JP2006336167A - 繊維構成体、防音材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸音性と遮音性を兼ね備えた繊維構成体及び防音材を提供する。
【解決手段】繊維に、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルが分散または固定されていることを特徴とする繊維構成体及び防音材。微粒子の例としては金属、金属酸化物、合金、磁性体微粒子、セラミックス、ガラスがあり、液体の例としては磁性流体がある。繊維構成体および防音材料の製造方法も提供される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸音性及び遮音性に優れた繊維構成体（繊維成形体）及びその製造方法に関する。特に、吸音性及び遮音性が要求されるダッシュパネル等の自動車用内装材及び外装材に好適な防音材料及びその製造方法に関する。

従来より、自動車、住宅等の建築材料分野、船舶、航空機等の輸送分野、機械、電気、電子分野等では種々の制振材、防音材が用いられている。これらの制振、防音材料は主にアスファルト系、合成ゴム系、合成樹脂系からなる物である。アスファルト系はアスファルトにゴムや熱可塑性エラストマーを配合したものが主であるが、粘着性が高いことや、耐熱性、アスファルト中にゴムや熱可塑性エラストマーを均一に分散させることが難しい等の問題がある。また、合成ゴム系は複雑な配合や加硫工程を有するため加工性に問題がある。

例えば、車両用フードパネル（ボンネット）のエンジンルーム側の面には、エンジン等から発生する騒音の漏出を抑制するためにシート状の防音材が取着されている。この種の防音材としては、例えばグラスウール、フェルト等の多孔性吸音材料からなる防音材が採用されている。この吸音材では騒音、即ち、空気の粗密波が入射されると、その内部に形成された微細な空隙内の空気、或いは材料の繊維が振動し、前記粗密波の有する運動エネルギが最終的に熱エネルギに変換されることにより騒音が吸収される。

また、多孔性吸音材料からなる防音材として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や再生綿フェルト等を圧縮成形した繊維構成体が自動車用防音材等として幅広く採用されている。

更に、塗装工程を終えた自動車用鋼板の表面に、ポリ塩化ビニル系のプラスチゾルを使用した防音アンダーコートを塗布、乾燥して、車体保護用塗膜を形成することがおこなわれている。特許文献１には、中空状充填剤を配合した塩化ビニルプラスチゾル組成物が開示され、特許文献２には、加熱により膨張する有機中空充填剤或いは特定量の発泡剤を水系塗料組成物に配合した車両部材用の水系塗料が開示されているが、いずれも１００Ｈｚ以下の防振・制振を目的にするもので、吸・遮音性に関する教示はない。

特開平４−１４５１７４号公報 特開平７−１４５３３１号公報

ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や再生綿フェルト等を圧縮成形した繊維構成体は吸音材料としての効果を発現するが、遮音性能を有しないため、例えば、自動車のダッシュパネル等の吸音性能と遮音性能が要求される部位では、比重の高いＰＶＣシートを貼り合わせる等の必要があった。このため、コスト、重量ともに増加せざるを得なかった。

このように、従来の繊維を圧縮成形した繊維構成体（繊維成形体）を用いた吸音材料では、遮音性を確保するためには重量効果で対応するしか方策がなく、吸音性及び遮音性に優れた繊維構成体や防音材料が求められていた。

そこで、本発明は新規な内部構造を有し、吸音性及び遮音性に優れた繊維構成体（繊維成形体）や防音材を提供することを目的とする。

本発明者らは、特定構造を有する繊維構成体（繊維成形体）及び防音材により上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。

即ち、第１に、本発明は繊維構成体（繊維成形体）の発明であり、繊維に、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルが分散または固定している。本発明の繊維構成体は上記内部構造を有することで、優れた吸音性及び遮音性を発揮する。

ここで、鈴型マイクロカプセルが分散または固定は、繊維同士の絡み合いで保持されても良く、繊維を繊維固定用バインダー樹脂で固定させる際に、同時に、鈴型マイクロカプセルを繊維固定用バインダー樹脂で固定させても良い。

本発明の繊維構成体は、音の振動エネルギーが、鈴型マイクロカプセル中の無機微粒子等の運動エネルギーに変換されるので、吸音性、遮音性及び制振性に優れている。また、繊維構成体成形体中の繊維の絡みが、吸音性、遮音性及び制振性が優れる理由は必ずしも明らかではないが、繊維構成体に入った音が繊維の絡みの中を減衰しながら通過して行くからと考えられる。

本発明において、鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子として無機微粒子が例示される。無機微粒子としては、金属、金属酸化物、合金、磁性体微粒子、セラミックス、ガラスから選択される１種以上が好ましく例示される。鈴型マイクロカプセルに内包される無機微粒子の平均粒径は５〜５００ｎｍ、かつ比重は１．０〜５．０であることが十分な吸音性及び遮音性を発揮するために好ましい。

また、鈴型マイクロカプセルに内包される液体として磁性流体が好ましく例示される。更に、鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子及び液体として微粒子を有機溶媒に分散させた磁性流体が好ましく例示される。

本発明において、鈴型マイクロカプセルの外殻の平均粒径が５〜５００μｍであり、かつ外殻の厚さが０．１〜１．０μｍであることが、上記鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子及び／又は液体とのバランス上好ましい。

本発明の繊維構成体を構成する繊維としては特に限定されず、合成繊維、天然繊維、無機繊維などが用いられる。この中で、綿フェルトやポリエチレンテレフタレート繊維が好ましく例示される。

繊維は、環境性を考えて、リサイクルされた各種繊維を用いることが好ましい。具体的には、再生綿フェルトや再生ポリエチレンテレフタレート繊維が好ましく例示される。

第２に、本発明は、上記繊維構成体からなる防音材料である。

第３に、本発明は、繊維構成体の製造方法の発明であり、繊維を圧縮成形する工程中にて、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルを散布することを特徴とする。

ここで、鈴型マイクロカプセルが分散または固定は、繊維同士の絡み合いで保持されても良く、繊維をフェノール樹脂粉末等の繊維固定用バインダー樹脂で固定させる際に、同時に、鈴型マイクロカプセルを繊維固定用バインダー樹脂で固定させても良い。特に、フェノール樹脂粉末等の繊維固定用バインダー樹脂粉末中に鈴型マイクロカプセルを混入させておくのが工程上好ましい。
繊維の種類、再生繊維でも良いこと等は上記と同様である。

鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子の種類、粒径、比重、内包される液体、内包される微粒子及び液体、鈴型マイクロカプセルの外殻の粒径、外殻の厚さ等は上記と同様である。

第４に、本発明は、上記繊維構成体の製造方法を含むことを特徴とする防音材料の製造方法の発明である。

第５に、本発明は、上記防音材料を備えた自動車である。

本発明の繊維構成体及び防音材の用途は特に限定されず、空孔中に基体と独立に運動しうる粒子及び／または液体を有する鈴状構造を有する鈴型マイクロカプセルと、繊維の絡みが繊維構成体及び防音材中に形成されることによって発揮される優れた吸音性、遮音性及び制振性を生かして各種用途に用いられる。例えば、自動車用構造材及び防音材、航空機用構造材及び防音材、電車用構造材及び防音材、家電製品匡体用構造材及び防音材、建築物の外壁用構造材及び防音材、内張材用構造材及び防音材、屋根材用構造材及び防音材、或いは高速道路、鉄道路線における防音壁用構造材及び防音材等に好適に用いられる。

図１に、本発明の繊維に鈴型マイクロカプセルが分散または固定している繊維構造体及び防音材の拡大断面を模式的に示す。図１に示すように、本発明の繊維構造体及び防音材は、空孔中に該空孔（セル）と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセル１が、再生綿フェルトやポリエチレンテレフタレート等の繊維２の絡みに分散または固定されている。図１においては、鈴型マイクロカプセル１はフェノール樹脂粉末等の樹脂バインダー３で繊維２に固定されている。音の振動エネルギーは、鈴型マイクロカプセル１中の無機微粒子等の運動エネルギーに変換されるとともに、繊維２の絡み中を減衰しながら通過して行く。この結果、優れた吸音性、遮音性、及び制振性が発揮されるものと考えられる。

本発明において、繊維構造体及び防音材を構成する繊維は特に限定されなされず、合成繊維、天然繊維、無機繊維などが用いられる。この中で、綿フェルトやポリエチレンテレフタレート繊維が好ましく例示される。

繊維構造体及び防音材を構成する繊維は、リサイクル環境性及びコストの観点から、各種再生繊維が好ましい。

合成繊維としては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ガラス強化ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶性ポリマー、フッ素樹脂、ポリアレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂の繊維や、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアミドビスマレイミド、ポリビスアミドトリアゾール等の熱硬化性樹脂の繊維、及びこれらを２種以上ブレンドした繊維材料を用いることが可能である。

本発明において、繊維構造体及び防音材に含有される鈴型マイクロカプセルを構成するカプセル材料としては特に制限されない。具体的には、アクリル系、ウレタン系、ビニル系、スチレン系等の合成樹脂や、ガラスなどの無機物質が好ましく例示される。

鈴型マイクロカプセル内に内包される材料としては、アルミナ、酸化セリウム等の無機粒子、タングステン、酸化タングステン、酸化鉄等の金属粒子、フェライト粒子を疎水性有機溶媒に分散させた磁性流体等が好ましく例示される。

本発明において、カプセルに内包される無機微粒子の材質としては特に制限されないが、金属酸化物微粒子、セラミックス微粒子、金属微粒子、磁性体微粒子などが用いられる。

本発明の繊維構造体及び防音材に、樹脂バインダーを用いる場合には、その樹脂は特に限定されず、所定の融点を有する各種樹脂が用いられる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ガラス強化ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶性ポリマー、フッ素樹脂、ポリアレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアミドビスマレイミド、ポリビスアミドトリアゾール等の熱硬化性樹脂、及びこれらを２種以上ブレンドした材料を用いることが可能である。

上述のように、本発明の繊維構造体及び防音材は各種用途に用いられるが、特に自動車に用いて吸音性と遮音性を発揮させるのが好ましく、例えば、ダッシュパネル、フードパネル、ルーフパネル、フロアパネル、エンジンのエンジンカバー等に取着され、騒音が外部や車両室内等に伝播することを抑制する。

以下、実施例および比較例により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでない。

［実施例１］
ポリエステル繊維不織布の吸音フェルト（密度：８００ｇ／ｍ^２、板厚：１０ｍｍ）に３００ｎｍの平均粒径と比重４．０〜５．０を有するフェライト粒子を内包し、ポリアクリロニトリルを主成分とするシェルからなる鈴型マイクロカプセルを１０〜２０ｗｔ％添加したサンプルを作製した。

［比較例１］
上記鈴型マイクロカプセルを添加しないポリエステル繊維不織布の吸音フェルト（密度：８００ｇ／ｍ^２、板厚：１０ｍｍ）を用意した。

［評価結果］
実施例及び比較例のサンプルについて、下記の方法にて制振性、吸音性、遮音性を調べた。評価法は以下の通りである。結果を下記表１に示す。
制振性：片持ち梁法にける損失係数
（１０×２２０ｍｍの鋼板にサンプル貼り付け）
吸音性：２マイク吸音管における吸音率
（φ１００−φ２９にカット）
遮音性：遮音測定機における透過損失
（φ９３にカット）
評価基準として、「実施例１」は「比較例１」に対し下記の基準で評価した。
◎：５１％以上効果アップ
○：２１〜５０％以上効果アップ
△：０〜２０％以上効果アップ
×：効果ダウン

表１の結果より、鈴型マイクロカプセルを分散または固着させた本発明の繊維構造体及び防音材は、鈴型マイクロカプセルを分散または固着させない場合と比べて、吸音性、遮音性、制振性が格段に向上することが分かる。

従来の繊維構造体及び防音材は、質量則に則って材料自体を重くすることで遮音性を発揮するものであったのに対し、本発明の繊維構造体及び防音材は、材料自体を重くすることなく、優れた吸音性、遮音性及び制振性が発揮される。これらの特性を生かして、本発明の繊維構造体及び防音材は、各種用途に用いられる。例えば、自動車用構造材及び防音材、航空機用構造材及び防音材、電車用構造材及び防音材、家電製品匡体用構造材及び防音材、建築物の外壁用構造材及び防音材、内張材用構造材及び防音材、屋根材用構造材及び防音材、或いは高速道路、鉄道路線における防音壁用構造材及び防音材等に好適に用いられる。

本発明の鈴型マイクロカプセルを分散または固着させた繊維構造体及び防音材の拡大断面を模式的に示す。

符号の説明

１：鈴型マイクロカプセル、２：繊維、３：樹脂バインダー。

Claims (21)

1. 繊維に、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルが分散または固定されていることを特徴とする繊維構成体。
2. 前記繊維に、前記鈴型マイクロカプセルを、繊維固定用バインダー樹脂で固定させたことを特徴とする請求項１に記載の繊維構成体。
3. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子が無機微粒子であり、該無機微粒子が、金属、金属酸化物、合金、磁性体微粒子、セラミックス、ガラスから選択される１種以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維構成体。
4. 前記無機微粒子の平均粒径が５〜５００ｎｍであり、かつ比重が１．０〜５．０であることを特徴とする請求項３に記載の繊維構成体。
5. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される液体が磁性流体であることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維構成体。
6. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子及び液体が微粒子を有機溶媒に分散させた磁性流体であることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維構成体。
7. 前記鈴型マイクロカプセルの外殻の平均粒径が５〜５００μｍであり、かつ外殻の厚さが０．１〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の繊維構成体。
8. 前記繊維が綿フェルトまたはポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の繊維構成体。
9. 前記綿フェルトまたはポリエチレンテレフタレートが再生繊維であることを特徴とする請求項８に記載の繊維構成体。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の繊維構成体からなることを特徴とする防音材料。
11. 繊維を圧縮成形する工程中にて、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルを散布することを特徴とする繊維構成体の製造方法。
12. 前記繊維を圧縮成形する工程中にて、前記鈴型マイクロカプセルを、繊維固定用バインダー樹脂とともに散布することを特徴とする請求項１１に記載の繊維構成体の製造方法。
13. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子が無機微粒子であり、該無機微粒子が、金属、金属酸化物、合金、磁性体微粒子、セラミックス、ガラスから選択される１種以上であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の繊維構成体の製造方法。
14. 前記無機微粒子の平均粒径が５〜５００ｎｍであり、かつ比重が１．０〜５．０であることを特徴とする請求項１３に記載の繊維構成体の製造方法。
15. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される液体が磁性流体であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の繊維構成体の製造方法。
16. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子及び液体が微粒子を有機溶媒に分散させた磁性流体であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の繊維構成体の製造方法。
17. 前記鈴型マイクロカプセルの外殻の平均粒径が５〜５００μｍであり、かつ外殻の厚さが０．１〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載の繊維構成体の製造方法。
18. 前記繊維が綿フェルトまたはポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれかに記載の繊維構成体の製造方法。
19. 前記綿フェルトまたはポリエチレンテレフタレートが再生繊維であることを特徴とする請求項１８に記載の繊維構成体の製造方法。
20. 請求項１１乃至１９のいずれかに記載の繊維構成体の製造法を含むことを特徴とする、繊維に、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルが分散または固定されている防音材料の製造方法。
21. 請求項１０に記載の防音材料を備えた自動車。
    

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