JP4596659B2 - Production method of sound absorbing material - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速道路等の各種道路の防音壁に適用される吸音材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
高速道路等の各種道路近辺における住環境を、自動車等の騒音から守るため、道路側縁に防音壁が設けられている。この防音壁は、騒音を吸収するための防音材を内蔵してなるものである。
【0003】
従来より、防音材としては、音を吸収しやすいガラス繊維製マットを、フッ素系フィルムで覆ったものが用いられている。しかし、この吸音材は、防音壁の洗浄時や、防音壁に与えられる振動によって、フッ素系フィルムが破れるということがあった。フッ素系フィルムが破れると、ガラス繊維が外部へ飛散し、住環境等を悪化させるということがあった。即ち、人がガラス繊維を吸引すると、肺胞を傷つける等といった健康被害を惹起する恐れがあった。また、この吸音材は、周波数の高い領域の音を吸収しにくいということもあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本発明者等は、ガラス繊維に代えて、合成短繊維よりなるマットを吸音材として用いることを試みた。合成短繊維は、有機物質である高分子重合体を素材とするものであるため、人体に対する悪影響がガラス繊維に比べて少ないという利点がある。しかしながら、合成短繊維はガラス繊維に比べて比重が小さいため、吸音効果に劣るという欠点があった。なお、吸音効果は、吸音材の質量と関係があり、質量が大きいほど、吸音効果が大きくなるものである。
【0005】
そこで、本発明者等は、合成短繊維群が集積されてなる短繊維ウェブを押し固めて、質量の大きいマットを得ることを試みた。しかし、単に押し固めただけでは、十分な質量のマットを得ることはできなかった。このため、更に研究を重ねた結果、合成短繊維ウェブを徐々に押し固めながら、合成短繊維相互間を接着させてゆけば、十分な質量のマットが得られることが判明した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、熱融着性合成短繊維と、該熱融着性合成短繊維が軟化又は溶融する温度では実質的に軟化又は溶融しない非熱融着性合成短繊維とが混合されてなる短繊維ウェブを、厚み方向に漸次圧縮させながら熱を与えて、該熱融着性合成短繊維を軟化又は溶融させ、該非熱融着性合成短繊維相互間を該熱融着性合成短繊維で接着させることを特徴とする吸音材の製造方法、及びこのような方法によって得られた高質量及び高密度の吸音材に関するものである。
【0007】
本発明で使用する熱融着性合成短繊維としては、比較的融点又は軟化点の低い合成短繊維であれば用いることができる。例えば、融点が90〜150℃程度の合成短繊維を用いることができる。具体的には、融点が120〜130℃程度のポリオレフィン繊維や、融点が110℃程度の低融点ポリエステル繊維が用いられる。熱融着性合成短繊維の繊度は、1〜50デニール程度が好ましい。繊度が1デニール未満であると、開繊及び集積が困難となり、短繊維ウェブを作成しにくくなる傾向が生じる。また、繊度が50デニールを超えると、得られる吸音材の組織が緻密になりにくく、高質量の吸音材が得られにくくなる傾向が生じる。熱融着性合成短繊維の繊維長は、20〜100mm程度が好ましい。繊維長が20mm未満であったり、或いは100mmを超えると、開繊及び集積が困難となり、短繊維ウェブを作成しにくくなる傾向が生じる。
【0008】
本発明で使用する非熱融着性合成短繊維は、上記した熱融着性合成短繊維が軟化又は溶融する温度では実質的に軟化又は溶融しないものであれば、どのようなものでも用いることができる。即ち、熱融着性合成短繊維の軟化点又は融点よりも高い軟化点又は融点を持つ合成短繊維であれば良い。具体的には、軟化点が150℃以上のアクリル系繊維や、融点が250℃程度のポリエステル系繊維を用いることができる。非熱融着性合成短繊維の繊度は1〜50デニール程度が好ましく、繊維長は20〜100mm程度が好ましい。この程度の繊度及び繊維長が好ましい理由は、熱融着性合成短繊維の場合と同様である。
【0009】
次に、熱融着性合成短繊維と非熱融着性合成短繊維とを混合して短繊維ウェブを作成する。混合割合は、熱融着性合成短繊維が10〜50質量%であり、非熱融着性合成短繊維が90〜50質量%であるのが好ましい。熱融着性合成短繊維が10質量%未満であると、非熱融着性合成短繊維相互間の接着が不十分となり、所定厚みで高質量の吸音材が得られにくくなる傾向が生じる。また、熱融着性合成短繊維が50質量%を超えると、得られる吸音材が剛直になりすぎて、取り扱い性に劣る傾向が生じる。
【0010】
熱融着性合成短繊維と非熱融着性合成短繊維とを混合して短繊維ウェブを作成するには、両者を混合した後に、開繊機(カード機)で開繊しながら集積すれば良い。具体的には、両者を混合した混綿を、ランダムカード機で開繊及び集積して短繊維ウェブを作成するのが好ましい。ランダムカード機は、ラチスによる梳り作用と空気による開繊作用とによって、短繊維が開繊及び集積されるもので、空気式ウェブ形成装置と言われ(Rando−Feeder及びRando−Webberとも言われる。)、短繊維がランダムに集積される点に特徴がある。従って、嵩高い短繊維ウェブを得ることができ、これを厚み方向に圧縮することによって、高質量の吸音材が得やすくなるのである。これに対して、フラットカード機やローラーカード機を用いて開繊及び集積すると、短繊維が機械方向に配列して集積される傾向があり、嵩高い短繊維ウェブを得にくくなる。しかしながら、もちろん、これらも本発明において使用しても差し支えない。
【0011】
得られた短繊維ウェブを、漸次圧縮させながら、これに熱を与える。この熱は熱融着性短繊維が軟化又は溶融する程度の温度で良く、これによって、熱融着性短繊維が軟化又は溶融し、非熱融着性短繊維相互間が接着するのである。漸次圧縮する理由は、熱融着性短繊維を軟化又は溶融させながら、徐々に短繊維ウェブを圧縮することによって、所定の厚みにするためである。一度に圧縮すると、熱融着性短繊維の軟化又は溶融が進んでいない場合、所定の厚みにするのが困難であったり、或いは圧縮を解放した場合、厚みが回復する恐れがある。
【0012】
漸次圧縮するための具体的態様としては、例えば、図1に示すような態様が挙げられる。即ち、一対の圧縮用コンベアベルト1及び2の間に、短繊維ウェブ6を導入する。コンベアベルト1は、短繊維ウェブ6の進行方向に向けて、コンベアベルト2との間隔が狭くなるように、傾斜して設けられている。一対の圧縮用コンベアベルト1及び2は、加熱炉5内に設置されているので、コンベアベルト1及び2間で圧縮されながら搬送される短繊維ウェブ6には、熱が与えられる。加熱炉5の熱源としては、熱風を用いるのが好ましく、この熱風を短繊維ウェブ6に吹きつけて、短繊維ウェブ6内を貫通させるのが好ましい。なお、この場合には、熱風を短繊維ウェブ6に吹きつけやすくするように、圧縮用コンベアベルト1及び2として、開口部を持つもの、具体的には金網等を用いるのが好ましい。加熱炉5の熱源として、熱風に代えて電熱ヒーターを用いると、短繊維ウェブ6内部まで熱が伝わりにくくなり、非熱融着性短繊維相互間が十分に接着されない傾向が生じる。しかしながら、もちろん、本発明において電熱ヒーターを用いても差し支えない。
【0013】
加熱炉5には、圧縮用コンベアベルト1及び2の後に、更に一定間隔で配設された一対の厚み調整用コンベアベルト3及び4を設けておくのが好ましい。これによって、所定厚みの吸音材7が製造されるのである。もちろん、厚み調整用コンベアベルト3及び4がなくとも、圧縮用コンベアベルト1及び2によって、所定厚みの吸音材7を得ることができる。
【0014】
このようにして得られた吸音材は、嵩高い短繊維ウェブが均一に押し固められ、短繊維ウェブを構成している非熱融着性短繊維相互間が熱融着性短繊維で接着されたものである。従って、極めて高密度で高質量であり、吸音効果に優れている。特に、吸音材として適しているのは、厚みが40〜100mmで目付が3〜6kg/m2のものである。厚みが40mm未満になると必然的に目付も3kg/m2未満となり、吸音効果が低下する傾向が生じる。また、厚みが100mmを超えると、防音壁に適用しにくくなる傾向が生じる。更に、目付が6kg/m2を超えるものを製造するのは、一般的に困難である。本発明に係る吸音材は、防音壁に適用しやすいように、一般的には平板状の形態であるのが好ましいが、その他の形態であっても良い。特に、碗状や、断面半円形の棒状の形態であるのも好ましい。このような形態の場合には、防音材から反射した音が外部に漏れにくく、防音材内で吸収されるからである。
【0015】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本発明は、合成短繊維ウェブを徐々に押し固めながら、合成短繊維相互間を接着させれば、従来、合成短繊維を用いて実現しにくかった高質量で高密度の吸音材が得られるとの知見に基づくものとして解釈されるべきである。
【0016】
実施例
繊度4デニールで繊維長51mmの低融点ポリエステル繊維(融点110℃)20質量%と、繊度7デニールで繊維長51mmのアクリル系繊維60質量%と、繊度7デニールで繊維長51mmのポリエステル系繊維(融点250℃)20質量%とを混合し、ランダムカード機で開繊及び集積して、目付3.8kg/m2の短繊維ウェブを作成した。この短繊維ウェブを、図1に示した加熱炉内に配置された一対の圧縮用コンベアベルト間に導入し圧縮しながら、短繊維ウェブに温度130℃程度に調整された熱風を吹きつけた。そして、出口の間隔を50mmに調整された一対の圧縮用コンベアベルト間から搬出された吸音材を得た。この吸音材は、平板状で厚みが50mmで目付が3.8kg/m2であった。
【0017】
比較例
厚み50mmで目付が1.6kg/m2であるガラス繊維製マットを、フッ素系フィルムで被覆した吸音材(市販品)を準備した。
【0018】
試験例
実施例で得られた吸音材と比較例に係る吸音材について、周波数ごとの吸音率をJIS A 1405記載の方法に準拠して測定した。この結果を表1に示した。なお、周波数は1秒当たりのサイクル数である。
【0019】
表1の結果から明らかなように、実施例で得られる吸音材は、市販されているガラス繊維製吸音材と同等以上の吸音効果を奏するものである。特に、周波数の高い領域においては、ガラス繊維製吸音材に比べて、格段に優れた吸音効果を奏するものである。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る吸音材は、ガラス繊維が用いられておらず、合成短繊維で構成されているので、人がその破片を吸引した場合でも、悪影響を与えにくいという効果を奏する。また、このため、ガラス繊維を用いた場合のように、フッ素系フィルム等で吸音材を被覆する必要はなく、そのまま防音材として適用でき、合理的である。更に、ガラス繊維よりなる吸音材に比べて、周波数の高い領域の音を吸収しやすいという、格別顕著な効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る吸音材を製造する際に用いる装置の一例を示した模式的側面図である。
【符号の説明】
1 圧縮用コンベアベルト
2 圧縮用コンベアベルト
3 厚み調整用コンベアベルト
4 厚み調整用コンベアベルト
5 加熱炉
6 短繊維ウェブ
7 吸音材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sound absorbing material applied to soundproof walls of various roads such as highways.
[0002]
[Prior art]
In order to protect the living environment in the vicinity of various roads such as highways from noise from automobiles and the like, soundproof walls are provided on the side edges of the road. This soundproof wall has a built-in soundproofing material for absorbing noise.
[0003]
Conventionally, as a soundproofing material, a glass fiber mat that easily absorbs sound is covered with a fluorine film. However, this sound-absorbing material sometimes breaks the fluorine-based film when the soundproof wall is washed or due to vibration applied to the soundproof wall. When the fluorine-based film is broken, the glass fibers are scattered to the outside, which deteriorates the living environment. That is, if a person sucks glass fibers, there is a risk of causing health damage such as damaging alveoli. In addition, this sound absorbing material sometimes has difficulty in absorbing sound in a high frequency region.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, the present inventors tried to use a mat made of synthetic short fibers as a sound absorbing material instead of glass fibers. Synthetic short fibers are made of a high molecular polymer, which is an organic substance, and thus have an advantage of having less adverse effects on the human body than glass fibers. However, synthetic short fibers have a disadvantage that they are inferior in sound-absorbing effect because they have a lower specific gravity than glass fibers. The sound absorbing effect is related to the mass of the sound absorbing material, and the sound absorbing effect increases as the mass increases.
[0005]
Therefore, the present inventors tried to obtain a mat with a large mass by pressing and shorting short fiber webs in which synthetic short fiber groups are accumulated. However, a mat with a sufficient mass could not be obtained simply by pressing and compacting. For this reason, as a result of further research, it has been found that a mat having a sufficient mass can be obtained if the synthetic short fibers are bonded together while gradually compressing the synthetic short fiber web. The present invention has been made based on such knowledge.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is a mixture of a heat-fusible synthetic short fiber and a non-heat-fusible synthetic short fiber that does not substantially soften or melt at a temperature at which the heat-fusible synthetic short fiber softens or melts. Heat is applied while gradually compressing the resulting short fiber web in the thickness direction to soften or melt the heat-fusible synthetic short fibers, and the heat-fusible synthetic short fibers are bonded to each other. The present invention relates to a method for producing a sound-absorbing material characterized by bonding with fibers, and a high-mass and high-density sound-absorbing material obtained by such a method.
[0007]
As the heat-fusible synthetic short fiber used in the present invention, any synthetic short fiber having a relatively low melting point or softening point can be used. For example, synthetic short fibers having a melting point of about 90 to 150 ° C. can be used. Specifically, polyolefin fibers having a melting point of about 120 to 130 ° C. and low melting point polyester fibers having a melting point of about 110 ° C. are used. The fineness of the heat-fusible synthetic short fiber is preferably about 1 to 50 denier. When the fineness is less than 1 denier, it is difficult to open and accumulate, and there is a tendency that it becomes difficult to form a short fiber web. On the other hand, if the fineness exceeds 50 denier, the structure of the sound-absorbing material to be obtained is less likely to be dense, and it is difficult to obtain a high-mass sound-absorbing material. The fiber length of the heat-fusible synthetic short fiber is preferably about 20 to 100 mm. If the fiber length is less than 20 mm or exceeds 100 mm, it becomes difficult to open and accumulate, and it becomes difficult to produce a short fiber web.
[0008]
Any non-heat-sealable synthetic short fiber used in the present invention may be used as long as it does not substantially soften or melt at the temperature at which the above-mentioned heat-sealable synthetic short fiber softens or melts. Can do. That is, any synthetic short fiber having a softening point or melting point higher than the softening point or melting point of the heat-fusible synthetic short fiber may be used. Specifically, an acrylic fiber having a softening point of 150 ° C. or higher and a polyester fiber having a melting point of about 250 ° C. can be used. The fineness of the non-heat-bondable synthetic short fiber is preferably about 1 to 50 denier, and the fiber length is preferably about 20 to 100 mm. The reason why this degree of fineness and fiber length are preferable is the same as in the case of heat-fusible synthetic short fibers.
[0009]
Next, the short fiber web is prepared by mixing the heat-fusible synthetic short fibers and the non-heat-fusible synthetic short fibers. The mixing ratio is preferably 10 to 50% by mass of the heat-fusible synthetic short fiber and 90 to 50% by mass of the non-heat-fusible synthetic short fiber. When the heat-fusible synthetic short fiber is less than 10% by mass, the adhesion between the non-heat-fusible synthetic short fibers becomes insufficient, and it becomes difficult to obtain a high-mass sound absorbing material with a predetermined thickness. On the other hand, if the heat-fusible synthetic short fiber exceeds 50% by mass, the resulting sound-absorbing material becomes too rigid and tends to be inferior in handleability.
[0010]
To create a short fiber web by mixing heat-fusible synthetic short fibers and non-heat-fusible synthetic short fibers, after mixing the two, they can be collected while opening with a fiber spreader (card machine) good. Specifically, it is preferable to create a short fiber web by opening and accumulating the mixed cotton obtained by mixing the two with a random card machine. In the random card machine, short fibers are opened and accumulated by a twisting action by lattice and an opening action by air, and it is called a pneumatic web forming device (also called Rando-Feeder and Rando-Webber). .), Characterized in that short fibers are randomly accumulated. Therefore, a bulky short fiber web can be obtained, and by compressing this in the thickness direction, a high-mass sound absorbing material can be easily obtained. On the other hand, when the fiber is opened and accumulated using a flat card machine or a roller card machine, the short fibers tend to be arranged and accumulated in the machine direction, making it difficult to obtain a bulky short fiber web. However, of course, these may be used in the present invention.
[0011]
The resulting short fiber web is heated while being gradually compressed. This heat may be at a temperature at which the heat-fusible short fibers are softened or melted, whereby the heat-fusible short fibers are softened or melted and the non-heat-fusible short fibers are bonded to each other. The reason for gradually compressing is to make the predetermined thickness by gradually compressing the short fiber web while softening or melting the heat-fusible short fibers. When compressed at once, if the heat-fusible short fibers are not softened or melted, it may be difficult to obtain a predetermined thickness, or if compression is released, the thickness may be restored.
[0012]
As a specific mode for gradually compressing, for example, a mode as shown in FIG. That is, the
[0013]
It is preferable to provide the heating furnace 5 with a pair of thickness adjusting
[0014]
The sound-absorbing material thus obtained has a bulky short fiber web uniformly pressed, and the non-heat-bondable short fibers constituting the short-fiber web are bonded together with heat-bondable short fibers. It is a thing. Therefore, it has an extremely high density and a high mass, and has an excellent sound absorption effect. Particularly suitable as a sound absorbing material is one having a thickness of 40 to 100 mm and a basis weight of 3 to 6 kg / m 2 . When the thickness is less than 40 mm, the basis weight is inevitably less than 3 kg / m 2 , and the sound absorption effect tends to be reduced. Moreover, when thickness exceeds 100 mm, the tendency which becomes difficult to apply to a soundproof wall arises. Furthermore, it is generally difficult to produce a product having a basis weight exceeding 6 kg / m 2 . In general, the sound-absorbing material according to the present invention is preferably in the form of a flat plate so as to be easily applied to a soundproof wall, but may be in other forms. In particular, a rod-like shape or a rod-like shape having a semicircular cross section is also preferable. This is because in such a form, the sound reflected from the soundproofing material is difficult to leak to the outside and is absorbed in the soundproofing material.
[0015]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited to an Example. According to the present invention, if the synthetic short fibers are bonded together while gradually compressing the synthetic short fiber web, a high-density and high-density sound-absorbing material that has conventionally been difficult to achieve using synthetic short fibers can be obtained. Should be construed as based on this knowledge.
[0016]
Example 20% by mass of low melting point polyester fiber (melting point 110 ° C.) having a fineness of 4 denier and a fiber length of 51 mm, 60% by mass of acrylic fiber having a fineness of 7 denier and a fiber length of 51 mm, and a polyester type having a fineness of 7 denier and a fiber length of 51 mm Fibers (melting point: 250 ° C.) 20% by mass were mixed, opened and accumulated with a random card machine to produce a short fiber web having a basis weight of 3.8 kg / m 2 . While this short fiber web was introduced between a pair of compression conveyor belts arranged in the heating furnace shown in FIG. 1 and compressed, hot air adjusted to a temperature of about 130 ° C. was blown onto the short fiber web. And the sound-absorbing material carried out between a pair of conveyor belts for compression whose outlet interval was adjusted to 50 mm was obtained. This sound-absorbing material was flat, had a thickness of 50 mm, and a basis weight of 3.8 kg / m 2 .
[0017]
Comparative Example A sound absorbing material (commercially available product) was prepared by coating a glass fiber mat having a thickness of 50 mm and a basis weight of 1.6 kg / m 2 with a fluorine film.
[0018]
For the sound absorbing material obtained in the test example and the sound absorbing material according to the comparative example, the sound absorption coefficient for each frequency was measured according to the method described in JIS A 1405. The results are shown in Table 1. The frequency is the number of cycles per second.
[0019]
As is clear from the results in Table 1, the sound absorbing material obtained in the examples exhibits a sound absorbing effect equivalent to or better than the commercially available glass fiber sound absorbing material. In particular, in a high frequency region, the sound absorbing effect is remarkably superior to that of a glass fiber sound absorbing material.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, the sound absorbing material according to the present invention does not use glass fibers, and is composed of synthetic short fibers. Therefore, even when a person sucks the fragments, it has an effect of hardly causing an adverse effect. Play. For this reason, unlike the case of using glass fiber, it is not necessary to cover the sound absorbing material with a fluorine-based film or the like, and it can be applied as a soundproofing material as it is and is rational. Furthermore, compared with a sound absorbing material made of glass fiber, there is a particularly remarkable effect that it is easy to absorb sound in a high frequency region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing an example of an apparatus used for producing a sound absorbing material according to the present invention.
[Explanation of symbols]
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