CN117461077A - 复合成型体及其制造方法、以及复合吸音材料 - Google Patents
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Abstract
本申请的目的在于,提供可适合地用作低频带~中频带的吸音性优异的通气调整层且三维赋形性也优异的复合成型体。根据本申请,提供包含原纤化纤维和短纤维的复合成型体。该复合成型体的面密度为30g/m2~1000g/m2,每单位厚度的透气阻力为15.0s/(100mL·mm)以下。根据本申请,还提供层叠有通气调整层和多孔材料且厚度为10mm以下的复合吸音材料。一个实施方式中,该通气调整层具有基于JIS A 1405的特定吸音特性。其它实施方式中,该通气调整层的总面密度为100g/m2~1000g/m2、总透气阻力为0.1s/100mL~2.0s/100mL、总厚度为0.50mm~5.00mm、该多孔材料的厚度为5.00mm以上。
Description
技术领域
本申请涉及复合成型体及其制造方法、以及复合吸音材料。
背景技术
汽车在行驶时产生来自发动机、驱动系统的噪音、负载噪音、风噪等各种噪音。一直以来为了抑制这些噪音而创造舒适的车内空间,出于抑制噪音释放的目的而使用吸音材料。另一方面,近年来汽车逐渐电动化,尤其是驱动系统的肃静性提高,以往未被视作噪音的声音逐渐被视作噪音。
噪音的频率取决于各自的音源,需要使用适合于各音源的吸音材料。然而,在车载用途中通用的多孔系吸音材料、即非织造布、发泡体虽然在高频带下显示出优异的吸音率,但在低频侧存在吸音率降低的倾向。与此相对,已知的是:通过在多孔材料的表面设置用于调整通气性的层(以下称为通气调整层),从而低频带~中频带的吸音性提高。
例如,专利文献1中示出一种纺织品状的复合吸音材料,其在将特定纤度的短纤维组合而得到的非织造布上设置有作为通气调整层的发泡体层,并记载了800Hz~2000Hz的吸音性优异。
专利文献2中示出一种复合吸音材料,其利用热熔粘接剂在三聚氰胺发泡体上以斑点状粘接有纺粘非织造布,并记载了以稍大于10mm的厚度在全频带显示出优异的吸音性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-154113号说明书
专利文献2:国际公开第2017/006993号
发明内容
发明要解决的问题
然而,现有技术中,通气调整层的功能并不充分,因此,吸音材料整体的厚度变厚,或者,虽然作为通气调整层的功能优异,但缺乏赋形性,无法追随于汽车构件那样的复杂三维形状。
本申请的目的之一在于,提供可适合地用作低频带~中频带的吸音性优异的通气调整层且三维赋形性也优异的复合成型体。
用于解决问题的方案
将本申请的实施方式的例子记载于以下的项目[1]~[10]。
[1]一种复合成型体,其包含原纤化纤维和短纤维,上述复合成型体的面密度为30g/m2~1000g/m2,每单位厚度的透气阻力为15.0s/(100mL·mm)以下。
[2]根据项目[1]所述的复合成型体,其中,上述原纤化纤维为选自由纤维素微细纤维、聚丙烯腈的原纤化纤维、芳族聚酰胺纸浆、几丁质纳米纤维、壳聚糖纳米纤维和蚕丝(silk)纳米纤维组成的组中的至少1种。
[3]根据项目[2]所述的复合成型体,其中,上述原纤化纤维包含纤维素微细纤维,上述纤维素微细纤维的包括至原纤化末端为止的微小纤维部在内的平均纤维直径为10nm以上且1000nm以下。
[4]根据权利要求1~3中任一项所述的复合成型体,其中,上述短纤维由合成纤维形成。
[5]制造项目[1]~[4]中任一项所述的复合成型体的方法,其中,上述方法包括:利用纸浆模塑法对包含原纤化纤维和短纤维的浆料三维地进行赋形的工序。
[6]一种吸音材料,其包含项目[1]~[4]中任一项所述的复合成型体。
[7]一种复合吸音材料,其包含:厚度5mm以上的支承体、以及层叠在上述支承体上的项目[1]~[4]中任一项所述的复合成型体。
[8]根据项目[7]所述的复合吸音材料,其中,上述支承体为多孔材料。
[9]一种复合吸音材料,其具备层叠有通气调整层和多孔材料的结构,
上述复合吸音材料的厚度为10mm以下,
在基于JIS A1405的垂直入射的测定法中,在3000Hz以下具有吸音的极大值,1000Hz的吸音率为0.3以上,800Hz~2000Hz的平均吸音率为0.4以上,且500Hz~6400Hz的平均吸音率为0.3以上。
[10]一种复合吸音材料,其具备层叠有通气调整层和多孔材料的结构,
上述复合吸音材料的厚度为10mm以下,
上述通气调整层的面密度为100g/m2以上且1000g/m2以下,
上述通气调整层的透气阻力为0.1s/100mL以上且2.0s/100mL以下,
上述通气调整层的厚度为0.50mm以上且5.00mm以下,
上述多孔材料的厚度为5.00mm以上。
发明的效果
本申请的复合成型体可适合地用作低频带~中频带的吸音性优异的通气调整层,且三维赋形性也优异。
附图说明
图1是表示实施例1-1、实施例1-7、实施例1-10、比较例1-1中的吸音率测定结果的图。
图2是表示实施例2-2、实施例2-8、比较例2-1中的吸音率测定结果的图。
图3是表示立体复合吸音材料的吸音性评价方法中的立体复合吸音材料、音源和桌子的配置的示意图。
图4是表示图3的纵截面的示意图。
图5是表示立体复合吸音材料的吸音性评价方法的示意图。
图6是表示基于纸浆模塑法的复合成型体的成型方法的示意图。
具体实施方式
以下,针对本申请的实施方式进行详细说明。另外,本申请不限定于这些方式。
《复合成型体》
本申请的复合成型体包含短纤维和原纤化纤维,面密度为30g/m2~1000g/m2,每单位厚度的透气阻力为15.0s/(100mL·mm)以下。
复合成型体优选为混合有短纤维和原纤化纤维,且以化学地、物理地相互缠绕或相互粘接的状态进行成型而得到的结构体。复合成型体存在具有微细纤维间隙的致密结构,具有极少量的透气阻力。由此,复合成型体在声音侵入至纤维间隙时,能够通过与极细纤维的摩擦而将声音的振动能量转换成热能,且通过复合成型体自身发生膜振动而能够进一步转化成热能,因此,具有优异的吸音特性。
〈原纤化纤维〉
本申请的复合成型体包含原纤化纤维。本申请说明书中,“原纤化纤维”是指至少其一部分具有分枝结构的纤维。原纤化纤维可大致分为以下的两种:利用物理手段、化学手段将没有分枝结构的纤维中的一部分结构破坏而得到的纤维;在对高分子化合物进行纺丝时,通过主动制作毛刺而使其原纤化的纤维。例如,作为前者的例子,可列举出微原纤化纤维素(与CNF、纤维素纳米纤维、纤维素微细纤维等含义相同)、丙烯酸类纸浆(聚丙烯腈的原纤化纤维)、芳族聚酰胺纸浆等合成纸浆、几丁质纳米纤维、壳聚糖纳米纤维和蚕丝纳米纤维等。作为后者的例子,可列举出通过瞬时纺丝而制作的合成纸浆。原纤化纤维通常因其制造方法而具备与不具有分枝结构的通常纤维相比局部的纤维直径变细的结构。由此,原纤化纤维存在表面积大、同时具有大量弯曲结构的倾向。从这种特征出发,本申请的复合成型体中,原纤化纤维具有作为借助物理缠绕将后述短纤维加以结合的粘结剂的效果。进而,局部变细的纤维有助于低频带的吸音,且承担调整复合成型体整体的通气的作用。根据原纤化纤维的种类,从原纤化率、纤维直径、表面状态的差异出发,可能对复合成型体的特性造成影响,但优选作为粘结剂的功能高,通气阻碍小。从这种观点出发,作为原纤化纤维,优选使用选自由微原纤化纤维素、丙烯酸类纸浆、芳族聚酰胺纸浆、几丁质纳米纤维、壳聚糖纳米纤维和蚕丝纳米纤维组成的组中的至少一种,更优选使用选自由微原纤化纤维素和包含聚丙烯腈的丙烯酸类纸浆组成的组中的至少一种。在使用微原纤化纤维素作为纤维素的情况下,若使用将具有II型晶体结构的纤维素作为原料的物质,则后述每单位厚度的透气阻力变小,因此更为优选。
〈原纤化纤维的原纤化率〉
复合成型体中的原纤化纤维的原纤化率优选为0.3%以上。如果为该范围,则能够得到作为粘结剂而言的充分效果,复合成型体具有自立性,且短纤维自复合成型体的脱落变少。另外,发生原纤化而变细的纤维对于低频带的吸音发挥出效果。原纤化纤维的原纤化率更优选为0.5%以上。作为原纤化率的上限,没有特别限定,可以为100%以下。
〈原纤化纤维的面积精细率(Fine fiber area ratio)〉
复合成型体中的原纤化纤维的面积精细率(通过精细纤维(100μm以下的纤维)的面积/全部纤维的面积而算出的值)优选为3.0%以上且90%以下。如果为该范围,则能够得到作为粘结剂而言的充分效果,复合成型体具有自立性,且短纤维自复合成型体的脱落变少。原纤化纤维的面积精细率更优选为5%以上且50%以下,进一步优选为5%以上且20%以下。
〈原纤化纤维的平均纤维长度〉
复合成型体中的原纤化纤维的平均纤维长度优选为150μm以上。如果为该范围,则能够得到作为粘结剂而言的充分效果,且在复合成型体内部形成的细孔直径不会变得过小,能够得到适当的通气性。原纤化纤维的平均纤维长度更优选为200μm以上、进一步优选为250μm以上、特别优选为350μm以上。作为平均纤维长度的上限,如果为1000μm以下,则与短纤维的混合性优异,能够得到均匀的成型体,故而优选,更优选为750μm以下、进一步优选为500μm以下。平均纤维长度利用纤维图像分析仪(TechPap公司、Morfi-Neo)并将普通纤维和精细纤维的阈值设为100μm来进行测定。
〈基于A法的原纤化纤维的平均纤维直径〉
复合成型体中的原纤化纤维的平均纤维直径主要有与原纤化纤维的主干纤维部相当的平均纤维直径(基于A法的平均纤维直径)和包括至原纤化末端为止的微小纤维部在内的平均纤维直径(基于B法的平均纤维直径)。基于A法的平均纤维直径优选为50μm以下。如果为该范围,则在复合成型体内部形成的细孔直径不会变得过小,能够得到适当的通气性。作为原纤化纤维的基于A法的平均纤维直径,更优选为30μm以下,进一步优选为25μm以下,最优选为15μm以下。下限没有特别限定,在装置的分辨能力方面,可以为1.5μm以上。
〈基于B法的原纤化纤维的平均纤维直径〉
基于B法的平均纤维直径优选为1000nm以下。如果为该范围,则容易与短纤维发生缠绕,能够抑制纤维自复合成型体脱落。作为原纤化纤维整体的基于B法的平均纤维直径,更优选为800nm以下,进一步优选为600nm以下,最优选为500nm以下。下限没有特别限定,只要为10nm以上即可,更优选为20nm以上,进一步优选为30nm以上。
〈微原纤化纤维素〉
对于复合成型体中使用的原纤化纤维,作为优选方式之一,可列举出微原纤化纤维素。此处,纤维素微细纤维是指使用至少1种物理手段对纤维素纤维进行微细化而得到的微细纤维,与纤维素纳米纤维、CNF、CeNF、MFC(微原纤化纤维素)等常用称呼的含义相同。
(纤维素原料)
对于微原纤化纤维素的原料,作为I型纤维素的原料,可列举出针叶树纸浆、阔叶树纸浆等所谓的木材纸浆;以及非木材纸浆。作为非木材纸浆,可列举出棉籽绒纸浆等源自棉花的纸浆、源自麻的纸浆、源自蔗渣的纸浆、源自洋麻的纸浆、源自竹的纸浆和源自稻草的纸浆。源自棉花的纸浆、源自麻的纸浆、源自蔗渣的纸浆、源自洋麻的纸浆、源自竹的纸浆和源自稻草的纸浆分别是指:皮棉或棉籽绒、麻系的蕉麻(例如厄瓜多尔产或菲律宾产的麻较多)、剑麻、蔗渣、洋麻、竹、稻草等原料历经基于蒸解处理的脱木质素和用于去除半纤维素的精制工序和漂白工序而得到的精制纸浆。除此之外,源自海藻的纤维素、海鞘纤维素等精制物也可用作纤维素微细纤维的原料。作为II型纤维素的原料,再生纤维素纤维的切割纱和纤维素衍生物纤维的切割纱也可用作纤维素微细纤维的原料,另外,通过电纺丝法而得到的再生纤维素或纤维素衍生物的极细纱的切割纱可用作纤维素微细纤维的原料或纤维素微细纤维自身。另外,这些原料可以单独使用一种,也可以混合使用两种以上。通过将多种原料混合使用,从而能够调整平均纤维直径。
(微原纤化纤维素的制造方法)
对上述那样的原料进行微细化,能够得到微原纤化纤维素。本申请说明书中,“微细化”是指边减小纤维素的尺寸边控制纤维长度、纤维直径、面积精细率、原纤化率等。一个方式中,在微细化处理之前,历经前处理工序。在前处理工序中,通过在100℃~150℃温度下的水中浸渗条件下的高压釜处理、酶处理等或者它们的组合而预先将原料纸浆制成容易微细化的状态是有效的。这些前处理不仅减轻微细化处理的负荷,也将构成纤维素纤维的微原纤维的表面和间隙中存在的木质素、半纤维素等杂质成分排出至水相中,其结果,也具有提高经微细化的纤维的α-纤维素纯度的效果,因此,有时对于提高微原纤化纤维素的耐热性而言也是有效的。
在微细化处理中,使原料纸浆分散至水中,并使用打浆机、单盘盘磨机、双盘盘磨机、高压均化器等公知的微细化装置使其微细化。微细化时的适合处理浓度因使用装置而异,因此,可以任意设定。
微原纤化纤维素的原纤化率、面积精细率、平均纤维长度和平均纤维直径可通过上述纤维素原料、微细化处理前的前处理条件(例如高压釜处理、酶处理、打浆处理等)、微细化处理条件(装置的种类、操作压力、道次数等的选择)或它们的组合来控制。此处,关于纤维素原料、前处理、微细化等,可通过将多种条件加以组合来控制。
(多阶段微细化)
在分多阶段对纤维素进行微细化的情况下,将微细化机构或剪切速度不同的2种以上的微细化装置加以组合是有效的。此处,作为多阶段微细化的方法,优选的是:使用盘构成不同的盘磨机来进行多阶段微细化;或者在利用盘磨机进行微细化后,利用高压均化器进行微细化。此处,盘磨机可以使用单盘盘磨机、双盘盘磨机中的任一者。
(基于多个盘磨机的多阶段微细化)
在使用多个盘磨机分多阶段进行微细化的情况下,优选使用至少两种具有不同盘构成的磨机(refiner)。通过使用盘构成不同的磨机,从而能够对微原纤化纤维素的各种形状参数、即原纤化率、面积精细率、平均纤维长度、平均纤维直径等进行各种控制。
(盘磨机的盘结构)
调整盘磨机的盘结构对于控制微原纤化纤维素的各种形状参数而言是有效的手段。作为盘磨机的结构方面的特征,刃宽度、槽宽度、刃槽比(刃宽度除以槽宽度而得到的值)是重要的,其中,在制造原纤化纤维的方面,刃槽比特别重要。若刃槽比小,则切割纤维的作用大,因此,纤维长度变小,若刃槽比大,则将纤维碾碎(打浆)的作用变大,因此,原纤化率变大。本实施方式的复合成型体重要的是包含经原纤化的纤维,因此,刃槽比优选为0.2以上,进一步优选为0.4以上,最优选为0.5以上。需要说明的是,如果刃槽比恒定,则刃宽度、槽宽度的绝对值小时,能够得到微细且均匀的微原纤化纤维素。
(盘磨机处理中的刃间距离)
另外,在基于盘磨机的微细化中,一并控制两个盘(旋转刃和固定刃)间的距离(以下称为“刃间距离”)是重要的。通过控制刃间距离,从而能够控制微原纤化纤维素的平均纤维长度,刃间距离越小,则平均纤维长度越小。需要说明的是,在前段的处理中,优选将刃间距离设为0.05mm以上且2.0mm以下,在后段的处理中,优选将刃间距离设为0.05mm以上且1.0mm以下。需要说明的是,在调整刃间距离时,优选从宽阔的刃间距离缓缓缩窄至目标刃间距离,通过这样地进行控制,从而防止装置的堵塞、超负载,且得到纤维长度、纤维直径的分布狭窄、均质性高的纤维素纤维。
(盘磨机处理中的道次数)
微细化程度也可通过纤维素在盘部分通过的次数(以下称为“道次数”)来控制。通过增加道次数,从而能够得到纤维直径、纤维长度的分布均匀的纤维素纤维。本申请说明书中,“道次数”是指自结束将上述刃间距离设定为目标值起实施磨机处理的次数。作为盘磨机的道次数,优选为5次以上、更优选为20次以上、进一步优选为40次以上。若逐渐增加次数,则纤维形状的分布缓缓地收敛至规定值,因此,优选次数多,若还考虑到生产率,则作为道次数的上限,为300次以下。
(盘磨机处理的道次数控制方法)
作为控制道次数的方法,可列举出:相对于1台磨机,使用1台罐,使浆料单纯循环,根据流量来控制道次数的方法;相对于1台磨机,使用2台罐,边使浆料在罐之间来回边进行磨机处理的方法等。前者能够实现设备的简化。另一方面,关于后者,在每次处理中,纤维素会可靠地在盘部通过,因此,能够得到均匀性更高的微原纤化纤维素。
(基于盘磨机与高压均化器的组合的多阶段微细化)
针对利用盘磨机进行了微细化的纤维素纤维,进一步利用高压均化器实施微细化处理也是优选方式之一。高压均化器与盘磨机相比缩细纤维的效果大,通过与基于盘磨机的微细化加以组合,从而能够得到细长的纤维素纤维。
(合成纸浆)
合成纸浆可通过现有聚合物的纺丝拉伸法、来自溶液或乳液的瞬时纺丝法、规定薄膜的基于单轴拉伸的带状纤维法、使单体在剪切应力下发生聚合的剪切聚合法等来获得。另外,作为丙烯酸类纸浆,可以使用BiPUL(注册商标、Japan Exlan公司制),芳族聚酰胺纸浆可以使用Kevlar(注册商标、DuPont公司制)、TIARA(注册商标、Daicel Miraizu公司制)。另外,微细化纤维素也可以同样地通过高压均化器处理来制作。
〈短纤维〉
本申请的复合成型体在包含原纤化纤维的基础上,还包含短纤维。本申请说明书中,“短纤维”是指纤维状物质,是具有10mm以下的纤维长度的纤维。作为短纤维,天然纤维、合成纤维、半合成纤维均可使用。作为构成短纤维的聚合物,可例示出聚烯烃、聚酯、聚酰胺(芳香族或脂肪族)、丙烯酸类聚合物、聚乙烯醇、聚乳酸、聚苯醚、聚甲醛和聚苯硫醚等热塑性树脂;环氧树脂、热固化型改性聚苯醚树脂、热固化型聚酰亚胺树脂、尿素树脂、烯丙基树脂、硅树脂、苯并噁嗪树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、醇酸树脂、呋喃树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂和苯胺树脂等热固性树脂等。这些短纤维可以单独使用,也可以组合使用多种。短纤维优选根据想要应用的构件,在考虑耐热性、耐化学药品性等性质的基础上进行选择,可列举出聚丙烯、聚酰胺6、聚酰胺66、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯和它们的组合等。若考虑到复合成型体的成型性,则优选至少包含聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。
〈短纤维的平均纤维直径〉
短纤维的平均纤维直径优选为0.1μm以上且10.0μm以下。通过使用具有该范围的平均纤维直径的短纤维,从而在与原纤化纤维混合时,能够均匀混合,得到内部充分微细化的复合成型体。通过使用具有10.0μm以下的纤维直径的短纤维,从而短纤维容易振动,容易获得吸音效果。从通过防止原纤化纤维和短纤维在复合成型体内部的偏重存在化且防止复合成型体的内部结构变得过密来获得良好通气性的观点出发,短纤维的平均纤维直径更优选为1.0μm以上且8.0μm以下,进一步优选为1.0μm以上且6.0μm以下。短纤维的纤维直径通常用dtex(或T)表述的情况较多,在该情况下,可以将能够由构成纤维的物质的密度算出的值视作平均纤维直径。
〈短纤维的纤维长度〉
短纤维的纤维长度(也被称为切割长度)优选为5.0mm以下。通过为该范围,从而更容易三维成型,得到更均匀的复合成型体,得到更均匀的吸音效果。短纤维的纤维长度更优选为4.0mm以下,进一步优选为3.0mm以下。
〈原纤化纤维的含量〉
复合成型体中,以复合成型体的总质量作为基准,优选包含0.1质量%以上的原纤化纤维。通过为该范围,从而原纤化纤维能够更有助于低频带的吸音。通过包含大量原纤化纤维,从而复合成型体的强度提高、纤维自表面的脱落变少。因此,原纤化纤维的含量可根据期望的吸音特性来调整,从复合成型体的操作性、防止纤维脱落的观点出发,更优选为5.0质量%以上,进一步优选为10.0质量%以上。作为上限,优选为50质量%以下,如果为该范围,则复合成型体的结构不会过密,能够得到适当的通气性,全部频率下的平均吸音率提高。作为上限,更优选为40质量%以下、进一步优选为30质量%以下、特别优选为20质量%以下。
〈短纤维的含量〉
复合成型体中,以复合成型体的总质量作为基准,优选包含50质量%以上的短纤维。通过使短纤维的含量为该范围,从而中~高频带的吸音性优异。短纤维的含量更优选为60质量%以上、进一步优选为70质量%以上、特别优选为80质量%以上。复合成型体需要包含原纤化纤维,因此,作为短纤维的含量上限,优选为99.9质量%以下、更优选为95质量%以下、进一步优选为90质量%以下。
〈复合成型体的面密度〉
复合成型体的面密度为30g/m2以上且1000g/m2以下的范围。如果为该范围,则能够成型为没有致命缺陷的结构物,另外,能够作为通气调整层而发挥功能。若面密度大,则低频带的吸音性变高,若面密度小,则中~高频带的吸音性变高,面密度优选根据想要吸音的对象来选择。其中,若鉴于复合成型体的自立性、加工性、以及通气调整层主要出于低~中频带的吸音的目的而使用,作为面密度,优选为30g/m2以上且500g/m2以下、更优选为50g/m2以上且500g/m2以下、进一步优选为100g/m2以上且300g/m2以下。
〈复合成型体的单位厚度透气阻力〉
复合成型体的每单位厚度的透气阻力为15.0s/(100mL·mm)以下。每单位厚度的透气阻力利用以下的计算式来求出。
单位厚度透气阻力[s/(100mL·mm)]=透气阻力[s/100mL]/厚度[mm]
透气阻力(与通气性、通气度、流动阻力等的概念相同)和厚度的测定方法基于后述方法。对于通气调整层而言,通常其结构非常薄,因此有时忽视厚度而利用每单位面积的通气性来进行讨论,但本申请的复合成型体不受理论限定,可以认为通过结构内部的粘性阻力和膜振动的两种机理来控制吸音特性,因此,将每单位厚度的透气阻力控制得较小是重要的。若每单位厚度的透气阻力过大,则在结构的最表面层中,声波向复合成型体内部的入射显著受到限制,因此,无法利用粘性阻力来吸音,因此,寻求控制至上述范围内。如果为该范围,则可适合地用作通气调整层,若缺乏通气性,则高频带的吸音率降低。考虑到这些情况,每单位厚度的透气阻力优选为10.0s/(100mL·mm)以下,更优选为5.0s/(100mL·mm)以下。如果为该范围,则在增加复合成型体的厚度时,也能够在宽频带内获得高吸音率。每单位厚度的透气阻力的下限没有特别限定,优选为0.001s/(100mL·mm)以上、更优选为0.01s/(100mL·mm)以上、进一步优选为0.1s/(100mL·mm)以上。透气阻力如上所述可通过原纤化纤维的平均纤维长度、平均纤维直径、短纤维的平均纤维直径等来调整。
〈复合成型体的厚度〉
复合成型体的厚度优选为100μm以上且2000μm以下。通过设为该范围,从而吸音性优异且能够减小吸音材料的体积。
复合成型体的厚度更优选为200μm以上且1500μm以下。此处,应该注意厚度无法完全独立控制,而是明显取决于面密度。作为厚度的控制方法,可通过基于材料的控制和基于加工方法的控制这两种方法来控制。作为基于材料的控制方法,可以通过原纤化纤维的含量、短纤维的纤维直径、短纤维的种类等来控制,通过例如增加原纤化纤维的含量,从而形成骨架的短纤维彼此的结合距离变得更近,因此厚度变小。
作为基于加工方法的控制,可以考虑通过在成型出复合成型体时进行加压来降低厚度的方法等。在控制厚度时,这些方法可以单独使用,也可以组合使用多种。
〈复合成型体的体积密度〉
复合成型体的体积密度优选为0.05g/cm3以上且0.50g/cm3以下。通过使体积密度为该范围,从而得到适当的通气性,容易得到吸音效果。体积密度更优选为0.1g/cm3以上且0.4g/cm3以下,进一步优选为0.15g/cm3以上且0.35g/cm3以下。另外,体积密度利用下式进行计算。
体积密度[g/cm3]=面密度[g/m2]/厚度[μm]
在面密度相同的情况下,体积密度可通过调整材料的厚度来控制,材料的厚度可利用前述方法来调整。
〈复合成型体的三维赋形〉
复合成型体能够容易地制成三维结构体,进而,能够制成表面均匀且无接缝、间隙的结构体。本申请说明书中,三维结构是指:复合成型体不是二维的(平面的或平面状的)结构,而是具有至少一个弯曲的结构,以下也称为“立体的”或“立体结构”。
将通常使用的非织造布等平面状的通气调整层应用于立体结构的情况下,通过裁切、折弯、粘贴等而在吸音材料表面逐渐配置通气调整层,但此时,在局部无法避免非织造布发生重叠的结构、产生间隙、折痕。因此,通气性产生偏差,无法在全部面得到均匀的吸音特性。另一方面,在将复合成型体进行立体加工的情况下,由于是表面均匀且无接缝、间隙的结构体,因此,在应用于复杂形状的音源的情况下,在复合成型体的全部面能够得到一定的吸音性,因此吸音性优异。
《复合成型体的制造方法》
作为本申请的复合成型体的制造方法,没有特别限定,可列举出下述方法,其包括:使短纤维和原纤化纤维在液体介质中发生分散;以及通过过滤和压榨等将溶剂去除并干燥。通过在液体介质中将短纤维与原纤化纤维进行混合,从而得到内部结构更均匀的复合成型体。作为这种成型方法,具体而言,从能够加工成任意形状的方面出发,优选为湿式抄造法和纸浆模塑法。若使用湿式抄造法,则能够得到二维平面状的成型体(也可称为非织造布),通过使用纸浆模塑法,从而能够赋形出三维的复杂形状。纸浆模塑法因目标成型体的差异而存在若干种不同方式。有下述方法:得到膜厚为5mm~10mm的非常厚且耐载荷性高的成型体的厚壁(Thick wall)法;得到膜厚为3mm~5mm且表面平滑的成型体的递压模具(Transfer mold)法;得到膜厚为1mm~3mm且复杂形状的热成型加工(Thermoformed mold)法;如通常的塑料成型品那样地得到轮毂、凸缘等更复杂形状的PIM(Pulp injectionmold)法;使其在模具内发泡而得到轻量柔软的成型品的PF(Pulp forming)法等。即便是不属于这些分类的方式,只要能够三维赋形,就可以采用任何方式。在成型时,可以向液体介质中添加各种添加剂。
〈成型时的液体介质〉
作为在成型时使用的液体介质,没有特别限定,可以使用水、有机溶剂等公知的液体介质。若考虑到处理容易性、对环境造成的负荷,则优选使用水,出于防止干燥时的聚集、降低单位厚度透气阻力的目的,可以使用表面张力更小的非极性有机溶剂。在液体介质使用水时,出于控制表面张力的目的,可以添加表面活性剂。
〈成型时的添加剂〉
通过在成型时添加抄纸用分散剂、结合剂、交联剂作为添加剂,从而能够控制复合成型体的强度、纤维的脱落性等处理性、内部的均匀性、表面的平滑度等结构。抄纸用分散剂是指:用于使束状的短纤维容易在液体介质中发生解纤的表面活性剂、用于调整液体介质的粘性而防止纤维聚集的粘剂,其能够提高表面的平滑性、均质性,能够通过内部结构的均匀化来控制单位厚度透气阻力。应该注意所添加的表面活性剂也会影响液体介质的表面张力。结合剂是指淀粉等胶成分,通过将纤维粘接而能够控制结构的强度、单位厚度透气阻力。交联剂是指异氰酸酯、聚氨酯等,通过使纤维的交织点发生化学交联、物理交联,从而能够防止纤维的脱落或调整强度。这些添加剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
《复合成型体的用途》
〈吸音材料〉
本申请的复合成型体可适合地用作吸音材料。本申请的复合成型体可以单独使用,也可以重叠多片来使用。在单独使用的情况下,主要通过粘性阻力而显示出吸音作用,能够得到在低频区域内的吸音性低、吸音率随着频率变高而上升的吸音特性。本申请的复合成型体优选作为吸音材料而具有极高的每单位厚度的透气阻力,由此,也具有对一部分频率进行隔音的效果。
作为用作吸音材料的对象,可例示出建筑物、家电制品、汽车等。本申请的复合成型体能够成型为任意的三维形状,因此,不仅可应用于平面,也可应用于复杂立体形状的构件,其中,可适合地用作构成构件、构成设备的形状复杂的汽车的吸音材料。作为汽车的构成部件、构成设备,可列举出仪表盘、车门、车顶、车底板、轮窝、发动机、压缩机、电动机等。通过将这些本申请的复合成型体用作吸音材料,从而能够实现汽车内的肃静化和汽车发出的噪音的降低。另外,关于后述复合吸音材料、低频强化薄型吸音材料也相同。
〈复合吸音材料〉
本申请的复合吸音材料具有在支承体上层叠有通气调整层的结构。作为通气调整层,可以使用本申请的复合成型体。可以在复合成型体的背后(是指与音源相反一侧的位置)设置空气层。由此,在粘性阻力的基础上,通过膜振动而显示出吸音作用。即,在得到对于特定频率具有极大的吸音特性的同时,在全部频带显示出良好的吸音。通过用作吸音材料,从而能够制成显示出更优异的吸音特性的复合吸音材料,故而优选。
〈支承体〉
作为支承体的结构,要求是具有通气性的结构。例如,可以利用柱状结构在通气调整层的背后设置完全的空隙,也可以使用毛毡、非织造布、发泡体等多孔材料来获得复合吸音材料。在支承体使用多孔材料且在其上层叠有本申请的复合成型体的情况下,复合成型体在其自身具有吸音效果的同时,也可以作为通气调整层而发挥作用。不具有发泡结构的树脂板等不具备通气性的结构优选不用作支承体。
〈多孔材料〉
通过将多孔材料用作支承体,从而能够控制吸音特性,故而优选。若使用通气性高的原材料作为多孔材料,则能够在宽频范围内获得优异的吸音效果,若使用缺乏通气性的原材料,则能够在特定频率下获得特别优异的吸音效果。多孔材料优选具有比复合成型体更高的通气性。作为通气性的指标,可以使用前述单位厚度透气阻力。作为多孔材料的例子,可列举出非织造布、毛毡、发泡体等公知的多孔材料,但不限定于它们。
〈支承体的厚度〉
支承体优选具有5mm以上的厚度。支承体的厚度是指具有通气性的结构的厚度,不考虑不具有通气性的结构的厚度。在通过膜振动效果而得到吸音效果的情况下,通过背后的空气层的厚度而得到的频率特性明显变化。即,若空气层的厚度小,则在高频带下获得优异的吸音特性,若空气层的厚度大,则在低频带内获得优异的吸音效果。因而,作为支承体的厚度,优选为6mm以上,最优选为7mm以上。作为上限,没有特别限定,从实现吸音材料的省空间化的观点出发,优选为50mm以下,更优选为30mm以下,进一步优选为10mm以下,特别优选为8mm以下。
〈在支承体上的层叠方法〉
本申请的复合成型体可使用各种手段与支承体进行层叠。可例示出例如通过仅将复合成型体的表面用IR加热器等加热、热熔接来进行接合的方法;通过帘式喷雾方式等在复合成型体表面涂布热熔系粘接剂后,进行加热而使其热熔接的方法等。
〈复合吸音材料中的通气调整层的厚度〉
在支承体使用多孔体的情况下,通过变更复合成型体的层叠片数或变更复合成型体的每1层的厚度(前述复合成型体的厚度),从而能够控制复合吸音材料中的通气调整层的厚度,能够调整吸音特性。此处,通过增加通气调整层的厚度,从而结构整体的通气性降低,在低频带内发挥出更高的吸音效果。另一方面,存在高频带的吸音效果因通气性降低而降低的倾向。通气调整层的厚度没有特别限定,可根据想要吸音的音源进行调整,控制频率特性。
〈通气调整层的厚度的控制方法〉
在将通过变更层叠片数来控制通气调整层的厚度的方法与通过控制复合成型体的每1层的厚度来控制通气调整层的厚度的方法加以对比的情况下,前者的吸音的频率依赖性变小(极大处的吸音率降低,全部频带的平均吸音率上升)。后者的频率依赖性变大(极大处的吸音率上升,全部频带的平均吸音率降低),同时,在更低频下获得高的吸音效果。关于通气调整层的厚度及其控制方法,通过根据想要吸音的音源来加以调整或区分使用,从而可以控制吸音特性。
〈低频强化薄型复合吸音材料〉
通过调整通气调整层的厚度且调整通气调整层的面密度等,从而能够得到尽管是非常薄的结构也在低~中频带显示出优异的吸音,进而在500Hz~6400Hz的宽泛频率内显示出吸音的复合吸音材料(以下称为“低频强化薄型复合吸音材料”)。具体而言,低频强化薄型复合吸音材料优选的是:结构整体的厚度为10mm以下,具备层叠有通气调整层和多孔材料的结构,
(a)通气调整层的面密度为100g以上且1000g以下,
(b)通气调整层的透气阻力为0.1s/100mL以上且2.0s/100mL以下,
(c)通气调整层的厚度为0.50mm以上且5.00mm以下,并且
(d)多孔材料的厚度为5.00mm以上。
通过满足上述(a)~(d)中的全部,从而能够得到在基于JIS A1405的垂直入射的测定法中满足下述全部吸音特性的低频强化薄型复合吸音材料,即:
(1)在3000Hz以下具有吸音的极大值;
(2)1000Hz的吸音率为0.3以上;
(3)800~2000Hz的平均吸音率为0.4以上;且
(4)500~6400Hz的平均吸音率为0.3以上。
一般而言,在通过表面的通气调整而得到的复合吸音材料中,低频和高频的吸音存在相互制衡的关系,为了加以兼顾,只能增大结构整体的厚度。然而,本申请的低频强化薄型复合吸音材料能够既维持薄度又至少部分消除该相互制衡。作为其原因,可以认为:通气调整层的厚度作为通气调整层而言极大、进而通气调整层自身具有基于膜振动的吸音效果综合性地发挥了作用。在使用本申请的复合成型体作为通气调整层的情况下,原纤化纤维这一纤维直径极细的纤维与较粗的短纤维利用粘性阻力而在不同频带内具有吸音效果,因此,能够进一步消除上述相互制衡的关系。
〈低频强化薄型复合吸音材料的吸音特性〉
本申请的低频强化薄型复合吸音材料如上所述那样,尽管为薄结构,但在低~中频带仍然具有优异的吸音特性,进而,在500Hz~6400Hz的宽泛频带内具有吸音效果。因此,1000Hz的吸音率优选为0.4以上,如果为0.5以上则更加优选。800Hz~2000Hz的平均吸音率优选为0.5以上,如果为0.6以上则更加优选。500Hz~6400Hz的平均吸音率优选为0.4以上,更优选为0.5以上。
〈低频强化薄型复合吸音材料中的通气调整层的结构〉
为了获得这些优选吸音特性,只要控制通气调整层的结构、即通气调整层的面密度、透气阻力和厚度即可。在层叠有多片复合成型体的情况下,通气调整层的面密度、透气阻力、和厚度是指总值、即在层叠状态下测得的值。需要说明的是,作为控制这些值的效果,与控制前述复合成型体的面密度、单位面密度透气阻力、厚度的情况相同。作为面密度,优选为150g/m2以上且300g/m2以下,作为透气阻力,优选为0.5s/100mL以上且1.5s/100mL以下、更优选为1.0s/100mL以上且1.5s/100mL以下,作为通气调整层的厚度,优选为0.75mm以上且2.00mm以下,更优选为0.75mm以上且2.00mm以下。作为支承体的多孔材料的厚度只要根据通气调整层来任意调整即可。
〈低频强化薄型复合吸音材料的厚度〉
低频强化薄型复合吸音材料以结构整体计具有10mm以下的厚度。通过与一般的吸音材料同样地控制结构整体的厚度,也能够控制吸音特性。对于低频的吸音而言,厚度大的结构是有效的,因此,作为结构整体的厚度,优选较大,作为厚度的下限,优选为5.5mm以上、更优选为7.0mm以上、进一步优选为8.0mm以上、特别优选为9.0mm以上。
实施例
以下,通过实施例、比较例来具体说明本申请的实施方式,但本申请不限定于它们。
《测定和评价方法》
〈原纤化纤维的平均纤维直径(A法·B法)、原纤化率、面积精细率〉
原纤化纤维的平均纤维直径(A法)、原纤化率和面积精细率使用纤维形状自动分析仪(Technidyne公司制、Morfi neo),并按照以下的步骤进行测定。需要说明的是,测定时的最小纤维长度、最大纤维长度的阈值分别设为100μm、1500μm。
(1)将原纤化纤维分散于纯水,准备1L的水分散体。此处,原纤化纤维的固体成分最终浓度设为0.003质量%~0.005质量%。需要说明的是,在原纤化纤维为2质量%以下的水分散体的情况下,通过利用刮勺等简单地混合来进行分散处理。在2质量%以上的水分散体、含水滤饼或粉末状等的情况下,使用高剪切均化器(IKA公司制、商品名“ULTRA-TURRAXT18”),在转速为25,000rpm×5分钟的处理条件下进行分散处理。
(2)将通过步骤(1)而制备的水分散体供于自动取样器,并进行测定。
(3)根据测定结果来读取Mean Fibre Width(纤维平均宽度)μm、MacroFibrillation index(宏观原纤化指数)%、Fine content,in area(面积内填充内容)%,分别作为平均纤维直径(A法)、原纤化率、面积精细率。
原纤化纤维的平均纤维直径(B法)使用比表面积-细孔分布测定装置(Quantachrome Instruments公司制、NOVA-4200e),并按照以下的步骤进行测定。另外,关于如原纤化纤维素微细纤维那样地通过干燥而发生聚集的原纤化纤维,在进行下述前处理后再行测定。
[前处理]
(1)将原纤化微细纤维水分散液过滤,制作湿润滤饼。
(2)将所得湿润滤饼添加至叔丁醇中,以原纤化纤维固体成分浓度成为0.5重量%的方式用叔丁醇稀释,使用高剪切均化器(IKA公司制、商品名“ULTRA-TURRAX T18”),在转速为25,000rpm×5分钟的处理条件下进行分散处理。
(3)所得分散液以单位面积重量成为10g/m3的方式进行称量,用滤纸过滤而得到片。
(4)所得片不从滤纸上剥离,而是与滤纸一同夹在更大的两片滤纸之间,边用重物从其上按压滤纸的边缘,边在150℃的烘箱中干燥5分钟,得到多孔片。
[比表面积的测定和纤维直径的计算]
(1)将原纤化纤维(通过前处理而制作的多孔片)固体成分0.2g在真空下在120℃下进行5分钟的干燥。
(2)在干燥后,在相对蒸气压(P/P0)为0.05以上且0.2以下的范围内,针对液态氮的沸点下的氮气吸附量测定5处后(多点法),利用相同装置程序来计算BET比表面积(m2/g)。
(3)根据所得BET比表面积值Y(m2/g),作为平均纤维长度X(nm)、原纤化纤维的密度ρ(g/cm3),利用下式来计算平均比表面积。
平均纤维直径(nm)=1/(2.5×ρ×Y×10-4)
〈复合成型体的透气阻力〉
复合成型体的透气阻力是指:使用葛利式透气度测定仪(例如东洋精机公司制、型号:G-B2C),测定100mL空气的透过时间而得到的结果,按照下述步骤进行测定。
(1)从复合成型体的不同的5处得到尺寸为5cm×5cm的切片。(在复合成型体的尺寸为该尺寸以下的情况下,由多个复合成型体得到5个切片。)
(2)针对各个切片,使用葛利式透气度测定仪(东洋精机公司制、型号:G-B2C),针对5处测定透气阻力。
(3)将按照步骤(2)而得到的5处的平均值作为复合成型体的透气阻力。
〈复合成型体的厚度〉
复合成型体的厚度按照以下的步骤进行测定。
(1)从复合成型体的不同的5处得到尺寸为5cm×5cm的切片。(在复合成型体的尺寸为该尺寸以下的情况下,由多个复合成型体得到5个切片。)
(2)使用ABS数显千分表ID-CX(MITUTOYO公司制),针对各个切片测定厚度。此时,测定元件使用Φ15mm的扁平测定元件。
(3)将按照步骤(2)而得到的5处的平均值作为复合成型体的厚度。
〈复合成型体的单位厚度透气阻力、体积密度〉
根据复合成型体的透气阻力、厚度、面密度,基于下述定义来进行计算。
单位厚度透气阻力=透气阻力[s/100mL]/厚度[mm]
体积密度=面密度[g/m2]/厚度[mm]
〈复合成型体的自立性、纤维的脱落性〉
根据下述定义来评价复合成型体的自立性和纤维的脱落。
[复合成型体的自立性]
A:即便用单手进行处理,也不会折弯或破损
B:若用单手进行处理,则容易产生折痕或破损
[纤维的脱落]
A:用空手触碰表面时,脱落的纤维不会附着
B:用空手触碰表面时,脱落的纤维发生附着
〈复合吸音材料的吸音特性评价〉
从各实施例、比较例中的复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。按照JIS A 1405,使用垂直入射吸音率测定系统DS-2000(小野测器公司制),测定该复合吸音材料的吸音率。此时,以复合成型体成为声波入射侧的方式实施测定。将测定结果的一部分示于图1。
〈复合成型体单独的吸音特性评价〉
从实施例中的复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,在设置有10.0mm的背后空气层的条件下,按照JIS A 1405,使用垂直入射吸音率测定系统DS-2000(小野测器公司制)来测定吸音率。
〈低频强化薄型复合吸音材料的吸音特性评价〉
从各实施例、比较例中的复合成型体切出规定片数的直径为28.8mm的圆形盘,使其全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料。按照JIS A1405,使用垂直入射吸音率测定系统DS-2000(小野测器公司制),测定上述复合吸音材料的吸音率。此时,以复合成型体成为声波入射侧的方式实施测定。将测定结果的一部分示于图2。
〈立体复合吸音材料的吸音性评价〉
将立体复合吸音材料的结构的示意图和评价方法的示意图分别示于图3~5。使用双面胶和瞬间粘接剂,在各实施例、比较例中的复合成型体的外侧粘贴厚度8mm的毛毡(12)和PP板(11、厚度1mm),制成立体复合吸音材料(10)。将立体复合吸音材料(10)以覆盖放置在桌子(30)上的音源(20)的方式进行配置。音源使用Bluetooth(注册商标)方式的扬声器。将扬声器连接于智能手机,使用应用(Tuning Fork Pro)来输出1045.7Hz、1478.9Hz、1974.1Hz的声音。需要说明的是,在全部频率下,音压以在未设置吸音材料的状态下成为70dB的方式进行设定。环境音为48dB的空间。此时,令站在距离立体复合吸音材料(10)的侧壁为1.0m的位置处的评价者(40)确认音量降低至何种程度(感受到原有音量的几%),将10人的评价的平均值作为吸音性的评价结果。
《原纤化纤维》
〈原纤化纤维A〉
将聚丙烯腈的原纤化纤维(Japan Exlan公司制:BiPUL、固体成分为18质量%)用作原纤化纤维A。将原纤化率、面积精细率、平均纤维长度、平均纤维直径的评价结果示于表1。
〈原纤化纤维B〉
将从双日公司获取的作为再生(II型)纤维素纤维的天丝切割纱(3mm长)投入至清洗用网中,添加表面活性剂,用洗衣机水洗几次,由此去除纤维表面的油剂。
使用LABOPULPER(相川铁工公司制)使其简易分散后,向罐中送液。利用与该罐连接的具备刃宽度:2.5mm、槽宽度:7.0mm的盘的单盘盘磨机(前段),使浆料边循环边实施微细化。此时,将刃间距离设为1.0mm,在浆料总量于盘部通过35次的阶段结束运转。接着,利用具备刃宽度:0.8mm、槽宽度:1.5mm的盘的单盘盘磨机(后段),使浆料边循环边实施微细化。此时,从1.0mm的刃间距离开始运转,缓缓地缩小刃间距离,将最终刃间距离设为0.35mm。在刃间距离达到0.35mm后,进一步边确认流量边持续运转,在浆料总量于盘部通过120次的阶段结束运转。将所得微原纤化纤维素作为原纤化纤维B。将原纤化率、面积精细率、平均纤维长度、平均纤维直径的评价结果示于表1。
〈原纤化纤维C〉
进一步使用高压均化器(ニロ·ソアビ公司(意大利)制、NS015H),对原纤化纤维B进一步实施微细化处理。此时,浆料以间歇式进行处理,处理次数设为5次。将原纤化率、面积精细率、平均纤维长度、平均纤维直径的评价结果示于表1。
〈原纤化纤维D〉
使用从日本纸纸浆商事公司获取的作为天然纤维素的棉短绒纸浆,以棉短绒纸浆成为1.5质量%的方式浸渍于水,使用LABOPULPER(相川铁工公司制)使其简易分散后,向罐中送液。利用与该罐连接的具备刃宽度:2.5mm、槽宽度:7.0mm的盘的单盘盘磨机(前段),使浆料边循环边实施微细化。此时,从1.0mm的刃间距离开始运转,缓缓缩小刃间距离,将最终刃间距离设为0.05mm。在刃间距离达到0.05mm后,进一步边确认流量边继续运转,在浆料总量于盘部通过10次的阶段结束运转。接着,利用具备刃宽度:0.6mm、槽宽度:1.0mm的盘的单盘盘磨机(后段),使浆料边循环边实施微细化。此时,从1.0mm的刃间距离开始运转,缓缓缩小刃间距离,将最终刃间距离设为0.05mm。在刃间距离达到0.05mm后,进一步边确认流量边继续运转,在浆料总量于盘部通过180次的阶段结束运转。将所得微原纤化纤维素作为原纤化纤维D。将原纤化率、面积精细率、平均纤维长度、平均纤维直径的评价结果示于表1。
《复合成型体的制造例》
〈实施例1-1〉
使用原纤化纤维A和PET短纤维A(帝人公司制:TA04PN、纤度:0.1T、平均纤维直径:3.0μm、切割长度:3mm),按照以下的步骤来制作复合成型体。
将原纤化纤维和短纤维以固体成分重量比成为20:80的方式添加至纯水中,将固体成分最终浓度设为0.5%,利用家庭用搅拌器搅拌4分钟,由此制备浆料。
将上述制备的浆料以面密度成为50g/m2的方式投入至装有滤布(SHIKISHIMACANVAS公司制、TT35)的间歇式抄纸机(熊谷理机工业公司制、自动方型片机器25cm×25cm、80mesh)中,其后,将相对于大气压的减压度设为50KPa,实施抄纸(脱水)。
在承载于滤布上的湿润状态的浓缩组合物的表面覆盖前述滤布,从线材上剥离,以1kg/cm2的压力加压1分钟。其后,在表面温度设定至130℃的转筒干燥器中干燥约120秒钟,得到复合成型体S1。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表1。
〈实施例1-2〉
短纤维使用PET纤维B(帝人公司制、TA04N、纤度:0.5T、平均纤维直径:7.0μm、切割长度:5mm),除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体S2。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表1。
〈实施例1-3〉
将面密度设为100g/m2,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体S3。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表1。
〈实施例1-4〉
将原纤化纤维与短纤维的固体成分重量比设为30:70,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体S4。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表1。
〈实施例1-5〉
将面密度设为150g/m2,将原纤化纤维与短纤维的固体成分重量比设为10:90,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体S5。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表1。
〈实施例1-6〉
原纤化纤维使用原纤化纤维B,短纤维使用PET短纤维C(帝人公司制:TA04PN、纤度:0.3T、平均纤维直径:5.3μm、切割长度:3mm),除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体S6。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表1。
〈实施例1-7〉
原纤化纤维使用原纤化纤维C,将面密度设为100g/m2,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体S7。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表1。
〈实施例1-8〉
原纤化纤维使用原纤化纤维B,将面密度设为100g/m2,将原纤化纤维与短纤维的固体成分重量比设为5:95,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体S8。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表2。
〈实施例1-9〉
原纤化纤维使用原纤化纤维B,将面密度设为300g/m2,将原纤化纤维与短纤维的固体成分重量比设为5:95,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体S9。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表2。
〈实施例1-10〉
原纤化纤维使用原纤化纤维B,短纤维使用PP纤维(UBE EXSYMO公司制、AIRYMO、纤度:0.2T、平均纤维直径:5.3μm、切割长度:2mm),将面密度设为300g/m2,将原纤化纤维与短纤维的固体成分重量比设为5:95,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体S10。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表2。
〈实施例1-11〉
原纤化纤维使用原纤化纤维B,将原纤化纤维与短纤维的固体成分重量比设为30:70,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体S11。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表2。
〈实施例1-12〉
关于实施例1中制作的复合成型体S1,单独进行吸音特性评价。对吸音特性进行评价的结果,峰频率为3990Hz,峰频率下的吸音率为0.91,500Hz~6400Hz的平均吸音率为0.73。
〈比较例1-1〉
原纤化纤维使用原纤化纤维B,将面密度设为25g/m2,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体R-1。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表1。
〈比较例1-2〉
原纤化纤维使用原纤化纤维D,将面密度设为100g/m2,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体R-2。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表1。
〈比较例1-3〉
原纤化纤维使用原纤化纤维B,将面密度设为100g/m2,将原纤化纤维与短纤维的固体成分重量比设为50:50,除此之外,利用与实施例1相同的方法,得到复合成型体R-3。另外,从所得复合成型体切出直径为28.8mm的圆形盘,使其与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表1。
《复合吸音材料的制造例》
〈实施例2-1〉
从复合成型体S1切出3片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表3。
〈实施例2-2〉
从复合成型体S1切出4片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表3。
〈实施例2-3〉
从复合成型体S2切出2片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表3。
〈实施例2-4〉
从复合成型体S2切出3片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表3。
〈实施例2-5〉
从复合成型体S3切出2片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表3。
〈实施例2-6〉
从复合成型体S3切出3片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表3。
〈实施例2-7〉
从复合成型体S5切出1片直径为28.8mm的圆形盘,与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料(与实施例1-5的复合吸音材料相同)。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表3。
〈实施例2-8〉
从复合成型体S6切出3片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表3。
〈实施例2-9〉
从复合成型体S8切出2片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料。将所得复合成型体的各种物性、复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
〈实施例2-10〉
从复合成型体S8切出3片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
〈实施例2-11〉
从复合成型体S9切出1片直径为28.8mm的圆形盘,与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料(与实施例1-9的复合吸音材料相同)。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
〈实施例2-12〉
从复合成型体S10切出1片直径为28.8mm的圆形盘,与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成低频强化薄型复合吸音材料(与实施例1-10的复合吸音材料相同)。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
〈实施例2-13〉
从复合成型体S1切出1片直径为28.8mm的圆形盘,与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料(与实施例1-1的复合吸音材料相同)。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
〈实施例2-14〉
从复合成型体S1切出2片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
〈实施例2-15〉
从复合成型体S6切出6片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
〈实施例2-1〉
从复合成型体S8切出6片直径为28.8mm的圆形盘,全部与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
〈比较例2-1〉
从复合成型体R1切出1片直径为28.8mm的圆形盘,与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
〈比较例2-2〉
从复合成型体R2切出1片直径为28.8mm的圆形盘,与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
〈比较例2-3〉
从复合成型体R3切出1片直径为28.8mm的圆形盘,与厚度为8.0mm的粗毛毛毡自然层叠,制成复合吸音材料。将所得复合吸音材料的吸音特性等示于以下的表4。
《基于纸浆模塑法的复合吸音材料的制造例》
〈实施例3-1〉
使用原纤化纤维A和PET短纤维A(帝人公司制:TA04PN、纤度:0.1T、平均纤维直径:3.0μm、切割长度:3mm),按照以下的步骤来制作复合成型体。
将原纤化纤维和短纤维以固体成分重量比成为10:90的方式添加至纯水中,将固体成分最终浓度设为0.5%,利用家庭用搅拌器搅拌4分钟,由此制备浆料。
如图6中示意性示出的那样,向材料槽(50)内投入上述浆料(60)。通过沿着减压方向(80)进行减压,从而使其以面密度成为150g/m2的方式吸附于篮(一面敞开的立方体)状的金属网(70)的表面,得到浆料浓缩物(60)。将所得浆料浓缩物(60)按压于模具,进一步脱水后,在加热至130℃的烘箱中进行10分钟的干燥。所得立体复合成型体是具有均匀表面且没有折痕、接缝或切痕的结构体。进而,如图3和图4中示意性示出的那样,使用双面胶和瞬间粘接剂将厚度为8mm的毛毡(12)和PP板(11、厚度1mm)粘贴于其外侧,制成立体复合吸音材料(10)。将复合成型体的各种物性和吸音性的评价结果示于表5。
〈实施例3-2〉
使用粘接剂将平面状的复合成型体S5粘贴于厚度为8.0mm的毛毡,进而,使用透明胶带和粘接剂组装成篮状。此时,在局部确认到复合成型体之间存在间隙。使用双面胶和粘接剂在该表面进一步粘贴PP板(厚度1mm),制作模拟了实施例3-1的立体复合吸音材料。将所使用的复合成型体的各种物性和立体复合吸音材料的吸音性的评价结果示于表5。
〈比较例3-1〉
与复合成型体R1同样地,原纤化纤维使用原纤化纤维B,将面密度设为25g/m2,除此之外,利用与实施例3-1相同的方法,得到复合成型体。将复合成型体的各种物性和吸音性的评价结果示于表5。
<比较例3-2>
与复合成型体R2同样地,原纤化纤维使用原纤化纤维D,将面密度设为100g/m2,除此之外,利用与实施例3-1相同的方法,得到复合成型体。将复合成型体的各种物性和吸音性的评价结果示于表5。
<比较例3-3>
与复合成型体R3同样地,原纤化纤维使用原纤化纤维B,将面密度设为100g/m2,将原纤化纤维与短纤维的固体成分重量比设为50∶50,除此之外,利用与实施例3-1相同的方法,得到复合成型体。将复合成型体的各种物性和吸音性的评价结果示于表5。
[表1]
表1.复合成型体物件和复合吸音材料的吸音特性
[表2]
表2.复合成型体物性和复合吸音材料的吸音特性
[表3]
表3.低频强化薄型复合吸音材料的物性和吸音特性评价结果
[表4]
表4.低频强化薄型复合吸音材料的物性和吸音特性评价结果
[表5]
表5.立体复合吸音材料的物性和吸音性评价结果
产业上的可利用性
本申请的复合成型体可适合地用作吸音材料的通气调整层,且容易立体成型,因此,可特别适合地用作在建筑物、汽车、家电中使用的复合吸音材料。
附图标记说明
10 立体复合吸音材料
11 PP板
12 毛毡
13 复合成型体
20 音源
30 桌子
40 评价者
50 材料槽
60 浆料
61 浆料浓缩物
70 金属网
80 减压方向
Claims (14)
1.一种复合成型体,其包含原纤化纤维和短纤维,所述复合成型体的面密度为30g/m2~1000g/m2,每单位厚度的透气阻力为15.0s/(100mL·mm)以下。
2.根据权利要求1所述的复合成型体,其中,所述原纤化纤维为选自由纤维素微细纤维、聚丙烯腈的原纤化纤维、芳族聚酰胺纸浆、几丁质纳米纤维、壳聚糖纳米纤维和蚕丝纳米纤维组成的组中的至少1种。
3.根据权利要求2所述的复合成型体,其中,所述原纤化纤维包含纤维素微细纤维,所述纤维素微细纤维的包括至原纤化末端为止的微小纤维部在内的平均纤维直径为10nm以上且1000nm以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的复合成型体,其中,所述短纤维由合成纤维形成。
5.制造权利要求1~3中任一项所述的复合成型体的方法,其中,所述方法包括:利用纸浆模塑法对包含原纤化纤维和短纤维的浆料三维地进行赋形的工序。
6.制造权利要求4所述的复合成型体的方法,其中,所述方法包括:利用纸浆模塑法对包含原纤化纤维和短纤维的浆料三维地进行赋形的工序。
7.一种吸音材料,其包含权利要求1~3中任一项所述的复合成型体。
8.一种吸音材料,其包含权利要求4所述的复合成型体。
9.一种复合吸音材料,其包含:厚度5mm以上的支承体、以及层叠在所述支承体上的权利要求1~3中任一项所述的复合成型体。
10.一种复合吸音材料,其包含:厚度5mm以上的支承体、以及层叠在所述支承体上的权利要求4所述的复合成型体。
11.根据权利要求9所述的复合吸音材料,其中,所述支承体为多孔材料。
12.根据权利要求10所述的复合吸音材料,其中,所述支承体为多孔材料。
13.一种复合吸音材料,其具备层叠有通气调整层和多孔材料的结构,
所述复合吸音材料的厚度为10mm以下,
在基于JIS A 1405的垂直入射的测定法中,在3000Hz以下具有吸音的极大值,1000Hz的吸音率为0.3以上,800Hz~2000Hz的平均吸音率为0.4以上,且500Hz~6400Hz的平均吸音率为0.3以上。
14.一种复合吸音材料,其具备层叠有通气调整层和多孔材料的结构,
所述复合吸音材料的厚度为10mm以下,
所述通气调整层的面密度为100g/m2以上且1000g/m2以下,
所述通气调整层的透气阻力为0.1s/100mL以上且2.0s/100mL以下,
所述通气调整层的厚度为0.50mm以上且5.00mm以下,
所述多孔材料的厚度为5.00mm以上。
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