WO2020026923A1 - 積層吸音材 - Google Patents

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WO2020026923A1
WO2020026923A1 PCT/JP2019/029060 JP2019029060W WO2020026923A1 WO 2020026923 A1 WO2020026923 A1 WO 2020026923A1 JP 2019029060 W JP2019029060 W JP 2019029060W WO 2020026923 A1 WO2020026923 A1 WO 2020026923A1
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WO
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layer
sound absorbing
absorbing material
sound absorption
fiber
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Application number
PCT/JP2019/029060
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴之 服部
秀実 伊東
Original Assignee
Jnc株式会社
Ｊｎｃファイバーズ株式会社
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    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R13/00—Elements for body-finishing, identifying, or decorating; Arrangements or adaptations for advertising purposes
    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162—Selection of materials
    • G10K11/168—Plural layers of different materials, e.g. sandwiches
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • E04B1/84—Sound-absorbing elements
    • E04B1/86—Sound-absorbing elements slab-shaped

Definitions

  • the present invention relates to a sound absorbing material having a laminated structure in which a fiber layer and a foamed resin layer are combined.
  • a sound absorbing material is a product having a function of absorbing sound, and is frequently used in the field of construction and the field of automobiles. It is known that a nonwoven fabric is used as a material constituting a sound absorbing material.
  • Patent Document 1 discloses a multilayer article having a sound absorbing property including a support layer and a submicron fiber layer laminated on the support layer, wherein the submicron fiber layer has a central fiber diameter of less than 1 ⁇ m. Further, it is disclosed that the average fiber diameter is in a range of 0.5 to 0.7 ⁇ m, and the fiber is formed by a melt film fibrillation method or an electrospinning method.
  • a polypropylene spunbond nonwoven fabric having a basis weight (basis weight) of 100 g / m 2 and a diameter of about 18 ⁇ m is used as a support layer, on which a basis weight of 14 to 50 g / m 2 and an average fiber diameter of about 0 are provided.
  • a laminated article in which .56 ⁇ m submicron polypropylene fibers are laminated is disclosed.
  • the basis weight 62 g / m on a polyester card processing web 2 and a basis weight of 6 ⁇ 32 g / m 2 the multilayer article is disclosed as a laminate of electrospun polycaprolactone fibers having an average fiber diameter of 0.60 ⁇ m Have been.
  • the multilayer articles made in the examples were measured for sound absorption properties and were shown to have better sound absorption properties than the sound absorption properties of the support alone.
  • Patent Document 2 discloses an organic polymer foam having a laminated structure for improving acoustic comfort (reduction and optimization of a sound reflection component) and thermal comfort, and having a specific range of open porosity as a support layer. And a glass fabric having a specific airflow resistance as a surface layer, and a discontinuous adhesive layer between the support layer and the surface layer.
  • the organic polymer foam include those based on polyurethane, particularly polyester urethane, neoprene (registered trademark), silicone or melamine.
  • the density is preferably 10 to 120 kg / m 3 , Is preferably 1.5 to 2.5 mm.
  • Patent Document 3 discloses a multilayer sheet used as an insulator for an automobile.
  • the multilayer sheet of Patent Document 4 is one in which a first porous sheet and a second porous sheet are fused and integrated by a polypropylene meltblown nonwoven fabric inserted therebetween.
  • Examples of the first porous sheet and the second porous sheet include an adhesive entangled nonwoven fabric sheet of short fibers, a glass wool mat sheet, and the like, and a dense, low-permeability polypropylene meltblown nonwoven fabric therebetween. insert.
  • melt-blown nonwoven fabric having an average fiber diameter of 2 ⁇ m or less, the dispersion of the fibers is uniform, and the low-permeability physical properties of the meltblown nonwoven fabric can be inherited even when melted during molding.
  • an object of the present invention is to provide a sound absorbing material that has excellent sound absorbing properties in a low frequency region, a medium frequency region, and a high frequency region, and also has excellent space saving.
  • the inventors have repeated studies to solve the above-mentioned problems.
  • the laminated sound absorbing material including the base material layer and the fiber layer, a plurality of dense fiber layers having a specific range of fiber diameter and basis weight, and a foam having a certain thickness and density located therebetween.
  • the inventors have found that the above problem can be solved by adopting a structure including a sparse substrate layer which is a resin layer, and completed the present invention.
  • a laminated sound absorbing material including at least two fiber layers and a base material layer located between the fiber layers, Each of the fiber layers is made of fibers having an average fiber diameter of 500 nm or more and less than 5 ⁇ m, a basis weight of 10 to 500 g / m 2 , and an air permeability of 950 ⁇ m / Pa ⁇ sec or less, The thickness is less than 2.9 mm,
  • the base material layer is a layer made of a foamed resin, has a thickness of 2.9 to 20 mm, and a density of 5 to 30 kg / m 3 .
  • Laminated sound absorbing material is a laminated sound absorbing material.
  • the fibers forming the fiber layer are made of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, nylon 6,6, polyacrylonitrile, polystyrene, polyurethane, polysulfone, and polyvinyl alcohol
  • the material according to any one of [1] to [4], wherein the base material contained in the base material layer is a foamed resin made of at least one selected from the group consisting of a urethane foamed resin and a melamine foamed resin.
  • the fiber layer and the base material layer of a specific configuration in the laminated sound absorbing material by having the fiber layer and the base material layer of a specific configuration in the laminated sound absorbing material, it is possible to realize high sound absorbing properties with a small number of layers, and as a sound absorbing material.
  • the thickness can be reduced.
  • a sound absorbing material having excellent sound absorbing characteristics in a low frequency region, a medium frequency region, and a high frequency region can be obtained.
  • the laminated sound absorbing material of the present invention has a sound absorption characteristic peak in a region lower than that of the conventional sound absorbing material, and is excellent in sound absorbing performance in a region of 2000 Hz or less, particularly in a region of 1000 Hz or less.
  • the laminated sound absorbing material of the present invention is useful for such a noise countermeasure. Further, since the laminated sound absorbing material of the present invention is lighter in weight than a sound absorbing material made of a porous material, glass fiber, or the like, it is possible to reduce the weight and space of the member, and this point is particularly suitable for the automotive field. It is useful as a sound absorbing material.
  • the laminated sound absorbing material of the present invention is a laminated sound absorbing material including at least two fiber layers and a base material layer located between the fiber layers, wherein each fiber layer has an average thickness of 500 nm or more and less than 5 ⁇ m.
  • the base material layer is made of a foamed resin, has a basis weight of 10 to 500 g / m 2 , an air permeability of 950 ⁇ m / Pa ⁇ sec or less, and a thickness of less than 2.9 mm. Having a thickness of 2.9 to 20 mm and a density of 5 to 30 kg / m 3 .
  • the laminated sound-absorbing material of the present invention includes the base layer and the fiber layer, and includes two or more fiber layers, and the base layer is located between the fiber layers.
  • each fiber layer may be a single fiber assembly or a form in which a plurality of fiber assemblies are stacked in one fiber layer.
  • a base material layer is located between the fiber layers.
  • Each substrate layer may be composed of one substrate, or may be in a form in which a plurality of substrates are stacked.
  • the fiber layer and the base material layer included in the laminated sound absorbing material may be one kind each, but may include two or more different kinds of fiber layers or base material layers.
  • a configuration other than the fiber layer and the base material layer may be included.
  • a further fiber layer one layer or two or more layers may be included) outside the range defined in the present invention.
  • the layers of the laminated sound absorbing material may or may not be physically and / or chemically bonded. Some of the plurality of layers of the laminated sound absorbing material may be bonded and some may not be bonded. Adhesion is performed, for example, by heating in the step of forming the fiber layer or as a post-process, melting a part of the fibers constituting the fiber layer, and fusing the fiber layer to the base material layer, thereby bonding the fiber layer and the base material. The layers may be adhered. It is also preferable that an adhesive is applied to the surface of the base material layer or the fiber layer, and the base material layer or the fiber layer is further laminated to bond the layers.
  • the thickness of the laminated sound absorbing material is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • it can be 3 to 50 mm, preferably 3 to 40 mm, and 3 to 30 mm from the viewpoint of space saving. More preferably, it is 30 mm or less.
  • the thickness of the laminated sound absorbing material typically means the total thickness of the fiber layer and the base material layer, and includes the thickness of the portion when an exterior body such as a cartridge or a lid is attached. Make it not exist.
  • the air permeability of the laminated sound absorbing material is not particularly limited as long as the desired sound absorbing performance is obtained, but can be 10 to 1000 ⁇ m / Pa ⁇ s, and preferably 10 to 500 ⁇ m / Pa ⁇ s. If the air permeability is 10 ⁇ m / Pa ⁇ s or more, the sound absorption coefficient does not decrease due to the reflection of sound on the surface of the sound absorbing material, and if the air permeability is 1000 ⁇ m / Pa ⁇ s or less, The maze degree of the sound absorbing material does not decrease, and the energy lost inside the sound absorbing material decreases, so that the sound absorbing coefficient does not decrease.
  • the air permeability of the fiber layer is lower than the air permeability of the base material layer, in other words, a layer having a relatively high air permeability (base material layer) is sandwiched by a layer having a low air permeability (fiber layer).
  • it has a structure.
  • the sound absorbing material which was expected to have a sound insulating performance together with the sound absorbing performance, it is considered that sound is less likely to pass as the air permeability is lower, that is, the sound absorbing material is considered to be effective for the sound insulating property.
  • a fiber layer having a high density and a low air permeability can be obtained by reducing the diameter of the fibers constituting the fiber layer.
  • the air permeability can also be adjusted by a method such as embossing or hot pressing.
  • the air permeability can be measured by a known method, for example, by a Gurley tester method.
  • the laminated sound absorbing material has a laminated structure in which a base material layer is sandwiched between fiber layers.
  • the distance between the fiber layers (also referred to as the thickness of the base layer, the interlayer distance) is preferably 2.9 to 20 mm, and is preferably 2.9 to 15 mm. Is more preferable.
  • the interlayer distance is 2.9 mm or more, the sound absorbing performance in the low frequency region becomes good, and when the interlayer distance is 20 mm or less, the thickness as the sound absorbing material does not become too large, and the sound absorption is excellent in space saving. Wood is obtained.
  • the sound absorbing material of the present invention typically has a structure in which a thick base material layer is sandwiched between a thin fiber layer and a fiber layer, and the thickness of the base material layer is smaller than the thickness of the laminated sound absorbing material. Preferably, it occupies the majority.
  • the fiber layer included in the laminated sound absorbing material of the present invention is a layer made of fibers having an average fiber diameter of 500 nm or more and less than 5 ⁇ m.
  • the layer is made of fibers having an average fiber diameter of 500 nm or more and less than 3 ⁇ m.
  • the fact that the average fiber diameter is 500 nm or more and less than 5 ⁇ m means that the average fiber diameter is within this numerical range.
  • the fiber diameter can be measured by a known method. For example, it is a value obtained by measuring or calculating from an enlarged photograph of the fiber layer surface, and a detailed measuring method will be described in detail in Examples.
  • the fiber layer included in the laminated sound absorbing material of the present invention may be such that one fiber layer is composed of one fiber aggregate, or one fiber layer includes a plurality of fiber aggregates.
  • the superposed body layers may form a single fiber layer.
  • the fiber aggregate means a fiber aggregate that has become one continuous body.
  • the basis weight of the fiber layer is preferably from 10 to 500 g / m 2 , more preferably from 10 to 200 / m 2 . When the basis weight is 10 g / m 2 or more, the control of the flow resistance by the density difference between the fiber layer and the base material layer becomes good, and when the basis weight is less than 500 g / m 2 , the sound absorbing material is excellent in productivity.
  • the thickness of the fiber layer is less than 2.9 mm, and is preferably thinner from the viewpoint of reducing the thickness as a sound absorbing material, preferably less than 2.0 mm, more preferably less than 1.0 mm, and particularly preferably less than 700 ⁇ m. It can be.
  • the air permeability of the fiber layer can be, for example, 950 ⁇ m / Pa ⁇ s or less, and preferably 10 to 600 ⁇ m / Pa ⁇ s.
  • the fiber aggregate constituting the fiber layer is preferably a non-woven fabric, and is not particularly limited as long as it has the fiber diameter and the basis weight in the above-mentioned range, but may be a melt-blown non-woven fabric and / or a non-woven fabric formed by electrospinning. Preferably, there is. According to the melt blown nonwoven fabric, fine fibers can be efficiently laminated on the base material. The details of the melt blown nonwoven fabric will be described in detail in the production method.
  • the resin constituting the fiber layer is not particularly limited as long as the effects of the invention can be obtained.
  • polyolefin resin examples include a polyethylene resin and a polypropylene resin.
  • polyethylene resin examples include low-density polyethylene (LDPE), high-density polyethylene (HDPE), and linear low-density polyethylene (LLDPE).
  • polypropylene resin examples include a homopolymer of propylene, And copolymerized polypropylene obtained by polymerization of ethylene, butene, and the like.
  • the fiber aggregate preferably contains one kind of the above-mentioned resins, and may contain two or more kinds.
  • the fiber may contain various additives other than the resin.
  • additives that can be added to the resin include fillers, stabilizers, plasticizers, pressure-sensitive adhesives, adhesion promoters (eg, silanes and titanates), silica, glass, clay, talc, pigments, colorants, Examples include antioxidants, optical brighteners, antibacterial agents, surfactants, flame retardants, and fluorinated polymers.
  • One or more of the additives may be used to reduce the weight and / or cost of the resulting fibers and layers, adjust the viscosity, or modify the thermal properties of the fibers.
  • various physical properties derived from the properties of the additive may be imparted, including properties relating to electrical properties, optical properties, density, properties relating to liquid barrier or tackiness.
  • the base layer in the laminated sound absorbing material of the present invention has a sound absorbing property and a function of supporting the fiber layer and maintaining the shape of the entire sound absorbing material.
  • the base material layer may be composed of a single-layer base material, or may be in a form in which a plurality of base materials are stacked.
  • the base material constituting the base material layer is not particularly limited as long as the fiber aggregate can be laminated on at least one surface thereof, and a foamed resin can be used.
  • a layer made of a urethane foamed resin or a melamine foamed resin is preferable.
  • One type of substrate may be included in the laminated sound absorbing material, and it is also preferable to include two or more types of substrates. Since it is particularly preferable that these have air permeability, when they have low air permeability, they preferably have openings.
  • the foamed resin is preferably a foamed resin having open cells (communication holes).
  • Examples of the resin constituting the foamed resin layer include a polyolefin resin, a polyurethane resin, and a melamine resin.
  • Examples of the polyolefin resin include homopolymers such as ethylene, propylene, butene-1, or 4-methylpentene-1, and these and other ⁇ -olefins, ie, ethylene, propylene, butene-1, pentene-1, It refers to a random or block copolymer with one or more of hexene-1 and 4-methylpentene-1 or a combination thereof, or a mixture thereof.
  • the base material layer is located between the fiber layers. Further, in addition to being located between the fiber layers, it may be included as a layer located on the outermost surface of the laminated sound absorbing material.
  • the substrate may be composed of only one layer, and it is also preferable that two or more layers are continuously arranged to constitute one substrate layer. By arranging two or more base materials continuously, there is an advantage that the interlayer distance between the layers can be controlled by the thickness of the base material layer.
  • a gas-permeable foamed resin layer can be used as the base material layer, and its density is preferably 5 to 30 kg / m 3 , and more preferably 8 to 26 kg / m 3 .
  • a foamed resin layer having open cells (communication holes) is preferable, and examples thereof include a urethane foamed resin, an acrylic foamed resin, and a melamine foamed resin.
  • the density is 5 kg / m 3 or more, the moldability is good and it is generally available on the market, so it is preferable because it is easily available.
  • the density is 30 kg / m 3 or less, it becomes lightweight as a sound-absorbing material. It is preferable because of high performance.
  • the base material layer has a thickness of 2.9 mm or more.
  • the upper limit of the thickness of the base material layer is not particularly limited, but is preferably 2.9 to 60 mm, more preferably 2.9 to 20 mm from the viewpoint of space saving.
  • the thickness per base material constituting the base material layer can be, for example, 20 ⁇ m to 20 mm, and preferably 30 ⁇ m to 10 mm.
  • the thickness of the substrate is 20 ⁇ m or more, wrinkles do not occur and handling is easy, and the productivity is good.
  • the thickness of the substrate is 20 mm or less, there is no possibility that the space saving property is hindered.
  • the base layer is a layer having a lower density, a higher air permeability and a greater thickness than the fiber layer, and it is considered that this structure reduces sound reflection and contributes to sound absorption.
  • the air permeability of the substrate layer can be, for example, 1000 ⁇ m / Pa ⁇ s or more.
  • various additives such as a coloring agent, an antioxidant, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a neutralizing agent, a nucleating agent, a lubricant, and an antibacterial agent are used as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Agents, flame retardants, plasticizers, and other thermoplastic resins may be added.
  • the surface may be treated with various finishing agents, and thereby, functions such as water repellency, antistatic property, surface smoothness, and abrasion resistance may be imparted.
  • the laminated sound absorbing material of the present invention has excellent sound absorbing properties particularly in a low frequency region (frequency region of 1000 Hz or less), a medium frequency region (frequency region of 800 to 2000 Hz), and a high frequency region (frequency region of 2000 to 5000 Hz). It is characterized by.
  • the laminated sound absorbing material of the present invention has excellent sound absorbing properties especially in the region of 400 Hz to 1000 Hz, and exhibits different sound absorbing characteristics from the conventional sound absorbing materials.
  • the laminated sound absorbing material of the present invention controls the flow resistance of sound waves by utilizing the density difference between the fiber layer and the base material layer, and utilizes the transmission and reflection of sound waves and interference. As a result, it is considered that a performance is obtained in which the thickness is small and the absorptivity in the low frequency region and the middle frequency region is excellent.
  • the method for evaluating sound absorption is described in detail in Examples.
  • the method for producing the laminated sound absorbing material is not particularly limited, for example, a step of forming a fiber layer that forms one fiber aggregate on one base material layer, and a plurality of fiber layers in a predetermined order and number And a step of superimposing and integrating them.
  • a layer other than the fiber layer for example, a further base material layer
  • the foam used as the base layer may be manufactured and used by a known method, or a commercially available foam may be selected and used.
  • the method of laminating the two-layered laminate of the base material layer / fiber layer obtained as described above and integrating a plurality of the laminates is not particularly limited.
  • various bonding methods that is, thermocompression bonding using a heated flat roll or embossing roll, bonding using a hot melt agent or a chemical adhesive, thermal bonding using circulating hot air or radiant heat, and the like can also be adopted. From the viewpoint of suppressing the deterioration of the physical properties of the fiber layer, heat treatment using circulating hot air or radiant heat is particularly preferable.
  • thermocompression bonding using flat rolls or embossing rolls there is a possibility that the fiber layer will be melted and formed into a film, or the area around the embossing point will be damaged or damaged, making stable production difficult. In addition, performance degradation such as a reduction in sound absorption characteristics is likely to occur.
  • the component may fill the inter-fiber voids of the fiber layer, which may easily cause performance deterioration.
  • heat treatment using circulating hot air or radiant heat it is preferable because damage to the fiber layer is small and integration can be performed with sufficient delamination strength.
  • ⁇ Average fiber diameter> The fibers were observed using a scanning electron microscope SU8020 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, and the diameter of 50 fibers was measured using image analysis software. The average value of the fiber diameters of 50 fibers was defined as the average fiber diameter.
  • ⁇ Sound absorption measurement 1> A sample having a diameter of 63 mm was collected from each laminate, laminated under each condition, and then subjected to a test specimen at a frequency of 200 to 3200 Hz in accordance with ASTM E 1050 using a vertical incidence sound absorption coefficient measuring apparatus “TYPE 4206 manufactured by Brüel & Kear”. The vertical incidence sound absorption coefficient when a plane sound wave is vertically incident on the sample was measured.
  • ⁇ Sound absorption in low frequency range> When the sound absorption coefficient at a frequency x of 200 to 3200 Hz is measured at 1 Hz intervals, and the obtained curve is f (x), an integrated value S at 200 to 1000 Hz is obtained by the following equation.
  • ⁇ Sound absorption coefficient measurement 2> A sample having a diameter of 40 mm was collected from each laminate and laminated under each condition. Then, a test specimen at a frequency of 200 to 5000 Hz was measured using a vertical incidence sound absorption coefficient measuring apparatus “WinZacMTX manufactured by Nippon Acoustic Engineering Co., Ltd.” in accordance with ASTM E1050. The vertical incidence sound absorption coefficient when a plane sound wave is vertically incident on the sample was measured.
  • Air permeability> The air permeability was measured using a Gurley densometer (model: GB-3C) manufactured by Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd. in accordance with ISO 5636.
  • the MFR of the polypropylene resin is a value measured at 230 ° C. under a load of 2160 g according to JIS K 7210 (1999).
  • the MFR of the polyethylene resin is a value measured at 190 ° C. under a load of 2160 g under JIS K 7210 (1999).
  • Example 1 For forming the fiber layer, two extruders having a screw (50 mm diameter), a heating element and a gear pump, and a spinneret for fiber mixing (a hole diameter of 0.3 mm, a hole through which resin is alternately discharged from the two extruders)
  • a nonwoven fabric manufacturing apparatus including a compressed air generator, an air heater, a collecting conveyor equipped with a polyester net, and a winder, in which several 501 holes are arranged in a line, was used.
  • the two types of polypropylene resin are put into two extruders of the manufacturing apparatus, the extruder is set at 240 ° C. to heat and melt the resin, and the mass ratio of the gear pump is set to 50/50, and the spinning is performed.
  • the molten resin was discharged from the die at a spinning speed of 0.3 g / min per single hole.
  • the discharged fibers were sprayed onto the collection conveyor at a distance of 30 cm from the spinneret by compressed air of 98 kPa (gauge pressure) heated to 400 ° C. to form a fiber layer.
  • the basis weight was arbitrarily set by adjusting the speed of the collecting conveyor.
  • the average fiber diameter was 1.8 ⁇ m
  • the basis weight of the fiber layer was 80 g / m 2
  • the thickness was 0.6 mm.
  • a base material D was Calmflex F-2 (density: 25 kg / m 3 ), a commercially available urethane foam resin material, manufactured by Inoac Corporation, having a density of 25 kg / m 3 .
  • the obtained base material D and the fiber layer were superposed so as to be a fiber layer / base material layer D / fiber layer, and cut out into a 63 mm-diameter circle to prepare a sample for sound absorption coefficient measurement.
  • the normal incidence sound absorption coefficient was measured, and the sound absorption in the low frequency region (integrated value S at 200 to 1000 Hz) was evaluated.
  • the sound absorbing property (integral value T at 800 to 2000 Hz) in the middle frequency range was evaluated and found to be 996, which was good.
  • a circular sample having a diameter of 40 mm was cut out to produce a high-frequency sound absorption evaluation sample. When the sound absorption in the high frequency region (integral value U of 2000 to 5000 Hz) was evaluated, it was 2534, which was good.
  • a base material E was a commercially available urethane foam resin material, Calmflex F-2 (density: 25 kg / m 3 ) manufactured by Inoac Corporation and having a thickness of 15 mm.
  • Calmflex F-2 density: 25 kg / m 3
  • they were superposed so as to be a fiber layer / base material layer E / fiber layer, and cut out into a 63 mm diameter circle to obtain a sample for sound absorption coefficient measurement. Created.
  • the normal incidence sound absorption coefficient was measured, and the sound absorption in the low frequency region (integrated value S at 200 to 1000 Hz) was evaluated.
  • a base material F was a commercially available melamine foamed resin material, Basotect BAF-10G + (density: 9.2 kg / m 3 ), manufactured by Inoac Corporation and having a thickness of 10 mm.
  • Basotect BAF-10G + density: 9.2 kg / m 3
  • they were superposed so as to be a fiber layer / base material layer F / fiber layer, cut out into a 63 mm diameter circle, and a sound absorption coefficient measurement sample was obtained. Created. The normal incidence sound absorption coefficient was measured, and the sound absorption in the low frequency region (integral value S at 200 to 1000 Hz) was evaluated.
  • Example 4 A base material G was cut out from a commercially available melamine foamed resin material, Basotect BAF-20G + (density: 9.2 kg / m 3 ), manufactured by Inoac Corporation, to a thickness of 15 mm. Using the obtained base material G and the fiber layer obtained in Example 1, they were superposed so as to be a fiber layer / base material layer G / fiber layer, and cut out into a 63 mm-diameter circle to prepare a sample for sound absorption coefficient measurement. did. The normal incidence sound absorption coefficient was measured, and the sound absorption in the low frequency region (integrated value S at 200 to 1000 Hz) was evaluated.
  • Basotect BAF-20G + density: 9.2 kg / m 3
  • Example 1 The same procedure as in Example 1 was carried out except that only two fiber layers were used. The layers were laminated so as to be a fiber layer / fiber layer, cut out into a 63 mm diameter circle, and a sample for sound absorption coefficient measurement was prepared. The normal incidence sound absorption coefficient was measured, and the sound absorption in the low frequency region (integrated value S at 200 to 1000 Hz) was evaluated. When the sound absorbing property (integral value T of 800 to 2000 Hz) in the middle frequency range was evaluated, it was 897, which was good. When the sound absorption in the high frequency region (integral value U of 2000 to 5000 Hz) was evaluated, it was 2294, which was good.
  • Example 3 Only the substrate layer D obtained in Example 1 was cut into a circular shape having a diameter of 63 mm to prepare a sample for sound absorption coefficient measurement. The normal incidence sound absorption coefficient was measured, and the sound absorption in the low frequency region (integrated value S at 200 to 1000 Hz) was evaluated to be 131. It was 408 when the sound absorption property (integral value T of 800 to 2000 Hz) in the middle frequency region was evaluated. A circular sample having a diameter of 40 mm was cut out to produce a high-frequency sound absorption evaluation sample. It was 2102 when the sound absorption property (integral value U of 2000 to 5000 Hz) in the high frequency region was evaluated.
  • Example 5 Only the substrate layer D and one fiber layer of Example 3 were laminated so as to be the substrate layer D / fiber layer, and cut into a 63 mm diameter circle to prepare a sample for sound absorption coefficient measurement.
  • the normal incidence sound absorption coefficient was measured, and the sound absorption in the low frequency region (integrated value S at 200 to 1000 Hz) was evaluated. It was 741 when the sound absorption property (integral value T of 800 to 2000 Hz) in the middle frequency range was evaluated.
  • a circular sample having a diameter of 40 mm was cut out to produce a high-frequency sound absorption evaluation sample. It was 2653 when the sound absorption property (integral value U of 2000 to 5000 Hz) in the high frequency region was evaluated.
  • Example 6 Only the substrate layer F and one fiber layer of Example 3 were laminated so as to become the substrate layer F / fiber layer, and cut into a 63 mm diameter circle to prepare a sample for sound absorption coefficient measurement.
  • the normal incidence sound absorption coefficient was measured, and the sound absorption in the low frequency region (integrated value S at 200 to 1000 Hz) was evaluated. It was 720 when the sound absorption property (integral value T of 800 to 2000 Hz) in the middle frequency region was evaluated.
  • a circular sample having a diameter of 40 mm was cut out to produce a high-frequency sound absorption evaluation sample. It was 2707 when the sound absorption property (integral value U of 2000 to 5000 Hz) of the high frequency region was evaluated.
  • Table 1 shows a summary of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6.
  • the laminated sound absorbing materials of Examples 1 to 4 of the present invention were all excellent in low frequency sound absorbing property, medium frequency sound absorbing property, high frequency sound absorbing property, and space saving property.
  • Comparative Example 1 which was composed of only two fiber layers without sandwiching the base material layer, was excellent in middle-frequency sound absorption, but was insufficient in low-frequency sound absorption.
  • Comparative Example 2 which was a single-layer sound absorbing material composed of only relatively small diameter fibers, had insufficient low frequency sound absorbing properties and medium frequency sound absorbing properties even when the thickness was increased.
  • the laminated sound absorbing material of the present invention is particularly excellent in sound absorbing properties in a low frequency range to a medium frequency range and a high frequency range, it can be used as a sound absorbing material in a field where noise in a low frequency range to a medium frequency range is a problem.
  • a sound absorbing material used for ceilings, walls, floors, etc. of houses a sound insulating wall such as an expressway or a railway line, a sound insulating material of home electric appliances, a sound absorbing material arranged in each part of a vehicle such as a railway or an automobile, etc. Can be used.

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Abstract

低周波数領域、中周波数領域、及び高周波数領域において優れた吸音性を示す薄型の吸音材を提供することを課題とする。 少なくとも２層の繊維層と、繊維層と繊維層の間に位置する基材層とを含む積層吸音材であって、前記繊維層は、平均繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ未満である繊維からなり、目付が１０～５００ｇ／ｍ２であり、通気度が９５０μｍ／Ｐａ・ｓｅｃ以下であり、厚みが２．９ｍｍ未満であり、前記基材層は、発泡樹脂からなる層であって、厚みが２．９～２０ｍｍであり、密度が５～３０ｋｇ／ｍ３である、積層吸音材である。

Description

積層吸音材
　本発明は、繊維層と発泡樹脂層とを組み合わせた、積層構造の吸音材に関する。
　吸音材とは音を吸収する機能を有する製品であって、建築分野や自動車分野において多用されている。吸音材を構成する材料として、不織布を用いることが知られている。例えば特許文献１には、支持体層と、支持体層上に積層されるサブミクロン繊維層とを含む、吸音性を有する多層物品が開示され、サブミクロン繊維層は、中央繊維直径が１μｍ未満かつ平均繊維直径が０．５～０．７μｍの範囲であり、溶融フィルムフィブリル化法や電界紡糸法によって形成されることが開示されている。特許文献１の実施例においては、坪量（目付）１００ｇ／ｍ２、直径約１８μｍのポリプロピレンスパンボンド不織布を支持体層とし、その上に、目付１４～５０ｇ／ｍ２、平均繊維直径約０．５６μｍのサブミクロンポリプロピレン繊維を積層した積層物品が開示されている。また別の実施例では、目付６２ｇ／ｍ２のポリエステルのカード処理ウェブの上に、目付６～３２ｇ／ｍ２、平均繊維直径０．６０μｍの電界紡糸ポリカプロラクトン繊維を積層させた多層物品が開示されている。実施例で作製された多層物品は、音響吸収特性が測定され、支持体のみの音響吸収特性よりも優れた音響吸収特性を備えることが示されている。
　また、吸音材に発泡体を用いることも知られている。例えば特許文献２には、音響快適性（音の反射成分の減少及び最適化）及び熱快適性を向上させる積層構造体であって、支持層として特定範囲の開放多孔率を有する有機ポリマー発泡体を備え、表面層として特定の通気抵抗を有するガラス布帛を備え、支持層と表面層との間に非連続の接着層を備えるものが開示されている。有機ポリマー発泡体としては、ポリウレタン、特にポリエステルウレタン、ネオプレン（登録商標）、シリコーンやメラミンを基礎材料とするものが挙げられており、その密度は好ましくは１０～１２０ｋｇ／ｍ３であること、厚みは好ましくは１．５～２．５ｍｍであることが開示されている。
　特許文献３には、自動車用のインシュレータとして用いられる多層シートが開示されている。特許文献４の多層シートは、第１多孔性シートと第２多孔性シートとが、それらの間に挿入されるポリプロピレン製メルトブローン不織布によって融着一体化されているものである。第１多孔性シート及び第２多孔性シートとしては、短繊維の接着絡合不織布シートやガラスウールマットシート等が例示されており、それらの間に、緻密で低通気度のポリプロピレン製メルトブローン不織布を挿入する。メルトブローン不織布として平均繊維径が２μｍ以下であるものを用いることによって、繊維の分散が均一で、成型時に溶融しても、メルトブローン不織布が有する低通気度の物性を引き継げると考えられている。
特開２０１４－１５０４２号公報 特表２０１４－５２９５２４号公報 特開２０１６－１３７６３６号公報
　上述のとおり、吸音材としてさまざまな構成の積層体が検討されており、繊維径や通気度（密度）の異なる複数の層を組み合わせることも知られている。しかしながら、特に自動車用の吸音材においては、より優れた吸音特性を有する吸音材、特に、２００～１０００Ｈｚの低周波数領域及び８００～２０００Ｈｚの中周波数領域、さらに２０００～５０００Ｈｚの高周波数領域において優れた吸音性能を示し、また、省スペース性に優れた吸音材が求められている。この状況に鑑み、本発明は、低周波数領域、中周波数領域、及び高周波数領域において優れた吸音性を有するとともに、省スペース性にも優れた吸音材を提供することを課題とする。
　発明者らは上述の課題を解決するために検討を重ねた。その結果、基材層と繊維層とを含む積層吸音材において、特定範囲の繊維径及び目付を有する複数の緻密な繊維層と、それらの間に位置し、一定の厚みと密度とを有する発泡樹脂層である疎な基材層と、を含む構造とすることによって、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
　本発明は、以下の構成を有する。
［１］少なくとも２層の繊維層と、繊維層と繊維層の間に位置する基材層とを含む積層吸音材であって、
前記繊維層のそれぞれは、平均繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ未満である繊維からなり、目付が１０～５００ｇ／ｍ２であり、通気度が９５０μｍ/Ｐａ・ｓｅｃ以下であり、
厚みが２．９ｍｍ未満であり、
前記基材層は、発泡樹脂からなる層であって、厚みが２．９～２０ｍｍであり、密度が５～３０ｋｇ／ｍ３である、
積層吸音材。
［２］前記繊維層が、１０～２００ｇ／ｍ２の目付けであり、前記基材層が８～２６ｋｇ／ｍ３の密度である、［１］に記載の積層吸音材。
［３］厚みが、３０ｍｍ以下である、［１］又は［２］に記載の積層吸音材。
［４］前記繊維層を形成する繊維が、ポリエチレン、ポリプロピレン、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、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン６，６、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリスルフォン、及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも１種である、［１］～［３］のいずれか１項に記載の積層吸音材。
［５］前記基材層に含まれる基材が、ウレタン発泡樹脂及びメラミン発泡樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種からなる発泡樹脂である、［１］～［４］のいずれか１項に記載の積層吸音材。
［６］垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００～３２００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ（ｘ）としたとき、２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓが、下記式を満たす範囲である、［１］～［５］のいずれか１項に記載の積層吸音材。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
［７］垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００～３２００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ（ｘ）としたとき、８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔが、下記式を満たす範囲である、［１］～［６］のいずれか１項に記載の積層吸音材。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
［８］垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００～５０００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ２（ｘ）としたとき、２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕが、下記式を満たす範囲である、［１］～［７］のいずれか１項に記載の積層吸音材。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
　上述の構成を有する本発明によれば、積層吸音材中に特定の構成の繊維層及び基材層を有することで、少ない層数で高い吸音性を実現することが可能であり、吸音材として厚みの削減ができる。また、上述の構成を有する本発明によれば、低周波数領域、中周波数領域、及び高周波数領域における吸音特性に優れた吸音材が得られる。本発明の積層吸音材は、吸音特性のピークが従来の吸音材よりも低い領域にあり、２０００Ｈｚ以下の領域、特に１０００Ｈｚ以下の領域における吸音性能に優れる。建築分野では、生活騒音の多くは２００～５００Ｈｚ程度といわれており、また自動車分野では、ロードノイズでは１００～５００Ｈｚ程度、また、加速時やトランスミッション変動時の騒音は１００～２０００Ｈｚ程度、車両走行時の風切り音は８００～２０００Ｈｚ程度といわれている。本発明の積層吸音材は、このような騒音対策に有用である。また、本発明の積層吸音材は、多孔質材料やガラス繊維等からなる吸音材と比較して軽量であるため、部材の軽量化と省スペース化が可能であり、この点は特に自動車分野向けの吸音材として有用である。
本発明の実施例（実施例３）及び比較例（比較例４）の吸音特性を示すグラフである。
　以下、本発明を詳細に説明する。
（積層吸音材の構造）
　本発明の積層吸音材は、少なくとも２層の繊維層と、繊維層と繊維層の間に位置する基材層とを含む積層吸音材であって、各繊維層は、５００ｎｍ以上５μｍ未満の平均繊維径の繊維からなり、かつ、１０～５００ｇ／ｍ２の目付けであり、通気度が９５０μｍ/Ｐａ・ｓｅｃ以下、厚みが２．９ｍｍ未満であり、前記基材層は、発泡樹脂からなる層であって厚みが２．９～２０ｍｍであり、密度が５～３０ｋｇ／ｍ３である。このように、本発明の積層吸音材は、基材層と繊維層とを含んでなり、繊維層は２層以上含まれ、繊維層の間に基材層が位置する。
　積層吸音材において、繊維層は少なくとも２層含まれ、具体的には、２～４層とすることができるが、吸音材の厚みを低減する観点からは２層であることがより好ましい。各繊維層は、１つの繊維集合体でもよいし、１つの繊維層の中に複数の繊維集合体が重ねられた形態であってもよい。
　また、積層吸音材において、繊維層と繊維層の間には基材層が位置する。各基材層は、１つの基材からなってもよく、又は複数の基材が重ねられてなる形態であってもよい。
　積層吸音材に含まれる繊維層及び基材層は、それぞれ１種類ずつでもよいが、異なる２種以上の繊維層又は基材層が含まれていてもよい。また、本発明の効果を損なわない限り、繊維層及び基材層以外の構成が含まれていてもよく、例えば、本発明に規定する範囲外のさらなる繊維層（１層でも２層以上でもよい）、印刷層、発泡体、箔、メッシュ、織布等が含まれていてもよい。また、各層間を連結するための接着剤層、クリップ、縫合糸等を含んでいてもよい。
　積層吸音材の各層の間は、物理的及び／又は化学的に接着されていてもよいし、接着されていなくてもよい。積層吸音材の複数の層間のうちの一部が接着され、一部は接着されていない形態であってもよい。接着は、例えば、繊維層の形成工程において、又は後工程として加熱を行い、繊維層を構成する繊維の一部を融解し、繊維層を基材層に融着させることによって繊維層と基材層とを接着してもよい。また、基材層ないし繊維層の表面に接着剤を付与し、さらに基材層ないし繊維層を重層することによって、層間を接着することも好ましい。
　積層吸音材の厚みは、本発明の効果が得られる限り特に制限されないが、例えば、３～５０ｍｍとすることができ、３～４０ｍｍとすることが好ましく、省スペース性の観点から３～３０ｍｍとすること、３０ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、積層吸音材の厚みとは、典型的には繊維層及び基材層の厚みの合計のことを意味し、カートリッジや蓋等の外装体が取り付けられている場合、その部分の厚みは含まないものとする。
　積層吸音材の通気度は、所望の吸音性能が得られる限り特に制限されるものではないが、１０～１０００μｍ／Ｐａ・ｓとすることができ、１０～５００μｍ／Ｐａ・ｓであれば好ましい。通気度が１０μｍ／Ｐａ・ｓ以上であれば、吸音材の表面で音が反射することによる吸音率の低下がなく、また、通気度が１０００μｍ／Ｐａ・ｓ以下であれば、吸音材内部での迷路度が低下し、吸音材内部での消失するエネルギーが低下することによる吸音率の低下がない。また、繊維層の通気度が基材層の通気度よりも低いこと、言い換えると、相対的に通気度が高い層（基材層）が、通気度の低い層（繊維層）によって挟まれた構造となっていることが好ましい。従来、吸音性能とともに遮音性能を期待されていた吸音材では、通気性が低いほど音が通過しにくく、すなわち遮音性に有効であると考えられていたが、本発明の積層吸音材は、高い通気性を有することによって音の反射を低減し、さらに吸音性に優れた繊維層を採用することによって高い吸音性が得られる。通気度の調整は、例えば、繊維層を構成する繊維を細径とすることによって、密度が高く、通気度が低い繊維層を得ることができる。また、エンボス加工や熱加圧等の方法によっても、通気度を調整することができる。なお、通気度の測定は公知の方法によることができ、例えば、ガーレ試験機法で測定できる。
　積層吸音材は、基材層が繊維層によって挟まれた積層構造となっている。このような形態であるとき、繊維層と繊維層との間の距離（基材層の厚み、層間距離とも称する）は、２．９～２０ｍｍであることが好ましく、２．９～１５ｍｍであることがより好ましい。層間距離が２．９ｍｍ以上であれば、低周波数領域の吸音性能が良好となり、層間距離が２０ｍｍ以下であれば、吸音材としての厚みが大きくなり過ぎることがなく、省スペース性に優れた吸音材が得られる。本発明の吸音材は、典型的には、薄い繊維層と繊維層の間に、厚みのある基材層を挟み込む構造を有することが好ましく、基材層の厚みが、積層吸音材の厚みの大部分を占めることが好ましい。
（各層の構成：繊維層）
　本発明の積層吸音材に含まれる繊維層は、平均繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ未満である繊維からなる層である。好ましくは、平均繊維径が５００ｎｍ以上３μｍ未満である繊維からなる層である。平均繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ未満であるとは、平均繊維径がこの数値範囲内であることを意味する。繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ範囲であれば、高い吸音性が得られるため好ましい。繊維径の測定は、公知の方法によることができる。例えば、繊維層表面の拡大写真から測定ないし算出することによって得られる値であり、詳細な測定方法は実施例に詳述される。
　本発明の積層吸音材に含まれる繊維層は、１層の繊維層が一つの繊維集合体からなっていてもよく、また、１層の繊維層中に複数の繊維集合体を含み、繊維集合体の層が重ね合わされたものが１層の繊維層を形成していてもよい。なお、本明細書において、繊維集合体とは、一つの連続体となった繊維集合体のことを意味している。繊維層の目付けは、１０～５００ｇ／ｍ２であることが好ましく、１０～２００／ｍ２であればより好ましい。目付けが１０ｇ／ｍ２以上であれば、繊維層と基材層との密度差による流れ抵抗の制御が良好となり、５００ｇ／ｍ２未満であれば、吸音材として生産性に優れる。繊維層の厚みは、２．９ｍｍ未満であり、吸音材としての厚みを低減する観点からはより薄い方が好ましく、好ましくは２．０ｍｍ未満、さらに好ましくは１．０ｍｍ未満、特に好ましくは７００μｍ未満とすることができる。
　繊維層の通気度は、例えば９５０μｍ／Ｐａ・ｓ以下とすることができ、１０～６００μｍ／Ｐａ・ｓであれば好ましい。
　繊維層を構成する繊維集合体は、好ましくは不織布であり、前記の範囲の繊維径及び目付を有している限り特に制限されないが、メルトブローン不織布及び／又は電界紡糸法によって形成される不織布等であることが好ましい。メルトブローン不織布によれば、細径の繊維を基材上に効率よく積層させることができる。メルトブローン不織布の詳細は製造方法に詳述する。
　繊維層を構成する樹脂としては、発明の効果を得られる限り特に制限されないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン、ポリ乳酸、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル類、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン１，２等のナイロン（アミド樹脂）類、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリスルフォン、液晶ポリマー類、ポリエチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン等が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂が例示できる。ポリエチレン樹脂としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等を挙げることができ、ポリプロピレン樹脂としては、プロピレンの単独重合体や、プロピレンと他の単量体、エチレンやブテン等が重合した共重合ポリプロピレン等を挙げることができる。繊維集合体は、前記の樹脂の１種を含むことが好ましく、２種類以上を含んでいてもよい。
　また、前記の繊維には、樹脂以外の各種の添加剤を含んでもよい。樹脂に添加されうる添加剤としては例えば、充填剤、安定化剤、可塑剤、粘着剤、接着促進剤（例えば、シラン及びチタン酸塩）、シリカ、ガラス、粘土、タルク、顔料、着色剤、酸化防止剤、蛍光増白剤、抗菌剤、界面活性剤、難燃剤、及びフッ化ポリマーが挙げられる。前記添加物のうち１つ以上を用いて、得られる繊維及び層の重量及び／又はコストを軽減してもよく、粘度を調整してもよく、又は繊維の熱的特性を変性してもよく、あるいは電気特性、光学特性、密度に関する特性、液体バリアもしくは粘着性に関する特性を包含する、添加物の特性に由来する様々な物理特性を付与してもよい。
（各層の構成：基材層）
　本発明の積層吸音材における基材層は、吸音性を有するとともに、繊維層を支持して吸音材全体の形状を保持する機能を有している。基材層は、１層の基材からなってもよく、又は、複数の基材が重ねられてなる形態であってもよい。
　基材層を構成する基材は、その少なくとも一方の表面上に繊維集合体を積層できるものであれば特に制限されず、発泡樹脂を用いることができる。特に、ウレタン発泡樹脂又はメラミン発泡樹脂からなる層であることが好ましい。積層吸音材に含まれる基材は１種であってもよく、２種以上の基材を含むことも好ましい。これらは、通気性を有していることが特に好ましいことから、通気性が低い場合には、開孔を有することが好ましい。発泡樹脂は、連続気泡（連通孔）を有する発泡樹脂であることが好ましい。
　前記の発泡樹脂層を構成する樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂が例示できる。ポリオレフィン系樹脂としては、エチレン、プロピレン、ブテン－１、若しくは４－メチルペンテン－１等の単独重合体、及びこれらと他のα－オレフィン、即ち、エチレン、プロピレン、ブテン－１、ペンテン－１、ヘキセン－１あるいは４－メチルペンテン－１などのうちの１種以上とのランダム若しくはブロック共重合体あるいはこれらを組み合わせた共重合体のことであり、又はこれらの混合物などを挙げることができる。
　基材層は繊維層と繊維層との間に位置する。また、繊維層と繊維層との間に位置するのに加えて、積層吸音材の最外面に位置する層として含まれてもよい。基材は、１層のみで基材層を構成してもよく、２層以上が連続して配置されて１層の基材層を構成していることも好ましい。基材を２層以上連続して配置することで、基材層の厚みによって層の層間距離を制御できるという利点がある。
　基材層として通気性を持つ発泡樹脂層を用いることができ、その密度は、５～３０ｋｇ／ｍ３であることが好ましく、８～２６ｋｇ／ｍ３であることがより好ましい。発泡樹脂層としては、連続気泡（連通孔）を有する発泡樹脂層が好ましく、例えばウレタン発泡樹脂、アクリル系発泡樹脂やメラミン発泡樹脂等が例示できる。密度が５ｋｇ／ｍ３以上であれば、成型性がよく一般的に市販されているため入手しやすい点で好ましく、３０ｋｇ／ｍ３以下であれば吸音材料として軽量となり、設置の際等に作業性が高いため好ましい。
　本発明において、基材層は２．９ｍｍ以上の厚みを有する。基材層の厚みの上限は特に制限されるものではないが、省スペース性の観点からは２．９～６０ｍｍであることが好ましく、２．９～２０ｍｍであることがより好ましい。基材層が複数の基材から構成される場合、基材層を構成する基材１層あたりの厚みは、例えば、２０μｍ～２０ｍｍとすることができ、３０μｍ～１０ｍｍとすることが好ましい。基材の厚みが２０μｍ以上であれば、皺の発生がなく取り扱いが容易で、生産性が良好であり、基材の厚みが２０ｍｍ以下であれば、省スペース性を妨げる恐れがない。
　基材層は、繊維層よりも密度が低く、通気性と厚みのある層であり、この構造によって音の反射を低減し、吸音性に寄与するものと考えられている。基材層の通気度は、例えば１０００μｍ／Ｐａ・ｓ以上とすることができる。
　基材層には、本発明の効果を妨げない範囲内で、各種の添加剤、例えば、着色剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、造核剤、滑剤、抗菌剤、難燃剤、可塑剤、及び他の熱可塑性樹脂等が添加されていてもよい。また、表面が各種の仕上げ剤で処理されていてもよく、これによって撥水性、制電性、表面平滑性、耐摩耗性などの機能が付与されていてもよい。
（積層吸音材の吸音特性）
　本発明の積層吸音材は、特に低周波数領域（１０００Ｈｚ以下の周波数領域）、中周波数領域（８００～２０００Ｈｚの周波数領域）、及び高周波数領域（２０００～５０００Ｈｚの周波数領域）における吸音性が優れることを特徴としている。本発明の積層吸音材は、特に４００Ｈｚ～１０００Ｈｚ領域の吸音性に優れるという、従来の吸音材と異なる吸音特性を示すものである。特定の理論に拘束されるものではないが、本発明の積層吸音材は、繊維層と基材層の密度差を利用し音波の流れ抵抗を制御し、音波の透過と反射、及び干渉を利用する結果、厚みが薄く、かつ、低周波数領域及び中周波数領域の吸収性に優れるという性能が得られるものと考えられている。
　吸音性の評価方法は、実施例に詳述される。
（積層吸音材の製造方法）
　積層吸音材の製造方法は特に制限されないが、例えば、１層の基材層上に１層の繊維集合体を形成する繊維層を作成する工程、及び、複数の繊維層を所定の順番及び枚数で重ね合わせて一体化する工程、を含む製造方法によって得ることができる。なお、繊維層を重ね合わせる工程において、繊維層以外のさらなる層（例えばさらなる基材層）をさらに加えて積層することもできる。
　基材層として用いる発泡体は、公知の方法で製造して用いてもよいし、市販の発泡体を選択して用いることもできる。
　前記によって得られた、基材層／繊維層の２層からなる積層体を、複数枚重ね合わせて一体化する方法は、特に限定されるわけではなく、接着を行わず重ね合わせるだけでもよく、また、各種の接着方法、つまり、加熱したフラットロールやエンボスロールによる熱圧着、ホットメルト剤や化学接着剤による接着、循環熱風もしくは輻射熱による熱接着などを採用することもできる。繊維層の物性低下を抑制するという観点では、なかでも循環熱風もしくは輻射熱による熱処理が好ましい。フラットロールやエンボスロールによる熱圧着の場合、繊維層が溶融してフィルム化したり、エンボス点周辺部分に破れが発生したりする等のダメージを受け、安定的な製造が困難となる可能性があるほか、吸音特性が低下する等の性能低下を生じやすい。また、ホットメルト剤や化学接着剤による接着の場合には、該成分によって繊維層の繊維間空隙が埋められ、性能低下を生じやすい場合がある。一方で、循環熱風もしくは輻射熱による熱処理で一体化した場合には、繊維層へのダメージが少なく、かつ十分な層間剥離強度で一体化できるので好ましい。循環熱風もしくは輻射熱による熱処理によって一体化する場合には、特に限定されるものではないが、熱融着性複合繊維からなる不織布及び発泡樹脂を使用することが好ましい。
　以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、以下の実施例は例示を目的としたものに過ぎない。本発明の範囲は、本実施例に限定されない。
　実施例で用いた物性値の測定方法及び定義を以下に示す。
＜平均繊維径＞
　株式会社日立ハイテクノロジーズ製の走査型電子顕微鏡ＳＵ８０２０を使用して、繊維を観察し、画像解析ソフトを用いて繊維５０本の直径を測定した。繊維５０本の繊維径の平均値を平均繊維径とした。
＜吸音率測定１＞
　各積層体より直径６３ｍｍのサンプルを採取し、各条件の積層をした後、垂直入射吸音率測定装置「ブリュエル＆ケアー社製ＴＹＰＥ４２０６」を用いＡＳＴＭ　Ｅ　１０５０に準拠し、周波数２００～３２００Ｈｚにおける試験片に平面音波が垂直に入射するときの垂直入射吸音率を測定した。
＜低周波数領域の吸音性＞
　周波数ｘが２００～３２００Ｈｚの吸音率を１Ｈｚ間隔で測定し、得られる曲線をｆ(ｘ)としたとき、２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓが下記数式で得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　積分値Ｓは２００～１０００Ｈｚの周波数領域の吸音性能を示し、数値が高ければ、吸音性が高いと判断される。Ｓ値が１７０以上の場合、低周波数領域の吸音性を良好（○）と評価し、１７０未満の場合、吸音性を不良（×）と評価した。積分値Ｓを、積分した周波数の幅（１０００－２００＝８００）で除した値が２００～１０００Ｈｚの周波数領域の平均吸音率を表す。
＜中周波数領域の吸音性＞
　周波数ｘが８００～２０００Ｈｚの吸音率を１Ｈｚ間隔で測定し、得られる曲線をｆ(ｘ)としたとき、８００～２０００Ｈｚの吸音率の積分値Ｔが下記数式で得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　積分値Ｔは８００～２０００Ｈｚの周波数領域の吸音性能を示し、数値が高ければ、吸音性が高いと判断される。Ｔ値が８４０以上の場合、中周波数領域の吸音性を良好（○）と評価し、８４０未満の場合、吸音性を不良（×）と評価した。積分値Ｔを積分した周波数の幅（２０００－８００＝１２００）で除した値が８００～２０００Ｈｚの周波数領域の平均吸音率を表す。
＜吸音率測定２＞
　各積層体より直径４０ｍｍのサンプルを採取し、各条件の積層をした後、垂直入射吸音率測定装置「日本音響エンジニアリング社製ＷｉｎＺａｃＭＴＸ」を用いＡＳＴＭ　Ｅ　１０５０に準拠し、周波数２００～５０００Ｈｚにおける試験片に平面音波が垂直に入射するときの垂直入射吸音率を測定した。
＜高周波数領域の吸音性＞
　周波数ｘが２００～５０００Ｈｚの吸音率を３．９Ｈｚ間隔で測定し、得られる曲線をｆ２(ｘ)としたとき、２０００～５０００Ｈｚの吸音率の積分値Ｕが下記数式で得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　積分値Ｕは２０００～５０００Ｈｚの周波数領域の吸音性能を示し、数値が高ければ、吸音性が高いと判断される。Ｕ値が２１００以上の場合、高周波数領域の吸音性を良好（○）と評価し、２１００未満の場合、吸音性を不良（×）と評価した。積分値Ｕを積分した周波数の幅（５０００－２０００＝３０００）で除した値が２０００～５０００Ｈｚの周波数領域の平均吸音率を表す。
＜通気度＞
　通気度測定は、株式会社東洋精機製作所製ガーレ式デンソメーター（型式：ＧＢ－３Ｃ）にてＩＳＯ　５６３６に準拠し測定した。
＜ＭＦＲ＞
　ポリプロピレン樹脂のＭＦＲは、ＪＩＳ　Ｋ　７２１０（１９９９）に準拠し、２１６０ｇ荷重条件下、２３０℃で測定した値である。
　ポリエチレン樹脂のＭＦＲは、ＪＩＳ　Ｋ　７２１０（１９９９）に準拠し、２１６０ｇ荷重条件下、１９０℃で測定した値である。
［実施例１］
　繊維層の形成には、スクリュー（５０ｍｍ径）、加熱体及びギアポンプを有する２機の押出機、混繊用紡糸口金（孔径０．３ｍｍ、２機の押出機より交互に樹脂が吐出される孔数５０１ホールが一列に並んだ、有効幅５００ｍｍ）、圧縮空気発生装置及び空気加熱機、ポリエステル製ネットを備えた捕集コンベアー、及び巻取り機からなる不織布製造装置を用いた。
　繊維層の原料のポリプロピレン樹脂として、ポリプロピレンホモポリマー１（ＭＦＲ＝８２ｇ／１０分）と、ポリプロピレンホモポリマー２（ＬＯＴＴＥ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製「ＦＲ－１８５」（ＭＦＲ＝１４００ｇ／１０分））を用い、不織布製造装置の２機の押出機に前記２種類のポリプロピレン樹脂を投入し、押出機を２４０℃にセットして樹脂を加熱溶融させ、ギアポンプの質量比が５０／５０になる様に設定し、紡糸口金から単孔あたり０．３ｇ／ｍｉｎの紡糸速度で溶融樹脂を吐出させた。吐出した繊維を４００℃に加熱した９８ｋＰａ（ゲージ圧）の圧縮空気によって紡糸口金から３０ｃｍの距離で、捕集コンベアー上に吹き付け、繊維層を形成した。捕集コンベアーの速度を調整することによって、任意に目付を設定した。平均繊維径は、１．８μｍであり、繊維層の目付けは、８０ｇ／ｍ２、厚みは０．６ｍｍであった。
　また、市販されている発泡ウレタン樹脂材料であるイノアック社製カームフレックス　Ｆ－２（密度２５ｋｇ／ｍ３）、厚み１０ｍｍを基材Ｄとした。得られた基材Ｄと繊維層とを使用し、繊維層／基材層Ｄ／繊維層となるように重ね合わせ、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。
　垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓ）を評価したところ、２８０であり良好であった。中周波数領域の吸音性（８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔ）を評価したところ、９９６であり良好であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕ）を評価したところ、２５３４であり良好であった。
［実施例２］
　市販されているウレタン発泡樹脂材料であるイノアック社製カームフレックス　Ｆ－２（密度２５ｋｇ／ｍ３）、厚み１５ｍｍを基材Ｅとした。得られた基材Ｅと実施例１で得られた繊維層とを使用し、繊維層／基材層Ｅ／繊維層となるように重ね合わせ、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。
　垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓ）を評価したところ、３４３であり良好であった。中周波数領域の吸音性（８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔ）を評価したところ、１０７９であり良好であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕ）を評価したところ、２５９９であり良好であった。
［実施例３］
　市販されているメラミン発泡樹脂材料であるイノアック社製バソテクト　ＢＡＦ-１０Ｇ＋（密度９．２ｋｇ／ｍ３）、厚み１０ｍｍを基材Ｆとした。得られた基材Ｆと実施例１で得られた繊維層とを使用し、繊維層／基材層Ｆ／繊維層となるように重ね合わせ、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。
　垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓ）を評価したところ、３００であり良好であった。中周波数領域の吸音性（８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔ）を評価したところ、１０４４であり良好であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００Ｈｚから～５０００Ｈｚの積分値Ｕ）を評価したところ、２６５６であり良好であった。
［実施例４］
　市販されているメラミン発泡樹脂材料であるイノアック社製バソテクト　ＢＡＦ-２０Ｇ＋（密度９．２ｋｇ／ｍ３）を厚み１５ｍｍに切り出し基材Ｇとした。得られた基材Ｇと実施例１で得られた繊維層を使用し、繊維層／基材層Ｇ／繊維層となるように重ね合わせ、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。
　垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓ）を評価したところ、３６０であり良好であった。中周波数領域の吸音性（８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔ）を評価したところ、１０４５であり良好であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕ）を評価したところ、２６７１であり良好であった。
［比較例１］
　繊維層２枚のみを使用した以外は実施例１と同様に実施し、繊維層／繊維層となるように積層し、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。
　垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓ）を評価したところ、１６７であり不良であった。中周波数領域の吸音性（８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔ）を評価したところ、８９７であり良好であった。高周波数領域の吸音性（２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕ）を評価したところ、２２９４であり良好であった。
［比較例２］
　市販されているポリプロピレン樹脂製不織布（３Ｍ社製シンサレートＴ２２０３、繊維径０．７～４．０μｍ、厚み２９ｍｍ）を直径６３ｍｍの円形に打ち抜き、吸音率測定をし、低周波数領域の吸音性（２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓ）を評価したところ、１２９であり低周波数領域の吸音性が得られず、不良であった。中周波数領域の吸音性（８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔ）を評価したところ、８０４であり不良であった。高周波数領域の吸音性（２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕ）を評価したところ、２５８０であり良好であった。
［比較例３］
　実施例１で得られた基材層Ｄのみで、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓ）を評価したところ、１３１であった。中周波数領域の吸音性（８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔ）を評価したところ、４０８であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕ）を評価したところ、２１０２であった。
［比較例４］
　実施例３の基材層Ｆのみで、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓ）を評価したところ、１３９であった。中周波数領域の吸音性（８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔ）を評価したところ、４０４であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕ）を評価したところ、２１２４であった。
［比較例５］
　実施例３の基材層Ｄと繊維層１枚のみで、基材層Ｄ／繊維層となるように積層し、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓ）を評価したところ、１７６であった。中周波数領域の吸音性（８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔ）を評価したところ、７４１であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕ）を評価したところ、２６５３であった。
［比較例６］
　実施例３の基材層Ｆと繊維層１枚のみで、基材層Ｆ／繊維層となるように積層し、６３ｍｍ径の円形に切り出し吸音率測定用サンプルを作成した。垂直入射吸音率を測定し、低周波数領域の吸音性（２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓ）を評価したところ、１８０であった。中周波数領域の吸音性（８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔ）を評価したところ、７２０であった。４０ｍｍ径の円形で切り出し、高周波吸音性評価サンプルを作製した。高周波数領域の吸音性（２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕ）を評価したところ、２７０７であった。
　実施例１～４及び比較例１～６のまとめを表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　表１に示されるとおり、本発明の実施例１～４の積層吸音材はいずれも、低周波吸音性、中周波吸音性、高周波吸音性、及び省スペース性に優れていた。一方、基材層を挟まず、２層の繊維層のみで構成した比較例１は、中周波吸音性は優れていたが低周波吸音性が不十分であった。さらに、比較的細径の繊維のみで構成した単層の吸音材である比較例２は、厚みを大きくしても低周波数吸音性及び中周波数吸音性が不十分であった。また、発泡体層のみ（基材層のみ）である比較例３，４は、高周波吸音性で良好であるが、低周波吸音性、中周波吸音性、ともに不十分であった。比較例５，６は、低周波数域と高周波数域の吸音性は良好であったが、中周波数域の吸音性は不十分であった。
　本発明の積層吸音材は、低周波数領域から中周波数領域、高周波領域の吸音性に特に優れるため、低周波数領域から中周波数領域の騒音が問題になる分野における吸音材として利用されうる。具体的には住宅の天井、壁、床等に用いられる吸音材、高速道路や鉄道路線等の防音壁、家電製品の防音材、鉄道や自動車等の車両の各部に配置される吸音材等として用いられうる。

Claims (8)

  1. 少なくとも２層の繊維層と、繊維層と繊維層の間に位置する基材層とを含む積層吸音材であって、
    前記繊維層のそれぞれは、平均繊維径が５００ｎｍ以上５μｍ未満である繊維からなり、目付が１０～５００ｇ／ｍ２であり、通気度が９５０μｍ／Ｐａ・ｓｅｃ以下であり、
    厚みが２．９ｍｍ未満であり、
    前記基材層は、発泡樹脂からなる層であって、厚みが２．９～２０ｍｍであり、密度が５～３０ｋｇ／ｍ３である、
    積層吸音材。
  2. 前記繊維層が、１０～２００ｇ／ｍ２の目付けであり、前記基材層が、８～２６ｋｇ／ｍ３の密度である、請求項１に記載の積層吸音材。
  3. 厚みが、３０ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の積層吸音材。
  4. 前記繊維層を形成する繊維が、ポリエチレン、ポリプロピレン、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、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン６，６、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリスルフォン、及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１～３のいずれか１項に記載の積層吸音材。
  5. 前記基材層に含まれる基材が、ウレタン発泡樹脂及びメラミン発泡樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種からなる発泡樹脂である、請求項１～４のいずれか１項に記載の積層吸音材。
  6. 垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００～３２００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ（ｘ）としたとき、２００～１０００Ｈｚの積分値Ｓが、下記式を満たす範囲である、請求項１～５のいずれか１項に記載の積層吸音材。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
  7. 垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００～３２００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ（ｘ）としたとき、８００～２０００Ｈｚの積分値Ｔが、下記式を満たす範囲である、請求項１～６のいずれか１項に記載の積層吸音材。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
  8. 垂直入射吸音率測定法において、周波数ｘが２００～５０００Ｈｚの吸音率を測定し、得られる曲線をｆ２（ｘ）としたとき、２０００～５０００Ｈｚの積分値Ｕが、下記式を満たす範囲である、請求項１～７のいずれか１項に記載の積層吸音材。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
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