WO2001070874A1

WO2001070874A1 - Feuille fibreuse a grande capacite d'absorption phonique

Info

Publication number: WO2001070874A1
Application number: PCT/JP2000/001842
Authority: WO
Inventors: Mitsuo Hori; Tatsuya Aoki
Original assignee: Shishiai-Kabushikigaisha
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2001-09-27

Description

糸田高吸音性繊維シート技術分野

本発明は、例えば建造物における配管に適用される防音カバー、家電製品や車両の内張り、住宅の内装材など、幅広い用途に適用することができる高吸音性繊維シートに関する。背景技術

従来、家電製品や車両の内張り、住宅の内装材などに適用される吸音材料としては、ロックウールやグラスウール、連続気泡型発泡ポリウレタン成形物、あるいはこれらの材料表面に膜材を貼り付けたものなどが知られている。これらの吸音材料にあっては、音が繊維表面または連続気泡内を衝突しながら通り抜ける際に摩擦熱として消費することで、その減衰が計られるようになつていた。

これら従来の吸音材料にあっては、繊維表面または連続気泡内の表面抵抗を高めることで吸音性を高めていた。ところがこれらの吸音材料では、十分な吸音性を確保しようとしたとき、ある程度の厚みを必要としていた。

また、建造物における配管に適用される防音カバーにおいても、当該防音カバ一の構成材の 1つとしてロックウールやグラスウールからなる吸音材料が用いられていた。ところがこの吸音材料にあっても、十分な吸音性を確保しようとしたとき、ある程度の厚みを必要とし、それを防音力パーに適用したときには、防音カバーの厚みが厚くなつてしまい、配管の規格（大きさ）に合わないという不具合が生じていた。

このように従来の吸音材料にあっては、十分な吸音性を確保しょうとしたとき、ある程度の厚みを必要とするという事情から、多くの制限があり、さらなるコンパクト化が求められていた。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、コンパクトで十分な吸音性を有する高吸音性繊維シートを提案することを目的とするものである。発明の開示

本発明の高吸音性繊維シートは、繊維シートを構成する繊維表面及びまたは構成繊維間に、双極子モーメント量を増加させる活性成分を含むポリマーが付着していることを特徴とするものである。

この高吸音性繊維シートは、例えば建造物における配管に適用される防音カバ一、その他家電製品や車両の内張り、住宅の内装材など、幅広い用途に適用すること.が iできる。

この高吸音性繊維シートを構成する繊維シートとしては、不織布、フェルト、紙、織物、あるいは編物から選ばれるいずれか一種を挙げることができる。また、織物の一方表面または両面に不織布を接合するなど、前述の繊維シートの中から選択した同一または異なる種類の繊維シートを複数枚積層して一体化した複合物を挙げることができる。

尚、この繊維シートの範疇には、予め構成繊維相互が結合された不織布、フエルト、紙、織物、あるいは編物のほか、後述する活性成分を含むポリマーによつて構成繊維相互が結合された不織布やフヱルトなども含まれる。

この繊維シートは、例えばナイロンなどのポリアミド系、テトロンなどのポリエステル系、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフイン系、ポリスチレン系、ポリアクリル系、ポリ塩化ビュル系、ポリウレタン系といつた合成繊維、アセテート、レーヨンなどのセルロース系といった半合成繊維、金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ロックファイバー、スラッグファイバーなどの無機繊維など、その構成繊維の種類はまったく任意であり、また、構成繊維の繊維径、繊維長、繊維密度などについても、当該吸音シートの用途や使用状態に応じて適宜決定すればよい。この繊維シートに活性成分を含むポリマーが付着しているのである。ポリマーとしては、例えばポリ塩化ビュル、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン一酢ビ共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン、ポリイソプレン、ポリスチレン、スチレン一ブタジエンーァタリロニトリル共重合体、スチレン一アクリロニトリル共重合体、アタリロニトリル一ブタジエンゴム（N B R) 、スチレン一ブタジエンゴム ( S B R) 、ブタジェンゴム（B R) 、天然ゴム（N R) 、イソプレンゴム（ I R) などの高分子材料、これらをプレンドしたものなどを挙げることができる。

このポリマーは、繊維シートを構成する繊維表面の一部または全部を覆うよう付着している。また、ポリマーの付着量（付与量）によっては、図 4に示すように、ポリマー 1 1が繊維シートを構成する繊維 F表面の一部または全部を覆うとともに、その一部が構成繊維 F間に跨ってフィルム状となって付着する形態を採ることにもなる。

このポリマーが付着した繊維シートに音（音のエネルギー）が衝突すると、音 (音のエネルギー）は繊維シート内を構成繊維表面、繊維表面の一部または全部を覆うよう付着するポリマーに衝突しながら通り抜ける。この際に音（音のエネルギ一）は摩擦熱として消費されその減衰が計られる。

図 4に示す形態の場合、ポリマーは、繊維表面のほかに構成繊維間に跨ってフイルム状となつて付着しており、この構成繊維間に形成されたフィルムにも音 (音のエネルギー）が衝突することになる。構成繊維間の各フィルムは伝播した音（音のエネルギー）を受けて振動し、内部摩擦抵抗としてエネルギーが消費されるようになっている。

同時に繊維シートを構成する構成繊維表面を覆うポリマーに音（音のエネルギ一）が衝突し、または構成繊維間にポリマーによって形成されたフィルムに音 (音のエネルギー）が衝突して振動が発生したとき、図 2に示すように繊維シートに付着するポリマー（またはフィルム） 1 1内部に存在する双極子 1 2には変位が生じることになる。双極子 1 2に変位が生じるとは、ポリマー（またはフィルム） 1 1内部における各双極子 1 2が回転したり、位相がズレれたりすることをいう o

図 1に示すような音（音のエネルギー）が加わる前のポリマー（またはフィルム） 1 1内部における双極子 1 2の配置状態は安定な状態にあると言える。ところが、図 2に示すように、ポリマー（またはフィルム） 1 1に音（音のエネルギ一）が加わることで、ポリマー（またはフィルム） 1 1内部に存在する双極子 1 2に変位が生じたとき、ポリマー（またはフィルム） 1 1内部における各双極子 1 2は不安定な状態に置かれることになり、各双極子 1 2は、図 1に示す安定な状態に戻ろうとする。

このとき、エネルギーの消費が生じるのである。こうしたポリマー（またはフイルム）内部における双極子の変位、双極子の復元作用によるエネルギー消費と、構成繊維表面及び構成繊維表面を覆うポリマーに生じる摩擦熱と、構成繊維間にポリマーによつて形成されたフィルム内部における内部摩擦抵抗の発生とを通じて吸音性が生じるものと考えられる。

このような吸音のメカニズムを考えるとき、ポリマー（またはフィルム）の単位面積当たりの面抵抗と、図 1及び図 2に示すようなポリマー（またはフィルム） 1 1内部における双極子モーメントの量が、吸音性に大きく関与していることが解る。本発明者らの実験によれば、ポリマー (またはフィルム) 1 1内部における双極子モーメント量は、その量が大きければ大きい程、そのポリマー（またはフィルム） 1 1の持つ吸音性が高くなることが解った。

ポリマー（またはフィルム）内部の双極子モーメントの量は、ポリマーの種類により様々に異なっている。また、同一のポリマーを用いたとしても、音（音のエネルギー）が加わったときの温度や音の周波数により、ポリマー（またはフィルム）内部に生じる双極子モーメントの量は変わる。また、ポリマー（またはフイルム）に加わる音 (音のエネルギー) の大小によっても、双極子モーメントの量は変わる。このため、当該吸音シートの用途、適用時の温度や周波数、ェネルギ一の大きさなどを考慮して、そのとき最も大きな双極子モーメント量となるポリマーを選択して用いるのが望ましい。

ただ、ポリマーの選択に際しては、ポリマー（またはフィルム）内部における双極子モーメント量だけに限らず、当該高吸音性繊維シートの用途や使用形態に応じて、取り扱い性、成形性、入手容易性、温度性能（耐熱性や耐寒性）、耐候性、価格なども考慮するのが望ましい。

この繊維シートに付着するポリマーには、ポリマー（またはフィルム）内部における双極子モーメント量を飛躍的に増加させることができる活性成分が配合されている。活性成分とは、ポリマー（またはフィルム）内部における双極子モーメントの量を飛躍的に増加させる成分であり、当該活性成分そのものが双極子モーメント量が大きいもの、あるいは活性成分そのものの双極子モーメント量は小さいが、当該活性成分を配合することで、ポリマー（またはフィルム）内部における双極子モーメント量を飛躍的に增加させることができる成分をいう。

例えば所定の温度条件、音の周波数、エネルギーの大きさとしたときの、ポリマー（またはフィルム） 1 1内部に生じる双極子モーメントの量が、これに活性成分を配合することで、図 3に示すように、同じ条件の下で 3倍とか、 1 0倍とかいった量に増加することになるのである。これに伴って、音（音のエネルギ一）が加わったときの双極子の復元作用によるエネルギー消費量も飛躍的に増大することになる。

こうした活性成分配合により双極子モーメント量が飛躍的に増加したポリマー (またはフィルム）内部における双極子の変位、双極子の復元作用によるエネルギー消費と、構成繊維表面及び構成繊維表面を覆うポリマーに生じる摩擦熱と、構成繊維間にポリマーによつて形成されたフィルム内部における内部摩擦抵抗の発生とを通じて予測を遥かに超えた高い吸音性が生じることになると考えられる。このような作用効果を導く活性成分としては、例えば N、 N—ジシクロへキシルベンゾチアジルー 2—スルフェンアミド (DCHBSA) 、 2—メルカプトべンゾチアゾール (MBT) 、ジベンゾチアジルスルフィド (MBTS) 、 N—シク口へキシルベンゾチアジルー 2—スノレフェンァミド（CB S) 、 N— t e r t 一プチルベンゾチアジルー 2—スルフェンアミド (BB S) 、 N --ォキシジェチレンべンゾチアジルー 2—スルフェンアミド (OB S) 、 N、 N—ジイソプロピルベンゾチアジルー 2—スルフェンアミド（DPB S) などのベンゾチアジル基を含む化合物の中から選ばれた 1種若しくは 2種以上、

ベンゼン環にァゾール基が結合したべンゾトリァゾールを母核とし、これにフェニル基が結合した 2_ {2' —ハイド口キシー 3' — （3 ， 4" ， 5" ， 6 " テトラハイドロフタリミデメチル) —5, 一メチルフエ二ル} 一べンゾトリアゾール (2HPMMB) 、 2- {2' 一ハイドロキシ一 5 一メチルフエ二ル} 一べンゾトリアゾール (2HMPB) 、 2 - {2' 一ハイド口キシ一 3' - t - プチルー 5, -一メチルフエ二ル} — 5—クロ口べンゾトリアゾール (2HBMP CB) 、 2 - {2' 一ハイドロキシ一3' ， 5' —ジー t一プチルフエ二ル} 一 5—クロ口べンゾトリアゾーノレ (2HDB PCB) などのべンゾトリアゾール基を持つ化合物の中から選ばれた 1種若しくは 2種以上、

ェチルー 2—シァノ一 3， 3ージーフエ二ルァクリレートなどのジフエニルァクリレート基を持つ化合物の中から選ばれた 1種若しくは 2種以上、

あるいは 2—ハイドロキシ一 4ーメトキシベンゾフエノン (HMB P ) 、 2一ハイドロキシー 4ーメトキシベンゾフエノン一 5—スルフォニックァシド（HM B P S ) などのベンゾフエノン基を持つ化合物の中から選ばれた 1種若しくは 2 種以上を挙げることができる。

上述の活性成分の配合量としては、ポリマー 1 0 0重量部に対して 5〜2 0 0 重量部の割合が好ましい。例えば活性成分の配合量が 5重量部を下回る場合、双極子モーメントの量を増大させるという活性成分を配合したことによる十分な効果が得られず、活性成分の配合量が 2 0 0重量部を上回る場合には、十分に相溶しなかったりすることがある。

尚、前記ポリマーに含まれる活性成分を決定するに当たり、活性成分とポリマ一との相溶し易さ、すなわち S P値を考慮し、その値の近いものを選択すると良い。

活性成分における双極チモーメント量は、ポリマー（またはフィルム）内部における双極子モーメント量と同様に活性成分の種類により様々に異なる。また、同一の活性成分を用いたとしても、音（音のエネルギー）が加わったときの温度により、ポリマー（またはフィルム）内部に生じる双極子モーメントの量も変わる。また、ポリマー（またはフィルム）に加わる音（音のエネルギー）の大小によっても、双極子モーメントの量は変わる。このため、当該高吸音性繊維シートの用途、適用時の温度や周波数、エネルギーの大きさなどを考慮して、そのとき最も大きな双極子モーメント量となる活性成分を選択して用いるのが望ましい。上記ポリマ一及び活性成分は、水または溶剤中に溶解あるいは分散させて、溶液あるいは分散液の形態として、前記繊維シートに浸漬、スプレー、あるいはプリントなどの公知の付与手段によって付与されている。

尚、前記ポリマー及び活性成分を含む溶液あるいは分散液中には、必要に応じて酸化防止剤、劣化防止剤、着色剤などを配合することもできる。

上記活性成分を含むポリマーの付着量としては、 1〜8 0重量％の範囲が好ましい。ポリマーの付着量が 1重量％を下回る場合、十分な吸音性を得ることができなくなる。また、当該ポリマーによって構成繊維相互の結合させる形態の場合には、構成繊維相互の結合力が不十分となり、繊維シートとして必要な強度と伸度とを確保できなくなる。一方、ポリマーの付着量が 8 0重量％を上回る場合には、 8 0重量％を上回って増加した分だけの効果が得られず、不経済となる。またこの場合、当該高吸音性繊維シート全体がブラスチックライクなものとなってしまレ、、繊維シートの構成繊維間にフィルム状にポリマーを付着し難くなる。図面の簡単な説明

図 1は、ポリマー（またはフィルム）内部における双極子を示した模式図である。

図 2は、音（音のエネルギー）が加わったときのポリマー（またはフィルム）内部における双極子の状態を示した模式図。

図 3は、活性成分が配合されたときのポリマー（またはフィルム）内部における双極子の状態を示した模式図。

図 4は、活性成分を含むポリマーの繊維シートへの付着状態を示す模式図。図 5は、実施例 1及び比較例 1の垂直入射吸音率を示すグラフ。

図 6は、実施例 2及ぴ比較例 2の垂直入射吸音率を示すグラフ。実施例

実施例 1

7重量％の塩素化ポリエチレン（エラスレン 3 5 2 N A、昭和電工株式会社製）と、 3重量％の D C H B S A (サンセラー D Z、三新化学工業株式会社製）とを、 9 0重量％のキシレン中に配合して溶液とし、この溶液中にポリエステル繊維を構成繊維とする面密度が 5 0 0 g /m² の不織布を浸漬し、その後、重量変化がなくなるまで自然乾燥させてサンプルを得た。尚、乾燥後の不織布の重量が 1 0 0 g Zm²増となるように、塩素化ポリエチレン及ぴ D C H B S Aの含浸量 (付着量）を調整した。

比較例 1 DCHB S Aを含まない溶液を含浸した以外は実施例 1と同様にしてサンプルを得た。

実施例 2

不織布の面密度を 750 g/m² とした以外は、実施例 1と同様にしてサンプルを得た。

比較例 2 ·

DCHB S Aを含まない溶液を含浸した以外は実施例 2と同様にしてサンプルを得た。

得られた実施例 1及ぴ 2、比較例 1及ぴ 2の各サンプルについて、垂直入射吸音率の測定を行った。

垂直入射吸音率の測定

各サンプルの異なる 3つの場所から、 1 01. 4πιιηΦ (Α管用）と、 49m mO (B管用）の大きさの試験片をそれぞれ打ち抜き、これら試験片について、垂直入射吸音率測定装置（Al 1 7 C、株式会社小野測器製）を用いて、 A管

(1 00~2000Hz) 、 B管（800〜 5000Hz) の垂直入射吸音率を自動測定した。この結果を図 5及ぴ図 6に示した。

図 5及び図 6より、実施例 1及ぴ 2、並びに比較例 1及ぴ 2のいずれのサンプルも、 100〜50 OH zまではほぼ同程度の吸音率を示したが、 500Hzを越えると、次第に実施例 1及び 2と比較例 1及び 2の間に明らかな吸音率の差が生じた。特に実施例 1と比較例 1との間では、約 800〜 3000 H zの間で 0. 3ほどの差があり、実施例 2と比較例 2との間でも約 900〜 1 500Hzの間で約 0. 3の差が生じており、実施例 1及び 2に係るものが高い吸音性を有していることが確認された。

Claims

言青求の範囲

1 . 繊維シートを構成する繊維表面及ぴまたは構成繊維間に、双極子モーメント量を増加させる活性成分を含むポリマーが付着していることを特徴とする髙吸音性繊維シート。

2 . 繊維シートを構成する繊維相互が双極子モーメント量を増加させる活性成分を含むポリマーによって結合していることを特徴とする請求項 1記載の高吸音性繊維シート。

3 . 繊維シートが不織布、フェルト、紙、織物、あるいは編物から選ばれるいずれか一種、もしくはこれらの複合物であることを特徴とする請求項 1記載の高吸音性繊維シート。

4 . 活性成分が、ベンゾチアジル基を持つ化合物、ベンゾトリアゾール基を持つ化合物、ジフエニルアタリレート基を持つ化合物、あるいはベンゾフエノン基を持つ化合物の中から選ばれた 1種若しくは 2種以上であることを特徴とする請求項 1記載の高吸音性繊維シート。

5 . 活性成分がポリマー 1 0 0重量部に対して 5〜2 0 0重量部の割合で含まれていることを特徴とする請求項 1記載の高吸音性繊維シート。

6 . 活性成分を含むポリマーの付着量が 1〜 8 0重量％であることを特徴とする請求項 1記載の高吸音性繊維シート。