JP2017181925A

JP2017181925A - 吸音材

Info

Publication number: JP2017181925A
Application number: JP2016071579A
Authority: JP
Inventors: 大詞桂; Hiroshi Katsura
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: JP6493276B2

Abstract

【課題】変形復元性および形状維持性に優れるとともに、低周波数から高周波数までの広い周波数域、特に中周波数域において、十分な吸音性を達成する吸音材を提供すること。【解決手段】マイクロオーダーの繊維径を有するマイクロ繊維１およびナノオーダーの繊維径を有するナノ繊維２ａを含み、不織布形態を有する吸音材であって、ナノ繊維が９２〜９９．９％の空隙率を有する。【選択図】図１

Description

本発明は吸音材に関する。

自動車、列車などの車両には、軽量化と静粛性との両立が求められており、静粛性を確保するために、車両の壁、床および天井に貼付して、車外の音を吸収する吸音材が使用されている。車両、特に自動車の吸音材には低周波数から高周波数までの広い周波数域で吸音することが要求されている。吸音材は、特性上、低中周波数域の吸音には音の入射方向に対してある程度の厚みが必要であるが、車室内をより広く確保するためには、薄さと低中周波数域の吸音性を両立する必要がある。

吸音材として、シンサレート（３Ｍ社製）などの有機繊維のみからなる不織布が知られている。しかしながら、このような吸音材は、厚みを比較的薄くできるものの、十分な吸音性を達成することはできなかった。

一方、天然繊維および極太化繊を含む繊維ウェブにポリウレタン樹脂を含浸発泡させた弾性マット体を含む、軽量性等に優れた内装基材が開示されている（特許文献１）。また、強化繊維からなるシート状の強化繊維基材の少なくとも片面に、短繊維からなる不織布が積層された、賦形性等に優れた複合強化繊維基材が開示されている（特許文献２）。さらに、熱可塑性の繊維を主たる構成成分とする不織布を中芯材として、その上層及び下層として微細径セルロース繊維を主たる構成成分とする多孔性繊維層を備えた、シート強度性等に優れた３層積層シートが開示されている（特許文献３）。

特開２００２−１７２７２０号公報特開２０１０−１５５４６０号公報特開２０１３−０９９９４０号公報

本発明の発明者等は、以下のことを見い出した。
（１）上記した従来の内装基材、複合強化繊維基材および３層積層シートを吸音材として使用しても、十分な吸音性は得られなかった。
（２）ナノオーダーの繊維径を有するナノ繊維を例えば９０％以上の高空隙率で不織布化すると、吸音性能が劇的に改善した。特に１００ｎｍ以下の繊維径を有するナノ繊維を用いると断熱性能も劇的に改善した。しかしながら、ナノ繊維のみからなる高空隙率の不織布は、弾性が過度に低いため、変形後の復元が困難であったり、形状の維持が困難であったりした。その結果、取り扱いが困難である、という新たな課題が生じた。
（３）そこでガラス繊維などの無機繊維のみからなる不織布を吸音材として使用すると、十分な吸音性は得られなかった。このため、無機繊維のみからなる不織布において、無機繊維の繊維径を低減すると、低周波数から高周波数までの広い周波数域で吸音性が向上するが、中周波数域（１ｋＨｚ周辺）において、共振により、吸音性が低下し、十分な吸音性が得られない、という新たな課題が生じた。

本発明は、変形復元性および形状維持性に優れるとともに、低周波数から高周波数までの広い周波数域、特に中周波数域（５００〜１６００Ｈｚ）において、十分な吸音性を達成する吸音材を提供することを目的とする。

本発明は、マイクロオーダーの繊維径を有するマイクロ繊維およびナノオーダーの繊維径を有するナノ繊維を含み、不織布形態を有する吸音材であって、
前記ナノ繊維が９２〜９９．９％の空隙率を有する、吸音材に関する。

本発明の吸音材は、低周波数から高周波数までの広い周波数域、特に中周波数域において、十分な吸音性を達成する。
本発明の吸音材はまた、変形復元性および形状維持性に優れている。
本発明の吸音材はさらに、優れた断熱性を有する。

ナノ繊維付着型吸音材内部の拡大模式図である。ナノ繊維絡合型吸音材内部の拡大模式図である。

［吸音材］
本発明の吸音材は、マイクロオーダーの繊維径を有するマイクロ繊維およびナノオーダーの繊維径を有するナノ繊維を含み、不織布形態を有している。不織布とは、複数の繊維を互いに絡み合わせたまたは結合させたランダム配向のシート状繊維群のことである。

本発明の吸音材は、マイクロ繊維が不織布形態を有しながら吸音材の不織布形態を形成し、すなわち、マイクロ繊維が形成する不織布の形態が吸音材の不織布形態、特に外観を規定する。

本発明においては、マイクロ繊維不織布の空隙部内で、ナノ繊維が不織布形態を有しながら存在しており、例えば、マイクロ繊維不織布（吸音材）内部を観察したとき、当該不織布内の空隙部を多数のナノ繊維が分割し、結果として当該空隙部内でナノ繊維不織布が形成されている。ナノ繊維が不織布形態を有しながら存在するとは、マイクロ繊維不織布（吸音材）内部において、複数のナノ繊維が任意（ランダム）の方向で空隙部を横切ったり、かつ／または空隙部に向かって突出したりして、空隙部を分割し、ナノ繊維がランダムに配向しているという意味である。このように、マイクロ繊維不織布の空隙部内で、ナノ繊維が不織布形態を有するため、本発明の吸音材は、変形復元性および形状維持性に優れるとともに、十分な吸音性が得られる。吸音メカニズムの詳細は明らかではないが、以下のメカニズムに基づくものと考えられる。マイクロ繊維不織布の空隙部内における不織布形態のナノ繊維が、気体間の粘性損失および母材（繊維）と母材（繊維）または気体との間の摩擦損失に基づいて、音の振動エネルギーの熱エネルギーへの変換を促進する。このため、低周波数から高周波数までの広い周波数域、特に中周波数域において、十分な吸音性を達成できるものと考えられる。

本発明の吸音材は、ナノ繊維の繊維長に応じて、ナノ繊維の存在形態が異なる吸音材、例えば、ナノ繊維付着型吸音材、ナノ繊維絡合型吸音材およびこれらの複合型吸音材を包含する。吸音性のさらなる向上の観点から好ましい吸音材はナノ繊維付着型吸音材である。

ナノ繊維付着型吸音材は、マイクロ繊維不織布の空隙部において、マイクロ繊維の表面に相対的に短いナノ繊維を付着させることにより、マイクロ繊維不織布の空隙部内にナノ繊維不織布を形成させた吸音材である。詳しくは、ナノ繊維付着型吸音材においては、図１に示すように、マイクロ繊維１の不織布内の空隙部で、複数のナノ繊維２ａは互いに接触しながら、マイクロ繊維１の表面に付着している。その結果、複数のナノ繊維２ａは任意（ランダム）の方向で空隙部を横切ったり、かつ／または前記空隙部に向かって突出し、不織布形態を有している。ナノ繊維付着型吸音材においては、上記のように、複数のナノ繊維２ａは互いに接触しながら、マイクロ繊維１の表面に付着しているため、不織布形態を有するマイクロ繊維の表面において、ナノ繊維が不織布形態で積層されている、ともいうことができる。このとき、マイクロ繊維表面のナノ繊維不織布はマイクロ繊維不織布の全体にわたって形成されている。

ナノ繊維絡合型吸音材は、マイクロ繊維不織布の製造に際し、マイクロ繊維とともに、当該マイクロ繊維と同程度の相対的に長いナノ繊維を用いて、互いに機械的に絡み合わせることにより、マイクロ繊維不織布の空隙部内にナノ繊維不織布を形成させた吸音材である。詳しくはナノ繊維絡合型吸音材においては、図２に示すように、マイクロ繊維１の不織布内の空隙部で、複数のナノ繊維２ｂは複数のマイクロ繊維１とともに互いに機械的に絡み合いながら、混然一体となって不織布を形成する。その結果、複数のナノ繊維２ｂは任意（ランダム）の方向で前記空隙部を横切ったり、かつ／または前記空隙部に向かって突出し、不織布形態を有している。ナノ繊維絡合型吸音材においては、上記のように、複数のナノ繊維２ｂは複数のマイクロ繊維１とともに互いに機械的に絡み合いながら、混然一体となって不織布を形成するため、ナノ繊維不織布の空隙部内で、マイクロ繊維が不織布形態を有している、ともいうことができる。このとき、ナノ繊維もマイクロ繊維も吸音材の全体としてはじめて不織布の形態をなしている。

本発明の吸音材（特記しない限り、ナノ繊維付着型吸音材およびナノ繊維絡合型吸音材を包含する）において、ナノ繊維の空隙率は９２〜９９．９％であり、吸音性のさらなる向上の観点から、好ましくは９５〜９９．９％、より好ましくは９７〜９９％である。ナノ繊維の空隙率が小さすぎると、形成されるナノ繊維不織布の量が多すぎて、吸音材の通気抵抗が上昇し、吸音材に入射した音波が吸音材表面で反射してしまい吸音材内部の空気の振動が十分に行われないため、吸音性が低下する。ナノ繊維の空隙率が大きすぎると、形成されるナノ繊維不織布の量が少なすぎて、粘性損失および摩擦損失に基づく熱エネルギーへの変換が十分に行われないため、吸音性が低下する。

ナノ繊維の空隙率は小さいほど、ナノ繊維の量は多いことを示す。ナノ繊維の空隙率の詳しい算出方法は後述する通りである。

ナノ繊維の平均繊維径は通常、１〜９００ｎｍであり、吸音性のさらなる向上の観点から、好ましくは１〜８００ｎｍ、より好ましくは１〜１００ｎｍである。本発明において使用されるマイクロ繊維の平均繊維径と前記ナノ繊維の平均繊維径との差は通常、９００ｎｍ以上であるため、吸音材内部の顕微鏡による観察により、マイクロ繊維とナノ繊維とはその径により明瞭に区別することができる。

ナノ繊維の平均繊維径は、吸音材内部の顕微鏡写真において任意の１００本のナノ繊維を選択し、それらの測定値を平均して得られた値を用いている。

ナノ繊維の平均繊維長は、ナノ繊維付着型吸音材の場合、通常０．１〜３０μｍであり、好ましくは０．５〜１０μｍ、より好ましくは２〜８μｍ、さらに好ましくは２〜５μｍである。ナノ繊維絡合型吸音材におけるナノ繊維の平均繊維長は、通常２〜２００ｍｍであり、好ましくは５〜１５０ｍｍ、より好ましくは３０〜１５０ｍｍ、さらに好ましくは３０〜１００ｍｍである。

ナノ繊維の平均繊維長は、吸音材内部の顕微鏡写真において任意の１０本のナノ繊維を選択し、それらの測定値を平均して得られた値を用いている。

ナノ繊維は、無機繊維、有機繊維およびこれらの混合繊維からなる群から選択される。ナノ繊維としての無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、ステンレス繊維および炭素繊維が挙げられる。ナノ繊維としての有機繊維としては、例えば、セルロース繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリル繊維およびポリオレフィン繊維が挙げられる。ポリエステル繊維としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリトリブチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が挙げられる。ポリオレフィン繊維として、例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維が挙げられる。好ましいナノ繊維は有機繊維である。より好ましいナノ繊維は、セルロース繊維、ポリオレフィン繊維（特にポリプロピレン繊維）またはこれらの混合繊維である。吸音材においてナノ繊維としての有機繊維（例えば、セルロース繊維、ポリオレフィン繊維）は、後述するマイクロ繊維としての無機繊維および／または有機繊維と水素結合により比較的強固に付着するため、吸音材からナノ繊維が脱落することはない。

本発明の吸音材において、マイクロ繊維の空隙率は、吸音材の通気抵抗の低下による吸音性のさらなる向上ならびに変形復元性および形状維持性のさらなる向上の観点から、好ましくは８８〜９９．９％、より好ましくは９０〜９９．９％、さらに好ましくは９５〜９９．５％である。

マイクロ繊維の空隙率は、吸音材がナノ繊維を含まないものと仮定したときの吸音材中の空気の体積含有率のことである。マイクロ繊維の空隙率が小さいほど、マイクロ繊維の量は多いことを示す。マイクロ繊維の空隙率の詳しい算出方法は後述する通りである。

本発明において、マイクロ繊維の平均繊維径は通常、１〜１８０μｍであり、吸音性のさらなる向上の観点から好ましくは１〜１５０μｍ、より好ましくは１〜１００μｍ、さらに好ましくは１〜２０μｍである。

マイクロ繊維の平均繊維径は、吸音材内部の顕微鏡写真において任意の１００本のマイクロ繊維を選択し、それらの測定値を平均して得られた値を用いている。

マイクロ繊維の平均繊維長は、通常２〜１０００ｍｍであり、好ましくは２０〜２００ｍｍである。

マイクロ繊維の平均繊維長は、吸音材内部の顕微鏡写真において任意の１０本のマイクロ繊維を選択し、それらの測定値を平均して得られた値を用いている。

マイクロ繊維は無機繊維、有機繊維およびこれらの混合繊維からなる群から選択される。マイクロ繊維としての無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、ステンレス繊維および炭素繊維が挙げられる。マイクロ繊維としての有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリル繊維およびポリオレフィン繊維が挙げられる。ポリエステル繊維としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリトリブチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が挙げられる。ポリオレフィン繊維として、例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維が挙げられる。好ましいマイクロ繊維は、ガラス繊維、ステンレス繊維、ポリエステル繊維（特にＰＥＴ繊維）またはこれらの混合繊維である。

吸音材におけるナノ繊維の重量比率（ナノ繊維重量／（マイクロ繊維重量＋ナノ繊維重量））は通常、０．３〜９０％であり、吸音性のさらなる向上の観点から好ましくは５〜７５％である。

本発明の吸音材の空隙率は通常、８５〜９９．８％であり、吸音性のさらなる向上の観点から好ましくは９０〜９９．５％、より好ましくは９５〜９９％である。

吸音材の空隙率は、吸音材中の空気の体積含有率のことである。吸音材の空隙率が小さいほど、吸音材を構成するマイクロ繊維およびナノ繊維の量が多いことを示す。吸音材の空隙率の詳しい算出方法は後述する通りである。

［吸音材の製造方法］
（ナノ繊維付着型吸音材の製造方法）
ナノ繊維付着型吸音材は、例えば、マイクロ繊維不織布を一旦、製造した後で、当該マイクロ繊維不織布に、比較的短いナノ繊維の分散液を含浸させ、乾燥することにより得ることができる。

マイクロ繊維不織布はあらゆる方法で製造されてもよく、例えば、いわゆるニードルパンチ法、乾式法、湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法、サーマルボンド法、ケミカルボンド法、スパンレース法、ステッチボンド法、スチームジェット法により製造されてよい。好ましい製造方法はニードルパンチ法である。

ナノ繊維分散液は通常、水にナノ繊維が分散されているものが使用される。分散液中のナノ繊維濃度（固形分濃度）は、特に限定されず、通常は０．０１〜８重量％であり、吸音性のさらなる向上の観点から、好ましくは０．０５〜６重量％、より好ましくは０．０８〜４重量％、さらに好ましくは１〜３重量％である。

分散液の使用量およびナノ繊維の含浸量は、上記したマイクロ繊維とナノ繊維との重量比率が達成されるような量であればよい。

乾燥方法は特に限定されないが、吸音性のさらなる向上の観点から、フリーズドライ法が好ましい。

（ナノ繊維絡合型吸音材の製造方法）
ナノ繊維絡合型吸音材は、例えば、マイクロ繊維およびナノ繊維の混合繊維を用いて不織布を製造し、ナノ繊維とマイクロ繊維とを機械的に絡み合わせることにより得ることができる。

マイクロ繊維およびナノ繊維の使用量は、上記したマイクロ繊維とナノ繊維との重量比率が達成されるような量であればよい。

不織布の製造方法は、マイクロ繊維およびナノ繊維を絡み合わせることができる方法であれば特に限定されず、吸音性のさらなる向上の観点から、ニードルパンチ法が好ましい。

実施例中の物性値の測定法は次の通りである。

（ａ）空隙率
（ａ１）ナノ繊維付着型吸音材の空隙率
メトラー社製電子天秤ＡＥ１６０を使用し、複合処理前後の重量の測定を行い、素材の比重と試験片の体積から空隙率（サンプル材料中の空気の体積含有率）を算出した。複合処理前の不織布の重量をｗ１（ｇ）、複合処理後の不織布の重量をｗ２（ｇ）、マイクロ繊維の比重をｃ１（ｇ／ｃｍ^３）、ナノ繊維の比重をｃ２（ｇ／ｃｍ^３）、吸音率測定試験片の体積をｖ（ｃｍ^３）としたとき、マイクロ繊維の空隙率ｋ１（％）、ナノ繊維の空隙率ｋ２（％）および吸音材の空隙率Ｋａ（％）は以下の式により算出される。
マイクロ繊維の空隙率ｋ１（％）＝｛１−ｗ１／（ｃ１×ｖ）｝×１００
ナノ繊維の空隙率ｋ２（％）＝｛１−（ｗ２−ｗ１）／（ｃ２×ｖ×ｋ１／１００）｝×１００
吸音材の空隙率Ｋａ（％）＝｛（ｋ１／１００）×（ｋ２／１００）｝×１００

（ａ２）ナノ繊維絡合型吸音材の空隙率
複合処理前後の重量の測定を行う代わりに、使用されるマイクロ繊維の重量Ｗ３（ｇ）およびナノ繊維の重量Ｗ４（ｇ）の測定を行うこと、およびマイクロ繊維の空隙率ｋ３（％）、ナノ繊維の空隙率ｋ４（％）および吸音材の空隙率Ｋｂ（％）は以下の式により算出されること以外、上記付着型吸音材の空隙率の算出方法と同様の方法により、絡合型吸音材の空隙率を算出した）。
マイクロ繊維の空隙率ｋ３（％）＝｛１−ｗ３／（ｃ１×ｖ）｝×１００
ナノ繊維の空隙率ｋ４（％）＝｛１−ｗ４／（ｃ２×ｖ）｝×１００
吸音材の空隙率Ｋｂ（％）＝（ｖ−ｗ３／ｃ１−ｗ４／ｃ２）／ｖ×１００

（ｂ）吸音率（α）
日本音響エンジニアリング社製垂直入射吸音率測定システムＷｉｎＺａｃＭＴＸを使用し、測定周波数範囲２００〜４８００Ｈｚ（１／３オクターブバンド）、内径４０ｍｍの音響管を用いた垂直入射吸音率測定（ＪＩＳＡ１４０５−２、ＩＳＯ１０５３４−２準拠）を行い、５００〜１６００Ｈｚの平均垂直入射吸音率を算出した。マイクロ繊維の空隙率が同じ吸音材について、ナノ繊維を使用しなかったときの吸音率からの増加率を合わせて算出した。

（ｃ）変形復元性
初期の厚みに対し９０％の厚みになるまで荷重を印加して圧縮変形し、除荷後２４時間放置した。その後、初期厚みに対し９５％以上まで厚みが復元していれば○、それ以外を×とした。

（ｄ）形状維持性
縦２０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚みｔ＝５ｍｍ（又は２．５ｍｍ×２枚）の短冊状試験片を作製した。試験片が水平になるように、治具にて、長手方向（７０ｍｍ方向）の一方の側を２０ｍｍ幅で保持および固定した。保持していない他方の側の自由端の撓みによる変位を測定した。詳しくは、試験片の自由端について、自由端の下表面の初期高さを０ｍｍとしたとき、自由端の下端辺の高さ（厚み）方向の変位が５ｍｍ以内であれば○、それ以外を×とした。

（ｅ）熱伝導率
吸音材について、厚み方向の熱伝導率をＪＩＳＡ１４１２−２第２部熱流計法に基づいて測定した。

以下、実施例／比較例における製造条件および評価結果は、基材の材種ごとに分けて表１〜表５に示した。

実施例１〜４（ナノ繊維付着型吸音材）
実施例１〜４における製造条件はそれぞれ表１〜表４に示す。
表に示す材種、平均繊維径のマイクロ繊維を、空隙率９９％、厚み５ｍｍになるよう、ニードルパンチにてシート状に成形し、不織布（Ａ）を得た。不織布（Ａ）を直径４０ｍｍ、厚み５ｍｍの円柱状にくり抜いて円柱状不織布（Ｂ）を作製し、電子天秤にて重量を測定した。その後、表に示す材種のナノ繊維材（ＴＥＭＰＯ触媒酸化法で作製した繊維径０．００４〜０．０２μｍのセルロースナノファイバ）の分散液を純水で表に示す固形分濃度になるよう希釈し、分散液を得た。分散液を円柱状不織布（Ｂ）の空隙部に完全に含浸させた。分散液から取り出した円柱状不織布（Ｂ）を恒温恒湿槽（エスペック社製ＰＳＬ−２Ｋ）に投入し、０℃×５時間→−２０℃×２０時間の条件で凍結させ、分散液凍結円柱状不織布（Ｃ）を得た。分散液凍結円柱状不織布（Ｃ）を真空凍結乾燥機（東京理化器械社製ＦＤＵ−８３０）に投入し、７２時間放置して完全に乾燥させ、基材となる円柱状不織布（Ｂ）の空隙部にナノ繊維の不織布が形成された吸音率測定試験片（Ｄ）を得た。吸音率測定試験片（Ｄ）の重量を測定しナノ繊維の不織布の空隙率を算出した。その後、走査型電子顕微鏡で観察し、基材となるマイクロ繊維の不織布の空隙部に、直径０．００４〜０．４μｍのナノ繊維またはナノ繊維群（凝集束）の不織布が形成されており、かつ、ナノ繊維の不織布は基材となる不織布の繊維表面に付着（接着）していることを確認した。吸音率測定試験片（Ｄ）を２枚重ねて吸音率を測定した結果、および、変形復元性を評価した結果を表に示した。また、吸音率測定試験片（Ｄ）と同様の製法で縦２０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚みｔ＝５ｍｍの短冊状試験片を作製し、形状維持性を評価した結果を表に示した。

実施例５〜７（ナノ繊維付着型吸音材）
実施例５〜７における製造条件は表２に示す。
平均繊維径約３〜４μｍからなるグラスウール（マイクロ繊維）を、表に示す空隙率で厚み５ｍｍになるよう、ニードルパンチにてシート状に成形し、不織布（Ｅ）を得た。不織布（Ｅ）を直径４０ｍｍ、厚み５ｍｍの円柱状にくり抜いて円柱状不織布（Ｆ）を作製し、電子天秤にて重量を測定した。その後、表に示す材種のナノ繊維材（ＴＥＭＰＯ触媒酸化法で作製した繊維径０．００４〜０．０２μｍのセルロースナノファイバ）の分散液を表に示す固形分濃度になるよう調整し分散液を得た。分散液を円柱状不織布（Ｆ）の空隙部に完全に含浸させた。分散液から取り出した円柱状不織布（Ｆ）を恒温恒湿槽（エスペック社製ＰＳＬ−２Ｋ）に投入し、０℃×５時間→−２０℃×２０時間の条件で凍結させ、分散液凍結円柱状不織布（Ｇ）を得た。分散液凍結円柱状不織布（Ｇ）を真空凍結乾燥機（東京理化器械社製ＦＤＵ−８３０）に投入し、７２時間放置して完全に乾燥させ、基材となる円柱状不織布（Ｆ）の空隙部にナノ繊維の不織布が形成された吸音率測定試験片（Ｈ）を得た。吸音率測定試験片（Ｈ）の重量を測定しナノ繊維の不織布の空隙率を算出した。その後、走査型電子顕微鏡で観察し、基材となる不織布の空隙部に、直径０．００４〜０．４μｍのナノ繊維またはナノ繊維群（凝集束）の不織布が形成されており、かつ、ナノ繊維の不織布は基材となる不織布の繊維に付着（接着）していることを確認した。吸音率測定試験片（Ｈ）を２枚重ねて吸音率を測定した結果、および、変形復元性を評価した結果を表に示した。また、吸音率測定試験片（Ｈ）と同様の製法で縦２０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚みｔ＝５ｍｍの短冊状試験片を作製し、形状維持性を評価した結果を表に示した。

実施例８（ナノ繊維付着型吸音材）
実施例８における製造条件は表２に示す。
表に示す製造条件を採用したこと以外、実施例５〜７の吸音率測定試験片（Ｈ）と同様の製法により、直径４０ｍｍ、厚みｔ＝２．５ｍｍの吸音率測定試験片（Ｉ）を得た。吸音率測定試験片（Ｉ）の重量を測定しナノ繊維の不織布の空隙率を算出した。その後、吸音率測定試験片（Ｉ）を４枚重ねて吸音率を測定した結果、および、変形復元性を評価した結果を表に示した。また、吸音率測定試験片（Ｉ）と同様の製法で縦２０ｍｍ×７０ｍｍ×厚みｔ＝２．５ｍｍの短冊状試験片を作製し、２枚重ねて形状維持性を評価した結果を表に示した。

実施例９（ナノ繊維絡合型吸音材）
実施例９における製造条件は表２に示す。
平均繊維径約３〜４μｍからなる２枚のグラスウール（マイクロ繊維）で表に示す材種のナノ繊維材（メルトブローン法で作製した繊維径０．４〜０．８μｍからなるＰＰ繊維）で挟持し、グラスウールの空隙率９９％、ナノ繊維材の空隙率９８％、トータル厚み５ｍｍになるよう、ニードルパンチにてシート状に成形し、不織布（Ｊ）を得た。不織布（Ｊ）を直径４０ｍｍ、厚み５ｍｍの円柱状にくり抜いて吸音率測定試験片（Ｋ）を作製した。吸音率測定試験片（Ｋ）を走査型電子顕微鏡で観察し、基材となる不織布の空隙部に、直径０．４〜０．８μｍのナノ繊維の不織布が形成されており、かつ、ナノ繊維の不織布は基材となる不織布の繊維と機械的に絡み合っていることを確認した。吸音率測定試験片（Ｋ）を２枚重ねて吸音率を測定した結果、および、変形復元性を評価した結果を表に示した。また、吸音率測定試験片（Ｋ）と同様の製法で縦２０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚みｔ＝５ｍｍの短冊状試験片を作製し、形状維持性を評価した結果を表に示した。

比較例１〜４
比較例１〜４における製造条件はそれぞれ表１〜表４に示す。
比較例１〜４においてはそれぞれ実施例１〜４で作製した円柱状不織布（Ｂ）をそのまま用いた。
実施例１〜４で作製した円柱状不織布（Ｂ）を２枚重ねて吸音率を測定した結果、および、変形復元性を評価した結果を表に示した。また、円柱状不織布（Ｂ）と同様の製法で縦２０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚みｔ＝５ｍｍの短冊状試験片を作製し、形状維持性を評価した結果を表に示した。

比較例５
比較例５における製造条件は表５に示す。
表に示す材種のナノ繊維材（ＴＥＭＰＯ触媒酸化法で作製した繊維径０．００４〜０．０２μｍのセルロースナノファイバ）の分散液を、表に示す固形分濃度になるよう調整した。分散液を直径約９０ｍｍ、深さ２０ｍｍのステンレスシャーレ内に深さ１０ｍｍまで注水して、恒温恒湿槽（エスペック社製ＰＳＬ−２Ｋ）に投入し、０℃×５時間→−２０℃×２０時間の条件で凍結させ、円柱状凍結分散液（Ｌ）を得た。円柱状凍結分散液（Ｌ）を真空凍結乾燥機（東京理化器械社製ＦＤＵ−８３０）に投入し、７２時間放置して完全に乾燥させ、直径４０ｍｍ、厚み１０ｍｍの円柱状にくり抜いて吸音率測定試験片（Ｍ）を作製した。吸音率測定試験片（Ｍ）の吸音率を測定した結果、および、変形復元性を評価した結果を表に示した。また、吸音率測定試験片（Ｍ）と同様の製法で縦２０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚みｔ＝５ｍｍの短冊状試験片を作製し、形状維持性を評価した結果を表に示した。

比較例６
比較例６における製造条件は表２に示す。
表に示す製造条件を採用したこと以外、実施例５〜７の吸音率測定試験片（Ｈ）と同様の製法により、直径４０ｍｍ、厚みｔ＝２．５ｍｍの吸音率測定試験片（Ｎ）を得た。吸音率測定試験片（Ｎ）の重量を測定しナノ繊維の不織布の空隙率を算出した。その後、吸音率測定試験片（Ｎ）を４枚重ねて吸音率を測定した結果、および、変形復元性を評価した結果を表に示した。また、吸音率測定試験片（Ｎ）と同様の製法で縦２０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚みｔ＝２．５ｍｍの短冊状試験片を作製し、２枚重ねて形状維持性を評価した結果を表に示した。

比較例７
比較例７における製造条件は表５に示す。
表に示す材種のナノ繊維材（メルトブローン法で作製した繊維径０．４〜０．８μｍからなるＰＰ繊維）をシート状に紡出し、空隙率９８％の不織布（Ｏ）を得た。不織布（Ｏ）を直径４０ｍｍ、厚み１０ｍｍの円柱状にくり抜いて吸音率測定試験片（Ｐ）を作製した。吸音率測定試験片（Ｐ）の吸音率を測定した結果、および、変形復元性を評価した結果を表に示した。また、吸音率測定試験片（Ｐ）と同様の製法で縦２０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚みｔ＝５ｍｍの短冊状試験片を作製し、形状維持性を評価した結果を表に示した。

表１〜表５中、以下の材料を使用した。
グラスウールＡ：平均繊維径約１〜２μｍおよび平均繊維長３０〜１５０ｍｍからなる硝子繊維
グラスウールＢ：平均繊維径約３〜４μｍおよび平均繊維長３０〜１５０ｍｍからなる硝子繊維
ＰＥＴ不織布：繊維長５１ｍｍ、繊度２．２デニール（繊維径約１６μｍ）のＰＥＴ繊維
ステンレスウール：平均繊維径約１５０μｍおよび平均繊維長３０〜１５０ｍｍからなるステンレス繊維
ナノファイバＡ：繊維径４〜２０ｎｍおよび平均繊維長２〜８μｍのセルロースナノファイバ
ナノファイバＢ：繊維径４００〜８００ｎｍおよび平均繊維長３０〜１５０ｍｍからなるＰＰ繊維

本発明の吸音材は、自動車、列車などの車両の壁、床および天井に貼付して使用される吸音材または断熱材として有用である。

Claims

マイクロオーダーの繊維径を有するマイクロ繊維およびナノオーダーの繊維径を有するナノ繊維を含み、不織布形態を有する吸音材であって、
前記ナノ繊維が９２〜９９．９％の空隙率を有する、吸音材。
前記マイクロ繊維が不織布形態を有しながら前記吸音材の不織布形態を形成し、
該マイクロ繊維不織布の空隙部内で、前記ナノ繊維が不織布形態を有しながら存在している、請求項１に記載の吸音材。
前記マイクロ繊維が８８〜９９．９％の空隙率を有する、請求項１または２に記載の吸音材。
前記マイクロ繊維が１〜１８０μｍの平均繊維径を有し、
前記ナノ繊維が１〜９００ｎｍの平均繊維径を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の吸音材。
前記マイクロ繊維の平均繊維径と前記ナノ繊維の平均繊維径との差が９００ｎｍ以上である、請求項１〜４のいずれかに記載の吸音材。
前記マイクロ繊維不織布内において、前記ナノ繊維が前記マイクロ繊維の表面に付着しながら、任意の方向で前記空隙部を横切ったり、かつ／または前記空隙部に向かって突出し、不織布形態を有している、請求項１〜５のいずれかに記載の吸音材。
前記ナノ繊維の平均繊維長が０．１〜３０μｍである、請求項６に記載の吸音材。
前記マイクロ繊維不織布内において、前記ナノ繊維が前記マイクロ繊維と機械的に絡み合いながら、任意の方向で前記空隙部を横切ったり、かつ／または前記空隙部に向かって突出し、不織布形態を有している、請求項１〜５のいずれかに記載の吸音材。
前記ナノ繊維の平均繊維長が２〜２００ｍｍである、請求項８に記載の吸音材。
前記マイクロ繊維が無機繊維、有機繊維およびこれらの混合繊維からなる群から選択される、請求項１〜９のいずれかに記載の吸音材。
前記ナノ繊維が有機繊維である、請求項１〜１０のいずれかに記載の吸音材。
前記ナノ繊維が、セルロース繊維、ポリオレフィン繊維またはこれらの混合繊維である、請求項１〜１１のいずれかに記載の吸音材。
前記吸音材が８５〜９９．８％の空隙率を有する、請求項１〜１２のいずれかに記載の吸音材。
前記吸音材におけるナノ繊維の重量比率（ナノ繊維重量／（マイクロ繊維重量＋ナノ繊維重量））が０．３〜９０％である、請求項１〜１３のいずれかに記載の吸音材。
請求項６または７に記載の吸音材の製造方法であって、
前記マイクロ繊維からなる不織布に、前記ナノ繊維の分散液を含浸させた後、乾燥する、吸音材の製造方法。
前記乾燥をフリーズドライ法により行う、請求項１５に記載の吸音材の製造方法。
請求項８または９に記載の吸音材の製造方法であって、
前記マイクロ繊維および前記ナノ繊維の混合繊維を用いて不織布を製造する、吸音材の製造方法。
前記不織布をニードルパンチ法により製造する、請求項１７に記載の吸音材の製造方法。
請求項１５〜１８のいずれかに記載の吸音材の製造方法により製造される吸音材。