JP5638784B2 - ダクト材およびダクト - Google Patents
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しかしながら、これらのダクトにおいて、剛性を向上するために金属板の厚みをアップする等の対応がされているが非常に重いものとなり、且つ価格も高価なものとなっている。また、この剛性をアップするために、板状の低結合材繊維層と高結合材繊維層とを積層したものでは、低結合材繊維層と高結合材繊維層をそれぞれに作製する必要があり、非常に生産効率が悪いものとなっている。また、ガラス繊維を使用したものでは、取り扱い時、ガラス繊維が手にささり作業性の悪さや、廃棄時、うまくリサイクルすることが難しく、おもに埋め立て地に廃棄する必要があった。
かくして、本発明によれば「ダクトを構成するためのダクト材であって、該ダクト材が、下記の要件(1)を満足しかつ厚さが1.0mm以上の繊維構造体を含むことを特徴とするダクト材。」が提供される。
(1)非弾性捲縮短繊維と、該非弾性捲縮短繊維を構成するポリマーよりも40℃以上低い融点を有するポリマーが熱融着成分としてその表面に配された熱接着性複合短繊維とが重量比率で90/10〜30/70となるように混綿され、該熱接着性複合短繊維同士が交差した状態で熱融着された固着点および/または該熱接着性複合短繊維と上記非弾性捲縮短繊維とが交差した状態で熱融着された固着点とが散在し、かつ上記熱接着性複合短繊維と上記非弾性捲縮短繊維が繊維構造体の厚さ方向に配列してなる繊維構造体。
その際、上記非弾性捲縮短繊維がポリエステル系繊維からなることが好ましい。また、上記熱接着性複合短繊維の熱融着成分が共重合ポリエステルからなることが好ましい。また、上記繊維構造体の厚さが1.0〜30mmの範囲内にあることが好ましい。また、上記繊維構造体の密度が0.05〜0.5g/cm3の範囲内にあることが好ましい。また、上記繊維構造体が厚さ方向に圧縮成形されたものであることが好ましい。また、上記繊維構造体に繊維クロスが積層されてなることが好ましい。また、上記繊維構造体または繊維クロスに金属板が積層されてなることが好ましい。その際、上記金属板が金属箔であることが好ましい。また、上記金属箔に孔があけられていることが好ましい。また、上記金属板が繊維構造体の厚さ方向に積層され圧縮成形されていることが好ましい。
次に、本発明によれば、上記のダクト材を用いてなるダクトが提供される。その際、ダクトが、車両または建築物で使用される、空調用ダクト、集塵用ダクトまたは排気用ダクトであることが好ましい。
本発明で使用する非弾性捲縮短繊維としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ−1,4−ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリピバロラクトン、ポリ乳酸(PLA)またはこれらの共重合体からなる短繊維ないしそれら短繊維の混綿体、または上記ポリマー成分のうちの2種類以上からなる複合短繊維等を挙げることができる。これらの短繊維のうち、繊維形成性等の観点からポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートからなる短繊維が特に好ましい。
これらのポリマーのうちで、特に好ましいのはポリオールとしてはポリテトラメチレングリコール、またはポリ−ε−カプロラクタムあるいはポリブチレンアジペートを用いたポリウレタンである。この場合の有機ジイソシアネートとしてはp,p’−ビスヒドロキシエトキシベンゼンおよび1,4−ブタンジオールを挙げることができる。
また、ポリオレフィンポリマーとしては、例えば低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。
この際、非弾性捲縮短繊維と熱接着複合短繊維との重量比率は90/10〜30/70である必要がある。熱接着複合短繊維の比率がこの範囲より少ない場合は、固着点が極端に少なくなり、繊維構造体の腰がなく、成型性が不良となる。一方、熱接着複合短繊維の比率がこの範囲より多い場合は、接着点が多くなり過ぎ、熱処理工程での取扱い性、成型性などが低下する。
なお、図1において、符号1はウエブ、符号2はコンベア、符号3はヒータ、符号4は繊維構造体である。
なお、圧縮成形(プレス成形)の温度条件としては、加熱温度が110〜220℃、好ましくは130〜200℃である。
その際、繊維クロス6の繊維素材としては、天然繊維、合成繊維、無機繊維等を使用できるが、リサイクル性の点でポリエステル繊維が好ましい。さらに強度面より長繊維が望ましい。また、繊維クロスとしては、織編物が使用でき、目開き(隣り合う経または緯糸間の空隙の幅)としては0.1〜10mm、目付けとしては10〜200g/m2の範囲が好ましい。なお、かかる繊維クロスは、金属箔に合成樹脂や接着フィルム等により接着されていることが望ましいが、繊維構造体に接着されていてもなんらさしつかえない。
その際、プレスの方法としては、カレンダーロールまたは、加熱された成型金型で熱プレスする方法や、一定の間隙を持たせた熱カレンダーローラーまたは、熱ベルト方式で処理する方法や、所定形状を持つモールドに所定量のウェッブを詰め込んで圧縮・加熱成型(熱プレス)する方法などが例示される。このように繊維構造体を厚み方向にプレスすることにより、一度にダクトが得られる。
この際の熱プレス条件は、上記と同様である。
繊維構造体と金属板とを貼り合せる方法としては、単に繊維構造体とシート状物を加熱プレスする方法や、または、接着層を設ける方法等がある。接着層としては、粉体又はシート状、ネット状等で、熱により初めて溶融接着されるホットメルトタイプの樹脂や低融点樹脂繊維からなる不織布が好ましい。なお、低融点樹脂または低融点樹脂繊維の組成としては、ウレタン系、アクリル系等の樹脂でもよいが、リサイクル性の点より繊維構造体と同じ、ポリエステル系の接着剤または接着シートが好ましい。
本発明のダクト材は、生産効率よく製造することができ、断熱性、吸音性および構造強度に優れ、さらにはリサイクル性にも優れる。
かかるダクトは、上記のダクト材9を用いているので、車両または建築物で使用される、空調用ダクト、集塵用ダクトまたは排気用ダクトとして好適に用いられる。
なお、図5において、符号10は、ダクトの通風孔である。
(1)融点
Du Pont社製 熱示差分析計990型を使用し、昇温20℃/分で測定し、融解ピークをもとめた。融解温度が明確に観測されない場合には、微量融点測定装置(柳本製作所製)を用い、ポリマーが軟化して流動を始めた温度(軟化点)を融点とする。なお、n数5でその平均値を求めた。
(2)捲縮数
JIS L 1015 7.12に記載の方法により測定した。なお、n数5でその平均値を求めた。
プレス前の繊維構造体を厚さ方向に切断し、その断面において、厚さ方向に対して平行に配列されている繊維(図2において0°≦θ≦45°)の総本数を(B)とし、繊維構造体の厚さ方向に対して垂直に配列されている繊維(図2において45°<θ≦90°)の総本数を(A)としてB/Aを算出した。なお、本数の測定は、任意の10ヶ所について各々30本の繊維を透過型光学顕微鏡で観察し、その数を数えた。
なお、図2において、Fは非弾性捲縮短繊維または熱接着性複合短繊維、DTは繊維構造体の厚さ方向、DFは非弾性捲縮短繊維または熱接着性複合短繊維の配列方向、符号4は繊維構造体である。
(4)吸音特性(吸音率)
シート状物が音源側に位置するよう試料を配し、吸音率を、JIS−A1405による垂直入射吸音率であって、Bruel&Kjar社製マルチチャンネル分析システム3550型(ソフトウェア:BZ5087型2チャンネル分析ソフトウェア)による2マイクロフォン法で測定した。吸音率は、1,000Hz時で比較した。
JIS K6400により測定した。
(6)ダクト材の平均密度(g/cm3)
下記式により密度(g/cm3)を求めた。
平均密度(g/cm3)=ダクト材の単位面積当り質量(g/cm2)/ダクト材の厚さ(cm)
JIS K7203に準拠して50mm(幅)×150mm(長さ)のサイズの試験片を用い、スパン100mmにて、10mm/分の曲げ速度で最大の曲げ強さを測定し剛性(N/5cm)とした。
(8)単繊維径(μm)
電子顕微鏡で350倍に拡大し、n数10で単繊維径を測定し、その平均値を算出した。
熱伝導率(W/m・K)は、JIS−A−1412にて測定した。
(10)目付(g/m2)
JIS L−1096により、単位面積あたり質量(g/m2)を測定した。
熱接着性成分の共重合ポリエステルとしてテレフタル酸とイソフタル酸とを60/40(モル%)で混合した酸成分と、エチレングリコールとジエチレングリコールとを85/15(モル%)で混合したジオール成分とから共重合ポリエステルを得た。上記共重合ポリエステルの軟化点は110℃であったので、110℃をもって融点とした。ペレットを減圧乾燥した後、鞘部に用いた。一方、ガラス転位点67℃、融点256℃のポリエチレンテレフタレートを減圧乾燥後、芯部とし、芯鞘型複合溶融紡糸装置に供給し、体積比50/50の複合比率で、紡糸温度290℃、吐出量650g/分で、紡糸孔数450の紡糸口金から溶融紡出した。油剤を付与し、900m/分で引き取って未延伸芯鞘型複合繊維を得た。
この未延伸繊維を集束し、11万dtex(10万デニール)のトウにして、まず72℃の温水中で2.5倍に延伸した後、80℃の温水中で更に1.15倍に延伸し油剤を付与した後、35℃まで自然に冷却された押し込み式クリンパーで捲縮を付与し、繊維長51mmに切断して単糸繊度2.2dtexの熱接着性複合短繊維を得た。このときの捲縮数は11個/25mmであった。
この熱接着性複合短繊維30%(重量)と、非弾性捲縮短繊維として常法により得られた単繊維の太さが6.6dtex、繊維長が64mm、捲縮数が8ケ/210cmの中実丸断面ポリエチレンテレフタレート短繊維(ポリエチレンテレフタレートの融点256℃)70%(重量)とをカードにより混綿し、ローラーカードとストルート設備を使用し熱処理した繊維構造体を作製した。得られた繊維構造体の品質は、表1のとおりである。
一方、繊維クロスとして、ポリエチレンテレフタレート長繊維を用いて目付100g/m2の平組織織物を製織した。また、金属板として厚さが50μmのアルミニウム箔(孔なし)を用意した。次いで、上記繊維クロスとアルミニウム箔とをオレフィン系接着剤で貼り合わせてシート物を得た。
次いで、上記シート状物を、シート状物の繊維クロス側表面が上記繊維構造体に接触するように繊維構造体の上に配置した後、190℃に加熱された金属製平板の間にはさみ、熱プレスした後、室温にて冷却しダクト材を得た。
評価結果を表1に示す。なお、非弾性捲縮短繊維の単繊維径が24.8μm、熱接着性複合短繊維の単繊維径が14.8μmであった。
次いで、該ダクト材を用いて図5に模式的に示すようなダクトを組み立てた。その際、アルミニウム箔が外気側に位置するよう構成した。また、ダクトの組み立てはダクト材を長方形に裁断し、端部を接着剤で貼り合せ筒状になるように組み立てた。
実施例1において、アルミニウム箔として、直径1mmの丸穴を1cm間隔であけたアルミニウム箔を用いること以外は、実施例1と同様にした。評価結果を表1に示す。
すでに市販されている、グラスウールのフェノール樹脂成形品にアルミニウム箔を貼り合せたものについて評価した。評価結果を表1に示す。
DT :繊維構造体の厚さ方向
DF :非弾性捲縮短繊維または熱接着性複合短繊維の配列方向
1 :ウエブ
2 :コンベア
3 :ヒータ
4 :繊維構造体
5 :金属板
6 :繊維クロス
9 :ダクト材
10:通風孔
Claims (12)
- ダクトを構成するためのダクト材であって、該ダクト材が、下記の要件(1)を満足しかつ厚さが1.0mm以上の繊維構造体を含み、かつ該繊維構造体に金属板が積層されていることを特徴とするダクト材。
(1)非弾性捲縮短繊維と、該非弾性捲縮短繊維を構成するポリマーよりも40℃以上低い融点を有するポリマーが熱融着成分としてその表面に配された熱接着性複合短繊維とが重量比率で90/10〜30/70となるように混綿され、該熱接着性複合短繊維同士が交差した状態で熱融着された固着点および/または該熱接着性複合短繊維と上記非弾性捲縮短繊維とが交差した状態で熱融着された固着点とが散在し、かつ上記熱接着性複合短繊維と上記非弾性捲縮短繊維が繊維構造体の厚さ方向に配列してなる繊維構造体。 - 上記非弾性捲縮短繊維がポリエステル系繊維からなる、請求項1に記載のダクト材。
- 上記熱接着性複合短繊維の熱融着成分が共重合ポリエステルからなる、請求項1または請求項2に記載のダクト材。
- 上記繊維構造体の厚さが1.0〜30mmの範囲内にある、請求項1〜3のいずれかに記載のダクト材。
- 上記繊維構造体の密度が0.05〜0.5g/cm3の範囲内にある、請求項1〜4のいずれかに記載のダクト材。
- 上記繊維構造体が厚さ方向に圧縮成形されたものである、請求項1〜5のいずれかに記載のダクト材。
- 上記繊維構造体に繊維クロスが積層されてなる、請求項1〜6のいずれかに記載のダクト材。
- 上記金属板が金属箔である、請求項1〜7いずれかに記載のダクト材。
- 上記金属箔に孔があけられている、請求項8に記載のダクト材。
- 上記金属板が繊維構造体の厚さ方向に積層され圧縮成形されてなる、請求項1〜9のいずれかに記載のダクト材。
- 請求項1〜10のいずれかに記載のダクト材を用いてなるダクト。
- ダクトが、車両または建築物で使用される、空調用ダクト、集塵用ダクトまたは排気用ダクトである、請求項11に記載のダクト。
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