JP2008223165A

JP2008223165A - 断熱吸音材

Info

Publication number: JP2008223165A
Application number: JP2007061214A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Takeda; 正明武田; Hideo Nakamura; 英雄中村
Original assignee: Fujiko KK; Fujikoo KK
Current assignee: Fujiko KK; Fujikoo KK
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【課題】高い断熱性と吸音性を有する屈曲可能な断熱吸音材であって、特に厳しい航空機の新規要求仕様に十分に適合する断熱吸音材を提供する。
【解決手段】高温強度を１０００℃以上で維持する高耐熱性の無機繊維８０〜１００％を含み、綿状素材を熱処理することによって全体をマット化する。この無機繊維は、シリカ繊維、Ｓガラス繊維、セラミック繊維の単独または混合体であると好ましい。混綿の際に、低融点の有機繊維を５〜２０％均一に添加することも可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、高い断熱性と吸音性を有する屈曲可能な断熱吸音材に関し、特に厳しい航空機の新規要求仕様にも適合する不織マット状の断熱吸音材に関する。

日本では、鉄道車両用の吸音材として、特公昭６３−１９６２２号公報に開示するように、ガラスウールやロックウールに少量の有機性樹脂を含浸し、板状に成形した断熱性の吸音材を使用していた。この吸音材は、含浸させる樹脂が可燃性であると燃焼時に有毒ガスを発生し、軽量でないので車両重量が増加しやすい。この点を改良した実公平６−４７７１５号公報では、アクリル焼成の耐炎繊維ラップをニードルパンチングし、さらにアクリル焼成耐炎繊維のニードルフェルトまたは織布からなる表面シートを貼り合わせている。この吸音材は、比較的軽量であるので車両の重量増加が少なく、高耐熱性が必要でない新幹線車両を含む日本の鉄道車両において採用されている。

また、自動車用の吸音材は、従来、ガラスウールの表面にアルミシートを貼着したものを用いていた。この吸音材は、エンジンルームにおいて相当に高温になる排気マフラーの付近に設置すると、高温には耐えても吸音性が不十分であった。このため、特開昭５９−２２７４４２号では、高軟化点を有する短繊維を合成繊維の不織布に散布した後にニードリングを施し、得た耐熱性の表皮材を接着剤を介してガラスウールの表面に積層し、さらに加熱・加圧で成形している。この吸音材は、仕様繊維の融点がいずれも３００℃以下であるため、高温耐熱性が要求されるエンジンルームに用いるには表皮材の耐熱性が不足する。また、特開２００６−１３８９３５号に開示の吸音材は、熱溶融温度または熱分解温度が３７０℃以上の耐熱性有機繊維を含有する繊維シートからなる表皮材と、同様の耐熱性有機繊維を含有する厚さ２〜１００ｍｍの不織布とを積層している。この吸音材は、自動車用途においてほぼ満足すべき耐熱性を有している。
特公昭６３−１９６２２号公報実公平６−４７７１５号公報特開昭５９−２２７４４２号公報特開２００６−１３８９３５号公報特開２００５−３３５２７９号公報

断熱性の吸音材を航空機に用いる場合には、事故が発生した際の被害人数の多さおよび危険性の高さを考慮して、一般の鉄道車両用または自動車用の吸音材に比べて、耐熱・断熱性に対する要求が非常に厳しい。航空機用の吸音材では、主たる不織布が通常のガラスウールやロックウールまたは耐熱性有機繊維からなり、該不織布の表面に積層する表皮材についても同様の素材である。このため、前記の吸音材は、断熱温度と耐熱性の点で航空機に関する不織布の要求仕様に適合させることは難しい。

一方、特開２００５−３３５２７９号は、自動車、電車、航空機などの内装に用いる易成形性の吸音材であると開示し、該吸音材では不織布の片面に表皮材が積層され、この表皮材に樹脂バインダーを含有している。この吸音材は、成形性の点では有効であっても、有機繊維の不織布を用いる点では前記と同様であり、航空機に関する不織布の新規要求仕様に適合させることは不可能である。

本発明は、従来の吸音材に関する高温断熱性の問題点を改善するために提案されたものであり、高い断熱性および吸音性によって安全性の高い不織マット状の断熱吸音材を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、航空機に関する不織布の新規要求仕様にも適合する断熱吸音材を提供することである。

本発明に係る不織マット状の断熱吸音材は、高温強度を１０００℃以上で維持する高耐熱性の無機繊維８０〜１００％を含み、その全体をマット化する。本発明の断熱吸音材は、ガスバーナーの炎を５分間当接する燃焼試験においてマット材に穴が開かず、この燃焼試験の際にマット背面に手をかざすことができる。

本発明の断熱吸音材において、低融点の有機繊維を５〜２０％均一に混綿し、綿状素材を熱処理することによって全体をマット化すると好ましい。また、本発明の断熱吸音材において、全量の５〜２０％の樹脂バインダーを付与し、これによってマット化することも可能である。

本発明の断熱吸音材において、望ましくは、高耐熱性の無機繊維が、シリカ繊維、Ｓガラス繊維、セラミック繊維の単独または混合体である。本発明の断熱吸音材について、また、原料繊維を混綿する前に、あらかじめ撥水剤および／または難燃材を含む薬剤で処理することも可能である。

本発明を図面によって説明すると、図１に示す断熱吸音材１に関して、主成分である高耐熱性の無機繊維２は、全量の８０〜１００重量％であることを要する。高耐熱性の無機繊維は、全量の８０重量％未満であると、高い耐熱・断熱性に関して航空機の新規要求仕様に適合させることが困難になる。一方、全量の１００％使用すると、航空機の新規要求仕様に適合させるために好適であって一般的に経済的にも有利であるが、断熱吸音材の屈曲性が若干低下する。

断熱吸音材１に関して、主成分である高耐熱性の無機繊維２は、高温強度を１０００℃以上で維持することを要する。熱溶融温度について、Ｓガラスは１４９３℃およびＥガラスは１１２１℃であるが、Ｅガラス繊維は約８００℃で高温強度が急激に低下するので、ガラス繊維のうちでＳガラス繊維だけが使用可能である。また、ニッケル繊維、タングステン繊維やチタン繊維などの金属繊維および炭素繊維は、高い熱溶融温度の点では使用可能であっても、金属繊維および炭素繊維は一般に熱伝導率が高いので、吸音材の断熱性が低くなってしまう。さらに、ステンレススチール繊維は、融点１０５０℃であっても７００〜８００℃に長時間加熱すると脆化する。

したがって、好適な高耐熱性の無機繊維２として、シリカ繊維、Ｓガラス繊維、セラミック繊維の単独または混合体が例示できる。金属繊維は、高耐熱性の無機繊維の一部としてならば、素材として添加できる可能性が残っている。無機繊維２について、特に、シリカ繊維を主体として用いることが好ましい。

シリカ繊維は、シリカガラス繊維とも称し、原繊維から可溶性成分や有機分を除去した後に焼成する。例えば、シリカ繊維として、Ｅガラス、ソーダシリカガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダライム系ガラスなどの短繊維をブロー法によって製造し、この短繊維を酸処理して可溶性成分を溶出してから焼成してシリカ骨格を形成させると、例えばシリカ分は約９５％以上に達する。一般に、シリカ繊維の原繊維として、アルカリ含有率１％以下のボロンシリケートガラスであるＥガラス繊維を用いると好ましい。

断熱吸音材１の製造に際し、綿状素材のマット化の達成のために低融点の有機繊維を全量の５〜２０重量％を均一に混綿すると好ましい。低融点の有機繊維は、次工程の熱処理によって溶融されて綿状素材のマット化を促進するので、この熱処理は該有機繊維の融点よりも高い温度で行うことを要する。この低融点の有機繊維が５重量％未満であると、硬綿状のマット材を得ることがやや困難になり、一方、２０重量％を超えると、耐熱性が低下するとともに断熱試験時に発煙やガスが発生しやすく、航空機に関する吸音材の新規要求仕様に不合格になりやすい。

この低融点の有機繊維は、一般に、融点が１１０〜１５０℃前後であるポリエステル、ポリプロピレン、アクリルのような熱可塑性繊維またはこれらの複合繊維などである。好ましくは、低融点の有機繊維と高融点の有機繊維との複合繊維が芯鞘型や並列型などの２層型であり、熱処理時の加熱温度で低融点の有機繊維だけが溶融し、その温度で高融点の有機繊維は形状を維持できるから、繊維自体の原形が保たれることで綿状素材のマット化を確実に達成できる。

断熱吸音材１において、熱溶融温度または熱分解温度が３５０℃以上である難燃性の有機繊維を適量加えると、該断熱吸音材１に適切な屈曲性と嵩高性を付与しやすい。また、カード通過性などによるカード形成度合いが良くなり、原料の歩留まりが向上する。好適な難燃性の有機繊維として、メタアラミド繊維、パラアラミド繊維、メラミン繊維などの単独または混合体が例示できる。

一方、本発明の断熱吸音材では、ウェブ全量に対して５〜２０重量％の樹脂バインダーをスプレー、ディッピングなどによって付与・浸透させ、乾燥処理することでマット化することも可能である。用いる樹脂バインダーは特に限定されず、ポリエステル、フェノールなどを用いると好ましい。さらに、この樹脂バインダーの中に難燃剤などを添加してもよい。

無機繊維２について、あらかじめ撥水剤および／または難燃剤などで薬剤処理してから、ウェブを形成することも可能である。例えば、撥水加工を行う場合、無機繊維２をあらかじめ薬剤処理しておくと、綿状素材を後から薬剤処理する場合よりも嵩高な素材を得ることができる。また、難燃性を付与する場合には、添加する低融点の有機繊維をあらかじめ難燃剤で処理することが好適であり、この処理によって、断熱吸音材の難燃性、特に断熱吸音材の表面での延焼性を保持できる。ここで用いる薬剤は特に限定されず、水系または溶剤系のフッ素系やシリコーン系などの撥水剤、リン窒素系などの難燃剤の水系ディスパージョンを用いることができ、加工性の点から水系のものを用いると好ましい。無機繊維２を薬剤処理する際には、例えば、市販の水系のフッ素系撥水剤および／またはリン系難燃剤などをスプレーなどによって所定量付与した後に、無機繊維２を十分乾燥させ、カード機に通してウェブを完成させる。この際に、無機繊維２の乾燥が不十分であると、カード性が不良になるので注意すべきである。

断熱吸音材１は、厚さが８〜５０ｍｍであると好ましい。この厚さが８ｍｍ未満であると、厚みが薄すぎるので自動車や航空機などへの内装作業が煩雑になり、厚さが５０ｍｍを超えると、断熱吸音材を曲げにくくなるので内装作業がやはり難しくなる。マット化した断熱吸音材１について、その表面をさらにニードルパンチングまたはカレンダーなどで平滑化することも可能である。

本発明の断熱吸音材１において、無機繊維の織布またはフェルトからなる表面シートをマット材に不燃性樹脂で貼り合わせてもよい。この表面シートは、ガラス繊維、炭素繊維またはセラミック繊維などからなり、マット材自体は前記と同様である。この表面シートを貼り合わせると、航空機または鉄道車両への施工時に裁断したり折り曲げても、マット材から無機繊維などの繊維粉末の落下が少なくなるので作業が容易になる。

航空機に用いる新規要求仕様のマット材A felt precursor の耐火性（ＦＡＲ２５.８５６（ｂ）に規定）は、４分間で背面熱量が２Ｗ／ｃｍ^２以下であり、耐熱温度は規定されていないが、ＦＡＲ２５.８５６（ｂ）に既定の条件を充足させるため、約１１００℃で４分間耐えることを要する。本発明の断熱吸音材１は、より厳しい航空機に関する不織布の新規要求仕様にも適合している。

本発明に係る断熱吸音材は、マット材の主成分が高耐熱性の無機繊維であって有機成分がごく少ないことにより、実質的に完全に不燃性であり且つ断熱性と吸音性が高く、各種の自動車や鉄道車両用の吸音材として使用できることはもとより、より厳しい航空機に関する不織布の新規要求仕様にも適合している。本発明の断熱吸音材は、より厳しい航空機の新規要求仕様に適合することにより、自動車、鉄道車両、航空機などに取り付けた際に従来よりも安全性が高くなり、航空機用として多量に納品することが期待できるうえに、鉄道車両に関して英国規格に準拠する諸外国における高速鉄道の車両にも適用できる。

本発明の断熱吸音材は、比較的剛直な高耐熱性の無機繊維を８０〜１００％含んでいても、吸音材の設置の際に屈曲させることが可能である。本発明の断熱吸音材では、低融点の有機繊維を少量均一に混綿することにより、熱処理だけで全体が均一なマット材に加工でき、後加工時に構成繊維が折損することが少ない。本発明の断熱吸音材は、施工時に裁断したり屈曲させても繊維脱落が少なく、作業環境を悪化させることが少ない。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。以下では、断熱吸音材の製造について説明する。

高耐熱の無機繊維として、長さ５１ｍｍにカットしたシリカ繊維１００％を用い、エアレイドによって目付２５０ｇ／ｍ^２のマット素材を製造した。得たマット素材は厚さ２０ｍｍである。

得たマット素材をカバーバッグに収納し、その耐熱性および延焼性を評価したところ、いずれも合格レベルである。

シリカ繊維には、水系のフッ素系撥水剤を乾燥後の繊維への付着量で１重量％となるようにスプレーにより付与した。また、低融点の有機繊維として芯鞘型の低融点ポリエステル繊維（商品名：サフメット、東レ製）を用い、撥水剤および難燃剤を乾燥後の繊維への付着量で１重量％となるようにスプレーにより付与した。

これらの薬剤処理したシリカ繊維８０％および低融点ポリエステル繊維２０％を混綿し、カーディングによって目付２５０ｇ／ｍ^２のウェブを形成した。ついで針深さ６ｍｍ、針密度７本／ｃｍ^２の条件で両面をニードルパンチ加工した後に、１７０℃で３分間熱処理して厚さ２０ｍｍの硬綿状のマット素材を得た。

得たマット素材の耐熱性、撥水性、延焼性を評価したところ、いずれも合格レベルである。

シリカ繊維１００％で目付２２０ｇ／ｍ^２のウェブを形成した。このウェブに、リン系難燃剤を含むポリエステル樹脂を３０ｇ／ｍ^２噴霧乾燥することにより、目付２５０ｇ／ｍ^２で厚さ２０ｍｍのレジンボンドのマット素材を得た。さらに、このマット素材には、フッ素系撥水剤を含浸・乾燥することによって付与した。

実施例１から３において、耐熱性の評価は、１０ｃｍ角以上の大きさのマット材サンプルを水平な架台の上に置き、ガスバーナーの炎が高さ５０〜８０ｍｍであり、内炎の高さが１０〜１５ｍｍとなるように調整して、この炎の約１０ｍｍの部分が架台上サンプルの下面に当たるように架台またはガスバーナーの高さを調整する。架台上のマット材サンプルのほぼ中央に、ガスバーナーの炎を５分間当て、この５分間の間に、穴あきがなければ耐熱性は合格であり、少しでも穴が開いたら不合格である。

また、撥水性の評価は、ＡＳＴＭＣ１５１１−０４に準拠し、２５ｃｍ角のサンプルを水中に１５分間沈め、それを取り出してから１分間静置した後に、その重量増加が２０ｇ以下のものを合格とし、それ以外は不合格である。また、延焼性の評価は、サンプル表面にガスバーナーの炎を２秒間接炎し、炎を離した後の残炎時間が１秒以内のものを合格とし、それ以外は不合格である。

本発明に係る断熱吸音材を示す概略断面図である。

符号の説明

１断熱吸音材
２無機繊維

Claims

高温強度を１０００℃以上で維持する高耐熱性の無機繊維８０〜１００％を含み、その全体をマット化している不織マット状の断熱吸音材であって、ガスバーナーの炎を５分間当接する燃焼試験においてマット材に穴が開かず、この燃焼試験の際にマット背面に手をかざすことができる断熱吸音材。
低融点の有機繊維を５〜２０％均一に混綿しており、綿状素材を熱処理することによって全体をマット化する請求項１記載の断熱吸音材。
全量の５〜２０％の樹脂バインダーによってマット化する請求項１記載の断熱吸音材。
高耐熱性の無機繊維が、シリカ繊維、Ｓガラス繊維、セラミック繊維の単独または混合体である請求項１記載の断熱吸音材。
原料繊維を混綿する前に、あらかじめ撥水剤および／または難燃剤で処理する請求項１記載の断熱吸音材。