WO2018097326A1 - 吸音材用不織布及びそれを用いた吸音材 - Google Patents

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long fiber
sound
sound absorbing
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伊林 邦彦
知生 平井
小西 宏明
峻之 椎名
遠藤 健
昌弘 若山
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Jxtgエネルギー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a non-woven fabric for a sound absorbing material that is preferably used by being laminated with a porous sound absorbing material, and a sound absorbing material using the same.
  • sound-absorbing materials have been used in various products such as vehicles, houses, and electrical products mainly to reduce noise.
  • the sound absorbing material is divided into several types depending on the material and shape, and one of them is a porous type sound absorbing material (felt, glass wool, urethane foam, etc.) (for example, see Patent Document 1). .
  • the porous sound absorbing material is light and flexible and relatively easy to handle. For this reason, in recent years, the use is expanding more and more and the further improvement of the sound absorption performance is calculated
  • the present inventor uses a nonwoven fabric satisfying a specific condition in a state of being laminated with the porous sound absorbing material, the light weight, flexibility, handleability, etc. of the porous sound absorbing material are hardly impaired. It has been found that the sound absorption performance in the frequency band of 1000 to 10000 Hz is greatly improved as compared with the case of the porous type sound absorbing material alone. The present invention has been made based on such knowledge.
  • a nonwoven fabric for a sound absorbing material that is used by being laminated with the porous sound absorbing material.
  • the nonwoven fabric for sound-absorbing material according to the present invention includes a plurality of long fiber filaments stretched and arranged along one direction, and the mode value of the fiber diameter distribution of the plurality of long fiber filaments is 1 to 4 ⁇ m.
  • the nonwoven fabric for sound-absorbing material according to the present invention constitutes a sound-absorbing material together with the porous-type sound-absorbing material by being used by being laminated with the porous-type sound-absorbing material, compared with the case of the porous sound-absorbing material alone. , The sound absorption performance in the frequency band of 1000 to 10000 Hz can be greatly improved.
  • FIG. 5 shows the principal part structure of the 2nd manufacturing apparatus of the manufacturing apparatus of the said horizontal array long fiber nonwoven fabric
  • A is a front view (partial sectional drawing) of the 2nd manufacturing apparatus of the said horizontal array long fiber nonwoven fabric
  • B) is a side view (partial cross-sectional view) of a second production apparatus for the transversely aligned long-fiber nonwoven fabric.
  • FIG. 5 shows the spinning head used with the 2nd manufacturing apparatus of the said transversely-arranged long-fiber nonwoven fabric shown by FIG. 5,
  • A) is sectional drawing of a spinning head,
  • B) is a spinning head lower side. It is the figure seen from.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to (A) of a spinning head according to a modification. It is a table
  • the present invention provides a suitable non-woven fabric for sound absorbing material that is used by being laminated with porous sound absorbing material (felt, glass wool, urethane foam, etc.).
  • the nonwoven fabric for sound absorbing material according to the present invention constitutes a sound absorbing material together with the porous sound absorbing material by being used in a laminated state with the porous sound absorbing material.
  • the porous sound absorbing material alone Compared with the above case, the sound absorbing performance in the frequency band of 1000 to 10000 Hz can be improved.
  • the nonwoven fabric for sound-absorbing material according to the present invention is a so-called long-fiber nonwoven fabric, and includes a plurality of long-fiber filaments that are drawn and arranged in one direction, and the mode value of the fiber diameter distribution of the plurality of long-fiber filaments is 1 to 4 ⁇ m.
  • the sound absorbing material non-woven fabric according to the present invention can be, for example, a “unidirectionally arranged non-woven fabric” in which a plurality of stretched long fiber filaments are arranged along one direction.
  • the one direction does not have to be strictly one direction, and may be generally one direction.
  • Such a unidirectionally arrayed nonwoven fabric undergoes a production process including, for example, arranging a plurality of long fiber filaments along one direction and stretching the arranged long fiber filaments in the one direction. Can be made.
  • arranging a plurality of long fiber filaments along one direction means arranging a plurality of long fiber filaments so that each length direction (axial direction) is one direction, that is, arrangement That is, each of the plurality of long fiber filaments extended substantially in one direction.
  • the one direction is a longitudinal direction of the long sheet (also referred to as a vertical direction), a direction inclined from the longitudinal direction of the long sheet, It may be a direction inclined from a width direction (also referred to as a horizontal direction) of the long sheet or a horizontal direction of the long sheet.
  • stretching a plurality of arranged long fiber filaments in the one direction means stretching each of the arranged long fiber filaments generally in the axial direction thereof.
  • the constituent molecules of each long fiber filament are stretched in one direction, that is, the axial direction of each long fiber filament. Will be arranged.
  • FIG. 1 is an enlarged photograph (magnification: 1000 times) of the unidirectionally arranged nonwoven fabric, which is an example of the nonwoven fabric for sound absorbing material according to the present invention, using a scanning electron microscope.
  • each of the plurality of long fiber filaments is generally arranged along the vertical direction.
  • the nonwoven fabric for sound-absorbing material according to the present invention is stretched and in a direction perpendicular to the one direction, in addition to the plurality of long fiber filaments (first long fiber filaments) arranged along one direction. You may further have a some 2nd long fiber filament arranged along. That is, the nonwoven fabric for sound-absorbing material according to the present invention can be an “orthogonal array nonwoven fabric” having a configuration in which each of a plurality of stretched long fiber filaments is arrayed along one of two orthogonal directions. The two orthogonal directions do not need to be strictly orthogonal, but may be approximately orthogonal.
  • Such an orthogonal array nonwoven fabric can be produced, for example, by laminating and fusing the unidirectional array nonwoven fabric so that the long fiber filaments are orthogonal to each other.
  • the mode value of the fiber diameter distribution of the plurality of first long fiber filaments arranged along the one direction may be 1 to 4 ⁇ m, and orthogonal to the one direction.
  • the mode value of the fiber diameter distribution of the plurality of second long filaments arranged in the direction to be not necessarily required to be 1 to 4 ⁇ m.
  • the mode value of the fiber diameter distribution of the plurality of first long fiber filaments arranged along the one direction is 1 to 4 ⁇ m, while the direction orthogonal to the one direction
  • the mode value of the fiber diameter distribution of the plurality of second long fiber filaments arranged along the line may be 4 to 11 ⁇ m.
  • the nonwoven fabric for sound absorbing material according to the present invention is used by being laminated with the porous sound absorbing material.
  • the most basic laminated form of the sound absorbing material nonwoven fabric according to the present invention and the porous type sound absorbing material is that the sound absorbing material nonwoven fabric according to the present invention is disposed on the porous type sound absorbing material.
  • the present invention is not limited to this, and the nonwoven fabric for sound absorbing material according to the present invention and the porous sound absorbing material may take various laminated forms.
  • the nonwoven fabric for sound absorbing material according to the present invention and the porous sound absorbing material may take various laminated forms.
  • at least between the nonwoven fabric for sound absorbing material and the porous sound absorbing material, at least above the nonwoven fabric for sound absorbing material and below the porous sound absorbing material at least one of the sound absorbing material non-woven fabric, the porous sound absorbing material, various non-woven fabrics, other sheet-shaped sound absorbing materials, and various cover materials may be appropriately added.
  • the nonwoven fabric for sound-absorbing material according to the present invention may be the one-way array nonwoven fabric or the orthogonal array nonwoven fabric.
  • the “longitudinal direction” refers to the machine direction (MD direction) when producing the nonwoven fabric for sound absorbing material, that is, the feeding direction (corresponding to the length direction of the nonwoven fabric for sound absorbing material).
  • the “lateral direction” means a direction perpendicular to the longitudinal direction (TD direction), that is, a direction orthogonal to the feeding direction (corresponding to the width direction of the nonwoven fabric for sound absorbing material).
  • the long fiber filament may be simply referred to as a filament.
  • Embodiment of the nonwoven fabric for sound-absorbing materials by this invention arranges the several long fiber filament which consists of thermoplastic resins along the vertical direction, ie, the length direction (axial direction) of each long fiber filament is a vertical direction.
  • a longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric obtained by stretching a plurality of aligned long fiber filaments in the longitudinal direction (axial direction).
  • the constituent molecules of each long fiber filament are oriented in the longitudinal direction.
  • the stretching ratio of the plurality of long fiber filaments in the longitudinal direction is 3 to 6 times.
  • the mode value of the fiber diameter distribution of the plurality of long fiber filaments (that is, a plurality of stretched long fiber filaments) constituting the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric is 1 to 4 ⁇ m, preferably 2 to 3 ⁇ m. It is in. Furthermore, the average fiber diameter of the plurality of long fiber filaments constituting the longitudinally arranged long fiber nonwoven fabric is 1 to 4 ⁇ m, preferably 2 to 3 ⁇ m.
  • the variation coefficient of the fiber diameter distribution of the fiber filament is 0.1 to 0.3, preferably 0.15 to 0.25. The coefficient of variation is a value obtained by dividing the standard deviation of the fiber diameters of the plurality of long fiber filaments constituting the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric by the average (average fiber diameter).
  • the long fiber filament is not particularly limited as long as it is substantially a long fiber, but may be a fiber (filament) having an average length exceeding 100 mm, for example.
  • the long fiber filaments may have an average fiber diameter in the range of 1 to 4 ⁇ m.
  • the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric may be a long fiber filament having a fiber diameter of less than 1 ⁇ m or a long fiber filament having a fiber diameter of more than 4 ⁇ m. May be included.
  • the length and the fiber diameter of the long fiber filament can be measured from, for example, an enlarged photograph of the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric photographed by a scanning electron microscope, and from N (for example, 50) measured values. An average fiber diameter and a standard deviation can be obtained, and a coefficient of variation in fiber diameter distribution can be obtained by dividing the standard deviation by the average fiber diameter.
  • the weight basis weight (hereinafter referred to as “weight basis”) w of the longitudinally aligned long-fiber nonwoven fabric is 5 to 60 g / m 2 , preferably 5 to 40 g / m 2 , more preferably 10 to 30 g / m 2 .
  • the basis weight is calculated from an average value of, for example, preparing a plurality of non-woven sheets cut out to 300 mm ⁇ 300 mm, measuring the respective weights.
  • the thickness t of the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric is 10 to 110 ⁇ m, preferably 20 to 70 ⁇ m
  • the specific volume t / w which is a value obtained by dividing the thickness t of the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric by the basis weight w. (Cm 3 / g) is 2.0 to 3.5.
  • a specific volume t / w in the range of 2.0 to 3.5 means that the length of the longitudinally aligned long-fiber nonwoven fabric is thinner than the basis weight.
  • the air permeability of the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric is 5 to 250 cm 3 / cm 2 / s, preferably 10 to 70 cm 3 / cm 2 / s.
  • the folding width of the filament when producing the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric is preferably 300 mm or more. This is because the folding width needs to be large to some extent in order for the filament to function as a long fiber.
  • the folding width of the filament is an average length of a substantially straight line portion between the turning points when the spun filament is vibrated in the vertical direction and placed on the conveyor as described later, It shall be the length that can be visually observed in the state of being drawn into the longitudinally aligned long-fiber nonwoven fabric.
  • Such a folding width can be changed in the manufacturing method (manufacturing apparatus) described later depending on, for example, the flow velocity of the high-speed airflow and / or the rotational speed of the airflow vibration mechanism.
  • the long fiber filament is obtained by melt spinning a thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin is not particularly limited as long as it is a resin that can be melt-spun, but is mainly polyester, and particularly has an intrinsic viscosity IV of 0.43 to 0.63, preferably 0.48 to 0.00.
  • Polyethylene terephthalate which is 58 is used.
  • polypropylene may be used as the thermoplastic resin. This is because the spinnability in the melt blow method is good.
  • the thermoplastic resin may contain about 0.01 to 2% by weight of additives such as antioxidants, weathering agents and colorants.
  • a flame retardant resin for example, a flame retardant polyester made flame retardant by copolymerizing a phosphorus-based flame retardant component may be used.
  • the method for producing the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric includes a step of producing a nonwoven fabric web having a configuration in which a plurality of long fiber filaments are arranged along the longitudinal direction, and the produced nonwoven fabric web (that is, aligned along the longitudinal direction). A plurality of long fiber filaments) are uniaxially stretched in the machine direction to obtain a longitudinally arranged long fiber nonwoven fabric.
  • the step of producing the nonwoven web includes a nozzle group for extruding a plurality (many) of filaments, a conveyor belt for collecting and transporting the filaments extruded from the nozzle groups, and a high-speed air current blown to the filaments.
  • a step of preparing an airflow vibration means for vibrating the nozzles a step of pushing a plurality (a large number) of filaments from the nozzle group toward the conveyor belt, and a step of causing each filament pushed from the nozzle group to accompany the high-speed airflow.
  • a nonwoven web arranged along the direction (longitudinal direction) is produced.
  • the process of obtaining the said longitudinally-arranged long fiber nonwoven fabric uniaxially stretches the nonwoven fabric web produced at the process of producing the said nonwoven fabric web to the vertical direction, and thereby obtains the said longitudinally-arranged long fiber nonwoven fabric.
  • the draw ratio is 3 to 6 times.
  • the nozzle hole diameter D is 0.1 to 0. .2 mm and L / D are preferably 10 to 40.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an example of the apparatus for producing the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric.
  • the production apparatus shown in FIG. 3 is configured to produce the longitudinally aligned long-fiber nonwoven fabric by the melt blow method, and includes a melt blow die 1, a conveyor belt 7, an air flow vibration mechanism 9, stretching cylinders 12a and 12b, and a take-off nip roller 16a. 16b and the like.
  • thermoplastic resin here, a thermoplastic resin mainly composed of polyester or polypropylene
  • extruder not shown
  • melt blow die 1 a thermoplastic resin mainly composed of polyester or polypropylene
  • the melt blow die 1 has a large number of nozzles 3 arranged at the front end (lower end) thereof in a direction perpendicular to the paper surface, that is, perpendicular to the running direction of the conveyor belt 7.
  • a large number of filaments 11 are formed (spun) by the molten resin 2 sent to the meltblowing die 1 being pushed out from each nozzle 3 by a gear pump (not shown) or the like.
  • the melt blow die 1 is shown in a sectional view, so that only one nozzle 3 is shown.
  • air reservoirs 5a and 5b are provided on both sides of each nozzle 3, respectively.
  • the high-pressure heated air heated to the melting point of the thermoplastic resin or higher is fed into the air reservoirs 5a and 5b, and then communicated with the air reservoirs 5a and 5b and opened at the tip of the melt blow die 1 with slits 6a and 6b. Erupted from.
  • a high-speed air flow that is substantially parallel to the extrusion direction of the filament 11 from the nozzle 3 is formed below the nozzle 3.
  • the filament 11 extruded from the nozzle 3 is maintained in a draftable molten state by the high-speed airflow, and the filament 11 is drafted (ie, the filament 11 is pulled) by the frictional force of the high-speed airflow. 11 is reduced in diameter.
  • the diameter of the filament 11 immediately after spinning is preferably 10 ⁇ m or less.
  • the temperature of the high-speed airflow formed below the nozzle 3 is set to be 20 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, higher than the spinning temperature of the filament 11.
  • the temperature of the filament 11 immediately after being extruded from the nozzle 3 can be made sufficiently higher than the melting point of the filament 11 by increasing the temperature of the high-speed airflow. This makes it possible to reduce the diameter of the filament 11.
  • a conveyor belt 7 is disposed below the meltblowing die 1.
  • the conveyor belt 7 is wound around a conveyor roller 13 and other rollers that are rotated by a drive source (not shown). By driving the conveyor belt 7 by the rotation of the conveyor roller 13, the filament 11 extruded from the nozzle 3 and collected on the conveyor belt 7 is conveyed in the arrow direction (right direction) in FIG. 3.
  • the airflow vibration mechanism 9 has an elliptical column part having an elliptical section and a support shaft 9a extending from each of both ends of the elliptical column part, and the conveying direction of the filament 11 by the conveyor belt 7 (the traveling direction of the conveyor belt 7). Is arranged substantially parallel to the width direction of the longitudinally aligned long-fiber nonwoven fabric to be manufactured.
  • the airflow vibration mechanism 9 is configured such that the elliptical column portion rotates in the direction of arrow A when the support shaft 9a is rotated.
  • the direction of the high-speed airflow can be changed using the Coanda effect as will be described later.
  • the number of airflow vibration mechanisms 9 is not limited to one, and a plurality of airflow vibration mechanisms 9 may be provided as necessary to increase the swing width of the filament 11.
  • the filament 11 flows along the high-speed airflow.
  • the high-speed airflow is formed by the combination of high-pressure heated air ejected from the slits 6 a and 6 b and flows in a direction substantially perpendicular to the conveying surface of the conveyor belt 7.
  • the airflow vibration mechanism 9 uses the Coanda effect to change the direction of the high-speed airflow, that is, the flow of the filament 11.
  • the width of the airflow vibration mechanism 9 (the elliptical column part), that is, the length of the airflow vibration mechanism 9 in the direction parallel to the support shaft 9a is 100 mm or more larger than the width of the filament group spun by the melt blow die 1. desirable. If the width of the airflow vibration mechanism 9 is smaller than this, the flow direction of the high-speed airflow cannot be sufficiently changed at both ends of the filament group, and the arrangement along the longitudinal direction of the filament 11 at both ends of the filament group is not good. This is because there is a risk of becoming sufficient.
  • the distance between the peripheral wall surface 9b of the airflow vibration mechanism 9 (the elliptical column portion) and the airflow axis 100 of the high-speed airflow is 25 mm or less, preferably 15 mm or less at the minimum. If the distance between the airflow vibration mechanism 9 and the airflow shaft 100 is longer than this, the effect that the high-speed airflow is attracted to the airflow vibration mechanism 9 is reduced, and the filament 11 may not be sufficiently shaken. is there.
  • the swing width of the filament 11 depends on the flow velocity of the high-speed airflow and the rotational speed of the airflow vibration mechanism 9. Therefore, the speed of the high-speed air flow is set to be 10 m / sec or more, preferably 15 m / sec or more. If the speed is less than this, the high-speed air current is not sufficiently attracted to the peripheral wall surface 9b of the air-flow vibration mechanism 9, and as a result, the filament 11 may not be sufficiently shaken.
  • the rotational speed of the airflow vibration mechanism 9 may be set such that the frequency of the peripheral wall surface 9b is the frequency that maximizes the swing width of the filament 11. Such a frequency varies depending on the spinning conditions, and therefore is appropriately determined according to the spinning conditions.
  • a spray nozzle 8 is provided between the melt blow die 1 and the conveyor belt 7.
  • the spray nozzle 8 sprays mist-like water or the like in the high-speed air stream, and the filament 11 is cooled by the spray of water or the like by the spray nozzle 8 and rapidly solidifies.
  • a plurality of spray nozzles 8 are actually installed, only one spray nozzle 8 is shown in FIG. 3 in order to avoid complexity.
  • the solidified filaments 11 are accumulated on the conveyor belt 7 while being shaken in the vertical direction, and are partially folded in the vertical direction and continuously collected.
  • the filament 11 on the conveyor belt 7 is conveyed by the conveyor belt 7 in the arrow direction (right direction) in FIG. 3, and is nipped between the stretching cylinder 12a and the pressing roller 14 heated to the stretching temperature, and transferred to the stretching cylinder 12a. It is. Thereafter, the filament 11 is nipped between the stretching cylinder 12b and the pressing rubber roller 15 and transferred to the stretching cylinder 12b, and is in close contact with the two stretching cylinders 12a and 12b. In this way, the filament 11 is sent while being in close contact with the drawing cylinders 12a and 12b, so that the filament 11 becomes a nonwoven fabric web in which adjacent filaments are fused while being partially folded in the vertical direction. .
  • the non-woven web is then taken up by take-up nip rollers 16a and 16b (the take-up nip roller 16b in the subsequent stage is made of rubber).
  • the peripheral speed of the take-up nip rollers 16a and 16b is set to be larger than the peripheral speed of the stretching cylinders 12a and 12b, and the nonwoven web is stretched 3 to 6 times in the longitudinal direction. In this way, the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric 18 is manufactured.
  • the nonwoven web may be further subjected to post-treatment such as partial adhesion treatment such as heat treatment or hot embossing as necessary.
  • a draw ratio can be defined by the following formula with the mark put into the nonwoven fabric web before extending
  • interval, for example. Stretch ratio “Length between marks after stretching” / “Length between marks before stretching”
  • the average fiber diameter of the filaments constituting the longitudinally arranged long fiber nonwoven fabric 18 is 1 to 4 ⁇ m (preferably 2 to 3 ⁇ m).
  • the variation coefficient of the fiber diameter distribution is 0.1 to 0.3.
  • the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric 18 may have some elasticity in the fiber direction, that is, the longitudinal direction that is the axial direction of the long fiber filaments and the stretching direction.
  • the tensile strength in the longitudinal direction of the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric is 20 N / 50 mm or more. The tensile strength is a value measured by JIS L1096 8.14.1 A method.
  • the stretching ratio of the plurality of long-fiber filaments in the transverse direction is 3 to 6 times, and the plurality of long fibers constituting the laterally-aligned long-fiber nonwoven fabric
  • the mode value of the fiber diameter distribution of the fiber filament is 1 to 4 ⁇ m, preferably 2 to 3 ⁇ m.
  • the average fiber diameter of the long fiber filaments constituting the transversely arranged long fiber nonwoven fabric is 1 to 4 ⁇ m, preferably 2 to 3 ⁇ m, and the fibers of the plurality of long fiber filaments constituting the transversely arranged long fiber nonwoven fabric.
  • the variation coefficient of the diameter distribution is 0.1 to 0.3, preferably 0.15 to 0.25.
  • the basis weight w of the laterally aligned long-fiber nonwoven fabric is 5 to 60 g / m 2 , preferably 5 to 40 g / m 2 , more preferably 10 to 30 g / m 2
  • the thickness of the laterally-aligned long fiber nonwoven fabric is t is 10 to 110 ⁇ m, preferably 20 to 70 ⁇ m
  • the specific volume t / w (cm 3 / g) which is a value obtained by dividing the thickness t of the transversely aligned long fiber nonwoven fabric by the basis weight w, is 2.0. ⁇ 3.5.
  • the air permeability of the transversely aligned long fiber nonwoven fabric is 5 to 250 cm 3 / cm 2 / s, preferably 10 to 70 cm 3 / cm 2 / s.
  • the method for producing the transversely aligned long-fiber nonwoven fabric includes a step of producing a nonwoven fabric web in which a plurality of long-fiber filaments are arranged along the transverse direction, and a produced nonwoven web (that is, a plurality of nonwoven fabric webs arranged along the transverse direction). To obtain a transversely aligned long-fiber nonwoven fabric by uniaxially stretching the long-fiber filaments) in the transverse direction.
  • the step of producing the nonwoven web includes a nozzle group for extruding a plurality (many) of filaments, a conveyor belt for collecting and transporting the filaments extruded from the nozzle groups, and a high-speed air current blown to the filaments.
  • a step of preparing an airflow vibration means for vibrating the nozzle, a step of extruding a plurality (many) of filaments from the nozzle group toward the conveyor belt, and causing each filament extruded from the nozzle group to accompany the high-speed airflow A step of reducing the diameter, and a step of periodically changing the direction of the high-speed air flow in the direction perpendicular to the traveling direction of the conveyor belt (that is, the lateral direction) by the air flow vibration means, Fabricate a nonwoven web arranged in a direction (transverse direction) perpendicular to the running direction of the conveyor belt
  • the process of obtaining the said laterally arranged long fiber nonwoven fabric carries out the uniaxial stretching of the nonwoven fabric web produced at the process of producing the said nonwoven fabric web to a horizontal direction, and, thereby, obtains the said laterally arranged long fiber nonwoven fabric.
  • the draw ratio is 3 to 6 times.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an example of a production apparatus (hereinafter referred to as “first production apparatus”) of the laterally arranged long fiber nonwoven fabric.
  • the transversely long continuous nonwoven fabric first manufacturing apparatus is configured to manufacture the laterally aligned long fiber nonwoven fabric by a melt blowing method.
  • a melt blow die 101 As shown in FIG. 4, a melt blow die 101, a conveyor belt 107, an air flow vibration, and the like. A mechanism 109 and a drawing device (not shown) are included.
  • the melt blow die 101 is shown in cross section so that the internal structure can be seen.
  • thermoplastic resin here, a thermoplastic resin mainly composed of polyester or polypropylene
  • an extruder not shown
  • melted, extruded and sent to the melt blow die 101.
  • the meltblowing die 101 has a large number of nozzles 103 arranged at the tip (lower end) thereof in a direction perpendicular to the paper surface, that is, along the traveling direction of the conveyor belt 107.
  • a large number of filaments 111 are formed (spun) by the molten resin sent to the meltblowing die 101 being pushed out from each nozzle 103 by a gear pump (not shown) or the like.
  • Air reservoirs 105a and 105b are provided on both sides of each nozzle 103, respectively. The high-pressure heated air heated to the melting point of the thermoplastic resin or higher is fed into the air reservoirs 105a and 105b, and then communicated with the air reservoirs 105a and 105b and opened at the tip of the melt blow die 101.
  • a high-speed air flow substantially parallel to the extrusion direction of the filament 111 from the nozzle 103 is formed below the nozzle 103, and the filament 111 extruded from the nozzle 103 is maintained in a draftable molten state by this high-speed air flow.
  • a draft is given to the filament 111 by the frictional force of the high-speed air flow, and the filament 111 is reduced in diameter.
  • the temperature of the high-speed airflow is set to 20 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, higher than the spinning temperature of the filament 111.
  • the temperature of the filament 111 immediately after being extruded from the nozzle 103 can be made sufficiently higher than the melting point of the filament 111, Thereby, the diameter of the filament 111 can be reduced.
  • a conveyor belt 107 is disposed below the meltblowing die 101.
  • the conveyor belt 107 is wound around a conveyor roller and other rollers (both not shown) rotated by a drive source not shown.
  • the filament 111 pushed out from the nozzle 103, more specifically, the nonwoven fabric web 120 in which the filament 111 is accumulated on the conveyor belt 107 is formed on the paper surface in FIG. It is conveyed from the back to the front or from the front to the back.
  • an airflow vibration mechanism 109 is provided.
  • the airflow vibration mechanism 109 has an elliptical column part having an elliptical cross section and support shafts 109a extending from both ends of the elliptical column part, and is arranged in parallel with the conveying direction of the filament 111 (web 120) by the conveyor belt 107.
  • the airflow vibration mechanism 109 is configured such that the elliptical column portion rotates in the direction of arrow A when the support shaft 109a is rotated.
  • the airflow vibration mechanism 109 can change the direction of the high-speed airflow (flow of the filament 111) using the Coanda effect, similarly to the airflow vibration mechanism 9 of FIG. That is, the filament 111 can be periodically vibrated by rotating the airflow vibration mechanism 109. Since the support shaft 109a of the airflow vibration mechanism 109 is arranged in parallel with the conveying direction of the filament 111 (web 120) by the conveyor belt 107, the filament 111 is manufactured in a direction perpendicular to the conveying direction by the conveyor belt 107, that is, manufactured. It vibrates in the width direction of the transversely aligned long fiber nonwoven fabric. Thereby, the nonwoven fabric web 120 of width S in which the filament 111 was arranged along the width direction is produced on the conveyor belt 107.
  • the distance between the airflow axis 100 and the peripheral wall surface 109b when the peripheral wall surface 109b of the airflow vibration mechanism 109 is closest to the airflow axis 100 of the high-speed airflow is L1.
  • the distance between the lower end surface of the meltblowing die 101 that is substantially flush with the tip of the nozzle 103 and the center of the support shaft 109a of the airflow vibration mechanism 109 is L2.
  • the smaller the L1 and L2 the larger the width S of the nonwoven web 120 produced on the conveyor belt 107.
  • L1 is too small, troubles such as winding of the filament 111 around the airflow vibration mechanism 109 may occur, and L2 is naturally limited by the size of the cross section of the airflow vibration mechanism 109 and the like.
  • L1 and L2 are too large, the effect of vibration of the filament 111 by the peripheral wall surface 109b of the airflow vibration mechanism 109 is reduced.
  • L1 is preferably 30 mm or less, more preferably 15 mm or less, and most preferably 10 mm or less.
  • L2 is preferably 80 mm or less, more preferably 55 mm or less, and most preferably 52 mm or less.
  • the airflow vibration mechanism 109 needs to be disposed at a position where it does not collide with the filament 111.
  • the swing width of the filament 111 also depends on the flow velocity of the high-speed air flow and the rotation speed of the air flow vibration mechanism 109.
  • the fluctuation of the distance between the airflow axis 100 and the peripheral wall surface 109b due to the rotation of the airflow vibration mechanism 109 is the vibration of the peripheral wall surface 109b
  • the vibration frequency of the peripheral wall 109b and the inherent frequency of the high-speed air flow are different, so that the swing width of the filament 111 is also reduced.
  • This frequency varies depending on the spinning conditions, but when vibrating the filament 111 spun by a general spinning means, a range of 5 Hz to 30 Hz is preferable, more preferably 10 Hz to 20 Hz, and most preferably 12 Hz. The range is 18 Hz or less.
  • the speed of the high-speed airflow is 10 m / sec or more, preferably 15 m / sec or more. This is because at a speed lower than this, the filament 111 may not be sufficiently shaken.
  • the length of the airflow vibration mechanism 109 is desirably 100 mm or more larger than the width of the filament group spun by the melt blow die 101. If the length of the airflow vibration mechanism 109 is shorter than this, the flow direction of the high-speed airflow cannot be sufficiently changed at both ends of the filament group, and the arrangement along the lateral direction of the filament 111 at both ends of the filament group is not possible. This is because there is a risk of becoming insufficient.
  • the nonwoven web 120 on the conveyor belt 107 is conveyed by the conveyor belt 107 toward the front or back of the paper, and then stretched 3 to 6 times in the lateral direction by the stretching device (not shown). In this way, a transversely aligned long fiber nonwoven fabric is produced.
  • the stretching device include, but are not limited to, a pulley-type stretching device and a tenter stretching device.
  • the nonwoven fabric web 120 may be further subjected to post-treatment such as partial adhesion treatment such as heat treatment or hot embossing as necessary.
  • the laterally-aligned long-fiber nonwoven fabric first manufacturing apparatus (FIG. 4) is for spraying mist-like water or the like to quench the filament.
  • a spray nozzle or the like may be provided.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a main part of another example (hereinafter referred to as “second manufacturing apparatus”) of the apparatus for manufacturing the transversely long continuous nonwoven fabric.
  • FIG. 5 (A) is a front view of the second apparatus for producing a horizontally arranged long fiber nonwoven fabric
  • FIG. 5 (B) is a side view of the second apparatus for producing a horizontally arranged long fiber nonwoven fabric.
  • the second device for producing a transversely long continuous nonwoven fabric includes a spinning head 210, a conveyor belt 219, a drawing device (not shown), and the like.
  • the spinning head 210 is shown in a sectional view so that the internal structure can be seen.
  • the conveyor belt 219 is arrange
  • FIG. 6 shows the spinning head 210.
  • 6A is a cross-sectional view of the spinning head 210
  • FIG. 6B is a view of the spinning head 210 as viewed from below.
  • the spinning head 210 includes an air ejection part 206 and a cylindrical spinning nozzle part 205 disposed inside the air ejection part 206.
  • a spinning nozzle 201 that extends in the direction of gravity and opens at the lower end surface of the spinning nozzle portion 205 is formed inside the spinning nozzle portion 205.
  • the nozzle hole diameter Nz of the spinning nozzle 201 can be arbitrarily set, and is, for example, 0.1 to 0.7 mm.
  • the spinning head 210 is disposed above the conveyor belt 219 such that the spinning nozzle 201 is located approximately at the center in the width direction of the conveyor belt 219.
  • the spinning nozzle 201 is supplied with molten resin from the upper side thereof by a gear pump (not shown) or the like, and the supplied molten resin is pushed downward from the lower opening end of the spinning nozzle 201 through the spinning nozzle 201.
  • a filament 211 is formed (spun).
  • a concave portion having two inclined surfaces 208a and 208b is formed on the lower surface of the air ejection portion 206.
  • the bottom surface of the recess constitutes a horizontal plane 207 perpendicular to the direction of gravity.
  • One slope 208a is disposed on one end side of the horizontal plane 207 in the running direction of the conveyor belt 219, and the other slope 208b is a conveyor.
  • the belt 219 is disposed on the other side of the horizontal plane 207 in the traveling direction.
  • the two inclined surfaces 208a and 208b are arranged symmetrically with respect to a plane orthogonal to the horizontal plane 207 and passing through the center line of the spinning nozzle 201, and are formed to be inclined so that the distance from each other gradually increases. Has been.
  • the lower end surface of the spinning nozzle unit 205 is disposed so as to protrude from the horizontal surface 207 at the center of the horizontal surface 207 of the air ejection unit 206.
  • the amount of protrusion H from the horizontal surface 207 at the lower end surface of the spinning nozzle portion 205 can be arbitrarily set, and is, for example, 0.01 to 1 mm.
  • an annular primary air slit 202 for ejecting high temperature primary air is formed between the outer peripheral surface of the spinning nozzle portion 205 and the air ejection portion 206.
  • the outer diameter of the spinning nozzle portion 205, that is, the inner diameter d of the primary air slit 202 can be arbitrarily set, and is, for example, 2.5 to 6 mm.
  • the clearance is 0.1 to 0.5 mm inside the spinning head 210.
  • the high temperature primary air is supplied to the primary air slit 202 through the slit-shaped flow path.
  • High temperature primary air is supplied to the primary air slit 202 from above, and the supplied primary air passes through the primary air slit 202 at a high speed downward from the opening end on the horizontal plane 207 side of the primary air slit 202. Erupted.
  • the primary air is ejected from the primary air slit 202 at a high speed, so that a reduced pressure portion is generated below the lower end surface of the spinning nozzle portion 205, and the filament 211 pushed out from the spinning nozzle 201 is vibrated by this reduced pressure.
  • the air ejection part 206 is formed with secondary air ejection ports 204a and 204b for ejecting high temperature secondary air.
  • the secondary air is ejected in order to spread and arrange the filaments 211 that vibrate by the primary air ejected from the primary air slit 202 in one direction.
  • the secondary air outlet 204a is formed in the inclined surface 208a and extends perpendicularly to the inclined surface 208a toward the inside of the air ejection portion 206.
  • the secondary air jet outlet 204b is formed in the slope 208b, and extends perpendicularly to the slope 208b toward the inside of the air ejection portion 206.
  • the secondary air outlets 204 a and 204 b are arranged symmetrically with respect to a plane that is orthogonal to the horizontal plane 207 and that passes through the center line of the spinning nozzle 201.
  • the diameter r of the secondary air outlets 204a and 204b can be arbitrarily set, but is preferably 1.5 to 5 mm.
  • the secondary air outlets 204a and 204b are each formed in two, but the present invention is not limited to this, and the number of secondary air outlets 204a and 204b can be arbitrarily set. .
  • Secondary air is jetted slightly downward from the horizontal direction from each of the secondary air jet outlets 204a and 204b.
  • the secondary air ejected from the secondary air ejection port 204a and the secondary air ejected from the secondary air ejection port 204b collide below the spinning nozzle 201 and spread in the width direction of the conveyor belt 219. . Thereby, the filament 211 falling while vibrating spreads in the width direction of the conveyor belt 219.
  • a plurality of small holes 203 extending in parallel with the spinning nozzle 201 and opening in the horizontal plane 207 are formed on both sides of the spinning nozzle portion 205.
  • the plurality of small holes 203 are arranged in a line on a straight line orthogonal to the center line of the spinning nozzle 201, and the same number (three in this case) is provided on each of the secondary air outlets 204a and 204b side of the spinning nozzle unit 205. ) Is formed.
  • the plurality of small holes 203 are configured to eject high-temperature air downward from the open end of the horizontal plane 207, thereby stabilizing the spinning of the filament 211.
  • the diameter q of the small hole 203 can be arbitrarily set, but is preferably about 1 mm.
  • the high-temperature air ejected from each small hole 203 may be guided from a primary air generation source for ejecting from the primary air slit 202, or may be ejected from the secondary air ejection ports 204a and 204b. It may be derived from a source of secondary air. Alternatively, high-temperature air different from primary air and secondary air may be supplied to each small hole 203.
  • a pair of cooling nozzles 220 is provided between the spinning head 210 and the conveyor belt 219.
  • one cooling nozzle 220 is disposed on the upstream side of the traveling direction of the conveyor belt 219 of the filament 211 spun from the spinning nozzle 201, and the other cooling nozzle 220 is spun from the spinning nozzle 201.
  • the filament 211 is arranged on the downstream side in the traveling direction of the conveyor belt 219.
  • Each cooling nozzle 220 sprays atomized water or the like on the filament 211 before reaching the conveyor belt 219, whereby the filament 211 is cooled and solidified.
  • the number and arrangement of the cooling nozzles 220 can be set arbitrarily.
  • the solidified filaments 211 are arranged in the width direction of the conveyor belt 219 and accumulated on the conveyor bell 219, whereby a nonwoven web 218 in which a plurality of filaments 211 are arranged in the width direction is formed on the conveyor belt 219. Produced.
  • the nonwoven web 218 produced on the conveyor belt 219 is conveyed in the direction of the arrow in FIG. 5A by the conveyor belt 219, and then stretched 3 to 6 times in the lateral direction by the stretching device (not shown). The In this way, the transversely aligned long fiber nonwoven fabric is manufactured.
  • FIG. 7 shows a modification of the spinning head 210.
  • 7A is a cross-sectional view of a spinning head 210 according to a modified example
  • FIG. 7B is a view of the spinning head 210 according to the modified example as viewed from below
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of a spinning head 210 according to a modified example in a direction perpendicular to FIG. 7A.
  • a plurality of small holes 203 are arranged so as to surround the spinning nozzle portion 205 (spinning nozzle 201) in a circle.
  • Each small hole 203 is formed to be slightly inclined with respect to the horizontal plane, and high temperature air is ejected from each small hole 203 in the direction of the arrow in FIG.
  • the spinning of the filament 211 is also stabilized by ejecting high-temperature air from such a plurality of small holes 203.
  • the average fiber diameter of the filaments constituting the manufactured transversely arranged long fiber nonwoven fabric is 1 to 4 ⁇ m (preferably 2 to 3 ⁇ m).
  • the variation coefficient of the fiber diameter distribution is 0.1 to 0.3.
  • the said transversely-arranged long fiber nonwoven fabric may have some elasticity in the fiber direction, that is, the axial direction of the long fiber filaments and the transverse direction that is the stretching direction.
  • the tensile strength in the transverse direction of the produced transversely arranged long fiber nonwoven fabric is 5 N / 50 mm or more, preferably 10 N / 50 mm or more, more preferably 20 N / 50 mm or more.
  • a third embodiment of the nonwoven fabric for sound-absorbing material according to the present invention includes a plurality of first long fiber filaments that are stretched and arranged along one direction, and are stretched and perpendicular to the one direction.
  • An orthogonally arranged nonwoven fabric comprising a plurality of second long fiber filaments arranged.
  • Such an orthogonal array nonwoven fabric is basically formed by (1) laminating and fusing the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric and the laterally aligned long fiber nonwoven fabric, and (2) two longitudinally aligned lengths.
  • the present invention is not limited to these.
  • It may be formed by laminating and fusing a larger laterally aligned long fiber nonwoven fabric.
  • the fusion is not particularly limited, but is generally performed by thermocompression using an embossing roll or the like.
  • CHUNG SHING TEXTILE CO., LTD. Polyethylene terephthalate Having an intrinsic viscosity IV of 0.53 and a melting point of 260 ° C. was used as the filament raw material (thermoplastic resin).
  • the filament was extruded from the melt blow die at a discharge rate of 40 g / min per nozzle and a die temperature of 295 ° C.
  • the high-speed airflow for reducing the diameter by drafting the filament extruded from the nozzle had a temperature of 400 ° C. and a flow rate of 0.4 m 3 / min.
  • the filament was cooled by spraying mist water from the spray nozzle.
  • the air flow vibration mechanism was arranged so that the distance from the extension line of the nozzle of the melt blow die was a minimum of 20 mm.
  • the airflow vibration mechanism was rotated at 900 rpm (frequency at the peripheral wall of the airflow vibration mechanism was 15.0 Hz), and the filaments were collected on the conveyor belt in a state of being arranged along the vertical direction.
  • the filaments collected on the conveyor belt were heated with a drawing cylinder and drawn 4.5 times in the longitudinal direction to obtain a longitudinally arranged long fiber nonwoven fabric.
  • a longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric having a basis weight of 5 to 40 g / m 2 was obtained by appropriately changing the running speed of the conveyor belt.
  • a longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric having a basis weight of 5 to 40 g / m 2 was prepared, but a longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric having a basis weight of up to 60 g / m 2 was prepared by changing the running speed of the conveyor belt. It has been confirmed that it can be done.
  • the physical properties of the obtained longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric are shown in FIG. Moreover, the fiber diameter distribution of the longitudinally-aligned long-fiber nonwoven fabric having a basis weight of 10 g / m 2 and the longitudinally-aligned long-fiber nonwoven fabric having a basis weight of 20 g / m 2 is shown in FIG. As shown in FIG. 6, in any longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric, the mode value of the fiber diameter distribution was about 2.5 ⁇ m, and the average fiber diameter was also about 2.5 ⁇ m. Since only the running speed of the conveyor belt at the time of production is different, the mode value and the average fiber diameter of the fiber diameter distribution are almost the same as those in FIG. 9 for the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric having a basis weight of 5 to 60 g / m 2 . It is thought that it becomes.
  • PET felt PET sound absorbing sheet
  • Example 1 A non-woven fabric (nonwoven fabric (5 g) + PET felt) in which a longitudinally aligned long-fiber nonwoven fabric having a basis weight of 5 g / m 2 is arranged on the surface of the PET felt is used as Example 1, and a longitudinal basis having a basis weight of 10 g / m 2 on the surface of the PET felt.
  • An arrangement of non-woven fabric (10 g) + PET felt is used as Example 2, and a non-woven fabric (15 g) + PET is provided with a non-woven fabric of 15 g / m 2 on the surface of the PET felt.
  • Example 3 a vertically arranged long fiber non-woven fabric having a basis weight of 20 g / m 2 on the surface of the PET felt (nonwoven fabric (20 g) + PET felt) was set to Example 4, and the surface of the PET felt was used.
  • Example 5 nonwoven fabric (40 g) + PET felt) in which a longitudinally aligned long-fiber nonwoven fabric having a basis weight of 40 g / m 2 was arranged was used.
  • the sound absorption coefficient is improved in a frequency band of 1000 to 10000 Hz. It was confirmed that an effect was obtained. Therefore, in place of the longitudinally aligned long fiber nonwoven fabric (or the laterally aligned long fiber nonwoven fabric), even when the orthogonally aligned nonwoven fabric having a structure in which these are laminated and fused is used, the frequency is generally about 1000 to 10,000 Hz. It is considered that the effect of improving the sound absorption rate in the frequency band can be obtained.
  • a non-woven fabric including a plurality of long-fiber filaments that are stretched and arranged along one direction, and the mode value of the fiber diameter distribution of the long-fiber filaments is 1 to 4 ⁇ m.
  • the non-woven fabric (the long-fiber non-woven fabric) is suitable as a component of a sound-absorbing material.
  • the non-woven fabric is laminated with a porous sound-absorbing material to form a sound-absorbing material together with the porous sound-absorbing material. As compared with the case of the porous sound absorbing material alone, the sound absorbing performance can be greatly improved.
  • the sound absorbing material including the nonwoven fabric for sound absorbing material according to the present invention can be used in various places.
  • the sound absorbing material including the nonwoven fabric for sound absorbing material according to the present invention is used as a sound absorbing material for automobile engine rooms and a sound absorbing material for interiors, as a sound absorbing protective material for automobiles, home appliances, various motors, etc.
  • a sound absorbing material installed on the ceiling, etc. as a sound absorbing material for interiors of machine rooms, etc., as a sound absorbing material for various soundproof walls, and / or as a sound absorbing material for office automation equipment such as copying machines and multifunction devices.

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Abstract

本発明による吸音材用不織布は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを含み、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が1~4μmにある。本発明による吸音材用不織布は、多孔質型吸音材と積層して使用されることによって前記多孔質型吸音材とともに吸音材を構成し、前記多孔質型吸音材単体の場合と比較して、1000~10000Hzの周波数帯域における吸音性能を向上させる。

Description

吸音材用不織布及びそれを用いた吸音材
 本発明は、多孔質型吸音材と積層して使用されて好適な吸音材用不織布及びそれを用いた吸音材に関する。
 従来から、吸音材は、主に騒音を低減するために、車両、家屋、電気製品など様々な製品に用いられている。吸音材は、その材質や形状によっていくつかに区分されており、そのうちの一つとして多孔質型吸音材(フェルト、グラスウール、ウレタンフォームなど)が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2005-195989号公報
 前記多孔質型吸音材は、軽量かつ柔軟であり、取扱いも比較的容易である。このため、近年、その用途がますます広がりつつあり、これに伴って、その吸音性能の一層の向上が求められている。
 本発明者は、特定の条件を満たす不織布を前記多孔質型吸音材と積層した状態で使用すると、前記多孔質型吸音材の有する軽量性、柔軟性、取扱い性などをほとんど損なうことなく、前記多孔質型吸音材単体の場合と比較して、1000~10000Hzの周波数帯域における吸音性能が大幅に向上することを見出した。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。
 すなわち、本発明によると、前記多孔質型吸音材と積層して使用される吸音材用不織布が提供される。本発明による吸音材用不織布は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを含み、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が1~4μmにある。
 本発明による吸音材用不織布は、前記多孔質型吸音材と積層して使用されることによって前記多孔質型吸音材とともに吸音材を構成し、前記多孔質型吸音材単体の場合と比較して、1000~10000Hzの周波数帯域における吸音性能を大幅に向上させることができる。
本発明による吸音材用不織布の一例の走査型電子顕微鏡による拡大写真(倍率:1000倍)である。 前記吸音材用不織布と多孔質型吸音材との最も基本的な積層形態を示す断面図である。 前記吸音材用不織布の第1実施形態である縦配列長繊維不織布の製造装置の一例の概略構成を示す図(一部断面図)である。 前記吸音材用不織布の第2実施形態である横配列長繊維不織布の第1製造装置の概略構成を示す図(一部断面図)である。 前記横配列長繊維不織布の製造装置の第2製造装置の要部構成を示す図であり、(A)は、前記横配列長繊維不織布の第2製造装置の正面図(一部断面図)、(B)は、前記横配列長繊維不織布の第2製造装置の側面図(一部断面図)である。 図5に示された前記横配列長繊維不織布の第2製造装置で使用される紡糸ヘッドを示す図であり、(A)は、紡糸ヘッドの断面図、(B)は、紡糸ヘッドを下側から見た図である。 前記紡糸ヘッドの変形例を示す図であり、(A)は、変形例に係る紡糸ヘッドの断面図、(B)は、変形例に係る紡糸ヘッドを下側から見た図、(C)は、変形例に係る紡糸ヘッドの(A)に対して垂直な方向の断面図である。 前記縦配列長繊維不織布の物性を示す表である。 前記縦配列長繊維不織布の繊維径分布を示す図である。 実施例1-5(不織布+PETフェルト)、比較例1(PETフェルトのみ)及び比較例2(不織布のみ)の垂直入射吸音率の測定結果を示すグラフである。 実施例4、比較例1及び参考例1-2(不織布×n+PETフェルト)の垂直入射吸音率の測定結果を示すグラフである。
 本発明は、多孔質型吸音材(フェルト、グラスウール、ウレタンフォームなど)と積層して使用されて好適な吸音材用不織布を提供する。本発明による吸音材用不織布は、前記多孔質型吸音材と積層状態で使用されることにより、前記多孔質型吸音材とともに吸音材を構成し、後述するように、前記多孔質型吸音材単体の場合と比較して、1000~10000Hzの周波数帯域における吸音性能を向上させ得る。
 本発明による吸音材用不織布は、いわゆる長繊維不織布であり、延伸され且つ一方向に配列された複数の長繊維フィラメントを含み、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が1~4μmにある。
 本発明による吸音材用不織布は、例えば、延伸された複数の長繊維フィラメントが一方向に沿って配列された構成の「一方向配列不織布」であり得る。前記一方向は、厳密に一方向である必要はなく、概ね一方向であればよい。このような一方向配列不織布は、例えば、複数の長繊維フィラメントを一方向に沿って配列すること、及び、配列された複数の長繊維フィラメントを前記一方向に延伸することを含む作製工程を経て作製され得る。
 ここで、「複数の長繊維フィラメントを一方向に沿って配列する」とは、複数の長繊維フィラメントをそれぞれの長さ方向(軸方向)が一方向となるように配列すること、すなわち、配列された複数の長繊維フィラメントのそれぞれが概ね一方向に延びていることをいう。例えば、前記一方向配列不織布が長尺シートとして製造される場合には、前記一方向は、前記長尺シートの長手方向(縦方向ともいう)、前記長尺シートの長手方向から傾斜した方向、前記長尺シートの幅方向(横方向ともいう)又は前記長尺シートの横方向から傾斜した方向であり得る。また、「配列された複数の長繊維フィラメントを前記一方向に延伸する」とは、配列された複数の長繊維フィラメントのそれぞれを概ねその軸方向に延伸することをいう。なお、一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを一方向に延伸することにより、各長繊維フィラメントの構成分子は、延伸方向である一方向、すなわち、各長繊維フィラメントの軸方向に配列されることになる。
 図1は、本発明による吸音材用不織布の一例である前記一方向配列不織布の走査型電子顕微鏡による拡大写真(倍率:1000倍)である。図1に示される一方向配列不織布では、複数の長繊維フィラメントのそれぞれが概ね上下方向に沿って配列されている。
 また、本発明による吸音材用不織布は、延伸され且つ一方向に沿って配列された前記複数の長繊維フィラメント(第1の長繊維フィラメント)に加えて、延伸され且つ前記一方向に直交する方向に沿って配列された複数の第2長繊維フィラメントをさらに有してもよい。すなわち、本発明による吸音材用不織布は、延伸された複数の長繊維フィラメントのそれぞれが直交する二方向のいずれかに沿って配列された構成の「直交配列不織布」であり得る。前記直交する二方向は、厳密に直交している必要はなく、概ね直交していればよい。このような直交配列不織布は、例えば、前記一方向配列不織布を互いの長繊維フィラメントが直交するように積層し且つ融着することによって作製され得る。ここで、前記直交配列不織布においては、前記一方向に沿って配列された前記複数の第1の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が1~4μmにあればよく、前記一方向に直交する方向に配列された前記複数の第2長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値は、必ずしも1~4μmにある必要はない。例えば、前記直交配列不織布においては、前記一方向に沿って配列された前記複数の第1の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が1~4μmにある一方、前記一方向に直交する方向に沿って配列された前記複数の第2の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が4~11μmにあってもよい。
 本発明による吸音材用不織布は、上述のように、前記多孔質型吸音材と積層して使用される。本発明による吸音材用不織布と前記多孔質型吸音材との最も基本的な積層形態は、図2に示されるように、本発明による吸音材用不織布が前記多孔質型吸音材上に配置された「吸音材用不織布/多孔質型吸音材」である。より具体的には、本発明による吸音材用不織布は、主に、シート状又はブロック状に形成された前記多孔質型吸音材の表面上及び/又は裏面上に配置される。但し、これに制限されるものではなく、本発明による吸音材用不織布と前記多孔質型吸音材とは様々な積層形態を採り得る。例えば、図2に示される基本的な積層形態に対し、前記吸音材用不織布と前記多孔質型吸音材との間、前記吸音材用不織布の上側及び前記多孔質型吸音材の下側の少なくとも一つに、前記吸音材用不織布、前記多孔質型吸音材、各種不織布、他のシート状吸音材及び各種カバー材の少なくとも一つ(からなる層)が適宜追加され得る。
 次に、本発明による吸音材用不織布の実施形態について説明する。上述のように、本発明による吸音材用不織布は、前記一方向配列不織布又は前記直交配列不織布であり得る。なお、以下の説明において、「縦方向」とは、前記吸音材用不織布を製造する際の機械方向(MD方向)、すなわち、送り方向(前記吸音材用不織布の長さ方向に相当する)をいい、「横方向」とは、前記縦方向に垂直な方向(TD方向)、すなわち、前記送り方向に直交する方向(前記吸音材用不織布の幅方向に相当する)をいう。また、以下では、長繊維フィラメントを単にフィラメントという場合がある。
[第1実施形態:縦配列長繊維不織布(一方向配列不織布)]
 本発明による吸音材用不織布の第1実施形態は、熱可塑性樹脂からなる複数の長繊維フィラメントを縦方向に沿って配列し、すなわち、各長繊維フィラメントの長さ方向(軸方向)が縦方向に概ね一致するように配列し、配列された複数の長繊維フィラメントを縦方向(軸方向)に延伸することによって得られる縦配列長繊維不織布である。このような縦配列長繊維不織布においては、各長繊維フィラメントの構成分子が前記縦方向に配向されている。ここで、前記複数の長繊維フィラメントの前記縦方向への延伸の倍率は、3~6倍である。また、前記縦配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維フィラメント(すなわち、延伸された複数の長繊維フィラメント)の繊維径分布の最頻値は、1~4μmにあり、好ましくは2~3μmにある。さらに言えば、前記縦配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維フィラメントの平均繊維径は、1~4μm、好ましくは2~3μmであり、前記縦配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の変動係数は、0.1~0.3、好ましくは0.15~0.25である。なお、前記変動係数は、前記縦配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維フィラメントの繊維径の標準偏差を平均(平均繊維径)で除算した値である。
 前記長繊維フィラメントは実質的に長繊維であればよく、特に制限されるものではないが、例えば平均長が100mmを超える繊維(フィラメント)であり得る。また、前記長繊維フィラメントの平均繊維径が1~4μmの範囲内にあればよく、前記縦配列長繊維不織布は、繊維径が1μm未満の長繊維フィラメントや繊維径が4μmを超える長繊維フィラメントを含み得る。なお、長繊維フィラメントの長さ及び繊維径は、例えば、走査型電子顕微鏡よって撮影された前記縦配列長繊維不織布の拡大写真から測定することができ、N個(例えば50個)の測定値から平均繊維径及び標準偏差を求め、前記標準偏差を前記平均繊維径で除算して繊維径分布の変動係数を求めることができる。
 前記縦配列長繊維不織布の重量目付(以下「目付」という)wは、5~60g/m、好ましくは5~40g/m、さらに好ましくは10~30g/mである。目付は、例えば、300mm×300mmに切り出された不織布シートを複数枚用意し、それぞれの重量を測定してその平均値から算出される。また、前記縦配列長繊維不織布の厚さtは、10~110μm、好ましくは20~70μmであり、前記縦配列長繊維不織布の厚さtを目付wで除算した値である比容積t/w(cm/g)は、2.0~3.5である。比容積t/wが2.0~3.5の範囲であることは、前記縦配列長繊維不織布の厚さが目付に対して薄いことを意味する。さらに、前記縦配列長繊維不織布の通気度は、5~250cm/cm/s、好ましくは10~70cm/cm/sである。
 また、前記縦配列長繊維不織布を作製する際のフィラメントの折り畳み幅は、300mm以上であることが好ましい。フィラメントが長繊維として機能するには、折り畳み幅もある程度大きい必要があるからである。なお、フィラメントの折り畳み幅とは、後述するように、紡糸されたフィラメントが縦方向に振動されてコンベア上で折り返して配置される場合における折り返し点間の略直線の部分の平均長さであり、延伸されて前記縦配列長繊維不織布となった状態において目視で観察され得る長さをいうものとする。このような折り畳み幅は、後述の製造方法(製造装置)において、例えば、高速気流の流速及び/又は気流振動機構の回転速度に依存して変化させることができる。
 前記長繊維フィラメントは、熱可塑性樹脂を溶融紡糸して得られる。前記熱可塑性樹脂は、溶融紡糸可能な樹脂であればよく、特に制限されるものではないが、主にポリエステル、特に固有粘度IVが0.43~0.63、好ましくは0.48~0.58であるポリエチレンテレフタレートが用いられる。あるいは、前記熱可塑性樹脂としてポリプロピレンが用いられてもよい。これらはメルトブロー法などでの紡糸性が良好なためである。なお、前記熱可塑性樹脂は、酸化防止剤、耐候剤、着色剤などの添加剤を0.01~2重量%程度含んでもよい。また、前記熱可塑性樹脂として、難燃性樹脂、例えばリン系の難燃成分を共重合させることによって難燃化した難燃性ポリエステルが用いられてもよい。
 次に、前記縦配列長繊維不織布の製造方法の一例を説明する。前記縦配列長繊維不織布の製造方法は、複数の長繊維フィラメントが縦方向に沿って配列された構成の不織布ウェブを作製する工程と、作製された不織布ウェブ(すなわち、縦方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメント)を縦方向に一軸延伸することによって縦配列長繊維不織布を得る工程とを含む。
 詳細には、前記不織布ウェブを作製する工程は、複数(多数)本のフィラメントを押し出すノズル群、前記ノズル群から押し出されたフィラメントを捕集して搬送するコンベアベルト及び前記フィラメントに吹き付けられる高速気流を振動させる気流振動手段を準備する工程と、前記ノズル群から複数(多数)のフィラメントを前記コンベアベルトに向けて押し出す工程と、前記ノズル群から押し出された各フィラメントを高速気流に随伴させて細径化する工程と、前記気流振動手段によって前記高速気流の向きを前記コンベアベルトの走行方向(すなわち、縦方向)に周期的に変動させる工程と、を含み、複数のフィラメントが前記コンベアベルトの走行方向(縦方向)に沿って配列された不織布ウェブを作製する。また、前記縦配列長繊維不織布を得る工程は、前記不織布ウェブを作製する工程で作製された不織布ウェブを縦方向に一軸延伸し、これによって、前記縦配列長繊維不織布を得る。なお、前記延伸の倍率は、3~6倍である。
 ここで、前記ノズル群に関し、ノズル数、ノズル孔数、ノズル孔間ピッチP、ノズル孔直径D及びノズル孔長さLは、任意に設定され得るが、ノズル孔直径Dが0.1~0.2mm、L/Dが10~40であるのが好ましい。
 図3は、前記縦配列長繊維不織布の製造装置の一例の概略構成を示す図である。図3に示される製造装置は、メルトブロー法によって前記縦配列長繊維不織布を製造するように構成されており、メルトブローダイス1、コンベアベルト7、気流振動機構9、延伸シリンダ12a、12b及び引取ニップローラ16a、16bなどを含む。
 まず、装置の前段において、熱可塑性樹脂(ここでは、ポリエステル又はポリプロピレンを主成分とする熱可塑性樹脂)が押出機(図示省略)に投入され、溶融され、押し出されてメルトブローダイス1に送られる。
 メルトブローダイス1は、その先端(下端)に、紙面に対して垂直な方向、すなわち、コンベアベルト7の走行方向に垂直に並べられた多数のノズル3を有する。ギアポンプ(図示省略)などによってメルトブローダイス1に送られた溶融樹脂2が各ノズル3から押し出されることで、多数のフィラメント11が形成(紡糸)される。なお、図3においては、メルトブローダイス1は断面図で示されているため、ノズル3は一つしか示されていない。また、メルトブローダイス1において、各ノズル3の両側にはそれぞれエアー溜め5a,5bが設けられている。前記熱可塑性樹脂の融点以上に加熱された高圧加熱エアーは、これらエアー溜め5a,5bに送入され、その後、エアー溜め5a,5bに連通すると共にメルトブローダイス1の先端に開口するスリット6a,6bから噴出される。これにより、ノズル3の下方には、ノズル3からのフィラメント11の押し出し方向とほぼ平行な高速気流が形成される。この高速気流によって、ノズル3から押し出されたフィラメント11がドラフト可能な溶融状態に維持されると共に、高速気流の摩擦力によりフィラメント11にドラフトが与えられて(すなわち、フィラメント11が引っ張られて)フィラメント11が細径化される。なお、紡糸直後のフィラメント11の直径は、好ましくは10μm以下である。また、ノズル3の下方に形成される高速気流の温度は、フィラメント11の紡糸温度よりも20℃以上、望ましくは40℃以上高く設定される。
 メルトブローダイス1を用いてフィラメント11を形成する方法では、前記高速気流の温度を高くすることにより、ノズル3から押し出された直後のフィラメント11の温度をフィラメント11の融点よりも十分に高くすることができ、これによって、フィラメント11の細径化が可能である。
 メルトブローダイス1の下方にはコンベアベルト7が配置されている。コンベアベルト7は、図示省略の駆動源により回転されるコンベアローラ13やその他のローラに掛け回されている。コンベアローラ13の回転によってコンベアベルト7を駆動することで、ノズル3から押出されてコンベアベルト7上に捕集されたフィラメント11が図3における矢印方向(右方向)へと搬送される。
 メルトブローダイス1とコンベアベルト7との間の所定位置、具体的には、ノズル3の両側のスリット6a,6bから噴出された高圧加熱エアーが合流して形成される高速気流の流域の近傍には、気流振動機構9が設けられている。気流振動機構9は、断面が楕円形の楕円柱部と、楕円柱部の両端のそれぞれから延びる支持軸9aとを有し、コンベアベルト7によるフィラメント11の搬送方向(コンベアベルト7の走行方向)にほぼ直交する方向、すなわち、製造すべき縦配列長繊維不織布の幅方向とほぼ平行に配置されている。そして、気流振動機構9は、支持軸9aが回転されることで前記楕円柱部が矢印A方向に回転するように構成されている。このように前記高速気流の近傍に楕円柱状の気流振動機構9を配置し、これを回転させることによって、後述するようにコアンダ効果を利用して前記高速気流の向きを変えることができる。なお、気流振動機構9の数は一つに限られるものではなく、必要に応じて複数個設けて、フィラメント11の振れ幅をより大きくしてもよい。
 フィラメント11は、前記高速気流に沿って流れる。前記高速気流は、スリット6a,6bから噴出された高圧加熱エアーが合流して形成され、コンベアベルト7の搬送面とほぼ垂直な方向に流れる。ところで、気体や液体の高速噴流近傍に壁が存在しているとき、噴流が壁面の近くを流れる傾向があることは一般に知られている。これをコアンダ効果という。気流振動機構9は、このコアンダ効果を利用して前記高速気流、すなわち、フィラメント11の流れの向きを変える。
 気流振動機構9(前記楕円柱部)の幅、すなわち、支持軸9aと平行な方向における気流振動機構9の長さは、メルトブローダイス1によって紡糸されるフィラメント群の幅よりも100mm以上大きいことが望ましい。これよりも気流振動機構9の幅が小さいと、フィラメント群の両端部で前記高速気流の流れ方向を十分に変えられず、フィラメント群の両端部でのフィラメント11の縦方向に沿った配列が不十分になるおそれがあるからである。また、気流振動機構9(前記楕円柱部)の周壁面9bと前記高速気流の気流軸100との距離は、最も小さいときで25mm以下、望ましくは15mm以下である。気流振動機構9と気流軸100との距離がこれ以上大きくなると、前記高速気流が気流振動機構9に引き寄せられる効果が小さくなって、フィラメント11を十分に振らせることができなくなるおそれがあるからである。
 ここで、フィラメント11の振れ幅は、前記高速気流の流速と気流振動機構9の回転速度に依存する。したがって、高速気流の速度は10m/sec以上、好ましくは15m/sec以上となるように設定される。これ以下の速度では、前記高速気流が気流振動機構9の周壁面9bに十分に引き寄せられず、結果的にフィラメント11を十分に振らせることができなくなるおそれがあるである。気流振動機構9の回転速度は、周壁面9bにおける振動数を、フィラメント11の振れ幅を最大とする振動数とすればよい。このような振動数は、紡糸条件によっても異なるため、前記紡糸条件に応じて適宜決定される。
 また、図3に示された製造装置においては、メルトブローダイス1とコンベアベルト7との間に、スプレーノズル8が設けられている。スプレーノズル8は、前記高速気流中に霧状の水等を噴霧するものであり、スプレーノズル8による水等の噴霧によってフィラメント11が冷却されて、急速に凝固する。なお、スプレーノズル8は実際には複数個設置されるが、煩雑さを避けるため、図3では1個のスプレーノズル8のみが示されている。
 凝固したフィラメント11は、縦方向に振られながらコンベアベルト7上に集積され、縦方向に部分的に折り畳まれて連続的に捕集される。コンベアベルト7上のフィラメント11は、コンベアベルト7によって図3における矢印方向(右方向)に搬送され、延伸温度に加熱された延伸シリンダ12aと押さえローラ14とにニップされて、延伸シリンダ12aに移される。その後、フィラメント11は、延伸シリンダ12bと押えゴムローラ15とにニップされて延伸シリンダ12bに移され、2つの延伸シリンダ12a,12bに密着される。このように、フィラメント11が延伸シリンダ12a,12bに密着しながら送られることによって、フィラメント11は、縦方向に部分的に折り畳まれた状態のまま、隣接するフィラメント同士が融着した不織布ウェブとなる。
 前記不織布ウェブは、その後に、引取ニップローラ16a,16b(後段の引取ニップローラ16bはゴム製)で引き取られる。引取ニップローラ16a,16bの周速は、延伸シリンダ12a,12bの周速よりも大きく設定されており、これにより、前記不織布ウェブが縦方向に3~6倍に延伸される。このようにして、縦配列長繊維不織布18が製造される。なお、前記不織布ウェブは、必要に応じて、熱処理や熱エンボス等の部分接着処理などの後処理がさらに行われてもよい。また、延伸倍率は、例えば、延伸前の不織布ウェブに一定の間隔で入れたマークによって次式で定義され得る。
 延伸倍率=「延伸後のマーク間の長さ」/「延伸前のマーク間の長さ」
 上述のように、製造された縦配列長繊維不織布18を構成するフィラメントの平均繊維径は1~4μm(好ましくは2~3μm)であり、製造された縦配列長繊維不織布18を構成するフィラメントの繊維径分布の変動係数は0.1~0.3である。また、縦配列長繊維不織布18は、繊維の方向、すなわち、長繊維フィラメントの軸方向であり且つ延伸方向である縦方向に若干の伸縮性を有するものであり得る。さらに、前記縦配列長繊維不織布の縦方向の引張強度は、20N/50mm以上である。前記引張強度は、JIS L1096 8.14.1 A法により測定した値である。
[第2実施形態:横配列長繊維不織布(一方向配列不織布)]
 本発明による吸音材用不織布の第2実施形態は、熱可塑性樹脂からなる複数の長繊維フィラメントを横方向に沿って配列し、すなわち、各長繊維フィラメントの長さ方向(軸方向)が横方向に概ね一致するように配列し、配列された複数の長繊維フィラメントを横方向(軸方向)に延伸することによって得られる横配列長繊維不織布である。このような横配列長繊維不織布においては、各長繊維フィラメントの構成分子が前記横方向に配向されている。ここで、前記縦配列長繊維不織布の場合と同様に、前記複数の長繊維フィラメントの前記横方向への延伸の倍率は3~6倍であり、前記横配列長繊維不織布を構成する複数の長繊維フィラメント(すなわち、延伸された長繊維フィラメント)の繊維径分布の最頻値は1~4μmにあり、好ましくは2~3μmにある。さらに言えば、前記横配列長繊維不織布を構成する長繊維フィラメントの平均繊維径は1~4μm、好ましくは2~3μmであり、前記横配列長繊維不織布を構成する前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の変動係数は0.1~0.3、好ましくは0.15~0.25である。
 また、前記横配列長繊維不織布の目付wは、5~60g/m、好ましくは5~40g/m、さらに好ましくは10~30g/mであり、前記横配列長繊維不織布の厚さtは、10~110μm、好ましくは20~70μmであり、前記横配列長繊維不織布の厚さtを目付wで除算した値である比容積t/w(cm/g)は、2.0~3.5である。さらに、前記横配列長繊維不織布の通気度は、5~250cm/cm/sであり、好ましくは10~70cm/cm/sである。
 なお、以下では、前記縦配列長繊維不織布の場合と同様でよいものについての説明は適宜省略する。
 次に、前記横配列長繊維不織布の製造方法の一例を説明する。前記横配列長繊維不織布の製造方法は、複数の長繊維フィラメントが横方向に沿って配列された不織布ウェブを作製する工程と、作製された不織布ウェブ(すなわち、横方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメント)を横方向に一軸延伸することによって横配列長繊維不織布を得る工程とを含む。
 詳細には、前記不織布ウェブを作製する工程は、複数(多数)本のフィラメントを押し出すノズル群、前記ノズル群から押し出されたフィラメントを捕集して搬送するコンベアベルト及び前記フィラメントに吹き付けられる高速気流を振動させる気流振動手段を準備する工程と、前記ノズル群から複数(多数)本のフィラメントを前記コンベアベルトに向けて押し出す工程と、前記ノズル群から押し出された各フィラメントを高速気流に随伴させて細径化する工程と、前記気流振動手段によって前記高速気流の向きを前記コンベアベルトの走行方向に垂直な方向(すなわち、横方向)に周期的に変動させる工程と、を含み、複数のフィラメントが前記コンベアベルトの走行方向に垂直な方向(横方向)に配列された不織布ウェブを作製する。また、前記横配列長繊維不織布を得る工程は、前記不織布ウェブを作製する工程で作成された不織布ウェブを横方向に一軸延伸し、これによって、前記横配列長繊維不織布を得る。なお、前記延伸の倍率は、3~6倍である。
 図4は、前記横配列長繊維不織布の製造装置の一例(以下「第1製造装置」という)の概略構成図である。前記横配列長繊維不織布の第1製造装置は、メルトブロー法によって前記横配列長繊維不織布を製造するように構成されており、図4に示されるように、メルトブローダイス101、コンベアベルト107、気流振動機構109及び図示省略の延伸装置などを含む。なお、図4において、メルトブローダイス101は内部構造が分かるように断面で示されている。
 まず、装置の前段において、熱可塑性樹脂(ここでは、ポリエステル又はポリプロピレン)を主成分とする熱可塑性樹脂)が押出機(図示省略)に投入され、溶融され、押し出されてメルトブローダイス101に送られる。
 メルトブローダイス101は、その先端(下端)に、紙面に対して垂直な方向に、すなわち、コンベアベルト107の進行方向に沿って並べられた多数のノズル103を有する。ギアポンプ(図示省略)などによってメルトブローダイス101に送られた溶融樹脂が各ノズル103から押し出されることで、多数のフィラメント111が形成(紡糸)される。また、各ノズル103の両側にはそれぞれエアー溜め105a,105bが設けられている。前記熱可塑性樹脂の融点以上に加熱された高圧加熱エアーは、これらエアー溜め105a,105bに送入され、その後、エアー溜め105a,105bに連通すると共にメルトブローダイス101の先端に開口するスリット106a,106bから噴出される。これにより、ノズル103からのフィラメント111の押し出し方向とほぼ平行な高速気流がノズル103の下方に形成され、この高速気流によって、ノズル103から押し出されたフィラメント111がドラフト可能な溶融状態に維持されると共に、前記高速気流の摩擦力によりフィラメント111にドラフトが与えられてフィラメント111が細径化される。前記高速気流の温度は、フィラメント111の紡糸温度よりも20℃以上、望ましくは40℃以上高く設定される。
 前記縦配列長繊維不織布の場合と同様に、前記高速気流の温度を高くすることにより、ノズル103から押し出された直後のフィラメント111の温度をフィラメント111の融点よりも十分に高くすることができ、これによって、フィラメント111の細径化が可能である。
 メルトブローダイス101の下方にはコンベアベルト107が配置されている。コンベアベルト107は、図示省略の駆動源により回転されるコンベアローラやその他のローラ(いずれも図示省略)に掛け回されている。前記コンベアローラの回転によってコンベアベルト107を駆動することで、ノズル103から押し出されたフィラメント111、さらに言えば、フィラメント111がコンベアベルト107上に集積してなる不織布ウェブ120が、図4における紙面の奥から手前に向かって又は手前から奥へ向かって搬送される。
 メルトブローダイス101とコンベアベルト107との間の所定位置、具体的には、スリット106a,106bから噴出された高圧加熱エアーが合流して形成される高速気流の流域(近傍)には、気流振動機構109が設けられている。気流振動機構109は、断面が楕円形の楕円柱部と、楕円柱部の両端のそれぞれから延びる支持軸109aとを有し、コンベアベルト107によるフィラメント111(ウェブ120)の搬送方向と平行に配置されている。そして、気流振動機構109は、支持軸109aが回転されることで前記楕円柱部が矢印A方向に回転するように構成されている。
 気流振動機構109は、図3の気流振動機構9と同様、コアンダ効果を利用して前記高速気流(フィラメント111の流れ)の向きを変えることができる。すなわち、気流振動機構109を回転させることにより、フィラメント111を周期的に振動させることができる。気流振動機構109の支持軸109aはコンベアベルト107によるフィラメント111(ウェブ120)の搬送方向と平行に配置されているので、フィラメント111は、コンベアベルト107による搬送方向に垂直な方向、すなわち、製造すべき横配列長繊維不織布の幅方向に振動する。これにより、フィラメント111が幅方向に沿って配列された幅Sの不織布ウェブ120がコンベアベルト107上に作製される。
 気流振動機構109の周壁面109bが前記高速気流の気流軸100に最も近づいた状態での気流軸100と周壁面109bとの距離をL1とする。また、ノズル103先端と略同一平面を構成するメルトブローダイス101の下端面と、気流振動機構109の支持軸109a中心との距離をL2とする。基本的には、これらL1及びL2が小さいほど、コンベアベルト107上に作製される不織布ウェブ120の幅Sは大きくなる。しかし、L1が小さすぎると、フィラメント111が気流振動機構109に巻き付く等のトラブルが発生するおそれがあり、また、L2についても、気流振動機構109の断面の大きさ等により自ずと制限される。一方、L1及びL2が大きすぎると、気流振動機構109の周壁面109bによるフィラメント111の振動の効果が小さくなる。以上のことを考慮して、L1は、30mm以下であることが好ましく、さらに好ましくは15mm以下であり、最も好ましいのは10mm以下である。また、L2は、80mm以下であることが好ましく、さらに好ましくは55mm以下であり、最も好ましいのは52mm以下である。ただし、気流振動機構109は、フィラメント111に衝突しない位置に配置する必要がある。
 また、フィラメント111の振れ幅(不織布ウェブ120の幅S)は、前記高速気流の流速及び気流振動機構109の回転速度にも依存する。気流振動機構109の回転による気流軸100と周壁面109bとの距離の変動を周壁面109bの振動とすると、フィラメント111の振れ幅を最大とするような、周壁面109bの振動数が存在する。この振動数以外では、周壁面109bの振動数と前記高速気流の持つ固有の振動数とが異なるため、フィラメント111の振れ幅も小さくなる。この振動数は、紡糸条件によって異なるが、一般的な紡糸手段により紡糸されたフィラメント111を振動させる場合には、5Hz以上30Hz以下の範囲が好ましく、より好ましくは10Hz以上20Hz以下、最も好ましくは12Hz以上18Hz以下の範囲である。また、前記高速気流の速度は、10m/sec以上、好ましくは15m/sec以上である。これ以下の速度では、フィラメント111を十分に振らせることができなくなるおそれがあるからである。
 なお、気流振動機構109の長さは、メルトブローダイス101によって紡糸されるフィラメント群の幅よりも100mm以上大きいことが望ましい。これよりも気流振動機構109の長さが短いと、フィラメント群の両端部で前記高速気流の流れ方向を十分に変えられず、フィラメント群の両端部でのフィラメント111の横方向に沿った配列が不十分になるおそれがあるからである。
 コンベアベルト107上の不織布ウェブ120は、コンベアベルト107により紙面手前又は紙面奥に向かって搬送され、その後、図示省略の前記延伸装置によって横方向に3~6倍に延伸される。このようにして、横配列長繊維不織布が製造される。前記延伸装置としては、プーリ式延伸装置やテンター延伸装置などが挙げられるが、これらには限定されない。なお、不織布ウェブ120は、必要に応じて、熱処理や熱エンボス等の部分接着処理等の後処理がさらに行われてもよい。また、縦配列長繊維不織布の製造装置(図3)と同様に、横配列長繊維不織布の第1製造装置(図4)が、フィラメントを急冷するために霧状の水等を噴霧するためのスプレーノズル等を備えてもよい。
 図5は、前記横配列長繊維不織布の製造装置の他の例(以下「第2製造装置」という)の要部構成を示す図である。図5(A)は、前記横配列長繊維不織布の第2製造装置の正面図であり、図5(B)は、前記横配列長繊維不織布の第2製造装置の側面図である。図5(A)、(B)に示されるように、前記横配列長繊維不織布の第2製造装置は、紡糸ヘッド210、コンベアベルト219及び図示省略の延伸装置などを含む。なお、図5(A)、(B)において、紡糸ヘッド210は、内部構造が分かるように断面図で示されている。また、本製造装置において、コンベアベルト219は、紡糸ヘッド210に下方に配置され、図5(A)における矢印方向(左方向)に走行するように構成されている。
 図6は、紡糸ヘッド210を示している。図6(A)は、紡糸ヘッド210の断面図であり、図6(B)は、紡糸ヘッド210を下側から見た図である。
 紡糸ヘッド210は、エアー噴出部206と、エアー噴出部206の内部に配置された円筒状の紡糸ノズル部205とを含む。紡糸ノズル部205の内部には、重力方向に延びると共に紡糸ノズル部205の下端面に開口する紡糸ノズル201が形成されている。紡糸ノズル201のノズル孔径Nzは、任意に設定され得るが、例えば0.1~0.7mmである。紡糸ヘッド210は、紡糸ノズル201がコンベアベルト219の幅方向のほぼ中央に位置するように、コンベアベルト219に上方に配置される。紡糸ノズル201には、ギアポンプ(図示省略)などによってその上側から溶融樹脂が供給され、供給された溶融樹脂が紡糸ノズル201を通って紡糸ノズル201の下側の開口端から下方へ押し出されることによってフィラメント211が形成(紡糸)される。
 エアー噴出部206の下面には、二つの斜面208a,208bを有する凹部が形成されている。前記凹部の底面は、重力方向に対して垂直な水平面207を構成しており、一方の斜面208aは、コンベアベルト219の走行方向における水平面207の一端側に配置され、他方の斜面208bは、コンベアベルト219の走行方向における水平面207の他側に配置されている。2つの斜面208a,208bは、水平面207に直交すると共に紡糸ノズル201の中心線を通る平面に関して対称に配置されており、下方に向かって互いの距離が徐々に大きくなるようにそれぞれ傾斜して形成されている。
 紡糸ノズル部205の下端面は、エアー噴出部206の水平面207の中央部において水平面207から突出するように配設されている。紡糸ノズル部205の下端面の水平面207から突出量Hは、任意に設定され得るが、例えば0.01~1mmである。また、紡糸ノズル部205の外周面とエアー噴出部206との間には、高温の一次エアーを噴出する円環状の一次エアースリット202が形成されている。なお、紡糸ノズル部205の外径、すなわち、一次エアースリット202の内径dは、任意に設定され得るが、例えば2.5~6mmである。なお、図示は省略するが、主に一次エアースリット202から噴出させる一次エアーの速度及び温度を均一化するため、紡糸ヘッド210の内部には、少なくとも一部の隙間が0.1~0.5mmであるスリット状流路が形成されており、このスリット状流路を介して高温の一次エアーが一次エアースリット202に供給される。
 一次エアースリット202には、その上部から高温の一次エアーが供給され、供給された一次エアーが一次エアースリット202内を通って一次エアースリット202の水平面207側の開口端から下方に向かって高速で噴出される。このように一次エアースリット202から一次エアーが高速で噴出されることで、紡糸ノズル部205の下端面の下方で減圧部分が生じ、この減圧によって紡糸ノズル201から押し出されたフィラメント211が振動する。
 さらに、エアー噴出部206には、高温の二次エアーを噴出する二次エアー噴出口204a,204bが形成されている。二次エアーは、一次エアースリット202から噴出された一次エアーによって振動するフィラメント211を広げて一方向に配列させるために噴出される。二次エアー噴出口204aは、斜面208aに開口形成されており、エアー噴出部206の内部に向かって斜面208aに対して垂直に延びている。同様に、二次エアー噴出口204bは、斜面208bに開口形成されており、エアー噴出部206の内部に向かって斜面208bに対して垂直に延びている。二次エアー噴出口204a,204bは、水平面207に直交すると共に紡糸ノズル201の中心線を通る平面に関して対称に配置されている。なお、二次エアー噴出口204a,204bの直径rは、任意に設定され得るが、1.5~5mmであるのが好ましい。また、本実施形態では、二次エアー噴出口204a,204bがそれぞれ二つずつ形成されているが、これに限られるものではなく、二次エアー噴出口204a,204bの数は任意に設定され得る。
 二次エアー噴出口204a,204bのそれぞれからは、水平な方向よりも僅かに下向きに二次エアーが噴出される。そして、二次エアー噴出口204aから噴出された二次エアーと、二次エアー噴出口204bから噴出された二次エアーとは、紡糸ノズル201の下方で衝突してコンベアベルト219の幅方向に広がる。これにより、振動しながら落下するフィラメント211がコンベアベルト219の幅方向に広がる。
 また、紡糸ノズル部205を挟んでその両側には、紡糸ノズル201と平行に延びると共に水平面207に開口する複数の小孔203が形成されている。複数の小孔203は、紡糸ノズル201の中心線と直交する一直線上に一列に並んでおり、紡糸ノズル部205の二次エアー噴出口204a側と204b側とのそれぞれに同数(ここでは3つ)形成されている。複数の小孔203は、水平面207の開口端から高温のエアーを下方に向けて噴出するように構成されており、これにより、フィラメント211の紡糸が安定する。なお、小孔203の径qは、任意に設定され得るが、概ね1mm程度であるのが好ましい。また、各小孔203から噴出させる高温のエアーは、一次エアースリット202から噴出させるための一次エアーの発生源から導かれてもよいし、二次エアー噴出口204a,204bから噴出させるための二次エアーの発生源から導かれてもよい。あるいは、一次エアー及び二次エアーとは別の高温のエアーが各小孔203に供給されてもよい。
 さらに、紡糸ヘッド210とコンベアベルト219との間には、一対の冷却ノズル220が設けられている。本実施形態において、一方の冷却ノズル220は、紡糸ノズル201から紡出されたフィラメント211のコンベアベルト219の走行方向の上流側に配置され、他方の冷却ノズル220は、紡糸ノズル201から紡出されたフィラメント211のコンベアベルト219の走行方向の下流側の配置されている。各冷却ノズル220は、コンベアベルト219に到達する前のフィラメント211に霧状の水等を噴霧し、これにより、フィラメント211が冷却されて凝固する。なお、冷却ノズル220の数や配置は任意に設定され得る。
 凝固したフィラメント211は、コンベアベルト219の幅方向に配列されてコンベアベルと219上に集積され、これにより、複数のフィラメント211が幅方向に沿って配列された不織布ウェブ218がコンベアベルト219上に作製される。
 そして、コンベアベルト219上に作製された不織布ウェブ218は、コンベアベルト219によって図5(A)における矢印方向に搬送され、その後、図示省略の前記延伸装置によって横方向に3~6倍に延伸される。このようにして、前記横配列長繊維不織布が製造される。
 図7は、紡糸ヘッド210の変形例を示している。図7(A)は、変形例に係る紡糸ヘッド210の断面図であり、図7(B)は、変形例に係る紡糸ヘッド210を下側から見た図であり、図7(C)は、変形例に係る紡糸ヘッド210の図7(A)に対して垂直な方向の断面図である。
 図7(A)~(C)に示されるように、変形例に係る紡糸ヘッド210においては、複数の小孔203が紡糸ノズル部205(紡糸ノズル201)を円形に囲むように配置されている。各小孔203は、水平面に対して僅かに傾斜して形成されており、各小孔203からは、図7(B)における矢印方向に高温のエアーが噴出される。このような複数の小孔203から高温のエアーを噴出させることによってもフィラメント211の紡糸が安定する。
 上述のように、製造された横配列長繊維不織布を構成するフィラメントの平均繊維径は1~4μm(好ましくは、2~3μm)であり、製造された縦配列長繊維不織布18を構成するフィラメントの繊維径分布の変動係数は0.1~0.3である。また、前記横配列長繊維不織布は、繊維の方向、すなわち、長繊維フィラメントの軸方向であり且つ延伸方向である横方向に若干の伸縮性を有するものであり得る。また、製造された横配列長繊維不織布の横方向への引張強度は、5N/50mm以上、好ましくは10N/50mm以上、さらに好ましくは20N/50mm以上である。
[第3実施形態:直交配列不織布]
 本発明による吸音材用不織布の第3実施形態は、延伸され且つ一方向に沿って配列されたて配列された複数の第1の長繊維フィラメントと、延伸され且つ前記一方向に直交する方向に配列された複数の第2の長繊維フィラメントとを含む直交配列不織布である。このような直交配列不織布は、基本的には、(1)前記縦配列長繊維不織布と前記横配列長繊維不織布とを積層し且つ融着して形成され、(2)二つの前記縦配列長繊維不織布のうちの一方を90°回転させて積層し且つ融着して形成され、又は、(3)二つの前記横配列長繊維不織布のうちの一方を90°回転させて積層し且つ融着して形成される。但し、これらに限られるものではなく、例えば、(4)前記縦配列長繊維不織布と、目付が前記横配列長繊維不織布と同等で且つ構成繊維の平均繊維径が前記横配列長繊維不織布のそれよりも大きい横配列長繊維不織布とを積層し且つ融着して形成されてもよい。なお、融着は、特に制限されるものではないが、一般的にはエンボスロール等を使用した熱圧着によって行われる。
 以下、本発明による吸音材用不織布を実施例により説明する。但し、本発明は、以下の実施例によって限定されるものではない。
[吸音材用不織布]
 図3に示された製造装置を用いて縦配列長繊維不織布を作製した。メルトブローダイスとしては、ノズル径が0.15mm、ノズルピッチが0.5mm、L/D(ノズル孔長/ノズル孔直径)=20、紡糸幅が500mmの紡糸ノズルを有するものを用い、これをコンベアベルトの走行方向と垂直に配置した。フィラメントの原料(熱可塑性樹脂)としては、固有粘度IVが0.53、融点が260℃のポリエチレンテレフタレート(CHUNG SHING TEXTILE CO.,LTD.)を用いた。1ノズル当たりの吐出量を40g/min、ダイスの温度を295℃として前記メルトブローダイスからフィラメントを押し出した。ノズルから押し出されたフィラメントにドラフトをかけて細径化するための高速気流は、温度を400℃、流量を0.4m/minとした。また、スプレーノズルからは霧状の水を噴霧してフィラメントを冷却した。気流振動機構は、メルトブローダイスのノズルの延長線との距離が最小で20mmとなるように配置した。気流振動機構を900rpm(気流振動機構の周壁面での振動数が15.0Hz)で回転させ、フィラメントを縦方向に沿って配列させた状態でコンベアベルト上に捕集した。コンベアベルト上に捕集されたフィラメントを延伸シリンダで加熱し、縦方向に4.5倍に延伸して縦配列長繊維不織布とした。そして、コンベアベルトの走行速度を適宜変化させることによって、目付が5~40g/mの縦配列長繊維不織布を得た。なお、ここでは、目付が5~40g/mの縦配列長繊維不織布を作製したが、コンベアベルトの走行速度を変化させることによって、目付が60g/mまでの縦配列長繊維不織布を作製できることが確認されている。
 得られた縦配列長繊維不織布の物性を図8に示す。また、目付が10g/mの縦配列長繊維不織布と目付が20g/mの縦配列長繊維不織布の繊維径分布を図9に示す。図6に示されるように、いずれの縦配列長繊維不織布においても、その繊維径分布の最頻値は約2.5μmであり、平均繊維径も約2.5μmであった。なお、作製時におけるコンベアベルトの走行速度が異なるだけであるので、繊維径分布の最頻値及び平均繊維径は、目付が5~60g/mの縦配列長繊維不織布について図9とほぼ同じになると考えられる。
[多孔質吸音材]
 多孔質吸音材として市販のPET吸音シート(PETフェルト)を用いた。前記PETフェルトの厚さは10mm、前記PETフェルトの目付は230g/mであった。
(実施例)
 前記PETフェルトの表面に目付が5g/mの縦配列長繊維不織布を配置したもの(不織布(5g)+PETフェルト)を実施例1とし、前記PETフェルトの表面に目付が10g/mの縦配列長繊維不織布を配置したもの(不織布(10g)+PETフェルト)を実施例2とし、前記PETフェルトの表面に目付が15g/mの縦配列長繊維不織布を配置したもの(不織布(15g)+PETフェルト)を実施例3とし、前記PETフェルトの表面に目付が20g/mの縦配列長繊維不織布を配置したもの(不織布(20g)+PETフェルト)を実施例4とし、前記PETフェルトの表面に目付が40g/mの縦配列長繊維不織布を配置したもの(不織布(40g)+PETフェルト)を実施例5とした。
(比較例、参考例)
 前記PETフェルト単体(PETフェルトのみ)を比較例1とし、縦配列長繊維不織布単体(不織布のみ)を比較例2とした。なお、縦配列長繊維不織布単体の吸音性能は、目付が5~60g/mの間でほとんど変わらないことが確認されている。また、前記PETフェルトの表面に目付が20g/mの縦配列長繊維不織布をランダムに3枚配置したもの(不織布(20g)×3+PETフェルト)を参考例1とした。
[吸音試験]
 日本音響エンジニアリング社製の垂直入射吸音率測定システムWinZacMTXを用いて、実施例1-5、比較例1-2及び参考例1のそれぞれについてJIS A1405-2に規定されている垂直入射吸音率を測定した。図10は、実施例1-5及び比較例1-2の垂直入射吸音率の測定結果を示し、図11は、実施例4、比較例1及び参考例1の垂直入射吸音率の測定結果を示す。
 図10に示されるように、前記縦配列長繊維不織布が前記PETフェルトの表面に積層されると、個々の吸音率の合計を超える吸音率が得られること、及び、前記PETフェルト単体の場合と比較して1000~10000Hzの周波数帯域において吸音率が大幅に向上することが確認された。なお、これらのことは前記横配列長繊維不織布についても同様であると考えられる。
 また、図11に示されるように、前記PETフェルトの表面に前記縦配列長繊維不織布の積層枚数がランダムに3枚配置された場合であっても、1000~10000Hzの周波数帯域における吸音率の向上効果が得られることが確認された。したがって、前記縦配列長繊維不織布(又は前記横配列長繊維不織布)に代えて、これらが積層融着された構成を有する前記直交配列不織布が用いられた場合であっても、概ね1000~10000Hzの周波数帯域における吸音率の向上効果が得られると考えられる。
 以上説明したように、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを含む不織布(長繊維不織布)であって、前記長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が1~4μmにある前記不織布(前記長繊維不織布)は、吸音材の構成要素として好適であり、特に多孔質型吸音材と積層して使用されることにより、前記多孔質型吸音材とともに吸音材を構成し、前記多孔質型吸音材単体の場合に比べて、吸音性能を大幅に向上させることができる。
 本発明による吸音材用不織布を含む吸音材は、様々な場所において使用され得る。例えば、本発明による吸音材用不織布を含む吸音材は、自動車のエンジンルーム用吸音材や内装用吸音材として、自動車や家電製品や各種モータなどの吸音保護材として、各種建築物の壁、床又は天井などに設置される吸音材として、機械室などの内装用吸音材として、各種防音壁の吸音材として、及び/又は、コピー機や複合機などのOA機器用の吸音材として、使用され得る。

Claims (10)

  1.  多孔質型吸音材と積層して使用される吸音材用不織布であって、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを含み、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が1~4μmにある、吸音材用不織布。
  2.  前記複数の長繊維フィラメントの延伸倍率が3~6倍であり、前記複数の長繊維フィラメントの平均繊維径が1~4μmであり、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の変動係数が0.1~0.3である、請求項1に記載の吸音材用不織布。
  3.  目付が5~60g/mである、請求項1に記載の吸音材用不織布。
  4.  厚さを目付で除算した値である比容積が2.0~3.5cm/gである、請求項3に記載の吸音材用不織布。
  5.  前記複数の長繊維フィラメントの延伸方向の引張強度が20N/mm以上である、請求項1に記載の吸音材用不織布。
  6.  通気度が5~250cm/cm/sである、請求項1に記載の吸音材用不織布。
  7.  前記複数の長繊維フィラメントのそれぞれが、ポリエステル又はポリプロピレンを主成分とする長繊維フィラメントである、請求項1に記載の吸音材用不織布。
  8.  前記ポリエステルは、固有粘土IVが0.43~0.63のポリエチレンテレフタレートである、請求項7に記載の吸音材用不織布。
  9.  延伸され且つ前記一方向に直交する方向に配列された複数の第2の長繊維フィラメントをさらに含む、請求項1に記載の吸音材用不織布。
  10.  多孔質型吸音材と、
     前記多孔質型吸音材に積層された吸音材用不織布と、
     を含む吸音材であって、
     前記吸音材用不織布は、延伸され且つ一方向に沿って配列された複数の長繊維フィラメントを含み、前記複数の長繊維フィラメントの繊維径分布の最頻値が1~4μmにある、
     吸音材。
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