JP6710038B2 - ナノファイバー不織布及びそれを用いた吸音材 - Google Patents
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Description
製造されたナノファイバー不織布の表面を走査型電子顕微鏡(株式会社日本電子製JCM−5000)により撮影(倍率4000倍)した。得られた写真を無作為に20枚選び、写真内の繊維の本数を数えると共に、全ての繊維の径を測定した。写真20枚のデータを一つのデータとして扱い、写真20枚の中に含まれる繊維の総数及びすべての繊維の繊維径に基づき繊維径の平均値を求め、それをナノファイバー不織布の構成繊維の平均繊維径とした。
(1)で平均繊維径を求めた後、写真20枚の中に平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の本数を数え、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の本数が全体(写真20枚の中に含まれる繊維の総数)の何%を占めるか計算した。
ナノファイバー不織布の空隙率は、下式によって算出した。
空隙率(%)=100−{坪量(g/m2)×100 / 樹脂密度(g/cm3) / 厚み(μm)}
吸音材の吸音率は、音響管法による垂直入射吸音率測定で求めた。なお、ナノファイバー不織布と多孔質型吸音材との積層品については、音をナノファイバー不織布側から入射させた。各サンプルについてN=10での測定を行い、その平均を各サンプルの垂直入射吸音率とした。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(570dtex、60フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.6mmであり、整流部の長さが2.4mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を20%とし、延伸室の真空度が30kPaの状態でマルチフィラメントを0.3m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.8mmの位置になるように500Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角27度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は310nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の2%を占めていた。また、不織布の空隙率は85%であった。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(570dtex、60フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.6mmであり、整流部の長さが1.2mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を20%とし、延伸室の真空度が20kPaの状態でマルチフィラメントを0.3m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.5mmの位置になるように500Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角32度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は330nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の7%を占めていた。また、不織布の空隙率は85%であった。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(830dtex、25フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.9mmであり、整流部の長さが0.9mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を19%とし、延伸室の真空度が10kPaの状態でマルチフィラメントを0.3m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.3mmの位置になるように800Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角40度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は340nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の20%を占めていた。また、不織布の空隙率は85%であった。
前記多孔質型吸音材として市販のポリエステルフェルト(厚さ:10mm,かさ密度:23kg/m3、以下「PETフェルト」という)を用い、前記PETフェルト、実施例1、実施例1と前記PETフェルトの積層体(実施例1+PETフェルト)、実施例2と前記PETフェルトの積層体(実施例2+PETフェルト)、及び、実施例3と前記PETフェルトの積層体(実施例3+PETフェルト)の垂直入射吸音率を測定した。結果を図5に示す。なお、実施例2、3については、実施例1とほぼ同等で吸音性能が非常に低かったため、図から省略している。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(830dtex、15フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.9mmであり、整流部の長さが3.6mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を19%とし、延伸室の真空度が30kPaの状態でマルチフィラメントを0.6m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.8mmの位置になるように800Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角24度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は810nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の2%を占めていた。また、不織布の空隙率は85%であった。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(830dtex、15フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.9mmであり、整流部の長さが2.7mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を19%とし、延伸室の真空度が20kPaの状態でマルチフィラメントを0.6m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.6mmの位置になるように800Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角28度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は790nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の12%を占めていた。また、不織布の空隙率は85%であった。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(830dtex、15フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.9mmであり、整流部の長さが1.8mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を19%とし、延伸室の真空度が10kPaの状態でマルチフィラメントを0.6m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.4mmの位置になるように800Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角28度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は820nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の20%を占めていた。また、不織布の空隙率は85%であった。
垂直入射吸音率評価1と同様、前記多孔質吸音材として前記PETフェルト(厚さ10mm、かさ密度23kg/m3)を用い、前記PETフェルト、実施例4、実施例4と前記PETフェルトの積層体(実施例4+PETフェルト)、実施例5と前記PETフェルトの積層体(実施例5+PETフェルト)、及び、実施例6と前記PETフェルトの積層体(実施例6+PETフェルト)の垂直入射吸音率を測定した。結果を図6に示す。なお、実施例5、6については、実施例4とほぼ同等で吸音性能が非常に低かったため、図から省略している。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(570dtex、60フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.6mmであり、整流部の長さが2.4mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を20%とし、延伸室の真空度が30kPaの状態でマルチフィラメントを0.3m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.8mmの位置になるように500Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角27度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は310nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の2%を占めていた。また、不織布の空隙率は93%であった。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(570dtex、60フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.6mmであり、整流部の長さが1.2mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を20%とし、延伸室の真空度が20kPaの状態でマルチフィラメントを0.3m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.5mmの位置になるように500Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角32度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は330nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の7%を占めていた。また、不織布の空隙率は93%であった。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(830dtex、25フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.9mmであり、整流部の長さが0.9mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を19%とし、延伸室の真空度が10kPaの状態でマルチフィラメントを0.3m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.3mmの位置になるように800Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角40度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は340nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の20%を占めていた。また、不織布の空隙率は93%であった。
垂直入射吸音率評価1、2と同様、前記多孔質吸音材として前記PETフェルト(厚さ10mm、かさ密度23kg/m3)を用い、前記PETフェルト、実施例7、実施例7と前記PETフェルトの積層体(実施例7+PETフェルト)、実施例8と前記PETフェルトの積層体(実施例8+PETフェルト)、及び、実施例9と前記PETフェルトの積層体(実施例9+PETフェルト)の垂直入射吸音率を測定した。結果を図7に示す。なお、実施例8、9については、実施例7とほぼ同等で吸音性能が非常に低かったため、図から省略している。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(830dtex、15フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.9mmであり、整流部の長さが3.6mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を19%とし、延伸室の真空度が30kPaの状態でマルチフィラメントを0.6m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.8mmの位置になるように800Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角24度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は810nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の2%を占めていた。また、不織布の空隙率は93%であった。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(830dtex、15フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.9mmであり、整流部の長さが2.7mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を19%とし、延伸室の真空度が20kPaの状態でマルチフィラメントを0.6m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.6mmの位置になるように800Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角28度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は790nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の12%を占めていた。また、不織布の空隙率は93%であった。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(830dtex、15フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.9mmであり、整流部の長さが1.8mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を19%とし、延伸室の真空度が10kPaの状態でマルチフィラメントを0.6m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.4mmの位置になるように800Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角28度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は820nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の20%を占めていた。また、不織布の空隙率は93%であった。
垂直入射吸音率評価1〜3と同様、前記多孔質吸音材として前記PETフェルト(厚さ10mm、かさ密度23kg/m3)を用い、前記PETフェルト、実施例10、実施例10と前記PETフェルトの積層体(実施例10+PETフェルト)、実施例11と前記PETフェルトの積層体(実施例11+PETフェルト)、及び、実施例12と前記PETフェルトの積層体(実施例12+PETフェルト)の垂直入射吸音率を測定した。結果を図8に示す。なお、実施例11、12については、実施例10とほぼ同等で吸音性能が非常に低かったため、図から省略している。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(830dtex、25フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が1.0mmであり、整流部の長さが1.0mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を15%とし、延伸室の真空度が10kPaの状態でマルチフィラメントを0.3m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.3mmの位置になるように800Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角45度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は370nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の26%を占めていた。また、不織布の空隙率は85%であった。
原フィラメントであるマルチフィラメントとして、ポリプロピレン製のマルチフィラメント(830dtex、15フィラメント)を用意した。オリフィスには、整流部の内径が0.9mmであり、整流部の長さが0.9mmのオリフィスを用い、これを10mm間隔で30個並べて配置した。オリフィス占有率を19%とし、延伸室の真空度が10kPaの状態でマルチフィラメントを0.8m/minで供給し、マルチフィラメントの溶融部の中心位置がオリフィス下3.2mmの位置になるように800Wの3mm×30mmの矩形レーザーを照射した。このときオリフィス出口でマルチフィラメントが振動角28度で振動してナノファイバーが生成され、生成されたナノファイバーを基材不織布で受けることにより複合不織布を得た。得られた複合不織布は、ニップ処理を加えた上で巻き取った。得られた複合不織布、より具体的には、基材不織布上に形成されたナノファイバー(3g/m2)からなる不織布において、その構成繊維(ナノファイバー)の平均繊維径は830nmであり、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数は、繊維総数の28%を占めていた。また、不織布の空隙率は85%であった。
ここで、ナノファイバー不織布は、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数が繊維総数の2%を下回ると、通気性が悪くなる。このため、そのようなナノファイバー不織布が前記PETフェルトと組み合わせられた場合には、相乗的な吸音性能の向上効果が低下すると推測される。一方、ナノファイバー不織布において、平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数が繊維総数の20%を上回った場合、すなわち、前記比較例と前記PETフェルトの積層体(比較例1、2+PETフェルト)においては、サンプル採取場所によるバラつきが大きく、垂直入射吸音率を定めることが出来なかった。平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数が繊維総数の20%を上回ると個体間バラツキが生じやすくなり、安定した吸音性能の向上効果が得られないと考えられる。よって、ナノファイバー不織布を吸音材用の不織布として用いる場合には、その構成繊維の平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有した相対的に太い繊維の数が繊維総数の2〜20%を占めるようにするのが好ましいと言える。
Claims (6)
- 多孔質型吸音材と積層して使用されるナノファイバー不織布であって、その構成繊維の平均繊維径が1μm未満であり、かつ、前記平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数が繊維総数の2〜20%を占めている、ナノファイバー不織布。
- 前記構成繊維の平均繊維径が0.5μm未満である、請求項1に記載のナノファイバー不織布。
- 多孔質型吸音材と、
請求項1又は2に記載のナノファイバー不織布と、
を含む、吸音材。 - 多孔質型吸音材と積層して使用されるナノファイバー不織布の製造方法であって、
熱可塑性樹脂からなる原フィラメントを入口側と出口側との圧力差が20kPa以上であるオリフィスに向けて0.3m/min以上0.6m/min以下の送出速度で送り出して当該オリフィスを通過させること、
前記オリフィスを通過した前記原フィラメントに対して溶融部の中心位置がオリフィス出口の垂直下3mm以上3.8mm以下の位置となるようにレーザー照射を行って、前記原フィラメントを溶融し、オリフィス中心軸に対して24°以上40°以下の振動角で振動させ及び延伸させてナノファイバーを生成すること、及び、
生成されたナノファイバーをシート状に集積してナノファイバー不織布を形成すること、
を含み、
形成されたナノファイバー不織布の構成繊維の平均繊維径が1μm未満であり、かつ、前記平均繊維径の2倍以上10倍以下の繊維径を有する繊維の数が繊維総数の2〜20%を占めている、
ナノファイバー不織布の製造方法。 - 構成繊維の平均繊維径が0.5μm未満である、請求項4に記載のナノファイバー不織布の製造方法。
- 多孔質型吸音体と、
請求項4又は5に記載のナノファイバー不織布の製造方法によって製造されたナノファイバー不織布と、
を含む、吸音材。
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