JP7337505B2 - 断熱材、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、断熱材及びその製造方法に関する。

自動車、鉄道車両、航空機、船舶等では、外気を遮断して、室内の温度や湿度などを、エネルギー消費を削減しつつ快適に保つ目的や、室内で発生した音の反響を小さくするように吸音し、外部からの音を遮断する目的で断熱材が使用されている。そのため、前記断熱材には、軽量で且つ断熱性、難燃性、吸音性、及び遮音性を有するものが求められている。

一方、熱硬化性樹脂発泡体は優れた断熱性、吸音性、遮音性を有することが知られているが、難燃性の点で劣るため、難燃剤を添加したり、金属箔を表面に貼り合わせることにより難燃性を付与することが行われている。しかし、前記方法で難燃性を付与すると、重くなるため、自動車等で使用した場合にはエネルギーコストが上昇することや、重心位置が高くなり、安定性が低下することが問題である。また、金属箔を貼り合わせた場合にはナイフで容易に切断することができなくなり、加工し難くなることも問題である。

前記問題を解決する方法として、特許文献１には、熱硬化性樹脂発泡体の少なくとも一方の面に、マイカと、ガラス繊維等の無機質繊維とを含む難燃性シートが貼着されてなる断熱材が記載されている。そして、前記断熱材は軽量で加工性に優れることが記載されている。しかし、難燃性シートを貼着するため断熱材の厚みが増し、自動車等の室内に適用した場合に、居住空間が狭まることが問題であった。また、軽量化も未だ不十分であった。

特開平６－１２６８７６号公報

従って、本発明の目的は、薄膜且つ軽量であり、断熱性、難燃性、吸音性、及び遮音性に優れる断熱材を提供することである。
また、本発明の他の目的は、前記断熱材の製造方法を提供することである。

本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、スーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれ、融点が３３４℃であり、２５０℃の高温環境下でも長時間に亘って連続使用できるという超耐熱性、難燃性を持ち、更に有機溶剤に対して優れた耐薬品性を持つポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）からなる繊維を絡み合わせることで得られる不織布は、軽量で加工性に優れ、その上、連続或いは不連続の細孔を備えるため、吸音性及び遮音性を有し、且つＰＥＥＫに由来する耐熱性及び難燃性を有すること、すなわち、断熱材に求められる全ての機能を併せ持つことを見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。

すなわち、本発明は、ＰＥＥＫファイバーが絡み合わさってなる不織布層を備える断熱材を提供する。

本発明は、また、ＰＥＥＫファイバーの平均繊維径が１００ｎｍ～２０μｍである前記断熱材を提供する。

本発明は、また、ＰＥＥＫファイバーの結晶化度が３０％以下である前記断熱材を提供する。

本発明は、また、不織布の空孔率が３０～７０％である前記断熱材を提供する。

本発明は、また、不織布の平均孔径が１～２０μｍである前記断熱材を提供する。

本発明は、また、不織布の坪量が０．００１～１００ｇ／ｍ²である前記断熱材を提供する。

本発明は、また、防火断熱材である前記断熱材を提供する。

本発明は、また、防音断熱材である前記断熱材を提供する。

本発明は、また、結露防止材である前記断熱材を提供する。

本発明は、また、前記断熱材が、ガスバリア性フィルム内に減圧密封されてなる、真空断熱材を提供する。

本発明は、また、非結晶性のＰＥＥＫを主成分とする高分子シートに帯状レーザー光を照射して前記高分子シートの端部を線状に加熱溶融させるとともに、溶融した帯状溶融部と繊維捕集板との間に電位差を設けることにより、前記帯状溶融部に針状突出部を形成し、前記針状突出部から吐出されるＰＥＥＫファイバーを前記繊維捕集板方向に飛翔させ、繊維捕集板上にて捕集することによりＰＥＥＫファイバーが絡み合わさってなる不織布を得る工程を経て前記断熱材を得る、断熱材の製造方法を提供する。

本発明の断熱材は、ＰＥＥＫファイバーの不織布層を備え、前記不織布層が、ＰＥＥＫに由来する耐熱性及び難燃性を有する。また、前記不織布層が連続或いは不連続の細孔を有することにより吸音性及び遮音性を有する。更に、前記不織布層は軽量であり、且つ加工性に優れる。すなわち、前記不織布層が軽量性、加工性、断熱性、難燃性、吸音性、及び遮音性を全て備える。そのため、別途、難燃性層、或いは吸音性及び遮音性を備える層を貼り合わせなくてもよいため、極めて薄化、軽量化することができる。従って、本発明の断熱材は、自動車、鉄道車両、航空機、船舶等において、断熱材（特に、防火断熱材、防音断熱材、結露防止材）として好適に使用することができる。その他、保冷・保温を目的とした電化製品の断熱材としても好適に使用することができる。

本発明の断熱材の製造方法の一例を示す模式的概略図である。 帯状溶融部に形成されるテーラーコーンの模式図である。

［断熱材］
本発明の断熱材は、ＰＥＥＫファイバーが絡み合わさってなる不織布層を少なくとも１層備える。

前記不織布層を構成するＰＥＥＫファイバーの平均繊維径は、例えば１００ｎｍ～２０μｍであり、繊維を絡み合わせることにより、連続或いは不連続の細孔を形成することができ、これによって不織布層に優れた吸音性及び遮音性を付与することができる点で、好ましくは１～２０μｍ、特に好ましくは５～２０μｍである。尚、前記平均繊維径は、例えば、走査型電子顕微鏡を用いて繊維の形態を複数回（例えば、１０回）撮影し、撮影した複数の画像から任意に１画像当たり、例えば１０本程度の繊維径を画像処理ソフトなどで測定し、それらを平均することにより求めることができる。

前記不織布層を構成するＰＥＥＫファイバーは、結晶化度が３０％以下であることが好ましく、より好ましくは２９％以下であり、さらに好ましくは２８％以下である。結晶化度の下限は、例えば１５％、なかでも２０％である。結晶化度が前記範囲であるＰＥＥＫファイバーを使用すれば、連続或いは不連続の細孔を形成することができ、これによって優れた吸音性及び遮音性を不織布層に付与することができる。尚、前記結晶化度は、実施例に記載の方法で求められる。すなわち、ＤＳＣ（示差走査熱量計）測定により求められる熱量から算出することができる。

前記不織布層は、本発明の効果を損なわない範囲において、ＰＥＥＫファイバー以外の不揮発分（例えば、繊維状物質等）を含有していても良いが、不織布層を構成する不揮発分全量におけるＰＥＥＫの占める割合は、例えば５０重量％以上であり、好ましくは７０重量％以上、特に好ましくは８０重量％以上、最も好ましくは９０重量％以上である。尚、上限は１００重量％である。すなわち、前記不織布層はＰＥＥＫファイバーのみからなるものであってもよい。

前記不織布層の厚さは、用途に応じて適宜選択することができ、例えば０．０００１～１００ｍｍ、好ましくは０．００１～５０ｍｍ、より好ましくは０．０１～１５ｍｍ、特に好ましくは０．０５～１ｍｍである。

前記不織布層を構成する不織布の坪量（若しくは、目付）は、用途に応じて適宜選択することができ、例えば０．００１～１００ｇ／ｍ²、好ましくは０．０５～５０ｇ／ｍ²、より好ましくは０．１～１０ｇ／ｍ²である。

前記不織布層を構成する不織布の空孔率は、例えば３０～７０％であり、なかでも、難燃性、耐熱性、吸音性、及び遮音性を高度に兼ね備える点で４０～７０％が好ましく、特に好ましくは４５～７０％、とりわけ好ましくは４５～６０％である。空孔率が前記範囲を下回ると、吸音性及び遮音性が低下する傾向がある。一方、空孔率が前記範囲を上回ると、難燃性及び耐熱性が低下する傾向がある。尚、不織布の空孔率は、樹脂シートの重量と嵩密度より全体体積を求め、この値と実際の体積との差から空孔体積を求めることができる。

前記不織布層を構成する不織布の平均孔径は、例えば１～２０μｍであり、なかでも、難燃性、耐熱性、吸音性、及び遮音性を高度に兼ね備える点で２～１５μｍが好ましく、特に好ましくは２～１０μｍ、最も好ましくは３～１０μｍである。平均孔径が前記範囲を下回ると、吸音性及び遮音性が低下する傾向がある。一方、平均孔径が前記範囲を上回ると、難燃性及び耐熱性が低下する傾向がある。尚、不織布の平均孔径は、電子顕微鏡による観察によって測定することができる。

前記不織布層を構成するＰＥＥＫファイバーの不織布は耐熱性に優れ、融点（不織布を構成するＰＥＥＫファイバーの融点）は、約３４０℃である。

前記不織布層を構成するＰＥＥＫファイバーの不織布は難燃性に優れ、ＵＬ９４試験（垂直燃焼性試験）による難燃性は、Ｖ－０グレードである。
尚、前記試験は、垂直に保持した試料の下端に１０秒間ガスバーナーの炎を接炎させる。燃焼が３０秒以内に止まったならば、さらに１０秒間接炎させる方法により行われる。そして、Ｖ－０グレードは、以下の基準を満たすものである。
＜Ｖ－０グレード基準＞
１．いずれの接炎の後も、１０秒以上燃焼を続ける試料がない
２．５個の試料に対する１０回の接炎に対する総燃焼時間が５０秒を超えない
３．固定用クランプの位置まで燃焼する試料がない
４．試料の下方に置かれた脱脂綿を発火させる燃焼する粒子を落下させる試料がない
５．２回目の接炎の後、３０秒以上赤熱を続ける試料がない

更に、前記不織布層を構成するＰＥＥＫファイバーの不織布は、室温～１００℃程度の高温環境下において優れた耐薬品性を有し、特に、酢酸、硝酸、硫酸等の酸；水酸化ナトリウム、アンモニア等のアルカリ；メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチル－２ピロリドン等のアミド系溶媒等に対して優れた耐薬品性を示す。

更にまた、前記不織布層を構成するＰＥＥＫファイバーの不織布は、耐放射線性、耐ラジカル性をも有する。そのため、電磁波（例えば、電波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、ガンマ線等）が照射されても、又はラジカル種が発生しても、不織布を構成するＰＥＥＫファイバーの構造に変化が生じるのを抑制できる。そのため、電磁波が照射されたり、ラジカル種が発生し易い環境化でも、不織布の強度、剛性、硬度、脆性等の機械特性が低下するのを防止することができる。

前記不織布層を構成するＰＥＥＫファイバーの不織布は、目的に応じて、例えば、エレクトレット加工による帯電処理、プラズマ放電処理、コロナ放電処理、スルホン化処理、グラフト重合などによる親水化処理等の後加工処理が施されたものであってもよい。

本発明の断熱材は、上記特性を兼ね備える不織布からなる不織布層を備える。また、本発明の断熱材は、前記不織布層以外にも他の１層又は２層以上が、接着剤層を介して、或いは接着剤層を介することなく、積層されていても良い。前記他の層としては、例えば、防湿層、防風層等が挙げられる。しかし、前記不織布層は、断熱性、難燃性、吸音性、及び遮音性を全て備えるため、別途、難燃性層、或いは吸音性及び遮音性を備える層を積層する必要がない。そのため、前記不織布層の厚みは、断熱材の総厚みの、例えば、５０％以上であり、好ましくは７０％以上、特に好ましくは９０％以上である。尚、上限は１００％である。すなわち、本発明の断熱材は、前記不織布層のみからなるものであってもよい。

従って、本発明の断熱材は、不織布層以外に他の層を備える必要がないため、薄化を達成することができる。また、前記不織布層はＰＥＥＫファイバーの不織布であり、極めて軽量であり、且つナイフ等で容易に切断し加工することができる。そのため、本発明の断熱材は軽量性及び加工性にも優れる。

本発明の断熱材は、上記の通り、薄膜で、軽量性、加工性、断熱性、難燃性、吸音性、及び遮音性を全て備える。従って、自動車、鉄道車両、航空機、船舶等で使用される断熱材として極めて好適に使用できる。尚、前記断熱材には、防火断熱材（すなわち、消防法等により防炎性能も具備することが求められる用途に使用する断熱材）、防音断熱材（すなわち、防音性能も具備することが求められる用途に使用する断熱材）、結露防止材などを含む。

本発明の断熱材の使用形態としては、特に制限がなく、例えば、本発明の断熱材を、断熱が求められる構造物（自動車等）の窓枠や、壁面、天井、床面等に貼付、充填等の方法で適用すれば良い。

また、前記不織布は二次加工してもよく、他の不織布（例えば、スパンボンド不織布等）や織編物、フィルム、プレート、基板等と積層一体化されたものであってもよい。

本発明の断熱材は真空断熱材の芯材として使用することもできる。そして、ガスバリア性フィルム（例えば、プラスチックフィルム、金属箔ラミネートフィルム等）内に本発明の断熱材を減圧密封（例えば、内部圧力を真空度１～１０Ｐａへ減圧して密封）すれば、真空断熱材を形成することができ、気体の熱伝導をより一層低減させることができる。

前記真空断熱材は、保冷・保温を目的とした電化製品（例えば、冷蔵庫、冷凍庫、断熱ボックス、ジャー炊飯器、給湯器、自動販売機等の家庭用、業務用電化製品）において、断熱材として好適に使用することができる。

［断熱材の製造方法］
本発明の断熱材は、非結晶性のＰＥＥＫを主成分とする高分子シートに帯状レーザー光を照射して前記高分子シートの端部を線状に加熱溶融させるとともに、溶融した帯状溶融部と繊維捕集板との間に電位差を設けることにより、前記帯状溶融部に針状突出部を形成し、前記針状突出部から吐出されるＰＥＥＫファイバーを前記繊維捕集板方向に飛翔させ、繊維捕集板上にて捕集することによりＰＥＥＫファイバーが絡み合わさってなる不織布を得る工程を経て製造することができる。

（高分子シート）
前記高分子シートは、非結晶性のＰＥＥＫ樹脂を主成分とする高分子化合物によって形成されたシートである。前記高分子シートの結晶化度は、例えば２５％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１５％以下であることがさらに好ましい。上記結晶化度が２５％以下であると、結晶化度の低いＰＥＥＫファイバーを得ることができる。尚、高分子シートの結晶化度は、上述のＰＥＥＫファイバーの結晶化度と同じ方法により求めることができる。

前記高分子シートは、極細のＰＥＥＫファイバーを形成しやすい点から、４００℃で溶融した溶融物の粘度が低粘度であることが好ましく、例えば、４００℃で測定したシェアレート（せん断速度）１２１．６（１／ｓ）の時の粘度（以後、「４００℃溶融粘度」と称する場合がある）が、８００Ｐａ・ｓ以下（５０～８００Ｐａ・ｓ）であることが好ましく、より好ましくは６００Ｐａ・ｓ以下、更に好ましくは４００Ｐａ・ｓ以下、更に好ましくは３００Ｐａ・ｓ以下、特に好ましくは２５０Ｐａ・ｓ以下、最も好ましくは２２０Ｐａ・ｓ以下である。尚、前記粘度の下限は、例えば１６０Ｐａ・ｓ程度、好ましくは１６２Ｐａ・ｓ、特に好ましくは１６４Ｐａ・ｓ、最も好ましくは１６６Ｐａ・ｓである。前記粘度が低すぎる場合、捕集部へ飛翔する前に高分子シートを構成するＰＥＥＫ樹脂が落下しやすくなる傾向がある。また、繊維径が均一なＰＥＥＫファイバーを得ることが困難となる傾向がある。一方、前記粘度が高すぎると、高分子シートを帯状レーザーによって加熱しても、ＰＥＥＫ樹脂が捕集部へ飛翔しにくく、ＰＥＥＫファイバーを効率よく得ることが困難となる傾向がある。

尚、４００℃溶融粘度は、キャピラリーレオメーター（商品名「キャピログラフ １Ｄ」、（株）東洋精機製作所製）を用い、実施例に記載の方法で求めることができる。また、シェアレート（せん断速度）もキャピラリーレオメーターを用いて測定することができる。

前記高分子シートは、例えば、非結晶性のチップ状ＰＥＥＫ樹脂をＴダイ押出成形機などで加熱溶融し、シート状にすることにより製造することができる。

前記ＰＥＥＫ樹脂としては１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用しても良い。

本発明においては、前記ＰＥＥＫ樹脂として、４００℃溶融粘度が１００～１５８Ｐａ・ｓであるＰＥＥＫ樹脂（Ａ）と、４００℃溶融粘度が３００～１５００Ｐａ・ｓであるＰＥＥＫ樹脂（Ｂ）を配合することが好ましい。

前記ＰＥＥＫ樹脂（Ａ）の４００℃溶融粘度は１００～１５８Ｐａ・ｓであり、なかでも、極細のＰＥＥＫファイバーを効率よく得ることができる点で、好ましくは１１０～１５７Ｐａ・ｓ、より好ましくは１２０～１５６Ｐａ・ｓであり、さらに好ましくは１３０～１５５Ｐａ・ｓである。

ＰＥＥＫ樹脂（Ａ）としては、例えば、商品名「ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ １０００Ｇ」（ダイセル・エボニック（株）製）などの市販品を好適に用いることができる。

ＰＥＥＫ樹脂（Ｂ）の４００℃溶融粘度は３００～１５００Ｐａ・ｓであり、なかでも、極細のＰＥＥＫファイバーを効率よく得ることができる点で、好ましくは４００～１３００Ｐａ・ｓ、さらに好ましくは５００～１２００Ｐａ・ｓであり、特に好ましくは６００～１１００Ｐａ・ｓである。

ＰＥＥＫ樹脂（Ｂ）としては、例えば、商品名「ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ ４０００Ｇ」（ダイセル・エボニック（株）製）などの市販品を好適に用いることができる。

ＰＥＥＫ樹脂（Ｂ）の配合量は、ＰＥＥＫ樹脂（Ａ）１００重量部に対して、例えば０．１～１０重量部、好ましくは０．４～７重量部であり、さらに好ましくは０．８～４重量部であり、特に好ましくは１．０～３重量部である。

ＰＥＥＫ樹脂（Ａ）の含有割合は、前記高分子シート全体（１００重量％）の、例えば６０～９９．９重量％、好ましくは７０～９９．５重量％であり、さらに好ましくは８０～９９重量％である。

また、ＰＥＥＫ樹脂（Ｂ）の割合は、前記高分子シート全体（１００重量％）の、例えば０．１～１５重量％、好ましくは０．５～１０重量％であり、さらに好ましくは１．０～５重量％である。

前記高分子シートの厚さは、例えば０．０１～１０ｍｍであり、不織布の製造が容易となる点で、好ましくは０．０５～５．０ｍｍである。

前記高分子シートは、ＰＥＥＫ樹脂以外にも、例えば、赤外線吸収剤、安定剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等）、難燃剤、帯電防止剤、着色剤、充填剤、滑剤、抗菌剤、防虫・防ダニ剤、防カビ剤、つや消し剤、蓄熱剤、香料、蛍光増白剤、湿潤剤、可塑剤、増粘剤、分散剤、発泡剤、界面活性剤等から選択される１種又は２種以上の添加剤を含有してもよい。

前記添加剤の中では、なかでも、界面活性剤を含有することが好ましい。高分子シートに高電圧を印加して電荷を注入する際、ＰＥＥＫ樹脂からなる高分子シートは電気絶縁性が高く、電気抵抗の低くなる熱溶融部までに電荷を注入しにくい。しかし、界面活性剤を用いると、電気絶縁性の大きい高分子シートの表面の電気抵抗が低下し、熱溶融部まで十分に電荷を注入できる。また、界面活性剤などの付与は、高分子シートに高電圧を印加して電荷を注入する際、シートが複数成分で構成されている場合の相分離に有効である。

前記各添加剤の添加量は、ＰＥＥＫ樹脂１００重量部に対して、例えば５０重量部以下であり、好ましくは０．０１～３０重量部、より好ましくは０．１～５重量部である。

図１は、本発明の断熱材の不織布層を構成する、ＰＥＥＫファイバーの不織布を製造する方法の一例を示す模式的概略図である。

レーザー発生源から出射したレーザー光は断面がスポット状であり、これを光路調節手段（例えば、ビームエキスパンダー、ホモジナイザー、コリーメンションレンズ、及びシリンドリカルレンズ群等）により、断面が線状の帯状レーザー光に変換した後、保持部材に保持された高分子シートの端部に形成される帯状溶融部に照射する。

前記レーザー発生源としては、例えば、ＹＡＧレーザー、炭酸ガス（ＣＯ₂）レーザー、アルゴンレーザー、エキシマレーザー、ヘリウム－カドミウムレーザー等が挙げられる。これらのなかでは、電源効率が高く、ＰＥＥＫの溶融性が高い点から、炭酸ガスレーザーが好ましい。また、レーザー光の波長は、好ましくは２００ｎｍ～２０μｍ、より好ましくは５００ｎｍ～１８μｍ、さらに好ましくは５～１５μｍである。

また、帯状レーザー光の厚さは、通常０．５～１０ｍｍ程度である。レーザー光の厚さが０．５ｍｍ未満では、テーラーコーンの形成が困難となる場合があり、１０ｍｍを超えると、溶融滞留時間が長くなり、材料の劣化を起こす場合がある。

前記帯状レーザー光の出力は、帯状溶融部の温度がＰＥＥＫ樹脂の融点である３３４℃以上であり、かつ、高分子シートの発火点以下の温度となる範囲に制御すればよいが、ＰＥＥＫファイバーの繊維径を小さくする観点からはできるだけ高い方が好ましい。具体的なレーザー光の出力は、用いる高分子シートの物性値（ＬＯＩ値（限界酸素指数））や形状、高分子シートの送り速度等に応じて適宜選択できるが、通常５～２００Ｗ／１３ｃｍ程度であり、好ましくは１０～６０Ｗ／１３ｃｍ、より好ましくは２０～５０Ｗ／１３ｃｍである。なお、前記レーザー光の出力は、レーザー発生源から出射したスポットビームの出力である。

また、帯状溶融部の温度は、ＰＥＥＫの融点以上で、発火点以下の温度であれば特に限定されないが、通常３４０～６００℃程度であり、好ましくは３５０～５００℃である。

レーザー光の出射と同時に、高電圧発生装置により電圧を印加し、帯状溶融部と、高分子シートの下側に配設された繊維捕集板との間に電位差を生じさせる。この時、サーモグラフィーにより帯状溶融部の温度を観測し、電圧や照射するレーザー光などの条件を最適化してもよい。

前記電位差は放電しない範囲で高電圧であるのが好ましく、要求されるＰＥＥＫファイバーの繊維径、電極と捕集部材との距離、レーザー光の照射量等に応じて適宜選択できるが、通常０．１～３０ｋＶ／ｃｍ程度であり、好ましくは０．５～２０ｋＶ／ｃｍ、より好ましくは１～１０ｋＶ／ｃｍである。

また、前記高分子シートの端部（テーラーコーンの先端部）と前記捕集部材との距離は特に限定されず、通常５ｍｍ以上であればよいが、効率良くＰＥＥＫファイバーを製造するためには、好ましくは１０～３００ｍｍ、より好ましくは１５～２００ｍｍ、さらに好ましくは５０～１５０ｍｍ、特に好ましくは８０～１２０ｍｍである。

図１に示した例では、高分子シートを保持する保持部材が電極としての機能を兼ねており、高電圧発生装置により、保持部材に電圧が印加されると、高分子シートの帯状溶融部に電荷が付与されることとなる。繊維捕集板は、金属と同等の表面電気抵抗値を有する。

帯状レーザー光を照射することにより、高分子シートの端部に形成される帯状溶融部が加熱溶融されるとともに、この帯状溶融部に電荷が付与される。そして、電荷が付与された帯状溶融部には、その表面に電荷が集まり反発することによって、次第に複数の針状突出部（テーラーコーン）が形成され（図２参照）、電荷の反発力が表面張力を超えると、溶融した高分子シートは、テーラーコーン先端から静電引力により繊維捕集板に向かって繊維として吐出され、繊維捕集板方向に飛翔する。その結果、伸長した繊維は繊維捕集板で捕集され、ここで不織布を形成する。

図２に示されるテーラーコーンの数（テーラーコーンの間隔）は、高分子シートの厚さを変更することにより適宜調整することができる。

前記テーラーコーンの数は、特に制限されないが、前記高分子シートの加熱溶融した部分の幅方向２ｃｍ当たり、好ましくは１～１００個であることが、テーラーコーン同士の電気的な反発などによりＰＥＥＫファイバーの均整度が低下してしまうことがなく、適切な生産量を確保することができる点で好ましく、より好ましくは１～５０個、さらに好ましくは２～１０個である。

前記高分子シートを連続的に送り出す場合、その送り速度は特に限定されないが、例えば２～２０ｍｍ／ｍｉｎ、好ましくは３～１５ｍｍ／ｍｉｎ、より好ましくは４～１０ｍｍ／ｍｉｎである。送り速度を速くすれば生産性が高まるが、速すぎると、レーザー光照射部近傍での高分子シートの樹脂が充分溶融しないので極細のＰＥＥＫファイバーを製造することが困難となる傾向がある。一方、送り速度が遅すぎると、高分子シートが分解する等により、生産性が低下する傾向がある。

続いて、繊維捕集板方向に飛翔させたＰＥＥＫファイバーを、繊維捕集板上にて捕集する。この時に、ＰＥＥＫファイバーの捕集位置を経時的に移動させると、ＰＥＥＫファイバーを布状に集積させて不織布を得ることができる。例えば、繊維捕集板上に設けられた平板状或いはフィルム状捕集部材を、高分子シートの幅方法に垂直な方向（図中の矢印１３で示す方向）に移動させつつ、ＰＥＥＫファイバーの製造を連続的に行うと、捕集部材上に集積させて不織布を得ることができる。尚、補充部材の移動手段としては、例えば、プーリー等を使用する方法が挙げられる。

尚、捕集部材の移動速度は特に限定されず、製造する不織布の目付等を考慮して適宜決定すればよいが、通常１０～２０００ｍｍ／ｍｉｎ程度である。例えば、目付１０００ｇ／ｍ²の高分子シートの送り速度が０．５ｍｍ／ｍｉｎである場合、捕集部材の移動速度を１０００ｍｍ／ｍｉｎ程度に設定することにより、目付０．５ｇ／ｍ²程度の不織布を連続的に製造することができる。

また、前記製造方法において、前記高分子シートの端部と前記捕集部材との間の空間は、不活性ガス雰囲気が好ましい。この空間を不活性ガス雰囲気とすることにより、高分子シートの発火を抑制できるため、レーザー光の出力を高めることができる。また、帯状溶融部における酸化反応を抑制することもできる。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、炭酸ガス等が挙げられる。これらのうち、通常窒素ガスを使用する。

また、前記空間は加熱してもよい。それにより、高分子シートの伸長又は延伸を促進し、形成されつつあるＰＥＥＫファイバーの急激な温度低下を抑制することができ、極めて極細のＰＥＥＫファイバーが得られる。前記加熱方法としては、例えば、ヒーター（ハロゲンヒーター等）を用いた方法や、レーザー光を照射する方法等が挙げられる。加熱温度は、通常５０℃以上の温度から樹脂の発火点未満までの温度範囲から選択できるが、紡糸性の点から、ＰＥＥＫ樹脂の融点未満の温度が好ましい。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

尚、４００℃溶融粘度は、以下の方法で測定した。
４００℃で測定したシェアレート（せん断速度）１２１．６（１／ｓ）の時の溶融粘度は、キャピラリーレオメーター（商品名「キャピログラフ １Ｄ」、（株）東洋精機製作所製）にて、キャピラリー径１ｍｍ、長さ１０ｍｍの冶具を用いて測定した。

また、高分子シート及びＰＥＥＫファイバーの結晶化度は、ＤＳＣ測定で求めた熱量から算出した。
そして、ＤＳＣ測定で求めた熱量から、以下の式を用いて結晶化度を求めた。
結晶化度（％）＝｛（試料の融解熱［Ｊ／ｇ］）－（試料の再結晶化熱［Ｊ／ｇ］）｝／完全結晶の融解熱（１３０［Ｊ／ｇ］）×１００
尚、ＤＳＣ測定は、示差走査熱量計（ＤＳＣ－Ｑ２０００／ＴＡ社製）を用い、基準材料はアルミナを用い、窒素雰囲気下、温度範囲は０～４２０℃、昇温速度２０℃／ｍｉｎの条件で行った。

調製例１（高分子シートの調製）
ＰＥＥＫ樹脂（Ａ）（ダイセル・エボニック（株）製、商品名「ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ １０００Ｇ」、４００℃溶融粘度：１５１Ｐａ・ｓ）に、ＰＥＥＫ樹脂（Ｂ）（ダイセル・エボニック（株）製、商品名「ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ ４０００Ｇ」、４００℃溶融粘度：１０１２Ｐａ・ｓ）をＰＥＥＫ樹脂（Ａ）１００重量部に対して、１．５重量部配合し、約４００℃に加熱溶融後、混練した。これをラボプラストミルＴダイ押出成形装置（（株）東洋精機製作所製）にて、ダイス幅１５０ｍｍ、リップ幅０．４ｍｍのＴダイを用いて、押出温度３４５～３６０℃でシート状に押出し、引き取りロール温度１４０℃、巻き取り速度１．０～２．０ｍ／ｍｉｎで巻き取って、厚さ０．１ｍｍの高分子シート（１）を作製した。得られた高分子シート（１）の結晶化度は１３．０％であり、４００℃溶融粘度は１６６Ｐａ・ｓであった。

実施例１
調製例１で得られた高分子シート（１）を使用し、以下の方法によりＰＥＥＫファイバーを製造し、不織布を得た。
図１に示した装置のレーザー発生源として、ＣＯ₂レーザー（ユニバーサルレーザーシステムズ社製、波長１０．６μｍ、出力４５Ｗ、空冷型、ビーム径φ４ｍｍ）を使用した。ビームエキスパンダー及びホモジナイザーとして、倍率２．５倍のビームエキスパンダーと、ホモジナイザー（入射ビーム径φ１２ｍｍ（設計値）、出射ビーム径φ１２ｍｍ（設計値））と、コリーメンションレンズとして、コリーメンションレンズ（入射ビーム径φ１２ｍｍ（設計値）、出射ビーム径φ１２ｍｍ（設計値））と、シリンドリカルレンズ群としてシリンドリカルレンズ（平凹レンズ、ｆ－３０ｍｍ）及びシリンドリカルレンズ（平凸レンズ、ｆ－３００ｍｍ）とをこの順で所定の位置に配置したものを使用した。これらの光路調節部材を介することにより、スポット状のレーザー光を幅約１５０ｍｍ、厚さ約１．４ｍｍの帯状レーザー光に変換して高分子シートの帯状溶融部（端部）に照射した。このときのレーザー光の出力は６０Ｗ／１３ｃｍであり、高分子シートの送り速度は４ｍｍ／ｍｉｎであり、保持部材と繊維捕集板の間の電位差は６ｋＶ／ｃｍであった。
これにより、高分子シートを構成する樹脂が溶融により落下することや樹脂が飛翔していかないことがなく、安定して均一な繊維径を有するＰＥＥＫファイバー（１）が得られた。
得られたＰＥＥＫファイバー（１）の平均繊維径（繊維径）は１０．０μｍ、結晶化度は２４．０％であった。

また、ＰＥＥＫファイバー（１）の製造を連続的に行いつつ、高分子シートの幅方法に垂直な方向に捕集部材を移動させ、当該捕集部材上にＰＥＥＫファイバー（１）を集積させて不織布（１）を得た。
得られた不織布（１）の平均繊維径は１０．０μｍ、平均孔径は３μｍ、空孔率５０％であった。また、得られた不織布（１）の耐熱性は３４０℃、ＵＬ９４試験（垂直燃焼性試験）による難燃性は、Ｖ－０グレードであった。

更に、得られた不織布（１）を、下記表に記載の薬品（温度は表に記載の通り）に１０００時間浸漬し、浸漬前後の重量変化から耐薬品性を下記基準で評価した。評価結果を下記表にまとめて示す。
＜評価基準＞
○：重量変化が５重量％以下であり、耐薬品性極めて良好
△：重量変化が５重量％を超え、１０％未満であり、耐薬品性が良好
×：重量変化が１０重量％超であり、耐薬品性不良

１ レーザー発生源
２ ビームエキスパンダー及びホモジナイザー
３ コリーメンションレンズ
４ シリンドリカルレンズ群
５ 帯状レーザー光
６ 高分子シート
６ａ 帯状溶融部
６ｂ 針状突出部
７ 保持部材
８ 繊維捕集板
９ サーモグラフィー
１０ 高電圧発生装置
１１ 捕集部材
１２ プーリー
１３ 捕集部材の移動方向

Claims (4)

1. 結晶化度が３０％以下であるＰＥＥＫファイバーが絡み合わさってなり、空孔率が３０～７０％であり、平均孔径が２～１０μｍである不織布層を備える防音断熱材。
2. ＰＥＥＫファイバーの平均繊維径が１００ｎｍ～２０μｍである、請求項１に記載の防音断熱材。
3. 不織布の坪量が０．００１～１００ｇ／ｍ²である、請求項１又は２に記載の防音断熱材。
4. 結晶化度が２５％以下のＰＥＥＫを主成分とする高分子シートに帯状レーザー光を照射して前記高分子シートの端部を線状に加熱溶融させるとともに、溶融した帯状溶融部と繊維捕集板との間に電位差を設けることにより、前記帯状溶融部に針状突出部を形成し、前記針状突出部から吐出されるＰＥＥＫファイバーを前記繊維捕集板方向に飛翔させ、繊維捕集板上にて捕集することによりＰＥＥＫファイバーが絡み合わさってなる不織布を得る工程を経て、請求項１～３の何れか１項に記載の防音断熱材を得る、防音断熱材の製造方法。

Images