JP7385350B2 - 吸音材及びその製造方法、並びに吸音方法 - Google Patents
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Description
本発明の吸音材は、少なくとも一方の表面に凹凸面を有する樹脂発泡体と、この樹脂発泡体の凹凸面に、直接的又は間接的に繊維集合体が積層又は重ねられ(又は位置し)ている。より具体的には、本発明の吸音材の一例を示す図1及び図2において、吸音材1は、一方の面に凹凸面を有する樹脂発泡体2と繊維集合体6とを備え、樹脂発泡体の凹凸面に、直接的に繊維集合体6が積層(又は重ね合わ)され、繊維集合体6と、樹脂発泡体2の谷部(凹部)5との間に空気層7が形成されている。前記樹脂発泡体2には、図2に示されるように、一方の表面が頂部4と谷部5とが交互に繰り返す波型構造を形成したリブ3が配置されている。また、樹脂発泡体2の一方の表面(リブ面)のみに、樹脂発泡体2の厚み方向の半分まで侵入する多数の孔部(針孔)8が形成されている。すなわち、樹脂発泡体2のうち、孔部8が形成された一方の表面(リブ面)側に主に連続気泡構造を有する連続気泡層9を形成し、他方の表面(平坦面)側に主に独立気泡を有する独立気泡層10を形成している。さらに、樹脂発泡体2は、厚み方向に貫通する複数の打抜き孔11が形成されている。このような吸音材1は、高い吸音特性を示す。
繊維集合体を形成する繊維は、例えば、植物繊維(セルロース繊維)[例えば、種子毛繊維(例えば、綿など)、草木類由来の繊維(例えば、麻、竹、サトウキビなど)、木材(例えば、針葉樹、広葉樹など)由来の繊維など]、動物性繊維(例えば、羊毛、絹などのタンパク質繊維)などの天然繊維;ビスコースレーヨン、キュプラなどの再生繊維;ポリオレフィン系繊維(例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維などのポリα-C2-6オレフィン系繊維など)、ポリビニルアルコール系繊維(例えば、ビニロン繊維など)、塩化ビニル系繊維(例えば、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維など)、ポリスチレン系繊維(例えば、ポリスチレン繊維など)、アクリル系繊維(例えば、アクリル繊維など)、ポリエステル系繊維(例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維などのポリC2-4アルキレンC6-12アリレート繊維、ポリアリレート繊維、ポリ乳酸繊維など)、ポリウレタン系繊維、ポリアミド系繊維(例えば、ポリアミド6繊維、ポリアミド66繊維などの脂肪族ポリアミド繊維(ナイロン繊維)、アラミド繊維などの芳香族ポリアミド繊維など)、ポリイミド繊維などの合成繊維;ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、金属繊維、ウィスカー繊維などの無機繊維などが挙げられる。これらの繊維は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。好ましい繊維は、例えば、天然繊維、合成繊維、再生繊維であってもよく、さらに好ましくは天然繊維(例えば、セルロース繊維(例えば、セルロースナノ繊維など)などの植物繊維など)、合成繊維(例えば、ポリプロピレン、プロピレン-エチレン共重合体などのポリオレフィン系繊維、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などのポリエステル系繊維、アクリル繊維などのアクリル系繊維、ポリアミド6、ポリアミド66などのポリアミド系繊維、ポリウレタン系繊維など)、特にポリオレフィン系繊維(例えば、ポリプロピレン繊維)であってもよい。
樹脂発泡体は、熱可塑性樹脂(軟質熱可塑性樹脂)を含む発泡性熱可塑性樹脂組成物で形成される。前記組成物の熱可塑性樹脂は、全体として軟質であればよく、例えば、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂(例えば、ポリスチレン、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体など)、熱可塑性エラストマーなどが挙げられ、これらの熱可塑性樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。熱可塑性樹脂は、通常、オレフィン系樹脂(例えば、エチレン系樹脂など)及び熱可塑性エラストマーから選択された少なくとも一種を含んでいる。
本発明の樹脂発泡体は、熱可塑性樹脂を含む発泡性樹脂組成物を発泡させて独立気泡構造の発泡体を形成する発泡工程と、独立気泡を連続気泡化させる穿設工程とを経ることにより製造できる。以降、代表的な板状(シート状又はフィルム状)樹脂発泡体の製造方法について説明する。
本発明の吸音材は、前述したように、少なくとも一方の表面に凹凸面を有する樹脂発泡体と、この樹脂発泡体の凹凸面に、直接的又は間接的に繊維集合体が積層又は重ね合わされ(又は位置され)ている。
本発明の吸音材は、板状樹脂発泡体の凹凸面に面状繊維集合体を直接的又は間接的に積層又は重ねる(重ね合わせる)ことにより製造できる。板状樹脂発泡体と繊維集合体とは、必ずしも互いに接合する必要はないが、例えば、少なくとも一部を両面テープ、粘着テープ、接着剤などで、又は縫合、熱接着などにより接合(接着)又は結合してもよい。また、複数の繊維集合体を積層する場合、必ずしも繊維集合体同士接着する必要はないが、必要に応じて、少なくとも一部を接合(接着)してもよい。
本発明において、吸音特性とは、JIS A 1405に基づいて測定される垂直入射吸音率をいう。垂直入射吸音率は、数値が高い方が吸音性に優れている。なお、吸音率(垂直入射吸音率)は、実施例に記載の方法で測定できる。
繊維集合体として、以下の不織布又は織布を用いた。
不織布1:クラレクラフレックス(株)製、「製品名:クラフレックス-MB」
素材:ポリブチレンテレフタレート(PBT)、厚み:0.26mm、目付け:40g/m2、見掛け密度:0.046g/cm3、通気量:18cc/cm2/秒
不織布2:クラレクラフレックス(株)製、「製品名:クラレフレックス-MB」
素材:ポリプロピレン(PP)、厚み:0.23mm、目付け:20g/m2、見掛け密度:0.119g/cm3、通気量:70cc/cm2/秒
不織布3:三井化学(株)製、「製品名:シンテックスPSシリーズ」
素材:PP、厚み:0.22mm、目付け:16g/m2、見掛け密度:0.081g/cm3
不織布4:三井化学(株)製、「製品名:シンテックスPSシリーズ」
素材:PP、厚み:0.48mm、目付け:60g/m2、見掛け密度:0.119g/cm3、通気量:140cc/cm2/秒
不織布5:三井化学(株)製、「製品名:シンテックスPSシリーズ」
素材:PP、厚み:0.51mm、目付け:70g/m2、見掛け密度:0.132g/cm3、通気量:110cc/cm2/秒
(紙ウエス):日本製紙クレシア(株)製、「製品名:キムワイプ(紙ウエス)」
素材:パルプ、厚み:0.28mm、目付け:21.6g/m2、見掛け密度:0.077g/cm3
(織布):(株)モノタロウ製、「製品名:濃色メリヤスウエス」
厚み:0.5mm、目付け:165g/m2、見掛け密度:0.296g/cm3
(樹脂成分)
PE:低密度ポリエチレン(LDPE)、住友化学工業(株)製、「製品名:F101-1」
PS:ポリスチレン:東洋スチレン(株)、「製品名:HRM13N」
EVA:エチレン酢酸ビニル樹脂、日本ユニカー(株)製、「製品名:DQDJ1868(酢酸ビニル含有量18%)」
タルク:平均粒子径15μm
(発泡剤)
n-ブタン/n-ペンタン(質量比)=50/50の混合発泡剤。
(吸音率)
吸音率は、JIS A 1405に基づいた垂直入射吸音率を測定した。なお、吸音率は、垂直入射透過損失計測ユニット(透過損失管キット、Type4206-T(ブリュエル・ケアー社製))で、細管を使用して、周波数0Hzから6500Hzまでの周波数域で測定した。
水中置換法により、実施例及び比較例で得られた板状樹脂発泡体の見掛け密度を測定した。すなわち、板状樹脂発泡体の空気中の重さ(g)と水中での重さ(g)とに基づいて、以下の式により算出した。
(式中、Aは試料の空気中の重さ(g)、Bは試料の水中の重さ(g)、ρwは水の密度(g/cm3)、dは空気の密度(g/cm3)を示す)。
発泡倍率は、板状樹脂発泡体の前記見掛け密度ρf(g/cm3)を測定して、以下の式により算出した。
[試験片作製手順]
(1)発泡工程
樹脂成分100質量部(PE65質量部、EVA15質量部、PS20質量部)、タルク2質量部及び発泡剤12質量部を、押出機に供給し、温度105℃で、一方の内壁が凹凸状の波型を有する口金から押し出すことにより、一方の面に、突条と溝との平均高低差3mm、突条のピッチ10mmを形成するリブ面(凹凸面)を有し、他方の面が平坦な板状樹脂発泡体を成形した。板状樹脂発泡体の発泡倍率は、57倍であった。
図3に示す3つのピンロール(ロール径150mmφ、針の太さ1.0mmφ、針の長さ5.0mm、周方向の針の間隔5mm、幅方向の針の間隔5mmで周方向の直線上に互い違いに合計8460本の針を配置、回転数60rpm)を板状樹脂発泡体の進行方向に沿って250mmの間隔で配設し、板状樹脂発泡体のリブ面に板状樹脂発泡体の厚みの1/2に針を侵入させた。
得られた板状樹脂発泡体を長さ30mmに切断したのち、5.0mmφのパンチで板状樹脂発泡体を貫通する打抜き孔を1.5個/10cm2の平均密度となるように穿設した。
上記の工程(3)で得られた板状樹脂発泡体の凹凸面の凸部(頂部)に、両面粘着テープを介して不織布1を重ね合わせ、板状樹脂発泡体の凹凸面に不織布1を積層し、板状樹脂発泡体の凹凸面の凹部(谷部)に空気層が形成された吸音材を作製した。得られた吸音材の吸音率を、積層した繊維集合体の外側面を入射面として測定した。
繊維集合体として不織布2を用いた以外は、実施例1と同様にして吸音材を作製した。積層した繊維集合体の外側面を入射面とし、吸音率を測定した。
繊維集合体として不織布3を用いた以外は、実施例1と同様にして吸音材を作製した。積層した繊維集合体の外側面を入射面とし、吸音率を測定した。
積層工程で繊維集合体を積層することなく、吸音材として板状樹脂発泡体を用いた。板状樹脂発泡体の凹凸面を入射面とし、吸音率を測定した。
繊維集合体として不織布4を用いた以外は、実施例1と同様にして吸音材を作製した。積層した繊維集合体の外側面を入射面とし、吸音率を測定した。
繊維集合体として不織布5を用いた以外は、実施例1と同様にして吸音材を作製した。積層した繊維集合体の外側面を入射面とし、吸音率を測定した。
実施例2の吸音材の不織布2の上に、両面粘着テープを介して、さらに1枚の不織布2を重ね合わせて積層し、不織布の積層数を2とした以外は実施例1と同様にして吸音材を作製した。積層した繊維集合体の外側面を入射面とし、吸音率を測定した。
実施例6の吸音材の不織布2の上に、両面粘着テープを介して、さらに1枚の不織布2を重ね合わせて積層し、不織布の積層数を3とした以外は実施例1と同様にして吸音材を作製した。積層した繊維集合体の外側面を入射面とし、吸音率を測定した。
繊維集合体として不織布6を用いた以外は、実施例1と同様にして吸音材を作製した。積層した繊維集合体の外側面を入射面とし、吸音率を測定した。
繊維集合体として紙ウエスを用いた以外は、実施例1と同様にして吸音材を作製した。積層した繊維集合体の外側面を入射面とし、吸音率を測定した。
繊維集合体として織布を用いた以外は、実施例1と同様にして吸音材を作製した。積層した繊維集合体の外側面を入射面とし、吸音率を測定した。
2…樹脂発泡体
3…リブ
4…頂部(凸部)
5…谷部(凹部)
6…繊維集合体
7…空気層
8…孔部
9…連続気泡層
10…独立気泡層
11…打抜き孔
12…支持ガイドロール
13…ロール
14…針
Claims (15)
- 独立気泡を有し、かつ少なくとも一方の表面に凹凸面を有する樹脂発泡体と、この樹脂発泡体の前記凹凸面に積層又は重ねられた繊維集合体とを備えた吸音材であって、
前記樹脂発泡体が、前記繊維集合体の繊維が前記樹脂発泡体中に引っ張り込まれることなく、前記凹凸面の全体に亘って、前記凹凸面から厚み方向の途中まで侵入し、かつ少なくとも一部の前記独立気泡を貫通する孔部が形成された連続気泡構造を有する連続気泡層と、独立気泡構造を有する独立気泡層とを備えており、
前記樹脂発泡体の凹凸面に、少なくとも一つの繊維集合体が前記凹凸面の凸部で接着して積層又は重ねられており、
前記繊維集合体と前記凹凸面の凹部との間に空気層が形成されている吸音材。 - 樹脂発泡体が板状樹脂発泡体であり、前記樹脂発泡体の孔部の深さが、樹脂発泡体の平均厚みに対して、10~90%である請求項1記載の吸音材。
- 樹脂発泡体が、エチレン系樹脂及び熱可塑性エラストマーから選択された少なくとも一種のベース成分を含む請求項1又は2に記載の吸音材。
- 凹凸面において、頂部の平均間隔が1~60mmであり、頂部と谷部との平均高低差が1~50mmである請求項1~3のいずれかに記載の吸音材。
- 繊維集合体が面状繊維集合体であり、繊維集合体の平均厚みが、0.001~10mmである請求項1~4のいずれかに記載の吸音材。
- 繊維集合体の平均見掛け密度が、0.01~2.0g/cm3である請求項1~5のいずれかに記載の吸音材。
- 繊維集合体の目付が、1~500g/m2である請求項1~6のいずれかに記載の吸音材。
- 繊維集合体のJIS L 1913のフラジール形法による通気量が、10~500cm3/(cm2・秒)である請求項1~7のいずれかに記載の吸音材。
- 繊維集合体の繊維が、少なくとも合成繊維及び/又は天然繊維を含む請求項1~8のいずれかに記載の吸音材。
- 繊維集合体が、不織布繊維構造を有する請求項1~9のいずれかに記載の吸音材。
- 複数の繊維集合体が樹脂発泡体の凹凸面に直接的又は間接的に、積層又は重ねられた請求項1~10のいずれかに記載の吸音材。
- 独立気泡を有し、少なくとも一方の表面に凹凸面を有する樹脂発泡体の凹凸面の全体に亘って、厚み方向の途中まで針を侵入させ、かつ少なくとも一部の前記独立気泡を貫通する孔部を形成し、孔部を形成した樹脂発泡体の凹凸面に、少なくとも一つの繊維集合体を前記凹凸面の凸部で接着させて積層又は重ねて、前記繊維集合体と前記凹凸面の凹部との間に空気層を形成し、請求項1~11のいずれかに記載の吸音材を製造する方法。
- 請求項1~11のいずれかに記載の吸音材を用いて吸音する方法。
- 積層又は重ねられた繊維集合体の外側面から音波を入射させて吸音する請求項13に記載の吸音方法。
- 複数の繊維集合体を樹脂発泡体の凹凸面に直接的又は間接的に積層又は重ねて低周波数域の音波を吸音する請求項13又は14に記載の吸音方法。
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