JPH10254452A

JPH10254452A - 吸音材

Info

Publication number: JPH10254452A
Application number: JP9057897A
Authority: JP
Inventors: Akio Omori; 昭夫大森; Eiichi Sasagawa; 栄一笹川; Kazuo Nishimoto; 一夫西本; Haruko Hamanaka; 晴子濱中
Original assignee: Kuraray Co Ltd; Nichias Corp
Current assignee: Kuraray Co Ltd; Nichias Corp
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-09-25
Anticipated expiration: 2017-03-12
Also published as: JP3375508B2

Abstract

(57)【要約】【課題】繊維質吸音材の有利な性質を損なうことな
く、特に中低周波音に対して高い吸音性能を有するとと
もに、振動による繊維の脱落がなく、しかも簡単な方法
で製造し得る吸音材を提供する【解決手段】無機繊維質材料とフィブリル化した有機
質繊維との混合物が、多孔質成形体を形成してなること
を特徴とする吸音材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築、音響装置等
の分野で使用されるフェルト状ないしボード状の吸音材
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維、岩綿、各種有機繊維等を少
量の結合剤で結合しつつ成形してなる繊維質吸音材は公
知である。繊維質吸音材は、フェルト状ないし多孔質の
ボード状のものまで、また繊維素材を選ぶことにより安
価で、常温使用品から高度の耐熱性を有するものまで、
様々な性状のものを用途に応じて容易に製造することが
できるという特徴がある。しかし、従来の繊維質吸音材
は吸音作用の周波数特性が平坦でなく、高周波音に対し
ては良好な吸音特性を示すが、約５００Ｈｚ以下の中低
周波音に対してはほとんど効果がないという欠点があっ
た（図２参照）。また、実際に建造物等に取り付ける際
には吸音材と壁面との間に空気層を設けるなどして、中
低周波音の吸収率を高める必要が有り、このため吸音材
の施工厚さが厚くなって室内が狭くなるという欠点があ
った。更に、従来の繊維質吸音材は表面が平滑な繊維質
材料だけからなるため音の反射が単純で、入射した音波
振動のうち透過するものや音源方向に反射されるものの
率が高いという欠点があった。

【０００３】また、特開平８−９１９０９号には無機繊
維基材と、この繊維基材に結晶成長されてなる直径０．
１〜０．４μｍ、長さ１〜５μｍの針状結晶体とを備え
た吸音材が記載されている。しかしながら、この吸音材
は針状結晶体を結晶成長させるため、その製造が困難で
あると共に、振動によって針状結晶体が脱落しやすく、
その取り扱いも困難であるという欠点がある。また、中
低周波音域での吸音性能も不十分で、特に２５０Ｈｚ以
下の垂直入射吸音率が劣り、実用的に十分満足し得るも
のではない。更にまた、特開平６−３３３９８号には、
燐酸エステル化した木材パルプをその繊維質が破壊され
るまでミクロフィブリル化したバインダーを用いて無機
質繊維を結合した建築用資材が記載されているが、この
吸音材も実用的に十分満足し得るものではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の繊維
質吸音材を改良し、繊維質吸音材の有利な性質を損なう
ことなく、特に中低周波音に対して高い吸音性能を有す
るとともに、振動による繊維の脱落がなく、しかも簡単
な方法で製造し得る吸音材を提供することを目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に従っ
て、（１）無機繊維質材料と、フィブリル化した有機質
繊維との混合物が、多孔質成形体を形成してなることを
特徴とする吸音材、（２）フィブリル化した有機質繊維
が、ポリビニルアルコール系繊維、芳香族ポリアミド系
繊維、ポリアリレート系繊維、ポリオレフィン系繊維、
アクリル系繊維、セルロース系繊維であることを特徴と
する上記（１）に記載の吸音材、（３）フィブリル化し
た有機質繊維の開繊度が、カナダ標準濾水度で５０〜６
００ミリリットルであることを特徴とする、上記（１）
又は（２）記載の吸音材。（４）フィブリル化した有機
質繊維の含有量が、吸音材の全重量に対して０．１〜６
０重量％であることを特徴とする、上記（１）〜（３）
のいずれか１つに記載の吸音材により達成される。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、無機繊維質材料及びフ
ィブリル化した有機質繊維の混合物が、多孔質成形体を
形成してなる吸音材である。本発明の吸音材では、従来
の繊維質吸音材における繊維間間隙と同様の比較的大き
な連通間隙に、フィブリル化した有機質繊維が存在して
いる。本発明のフィブリル化した有機質繊維は、適度に
開繊されてその表面に多数のヒゲ状突起を有している
か、または繊維自体がミクロンオーダー以下の極細の径
を有しており、外部からの音のエネルギー（音波）を受
けると、基材である繊維質材料とともにこれらが振動
し、空気の振動エネルギーを繊維の振動エネルギーとし
て発散させ消費する。この場合、繊維を構成する材料の
損失正接（ｔａｎδ）が大きい程エネルギーの消費が大
きく優れた吸音特性を示す。金属、ガラスなどの無機材
料に比べ、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン、芳
香族ポリアミド、ポリアリレート、ポリアクリロニトリ
ル、セルロース等の有機高分子材料は大きな損失正接を
示すため、本発明に用いるフィブリル化した繊維の材質
として好適である。特にポリビニルアルコールは室温〜
８０℃付近の損失正接が大きく最も好ましい。ここで、
本発明のフィブリル化した有機質繊維は、互いに絡み合
い、また、基材の繊維質材料とも絡み合って一体化して
いるため、振動によって吸音材中から脱落することはな
い。また本発明の吸音材では、音が繊維質材料の他にフ
ィブリル化した有機質繊維にも当たり、従来の繊維質材
料のみからなる吸音材に比較してより複雑な乱反射を起
こし、その間に大きなエネルギー消費が生じる。更に、
フィブリル化した有機質繊維は基材繊維間の空隙に極細
径のヒゲ状フィブリルが多数存在しているため、空気の
流動抵抗が大きくなり、エネルギー消費が更に増大す
る。以上のように本発明の吸音材は損失正接の大きな有
機質繊維をフィブリル化したものを含有するものとした
ことにより、広い周波数領域にわたって高い吸音率を示
すものと考えられる。更に有機質結合剤を用いる場合に
は、繊維同士の結合はより強くなる。

【０００７】次に本発明の吸音材を形成する基材の繊維
質材料について説明する。本発明の無機繊維質材料とし
ては、従来の繊維質吸音材の材料として使用されている
ものを用いることができ、用途に応じて選択することが
できる。適当な無機繊維質材料の具体例を示すと、岩
綿、ガラス繊維、シリカ繊維、セラミック系繊維などの
酸化物系繊維や、金属系繊維、炭素繊維などの非酸化物
系繊維などの無機質繊維が挙げられる。無機質繊維は不
燃性であるため、吸音材の最も一般的な用途の一つであ
る建築材料用として広く使われている。これらの繊維を
基材として選んだ場合、フィブリル化した有機繊維の添
加量を適切にすることによって、不燃材料、準不燃材料
などとして、建築材料として使用することができる。ま
た、無機質繊維を使用した場合、有機質繊維よりも密度
が高いため容易に吸音材のかさ密度を高くすることが可
能であり、質量則に従い吸音率が向上するため、有利で
ある。基材として有機質繊維、例えば、ポリエステル系
繊維、アクリル系繊維、フェノール系繊維、ポリビニル
アルコール系繊維、ポリアミド系繊維、芳香族ポリアミ
ド系繊維、ポリアリレート系繊維、ポリオレフィン系繊
維、蛋白質系繊維などを選んだ場合、可燃性である、有
毒ガスが出る場合がある、などの理由から、建築材料と
して使用することは困難である。また、有機質繊維は無
機質繊維に比較して密度が小さいため、かさ密度を高く
することが難しい。このため、吸音率は相対的に低く不
利である。しかし、有機質繊維は軽量であること、ま
た、繊維の種類によっては価格が安い、加工性がよい、
触感が良いなどの特徴を持つことから、用途によっては
少量の有機質繊維を無機質繊維と併用することも可能で
ある。繊維径は５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下
のものがよく、あまり繊維径の大きいものは十分な吸音
性能を得にくい。

【０００８】本発明において使用されるフィブリル化し
た有機質繊維とは、繊維自体が数μｍ以下の極細の径を
有する有機質繊維フィブリル、または繊維の表面に数μ
ｍ以下の極細径ひげ状突起を有する有機質繊維である。
径が１μｍ以下の繊維フィブリル又はひげ状突起を有す
る有機質繊維であると、吸音特性が優れるので好まし
い。本発明のフィブリル化した有機質繊維としては、例
えばポリビニルアルコール（以下ＰＶＡと略記）系繊
維、芳香族ポリアミド系繊維、ポリアリレート系繊維、
ポリオレフィン系繊維、アクリル系繊維、セルロース系
繊維等のフィブリル化繊維が挙げられるが、吸音特性の
点でＰＶＡ系繊維が特に優れており、より好ましい。

【０００９】フィブリル化繊維の製造方法としては、繊
維形成時高剪断力を加えて極細径のフィブリルを直接得
ることもできるし、通常の開繊度の繊維を得た後、繊維
に機械的応力や化学的膨潤力を加えてフィブリル繊維を
得ることもできる。例えばＰＶＡ系繊維では、ＰＶＡと
ＰＶＡとの相溶性がよくないポリマーの海島混合繊維を
水中叩解することにより径が１μｍ程度のＰＶＡ系フィ
ブリル繊維を得ることができる。またアクリル系繊維で
はポリアルキレンポリマーなどのフィブリル化助剤ポリ
マーをポリアクリロニトリルとブレンド紡糸し、水中叩
解することによりアクリル系フィブリル繊維を得ること
ができる。さらに芳香族ポリアミド系繊維、ポリアリレ
ート系繊維、ポリオレフィン系繊維、セルロース系繊維
などでは分子鎖を高度に配向させた後、空気中、水中、
有機溶媒中で高剪断力を加えて、数μｍ以下の極細径ひ
げ状突起を有する有機質繊維やフィブリル繊維を得るこ
ともできる。これらのフィブリル化繊維は、２種以上を
混合して用いることもできる。

【００１０】本発明においてフィブリル化繊維の開繊度
は特に限定されるものではないが、開繊度が低すぎると
極細フィブリル繊維またはヒゲ状突起が振動することに
よる吸音効果が十分得られず、一方大きすぎるとフィブ
リル同士が絡み合い、分散が不良となる。本発明におい
ては、開繊度としてカナダ標準濾水度で、５０ミリリッ
トル以上６００ミリリットル以下であることが好まし
く、更に１００〜４００ミリリットルであることが特に
好ましい。このカナダ標準濾水度とは、木材パルプの濾
水度試験方法ＪＩＳＰ８１２１に規定されている値で
あり、この値が小さい程フィブリル繊維の開繊度が大き
いことを示す。

【００１１】また、吸音材中のフィブリル化した有機質
繊維の量は、吸音材全重量に対して０．１〜６０重量
％、好ましくは１〜３０重量％である。フィブリル化し
た有機質繊維の含有量が０．１％未満の場合は中低周波
音の吸音性能が十分ではなく、一方６０重量％を越える
場合は吸音材とする時の成形性に劣り好ましくない。

【００１２】次に、無機繊維質材料及びフィブリル化し
た有機質繊維から本発明の吸音材を製造する方法を説明
する。本発明の吸音材を製造するには、乾式法、半乾式
法、および湿式法の三つの方法を適用し得る。乾式法に
おいては、製繊装置において形成した直後の無機繊維に
フィブリル化した有機質繊維と結合剤を吹き付け、堆積
した繊維を成形し乾燥する。この過程で結合剤は硬化す
る。この製造法は、嵩密度の小さいフェルト状のものを
製造する場合に適しており、安価に製造できる。半乾式
法では、無機繊維質材料、フィブリル化した有機質繊維
および結合剤を容器中で混合し、得られた混合物を型に
詰めて加熱乾燥する。この過程で結合剤は硬化する。こ
の方法は、乾式法に比べてフィブリル化した有機質繊維
を均一に混入することができ、且つ嵩密度の大きいボー
ド状のものを製造する場合に適している。湿式法は、無
機繊維質材料とフィブリル化した有機質繊維を水中に分
散させ、得られた原料混合物のスラリーを脱水成形用の
型に入れて脱水成形したのち加熱乾燥する。この製造法
は、構成物をより均質に分散させたい場合に適当であ
る。

【００１３】成形して得られた多孔質成形体の嵩密度
は、原料とする無機繊維質材料の種類、無機繊維質材料
とフィブリル化した有機質繊維との比率、成形圧等によ
って変化する。吸音特性を考慮したとき適当な嵩密度は
約１０〜７００kg/m³なので、そのような成形体が得ら
れるように製造条件を選ぶのが好ましい。

【００１４】成形に際しては、必要に応じて例えばフェ
ノール樹脂、ユリアメラミン樹脂、ポリエステル樹脂、
酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリ
ル樹脂、スチレン樹脂等などの結合剤、例えば硫酸アル
ミニウム、硫酸アンモニウムなどのゲル化剤、例えばポ
リアクリルアミド系、ポリアクリルエステル系などの凝
集剤、成形助剤を加えることができる。

【００１５】

【実施例】以下、実施例および比較例を示して本発明を
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。なお、これらの例中、結合剤その他の助剤の添加量
は固形分としての量を表す。

【００１６】実施例１〜３、比較例１岩綿、フィブリル化したポリビニルアルコール系繊維
（開繊度がカナダ標準濾水度で、１５０ミリリットルの
もの）及びポリエステル系結合剤を水中に入れて攪拌
し、さらにゲル化剤（硫酸アルミニウム）を加えてゲル
化させた。これにポリアクリルアマイド系凝集剤を加え
て成形型に流し込み、脱水成形した。ついで加熱乾燥
し、厚さ３０mmのフェルト状吸音材を製造した。また、
比較のためにポリビニルアルコール系繊維を配合しない
ほかは上記と同様にして、繊維質吸音材を製造した。原
料配合量、得られた各吸音材のかさ密度及び厚さ２０mm
における垂直入射吸音率を表１に、実施例１と比較例１
の垂直入射吸音率を図１、２に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１より、本発明の吸音材は、５００Ｈｚ
以下、特に２５０Ｈｚにおいて高い吸音率を示すことが
明らかである。また、図１、２より実施例１の吸音材
は、比較例１の吸音材には見られない５００Ｈｚ付近に
吸音率の高いピークが現れ、またそれより低周波領域に
おいても比較例１の吸音材よりも全体的に高い吸音率を
示すことがわかる。

【００１９】実施例４〜６ガラス繊維、フィブリル化したアラミド系繊維（開繊度
がカナダ標準濾水度で、３００ミリリットルのもの）及
びアクリル系結合剤を水中に入れて攪拌し、さらにゲル
化剤（硫酸アルミニウム）を加えてゲル化させた。これ
にポリアクリルアマイド系凝集剤を加えて成形型に流し
込み、脱水成形した。ついで加熱乾燥し、厚さ３０mmの
フェルト状吸音材を製造した。原料配合量、得られた各
吸音材のかさ密度及び厚さ２０mmにおける垂直入射吸音
率を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２より、本発明の吸音材は、５００Ｈｚ
以下、特に２５０Ｈｚにおいて高い吸音率を示すことが
明らかである。

【００２２】実施例７〜９セラミック系繊維、フィブリル化したポリエチレン系繊
維（開繊度がカナダ標準濾水度で、５００ミリリットル
のもの）を水中に入れて攪拌し、これにポリアクリルア
マイド系凝集剤を加えて成形型に流し込み、脱水成形し
た。ついで加熱乾燥し、厚さ３０mmのフェルト状吸音材
を製造した。原料配合量、得られた各吸音材のかさ密度
及び厚さ２０mmにおける垂直入射吸音率を表３に示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】表３より、本発明の吸音材は、５００Ｈｚ
以下、特に２５０Ｈｚにおいて高い吸音率を示すことが
明らかである。

【００２５】実施例１０、比較例２フィブリル化したポリビニルアルコール繊維（開繊度が
カナダ標準濾水度で、１７０ミリリットルのもの）とフ
ェノール樹脂を水中に分散させたものを用意し、これを
製繊装置で繊維化した直後の岩綿に吹き付けた。ポリビ
ニルアルコールが付着した岩綿のフリースを積層し、加
熱して、厚さ５０mmのフェルト状吸音材を得た。また、
比較のためにポリビニルアルコール系繊維を配合しない
ほかは上記と同様にして、繊維質吸音材を製造した。原
料配合量、得られた各吸音材のかさ密度及び厚さ５０mm
における垂直入射吸音率を表４に示す。

【００２６】

【表４】

【００２７】表４より、本発明の吸音材は、５００Ｈｚ
以下、特に２５０Ｈｚにおいて高い吸音率を示すことが
明らかである。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の吸音材は
従来の繊維質吸音材と比べると中低周波音の吸音率が著
しく改善されている。従って、本発明の吸音材を用いる
ならば従来の繊維質吸音材を使用する場合よりも施工効
率が向上し、あるいは建築物等における吸音材層の厚さ
を薄くしたり、施工を簡単にすることができる。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の吸音材における、各周波数に対する
垂直入射吸音率を示すグラフである。

【図２】比較例１の吸音材における、各周波数に対する
垂直入射吸音率を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西本一夫神奈川県横浜市鶴見区大黒町１丁目70番地ニチアス株式会社内 (72)発明者濱中晴子神奈川県横浜市鶴見区大黒町１丁目70番地ニチアス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機繊維質材料とフィブリル化した有機
質繊維との混合物が、多孔質成形体を形成してなること
を特徴とする吸音材。
【請求項２】フィブリル化した有機質繊維が、ポリビ
ニルアルコール系繊維、芳香族ポリアミド系繊維、ポリ
アリレート系繊維、ポリオレフィン系繊維、アクリル系
繊維、セルロース系繊維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】フィブリル化した有機質繊維の開繊度
が、カナダ標準濾水度で５０〜６００ミリリットルであ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の吸音材。
【請求項４】フィブリル化した有機質繊維の含有量
が、吸音材の全重量に対して０．１〜６０重量％である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
吸音材。