JP5856107B2

JP5856107B2 - 音響吸収特性を有する多層物品、並びにその製造および使用方法

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Publication number: JP5856107B2
Application number: JP2013139168A
Authority: JP
Inventors: アール．フォックス，アンドリュー; エー．オルソン，デイビッド; エム．ムーア，エリック; アール．ベーリガン，マイケル; エル．ネルソン，デイビッド; ダブリュ．イートン，ブラッドリー; エス．マホーニー，ウェイン
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2026-10-10
Also published as: US7691168B2; KR20080055929A; JP2014015042A; US7757811B2; JP2009512578A; TWI504512B; US20100043639A1; EP1945445A1; EP1945445A4; TW200720085A; WO2007047263A1; KR101367509B1; US20080230309A1

Description

（優先権の主張）
本出願は、米国特許法１１９条（ｅ）（１）に基づき、米国特許法１１１条（ｂ）（１）に従って２００５年１０月１９日に出願された米国仮特許出願番号６０／７２８，２３０の優先権を主張するものであり、この特許出願の全内容を参照として本明細書に組み込む。

（発明の分野）
本開示は、音響吸収特性を有する多層物品類、並びにかかる多層物品類の製造および使用方法に関する。

音響吸収特性を包含する音響特性を付与する物品が当該技術分野で引き続き必要である。

本開示は、音響吸収特性を包含する音響特性を付与する多層物品に関する。

本開示の一つの代表的な実施形態によれば、多層物品は、支持体層、および前記支持体層上のサブミクロン繊維層を含み、前記サブミクロン繊維層は１ミクロン（μｍ）未満の平均繊維直径を有する高分子繊維類を含む。

本開示はまた、音響吸収特性を包含する音響特性を付与する多層物品類の製造方法も目的とする。本開示の一つの代表的な実施形態では、前記方法は、（ｉ）１ミクロン（μｍ）未満の平均繊維直径を有する複数の繊維類を形成すること、および（ｉｉ）前記基材上にサブミクロン繊維層が形成されるように、前記複数の繊維類を基材上に配置することを含む。基材は、サブミクロン繊維層に対して一時的なもしくは恒久的な支持体層であってよい。前記方法は、点結合工程などの追加の工程を更に含んでよく、ここで、サブミクロン繊維層が、支持体層などの基材に更に結合される。

本開示はなお更に、多層物品類の使用方法に関する。本開示の一つの代表的な実施形態では、前記方法は、ある領域で音を吸収する方法を含み、ここで、前記方法は、前記領域の少なくとも一部をサブミクロン繊維層で包囲する工程を含み、この場合、サブミクロン繊維層は、１ミクロン（μｍ）未満の平均繊維直径を有する繊維類を含む。

本開示のこれらおよびその他の特徴および利点は、以下の開示される実施態様の詳述および添付の請求項を検討することで明らかになるであろう。

添付の図面を参照しながら本開示を更に説明する。
本開示の代表的な多層物品。本開示の代表的な多層物品における周波数に対する音響吸収係数のグラフ。本開示の代表的な多層物品における周波数に対する音響吸収係数のグラフ。本開示の代表的な多層物品における周波数に対する音響吸収係数のグラフ。本開示の代表的な多層物品における周波数に対する音響吸収係数のグラフ。本開示の代表的な多層物品における周波数に対する音響吸収係数のグラフ。本開示の代表的な多層物品における周波数に対する音響吸収係数のグラフ。

本開示は、音響吸収特性および遮音特性を包含するが、これらに限定されない音響特性を付与する多層物品類に関する。多層物品類は、（１）非常に優れた音響吸収特性を有し、（２）様々な用途においてそれらの利用を可能にする構造上の特徴を有し、さらに（３）コスト効率の良い方法で製造することができる。本開示はまた、多層物品類の製造方法、並びに様々な音響吸収用途における多層物品類の使用方法にも関する。

本開示の代表的な多層物品を図１に示す。図１の代表的な多層物品１０は、支持体層１２上にサブミクロン繊維層１１を含む。サブミクロン繊維層１１は、１層以上の追加の層（図示せず）で少なくとも部分的に覆われてよい上面１３を有する。更に、支持体層１２は、サブミクロン繊維層１１とは反対側に下面１４を有し、この下面には、以下に説明するような追加の層および／または構成要素（図示せず）を取り付けることができる。

Ｉ．多層物品類
本開示の多層物品類は、所定の基材および／または領域に音響特性を付与するように設計される。本開示の多層物品類で使用するために利用可能な構成要素類並びにその結果得られる多層物品類の特性の説明を以下に提供する。

本開示の多層物品類は、１つ以上の以下の構成要素類を含んでよい。

Ａ．多層物品構成要素
本開示の多層物品類は、１つ以上の以下の構成要素類を含んでよい。

１．サブミクロン繊維層
本開示の多層物品類は、図１に示す代表的な多層物品１０のサブミクロン繊維層１１のようなサブミクロン繊維層を１層以上含む。各サブミクロン繊維層は、高分子繊維類を含み、ここで、高分子繊維は、１ミクロン（μｍ）未満の平均繊維直径を有する。幾つかの代表的な実施形態では、サブミクロン繊維層は、高分子繊維を含み、ここで、高分子繊維は、約０．３μｍ〜約０．９μｍまでの範囲の平均繊維直径を有する。その他の代表的な実施形態では、サブミクロン繊維層は、高分子繊維類を含み、ここで、高分子繊維は、約０．５μｍ〜約０．７μｍまでの範囲の平均繊維直径を有する。

本開示において、所定のサブミクロン繊維層の中の繊維の「平均繊維直径」は、例えば、走査型電子顕微鏡を用いることによるように、繊維構造の画像を１つ以上作製すること、１つ以上の画像において明確に視認できる繊維類の、繊維直径の合計数がｘとなる繊維直径を測定すること、そして前記のｘ個の繊維直径の平均（平均）繊維直径を計算することによって求められる。典型的に、ｘは約５０超であり、そして望ましくは約５０〜約２００までの範囲である。

サブミクロン繊維層の繊維類は、１つ以上の高分子材料類を含んでよい。適した高分子材料類としては、これらに限定するものではないが、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどのポリオレフィン類、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル類、ポリアミド類（ナイロン−６およびナイロン−６，６）、ポリウレタン類、ポリブテン、ポリ乳酸類、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、液晶ポリマー類、ポリエチレン−コ−酢酸ビニル、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン類、またはこれらの組み合わせが挙げられる。代表的な一実施形態では、サブミクロン繊維層は、複数の繊維類を含み、これら繊維類はポリプロピレン繊維類を含む。

サブミクロン繊維層は、前記ポリマー類またはコポリマー類のうちいずれか１つを含む一成分繊維類を含んでよい。この実施形態では、一成分繊維類は、後述する添加物類を含有してよいが、前記高分子材料類から選択される単繊維形成用材料を含む。更に、この実施形態では、一成分繊維類は、典型的に、１つ以上の添加物類を２５重量％まで有する前記高分子材料のうちいずれか１つを少なくとも７５重量％含む。望ましくは、一成分繊維類は、前記高分子材料類のうちいずれか１つを少なくとも８０重量％、より望ましくは少なくとも８５重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、さらにできるだけ１００重量％含み、ここで、重量はいずれも繊維の総重量を基準とする。

サブミクロン繊維層はまた、（１）前記高分子材料類のうち２つ以上と、（２）後述するような添加物類１つ以上とから形成される多成分繊維を含んでもよい。本明細書で使用するとき、用語「多成分繊維」は、２つ以上の高分子材料類から形成される繊維を指すために用いられる。適した多成分繊維の配置には、これらに限定されないが、シース−コア配置、並列配置、および「アイランド−イン−ザ−シー」配置が包含される。

多成分繊維類から形成されるサブミクロン繊維層類において、望ましくは、多成分繊維は、前記繊維の総重量に対して、（１）前記ポリマー類のうち２つ以上を約７５〜約９９重量％、および（２）１つ以上の追加の繊維形成用材料類を約２５〜約１重量％含む。

各サブミクロン繊維層はある坪量を有してよく、この坪量は、前記物品の特定の最終用途に応じて変化する。典型的に、各サブミクロン繊維層の坪量は、約１０００グラム／平方メートル（ｇｓｍ）未満である。幾つかの実施形態では、各サブミクロン繊維層の坪量は、約１．０ｇｓｍ〜約５００ｇｓｍである。別の実施形態では、各サブミクロン繊維層の坪量は、約１０ｇｓｍ〜約１５０ｇｓｍである。

坪量と同様に、各サブミクロン繊維層はある厚さを有してよく、この厚さは、前記物品の特定の最終用途に応じて変化する。典型的に、各サブミクロン繊維層の厚さは、約１５０ミリメートル（ｍｍ）未満である。特定の実施形態では、各サブミクロン繊維層の厚さは、約０．１ｍｍ〜約２００ｍｍである。幾つかの実施形態では、各サブミクロン繊維層の厚さは、約０．５ｍｍ〜約１００ｍｍである。別の実施形態では、各サブミクロン繊維層の厚さは、約１．０ｍｍ〜約５０ｍｍである。

大抵の実施形態では、サブミクロン繊維層内の繊維類は、前記層内に実質的に均一に分布している。しかしながら、サブミクロン繊維層内での繊維類の不均一な分布を有することが望ましい幾つかの実施形態がある場合がある。

前記繊維形成用材料類に加えて、様々な添加物類を繊維溶融物に添加し、押し出して、添加物を繊維に組み込んでもよい。典型的に、添加物類の量は、前記繊維の総重量に対して、約２５重量％未満、望ましくは約５．０重量％までである。適した添加物類としては、これらに限定されないが、充填剤類、安定化剤類、可塑剤類、粘着剤類、流動制御剤類、硬化速度抑制剤類、接着促進剤類（例えば、シラン類およびチタン酸塩類）、補助剤類、衝撃変性剤類、膨張性微小球類、熱伝導性粒子類、導電性粒子類、シリカ、ガラス、粘土、タルク、顔料類、着色剤類、ガラス玉類もしくはガラス球類、酸化防止剤類、蛍光増白剤類、抗菌剤類、界面活性剤類、難燃剤類、およびフッ化ポリマー類が挙げられる。前記添加物類のうち１つ以上を用いて、得られる繊維および層の重量および／またはコストを軽減してもよく、粘度を調整してもよく、または繊維の熱的特性を変性してもよく、あるいは電気特性、光学特性、密度に関する特性、液体バリアもしくは接着剤の粘着性に関する特性を包含する、添加物の物理特性に由来する様々な物理特性活性を付与してもよい。

２．支持体層
本開示の多層物品は、更に、図１に示す代表的な多層物品１０の支持体層１２などの支持体層を含んでよい。存在する場合、支持体層は、多層物品の強度の大半を付与する。幾つかの実施形態では、前記サブミクロン繊維層は、非常に低い強度を有する傾向があり、通常の処理中に損傷する可能性がある。サブミクロン繊維層を支持体層へ接着することにより、サブミクロン繊維層に強度が与えられると同時に、サブミクロン繊維層の音響特性が保持される。多層化構造はまた、更なる加工に対して十分な強度も付与し、この更なる加工には、これらに限定されないが、ロール形態への巻取り、ロールからの取り出し、成形、ひだ付け、折り畳み、ステープルでの固定、およびウィービングが包含される。

本開示では様々な支持体層類を利用してよい。適した支持体層類としては、これらに限定されないが、不織布、織布、ニット織物、発泡体層、フィルム、紙の層、粘着層、箔、メッシュ、弾性のある布地（すなわち、弾性特性を有する前記の織布、ニット織物、もしくは不織布のうちいずれか）、有孔ウェブ、粘着層、またはこれらの組み合わせが挙げられる。代表的な一実施形態では、支持体層は不織布を含む。適した不織布類としては、これらに限定されないが、スパンボンド布地、メルトブローン布地、短繊維長の繊維類（すなわち、約１００ｍｍ未満の繊維長を有する繊維類）のカードウェブ、ニードルパンチ布地、スピリットフィルムウェブ、水流絡合ウェブ、エアレイド短繊維ウェブ、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

支持体層は、多層物品の特定の最終用途に応じた、坪量と厚さを有してよい。本開示の幾つかの実施形態では、多層物品の全体の坪量および／または厚さは最小レベルで保持されるのが望ましい。別の実施形態では、全体の最小坪量および／または厚さが所定の用途において要求される場合がある。代表的な実施形態では、支持体層は、約１グラム／平方メートル（ｇｓｍ）〜約２００ｇｓｍまでの坪量を有してよい。典型的に、支持体層の坪量は約１００ｇｓｍ未満である。幾つかの実施形態では、支持体層の坪量は約５．０ｇｓｍ〜約７５ｇｓｍである。別の実施形態では、支持体層の坪量は約１０ｇｓｍ〜約５０ｇｓｍである。

坪量と同様に、支持体層はある厚さを有してよく、この厚さは、多層物品の特定の最終用途に応じて変化する。典型的に、支持体層の厚さは約１５０ミリメートル（ｍｍ）未満である。幾つかの実施形態では、支持体層の厚さは約１．０ｍｍ〜約３５ｍｍである。別の実施形態では、支持体層の厚さは約２．０ｍｍ〜約２５ｍｍである。

前記サブミクロン繊維層は、恒久的にまたは一時的に、所定の支持体層に結合されてよい。本開示の大抵の実施形態では、サブミクロン繊維層は、支持体層へ恒久的に結合される（すなわち、サブミクロン繊維層は支持体層へ、それと恒久的に結合されることを意図して取り付けられる）。本開示の幾つかの実施形態では、前記サブミクロン繊維層は、剥離ライナーなどの支持体層へ一時的に結合される（すなわち、取り外し剥離可能である）。この実施形態では、サブミクロン繊維層は、暫定支持体層上に所望の長さの時間、支持されてよく、また所望により暫定支持体層上で更に加工された後、第２の支持体層へ恒久的に結合されてもよい。

本開示の代表的な実施形態では、支持体層は、ポリプロピレン繊維類を含むスパンボンド布地を含む。本開示の更なる代表的な実施形態では、支持体層は、短繊維長の繊維類のカードウェブを含み、この場合、短繊維長の繊維類は、（ｉ）低融点繊維もしくはバインダー繊維と（ｉｉ）高融点繊維もしくは構造繊維との混合物を含む。典型的に、バインダー繊維類の融点と構造繊維類の融点との差は１０℃超であるが、バインダー繊維類の融点は、構造繊維類の融点よりも少なくとも１０℃低い。適したバインダー繊維類としては、これらに限定されないが、前記高分子繊維類のうちのいずれかが挙げられる。適した構造繊維類としては、これらに限定されないが、前記高分子繊維類のうちのいずれか、並びにセラミック繊維類、ガラス繊維類、および金属繊維類などの無機繊維類、およびセルロース繊維類などの有機繊維類が挙げられる。

望ましい一実施形態では、支持体層は、短繊維長の繊維類のカードウェブを含み、この場合、短繊維長の繊維類は、（ｉ）２成分バインダー繊維類（インビスタ社（Invista, Inc.）（カンサス州ウィチタ（Wichita））から市販されているインビスタＴ２５４（Invista T254）繊維類）（１２ｄ×３．８１ｃｍ（１．５インチ））約２０重量％と、（ｉｉ）構造繊維類（インビスタＴ２９３（Invista T293）ＰＥＴ繊維類（３２ｄ×７．６２ｃｍ（３インチ）））約８０重量％との混合物を含む。

上述のように、支持体層は、１層以上を互いに組み合わせて含んでよい。代表的な一実施形態では、支持体層は、不織布またはフィルムなどの第１層と、第１層のサブミクロン繊維層とは反対側に接着剤層とを含む。この実施形態では、接着剤層は、第１層の外表面の一部または全体を覆っていてよい。接着剤は、感圧接着剤類、熱活性化接着剤類などを包含するいかなる既知の接着剤を含んでもよい。接着剤層が感圧接着剤を含むとき、多層物品は、剥離ライナーを更に含んで、感圧接着剤の一時的な保護を付与してもよい。

３．追加の層
本開示の多層物品類は、サブミクロン繊維層、支持体層、またはこれらの両者と組み合わせて、追加の層を含んでよい。１層以上の追加の層は、サブミクロン繊維層の外表面（例えば、図１に示すサブミクロン繊維層１１の外表面１３）上、支持体層の外表面（例えば、図１に示す支持体層１２の外表面１４）上、またはこれらの両方に存在してよい。

適した追加の層としては、これらに限定されないが、色保有層（例えば、印刷層）、前記支持体層のうちいずれか、別個の平均繊維直径および／または物理的組成物を有する１層以上の追加のサブミクロン繊維層、更なる絶縁性能のための１層以上の二次微細繊維層（例えば、メルトブローンウェブまたはガラス繊維布地）、発泡体類、粒子類の層、箔層、フィルム類、装飾的な布地層、膜類（すなわち、制御された透過性を有するフィルム類、例えば、透析膜類、逆浸透性膜など）、網状織物、メッシュ、配線網状組織もしくは管状の網状組織（すなわち、電気搬送用のワイヤー層、または加熱ブランケット用の配線網状組織、および冷却ブランケットの中を流れる冷却剤用の管状の網状組織のような、様々な流体を搬送するための管／パイプ群の層）、あるいはこれらの組み合わせが挙げられる。

４．連結装置類
本開示の多層物品は更に、多層物品を基材に取り付けることができる連結装置類を１つ以上含んでもよい。上述のように、接着剤を用いて多層物品を取り付けてもよい。接着剤類に加えて、別の連結装置類を利用してもよい。適した連結装置類としては、これらに限定されないが、ねじ類、爪類、クリップ類、ステープル類、縫製、糸、ホックおよびループ状の材料類などが挙げられる。

１つ以上の連結装置類を用いて、多層物品を様々な基材類に取り付けてもよい。代表的な基材類としては、これらに限定されないが、車両構成要素、車内（すなわち、乗客の個室、モータ室、トランクなど）、建物の壁（すなわち、室内の壁表面または室外の壁表面）、建物の天井（すなわち、室内の天井表面または室外の天井表面）、建物の壁または天井を形成するための建築材料（例えば、天井タイル、木材構成要素、石膏ボードなど）、部屋の仕切り、金属シート、ガラス基材、ドア、窓、機械装置の構成要素、電気器具の構成要素（すなわち、室内電気器具表面または室外電気器具表面）、パイプまたはホースの表面、コンピュータまたは電子的構成要素、録音もしくは音響再生装置、電気器具やコンピュータ用のハウジングまたはケースなどが挙げられる。

ＩＩ．多層物品類の製造方法
本開示はまた、少なくとも１層のサブミクロン繊維層を含む多層物品類の製造方法を目的とする。本開示の一実施形態では、多層物品の製造方法は、（ｉ）１ミクロン（μｍ）未満の平均繊維直径を有する複数の繊維類を形成すること、および（ｉｉ）支持体層または基材上にサブミクロン繊維層を形成するように、複数の繊維類を支持体層または基材上に配置することを含む。この方法は、支持体層または基材を、１ミクロン（μｍ）未満の平均繊維直径を有するサブミクロン繊維類の繊維の流れの中を通過させる工程を含んでよい。繊維の流れの中を通過している間に、サブミクロン繊維類は、支持体層または基材へ一時的にまたは恒久的に結合されるように、支持体層または基材上に配置される。特定の加工条件下では、繊維類が支持体層または基材上に配置されるときは、前記繊維類を、互いに結合し、そして支持体層または基材上にあるうちに更に硬化してもよい。

特定の代表的な実施形態では、サブミクロン繊維類の層を支持体層上に巻き込んでもよい。任意の特定の理論に束縛されるつもりはないが、本発明者らは、幾つかの実施形態では、サブミクロン繊維類の層と支持体層との間に物理的な結合があると考えている。幾つかの実施形態では、物理的な結合は、支持体に、更なる加工工程および処理の負荷がかかるのを許容することができる。支持体はまた、いかなる圧縮応力をも保護することもでき、そうでなければ、サブミクロン繊維類の音響吸収性能に悪影響を及ぼす可能性のあるサブミクロン繊維類の圧縮をもたらす場合がある。

多くのプロセスを利用して、サブミクロン繊維類を配置してよい。適したプロセス類としては、これらに限定されないが、米国特許第４，５３６，３６１号（トロビン（Torobin））、米国特許第６，１８３，６７０号（トロビン（Torobin））、およびドイツ特許第１９９２９７０９Ｃ２号（ゲルキング（Gerking））に開示されているプロセスが挙げられる。適したプロセス類には電解紡糸プロセスも包含する。

本開示の多層物品類の作製方法を用いて、前記高分子材料類のうちいずれかから形成される繊維類を具備するサブミクロン繊維層を形成してよい。典型的に、サブミクロン繊維形成方法の工程は、熱形成可能な材料を約１３０℃〜約３５０℃までの範囲の溶融押出し温度で溶融押出しすることを伴う。ダイアセンブリおよび／または同軸ノズルアセンブリ（例えば、前記トロビン（Torobin）プロセスを参照のこと）は、溶融した熱形成可能な材料が押し出される複数の紡糸口金および／または同軸ノズルを含む。代表的な一実施形態では、同軸ノズルアセンブリは、繊維の複数の流れを支持体層または基材上に押し出すように、配列を形成した複数の同軸ノズルを含む。例えば、米国特許第４，５３６，３６１号（図１）および米国特許第６，１８３，６７０号（図１〜２）を参照のこと。

サブミクロン繊維層の形成工程に加えて、多層物品類の作製方法には、次のプロセス工程を１つ以上包含してよい。

（１）プロセス経路に沿って更なる加工作業に向かって多層物品を前進させる工程、
（２）１層以上の追加の層をサブミクロン繊維層および／または支持体層の外表面と接触させる工程、
（３）多層物品をカレンダ処理する工程、
（４）多層物品を表面処理またはその他の組成物（例えば、難燃性組成物、接着剤組成物、または印刷層）でコーティングする工程、
（５）多層物品をダンボールまたはプラスチック製の管に取り付ける工程、
（６）多層物品をロール形態に巻き取る工程、
（７）多層物品にスリットを付けて２つ以上のスリットロールを形成する工程、
（８）多層物品を金型に入れて、多層物品を成形処理する工程、
（９）存在する場合、露出した感圧接着剤層上に剥離ライナーを適用する工程、および
（１０）クリップ類、ブラケット類、ボルト類／ねじ類、爪類、およびストラップ類を包含するが、これらに限定されない接着剤もしくは任意のその他の連結装置を介して多層物品を別の基材に取り付ける工程。

ＩＩＩ．多層物品類の使用方法
本開示の多層物品類は、様々な用途で利用することができる。多層物品類は、音吸収用途および遮音用途などの音響用途において特に有用である。代表的な一実施形態では、多層物品の使用方法は、ある領域で音を吸収する方法を含み、ここで、前記方法は前記領域の少なくとも一部をサブミクロン繊維層で包囲する工程を含み、この場合、サブミクロン繊維層は１ミクロン（μｍ）未満の平均繊維直径を有する繊維類を含む。幾つかの実施形態では、領域全体がサブミクロン繊維層単独によってまたは支持体層上で包囲されてよい。

ある領域を包囲する工程は、多層物品を前記領域の少なくとも一部の上に配置することを含んでよく、この場合、前記多層物品は、前記支持体層類のうちいずれかの上にサブミクロン繊維層を含む。幾つかの実施形態では、包囲する工程は、多層物品を前記領域の少なくとも一部の上に配置することを含んでよく、この場合、多層物品は、支持体層上にサブミクロン繊維層を含むと共に、サブミクロン繊維層の上に追加の層を含む。上述のように、適した追加の層類は、色保有層（例えば、印刷層）、前記支持体層類のうちいずれか、別個の平均繊維直径および／または物理的組成物を有する１層以上の追加のサブミクロン繊維層、更なる絶縁性能のための１層以上の二次微細繊維層（例えば、メルトブローンウェブまたはガラス繊維布地）、発泡体類、粒子類の層、箔層、フィルム類、装飾的な布地層、膜類、網状織物、メッシュ、配線網状組織もしくは管状の網状組織、またはこれらの組み合わせを含んでよい。

包囲する工程は、サブミクロン繊維層または多層物品を基材に取り付ける工程を更に含んでよい。前記連結装置類のうちのいずれかを利用して、サブミクロン繊維層または多層物品を所定の基材に取り付けてよい。適した基材類としては、これらに限定されないが、建物の壁、建物の天井、建物の壁または天井を形成するための建築材料、金属シート、ガラス基材、ドア、窓、車両の構成要素、機械装置の構成要素、または電気器具の構成要素を挙げることができる。

本開示の別の実施形態では、多層物品の使用方法は、音源物体とある領域との間に遮音壁を提供する方法を含む。この代表的な方法では、前記方法は、サブミクロン繊維層を音源物体と前記領域との間に提供する工程を含んでよく、その場合、サブミクロン繊維層は、１ミクロン（μｍ）未満の平均繊維直径を有する繊維類を含む。音源物体は、自動車モータ、機械装置の部品、電気器具モータもしくはその他の駆動構成要素、テレビなどのエレクトロニクス機器、動物などを包含するが、これらに限定されない、音を発生するいかなる物体であってもよい。

多層物品を使用する前記の代表的な方法のいずれかにおいて、前記領域は、音を吸収すべきおよび／または防音すべきあらゆる領域であってよい。適した領域としては、これらに限定されないが、室内、車内、機械装置の部品、電気器具、事務所もしくは工場地帯の独立した防音領域、録音もしくは音響再生領域、映画館もしくはコンサートホールの室内、音が有害である無響室もしくは無響部屋、分析室もしくは分析部屋、または実験室もしくは実験部屋、並びにノイズから耳を隔離保護するための耳当てもしくは耳カバーを挙げることができる。

本開示は上述されており、また更には以下に一例として例示されるが、これらは決して、本開示の範囲に限定を強制すると解されるべきではない。それとは逆に、本明細書中の説明を読むことによって、本開示の精神および／または添付の請求項の範囲を逸脱することなく当業者に示唆され得る様々な他の実施形態、修正、およびそれらの等価物に頼ることができることが明確に分かる。

以下の実施例において、様々な支持体類または基材類は、スパンボンドプロセス類またはメルトブローン（すなわち、ブローンマイクロファイバー（blown microfiber））プロセス類を利用して調製される。このような支持体類を調製するための適したプロセスは、米国特許第４，７２９，３７１号に記載されている。

（実施例１）：
公称１１０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の坪量を有するスパンボンドプロセスを利用して製造されたポリプロピレンスパンボンドウェブを、サブミクロン繊維類のコーティングのためにナノファイバー・テクノロジー社（Nanofiber Technology, Inc.）（ＮＴＩ）（ノースカロライナ州アバディーン（Aberdeen））に送付した。スパンボンドウェブは、坪量１００ｇｓｍ、厚さ１．１４ｍｍ（０．０４５インチ）および１８ミクロンのＥＦＤを有するポリプロピレンスパンボンドウェブであった。使用したポリプロピレンは、トータル・ダイプロ（Total Dypro）３８６０（テキサス州ヒューストン（Houston）のトータル・ペトロケミカルズ（Total Petrochemicals））であった。

様々な坪量のサブミクロンポリプロピレン繊維類を、米国特許第４，５３６，６３１号、米国特許第６，１８３，６７０号および米国特許第６，３１５，８０６号（すなわち、トロンビン（Torobin）特許）に基づくＮＴＩのプロセスを利用して、スパンボンドウェブ上に配置した。得られる試料は、スパンボンドウェブ基材上に配置した平均繊維直径約０．５６ミクロン（μｍ）の、１４、２５および５０ｇｓｍのサブミクロン繊維を有していた。試料は、以降、それぞれ試料Ａ、Ｂ、およびＣと呼ぶ。スパンボンドウェブ単独は、以降、試料Ｄと呼ぶ。

サブミクロン繊維層は、もつれと熱接着の両者によってスパンボンドウェブ層に本質的に結合された。サブミクロン繊維類として生じた結合を、スパンボンドウェブ基材上に配置した。

試料は、音響吸収度（すなわち、音響吸収）について試験した。試験は、ＡＳＴＭ標準Ｅ１０５０に従って、６３ｍｍの管を用いて行った。試料は、試験管内に、試料と試験管の後方の壁との間に２５ｍｍのギャップをとって入れた。これを行うことで、試験中に試料の差別化を改善した。図２には、この試験の結果を示す。

図２に示すように、更に少量のサブミクロン繊維類を添加することによって、スパンボンドウェブ単独に比べて音響吸収が大きく向上した。

（実施例２）：
坪量３５ｇｓｍのポリプロピレンスパンボンドウェブは、実施例１に記載したのと同様にして、ナノ繊維プロセスの繊維の流れの下を通過させた。スパンボンドウェブは、坪量３５ｇｓｍ、厚さ０．４６ｍｍ（０．０１８インチ）および２０ミクロンのＥＦＤを有するポリプロピレンスパンボンド繊維ウェブであった。使用したポリプロピレンは、トータル・ダイプロ（Total Dypro）３８６０（テキサス州ヒューストン（Houston）のトータル・ペトロケミカルズ（Total Petrochemicals））であった。

スパンボンドウェブを、その７６．２ｃｍ（３０インチ）幅のプロセスラインを用いてコーティングするために、ＮＴＩに送付した。４．６ｇｓｍ、７．０ｇｓｍ、２７．４４ｇｓｍの３つの異なる被覆重量のナノ繊維類を用いて、総坪量３９．６、４２．０および６２．４ｇｓｍをそれぞれ付与した。ナノ繊維類の平均繊維直径は、約０．６５ミクロン（μｍ）であった。ベアスパンボンドウェブは、試料Ｅと呼び、同様に、前記の３つの被覆試料は、ナノ繊維の坪量の低い方から順に試料Ｆ、Ｇ、およびＨと呼ぶ。試料の坪量、厚さ、および所定の試料全体にわたる圧力低下を、以下の表１に提示する。

４つの試料は、ＡＳＴＭ標準Ｅ１０５０に従って、６３ｍｍの管を用いて試験した。試料はそれぞれ、各試料の後に２５ｍｍの空隙をとって試験管に入れた。各試料の音響吸収を試験し、その結果を図３に示した。

図３に示すように、試料Ｆ、Ｇ、およびＨは、スパンボンドウェブ単独（試料Ｅ）に比べて改善された音響吸収を示した。更に、ナノ繊維の坪量が増加するにつれて、音響吸収性能も向上した。

（実施例３）：
穴を開けたオリフィスダイを用いて製造し、そして坪量５５ｇｓｍ、厚さ１．０２ｍｍ（０．０４０インチ）および８．４μｍのＥＦＤを有するポリプロピレンメルトブローン繊維ウェブを、３Ｍリサーチ・センター（3M Research Center）（ミネソタ州セント・ポール（St. Paul））において５０．８ｃｍ（２０インチ）幅のラインで製造し、そしてＮＴＩのナノ繊維ラインからのポリプロピレンナノ繊維でコーティングした。用いたポリプロピレンは、トータル・ダイプロ（Total Dypro）３９６０（テキサス州ヒューストン（Houston）のトータル・ペトロケミカルズ（Total Petrochemicals））であった。１．８ｇｓｍ、３．０ｇｓｍ、および７．２ｇｓｍの３つの異なるコーティング坪量を用いて３つの別個の試料を調製した。ナノ繊維の平均繊維直径は約０．７７ミクロン（μｍ）であった。ベアメルトブローンウェブを試料Ｉと呼ぶと同様に、ナノ繊維コーティングした試料は、ナノ繊維の坪量の低い方から順に試料Ｊ、Ｋ、およびＬと識別する。試料の坪量、厚さ、および所定の試料全体にわたる圧力低下を、以下の表１に提示する。

実施例２に記載した通りにして、４つの試料を試験した。結果を図４に示す。

（実施例４）：
エアレイド（ランド−ウェバー（Rando‐Webber））不織ウェブを、サブミクロン繊維のコーティングのためにナノファイバー・テクノロジー社（Nanofiber Technology, Inc.）（ＮＴＩ）（ノースカロライナ州アバディーン（Aberdeen））に送付した。エアレイドウェブは、３０．４８ｃｍ（１２インチ）幅のランド−ウェバー（Rando‐Webber）マシンで製造した。供給原料である繊維組成物は、インビスタ（Invista）Ｔ２９３繊維（３２ｄ×７．６２ｃｍ（３インチ）のＰＥＴ）８０重量％、およびインビスタＴ２５４繊維（取引表記セルボンド（Celbond）（商標）として販売されている、約１１０℃のシース融点を有するコ−ＰＥＴ／ＰＥＴシース／コア繊維を含む、１２ｄ×３．８１ｃｍ（１．５インチ）の２成分繊維）２０重量％であった。エアレイドウェブの平均坪量は４２ｇｓｍであった。ＮＴＩは、実施例１に記載したプロセスを用いて、エアレイドウェブ上に様々な坪量のサブミクロンポリプロピレン繊維を配置した。製造された試料は、エアレイドウェブ上に配置した約０．６０ミクロン（μｍ）の平均繊維直径を有する３０、４１、および１２６ｇｓｍのサブミクロン繊維を有していた。これらの試料をそれぞれ、以降、試料Ｍ、Ｎ、およびＯと呼ぶ。試料の坪量、厚さ、および所定の試料全体にわたる圧力低下を、以下の表１に提示する。

３つの試料と試料Ｍの２つの層を合わせて、３Ｍセンター（3M Center）において、ＡＳＴＭ標準Ｅ１０５０に従って６３ｍｍの管を用いて試験した。試験は、各試料を試験管の後方に持たれ掛けさせて行った。試験結果を図５に示す。実施例２の試料Ｆも走査型電子顕微鏡を用いて評価して、デイヴィスＣ．Ｎ．（Davies, C. N.）の「浮遊粉塵と粒子の分離（The Separation of Airborne Dust and Particles）」、機械技師協会（Institution of Mechanical Engineers）、ロンドン会議録（London Proceedings）１Ｂ（１９５２年）に記載の方法に従って有効繊維直径（ＥＦＤ）を求めた。１３２本の繊維に基づく有効繊維直径数の分布を以下の表２に示し、同時に分布統計値を表３に示す。

（実施例５）：
短繊維ウェブを、電解紡糸プロセスからのナノ繊維でコーティングした。基材ウェブは、アメリカン・ノンウォーヴンズ（American Nonwovens）製のポリエステル繊維類のカード処理した樹脂結合ウェブである（ＲＢ２８２−５７Ｋ／Ｆ）。基材ウェブの坪量は、６２グラム／メートル^２であった。ベア基材は試料Ｐと呼ぶ。ポリカプロラクトンのサブミクロン繊維（ダウ・ケミカル社（Dow Chemical Company）製のトーン（TONE）（商標）Ｐ−７８７）を、メチルエチルケトン溶液から汎用のニードル系電解紡糸装置を用いて直接基材上に電解紡糸した。３つの異なる坪量のサブミクロン繊維を基材上に紡糸して、３つの試料を作製した。試料Ｑのサブミクロン繊維坪量は、６．０グラム／メートル^２であった。試料Ｒのサブミクロン繊維坪量は、１１．２グラム／メートル^２であった。試料Ｓのサブミクロン繊維坪量は、３２．１グラム／メートル^２であった。試料Ｑ〜Ｓに関する総坪量はそれぞれ、６８．０、７３．２、および９４．１グラム／メートル^２である。サブミクロン繊維類の平均繊維直径は０．６０ミクロン（μｍ）であった。

試料Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳは、３Ｍセンター（3M Center）において、ＡＳＴＭ標準Ｅ１０５０に従って６３ｍｍの管を用いて試験した。試験は、各試料の裏面が管端の２５ｍｍ手前にある場合に行った。これらの試験結果を図６に示す。

（実施例６）：
ポリウレタン製のサブミクロン繊維類は、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ２００５／０７３４４１（ハク−ヨン・キム（Hak‐Yong Kim））に記載のプロセスを用いて製造した。サブミクロン繊維ウェブは坪量１４グラム／メートル^２および平均直径０．６１ミクロン（μｍ）を有していた。このウェブは、実施例５に記載のカードウェブに冷間接合した。冷間接合は、単一試料を両方のウェブから切断することによって用いると同時に、鋭利なダイを用いて行った。試料の切断プロセスの結果として、試料の縁部となる堅い接合部分が得られた。ベアサブミクロン繊維ウェブは、試料Ｔと呼ぶ。ベアカードウェブは、実施例５の記載と同様に、試料Ｐである。接合した試料は試料Ｕと呼ぶ。

試料は、ＡＳＴＭ標準Ｅ１０５０に従って６３ｍｍの管を用いて試験した。試験は、各試料の裏面が管端の２５ｍｍ手前にある場合に行った。これらの試験結果を図７に示す。

本明細書は、その特定の実施形態について詳述してきたが、前述の事項を理解することにより、当業者がこれらの実施形態に対する変更、その変形、およびそれらの相当物を容易に想像できることは明らかである。従って、本開示の範囲は、添付の請求項およびそれらの任意の相当物の範囲と判定されるべきである。
以下に、本願発明に関連する発明の実施形態について列挙する。
［実施形態１］
多層物品であって、
支持体層、および
前記支持体層上のサブミクロン繊維層、
を含み、前記サブミクロン繊維層が、１ミクロン（μｍ）未満の中央繊維直径を有する高分子繊維を含む、多層物品。
［実施形態２］
前記高分子繊維が、約０．３μｍ〜約０．９μｍまでの範囲の平均繊維直径を有する、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態３］
前記高分子繊維が、約０．５μｍ〜約０．７μｍまでの範囲の平均繊維直径を有する、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態４］
前記高分子繊維が、ポリオレフィン繊維類、ポリプロピレン繊維類、ポリエチレン繊維類、ポリエステル繊維類、ポリエチレンテレフタレート繊維類、ポリブチレンテレフタレート繊維類、ポリアミド繊維類、ポリウレタン繊維類、ポリブテン繊維類、ポリ乳酸繊維類、ポリビニルアルコール繊維類、ポリフェニレンスルフィド繊維類、ポリスルホン繊維類、液晶ポリマー繊維類、ポリエチレン−コ−酢酸ビニル繊維類、ポリアクリロニトリル繊維類、環状ポリオレフィン繊維類、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態５］
前記高分子繊維が、ポリオレフィン繊維類を含む、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態６］
前記高分子繊維が、前記サブミクロン繊維層内で均一に分布している、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態７］
前記支持体層が、不織布、織布、ニット織物、発泡体層、フィルム、紙の層、裏面粘着層、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態８］
前記支持体層が、スパンボンド布地、メルトブローン布地、短繊維長の繊維類のカードウェブ、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態９］
前記支持体層が、結合された短繊維類のウェブを含み、前記支持体層が、熱接着、冷間接合、接着剤結合、粉末結合剤、水流交絡法、電界紡糸、ニードルパンチ法、カレンダ処理、またはこれらの組み合わせを用いて結合される、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態１０］
前記サブミクロン繊維層とは反対側の前記支持体層上に接着剤層を更に含む、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態１１］
サブミクロン繊維層上に追加の層を更に含む、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態１２］
前記追加の層が、色保有層、不織布、織布、ニット織物、発泡体層、フィルム、紙の層、粒子類の層、箔層、装飾的な布地層、膜、網状織物、メッシュ、配線網状組織もしくは管状の網状組織、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態１１に記載の多層物品。
［実施形態１３］
建物の壁、建物の天井、建物の壁もしくは天井を形成するための建築材料、金属シート、ガラス基材、ドア、窓、車両の構成要素、機械装置の構成要素、または電気器具の構成要素を含む基材に取り付けられる、実施形態１に記載の多層物品。
［実施形態１４］
ある領域で音響を吸収する方法であって、
前記領域の少なくとも一部をサブミクロン繊維層で包囲する工程であって、前記サブミクロン繊維層が１ミクロン（μｍ）未満の中央繊維直径を有する繊維類を含むこと、
を含む、前記方法。
［実施形態１５］
前記領域が、室内、車内、機械装置の部品、電気器具、事務所もしくは工場地帯の独立した防音領域、録音もしくは音響再生領域、映画館もしくはコンサートホールの室内、音が有害である、無響室もしくは無響部屋、分析室もしくは分析部屋、または実験室もしくは実験部屋、ノイズから耳を隔離保護するための耳当てもしくは耳カバーを含む、実施形態１４に記載の方法。
［実施形態１６］
前記の包囲する工程が、前記領域の少なくとも一部の上に多層物品を配置することを含み、前記多層物品が、支持体層上に前記サブミクロン繊維層を含む、実施形態１４に記載の方法。
［実施形態１７］
前記支持体層が、不織布、織布、ニット織物、発泡体層、フィルム、紙の層、裏面粘着層、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態１６に記載の方法。
［実施形態１８］
前記の包囲する工程が、前記領域の少なくとも一部の上に多層物品を配置することを含み、前記多層物品が、支持体層上に前記サブミクロン繊維層を含むと共に、前記サブミクロン繊維層の上に追加の層を含む、実施形態１６に記載の方法。
［実施形態１９］
前記追加の層が、色保有層、不織布、織布、ニット織物、発泡体層、フィルム、紙の層、粒子類の層、箔層、装飾的な布地層、膜、網状織物、メッシュ、配線網状組織もしくは管状の網状組織、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態１８に記載の方法。
［実施形態２０］
前記の包囲する工程が、前記サブミクロン繊維層を基材に取り付けることを含み、前記基材が、建物の壁、建物の天井、建物の壁もしくは天井を形成するための建築材料、金属シート、ガラス基材、ドア、窓、車両の構成要素、機械装置の構成要素、または電気器具の構成要素を含む、実施形態１４に記載の方法。
［実施形態２１］
音源物体とある領域との間に遮音壁を提供する方法であって、前記方法が、
前記音源物体と前記領域との間に１ミクロン（μｍ）未満の中央繊維直径を有する繊維類を含むサブミクロン繊維層を提供する工程を含む、前記方法。
［実施形態２２］
前記音源物体が、自動車、機械装置の部品、電気器具モータもしくはその他の駆動電気器具構成要素、エレクトロニクス機器、テレビ、動物、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態２１に記載の方法。
［実施形態２３］
前記領域が、室内、車内、機械装置の部品、電気器具、事務所もしくは工場地帯の独立した防音領域、録音もしくは音響再生領域、映画館もしくはコンサートホールの室内、音が有害である無響室もしくは無響部屋、分析室もしくは分析部屋、または実験室もしくは実験部屋、ノイズから耳を隔離保護するための耳当てもしくは耳カバーを含む、実施形態２１に記載の方法。

Claims

多層物品であって、
支持体層、および
前記支持体層上のサブミクロン繊維層、
を含み、
前記サブミクロン繊維層が、各々が異なった直径の複数の高分子繊維を含み、その複数の高分子繊維が１ミクロン（μｍ）未満の中央繊維直径を有すると共に、０．５μｍ〜０．７μｍの範囲の平均繊維直径を有し、かつ、前記平均繊維直径は５０〜２００個の繊維直径の平均繊維直径を計算することによって求められ、その複数の高分子繊維が、前記サブミクロン繊維層内で均一に分布しているか又は均一に分布しておらず、また、前記高分子繊維が溶融フィルムフィブリル化法又は電界紡糸法によって形成され、
更に、１００〜３，０００Hｚの間の周波数でＡＳＴＭ標準Ｅ１０５０に従って決定した音響吸収係数が前記支持体層のみの音響吸収係数より大きい、多層物品。
前記複数の高分子繊維が、ポリオレフィン繊維類、ポリプロピレン繊維類、ポリエチレン繊維類、ポリエステル繊維類、ポリエチレンテレフタレート繊維類、ポリブチレンテレフタレート繊維類、ポリアミド繊維類、ポリウレタン繊維類、ポリブテン繊維類、ポリ乳酸繊維類、ポリビニルアルコール繊維類、ポリフェニレンスルフィド繊維類、ポリスルホン繊維類、液晶ポリマー繊維類、ポリエチレン−コ−酢酸ビニル繊維類、ポリアクリロニトリル繊維類、環状ポリオレフィン繊維類、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の多層物品。
前記支持体層が、不織布、織布、ニット織物、発泡体層、フィルム、紙の層、裏面粘着層、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の多層物品。
前記支持体層が、結合された短繊維類のウェブを含み、前記支持体層が、熱接着、冷間接合、接着剤結合、粉末結合剤、水流交絡法、電界紡糸、ニードルパンチ法、カレンダ処理、またはこれらの組み合わせを用いて結合される、請求項１に記載の多層物品。
サブミクロン繊維層上に追加の層を更に含み、その追加の層が、色保有層、不織布、織布、ニット織物、発泡体層、フィルム、紙の層、粒子類の層、箔層、装飾的な布地層、膜、網状織物、メッシュ、配線網状組織、管状の網状組織、もしくはサブミクロン繊維層とは反対側の前記支持体層上の接着剤層、またはこれらの組み合わせを含むか、又は含まない、請求項１に記載の多層物品。
建物の壁、建物の天井、建物の壁もしくは天井を形成するための建築材料、金属シート、ガラス基材、ドア、窓、車両の構成要素、機械装置の構成要素、または電気器具の構成要素を含む基材に取り付けられる、請求項１に記載の多層物品。
ある領域で音響を吸収する方法であって、
前記領域の少なくとも一部を請求項１および２〜６のいずれか一項に記載の多層物品で包囲する工程、
を含む、前記方法。
前記領域が、室内、車内、機械装置の部品、電気器具、事務所もしくは工場地帯の独立した防音領域、録音もしくは音響再生領域、映画館もしくはコンサートホールの室内、音が有害である、無響室もしくは無響部屋、分析室もしくは分析部屋、または実験室もしくは実験部屋、ノイズから耳を隔離保護するための耳当てもしくは耳カバーを含む、請求項７に記載の方法。
前記の包囲する工程が、前記サブミクロン繊維層を基材に取り付けることを含み、前記基材が、建物の壁、建物の天井、建物の壁もしくは天井を形成するための建築材料、金属シート、ガラス基材、ドア、窓、車両の構成要素、機械装置の構成要素、または電気器具の構成要素を含む、請求項７に記載の方法。