CN110753613B - 吸声材料 - Google Patents

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Abstract

本发明的吸声材料通过层叠有多孔吸声体和两片以上的无纺布来构成，所述无纺布具有被拉伸且沿着单向排列的多根长纤维长丝，所述多根长纤维长丝的纤维直径分布的众数为1μm～4μm，并且，所述无纺布的单位面积重量为5g/m2～40g/m2。本发明的吸声材料在6000Hz以下的预定低频带内可以发挥高吸声性能而几乎不会有损所述多孔吸声材料的轻质性、柔软性、操作性等。

Description

吸声材料
技术领域
本发明涉及一种吸声材料，特别是涉及一种通过多孔吸声体和两片以上的无纺布进行层叠而构成的吸声材料。
背景技术
一直以来，吸声材料被应用于车辆、住宅、电气产品等各种产品，主要用以减低噪音。吸声材料根据其材质及形状被分为数种，作为其中的一种，已知有包含多孔体(毡、玻璃棉、聚氨酯泡沫等)的吸声材料(多孔吸声体)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-195989号公报
发明内容
发明想要解决的课题
所述多孔吸声体轻质且柔软，也比较容易操作。因此，近年来，其用途不断扩大，随之对其吸声性能的提高等有所要求。
用于解决课题的手段
本发明人发现，在组合(层叠)所述多孔吸音体和两片以上的满足特定条件的无纺布的情况下，与仅使用所述多孔吸声体时相比，吸声性能在6000Hz以下的预定低频带中大幅度提高。本发明是基于上述发现而完成的。
即，基于本发明的一个方面，本发明的吸声材料通过层叠有多孔吸声体和两片以上的无纺布来构成，所述无纺布具有被拉伸且沿着单向排列的多根长纤维长丝，所述多根长纤维长丝的纤维直径分布的众数为1～4μm，并且，所述无纺布的单位面积重量为5～40g/m2。
发明效果
基于本发明，能够提供一种吸声材料，其在6000Hz以下的预定低频带内可以发挥高吸声性能而几乎不会有损所述多孔吸声体的轻质性、柔软性、操作性等。
附图简单说明
图1是作为本发明构成吸声材料的无纺布的一例的单向排列无纺布的由扫描型电子显微镜得到的放大照片(倍率：1000倍)。
图2A是示出第一实施方式的吸声材料的示意性构造的剖视图。
图2B是示出第二实施方式的吸声材料的示意性构造的剖视图。
图2C是示出第三实施方式的吸声材料的示意性构造的剖视图。
图3是示出作为所述长纤维无纺布(所述单向排列无纺布)的纵向排列长纤维无纺布的制造装置的一例的示意性构成的剖视图。
图4A是作为所述长纤维无纺布(所述单向排列无纺布)的横向排列长纤维无纺布的制造装置的主要部分的剖视图。
图4B是与所述横向排列长纤维无纺布的制造装置的图4A正交的方向的主要部分的剖视图。
图5A是所述横向排列长纤维无纺布的制造装置中所使用的纺丝头的剖视图。
图5B是从下侧观察纺丝头而得到的视图。
图6A是示出所述纺丝头的变形例的剖视图。
图6B是从下侧观察纺丝头的变形例而得到的视图。
图6C是与所述纺丝头的变形例的图6A正交的方向的剖视图。
图7是示出所述纵向排列长纤维无纺布的物性的表。
图8是示出所述纵向排列长纤维无纺布的纤维直径分布的图。
图9是示出参考例1-5(无纺布+PET毡)、比较例1(仅PET毡)及比较例2(仅长纤维无纺布)的垂直入射吸声系数的测定结果的图表。
图10是示出实施例1-4(无纺布×n+PET毡)、参考例4以及比较例1的垂直入射吸声系数的测定结果的图表。
具体实施方式
本发明提供一种吸音材料，其通过层叠有多孔吸声体和两片以上的无纺布来构成。在本发明的吸声材料中，多孔吸声体也称为多孔型吸声材料，包括毡、聚氨酯泡沫、玻璃棉等。另外，所述无纺布具有被拉伸且沿单向排列的多根长纤维长丝，所述多根长纤维长丝的纤维直径分布的众数为1μm～4μm。进而，所述无纺布的单位面积重量为5g/m2～40g/m2。如后面所述，本发明提供的吸声材料与仅使用多孔吸声体时相比较，在6000Hz以下的预定低频带内能够发挥高吸声性能。
对于与所述多孔吸声体一起构成本发明的吸声材料的各无纺布、即具有被拉伸且沿单向排列的多根长纤维长丝的无纺布而言，例如可以是具有被拉伸的多根长纤维长丝沿单向排列而成的结构的“单向排列无纺布”。所述单向无需为严格的单向，只要是大致单向即可。这样的单向排列无纺布能够经过包括下述内容的制作工序来制作：例如，使多根长纤维长丝沿单向排列；以及沿所述单向拉伸排列后的所述多根长纤维长丝。
在此，“使多根长纤维长丝沿单向排列”是指：使多根长纤维长丝以各自的长度方向(轴向)成为单向的方式进行排列，即，排列后的多根长纤维长丝分别大致沿单向延伸。例如，在所述单向排列无纺布被制成长条状片材的情况下，所述单向可以是所述长条状片材的长边方向(也称为纵向)、自所述长条状片材的长边方向倾斜的方向、所述长条状片材的宽度方向(也称为横向)或者自所述长条状片材的横向倾斜的方向。另外，“沿所述单向拉伸排列后的多根长纤维长丝”是指大概沿其轴向分别拉伸排列后的多根长纤维长丝。需要说明的是，当沿单向拉伸沿单向排列后的多根长纤维长丝时，会使各长纤维长丝的构成分子沿作为拉伸方向的单向即各长纤维长丝的轴向排列。
图1是作为所述无纺布的一例的所述单向排列无纺布的由扫描型电子显微镜而得到的放大照片(倍率：1000倍)。在图1所示的单向排列无纺布中，多根长纤维长丝分别沿图1的大致上下方向排列。
另外，与所述多孔吸声体一起构成本发明的吸声材料的各无纺布，除了被拉伸且沿单向排列的多根长纤维长丝(第一长纤维长丝)以外，还可以进一步具有被拉伸且沿与所述单向正交的方向排列的多根第二长纤维长丝。即，本所述各无纺布可以是具有被拉伸后的多根长纤维长丝沿正交的双向中的任意方向排列的构成的“正交排列无纺布”。所述正交的双向无需为严格正交，只要是大致正交即可。这样的正交排列无纺布能够通过例如以长纤维长丝彼此正交的方式层叠且熔合两个所述单向排列无纺布而制作。
在本发明的吸声材料中，可以由两片以上的所述无纺布彼此堆叠而形成无纺布层叠体。即，本发明的吸声材料可以通过所述多孔吸声体与由两片以上的所述无纺布堆叠而成的无纺布层叠体一起来构成。在此，在所述无纺布层叠体中，堆叠的各无纺布的长纤维长丝的轴向可以相同，也可以随机。
所述无纺布层叠体由多个所述无纺布沿厚度方向堆叠而构成即可，可以是多个所述无纺布简单堆叠的状态(非压缩状态)，也可以是多个所述无纺布堆叠且被压缩的状态(压缩状态)。另外，在所述无纺布层叠体中，多个所述无纺布可以是彼此可分离的状态，也可以是其局部或全部一体化。因此，所述正交排列的无纺布可以说是无纺布，也可以说是无纺布层叠体。
在本发明的吸声材料中，所述多孔吸声体主要形成为片状或块状。并且，所述无纺布或所述无纺布层叠体被设置在所述多孔吸音体的表面和背面中的至少一个面上，从而构成本发明的吸声材料。在此，所述多孔吸声体与所述无纺布或所述无纺布层叠体，可以是可分离地一体化而成的，也可以是经过熔合或焊接等而无法分离地一体化而成的。
在此，通过参照图2A至2C来针对本发明的吸声材料的一些实施方式进行说明。
图2A是示出第一实施方式的吸声材料的示意性构造的剖视图。如图2A所示，第一实施方式的吸声材料通过在多孔吸声体51的表面上(或背面上)上设置有无纺布层叠体52来构成。另外，对于构成无纺布层叠体52的所述无纺布的数量(层叠数)可以任意设定。
图2B是示出第二实施方式的吸声材料的示意性构造的剖视图。如图2B所示，第二实施方式的吸声材料通过在多孔吸声体51的表面上以及背面上设置有无纺布层叠体52来构成。换言之，第二实施方式的吸声材料通过在两个无纺布层叠体52之间设置有多孔吸声体51来构成。另外，在第二实施方式的吸声材料中，两个无纺布层叠体52不必相同。例如，所述两个无纺布层叠体52，可以通过由种类相异的所述长纤维无纺布进行堆叠来构成，或者可以通过数量相异的所述长纤维无纺布进行堆叠来构成。此外，可以将两个无纺布层叠体52中的一个或两个替换为所述无纺布。
图2C是示出第三实施方式的吸声材料的示意性构造的剖视图。如图2C所示，第三实施方式的吸声材料通过在无纺布层叠体52的表面上和背面上设置有多孔吸声体51来构成。换言之，第三实施方式的吸声材料通过在两个多孔吸声体51之间设置有无纺布层叠体52来构成。另外，在第三实施方式的吸声材料中，两个多孔吸声体51不必相同。例如，两个多孔吸声体51的种类和/或形状(厚度等)可以彼此不同。另外，对于构成无纺布层叠体52的所述无纺布的数量(层叠数)可以与第一实施方式的情况同样地任意设定。
对于第一至第三实施方式的吸声材料可以分别使用单一物件或者分别汇总多个或者适当组合后使用。
接着，针对本发明的构成吸声材料的所述无纺布进行具体说明。如上所述，本发明的构成吸声材料的所述无纺布可以是所述单向排列无纺布或所述正交排列无纺布。需要说明的是，在下面的说明中，“纵向”是指制造所述无纺布时的机械方向(MD方向)，即供给方向(相当于所述无纺布的长度方向)，“横向”是指与所述纵向垂直的方向(TD方向)，即与所述供给方向正交的方向(相当于所述无纺布的宽度方向)。另外，下面，有时将长纤维长丝简称为长丝。
[单向排列无纺布：纵向排列长纤维无纺布]
作为所述单向排列无纺布的一例的纵向排列长纤维无纺布为通过使由热塑性树脂构成的多根长纤维长丝沿纵向排列，即，以各长纤维长丝的长度方向(轴向)大致与纵向一致的方式排列，并沿纵向(轴向)拉伸排列后的所述多根长纤维长丝而得到的。所述纵向排列长纤维无纺布中，各长纤维长丝的构成分子沿所述纵向取向。在此，所述多根长纤维长丝向所述纵向的拉伸倍率为3倍～6倍。另外，构成所述纵向排列长纤维无纺布的所述多根长纤维长丝(即，被拉伸后的多根长纤维长丝)的纤维直径分布的众数为1μm～4μm，优选为2μm～3μm。进一步而言，构成所述纵向排列长纤维无纺布的所述多根长纤维长丝的平均纤维直径为1μm～4μm，优选为2μm～3μm，构成所述纵向排列长纤维无纺布的所述多根长纤维长丝的纤维直径分布的变异系数为0.1～0.3，优选为0.15～0.25。需要说明的是，所述变异系数为构成所述纵向排列长纤维无纺布的所述多根长纤维长丝的纤维直径的标准偏差除以平均值(平均纤维直径)而得到的值。
所述长纤维长丝实质上为长纤维即可，没有特别限制，例如，其能够为平均长度超过100mm的纤维(长丝)。另外，所述多根长纤维长丝的平均纤维直径在1μm～4μm的范围内即可，所述纵向排列长纤维无纺布可包括纤维直径小于1μm的长纤维长丝或纤维直径超过4μm的长纤维长丝。需要说明的是，长纤维长丝的长度及纤维直径例如能够由通过扫描型电子显微镜所拍摄的所述纵向排列长纤维无纺布的放大照片来测定，能够由N个(例如50个)测定值求得平均纤维直径及标准偏差，并由所述标准偏差除以所述平均纤维直径，从而求得纤维直径分布的变异系数。
所述纵向排列长纤维无纺布的重量的单位面积重量(下面称为“单位面积重量”)w为5g/m2～40g/m2，优选为10g/m2～30g/m2。作为单位面积重量，可以通过准备多片切割为例如300mm×300mm的无纺布片材、测定各自的重量并根据其平均值来求出。而且，所述纵向排列长纤维无纺布的厚度t为10μm～90μm，优选为25μm～60μm。另外，所述纵向排列长纤维无纺布的厚度t除以单位面积重量w而得到的值即比容t/w(cm3/g)为2.0～3.5。所述比容t/w在2.0～3.5的范围内表示所述纵向排列长纤维无纺布的厚度相对于单位面积重量较薄。而且，所述纵向排列长纤维无纺布的透气性为5cm3/cm2/s～250cm3/cm2/s，优选为10cm3/cm2/s～70cm3/cm2/s。
另外，制作所述纵向排列长纤维无纺布时的长丝的折叠宽度优选为300mm以上。这是因为，需要折叠宽度也一定程度上较大，以使长丝用作长纤维。需要说明的是，如下所述，长丝的折叠宽度是指纺丝后的长丝沿纵向振动而在传送机上折回配置时折回点之间的大致为直线的部分的平均长度，它表示能够在被拉伸而形成所述纵向排列长纤维无纺布的状态下通过目测而观察到的长度。在后文的制造方法(制造装置)中，例如，能够依赖于高速气流的流速和/或气流振动机构的旋转速度而改变这样的折叠宽度。
所述长纤维长丝通过对热塑性树脂进行熔融纺丝而获得。所述热塑性树脂为能够进行熔融纺丝的树脂即可，没有特别限制，主要使用聚酯，特别是特性粘度(即：固有粘度)IV为0.43～0.63、优选为0.48～0.58的聚对苯二甲酸乙二醇酯。或者，也可以使用聚丙烯作为所述热塑性树脂。这是因为，它们在熔喷法等中的纺丝性良好。需要说明的是，所述热塑性树脂可以包括0.01～2重量％左右的抗氧化剂、耐候剂、着色剂等添加剂。另外，作为所述热塑性树脂，也可以使用使阻燃性树脂、例如通过磷系阻燃成分共聚而进行阻燃后的阻燃性聚酯。
接着，对所述纵向排列长纤维无纺布的制造方法的一例进行说明。所述纵向排列长纤维无纺布的制造方法包括下述工序：制作具有多根长纤维长丝沿纵向排列的构成的无纺布网；沿纵向单轴拉伸制成的无纺布网(即，沿纵向排列后的多根长纤维长丝)，由此得到纵向排列长纤维无纺布。
详细而言，制作所述无纺布网的工序包括下述工序，从而制作多根长丝沿所述传送带的前进方向(纵向)排列而成的无纺布网：准备用于挤出多根(数根)长丝的喷嘴组、用于捕获并输送从所述喷嘴组挤出的长丝的传送带、及用于使吹向所述长丝的高速气流振动的气流振动单元；从所述喷嘴组面向所述传送带挤出多根(数根)长丝；使从所述喷嘴组挤出的各长丝伴随着高速气流而减小直径；以及通过所述气流振动单元使所述高速气流的朝向周期性地变为所述传送带的前进方向(即，纵向)。另外，在得到所述纵向排列长纤维无纺布的工序中，沿纵向单轴拉伸在制作所述无纺布网的工序中所制作的无纺布网，由此，得到所述纵向排列长纤维无纺布。需要说明的是，所述拉伸的倍率为3倍～6倍。
在此，关于所述喷嘴组，喷嘴数量、喷嘴孔数量、喷嘴孔之间的间距P、喷嘴孔直径D及喷嘴孔长度L能够任意设置，优选地，喷嘴孔直径D为0.1mm～0.2mm，L/D为10～40。
图3是示出所述纵向排列长纤维无纺布的制造装置的一例的示意性构成的剖视图。图3所示的制造装置构成为通过熔喷法制造所述纵向排列长纤维无纺布，其包括：熔喷模头1，传送带7，气流振动机构9，拉伸机筒12a、12b，以及收取夹辊16a、16b等。
首先，在装置的前段，热塑性树脂(在此为以聚酯或聚丙烯为主成分的热塑性树脂)被装入挤出机(无图示)并熔融，进而挤出并送至熔喷模头1。
熔喷模头1在其前端(下端)具有多个喷嘴3，该多个喷嘴3与相对于图纸垂直的方向即传送带7的前进方向垂直地排列。通过齿轮泵(无图示)等送至熔喷模头1的熔融树脂2从各喷嘴3挤出，从而形成(纺丝)多根长丝11。需要说明的是，图3中，熔喷模头1通过剖视图表示，因此仅示出了一个喷嘴3。另外，在熔喷模头1中，各喷嘴3的两侧分别设有储气部5a、5b。加热至所述热塑性树脂的熔点以上的高压加热空气被送入这些储气部5a、5b，然后，从与储气部5a、5b连通并向熔喷模头1的前端开口的狭缝6a、6b喷出。由此，在喷嘴3的下方形成与从喷嘴3挤出长丝11的方向大致平行的高速气流。通过该高速气流，从喷嘴3挤出的长丝11被保持为能够牵伸的熔融状态，同时通过高速气流的摩擦力向长丝11提供牵伸(即，长丝11被拉伸)，从而减小长丝11的直径。需要说明的是，刚刚纺丝完成的长丝11的直径优选为10μm以下。另外，在喷嘴3的下方所形成的高速气流的温度设置为比长丝11的纺丝温度高20℃以上，优选高40℃以上。
在使用熔喷模头1来形成长丝11的方法中，通过升高所述高速气流的温度，能够使刚刚从喷嘴3挤出的长丝11的温度充分高于长丝11的熔点，由此，能够减小长丝11的直径。
在熔喷模头1的下方配置有传送带7。传送带7卷挂在通过无图示的驱动源而旋转的传送辊13或其它辊上。通过传送辊13的旋转来驱动传送带7，由此，从喷嘴3挤出并被集聚在传送带7上的长丝11向图3中的箭头方向(右方向)输送。
在熔喷模头1和传送带7之间的预定位置，具体而言，在从喷嘴3的两侧的狭缝6a、6b喷出的高压加热空气汇流而形成的高速气流的流域(附近)设有气流振动机构9。气流振动机构9具有剖面为椭圆形的椭圆柱部、和分别从椭圆柱部的两端伸出的支承轴9a，它配置为与利用传送带7输送长丝11的方向大致正交的方向，即待制造的纵向排列长纤维无纺布的宽度方向大致平行。并且，气流振动机构9构成为，所述椭圆柱部通过支承轴9a进行旋转而向箭头A方向旋转。如此一来，在所述高速气流的附近配置椭圆柱形的气流振动机构9，并其旋转，由此能够如下所述那样利用康达效应来改变所述高速气流的朝向。需要说明的是，气流振动机构9的数量不限定于一个，也可以根据需要设置多个，从而更加增大长丝11的摆动幅度。
长丝11沿所述高速气流流动。所述高速气流由从狭缝6a、6b喷出的高压加热空气汇流而形成，并向与传送带7的输送面大致垂直的方向流动。然而，众所周知，当气体或液体的高速喷流附近存在墙壁时，喷流具有流经墙壁面附近的倾向。对此称为康达效应。气流振动机构9利用该康达效应来改变所述高速气流即长丝11的流动朝向。
优选地，气流振动机构9(所述椭圆柱部)的宽度、即气流振动机构9在与支承轴9a平行的方向上的长度比由熔喷模头1纺丝而成的长丝组的宽度大100mm以上。这是因为，若气流振动机构9的宽度比这更小，则可能在长丝组的两端部不能充分改变所述高速气流的流动方向，从而导致长丝组的两端部的长丝11沿纵向的排列变得不充分。另外，气流振动机构9(所述椭圆柱部)的周壁面9b和所述高速气流的气流轴100的距离最小为25mm以下，优选为15mm以下。这是因为，若气流振动机构9和气流轴100的距离为该距离以上，则所述高速气流被气流振动机构9吸引的效果可能变小，从而不能充分地使长丝11晃动。
在此，长丝11的摆动幅度依赖于所述高速气流的流速和气流振动机构9的旋转速度。因此，高速气流的速度被设置为10m/sec以上，优选设置为15m/sec以上。在该速度以下的速度下，所述高速气流有时不能被气流振动机构9的周壁面9b充分吸引，结果导致不能使长丝11充分晃动。作为气流振动机构9的旋转速度，只要能够使周壁面9b上的振动频率为使长丝11的摆动幅度最大的振动频率即可。这样的振动频率也会根据纺丝条件而不同，因此根据所述纺丝条件适当设置。
另外，在图3所示的制造装置中，在熔喷模头1和传送带7之间设有喷射嘴8。喷射嘴8用于向所述高速气流中喷射雾状的水等，通过利用喷射嘴8喷射水等使长丝11冷却并快速凝固。需要说明的是，实际上设置多个喷射嘴8，但为了简便起见，图3中仅示出了一个喷射嘴8。
凝固后的长丝11一边沿纵向晃动一边集聚在传送带7上，沿纵向部分折叠并被连续捕集。传送带7上的长丝11被传送带7沿图3中的箭头方向(右方向)输送，并被加热至拉伸温度的拉伸机筒12a和压辊14夹持着移送至拉伸机筒12a。然后，长丝11被拉伸机筒12b和橡胶压辊15夹持着移送至拉伸机筒12b，并与两个拉伸机筒12a、12b紧密贴合。如此一来，长丝11被紧密贴合着拉伸机筒12a、12b而输送，由此长丝11在直接沿纵向部分折叠的状态下形成相邻的长丝彼此熔合而成的无纺布网。
然后，所述无纺布网被收取夹辊16a、16b(后段的收取夹辊16b由橡胶制成)收取。收取夹辊16a、16b的周向速度被设置为大于拉伸机筒12a、12b的周向速度，由此，所述无纺布网被沿纵向拉伸至原长度的3倍～6倍。如此一来，制成纵向排列长纤维无纺布18。需要说明的是，所述无纺布网也可以根据需要进一步进行后处理，例如热处理或热压花等部分粘合处理等。另外，拉伸倍率例如能够通过以一定间隔形成在拉伸前的无纺布网上的标记由下式而定义。
拉伸倍率＝“拉伸后的标记之间的长度”/“拉伸前的标记之间的长度”
如上所述，构成所制造的纵向排列长纤维无纺布18的长丝的平均纤维直径为1μm～4μm(优选为2μm～3μm)，构成所制造的纵向排列长纤维无纺布18的长丝的纤维直径分布的变异系数为0.1～0.3。另外，在优选的方面，纵向排列长纤维无纺布18可以在纤维的方向、即作为长纤维长丝的轴向即拉伸方向的纵向上的伸长率为1～20％，优选为5～15％。即，纵向排列长纤维无纺布18可以在纵向上具有伸缩性。而且，纵向排列长纤维无纺布18的纵向的抗拉强度为20N/50mm以上。所述伸长率和所述抗拉强度是由JIS L1096 8.14.1A法所测定出的值。
[单向排列无纺布：横向排列长纤维无纺布]
作为所述单向排列无纺布的其它例子的横向排列长纤维无纺布为通过使由热塑性树脂构成的多根长纤维长丝沿横向排列，即，以各长纤维长丝的长度方向(轴向)与所述横向大致一致的方向排列，并沿横向拉伸排列后的多根长纤维长丝而得到。所述横向排列长纤维无纺布中，各长纤维长丝的构成分子沿所述横向取向。需要说明的是，下面关于与所述纵向排列长纤维无纺布的情况可相同的内容，将适当地省略其说明。
图4A、图4B是示出所述横向排列长纤维无纺布的制造装置的一例的主要部分构成的图。图4A是所述横向排列长纤维无纺布的制造装置的主要部分的剖视图；图4B是与所述横向排列长纤维无纺布的制造装置的图4A正交的方向的主要部分的剖视图。如图4A、图4B所示，所述横向排列长纤维无纺布的制造装置包括纺丝头210、传送带219及无图示的拉伸装置等。需要说明的是，在图4A、图4B中通过剖视图示出纺丝头210以便了解其内部结构。另外，在本制造装置中，传送带219配置在纺丝头210的下方，并构成为沿图4A中的箭头方向(左方向)前进。
图5A、图5B中示出了纺丝头210。图5A是纺丝头210的剖视图，图5B是从下侧观察纺丝头210而得到的图。
纺丝头210包括空气喷出部206、及配置在空气喷出部206的内部的圆筒形的纺丝喷嘴部205。在纺丝喷嘴部205的内部形成有沿重力方向延伸并向纺丝喷嘴部205的下端面开口的纺丝喷嘴201。纺丝喷嘴201的喷嘴孔径Nz能够任意设置，例如0.1mm～0.7mm。纺丝头210以纺丝喷嘴201位于传送带219的宽度方向的大致中央的方式配置于传送带219的上方。通过齿轮泵(无图示)等从其上侧向纺丝喷嘴201提供熔融树脂，提供的熔融树脂通过纺丝喷嘴201从纺丝喷嘴201的下侧的开口端向下方挤出，由此形成(纺丝)长丝211。
在空气喷出部206的下面形成有具有两个斜面208a、208b的凹部。所述凹部的底面构成了相对重力方向垂直的水平面207，一个斜面208a配置在传送带219的前进方向上的水平面207的一端侧，另一个斜面208b配置在传送带219的前进方向上的水平面207的另一侧。两个斜面208a、208b关于与水平面207正交且通过纺丝喷嘴201的中心线的平面对称地配置，它们分别以彼此的距离向着下方逐渐增大的方式倾斜地形成。
纺丝喷嘴部205的下端面以在空气喷出部206的水平面207的中央部从水平面207突出的方式配设。纺丝喷嘴部205的下端面从水平面207突出的量H能够任意设置，例如0.01mm～1mm。另外，在纺丝喷嘴部205的外周面和空气喷出部206之间形成有喷出高温一次空气的环形的一次空气狭缝202。需要说明的是，纺丝喷嘴部205的外径、即一次空气狭缝202的内径d能够任意设置，例如2.5mm～6mm。需要说明的是，虽然省略了图示，但主要为了使从一次空气狭缝202喷出的一次空气的速度及温度均匀，在纺丝头210的内部形成有至少一部分的间隙为0.1mm～0.5mm的狭缝状流路，经由该狭缝状流路向一次空气狭缝202提供高温的一次空气。
从一次空气狭缝202的上部向一次空气狭缝202提供高温的一次空气，提供的一次空气通过一次空气狭缝202内从一次空气狭缝202的水平面207侧的开口端向下方高速喷出。如此一来，从一次空气狭缝202高速喷出一次空气，由此，在纺丝喷嘴部205的下端面的下方产生减压部分，从纺丝喷嘴201挤出的长丝211通过该减压而振动。
而且，在空气喷出部206形成有二次空气喷出口204a、204b以用于喷出高温的二次空气。喷出二次空气，用于使通过从一次空气狭缝202喷出的一次空气而振动的长丝211扩大并沿单向排列。二次空气喷出口204a开口形成于斜面208a，相对斜面208a垂直地向着空气喷出部206的内部延伸。同样地，二次空气喷出口204b开口形成于斜面208b，相对斜面208b垂直地向着空气喷出部206的内部延伸。二次空气喷出口204a、204b相对于与水平面207正交且通过纺丝喷嘴201的中心线的平面对称地配置。需要说明的是，二次空气喷出口204a、204b的直径r能够任意设置，优选为1.5mm～5mm。另外，在本实施方式中，二次空气喷出口204a、204b分别形成有两个，但不限定于此，二次空气喷出口204a、204b的数量能够任意设置。
二次空气分别从二次空气喷出口204a、204b自水平方向略微向下喷出。并且，从二次空气喷出口204a喷出的二次空气和从二次空气喷出口204b喷出的二次空气在纺丝喷嘴201的下方撞击从而沿传送带219的宽度方向扩散。由此，一边振动一边落下的长丝211沿传送带219的宽度方向扩散。
另外，与纺丝喷嘴201平行地延伸且向水平面207开口的多个小孔203隔着纺丝喷嘴部205而形成在其两侧。多个小孔203在与纺丝喷嘴201的中心线正交的一条直线上排成一列，在纺丝喷嘴部205的二次空气喷出口204a侧和204b侧分别形成有相同的数量(在此为三个)。多个小孔203构成为使高温的空气从水平面207的开口端向下方喷出，由此，长丝211的纺丝稳定。需要说明的是，小孔203的直径q能够任意设置，优选大致为1mm左右。另外，从各小孔203喷出的高温的空气可由用于使一次空气从一次空气狭缝202喷出的一次空气的产生源导出，也可以由用于使二次空气从二次空气喷出口204a、204b喷出的二次空气的产生源导出。或者，除一次空气及二次空气以外，也可以向各小孔203提供其它的高温的空气。
而且，在纺丝头210和传送带219之间设有一对冷却喷嘴220。在本实施方式中，一个冷却喷嘴220配置于从纺丝喷嘴201纺出的长丝211的传送带219的前进方向的上游侧，另一个冷却喷嘴220配置于从纺丝喷嘴201纺出的长丝211的传送带219的前进方向的下游侧。各冷却喷嘴220向到达传送带219之前的长丝211喷射雾状的水等，由此，长丝211被冷却并凝固。需要说明的是，冷却喷嘴220的数量及配置能够任意设置。
凝固后的长丝211沿传送带219的宽度方向排列并集聚在传送带219上，由此，在传送带219上制成多根长丝211沿宽度方向排列而成的无纺布网218。
并且，在传送带219上制成的无纺布网218被传送带219沿图4A中的箭头方向输送，然后，通过无图示的所述拉伸装置沿横向拉伸至原长度的3倍～6倍。如此一来，制得所述横向排列长纤维无纺布。
图6A～图6C示出了纺丝头210的变形例。图6A是变形例中的纺丝头210的剖视图；图6B是从下侧观察变形例中的纺丝头210而得到的图；图6C是变形例中的纺丝头210在与图6A正交的方向上的剖视图。
如图6A～图6C所示，在变形例中的纺丝头210中，多个小孔203以圆形环绕纺丝喷嘴部205(纺丝喷嘴201)的方式配置。各小孔203相对水平面略微倾斜地形成，高温的空气从各小孔203向图6B中的箭头方向喷出。通过从这样的多个小孔203喷出高温的空气，也能够使长丝211的纺丝稳定。
如上所述，构成所制造的横向排列长纤维无纺布的长丝的平均纤维直径为1μm～4μm(优选为2μm～3μm)，构成所制造的纵向排列长纤维无纺布的长丝的纤维直径分布的变异系数为0.1～0.3。另外，所制造的横向排列长纤维无纺布可以在纤维的方向、即作为长纤维长丝的轴向即拉伸方向的横向上的伸长率为1～20％，优选为5～15％。即，横向排列长纤维无纺布可以在横向上具有伸缩性。另外，所制造的横向排列长纤维无纺布向横向的抗拉强度为5N/50mm以上，优选为10N/50mm以上，进一步优选为20N/50mm以上。
[正交排列无纺布]
正交排列无纺布可通过如下方式来形成：使所述纵向排列长纤维无纺布和所述横向排列长纤维无纺布层叠且熔合而形成；使两个所述纵向排列长纤维无纺布中的一个旋转90°并层叠且熔合而形成；或者，使两个所述横向排列长纤维无纺布中的一个旋转90°并层叠且熔合而形成。对于熔合没有特别限制，通常通过使用压花辊等的热压接合来进行。
接着，针对所述无纺布层叠体进行说明。所述无纺布层叠体基本上能够由多片所述纵向排列长纤维无纺布沿厚度方向堆叠而构成、由多片所述横向排列长纤维无纺布沿厚度方向堆叠而构成、或者由多片所述正交排列无纺布沿厚度方向堆叠而构成。但是，不限定于此，所述无纺布层叠体也能够通过所述纵向排列长纤维无纺布、所述横向排列长纤维无纺布及所述正交排列无纺布的任意的组合而构成。
并且，如上述所言，所述无纺布或所述无纺布层叠体被设置在所述多孔吸音体的表面和背面中的至少一个面上，从而构成本发明的吸声材料。此外，如上所言，所述正交取向的无纺布可以对应于所述无纺布以及所述无纺布层叠体中的任一者。
实施例
下面，通过实施例来说明本发明所提供的吸声材料。但是，本发明不局限于下述实施例。
[无纺布]
使用图3所示的制造装置制作纵向排列长纤维无纺布。作为熔喷模头，使用具有喷嘴直径0.15mm、喷嘴间距0.5mm，L/D(喷嘴孔长度/喷嘴孔直径)＝20、纺丝宽度500mm的纺丝喷嘴的喷头，并将其与传送带的前进方向垂直地配置。作为长丝的原料(热塑性树脂)，使用特性粘度IV为0.53、熔点为260℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(CHUNG SHING TEXTILE CO.，LTD.)。将每个喷嘴的吐出量设为40g/min、模头的温度设为295℃，从所述熔喷模头挤出长丝。用于向从喷嘴挤出的长丝施加牵伸从而减小其直径的高速气流温度设为400℃，流量设为0.4m3/min。另外，从喷射嘴喷射雾状的水以使长丝冷却。气流振动机构以与熔喷模头的喷嘴的延长线的距离最小为20mm的方式配置。按照900rpm(气流振动机构的周壁面上的振动频率为15.0Hz)使气流振动机构旋转，并在沿纵向排列的状态下将长丝捕集在传送带上。利用拉伸机筒加热捕集在传送带上的长丝，并沿纵向拉伸至4.5倍，从而制得纵向排列长纤维无纺布。接着，通过适当改变传送带的前进速度，得到单位面积重量为5g/m2～40g/m2的纵向排列长纤维无纺布。
得到的纵向排列长纤维无纺布的物性示于图7。另外，单位面积重量为10g/m2的纵向排列长纤维无纺布和单位面积重量为20g/m2的纵向排列长纤维无纺布的纤维直径分布示于图8。如图8所示，在任意的纵向排列长纤维无纺布中，其纤维直径分布的众数为约2.5μm，平均纤维直径也为约2.5μm。需要说明的是，由于仅制作时的传送带的前进速度不同，因此，对于单位面积重量为5g/m2、15g/m2、30g/m2、40g/m2的纵向排列长纤维无纺布而言，一般认为纤维直径分布的众数及平均纤维直径也与图8大致相同。
[多孔吸声体]
作为多孔吸声体，准备了市售的PET吸声片材(PET毡)。另外，所述PET毡的厚度为10mm，所述PET毡的单位面积重量为230g/m2。
(实施例)
将在所述PET毡的表面配置3片单位面积重量为20g/m2的纵向排列长纤维无纺布而成的物品(无纺布(20g)×3+PET毡)作为实施例1，将在所述PET毡的表面配置5片单位面积重量为20g/m2的纵向排列长纤维无纺布而成的物品(无纺布(20g)×5+PET毡)作为实施例2，将在所述PET毡的表面配置10片单位面积重量为20g/m2的纵向排列长纤维无纺布而成的物品(无纺布(20g)×10+PET毡)作为实施例3，将在所述PET毡的表面配置20片单位面积重量为20g/m2的纵向排列长纤维无纺布而成的物品(无纺布(20g)×20+PET毡)作为实施例4。
(参考例)
将在所述PET毡的表面仅配置一片单位面积重量为5g/m2的纵向排列长纤维无纺布而成的物品(无纺布(5g)+PET毡)作为参考例1，将在所述PET毡的表面仅配置一片单位面积重量为10g/m2的纵向排列长纤维无纺布而成的物品(无纺布(10g)+PET毡)作为参考例2，将在所述PET毡的表面仅配置一片单位面积重量为15g/m2的纵向排列长纤维无纺布而成的物品(无纺布(15g)+PET毡)作为参考例3，将在所述PET毡的表面仅配置一片单位面积重量为20g/m2的纵向排列长纤维无纺布而成的物品(无纺布(20g)+PET毡)作为参考例4，并且将在所述PET毡的表面仅配置一片单位面积重量为40g/m2的纵向排列长纤维无纺布而成的物品(无纺布(40g)+PET毡)作为参考例5。
(比较例)
将所述PET毡单一物件(仅PET毡)作为比较例1，将纵向排列长纤维无纺布单一物件(仅无纺布)作为比较例2。需要说明的是，已经证实，单位面积重量在5g/m2～40g/m2之间时，纵向排列长纤维无纺布单一物件的吸声性能基本没有变化。
[吸声试验]
使用日本音响工程株式会社(Nihon Onkyo Engineering Co.，Ltd.)制造的垂直入射吸声系数测定系统WinZacMTX，分别针对实施例1-4、参考例1-5及比较例1-2来测定JISA1405-2中所规定的垂直入射吸声系数。图9示出参考例1-5及比较例1-2的垂直入射吸声系数的测定结果，图10示出实施例1-4、参考例4及比较例1的垂直入射吸声系数的测定结果。
如图9所示可见，若将所述无纺布(一片)与所述PET毡一起进行组合(层叠)，则能够获得超过各个垂直入射吸声系数的合计的垂直入射吸声系数，并且，与所述PET毡单一物件的情况相比，在1000Hz～10000Hz的频带内垂直入射吸声系数显著提高。另外，在10000Hz以下的频带中，所述PET毡单一物件的垂直入射吸声系数小于50％，并且所述无纺布(一片)的垂直入射吸声系数小于10％。
另外，如图10所示可以确认，若将所述PET毡与两片以上的所述无纺布进行组合(层叠)，则在10000Hz以下的频带、特别是在以所述PET毡单一物件几乎未能发挥吸音性能(具体而言垂直入射吸声系数小于40％)的6000Hz以下的频带中垂直入射吸声系数大幅度提高；换言之，在6000Hz以下的预定频率(predetermined frequency)中存在垂直入射吸声系数的峰值，该峰值处的垂直入射吸声系数为40％以上，进而言之为50％以上；并且，随着所述无纺布的片数增加，垂直入射吸声系数的峰值存在向低频率一侧偏移的趋势。
因此，通过将所述无纺布与所述PET毡等多孔吸声体、特别是在10000Hz以下的频率的吸声性能较低的多孔吸声体进行组合，能够提高1000Hz～10000Hz频带中的吸声性能，特别是通过组合两片以上的所述无纺布或所述无纺布层叠体，能够显著提高在6000Hz以下的预定频带中的吸声性能。
特别地，由于吸声系数根据所述无纺布的片数不同而发生变化，因此，通过例如预先测量待吸声的声音的频率并且根据所测得的频率来调节在所述多孔吸声体上层叠的所述无纺布的片数等，也能够个别地形成最合适的吸声材料。
作为本发明的吸声材料可应用于各种场所。例如，作为本发明的吸声材料能够用作：用于汽车的发动机房的吸声材料或用于内饰的吸声材料，汽车、家电产品及各种电机等的吸声保护材料，配置于各种建筑的墙壁、地板或天花板等的吸声材料，用于机械等的内饰的吸声材料，各种防音壁的吸声材料，和/或用于复印机或多功能一体机等办公自动化设备的吸声材料等。
附图标记的说明
51 多孔吸声体
52 无纺布层叠体

Claims (10)

1.一种吸音材料，其通过层叠有多孔吸声体和两片以上的无纺布来构成，其中，
所述无纺布具有被拉伸且沿单向排列的多根长纤维长丝，所述多根长纤维长丝的纤维直径分布的众数为1μm～4μm，所述多根长纤维长丝的纤维直径分布的变异系数为0.1～0.3，并且，所述无纺布的单位面积重量为5g/m2～40g/m2。
2.如权利要求1所述的吸声材料，其中，
所述多孔吸声体形成为片状或块状，
所述无纺布或所述无纺布堆叠有两片以上而成的无纺布层叠体被设置在所述多孔体的表面和背面中的至少一个面上。
3.如权利要求1所述的吸声材料，其中，所述多根长纤维长丝是被拉伸至原长度的3倍～6倍而成的，所述多根长纤维长丝的平均纤维直径为1μm～4μm。
4.如权利要求1所述的吸声材料，其中，所述无纺布在所述单向上的拉伸方向上的抗拉强度为20N/50mm以上。
5.如权利要求1所述的吸声材料，其中，在6000Hz以下的预定频率处具有所述吸声材料的垂直入射吸声系数的峰值，所述峰值处的垂直入射吸声系数为40％以上。
6.如权利要求5所述的吸声材料，其中，在6000Hz以下的频带中的所述多孔吸声体的垂直入射吸声系数小于40％。
7.如权利要求1所述的吸声材料，其中，
在10000Hz以下的频带中的所述多孔吸声体的垂直入射吸声系数小于50％，并且
在6000Hz以下的预定频率处具有所述吸声材料的垂直入射吸声系数的峰值，所述峰值处的垂直入射吸声系数为50％以上。
8.如权利要求1所述的吸声材料，其中，所述多根长纤维长丝分别是以聚酯或聚丙烯为主成分的长纤维长丝。
9.如权利要求8所述的吸声材料，其中，所述聚酯是特性粘度IV为0.43～0.63的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
10.如权利要求1所述的吸声材料，其中，所述无纺布具有：被拉伸且沿单向排列的多根第一长纤维长丝，以及被拉伸且沿与所述单向正交的方向排列的多根第二长纤维长丝。
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