，其平均纤维长度为52mm。

然后，以所述竹纤维为70质量％、热熔纤维为30质量％的比例进行均匀混棉之后，利用梳理机进行离解形成网，再用交联层(クロスレイヤ)进行层压形成垫，利用被调节到温度160℃的加热炉进行了两分钟的热处理。然后，通过在被调节到80℃的压辊上以40mm的间隙，对热处理后的垫进行热压，从而获得了厚度为40mm、密度为40kg/m³的无纺布(将其作为比较例1)。

然后，准备作为阻燃剂的含有6质量％硼酸和14质量％硼砂的50℃的水溶液，在所述无纺布上均匀地喷出该水溶液，在80℃进行干燥，从而形成了含有15％的硼类阻燃剂、且厚度为40mm密度为40kg/m³的无纺布，将其制成了所需的吸音绝热材料。

(实施例2)

准备作为阻燃剂的含有6质量％硼酸、14质量％硼砂和10质量％磷酸二氢铵的50℃的水溶液，分别将实施例1所用的竹纤维50质量％和热熔纤维50质量％，浸渍于该水溶液中，通过在80℃进行干燥，从而获得了分别含有10％阻燃剂的竹纤维以及热熔纤维。

而且，将两种纤维放入与实施例1同样的无纺布制造工序中，形成了厚度为40mm、密度为40kg/m³的无纺布，将其制成了所需的吸音绝热材料。

(比较例2)

仅将实施例1所用的热熔纤维放入与实施例1同样的无纺布制造工序中，获得了厚度为40mm、密度为40kg/m³的无纺布。

以下的表1表示以上无纺布的各特性值。为了比较，对于JIS A9504认定的玻璃棉毛毡，也同样一并记载了其特性值。

[表1]

	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2	玻璃棉毛毡
						导热系数(W/mk)	0.043	0.049	0.043	0.058	0.049
阻燃性	合格	合格	不合格	合格	合格
						压缩70％后的回复率(％)	94	92	94	85	90
吸湿性(％)	10	7	10	0.2	0
						吸音系数	○	○	○	△	△
对环境的影响	○	○	○	△	×

从表1可以明确，实施例的无纺布含有规定量的竹纤维，其具有优良的压缩后的回复性，导热系数较低。尤其是该无纺布具有优良的吸湿性，因此可以期待其提高防结露性。并且，由于与玻璃棉毛毡相比，该无纺布在裁剪时的粉尘飞散少，因此对环境的影响小。另外，由于该无纺布具备阻燃性，因此适合作为吸音绝热材料。

Claims (2)

1.一种吸音绝热材料，其特征在于，由通过热熔纤维对竹纤维进行热粘接且含有1～50质量％阻燃剂的无纺布所构成，其压缩70％后的回复率为90％以上，导热性为0.07W/m·K以下。

2.根据权利要求1所述的吸音绝热材料，其特征在于，热熔纤维是由从聚酯、聚烯烃和聚乳酸中选出的一种以上的聚合物所构成。