JP2010102236A - 吸音構造体の製造方法および吸音構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】繊維形成性熱可塑性ポリマーからなり単繊維径(D)が10〜1000nm、かつ該単繊維径(D)に対する繊維長(L)の比(L/D)が100〜2000の範囲内である短繊維Aを液体に分散させて分散体とした後、該分散体をスプレー方式で繊維構造体に噴霧することにより不織布層を形成することにより吸音構造体を製造する。
【選択図】なし
Description
そして、かかる吸音材の吸音性を高める方法としては、従来、繊維径を細くしたり、目付けを大きくするなどの方法が採用されてきた。
まず、本発明で用いる短繊維A(以下、「ナノファイバー」ということもある。)はその単繊維径(すなわち、単繊維の直径)(D)が10〜1000nm(好ましくは100〜800nm、特に好ましくは550〜800nm)であることが肝要である。かかる単繊維径を単糸繊度に換算すると、0.000001〜0.01dtexに相当する。該単繊維径が1000nmを超える場合には、不織布に対する繊維の構成本数が少なくなるため地合いが悪くなり、また、短繊維Aがスプレーノズルにつまりやすくなるため好ましくない。逆に、該単繊維径が10nm未満の場合には、繊径の均一なものを製造することが難しいため好ましくない。ここで、単繊維の断面形状が丸断面以外の異型断面である場合には、外接円の直径を単繊維径とする。なお、単繊維径は、透過型電子顕微鏡で繊維の横断面を撮影することにより測定が可能である。
0.001≦S/Xd≦0.5
浴比(%)=(繊維質量(gr)/アルカリ水溶液質量(gr)×100)
また、アルカリ減量加工において、アルカリ濃度は2%〜10%である事が好ましい。2%未満では、アルカリ不足となり、減量速度が極めて遅くなるおそれがある。一方、10%を越えるとアルカリ減量が進みすぎ、島部分まで減量されるおそれがある。
アルカリ減量定数K=B×C÷A
ただし、A:浴比(繊維質量(gr)/アルカリ水溶液質量(gr)×100)、B:処理時間(分)、C:アルカリ濃度(%)である。
アルカリ液温度定数=(アルカリ液温度−Tga)/(Tgb−Tga)
ただし、Tga:前記アルカリ水溶液易溶解性ポリマーのガラス転移点、Tgb: 前記繊維形成性熱可塑性ポリマーのガラス転移点:である。
なお、前記の分散体には、増粘剤、分散剤、消泡剤といった助剤を添加してもなんらさしつかえない。
また、ポリオレフィンポリマーとしては、例えば低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。
ここで、前記の不織布層において、前記の短繊維Aが不織布層の重量に対して75重量%以上含まれていることが好ましい。不織布層に含まれる短繊維Aの含有量が75重量%未満では、十分な吸音性能が得られないおそれがある。
なお、かかる吸音構造体には、染色加工、撥水加工、防炎加工、難燃加工、マイナスイオン発生加工など公知の機能加工が付加されていてもさしつかえない。また、本発明の目的が損われない範囲であれば、不織布、織編物等の各種シート状物を貼り合わせることも問題ない。
(1)溶融粘度
乾燥処理後のポリマーを紡糸時のルーダー溶融温度に設定したオリフィスにセットして5分間溶融保持したのち、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときのせん断速度と溶融粘度をプロットする。そのプロットをなだらかにつないで、せん断速度−溶融粘度曲線を作成し、せん断速度が1000秒−1の時の溶融粘度を見る。
(2)島径との測定
透過型電子顕微鏡TEMで、倍率30000倍で繊維断面写真を撮影し、測定した。TEMの機械によっては測長機能を活用して測定し、また無いTEMについては、撮った写真を拡大コピーして、縮尺を考慮した上で定規にて測定すればよい。ただし、繊維径は、繊維断面における長径と短径の平均値(n数=20)を用いた。
(3)繊維長
走査型電子顕微鏡(SEM)により、海成分溶解除去前の短繊維Aを基盤上に寝かせた状態とし、20〜500倍で測定した。SEMの測長機能を活用して測定した。
(4)厚み
JISL1096に準じて厚み(mm)を測定した。なお、n数5でその平均値を算出した。
(5)密度
JISL1097に準じて密度(g/cm3)を測定した。なお、n数5でその平均値を算出した。
(6)吸音特性
JISA1405に基づき、管内法による建築材料の垂直入射吸音率を1/3オクターブ中心周波数1000Hz、2000Hzで測定した。なお、n数5でその平均値を算出した。なお、不織布層が音源側に位置するよう配して測定をおこなった。
(繊維構造体の作製)
単繊維繊度2.2dtex、繊維長51mmの、延伸されたポリエチレンテレフタレート短繊維(主体繊維)と、ポリエチレンテレフタレート(融点256℃)を芯部に配し、テレフタル酸とイソフタル酸とを60/40(モル%)で混合した酸成分と、エチレングリコールとジエチレングリコールとを85/15(モル%)で混合したジオール成分とからなる共重合ポリエチレンテレフタレート(軟化点110℃)を鞘部に配し、鞘/芯の重量比で50/50になるように常法により紡糸して得られた芯鞘型熱接着性複合短繊維(単糸繊度4.4dtex、繊維長51mm)とを70/30の重量比率で混綿した後、ローラーカードにより均一なウエブを得た。次いで、該ウエブを、熱風循環式乾燥機を用いて160℃、10分間熱処理することにより繊維構造体(目付け150g/m2、厚み10mm、密度0.015g/cm3)を得た。
島成分に285℃での溶融粘度が120Pa・secのポリエチレンテレフタレート、海成分に285℃での溶融粘度が135Pa・secである平均分子量4000のポリエチレングリコールを4重量%、5−ナトリウムスルホイソフタル酸を9mol%共重合した改質ポリエチレンテレフタレートを使用し、海:島=10:90の重量比率で島数400の口金を用いて紡糸し、紡糸速度1500m/minで引き取った。アルカリ減量速度差は1000倍であった。これを3.9倍に延伸し、短繊維Aの前駆体繊維である海島型複合繊維を得た。この繊維を束ねて、50万dtexにした後、4%NaOH水溶液で75℃にて、浸漬時間15分になるように速度を調整し、10%減量することにより、海島型複合繊維の海成分を溶解除去した。これを、回転式カッターを用いて、1000μmにカットして、繊維径と繊維長が均一である短繊維Aを得た(単繊維径750nm、繊維長1mm、L/D=1333)。この短繊維Aを水中に投入し(スラリー濃度0.1%)、少量の抄紙助剤(分散剤:高松油脂(株)、YM−81、消泡剤:GE東芝シリコーン、TSA−730)を少量添加し、撹拌する事で、均一なスラリーを得る事が出来た。このスラリーをスプレーノズル(株)いけうち製、型式:BIMV11015より前記繊維構造体の上に均一に噴霧(空気圧:3kg/cm2、液圧:2.0kg/cm2、積層量:5g/m2)した後に熱風乾燥することで、吸音特性の優れた吸音構造体を得た。得られた吸音構造体の物性を表1に示す。
実施例1において、短繊維Aの付着量を変更(10g/m2)した以外は同様の方法で高性能吸音構造体を得た。評価結果を表1に示す。
実施例1で用いたスラリーについて、同様の短繊維Aと、ポリエチレンテレフタレートからなる抄紙用短繊維(帝人ファイバー株式会社、商標:テピルス、銘柄:TM04PN SD0.1dt×3mm、繊維径3.5μm、繊維長3mm、L/D=857)を重量比で80/20で混合した以外は同様の方法で高性能吸音構造体を得た。評価結果を表1に示す。
実施例1の繊維構造体のみ(短繊維Aのスプレー加工を実施しない)の吸音構造体を得た。評価結果を表1に示す。
実施例1において、短繊維Aの付着量を変更(20g/m2)した以外は同様の方法で吸音構造体を得た。評価結果を表1に示す。
実施例3において、スラリーを構成する繊維の比率を80/20から60/40に変更した以外は同様の方法で吸音構造体を得た。評価結果を表1に示す。
実施例1で使用した短繊維Aの繊維長を3mmした短カットナノファイバー(単繊維径750nm、繊維長3mm、L/D=4000)にする以外は同様の方法で不織布を得た。繊維長が長くなる(アスペクト比が大きくなる)ことで、スプレーノズルからの排出性が悪く、途中でノズル詰まりを起こした為、実験を終了した。
Claims (13)
- 繊維構造体と該繊維構造体に積層された不織布層とで構成される吸音構造体の製造方法であって、
繊維形成性熱可塑性ポリマーからなり単繊維径(D)が10〜1000nm、かつ該単繊維径(D)に対する繊維長(L)の比(L/D)が100〜2000の範囲内である短繊維Aを液体に分散させて分散体とした後、該分散体をスプレー方式で繊維構造体に噴霧することにより前記不織布層を形成することを特徴とする吸音構造体の製造方法。 - 前記短繊維Aが、繊維形成性熱可塑性ポリマーからなりかつその島径が10〜1000nmである島成分と、前記の繊維形成性熱可塑性ポリマーよりもアルカリ水溶液に対して溶解しやすいポリマーからなる海成分とを有する海島型複合繊維にアルカリ減量加工を施し、前記海成分を溶解除去することにより、前記海島型複合繊維を、単繊維径Dが10〜1000nmのマルチフィラメントとした後、該マルチフィラメントを、単繊維径Dに対する繊維長Lの比L/Dが100〜2000の範囲内となるようカットした短繊維である、請求項1に記載の吸音構造体の製造方法。
- 前記短繊維Aがポリエステル繊維である、請求項1または請求項2に記載の吸音構造体の製造方法。
- 前記分散体において、前記短繊維Aが分散体の全重量に対して0.001〜5重量%含まれる、請求項1〜3のいずれかに記載の吸音構造体の製造方法。
- 前記繊維構造体が、ポリエステル系繊維からなる主体繊維と、熱融着成分と繊維形成性熱可塑性ポリマーからなり少なくとも前記熱融着成分が繊維表面に露出している熱接着性複合短繊維とから構成されている、請求項1〜4のいずれかに記載の吸音構造体の製造方法。
- 前記繊維構造体において、繊維構造体を構成する繊維が繊維構造体の厚さ方向に配列している、請求項1〜5のいずれかに記載の吸音構造体の製造方法。
- 前記繊維構造体の厚さが5〜50mmの範囲内である、請求項1〜6のいずれかに記載の吸音構造体の製造方法。
- 前記繊維構造体を構成する繊維の単繊維繊度が0.9〜20dtexの範囲内である、請求項1〜7のいずれかに記載の吸音構造体の製造方法。
- 前記繊維構造体の密度が0.005〜0.10g/cm3の範囲内である、請求項1〜8のいずれかに記載の吸音構造体の製造方法。
- 前記の液体が水である、請求項1〜9のいずれかに記載の吸音構造体の製造方法。
- 請求項1〜10のいずれかに記載された製造方法により製造された吸音構造体。
- 不織布層の目付けが1〜15g/m2の範囲内である、請求項11に記載の吸音構造体。
- 前記不織布層が音源側に配されてなる、請求項11または請求項12に記載の吸音構造体。
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