マット材とその製造方法

【課題】軽量で、かつ優れた吸音性と断熱性を有する。
【解決手段】ガラス繊維と、外周鞘部のＰＥＴ樹脂の溶融温度を中心芯部のＰＥＴ樹脂の溶融温度よりも低くした芯鞘複合繊維との混合物でシート状基材が構成され、シート状基材の少なくとも表面において、溶融した外周鞘部によってガラス繊維が固定されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマット材とその製造方法に関し、特に、軽量で、吸音性と断熱性に優れたマット材等に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のマット材を実現するために種々の試みがなされており、例えば特許文献１では、高耐熱性の無機繊維、捲縮性の無機繊維または難燃性の有機繊維、および低融点の有機繊維を均一に混綿し、この綿状素材を熱処理することによって得られる車両用マット材が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008-291393
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のマット材は吸音性と断熱性のいずれも未だ十分なものとはいえなかった。そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、軽量で、優れた吸音性と断熱性を有するマット材とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明のマット材は、無機繊維と、外周鞘部の熱可塑性樹脂の溶融温度を中心芯部の熱可塑性樹脂の溶融温度よりも低くした芯鞘複合繊維との混合物でシート状基材が構成され、シート状基材の少なくとも表面において、溶融した外周鞘部によって無機繊維が固定されていることを特徴とする。
【０００６】
上記無機繊維としては例えばガラス繊維が使用でき、その外径が３μｍ〜９μｍの細番手のものを使用するのが良く、５μｍ程度が最適である。細番手のものを使用すると、繊維本数が増加して多孔状となり、音エネルギーが熱エネルギーに変換され易くなって吸音性能が向上する。
【０００７】
上記芯鞘複合繊維としては外周鞘部、中心芯部が共にポリエチレンテレフタレートのもの、外周鞘部がポリエチレンテレフタレート、中心芯部がポリプロピレンのもの等が使用できる。複合繊維の太さは１デシテックス〜４デシテックスの範囲のものが良く、２デシテックス程度が最適である。
【０００８】
無機繊維と芯鞘複合繊維の混合割合は、全体を１００％として質量比で２０〜８０（％）：８０〜２０（％）とするのが良く、５０（％）：５０（％）とするのが最適である。
【０００９】
上記マット材の製造方法は、所定の割合で混合された無機繊維と、外周鞘部の熱可塑性樹脂の溶融温度を中心芯部の熱可塑性樹脂の溶融温度よりも低くした芯鞘複合繊維とを混合し、この混合繊維をフォーミングマシンに投入してシート状となし、シート状の混合繊維をニードルパンチで不織布シート材とした後、不織布シート材を加熱して前記外周鞘部を溶融させ、溶融した前記外周鞘部によって前記無機繊維が固定された構造のマット材を得るものである。
【００１０】
上記構成のマット材は、無機繊維の存在によって難燃性が向上するとともに、比熱が小さくなり、保温性、断熱性も向上する。そして、特に細番手の芯鞘複合繊維を使用し、比重の異なる無機繊維と芯鞘複合繊維を混綿することで、音エネルギーが熱エネルギーに容易に変換される結果、良好な吸音性能が発揮される。芯鞘複合繊維として半融タイプのものを使用すると繊維径にバラツキがあるため多孔質状となり、これによっても吸音性能が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、軽量かつ優れた吸音性と断熱性を有するマット材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のマット材の製造に使用する装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明のマット材を製造に使用する装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明のマット材の吸音率を従来のものと比較したグラフである。
【図４】本発明のマット材の比熱を従来のものと比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１、図２にはマット材製造工程を示す。図１は不織布シート材を製造する工程で、二台のエアレイ式フォーミングマシン１Ａ，１Ｂを備え、各フォーミングマシン１Ａ，１Ｂにガラス繊維（ＧＦ）２とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の芯鞘複合繊維（以下、ＰＥＴ繊維という）３を５０（％）：５０（％）の質量割合で投入する。シュータ１１から投入されたＧＦ２とＰＥＴ繊維３の混合繊維は各フォーミングマシン１Ａ，１Ｂ内の第１コンベア１２によって搬送され（以下、図１中の矢印で示す）、次段の第２コンベア１３によって幅方向が均一に揃えられた状態でメインシリンダ１４に送られる。メインシリンダ１４で解繊され、吹き飛ばされた混合繊維は第３コンベア１５上でシート状に積層されて搬送される。そして、フォーミングマシン１Ｂから排出されてコンベア４１，４２で搬送されるシート状混合繊維に、フォーミングマシン１Ａから排出されたシート状混合繊維が重ねられて、次段のニードルパンチ５へ送られる。シート状混合繊維を二層に重ねるのは、この方が目付の局部的なバラツキを緩和できるからである。二層に積層されたシート状混合繊維は、ニードルパンチ５で繊維同士が交絡させられて不織布シート材６となり、ロール状に巻き取られる。なお、フォーミングマシンとしてはカードフォーミング式のものを使用することもできる。
【００１４】
不織布シート材は図２に示すような加熱工程を経てマット材とされる。すなわち、図２において、不織布シート材６はロール状態から引き出されて遠赤外線ヒータ７１を備える加熱炉７中に通される。この通過中に上記ヒータ７１によって熱せられて、不織布シート６中のＰＥＴ繊維の外周鞘部が溶融させられ、溶融した外周鞘部によってＧＦが固定された構造のマット材が生成される。加熱炉７を出たマット材は加熱ローラ８に通されてその表面の毛羽が抑えられるとともに全体の厚みが調整される。そして、最終段の冷却ローラ９に通されて最終的な厚み調整がなされるとともに溶融されたマット材１０が冷却され、続いてロール状に巻き取られる。
【００１５】
図３に、上記工程で製造された本発明のマット材の吸音性能を線ｘで示す。本発明のマット材の目付は４００ｇ／ｍ2であった。図３に示すように、従来多用されている高吸音材（目付４７７ｇ／ｍ2）（線ｙ）やポリエステルマット（目付４１５ｇ／ｍ2）（線ｚ）に比して、軽量であるにもかかわらず、５００Ｈｚ〜６３００Ｈｚの周波数帯域に亘って優れた吸音性能を発揮する。
【００１６】
また、断熱性能についても、図４に示すように、本発明のマット材（線ｘ）は、同等の目付（４００ｇ／ｍ2）の上記断熱吸音マット（線ｙ）に比して２０℃〜１２０℃の温度範囲でその比熱は小さく、優れた断熱性能を発揮する。なお、比熱の測定はパーキン・エルマー社製DSC−7型を使用したＤＳＣ（示差走査熱量計）法で行った。
【符号の説明】
【００１７】
１Ａ，１Ｂ…フォーミングマシン、２…ガラス繊維（無機繊維）、３…ＰＥＴ繊維（芯鞘複合繊維）、５…ニードルパンチ、６…不織布シート材、７…加熱炉、８…加熱ローラ、９…冷却ローラ、１０…マット材。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維と、外周鞘部の熱可塑性樹脂の溶融温度を中心芯部の熱可塑性樹脂の溶融温度よりも低くした芯鞘複合繊維との混合物でシート状基材が構成され、シート状基材の少なくとも表面において、溶融した前記外周鞘部によって前記無機繊維が固定されていることを特徴とするマット材。
【請求項２】
前記無機繊維として外径３μｍ〜９μｍの細番手のものを使用した請求項１に記載のマット材。
【請求項３】
前記芯鞘複合繊維として太さ１デシテックス〜４デシテックスのものを使用した請求項１又は２に記載のマット材。
【請求項４】
前記無機繊維と芯鞘複合繊維の混合割合を、全体を１００％として質量比で２０〜８０（％）：８０〜２０（％）に設定した請求項１ないし３のいずれかに記載のマット材。
【請求項５】
所定の割合で混合された無機繊維と、外周鞘部の熱可塑性樹脂の溶融温度を中心芯部の熱可塑性樹脂の溶融温度よりも低くした芯鞘複合繊維とを混合し、この混合繊維をフォーミングマシンに投入してシート状となし、シート状の混合繊維をニードルパンチで不織布シート材とした後、不織布シート材を加熱して前記外周鞘部を溶融させ、溶融した前記外周鞘部によって前記無機繊維が固定された構造のマット材を得ることを特徴とするマット材の製造方法。

【図１】