JP2003286637A - ポリオレフィン系吸音材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吸音性能が高く、薄くて軽量で形態安定性の良
い吸音材を、安価に提供することを目的とする。 【解決手段】繊維径が１０μｍ以下の極細繊維を含む目
付が２０〜２００ｇ／ｍ ²の不織布と、繊維径が１０〜
５０μｍ、目付が５０〜２０００ｇ／ｍ²の不織布が積
層一体化されてなる積層体であり、該積層体の９０重量
パーセント以上が、融点が１８０℃以下のポリオレフィ
ンであることを特徴とする吸音材であり、さらには、前
記積層体がポリオレフィン系の板あるいは成形材とポリ
オレフィン系の粘着テープによって貼り合わされてなる
ことを特徴とする吸音材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽量で厚みが薄い
にも関わらず、吸音性および制振特性にすぐれた吸音材
に関する。さらに詳しくは、ポリオレフィンよりなり、
自動車のインパネなどオレフィン系成形材や板などに貼
り合わせて用いられ、リサイクルが容易な吸音材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車や建築用途などの吸音材として短
繊維不織布が広く用いられている。吸音性能を高くする
ために、繊維径を細くして空気の通過抵抗を大きくした
り、目付を大きくするなどの方法が採られてきた。高い
吸音性能を求められる場合には、繊維径が１５μｍ程度
と比較的細い繊維を用い、目付が５００〜５０００ｇ／
ｍ ²の厚くて重い短繊維不織布が用いられている。

【０００３】極細繊維を含む不織布は優れた吸音特性や
フィルター性、遮蔽性などのすぐれた特性があり、多く
の用途に利用されてきたが、強度が弱かったり、形態安
定性が悪いなどの問題があり、その改善のために別の不
織布と積層複合化して用いられてきた。この際に不織布
を積層一体化する方法として、スプレーや転写などでバ
インダーとなる樹脂あるいは熱融着繊維などを用いてい
た。しかしながら、これらの方法では、乾燥あるいは樹
脂の融解接着の目的で熱処理を行うことが必要であり、
排気ガスによる環境汚染の問題や省エネルギーの観点か
らあまり好ましい物ではなかった。また、バインダー樹
脂が不織布間の界面で皮膜を形成し、吸音性が低下する
などの問題もあった。

【０００４】一方、極細繊維不織布と長繊維不織布とを
積層一体化する方法は、通称Ｓ／Ｍ／Ｓなどの名前で知
られる、スパンボンド不織布（Ｓ）の間に極細繊維であ
るメルトブローン不織布（Ｍ）を積層して熱エンボス法
で接合する方法が知られている。しかしながら、これら
の不織布は、ボリューム感に欠け、硬い風合いとなって
いる上に、厚みが薄いために吸音性能が低く、吸音材や
保温材などとしての用途が制限されてしまうという問題
点があった。

【０００５】また、コフォームと呼ばれる、ポリオレフ
ィンよりなるメルトブローン不織布の内部に２０〜３０
μｍ前後のポリエステル短繊維を吹き込んで複合化した
不織布も商品化されており、優れた吸音性能を示すとい
われている。しかしながら、異素材が複合されているた
めリサイクル性がなく問題であった。また、機械的強度
が小さく用途が限られている上に、打ち抜いて用いると
端部つぶれて厚みが薄くなるため吸音性能が低下すると
いう問題点があった。その防止策として熱刃打ち抜きな
どの方法が実施されてきたが加工コストが高くなってし
まうという問題点があった。さらに、自動車内装材や電
気製品などに用いられる吸音材は、音の発生源近傍のプ
ラスチックなどの筐体や基材などに、粘着テープで貼り
合わせて用いられることも多いが、プラスチックと異な
る素材であるために、そのまま粉砕してのち熱溶解など
により樹脂製品に成型してリサイクルすることができな
いという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、吸音性能が
高く、薄くて軽量で形態安定性の良い吸音材を、安価に
提供することを目的とする。特に、自動車関連では、燃
費向上や快適性改善のため、軽量で優れた吸音材が要求
されており、その要望に応える事も目的とする。より具
体的には、自動車のインパネまわりなどに用いられ、リ
サイクル性の良い吸音材を提供しようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる問題を
解決するために以下の手段をとる。第一の発明は、繊維
径が１０μｍ以下の極細繊維を含む目付が２０〜２００
ｇ／ｍ²の不織布と、繊維径が１０〜５０μｍ、目付が
５０〜２０００ｇ／ｍ²の不織布が積層一体化されてな
る積層体であり、該積層体の９０質量パーセント以上
が、融点が１８０℃以下のポリオレフィンであることを
特徴とする吸音材。

【０００８】第二の発明は、前記積層体がポリオレフィ
ン系の板あるいは成形材と貼り合わされてなることを特
徴とする第一に記載の吸音材。

【０００９】第三の発明は、前記積層体がポリオレフィ
ン系の板あるいは成形材との貼り合わせが、ポリオレフ
ィン系の粘着テープによってなされていることを特徴と
する第二に記載の吸音材。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる不織布は、少なくとも２種以上の不
織布が接合一体化されていることが必要である。通気性
などをコントロールするために、極細繊維を含む不織布
層にフィルムなどを積層する事も望ましい形態の一つで
ある。また、織布や織物と複合化するのも使用形態によ
り好ましい。さらに、該複合不織布の外側に色や模様の
ついた意匠性のある表層不織布を貼り付けても良く、こ
の場合、車両内装材や建築材の防音材として好適に用い
ることが可能である。

【００１１】繊維径が１０μｍ以下の極細繊維含有不織
布は、極細繊維を質量で１０％以上含有されていること
が好ましい。不織布全体が極細繊維のみで構成されてい
てもよいが、含有率が小さすぎると極細繊維特性による
効果が得られにくくなる。極細繊維の繊維径は５μｍ以
下が好ましく、特に好ましくは、０．５〜４μｍであ
り、最も好ましくは１．５〜３μｍ前後である。

【００１２】極細繊維の製造法は特に限定されないが、
繊維のランダム配列が可能で生産コストの安いメルトブ
ロー法により得られる不織布が好ましい。メルトブロー
ン不織布は強度が弱いので、スパンボンド不織布など補
強用不織布と接合したり、積層工程で同時に３層以上の
不織布を積層するのも好ましい。この際、耐摩耗性にす
ぐれたスパンボンド不織布が使用時に表層側にくるよう
に設置することも好ましい。

【００１３】メルトブローン不織布とスパンボンド不織
布とのエンボス加工積層不織布は、Ｓ／Ｍ／ＳやＳ／Ｍ
などの名称で呼ばれ市販されておりこれらを用いるのも
好ましい（Ｓはスパンボンド不織布を、Ｍはメルトブロ
ー不織布を表す）。

【００１４】また、分割繊維あるいは海島型繊維を用い
て得られる極細繊維を用いるのも好ましい形態の一つで
ある。分割繊維は予め分割しておいたものを使用しても
良いし、積層加工の際に分割を同時に行っても良い。

【００１５】極細繊維含有不織布は、目付が３０〜２０
０ｇ／ｍ²不織布であることが好ましい。目付が、３０
ｇ／ｍ²より小さくなると、極細繊維の持つ吸音効果が
あまり期待できず好ましくない。一方、目付が２００ｇ
／ｍ²を超えると、短繊維不織布との複合化する際に皺
が入ったり、接合力が弱いという問題が生じる場合があ
り、あまり好ましくない。また、目付を大きくしすぎる
と、目的とする吸音性などの改善効果があまり変わら
ず、コスト削減や軽量化などの観点からあまり好ましく
ない。

【００１６】極細繊維含有不織布を構成する素材として
は、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはこれらの共
重合体など、融点が１８０℃以下のポリオレフェンを主
体とすることが必要である。また、伸長回復性の高いエ
ラストマー繊維も深絞り成形時の変形追随性などの観点
から好ましい。好ましくは、極細繊維含有不織布に積層
される短繊維不織布は、極細繊維含有不織布と同一の素
材であることがリサイクルしやすく特に好ましい。一
方、複数の素材よりなる繊維を混合しても問題はない。

【００１７】極細繊維含有不織布をニードルパンチ法に
より他の不織布と積層する場合に、ニードルにより針跡
の孔が開き、その孔を空気がチャンネリングして吹き漏
れてしまい吸音率が低下するという問題が生じる場合が
あるが、伸長回復性の高いエラストマー繊維の場合は、
変形してもすぐに回復して元の形態に戻るため孔のサイ
ズが小さく、吸音率がほとんど低下することがないとい
う利点がある。

【００１８】次に、極細繊維含有不織布と積層される不
織布は、繊維径が１０〜５０μｍであることが好まし
く、特に好ましくは２０〜４０μｍである。繊維径が１
０μｍより細いことは直接大きな問題を引き起こすわけ
ではないが、カード機からの紡出性など生産性の点であ
まり好ましくない。また、繊維径が１０μｍより大幅に
小さいと、本発明による積層効果が小さくなる。従っ
て、極細繊維の約２倍以上の太さの繊維径を用いること
が好ましい。また、繊維径があまり小さすぎると不織布
表面が毛羽立ちやすいなど別の問題を生じる場合があ
る。一方、繊維径が５０μｍより太いと、吸音性能に対
する寄与が小さくなる傾向がある。

【００１９】繊維径が１７〜５０μｍの立体捲縮性ある
いは潜在捲縮性を有する太い繊維を１５〜９０％含ませ
ることも嵩高で軽量の不織布とする意味で好ましい。本
発明において、嵩高の短繊維の不織布を極細繊維含有不
織布と積層する理由は、極細繊維含有不織布の形態安定
性の悪さ（へたりやすい、毛羽立ちやすいなど）の問題
点を改善したり、高いクッション性、制振性を得るなど
のためである。

【００２０】また、吸音材は一般的に厚みが大きいほど
高い性能を得ることが可能と考えられ、厚みをコントロ
ールする目的でも積層を行う効果が大きい。吸音性能向
上に貢献する細い繊維と形態安定性改善に貢献する太い
繊維を適当な割合で混合することで吸音性能が高く、か
つ形態安定性のよい吸音材を設計することが可能であ
る。

【００２１】本発明における繊維の素材は、ポリプロピ
レン、ポリエチレンあるいはそれらを主体とする繊維で
あることが好ましい。熱成形性や繊維相互の接着性をあ
げて形態安定性を向上するために、芯成分がポリプロピ
レン、鞘成分がポリプロピレンの芯鞘型複合繊維を１０
〜８０質量パーセント含有させることが特に好ましい。

【００２２】本発明における極細繊維含有不織布に積層
される不織布の目付は、５０〜２０００ｇ／ｍ²である
ことが好ましい。目付が５０ｇ／ｍ²より小さいと積層
効果が小さく、不織布の嵩高性や柔らかい風合いの点で
あまり好ましくない。一方、２０００ｇ／ｍ²より大き
い目付であると厚みが大きくなりすぎてスペースをとっ
たり、重さが重くなるため軽量化の観点から好ましくな
い。

【００２３】該不織布が短繊維不織布の場合は、繊維長
さは３８〜１５０ｍｍが好ましく、特に好ましくは５０
〜１５０ｍｍである。本発明者らの検討の範囲では、繊
維長が長いほど優れた吸音率を示した。ただし、繊維長
が長すぎるとカードからの紡出性が悪くなり好ましくな
かった。短繊維は単一成分でも良いが、２種類以上の混
合物や複数成分の複合繊維でも良い。不織布の堅さを調
整するために質量分率で３０％程度以下であればさらに
太い繊維を混合しても特性はあまり変化しない。太い繊
維が多すぎると不織布風合いが硬くなりすぎるなどの問
題を生じやすくなる。

【００２４】融点の異なる熱融着性繊維を用いることも
寸法安定性を改善する観点から好ましい。短繊維不織布
の質量ベースの充填密度は、嵩高性の観点から０．００
５〜０．３ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。充填密度
が小さすぎると形態安定性が悪くなりあまり好ましくな
い。充填密度が０．３ｇ／ｃｍ³より大きくなると吸音
性は悪くなる傾向がある。

【００２５】本発明における不織布の積層一体化方法
は、ニードルパンチ法により一体化する事が好ましい。
ニードルパンチ法は不織布加工方法として一般的に実施
されており、詳細は日本繊維機械学会不織布研究会編集
の「不織布の基礎と応用」などで詳細に解説されてい
る。このニードルパンチ法を用いて不織布を複合化する
ことは公知であるが、極細繊維よりなる不織布と繊維が
比較的太い嵩高性の短繊維をニードルパンチ機で複合化
すると極細繊維不織布に穴が開いてしまい、吸音性能や
フィルター性能などが低下して極細繊維特性が発揮され
ないと考えられていたためか、発明者の知る限りでは、
市場にその商品を見つけることができない。

【００２６】ニードルパンチ加工を行う際には、３８番
手より細いニードル（針）を用いることが好ましく、特
に好ましくは４０〜４２番手である。ニードルが太すぎ
ると、極細繊維含有不織布をニードルが突き刺す際に衝
撃により破れるという問題を生じやすく、また孔を空気
が選択的に通過することで吸音性能が低くなる場合もあ
る。ニードルが細すぎると、針折れを生じやすく、操業
性に問題を生じることがある。

【００２７】ニードルは、短繊維不織布側から入り、極
細繊維含有不織布の外側に短繊維のループを生じさせる
ことが好ましい。極細繊維含有不織布は、繊維が他の物
に引っかかったり、それにより切断されたりして毛羽立
ちやすいが、短繊維のループが極細繊維含有不織布の表
面毛羽立ちを防止したり、クッション層になって、極細
繊維含有不織布層にかかる外力を緩和することで破壊の
防止に役立つことが判明した。

【００２８】また、スパンボンド不織布やフィルムなど
第３の素材を積層することで、曲げや引っ張りなどの外
力がかかったときに極細繊維含有不織布が破壊されるの
を防止することが可能となることも判明した。

【００２９】適切なループの大きさを形成するために、
ニードルパンチの針深度は１５ｍｍ以下であることが好
ましい。それ以上では、極細繊維含有不織布を針および
短繊維が貫通するときの衝撃で不織布が破れたり、貫通
した後の針穴が大きくなりすぎることが多くなりあまり
好ましくない。針深度は、ニードルのバーブの位置にも
よるが５ｍｍ以上であることが、不織布の交絡を増やし
て剥離を防止する上で好ましい。

【００３０】刺孔密度は３０〜２５０本／ｃｍ²である
ことが好ましい。刺孔密度が３０本／ｃｍ²より小さい
と不織布の剥離の問題が生じやすく、２５０本／ｃｍ²
より大きいと刺孔による開口総面積が大きすぎたり、極
細繊維含有不織布の破れや破壊を生じやすくあまり好ま
しくない。

【００３１】本発明の積層方法として、ニードルパンチ
による繊維の交絡以外に、熱接着性不織布や接着剤など
で貼り合わせることも可能である。しかしながら、接着
剤などで極細繊維含有不織布の孔を塞がないように、量
や接着方法を工夫する必要がある。芯鞘型複合繊維など
熱接着性繊維を短繊維不織布に含む場合は、ニードルパ
ンチ法などで積層した後で、エアースルー法などで繊維
接着により積層面の剥離強力を上げるなどの工夫をする
ことも可能であり推奨される。この際、ネットなどで挟
み込んで厚みの微調整をすることも可能である。熱接着
繊維を加えることにより、形態安定性がよくなり、また
熱成形性を付与できることがわかった。

【００３２】本発明における積層体である吸音材は、熱
成型することができるが、熱成型温度での破断伸度は、
２５％以上あることが好ましく、より好ましくは５０％
以上、特に好ましくは１００％以上である。２５％以下
の破断伸度の不織布は、成型時の変形に追随できず極細
繊維層などで破壊が起こることにより吸音率が著しく低
下してしまうために好ましくない。また、加工工程でも
変形性があると応力のコントロール不良などで切断され
るなどの問題を回避することが容易となる。成形温度は
１１０℃から２００℃前後での加工が一般的である。

【００３３】本発明の吸音材は、ポリオレフィンよりな
る板あるいは成形材に粘着剤を塗ったり、粘着テープを
用いて貼り合わせて用いることも好ましい。それによ
り、使用済み後に吸音材を剥がすことなくそのまま粉砕
して後、熱溶融させて成形しなおすなどによりリサイク
ルすることが可能となる。

【００３４】本発明の吸音材は、９０％以上が融点が１
８０℃以下のポリオレフィンであることが好ましい。一
般に、ポリオレフィンよりなる成形材は、強度特性など
の観点でポリプロピレンが用いられる場合が多い。従っ
て板や成形材を粉砕してリサイクルするために１８０℃
以上の温度で熱溶融させることが多いため、１８０℃以
上の融点のポリオレフィンが不織布に大量に含まれてい
ると、樹脂の流動性が悪くなりリサイクル処理しにくい
と言う問題を生じる。

【００３５】また、吸音材とポリオレフィンよりなる板
あるいは成形材との貼り合わせに粘着テープを用いる場
合は、粘着テープの基布がポリオレフィン系である粘着
テープにより貼り合わせられることが好ましい。両面テ
ープなど粘着テープは手切れ性や厚みなどの関係でレー
ヨン系不織布を用いられる場合が多いが、この場合、粉
砕して後に熱溶融して再び成形材やペレットなどにする
際に異物の混入防止のためにスクリーンで濾過する必要
があるが、レーヨン不織布は溶融あるいは成形温度でも
そのままの形態を保持するためにをスクリーン部に詰ま
って圧力損失の急激な上昇を招く。そのため粘着剤だけ
でなく、粘着テープ基布もオレフィン系の素材にするこ
とでこの圧力損失の異常上昇を防止することが好まし
い。

【００３６】本発明で用いられる不織布は難燃タイプの
物が好ましい。ハロゲンを含まない、リン系の難燃剤を
塗布あるいは難燃成分の共重合を行うことが好ましい。
他の成分が燃えやすい物であっても、表層に難燃層がく
ることで通常の難燃基準に合格することが比較的容易に
達成できる。

【００３７】

【実施例】以下に本発明を実施例によって説明する。評
価方法は以下の方法によった。 （平均繊維径）：走査型電子顕微鏡写真を適当な倍率で
撮影し、繊維側面を２０本以上測定して、その平均値か
ら計測した。極細繊維不織布がメルトブロー法の場合
は、繊維径のバラツキが大きいため１００本以上を測定
して平均値を採用した。

【００３８】（目付および充填密度）：不織布を２０ｃ
ｍ角に切り出してその質量を測定した値を１ｍ²あたり
に換算して目付とした。充填密度は、不織布の目付を２
０ｇ／ｃｍ²の荷重下での厚みで割った値を求めて、ｇ
／ｃｍ³に単位換算して求めた。

【００３９】（剥離強力）：複合した不織布を手で９０
度前後折り曲げる動作を２０回繰り返して、剥離が生じ
るかどうかを目視で評価した。

【００４０】（破断伸度）：不織布を長さ２０ｃｍ幅５
ｃｍの矩形に切り出した。成形温度と同じ温度の雰囲気
で、試長１０ｃｍ、クロスヘッド１０ｃｍ／分で定速伸
長引っ張り測定をした場合の破断伸度を求めた。

【００４１】（吸音率）：ＪＩＳ Ａ−１４０５に従っ
て、垂直入射法吸音率を求めた。代表値として１０００
Ｈｚと２０００Ｈｚの値の平均値を用いた。

【００４２】実施例１ 平均繊維径３μｍ、目付１００ｇ／ｍ²のポリプロピレ
ン製メルトブローン不織布の上に、平均繊維径１４μ
ｍ、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維より
なる目付２５０ｇ／ｍ²、充填密度０．０６ｇ／ｃｍ³の
ポリプロピレンとポリプロピレン／ポリエチレン芯鞘複
合繊維よりなるニードルパンチ不織布を重ねて、４０番
手のニードルを用いて、刺孔密度５０本／ｃｍ²針深度
１０ｍｍでニードルパンチ積層加工を実施した。その
後、ポリエチレンの融点以上の温度の熱風を吹き込むこ
とにより、耐熱素材よりなるネットで挟み込んだ吸音材
を熱処理をして厚みを１０ｍｍに調整した。不織布界面
の剥離の問題は全くなかった。吸音率を測定したとこ
ろ、４５％と高い値を示した。また、リサイクル性など
に問題はなかった。さらに、不織布を５から１０枚重ね
合わせた状態でトムソン刃にて打ち抜いたところ、きれ
いに打ち抜き加工ができた。

【００４３】実施例２ 実施例１の不織布をポリプロピレンの成形体に、ポリオ
レフィン複合繊維を基材とする粘着両面テープにより貼
り合わせた。成形体ともども粉砕したが、綿を含めて細
かく砕くことが可能であり、安定して熱溶融装置に供給
可能であった。溶融リサイクルした場合にフィルター詰
まりの問題も無くリサイクルできた。ダンベル状に成形
した再成形品も衝撃強度が若干低下する以外は機械的特
性も特に問題が無かった。

【００４４】比較例１ 平均繊維径１４μｍ、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／イ
ンチの短繊維よりなる目付１０００ｇ／ｍ²、充填密度
０．１２ｇ／ｃｍ³のポリプロピレンとポリプロピレン
／ポリエチレン芯鞘複合繊維よりなるニードルパンチ不
織布を、４０番手のニードルを用いて、刺孔密度５０本
／ｃｍ²針深度１０ｍｍでニードルパンチ積層加工を実
施した。吸音率を測定したところ、２７％と低い値を示
した。吸音材を、粉砕機でそのまま粉砕したが、綿が嵩
高になって細かく砕くことが不可能であり、熱溶融装置
に供給する配管内で詰まりを生じて連続操業性に問題を
生じた。次に、ポリプロピレンの成形体に、レーヨン繊
維を基材とする粘着両面テープにより貼り合わせた。成
形体ともども粉砕したが、綿を含めて細かく砕くことが
可能であり、安定して熱溶融装置に供給可能であった。
溶融リサイクルした場合にフィルター部の背圧上昇が大
きく連続操業性に問題があった。

【００４５】

【発明の効果】本発明の吸音材は、吸音性能が高いうえ
に薄くて軽量で、かつ形態安定性に優れた吸音材であ
る。その上、素材がポリオレフィンを主体とするため良
好なリサイクル性を示す。特に、自動車用途で燃費向上
や快適性改善のため、軽量で優れた成形性吸音材として
利用できる。その他産業上の広い用途で吸音材や断熱材
として好適に使用される。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F100 AK03A AK03B AK03C AK03G AK04 AK07 BA02 BA03 BA07 DG15A DG15B DG20 EC09 GB32 JH01 JH02 YY00A YY00B 4L047 AA14 AA27 AB02 AB03 AB10 BA03 BA23 BA24 CA05 CB03 CB06 5D061 AA02 AA06 AA22

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維径が１０μｍ以下の極細繊維を含む目
   付が２０〜２００ｇ／ｍ²の不織布と、繊維径が１０〜
   ５０μｍ、目付が５０〜２０００ｇ／ｍ²の不織布が積
   層一体化されてなる積層体であり、該積層体の９０質量
   パーセント以上が、融点が１８０℃以下のポリオレフィ
   ンであることを特徴とする吸音材。
2. 【請求項２】前記積層体がポリオレフィン系の板あるい
   は成形材と貼り合わされてなることを特徴とする請求項
   １に記載の吸音材。
3. 【請求項３】前記積層体がポリオレフィン系の板あるい
   は成形材との貼り合わせが、ポリオレフィン系の粘着テ
   ープによってなされていることを特徴とする請求項２に
   記載の吸音材。