JP4480067B2 - 耐水性金属繊維シートおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は耐水性金属繊維シートの製造方法に関する。

従来、吸音性能が優れているという観点から、吸音材としてグラスウールが広く使用されてきた。しかし、高速道路、鉄道、飛行場の防音壁など戸外では風雨に曝され、水分が吸音材の中へ浸透して吸音特性が著しく低下する。

そこで、外気に接する部分にアルミニウム粉末の燒結・成形したアルミニウム系多孔質板あるいはアルミニウム繊維とエキスパンドメタルとを積層したアルミニウム系多孔質板などで被覆した技術（特許文献１）や、バインダーを介してロックウール繊維を熱プレスし積層したロックウール繊維板を吸音層とする技術（特許文献２）や、アルミニウム繊維を薄板状に加圧成形したアルミニウム繊維板を吸音層とする技術（特許文献３）が提案されている。
特開平０４−３３３８９７号公報 特開平０７−３１０３９５号公報 特開平１０−１６８８３３号公報

しかしながら、上記のアルミニウム粉末を燒結したものやロックウール繊維積層物は、吸音特性が板振動型に近く、高い吸音率を示す周波数帯域が比較的狭い。そのため、防音効果を向上させるためには防音層を厚くしなければならず、コストが高くなる。

また、上記のアルミニウム繊維とエキスパンドメタルとの積層体やアルミニウム繊維板は耐水度が不十分であり、雨天の場合、特に風雨が強い場合には、背面まで雨水が浸透し、背面の吸音材が水分を含んでしまい吸音効果が著しく低下する。

本発明の目的は、通気性が大きいとともに水を遮断する耐水性金属繊維シートの製造方法を提供することである。

上記目的を達成するため発明者は鋭意研究行い本発明に至ったものであるが、本発明は、請求項１に記載のように、シートの厚さが０．５〜３ｍｍであって、単位面積当たりの重量が３００〜５０００ｇ／ｍ ² である金属繊維シートの製造方法であって、直径が１０〜５００μｍ、長さが５０ｍｍ以上のアルミニウムの長繊維である金属繊維の集合体を圧延する工程と、圧延された金属繊維にシートの面重量１０００ｇ／ｍ ² 当り５〜１３０ｇのバインダーを含浸させる工程と、バインダーが含浸された金属繊維を温度５０〜２００℃で乾燥させる工程と、を備えた耐水性金属繊維シートの製造方法である。

本発明の耐水性金属繊維シートに用いられる金属繊維の材質は、特に限定されないが、アルミニウム、銅、鉄、真ちゅう、ステンレス鋼などを使用することができる。中でもアルミニウムは軽量、安価で錆が生じにくくかつ強度も優れている点から好ましい。

本発明の耐水性金属繊維シートに用いられる金属繊維の直径は、１０〜５００μｍであ り、好ましくは５０〜２００μｍである。直径が５００μｍを超えると、繊維間に生ず る空隙が大きくなりすぎ所定の耐水性を得ることが困難になる。一方、直径が１０μｍ 未満では繊維間の空隙は小さすぎて通気性が悪くなり背後の吸音材への音波の到達が難 しくなり、吸音効果が損なわれる。

本発明の耐水性金属繊維シートに用いられる金属繊維の長さは、繊維シートを形成できる限り自由であるが、５０ｍｍ以上が好ましく、特に、１００ｍｍ以上が望ましい。長さが５０ｍｍ未満であると、金属繊維の端部がシート表面に突出する確率が高く、シート表面がざらついたり、表面に触れると手や指に擦り傷が生じやすく好ましくない。

上記の金属繊維の集合体を積層して形成されるシートの厚さは０．５〜１０ｍｍであり、好ましくは１〜５ｍｍであり、シートの面質量は２００〜３０００ｇ／ｍ²である。

上記の金属繊維の集合体を積層してシートを形成する際には、繊維間の結合とシート層の耐水性を付与するために金属繊維間にバインダーを含浸させる。かかるバインダーとしては、実質的に撥水性を有すれば良いが、例えば、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤などの有機系バインダーの他に、コロイダルシリカ、水ガラス、ケイ酸ソーダなどの無機質接着剤を用いることができる。なお、バインダーを含浸する代わりに、金属繊維の表面に熱接着性樹脂を予め被覆しておき、金属繊維の集合体を積層した後に加熱し接着してもよい。しかし、上記の接着剤だけではシート層の耐水性が不十分な場合には、必要に応じて、バインダーにシリコーン系、フッソ系、あるいはパラフィン系撥水剤を添加してもよい。金属繊維の表面に熱接着性樹脂を予め被覆しておく場合には、当該熱接着性樹脂に、必要に応じて、バインダーにシリコーン系、フッソ系、あるいはパラフィン系撥水剤を添加してもよい。

上記のバインダーの含浸量は過剰であると繊維間の間隙をほとんどすべて塞いでしまい通気性が悪くなり、他方、過少であると繊維間の結合が不十分になり耐水性が不足してしまう。本発明において、バインダーの含浸量の範囲は、シートの面重量１０００ｇ／ｍ²当たり５〜１３０ｇであり、好ましくは２０〜７０ｇである。

バインダーの含浸量を調節する方法は特に制限されない。例えば含浸法の場合には、含浸液の濃度を調整したり、あるいは、含浸後の圧搾率を調整することによって行ってもよい。また、スプレー法の場合には、スプレー液の濃度を調整したり、あるいはスプレー時間を調整することによって行ってもよい。

上記の金属繊維の集合体を積層し加熱下で加圧してシートが形成される。加熱条件は使用するバインダーや熱接着性樹脂の乾燥温度や硬化温度を考慮して設定されるが、加熱温度は通常５０〜１５０℃程度である。加圧圧力は金属繊維の弾力性、繊維層の厚さ、圧縮後の厚さ設定値を考慮して調節される。なお、スプレー法によりバインダーを含浸させる場合には、スプレー処理する前に金属繊維層をプレス加工等により所定厚さに成形するのが好ましい。

上記のようにして得られた金属繊維シートの耐水性がなお目的とする耐水性に及ばない場合には、さらにバインダー層または熱接着性樹脂の表面に前記のような撥水剤を付着させ表面加工することもできる。

以上のようにして得られた本発明に係る耐水性金属繊維シートは、図２に測定原理を示した測定法による通気度が、流速２〜１０ｃｍ／ｓにおける流れ抵抗値が２〜５０Ｐａ・ｓ／ｃｍ²とする通気度範囲にある。

以上のようにして得られた本発明に係る耐水性金属繊維シートは、後に説明する耐水性試験法による耐水度が１００Ｐａ以上であり、好ましくは２００Ｐａ以上であり、さらに好ましくは４００Ｐａ以上である。通気度が高いほど本発明に係る耐水性金属繊維シートの裏面に設けられる吸音材料へ音が到達し吸音されやすい。

通気度試験法
図２は通気度試験法の原理を示す説明図である。コンプレッサー５から吐出される圧縮空気は、レギュレーター６、流量計７を順に経て配管を通って試料ホルダー８の壁面８ａに導入される。また、壁面８ａには微差圧計１０が取り付けられている。試料ホルダー８には試料９が取り付けられている。試料ホルダー８へ導入する空気の流速を変えて、微差圧計１０を用い流れ抵抗を算出した。流速と流れ抵抗とをもって「通気度」とした。図３は「通気度」測定の結果を示すグラフである。

耐水性試験法
図１は耐水性測定法を示す説明図である。内径が３５ｍｍの中空部を有する筒状台１の上に試験片２を載置し、試験片の裏面が解放された状態にする。内径３５ｍｍ、長さ６０ｍｍの測定用筒３を筒状台と中心軸が一致するように併せて試験片２の上に積み上げる。次に、測定用筒３の底部をゴム粘土によりシールして水漏れしないようにする。その後に、測定用筒３に蒸留水４を５０ｇ注入する。注入した蒸留水４が重力により試験片２を通過した後に、測定用筒３の中に残留した蒸留水４の水柱の高さを測定する。測定した水柱高さから試験片２の面にかかる面圧力（単位Ｐａ）を算出し、この値を「耐水度」とする。

本発明の耐水性金属繊維シートは、空気の流速２〜１０ｃｍ／ｓにおける流れ抵抗値が２〜５０Ｐａ・ｓ／ｃｍ²の「通気性」を有し、「耐水度」が１００Ｐａ以上であるので、通気度が大きいとともに耐水度が優れており、戸外において風雨の中でも水分が内部へ侵入することがなく、背面へ透過することもない。本発明の耐水性金属繊維シートを外気側表面に使用した吸音材は、吸音層が水濡れすることが起きにくく吸音効果の低下がない。よって、本発明の耐水性金属繊維シートを外気側表面に使用した吸音材は、風雨に曝される戸外で使用しても優れた吸音特性を安定して維持することができる。

以下に、本発明の実施形態について説明するが、本発明の範囲はこの実施形態によって限定されるものではない。

実施例１
溶融紡糸法によって直径１００μｍのアルミニウム繊維（ＪＩＳ Ｈ４０００Ａ１０７０相当品）を得た。当該アルミニウム繊維の集合体を均一に２０００ｇ／ｍ²となるように層状に散布した後に、プレス加工して厚さ１．５ｍｍの層状体に成形した。成形された層状体にアクリル系バインダーであるリベロ＃２００(日本特殊塗料株式会社製品)８容積部にシンナー２０質量部により希釈したスプレー液をスプレーして、片面側から（固形分として、または見掛け量として）７７ｇ／ｍ²を含浸させた。次いで、６０℃の熱風により２０分間曝してバインダーを乾燥し、本発明の耐水性金属繊維シートを得た。上記のシートについて、前記の方法により、通気性及び耐水性を測定し、それらの結果を表１に示した。

実施例２
バインダーの含浸量を１４６ｇ／ｍ²と変更したしたこと以外は実施例１と全く同様であるにして本発明の耐水性金属繊維シートを得た。このようにして得たシートについて、前記の方法により、通気性及び耐水性を測定し、それらの結果も表１に示した。

実施例３
バインダーの含浸量を（固形分として、または見掛け量として）２４９ｇ／ｍ²と変更したこと以外は実施例１と全く同様にして本発明の耐水性金属繊維シートを得た。このようにして得たシートについて、前記の方法により、通気性及び耐水性を測定し、それらの結果も表１に示した。

実施例４
金属繊維の面重量を５５０ｇ／ｍ²とし、成形厚さを０．３５ｍｍとし、バインダー含浸量を９９ｇ／ｍ²に変更したこと以外は実施例１と全く同様にして本発明の耐水性金属繊維シートを得た。このようにして得たシートについて、前記の方法により、通気性及び耐水性を測定し、それらの結果も表１に示した。

実施例５
使用したバインダーに撥水剤であるコロイダルシリカを添加したこと以外は、実施例３と全く同様にして本発明の耐水性金属繊維シートを得た。このようにして得たシートについて、前記の方法により、通気性及び耐水性を測定し、それらの結果も表１に示した。

比較例１
金属繊維シートにアクリル系バインダーをスプレーしなかったこと以外は実施例１と全く同様にして金属繊維シートを作製した。このようにして得たシートについて、前記の方法により、通気性及び耐水性を測定し、それらの結果も表１に示した。

比較例２
アクリル系バインダーの含浸量を５００ｇ／ｍ²としたこと以外は実施例１と全く同様にして金属繊維シートを作製した。このようにして得たシートについて、前記の方法により、通気性及び耐水性を測定し、それらの結果も表１に示した。

本発明の耐水性金属繊維シートは、外気に対面する耐水層の通気度が大きく且つ耐水度がすぐれているため、戸外において風雨の中でも雨水の内部への侵入、背面への透過がなく、この耐水性金属繊維シートを外気側表面に使用した吸音材料は、吸音層の水濡れによる吸音効果の低下がない。従って、吸音材料の外気側表面に使用することにより風雨にさらされる戸外で使用しても安定して優れた吸音特性を維持でき、その産業上の効果は大である。

耐水性測定法を示す説明図である。 通気度試験法の原理を示す説明図である。 「通気度」測定の結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 筒状台
２ 試験片
３ 測定用筒
４ 蒸留水
５ コンプレッサー
６ レギュレーター
７ 流量計
８ 試料ホルダー
８ａ 壁面
９ 試料
１０ 微差圧計

Claims (2)

1. シートの厚さが０．５〜３ｍｍであって、単位面積当たりの重量が３００〜５０００ｇ／ｍ^２である金属繊維シートの製造方法であって、直径が１０〜５００μｍ、長さが５０ｍｍ以上のアルミニウムの長繊維である金属繊維の集合体を圧延する工程と、圧延された金属繊維にシートの面重量１０００ｇ／ｍ^２当り５〜１３０ｇのバインダーを含浸させる工程と、バインダーが含浸された金属繊維を温度５０〜２００℃で乾燥させる工程と、を備えた吸音用耐水性金属繊維シートの製造方法。
2. 金属繊維が溶融紡糸法により得られることを特徴とする請求項１に記載の吸音用耐水性金属繊維シートの製造方法。