JP3734024B2 - 繊維積層吸音材の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築、土木資材、さらには鉄道、道路、空港、各種競技場、遊戯施設などの特に騒音対策を必要とするところに用いられる繊維積層吸音材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば鉄道や道路などの防音壁に吸音性能を有する繊維系吸音材を取付けることが行なわれている。この場合、降雨等により繊維系吸音材の間隙に水分が浸入して吸音率を低下させるという問題があり、そのため、水分の浸入を防ぐために、繊維系吸音材の表面にセラミック系の撥水材を塗布する等の対策がなされていた。
【0003】
従来の水分浸入防止対策では、吸音率を低下させたり、セラミック系撥水材は高価であり、これをスプレー塗布すると周辺への飛散量が多く、すなわち塗布ロスが多く、コスト的に高価になっていた。そこで本願出願人は、水分の浸入を防止し、かつ吸音性能等の吸音材が有する性能を低下させることがなく、かつ低コストで製作可能な繊維積層吸音材を提供することを目的として、特願平10−099586号として特許出願をした。これは、見掛け密度0.01g/cm3以上の有機繊維不織布からなる芯材層の片面又は両面に見掛け密度0.05g/cm3以上で繊維間の間隙が200μm以下で撥水処理した有機繊維不織布からなる表皮層を積層したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本願出願人が先に出願した繊維積層吸音材は、その表皮層を形成する有機繊維不織布の繊維長を200mmを超えるものも予定しており、例えばスパンボンド法にて製造した不織布を使用する場合、芯材層の製造時にこの表皮層をホットメルトを使用し同時貼り付けを行うと、芯材層の収縮に伴って表皮層の不織布にしわが発生していた。
【0005】
そこで、この発明は、水分の浸入を防止し、吸音性能の低下を防ぎ、表皮層の不織布にしわが発生するのを防止した繊維積層吸音材の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明は、撥水処理された有機繊維不織布からなる表皮層を、芯材層になる長繊維を用いたウェッブの面にホットメルトと一緒に貼り付けた後、ヒータ装置によってホットメルトを溶かし、続いてホットメルトを固化する繊維積層吸音材の製造方法において、前記表皮層の見掛け密度を0.05g/cm3以上で繊維間の間隙を0.1μm〜100μmとなるようにするとともに、繊維長さ200mm以下の繊維からなる有機繊維不織布をフッ素系加工剤を水で希釈した2〜10%の溶液にアクリルエマルジョンを2〜10%添加した水溶液に浸漬した後に乾燥させキュアリングして撥水処理し、前記芯材層よりも高密度の表皮層を用いるようにしたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の好適な実施例について図面を参照にして説明する。
【0008】
図1に示す実施例では、有機繊維不織布からなる芯材層1の片面に有機繊維不織布からなる表皮層2を積層してある。芯材層1は、繊維径3デニールのポリエステル低融点繊維35%と繊維径6デニールのポリエステル繊維65%を配合し、これらの繊維を開繊した後にシート形成(これをウェッブという)し、このウェッブを150℃で1分間加熱処理してポリエステル低融点繊維を溶融させウェッブの繊維を互いに結合して得られる。この芯材層1を形成する有機繊維不織布の見掛け密度は、0.01g/cm3以上、好ましくは0.02〜0.5g/cm3、より好ましくは0.03〜0.4g/cm3である。この芯材層1は、スパンボンド法により製造したが、ウェッブ形成後の処理方法としては、スパンボンド法の他に接着剤型、機械結合型(ファイバーロッカー式)があり、上述したスパンボンド法以外の処理方法によっても可能である。また、有機繊維としてもポリエステルの他にレーヨン、アセテート、ナイロン、ポリプロピレン、テトロン、ビニロン等広範囲な原料繊維を使用することができる。なお、スパンボンド法は、乾式によりウェッブを形成した後に、ウェッブの繊維を互いに結合させる処理方法であり、紡糸型とも呼ばれ、長繊維を用いたものである。
【0009】
前記表皮層2は、見掛け密度は、0.05g/cm3以上、好ましくは、0.2〜1.2g/cm3、より好ましくは0.3〜1g/cm3であり、長さ200mm以下の短繊維から形成された有機繊維不織布を樹脂材料で撥水処理したものがある。この不織布は、スパンレース法により製造される。この表皮層2を形成する不織布の繊維長さは、200mm以下、好ましくは75mm以下、より好ましくは50mm〜64mmである。また、有機繊維としては、芯材層1で用いたと同様のものが用いられる。なお、表皮層2を芯材層1より高密度にすることにより、高剛性の繊維積層吸音材を得ることができる。
【0010】
表皮層2を形成する繊維長さ200mm以下の繊維からなる有機繊維不織布に撥水処理を施すには、フッ素系加工剤を水で希釈して2〜10%の溶液にし、この溶液にアクリルエマルジョンを2〜10%添加した水溶液をつくり、この水溶液に前記有機繊維不織布を浸漬し、次いでこの不織布を乾燥させた後にキュアリングする。一般的に繊維長さ200mm以下の繊維をスパンレース法で不織布に製造したものは、伸び縮みに対応できるが、強い力で引っ張ると伸びが大きくなり、特に水にぬれている状態では伸びがより一層大きくなり、不織布が破れるおそれもあった。そこで、このような不織布に撥水処理を施す際に、上述のようにアクリルエマルジョンを添加し、乾燥、熱処理することにより、伸びの大きさを抑制できた。
【0011】
このように撥水処理された有機繊維不織布12からなる表皮層2は、図2に示すように、芯材層1の製造時にウェッブ10の片面にホットメルト11と一緒に貼り付ける。このホットメルト11が冷却固化して、図1に示す接着層3を形成する。図2において、符号13はヒータ装置を示し、このヒータ装置13の個所でホットメルト11を溶かし、冷却ロール14の個所で溶けたホットメルト11を固化させてウェッブ10に不織布12を貼り付ける。冷却ロール14通過後のシート状物を適宜の大きさに切断することによって、図1に示す繊維積層吸音材を得る。このとき、芯材層1の見掛け密度は0.01g/cm3以上、表皮層2の見掛け密度は0.05g/cm3以上で、かつ繊維間の間隙が200μm以下となる。表皮層2の繊維間の間隙が200μmを超えてしまうと水滴が浸入し易くなる。200μm以下であっても騒音の入力を妨げることはない。好ましくは0.1μm〜100μmである。
【0012】
接着層3としては、ホットメルトの他に融点200℃以上、好ましくは250℃のポリエステル繊維中にポリエステル低融点繊維を60〜100重量%含んだウェッブが好適に使用できる。芯材層1と表皮層2との間にこの接着層3となるウェッブを設けたものを圧縮プレス機を使用して180℃で1.5分間加熱して低融点繊維を溶融させ一体化し、繊維積層吸音材を得ることもできる。接着層3として用いる低融点繊維は、80〜180℃、特に90〜170℃で溶融するものであり、例えば融点が110℃あるいは130℃のポリエステル繊維が好適に使用できる。通常の接着剤ではなく、低融点繊維を60〜100重量%含んだ接着層3を表皮層2と芯材層1との間に設け、加熱し加圧することにより表皮層2を芯材層1に接着できるので、実質的に繊維のみからなる成形体を形成することができ、この点で作業環境、リサイクル性、コスト面で優れたものである。
【0013】
芯材層1及び表皮層2を形成する有機繊維不織布は、融点200℃以上の繊維、繊維径は15デニール以下、好ましくは0.5〜6デニール、さらに好ましくは1〜4デニールの繊維から形成することが性能及びコストの点から好適である。
【0014】
上記芯材層1及び表皮層2の厚さは、使用目的等に応じて適宜選定されるが、例えば防音壁に取付ける吸音材として用いる場合には、芯材層1を3〜100mm、好ましくは4〜60mmとし、表皮層2を芯材層1の厚さの1/100〜1/3、好ましくは1/60〜1/5とすることが、吸音性能やコストの点から好ましい。
【0015】
なお、芯材層1の片面だけではなく、両面に表皮層2を積層することもできる。芯材層1の両面に積層した表皮層2は、一方の面のものと他方の面のものとで原料繊維を異ならせたり、見掛け密度を異ならせたりしてもよい。
【0016】
実施例1
芯材層1・・・繊維径3デニールのポリエステル低融点(100℃)繊維35%と繊維径6デニールのポリエステル繊維(融点250℃)とを配合し、ウェッブを形成する。
表皮層2・・・繊維径1デニールで、長さ64mmのポリエステル繊維(融点250℃)からスパンレース法により製造した不織布。目付量80g/m2、厚さ0.46mm、見掛け密度0.17g/cm3、繊維間隙100μm以下とした。この不織布にフッ素系加工剤(10%濃度)にアクリルエマルジョンを3%添加した水溶液にどぶづけ処理後、乾燥・熱処理した。
フッ素系加工剤としては次のものを使用した。
旭硝子(株)のアサヒガードAG−850
AG−850を水で希釈し、10%の溶液にし、アクリルエマルジョンを3%添加した水溶液を準備した。浸漬後120℃×5分乾燥させた後、150℃×8分キュアリングした。
この撥水処理加工された不織布を図2に示す方法で芯材層1の片面に接着した。最終製品における芯材層1は、見掛け密度0.04g/cm3、厚さ60mmとなった。
【0017】
実施例2
芯材層1は、実施例1におけるウェッブを180℃で1分間加熱処理し、厚さと見掛け密度は実施例1と同様とした。表皮層2は目付量70g/m2、厚さ0.33mmとした以外は実施例1と同様とし、接着層3を形成する材料として繊維径10〜15デニールのポリエステル低融点(100℃)繊維のみで形成された不織布を用い、バインダー繊維の目付量は30g/m2とした。そして、この不織布を芯材層1上に重ね、この上に表皮層2を重ねてアイロンを使用して160℃で1分間加熱加圧して積層吸音材を得た。
【0018】
比較例1
実施例1の芯材層1のみからなるもの。
【0019】
比較例2
実施例1の芯材層1の片面に撥水剤を350g/m2塗布した。撥水剤としては、セラミック系の撥水剤を用いた。
【0020】
実施例1,2では、表皮層2を芯材層1に接着するとき、加熱融着させても芯材層1の収縮に伴う表皮層2の収縮が生ぜず、しわの発生もみられなかった。これは、表皮層2の不織布の繊維長さが短いので、芯材層1の収縮に対応して収縮することによる。特に、実施例1のように芯材層1の製造時にホットメルトを用いて加熱融着させる場合、製造ラインの流れ方向に直交する方向、すなわち幅方向にウェッブが収縮するが、表皮層2となる撥水処理された不織布の繊維が短繊維であることからある程度の伸び縮みに対応することが明らかになった。
【0021】
上述の実施例1,2と比較例1,2について周波数毎の垂直入射吸音率を測定した結果を図3に示す。図3のグラフ中符号A,Bは実施例1,2、符号C,Dは比較例1,2を夫々示す。実施例1,2は、表皮層2が存在しても芯材層1が単独で有する吸音性能をほとんど損なっていないことが明らかである。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、撥水処理された有機繊維不織布からなる表皮層を、芯材層になるウェッブの面にホットメルトと一緒に貼り付けた後、ヒータ装置によってホットメルトを溶かし、続いてホットメルトを固化するようにしたので、表皮層にしわの発生も生ぜず、水滴の浸入を防止し、吸音性能も優れたものとなる。また、この発明のような撥水処理をすること、すなわちアクリルエマルジョンを添加し、乾燥、熱処理することにより、伸びの大きさを抑制できる。さらに、表皮層の見掛け密度0.05g/cm3以上で繊維間の間隙を200μm以下となるようしたことで、水滴の浸入を防ぎ、騒音の入力は妨げることはない。さらにまた、前記芯材層よりも高密度の表皮層を用いたので、高剛性の繊維積層吸音材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】製造された吸音材の断面図。
【図2】この発明の好適な実施例を説明する図。
【図3】周波数毎の垂直入射吸音率を示すグラフ。
【符号の説明】
1 芯材層
2 表皮層
3 接着層
10 ウェッブ
11 ホットメルト
12 有機繊維不織布
13 ヒータ装置
Claims (4)
- 撥水処理された有機繊維不織布からなる表皮層を、芯材層になる長繊維を用いたウェッブの面にホットメルトと一緒に貼り付けた後、ヒータ装置によってホットメルトを溶かし、続いてホットメルトを固化する繊維積層吸音材の製造方法において、
前記表皮層の見掛け密度を0.05g/cm3以上で繊維間の間隙を0.1μm〜100μmとなるようにするとともに、繊維長さ200mm以下の繊維からなる有機繊維不織布をフッ素系加工剤を水で希釈した2〜10%の溶液にアクリルエマルジョンを2〜10%添加した水溶液に浸漬した後に乾燥させキュアリングして撥水処理し、
前記芯材層よりも高密度の表皮層を用いることを特徴とする繊維積層吸音材の製造方法。 - 前記芯材層を長繊維を用いたスポンボンド法により製造したことを特徴とする請求項1に記載の繊維積層吸音材の製造方法。
- 前記表皮層をスパンレース法で製造したことを特徴とする請求項1または2に記載の繊維積層吸音材の製造方法。
- 前記ヒータ装置として圧縮プレス機を使用して加熱し、前記ホットメルトの固化を冷却ロールを通過させて行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維積層吸音材の製造方法。
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