JP2019005939A - 吸音材 - Google Patents

Abstract

【課題】多孔質型吸音材の軽量性、柔軟性及び取扱性などをほとんど損なうことなく、６０００Ｈｚ以下の所定の低周波数帯域において高い吸音性能を発揮することのできる吸音材を提供する。【解決手段】多孔質吸音体５１と２枚以上の不織布５２とが積層されて構成され、不織布５２は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを有し、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が１〜４μｍにあり、かつ、不織布５２の目付が５〜４０ｇ／ｍ２である吸音材。【選択図】図２

Description

本発明は、吸音材に関し、特に、多孔質吸音体と２枚以上の不織布とが積層されて構成された吸音材に関する。

従来から、吸音材は、主に騒音を低減するために、車両、家屋、電気製品など様々な製品に用いられている。吸音材は、その材質や形状によっていくつかに区分されており、そのうちの一つとして多孔質体（フェルト、グラスウール、ウレタンフォームなど）からなる吸音材（多孔質吸音体）が知られている。

特開２００５−１９５９８９号公報

前記多孔質吸音体は、軽量かつ柔軟であり、取扱いも比較的容易である。このため、近年、その用途がますます広がりつつあり、これに伴って、その吸音性能の向上などが求められている。

本発明者は、前記多孔質吸音体に、特定の条件を満たす長繊維フィラメントを有した不織布を２枚以上組み合わせる（積層する）と、前記多孔質吸音体のみの場合と比較して、６０００Ｈｚ以下の所定の低周波数帯域において吸音性能が大幅に向上することを見出した。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。

すなわち、本発明の一側面によると、吸音材は、多孔質吸音体と２枚以上の不織布とが積層されて構成され、前記不織布は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを有し、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が１〜４μｍにあり、かつ、前記不織布の目付が５〜４０ｇ／ｍ^２である。

本発明によれば、前記多孔質吸音体の軽量性、柔軟性及び取扱性などをほとんど損なうことなく、６０００Ｈｚ以下の所定の低周波数帯域において高い吸音性能を発揮し得る吸音材を提供することができる。

本発明による吸音材を構成する不織布の一例である一方向配列不織布の走査型電子顕微鏡による拡大写真（倍率：１０００倍）である。 （Ａ）は、第１実施形態に係る吸音材の概略構成を示す断面図であり、（Ｂ）は、第２実施形態に係る吸音材の概略構成を示す断面図であり、（Ｃ）は、第３実施形態に係る吸音材の概略構成を示す断面図である。 前記長繊維不織布（前記一方向配列不織布）としての縦配列長繊維不織布の製造装置の一例の概略構成を示す図（一部断面図）である。 前記長繊維不織布（前記一方向配列不織布）としての横配列長繊維不織布の製造装置の一例の要部構成を示す図であり、（Ａ）は、横配列長繊維不織布の製造装置の正面図（一部断面図）、（Ｂ）は、横配列長繊維不織布の製造装置の側面図（一部断面図）である。 図４に示された前記横配列長繊維不織布の製造装置で使用される紡糸ヘッドを示す図であり、（Ａ）は、紡糸ヘッドの断面図、（Ｂ）は、紡糸ヘッドを下側から見た図である。 前記紡糸ヘッドの変形例を示す図であり、（Ａ）は、変形例に係る紡糸ヘッドの断面図、（Ｂ）は、変形例に係る紡糸ヘッドを下側から見た図、（Ｃ）は、変形例に係る紡糸ヘッドの（Ａ）に対して垂直な方向の断面図である。 前記縦配列長繊維不織布の物性を示す表である。 前記縦配列長繊維不織布の繊維径分布を示す図である。 参考例１−５（不織布＋ＰＥＴフェルト）、比較例１（ＰＥＴフェルトのみ）及び比較例２（不織布のみ）の垂直入射吸音率の測定結果を示すグラフである。 実施例１−４（不織布×ｎ＋ＰＥＴフェルト）、参考例４及び比較例１の垂直入射吸音率の測定結果を示すグラフである。

本発明は、多孔質吸音体と２枚以上の不織布とが積層されて構成された吸音材を提供する。本発明による吸音材において、前記多孔質吸音体は、多孔質型吸音材とも称されるものであって、フェルト、ウレタンフォーム、グラスウールなどを含む。また、前記不織布は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを有しており、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が１〜４μｍにある。さらに、前記不織布の目付は、５〜４０ｇ／ｍ^２である。本発明による吸音材は、後述するように、前記多孔質吸音体のみの場合と比較して、６０００Ｈｚ以下の所定の低周波数帯域において高い吸音性能を発揮することができる。

前記多孔質吸音体と共に本発明による吸音材を構成する各不織布、すなわち、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを有する不織布は、例えば、延伸された複数の長繊維フィラメントが一方向に沿って配列された構成の「一方向配列不織布」であり得る。前記一方向は、厳密に一方向である必要はなく、概ね一方向であればよい。このような一方向配列不織布は、例えば、複数の長繊維フィラメントを一方向に沿って配列すること、及び、配列された前記複数の長繊維フィラメントを前記一方向に延伸すること、を含む作製工程を経て作製され得る。

ここで、「複数の長繊維フィラメントを一方向に沿って配列する」とは、複数の長繊維フィラメントをそれぞれの長さ方向（軸方向）が一方向となるように配列すること、すなわち、配列された複数の長繊維フィラメントのそれぞれが概ね一方向に延びていることをいう。例えば、前記一方向配列不織布が長尺シートとして製造される場合には、前記一方向は、前記長尺シートの長手方向（縦方向ともいう）、前記長尺シートの長手方向から傾斜した方向、前記長尺シートの幅方向（横方向ともいう）、又は、前記長尺シートの横方向から傾斜した方向であり得る。また、「配列された複数の長繊維フィラメントを前記一方向に延伸する」とは、配列された複数の長繊維フィラメントのそれぞれを概ねその軸方向に延伸することをいう。なお、一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを一方向に延伸すると、各長繊維フィラメントの構成分子は、延伸方向である一方向、すなわち、各長繊維フィラメントの軸方向に配列されることになる。

図１は、前記不織布の一例である前記一方向配列不織布の走査型電子顕微鏡による拡大写真（倍率：１０００倍）である。図１に示される一方向配列不織布では、複数の長繊維フィラメントのそれぞれが概ね上下方向に沿って配列されている。

また、前記多孔質吸音体と共に本発明による吸音材を構成する各不織布は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメント（第１の長繊維フィラメント）に加えて、延伸され且つ前記一方向に直交する方向に沿って配列された複数の第２の長繊維フィラメントをさらに有してもよい。すなわち、前記各不織布は、延伸された複数の長繊維フィラメントが直交する二方向のいずれかに沿って配列された構成の「直交配列不織布」であり得る。前記直交する二方向は、厳密に直交している必要はなく、概ね直交していればよい。このような直交配列不織布は、例えば、二つの前記一方向配列不織布を互いの長繊維フィラメントが直交するように積層し且つ融着することによって作製される。

本発明による吸音材においては、２枚以上の前記不織布が互いに積み重ねられて不織布積層体を形成し得る。すなわち、本発明による吸音材は、前記多孔質吸音体と、２枚以上の前記不織布が積み重ねられてなる不織布積層体とで構成され得る。ここで、前記不織布積層体において、積み重ねられた各不織布の長繊維フィラメントの軸方向は、同じであってもよいし、ランダムであってもよい。

前記不織布積層体は、複数の前記不織布が厚さ方向に積み重ねられて構成されていればよく、複数の前記不織布が単に積み重ねられた状態（非圧縮状態）のものであってもよいし、複数の前記不織布が積み重ねられ、かつ、圧縮された状態（圧縮状態）のものであってもよい。また、前記不織布積層体において、複数の前記不織布は、互いに分離可能な状態であってもよいし、その一部又は全部が一体化されていてもよい。したがって、前記直交配列不織布は、前記不織布とも言えるし、前記不織布積層体とも言えるものである。

本発明による吸音材において、前記多孔質吸音体は、主にシート状又はブロック状に形成されている。そして、前記不織布又は前記不織布積層体が前記多孔質吸音体の表面及び裏面の少なくとも一方の面上に配置されて本発明による吸音材が構成される。ここで、前記多孔質吸音体と、前記不織布又は前記不織布積層体とは、分離可能に一体化されてもよいし、融着や接着などによって分離不可能に一体化されてもよい。

ここで、本発明による吸音材の実施形態について説明する。
図２（Ａ）は、第１実施形態に係る吸音材の概略構成を示す断面図である。図２（Ａ）に示されるように、第１実施形態に係る吸音材は、多孔質吸音体５１の表面上（又は裏面上）に不織布積層体５２が配置されて構成される。なお、不織布積層体５２を構成する前記不織布の数（積層数）は、任意に設定され得る。

図２（Ｂ）は、第２実施形態に係る吸音材の概略構成を示す断面図である。図２（Ｂ）に示されるように、第２実施形態に係る吸音材は、多孔質吸音体５１の表面上及び裏面上に不織布積層体５２が配置されて構成される。換言すれば、第２実施形態に係る吸音材は、二つの不織布積層体５２の間に多孔質吸音体５１が配置されて構成される。なお、第２実施形態に係る吸音材において、二つの不織布積層体５２は必ずしも同じものである必要はない。例えば、二つの不織布積層体５２は、互いに異なる種類の前記長繊維不織布が積み重ねられて構成されたり、互いに異なる数の前記長繊維不織布が積み重ねられて構成されたりし得る。また、二つの不織布積層体５２のうちの一方又は両方が前記不織布に置換されてもよい。

図２（Ｃ）は、第３実施形態に係る吸音材の概略構成を示す断面図である。図２（Ｃ）に示されるように、第３実施形態に係る吸音材は、不織布積層体５２の表面上及び裏面上に多孔質吸音体５１が配置されて構成される。換言すれば、第３実施形態に係る吸音材は、二つの多孔質吸音体５１の間に不織布積層体５２が配置されて構成される。なお、第３実施形態に係る吸音材において、二つの多孔質吸音体５１は必ずしも同じものである必要はない。例えば、二つの多孔質吸音体５１は、互いに種類及び／又は形状（厚さ等）が異なるものであり得る。また、第１実施形態の場合と同様、不織布積層体５２を構成する前記不織布の数（積層数）は、任意に設定され得る。

第１〜第３実施形態に係る吸音材は、それぞれ単体で、それぞれを複数まとめて又はそれぞれを適宜組み合わせて使用され得る。

次に、本発明による吸音材を構成する前記不織布について具体的に説明する。上述のように、本発明による吸音材を構成する前記不織布は、前記一方向配列不織布又は前記直交配列不織布であり得る。なお、以下の説明において、「縦方向」とは、前記不織布を作製する際の機械方向（ＭＤ方向）、すなわち、送り方向（前記不織布の長さ方向に相当する）をいい、「横方向」とは、前記縦方向に垂直な方向（ＴＤ方向）、すなわち、前記送り方向に直交する方向（前記不織布の幅方向に相当する）をいう。また、以下では、長繊維フィラメントを単にフィラメントという場合がある。

［一方向配列不織布：縦配列長繊維不織布］
前記一方向配列不織布の一例である縦配列長繊維不織布は、熱可塑性樹脂からなる複数の長繊維フィラメントを縦方向に沿って配列し、すなわち、各長繊維フィラメントの長さ方向（軸方向）が縦方向に概ね一致するように配列し、配列された前記複数の長繊維フィラメントを縦方向（軸方向）に延伸することによって得られる。前記縦配列長繊維不織布においては、各長繊維フィラメントの構成分子が前記縦方向に配向されている。ここで、前記複数の長繊維フィラメントの前記縦方向への延伸の倍率は３〜６倍である。また、前記縦配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維フィラメント（すなわち、延伸された複数の長繊維フィラメント）の繊維径分布の最頻値は、１〜４μｍにあり、好ましくは２〜３μｍにある。さらに言えば、前記縦配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維フィラメントの平均繊維径は１〜４μｍ、好ましくは２〜３μｍであり、前記縦配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の変動係数は０．１〜０．３、好ましくは０．１５〜０．２５である。なお、前記変動係数は、前記縦配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維フィラメントの繊維径の標準偏差を平均（平均繊維径）で除算した値である。

前記長繊維フィラメントは実質的に長繊維であればよく、特に制限されるものではないが、例えば平均長が１００ｍｍを超える繊維（フィラメント）であり得る。また、前記複数の長繊維フィラメントの平均繊維径が１〜４μｍの範囲内にあればよく、前記縦配列長繊維不織布は、繊維径が１μｍ未満の長繊維フィラメントや繊維径が４μｍを超える長繊維フィラメントを含み得る。なお、長繊維フィラメントの長さ及び繊維径は、例えば、走査型電子顕微鏡よって撮影された前記縦配列長繊維不織布の拡大写真から測定することができ、Ｎ個（例えば５０個）の測定値から平均繊維径及び標準偏差を求め、前記標準偏差を前記平均繊維径で除算して繊維径分布の変動係数を求めることができる。

前記縦配列長繊維不織布の重量目付（以下「目付」という）ｗは、５〜４０ｇ／ｍ^２であり、好ましくは１０〜３０ｇ／ｍ^２である。目付は、例えば、３００ｍｍ×３００ｍｍに切り出された不織布シートを複数枚用意し、それぞれの重量を測定してその平均値から算出され得る。また、前記縦配列長繊維不織布の厚さｔは、１０〜９０μｍであり、好ましくは２５〜６０μｍである。さらに、前記縦配列長繊維不織布の厚さｔを目付ｗで除算した値である比容積ｔ／ｗ（ｃｍ^３／ｇ）は、２．０〜３．５である。前記比容積ｔ／ｗが２．０〜３．５の範囲であることは、前記縦配列長繊維不織布の厚さが目付に対して薄いことを意味する。さらにまた、前記縦配列長繊維不織布の通気度は、５〜２５０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓであり、好ましくは１０〜７０ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓである。

また、前記縦配列長繊維不織布を作製する際のフィラメントの折り畳み幅は、３００ｍｍ以上であることが好ましい。フィラメントが長繊維として機能するには、折り畳み幅もある程度大きい必要があるからである。なお、フィラメントの折り畳み幅とは、後述するように、紡糸されたフィラメントが縦方向に振動されてコンベア上で折り返して配置される場合における折り返し点間の略直線の部分の平均長さであり、延伸されて前記縦配列長繊維不織布となった状態において目視で観察され得る長さをいうものとする。このような折り畳み幅は、後述の製造方法（製造装置）において、例えば、高速気流の流速及び／又は気流振動機構の回転速度に依存して変化させることができる。

前記長繊維フィラメントは、熱可塑性樹脂を溶融紡糸して得られる。前記熱可塑性樹脂は、溶融紡糸可能な樹脂であればよく、特に制限されるものではないが、主にポリエステル、特に固有粘度ＩＶが０．４３〜０．６３、好ましくは０．４８〜０．５８であるポリエチレンテレフタレートが用いられる。あるいは、前記熱可塑性樹脂としてポリプロピレンが用いられてもよい。これらはメルトブロー法などでの紡糸性が良好なためである。なお、前記熱可塑性樹脂は、酸化防止剤、耐候剤、着色剤などの添加剤を０．０１〜２重量％程度含んでもよい。また、前記熱可塑性樹脂として、難燃性樹脂、例えばリン系の難燃成分を共重合させることによって難燃化した難燃性ポリエステルが用いられてもよい。

次に、前記縦配列長繊維不織布の製造方法の一例を説明する。前記縦配列長繊維不織布の製造方法は、複数の長繊維フィラメントが縦方向に沿って配列された構成の不織布ウェブを作製する工程と、作製された不織布ウェブ（すなわち、縦方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメント）を縦方向に一軸延伸することによって縦配列長繊維不織布を得る工程とを含む。

詳細には、前記不織布ウェブを作製する工程は、複数（多数）本のフィラメントを押し出すノズル群、前記ノズル群から押し出されたフィラメントを捕集して搬送するコンベアベルト及び前記フィラメントに吹き付けられる高速気流を振動させる気流振動手段を準備する工程と、前記ノズル群から複数（多数）のフィラメントを前記コンベアベルトに向けて押し出す工程と、前記ノズル群から押し出された各フィラメントを高速気流に随伴させて細径化する工程と、前記気流振動手段によって前記高速気流の向きを前記コンベアベルトの走行方向（すなわち、縦方向）に周期的に変動させる工程と、を含み、複数のフィラメントが前記コンベアベルトの走行方向（縦方向）に沿って配列された不織布ウェブを作製する。また、前記縦配列長繊維不織布を得る工程は、前記不織布ウェブを作製する工程で作製された不織布ウェブを縦方向に一軸延伸し、これによって、前記縦配列長繊維不織布を得る。なお、前記延伸の倍率は、３〜６倍である。

ここで、前記ノズル群に関し、ノズル数、ノズル孔数、ノズル孔間ピッチＰ、ノズル孔直径Ｄ及びノズル孔長さＬは、任意に設定され得るが、ノズル孔直径Ｄが０．１〜０．２ｍｍ、Ｌ／Ｄが１０〜４０であるのが好ましい。

図３は、前記縦配列長繊維不織布の製造装置の一例の概略構成を示す図である。図３に示される製造装置は、メルトブロー法によって前記縦配列長繊維不織布を製造するように構成されており、メルトブローダイス１、コンベアベルト７、気流振動機構９、延伸シリンダ１２ａ、１２ｂ及び引取ニップローラ１６ａ、１６ｂなどを含む。

まず、装置の前段において、熱可塑性樹脂（ここでは、ポリエステル又はポリプロピレンを主成分とする熱可塑性樹脂）が押出機（図示省略）に投入され、溶融され、押し出されてメルトブローダイス１に送られる。

メルトブローダイス１は、その先端（下端）に、紙面に対して垂直な方向、すなわち、コンベアベルト７の走行方向に垂直に並べられた多数のノズル３を有する。ギアポンプ（図示省略）などによってメルトブローダイス１に送られた溶融樹脂２が各ノズル３から押し出されることで、多数のフィラメント１１が形成（紡糸）される。なお、図３においては、メルトブローダイス１は断面図で示されているため、ノズル３は一つしか示されていない。また、メルトブローダイス１において、各ノズル３の両側にはそれぞれエア溜め５ａ，５ｂが設けられている。前記熱可塑性樹脂の融点以上に加熱された高圧加熱エアは、これらエア溜め５ａ，５ｂに送入され、その後、エア溜め５ａ，５ｂに連通すると共にメルトブローダイス１の先端に開口するスリット６ａ，６ｂから噴出される。これにより、ノズル３の下方には、ノズル３からのフィラメント１１の押し出し方向とほぼ平行な高速気流が形成される。この高速気流によって、ノズル３から押し出されたフィラメント１１がドラフト可能な溶融状態に維持されると共に、高速気流の摩擦力によりフィラメント１１にドラフトが与えられて（すなわち、フィラメント１１が引っ張られて）フィラメント１１が細径化される。なお、紡糸直後のフィラメント１１の直径は、好ましくは１０μｍ以下である。また、ノズル３の下方に形成される高速気流の温度は、フィラメント１１の紡糸温度よりも２０℃以上、望ましくは４０℃以上高く設定される。

メルトブローダイス１を用いてフィラメント１１を形成する方法では、前記高速気流の温度を高くすることにより、ノズル３から押し出された直後のフィラメント１１の温度をフィラメント１１の融点よりも十分に高くすることができ、これによって、フィラメント１１の細径化が可能である。

メルトブローダイス１の下方にはコンベアベルト７が配置されている。コンベアベルト７は、図示省略の駆動源により回転されるコンベアローラ１３やその他のローラに掛け回されている。コンベアローラ１３の回転によってコンベアベルト７を駆動することで、ノズル３から押出されてコンベアベルト７上に集積されたフィラメント１１が図３における矢印方向（右方向）へと搬送される。

メルトブローダイス１とコンベアベルト７との間の所定位置、具体的には、ノズル３の両側のスリット６ａ，６ｂから噴出された高圧加熱エアが合流して形成される高速気流の流域（近傍）には、気流振動機構９が設けられている。気流振動機構９は、断面が楕円形の楕円柱部と、楕円柱部の両端のそれぞれから延びる支持軸９ａとを有し、コンベアベルト７によるフィラメント１１の搬送方向にほぼ直交する方向、すなわち、製造すべき縦配列長繊維不織布の幅方向とほぼ平行に配置されている。そして、気流振動機構９は、支持軸９ａが回転されることで前記楕円柱部が矢印Ａ方向に回転するように構成されている。このように前記高速気流の近傍に楕円柱状の気流振動機構９を配置し、これを回転させることによって、後述するようにコアンダ効果を利用して前記高速気流の向きを変えることができる。なお、気流振動機構９の数は一つに限られるものではなく、必要に応じて複数個設けて、フィラメント１１の振れ幅をより大きくしてもよい。

フィラメント１１は、前記高速気流に沿って流れる。前記高速気流は、スリット６ａ，６ｂから噴出された高圧加熱エアが合流して形成され、コンベアベルト７の搬送面とほぼ垂直な方向に流れる。ところで、気体や液体の高速噴流近傍に壁が存在しているとき、噴流が壁面の近くを流れる傾向があることは一般に知られている。これをコアンダ効果という。気流振動機構９は、このコアンダ効果を利用して前記高速気流、すなわち、フィラメント１１の流れの向きを変える。

気流振動機構９（前記楕円柱部）の幅、すなわち、支持軸９ａと平行な方向における気流振動機構９の長さは、メルトブローダイス１によって紡糸されるフィラメント群の幅よりも１００ｍｍ以上大きいことが望ましい。これよりも気流振動機構９の幅が小さいと、フィラメント群の両端部で前記高速気流の流れ方向を十分に変えられず、フィラメント群の両端部でのフィラメント１１の縦方向に沿った配列が不十分になるおそれがあるからである。また、気流振動機構９（前記楕円柱部）の周壁面９ｂと前記高速気流の気流軸１００との距離は、最も小さいときで２５ｍｍ以下、望ましくは１５ｍｍ以下である。気流振動機構９と気流軸１００との距離がこれ以上大きくなると、前記高速気流が気流振動機構９に引き寄せられる効果が小さくなって、フィラメント１１を十分に振らせることができなくなるおそれがあるからである。

ここで、フィラメント１１の振れ幅は、前記高速気流の流速と気流振動機構９の回転速度に依存する。したがって、高速気流の速度は１０ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは１５ｍ／ｓｅｃ以上となるように設定される。これ以下の速度では、前記高速気流が気流振動機構９の周壁面９ｂに十分に引き寄せられず、結果的にフィラメント１１を十分に振らせることができなくなるおそれがあるである。気流振動機構９の回転速度は、周壁面９ｂにおける振動数を、フィラメント１１の振れ幅を最大とする振動数とすればよい。このような振動数は、紡糸条件によっても異なるため、前記紡糸条件に応じて適宜決定される。

また、図３に示された製造装置においては、メルトブローダイス１とコンベアベルト７との間に、スプレーノズル８が設けられている。スプレーノズル８は、前記高速気流中に霧状の水等を噴霧するものであり、スプレーノズル８による水等の噴霧によってフィラメント１１が冷却されて、急速に凝固する。なお、スプレーノズル８は実際には複数個設置されるが、煩雑さを避けるため、図３では１個のスプレーノズル８のみが示されている。

凝固したフィラメント１１は、縦方向に振られながらコンベアベルト７上に集積され、縦方向に部分的に折り畳まれて連続的に捕集される。コンベアベルト７上のフィラメント１１は、コンベアベルト７によって図３における矢印方向（右方向）に搬送され、延伸温度に加熱された延伸シリンダ１２ａと押さえローラ１４とにニップされて、延伸シリンダ１２ａに移される。その後、フィラメント１１は、延伸シリンダ１２ｂと押えゴムローラ１５とにニップされて延伸シリンダ１２ｂに移され、２つの延伸シリンダ１２ａ，１２ｂに密着される。このように、フィラメント１１が延伸シリンダ１２ａ，１２ｂに密着しながら送られることによって、フィラメント１１は、縦方向に部分的に折り畳まれた状態のまま、隣接するフィラメント同士が融着した不織布ウェブとなる。

前記不織布ウェブは、その後に、引取ニップローラ１６ａ，１６ｂ（後段の引取ニップローラ１６ｂはゴム製）で引き取られる。引取ニップローラ１６ａ，１６ｂの周速は、延伸シリンダ１２ａ，１２ｂの周速よりも大きく設定されており、これにより、前記不織布ウェブが縦方向に３〜６倍に延伸される。このようにして、縦配列長繊維不織布１８が製造される。なお、前記不織布ウェブは、必要に応じて、熱処理や熱エンボス等の部分接着処理などの後処理がさらに行われてもよい。また、延伸倍率は、例えば、延伸前の不織布ウェブに一定の間隔で入れたマークによって次式で定義され得る。
延伸倍率＝「延伸後のマーク間の長さ」／「延伸前のマーク間の長さ」

上述のように、製造された縦配列長繊維不織布１８を構成するフィラメントの平均繊維径は１〜４μｍ（好ましくは２〜３μｍ）であり、製造された縦配列長繊維不織布１８を構成するフィラメントの繊維径分布の変動係数は０．１〜０．３である。また、好ましい態様において、縦配列長繊維不織布１８は、繊維の方向、すなわち、長繊維フィラメントの軸方向であり且つ延伸方向である縦方向への伸び率が、１〜２０％、好ましくは５〜１５％である。すなわち、縦配列長繊維不織布１８は、縦方向に伸縮性を有するものであり得る。さらに、縦配列長繊維不織布１８の縦方向の引張強度は、２０Ｎ／５０ｍｍ以上である。前記伸び率及び前記引張強度は、ＪＩＳ Ｌ１０９６ ８．１４．１ Ａ法により測定した値である。

［一方向配列不織布：横配列長繊維不織布］
前記一方向配列不織布の他の例である横配列長繊維不織布は、熱可塑性樹脂からなる複数の長繊維フィラメントを横方向に沿って、すなわち、各長繊維フィラメントの長さ方向（軸方向）が概ね前記横方向に一致するように配列し、配列された複数の長繊維フィラメントを横方向に延伸することによって得られる。前記横配列長繊維不織布においては、各長繊維フィラメントの構成分子が前記横方向に配向されている。なお、以下では、前記縦配列長繊維不織布の場合と同様でよいものについての説明は適宜省略する。

図４は、前記横配列長繊維不織布の製造装置の一例の要部構成を示す図である。図４（Ａ）は、前記横配列長繊維不織布の製造装置の正面図であり、図４（Ｂ）は、前記横配列長繊維不織布の製造装置の側面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、前記横配列長繊維不織布の製造装置は、紡糸ヘッド２１０、コンベアベルト２１９及び図示省略の延伸装置などを含む。なお、図４（Ａ）、（Ｂ）において、紡糸ヘッド２１０は、内部構造が分かるように断面図で示されている。また、本製造装置において、コンベアベルト２１９は、紡糸ヘッド２１０に下方に配置され、図４（Ａ）における矢印方向（左方向）に走行するように構成されている。

図５は、紡糸ヘッド２１０を示している。図５（Ａ）は、紡糸ヘッド２１０の断面図であり、図５（Ｂ）は、紡糸ヘッド２１０を下側から見た図である。

紡糸ヘッド２１０は、エアー噴出部２０６と、エアー噴出部２０６の内部に配置された円筒状の紡糸ノズル部２０５とを含む。紡糸ノズル部２０５の内部には、重力方向に延びると共に紡糸ノズル部２０５の下端面に開口する紡糸ノズル２０１が形成されている。紡糸ノズル２０１のノズル孔径Ｎｚは、任意に設定され得るが、例えば０．１〜０．７ｍｍである。紡糸ヘッド２１０は、紡糸ノズル２０１がコンベアベルト２１９の幅方向のほぼ中央に位置するように、コンベアベルト２１９に上方に配置される。紡糸ノズル２０１には、ギアポンプ（図示省略）などによってその上側から溶融樹脂が供給され、供給された溶融樹脂が紡糸ノズル２０１を通って紡糸ノズル２０１の下側の開口端から下方へ押し出されることによってフィラメント２１１が形成（紡糸）される。

エアー噴出部２０６の下面には、二つの斜面２０８ａ，２０８ｂを有する凹部が形成されている。前記凹部の底面は、重力方向に対して垂直な水平面２０７を構成しており、一方の斜面２０８ａは、コンベアベルト２１９の走行方向における水平面２０７の一端側に配置され、他方の斜面２０８ｂは、コンベアベルト２１９の走行方向における水平面２０７の他側に配置されている。２つの斜面２０８ａ，２０８ｂは、水平面２０７に直交すると共に紡糸ノズル２０１の中心線を通る平面に関して対称に配置されており、下方に向かって互いの距離が徐々に大きくなるようにそれぞれ傾斜して形成されている。

紡糸ノズル部２０５の下端面は、エアー噴出部２０６の水平面２０７の中央部において水平面２０７から突出するように配設されている。紡糸ノズル部２０５の下端面の水平面２０７から突出量Ｈは、任意に設定され得るが、例えば０．０１〜１ｍｍである。また、紡糸ノズル部２０５の外周面とエアー噴出部２０６との間には、高温の一次エアーを噴出する円環状の一次エアースリット２０２が形成されている。なお、紡糸ノズル部２０５の外径、すなわち、一次エアースリット２０２の内径ｄは、任意に設定され得るが、例えば２．５〜６ｍｍである。なお、図示は省略するが、主に一次エアースリット２０２から噴出させる一次エアーの速度及び温度を均一化するため、紡糸ヘッド２１０の内部には、少なくとも一部の隙間が０．１〜０．５ｍｍであるスリット状流路が形成されており、このスリット状流路を介して高温の一次エアーが一次エアースリット２０２に供給される。

一次エアースリット２０２には、その上部から高温の一次エアーが供給され、供給された一次エアーが一次エアースリット２０２内を通って一次エアースリット２０２の水平面２０７側の開口端から下方に向かって高速で噴出される。このように一次エアースリット２０２から一次エアーが高速で噴出されることで、紡糸ノズル部２０５の下端面の下方で減圧部分が生じ、この減圧によって紡糸ノズル２０１から押し出されたフィラメント２１１が振動する。

さらに、エアー噴出部２０６には、高温の二次エアーを噴出する二次エアー噴出口２０４ａ，２０４ｂが形成されている。二次エアーは、一次エアースリット２０２から噴出された一次エアーによって振動するフィラメント２１１を広げて一方向に配列させるために噴出される。二次エアー噴出口２０４ａは、斜面２０８ａに開口形成されており、エアー噴出部２０６の内部に向かって斜面２０８ａに対して垂直に延びている。同様に、二次エアー噴出口２０４ｂは、斜面２０８ｂに開口形成されており、エアー噴出部２０６の内部に向かって斜面２０８ｂに対して垂直に延びている。二次エアー噴出口２０４ａ，２０４ｂは、水平面２０７に直交すると共に紡糸ノズル２０１の中心線を通る平面に関して対称に配置されている。なお、二次エアー噴出口２０４ａ，２０４ｂの直径ｒは、任意に設定され得るが、１．５〜５ｍｍであるのが好ましい。また、本実施形態では、二次エアー噴出口２０４ａ，２０４ｂがそれぞれ二つずつ形成されているが、これに限られるものではなく、二次エアー噴出口２０４ａ，２０４ｂの数は任意に設定され得る。

二次エアー噴出口２０４ａ，２０４ｂのそれぞれからは、水平な方向よりも僅かに下向きに二次エアーが噴出される。そして、二次エアー噴出口２０４ａから噴出された二次エアーと、二次エアー噴出口２０４ｂから噴出された二次エアーとは、紡糸ズル２０１の下方で衝突してコンベアベルト２１９の幅方向に広がる。これにより、振動しながら落下するフィラメント２１１がコンベアベルト２１９の幅方向に広がる。

また、紡糸ノズル部２０５を挟んでその両側には、紡糸ノズル２０１と平行に延びると共に水平面２０７に開口する複数の小孔２０３が形成されている。複数の小孔２０３は、紡糸ノズル２０１の中心線と直交する一直線上に一列に並んでおり、紡糸ノズル部２０５の２次エアー噴出口２０４ａ側と２０４ｂ側とのそれぞれに同数（ここでは３つ）形成されている。複数の小孔２０３は、水平面２０７の開口端から高温のエアーを下方に向けて噴出するように構成されており、これにより、フィラメント２１１の紡糸が安定する。なお、小孔２０３の径ｑは、任意に設定され得るが、概ね１ｍｍ程度であるのが好ましい。また、各小孔２０３から噴出させる高温のエアーは、一次エアースリット２０２から噴出させるための一次エアーの発生源から導かれてもよいし、二次エアー噴出口２０４ａ，２０４ｂから噴出させるための二次エアーの発生源から導かれてもよい。あるいは、一次エアー及び二次エアーとは別の高温のエアーが各小孔２０３に供給されてもよい。

さらに、紡糸ヘッド２１０とコンベアベルト２１９との間には、一対の冷却ノズル２２０が設けられている。本実施形態において、一方の冷却ノズル２２０は、紡糸ノズル２０１から紡出されたフィラメント２１１のコンベアベルト２１９の走行方向の上流側に配置され、他方の冷却ノズル２２０は、紡糸ノズル２０１から紡出されたフィラメント２１１のコンベアベルト２１９の走行方向の下流側の配置されている。各冷却ノズル２２０は、コンベアベルト２１９に到達する前のフィラメント２１１に霧状の水等を噴霧し、これにより、フィラメント２１１が冷却されて凝固する。なお、冷却ノズル２２０の数や配置は任意に設定され得る。

凝固したフィラメント２１１は、コンベアベルト２１９の幅方向に配列されてコンベアベルと２１９上に集積され、これにより、複数のフィラメント２１１が幅方向に沿って配列された不織布ウェブ２１８がコンベアベルト２１９上に作製される。

そして、コンベアベルト２１９上に作製された不織布ウェブ２１８は、コンベアベルト２１９によって図４（Ａ）における矢印方向に搬送され、その後、図示省略の前記延伸装置によって横方向に３〜６倍に延伸される。このようにして、前記横配列長繊維不織布が製造される。

図６は、紡糸ヘッド２１０の変形例を示している。図６（Ａ）は、変形例に係る紡糸ヘッド２１０の断面図であり、図６（Ｂ）は、変形例に係る紡糸ヘッド２１０を下側から見た図であり、図６（Ｃ）は、変形例に係る紡糸ヘッド２１０の図６（Ａ）に対して垂直な方向の断面図である。

図６（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、変形例に係る紡糸ヘッド２１０においては、複数の小孔２０３が紡糸ノズル部２０５（紡糸ノズル２０１）を円形に囲むように配置されている。各小孔２０３は、水平面に対して僅かに傾斜して形成されており、各小孔２０３からは、図６（Ｂ）における矢印方向に高温のエアーが噴出される。このような複数の小孔２０３から高温のエアーを噴出させることによってもフィラメント２１１の紡糸が安定する。

上述のように、製造された横配列長繊維不織布を構成するフィラメントの平均繊維径は１〜４μｍ（好ましくは、２〜３μｍ）であり、製造された縦配列長繊維不織布を構成するフィラメントの繊維径分布の変動係数は０．１〜０．３である。また、製造された横配列長繊維不織布は、繊維の方向、すなわち、長繊維フィラメントの軸方向であり且つ延伸方向である横方向への伸び率が、１〜２０％であり、好ましくは５〜１５％である。すなわち、横配列長繊維不織布は、横方向に伸縮性を有するものであり得る。また、製造された横配列長繊維不織布の横方向への引張強度は、５Ｎ／５０ｍｍ以上、好ましくは１０Ｎ／５０ｍｍ以上、さらに好ましくは２０Ｎ／５０ｍｍ以上である。

［直交配列不織布］
直交配列不織布は、前記縦配列長繊維不織布と前記横配列長繊維不織布とを積層し且つ融着して形成され、二つの前記縦配列長繊維不織布のうちの一方を９０°回転させて積層し且つ融着して形成され、又は、二つの前記横配列長繊維不織布のうちの一方を９０°回転させて積層し且つ融着して形成され得る。融着は、特に制限されるものではないが、一般的にはエンボスロール等を使用した熱圧着によって行われる。

次に、前記不織布積層体について説明する。前記不織布積層体は、基本的には、複数の前記縦配列長繊維不織布が厚さ方向に積み重ねられて構成され、複数の前記横配列長繊維不織布が厚さ方向に積み重ねられて構成され、又は、複数の前記直交配列不織布が厚さ方向に積み重ねられて構成され得る。但し、これらに限られるものではなく、前記不織布積層体は、前記縦配列長繊維不織布と前記横配列長繊維不織布と前記直交配列不織布との任意の組み合わせによっても構成され得る。

そして、上述のように、前記不織布又は前記不織布積層体が前記多孔質吸音体の表面及び裏面の少なくとも一方の面上に配置されて本発明による吸音材が構成される。また、上述のように、前記直交配列不織布は、前記不織布及び前記不織布積層体のいずれにも該当し得るものである。

以下、本発明による吸音材を実施例により説明する。但し、本発明は、以下の実施例によって限定されるものではない。

［不織布］
図３に示された製造装置を用いて縦配列長繊維不織布を作製した。メルトブローダイスとしては、ノズル径が０．１５ｍｍ、ノズルピッチが０．５ｍｍ、Ｌ／Ｄ（ノズル孔長／ノズル孔直径）＝２０、紡糸幅が５００ｍｍの紡糸ノズルを有するものを用い、これをコンベアの走行方向と垂直に配置した。フィラメントの原料（熱可塑性樹脂）としては、固有粘度ＩＶが０．５３、融点が２６０℃のポリエチレンテレフタレート（ＣＨＵＮＧ ＳＨＩＮＧ ＴＥＸＴＩＬＥ ＣＯ.,ＬＴＤ.）を用いた。１ノズル当たりの吐出量を４０ｇ／ｍｉｎ、ダイスの温度を２９５℃として前記メルトブローダイスからフィラメントを押し出した。ノズルから押し出されたフィラメントにドラフトをかけて細径化するための高速気流は、温度を４００℃、流量を０．４ｍ^３／ｍｉｎとした。また、スプレーノズルからは霧状の水を噴霧してフィラメントを冷却した。気流振動機構は、メルトブローダイスのノズルの延長線との距離が最小で２０ｍｍとなるように配置した。気流振動機構を９００ｒｐｍ（気流振動機構の周壁面での振動数が１５．０Ｈｚ）で回転させ、フィラメントを縦方向に沿って配列させた状態でコンベアベルト上に捕集した。コンベアベルト上に捕集されたフィラメントを延伸シリンダで加熱し、縦方向に４．５倍に延伸して縦配列長繊維不織布とした。そして、コンベアベルトの走行速度を適宜変化させることによって、目付が５〜４０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布を得た。

得られた縦配列長繊維不織布の物性を図７に示す。また、目付が１０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布と目付が２０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布の繊維径分布を図８に示す。図８に示されるように、いずれの縦配列長繊維不織布においても、その繊維径分布の最頻値は約２．５μｍであり、平均繊維径も約２．５μｍであった。なお、作製時のコンベアベルトの走行速度が異なるだけであるので、繊維径分布の最頻値及び平均繊維径は、目付が５ｇ／ｍ^２、１５ｇ／ｍ^２、３０ｇ／ｍ^２及び４０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布についても図８とほぼ同じになると考えられる。

［多孔質体］
多孔質体として市販のＰＥＴ吸音シート（ＰＥＴフェルト）を用いた。なお、前記ＰＥＴフェルトの厚さは１０ｍｍ、前記ＰＥＴフェルトの目付は２３０ｇ／ｍ^２であった。

（実施例）
前記ＰＥＴフェルトの表面に目付が２０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布を３枚配置（積層）したもの｛（不織布（２０ｇ）×３）＋ＰＥＴフェルト}を実施例１とし、前記ＰＥＴフェルトの表面に目付が２０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布を５枚配置したもの｛（不織布（２０ｇ）×５）＋ＰＥＴフェルト}を実施例２とし、前記ＰＥＴフェルトの表面に目付が２０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布を１０枚配置したもの｛（不織布（２０ｇ）×１０）＋ＰＥＴフェルト}を実施例３とし、前記ＰＥＴフェルトの表面に目付が２０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布を２０枚配置したもの｛（不織布（２０ｇ）×２０）＋ＰＥＴフェルト}を実施例４とした。

（参考例）
前記ＰＥＴフェルトの表面に目付が５ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布を１枚だけ配置したもの（不織布（５ｇ）＋ＰＥＴフェルト）を参考例１とし、前記ＰＥＴフェルトの表面に目付が１０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布を１枚だけ配置したもの（不織布（１０ｇ）＋ＰＥＴフェルト）を参考例２とし、前記ＰＥＴフェルトの表面に目付が１５ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布を１枚だけ配置したもの（不織布（１５ｇ）＋ＰＥＴフェルト）を参考例３とし、前記ＰＥＴフェルトの表面に目付が２０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布を１枚だけ配置したもの（不織布（２０ｇ）＋ＰＥＴフェルト）を参考例４とし、前記ＰＥＴフェルトの表面に目付が４０ｇ／ｍ^２の縦配列長繊維不織布を１枚だけ配置したもの（長不織布（４０ｇ）＋ＰＥＴフェルト）を参考例５とした。

（比較例）
前記ＰＥＴフェルト単体（ＰＥＴフェルトのみ）を比較例１とし、縦配列長繊維不織布単体（不織布のみ）を比較例２とした。なお、縦配列長繊維不織布単体の吸音性能は、目付が５〜４０ｇ／ｍ^２の間でほとんど変わらないことが確認されている。

［吸音試験］
日本音響エンジニアリング社製の垂直入射吸音率測定システムＷｉｎＺａｃＭＴＸを用いて、実施例１−４、参考例１−５及び比較例１−２のそれぞれについてＪＩＳ Ａ１４０５−２に規定されている垂直入射吸音率を測定した。図９は、参考例１−５と比較例１−２の垂直入射吸音率の測定結果を示し、図１０は、実施例１−４、参考例４及び比較例１の垂直入射吸音率の測定結果を示す。

図９に示されるように、前記不織布（１枚）と前記ＰＥＴフェルトとが組み合わされると、個々の吸音率の合計を超える吸音率が得られること、及び、前記ＰＥＴフェルト単体の場合と比較して、１０００−１００００Ｈｚの周波数帯域において吸音率が大幅に向上することが確認された。

また、図１０に示されるように、前記ＰＥＴフェルトと２枚以上の前記不織布とが組み合わされる（積層される）と、１００００Ｈｚ以下の所定の周波数帯域、特に前記ＰＥＴフェルト単体では吸音性能をほとんど発揮することができなかった６０００Ｈｚ以下の周波数帯域において吸音率が大幅に向上すること、換言すれば、６０００Ｈｚ以下の周波数において吸音率が４０％以上のピークを有すること、及び、前記不織布の枚数が多くなるほど吸音率のピークが低周波数側にシフトする傾向があることが確認された。

したがって、前記ＰＥＴフェルトなどの多孔質体、特に１００００Ｈｚ以下の周波数の吸音率が低い多孔質吸音体に対して、前記不織布又は前記不織布が複数積み重ねられた前記不織布積層体を組み合わせることによって、１０００−１００００Ｈｚ以下の周波数帯域の吸音性能を向上させたり、特に６０００Ｈｚ以下の所定の周波数帯域の吸音性能を著しく向上させたりすることができる。

特に、前記不織布の枚数に応じて吸音率のピークが変化するので、例えば、吸音すべき音の周波数をあらかじめ測定し、測定された周波数に応じて前記多孔質吸音体に積層する前記不織布の枚数などを調整することによって、個別に最適な吸音材を形成することも可能である。

本発明による吸音材は、様々な場所において使用され得る。例えば、本発明による吸音材は、自動車のエンジンルーム用吸音材や内装用吸音材として、自動車や家電製品や各種モータなどの吸音保護材として、各種建築物の壁、床又は天井などに設置される吸音材として、機械室などの内装用吸音材として、各種防音壁の吸音材として、及び／又は、コピー機や複合機などのＯＡ機器用の吸音材として、使用され得る。

５１ 多孔質吸音体
５２ 不織布積層体

Claims (7)

1. 多孔質吸音体と２枚以上の不織布とが積層されて構成された吸音材であって、
   前記不織布は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを有し、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が１〜４μｍにあり、かつ、前記前記不織布の目付が５〜４０ｇ／ｍ^２である、吸音材。
2. 前記多孔質吸音体は、シート状又はブロック状に形成され、
   前記不織布又は前記不織布が２枚以上積み重ねられてなる不織布積層体が、前記多孔質体の表面及び裏面の少なくとも一方の面上に配置されている、請求項１に記載の吸音材。
3. 前記複数の長繊維フィラメントは３〜６倍に延伸されたものであり、前記複数の長繊維フィラメントの平均繊維径は１〜４μｍであり、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の変動係数は０．１〜０．３である、請求項１又は２に記載の吸音材。
4. ６０００Ｈｚ以下の周波数において垂直入射吸音率が４０％以上のピークを有する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の吸音材。
5. 前記複数の長繊維フィラメントのそれぞれがポリエステル又はポリプロピレンを主成分とする長繊維フィラメントである、請求項１〜４のいずれか一つに記載の吸音材。
6. 前記ポリエステルは、固有粘土ＩＶが０．４３〜０．６３のポリエチレンテレフタレートである、請求項５に記載の吸音材。
7. 前記不織布は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の第１の長繊維フィラメントと、延伸され且つ前記一方向に直交する方向に沿って配列された複数の第２の長繊維フィラメントとを有する、請求項１〜６のいずれか一つに記載の吸音材。