CN112566780A - 层叠片材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种层叠片材，具有：第一多孔层，其包括多根无机纤维和碳化纤维中的至少一者；以及第二多孔层，其由多根有机纤维形成，层叠片材的面密度为400g/m2以上1550g/m2以下，上述第二多孔层由平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下的有机纤维形成，若将上述第二多孔层的单位体积中的固体和空隙所占的总体积设定为100％，则上述固体的比例为1.0％以上8.0％以下。

Description

层叠片材
技术领域
本发明涉及层叠片材。
背景技术
专利文献1中记载的吸音体包括由无机多孔材料或有机多孔材料组成的多孔体层、以及层叠于多孔体层的靠音源一侧的由耐热性的毛毡材料组成的吸音层。吸音层由基于陶瓷纤维的毛毡材料、玻璃布、玻璃纤维无纺布、石棉、玻璃棉中的任一者或者这些的混合物组成。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本国特开2008－76871号公报
发明内容
(本发明要解决的问题)
专利文献1中记载的第一实施例中的吸音体包括由厚度为40mm且面密度为1.4kg/m2的PET毛毡材料组成的多孔体层、层叠于多孔体层的靠音源一侧的面密度为0.4kg/m2的由二氧化硅垫组成的吸音层。吸音体的面密度为1.8kg/m2，吸音体的重量较重。另外，该吸音体的耐燃性的实验数据在专利文献1中未记载。
本发明的一个方面在于，提供一种耐燃性、防音性、轻量性优异的层叠片材。
(解决技术问题的方法)
本发明的一个方面的层叠片材具有：
第一多孔层，其包括多根无机纤维和碳化纤维中的至少一者；以及
第二多孔层，其由多根有机纤维形成，
层叠片材的面密度为400g/m2以上1550g/m2以下，
上述第二多孔层由平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下的有机纤维形成，
若将上述第二多孔层的单位体积中的固体和空隙所占的总体积设定为100％，则上述固体的比例为1.0％以上8.0％以下。
(发明的效果)
根据本发明的一个方面，能够提供一种耐燃性、防音性以及轻量性优异的层叠片材。
附图说明
图1是示出一个实施方式的层叠片材的剖视图。
图2是示出变形例的层叠片材的剖视图。
图3是示出一个实施方式的第二多孔层的立体图。
图4是示出一个实施方式的第二多孔层的剖视照片。
图5是示出第一变形例的第二多孔层的立体图。
图6是示出第二变形例的第二多孔层的立体图。
图7是示出一个实施方式的第二多孔层的制造方法的图。
图8是示出形成于图7所示两个集合器(日文原文：コレクタ)之间的有机纤维层的一个例子的图。
图9是示出第三变形例的第二多孔层的立体图。
图10是示出第三变形例的第二多孔层的剖视照片。
图11是示出第三变形例的第二多孔层的制造方法的图。
图12是示出燃烧试验装置的一个例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在各附图中对于相同的或者对应的构成付与相同或者对应的附图标记，有时省略其说明。
图1是示出一个实施方式的层叠片材的剖视图。如图1所示，层叠片材2具有第一多孔层10和第二多孔层20。第一多孔层10用于提高层叠片材2的耐燃性，其包括多根无机纤维和碳化纤维中的至少一者。另一方面，第二多孔层20用于提高层叠片材2的防音性，其由多根有机纤维形成。
由于第一多孔层10用于提高层叠片材2的耐燃性，因此其以第二多孔层20为基准配置在靠火源一侧。能够将第二多孔层20的温度抑制为形成第二多孔层20的有机纤维热分解的温度以下。第一多孔层10的形态可以为织布、无纺布、以及毛毡等的任一者。
另一方面，由于第二多孔层20用于提高层叠片材2的防音性，因此其基本上以第一多孔层10为基准配置在靠音源一侧，但是也可以以第一多孔层10为基准配置在与音源相反一侧。这是由于音波能够通过第一多孔层10。第二多孔层20的形态可以为织布、无纺布、以及毛毡等的任一者。
第一多孔层10和第二多孔层20可以分别成形后进行结合。其结合使用例如粘接剂。作为粘接剂，使用热可塑性树脂等的热熔胶、或者双面胶带等。双面胶带基于提高耐燃性的目的可以不具有基材。粘接剂为了使音波易于通过粘接剂而可以形成为例如网状。也可以使用针刺来替代粘接剂。针刺法是使第一多孔层10和第二多孔层20重合，并且在第一多孔层10和第二多孔层20的界面附近使纤维彼此缠绕的方法。
以下，对于层叠片材2的整体构成、第一多孔层10的构成、以及第二多孔层20的构成，按照该顺序进行说明。另外，如图2所示，层叠片材2也可以具有以第二多孔层20为基准而在与第一多孔层10相反一侧配置的第三多孔层30。第三多孔层30包括多根无机纤维和碳化纤维中的至少一者。由于第三多孔层30的构成与第一多孔层10的构成相同，因此省略其说明。
层叠片材2例如被用作使入射的音波衰减的防音材料。层叠片材2通过将入射的音波的能量转换为热能，从而使入射的音波衰减。若音波入射至层叠片材2，则空气在多孔的层叠片材2的内部振动，从而在形成层叠片材2的纤维与空气之间产生摩擦，音波的能量被转换为热能。
层叠片材2可以用作吸音材料，也可以用作隔音材料。吸音材料被用于抑制自音源入射的音波的反射的目的。隔音材料被用于抑制自音源入射的音波的透过的目的。层叠片材2也可以兼具吸音材料和隔音材料这两者。
层叠片材2被用于交通工具、建筑物、家庭用电气机器、大型电气机器等的噪音对策。作为交通工具，可以举出例如汽车、电车等的车辆、以及飞机等。车辆的噪音包括行驶声音、行驶声音在隧道、隔音壁等反射后的反射声音、以及安装于车辆的安装机器(例如空调机、发动机)的工作声音。作为建筑物，可以举出例如工厂、电影院、练歌房、音乐厅等。作为家庭用电气机器，可以举出例如冰箱、吸尘器、空调室外机、家庭用蓄电池、温水洗净马桶等。作为大型电气机器，可以举出例如业务用冰箱等。
层叠片材2的面密度为例如400g/m2以上1550g/m2以下。若层叠片材2的面密度为1550g/m2以下，则层叠片材2的轻量性良好。另一方面，若层叠片材2的面密度为400g/m2以上，则层叠片材2的厚度D0不会过薄，从而音波在层叠片材2的内部易于被吸收。因此能够抑制音波的透过，获得良好的隔音性。优选层叠片材2的面密度为500g/m2以上1450g/m2以下。
层叠片材2的厚度D0为例如1mm以上100mm以下。若层叠片材2的厚度D0为100mm以下，则层叠片材2的轻量性良好。另外，若层叠片材2的厚度D0为100mm以下，则层叠片材2的厚度D0不会过厚，从而音波易于入射至层叠片材2中。因此，能够抑制音波的反射，获得良好的吸音性。另一方面，若层叠片材2的厚度D0为1mm以上，则层叠片材2的厚度D0不会过薄，从而音波在层叠片材2的内部易于被吸收。因此，能够抑制音波的透过，获得良好的隔音性。优选层叠片材2的厚度D0为5mm以上80mm以下。
层叠片材2的衰减常数为例如10Neper/m以上30Neper/m以下。若层叠片材2的衰减常数为10Neper/m以上，则入射至层叠片材2的音波在层叠片材2的内部易于被吸收。因此，能够抑制音波的透过，获得良好的隔音性。另一方面，若层叠片材2的衰减常数为30Neper以下，则层叠片材2的体积密度不会过高，从而音波易于入射至层叠片材2内。因此，能够抑制音波的反射，获得良好的吸音性。优选层叠片材2的衰减常数为12Neper/m以上25Neper/m以下。
层叠片材2的特性阻抗为例如300N·s/m3以上1400N·s/m3以下。特性阻抗表示音波的传递难易度。特性阻抗越大，音波的传播越易于被妨碍，音波越易于被反射，从而吸音性降低。若层叠片材2的特性阻抗为300N·s/m3以上，则入射至层叠片材2入射的音波在层叠片材2的内部易于被吸收。因此能够抑制音波的透过，获得良好的隔音性。另一方面，若层叠片材2的特性阻抗为1400N·s/m3以下，则音波易于入射至层叠片材2内。因此，能够抑制音波的反射，获得良好的吸音性。
第一多孔层10用于提高层叠片材2的耐燃性，其包括多根无机纤维和碳化纤维中的至少一者。作为无机纤维，可以举出例如玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维、碳纤维。陶瓷纤维为例如二氧化硅纤维。金属纤维为例如铝纤维、或者铜纤维。碳纤维是使聚丙烯腈纤维整体碳化而得的。另一方面，碳化纤维是使聚丙烯腈纤维部分碳化而得的。例如，通过将聚丙烯腈纤维在空气氛围下以200℃以上300℃以下的温度进行加热，从而能够得到碳化纤维，通过将碳化纤维在惰性气体氛围下以1200℃以上1400℃以下的温度进行加热，从而能够得到碳纤维。第一多孔层10可以包括多种无机纤维。另外，第一多孔层10也可以包括无机纤维和碳化纤维这两者。
第一多孔层10的厚度D1为例如0.5mm以上10mm以下。若第一多孔层10的厚度D1为0.5mm以上，则能够抑制火源的热量通过第一多孔层10传递至第二多孔层20。因此，能够将第二多孔层20的温度抑制为形成第二多孔层20的有机纤维热分解的温度以下。另一方面，若第一多孔层10的厚度D1为10mm以下，则层叠片材2的面密度不会过大，轻量性良好，另外，防音性良好。优选第一多孔层10的厚度D1为0.7mm以上7mm以下，更优选为0.9mm以上5mm以下。
第一多孔层10的传热率为例如5.0W/m2·K以上1.0×103W/m2·K以下。第一多孔层10的传热率T1可以由“T1＝λ1/D1”的数学式来表达。这里，λ1是第一多孔层10的热传导率，D1是第一多孔层10的厚度。若第一多孔层10的传热率为1.0×103W/m2·K以下，则能够抑制火源的热量通过第一多孔层10传递至第二多孔层20。因此，在实施图12所示燃烧试验时，能够将变形率限制在50％以下。所谓变形率是指，将第二多孔层20的与火源相反一侧的主表面的全部面积设定为100％时的、因主表面的热量而变形的部分的面积的比率。另一方面，若第一多孔层10的传热率为5.0W/m2·K以上，则第一多孔层10的厚度D1不会过厚，层叠片材2的轻量性良好。优选第一多孔层10的传热率为6.7W/m2·K以上7.7×102W/m2·K以下，更优选为1.0×101W/m2·K以上5.9×102W/m2·K以下。
图3是示出一个实施方式的第二多孔层的立体图。图4是示出一个实施方式的第二多孔层的剖视照片。在图3和图4中，X轴方向、Y轴方向、Z轴方向是彼此垂直的方向。X轴方向是第二多孔层的厚度方向。Y轴方向和Z轴方向是第二多孔层的面内方向。Z轴方向是多个无纺布层的排列方向。
在图3中，箭头A表示音波相对于第二多孔层20的入射方向。需要说明的是，在图3中，音波相对于第二多孔层20的主表面21垂直入射亦可，倾斜入射亦可。另外，音波可以自第二多孔层20的两侧入射，也可以入射至两个主表面21、22这两者。
第二多孔层20用于使入射的音波衰减。第二多孔层20通过使入射的音波的能量转换为热量，从而使入射的音波衰减。若音波入射至第二多孔层20内，则空气在第二多孔层20的内部振动，从而在形成第二多孔层20的有机纤维与空气之间产摩擦，音波的能量被转换为热能。
第二多孔层20可以用作吸音材料，也可以用作隔音材料。吸音材料用于抑制自音源入射的音波的反射的目的。隔音材料用于抑制自音源入射的音波的透过的目的。第二多孔层20也可以兼具吸音材料和隔音材料这两者。
第二多孔层20由多根有机纤维形成。作为有机纤维，不特别限定，可以使用例如聚酯纤维、聚烯烃类树脂纤维、聚酰胺纤维、丙烯酸纤维、尼龙纤维等。在这些纤维中，从轻量化的观点出发，特别优选聚烯烃类树脂纤维。第二多孔层20可以由一种有机纤维形成，也可以由多种有机纤维形成。
需要说明的是，第二多孔层20除了有机纤维之外还可以包括添加剂。添加剂为例如阻燃剂。阻燃剂可以为有机类阻燃剂，也可以为无机类阻燃剂。作为有机类阻燃剂，可以举出例如磷类化合物、卤素类化合物、氮类化合物、硅酮类化合物、硼类化合物等。作为无机类阻燃剂，可以举出金属水合物、三氧化锑、无机磷等。添加剂可以为防水剂。作为防水剂，可以举出例如氟类化合物等。作为其他的添加剂，可以举出耐候稳定剂、抗氧化剂、着色剂等。添加剂可以对有机纤维施加涂层。
第二多孔层20由例如平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下的有机纤维形成。若第二多孔层20的平均纤维直径为0.5μm以上，则第二多孔层20的制造容易，另外，能够充分获得第二多孔层20的强度。另一方面，若第二多孔层20的平均纤维直径为14μm以下，则每单位体积的有机纤维的表面积较大，从而易于在有机纤维与空气之间产生摩擦，能够高效地使音波衰减。优选第二多孔层20的平均纤维直径为1μm以上14μm以下，更优选为1.5μm以上10μm以下。
第二多孔层20由平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下的有机纤维等的固体、以及在有机纤维之间形成的空隙构成。本发明人们为了提高第二多孔层20的防音性，着眼于以往未着眼的固体占有率S。
固体占有率S是指，将第二多孔层20的单位体积中的固体和空隙所占总体积设定为100％时的、固体的比例。也就是，固体占有率S是第二多孔层20的体积密度(BD)除以固体的真密度(TD)的值(BD/TD)乘以100的值(BD/TD×100)。固体占有率S与自100减去空隙率的值相等。
固体占有率S越大，则平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下的有机纤维与空气的接触面积越大，通过有机纤维与空气的摩擦而将音波的能量转换为热能的效率提高，从而防音性提高。另一方面，固体占有率S越小，密度越小，可以实现轻量化。
在本实施方式中，固体占有率S为1.0％以上8.0％以下。若固体占有率S为1.0％以上，则音波通过平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下的有机纤维与空气的摩擦，能够达成衰减常数10Neper/m以上。另外，若固体占有率S为8.0％以下，则能够实现轻量化。优选固体占有率S为1.3％以上7.0％以下，更优选为1.4％以上6.0％以下。
固体主要包括平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下的有机纤维。固体也可以包括纤维直径为10μm以上30μm以下的有机纤维。平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下即可。另外，为了第二多孔层20的形状保持，固体也可以包括低熔点的有机纤维、粘合性的有机纤维。而且，固体可以在不损害防音性的范围内包括上述添加剂。
第二多孔层20的厚度D2为例如1mm以上100mm以下。若第二多孔层20的厚度D2为1mm以上，则能够维持第二多孔层20的形状。另一方面，若第二多孔层20的厚度D2为100mm以下，则能够实现第二多孔层20的轻量化。
第二多孔层20在彼此相对的两个主表面21、22之间具有多个无纺布层26，该多个无纺布层26在事先规定的面内方向(图3和图4中的Z轴方向)上能够剥离地连续排列。自事先规定的面内方向(图3和图4中的Z轴方向)观察时，多个无纺布层26各自为多个有机纤维互相缠绕的无纺布层。相邻的无纺布层26在彼此的界面能够简单地剥离。
为了提高相邻的无纺布层26的剥离强度，可以插入用于将无纺布层26彼此连结起来的卷曲纤维，但是在本实施方式中未插入。这是由于卷曲纤维的纤维直径较粗，比表面积较小，从而难以得到因空气的粘性阻力引起的能量衰减，衰减常数变小。
但是，音波是空气的密度的振动进行传播，是纵波(疏密波)。若在有机纤维与有机纤维之间形成的空隙中空气的密度改变，则在有机纤维中产生因空气的密度改变引起的圧力改变。在一根有机纤维的任意部位同时产生相同的圧力改变的情况下，有机纤维产生共振。有机纤维产生共振是在例如有机纤维相对于音波的传播方向垂直配置的情况下。
共振的有机纤维的根数越多，越易于妨碍音波的传播，由于音波易反射，因此吸音性降低。音波的传递难易度可以用特性阻抗来评价。特性阻抗越大，越易于妨碍音波的传播，由于音波易反射，因此吸音性降低。
另外，共振的有机纤维的根数越多，越易于妨碍音波的传播，从而因空气与有机纤维的摩擦引起的音波的衰减被妨碍。
根据本实施方式，如上所述，多个无纺布层26在Z轴方向能够剥离地连续排列。由此，例如如图3中箭头A所示，音波在X轴方向入射时，能够降低在各无纺布层26中与音波的传播方向垂直的有机纤维的根数，能够抑制在各无纺布层26中有机纤维的共振。其结果，与体积密度相同的横向取向品、即固体占有率S相同的横向取向品相比，能够降低特性阻抗。将多个无纺布层26在面内方向(图3和图4中的Z轴方向)连续排列的构造称为纵向取向，将多个无纺布层26A在厚度方向(图9和图10中的Z轴方向)连续排列的构造称为横向取向，具体后述。
需要说明的是，仅降低特性阻抗(即，音波的传递难易度)的话，也可以考虑将固体占有率S设定为小于1.0％(即，将空隙率设定为99.0％以上)。该情况下，由于衰减常数过小，隔音性恶化，因此在本实施方式中将固体占有率S设定为1.0％以上。通过将固体占有率S设定为1.0％以上，并且采用纵向取向的构造，能够兼顾隔音性和吸音性。在要求隔音材料和吸音材料这两者的功能的用途中特别有效。
如图3和图4所示，无纺布层26在Y轴方向观察下形成为C字状。需要说明的是，无纺布层26在Y轴方向观察下的形状在本实施方式中为C字状，但是不特别限定，例如，可以如图5所示那样为波浪线状，也可以如图6所示那样为直线状。无纺布层26的在Y轴方向观察下的形状在图6中为相对于Z轴方向倾斜的直线，但是也可以为相对于Z轴方向垂直的直线。
第二多孔层20在彼此相对的两个主表面21、22中的一个主表面21具有表层27，在另一个主表面22具有表层28。两个表层27、28在厚度方向(图3和图4中的X轴方向)观察时各自为多个有机纤维彼此缠绕(即、无纺布)的表层。
在两个表层27、28之间设有多个无纺布层26，各无纺布层26与两个表层27、28连续形成。各表层27、28的厚度较薄，相邻的无纺布层26在彼此的界面剥离时，各表层27、28在其界面的延长面被截断。
表层27的厚度D4和表层28的厚度D5分别为0.01mm以上5mm以下。若厚度D4和厚度D5分别为0.01mm以上，则能够抑制相邻的无纺布层26在界面处的意料之外的剥离，能够维持形状。另一方面，若厚度D4和厚度D5分别为5mm以下，则能够抑制因表层27引起的音波的反射，从而能够促进无纺布层26中的音波的衰减。优选厚度D4和厚度D5分别为0.3mm以上4mm以下，更优选为0.6mm以上3mm以下。
作为第二多孔层20的制造方法，不特别限定，但是熔融纺丝法是合适的，熔喷法特别合适。熔喷法是将熔融的热可塑性树脂自喷嘴喷出，通过高温、高速的气流拉伸为纤维状，从而在集合器之上进行有机纤维的纺丝的方法。热可塑性树脂包括聚烯烃类树脂、聚酯类树脂、聚酰胺类树脂中的任意的至少一种。
需要说明的是，第二多孔层20的制造方法不限于熔喷法，也可以为例如电场纺丝法等。通过熔喷法、电场纺丝法，能够得到无纺布。
图7是示出一个实施方式的第二多孔层的制造方法的图。图7中的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向与图3和图4中的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向是相同意义。在图7中，箭头B是第二多孔层20的输送方向(Z轴方向)。如图7所示，用于制造第二多孔层20的制造装置100具有模具110和两个集合器120。
模具110具有用于喷出熔融树脂的树脂喷嘴111和用于喷出空气等气体的气体喷嘴112。树脂喷嘴111朝向例如铅垂方向下方喷出熔融树脂。气体喷嘴112设于树脂喷嘴111的X轴方向两侧，其分别向斜下方喷出高温的气体，从而自树脂喷嘴111喷出的熔融树脂的流体交汇。树脂喷嘴111的喷出口和气体喷嘴112的喷出口在模具110的下表面在Y轴方向隔开间隔地设有多个。需要说明的是，虽然在本实施方式中树脂喷嘴111的喷出方向为Z轴方向(更详细来说为铅垂下方)，但是也可以为相对Z轴方向倾斜的方向。
两个集合器120的彼此相对的面平行，并且分别相对于X轴方向垂直。在两个集合器120的彼此相对的面之间形成第二多孔层20的输送路径。第二多孔层20与环形带123一起在Z轴方向(更详细来说为铅垂下方)被输送，其通过两个集合器120之间后，被弯曲，然后被水平输送。其结果，第二多孔层20的厚度D2(参照图3)因自重等变得比两个集合器120的间隔W小。需要说明的是，虽然在本实施方式中如图7所示，两个集合器120的间隔W恒定，但是可以自输送方向上游侧朝向输送方向下游侧逐渐变窄，也可以逐渐变宽。
各集合器120例如具有第一滑轮121、第二滑轮122、以及在第一滑轮121和第二滑轮122之间架设的环形带123。第一滑轮121和第二滑轮122的各自的旋转轴的轴向为Y轴方向。第一滑轮121和第二滑轮122中的至少一个为在旋转电动机等的驱动源作用下旋转的驱动滑轮。通过使驱动滑轮连续旋转，第二多孔层20与环形带123一起连续被输送。
图8是示出图7所示的形成于两个集合器之间的有机纤维层的一个例子的图。自树脂喷嘴111喷出的熔融树脂在自气体喷嘴112喷出的高速的气流作用下被拉伸为纤维状，从而形成有机纤维层29。有机纤维层29在Z轴方向观察下为多个有机纤维彼此缠绕的无纺布。
有机纤维层29在Z轴方向观察下架设于在X轴方向隔开间隔设置的两个集合器120之间。如图7所示，有机纤维层29的X轴方向端部附着于环形带123的上端部附近。环形带123的上端部抱在第一滑轮121的外周，并且随着第一滑轮121的旋转改变朝向。由此，有机纤维层29的X轴方向端部改变朝向，成为表层27、28。另一方面，有机纤维层29的X轴方向中央部成为无纺布层26。
需要说明的是，虽然在本实施方式中各集合器120具有环形带123，但是也可以不具有环形带123。也可以为至少一个集合器120由与第二多孔层20直接相接的辊构成。该情况下，可以在辊上设置用于吸引第二多孔层20的吸引源。
上述实施方式、上述第一变形例和上述第二变形例的第二多孔层20为纵向取向品，具有在第二多孔层20的面内方向连续排列的多个无纺布层26。另一方面，下述第三变形例的第二多孔层20A为横向取向品，具有在第二多孔层20A的厚度方向连续排列的多个无纺布层26A。以下，参照图9～图11主要对不同点进行说明。
图9是示出第三变形例的第二多孔层的立体图。图10是示出第三变形例的第二多孔层的剖视照片。在图9和图10中，X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向为彼此垂直的方向。在图9和图10中，与图3～图8等不同，Z轴方向为第二多孔层的厚度方向。X轴方向和Y轴方向为第二多孔层的面内方向。
在图9中，箭头A表示音波相对于第二多孔层20A的入射方向。需要说明的是，在图9中，虽然音波相对于第二多孔层20A的主表面21A垂直入射，但是也可以斜向入射。另外，音波可以自第二多孔层20A的两侧入射，也可以入射至两个主表面21A、22A这两者。
第二多孔层20A的平均纤维直径与上述实施方式的第二多孔层20的平均纤维直径同样为0.5μm以上14μm以下。另外，第二多孔层20A的固体占有率S与上述实施方式的第二多孔层20的固体占有率S同样为1.0％以上8.0％以下。由此，根据本变形例，与上述实施方式同样地，因平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下的有机纤维与空气的摩擦导致音波易于衰减，从而能够达成衰减常数10Neper/m以上。另外，能够实现轻量化。
第二多孔层20A具有在厚度方向(图9和图10中的Z轴方向)能够剥离地连续排列的多个无纺布层26A。自厚度方向观察时，多个无纺布层26A各自为多个有机纤维彼此缠绕的无纺布层。相邻的无纺布层26A在彼此的界面能够简单地剥离。
图11是示出第三变形例的第二多孔层的制造方法的图。图11中的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向与图9中的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向是相同意义。在图11中，箭头B为第二多孔层的输送方向(X轴方向)。
如图11所示，用于制造第二多孔层20A的制造装置100A具有模具110A和集合器120A。模具110A与上述实施方式的模具110同样地具有树脂喷嘴111A和气体喷嘴112A。需要说明的是，虽然在本变形例中树脂喷嘴111A的喷出方向为Z轴方向(更具体来说为铅垂下方)，但是也可以为相对于Z轴方向倾斜的方向。
集合器120A具有在未图示的第一滑轮和第二滑轮之间架设的环形带123A。环形带123A的上表面可以是相对于Z轴方向垂直的水平面。第二多孔层20一边在环形带123A的上表面慢慢形成，一边与环形带123A一起在X轴方向被输送。
(实施例)
以下，对具体的实施例、比较例等进行说明。在以下说明的例1～例14之中，例1～例9是实施例，例10～例14是比较例。首先，最开始使用例1～例14，对耐燃纤维片材和有机纤维片材进行个别说明。需要说明的是，在实施例中，耐燃纤维片材相当于第一多孔层(或者第一多孔层和第三多孔层这两者)，有机纤维片材相当于第二多孔层。
(耐燃纤维片材1～8)
作为耐燃纤维片材1，使用大阪制作所制的碳化纤维毛毡(商品名：PC－400、厚度：2.0mm、面密度：400g/m2、传热率：20W/m2·K)。
作为耐燃纤维片材2，使用旭化成貿易株式会社制的碳化纤维毛毡(商品名：NEWLASTAN TOP8150Z、厚度：1.5mm、面密度：150g/m2、传热率：26W/m2·K)。
作为耐燃纤维片材3，使用揖斐电株式会社制的碱土硅酸盐羊毛(商品名：IBIWOOL－E PAPER、厚度：1.0mm、面密度：180g/m2、传热率：100W/m2·K)。该碱土硅酸盐羊毛包括陶瓷纤维。
作为耐燃纤维片材4，使用揖斐电株式会社制的碱土硅酸盐羊毛(商品名：IBIWOOL－E PAPER、厚度：3.0mm、面密度：540g/m2、传热率：33W/m2·K)。该碱土硅酸盐羊毛包括陶瓷纤维。
作为耐燃纤维片材5，使用霓佳斯株式会社制的玻璃布(商品名：MALINETEX(日文原文：マリンテックス)0.7A、厚度：0.7mm、面密度：428g/m2、传热率：85W/m2·K)。该玻璃布包括玻璃纤维。
作为耐燃纤维片材6，使用霓佳斯株式会社制的玻璃布(商品名：MALINETEX0.2A、厚度：0.2mm、面密度：232g/m2、传热率：500W/m2·K)。该玻璃布包括玻璃纤维。
作为耐燃纤维片材7，使用旭玻璃纤维株式会社制的玻璃棉(商品名：GLASLONWOOL(日文原文：グラスロンウール)GW64、厚度：25.0mm、面密度：1600g/m2、传热率：1.3W/m2·K)。该玻璃棉包括玻璃纤维。
作为耐燃纤维片材8，使用旭玻璃纤维株式会社制的玻璃棉(商品名：GLASLONWOOL GW32、厚度：25mm、面密度：800g/m2、传热率：1.4W/m2·K)。该玻璃棉包括玻璃纤维。
在表1中，概括示出了耐燃纤维片材1～8的物性。需要说明的是，耐燃纤维片材7和8代替后述的有机纤维片材1～6使用，因此对于与有机纤维片材1～6相同的物性也在表1中示出。
(表1)
Figure BDA0002944217400000181
(有机纤维片材1～6)
有机纤维片材1是使用图7所示制造装置100制造的纵向取向品。作为有机纤维的原料，使用POLYMIRAE公司制的聚丙烯树脂Moplen HP461Y。聚丙烯树脂通过挤出机在250℃下熔融混匀之后，使用齿轮泵以2.9kg/h的喷出量送出至模具110。模具110事先加热至250℃。作为模具110，使用484个树脂喷嘴111在Y轴方向以0.72mm的间距排成一列的模具。各树脂喷嘴111的喷出方向为Z轴方向(更具体来说为铅垂下方)，各树脂喷嘴111的喷出口的直径为0.2mm。在各树脂喷嘴111的X轴方向两侧设有一对气体喷嘴112，各气体喷嘴112中的空气的流速设定为76m/sec，各气体喷嘴112中的空气的温度设定为270℃。另外，模具110与各集合器120的上下方向距离D(参照图7)设定为400mm。两个集合器120的间隔W为55mm是恒定的，基于两个集合器120的有机纤维片材的输送速度V设定为0.25m/min。
有机纤维片材2除了模具温度、树脂喷出量、树脂喷嘴的喷出口的直径、空气温度、空气流速、上下方向距离D、以及输送速度V的条件之外，是与上述有机纤维片材1在相同条件下制造的纵向取向品。模具温度设定为260℃，树脂喷出量设定为1.5kg/h，树脂喷嘴的喷出口的直径设定为0.15mm，空气温度设定为300℃，空气流速设定为39m/sec，上下方向距离D设定为300mm，输送速度V设定为0.2m/min。
有机纤维片材3除了模具温度、树脂喷出量、树脂喷嘴的喷出口的直径、空气温度、空气流速、集合器间距离W以及输送速度V的条件之外，是与上述有机纤维片材1在相同条件下制造的纵向取向品。模具温度设定为260℃，树脂喷出量设定为5.8kg/h，树脂喷嘴的喷出口的直径设定为0.15mm，空气温度设定为285℃,空气流速设定为116m/sec,集合器间距离W设定为40mm，输送速度V设定为0.2m/min。
有机纤维片材4除了模具温度、树脂喷出量、树脂喷嘴的喷出口的直径、空气温度、空气流速、上下方向距离D、以及输送速度V的条件之外，是与上述有机纤维片材1在相同条件下制造的纵向取向品。模具温度设定为260℃，树脂喷出量设定为5.8kg/h，树脂喷嘴的喷出口的直径设定为0.15mm，空气温度设定为295℃，空气流速设定为77m/sec，上下方向距离D设定为300mm，输送速度V设定为0.5m/min。
有机纤维片材5是使用图11所示制造装置100A制造的横配向品。作为有机纤维的原料，使用POLYMIRAE公司制的聚丙烯树脂Moplen HP461Y。聚丙烯树脂通过挤出机在260℃下熔融混匀之后，使用齿轮泵以2.9kg/h的喷出量送出至模具110A。模具110A事先加热至260℃。作为模具110A，使用484个树脂喷嘴111A在Y轴方向以0.72mm的间距排成一列的模具。各树脂喷嘴111A的喷出方向为Z轴方向(更具体来说为铅垂下方)，各树脂喷嘴111A的喷出口的直径为0.15mm。在各树脂喷嘴111A的X轴方向两侧设有一对气体喷嘴112A，各气体喷嘴112A中的空气的流速设定为77m/sec，各气体喷嘴112中的空气的温度设定为295℃。另外，模具110A与集合器120A的上下方向距离D(参照图11)设定为700mm。集合器120A的上表面是与Z轴方向垂直的水平面。基于集合器120A的有机纤维片材的输送速度V设定为0.3m/min。
在表2中概括示出了有机纤维片材1～5的制造条件。
(表2)
Figure BDA0002944217400000211
有机纤维片材6使用市售品的PET毛毡。
对于有机纤维片材1～6，进行了下述测定。需要说明的是，对于表层的厚度，仅对纵向取向品的有机纤维片材1～4进行了测定。
＜有机纤维片材的厚度＞
对于有机纤维片材的厚度，将自有机纤维片材切下的试验片载置于工作台的水平的载置面上，使用厚度量规对在俯视下试验片的中心附近五个点的厚度进行测定，将有机纤维片材的厚度设定为五个点的测定值的算数平均值。自相对于有机纤维片材的主表面垂直的方向观察，试验片切下为纵100mm、横100mm的矩形。试验片载置于工作台的载置面上，使得试验片的切断面相对于工作台的载置面垂直。
＜表层的厚度＞
对于表层的厚度，使用厚度量规对自有机纤维片材切下的试验片的两个表层的各自的三个点的厚度进行测定，将表层的厚度设定为六个点的测定值的算数平均值。自有机纤维片材的Y轴方向中央部(参照图7和图11)且自相对于有机纤维片材的主表面垂直的方向观察，试验片切下为纵100mm、横100mm的矩形。需要说明的是，一个表层的三个点的厚度的算数平均值与另一个表层的三个点的厚度的算数平均值在误差的范围内一致。
＜有机纤维片材的平均纤维直径＞
对于有机纤维片材的平均纤维直径，通过对自有机纤维片材切下的试验片的SEM照片(扫描型电子显微镜照片)的图像解析来进行测定。自相对于有机纤维片材的主表面垂直的方向观察，试验片切下为纵5mm、横10mm的矩形。在用于测定试验片的平均纤维直径的切断面中，事先使用溅射装置形成了Pt膜。
作为溅射装置，使用VACUUM DEVICE株式会社制的磁控管溅射装置MSP－15。将电流值设定为30mA，将蒸镀时间设定为30秒。
作为扫描型电子显微镜(SEM)，使用Phenom－World公司制的proX PREMIUMII。将电子束的射束能量设定为10KeV。电子图像使用Phenom－World公司制的Pro Suite PhenomApplication System的Automated Image Mapping，以1500倍的倍率一边改变摄影场所一边获得30张。
自30张的电子图像通过图像解析对合计1000处的纤维直径进行测定，并将测定的纤维直径的算数平均值设定为平均纤维直径。画像解析使用Phenom－World公司制的ProSuite Phenom Application System的Fiber Metrics功能。
＜有机纤维片材的固体占有率＞
对于有机纤维片材的固体占有率，其作为通过有机纤维片材的体积密度(BD)除以固体的真密度(TD)的值(BD/TD)后乘以100的值(BD/TD×100)而求得。
对于有机纤维片材的体积密度(BD)，通过自有机纤维片材切下的试验片的质量除以试验片的体积而求得。自相对于有机纤维片材的主表面垂直的方向观察，试验片切下为直径100.5mm的圆形。试验片的体积通过直径100.5mm的圆形的面积乘以有机纤维片材的总厚度来进行测定。试验片的质量由电子天平进行测定。
作为固体的真密度，使用构成固体的有机纤维的真密度。作为有机纤维的材料使用的POLYMIRAE公司制的聚丙烯树脂Moplen HP461Y的真密度为920kg/m3。
＜有机纤维片材的衰减常数＞
对于有机纤维片材的衰减常数(单位：Neper/m)，使用Nihon Onkyo Engineering株式会社制的垂直入射吸音率测定系统WinZacMTX，依据JIS A 1405－2进行测定。具体来说，使音波相对于供固体占有率测定的圆柱状的试验片的一侧的平面垂直入射，对使音波的频率以20Hz间距自200Hz至1000Hz改变时的各自的衰减常数进行测定，将该四十一个点的测定值的算数平均值设定为有机纤维片材的衰减常数。
需要说明的是，对于频率小于200Hz的衰减常数，因为测定误差较大，因此自测定的对象排除。
＜有机纤维片材的特性阻抗＞
对于有机纤维片材的特性阻抗(单位：N·s/m3)，与衰减常数同样地，使用NihonOnkyo Engineering株式会社制的垂直入射吸音率测定系统WinZacMTX，依据JIS A 1405－2进行测定。具体来说，使音波相对于供固体占有率测定的圆柱状的试验片的一侧的平面垂直入射，对使音波的频率以20Hz间距自200Hz至1000Hz改变时的各自的特性阻抗(更详细来说为特性阻抗的实部)进行测定，将该四十一个点的测定值的算数平均值设定为有机纤维片材的特性阻抗。
在表3中概括示出了有机纤维片材1～6的物性。
(表3)
Figure BDA0002944217400000251
对于有机纤维片材1～5，平均纤维直径在0.5μm以上14μm以下的范围内且固体占有率S在1.0％以上8.0％以下的范围内，从而能够获得较高的衰减常数(10Neper/m以上)。另一方面，对于有机纤维片材6，由于平均纤维直径比14μm大，因此衰减常数较低。
[例1～例14]
在例1中，通过使一个耐燃纤维片材1和一个有机纤维片材1主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材1。在例2中，与例1相同地，通过使一个耐燃纤维片材1和一个有机纤维片材1主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材2。在例3中，通过在两个耐燃纤维片材1之间夹入一个有机纤维片材1并利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材3。在例4中，通过使一个耐燃纤维片材2和一个有机纤维片材2主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材4。在例5中，通过使一个耐燃纤维片材2和一个有机纤维片材3主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材5。在例6中，通过使一个耐燃纤维片材3和一个有机纤维片材4主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材6。在例7中，通过使一个耐燃纤维片材3和一个有机纤维片材5主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接,来制作试验片材7。在例8中，通过使一个耐燃纤维片材5和一个有机纤维片材4主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材8。在例9中，通过使一个耐燃纤维片材6和一个有机纤维片材5主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材9。
在例10中，仅使用一个耐燃纤维片材7作为试验片材10。在例11中，通过使一个耐燃纤维片材1和一个耐燃纤维片材8主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材11。在例12中，仅使用一个有机纤维片材1作为试验片材12。在例13中，通过使一个耐燃纤维片材4和一个有机纤维片材3主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材13。在例14中，通过使一个耐燃纤维片材1和一个有机纤维片材6主表面彼此面对地利用热熔胶进行粘接，来制作试验片材14。
＜试验片材的轻量性＞
在轻量性的评价中，面密度为1550g/m2以下的情况下判定为合格，其他情况下判定为不合格。
＜试验片材的防音性＞
对于试验片材1～14的衰减常数，与有机纤维片材1～6的衰减常数相同地进行测定。另外，对于试验片材1～14的特性阻抗，与有机纤维片材1～6的特性阻抗相同地进行测定。
这里，在试验片材1、4～9、13～14的防音性的测定中，在音源一侧配置有机纤维片材，在与音源相反一侧配置耐燃纤维片材。
但是，在试验片材2的防音性的测定中，在音源一侧配置耐燃纤维片材，在与音源相反一侧配置有机纤维片材。
另外，在试验片材11的防音性的测定中，在音源一侧配置耐燃纤维片材8，在与音源相反一侧配置耐燃纤维片材1。
另外，对于试验片材3、10、12，因此具有在厚度方向对称的构造，因此适当配置。
在防音性的评价中，隔音性和吸音性均合格的情况下判定为合格，其他的情况下判定为不合格。对于隔音性，衰减常数为10Neper/m以上的情况下判定为合格，其他的情况下判定为不合格。另外，对于吸音性，特性阻抗为1400N·s/m3以下的情况下判定为合格，其他情况下判定为不合格。
＜试验片材的燃烧试验＞
使用图12所示燃烧试验装置，依照社团法人日本铁道车辆机械技术协会的铁道车辆用材料燃烧试验(一般材料；铁道车辆用非金属材料的45°乙醇试验)进行燃烧试验。在图12中，201表示试供体(182mm×257mm)、202表示乙醇容器(铁制
Figure BDA0002944217400000281
Figure BDA0002944217400000282
0.8t)、203表示软木制的容器承受台。
如图12所示，试供体201保持为相对于水平面倾斜45°。试供体201为试验片材1～14。另外，燃料容器(乙醇容器)202放在软木制的容器承受台203，使得燃料容器202的底的中心位于试供体201的下表面中心的垂直下方25.4mm的位置。
在试验片材1、2、4～9、13～14的燃烧试验中，在火源一侧(下侧)配置耐燃纤维片材，在与火源相反一侧(上侧)配置有机纤维片材。
另外，在试验片材11的燃烧试验中，在火源一侧(下侧)配置耐燃纤维片材1，在与火源相反一侧(上侧)配置耐燃纤维片材8。
需要说明的是，对于试验片材3、10、12，由于具有在厚度方向对称的构造，因此适当配置。
在燃料容器202中加入作为燃料的医用酒精0.5cc，对燃料点火，放置约两分钟直至燃料燃尽。之后，目视观察试供体201的状态，调查(1)有无着火、(2)在厚度方向贯通试供体201的通孔的有无、以及(3)变形率。所谓变形率是指，将试供体201的上表面(182mm×257mm)的总面积设定为100％时的、试供体201的上表面的因热引起变形的部分的面积的比率。
在耐燃性的评价中，无着火、无通孔、且变形率为50％以下的情况下判定为合格，其他的情况下判定为不合格。这里，“无着火”是指燃料燃尽之后试供体201不燃烧，“有着火”是指燃料燃尽之后试供体201燃烧。
＜试验片材的挠性试验＞
对于试验片材的挠性，将试验片材卷绕于直径100mm的圆筒的外周来进行调查。
在挠性的评价中，将试验片材能够沿圆筒的半周无缝隙地卷绕的情况判定为合格，将其他情况判定为不合格。
＜综合的合格与否＞
在综合的合格与否中，在轻量性、防音性、耐燃性以及挠性的全部中合格的情况下判定为合格，其他情况下判定为不合格。
在表4～表5中示出了试验片材1～14的评价结果。
(表4)
Figure BDA0002944217400000301
(表5)
Figure BDA0002944217400000311
对于试验片材1～9，与试验片材10～14不同，由于满足下述(1)～(4)的全部要件，因此对于轻量性、防音性、耐燃性以及挠性全部判定为合格。(1)试验片材至少包括一个耐燃纤维片材和一个有机纤维片材。(2)试验片材的面密度为400g/m2以上1550g/m2以下。(3)有机纤维片材由平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下的有机纤维形成。(4)有机纤维片材的固体占有率为1.0％以上8.0％以下。
另一方面，对于试验片材10，由于仅由面密度大于1550g/m2的耐燃纤维片材7构成，因此轻量性和挠性被判定为不合格。另外，对于试验片材11，与试验片材1不同，除了固体占有率为1.0％以上的有机纤维片材1，还具有固体占有率小于1.0％的耐燃纤维片材8，因此防音性(特别是隔音性)被判定为不合格。另外，对于试验片材12，与试验片材1不同，由于仅具有有机纤维片材1，因此耐燃性被判定为不合格。另外，对于试验片材13，由于具有大于1550g/m2的面密度，因此轻量性被判定为不合格。并且，对于试验片材14，由于具有大于1550g/m2的面密度，因此轻量性被判定为不合格。
但是，试验片材1和试验片材2同样地具有一个有机纤维片材1且同样地具有一个耐燃纤维片材1。对试验片材1的防音性和试验片材2的防音性进行比较则明确可知，不论在音源一侧配置有机纤维片材1，还是在与音源相反一侧配置，均能够获得良好的防音性。
试验片材1、2在有机纤维片材1的一侧具有耐燃纤维片材1，与此相对，试验片材3在有机纤维片材1的两侧具有耐燃纤维片材1。对试验片材1、2的防音性和试验片材3的防音性进行比较则明确可知，不论在有机纤维片材1一侧配置耐燃纤维片材1，还是在有机纤维片材1的两侧配置耐燃纤维片材1，均能够获得良好的防音性。
以上，对本发明的层叠片材的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式等。在权利要求书中记载的范围内，各种改变、修改、置换、增加、删除、以及组合是可能的。并且，其也当然属于本发明的技术范围。
例如上述实施方式的层叠片材被用作使入射的音波衰减的防音材料，但是也可以用于防音材料之外的用途。作为防音材料之外的用途，可以举出隔热材料、减振材料、或者冲击吸收材料等。
本申请要求基于2018年8月23日申请的日本国专利局特愿2018－156312号的优先权，本申请中引用特愿2018－156312号的全部内容。
附图标记说明
2 层叠片材
10 第一多孔层
20 第二多孔层
21、22 主表面
26 无纺布层
27、28 表层

Claims (10)

1.一种层叠片材，具有：
第一多孔层，其包括多根无机纤维和碳化纤维中的至少一者；以及
第二多孔层，其由多根有机纤维形成，
层叠片材的面密度为400g/m2以上1550g/m2以下，
上述第二多孔层由平均纤维直径为0.5μm以上14μm以下的有机纤维形成，
若将上述第二多孔层的单位体积中的固体和空隙所占的总体积设定为100％，则上述固体的比例为1.0％以上8.0％以下。
2.根据权利要求1所述的层叠片材，其中，
具有第三多孔层，该第三多孔层以上述第二多孔层为基准配置在与上述第一多孔层相反一侧，
上述第三多孔层包括多根无机纤维和碳化纤维中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的层叠片材，其中，
上述第一多孔层的厚度为0.5mm以上10mm以下。
4.根据权利要求1所述的层叠片材，其中，
上述第一多孔层的传热率为5.0W/m2·K以上1.0×103W/m2·K以下。
5.根据权利要求1所述的层叠片材，其中，
层叠片材的厚度为1mm以上100mm以下。
6.根据权利要求1所述的层叠片材，其中，
上述第二多孔层在彼此相对的两个主表面之间具有在事先规定的面内方向上能够剥离地连续排列的多个无纺布层，
自上述事先规定的面内方向观察时，上述多个无纺布层各自为多根有机纤维彼此缠绕的无纺布层。
7.根据权利要求6所述的层叠片材，其中，
上述第二多孔层在彼此相对的两个主表面分别具有自厚度方向观察时为多根有机纤维彼此缠绕的表层，
上述多个无纺布层设于两个上述表层之间，并且上述多个无纺布层分别与两个上述表层连续地形成，
两个上述表层各自的厚度为0.01mm以上5mm以下。
8.根据权利要求1所述的层叠片材，其中，
层叠片材的衰减常数为10Neper/m以上30Neper/m以下。
9.根据权利要求1所述的层叠片材，其中，
层叠片材的特性阻抗为300N·s/m3以上1400N·s/m3以下。
10.根据权利要求1所述的层叠片材，其中，
层叠片材用作使入射的音波衰减的防音材料。
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