JP2008537798A - 積層吸音不織布 - Google Patents

Abstract

本発明は、共振膜が６００ｎｍまでの直径で、表面重量０．１ｇ／ｍ^２から５ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維の層２によって作り出され、同時に共振膜が少なくとも１つの繊維材料の層１、３と共に交差敷設によって、要求される厚さ及び表面重量に形成される、共振膜及び少なくとも１つの別の繊維材料の層１、３を含む積層吸音不織布に関する。

Description

本発明は、共振膜及び少なくとも１つの別の繊維材料層を含む積層吸音不織布に関する。

吸音材料は一般に、自動車、航空機、建物並びに機械工業に使用されている。それらの役割は、望ましくない音及び有害音の観点から環境衛生状態を提供することである。適切な音響材料の提案自体は、所与の環境での望ましくない音の周波数領域に基づいている。

高周波数の音を吸収するために特に多孔質の材料が使用されるが、これらはいずれにせよ、より低い周波数の音の吸収に不適切であり、このことは必要とされる大きな材料厚さに特に起因する。使用されるそのような材料には、例えばメラミン、ポリウレタン及び金属発泡体或いは鉱物又は重合体の繊維の不織布が含まれる。そのような材料は、大きな材料厚さが必要とされるので、より低い周波数の音の吸収にそれほど適していない。

低周波数を吸収するために、共振原理に基づく構造体が特に使用され、ある要素の共振を介した時、音響エネルギーが熱エネルギーに転換される。これらの構造体は特定の低周波数の音は吸収するけれども他の周波数に対してはその吸収量は非常に低い。穴のあいたパネル、吸収材料及び場合によっては空気隙間の組合せが使用されている。穴のあいたパネルの特性は、隙間の数、隙間の直径及び隙間の配置によって与えられる。

全般的な目的は、上記の特性を、低い周波数の音並びに高い周波数の音の両方を吸収することができる１つの音響システムに組み合わせることである。

ＰＶＡ箔を分割することによって得られる、直径が０．０５μｍから５μｍの繊維の１つの層又はいくつかの同一の層からなる積層吸音材料は、特開平第１０−２５１９５１号で知られている。これらの繊維は通常、直径の広い分布を示すが、これらの繊維の非常に低い割合だけが１μｍ未満の直径を有することができる。１０パーセントの低い効率を示す低周波数のところでの吸音に関するデータもこのことに対応している。

不織布のいくつかの層と、最小直径約１μｍの繊維を達成することができる溶融吹出し法を使用して製造される共通直径のポリエステル繊維のいくつかの層とから構成される積層吸音材料は、特開第２００３−４９３５１号で知られている。この欠点は、この材料が特に中間周波数、すなわち１０００から４０００Ｈｚの音の吸収用に指定されていることである。

本発明の目的は、現在の最先端技術の欠点をなくす又は少なくとも最小限にし、音の低周波数並びに高周波数の両方の吸収が薄い厚さで可能な布を作り出すことである。

本発明の目的は、共振膜と、少なくとも１つの別の繊維材料層を含む積層吸音不織布によって達成され、この原理は、共振膜が６００ｎｍまでの直径で、表面重量０．１ｇ／ｍ^２から５ｇ／ｍ^２のナノ繊維の層によって形成され、この共振膜が少なくとも１つの繊維材料層と共に、要求される厚さ及び表面重量まで交差敷設を使用して形成される時にある。

同時にナノ繊維の層が高分子溶液の静電スピニングによって作り出される場合は、ナノ繊維のそのような層はスピニング中繊維材料の基板層に付着させられ、結果的にこの層と接合するので有利である。

請求項３による繊維材料の基板層は、１０μｍから４５μｍの直径で、５ｇ／ｍ^２から１００ｇ／ｍ^２の表面重量を有する繊維からなる、少なくとも１つのけば立てられた繊維織物の層によって有利に作り出される。

吸収力を増加させるために、ナノ繊維層はその各側面で、１０μｍから４５μｍの直径及び５ｇ／ｍ^２から１００ｇ／ｍ^２の表面重量を有する繊維からなる、けば立てられた繊維織物の層と接合される。

本発明による吸音布は、低周波数で音を吸収し、同時により高音周波数に対する吸収力性能も失わない。けば立てられた繊維織物によって有利に作り出される基板層によって弾性的に減衰するナノ繊維層の共振効果に基づくこの性能によって、それは今まで知られている材料を凌駕する。

本発明実施の実施例を同封の図面に概略的に示す。

図１による積層吸音不織布は、静電スピニングによって製造される６００ｎｍまでの直径のナノ繊維で、０．１ｇ／ｍ^２から５ｇ／ｍ^２の表面重量の層２、並びにけば立てられた繊維織物の層１とによって作り出される共振膜を含み、有利な実施では、けば立てられた繊維織物の層１は静電スピニング中製造されるナノ繊維層２がそれに堆積される保持層を作り出し、その後両方の層は熱風チャンバ内で指定の温度で知られた方法によって接合する。

図２による吸音布では、けば立てられた繊維織物の別の層３が図１による布に、すなわちナノ繊維層２のもともと何もない側から付着される。別の実施では、別の層３は、二重層（図３参照）、又は三重層（図４参照）にすることができる。

結果として得られる吸音不織布の適切な厚さ及び表面重量に到達するために、図１から図４による布の個々の層が作り出された後、この布が要求される厚さ及び要求される表面重量まで交差敷設によって形成される場合は有利である。

ナノ繊維層２は、低周波数で振動する音響共振膜の機能を果す。この特性は繊維間のナノ寸法の空間によって与えられる。音波がこの音響共振膜に降下する場合、音波は音響共振膜をその振幅が共振の場合に最大である強制振動にもっていき、同時に隣接するけば立てられた繊維織物の層１、３が振動膜の十分な減衰をもたらし、同時に共振器に集められた音エネルギーの最大量が熱に転換される。けば立てられた繊維織物の層１及び／又は３は、ナノ繊維層２によって作り出される振動膜の十分な減衰をもたらすのみならず、より高周波数の音も吸収する。上記の層１、２、３は、個々の層１、２、３を互いの上に敷設することによって、或いは例えば熱風接合チャンバ内でのそれらの接合によって、１つの共振システムに合体する。共振要素のこの敷設によって、ナノ繊維層２によって作り出される共振膜のお陰で、低周波数の音を吸収し、同時にけば立てられた繊維織物の層１及び／又は３によってより高周波数の音も吸収するそのような材料が製造されている。本発明による布は、低周波数並びに高周波数の音に対する吸音力係数の高い値に到達し、同時に材料厚さ及び場合によってはその表面重量を様々な要件に対して調整することが可能である。

本発明による吸音布の実施の具体的な実施例を以下に説明する。

「実施例１」
この吸音布は、ポリエステルのコアと番手５．３ｄｔｅｘのコポリエステル被覆から構成されるコア被覆タイプの複合繊維の、けば立て機で製造される表面重量１１ｇ／ｍ^２を有するけば立てられた繊維織物の層１を含む。表面重量２ｇ／ｍ^２のナノ繊維層２が静電スピニングによって繊維織物層１上に付着される。このように準備された一対の層１、２の上に、けば立てられた繊維織物の別の層３がナノ繊維層２の側から配置される。次いでこの基本布は図２に従って作り出され、結果的に交差敷設によって合計厚さ２５ｍｍ、表面重量６３０ｇ／ｍ^２の吸音布に形成される。この吸音布は熱風チャンバを１４０℃の循環空気温度で通過し、それによって隣り合う層が互いに接合される。この吸音布は２ｇ／ｍ^２から０．１ｇ／ｍ^２の範囲の表面重量を有するナノ繊維層２を含むことができる。

図５は、実施例１による吸音布に対する吸音力係数の、音周波数及びナノ繊維の層２自体の表面重量に対する依存性を示し、同時に曲線Ｎ１は表面重量２ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線Ｎ２は表面重量１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線Ｎ３は表面重量０．５ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線Ｎ４は表面重量０．３ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線Ｎ５は表面重量０．１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２に対するこの依存性を表す。曲線Ｐは、けば立てられた繊維織物の層のみを含む、すなわちナノ繊維層２を使用しない布に対するこの依存性を表す。個々の曲線の経過から、解決すべき問題の実際の必要に従って吸音布の構成を選択することができる。

「実施例２」
図１に示す吸音布は、ポリエステルのコアと番手５．３ｄｔｅｘのコポリエステル被覆からなるコア被覆タイプの複合繊維の、けば立て機で製造される表面重量１１ｇ／ｍ^２を有するけば立てられた繊維織物の層１を含む。２ｇ／ｍ^２から０．１ｇ／ｍ^２の表面重量を有するナノ繊維層２が、実施例１と同じように、静電スピニングによって繊維織物の層１上に付着される。その後、これらの２つの層１、２の布は、交差敷設によって合計厚さ３５ｍｍ、表面重量６３０ｇ／ｍ^２の吸音布に形成され、その後実施例１と同じように熱処理され、それによって隣り合う層が互いに接合される。

実施例２による布に対する吸音力係数の、音周波数及びナノ繊維の層２自体の表面重量に対する依存性は図６に示され、同時に曲線Ｊ３は表面重量０．５ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線Ｊ４は表面重量０．３ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線Ｊ５は表面重量０．１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２に対するこの依存性を表す。

「実施例３」
吸音布が実施例１と同じように製造され、２ｇ／ｍ^２から０．１ｇ／ｍ^２の表面重量を有するナノ繊維層２が静電スピニングによってけば立てられた繊維織物の基本層１上に付着される。このように製造されたそのような一対の層１、２上に、けば立てられた繊維織物の別の層３がナノ繊維層２の側から配置される。次いでこの布は図２に従って作り出され、結果的に交差敷設によって合計厚さ３５ｍｍ、表面重量６３０ｇ／ｍ^２の吸音布に形成され、その後実施例１と同じように熱処理される。

実施例３による吸音布に対する吸音力係数の、音周波数及びナノ繊維層２の表面重量に対する依存性は図７に示され、同時に曲線Ｎ１は表面重量２ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線Ｎ２は表面重量１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線Ｎ３は表面重量０．５ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線Ｎ４は表面重量０．３ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線Ｎ５は表面重量０．１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２に対するこの依存性を表す。曲線Ｐは、けば立てられた繊維織物の層のみを含む、すなわちナノ繊維層２の使用なしの布に対するこの依存性を表す。

「実施例４」
吸音布が実施例１と同じように製造され、２ｇ／ｍ^２から０．１ｇ／ｍ^２の表面重量を有するナノ繊維層２が静電スピニングによってけば立てられた繊維織物の基本層１上に付着される。このように製作された一対の層１、２上に、けば立てられた繊維織物の別の２つの層３がナノ繊維層２の側から配置される。次いでこの布は図３に従って作り出される。このように作り出された布はさらに、交差敷設によって合計厚さ３５ｍｍ、表面重量６３０ｇ／ｍ^２の吸音布に形成される。このように作り出された布は、実施例１と同じように熱処理を受ける。

図８は、実施例４による吸音布に対する吸音力係数の、音周波数及びナノ繊維層２自体の表面重量に対する依存性を示し、同時に曲線ＰＰ１は表面重量２ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰ２は表面重量１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰ３は表面重量０．５ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰ４は表面重量０．３ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰ５は表面重量０．１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２に対するこの依存性を表す。

「実施例５」
吸音布が実施例１と同じように製造され、２から０．１ｇ／ｍ^２の表面重量を有するナノ繊維層２が静電スピニングによってけば立てられた繊維織物の基本層１上に付着される。このように製作された一対の層１、２上に、けば立てられた繊維織物の別の３つの層３がナノ繊維層２の側から配置される。次いでこの布は図４に従って作り出される。このように作り出された布はさらに、交差敷設によって合計厚さ３５ｍｍ、表面重量６３０ｇ／ｍ^２の吸音布に形成される。このように作り出された布は、実施例１と同じように熱処理を受ける。

図９は、実施例５による布に対する吸音力係数の、音周波数及びナノ繊維層２自体の表面重量に対する依存性を示し、同時に曲線ＰＰＰ２は表面重量１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰＰ３は表面重量０．５ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰＰ３は表面重量０．５ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰＰ４は表面重量０．３ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２に対するこの依存性を表す。

「実施例６」
吸音布が実施例１と同じように製造され、２ｇ／ｍ^２から０．１ｇ／ｍ^２の表面重量を有するナノ繊維層２が静電スピニングによってけば立てられた繊維織物の基本層１上に付着される。このように製作された一対の層１、２上に、けば立てられた繊維織物の別の２つの層３がナノ繊維層２の側から配置される。次いでこの布は図３に従って作り出され、さらに交差敷設によって合計厚さ３５ｍｍ、表面重量４５０ｇ／ｍ^２の吸音布に形成され、その後実施例１と同じように熱処理を受ける。

図１０は、実施例６による吸音布に対する吸音力係数の、音周波数及びナノ繊維層２自体の表面重量に対する依存性を示し、同時に曲線ＰＰ１は表面重量２ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰ２は表面重量１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰ３は表面重量０．５ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰ４は表面重量０．３ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰ５は表面重量０．１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２に対するこの依存性を表す。

「実施例７」
吸音布が実施例１と同じように製造され、２ｇ／ｍ^２から０．１ｇ／ｍ^２の表面重量を有するナノ繊維層２が静電スピニングによってけば立てられた繊維織物の基本層１上に付着される。このように準備された一対の層１、２上に、けば立てられた繊維織物の別の３つの層３がナノ繊維層２の側から配置される。次いでこの布は図４に従って作り出される。次いでこの布は図４に従って作り出され、さらに交差敷設によって合計厚さ３５ｍｍ、表面重量４５０ｇ／ｍ^２の吸音布に形成され、その後実施例１と同じように熱処理を受ける。

図１１は、実施例７による吸音布に対する吸音力係数の、音周波数及びナノ繊維層２自体の表面重量に対する依存性を示し、同時に曲線ＰＰＰ１は表面重量２ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰＰ２は表面重量１ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰＰ３は表面重量０．５ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２、曲線ＰＰＰ４は表面重量０．３ｇ／ｍ^２を有するナノ繊維層２に対するこの依存性を表す。

上記の使用の実施例は例示のみであり、本発明は同様に、他の表面重量のけば立てられた繊維織物の層を有する、及び／又は別の繊維からなる吸音布、並びに必要に応じ選択されるナノ繊維層の他の表面重量にも関する。本発明は、吸音布の層の記載した数に決して限定されない。音周波数及びナノ繊維層自体の表面重量に対する図示の吸音力係数の依存性は、特に５００Ｈｚから６０００Ｈｚの領域での本発明による布の高い吸音力を立証し、吸音力係数は０．８からほぼ１まで変化する。

本発明は、自動車、航空機、建物並びに機械工業用の吸音ライニング及び部品の製造者のところで特に利用可能であり、現在の最新技術と比較する場合、望ましくない音領域での環境衛生状態をかなり改善する。

けば立てられた繊維織物及びナノ繊維層から作られた布の断面図である。 けば立てられた繊維織物、ナノ繊維層及びけば立てられた繊維織物の別の層から作られる布の断面図である。 けば立てられた繊維織物、ナノ繊維層及びけば立てられた繊維織物の２つの別の層から作られる布の断面図である。 けば立てられた繊維織物、ナノ繊維層及びけば立てられた繊維織物の３つの層から作られる布の断面図である。 実施例１に対する、吸音力係数の音周波数及びナノ繊維層自体の表面重量に対する依存性を示す図である。 実施例２に対する、吸音力係数の音周波数及びナノ繊維層自体の表面重量に対する依存性を示す図である。 実施例３に対する、吸音力係数の音周波数及びナノ繊維層自体の表面重量に対する依存性を示す図である。 実施例４に対する、吸音力係数の音周波数及びナノ繊維層自体の表面重量に対する依存性を示す図である。 実施例５に対する、吸音力係数の音周波数及びナノ繊維層自体の表面重量に対する依存性を示す図である。 実施例６に対する、吸音力係数の音周波数及びナノ繊維層自体の表面重量に対する依存性を示す図である。 実施例７に対する、吸音力係数の音周波数及びナノ繊維層自体の表面重量に対する依存性を示す図である。

Claims (5)

1. 共振膜及び繊維材料の少なくとも１つの別の層を含む積層吸音不織布において、共振膜が６００ｎｍまでの直径で、表面重量０．１ｇ／ｍ^２から５ｇ／ｍ^２のナノ繊維の層（２）によって作り出されることを特徴とする、積層吸音不織布。
2. 前記ナノ繊維層（２）が高分子溶液の静電スピニングによって作り出されることを特徴とする、請求項１に記載の積層吸音布。
3. 前記ナノ繊維層（２）が、１０μｍから４５μｍの直径で、表面重量５から１００ｇ／ｍ^２を有する繊維から構成される、少なくとも１つのけば立てられた繊維織物の層（１、３）と接合されることを特徴とする、請求項２に記載の積層吸音布。
4. 前記ナノ繊維層（２）が、ナノ繊維層の各側面で、１０μｍから４５μｍの直径で、表面重量５ｇ／ｍ^２から１００ｇ／ｍ^２を有する繊維から作り出される、けば立てられた繊維織物の層（１、３）と接合されることを特徴とする、請求項３に記載の積層吸音布。
5. 前記共振膜が繊維材料の別の少なくとも１つの層（１、３）と共に、交差敷設によって、要求される厚さ及び／又は表面重量を有する層システムに形成される、請求項１から４までのいずれかに記載の積層吸音不織布。