JP2001513217A - 防音材およびその使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 熱可塑性繊維を含む不織布で作製された、１００〜５０００Ｈｚの音周波数範囲に対する防音材であって、前記不織布が、機械的圧縮加工と、それに続く加圧／加熱処理とによって、二段階で、Ｒ_s＝８００−１４００Ｎｓ／ｍ³の比流体抵抗に永久圧縮されていることを特徴とする防音材。

Description

【発明の詳細な説明】 防音材およびその使用 本発明は、熱可塑性繊維を含む不織布で作製された、１００〜５０００Ｈｚの 音波周波数範囲に対する防音材と、二次防音におけるその使用に関する。 多くの音響上の問題は、音源を低減するように適用される一次的な防音処置を 用いるだけでは十分に解決することができず、通常は音エネルギーの伝達経路に 介在する二次的な処置が更に要求される。エネルギーは、この場合は反射、すな わち偏向されるか、または、異なるエネルギー形態、主として熱に変換される。 前者の場合は遮音、後者の場合は音響減衰といわれる。従来の遮音における、狭 義の二次的低減処置装置（音源から離れて存在する）としての先行技術は、反射 壁を音エネルギーの伝達経路に移動させることである。ここで挙げられる例は、 セルラーウォール(cellular wall)、間仕切壁または音響スクリーンである。従 来の音響減衰における先行技術は、中間周波数から高周波数範囲の音エネルギー を、周波数範囲に応じて、例えば人工鉱物繊維、連続気泡型発泡材、多孔性無機 材料または天然繊維などの多孔性吸収材において熱に変換することである。吸収 材の摩耗を回避し、その消耗を防止するため、それらは不織布を主体とする大量 生産可能な（pourable）保護材と積層されることが多い。多孔性吸収材が、通常 、中間周波数から高周波数範囲のみで供試されるということは、その物理的な減 衰の原理に基づいている。できるだけ高い吸収で音波を減衰させるため、減衰材 の厚みは減衰させる波長λの少なくとも４分の１でなければならない。ここで、 振幅がその最大変位を有するからである。すなわち、低周波が、その大きな波長 によって、遮音材に求められる厚みを決定する。この効果は、薄い材厚と、エア ギャップとを組み合わせることによっても達成できる。この場合、遮音材は、λ ／４に相当する距離をあけて配置される。しかしながら、この場合、減衰容量を 示す空気伝送音の吸収率αには、高周波数範囲において下降が認められる。 特に空間的な音響効果に関して二次防音材に要求される重要な条件は、損失す る空間体積をできるだけ小さくするため、遮音材の厚みが可能な限り薄いという ことである。これらの吸収材の場合、１０ｃｍの厚みであっても、約８００Ｈｚ 以下において吸収特性の明らかな減少が認められる。従って、低周波数範囲に下 げても広帯域の吸収特性を達成するため、吸収材は、振動プロセスに基づいて、 共鳴振動数の音波から狭帯域のエネルギーを回収する、いわゆる共鳴器と組み合 わせて使用される。その効果は、主に低周波数範囲で認められる。 二次防音は、主に、約２００〜４０００Ｈｚの周波数範囲のノイズに対抗する ことに関わるため、通常、多孔性吸収材および共鳴器のいずれも単独では、重要 な周波数範囲全体に渡る広帯域の有効な音響減衰を達成できない。しかしながら 、考え得る２種の組み合わせは相当大きな空間を占め、高価である。 防音における不織布の役割は多様であり、不織布は別の平坦な材料と組み合わ せて使用されるか、または、吸音材の支持体として使用される。ニードリングさ れた形態の純粋な不織布が、ピー．バンクス−リー(P.Banks-Lee)、エイチ．ペ ン（H.Peng）およびエー．エル．ディッグズ（A.L.Diggs）によって、吸音に対 して研究されている(ＴＡＰＰＩ会報 １９９２年 不織布会議、２０９−２１ ６頁(TAPPI Proceedings 1992 Nonwovens Conference,pp.209-216))。種々 の試験パラメータを変化させたにもかかわらず、不織布は、＜１０００Ｈｚの周 波数範囲での実用に不十分であるというほかない吸音を示すことが確認された。 欧州特許第０ ６０７ ９４６号明細書には、遮音材としての、熱可塑性繊維 の純粋な不織布についての記載が含まれている。表２から分かるように、ここで も低周波数範囲における吸収値は実用に不十分な水準である。 故に本発明は、必要とする空間が小さいことに加えて、１００〜５０００Ｈｚ の周波数範囲において広帯域の吸収を示す防音材を開発するという目的に基づい ている。 本発明によれば、この目的は、熱可塑性繊維を含む不織布であって、機械的圧 縮加工とそれに続く加圧／加熱処理とによって、二段階で、Ｒ_s＝８００−１４ ００Ｎｓ／ｍ³の比流体抵抗に永久圧縮された不織布によって達成される。 驚くべき効果を図１を用いて説明する。図１は、実施例の製品についての周波 数に対する吸音率のグラフを示す。 曲線（図１においてＢで示される）の全体的な形状から、低周波数範囲におけ る高い吸収値（例えば、３１５Ｈｚにおいて８０％）と、高周波数範囲における ４０−８５％の吸収値とを兼ね備えており、１つの材料に共鳴器および吸収材を 兼備していることが分かる。これとは対照的に、後の加圧／加熱処理を施さない 不織布の全体的な曲線形状（図１においてＡで示される）では再現されない。こ の曲線は、低周波数範囲における共鳴器の影響を受けた補足的な吸収がない、純 粋な多孔性吸収材の作用を示す。 本発明に好適な不織布は、天然および／または合成の有機または無機の第１の 繊維で構成され、これに熱可塑性の第２の繊維が１０−９０％添加されている。 後者は、軟化温度が、少なくとも５℃であって、いかなる場合においても第１の 繊維の軟化または分解温度よりも低い。 使用される２種の繊維は、０．５−１７ｄｔｅｘ、好ましくは０．９−６．７ ｄｔｅｘの線密度（繊度）と、２０−８０ｍｍ、好ましくは３０−６０ｍｍの繊 維長を有する。特に好ましく供試されるのは、第１の繊維がポリエチレンテレフ タレート繊維であり、第２の繊維として共重合ポリエステル繊維と組み合わせて 用いられる。第１および／または第２の繊維は、適当な繊維の混合物、特に興味 深いことには再生繊維の添加によって形成することができる。 ２５０〜５００ｋｇ／ｍ³、好ましくは２７０〜３３０ｋｇ／ｍ³の密度におい て、本発明による不織布の厚みは、０．３〜３．０ｍｍ、特に好ましくは０．８ 〜１．２ｍｍである。 不織布の圧縮の第１段階は、バーブを備えた針を用いたニードルリング、ウォ ータージェットを用いたスパンレース加工、または、ルーピングニードルを用い たステッチボンディング加工によって実施される機械的圧縮を含む。ニードリン グが特に好ましく、４０〜１５０パンチ（punctures）／ｃｍ²、好ましくは６０ 〜８０パンチ／ｃｍ²で実施される。 圧縮の第２段階としての加圧／加熱処理は、不連続的（周期的）または連続的 に適用される。前者の場合は熱圧縮が、後者の場合は熱カレンダーが好適である 。選択される温度範囲は、第１の繊維の軟化または分解温度よりも低い第２の繊 維の軟化温度の範囲内である。カレンダーのライン圧（line pressure）は０． ５〜３．０ＫＮ／ｃｍ、好ましくは１．５〜２．０ＫＮ／ｃｍの範囲である。 圧縮された不織布の比流体抵抗は、吸音率に直接関係するため、特に重要であ るとされている。Ｒ_s＝８００−１４００Ｎｓ／ｍ³、特に１１００±１５０Ｎｓ ／ｍ³の比流体抵抗値が有用であることが判明している。第１圧縮段階の後は、 比流体抵抗値はこれらの値のほぼ５分の１である。 本発明による不織布は、通常は単独で使用されるが、必要であれば他の二次元 的構造物との積層体として使用することもできる。特別の目的のために、繊維は 、製造工程中の早期に着色剤および／または難燃剤および／または導電成分が添 加されて使用される。更に、下記の方法によって、完成した不織布を仕上げるこ とができる。 −例えば、金属水酸化物および／またはポリリン酸アンモニウムおよび／または メラミンおよび／または赤リンを用いて難燃材とすること −染色 −酸化防止剤の添加 −帯電防止剤の添加 実施例を用いて、本発明を更に詳細に説明する。 カードを用いて、単位面積当たりの重量が均一な不織布を、５０重量％の１． ７／３８ＰＥＳ繊維（ｄｔｅｘ／繊維長）と、５０重量％の２．２／５０ＣｏＰ ＥＳ繊維との均質な混合物から製造する。カーディングおよび横堆積装置（tran sverse-laying device）で処理した後、不織布は約３００ｇ／ｍ²の単位面積当 たりの重量を有している。これを、各々４０〜１５０パンチ／ｃｍ²の２種の刺 針で軽くニードリングし、約１３５℃に加熱した一対の滑面ローラーで、約１． ７ＫＮ／ｃｍのライン圧で圧縮する。この方法で製造されたこの不織布は、Ｒ_s ＝１１００Ｎｓ／ｍ³程度の比流体抵抗を有する。 吸音率が周波数に依存する様子を、図１にグラフで示す。曲線Ａは第１圧縮段 階後の不織布に対応し、曲線Ｂは最終的な製品に対応する。 図２：防音材の三次元的な配置を示す模式図： 防音材の広帯域の吸音効果は、本発明による不織布層背面の対象となる最低周波 数に依存した幅を有するエアギャップとともに、本発明による不織布に、共鳴機 構と多孔性吸収機構とを同時に一体化した形態で兼備させることによって達成さ れる。図２は、一例として、反射壁部材Ｅの前面に不織布Ｃを配置した実施例を 示す。重要な周波数範囲における吸収率の下降は、更に追加的な本発明による材 料Ｄの不織布層によって回避することができる。 本発明による不織布は、例えば、防音室の壁および仕切の音響効果層、または 、吊り下げ式天井構造（音響効果天井）の音響効果層として、二次防音室の領域 で主に使用することができる。これらは、共鳴および吸収効果を本質的に一体化 しているため、二重の作用で識別される。従って、ただ１つの防音材を用いて、 低い音周波数範囲においても、広帯域の吸音を達成することが可能となる。試験方法 −空気伝送音の吸収率の測定 ＤＩＮ ５２ ２１５によるパイプ中の吸音率およびインピーダンス測定。 図１の空気伝送音の吸収値はこの方法に従って測定されたものである。 −比流体抵抗 ＤＩＮ ＥＮ ２９０５３、方法Ｂ −厚み測定 センサー面２０ｃｍ²、接触圧１０ｃＮ／ｃｍ²、活動時間５秒とした商業的 に入手可能な厚み測定器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｅ０４Ｂ 1/82 (72)発明者 リーディガー、ヴォルフガング ドイツ、デー 56276 グロースマイシャ イド、フィンケンシュトラーセ 13アー (72)発明者 ヨッヒム、ゲオルグ ドイツ、デー 56276 グロースマイシャ イド、レルヒェンシュトラーセ 39

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 熱可塑性繊維を含む不織布で作製された、１００〜５０００Ｈｚの音波周 波数範囲に対する防音材であって、前記不織布が、機械的圧縮加工と、それに続 く加圧／加熱処理とによって、二段階で、Ｒ_s＝８００−１４００Ｎｓ／ｍ³の比 流体抵抗に永久圧縮されていることを特徴とする防音材。 ２． 不織布が、天然および／または合成の有機または無機の第１の繊維に加え て、軟化温度が、少なくとも５℃で、いかなる場合においても第１の繊維の軟化 または分解温度よりも低い、熱可塑性の第２の繊維を１０−９０重量％含むこと を特徴とする請求項１に記載の防音材。 ３． 使用される第１および第２の繊維が、０．５〜１７ｄｔｅｘ、好ましくは ０．９〜６．７ｄｔｅｘの繊度と、２０〜８０ｍｍ、好ましくは３０〜６０ｍｍ の繊維長を有することを特徴とする請求項１または２に記載の防音材。 ４． 使用される第１の繊維がポリエチレンテレフタレート繊維であり、使用さ れる第２の繊維が共重合ポリエステル繊維である請求項１〜３のいずれかに記載 の防音材。 ５． 不織布が、０．３〜３．０ｍｍ、好ましくは０．８〜１．２ｍｍの厚みと 、２５０〜５００ｋｇ／ｍ³、好ましくは２７０〜３３０ｋｇ／ｍ³の密度を有す ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の防音材。 ６． 不織布の圧縮の第１段階が、ニードリング加工によって実施されることを 特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の防音材。 ７． 圧縮の第２段階が、第２の繊維の軟化範囲内で、０．５〜３．０ＫＮ／ｃ ｍ、好ましくは１．５〜２．０ＫＮ／ｃｍのライン圧で実施されることを特徴と する請求項１〜６のいずれかに記載の防音材。 ８． 圧縮された不織布が、１１００±１５０Ｎｓ／ｍ³の比流体抵抗を有する ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の防音材。 ９． 不織布に、金属水酸化物および／またはポリリン酸アンモニウムおよび／ またはメラミンおよび／または赤リンを用いた難燃材仕上げがなされていること を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の防音材。 １０． 二次防音室としての請求項１〜９のいずれかに記載の防音材の使用。 １１． 不織布層背面の対象となる最低周波数に依存した幅を有するエアギャッ プとともに、共鳴機構および多孔性吸収機構を兼備することによって、広帯域の 吸音効果が達成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の 防音材の使用。 １２． 更に追加的な本発明による材料の不織布層によって、重要な周波数範囲 における吸収率の下降が回避されていることを特徴とする請求項１〜１１のいず れかに記載の防音材の使用。