JP2009249803A

JP2009249803A - 高温雰囲気下において実質的に通気量が変化しない不織布及び不織布成形品

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Publication number: JP2009249803A
Application number: JP2008123981A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Nagao; 光男長尾
Original assignee: BELL KAIHATSU KK
Current assignee: BELL KAIHATSU KK
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】１００〜１５０℃というような高温雰囲気下において使用しても、熱による変形がなく、通気量を一定に保ち、上記条件下でも、高吸音性能を得ることができる不織布及び不織布成形品を提供する。
【解決手段】不織布を通気コントロール層と吸音層の二層を積層してなるものとし、通気コントロール層にポリエステル延伸繊維とポリエステル未延伸繊維を使用し、通気度０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓであるものとし、吸音層にポリエステル延伸繊維と融点が１１０−２００℃であるポリエステル共重合体繊維を使用した。なお、通気コントロール層には、ポリエステル共重合体繊維が併用されてもよい。
【選択図】なし

Description

本発明は、高温雰囲気下において使用しても、熱による変形がなく、通気量を実質的に一定に保ち、しかも高吸音性能に優れた不織布及び不織布成形品に関する。

吸音材を不織布積層体で構成することは、種々試みられており、例えば特許文献１及び２など不織布を積層した吸音材も開発されている。また、通気抵抗をコントロールした不織布の吸音特性は、高音域において大きな効果を及ぼしうることがわかっている。しかし、一般に使用する共重合体使いの不織布を熱加工したりすると、熱変形などにより、所定の通気度を保持することが困難となり、吸音特性が悪化する傾向にあり、高温部位には使用できないとされていた。
特開２００４−１９０６２号公報特開２００６−２８７０８号公報

一般に、通気量をコントロールされた薄膜を有する不織布と不織布基材を二層構造とした吸音材は、中高周波数帯で面密度が同等な通気性の高い（１００ｃｃ／ｃｍ^２・ｓ以上）吸音材に比較して高い吸音特性を得ることができることがわかっている。しかし、バインダー繊維にポリエステル共重合体繊維を使用して通気コントロールした不織布は、高温雰囲気下での使用や加熱成形加工時に熱変形によって、通気量を一定に保持することが困難であった。

そこで、本発明では、１００〜１５０℃というような高温雰囲気下において使用しても、熱による変形がなく、通気量を実質的に一定に保ち、安定して、高吸音性能を有する不織布及び不織布成形品を提供することを課題とする。

本発明者は、ポリエステル未延伸糸を結晶化温度以上で加熱圧着することにより、熱変形の極めて少ない、通気コントロール不織布を得ることができることを見出し、上記課題を解決した。

本発明の不織布は、通気コントロール層と吸音層の二層を積層してなるものであって、前記通気コントロール層が繊度２．２〜６．６ｄｔｅｘのポリエステル未延伸繊維と繊度０．５〜６．６ｄｔｅｘのポリエステル延伸繊維を重量比率で１０〜６０：９０〜４０の割合で含み、面密度が２０〜２５０ｇ／ｍ^２、通気度０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓであること、及び前記吸音層が融点１１０〜２００℃を有する繊度２．２〜４．４ｄｔｅｘのポリエステル共重合体繊維と繊度０．５〜６．６ｄｔｅｘのポリエステル延伸繊維を重量比率で１０〜６０：９０〜４０の割合で含む面密度２００〜１５００ｇ／ｍ^２、厚み５〜３５ｍｍであることを特徴とする。

かかる不織布では、ポリエステル未延伸糸繊維を使用した不織布を１５０〜２３０℃の温度で加熱軟化させ、冷却プレスした成形物の通気度が、０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓで、加熱前の不織布シートと加熱後の成形物の通気度が変化ない高剛性成形物を提供可能となる。

当該不織布は、高温雰囲気下１００〜１８０℃で通気量が変化しないため、面密度２０〜２５０ｇ／ｍ^２、通気度０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓの薄膜を有する不織布（通気コントロール層）を面密度２００〜１５００ｇ／ｍ^２の基材（吸音層）と複合化することによって、高温雰囲気下での高い吸音特性を有する吸音材となる。

なお、本発明の通気コントロール層は、ポリエステル未延伸繊維を含むことを必須とするが、融点１１０〜２００℃を有する繊度２．２〜６．６ｄｔｅｘのポリエステル共重合体繊維を４０重量％以下の割合で含んでもよい。

本発明の不織布は、通気コントロール層と吸音層の二層構造からなるものであるが、通気コントロール層は、通気量を一定に保持するためのものであるため、使用部位の剛性・吸音性などの条件によって、面密度２０〜２５０ｇ／ｍ^２、通気度０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓを決定する。この場合、繊維の配合率、繊度、繊維長も吸音特性に対応して決定することとなる。

通気コントロール層の通気度を０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓの範囲で一定にする加工は、ポリエステル未延伸繊維を配合した不織布を加熱金属ローラーとゴム製又は樹脂製の弾性ローラーの間で加熱圧着して得ることができる。加工条件は金属ローラーの温度１４０〜２００℃、ローラーの圧力３０〜４００ｋｇ／ｃｍの範囲で決めればよい。

次に、吸音層不織布は、使用部位の吸音特性又は剛性により、繊維の繊度、配合率、面密度、厚みを決定する。ポリエステル共重合体繊維の融点は使用雰囲気の温度によって、１１０〜２００℃の範囲で選択すればよい。市販のポリエステル共重合体繊維がいずれも使用できる。

通気コントロール層を面密度１００ｇ／ｍ^２以下とする場合には、ポリエステル未延伸繊維の溶融接着のみで、十分な強度保持ができるため、通気コントロール層にポリエステル共重合体繊維の添加は必要ない。この場合、厚みは０．２ｍｍ以下とするのがよい。

また、通気コントロール層は少なくとも片面が加熱加圧で薄膜化加工され、それにより、通気度や吸音性が制御されるが、通気コントロール層と吸音層の積層方法としては、次の二種の方法がある。
上記薄膜化加工した通気コントロール層を吸音層に積層する方法（先加工法）と、通気コントロール層と吸音層を積層した後に上記薄膜化加工を実施する方法（後加工法）である。

先加工法は、製品を平板状で使用するためのものであり、表面を加熱加圧して薄膜化した通気コントロール層を、接着剤（例えばポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの樹脂粉末）を使い、熱板プレス機で吸音層と貼り合せるのがよく、後加工法は、熱成形加工を目的とするものであり、通気コントロール層と吸音層を積層し、ニードルパンチ機等で一体化し、その後に通気コントロール層の表面を薄膜化加工するのがよい。

本発明の不織布の構成と繊維配合率は次のようになる（％は重量％を示す）。
（１）通気コントロール層
面密度２０〜２５０ｇ／ｍ^２、通気度０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓ

必要に応じて

（２）吸音層
面密度２００〜１５００ｇ／ｍ^２、厚み５〜３５ｍｍ

通気コントロール層における繊維の配合率や繊度が、上記（１）の範囲を逸脱した場合には、通気度０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓの製品を得ることが困難であり、また、吸音層における繊維の配合率や繊度が、上記（２）の範囲を逸脱した場合には、吸音特性が悪化する。

なお、本発明の不織布の構成は、下記に基づき決定するのがよい。
１）通気コントロール層の通気量は、吸音対象物の中心周波数のピークを決めることによって決定できるため、ポリエステル未延伸繊維の配合率を、通気量の高低によって、１０〜６０％の範囲（好ましくは３０〜５０％の範囲）で選ぶ。また、ポリエステル共重合体繊維を併用する場合、ポリエステル未延伸繊維とポリエステル共重合体繊維の配合率は、強度保持と面密度調整の目的で決定する。
２）吸音層は成形物の剛性保持と吸音性能の確保を目的とするため、これらを満足するように面密度と厚みを決定する。この場合、ポリエステル共重合体繊維は使用部位の使用温度以上の繊維を選択する必要がある。その融点の範囲が１１０〜２００℃のものを、一般に使用する。
３）不織布は通気量をコントロールする薄膜を有する通気コントロール層と、吸音層の二層構造からなるが、使用する吸音材が立体成形物に後次工程で成形加工する場合は、不織布の製造工程で通気コントロール層と吸音層を別々にシート化してニードルパンチ機で貼り合せ、その後、ポリエステル未延伸繊維を含む通気コントロール層表面を加熱ローラーで加熱加圧し、通気度を０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓ（好ましくは０〜２５ｃｃ／ｃｍ^２・ｓ）の範囲で目標値に定め、不織布の片面を薄膜化加工する。

このようにして製造した不織布は次工程で１６０〜２３０℃の加熱炉で軟化させ成形プレス機で保形しても、この加熱により、通気度が実質的に変化することはない。

二層構造不織布の通気コントロール層の面密度は２０〜２５０ｇ／ｍ^２（好ましくは５０〜２５０ｇ／ｍ^２）の範囲とする。面密度を１００ｇ／ｍ^２というように少なくすると、ニードルパンチ機で吸音層と貼り合わせるのが困難になる。また、上下層の不織布の繊維が混じるため、不織布表面の繊維にムラが生じることにより、均一な通気量を得ることが困難となる。

通気コントロール層は加熱ローラで熱圧着することによって、少なくとも表面を非結晶繊維が溶融した１５〜６０μｍ程度（好ましくは１５〜３０μｍ程度）の薄膜を形成するのがよい。

なお、この際、内層部は結晶化温度１４０℃以下となり、溶融することなく、繊維の形態のままで残存させることができる。

本発明において、二層構造不織布をそのままの状態で吸音材として使用する場合、通気コントロール層の面密度は２０〜１００ｇ／ｍ^２程度の薄いものでよい。その理由は、通気度を０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓの範囲で定められた数値になるように表面を熱圧着加工できれば、後加工で、適当な吸音材と接着して、吸音材として機能させることができるからである。

不織布の貼り合せは、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンの樹脂粉末又はアクリル系の水溶性樹脂等を接着剤として、各接着剤の融点以上の温度で平板熱プレス機又はカレンダーローラーで行うことができる。

本発明の不織布の代表的なものを、図１に示す。この例では、通気コントロール層１と吸音層２を積層一体化したもので、通気コントロール層１の表面が加熱加圧により薄膜３となっている。
通気コントロール層１は、ポリエステル未延伸繊維とポリエステル延伸繊維からなるもので、必要に応じてポリエステル共重合体繊維を含む。これらの繊維を混綿し、面密度（目付）２０〜２５０ｇ／ｍ^２となるようにシート化し、加熱金属ローラーとゴム製又は樹脂製の弾性ローラーの間で加熱圧着（金属ローラーの温度は１４０〜２００℃、ローラーの圧力は３０〜４００ｋｇ／ｃｍ）し、該シート表面を薄膜化し、通気コントロール層１の表面に通気度０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓの薄膜３を形成し、この通気コントロール層１を、吸音層２に積層し一体化したものである。

吸音層２は、融点１１０〜２００℃を有する繊度２．２〜４．４ｄｔｅｘのポリエステル共重合体繊維と繊度０．５〜６．６ｄｔｅｘのポリエステル延伸繊維を重量比率で１０〜６０：９０〜４０の割合で混綿し、面密度２００〜１５００ｇ／ｍ^２、厚み５〜３５ｍｍの不織布としたものである。

この場合、通気コントロール層１と吸音層２の接着は、通気コントロール層１の裏面（薄膜３が存在しない側）にナイロン粉末等の熱可塑性樹脂粉末を散布し、その上に吸音層２を積層し、前記樹脂粉末の融点以上の温度で加熱加圧することで実施できる。

また、別の例では、ポリエステル未延伸繊維とポリエステル延伸繊維とポリエステル共重合体繊維を所定の割合で混綿し、シート化し、通気コントロール層１とし、これをポリエステル延伸繊維とポリエステル共重合体繊維を所定の割合で混綿した吸音層２に積層し、ニードルパンチで両層を一体化し、通気コントロール層１の表面を加熱加圧により薄膜化加工し、通気量が制御された薄膜３とする。この方法は、薄膜化加工と同時に積層した不織布を成形するのに有用である。

通気コントロール層は、ポリエステル共重合体繊維とポリエステル延伸繊維で構成した不織布でも通気量を特定できるが、ポリエステル未延伸繊維を使用しない場合には、製品を、ポリエステル共重合体繊維の融点以上の雰囲気下に晒すことにより、ポリエステル共重合体繊維が軟化溶融して通気量が変化し、また吸音率が悪化する。しかし、本発明に従って、所定の範囲でポリエステル未延伸繊維を使用することにより、製品を加熱しても、通気量や吸音率が実質的に変化しない安定した製品となるのである。

本発明では、不織布を二層構造として、所望の目的を達成しているが、これは、通気コントロール層を、ポリエステル未延伸繊維を配合した面密度（目付）２０〜２５０ｇ／ｍ^２の不織布で、通気度を０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓの範囲とするため、該不織布の片面を１４０℃以上で加熱圧着し、薄膜を形成するものであり、この薄膜は５０〜６０μｍで、密度は０．８〜０．４ｇ／ｃｍ^３となる。これに対して、吸音層は未延伸繊維を配合することなく、厚み１０〜３５ｍｍ、面密度（目付）３００〜１５００ｇ／ｍ^２、密度０．０２〜０．２ｇ／ｃｍ^３の不織布とするものであり、通気コントロール層と配合繊維、厚み、密度が異なるため、二層構造とする必要がある。

また、本発明では、通気コントロール層に通気度０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓの薄膜を設けるが、吸音材の表面に、この薄膜を存在させることにより、中高温周波数帯で高い吸音特性を示す吸音構造体とすることができる。なお、薄膜の通気量を変化させることによって、吸音材のピーク周波数を変えることが可能となるのである。通気量と吸音率の関係を図２及び図３に示す。

なお、本発明で吸音層及び通気コントロール層の一部に使用するポリエステル共重合体繊維は、例えばポリエチレンテレフタレートにエチレングリコールと異なるグリコール成分および／またはテレフタル酸と異なる塩基酸成分および／またはオキシカルボン酸を共重合させてなる融点１１０〜２００℃を有する共重合体からなるものであり、低融点ポリエステル繊維として市販されているものがいずれも使用できる。

かかる本発明の不織布には、次のような利点がある。
１）本発明の不織布は、高温雰囲気下で通気度が変化しないので、車輌などの高温エンジンルーム内の吸音材（例えば、エンジンカバー吸音材、エンジンアンダーカバー吸音材など）として有用である。
２）本発明の不織布は、加熱成形又は熱接着など１５０〜２００℃程度の高温で加工しても、通気度が実質的に変化しないため、車輌のダッシュインシュレーター、フェンダーライナー、吸気ダクトなどにも有用である

次に実施例を示すが、実施例におけるポリエステルはいずれもポリエチレンテレフタレートである。
実施例１
通気コントロール層と吸音層を別々の不織布として構成し、後加工で貼り合わせた。
＜通気コントロール層＞
繊維長３８ｍｍのポリエステル未延伸繊維（４ｄｔｅｘ）４０％と繊維長５１ｍｍのポリエステル延伸繊維（２．２ｄｔｅｘ）６０％を混綿し、加熱金属ローラーと樹脂ローラーの間で加熱圧着（加熱温度１８０℃、ローラー圧３０ｋｇ／ｃｍ）して、薄膜化し、面密度３０ｇ／ｍ^２、厚み０．０５ｍｍ、通気度１０ｃｃ／ｃｍ^２ｓｅｃの表面平滑化したシート状の不織布を得た。
＜吸音層＞
繊維長５１ｃｍのポリエステル共重合体繊維（融点１３０℃）１５％と繊維長５１ｃｍのポリエステル延伸繊維８５％をからなるカードウエブを所定の厚みに圧縮し、熱エアーで加熱冷却して、面密度３００ｇ／ｍ^２、厚み１５ｍｍの不織布とした。
＜通気コントロール層と吸音層の貼り合わせ＞
上記通気コントロール層の裏面にナイロン樹脂パウダーを散布し、その上に上記吸音層を置き、熱板プレス機で貼り合せた。
このようにして得た不織布積層体は、安定して通気度１０ｃｃ／ｃｍ^２ｓｅｃを保持しており、車輌のエンジンルームのエンジンアンダー吸音材等として実用性あるものであった。

実施例２
通気コントロール層と吸音層を一体化した不織布で、後加工で通気コントロール層側を加熱圧着して薄膜化した。
＜通気コントロール層＞
繊維長３８ｍｍのポリエステル未延伸繊維（４ｄｔｅｘ）４０％と繊維長５１ｍｍのポリエステル共重合体繊維（４．４ｄｔｅｘ、融点１３０℃）３０％と繊維長５１ｍｍのポリエステル延伸繊維（２．２ｄｔｅｘ）３０％を混綿し、面密度２００ｇ／ｍ^２の不織布とした。
＜吸音層＞
繊維長５１ｃｍのポリエステル共重合体繊維（融点１３０℃）５０％と繊維長５１ｃｍのポリエステル延伸繊維５０％を、面密度６００ｇ／ｍ^２となるようにシート化し、上記通気コントロール層上に積層し、ニードルパンチで一体化した。
＜通気コントロール層表面の薄膜化＞
このようにして得た通気コントロール層と吸音層の積層品を、加熱金属ローラーと樹脂ローラーの間で加熱圧着（加熱温度１６０℃、ローラー圧１７０ｋｇ／ｃｍ）して、通気コントロール層の表面（２０μｍ）を薄膜化し、通気度０．２ｃｃ／ｃｍ^２ｓｅｃの製品とした。
このようにして得た表面薄膜化した積層不織布を、２００℃でエンジンアンダー吸音材に成形した。成形後も、通気度は１ｃｃ／ｃｍ^２ｓｅｃ前後で安定して保たれた。

比較例１
通気コントロール層にポリエステル未延伸繊維を使用せず、ポリエステル共重合体繊維とポリエステル延伸繊維を重量比率で５０：５０の割合で混綿した以外は実施例２と同様の方法で、不織布積層体を得た。

＜通気度試験＞
実施例２で得た不織布積層体と比較例１で得た不織布積層体について、熱処理による通気度の変化を測定した（ＪＩＳＬ１０９６フラジール法）。その結果を下表に示す。この結果から、本発明に従った実施例２の製品は、熱処理により通気度が実質的に変化しなかったのに対し、ポリエステル未延伸繊維を使用しなかった比較例１の製品は、熱処理により通気度が大きく変化することが分かる。

比較例２
実施例１において、通気コントロール層を、通気度の異なる層とし、吸音層に貼着して、不織布積層体を得た。各製品にの通気度と吸音特性を測定した結果を下表に示す。
この結果から、通気度が小さくなるにつれて、吸音性能は向上し、吸音のピーク周波数は低い方に移動することが分かった。
なお、基材の重量は５００ｇ／ｍ^２、厚みは１０ｍｍとした。

この結果から、本発明の不織布積層体では、騒音を発生する対象物の周波数に吸音周波数を合わせることが可能となることがわかる。

図１は本発明の一例の拡大断面図である。図２は通気性と吸音率の関係を示すグラフである。図３は通気性を変えることによって吸音材のピーク周波数を左右に移動することができることを示すグラフである。

符号の説明

１通気コントロール層
２吸音層
３薄膜

Claims

通気コントロール層と吸音層の二層を積層してなる不織布からなるものであって、前記通気コントロール層が繊度２．２〜６．６ｄｔｅｘのポリエステル未延伸繊維と繊度０．５〜６．６ｄｔｅｘのポリエステル延伸繊維を重量比率で１０〜６０：９０〜４０の割合で含み、面密度が２０〜２５０ｇ／ｍ^２、通気度０〜５０ｃｃ／ｃｍ^２・ｓであること、及び前記吸音層が融点１１０〜２００℃を有する繊度２．２〜４．４ｄｔｅｘのポリエステル共重合体繊維と繊度０．５〜６．６ｄｔｅｘのポリエステル延伸繊維を重量比率で１０〜６０：９０〜４０の割合で含む面密度２００〜１５００ｇ／ｍ^２、厚み５〜３５ｍｍであることを特徴とする高温雰囲気下において実質的に通気量が変化しない不織布。
前記通気コントロール層が、融点１１０〜２００℃を有する繊度２．２〜６．６ｄｔｅｘのポリエステル共重合体繊維を４０重量％以下の割合で含むことを特徴とする請求項１の不織布。
前記通気コントロール層は少なくとも片面が加熱加圧により、薄膜化加工されている請求項１又は２の不織布。
請求項１〜３に記載の不織布を加熱成形したものであり、通気度が成形加工の前後で実質的に変化しない不織布成形品。