JP6671685B2

JP6671685B2 - 高空隙積層ボードの製造方法

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Publication number: JP6671685B2
Application number: JP2016120478A
Authority: JP
Inventors: 木原　幸弘; 幸弘木原
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2036-06-17
Also published as: JP2017222120A

Description

本発明は、嵩高で比較的大きな空隙を持つ積層ボードの製造方法に関し、特に、吸音材やフィルター材等として使用しうる高空隙積層ボードの製造方法に関するものである。

従来より、吸音材として、種々のタイプのものが知られているが、嵩高いものとしては、発泡体の両面に不織布を積層してなるものが知られている（特許文献１）。かかる吸音材は、不織布の構成繊維間に形成される比較的小さな空隙と、発泡体が持つ比較的大きな空隙によって、音を減衰させることによって、吸音効果を発揮するものである。

ところで、本発明者は、特殊な横断面形状を持つポリエステル不織布を開発した（特許文献２）。これは、ポリエステル長繊維を構成繊維とする不織布であって、該ポリエステル長繊維の横断面形状が、略Ｙ字の下端で上下左右に連結した

形状（以下、「略Ｙ４形状」という。）であることを特徴とするポリエステル不織布というものである。かかるポリエステル不織布は、高剛性であるという特性を持っている。

特開２００７−１３３２６８号公報特開２０１３−７６１８２号公報

本発明者は、上記ポリエステル不織布を用いて種々研究を行っていたところ、当該ポリエステル不織布の両面に、当該ポリエステル不織布に特定の凹凸柄模様を設けたものを積層してなる積層ボードは、厚み方向に圧縮しても凹凸柄模様が消失しにくく、比較的大きな空隙を保持し、吸音性に優れる積層ボートが得られることを見出した。本発明はかかる知見に基づくものである。したがって、本発明の課題は、厚み方向に圧縮しても、比較的大きな空隙を保持しうる高空隙積層ボードを得ることにある。

本発明は、横断面形状が、略Ｙ字の下端で上下左右に連結した

形状（以下、「略Ｙ４形状」という。）のポリエステル長繊維で構成されてなる平坦なポリエステル不織布（以下、「平坦ポリエステル不織布」という。）を製造する工程と、周面に半球状の凸部と凹部が交互に並んでいる一対の水玉ロールであって、各水玉ロールの凸部と凹部は噛合して回転している一対の水玉ロール間に、平坦ポリエステル不織布を導入して、凹凸柄模様を持つポリエステル不織布（以下、「凹凸ポリエステル不織布」という。）を製造する工程と、前記凹凸柄模様を持つポリエステル不織布の両面に、前記平坦なポリエステル不織布を積層し、積層間を接着剤で接着させる工程とを具備することを特徴とする高空隙積層ボードの製造方法に関するものである。

まず、本発明で用いられるポリエステル長繊維について説明する。このポリエステル長繊維は、その横断面形状に特徴を有するものである。この横断面形状は、図１に示すような略Ｙ字を四個持つものである。そして、略Ｙ字の下端１で上下左右に連結して、図２に示すような略Ｙ４形状となっている。この略Ｙ４形状は、四個の凹部２と八個の凸部３と四個の小凹部４とを有している。このように多数の凹部２、多数の小凹部４、多数の凸部３を持っているポリエステル長繊維が集積されてなる平坦ポリエステル不織布は、構成繊維相互間に大小の空隙が形成され、周波数の異なる各種の音を減衰しやすいものであり、吸音材の素材として好適である。また、四個の凹部２の箇所に塵埃が捕捉されやすく、塵埃除去性に優れているので、フィルター材の素材としても好適である。そして、中央の略＋字部５と、略＋字部５の各先端に連結された四個の略Ｖ字部６により、高剛性となっている。すなわち、六角形やＹ字等の単なる異形ではなく、剛性の高い略＋字部５と略Ｖ字部６の組み合わせによって、より高剛性となるのである。かかるポリエステル長繊維を集積して、平坦ポリエステル不織布を準備する。特に、ポリエステル長繊維相互間を熱融着することにより結合して、高剛性の平坦ポリエステル不織布を準備することができる。

ポリエステル長繊維は、一種類のポリエステルからなるものでもよいが、低融点ポリエステルと高融点ポリエステルとを組み合わせるのが好ましい。すなわち、ポリエステル長繊維の横断面形状の略Ｖ字部６が低融点ポリエステルで形成され、略＋字部５が高融点ポリエステルで形成された複合型にするのが好ましい。複合型ポリエステル長繊維を集積した後、低融点ポリエステルを軟化又は溶融させた後、固化させることにより、ポリエステル長繊維相互間が低融点ポリエステルによって熱融着された平坦ポリエステル不織布が得られるからである。また、平坦ポリエステル不織布を構成するポリエステル長繊維の繊度は、１０デシテックス以上であるのが好ましい。繊度が１０デシテックス未満になると、長繊維の剛性が低下する傾向が生じ、ひいては平坦ポリエステル不織布の剛性も低下する傾向が生じる。また、平坦ポリエステル不織布の目付は、１５〜１５０ｇ／ｍ²であるのが好ましい。目付が１５ｇ／ｍ²未満になると、平坦ポリエステル不織布の剛性が低下する傾向が生じる。目付が１５０ｇ／ｍ²を超えると、音が反射する傾向が生じ、吸音効果が低下する傾向が生じる。なお、本発明で用いる平坦ポリエステル不織布の詳細については、上記した特許文献２に詳述されている。

平坦ポリエステル不織布は、上記したポリエステル長繊維で構成されてなるものであり、一般的にスパンボンド法によって製造されるものである。本発明で用いる、もう一方の凹凸ポリエステル不織布は、この平坦ポリエステル不織布を用いて製造されるものである。すなわち、平坦ポリエステル不織布を一対の水玉ロール間に導入して製造されるものである。ここで、水玉ロールとは、周面に半球状の凸部と凹部が交互に並んでいるロールのことである。具体的には、図３及び図４に示した周面を持つものである。図３は、水玉ロールの周面の一部を示した平面図である。１１は凹部で１２は凸部であり、１３は平坦部である。図４は、図３に示した水玉ロールを、Ａ−Ａ線縦断面図（Ａ−Ａ線から水玉ロールの軸方向に切断した際の断面図）である。凹部間及び凸部間のピッチは任意でよいが、一般的には５〜１０ｍｍ程度である。また、凹部の深さ及び凸部の高さも任意でよいが、一般的には０．５〜１．５ｍｍ程度である。かかる一対の水玉ロールは、一方の凸部１２が他方の凹部１１に噛合し、一方の凹部１１が他方の凸部１２に噛合して回転しているものである。この一対の回転している水玉ロール間に、平坦ポリエステル不織布を通すと、水玉ロールの周面形状に合致した凹凸柄模様を持つ凹凸ポリエステル不織布が得られるのである。一対の水玉ロールが平坦ポリエステル不織布に負荷する線圧も任意であるが、５０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ程度であるのが好ましい。一対の水玉ロールは加熱されているのが好ましく、加熱温度はポリエステル長繊維の融点未満であり、１００〜１７０℃程度が好ましい。凹凸ポリエステル不織布の目付も、前述した理由で、１５〜１５０ｇ／ｍ²であるのが好ましい。

前述した方法で得られた凹凸ポリエステル不織布の両面に、前述した方法で得られた平坦ポリエステル不織布が積層される。そして、平坦ポリエステル不織布と凹凸ポリエステル不織布は、接着剤によって接着され、一体化される。接着剤としては、従来公知のものが用いられる。たとえば、くもの巣状、ネット状又は粉状のホットメルト接着剤が用いられる。フィルム状のホットメルト接着剤は、溶融してフィルム形態を失えば問題はないが、フィルム形態を維持している場合には、音が反射されやすかったり、通気性が損なわれるので、吸音材やフィルター材として使用しにくくなる。くもの巣状等のホットメルト接着剤の場合、平坦ポリエステル不織布と凹凸ポリエステル不織布との間に、ホットメルト接着剤を挿入し、加圧及び加熱を施すことにより、接着される。本発明で用いる平坦ポリエステル不織布及び凹凸ポリエステル不織布は、高剛性であるので、低荷重の加圧であれば圧縮されることなく嵩高なまま接着することができる。また、液状の感圧性接着剤、感熱性接着剤又は硬化性接着剤を用いてもよいが、この場合も、部分的接着剤を塗布して、フィルム形態とならないようにするのが好ましい。そして、必要により加圧及び加熱を施して接着すればよい。

平坦ポリエステル不織布と凹凸ポリエステル不織布の積層形態は、少なくとも三層、すなわち、凹凸ポリエステル不織布の両面に平坦ポリエステル不織布を積層した形態となっているが、三層以上の積層形態としてもよい。たとえば、平坦ポリエステル不織布／凹凸ポリエステル不織布／平坦ポリエステル不織布／凹凸ポリエステル不織布／平坦ポリエステル不織布の順に積層して五層の積層ボードとしてもよいし、さらに両ポリエステル不織布を積層して七層以上の積層ボードとしてもよい。

以上のようにして得られた積層ボードは、図５に示すように、平坦ポリエステル不織布２１と凹凸ポリエステル不織布２２とが積層されてなるものである。そして、平坦ポリエステル不織布２１及び凹凸ポリエステル不織布２２内部に存在する比較的小さな空隙と、平坦ポリエステル不織布２１と凹凸ポリエステル不織布２２間で形成される比較的大きな空隙２３が存在し、高空隙の状態となっている。かかる積層ボードは、吸音材、フィルター材、建築又は土木資材等として好適に使用しうるものである。

本発明に係る方法で得られた高空隙積層ボードは、大小の空隙を持つため、吸音性能や濾過性能に優れるという効果を奏する。また、高空隙積層ボードを形成している平坦ポリエステル不織布及び凹凸ポリエステル不織布は、各々高剛性であるので、圧縮されにくく、大小の空隙を持った状態を保持でき、吸音性能や濾過性能が低下しにくいという効果をも奏する。

［平坦ポリエステル不織布の製造］
ジカルボン酸成分としてテレフタル酸（ＴＰＡ）９２ｍｏｌ％及びイソフタール酸（ＩＰＡ）８ｍｏｌ％を用い、ジオール成分としてエチレングリコール（ＥＧ）１００ｍｏｌ％を用いて共重合し、低融点ポリエステル（相対粘度〔ηｒｅｌ〕１．４４、融点２３０℃）を得た。この低融点ポリエステルに、結晶核剤として４．０質量％の酸化チタンを添加して、低融点ポリエステル樹脂を準備した。一方、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸（ＴＰＡ）１００ｍｏｌ％とジオール成分としてエチレングリコール（ＥＧ）１００ｍｏｌ％を用いて共重合し、高融点ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート、相対粘度〔ηｒｅｌ〕１．３８、融点２６０℃）を準備した。そして、図６に示したノズル孔を用い、Ｖ字部に低融点ポリエステル樹脂を供給し、＋字部に高融点ポリエステル樹脂を供給して、紡糸温度２８５℃、単孔吐出量８．３３ｇ／分で溶融紡糸した。なお、低融点ポリエステル樹脂の供給量と高融点ポリエステル樹脂の供給量の重量比は、１：２であった。

ノズル孔から排出されたフィラメント群を、２ｍ下のエアーサッカー入口に導入し、複合型ポリエステル長繊維の繊度が１７デシテックスとなるように牽引した。エアーサッカー出口から排出された複合型ポリエステル長繊維群を開繊装置にて開繊した後、移動するネット製コンベア上に集積し、繊維ウェブを得た。この繊維ウェブを、表面温度が２１３℃のエンボスロール（各エンボス凸部先端の面積は０．７ｍｍ²で、ロール全面積に対するエンボス凸部の占める面積率は１５％）とフラットロールからなる熱融着装置に導入し、両ロール間の線圧３０ｋｇｆ／ｃｍの条件で熱融着して、目付１２０ｇ／ｍ²の平坦ポリエステル不織布を得た。

［凹凸ポリエステル不織布の製造］
目付を７０ｇ／ｍ²とする他は、前述した方法と同一の方法で平坦ポリエステル不織布を得た。この平坦ポリエステル不織布を、一対の水玉ロールに通して、凹凸柄模様を持つ凹凸ポリエステル不織布を得た。ここで、水玉ロールは、図３及び図４に示した凹部及び凸部を持つものであり、凹部間及び凸部間のピッチが６．９２ｍｍであり、凹部の深さ及び凸部の高さが０．９ｍｍのものである。また、一対の水玉ロールは１４０℃に加熱した状態で、一方の凹部を他方の凸部に、一方の凸部を他方の凹部に噛合させて回転させて、平坦ポリエステル不織布を通し、凹凸ポリエステル不織布を得た。なお、一対の水玉ロールの線圧は６６．７ｋｇｆ／ｃｍとした。

［高空隙積層ボードの製造］
次に、表面平滑な金属板の上に、前記した方法で製造された平坦ポリエステル不織布と凹凸ポリエステル不織布を交互に重ねて七層となるように積層して、それぞれの層の間に融点１１５℃のポリアミド系樹脂からなるくもの巣状のホットメルト接着シート（目付２５ｇ／ｍ²）を挟んで、積層体を得た。この積層体の上に表面平滑な金属板を載せることにより、積層体全面に５ｇ／ｃｍ²の加重を掛けた状態で、１５０℃の熱処理器内に２分間放置して、ホットメルト接着シートの構成樹脂を溶融させて、七層間を接着させ、目付８５５ｇ／ｍ²、厚み５．９８ｍｍの積層ボードを得た。この積層ボードを、１８ｃｍ×１８ｃｍの大きさに裁断して、高空隙積層ボードを得た。

［吸音性能の評価］
得られた高空隙積層ボードから、直径２８．７ｍｍの検体を採取し、以下の二つの方法で吸音率を測定した。

（吸音率の測定１）
検体３点について、ＪＩＳＡ１４０５−２伝達関数法に準拠し、日本音響エンジニアリング株式会社の垂直入射吸音率測定システムＷｉｎＺａｃＭＴＸで測定周波数帯域５００〜５０００ＨＺの各周波数につき吸音率を測定した。そして、検体３点の吸音率の平均値を算出し、表１に示した。
［表１］
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
周波数（Ｈｚ）吸音率（％）
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
５００４．５５
６３０５．１９
８００６．０９
１０００７．４７
１２５０９．０６
１６００１２．３０
２０００１７．３９
２５００２５．７２
３１５０３５．７６
４０００５０．６２
５０００７１．００
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

（吸音率の測定２）
検体２点を重ねた状態で、ＪＩＳＡ１４０５−２伝達関数法に準拠して、日本音響エンジニアリング株式会社の垂直入射吸音率測定システムＷｉｎＺａｃＭＴＸで測定周波数帯域５００〜５０００ＨＺの各周波数につき吸音率を測定した。その結果を表２に示した。
［表２］
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
周波数（Ｈｚ）吸音率（％）
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
５００９．４９
６３０１２．３０
８００１６．６７
１０００２２．９０
１２５０３１．５９
１６００４５．３２
２０００６０．７７
２５００７５．６８
３１５０８５．２２
４０００９５．０２
５０００９０．１２
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

［圧縮性能の評価］
検体を直径６０ｍｍの丸形円板に挟んで、初荷重１．９６ｋＰａを掛けて検体の厚みを測定する。その後、荷重を０．９８〜２１．５５ｋＰａまで上乗せして増加させ、検体の厚みの減少率を求め、この結果を表３に示した。厚みの減少率（％）は、［（ｔ０−ｔ１）／ｔ０］×１００で算出されるものである。ｔ０は初荷重を掛けたときの検体の厚みであり、ｔ１は荷重を上乗せしたときの検体の厚みである。
［表３］
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
荷重（ｋＰａ）厚みの減少率（％）
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
１．９６０
２．９４０．７
３．９２１．３
６．８６２．２
９．８０２．９
１０．７８３．０
１１．７６３．２
１３．７２３．６
１６．６６４．１
２３．５１５．４
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

表１及び表２の結果から、実施例に係る方法で得られた高空隙積層ボードは吸音性能に優れていることが分かる。また、表３の結果から、実施例に係る方法で得られた高空隙積層ボードは、荷重を負荷した場合にも、圧縮しにくいことが分かる。したがって、かかる高空隙積層ボードは、吸音材として使用したとき、圧縮されても高空隙を保持しており、良好な吸音性能を維持しうるものである。

本発明で用いるポリエステル長繊維の横断面形状である略Ｙ４形状の一つの略Ｙ字を示した図である。本発明で用いるポリエステル長繊維の横断面形状である略Ｙ４形状を示した図である。本発明で用いる水玉ロールの周面の一部を示した平面図である。図３に示した水玉ロールのＡ−Ａ線縦断面図である。本発明の一例に係る製造方法で得られた高空隙積層ボードの模式的側面図である。実施例で用いた平坦ポリエステル不織布を製造するときに用いる紡糸孔の形状を示した図である。

１ポリエステル長繊維の横断面形状である略Ｙ４形状の一つの略Ｙ字の下端
２略Ｙ４形状で形成された凹部
３略Ｙ４形状で形成された凸部
４略Ｙ４形状で形成された小凹部
５略Ｙ４形状中の略＋字部
６略Ｙ４形状中の略Ｖ字部
１１水玉ロールの凹部
１２水玉ロールの凸部
１３水玉ロールの平坦部
２１平坦ポリエステル不織布
２２凹凸ポリエステル不織布
２３平坦ポリエステル不織布と凹凸ポリエステル不織布の層間に形成された空隙

Claims

横断面形状が、略Ｙ字の下端で上下左右に連結した

形状（以下、「略Ｙ４形状」という。）のポリエステル長繊維で構成されてなる平坦なポリエステル不織布を製造する工程と、
周面に半球状の凸部と凹部が交互に並んでいる一対の水玉ロールであって、各水玉ロールの凸部と凹部は噛合して回転している一対の水玉ロール間に、平坦なポリエステル不織布を導入して、凹凸柄模様を持つポリエステル不織布を製造する工程と、
前記凹凸柄模様を持つポリエステル不織布の両面に、前記平坦なポリエステル不織布を積層し、積層間を接着剤で接着させる工程とを具備することを特徴とする高空隙積層ボードの製造方法。
ポリエステル長繊維が、略Ｙ４形状の各々の略Ｖ字部が低融点ポリエステルよりなり、その他の略＋字部が高融点ポリエステルよりなる複合型ポリエステル長繊維であって、該低融点ポリエステルの熱融着により、該複合型ポリエステル長繊維相互間が結合されてなる平坦なポリエステル不織布を用いる請求項１記載の高空隙積層ボードの製造方法。
接着剤として、くもの巣状又はネット状ホットメルト接着剤を用いる請求項１記載の高空隙積層ボードの製造方法。
加熱されている一対の水玉ロールを用いる請求項１記載の高空隙積層ボードの製造方法。