JP4016338B2

JP4016338B2 - 不織布成形体

Info

Publication number: JP4016338B2
Application number: JP2003156974A
Authority: JP
Inventors: 達朗伊藤
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP2004360089A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮成形され自動車用フロアクッション材や防音材等に用いられる不織布成形体に関し、詳しくは吸音性能に優れる不織布成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用フロアクッション材や防音材等に用いられる不織布成形体は、天然繊維や合成繊維を材料としてなるものである。これら不織布成形体は、一般的には、各種繊維を解綿し積層して成形するか、あるいは、各種繊維よりなるウェブにニードルパンチ処理を施して繊維の延びる方向をランダムに分散させることでフェルト状に形成したものが用いられている。
【０００３】
これら不織布成形体の吸音性能を向上させるためには、不織布成形体を構成する繊維として繊維径の小さい繊維を用いることが有効である。繊維径の小さい繊維を用いる場合には、繊維同士の間隙が小さく密に形成される。不織布成形体内部に進入した音波は、繊維同士の間隙を通過する際に繊維同士の間隙の粘性と熱伝導の作用によりそのエネルギーが減衰するとともに、繊維が共振することによってもそのエネルギーが減衰する。このとき、繊維同士の間隙が小さく密に形成されれば、この音エネルギーの減衰作用は大きくなり、吸音性能が向上する。
【０００４】
ここで、繊維径の小さい繊維は一般に高価であることから、繊維径の小さい繊維のみで不織布成形体を形成する場合には、原料コストが高くなる問題がある。
【０００５】
不織布成形体の原料コストを低減するためには、再生ＰＥＴ繊維等の安価な再生繊維を用いることが有効であるが、再生繊維は繊維径が大きいことから吸音性能が低下する。繊維径が大きい繊維を用いて吸音性能を向上させるためには、目付（面積あたりの繊維重量）を大きくする必要があるが、目付を大きくする場合、不織布成形体の肉厚や重量が大きくなる。この場合、不織布成形体を薄肉軽量のものとすることが困難となり、かつ、繊維の使用量も多くなり製造コストが増大する。
【０００６】
また、種々の繊維を製造する際に産出される繊維屑等は繊維径の小さい繊維であるとともに安価に販売されているものであるが、このような繊維屑等は繊維長さが短いものであるため成形性に劣る問題があった。
【０００７】
一方、繊維径の大きい繊維からなる繊維集合体と繊維径の小さい繊維からなる繊維集合体とを併用することで、不織布成形体の吸音性能を向上させるとともに原料コストを低減することもできる（例えば、特許文献１）。
【０００８】
特許文献１に記載される不織布成形体は、繊維径の大きい繊維よりなる高振動繊維集合体と繊維径の小さい繊維よりなる高吸音繊維集合体とを隣接あるいは接合させてなるものである。繊維径の大きい繊維よりなる高振動繊維集合体によって不織布成形体の剛性及び成形性を向上させるとともに、繊維径の小さい繊維よりなる高吸音繊維集合体によって吸音性能を向上させることが可能となる。しかし、特許文献１に記載される不織布成形体においても、繊維径の小さい繊維は原料コストが高いことから、原料コストを大きく低減することは困難であった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−９１０１９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、繊維径の小さい繊維を用い吸音性能が大きく向上する不織布成形体であって安価な不織布成形体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の不織布成形体は、ベース材である第１の繊維と、該第１の繊維同士の間隙に分散されている第２の繊維と、該第１の繊維および該第２の繊維よりも融点の低い結合材とを含み、該第１の繊維の繊維径と該第２の繊維の繊維径との比が２：１〜５０：１の範囲であり、該第２の繊維は複数の該第２の繊維が凝集した凝集体として配合されていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記第２の繊維は上記第１の繊維１００重量部に対して５０重量部以下となるように配合されていることが好ましい。
【００１３】
上記第２の繊維は、極細繊維と該極細繊維を被覆する鞘体とを持つ原糸を研磨して得られた該鞘体のみがき屑からなることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の不織布成形体によると、ベース材である第１の繊維の繊維同士の間隙に、第２の繊維が分散されている。したがって、第２の繊維として繊維径の小さい繊維を用いることで吸音性能を向上させることができるとともに、第１の繊維として繊維径の大きい繊維を用いることで原料コストを大きく低減することができる。さらに、第２の繊維は第１の繊維からなる骨格に保持され固定されることとなため、例えば繊維長さが短く成形性に劣るような繊維を第２の繊維として用いることもできる。この場合には、不織布成形体の吸音性能をより向上させ、不織布成形体を成形性に優れるものとすることができるとともに、原料コストを著しく低減することが可能となる。なお、本発明の不織布成形体を構成する第１の繊維及び第２の繊維は、第１の繊維の繊維径と第２の繊維の繊維径との比が２：１〜５０：１の範囲のものである。ここで示す範囲において、第１の繊維の繊維径に対して第２の繊維の繊維径が小さくなるほど吸音性能が向上し、第１の繊維の繊維径に対して第２の繊維の繊維径が大きくなるほど成形性が向上する。
【００１５】
本発明の不織布成形体において、第１の繊維及び第２の繊維は、第１の繊維の繊維径と第２の繊維の繊維径との比が２：１〜５０：１の範囲となるものであれば、天然繊維、合成繊維を問わず用いることができる。なお、不織布成形体の吸音性能をより向上させるためには、第２の繊維の繊維径は１〜５μm程度であることが特に好ましい。第２の繊維の繊維径がこれを超す場合には、不織布成形体を薄肉軽量のものとしつつ高い吸音性能を発揮することが困難となる。また、第２の繊維の繊維径がこれに満たないものは非常に高価なものとなり、原料コストを低減することが困難となる。さらに、上述した第２の繊維の繊維径との兼ね合いから、第１の繊維の繊維径は５〜５０μm程度であることが好ましく、５〜２５μm程度であることが特に好ましい。
【００１６】
本発明の不織布成形体においては、第２の繊維が少しでも配合されれば、配合されない場合と比較して吸音性能が向上する。また、第２の繊維の第１の繊維に対する配合量があまり大きくなりすぎると成形性が低下する。このため、本発明の不織布成形体においては、第２の繊維は第１の繊維１００重量部に対して５０重量部以下となるように配合されていることが好ましい。
【００１７】
ここで、本発明の不織布成形体において、第２の繊維は第１の繊維同士の間隙に分散されるものであることから、その繊維長さは短いものであっても良い。すなわち、第２の繊維をベース材として不織布成形体を形成する場合には第２の繊維によって不織布成形体の骨格を形成する必要があるため、第２の繊維として繊維長さの長いものを用いる必要があった。これに対して本発明の不織布成形体によると、第２の繊維は繊維長さの短いもので足りるため、例えば種々の繊維を製造する際に産出される繊維屑のようなものを第２の繊維として用いることもできる。上述したように繊維径の小さい繊維は高価であるが、通常、繊維屑は非常に安価で販売されていることから、この場合には不織布成形体の製造コストを著しく低減することができる。第２の繊維の望ましい繊維長さの範囲は０．１ｍｍ以上である。
【００１８】
なお、第１の繊維は第２の繊維をその間隙に分散保持するためのベース材として用いられるものである。このため、第１の繊維は、不織布成形体の骨格を形成するために互いに絡み合うのに充分な繊維長さが必要となる。第１の繊維の繊維長さの好ましい範囲は５ｍｍ以上である。さらに、第１の繊維はベース材として用いられるものであるため、第１の繊維としては、その繊維長さが第２の繊維の繊維長さよりも長いものを用いることが好ましい。
【００１９】
また、第２の繊維は上述したように繊維径の小さいものである。このため、その繊維径等によっては非常に軽量なものとなり、小さい風圧によっても飛散する場合があるなど、製造時の取り扱いが困難となる場合がある。第２の繊維が複数の第２の繊維が凝集した凝集体として配合されることで、個々の第２の繊維が繊維径が小さく非常に軽量なものであっても、製造時の取り扱いが容易になる。したがって、このような第２の繊維を用いた不織布成形体の製造が容易になり、製造コストが低減される。なお、第１の繊維同士の間隙への分散性を考慮すると、この凝集体としては１〜５ｍｍ程度の粒径を持つものを用いることが好ましい。さらに、第２の繊維を確実に第１の繊維同士の間隙へ分散させるためには、凝集体を形成するための第２の繊維の繊維長さは０．１〜２ｍｍ程度であることが望ましい。第２の繊維の繊維長があまり大きくなると、第１の繊維同士の間隙に分散する粒径の凝集体を形成することが困難になるからである。
【００２０】
第２の繊維の凝集体は、例えば、水等の溶液で湿潤させることで容易に形成することができる。
【００２１】
また、本発明の不織布成形体には、上述した第１の繊維及び第２の繊維のほかに、結合材や難燃材等を配合することもできる。結合材を配合することで、不織布成形体の成形性をより向上させることができるとともに、第１の繊維の繊維同士の間隙に保持された第２の繊維が不織布成形体より脱落することがより確実に防止され、不織布成形体の吸音性能がより長期間維持される。また、難燃材を配合することで不織布成形体の難燃性を向上させることができる。結合材及び難燃材は、液状や粉状、繊維状等の種々の形状のものを用いることができるが、吸音性能を維持するためには、第１の繊維同士の間隙や第２の繊維同士の間隙が結合材や難燃材で充填されないようにすることが必要である。第１の繊維同士の間隙や第２の繊維同士の間隙が結合材や難燃材で充填されることを防止するためには、結合材や難燃材として第１の繊維同士の間隙の径や第２の繊維同士の間隙の径よりも繊維長が大きい繊維状の材料を用いることが好ましい。特に、結合材として低融点樹脂よりなる繊維材料を用いることが望ましく、難燃材としてアクリル等の難燃樹脂よりなる繊維材料を用いることが望ましい。
【００２２】
さらに、本発明の不織布成形体は、上述した既知の方法でフェルト状に形成することもできる。フェルト状に形成することで、第１の繊維や第２の繊維がさらに絡み合い、不織布成形体の強度が向上するとともに、第１の繊維同士の間隙おより小さくなるために第２の繊維が第１の繊維同士の間隙から脱落することがより確実に防止される。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を基にして説明する。
【００２４】
（実施例１）
本発明の実施例１の不織布成形体は、第１の繊維として再生ＰＥＴ繊維を用い、第２の繊維としてエクセーヌ(Ｒ）（東レ株式会社製）を製造する際に生成したみがき屑を用いたものである。本実施例１の不織布成形体においては、さらに、その他の材料としてアクリル繊維よりなる難燃材及びＰＥＴ繊維よりなる結合材を配合した。各材料の配合量は、第１の繊維１００重量部に対して第２の繊維３０重量部、難燃材５重量部、結合材２０重量部である。このうち、第１の繊維は平均繊維径１０μｍ、平均繊維長さ１０ｍｍであり、第２の繊維は平均繊維径２μｍ、平均繊維長さ０．４ｍｍである。また、難燃材は平均繊維径１０μｍ、平均繊維長さ１０ｍｍであり、結合材は平均繊維径１０μｍ、平均繊維長さ１０ｍｍである。さらに、第２の繊維は製造時の取り扱いを容易にするために予め僅かな水で湿潤させて凝集体としたものを用いた。この凝集体の平均粒径は３ｍｍである。
【００２５】
第２の繊維の製造方法の概要を以下に説明する。エクセーヌ(Ｒ）の原糸１は、図１に示すように極細繊維２が鞘体３に被覆された形状となっている。製造時に、この原糸１の表面をサンドペーパーで研磨し、極細繊維２を起毛させる際に、図２に示すように鞘体３が研磨されてみがき屑５が産出する。このみがき屑５は、２μｍ〜３μｍ程度の平均繊維径をもつものであり、かつ製造時に生成する廃棄物であることから安価なものである。したがって、このようなみがき屑５を第２の繊維として使用することで、吸音性能を向上させるとともに製造コストを低減することが可能となる。なお、本実施例においては、第２の繊維としてエクセーヌ(Ｒ）の製造時に生成するみがき屑を用いたが、これに限らず、同様な繊維屑を用いることで同様の効果を得ることが可能である。
【００２６】
本実施例１の不織布成形体は、第１の繊維、第２の繊維の凝集体、難燃材及び結合材をサイクロン混合機内に投入しエアで混合して混合原料とした後に、加熱圧縮機にかけて混合原料を圧縮成形するとともに結合材のみを一部溶融させ、その後冷却して結合材を固化させることで成形した。本実施例１の不織布成形体の目付は１４４０ｇ／ｍ²であり、肉厚は２０ｍｍであった。
【００２７】
本実施例１の不織布成形体の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）を図３に示す。図３に示すように、本実施例１の不織布成形体では、第１の繊維同士の間隙には白色の塊である第２の繊維の凝集体が分散されている。そして、第２の繊維は繊維径が非常に小さいものであることから、第２の繊維が分散配置された部分において第１の繊維同士の間隙は非常に小さなものとなっている。
【００２８】
（実施例２）
本発明の実施例２の不織布成形体は、第２の繊維の配合量以外は実施例１と同じものである。本実施例２の不織布成形体において、各材料の配合量は、第１の繊維１００重量部に対して第２の繊維２０重量部、難燃材５重量部、結合材２０重量部である。本実施例２の不織布成形体の目付は１４２０ｇ／ｍ²であり、肉厚は２０ｍｍであった。
【００２９】
（比較例１）
比較例１の不織布成形体は、第２の繊維を配合しなかったこと以外は実施例１と同じものである。本比較例の不織布成形体において、各材料の配合量は、第１の繊維１００重量部に対して難燃材５重量部、結合材２０重量部である。本比較例の不織布成形体の目付は１４６０ｇ／ｍ²であり、肉厚は２０ｍｍであった。本比較例の不織布成形体の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）を図４に示す。図４に示すように、本比較例の不織布成形体は繊維径が大きい第１の繊維同士のみからなり、この第１の繊維同士の間隙は大きなままである。
【００３０】
〈吸音性能試験〉
実施例１、実施例２及び比較例の不織布成形体を用いて垂直入射法による吸音性能試験をおこなった。垂直入射法は、ＡＳＴＭＥ１０５０に基づいておこなった。本吸音性能試験の結果を表すグラフを図５に示す。なお、図５中吸音率（％）は、不織布成形体に入射した音エネルギーと不織布成形体を透過した音エネルギーとの差を不織布成形体に入射した音エネルギーで除した値に１００をかけたものである。すなわち、不織布成形体から透過する音エネルギーが全くない場合が吸音率１００％となり、不織布成形体に入射した音エネルギーと不織布成形体を透過した音エネルギーとが同じ大きさの場合が透過率０％となる。
【００３１】
図５に示されるように、実施例１及び実施例２の不織布成形体は、５００〜４０００の低周波数域〜中周波数域において比較例の不織布成形体よりも吸音率が著しく向上し、吸音性能が高くなっている。また、第２の繊維を２０重量部含む実施例２の不織布成形体よりも第２の繊維を３０重量部含む実施例１の不織布成形体の方が、吸音率はより向上し、吸音性能がより高くなっている。
【００３２】
これは、比較例の不織布成形体が第２の繊維を含まないのに対して、実施例１及び実施例２の不織布成形体では第１の繊維同士の間隙に繊維径が小さい第２の繊維が分散され、繊維同士の間隙が小さくなっているため、不織布成形体を通過する音波がより低減されたためと考えられる。そして、第２の繊維の配合量が５０重量部以下の範囲において第２の繊維の配合量が大きいほど吸音性能が高くなることがわかる。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明の不織布成形体によると、繊維径の小さい第２の繊維を配合することで吸音性能が向上する。そして、繊維径の小さい第２の繊維が繊維径の大きい第１の繊維同士の間隙に分散されていることから、不織布成形体の成形性が向上する。このため、不織布成形体が容易かつ安価に製造されたものとなる。
【００３４】
さらに、第２の繊維としては例えば繊維屑等の繊維長さの短いものを用いることができ、この場合には製造コストがより低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の不織布成形体に配合した第２の繊維の模式製造図である。
【図２】実施例１の不織布成形体に配合した第２の繊維の模式製造図である。
【図３】実施例１の不織布成形体の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である
【図４】比較例の不織布成形体の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。
【図５】各実施例及び比較例の不織布成形体の吸音性能を表すグラフである。
【符号の説明】
１：原糸５：みがき屑

Claims

ベース材である第１の繊維と、該第１の繊維同士の間隙に分散されている第２の繊維と、該第１の繊維および該第２の繊維よりも融点の低い結合材とを含み、
該第１の繊維の繊維径と該第２の繊維の繊維径との比が２：１〜５０：１の範囲であり、
該第２の繊維は複数の該第２の繊維が凝集した凝集体として配合されていることを特徴とする不織布成形体。
前記第２の繊維は、極細繊維と該極細繊維を被覆する鞘体とを持つ原糸を研磨して得られた該鞘体のみがき屑からなる請求項１に記載の不織布成形体。
前記第２の繊維は前記第１の繊維１００重量部に対して５０重量部以下となるように配合されている請求項１に記載の不織布成形体。