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技術 吸音材

出願人 東レ株式会社
発明者 相山和則杉野知重
出願日 1999年4月20日 (21年7ヶ月経過) 出願番号 1999-111872
公開日 2000年5月26日 (20年6ヶ月経過) 公開番号 2000-148157
状態 特許登録済
技術分野 道路防護装置、防音壁 建築環境 積層体(2) 防音、遮音、音の減衰
主要キーワード 重合積層 立方体形 通気特性 ガラス繊維集合体 スパンボンド製 開綿機 水保持性 装着作業性
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年5月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

本発明は、良好なる吸音性と、耐候性難燃性、加工・作業性、吸水性通気性を同時に満足する吸音材を提供せんとするものである。

解決手段

中材と該中材を包皮してなる表皮材とで構成された吸音材であって、該表皮材がJIS L−1096に基いて測定される通気量が80cc/cm2/sec以上であり、該中材が、比重0.02g/cc以上、表面硬度50度以上、厚さ50mm以上の、繊維相互が部分的に接着されてなる繊維集合体からなり、かつ、該中材と該表皮材が同一種類合成繊維で構成されていることを特徴とする吸音材。

概要

背景

従来より、提案されたり、使用されている吸音材は、中材ガラス繊維集合体使い、その欠点を補うために、合成樹脂フイルムか、ガラス繊維製織物で包んだものが大半である。かかる吸音材の欠点は、耐候性が著しく悪く耐久性がなく、また、吸水後の乾燥性が悪く、形態崩れが発生するとか、加工中に繊維切断片飛散による人体への悪影響や、吸音材自体の強度不足等があげられる。最近では、かかる欠点を改良するため、合成繊維を使った集合体に表面加工をしたものが提案されている。

いずれにしても、鉄道道路建築などで使用される吸音材は、吸音性、耐候性、形態安定性、強力、加工性、さらに道路での装着作業性、吸水後の水保持性難燃性通気性などを、まだまだ改良する必要がある。

概要

本発明は、良好なる吸音性と、耐候性、難燃性、加工・作業性、吸水性、通気性を同時に満足する吸音材を提供せんとするものである。

中材と該中材を包皮してなる表皮材とで構成された吸音材であって、該表皮材がJIS L−1096に基いて測定される通気量が80cc/cm2/sec以上であり、該中材が、比重0.02g/cc以上、表面硬度50度以上、厚さ50mm以上の、繊維相互が部分的に接着されてなる繊維集合体からなり、かつ、該中材と該表皮材が同一種類の合成繊維で構成されていることを特徴とする吸音材。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

中材と該中材を包皮してなる表皮材とで構成された吸音材であって、該表皮材がJIS L−1096に基いて測定される通気量が80cc/cm2/sec以上であり、該中材が、比重0.02g/cc以上、表面硬度50度以上、厚さ50mm以上の、繊維相互が部分的に接着されてなる繊維集合体からなり、かつ、該中材と該表皮材が同一種類合成繊維で構成されていることを特徴とする吸音材。

請求項2

該中材の水分保持量が0.2g/cm3 以下であることを特徴とする請求項1記載の吸音材。

請求項3

該繊維集合体を構成する単繊維軸がほぼ音源方向に配列していることを特徴とする請求項1または2記載の吸音材。

請求項4

該表皮材が、繊維相互が部分的に接着された長繊維不織布であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の吸音材。

請求項5

該表皮材が、袋状であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の吸音材。

請求項6

該表皮材と中材が、分離したものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の吸音材。

技術分野

0001

本発明は、道路鉄道建築などで使用される吸音材に関するものである。

背景技術

0002

従来より、提案されたり、使用されている吸音材は、中材ガラス繊維集合体使い、その欠点を補うために、合成樹脂フイルムか、ガラス繊維製織物で包んだものが大半である。かかる吸音材の欠点は、耐候性が著しく悪く耐久性がなく、また、吸水後の乾燥性が悪く、形態崩れが発生するとか、加工中に繊維切断片飛散による人体への悪影響や、吸音材自体の強度不足等があげられる。最近では、かかる欠点を改良するため、合成繊維を使った集合体に表面加工をしたものが提案されている。

0003

いずれにしても、鉄道、道路や建築などで使用される吸音材は、吸音性、耐候性、形態安定性、強力、加工性、さらに道路での装着作業性、吸水後の水保持性難燃性通気性などを、まだまだ改良する必要がある。

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、良好なる吸音性と、耐候性、難燃性、加工・作業性、吸水性、通気性を同時に満足する吸音材を提供せんとするものである。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。

0006

すなわち、中材と該中材を包皮してなる表皮材とで構成された吸音材であって、該表皮材がJIS L−1096に基いて測定される通気量が80cc/cm2/sec以上であり、該中材が、比重0.02g/cc以上、表面硬度50度以上、厚さ50mm以上の、繊維相互が部分的に接着されてなる繊維集合体からなり、かつ、該中材と該表皮材が同一種類の合成繊維で構成されていることを特徴とする吸音材である。

発明を実施するための最良の形態

0007

本発明において、中材や表皮材を構成する繊維は、耐候性の点から合成繊維であることが必要である。かかる繊維素材としては、ポリエステルポリアミドアクリルポリプロピレンポリエチレンなどいずれのものでも使用できるが、耐候性、難燃性、リサイクル性の点から、ポリエステル繊維を使うのが最も好ましい。

0008

その繊維の太さは、1〜100デニールのものを使用することができる。後述するように水分保持量0.2g/cm3 以下のものを得るためには、太い繊維の方が濡れたときの水保持性が少なく、正常な状態である乾燥状態への回復が早くてよいし、また、通気性においても好ましいので、これらの点からは1〜20デニールのものが好ましく使用される。加工性、扱い性の点からは太い方がよく、特に開繊機生産性を向上させることを考慮すると、3〜15デニールがより好ましく用いられる。なお、吸音性からの面からは細い方がよく、特に低音域である200〜1500Hzの吸音性を向上するためには5デニール以下の細い繊維を使うのが好ましい。

0009

また、繊維の長さは10mm以上が好ましい。フィラメントでもステープルでもよいが、ステープルの場合は、繊維長30〜100mmが好ましい。

0010

なお、繊維断面の形状は、通常の丸断面、T型、扁平などの異形断面のいずれでもよく、また中空繊維でも差し支えない。また、捲縮を有する繊維でもよく、たとえばケン縮形態としては、波形スパイラル型または両者の折衷型などいずれでもよいが、弾性、耐へたり性の点からスパイラル型のものが好ましく使用される。ケン縮数は、少ないと弾性、硬さが不足し、多すぎると加工上トラブルが起こるため、好ましくは5〜200山/25mm、より好ましくは10〜50山/25mmのものが使用される。

0011

本発明のおいて中材は、耐候、吸水時、現場での施工作業の形態安定性、強度などの点から、比重が0.02g/cc以上であると同時に、表面硬度が50度以上でなくてはならない。0.02g/cc未満では、たとえば、垂直入射吸音率で見ると、2000Hz以下の低周波領域での吸音率が著しく悪くなる現象がある。また、風合いが柔らかくなるので、形態が安定せず、さらにまた強力もないため、吸水時や現場作業時の形態崩れが発生するので使用しにくいという問題がある。製造コストと作業性を考慮すれば、比重は0.06g/cc以下が好ましい。

0012

本発明の中材は、表面硬度が50度以上である。ここでいう表面硬度とは、高分子計器(株)製ゴムプラスチック硬度計F型を中材の表面にあてて測定されるものをいう。表面硬度が50度未満のものは、柔らかくなりすぎるため、形態が安定せず、様々なトラブルが発生するので好ましくない。表面硬度は高いほどよく、安定した耐久形態安定性が得られる。

0013

かかる中材を構成する繊維(主体繊維)は、高い表面硬度を得るために、繊維相互が部分的に接着されている必要がある。その接着は、接着剤低融点繊維接着性繊維)によるもののいずれでもよい。接着剤としては、合成樹脂、ゴムなどいずれのものでもよく、形状は、膜状、粒状、液状などいずれでも使用することができる。加工上、実用上からは、低融点繊維(接着性繊維)が好ましく使用され、低融点ポリマからなる繊維を混合して使用するか、ポリエチレンテレフタレートなどの高融点のポリエステルを芯部とし、イソフタル酸などを共重合した低融点のポリエステルを部とする芯鞘型複合繊維を使用することができる。好ましくは、後者の複合繊維を使用して接着したものが好ましい。このような接着性繊維と、中材を構成する主体繊維の混合比率は、5/95〜50/50が好ましく、10/90〜40/60がより好ましい。接着性繊維の混合比率が5重量%未満では、接着が十分ではなく、弾性と硬さがなくなる。接着性繊維は高々50重量%混合されていれば、十分な接着を与えることができる。

0014

接着手段としては、乾燥、圧力、熱などの方法を採用することができるが、加工の簡易性から、熱による溶着手段が好ましく使用される。この場合、接着性繊維としては、主体繊維の融点よりも、好ましくは20〜150℃低い融点を有するポリマからなる繊維を使用するのがよい。

0015

また、中材を構成する単繊維の軸は、吸音率の効率の点から、ほぼ音源方向に向いているのが好ましい。すなわち、ほぼ音のする方向と同一方向に繊維が配列していることで、たとえば厚さ50mmの吸音材が、厚さ方向に音を受ける場合、構成する単繊維の繊維軸は、ほぼ厚さ方向に配列しているものがよい。このことによって垂直入射の吸音性だけでなく、斜めより入射する音に対しても、好ましい吸音特性を示すのである。また、単繊維軸が厚さ方向に配列していることにより、特に橋梁の裏面吸音材の場合、雨水等の吸水後の水分の透過が良く、長時間にわたって水分を保持することがなく、また通気性もよく、形状の変化を及ぼす要因が少ないので、耐久性のよいものを提供することができる。

0016

なお、本発明の吸音材の中材において、繊維集合体を構成する単繊維軸がほぼ音源方向に配列していることとは、例えばカードウエブを略平行に積層し、繊維相互を部分的に接着させて形成した繊維構造体を、カード走行方向に配列した繊維群に対して略垂直に切断せしめ、その単繊維軸を音源に向けることが含まれる。さらに、高圧空気によって繊維を型枠内詰め込み圧縮することにより単繊維軸を圧縮方向に対して略垂直な面に平行に配列させ、その面を音源方向に向けることが含まれる。この場合、圧縮方向に対して略垂直な面においては単繊維軸がその面に平行に存在しているが、その面内において単繊維軸はランダムな方向に向いて存在するものも含まれる。

0017

かかる中材の厚さは、厚いほど吸音性が良くなるが、経済性、扱い易さ、吸音材としてのスペースから、50mm以上である必要がある。50mm未満の場合は良好な吸音性能を得ることができない。好ましくは50mm〜200mmのものが使用される。

0018

たとえば、表1に示すように、厚さ40mmのものは、比重0.04g/ccの場合の垂直入射吸音率は、中波領域である800から1600Hzの吸音率をみると、良好とされる90%の吸音率を得ることができない。

0019

ここでの吸音率の測定は、電子測器(株)製自動垂直入射吸音率測定器タイプ10041Aを使ってJIS−A1405に基いて測定したものである。

0020

0021

本発明に用いる中材は、開綿、開繊機で主体繊維と接着性繊維を混合した後、カード機掛けウエッブとし、クロスレイヤー重合積層してウエッブ積層体を作り、これをエアースルー熱処理機接着繊維を溶解する手段、または開繊混合された繊維を高圧空気によって型枠内に詰め込んだ後熱処理する方法などにより製造することができる。

0022

次に、本発明の吸音材は前記中材を表皮材が包皮してなるものであるが、この表皮材の通気量は80cc/cm2/sec以上であることが必要である。ここでいう通気量は、JIS L−1096に基いて測定されるものである。道路吸音材のように屋外での使用は雨水吸水時、素早く排水ができ高通気特性により、素早く乾燥することが必要となる。80cc/cm2/sec未満では本発明の吸音材の保水率が高くなり、吸水により重量が増し形態変化が起こり易くなる。多い方はいくらでも良いが、好ましくは2000cc/cm2/sec程度までである。

0023

また、表皮材は、中材と同一素材で構成されていることが必要である。すなわち、たとえば道路で使用される吸音材などは大量に使用され、かつ、公共性の高いものであり、リサイクルが可能であることが要求される。したがって、他素材を使うと、分解作業の必要が出てきてリサイクルしにくくなる。たとえばポリプロピレンの中材にポリプロピレンの表皮材を使用する。

0024

なお、難燃性が要求される場合は、ポリエステル繊維が有利である。すなわち、ポリエステル100%で構成されたものは、炎に接触した部分だけ燃焼し、類焼を免れることができるが、ポリエステル以外の第3成分、たとえば、天然繊維、他の合成繊維、他成分の接着剤等が混在していると類焼作用が起こり全焼してしまう恐れがある。

0025

表皮材の形態は、布帛状のもので強度があり、擦過した際に「ももけ」が発生しないものが好ましい。かかる布帛を構成する繊維は、ステープル、フィラメントいずれでもよく、たとえば不織布、織物や編物であっても使用することができる。これらの中でも製造コスト、強度特性の観点から、長繊維で構成された不織布が最も好ましく使用され、特にスパンボンド製法により、繊維相互が部分的に接着されたサーマルボンド製布方法によるものが、布帛表面の「ももけ」も解消できるので好ましい。

0026

かかる表皮材の厚さは、薄いものがよく、好ましくは0.1〜5mm程度のものがよい。かかる布帛重量は、軽い方がよいが、強力の点から、好ましくは20〜200g/m2 、より好ましくは50〜100g/m2 程度のものを使用するのがよい。

0027

また、表皮材は、中材とは分離した形、つまり両者一体となるように結合されてはいないことが好ましい。たとえば中材と表皮材を接着剤により結合すると、吸音材を曲げることが必要となる用途に使用するときに、中材は空隙があるため弾性があり、曲がるのであるが、表皮材は結合しているため、伸びがなく切断が起きやすくなる。したがって、表皮材は袋状として使用するのが好ましく、中材が表皮材の中に結合することなく挿入された状態のものが好ましい。ここで袋状というのは、立方体形状の吸音材の各6面、又は、表面と裏面の2面の境目の辺が、糸とか熱により接合されていることである。

0028

本発明の吸音材は、雨水を吸収した後、素早く排出し、短時間の内に乾燥状態とするためには、中材の水分保持量が0.2g/cm3 以下であることが好ましい。水分保持量が0.2g/cm3 を越えると、雨水を吸収したときに吸音材が重くなり、変形を起こしやすく、実用に耐えにくくなることがある。水分保持量は少ない程よいが、少なくなりすぎると構成する繊維相互間において毛細管現象が生じ、水が抜けにくくなることから、0.1g/cm3以下であることが好ましい。かかる水分保水量は、予めタテ50cm,ヨコ10cm,高さ50cm(体積25000cm3)の中材について、その重量(W0)を測定した後、中材を水中に全面浸水して5分放置後に取り出し、タテ50cm,ヨコ10cmの面を底面として5分間放置した後に再び重量(W1)を測定し、W1からW0を引いて中材に含有する水分として算出し、中材1cm3あたりの水分量に換算したものである。

0029

次に、本発明の吸音材を一例を図面によって説明する。

0030

図1は本発明の吸音材の一例を示す概念図であり、図2はその断面図である。この図において、袋状を呈した表皮材1と中材2は一体に結合されることなく、つまり分離した形で中材2を包んでいる。中材2を構成する繊維3は、繊維軸が音源方向に向くよう平面に対して立体的に配列している。

0031

本発明を実施例によってさらに詳しく説明する。

0032

実施例1
まず、中材を次のようにして作成した。

0033

使用する繊維として、ポリエチレンテレフタレートステープル原綿(6デニール、繊維長64mm、中空断面、ケン縮数12山/25mm、ケン縮度20%、立体ケン縮品)と、接着性繊維として、ポリエステルステープル芯鞘型複合繊維(芯部にポリエチレンテレフタレートを用い、鞘部に溶解温度110℃の共重合ポリエステルを配したもの、4デニール、繊維長51mm)を用意した。

0034

これら両者の繊維を前者/後者=70対30の比率サンドイッチ積層し、開綿機で混合、開綿し、カード機に掛けてウエッブ状とした。さらにこのウエッブを開繊機に掛けた後、高圧空気によって、厚さ75cm、長さ150cm、幅75cmの型枠の中に、16.88kg詰め込んだ。この型枠を、長さ方向より75cm圧縮し、75cm角とした。

0035

次いで、該型枠を高圧スチームセッターに入れて、130℃、30分間熱処理し、その後冷却した。かかるブロックを、型枠を圧縮した方向と同方向より、80mmの厚さで、帯状の刃が回転するカッタースライスして、75cm×75cm、厚さ8cm中材を作成した。

0036

この中材の比重は0.04g/cc、また表面硬度は70度であった。このとき中材を構成する単繊維の軸は、ほぼ厚さの方向に配列していた。

0037

次に、表皮材として、ポリエチレンテレフタレート100%よりなるスパンボンドサーマルボンド製法による不織布(目付50g/m2 、厚さ0.19mm)を準備した。この不織布の通気量は120cc/cm2/secであった。

0038

かかる不織布を用いて、75cm×75cm、厚さ8cmの袋を作成して、この袋の中に、前記中材を挿入して、吸音材を作成した。

0039

比較例1
まず、中材を構成する繊維として、ポリエチレンテレフタレートステープル原綿(1デニール、繊維長64mm、丸断面、ケン縮数12山/25mm、ケン縮度12%、波形ケン縮品)と、接着性繊維として実施例1で用いたのと同じポリエステルステープル芯鞘型複合繊維を用意した。

0040

これら両者の繊維を前者/後者=95対5の比率でサンドイッチ積層し、開綿機で混合、開綿し、カード機に掛けてウエッブ状とした。かかるウエッブをクロスレイヤーで重合積層した後、エアースル型熱処理機で、熱風吐出温度170℃、5分間の熱処理をした後、冷却して、中材を作成した。

0041

この中材のサイズは、75cm×75cm、厚さ8cm、重量は675g、比重0.015g/cc、表面硬度は、20度であった。

0042

次に、表皮材として、ポリエチレンテレフタレート100%よりなるスパンボンドサーマルボンド製法による不織布(目付260g/m2 、厚さ0.62mm)を準備した。この不織布の通気量は、11cc/cm2/secであった。

0043

かかる不織布を用いて、75cm×75cm、厚さ8cmの袋を作成して、この袋の中に、前記中材を挿入して、比較例1の吸音材を作成した。

0044

両中材の性能を測定した結果を表2に示す。表2から明らかなように、実施例1のものは、比較例1のものに比して、優れた吸音性を示すことがわかる。

0045

発明の効果

0046

本発明によれば、良好なる吸音性と扱い作業性、吸水排水性、通気性、耐久性よく安定した形態の吸音材を提供することができる。

図面の簡単な説明

0047

図1本発明の吸音材の一例を示す概念図である。
図2本発明の吸音材の一例を示す断面図である。

--

0048

1:表皮材
2:中材
3:繊維

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