JP2022066830A - 吸音材 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた吸音性能を維持しつつ低周波数領域～中周波数領域における吸音性能の周波数特性を調整可能な吸音材を提供する。【解決手段】吸音材１０において、樹脂フィルム１と、第一不織布層２と、第二不織布層３と、をこの順に備える。第一不織布層の密度と第二不織布層の密度とが異なり、第一不織布層及び第二不織布層を構成する繊維の平均繊維径が２０μｍ以下である。【選択図】図１

Description

本開示は、吸音材に関する。

メルトブロー不織布からなる単一層の吸音構造体が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２－２１４９５７号公報

不織布からなる単一層の吸音構造体の場合、優れた吸音性能を維持しつつ吸音性能の周波数特性を調整することは難しい。

本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた吸音性能を維持しつつ低周波数領域～中周波数領域における吸音性能の周波数特性を調整可能な吸音材を提供することを目的とする。

以下に説明する吸音材は、音の入射側から、いわゆる重りの機能を有する硬い層（樹脂フィルム）と、バネの機能を有する柔らかい層（不織布層）を備えており、これらの層の組合せにより、好適に音を吸収することができると考えられる。発明者らは、そのような吸音材において、当該柔らかい層を密度の異なる二層の不織布で構成することで、吸音性能の周波数特性を調整できること、その際に不織布層を構成する繊維の平均繊維径を所定範囲とすることで吸音性能をより向上できること、を見出した。

本開示の一側面は、樹脂フィルムと、第一不織布層と、第二不織布層と、をこの順に備え、第一不織布層の密度と第二不織布層の密度とが異なり、第一不織布層及び第二不織布層を構成する繊維の平均繊維径が２０μｍ以下である、吸音材に関する。

一態様において、第一不織布層の厚さが、第二不織布層の厚さ以下であってよい。

一態様において、樹脂フィルムが、ポリオレフィン、ポリエステル又はポリアミドから構成されていてよい。

一態様において、吸音材が、樹脂フィルムの少なくともいずれかの表面に、金属蒸着層をさらに備えてよい。

一態様において、吸音材が、樹脂フィルム及び第一不織布層間、並びに第一不織布層及び第二不織布層間の少なくともいずれかに、接着剤層をさらに備えてよい。

一態様において、第一不織布層の密度が第二不織布層の密度より高くてよい。

一態様において、第二不織布層の密度が第一不織布層の密度より高くてよい。

一態様において、吸音材の厚さが１～１００ｍｍであってよい。

本開示によれば、優れた吸音性能を維持しつつ低周波数領域～中周波数領域における吸音性能の周波数特性を調整可能な吸音材を提供することができる。

図１は、吸音材の模式断面図である。 図２は、実験１の垂直入射吸音率を示す図である。 図３は、実験２の垂直入射吸音率を示す図である。

＜吸音材＞
図１は吸音材の模式断面図である。吸音材１０は、樹脂フィルム１と、不織布層として第一不織布層２及び第二不織布層３と、をこの順に備える。樹脂フィルム側から入射した音（音響エネルギー）は、吸音材を透過する際に熱エネルギーとして散逸される。これにより音の減衰が観察される。

上記構成を有する吸音材において、不織布層を構成する繊維の平均繊維径を２０μｍ以下とした上で、第一不織布層の密度と第二不織布層の密度とを調整することにより、優れた吸音性能を維持しつつ低周波数領域～中周波数領域における吸音性能の周波数特性を調整することができる。具体的には、それにより、低周波数領域における吸音特性向上、あるいは低周波数領域～中周波数領域における吸音特性向上を図ることができる。低周波数領域とは、周波数が１０００Ｈｚ以下の領域とすることができ、不織布層の密度を調整することで、５００～１０００Ｈｚの周波数領域における吸音特性向上を図ることができる。低周波数領域～中周波数領域とは、６００～１８００Ｈｚの領域とすることができ、不織布層の密度を調整することで、６００～１８００Ｈｚの周波数領域における吸音特性向上を図ることができる。

（不織布層）
不織布を構成する繊維としては、有機繊維及び無機繊維が挙げられる。有機繊維としては、例えば、ポリエチレン（低密度又は高密度）、ポリプロピレン、共重合ポリエチレン、共重合ポリプロピレン等のポリオレフィン繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維（アクリロニトリル繊維、アクリロニトリル・塩化ビニル共重合体繊維）、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ウール等の天然繊維などが挙げられる。また、無機繊維としては、ガラス繊維、金属繊維、セラミックス繊維、炭素繊維等が挙げられる。不織布を構成する繊維は、これらを１種又は２種以上を含むことができる。第一不織布層及び第二不織布層は、同じ素材から構成されていてもよく、異なる素材から構成されていてもよい。

不織布層の厚さは、吸音特性に優れる観点から、０．１ｍｍ以上とすることができ、０．５ｍｍ以上であってもよく、２ｍｍ以上であってもよく、また５０ｍｍ以下とすることができ、２０ｍｍ以下であってもよく、１０ｍｍ以下であってもよい。第一不織布層及び第二不織布層は、同じ厚さを有していてもよく、異なる厚さを有していてもよい。吸音特性に優れる観点から、第一不織布層（音の入射側の不織布層）の厚さが、第二不織布層の厚さ以下であってよく、第二不織布層の厚さ未満であってよい。

低周波数領域における吸音特性に優れる観点から、第一不織布層の密度は、第二不織布層の密度よりも高くてよい。そのような第二不織布層との組み合わせにおいて、第一不織布層の密度は、低周波数領域における吸音特性に優れる観点から、０．０１０ｇ／ｃｍ^３以上とすることができ０．０２０ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、０．０３０ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、また０．５００ｇ／ｃｍ^３以下とすることができ０．４００ｇ／ｃｍ^３以下であってもよく、０．３００ｇ／ｃｍ^３以下であってもよい。また、そのような第一不織布層との組み合わせにおいて、第二不織布層の密度は、低周波数領域における吸音特性に優れる観点から、０．００５ｇ／ｃｍ^３以上とすることができ０．０１０ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、０．０１５ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、また０．２００ｇ／ｃｍ^３以下とすることができ０．１５０ｇ／ｃｍ^３以下であってもよく、０．１００ｇ／ｃｍ^３以下であってもよい。不織布層の密度は、次式より算出することができる。
密度（ｇ／ｃｍ^３）＝｛目付（ｇ／ｍ^２）／厚さ（ｍｍ）｝／１０００

第一不織布層の密度が、第二不織布層の密度よりも高い場合、第二不織布層の密度に対する第一不織布層の密度の比（第一不織布層の密度／第二不織布層の密度）は、低周波数領域における吸音特性に優れる観点から、１．０５以上とすることができ、１．５以上であってもよく、また１０以下とすることができ、５以下であってもよい。ＪＩＳ Ａ １４０５－１に準拠して測定される、吸音材の５００～１０００Ｈｚにおける平均垂直入射吸音率は、０．５以上とすることができ、０．５５以上であってもよい。吸音材の５００～１０００Ｈｚにおける最大吸音率は０．６５以上とすることができ、０．７以上であってもよい。

低周波数領域～中周波数領域における吸音特性に優れる観点から、第二不織布層の密度は、第一不織布層の密度より高くてよい。そのような第二不織布層との組み合わせにおいて、第一不織布層の密度は、低周波数領域～中周波数領域における吸音特性に優れる観点から、０．０１０ｇ／ｃｍ^３以上とすることができ、０．０２０ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、０．０３０ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、また０．３００ｇ／ｃｍ^３以下とすることができ０．２００ｇ／ｃｍ^３以下であってもよく、０．１００ｇ／ｃｍ^３以下であってもよい。また、そのような第一不織布層との組み合わせにおいて、第二不織布層の密度は、低周波数領域～中周波数領域における吸音特性に優れる観点から、０．０２０ｇ／ｃｍ^３以上とすることができ、０．０３０ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、０．０４０ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、また０．４００ｇ／ｃｍ^３以下とすることができ０．３００ｇ／ｃｍ^３以下であってもよく、０．２００ｇ／ｃｍ^３以下であってもよい。

第二不織布層の密度が、第一不織布層の密度より高い場合、第二不織布層の密度に対する第一不織布層の密度の比（第一不織布層の密度／第二不織布層の密度）は、低周波数領域～中周波数領域における吸音特性に優れる観点から、０．１以上とすることができ、０．２以上であってもよく、また１．０以下とすることができ、０．７以下であってもよい。ＪＩＳ Ａ １４０５－１に準拠して測定される、吸音材の６００～１８００Ｈｚにおける平均垂直入射吸音率は、０．５以上とすることができ、０．５５以上であってもよい。吸音材の６００～１８００Ｈｚにおける最低吸音率は０．３５以上とすることができ、０．４以上であってもよい。

第一不織布層及び第二不織布層を構成する繊維の平均繊維径は２０μｍ以下である。これにより吸音特性をより向上することができる。この観点から、平均繊維径は１８μｍ以下であってもよく、１６μｍ以下であってもよく、１４μｍ以下であってもよい。平均繊維径の下限は特に限定されないが、不織布層の形状保持の観点から、１μｍとすることができる。第一不織布層及び第二不織布層を構成する繊維は、同じ平均繊維径を有していてもよく、異なる平均繊維径を有していてもよい。平均繊維径は、電子顕微鏡にて１０００倍で撮影した写真から測定される個々の繊維の繊維径の平均をとることで求められる。具体的には、平均繊維径は、写真１０枚から任意に選択された合計本数１００本の繊維について、直径０．１μｍオーダーまで繊維径を測定し、それらを平均し、小数点以下第２位を四捨五入して求められる。

不織布層の目付は、吸音特性に優れる観点から、５０ｇ／ｍ^２以上とすることができ、７５ｇ／ｍ^２以上であってもよく、１００ｇ／ｍ^２以上であってもよく、１５０ｇ／ｍ^２以上であってもよく、また８００ｇ／ｍ^２以下とすることができ、６００ｇ／ｍ^２以下であってもよく、５００ｇ／ｍ^２以下であってもよく、３５０ｇ／ｍ^２以下であってもよい。第一不織布層及び第二不織布層は、同じ目付を有していてもよく、異なる目付を有していてもよい。

吸音材は、吸音特性に優れる観点から、さらに他の不織布層を備えていてもよい。すなわち、吸音材は、第一不織布層及び第二不織布層に加えて、さらに第三不織布層、第四不織布層等を備えていてもよい。各不織布層は、同じ素材から構成されていてもよく、異なる素材から構成されていてもよい。各不織布層を構成する繊維の平均繊維径は２０μｍ以下であってよい。

（樹脂フィルム）
樹脂フィルムを構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン（低密度又は高密度）、ポリプロピレン、共重合ポリエチレン、共重合ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、アラミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、エチレン・酢酸ビニル系樹脂、シリコーン樹脂、アクリルゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムなどが挙げられる。

樹脂フィルムの厚さは、吸音特性に優れる観点から、０．５μｍ以上とすることができ、５μｍ以上であってもよく、１０μｍ以上であってもよく、また５００μｍ以下とすることができ、２５０μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよい。また、吸音特性に優れる観点から、樹脂フィルムの厚さに対する不織布層の厚さの比率（不織布層の厚さ／樹脂フィルムの厚さ）は、１以上とすることができ、１０以上であってもよく、１００以上であってもよく、また２００００以下とすることができ、１００００以下であてもよく、１０００以下であってもよい。

樹脂フィルムは、フィルム特性の調整による吸音効果の向上機能、及び熱線反射機能の付与の観点から、その表面に金属蒸着層を備えていてもよい。すなわち、吸音材は、樹脂フィルムの表面に、金属蒸着層をさらに備えてよい。金属蒸着層は、アルミニウム、銅、亜鉛、亜鉛合金、銀等の金属を真空蒸着等の物理蒸着又は化学蒸着により形成できる。金属蒸着層は樹脂フィルムの両面に設けられていてもよく、一方の面に設けられていてもよい。

樹脂フィルムは、吸音効果の向上及び吸音周波数ピークの調整の観点から、有孔フィルムであってもよい。有孔フィルムは格子状、菱形状等に配列した孔を有してよい。当該孔は、吸音特性に優れる観点から、直径が０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上、又は０．３ｍｍ以上の円形状であってよく、また直径が５０ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、又は５ｍｍ以下の円形状であってよい。孔の形状は、円形、楕円形、長方形、多角形等であってよい。

（接着剤層）
吸音材は、上記の各層間にさらに接着剤層を備えていてもよい。例えば、吸音材は、樹脂フィルム及び第一不織布層間、並びに第一不織布層及び第二不織布層間の少なくともいずれかに接着剤層を備えていてもよい。接着剤層としては、酢酸ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、イソブテン・無水マレイン酸共重合樹脂、アクリル共重合樹脂、アクリルモノマー、アクリルオリゴマー、スチレン・ブタジエンゴム、塩化ビニル樹脂、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタン樹脂、シリル化ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、水ガラス、シリケート等の接着成分を含む層、あるいは紙、布、樹脂フィルム、金属テープ等から構成される支持体の両面にこれらの接着成分を含む層を備える積層物（例えば両面テープ）などが挙げられる。各接着剤層は、同じ素材から構成されていてもよく、異なる素材から構成されていてもよい。

接着剤層の厚さは特に限定されないが、０．０１μｍ以上とすることができ、１μｍ以上であってもよく、また５００μｍ以下とすることができ、２５０μｍ以下であってもよい。各接着剤層は、同じ厚さを有していてもよく、異なる厚さを有していてもよい。

吸音材の厚さは、吸音特性の発現、材料の施工性、省スペース化等の観点から、１ｍｍ以上とすることができ、２ｍｍ以上であってもよく、５ｍｍ以上であってもよく、また１００ｍｍ以下とすることができ、５０ｍｍ以下であってもよく、３０ｍｍ以下であってもよい。

＜吸音材の製造方法＞
吸音材は、各層を積層することにより製造することができる。吸音材は、上記のとおり接着剤層を備えることにより各層が接着された状態で用いられてもよいが、各層が接着されずに用いられてもよい。また、一部の層間のみに接着剤層が設けられてもよい。吸音材を構成する積層体は、筐体に収納された状態で用いてもよい。

＜吸音材の用途＞
上記吸音材は、低周波数領域、あるいは低周波数領域～中周波数領域における吸音特性に優れる。自動車、鉄道車両、航空機、船舶、住宅等の建築物、電子機器、精密機械などの分野には様々な周波数に対する吸音ニーズがある。吸音性能の周波数特性を調整可能な上記吸音材は、そのようなニーズに対し好適に用いることができる。

以下、実施例によって本開示を更に詳細に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。

（不織布層の準備）
実験１及び２用に、以下の表１及び表２に示す不織布層を準備した。

（樹脂フィルムの準備）
以下の樹脂フィルムを準備した。
両面アルミニウム蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＡＬＰＥＴ）：厚さ１２μｍ

（接着剤層の準備）
以下の接着剤層を準備した。
両面テープ：日立化成株式会社、ハイボン１１－６５２、厚さ０．１２ｍｍ

（吸音材の作製）
樹脂フィルム／第一不織布層／第二不織布層の構成を有する吸音材を作製した。各層の接着には両面テープを用いた。
実験１では、不織布層を表３に示すように配置した。実験２では、不織布層を表４に示すように配置した。

（吸音材の吸音特性評価）
作製した各吸音材の垂直入射吸音率を、以下に従って測定した。樹脂フィルム側から音を入射した。
実験１では、５００～１０００Ｈｚにおける垂直入射吸音率の平均値を平均吸音率として算出した。結果を表３に示す。
実験２では、６００～１８００Ｈｚにおける垂直入射吸音率の平均値を平均吸音率として算出した。結果を表４に示す。
装置名：垂直入射 音響計測システム ９３０１型（リオン株式会社）
測定方法：垂直入射吸音率（ＪＩＳ Ａ １４０５－１に準拠）
測定範囲：６～１９００Ｈｚ

図２は、実験１（実施例１－７及び比較例１－２）の垂直入射吸音率を示す図である。図３は、実験２（実施例２－２及び比較例２－１）の垂直入射吸音率を示す図である。同図に示されるように、不織布層を構成する繊維の平均繊維径を２０μｍ以下とした上で、第一不織布層の密度と第二不織布層の密度とを調整することにより、優れた吸音性能を維持しつつ低周波数領域～中周波数領域における吸音性能の周波数特性を調整できることが分かる。

１…樹脂フィルム、２…第一不織布層、３…第二不織布層、１０…吸音材。

Claims (8)

1. 樹脂フィルムと、第一不織布層と、第二不織布層と、をこの順に備え、
   前記第一不織布層の密度と前記第二不織布層の密度とが異なり、
   前記第一不織布層及び前記第二不織布層を構成する繊維の平均繊維径が２０μｍ以下である、吸音材。
2. 前記第一不織布層の厚さが、前記第二不織布層の厚さ以下である、請求項１に記載の吸音材。
3. 前記樹脂フィルムが、ポリオレフィン、ポリエステル又はポリアミドから構成される、請求項１又は２に記載の吸音材。
4. 前記樹脂フィルムの少なくともいずれかの表面に、金属蒸着層をさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の吸音材。
5. 前記樹脂フィルム及び前記第一不織布層間、並びに前記第一不織布層及び前記第二不織布層間の少なくともいずれかに、接着剤層をさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の吸音材。
6. 前記第一不織布層の密度が前記第二不織布層の密度より高い、請求項１～５のいずれか一項に記載の吸音材。
7. 前記第二不織布層の密度が前記第一不織布層の密度より高い、請求項１～５のいずれか一項に記載の吸音材。
8. 厚さが１～１００ｍｍである、請求項１～７のいずれか一項に記載の吸音材。
   
   
   

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