JP2005534538A - 防音用途のための気孔率の低い外装 - Google Patents

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Abstract

ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第１の繊維層と、メルトブローンポリプロピレン繊維の層とを有する繊維性ブランケット材料が提供される。代替的な実施形態においては、このブランケットは、さらに、第１の層と同じ材料で作られた第２の繊維層を含むことができ、ここでは、メルトブローンポリプロピレン繊維の層は、２つの繊維層の間に挟まれる。

Description

本発明は、一般に、遮音製品の分野に関し、より具体的には、防音特性を、特定用途のニーズを満たすように調整することができる繊維性ブランケット材料及びこれを作る方法に関する。
以下に限定されるものではないが、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン及びレーヨン含む種々のポリマー、並びに、天然繊維及びガラス繊維の繊維性ブランケット材料は、多数の目的に有益であることが知られている。これらの材料に対する多数の例示的な用途は、オフィスのスクリーン及びパーティション、天井タイル、建物のパネル、及びフードライナ、ヘッドライナ、フロアライナ、及びトリムパネルを含む種々の乗り物用途である。
Ｐａｔｅｌの米国特許第５，８８６，３０６号明細書、Ｖａｉｒ，Ｊｒ．の米国特許第６，３５８，５９２号明細書、及びＢｒｏｃｋの米国特許第４，７６６，０２９号明細書は、最新技術を代表するものである。Ｐａｔｅｌの特許は、一連のセルロース繊維層が、ポリプロピレンのようなメルトブローン繊維又はスパンボンド熱可塑性繊維の層と、フィルム、ホイル、紙、又はスパンボンド熱可塑性繊維の層との間に挟まれた、層状防音ウェブに関する。
Ｖａｉｒ，Ｊｒ．の特許は、ランダムに指向され、空気堆積された、熱可塑性繊維の繊維層と、２つの薄いスキン層とを含むメルトブローン繊維による遮音に関する。これらのスキンは、微細な穴又は開口部を含み、音波を反響させるだけでなく、音吸収特性を高める通気抵抗障壁としても機能する顕著な通気抵抗を示す。
Ｂｒｏｃｋの特許は、ポリプロピレンと、２つのポリプロピレンのスパンボンド層の間に挟まれたポリエチレンとを含む半透性の不織ラミネートに関する。
ここに述べられる本発明の目的によれば、繊維性ブランケット材料が与えられる。この繊維性ブランケット材料は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第１の繊維層と、メルトブローンポリプロピレン繊維の層とを含む。この第１の繊維層は、約０．５から約８．０ｃｍまでの間の厚さを有する。第１の繊維層は、さらに、約１０．０から約３０．０ミクロンまでの間の平均繊維直径と、約０．５から約８．０ｌｂｓ／ｆｔ3（約８．０ｋｇ／ｍ3から約１２８．１５ｋｇ／ｍ3）までの間の密度を有する。
メルトブローンポリプロピレン繊維の層は、約０．０１２７から約０．２５４ｃｍまでの間の厚さを有する。メルトブローンポリプロピレン繊維の層は、約０．５から約１０．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．３４ｋｇ／ｍ2）までの間の重量、より典型的には、約０．５から約３．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．１０ｋｇ／ｍ2）までの間の重量を有する。メルトブローンポリプロピレン繊維の層は、約２．５から約５０．０ミクロンまでの間の平均直径を有し、より典型的には、約５．０から約２５．０ミクロンまでの間の平均直径を有する。
本発明の繊維性ブランケット材料は、さらに、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第２の繊維層を含み、メルトブローンポリプロピレン繊維の層は、第１の繊維層と第２の繊維層との間に挟まれる。
この第２の実施形態においては、第１の繊維層は、約０．５から約５．０ｃｍまでの間の厚さを有し、メルトブローンポリプロピレン繊維の層は、約０．０１２７から約０．２５４ｃｍまでの間の厚さを有し、第２の繊維層は、約０．５から約５．０ｃｍまでの間の厚さを有する。
メルトブローンポリプロピレン繊維の層は、約０．５から約１０．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．３４ｋｇ／ｍ2）までの間の重量、より典型的には、約０．５から約３．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．１０ｋｇ／ｍ2）までの間の重量を有する。メルトブローンポリプロピレン繊維は、約２．５から約５０．０ミクロンまでの間の平均直径を有し、より典型的には、約５．０から約２５．０ミクロンまでの間の平均直径を有する。
本発明のさらに別の態様によれば、繊維性ブランケット材料を作る方法が与えられる。この方法は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第１の繊維層を形成するステップと、メルトブローンポリプロピレン繊維の層を該第１の繊維層に加えるステップとを含む。
この方法は、さらに、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第２の繊維層を形成するステップと、メルトブローンポリプロピレン繊維の層を第１の繊維層と第２の繊維層との間に挟むステップとを含むことができる。
さらにまた、この方法は、（ａ）メルトブローンポリプロピレン繊維の平均直径、（ｂ）メルトブローンポリプロピレン繊維の層の重量、（ｃ）メルトブローンポリプロピレン繊維の層の厚さ、及び（ｄ）メルトブローンポリプロピレン繊維の層を挟んでいる第１の繊維層及び第２の繊維層の厚さのうちの１つ又はそれ以上を操作することにより、繊維性ブランケット材料の防音特性を調整することを含むことができる。
以下の説明において、本発明を行うのに最も適した幾つかのモードを単に例示する目的で、本発明の多数の実施形態が示され述べられる。理解されるように、本発明は、他の異なる実施形態が可能であり、その幾つかの詳細は、種々の明らかな態様がすべて本発明から離れることなく、修正可能である。したがって、図面及び説明は、本質的に例示的なものであり、制限するものとしてみなされるべきではない。
添付の図面は、本明細書に含まれ、その一部を形成するものであり、本発明の幾つかの態様を示し、説明と併せて、本発明の原理を説明するものとなる。
ここで、本発明の現在の好ましい実施形態を詳細に参照し、この例は、添付の図面に示される。
ここで図１を参照すると、本発明の繊維性ブランケット材料１０が示されている。繊維性ブランケット材料１０は、以下に限定されるものではないが、オフィスのスクリーン及びパーティション、天井タイル、建物のパネルにおける使用、並びに、フードライナ、ヘッドライナ、フロアライナ、及びトリムパネルなどを含む乗り物における使用を含む多数の用途に利用することができる。音の減衰が、これらの種々の用途における共通の目標であるが、これらの用途の各々において減衰が要求される音は、振幅及び周波数の両方において異なっていることがわかる。本発明の繊維性ブランケット材料の防音特性又は特徴は、特定の製品用途に対して、最良の音の減衰性能を与えるように調整できるという利点がある。
繊維性ブランケット材料１０の図１の実施形態は、ポリエステル（例えば、ポリエチレンレテフタレート）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維（例えば、ヘンプ、ケナフ、綿）、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第１の繊維層を含む。さらに、繊維性ブランケット材料１０は、メルトブローンポリプロピレン繊維の層１４を含む。
第１の繊維層１２は、約０．５から約８．０ｃｍまでの間の厚さで与えられる。第１の繊維層は、約１０．０から約３０．０ミクロンまでの間の平均繊維直径と、約０．５から約８．０ｌｂｓ／ｆｔ3（約８．０ｋｇ／ｍ3から約１２８．１５ｋｇ／ｍ3）までの間の密度を有する。
メルトブローンポリプロピレン繊維の層１４は、約０．０１２７から約０．２５４ｃｍまでの間の厚さを有する。メルトブローンポリプロピレン繊維の層１４は、約０．５から約１０．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．３４ｋｇ／ｍ2）までの間の重量、より典型的には、約０．５から約３．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．１０ｋｇ／ｍ2）までの間の重量を有する。メルトブローンポリプロピレン繊維の層１４は、約２．５から約５０．０ミクロンまでの間の平均直径を有し、より典型的には、約５．０から約２５．０ミクロンまでの間の平均直径を有する。
本発明の２つの代替的な実施形態が図２及び図３に示される。図２及び図３の実施形態においては、繊維性ブランケット材料１０は、第１の繊維層１２と、メルトブローンポリプロピレン繊維層１４と、第２の繊維層１６とを含む。２つの実施形態間の唯一の差異は、図２の実施形態においては、メルトブローンポリプロピレン繊維層１４が、実質的に等しい厚さの第１の繊維層１２と第３の繊維層１６との間に配置されているが、図３の実施形態においては、第１の繊維層１２は、実質的に、第２の繊維層１６より厚い（３倍又はそれ以上）ことである。
第１の層及び第２の層は、ポリエステル（例えば、ポリエチレンレテフタレート）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維（例えば、ヘンプ、ケナフ、綿）、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維材料の群から選択される。第１の層１２及び第２の層１６は、約０．５から約５．０ｃｍまでの間の厚さを有する。メルトブローンポリプロピレン繊維層は、約０．０１２７から約０．２５４ｃｍまでの間の厚さを有する。第１の層１２及び第２の層１６の平均繊維直径は、約１０．０から約３０．０ミクロンまでの間である。第１の層１２及び第２の層１６の密度は、約０．５から約８．０ｌｂｓ／ｆｔ3（約８．０ｋｇ／ｍ3から約１２８．１５ｋｇ／ｍ3）である。
図１の第１の実施形態において開示されたように、図２及び図３に示される実施形態の層１４は、約０．５から約１０．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．３４ｋｇ／ｍ2）までの間の重量、より典型的には、約０．５から約３．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．１０ｋｇ／ｍ2）までの間の重量を有するメルトブローンポリプロピレン繊維を含む。この層のメルトブローンポリプロピレン繊維は、約２．５から約５０．０ミクロンまでの間の平均直径を有し、より典型的には、約５．０から約２５．０ミクロンまでの間の平均直径を有する。
繊維性ブランケット材料１０を作るための本発明の方法は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第１の繊維層を形成するステップと、メルトブローンポリプロピレン繊維の層を形成するステップと、前述のメルトブローンポリプロピレン繊維の第２の層を、前述の第１の繊維層に加えるステップとを含むものとして、大まかに説明することができる。より具体的には、層１２及び１４は、当業者に知られるあらゆる好適な方法により、独立して形成される。第１の繊維層１２は、多成分繊維、粉末樹脂、又は結合を高める他の化学物質を含むことができる。或いは、結合は、ニードリングのような機械的手段により達成することができる。２つの層１２、１４は、次いで、この２つの層がこれらの界面に沿って、互いに結合するのに十分なだけ加熱することにより、及び／又は、本発明の層１２、１４に用いられる種類の繊維を接合するのに有益であることが知られているスプレーホットメルトのようなスプレー接着剤を適用することにより、互いに接合される。このステップの組は、図１に示される繊維性ブランケット材料の実施形態を与える。
もちろん、この方法は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第２の繊維層を形成するステップと、メルトブローンポリプロピレン繊維の層を、第１の繊維層と第２の繊維層との間に挟むステップとを含むことができる。第２の繊維層１６は、第１の繊維層１２と同じ材料で、及び同じ手順で形成することができる。同様に、層１４、１６は、層１２、１４と同じ方法で互いに結合されて、ラミネートされた最終製品がもたらされる。このステップの組は、図２及び図３に示される繊維性ブランケット材料の実施形態を与える。
本発明の独特な態様によれば、この方法の種々の態様は、結果としてもたらされる繊維性ブランケット材料１０の防音特性を調整するために変更することができる。したがって、この方法は、さらに、（ａ）メルトブローンポリプロピレン繊維の平均直径、（ｂ）メルトブローンポリプロピレン繊維の層の重量、（ｃ）メルトブローンポリプロピレン繊維の層の厚さ、及び（ｄ）メルトブローンポリプロピレン繊維の層を挟んでいる第１の繊維層及び第２の繊維層の厚さのうちの１つ又はそれ以上を操作することにより、防音特性を調整するステップを含む。
一般に、小さい繊維直径が用いられる場合には、最良の全体的な防音上の結果がもたらされるように、より薄い層厚及び重量が選択される。
本発明をさらに示すために、図４及び図５を参照する。図４は、図４の凡例に示される本発明の３つの異なる二層の試料についてのＡＳＴＭ Ｅ１０５０モデル化データを示す。試料の各々は、０．０５ｃｍの厚さ、１．５オンス／平方ヤード（０．００５ｋｇ／ｍ2）の重量で、１８ミクロンの平均繊維直径であるメルトブローンポリプロピレン繊維の層１４と、最新技術の０．５５インチ（１．３９７ｃｍ）厚さの１３ｇｓｆ ＡＵ１２２シンシュレート材料とを含む。メルトブローン層をもつ０．３７５インチ（０．９５ｃｍ）の繊維層材料及び０．５０インチ（１．２７ｃｍ）の繊維層材料の両方は、最新技術のシンシュレート製品と比較した場合に、おおよそ５００から７５００Ｈｚまでの周波数範囲にわたり優れた防音特性を与える。この向上した性能は、実質的に、１５％だけ低い費用で達成されるという利点がある。
図５は、メルトブローンポリプロピレン繊維の第２の層１４を一定の厚さの繊維性ブランケット構成全体の中の異なる位置に、すなわち、異なる厚さの第１の繊維層１２と第２の繊維層１６との間に、再配置することにより、本発明の繊維性ブランケット材料１０の防音特性を、どのように変化させる／調整することができるかを示すインピーダンスチューブ結果を表す。より具体的には、この結果は、おおよそ０．０５ｃｍの厚さを有するメルトブローン繊維の層１４を含む繊維性ブランケット材料に対するものである。第１の試料においては、メルトブローンポリプロピレン繊維の層１４は、おおよそ２．５ｃｍの厚さを有する第１の繊維層１２の上部に与えられる。第２の試料においては、メルトブローンポリプロピレン繊維の層１４は、おおよそ１．９ｃｍ厚さの第１の繊維層１２と、おおよそ０．６ｃｍの厚さの第２の繊維層１６との間に与えられる。第３の試料においては、メルトブローンポリプロピレン繊維の層１４は、各々がおおよそ１．２５ｃｍの厚さを有する２つの繊維層１２と繊維層１６との間に与えられる。第４の試料においては、メルトブローンポリプロピレン繊維の層１４は、おおよそ０．６ｃｍの厚さの第１の下方繊維層１２とおおよそ１．９ｃｍの厚さの第２の又は上方の繊維層１６との間に与えられる。最後の試料は、ベースライン比較のために、メルトブローンポリプロピレン繊維の第２の層がない、繊維性ブランケット層である。データは、特定の周波数に対して最良の吸収率を与えるのに、材料をどのように調整することができるかを明らかに示す。このことは、本発明の材料１０を、特定用途に適合させ、したがって、あらゆる特定用途に対して優れた防音性能を与えることを可能にする。
要約すると、本発明は、メルトブローンポリプロピレン繊維の薄層１４の利点を用いて、繊維性ブランケット材料１０の防音特性を高めるものである。薄くて軽量のメルトブローン層に得られる気孔率は、防音性能を改善するように理想的に適合される。本発明は、一般に、メルトブローン層１４を繊維層１２の上面又は底面で用いるが、メルトブローンポリプロピレン繊維層は、さらに、所定の厚さの材料の下方繊維層１２と上方繊維層１６との間に置いてもよい。繊維層１２、１６に対するメルトブローン層１４の再配置又は配置の変更を用いて、特定の防音ターゲットを達成するように防音曲線をシフトさせることができる。したがって、材料１０は、あらゆる特定用途に対する性能を高めるように、調整することができる。
本発明の好ましい実施形態の上記の説明は、例示及び説明目的のために呈されたものである。これは、本発明を網羅するものでもないし、本発明を開示された精密な形態に限定することを意図するものでもない。明らかな修正又は変更が、上述の教示から可能である。この実施形態は、本発明の原理及びその実際の用途の最良の例示を与えるように選択され、これを説明するものであり、当業者が、本発明を種々の実施形態において、及び想定される特定用途に適合するように種々の修正を行って用いることを可能にする。このようなすべての修正及び変形は、公正に、法的に、公平に権利がある広さで解釈される場合に、特許請求の範囲により定められる本発明の範囲内にある。
本発明の繊維性ブランケット材料の二層の実施形態の概略端面図である。 本発明の１つ可能性のある三層の実施形態の概略端面図である。 本発明の１つ可能性のある別の三層の実施形態の概略端面図である。 本発明の３つの異なる二層の実施形態と、最新技術の０．５５インチ（１．３９７ｃｍ）で１３ｇｓｆのＡＵシンシュレート材料とのＡＳＴＭ Ｅ１０５０モデル化データのグラフである。 メルトブローンポリプロピレン繊維の層を、繊維性ブランケット構成全体の中の異なる位置に再配置することにより、本発明の繊維性ブランケット材料の防音特性を、どのように調整することができるかを示すインピーダンスチューブの結果のグラフである。

Claims (18)

  1. 繊維性ブランケット材料（１０）であって、
    ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第１の繊維層（１２）と、
    メルトブローンポリプロピレン繊維の第２の層（１４）と、
    からなることを特徴とする繊維性ブランケット材料。
  2. 前記第１の繊維層が約０．５から約８．０ｃｍまでの間の厚さを有する請求項１に記載の繊維性ブランケット材料。
  3. 前記第１の繊維層が、約１０．０から約３０．０ミクロンまでの間の平均繊維直径を有する請求項１に記載の繊維性ブランケット材料。
  4. 前記第１の繊維層が約０．５から約８．０ｌｂｓ／ｆｔ3（約８．０ｋｇ／ｍ3から約１２８．１５ｋｇ／ｍ3）までの間の密度を有する請求項３に記載の繊維性ブランケット材料。
  5. 前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層が、０．０１２７から約０．２５４ｃｍまでの間の厚さを有する請求項１に記載の繊維性ブランケット材料。
  6. 前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層が、約０．５から約１０．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．３４ｋｇ／ｍ2）までの間の重量を有する請求項１に記載の繊維性ブランケット材料。
  7. 前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層が、約０．５から約３．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．１０ｋｇ／ｍ2）までの間の重量を有する請求項１に記載の繊維性ブランケット材料。
  8. 前記メルトブローンポリプロピレン繊維が、約２．５から約５０．０ミクロンまでの間の平均直径を有する請求項１に記載の繊維性ブランケット材料。
  9. 前記メルトブローンポリプロピレン繊維が、約５．０から約２５．０ミクロンまでの間の平均直径を有する請求項１に記載の繊維性ブランケット材料。
  10. ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第２の繊維層（１６）をさらに含み、前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層が、前記第１の繊維層と前記第２の繊維層との間に挟まれた請求項１に記載の繊維性ブランケット材料。
  11. 前記第１の繊維層が約０．５から約５．０ｃｍまでの間の厚さを有し、前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層が０．０１２７から約０．２５４ｃｍまでの厚さを有し、前記第２の繊維層が約０．５から約５．０ｃｍまでの間の厚さを有する請求項１０に記載の繊維性ブランケット材料。
  12. 前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層が、約０．５から約１０．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．３４ｋｇ／ｍ2）までの間の重量を有する請求項１１に記載の繊維性ブランケット材料。
  13. 前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層が、約０．５から約３．０オンス／平方ヤード（約０．００１ｋｇ／ｍ2から約０．１０ｋｇ／ｍ2）までの間の重量を有する請求項１１に記載の繊維性ブランケット材料。
  14. 前記メルトブローンポリプロピレン繊維が、約２．５から約５０．０ミクロンまでの間の平均直径を有する請求項１１に記載の繊維性ブランケット材料。
  15. 前記メルトブローンポリプロピレン繊維が、約５．０から約２５．０ミクロンまでの間の平均直径を有する請求項１１に記載の繊維性ブランケット材料。
  16. 繊維性ブランケット材料（１０）を作る方法であって、
    ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第１の繊維層（１２）を形成することと、
    メルトブローンポリプロピレン繊維の層（１４）を形成することと、
    前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層を前記第１の繊維層に加えること、
    からなる方法。
  17. ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維、天然繊維、ナイロン、レーヨン、及びこれらの配合物で構成される繊維の群から選択された第２の繊維層（１６）を形成することと、
    前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層を、前記第１の繊維層と前記第２の繊維層との間に挟むこと、
    をさらに含む請求項１６に記載の方法。
  18. （ａ）前記メルトブローンポリプロピレン繊維の平均直径、
    （ｂ）前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層の重量、
    （ｃ）前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層の厚さ、及び
    （ｄ）前記メルトブローンポリプロピレン繊維の層を挟んでいる前記第１の繊維層及び前記第２の繊維層の厚さ、
    のうちの１つ又はそれ以上を操作することにより、前記繊維性ブランケット材料の防音特性を調整することをさらに含む請求項１７に記載の方法。
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