JP4502250B2

JP4502250B2 - ホース用吸音断熱材

Info

Publication number: JP4502250B2
Application number: JP2003395131A
Authority: JP
Inventors: 昇綿奈部; 宏尾上; 万亀男永田; 豊高福原; 賢一米田
Original assignee: エンデバーハウス株式会社
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: JP2005155777A

Description

本発明は、気体移送用のホース（チューブやダクトも含む）、例えば、常温と異なる温度とした冷暖房用空気の移送用ダクトホースに適した断熱作用と吸音作用を備えた気体移送用のホース用吸音断熱材に関する。

従来のこの種の一般的な気体移送用のダクトは、ダクト本体の外周面に、断熱用発泡材を隙間なく螺旋状に巻き付け、その外周面に薄膜状の樹脂テープを巻き付けたもので、ダクト本体がダクトの内周面を形成するものであった。また、これらの吸音材としては、ウレタン等の連続気泡樹脂帯を使用しており、巻きつけ時に切れ易く作業性が良くなかった。

特許文献１には、管の周囲に設けた防音層と、この防音層の外表面を覆うフィルム（熱収縮性フィルム）とを備えた防音管部材が開示されている。この文献には、遮音層は塩化ビニル系樹脂よりなる。塩化ビニル系樹脂としては、例えば塩化ビニル単独で重合した樹脂のほか、塩化ビニル単量体と共重合し得る単量体のうちの少なくとも１種以上とランダム共重合またはブロック共重合して得られる塩化ビニル共重合樹脂、例えば酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、あるいは塩化ビニル単量体とグラフト共重合し得る樹脂とグラフト共重合して得られる塩化ビニルグラフト共重合樹脂、例えばエチレン−酢酸ビニル−塩化ビニルグラフト共重合体、ポリウレタン−塩化ビニルグラフト共重合体なども好適に使用でき、吸音層は、ウレタン、クロロプレン、スチレンブタジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル、スチレンなどの樹脂を単独で又は併用したものであり、連続気泡構造となっている。しかし、これらの連続気泡構造体は、強度が弱く巻きつけ加工時には、補強材を使用したり遮音層と吸音層を積層したりする必要があった。

また、特許文献２には、従来のダクトにあっては、送風機等の送風源から発生する騒音を、ダクトが案内筒となって気体の移送とともにダクトの開口部に案内して気体とともに吐き出し、人に不快感を与える。この騒音は、ダクトの使用中即ち送風作動中継続して発生するため人の神経にも障るという課題を有していた。解決する手段の一つとして、所定幅の繊維質帯（例えばポリプロピレン（ＰＰ）の連続長繊維を積層し熱エンボス加工を施して接着形成した不織布）を螺旋状に巻き付けその接続縁間を硬質樹脂帯材で接着させてダクトの内面層を形成させ、その外周面上に連続気泡の発泡体帯をその側縁どうしを接当させながら螺旋巻きした連続気泡層と、その外周面上に薄膜シート状帯を螺旋巻きして形成した中間シート層と、その外周面上に独立気泡の発泡体帯を螺旋巻きした独立気泡層とを形成し、最外周を樹脂テープの螺旋巻きによって形成した外面層で包み込んである構造としたものを開発し提案している。この商品の課題は、所定幅の繊維質帯（例えばポリプロピレン（ＰＰ）の連続長繊維を積層し熱エンボス加工を施して接着形成した不織布）だけでは、吸音性能、断熱性能を満足できないため、連続気泡の発泡体を使わねばならず、製造工程が複雑でコスト的にも満足のいくものではなかった。

また、特許文献３には、所定幅の不織布がその側縁部が接当または重合されながら螺旋状に巻回されて筒状に形成された不織布層と、硬質合成樹脂製の線材であって前記不織布の接合部上において螺旋状に巻回され、その重合面が不織布と融着または接着された補強芯材と、前記不織布とほぼ同幅の帯状に形成された発泡樹脂帯材が、その両側縁部が隣り合う二つの補強芯材上に位置する状態で螺旋状に巻回されてなる発泡帯材層と、該発泡帯材の未巻回側の側面と前記補強芯材の未巻回側の側面とに亙って接着された接着用樹脂と
、前記発泡帯材層の外周面上を被覆する樹脂被覆膜層とによって構成された吸音断熱ダクトが開示されている。この吸音断熱ダクトは、予定通りのほぼ完全な消音作用と断熱作用とを果たすことができる優れた効果を備えており、送風ダクトとして使用するのに理想的な好適商品である。しかし、この商品の課題は、吸音材としては帯状に形成された発泡樹脂帯材を主としており、不織布層と発泡帯材層との２層で吸音作用と断熱作用とを持たせており、未だに製造工程がやや繁雑であることである。

特開平１０−９６４９６号公報特開平９−８９３５７号公報特開２０００−２２０８８２号公報

本発明の目的は、上記問題点を解決し、屈曲性又は可撓性を備え、配管作業性を改善できるとともに、防音性に優れ、断熱性共に大きく向上でき、製造に当たっては、連続生産するのに適していて低コストで量産が可能で、新規な設備を必要としない構造とし、更には、環境にやさしい吸音断熱ダクトを提供しようとするものである。

上記目的は、（１）マトリックス繊維と熱融着繊維からなる不織布吸音断熱材であって、マトリックス繊維が３０〜９５ｗｔ％、熱融着繊維が５〜７０ｗｔ％であることを特徴とするダクト用吸音断熱材によって達成される。また、（２）該不織布吸音材の密度が５ｋｇ／ｍ^３〜１００ｋｇ／ｍ^３で、厚さが５ｍｍ〜１０ｍｍで、巾が２０ｍｍ〜５０ｍｍが好ましく、（３）該マトリックス繊維のうち少なくとも１種類が異型構造であることが好ましく、（４）該不織布の引張り強度のＭＤ方向が５Ｎ／ｃｍ^２〜５０Ｎ／ｃｍ^２、ＣＤ方向が３Ｎ／ｃｍ^２〜４０Ｎ／ｃｍ^２であることが好ましく、（５）不織布の表面硬度が、１５〜６０であることを特徴とするホース（チューブ、ダクトを含む）用吸音断熱材によって達成される。

本発明により、発泡樹脂帯材を使用せずとも防音性に優れ、断熱性共に大きく向上でき、配管作業性を改善できるとともに、製造に当たっては、連続生産するのに適していて低コストで量産が可能で、新規な設備を必要としない構造とし、更には、環境にやさしい吸音断熱ダクトが提供できる。

本発明のホース用吸音断熱材は、マトリックス繊維と熱融着繊維からなり、マトリックス繊維が３０ｗｔ％〜９５ｗｔ％、熱融着繊維が５〜７０ｗｔ％で構成され不織布である。

また、以下の特性を有することが好ましい。、該不織布の密度が５ｋｇ／ｍ^３〜１００ｋｇ／ｍ^３で、厚さが５ｍｍ〜１０ｍｍで、巾が２０ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましい。また、該マトリックス繊維のうち少なくとも１種類が異型構造繊維で構成されることが好ましい。また、不織布の引張り強度がＭＤ方向が５Ｎ／ｃｍ^２〜５０Ｎ／ｃｍ^２、ＣＤ方向が３Ｎ／ｃｍ^２〜４０Ｎ／ｃｍ^２で有ることが好ましい。また、上記不織布の表面硬度が、１５〜６０であることが好ましい。また、熱処理により表面が膜状になっている不織布が好ましい。

本発明に好ましく用いられる熱融着性繊維の例として、鞘部分がポリオレフィン又はイソフタル酸やε−カプロラクトン共重合ポリエステルからなり、芯部分がポリエチレンテレフタレートである芯鞘型熱融着性繊維が挙げられる。

融点１１０℃〜１３０℃の共重合ポリエステルからなる芯鞘型熱融着性繊維は、熱処理が低温で加工し易い。また、鞘部分がポリオレフィンからなる芯鞘型熱融着性繊維は、柔軟性があるので曲率の小さいダクト配管用途に適している。また、ε−カプロラクトン共重合ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型熱融着性繊維は、融点が高いので耐熱性を必要とする部位に適している。

上記不織布吸音断熱材の熱融着性繊維の含有量は、５ｗｔ％〜７０ｗｔ％が好ましい。この範囲であれば、接着性に乏しいために不織布の強度低下の恐れがなく、不織布の風合いが硬くなりすぎるのでダクトホースへの不織布吸音断熱材の取り付け作業の効率を損ねたり、不織布吸音断熱材のホースへのフィット性が悪くなることがない。

本発明に好ましく用いられるマトリクス繊維は、天然繊維、合成繊維いずれでも良い。天然繊維を使用する場合、例えば羊毛、コットン、シルクなどを使用することができる。また、天然繊維素より再生したレーヨンでも構わない。また、これらの二種以上を混合しても構わない。

合成繊維としては、例えばアクリル、モダクリルあるいは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、ポリ乳酸のようなポリエステル、ナイロン６やナイロン６６のなどのポリアミドおよびこれらの共重合体、ポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートなどを使用することができる。また、これらの二種以上を混合しても構わない。

合成繊維はそのままでも利用できるが、後加工により各種性能を付与したものを用いてもよい。例えば、撥水処理、難燃処理等を施したものが挙げられる。

一方、ポリエステル系の合成繊維１００％で構成すれば、燃焼発生ガスや汎用性から環境にやさしく、作業性も良好で好ましい。また、ペットボトルからのリサイクル繊維を使用することもリサイクルという観点から好ましい。

これらの合成繊維の繊度は特には問わないが、１ｄｔｅｘから３０ｄｔｅｘが好ましい。汎用的には２ｄｔｅｘから１５ｄｔｅｘがより好ましい。１ｄｔｅｘ以下では、加工性が悪く、コストも高くなる。また、３０ｄｔｅｘ以上では吸音性能や断熱性能が悪くなる。

本発明の不織布吸音断熱材の密度は５ｋｇ／ｍ^３〜１００ｋｇ／ｍ^３が好ましい。この範囲であれば、吸音性能、断熱性能が十分で強度も適当であり、剛性が高くなりすぎて加工、作業性が悪くなり、コストも高くなることもない。同様に、本発明の不織布吸音断熱材の厚みは５ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。ホース（チューブ、ダクトを含む）の大きさにより適宜選択すれば良い。この範囲であれば、吸音性能、断熱性能が十分で、強度も作業性、加工性に適当である。また、同様に巾については２０ｍｍ〜５０ｍｍが好ましい。ホースの直径により適宜不織布の巾を選定すれば良いが、作業性、ハンドリングの面からこの範囲が好ましい。

マトリックス繊維のうち少なくとも１種類が異型断面繊維を用いることが好ましい。特に中空断面繊維は、不織布に嵩高性を持たせ、断熱性能も良好となるので好ましい。

また、不織布吸音断熱材の引っ張り強度はＭＤ方向が５Ｎ／ｃｍ^２〜５０Ｎ／ｃｍ^２、ＣＤ方向が３Ｎ／ｃｍ^２〜４０Ｎ／ｃｍ^２で有ることが好ましい。ＭＤ方向の引っ張り強度が５Ｎ／ｃｍ^２以下の場合は、不織布のスリットや巻き返し、また、不織布吸音断熱材のホースへの巻きつけ作業時等に切れたり、伸びたりする。５０Ｎ／ｃｍ^２以上は剛性が高くなりすぎて加工、作業性が悪くなる。同様に、ＣＤ方向の引っ張り強度が３Ｎ／ｃｍ^２以下の場合は、不織布のスリットや巻き返し、また、不織布吸音断熱材のホースへの巻きつけ作業時等に巾の変動が起こりやすい。また、４０Ｎ／ｃｍ^２以上は剛性が高くなりすぎて加工、作業性が悪くなる。

また、不織布の表面硬度が、１５〜６０であることが好ましい。１５以下の場合は柔らかすぎて厚みの変動が起こり、６０以上ではホースへのフィット性が悪く吸音性能、断熱性能が不十分になる。また、作業性も悪くなる。

また、不織布が、熱処理により表面が膜状になっていることが好ましい。表面が熱処理により膜状にすることにより平滑性があがり、また、引張り強度が上がり伸度を抑制できるので、ホースへのフィット性が良くなり作業性、性能も良くなる。

これらの熱処理は、例えば、連続的に熱風循環式乾燥機で加熱融着させたり、遠赤外線加熱機で融着させても良い。これらの加熱処理は、不織布の片面のみを加熱するか、もしくは片面側を他の面よりもより高温で加熱処理することにより不織布表面が膜状に得られる。または、熱風循環式乾燥機、遠赤外線加熱機で通常に融着させて後に不織布の片面を熱プレートに接触させて、不織布表面を膜状にしても良い。

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。特に断りがない場合「％」は「ｗｔ％」を示す。

ホース用不織布吸音断熱材の評価方法について
１）表面硬度測定方法
高分子計器（株）製「アスカーゴム硬度計Ｆ型」目盛り＝０〜１００を使用し、水平に置いた試料の上面と計器の加圧面がほぼ平行になるように保ちながら、試料面に計器を静かに置き目盛り板の指針を読み取る。

２）引っ張り強度
試料から幅２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍにカットした試験片を作製し、定速伸長型引張試験機で、ＪＩＳＬ１９１３に準拠して測定する。結果は、厚みと巾より不織布の単位断面積あたりの強度（Ｎ／ｃｍ^２）を計算し、ｎ＝５の平均値をとる。

［実施例１］
カネボウ合繊（株）製ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）中空短繊維Ｈ５８８（１５ｄｔｅｘ×５１ｍｍ）を７０％、熱融着繊維としてユニチカファイバー（株）製共重合ＰＥＴ短繊維４０８０（２．２ｄｔｅｘ×５１ｍｍ）３０％を開繊、混綿し、カード機、クロスレイヤー処理後ニードルパンチを行った。引続き試料の両面側から１４０℃〜２００℃加熱処理を施し、さらに加熱処理ゾーン出口にてローラで不織布を圧縮して厚さを調節して密度が２０ｋｇ／ｍ^３、厚さ１０ｍｍの不織布構造体を得た。この不織布を巾３００ｍｍにスライスし、更に５０ｍｍにスライスした。この不織布は、ＭＤ方向の引張り強度が２０Ｎ／ｃｍ^２、ＣＤ方向の引張り強度が１５Ｎ／ｃｍ^２、表面硬度が２５であり、この不織布は、連続気泡の発泡体を使わなくても、ホース用吸音断熱材として吸音、断熱性能が良く、また、適度な弾力性と引張り強度を持っているので、作業性も良好なもので
あった。

［実施例２］
小島産業（株）製Ｙ断面ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）短繊維ＳＰ８８０５（５．５ｄｔｅｘ×５１ｍｍ）を３０％、ユニチカファイバー（株）製シリコーン表面加工したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）短繊維３８Ｙ（３．３ｄｔｅｘ×５１ｍｍ）を３０％、カネボウ合繊（株）製ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）短繊維３１０（２．２ｄｔｅｘ×５１ｍｍ）を２０％、熱融着繊維としてユニチカファイバー（株）製共重合ＰＥＴ短繊維４０８０（２．２ｄｔｅｘ×５１ｍｍ）２０％を開繊、混綿し、カード機、クロスレイヤー処理後ニードルパンチを行った。引続き試料の両面側から１４０℃〜２００℃加熱処理を施し、さらに加熱処理ゾーン出口にて片側加熱ローラ、他方を非加熱ローラーで圧縮し、厚さを調節して、片面が溶融して薄い膜状となった不織布を得た。この不織布を巾２０ｍｍにスライスした。この不織布は、密度が５ｋｇ／ｍ^３、厚さ５ｍｍ、ＭＤ方向の引張り強度が１０Ｎ／ｃｍ^２、ＣＤ方向の引張り強度が１０Ｎ／ｃｍ^２、表面硬度が１５であり、この不織布は、連続気泡の発泡体を使わなくても、小口径のホース用吸音断熱材として吸音、断熱性能が良く、また、適度な弾力性と引張り強度を持っているので、作業性も良好なものであった。

［比較例１］
塩化ビニル樹脂よりなる遮音シート（厚さ２ｍｍ）と発泡倍率が３０倍の連続気泡型ポリエチレン発泡シート（イノアックコーポレーション製）よりなる吸音シート（厚さ４ｍｍ）とを積層一体化し、これを管の周りに吸音シートを内側として取り付けると共に、遮音シートの外表面に塩ビフィルムを積層し、加熱することで、防音層とフィルムとを一体化して防音管部材を作製した。このものは工程が複雑で、作業性は良くなかった。

［比較例２］
ポリプロピレン（ＰＰ）の連続長繊維を積層し、熱エンボス加工を施して接着形成した平帯状形成の繊維質帯を螺旋状に巻き回し、その隣接接合部間の外周を樹脂補強帯により接着一体化し平滑円筒状に形成した内面層と、これと相異なる樹脂補強体間に繊維質体と接着させた複数本の樹脂線状体と、内面層の外周面上において連続発泡の樹脂帯をその側縁どうし突き合わせ状としながら螺旋状に形成の連続気泡層と、該層の外周面上において樹脂製薄シート状帯をその一部を重合させながら重合部間を接着一体化して螺旋状形成の中間シート層と、該層の外周面上において独立気泡樹脂体を側縁どうし突き合わせ状とし螺旋状とした独立気泡層と、その外周面上に樹脂性薄シート状帯をその一部を重合させながら一体形成した外面層を備える断熱消音部材を作製した。このものは工程が複雑で、作業性は良くなかった。

本発明は、気体移送用のホース（チューブやダクトも含む）、例えば、常温と異なる温度とした冷暖房用空気の移送用ダクトホースに適した断熱作用と吸音作用を備えた気体移送用のホース用吸音断熱材として適する。

Claims

マトリックス繊維と熱融着繊維からなる不織布吸音断熱材であって、マトリックス繊維が３０ｗｔ％〜９５ｗｔ％、熱融着繊維が５ｗｔ％〜７０ｗｔ％であること、上記不織布がニードルパンチ後、両面から熱処理されたものであり、上記不織布の引張り強度がＭＤ方向が５Ｎ／ｃｍ^２〜５０Ｎ／ｃｍ^２、ＣＤ方向が３Ｎ／ｃｍ^２〜４０Ｎ／ｃｍ^２で有ること、及び上記不織布の表面硬度が１５〜６０であること、上記不織布吸音断熱材の密度が５ｋｇ／ｍ ^３〜１００ｋｇ／ｍ ^３で、厚さが５ｍｍ〜１０ｍｍで、巾が２０ｍｍ〜５０ｍｍであること、上記マトリックス繊維のうち少なくとも１種類が異型断面繊維であること、及び上記不織布の表面が熱処理により膜状になっていることを特徴とするホース用吸音断熱材。
上記異型断面繊維が中空断面繊維であることを特徴とする請求項１記載のホース用吸音断熱材。