JP7197773B2 - sound absorbing material - Google Patents
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Description
本発明は吸音材に関し、詳しくは多孔質樹脂粒子、繊維塊、短繊維を含む吸音材に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sound absorbing material, and more particularly to a sound absorbing material containing porous resin particles, fiber clumps, and short fibers.
従来、様々な分野で吸音材が用いられており、このような吸音材は用途に応じて様々な態様を有している。例えば、自動車や住宅に用いる吸音材として、有機繊維不織布と、繊度が0.5dtex以下の有機繊維からなるメルトブロー不織布とを積層一体化した複合不織布からなる吸音材(特許文献1)や、微細な多孔質樹脂粒子をバインダーによって結合した基体に、樹脂フィルムを積層した吸音材(特許文献2)が知られている。 Conventionally, sound absorbing materials have been used in various fields, and such sound absorbing materials have various modes according to their uses. For example, as a sound absorbing material used in automobiles and houses, a sound absorbing material made of a composite nonwoven fabric obtained by laminating and integrating an organic fiber nonwoven fabric and a melt blown nonwoven fabric made of organic fibers having a fineness of 0.5 dtex or less (Patent Document 1), A sound absorbing material is known in which a resin film is laminated on a substrate in which porous resin particles are bound by a binder (Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献1のような不織布を積層させた吸音材は、低周波領域において吸音性能を確保するためには吸音材を厚くする必要があり、スペースに制限のある自動車等に用いるのには限界があった。
また特許文献2の吸音材は、多孔質樹脂粒子からセル膜が除去されたセル骨格のみで構成されているため、もろく、圧縮や衝撃を受けるとセル骨格が破壊されて吸音性能が低下してしまうという問題があった。
このように、吸音材には用いられる場所や求められる性能が様々であり、依然として様々な態様や性能の吸音材が求められており、本発明は特に低周波領域における吸音性能および遮音性能に優れた吸音材を提供するものである。
However, the sound absorbing material in which nonwoven fabric is laminated as in
In addition, the sound absorbing material of
As described above, sound absorbing materials are used in various places and are required to have various performances, and sound absorbing materials with various modes and performances are still in demand. It provides a sound absorbing material.
すなわち、請求項1の発明にかかる吸音材は、多孔質樹脂粒子と、捲縮された繊維と弾性樹脂とからなる繊維塊と、繊維長が1~80mmの繊維塊以外の短繊維とを含む吸音材であって、
前記短繊維を、前記多孔質樹脂粒子と前記繊維塊と前記短繊維との合計質量に対して15~70%の質量割合で含み、
前記多孔質樹脂粒子は、複数の突起部を備え、最大フェレ径Aが10~100μmの粒子であって、表面に最小フェレ径B
2
1~10μmの開孔を有するとともに、前記開孔の最小フェレ径B
2
に対する最大フェレ径B
1
の比が1.5~5.0の開孔を含み、前記開孔は表面に開孔していない別の孔と通気する連通構造を備えることを特徴としている。
That is, the sound absorbing material according to the invention of
The short fibers are contained in a mass ratio of 15 to 70% with respect to the total mass of the porous resin particles, the fiber mass and the short fibers,
The porous resin particles are provided with a plurality of protrusions, are particles having a maximum Feret diameter A of 10 to 100 μm, and have pores with a minimum Feret diameter B of 1 to 10 μm on the surface . A hole having a ratio of the maximum Feret diameter B1 to the Feret diameter B2 of 1.5 to 5.0 is included, and the hole is provided with a communication structure that communicates with another hole that is not opened on the surface. and
前記請求項1の発明にかかる吸音材によれば、前記多孔質樹脂粒子が、表面に開孔していない別の孔と通気する連通構造を備えることから、各多孔質樹脂粒子の表面に形成された開孔内に音が入射すると、当該音は開孔の内面壁との摩擦や粘性抵抗を受け、音のエネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて吸収される。
その際、各多孔質樹脂粒子に形成された複数の突起部が入射した音により振動し、さらに音のエネルギーの一部を熱エネルギーに変換することで、軽量でありながら、効果的に音を吸音することができる。
According to the sound absorbing material according to the invention of
At that time, a plurality of protrusions formed on each porous resin particle vibrate due to the incident sound, and part of the sound energy is converted into heat energy. It can absorb sound.
以下図示実施例について説明すると、図1は本発明にかかる吸音材1を100倍に拡大した写真を示し、当該吸音材1は、微細な多孔質樹脂粒子2と、玉状に絡まった繊維3aの間に、微細な弾性樹脂3bが入り込んだ繊維塊3と、繊維長1~80mmの短繊維4とをバインダーによって固着した構成を有している。
前記多孔質樹脂粒子2は、図2に示す500倍の拡大写真に示すように、多孔質樹脂からなる最大フェレ径Aが10~100μm程度の粒子となっており、各多孔質樹脂粒子2の外面には複数の突起部2aが形成されている。
前記繊維塊3は、図3に示す100倍の拡大写真に示すように、玉状に絡まった繊維3aの間に、微細な弾性樹脂3bが入り込んだ、直径50~150μm程度の粒子となっている。
前記短繊維4には綿、レーヨン、ポリエステル、アクリル、ナイロン、ポリプロピレンなどの短繊維を使用することができ、中でもポリエステル系繊維が好ましく、特に、材料の入手が容易で、強度、耐熱性に優れる点でポリエチレンテレフタレート(PET)繊維が好ましい。
短繊維4の繊維長は1~80mmの範囲が好ましく、1.5~50mmの範囲がより好ましく、2~30mmの範囲がさらに好ましい。また繊度は1~20dtexの範囲が好ましく、1.5~10dtexの範囲がより好ましく、2~5dtexの範囲がさらに好ましい。
さらに、短繊維4の構造として芯鞘複合の熱融着短繊維を採用することも可能であり、例えば、芯がポリエステル、鞘が低融点の共重合ポリエステル、或いは、ポリエチレンからなる芯鞘複合の熱融着短繊維が挙げられる。熱融着短繊維を使用することにより、吸音材を低密度にした場合に融着部が骨格として機能し、吸音材の剛性を向上させることができる。
多孔質樹脂粒子2よりも剛性の高い繊維塊3を吸音材1に含有させることで、繊維塊3が骨材としての役割を果たし、吸音材1の剛性をあげるとともに、2000Hz以下の低~中周波領域における吸音性を向上させることができる。
FIG. 1 shows a magnified 100-fold photograph of a
As shown in the magnified photograph of 500 times shown in FIG. A plurality of
As shown in the 100-fold enlarged photograph shown in FIG. 3, the
Short fibers such as cotton, rayon, polyester, acrylic, nylon, and polypropylene can be used for the
The fiber length of the
Furthermore, it is also possible to adopt a core-sheath composite thermally fused staple fiber as the structure of the
By including the
前記吸音材1における前記多孔質樹脂粒子2と繊維塊3と短繊維4の割合については、前記短繊維4が前記多孔質樹脂粒子2と繊維塊3と短繊維4との合計質量に対して15~70%の質量割合で含まれるようにすることが望ましい。
短繊維4が15%以上であれば空隙率が向上することで高い吸音効果を得ることができ、70%以下であれば高い遮音性を得ることができる。添加する短繊維の量が多いほど、吸音率のピーク値を高周波側にすることができ、短繊維の量が少ないほど、遮音性(透過損失)を向上させることができ、目的に応じて短繊維の量を調整すればよい。
Regarding the ratio of the
If the
図4は、前記多孔質樹脂粒子2や前記繊維塊3を採取するための採取装置11を示し、シートSを供給する供給ローラ12と、当該シートSの表面を研削するバフローラ13と、研削により生じた粒子を回収する回収ボックス14と、研削後のシートSを回収する回収ローラ15とから構成されている。
前記供給ローラ12には、前記多孔質樹脂粒子2を採取するための多孔質ポリウレタンからなるシートS、もしくは前記繊維塊3を採取するための樹脂含浸不織布からなるシートSが巻回されている。
そして前記供給ローラ12から前記シートSを送り出しながら、前記回収ローラ15によって前記シートSを巻き取ることで、所定の速度でシートSを移動させるようになっている。
また前記供給ローラ12と回収ローラ15との間には、前記バフローラ13に対向した位置に保持ローラ16が設けられており、前記シートSはバフローラ13と保持ローラ16との間を通過しながら、前記バフローラ13によって研削されるようになっている。
前記バフローラ13の外周には所要の粗さのサンドペーパーが装着され、当該バフローラ13を回転させながら前記シートSに押し当てることで、当該シートSの表面を研削し、その際に発生した粒子が前記多孔質樹脂粒子2や繊維塊3となって、前記回収ボックス14に回収されるようになっている。
FIG. 4 shows a
A sheet S made of porous polyurethane for collecting the
The sheet S is moved at a predetermined speed by winding the sheet S by the
Between the
Sandpaper having a required roughness is attached to the outer periphery of the
前記多孔質樹脂粒子2を採取するために用いるポリウレタンシートSは、図5に示す500倍に拡大したポリウレタンシートSの表面写真のように大きな開孔と大きな開孔との間の樹脂壁に直径1~10μmの多数の小さな開孔を有し、大小の開孔が内部で表面に開孔していない別の孔と通気する連通構造を備えている。このようなポリウレタンシートSは、従来公知の湿式成膜法を用いて製造することが可能となっている。
前記ポリウレタンシートSを研削することにより得られる多孔質樹脂粒子2には、ポリウレタンシートSの小さな開孔に基づく、最小フェレ径1~10μmの開孔を有しており、前記開孔の最大フェレ径/最小フェレ径の値が1.5~5.0であるような楕円の開孔を有する。
The polyurethane sheet S used for collecting the
The
多孔質樹脂粒子2の最大フェレ径A、および、多孔質樹脂粒子2の表面に存在する小さな開孔の最大フェレ径B1及び最小フェレ径B2は、走査型電子顕微鏡(SEM)写真により求めることができる。
フェレ径の測定方法は、SEMで観察を行った吸音材の画像ファイルを例えば画像解析用ソフトウェアImageJ(登録商標)を用いて求めることができる。なお、最大フェレ径とは対象を平行線ではさんだ場合に、平行線の間隔が最も大きくなる径のことであり、30点の多孔質樹脂粒子の最大フェレ径を測定しそれらの平均値を最大フェレ径Aとした。
一方、最小フェレ径とは対象を平行線ではさんだ場合に、平行線の間隔が最も小さくなる径のことであり、30点の多孔質樹脂粒子の細孔の最大フェレ径及び最小フェレ径を測定し、それらの平均値を最大フェレ径B1及び最小フェレ径B2とした。
The maximum Feret diameter A of the
As for the method of measuring the Feret diameter, an image file of the sound absorbing material observed with the SEM can be obtained using, for example, image analysis software ImageJ (registered trademark). The maximum Feret diameter is the diameter at which the distance between the parallel lines becomes the largest when the object is sandwiched between parallel lines. The Feret diameter was set to A.
On the other hand, the minimum Feret diameter is the diameter at which the distance between the parallel lines is the smallest when the object is sandwiched between parallel lines, and the maximum Feret diameter and the minimum Feret diameter of the pores of the porous resin particles at 30 points are measured. and their average values were defined as the maximum Feret diameter B1 and the minimum Feret diameter B2.
従来公知の湿式成膜法を用いて製造される、本実施例で使用したポリウレタンシートSは、ポリウレタン樹脂溶液を調製する準備工程、ポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液中でポリウレタン樹脂をシート状に凝固再生させる凝固再生工程、凝固再生したポリウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程を経てシートが製造される。以下、工程順に説明する。 The polyurethane sheet S used in this example, which is manufactured using a conventionally known wet film-forming method, was prepared by continuously applying the polyurethane resin solution to a film-forming substrate in a preparation step of preparing a polyurethane resin solution, followed by A sheet is produced through a coagulation regeneration step of coagulating and regenerating a polyurethane resin into a sheet in a coagulation liquid, and a washing/drying step of washing and drying the coagulated and regenerated polyurethane resin. The order of steps will be described below.
準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の有機溶媒および添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。有機溶媒としては、N,N-ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記する。)やN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)等を挙げることができるが、本例では、DMFを用いる。
ポリウレタン樹脂は、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂から選択して用いることができ、DIC(株)製の商品名「クリスボン」や、三洋化成工業(株)製の商品名「サンプレン」、大日精化工業(株)製の商品名「レザミン」など、市場で入手可能な樹脂を用いてもよく、所望の特性を有する樹脂を自ら製造してもよい。
このポリウレタン樹脂を20~40重量%の範囲となるようにDMFに溶解させる。また、添加剤としては、開孔の大きさや量(個数)を制御するため、開孔を促進させる親水性添加剤、ポリウレタン樹脂の再生を安定化させる疎水性添加剤等を用いることができる。
In the preparation step, a polyurethane resin, a water-miscible organic solvent capable of dissolving the polyurethane resin, and additives are mixed to dissolve the polyurethane resin. Examples of the organic solvent include N,N-dimethylformamide (hereinafter abbreviated as DMF) and N,N-dimethylacetamide (DMAc), and DMF is used in this example.
The polyurethane resin can be selected from among polyester, polyether, and polycarbonate resins. , a product name of Dainichiseika Kogyo Co., Ltd., ``Lesamine'', or the like, or a resin having desired properties may be produced by oneself.
This polyurethane resin is dissolved in DMF in a range of 20 to 40% by weight. As the additive, a hydrophilic additive that promotes pore opening, a hydrophobic additive that stabilizes the regeneration of the polyurethane resin, and the like can be used in order to control the size and amount (number) of the pore.
ポリウレタン樹脂は、非弾性フィラーとしてカーボンブラックを0~30質量%含むことが好ましく、1~10質量%であることがより好ましい。
非弾性フィラーが30質量%以内である場合、ポリウレタン樹脂シートが伸びやすく、引き伸ばされた突起部2aを形成しやすい。非弾性フィラーが0質量%以上であれば突起部が形成されやすい。非弾性フィラーが1質量%以上であれば、ポリウレタン樹脂の種類によって伸びやすく破断しにくい場合であっても、カーボンブラックがフィラーとして働き伸びを抑制することができるため好ましい。
The polyurethane resin preferably contains 0 to 30% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, of carbon black as an inelastic filler.
When the non-elastic filler is within 30% by mass, the polyurethane resin sheet is easily stretched, and the
ポリウレタン樹脂は、1~40MPaの100%モジュラスを有することが好ましく、2~25MPaの100%モジュラスを有することがより好ましい。100%モジュラスが前記範囲内であると、シートSの表面を研削する際にポリウレタン樹脂が伸びて開孔を拡大させやすく、多孔質樹脂粒子2の空隙を大きくすることができるうえ、引き伸ばされて破断した部分が突起部2aとなって残存しやすくなる。
なお、モジュラスとは、樹脂の硬さを表す指標であり、無発泡の樹脂シートを100%伸ばしたとき(元の長さの2倍に伸ばしたとき)に掛かる荷重を断面積で割った値である(以下、100%モジュラスと呼ぶことがある。)。この値が高い程、硬い樹脂である事を意味する。吸音材より樹脂モジュラスを確認する場合、吸音材をDMFで溶解し、低濃度のポリウレタン樹脂DMF溶液を得たのち、繊維等をフィルターでろ過しキャスト法によりDMFを気化させ無発泡の樹脂シートを形成することで測定することができる。
The polyurethane resin preferably has a 100% modulus of 1-40 MPa, more preferably a 100% modulus of 2-25 MPa. When the 100% modulus is within the above range, the polyurethane resin stretches when the surface of the sheet S is ground, and the pores are easily enlarged, and the voids in the
The modulus is an index representing the hardness of the resin, and is the value obtained by dividing the load applied when a non-foamed resin sheet is stretched 100% (when stretched to twice its original length) by the cross-sectional area. (hereinafter sometimes referred to as 100% modulus). A higher value means that the resin is harder. When confirming the resin modulus from the sound absorbing material, the sound absorbing material is dissolved in DMF to obtain a low-concentration polyurethane resin DMF solution, and then the fibers, etc. are filtered through a filter, and the DMF is vaporized by a casting method to form a non-foamed resin sheet. It can be measured by forming.
また、ポリウレタン樹脂マトリックス成分は、破断強度(kg/mm2)×破断伸度(%)が25~1500であることが好ましく、35~1000であることがより好ましく、50~800であることがさらに好ましい。
ここで前記破断伸度は50~300%であることが好ましい。破断伸度は樹脂を破断するまで伸長させたときの伸長度合を示し、値が大きいほど伸び易く変形し易い。
また、破断強度は0.5~5.0kg/mm2であることが好ましい。破断強度は樹脂を破断するまで伸長させたときの応力を示し、値が大きいほど破断しにくい強靭な樹脂であり剛性が大きい。
そして、破断強度(kg/mm2)×破断伸度(%)の値が25~1500の範囲にあると、引き伸ばされて変形した樹脂が塑性変形し元に戻らず伸びたままの突起部2aを形成することができ、吸音特性を向上させることができる。
破断強度(kg/mm2)×破断伸度(%)の値が25より小さいと、樹脂がちぎれ易すく伸びにくいため、突起部2aが形成されにくい。反対に、破断強度(kg/mm2)×破断伸度(%)のが1500を超える場合は、引き伸ばされた樹脂が元に戻ってしまい、突起部2aが形成されにくい。
Further, the polyurethane resin matrix component has a breaking strength (kg/mm 2 )×breaking elongation (%) of preferably 25 to 1500, more preferably 35 to 1000, and more preferably 50 to 800. More preferred.
Here, the elongation at break is preferably 50 to 300%. The breaking elongation indicates the degree of elongation when the resin is stretched until it breaks, and the larger the value, the easier it is to stretch and deform.
Moreover, the breaking strength is preferably 0.5 to 5.0 kg/mm 2 . The breaking strength indicates the stress when the resin is stretched until it breaks.
When the value of breaking strength (kg/mm 2 )×breaking elongation (%) is in the range of 25 to 1500, the stretched and deformed resin is plastically deformed, and the protruding
If the value of breaking strength (kg/mm 2 )×breaking elongation (%) is less than 25, the resin is likely to break and is difficult to stretch, making it difficult to form
破断伸度は、ポリウレタンシートをダンベル形状(サンプル調製形状/サイズ明記)に打ち抜き、測定試料を測定機の上下エアチャックにはさみ、引張速度100mm/min、初期つかみ間隔50mmで測定を開始し、測定値がピーク(切断)に達した値を強力(最大荷重)として得た。n数2で行ない、破断強度(kgf/mm2)=強力(最大荷重)kgf/(厚さ(mm)×試料巾(10mm))より破断強度を算出し、その平均値から破断強度を算出する。
ポリウレタンシートの破断伸度は、前記引張り測定における破断した時の伸度である。引張時の破断強度および伸度は株式会社エー・アンド・デイ製、テンシロン万能試験機RTCにて日本工業規格(JIS K6550)に準じた方法で測定する。
吸音材より破断強度および破断伸度を確認する場合、吸音材をDMFで溶解し、低濃度のポリウレタン樹脂DMF溶液を得たのち、繊維等をフィルターでろ過しキャスト法によりDMFを気化させ無発泡の樹脂シートを形成することで測定することができる。
The breaking elongation is measured by punching out a polyurethane sheet into a dumbbell shape (sample preparation shape/size specified), sandwiching the measurement sample between the upper and lower air chucks of the measuring machine, starting the measurement at a tensile speed of 100 mm / min and an initial grip interval of 50 mm. The value at which the value reached the peak (cleavage) was taken as tenacity (maximum load). Conducted with
The elongation at break of the polyurethane sheet is the elongation at break in the tensile measurement. The tensile strength and elongation at break are measured using a Tensilon universal tester RTC manufactured by A&D Co., Ltd. according to Japanese Industrial Standards (JIS K6550).
When checking the breaking strength and breaking elongation of a sound absorbing material, the sound absorbing material is dissolved in DMF to obtain a low-concentration polyurethane resin DMF solution, and then the fibers, etc. are filtered through a filter, and the DMF is vaporized by a casting method to form no foam. can be measured by forming a resin sheet of
凝固再生工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液を常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材にシート状に略均一に塗布する。
このとき、ナイフコータ等と成膜基材との間隙(クリアランス)を調整することで、ポリウレタン樹脂溶液の塗布厚み(塗布量)を調整する。本例では、乾燥後のウレタンシートの厚み(成膜厚み)が200~3000μmの範囲となるように、塗布厚みを調整する。
成膜基材としては、樹脂製フィルム、布帛、不織布等を用いることができるが、本例では、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略記する。)製フィルムを用いる。
In the coagulation regeneration step, the polyurethane resin solution obtained in the preparation step is coated substantially uniformly in a sheet form on the belt-shaped film-forming base material at room temperature using an applicator such as a knife coater.
At this time, the coating thickness (coating amount) of the polyurethane resin solution is adjusted by adjusting the gap (clearance) between the knife coater or the like and the film-forming substrate. In this example, the coating thickness is adjusted so that the thickness of the urethane sheet after drying (thickness of the film) is in the range of 200 to 3000 μm.
Resin films, fabrics, non-woven fabrics, and the like can be used as the film-forming base material. In this example, a film made of polyethylene terephthalate (hereinafter abbreviated as PET) is used.
成膜基材に塗布されたポリウレタン樹脂溶液を、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液(水系凝固液)中に連続的に案内する。凝固液には、ポリウレタン樹脂の再生速度を調整するために、DMFやDMF以外の極性溶媒等の有機溶媒を添加してもよいが、本例では、水を使用する。
凝固液中では、まず、ポリウレタン樹脂溶液と凝固液との界面に皮膜が形成され、皮膜の直近のポリウレタン樹脂中にスキン層を構成する無数の微多孔が形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液中のDMFの凝固液中への拡散と、ポリウレタン樹脂中への水の浸入との協調現象により連続発泡構造を有するポリウレタン樹脂の再生が進行する。
このとき、成膜基材のPET製フィルムが水(凝固液)を浸透させないため、DMFと水との置換がスキン層側で生じ、成膜基材側がスキン層側より大きな開孔が形成される。
The polyurethane resin solution applied to the film-forming substrate is continuously guided into a coagulating liquid (aqueous coagulating liquid) containing water as a poor solvent for the polyurethane resin as a main component. Although an organic solvent such as DMF or a polar solvent other than DMF may be added to the coagulating liquid in order to adjust the regeneration rate of the polyurethane resin, water is used in this example.
In the coagulating liquid, a film is first formed on the interface between the polyurethane resin solution and the coagulating liquid, and countless micropores forming a skin layer are formed in the polyurethane resin in the immediate vicinity of the film. Thereafter, the diffusion of DMF in the polyurethane resin solution into the coagulating liquid and the infiltration of water into the polyurethane resin proceed in concert with the regeneration of the polyurethane resin having an open-cell structure.
At this time, water (coagulating liquid) does not permeate the PET film serving as the film-forming base material, so replacement of DMF with water occurs on the skin layer side, and larger pores are formed on the film-forming base side than on the skin layer side. be.
ここで、ポリウレタン樹脂の再生に伴う発泡形成について説明する。凝固液中で被膜が形成された後、ポリウレタン樹脂では凝集力が大きくなるために皮膜の直近のポリウレタン樹脂中で急速に再生が進行し、スキン層が形成される。
このため、スキン層が形成された後では、凝固前のポリウレタン樹脂溶液中のポリウレタン樹脂がスキン層側に移動し凝集することとなる。これに伴い成膜基材側でポリウレタン樹脂量が減少するため、スキン層側と比べて成膜基材側が肥大化した発泡が形成される。
DMFのポリウレタン樹脂溶液からの脱溶媒、すなわち、DMFと水との置換により、大きな発泡が形成され、スキン層の微多孔、および、大きな発泡が小さな発泡と網目状に連通する。
Here, the formation of foam accompanying the regeneration of polyurethane resin will be described. After the film is formed in the coagulating liquid, the polyurethane resin has a large cohesive force, so regeneration proceeds rapidly in the polyurethane resin in the immediate vicinity of the film, forming a skin layer.
Therefore, after the skin layer is formed, the polyurethane resin in the polyurethane resin solution before solidification moves to the skin layer side and aggregates. As a result, the amount of polyurethane resin on the film-forming substrate side decreases, so that foams are formed that are larger on the film-forming substrate side than on the skin layer side.
Desolvation of DMF from the polyurethane resin solution, that is, replacement of water with DMF, results in the formation of large cells, and the micropores of the skin layer and the large cells communicate with the small cells in a network.
洗浄・乾燥工程では、凝固再生工程で再生したポリウレタンシートSを水等の洗浄液中で洗浄してポリウレタン樹脂中に残留するDMFを除去した後、乾燥させる。
ポリウレタン樹脂の乾燥には、本例では、内部に熱源を有するシリンダを備えたシリンダ乾燥機を用いる。ポリウレタン樹脂がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。乾燥後のポリウレタンシートSをロール状に巻き取る。
In the washing/drying step, the polyurethane sheet S regenerated in the coagulating and regenerating step is washed in a washing liquid such as water to remove DMF remaining in the polyurethane resin, and then dried.
For drying the polyurethane resin, in this example, a cylinder dryer having a cylinder with a heat source inside is used. The polyurethane resin dries as it passes along the circumference of the cylinder. The dried polyurethane sheet S is wound into a roll.
そして、前記ポリウレタンシートSから前記多孔質樹脂粒子2を採取する際、前記採取装置11における前記供給ローラ12によるシートSの送り速度を0.5~15m/minの範囲とし、バフローラ13に好ましくは粗さ100~350番手、より好ましくは粗さ150~250番手のサンドペーパーを装着して、当該バフローラ13を1000~3000rpmの回転数で回転させながら、当該バフローラ13をシートSに押し当てた。
本実施形態では、バフローラ13にサンドペーパーが使用されるが、ダイヤモンドバフローラー等、均一な処理(研削除去)ができるものであればいずれも使用することができる。複数の突起部2aは、ポリウレタンシートに使用するポリウレタン樹脂モジュラスに応じて、バフ番手や供給ローラとシートの送り速度、バフローラの回転数等を調整することにより得られる。
前記バフローラ13がポリウレタンシートSの表面に回転しながら接触すると、ポリウレタンシートSの表面ではバフローラ13との摩擦によってポリウレタン樹脂の一部が引っ張られて伸び、当該伸びた部分がさらに細くなってその後破断する。
When the
In this embodiment, sandpaper is used for the
When the
図5に示す大きな開孔を画定する隔壁状に形成されたポリウレタン樹脂が引き伸ばされ破断されると、表面に形成された1~10μmの開孔が一定方向に延びて、最小フェレ径1~10μmであって、最小フェレ径に対する最大フェレ径が1.5~5.0の略楕円形状の細孔を有する多孔質樹脂粒子2が形成される。
さらに、ポリウレタンシートSより離脱した多孔質樹脂粒子2には、前記破断した部分が引き伸ばされ塑性変形して尖った幾何学的な突起部2aが複数形成され、各突起部2aにも引き伸ばされることで一方向に伸びた略楕円状の開孔を有するものもある。
このような複数の突起部2aは、音エネルギーを受けた際に振動することにより、音が振動に変換され吸音作用を生じさせる。また突起部2aにおける引き伸ばされた開孔内に音が入り込むと、内部で衝突や摩擦を受けて熱エネルギーに変換されて吸音されることとなる。
When the polyurethane resin formed in the shape of partitions defining large pores shown in FIG. 5 is stretched and broken, the pores of 1 to 10 μm formed on the surface extend in a certain direction, and the minimum Feret diameter is 1 to 10 μm. Thus,
Furthermore, in the
Such a plurality of
次に、前記繊維塊3を採取するために用いる樹脂含浸不織布は、ポリエステル繊維等の不織布にポリウレタン樹脂を含浸させた構成を有しており、従来公知の方法を用いて、不織布にポリウレタン樹脂を含浸させたものを用いることができる。
不織布に使用する繊維としては、特に限定はなく、天然繊維(改質繊維を含む)、合成繊維等から製造される不織布であればよい。例えばポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維等の樹脂繊維や、綿、麻等の天然繊維を用いてもよいが、製造工程中でN,N-ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記する。)等の有機溶媒や水等の洗浄液を吸収することによる原料繊維の膨潤を防止することや原料繊維の量産性を考慮すれば、吸水(液)性を有していないポリエステル繊維等の樹脂繊維を用いることが好ましい。原料繊維には、繊度1~50dtex、繊維長20~100mmの繊維を用いることが好ましい。
Next, the resin-impregnated nonwoven fabric used for collecting the
The fibers used for the nonwoven fabric are not particularly limited, and may be nonwoven fabrics produced from natural fibers (including modified fibers), synthetic fibers, and the like. For example, resin fibers such as polyester fibers, polyamide fibers, and acrylic fibers, and natural fibers such as cotton and hemp may be used. Considering the prevention of swelling of the raw material fibers due to the absorption of washing liquids such as organic solvents and water, and the mass productivity of the raw material fibers, use resin fibers such as polyester fibers that do not have water absorption (liquid) properties. is preferred. It is preferable to use fibers having a fineness of 1 to 50 dtex and a fiber length of 20 to 100 mm as raw material fibers.
不織布の製造方法としては、ニードルパンチ法、サーマルボンド法、ケミカルボンド法、水流絡合法、メルトブロー法やこれらの組合せなどが挙げられる。
これらの中でも、本発明は、ニードルパンチ法を用いて繊維基体を製造することが好ましい。ニードルパンチ法を用いて繊維基体を製造すると、繊維同士が接着樹脂や融着繊維などにより固定されず機械的に絡められた状態のため、繊維が引き出されやすく繊維塊3を形成しやすい。
不織布基材の厚さは、1.5mm未満ではポリウレタン樹脂溶液に含浸後の乾燥時に厚さ方向でポリウレタン樹脂の移動(樹脂マイグレーション)が発生しポリウレタン樹脂の被覆厚さが偏りやすく、5.0mmを超えると不織布基材の内部までポリウレタン樹脂溶液が浸透できなくなるので、1.5~5.0mmの範囲とすることが好ましい。
不織布基材の密度は、0.1g/cm3未満ではポリウレタン樹脂溶液に含浸してもポリウレタン樹脂が繊維の間隙を通じて流出し繊維に付着しにくく、0.3g/cm3を超えるとポリウレタン樹脂の付着量が大きくなり繊維の間隙を塞いでしまうので、0.1~0.2g/cm3の範囲とすることが好ましい。
本例では、繊度2~3dtex、繊維長51mmのポリエステル繊維が用いられている。樹脂層は、湿式凝固法により形成されたポリウレタン樹脂が、分子内に2つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物(架橋剤)で架橋処理されて形成されている。
Methods for producing nonwoven fabrics include needle punching, thermal bonding, chemical bonding, water entanglement, melt blowing, and combinations thereof.
Among these, in the present invention, the needle punch method is preferably used to produce the fiber substrate. When a fiber substrate is produced using the needle punching method, the fibers are not fixed by an adhesive resin or fusible fibers but are mechanically entangled.
If the thickness of the non-woven fabric substrate is less than 1.5 mm, movement of the polyurethane resin in the thickness direction (resin migration) occurs during drying after impregnation with the polyurethane resin solution, and the coating thickness of the polyurethane resin tends to be uneven. , the polyurethane resin solution cannot permeate into the interior of the nonwoven fabric substrate, so the range is preferably 1.5 to 5.0 mm.
If the density of the non-woven fabric substrate is less than 0.1 g/cm 3 , the polyurethane resin flows out through the interstices of the fibers and hardly adheres to the fibers even when impregnated with the polyurethane resin solution. Since the adhesion amount increases and closes the gaps between the fibers, the range of 0.1 to 0.2 g/cm 3 is preferable.
In this example, polyester fibers having a fineness of 2 to 3 dtex and a fiber length of 51 mm are used. The resin layer is formed by cross-linking a polyurethane resin formed by a wet coagulation method with a polyvalent isocyanate compound (cross-linking agent) having two or more isocyanate groups in the molecule.
ポリウレタン樹脂には、100%モジュラス(2倍長に引っ張る時の張力)が1~50MPaのポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂が用いられている。
樹脂含浸工程で用いるポリウレタン樹脂は、多価イソシアネート化合物と混合して有機溶媒のDMFに溶解させる。このとき、ポリウレタン樹脂溶液のポリウレタン樹脂の固形分濃度が、10重量%未満では不織布の密度を目標とする値に調整することが難しくなり、40重量%を超えるとポリウレタン樹脂が溶解しにくくなる。
また、B型回転粘度計を用いて20℃で測定したポリウレタン樹脂溶液の粘度が8000cp以下であると好ましく、100cp~5000cpであるとより好ましく、400cp~3000cpであると更に好ましい。
従って、含浸工程におけるポリウレタン樹脂溶液は、濃度が10~40重量%の範囲で粘度が100cp~5000cpの範囲とすることが好ましい。また、多価イソシアネート化合物の固形分濃度は、1~4重量%の範囲で用いる。
As the polyurethane resin, a polyester-based, polyether-based, polycarbonate-based resin, or the like having a 100% modulus (tension when pulled to double length) of 1 to 50 MPa is used.
The polyurethane resin used in the resin impregnation step is mixed with the polyvalent isocyanate compound and dissolved in the organic solvent DMF. At this time, if the solid content concentration of the polyurethane resin in the polyurethane resin solution is less than 10% by weight, it becomes difficult to adjust the density of the nonwoven fabric to the target value, and if it exceeds 40% by weight, the polyurethane resin becomes difficult to dissolve.
The viscosity of the polyurethane resin solution measured at 20° C. using a B-type rotational viscometer is preferably 8000 cp or less, more preferably 100 cp to 5000 cp, and even more preferably 400 cp to 3000 cp.
Therefore, the polyurethane resin solution in the impregnation step preferably has a concentration in the range of 10 to 40% by weight and a viscosity in the range of 100 cp to 5000 cp. Moreover, the solid content concentration of the polyvalent isocyanate compound is used within the range of 1 to 4% by weight.
ポリウレタン樹脂溶液に不織布基材を浸漬した後、加圧可能な1対のマングルローラを用いて過剰なポリウレタン樹脂溶液を絞り落とし、略均一に含浸させる。含浸後の不織布基材では、ポリエステル繊維の表面がポリウレタン樹脂と多価イソシアネート化合物とで覆われる。
このときのポリウレタン樹脂溶液の温度は、5~40℃の範囲に調整することが好ましく、20~30℃の範囲が更に好ましい。含浸工程をこの温度範囲で行うことで、多価イソシアネート化合物による架橋反応の進行が抑制される。
After the nonwoven fabric base material is immersed in the polyurethane resin solution, a pair of pressurizable mangle rollers are used to squeeze out excess polyurethane resin solution, and the nonwoven fabric base material is impregnated substantially uniformly. In the impregnated nonwoven fabric substrate, the surfaces of the polyester fibers are covered with the polyurethane resin and the polyvalent isocyanate compound.
At this time, the temperature of the polyurethane resin solution is preferably adjusted in the range of 5 to 40.degree. C., more preferably in the range of 20 to 30.degree. By performing the impregnation step within this temperature range, the progress of the cross-linking reaction by the polyvalent isocyanate compound is suppressed.
凝固再生工程では、樹脂含浸後の不織布をポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする水系凝固液中でポリウレタン樹脂を凝固再生させる。水系凝固液中では、ポリエステル繊維に付着しているポリウレタン樹脂溶液の表面からDMFと凝固液との置換が進行することでポリウレタン樹脂がポリエステル繊維の表面に凝固再生される。
繊維基体を構成する繊維が溶出しない限り、凝固液の温度や浸漬時間に特に制限はなく、例えば10~30℃(好ましくは、10~20℃)で30~1440分間(好ましくは30~90分間)浸漬すればよい。
In the coagulation regeneration step, the non-woven fabric impregnated with the resin is coagulated and regenerated with the polyurethane resin in an aqueous coagulation liquid containing water, which is a poor solvent for the polyurethane resin, as a main component. In the water-based coagulating liquid, replacement of the DMF with the coagulating liquid progresses from the surface of the polyurethane resin solution adhering to the polyester fibers, whereby the polyurethane resin is coagulated and regenerated on the surfaces of the polyester fibers.
As long as the fibers constituting the fiber substrate are not eluted, the temperature of the coagulation liquid and the immersion time are not particularly limited. ) should be immersed.
洗浄・乾燥工程では、ポリエステル繊維の表面にポリウレタン樹脂が凝固再生された不織布を水等の洗浄液中に浸漬し、不織布中に残存するDMF等を除去する。洗浄後、不織布を洗浄液から引き上げ、マングルローラで余分な洗浄液を絞り落とす。その後、例えば不織布を60~120℃で10~500分程度乾燥機内で乾燥させる。 In the washing/drying step, the nonwoven fabric obtained by coagulating and regenerating the polyurethane resin on the surface of the polyester fiber is immersed in a washing liquid such as water to remove DMF and the like remaining in the nonwoven fabric. After washing, the nonwoven fabric is pulled up from the washing solution, and excess washing solution is squeezed off with a mangle roller. After that, for example, the nonwoven fabric is dried in a dryer at 60 to 120° C. for about 10 to 500 minutes.
得られた樹脂含浸不織布の密度は、0.20~1.00g/cm3の範囲とすることが好ましく、0.25~0.65g/cm3の範囲とすることがより好ましい。樹脂含浸不織布の密度が前記範囲内であると、空隙率を適度に有しているため吸音性能を上げることができる。 The density of the obtained resin-impregnated nonwoven fabric is preferably in the range of 0.20 to 1.00 g/cm 3 and more preferably in the range of 0.25 to 0.65 g/cm 3 . When the resin-impregnated nonwoven fabric has a density within the above range, it has an appropriate porosity, so that the sound absorbing performance can be improved.
そして、前記採取装置11によって前記樹脂含浸不織布シートSから前記繊維塊3を採取する際、前記供給ローラ12によるシートSの送り速度を0.5~15m/minの範囲m/sとし、バフローラ13に好ましくは粗さ50~300番手、より好ましくは粗さ80~240番手のサンドペーパーを装着して、当該バフローラ13を1000~3000rpmの回転数で回転させながら、当該バフローラ13をシートSに対して押し当てた。
前記バフローラ13が樹脂含浸不織布の表面に回転しながら接触すると、樹脂含浸不織布の表面ではバフローラ13との摩擦によって不織布を構成する繊維3aが引き出され、引き出された繊維3aが捲縮して糸玉状に絡まる。
その際、前記不織布に含浸された多孔質樹脂は、前記繊維3aが引き出されるのに伴って周囲の樹脂からちぎれ、その後繊維3aが絡まるのに伴って当該繊維3aの内部に取り込まれることとなる。
そして、その後さらに前記バフローラ13の摩擦が作用することで、前記糸玉状に絡まった繊維3aの根元部分が破断し、前記玉状に絡まった繊維3aに微細な弾性樹脂3bが保持された繊維塊3となって離脱することとなる。この時、弾性樹脂3bは繊維3aに付着しているものと、繊維3aに付着することなく、玉状に絡まった繊維3a内に取り込まれて保持されているものが存在する。
When collecting the fiber clumps 3 from the resin-impregnated nonwoven fabric sheet S by the
When the
At that time, the porous resin impregnated in the nonwoven fabric is torn off from the surrounding resin as the fibers 3a are pulled out, and then taken into the interior of the fibers 3a as the fibers 3a are entangled. .
After that, the friction of the
前記バインダーとしてはアクリル樹脂エマルジョン系接着剤を利用することができ、そのほかにも酢酸ビニル樹脂エマルジョン系接着剤、エチレン-酢酸ビニル樹脂エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂エマルジョン接着剤を利用することができる。本実施例では前記接着剤を水で5.5%に希釈して使用した。
前記バインダーを用いて前記多孔質樹脂粒子2、繊維塊3、短繊維4を結合して前記吸音材1を作成する際には、所定の割合で前記多孔質樹脂粒子2、繊維塊3、短繊維4をミキサーに投入し、これらを攪拌しながら、或いは、前記多孔質樹脂粒子2、繊維塊3、短繊維4をボールミルとともに撹拌しながら、スプレーガン等でバインダーを噴霧する。
これにより多孔質樹脂粒子2、繊維塊3、短繊維4の表面がバインダーでコーティングされ、その後当該バインダーの付着した多孔質樹脂粒子2、繊維塊3、短繊維4を金型内に投入し、その後所定温度で所定時間乾燥させることにより、吸音材1を得ることができる。
ここで、前記バインダーを使用する量は、多孔質樹脂粒子2、繊維塊3、短繊維4の重量に対して好ましくは0.5~50%、より好ましくは1~15%の割合で使用するのが望ましい。バインダーが50%以下であれば、後に説明する前記多孔質樹脂粒子2、繊維塊3、短繊維4の間に形成される空間による吸音効果を得ることができ、またバインダーが0.5%以内であることにより、吸音材1の形状を維持することができる。
As the binder, an acrylic resin emulsion-based adhesive can be used, and in addition, a vinyl acetate resin emulsion-based adhesive, an ethylene-vinyl acetate resin emulsion-based adhesive, and a urethane resin emulsion-based adhesive can be used. In this example, the adhesive was diluted with water to 5.5% and used.
When the
As a result, the surfaces of the
Here, the amount of the binder used is preferably 0.5 to 50%, more preferably 1 to 15%, based on the weight of the
(作用等)
次に、本実施形態の吸音材1の作用等について説明する。
(action, etc.)
Next, the operation and the like of the
本実施形態の吸音材1は多孔質樹脂粒子2、繊維塊3、短繊維4をバインダーによって固着した構成を有しており、これらの間には複雑な空間が形成されることから、単位重量当たりの吸音材の表面積を大きくすることができる。
一般的に、吸音材1による吸音のメカニズムとしては、吸音材1に音波が入射すると、振動した空気が吸音材1の内部で衝突や摩擦による粘性抵抗を受けて、熱エネルギーに変換されて散逸し、音響エネルギーの減衰により吸音がなされるとされている。
本実施形態にかかる吸音材1によれば、前記多孔質樹脂粒子2、繊維塊3、短繊維4によって形成された空間により、侵入した音波の経路を複雑化させることができ、より効率的に音響エネルギーを減衰させることができる。
つまり、粒子状や塊状の多孔質樹脂粒子、繊維塊の中に、直線状の短繊維を多方向に分散させることで、短繊維が骨格を形成し、空隙を広げることができ、直線状の繊維のみからなる吸音材よりも、より効率的に音響エネルギーを減衰させることができ、吸音率の向上が図れる。
また、吸音材1を低密度化することができ、粒子状物のみからなる吸音材と比べて軽量化することができる。よって、軽量化と吸音性能の両立を図ることができる。
また前記吸音材1の短繊維4の繊維長を1~80mmとしたことで、柔軟性、伸縮性に富んだ吸音材1を得ることができ、当該吸音材1を設置する場所が複雑な形状を有していても、これに追従させて設置することができる。
The
In general, the mechanism of sound absorption by the
According to the
In other words, by dispersing linear short fibers in multiple directions in particulate or clump-like porous resin particles and fiber clumps, the short fibers form a skeleton, and the voids can be widened. Sound energy can be attenuated more efficiently than a sound absorbing material consisting only of fibers, and the sound absorption coefficient can be improved.
In addition, the
Further, by setting the fiber length of the
また前期多孔質樹脂粒子2は、表面に複数の前記突起部2aを有するともに、また多孔質樹脂粒子2は大小の開孔が表面に開孔していない別の孔と通気する連通構造を備えており、表面に最小フェレ径1~10μmの開孔を有している。
このため、吸音材1に音が侵入すると、多孔質樹脂粒子2の表面の開孔を介して開孔の内部に音が侵入し、開孔と開孔との間に形成された樹脂壁との摩擦や振動によって音のエネルギーが熱エネルギーに変換され、音のエネルギーが吸収される。
このとき、開孔が小さければ小さいほど、より樹脂壁との摩擦や振動が増え、音エネルギーが熱エネルギーに変換されやすいので、吸音性能が高くなる。多孔質樹脂粒子2に含まれる開孔の最小フェレ径を好ましくは1~10μm、より好ましくは1~8μmとすることで、高い吸音効果を得ることができる。
さらに、開孔の最小フェレ径B2に対する最大フェレ径B1が1.5~5.0である楕円状の開孔を含むとともに、前記開孔は表面に開孔していない別の孔と通気する連通構造を備えることで、音の侵入を許容しやすく、高い吸音効果を得ることができる。
また、本実施形態の多孔質樹脂粒子2の表面には突起部2aが複数形成され、前記バインダーによって固定されていない突起部2aも存在する。このような突起部2aは音に対して敏感に振動し、突起部2aの振動によっても音のエネルギーを吸収することができる。
The first
Therefore, when sound enters the
At this time, the smaller the openings, the greater the friction and vibration with the resin wall, and the easier the conversion of sound energy into heat energy, the higher the sound absorption performance. By setting the minimum Feret diameter of the pores contained in the
Furthermore, it includes an elliptical opening having a maximum Feret diameter B 1 of 1.5 to 5.0 with respect to the minimum Feret diameter B 2 of the opening, and the opening is different from another hole not opened on the surface. By providing a communicating structure for ventilation, it is easy to allow the intrusion of sound, and a high sound absorbing effect can be obtained.
Moreover, a plurality of
さらに吸音材1に含まれる繊維塊3は捲縮して玉状に絡まった繊維3aに微細な弾性樹脂3bが保持された構成を有し、繊維塊3同士の空隙や繊維塊3と多孔質樹脂粒子2との間の空隙が複雑な空間を形成し、吸音材1に音が入射すると当該音に摩擦を与えることで音のエネルギーを吸収するようになっている。
特に、前記繊維塊3は捲縮して玉状に絡まった繊維3aに微細な弾性樹脂3bが保持された構成を有していることから、繊維3aと弾性樹脂3bとの間に細かな空隙が形成されている。
このため、吸音材1に入射した音がさらに繊維塊3に入射すると、前記繊維3a、弾性樹脂3bによる複雑な空隙に入り込み摩擦や粘性抵抗を受け、前記繊維3aに付着せずに保持された微細で振動可能な弾性樹脂3bに衝突し、音のエネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて吸収されるため良好な吸音性能を得ることができる。
Further, the fiber clumps 3 contained in the
In particular, since the
For this reason, when the sound incident on the
以下、前記実施例に基づいて作成した本発明にかかる実施例1~8についての吸音材1と、これと比較する従来公知の比較例としての吸音材について、以下の実験を行った。
実験では、吸音性能を確認するためにJIS A 1405-2に基づいて垂直入射吸音率を測定するとともに、遮音性能を確認するために垂直入射透過損失を測定した。これら垂直入射吸音率、垂直入射透過損失の測定にはブリュエル・ケアー社製 4206S型音響試験器を用いた。
The following experiments were performed on the
In the experiment, the normal incidence sound absorption coefficient was measured based on JIS A 1405-2 to confirm the sound absorption performance, and the normal incidence transmission loss was measured to confirm the sound insulation performance. A 4206S acoustic tester manufactured by Brüel & Kjær was used to measure the normal incidence sound absorption coefficient and normal incidence transmission loss.
また、実施例1~3にかかる吸音材1に含まれる多孔質樹脂粒子2の最大フェレ径A、最大フェレ径B1、最小フェレ径B2を以下のように測定した。
フェレ径は、吸音材を電子顕微鏡(日本電子社製、JMS-5500LV)にて倍率100倍で観察し、任意30点の多孔質樹脂粒子を測定用サンプルとして抽出した。
その後、抽出した画像を画像処理ソフトImageJにて解析し、画像の二値化を行い、多孔質樹脂粒子の最大フェレ径A、多孔質樹脂粒子表面に存在する細孔の最大フェレ径B1、最小フェレ径B2を測定した。
最大フェレ径A、最大フェレ径B1、最小フェレ径B2は、任意の30点の最大フェレ径、最小フェレ径の平均値として求められる。また、最小フェレ径B2に対する最大フェレ径B1の比は任意の30点の最大フェレ径/最小フェレ径の値の平均値として求められる。
Further, the maximum Feret diameter A, the maximum Feret diameter B 1 , and the minimum Feret diameter B 2 of the
The Feret diameter was determined by observing the sound absorbing material with an electron microscope (JMS-5500LV, manufactured by JEOL Ltd.) at a magnification of 100, and extracting arbitrary 30 points of porous resin particles as samples for measurement.
After that, the extracted image is analyzed by image processing software ImageJ, the image is binarized, and the maximum Feret diameter A of the porous resin particles, the maximum Feret diameter B 1 of pores existing on the surface of the porous resin particles, The minimum Feret diameter B2 was measured.
The maximum Feret diameter A, the maximum Feret diameter B 1 , and the minimum Feret diameter B 2 are determined as average values of the maximum Feret diameter and the minimum Feret diameter at arbitrary 30 points. Also, the ratio of the maximum Feret diameter B1 to the minimum Feret diameter B2 is obtained as the average value of the values of maximum Feret diameter/minimum Feret diameter at arbitrary 30 points.
実施例1
実施例1にかかる吸音材1は、短繊維4として繊維長5mm、繊度1.6dtexのポリエチレンテレフタレート(PET)繊維と、前記多孔質樹脂粒子2と、前記繊維塊3とによって構成され、多孔質樹脂粒子2を48g、繊維塊3を12g、短繊維4を40g配合し、濃度10%のアクリルエマルジョンを100gスプレーガンにて吹き付けて、これらをミキサーで混合した。
続いて、前記混合物を縦23×横23×深さ1.6cmの成形容器に充填し、さらに乾燥機において80℃、4時間乾燥後、140℃で1時間乾燥させ、その後冷却させることで、厚み14.98mm、密度0.255g/cm3の吸音材1を得た。
Example 1
The
Subsequently, the mixture is filled into a molded container having a size of 23 cm long × 23 cm wide × 1.6 cm deep, dried in a dryer at 80 ° C. for 4 hours, dried at 140 ° C. for 1 hour, and then cooled. A
実施例2
実施例2にかかる吸音材1は、実施例1の吸音材1に対し、各材料の重量を、多孔質樹脂粒子2を32g、繊維塊3を8g、短繊維4を60g配合した以外は、前記実施例1と同様の作業を用いて作成し、その結果厚み14.89mm、密度0.257g/cm3の吸音材1を得た。
Example 2
The
実施例3
実施例3にかかる吸音材1は、実施例1、2の吸音材1に対し、短繊維4として繊維長10mm、繊度3.3dtexのポリエチレンテレフタレート(PET)繊維を用い、各材料の重量を、多孔質樹脂粒子2を64g、繊維塊3を16g、短繊維4を20g配合した以外は、前記実施例1と同様の作業を用いて作成し、その結果厚み15.57mm、密度0.245g/cm3の吸音材1を得た。
Example 3
The
実施例4
実施例4にかかる吸音材1は、実施例3の吸音材1に対し、各材料の重量を、多孔質樹脂粒子2を48g、繊維塊3を12g、短繊維4を40g配合(実施例1と同じ質量割合)した以外は、前記実施例1と同様の作業を用いて作成し、その結果厚み14.7mm、密度0.260g/cm3の吸音材1を得た。
Example 4
The
実施例5
実施例5にかかる吸音材1は、実施例3、4の吸音材1に対し、各材料の重量を、多孔質樹脂粒子2を32g、繊維塊3を8g、短繊維4を60g配合(実施例2と同じ質量割合)した以外は、前記実施例1と同様の作業を用いて作成し、その結果厚み14.95mm、密度0.256g/cm3の吸音材1を得た。
Example 5
The
実施例6
実施例6にかかる吸音材1は、実施例1~5の吸音材1に対し、短繊維4として繊維長5mm、繊度2.2dtexの芯鞘複合熱融着繊維(芯:ポリエステル繊維、鞘:低融点共重合ポリエステル)を用い、各材料の重量を、多孔質樹脂粒子2を64g、繊維塊3を16g、短繊維4を20g配合(実施例3と同じ質量割合)した以外は、前記実施例1と同様の作業を用いて作成し、その結果厚み17.29mm、密度0.220g/cm3の吸音材1を得た。
Example 6
In the
実施例7
実施例7にかかる吸音材1は、実施例6の吸音材1に対し、各材料の重量を、多孔質樹脂粒子2を48g、繊維塊3を12g、短繊維4を40g配合(実施例1、4と同じ質量割合)した以外は、前記実施例1と同様の作業を用いて作成し、その結果厚み17.1mm、密度0.211g/cm3の吸音材1を得た。
Example 7
The
実施例8
実施例8にかかる吸音材1は、実施例6、7の吸音材1に対し、各材料の重量を、多孔質樹脂粒子2を48g、繊維塊3を12g、短繊維4を40g配合(実施例2、5と同じ質量割合)した以外は、前記実施例1と同様の作業を用いて作成し、その結果厚み16.81mm、密度0.223g/cm3の吸音材1を得た。
Example 8
The
比較例
比較例には、ポリエチレンテレフタレート繊維(繊度2~3dtex、繊維長10~20μm)を使用しニードルパンチ法により不織布とした、厚み25mm、密度0.014g/cm3の不織布製吸音材を使用した。
Comparative Example In a comparative example, a sound absorbing material made of non-woven fabric with a thickness of 25 mm and a density of 0.014 g/cm 3 is used, which uses polyethylene terephthalate fibers (fineness of 2 to 3 dtex, fiber length of 10 to 20 μm) and is made into a non-woven fabric by needle punching. did.
実験結果
表1は実施例1~8の吸音材1と比較例の吸音材についての実験結果を示しており、測定した各波長においての吸音性能を示す垂直入射吸音率と、遮音性能を示す垂直入射透過損失の測定結果を示している。
実験結果によれば、本発明にかかる実施例1~8の吸音材1は測定したすべての波長において比較材よりも良好な吸音性能および遮音性能を有していることが判明した。
特に低周波領域である2000hz近傍において、実施例1~8の吸音材1は比較例に対して優れたな吸音性能を示しており、また高周波領域である5000hz近傍では優れた遮音性能を示している。
Experimental Results Table 1 shows the experimental results for the
According to the experimental results, it was found that the
Especially near 2000 Hz, which is a low frequency range, the
また同じ材料を用いて異なる質量割合で作成した実施例3~5を見ると、短繊維4の質量割合を40%とした実施例4が比較的良好な吸音性能を示すものの、遮音性能については質量割合を20%とした実施例3のほうが良好だった。
これに対し、短繊維を芯鞘複合繊維とした実施例6~8においては、短繊維4の質量割合を40%とした実施例8が、最も優れた低周波領域における遮音性能を示した。
また、同じ質量割合で作成した実施例1、実施例4、実施例7を比較すると、芯鞘複合繊維を使用した実施例7に比べて、実施例1、4の吸音材は若干良好な吸音性能を示した。
これと同様、同じ質量割合で作成した実施例2、実施例5、実施例8を比較すると、芯鞘複合繊維を使用した実施例7に比べて、実施例1、4の吸音材は若干良好な吸音性能を示した。
Also, looking at Examples 3 to 5, which were made using the same material with different mass ratios, Example 4 in which the mass ratio of the
On the other hand, among Examples 6 to 8 in which the short fibers were core-sheath composite fibers, Example 8 in which the mass ratio of the
In addition, when comparing Examples 1, 4, and 7, which were made with the same mass ratio, the sound absorbing materials of Examples 1 and 4 had slightly better sound absorption than Example 7 using core-sheath composite fibers. showed performance.
Similarly, when comparing Examples 2, 5, and 8, which were created with the same mass ratio, the sound absorbing materials of Examples 1 and 4 are slightly better than Example 7 using core-sheath composite fibers. showed good sound absorption performance.
1 吸音材 2 多孔質樹脂粒子
3 繊維塊 4 短繊維
11 採取装置
REFERENCE SIGNS
Claims (3)
前記短繊維を、前記多孔質樹脂粒子と前記繊維塊と前記短繊維との合計質量に対して15~70%の質量割合で含み、
前記多孔質樹脂粒子は、複数の突起部を備え、最大フェレ径Aが10~100μmの粒子であって、表面に最小フェレ径B 2 1~10μmの開孔を有するとともに、前記開孔の最小フェレ径B 2 に対する最大フェレ径B 1 の比が1.5~5.0の開孔を含み、前記開孔は表面に開孔していない別の孔と通気する連通構造を備えることを特徴とする吸音材。 A sound absorbing material comprising porous resin particles, fiber clumps composed of crimped fibers and elastic resin, and short fibers other than the fiber clumps having a fiber length of 1 to 80 mm,
The short fibers are contained in a mass ratio of 15 to 70% with respect to the total mass of the porous resin particles, the fiber mass and the short fibers,
The porous resin particles are provided with a plurality of protrusions, are particles having a maximum Feret diameter A of 10 to 100 μm, and have pores with a minimum Feret diameter B of 1 to 10 μm on the surface . A hole having a ratio of the maximum Feret diameter B1 to the Feret diameter B2 of 1.5 to 5.0 is included, and the hole is provided with a communication structure that communicates with another hole that is not opened on the surface. sound absorbing material.
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