JP2020019185A

JP2020019185A - 積層吸音材

Info

Publication number: JP2020019185A
Application number: JP2018143693A
Authority: JP
Inventors: 貴之服部; Takayuki Hattori; 秀実伊東; Hidemi Ito
Original assignee: JNC Corp; JNC Fibers Corp
Current assignee: JNC Corp; JNC Fibers Corp
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2038-07-31
Also published as: WO2020026923A1; JP6642810B2

Abstract

【課題】低周波数領域、中周波数領域、及び高周波数領域において優れた吸音性を示す薄型の吸音材の提供。【解決手段】平均繊維径が５００ｎｍ〜３５μｍである繊維からなり、目付が１０〜５００ｇ／ｍ２であり、通気度が９５０μｍ／Ｐａ・ｓｅｃ以下であり、厚みが２．９ｍｍ未満である、少なくとも２層の繊維層と、繊維層の間に位置する、厚みが２．９〜２０ｍｍであり、密度が５〜３０ｋｇ／ｍ３である発泡樹脂からなる基材層とを含む積層吸音材。【選択図】図１

Description

本発明は、繊維層と発泡樹脂層とを組み合わせた、積層構造の吸音材に関する。

吸音材とは音を吸収する機能を有する製品であって、建築分野や自動車分野において多用されている。吸音材を構成する材料として、不織布を用いることが知られている。例えば特許文献１には、吸音性を有する多層物品として、支持体層と、支持体層上に積層されるサブミクロン繊維層とを含み、サブミクロン繊維層は、中央繊維直径が１μｍ未満かつ平均繊維直径が０．５〜０．７μｍの範囲であり、溶融フィルムフィブリル化法や電界紡糸法によって形成されることが開示されている。特許文献１の実施例においては、坪量（目付）１００ｇ／ｍ^２、直径約１８μｍのポリプロピレンスパンボンド不織布を支持体層とし、その上に、目付１４〜５０ｇ／ｍ^２、平均繊維直径約０．５６μｍのサブミクロンポリプロピレン繊維を積層した積層物品が開示されている。また別の実施例では、目付６２ｇ／ｍ^２のポリエステルのカード処理ウェブの上に、目付６〜３２ｇ／ｍ^２、平均繊維直径０．６０μｍの電界紡糸ポリカプロラクトン繊維を積層させた多層物品が開示されている。実施例で作製された多層物品は、音響吸収特性が測定され、支持体のみの音響吸収特性よりも優れた音響吸収特性を備えることが示されている。

また、吸音材に発泡体を用いることも知られている。例えば特許文献２には、音響快適性（音の反射性分の減少及び最適化）及び熱快適性を向上させる積層構造体であって、支持層として特定範囲の開放多孔率を有する有機ポリマー発泡体を備え、表面層として特定の通気抵抗を有するガラス布帛を備え、支持層と表面層との間に非連続の接着層を備えるものが開示されている。有機ポリマー発泡体としては、ポリウレタン、特にポリエステルウレタン、ネオプレン（登録商標）、シリコーンやメラミンを基礎材料とするものが挙げられており、その密度は好ましくは１０〜１２０ｋｇ／ｍ^３であること、厚みは好ましくは１．５〜２．５ｍｍであることが開示されている。

特許文献３には、自動車用のインシュレータとして用いられる多層成形用シートが開示されている。特許文献４の多層シートは、第１多孔性シートと第２多孔性シートとが、それらの間に挿入されるポリプロピレン製メルトブローン不織布によって融着一体化されているものである。第１多孔性シート及び第２多孔性シートとしては、短繊維の接着絡合不織布シートやガラスウールマットシート等が例示されており、それらの間に、緻密で低通気度のポリプロピレン製メルトブローン不織布を挿入するもので、メルトブローン不織布として平均繊維径が２μｍ以下であるものを用いることによって、繊維の分散が均一で、成型時に溶融しても、メルトブローン不織布が有する低通気度の物性を引き継げると考えられている。

特開２０１４−１５０４２号公報特表２０１４−５２９５２４号公報特開２０１６−１３７６３６号公報

上述のとおり、吸音材としてさまざまな構成の積層体が検討されており、繊維径や通気度（密度）の異なる複数の層を組み合わせることも知られている。しかしながら、特に自動車用の吸音材においては、より優れた吸音特性を有する吸音材、特に、２００〜１０００Ｈｚの低周波数領域及び８００〜２０００Ｈｚの中周波数領域、さらに２０００〜５０００Ｈｚの高周波数領域において優れた吸音性能を示し、また、省スペース性に優れた吸音材が求められている。この状況に鑑み、本発明は、低周波数領域、中周波数領域、及び高周波数領域において優れた吸音性を有するとともに、省スペース性にも優れた吸音材を提供することを課題とする。

発明者らは上述の課題を解決するために検討を重ねた。その結果、基材層と繊維層とを含む積層吸音材において、特定範囲の繊維径及び目付を有する複数の緻密な繊維層と、それらの間に位置し、一定の厚みと密度とを有する発泡樹脂層である疎な基材層と、を含む構造とすることによって、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。

本発明は、以下の構成を有する。
［１］少なくとも２層の繊維層と、繊維層と繊維層の間に位置する基材層とを含む積層吸音材であって、
前記繊維層のそれぞれは、平均繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ未満である繊維からなり、目付が１０〜５００ｇ／ｍ^２であり、通気度が９５０μｍ/Ｐａ・ｓｅｃ以下であり、
厚みが２．９ｍｍ未満であり、
前記基材層は、発泡樹脂からなる層であって、厚みが２．９〜２０ｍｍであり、密度が５〜３０ｋｇ／ｍ^３である、
積層吸音材。
［２］前記繊維層が、１０〜２００ｇ／ｍ^２の目付けであり、前記基材層が８〜２６ｋｇ／ｍ^３の密度である、［１］に記載の積層吸音材。
［３］厚みが、３０ｍｍ以下である、［１］又は［２］に記載の積層吸音材。
［４］前記繊維層を形成する繊維が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン６，６、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリスルフォン、及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも１種である、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の積層吸音材。
［５］前記基材層に含まれる基材が、ウレタン発泡樹脂及びメラミン発泡樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種からなる発泡樹脂である、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の積層吸音材。
［６］垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００〜３２００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ（ｘ）としたとき、２００〜１０００Ｈｚの積分値Ｓが、下記式を満たす範囲である、［１］〜［５］のいずれか１項に記載の積層吸音材。
［７］垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００〜３２００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ（ｘ）としたとき、８００〜２０００Ｈｚの積分値Ｔが、下記式を満たす範囲である、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の積層吸音材。
［８］垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００〜５０００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ_２（ｘ）としたとき、２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕが、下記式を満たす範囲である、［１］〜［７］のいずれか１項に記載の積層吸音材。

上述の構成を有する本発明によれば、積層吸音材中に特定の構成の繊維層及び基材層を有することで、少ない層数で高い吸音性を実現することが可能であり、吸音材として厚みの削減ができる。また、上述の構成を有する本発明によれば、低周波数領域、中周波数領域、及び高周波数領域における吸音特性に優れた吸音材が得られる。本発明の積層吸音材は、吸音特性のピークが従来の吸音材よりも低い領域にあり、２０００Ｈｚ以下の領域、特に１０００Ｈｚ以下の領域における吸音性能に優れる。建築分野では、生活騒音の多くは２００〜５００Ｈｚ程度といわれており、また自動車分野では、ロードノイズでは１００〜５００Ｈｚ程度、また、加速時やトランスミッション変動時の騒音は１００〜２０００Ｈｚ程度、車両走行時の風切り音は８００〜２０００Ｈｚ程度といわれている。本発明の積層吸音材は、このような騒音対策に有用である。また、本発明の積層吸音材は、多孔質材料やガラス繊維等からなる吸音材と比較して軽量であるため、部材の軽量化と省スペース化が可能であり、この点は特に自動車分野向けの吸音材として有用である。

本発明の実施例（実施例３）及び比較例（比較例４）の吸音特性を示すグラフである。

以下、本発明を詳細に説明する。
（積層吸音材の構造）
本発明の積層吸音材は、少なくとも２層の繊維層と、繊維層と繊維層の間に位置する基材層とを含む積層吸音材であって、各繊維層は、５００ｎｍ以上３５μｍ未満の平均繊維径の繊維からなり、かつ、１０〜５００ｇ／ｍ^２の目付けであり、通気度が９５０μｍ/Ｐａ・ｓｅｃ以下、厚みが２．９ｍｍ未満であり、前記基材層は、発泡樹脂からなる層であって厚みが２．９〜２０ｍｍであり、密度が５〜３０ｋｇ／ｍ^３である。このように、本発明の積層吸音材は、基材層と繊維層とを含んでなり、繊維層は２層以上含まれ、繊維層の間に基材層が位置する。

積層吸音材において、繊維層は少なくとも２層含まれ、具体的には、２〜４層とすることができるが、吸音材の厚みを低減する観点からは２層であることがより好ましい。各繊維層は、１つの繊維集合体でもよいし、１つの繊維層の中に複数の繊維集合体が重ねられた形態であってもよい。
また、積層吸音材において、繊維層と繊維層の間には基材層が位置する。各基材層は、１つの基材からなってもよく、又は複数の基材が重ねられてなる形態であってもよい。

積層吸音材に含まれる繊維層及び基材層は、それぞれ１種類ずつでもよいが、異なる２種以上の繊維層又は基材層が含まれていてもよい。また、本発明の効果を損なわない限り、繊維層及び基材層以外の構成が含まれていてもよく、例えば、本発明に規定する範囲外のさらなる繊維層（１層でも２層以上でもよい）、印刷層、発泡体、箔、メッシュ、織布等が含まれていてもよい。また、各層間を連結するための接着剤層、クリップ、縫合糸等を含んでいてもよい。

積層吸音材の各層の間は、物理的及び／又は化学的に接着されていてもよいし、接着されていなくてもよい。積層吸音材の複数の層間のうちの一部が接着され、一部は接着されていない形態であってもよい。接着は、例えば、繊維層の形成工程において、又は後工程として加熱を行い、繊維層を構成する繊維の一部を融解し、繊維層を基材層に融着させることによって繊維層と基材層とを接着してもよい。また、基材層ないし繊維層の表面に接着剤を付与し、さらに基材層ないし繊維層を重層することによって、層間を接着することも好ましい。

積層吸音材の厚みは、本発明の効果が得られる限り特に制限されないが、例えば、３〜５０ｍｍとすることができ、３〜４０ｍｍとすることが好ましく、省スペース性の観点から３〜３０ｍｍとすることがより好ましい。なお、積層吸音材の厚みとは、典型的には繊維層及び基材層の厚みの合計のことを意味し、カートリッジや蓋等の外装体が取り付けられている場合、その部分の厚みは含まないものとする。

積層吸音材の通気度は、所望の吸音性能が得られる限り特に制限されるものではないが、１０〜１０００μｍ／Ｐａ・ｓとすることができ、１０〜５００μｍ／Ｐａ・ｓであれば好ましい。通気度が１０μｍ／Ｐａ・ｓ以上であれば、吸音材の表面で音が反射することによる吸音率の低下がなく、また、通気度が１０００μｍ／Ｐａ・ｓ以下であれば、吸音材内部での迷路度が低下し、吸音材内部での消失するエネルギーが低下することによる吸音率の低下がない。また、繊維層の通気度が基材層の通気度よりも低いこと、言い換えると、相対的に通気度が高い層（基材層）が、通気度の低い層（繊維層）によって挟まれた構造となっていることが好ましい。従来、吸音性能とともに遮音性能を期待されていた吸音材では、通気性が低いほど音が通過しにくく、すなわち遮音性に有効であると考えられていたが、本発明の積層吸音材は、高い通気性を有することによって音の反射を低減し、さらに吸音性に優れた繊維層を採用することによって高い吸音性が得られる。通気度の調整は、例えば、繊維層を構成する繊維を細径とすることによって、密度が高く、通気性が低い繊維層を得ることができる。また、エンボス加工や熱加圧等の方法によっても、通気性を調整することができる。なお、通気度の測定は公知の方法によることができ、例えば、ガーレ試験機法で測定できる。

積層吸音材は、基材層が繊維層によって挟まれた積層構造となっている。このような形態であるとき、繊維層と繊維層との間の距離（基材層の厚み、層間距離とも称する）は、２．９〜２０ｍｍであることが好ましく、２．９〜１５ｍｍであることがより好ましい。層間距離が２．９ｍｍ以上であれば、低周波数領域の吸音性能が良好となり、層間距離が２０ｍｍ以下であれば、吸音材としての厚みが大きくなり過ぎることがなく、省スペース性に優れた吸音材が得られる。本発明の吸音材は、典型的には、薄い繊維層と繊維層の間に、厚みのある基材層を挟み込む構造を有することが好ましく、基材層の厚みが、積層吸音材の厚みの大部分を占めることが好ましい。

（各層の構成：繊維層）
本発明の積層吸音材に含まれる繊維層は、平均繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ未満である繊維からなる層である。好ましくは、平均繊維径が５００ｎｍ以上３μｍ未満である繊維からなる層である。平均繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ未満であるとは、平均繊維径がこの数値範囲内であることを意味する。繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ範囲であれば、高い吸音性が得られるため好ましい。繊維径の測定は、公知の方法によることができる。例えば、繊維層表面の拡大写真から測定ないし算出することによって得られる値であり、詳細な測定方法は実施例に詳述される。

本発明の積層吸音材に含まれる繊維層は、１層の繊維層が一つの繊維集合体からなっていてもよく、また、１層の繊維層中に複数の繊維集合体を含み、繊維集合体の層が重ね合わされたものが１層の繊維層を形成していてもよい。なお、本明細書において、繊維集合体とは、一つの連続体となった繊維集合体のことを意味している。繊維層の目付けは、１０〜５００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、１０〜２００／ｍ^２であればより好ましい。目付けが１０ｇ／ｍ^２以上であれば、繊維層と基材層との密度差による流れ抵抗の制御が良好となり、５００ｇ／ｍ^２未満であれば、吸音材として生産性に優れる。繊維層の厚みは、２．９ｍｍ未満であり、吸音材としての厚みを低減する観点からはより薄い方が好ましく、好ましくは２．０ｍｍ未満、さらに好ましくは１．０ｍｍ未満、特に好ましくは７００μｍ未満とすることができる。

繊維層の通気度は、例えば９５０μｍ／Ｐａ・ｓ以下とすることができ、１０〜６００μｍ／Ｐａ・ｓであれば好ましい。

繊維層を構成する繊維集合体は、好ましくは不織布であり、前記の範囲の繊維径及び目付を有している限り特に制限されないが、メルトブローン不織布、電界紡糸法によって形成される不織布等であることが好ましい。メルトブローン不織布によれば、細径の繊維を基材上に効率よく積層させることができる。メルトブローン不織布の詳細は製造方法に詳述する。

繊維層を構成する樹脂としては、発明の効果を得られる限り特に制限されないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン、ポリ乳酸、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル類、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン１，２等のナイロン（アミド樹脂）類、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリスルフォン、液晶ポリマー類、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン等が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂が例示できる。ポリエチレン樹脂としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等を挙げることができ、ポリプロピレン樹脂としては、プロピレンの単独重合体や、プロピレンと他の単量体、エチレンやブテン等が重合した共重合ポリプロピレン等を挙げることができる。繊維集合体は、前記の樹脂の１種を含むことが好ましく、２種類以上を含んでいてもよい。

また、前記の繊維には、樹脂以外の各種の添加剤を含んでもよい。樹脂に添加されうる添加剤としては例えば、充填剤、安定化剤、可塑剤、粘着剤、接着促進剤（例えば、シラン及びチタン酸塩）、シリカ、ガラス、粘土、タルク、顔料、着色剤、酸化防止剤、蛍光増白剤、抗菌剤、界面活性剤、難燃剤、及びフッ化ポリマーが挙げられる。前記添加物のうち１つ以上を用いて、得られる繊維及び層の重量及び／又はコストを軽減してもよく、粘度を調整してもよく、又は繊維の熱的特性を変性してもよく、あるいは電気特性、光学特性、密度に関する特性、液体バリアもしくは粘着性に関する特性を包含する、添加物の特性に由来する様々な物理特性活性を付与してもよい。

（各層の構成：基材層）
本発明の積層吸音材における基材層は、吸音性を有するとともに、繊維層を支持して吸音材全体の形状を保持する機能を有している。基材層は、１層の基材からなってもよく、又は、複数の基材が重ねられてなる形態であってもよい。

基材層を構成する基材は、その少なくとも一方の表面上に繊維集合体を積層できるものであれば特に制限されず、発泡樹脂を用いることができる。特に、ウレタン発泡樹脂又はメラミン発泡樹脂からなる層であることが好ましい。積層吸音材に含まれる基材は１種であってもよく、２種以上の基材を含むことも好ましい。これらは、通気性を有していることが特に好ましいことから、通気性が低い場合には、開孔を有することが好ましい。発泡樹脂は、連続気泡（連通孔）を有する発泡樹脂であることが好ましい。

前記の発泡樹脂層を構成する樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂が例示できる。ポリオレフィン系樹脂としては、エチレン、プロピレン、ブテン−１、若しくは４−メチルペンテン−１等の単独重合体、及びこれらと他のα−オレフィン、即ち、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１あるいは４−メチルペンテン−１などのうちの１種以上とのランダム若しくはブロック共重合体あるいはこれらを組み合わせた共重合体のことであり、又はこれらの混合物などを挙げることができる。

基材層は繊維層と繊維層との間に位置する。また、繊維層と繊維層との間に位置するのに加えて、積層吸音材の最外面に位置する層として含まれてもよい。基材は、１層のみで基材層を構成してもよく、２層以上が連続して配置されて１層の基材層を構成していることも好ましい。基材を２層以上連続して配置することで、基材層の厚みによって層の層間距離を制御できるという利点がある。

基材層として通気性を持つ発泡樹脂層を用いることができ、その密度は、５〜３０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、８〜２６ｋｇ／ｍ^３であることがより好ましい。発泡樹脂層としては、連続気泡（連通孔）を有する発泡樹脂層が好ましく、例えばウレタン発泡樹脂、アクリル系発泡樹脂やメラミン発泡樹脂等が例示できる。密度が５ｋｇ／ｍ^３以上であれば、成型性がよく一般的に市販されているため入手しやすい点で好ましく、３０ｋｇ／ｍ^３以下であれば吸音材料として軽量となり、設置の際等に作業性が高いため好ましい。

本発明において、基材層は２．９ｍｍ以上の厚みを有する。基材層の厚みの上限は特に制限されるものではないが、省スペース性の観点からは２．９〜６０ｍｍであることが好ましく、２．９〜３０ｍｍであることがより好ましい。基材層が複数の基材から構成される場合、基材層を構成する基材１層あたりの厚みは、例えば、２０μｍ〜２０ｍｍとすることができ、３０μｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。基材の厚みが２０μｍ以上であれば、皺の発生がなく取り扱いが容易で、生産性が良好であり、基材の厚みが２０ｍｍ以下であれば、省スペース性を妨げる恐れがない。

基材層は、繊維層よりも密度が低く、通気性と厚みのある層であり、この構造によって音の反射を低減し、吸音性に寄与するものと考えられている。基材層の通気度は、例えば１０００μｍ／Ｐａ・ｓ以上とすることができる。

基材層には、本発明の効果を妨げない範囲内で、各種の添加剤、例えば、着色剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、造核剤、滑剤、抗菌剤、難燃剤、可塑剤、及び他の熱可塑性樹脂等が添加されていてもよい。また、表面が各種の仕上げ剤で処理されていてもよく、これによって撥水性、制電性、表面平滑性、耐摩耗性などの機能が付与されていてもよい。

（積層吸音材の吸音特性）
本発明の積層吸音材は、特に低周波数領域（１０００Ｈｚ以下の周波数領域）、中周波数領域（８００〜２０００Ｈｚの周波数領域）、及び高周波数領域（２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域）における吸音性が優れることを特徴としている。本発明の積層吸音材は、特に４００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ領域の吸音性に優れるという、従来の吸音材と異なる吸音特性を示すものである。特定の理論に拘束されるものではないが、本発明の積層吸音材は、繊維層と基材層の密度差を利用し音波の流れ抵抗を制御し、音波の透過と反射、及び干渉を利用する結果、厚みが薄く、かつ、低周波数領域及び中周波数領域の吸収性に優れるという性能が得られるものと考えられている。
吸音性の評価方法は、実施例に詳述される。

（積層吸音材の製造方法）
積層吸音材の製造方法は特に制限されないが、例えば、１層の基材層上に１層の繊維集合体を形成する繊維層を作成する工程、及び、複数の繊維層を所定の順番及び枚数で重ね合わせて一体化する工程、を含む製造方法によって得ることができる。なお、繊維層を重ね合わせる工程において、繊維層以外のさらなる層（例えばさらなる基材層）をさらに加えて積層することもできる。

基材層として用いる発泡体は、公知の方法で製造して用いてもよいし、市販の発泡体を選択して用いることもできる。

前記によって得られた、基材層／繊維層の２層からなる積層体を、複数枚重ね合わせて一体化する方法は、特に限定されるわけではなく、接着を行わず重ね合わせるだけでもよく、また、各種の接着方法、つまり、加熱したフラットロールやエンボスロールによる熱圧着、ホットメルト剤や化学接着剤による接着、循環熱風もしくは輻射熱による熱接着などを採用することもできる。繊維層の物性低下を抑制するという観点では、なかでも循環熱風もしくは輻射熱による熱処理が好ましい。フラットロールやエンボスロールによる熱圧着の場合、繊維層が溶融してフィルム化したり、エンボス点周辺部分に破れが発生したりする等のダメージを受け、安定的な製造が困難となる可能性があるほか、吸音特性が低下する等の性能低下を生じやすい。また、ホットメルト剤や化学接着剤による接着の場合には、該成分によって繊維層の繊維間空隙が埋められ、性能低下を生じやすい場合がある。一方で、循環熱風もしくは輻射熱による熱処理で一体化した場合には、繊維層へのダメージが少なく、かつ十分な層間剥離強度で一体化できるので好ましい。循環熱風もしくは輻射熱による熱処理によって一体化する場合には、特に限定されるものではないが、熱融着性複合繊維からなる不織布及び発泡樹脂を使用することが好ましい。

以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、以下の実施例は例示を目的としたものに過ぎない。本発明の範囲は、本実施例に限定されない。

実施例で用いた物性値の測定方法及び定義を以下に示す。

＜平均繊維径＞
株式会社日立ハイテクノロジーズ製の走査型電子顕微鏡ＳＵ８０２０を使用して、繊維を観察し、画像解析ソフトを用いて繊維５０本の直径を測定した。繊維５０本の繊維径の平均値を平均繊維径とした。

＜吸音率測定１＞
各積層体より直径６３ｍｍのサンプルを採取し、各条件の積層をした後、垂直入射吸音率測定装置「ブリュエル＆ケアー社製ＴＹＰＥ４２０６」を用いＡＳＴＭＥ１０５０に準拠し、周波数２００〜３２００Ｈｚにおける試験片に平面音波が垂直に入射するときの垂直入射吸音率を測定した。
＜低周波数領域の吸音性＞
周波数ｘが２００〜３２００Ｈｚの吸音率を１Ｈｚ間隔で測定し、得られる曲線をｆ(ｘ)としたとき、２００〜１０００Ｈｚの積分値Ｓが下記数式で得られる。

積分値Ｓは２００〜１０００Ｈｚの周波数領域の吸音性能を示し、数値が高ければ、吸音性が高いと判断される。Ｓ値が１７０以上の場合、低周波数領域の吸音性を良好（○）と評価し、１７０未満の場合、吸音性を不良（×）と評価した。積分値Ｓを、積分した周波数の幅（１０００−２００＝８００）で除した値が２００〜１０００Ｈｚの周波数領域の平均吸音率を表す。

＜中周波数領域の吸音性＞
周波数ｘが８００〜２０００Ｈｚの吸音率を１Ｈｚ間隔で測定し、得られる曲線をｆ(ｘ)としたとき、８００〜２０００Ｈｚの吸音率の積分値Ｔが下記数式で得られる。

積分値Ｔは８００〜２０００Ｈｚの周波数領域の吸音性能を示し、数値が高ければ、吸音性が高いと判断される。Ｔ値が８４０以上の場合、中周波数領域の吸音性を良好（○）と評価し、８４０未満の場合、吸音性を不良（×）と評価した。積分値Ｔを積分した周波数の幅（２０００−８００＝１２００）で除した値が８００〜２０００Ｈｚの周波数領域の平均吸音率を表す。

＜吸音率測定２＞
各積層体より直径４０ｍｍのサンプルを採取し、各条件の積層をした後、垂直入射吸音率測定装置「日本音響エンジニアリング社製ＷｉｎＺａｃＭＴＸ」を用いＡＳＴＭＥ１０５０に準拠し、周波数２００〜５０００Ｈｚにおける試験片に平面音波が垂直に入射するときの垂直入射吸音率を測定した。

＜高周波数領域の吸音性＞
周波数ｘが２００〜５０００Ｈｚの吸音率を３．９Ｈｚ間隔で測定し、得られる曲線をｆ_２(ｘ)としたとき、２０００〜５０００Ｈｚの吸音率の積分値Ｕが下記数式で得られる。

積分値Ｕは２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域の吸音性能を示し、数値が高ければ、吸音性が高いと判断される。Ｕ値が２１００以上の場合、高周波数領域の吸音性を良好（○）と評価し、２１００未満の場合、吸音性を不良（×）と評価した。積分値Ｕを積分した周波数の幅（５０００−２０００＝３０００）で除した値が２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域の平均吸音率を表す。

＜通気度＞
通気度測定は、株式会社東洋精機製作所製ガーレ式デンソメーター（型式：ＧＢ−３Ｃ）にてＩＳＯ５６３６に準拠し測定した。

＜ＭＦＲ＞
ポリプロピレン樹脂のＭＦＲは、ＪＩＳＫ７２１０（１９９９）に準拠し、２１６０ｇ荷重条件下、２３０℃で測定した値である。
ポリエチレン樹脂のＭＦＲは、ＪＩＳＫ７２１０（１９９９）に準拠し、２１６０ｇ荷重条件下、１９０℃で測定した値である。

［実施例１］
繊維層の形成には、スクリュー（５０ｍｍ径）、加熱体及びギアポンプを有する２機の押出機、混繊用紡糸口金（孔径０．３ｍｍ、２機の押出機より交互に樹脂が吐出される孔数５０１ホールが一列に並んだ、有効幅５００ｍｍ）、圧縮空気発生装置及び空気加熱機、ポリエステル製ネットを備えた捕集コンベアー、及び巻取り機からなる不織布製造装置を用いた。
繊維層の原料のポリプロピレン樹脂として、ポリプロピレンホモポリマー１（ＭＦＲ＝８２ｇ／１０分）と、ポリプロピレンホモポリマー２（ＬＯＴＴＥＣＨＥＭＩＣＡＬ社製「ＦＲ−１８５」（ＭＦＲ＝１４００ｇ／１０分））を用い、不織布製造装置の２機の押出機に前記２種類のポリプロピレン樹脂を投入し、押出機を２４０℃で加熱溶融させ、ギアポンプの質量比が５０／５０になる様に設定し、紡糸口金から単孔あたり０．３ｇ／ｍｉｎの紡糸速度で溶融樹脂を吐出させた。吐出した繊維を４００℃に加熱した９８ｋＰａ（ゲージ圧）の圧縮空気によって紡糸口金から３０ｃｍの距離で、捕集コンベアー上に吹き付け、繊維層を形成した。捕集コンベアーの速度を調整することによって、任意に目付を設定した。平均繊維径は、１．８μｍであり、繊維層の目付けは、８０ｇ／ｍ^２、厚みは０．６ｍｍであった。
また、市販されている発泡ウレタン樹脂材料であるイノアック社製カームフレックスＦ−２（密度２５ｋｇ／ｍ^３）、厚み１０ｍｍを基材Ｄとした。得られた基材Ｄと繊維層とを使用し、繊維層／基材層Ｄ／繊維層となるように重ね合わせ、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。
垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓ）を評価したところ、２８０であり良好であった。中周波数領域の吸音性（８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔ）を評価したところ、９９６であり良好であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕ）を評価したところ、２５３４であり良好であった。

［実施例２］
市販されているウレタン発泡樹脂材料であるイノアック社製カームフレックスＦ−２（密度２５ｋｇ／ｍ^３）、厚み１５ｍｍを基材Ｅとした。得られた基材Ｅと実施例１で得られた繊維層とを使用し、繊維層／基材層Ｅ／繊維層となるように重ね合わせ、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。
垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓ）を評価したところ、３４３であり良好であった。中周波数領域の吸音性（８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔ）を評価したところ、１０７９であり良好であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕ）を評価したところ、２５９９であり良好であった。

［実施例３］
市販されているメラミン発泡樹脂材料であるイノアック社製バソテクトＢＡＦ-１０Ｇ＋（密度９．２ｋｇ／ｍ^３）、厚み１０ｍｍを基材Ｆとした。得られた基材Ｆと実施例１で得られた繊維層とを使用し、繊維層／基材層Ｆ／繊維層となるように重ね合わせ、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。
垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓ）を評価したところ、３００であり良好であった。中周波数領域の吸音性（８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔ）を評価したところ、１０４４であり良好であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００Ｈｚから〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕ）を評価したところ、２６５６であり良好であった。

［実施例４］
市販されているメラミン発泡樹脂材料であるイノアック社製バソテクトＢＡＦ-２０Ｇ＋（密度９．２ｋｇ／ｍ^３）を厚み１５ｍｍに切り出し基材Ｇとした。得られた基材Ｇと実施例１で得られた繊維層を使用し、繊維層／基材層Ｇ／繊維層となるように重ね合わせ、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。
垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓ）を評価したところ、３６０であり良好であった。中周波数領域の吸音性（８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔ）を評価したところ、１０４５であり良好であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕ）を評価したところ、２６７１であり良好であった。

［比較例１］
繊維層２枚のみを使用した以外は実施例１と同様に実施し、繊維層／繊維層となるように積層し、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。
垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓ）を評価したところ、１６７であり不良であった。中周波数領域の吸音性（８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔ）を評価したところ、８９７であり良好であった。高周波数領域の吸音性（２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕ）を評価したところ、２２９４であり良好であった。

［比較例２］
市販されているポリプロピレン樹脂製不織布（３Ｍ社製シンサレートＴ２２０３、繊維径０．７〜４．０μｍ、厚み２９ｍｍ）を直径６３ｍｍの円形に打ち抜き、吸音率測定をし、低周波数領域の吸音性（２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓ）を評価したところ、１２９であり低周波数領域の吸音性が得られず、不良であった。中周波数領域の吸音性（８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔ）を評価したところ、８０４であり不良であった。高周波数領域の吸音性（２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕ）を評価したところ、２５８０であり良好であった。

［比較例３］
実施例１で得られた基材層Ｄのみで、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓ）を評価したところ、１３１であった。中周波数領域の吸音性（８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔ）を評価したところ、４０８であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕ）を評価したところ、２１０２であった。

［比較例４］
実施例３の基材層Ｆのみで、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓ）を評価したところ、１３９であった。中周波数領域の吸音性（８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔ）を評価したところ、４０４であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕ）を評価したところ、２１２４であった。

［比較例５］
実施例３の基材層Ｄと繊維層１枚のみで、基材層Ｄ／繊維層となるように積層し、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓ）を評価したところ、１７６であった。中周波数領域の吸音性（８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔ）を評価したところ、７４１であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕ）を評価したところ、２６５３であった。

［比較例６］
実施例３の基材層Ｆと繊維層１枚のみで、基材層Ｆ／繊維層となるように積層し、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓ）を評価したところ、１８０であった。中周波数領域の吸音性（８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔ）を評価したところ、７２０であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕ）を評価したところ、２７０７であった。

実施例１〜４及び比較例１〜６のまとめを表１に示す。

表１に示されるとおり、本発明の実施例１〜４の積層吸音材はいずれも、低周波吸音性、中周波吸音性、高周波吸音性、及び省スペース性に優れていた。一方、基材層を挟まず、２層の繊維層のみで構成した比較例１は、中周波吸音性は優れていたが低周波吸音性が不十分であった。さらに、比較的細径の繊維のみで構成した単層の吸音材である比較例２は、厚みを大きくしても低周波数吸音性及び中周波数吸音性が不十分であった。また、発泡体層のみ（基材層のみ）である比較例３，４は、高周波吸音性で良好であるが、低周波吸音性、中周波吸音性、ともに不十分であった。比較例５，６は、低周波数域と高周波数域の吸音性は良好であったが、中周波数域の吸音性は不十分であった。

本発明の積層吸音材は、低周波数領域から中周波数領域、高周波領域の吸音性に特に優れるため、低周波数領域から中周波数領域の騒音が問題になる分野における吸音材として利用されうる。具体的には住宅の天井、壁、床等に用いられる吸音材、高速道路や鉄道路線等の防音壁、家電製品の防音材、鉄道や自動車等の車両の各部に配置される吸音材等として用いられうる。

Claims

少なくとも２層の繊維層と、繊維層と繊維層の間に位置する基材層とを含む積層吸音材であって、
前記繊維層のそれぞれは、平均繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ未満である繊維からなり、目付が１０〜５００ｇ／ｍ^２であり、通気度が９５０μｍ／Ｐａ・ｓｅｃ以下であり、
厚みが２．９ｍｍ未満であり、
前記基材層は、発泡樹脂からなる層であって、厚みが２．９〜２０ｍｍであり、密度が５〜３０ｋｇ／ｍ^３である、
積層吸音材。
前記繊維層が、１０〜２００ｇ／ｍ^２の目付けであり、前記基材層が、８〜２６ｋｇ／ｍ^３の密度である、請求項１に記載の積層吸音材。
厚みが、３０ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の積層吸音材。
前記繊維層を形成する繊維が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン６，６、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリスルフォン、及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層吸音材。
前記基材層に含まれる基材が、ウレタン発泡樹脂及びメラミン発泡樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種からなる発泡樹脂である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層吸音材。
垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００〜３２００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ（ｘ）としたとき、２００〜１０００Ｈｚの積分した値Ｓが、下記式を満たす範囲である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層吸音材。
垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００〜３２００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ（ｘ）としたとき、８００〜２０００Ｈｚの積分した値Ｔが、下記式を満たす範囲である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層吸音材。
垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００〜５０００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ_２（ｘ）としたとき、２０００〜５０００Ｈｚの積分した値Ｕが、下記式を満たす範囲である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層吸音材。