不織布部材およびその製造方法と、該不織布部材からなるダクト
【課題】空調ダクト等の吸音性および断熱性並びに通気性(通気遮断性)といった相反する物性を併有すると共に、充分な剛性を有し、かつ任意の形状への加工が容易である不織布部材およびその製造方法と、更に該不織布部材からなるダクトを提供する。
物性を適宜制御可能とし得る不織布部材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくともその一部が熱可塑性合成樹脂で構成される繊維１２を含む繊維群１３からなる不織布部材であって、
その両側の表面近傍で、前記繊維１２を含む繊維群１３が、該両側の表面に挟まれた略中央部に比較して疎な集合状態となっている繊維領域１６,１６と、この繊維領域１６に挟まれた略中央部に形成され、該繊維領域１６より繊維１２を含む繊維群１３が密な集合状態となっている緻密領域１８とから構成されるようにした。
物性を適宜制御可能とし得る不織布部材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくともその一部が熱可塑性合成樹脂で構成される繊維１２を含む繊維群１３からなる不織布部材であって、
その両側の表面近傍で、前記繊維１２を含む繊維群１３が、該両側の表面に挟まれた略中央部に比較して疎な集合状態となっている繊維領域１６,１６と、この繊維領域１６に挟まれた略中央部に形成され、該繊維領域１６より繊維１２を含む繊維群１３が密な集合状態となっている緻密領域１８とから構成されるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、不織布部材およびその製造方法と、該不織布部材からなるダクトに関し、更に詳細には、自動車等の車両用フロアクッション材や防音材等に好適に用いられ、吸音性および断熱性等に優れると共に、その通気量等を任意に制御しつつ、かつ容易に製造し得る不織布部材およびその製造方法と、該不織布部材から製造されるダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車に代表される車両には、空調ダクト、各種インシュレーターおよびドアウォーターシールや、各種内装材等の、吸音による騒音低減(吸音)性、断熱性、通気性(通気遮断性)、防水性または剛性といった各特性を、その使用目的に応じて適宜調整した素材が多数使用されている。例えば空調ダクトを例にとれば、その内部を流通する調温空気等の好適な送出等のために一定以上の通気性(通気遮断性)の達成が求められる一方で、同時にその内表面および外表面においては、ダクト内外の温度差による結露の防止および送風等に係る騒音の低減の達成も求められる。この要求の何れか一方は、基本的に通気遮断性を向上または低下させれば達成可能であるが、その双方を同時に達成することは基本的に不可能であり、一般的には(１)同一素材においてその密度等を変化させて使用したり、(２)物性の異なる素材を積層的に使用する手法が採用されている。
【０００３】
例えば空調ダクトの素材として好適に使用される素材として、多数の細い繊維を揉み固めた(縮絨した)不織布が挙げられる。そしてその密度を加熱加工等によって制御し、高密度とすることで低通気性および防水性を確保し、低密度とすることで騒音低減性および断熱性の確保をなし得る。すなわち図７に示す如く、低密度とした不織布１４を基本として、その両側に加熱下にプレスを実施することで、その両側の表面１４ａ、１４ａの近傍部位だけの密度を高めつつ、厚さ方向の中央部近傍の密度だけを低いまま保持した部材４０を製造したり(図７(ａ)参照；図中のドットの密度は部材４０内における不織布１４の密度を示す)、または物性の異なる素材を積層的に使用するべく２つの不織布１４、１４の間に、例えばＰＥＴの如き通気性のないシート部材４４を接着的に挟み込んた部材４２(図７(ｂ)参照)またはシート部材４４を不織布１４の一方の表面に接着した部材４６(図７(ｃ)参照)を製造することで、前述の各物性の双方とも達成し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、(１)に示す部材４０においては、その製造方法故に不織布１４の両表面に通気性のない領域が形成されているため、前述の空調ダクト等に要求される吸音による騒音低減性を好適に発揮し得ない。また(２)の構造を有する部材４２においてはその構造が２層または３層といった、所謂積層構造となるため、部材コストおよび工程増による製造コストが増大してしまう。また使用に際して、剥がれ等の問題が発生する虞も指摘される。
【０００５】
またこの他、以下の特許文献１記載の発明「円筒状不織布」および特許文献２記載の発明「吸気ダクトの製造方法」の如く、その構成要素内に熱によって溶融等して接着作用等を発現する熱融着繊維や熱可塑性樹脂バインダを採用することで、 吸音性能および断熱性を向上させつつ、その成形性等を担保する内容を開示したものもある。しかしこれらの構成では、不織布を疎としたことによる効果は期待できる一方で、密な領域を有することによる通気性(通気遮断性)は期待し得ないものである。
【特許文献１】特開２００２−３０２８５８号公報
【特許文献２】特開平１１−３４３９３８号公報
【０００６】
この発明は、従来技術に係る問題点に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、空調ダクト等の吸音性および断熱性並びに通気性(通気遮断性)といった相反する物性を併有すると共に、充分な剛性を有し、かつ任意の形状への加工が容易である不織布部材およびその製造方法と、更に該不織布部材からなるダクト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】
【０００７】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る不織布部材は、少なくともその一部が熱可塑性合成樹脂で構成される繊維を含む繊維群からなる不織布部材であって、
その両側の表面近傍で、前記繊維を含む繊維群が、該両側の表面に挟まれた略中央部に比較して疎な集合状態となっている繊維領域と、
前記繊維領域に挟まれた略中央部に形成され、該繊維領域より前記繊維を含む繊維群が密な集合状態となっている緻密領域とから構成されていることを要旨とする。
【０００８】
従って、請求項１に係る発明によれば、その表面近傍に繊維が疎な集合状態に存在することで発現する物性を備え、かつそれ以外の厚さ方向の略中央部近傍に該繊維が密な集合状態に存在することで発現する物性を備えることで、これまでは積層品でしか達成できなかった、高い吸音性、断熱性、結露防止性および剛性並びに低い通気性を併有させ得る。またこの異なる物性を発現する２つの領域が剥がれることもない構造的特徴も有する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記繊維群は、前記繊維のみからなることを要旨とする。従って、請求項２に係る発明によれば、より好適に本発明の構造的特徴を発現させ得る。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記繊維は、所要の融点を有する第１の熱可塑性合成樹脂を材質とする芯部と、該第１の熱可塑性合成樹脂より低い融点を有する第２の熱可塑性合成樹脂を材質として、該芯部の外周を被覆する鞘部とから構成されていることを要旨とする。従って、請求項３に係る発明によれば、１種類の熱可塑性合成樹脂からなる繊維を使用する場合に比較して、優れた軽量性、剛性、断熱性および結露防止性並びに高い吸音性等を物性を発現し、更にその製造時の温度調節を容易化し得る。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記繊維領域は、複数の前記繊維が繊維状態を維持した繊維構造を有し、前記緻密領域は、複数の該繊維同士が溶着固化して、緻密状態となっていることを要旨とする。従って、請求項４に係る発明によれば、不織布部材に高い非通気性を与え、かつ高い吸音性、断熱性、結露防止性および剛性を併有させ得る。
【００１２】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項５に記載の発明に係る不織布部材の製造方法は、
少なくともその一部が熱可塑性合成樹脂で構成される繊維を含む繊維群からなる不織布を準備し、
前記不織布の全体を、該不織布をなす前記繊維群において最も低融点な熱可塑性合成樹脂の融点以上の温度でかつその繊維構造を維持する温度の範囲内となるよう加熱した後、
前記最も低融点な熱可塑性合成樹脂の融点未満の温度下に所要時間放置することで、両側の表面近傍の繊維領域とすべき部位を冷却し、
次いで前記不織布を、その両側の表面から押圧することで、未だ前記最も低融点な熱可塑性合成樹脂が融点以上を維持し、該両側の表面に挟まれた略中央部を緻密領域とするようにしたことを要旨とする。
【００１３】
従って、請求項５に係る発明によれば、その表面近傍に繊維が疎な集合状態に存在することで発現する物性を備え、かつそれ以外の厚さ方向の略中央部近傍に該繊維が密な集合状態に存在することで発現する物性を備えることで、これまでは積層品でしか達成できなかった、高い吸音性、断熱性、結露防止性および剛性並びに低い通気性を併有したダクトまたはウォーターシールの如き部材とし得る不織布部材を容易に製造し得る。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載される発明において、前記不織布は、前記繊維のみから準備されることを要旨とする。従って、請求項６に係る発明によれば、より好適に本発明の構造的特徴を発現させた不織布部材を製造し得る。
【００１５】
請求項７に記載の発明に係るダクトは、請求項１〜４の何れかに記載される不織布部材を所要形状に成形したことで形成されることを要旨とする。従って、請求項７に係る発明によれば、優れた断熱性および結露防止性並びに高い吸音性、すなわち優れた低騒音性等の顕著な作用を奏するダクトを容易に製造し得る。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明した如く、本発明の不織布部材およびその製造方法と、該不織布部材からなるダクトによれば、その表面近傍に繊維が疎な集合状態に存在することで発現する物性を備え、それ以外の厚さ方向の略中央部近傍に該繊維が密な集合状態に存在することで発現する物性を備えた不織布部材を容易に製造し得る。またこのような不織布部材を利用することで、ダクトに優れた断熱性および結露防止性並びに高い吸音性を付与し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明に係る不織布部材およびその製造方法と、該不織布部材からなるダクトにつき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。本願発明者は、所要の繊維を含む繊維群から構成され、単層構造をなす不織布に対して、所要の加熱を施して放冷させた後に、該不織布を押圧することで、その表面の近傍に該繊維が疎な集合状態に存在した領域(以下、繊維領域と云う)を設け、かつ該繊維領域に挟まれた、すなわち該不織布の厚さ方向の略中央部の近傍に該繊維を密な集合状態に存在させた領域(以下、緻密領域と云う)を設けた不織布部材を容易に製造し得ることを見出したものである。なお「繊維構造を維持する温度」とは、不織布を構成する繊維が流動化(溶融)した際に、自重によっては複数の繊維の溶着による繊維構造の消失はないが、外部からの押圧によっては繊維構造の消失する温度を、「繊維構造」とは、不織布をなす個々の繊維が、その形状を保持して絡まって存在する状態を夫々指す。また「表面の近傍」および「略中央部の近傍」の語句については、相対的なものであって、その領域が明確にされているものではない。
【００１８】
本発明の好適な実施例に係る不織布部材１０は、図１に示す如く、シート状でかつ単層の不織布１４から構成されている。そして不織布１４は、その両側の表面１４ａ、１４ａの近傍に不織布１４をなす繊維１２の繊維構造を維持させつつ、後述する繊維領域１６に比較して疎な集合状態となっている繊維領域１６、１６と、この繊維領域１６、１６に挟まれて繊維１２を、例えば略ソリッド状等の、繊維領域１６よりも密な集合状態(以下、緻密状態と云う)とした緻密領域１８とから構成される。ここで本発明に係る不織布部材１０は、前述の如く、複数の層状の不織布を積層的にしたものではなく、単一のシート状の不織布１４から形成されたものである。また、ここでは不織布部材１０としてシート状物を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば自動車用空調ダクト等の複雑形状物や、自動車用ドアの内部構造に係るドアウォーターシールの如き、所要形状に打ち抜き加工等された形状物も含むものである。なお本実施例においては、不織布１４は繊維１２のみがら構成されるが、この他、後述する如く、繊維１２を含む各種繊維の集合体である繊維群１３を用いてもよい。
【００１９】
以下に実施例に係る不織布部材１０の製造方法を、図２および図３を参照にして説明する。使用される製造装置については、多量の繊維からなる不織布を成形する熱プレス等の公知装置が、基本的にそのまま流用可能であるので詳細な説明は省略する。不織布部材１０の製造方法は、基本的に不織布準備段階Ｓ１、加熱段階Ｓ２、冷却段階Ｓ３、押圧段階Ｓ４および最終段階Ｓ５からなる(図２参照)。
【００２０】
不織布準備段階Ｓ１は、実施例に係る不織布部材１０をなす不織布１４の構成要素である繊維１２を含む繊維群１３を必要量準備し、これに公知の方法で縮絨して不織布１４とする工程である(図３(ａ)参照)。ここで繊維１２としては、後述する押圧段階Ｓ４で好適な押圧をなし得るように、加熱段階Ｓ２の加熱で溶融軟化して溶着し得る状態となることが必要である。また繊維群１３とは、少なくとも繊維１２を含む各種繊維の集合体を指す。これら点、すなわち繊維１２を含む繊維群１３全体を溶着固化して、不織布１４とするために繊維１２の素材としては、熱可塑性合成樹脂が好適に採用されるが、少なくとも１種類の熱可塑性合成樹脂を含んでいればよい。例えば一本の繊維１２が、単一の熱可塑性合成樹脂のみ素材としたものや、多種類の熱可塑性合成樹脂を素材としたもの、または熱可塑性合成樹脂以外の、例えば熱硬化性樹脂等に熱可塑性合成樹脂を付加した素材等が採用可能である。すなわち繊維１２の素材組成は、少なくとも１種類の熱可塑性合成樹脂を含んでいれば、殆ど制限がない。更に、前述の如く不織布１４をなす繊維群１３の構成繊維は繊維１２のみに限定されず、異なる組成の素材からなる複数の他の繊維を用いることも可能であり、前述の熱可塑性合成樹脂を含む繊維１２を含んでいれば、熱可塑性合成樹脂を含まない繊維(例えば天然繊維等)が混合されていてもよい。
【００２１】
本実施例において繊維群１３は単一の繊維１２のみからなり、その繊維１２は、図４に示す如く、ポリプロピレン(ＰＰ)樹脂(融点１６５℃)を第１の熱可塑性合成樹脂(以下、単に第１樹脂と云う)とし、ポリエチレン(ＰＥ)樹脂(融点１３０℃)を第２の熱可塑性合成樹脂(以下、単に第２樹脂と云う)として、その内側に第１樹脂を材質とする芯部１２ａが位置し、その外側(外周)を被覆するように該第１樹脂より低融点物質の第２樹脂を材質とする鞘部１２ｂが備えられた、所謂芯鞘構造となっている(図４(ａ)参照)。またこのように熱可塑性合成樹脂同士の構成だけでなく、鞘部１２ｂに熱可塑性合成樹脂を配すれば芯部１２ａには、熱可塑性合成樹脂でない例えば天然繊維等を配した構成にしてもよい。このような構成であれば、加熱段階Ｓ２において繊維構造を維持できる温度範囲が広がって成形が容易になる。
【００２２】
加熱段階Ｓ２は、得られた不織布１４の全体を均一に所要の温度まで上昇させる段階であり、一般的に本実施例に係る如きシート状の不織布１４については、その両側の表面１４ａ、１４ａの近傍に非接触(間接的)に(平面状)ヒータ５２、５２を配置して、該ヒータ５２を所要時間稼働させることでなされる(図３(ｂ)参照)。ここで所要の温度とは、不織布１４をなし、最も低い温度で溶融する熱可塑性合成樹脂の融点以上でかつその繊維構造を維持する温度(以下、構造維持可能温度と云う)の範囲内とされる。すなわちこの段階を経ることで不織布１４は、押圧等の外部応力によって容易に押し潰れ、かつその状態で繊維１２、１２同士が溶着して、該繊維１２が密に存在した緻密状態(緻密領域１８の状態)に移行することが可能となる。非接触の状態で加熱が可能であれば、恒温槽の如き器具も使用可能である。また加熱時間としては、不織布１４の厚さ等の諸条件にもよるが、１〜５分程度の加熱で充分である。なおここで必要とされる加熱は、不織布１４自体の目的温度までの上昇を目的とし、これを加熱するヒータ５２等の温度ではない。
【００２３】
ここで繊維１２をなす素材について考えると、単一の熱可塑性合成樹脂を素材とした繊維１２を採用する場合、全体としてその熱的物性が均一であるため、本加熱段階Ｓ２における温度設定が容易となる利点がある。その一方で前述の如く、本発明においてはその加熱温度を、繊維１２をなす熱可塑性合成樹脂の融点以上でかつ構造維持可能温度の範囲内とする非常に緻密な管理が必要となる。この管理が狂って繊維１２をなす単一素材の構造維持可能温度を超える加熱がなされると、不織布１４が全体的に溶融して単なるソリッド状物になってしまう。また加熱温度が融点未満であると、後述する押圧段階Ｓ４において過剰な力を加えても、本発明に係る構造を有する不織布部材１０は得られなくなる。
【００２４】
これに対して本実施例の如く、芯部１２ａの融点が、相対的に鞘部１２ｂの融点より高い２種類の熱可塑性合成樹脂からなる芯鞘構造の繊維１２を用いた場合、このような問題は解消される。すなわちより構造維持可能温度の低い素材からなる鞘部１２ｂだけを対象として加熱段階Ｓ２における温度を設定すればよい。本実施例で構造維持可能温度の低い素材は、融点が１３０℃のＰＥ樹脂であり、他方のＰＰ樹脂はその融点は１６５℃である。
【００２５】
これは加熱段階Ｓ２の温度を１６５℃に設定することで、ＰＥ樹脂からなり、鞘部１２ｂをなす第２繊維は完全に融点(溶融温度)に達するため、押圧によって繊維１２、１２同士が溶着して緻密領域１８とし得る一方で、ＰＰ樹脂からなり、芯部１２ａをなす第１繊維は充分に溶融し得る温度に達していないため、その繊維構造は維持される。またＰＥ樹脂である鞘部１２ｂが押圧によって、他の繊維１２をなす鞘部１２ｂと溶着するに際しては、未だ溶融していない第１繊維(ＰＰ樹脂)を巻き込んで溶着されるため、全体として緻密領域１８が形成される(図４(ｂ)参照)。従って１６５℃前後、すなわち目標とする温度から多少のズレがあっても、繊維領域１６および緻密領域１８が確実に形成され、更にその温度管理が非常に容易である。なお図４においては繊維１２、１２同士の場合を説明しているが、一方が繊維１２であり、他方が熱可塑性合成樹脂を含まない他の繊維であっても、一方の繊維１２をなす熱可塑性合成樹脂が他方の繊維に溶着するため同様の効果が生じることは云うまでもない。
【００２６】
次に実施される冷却段階Ｓ３は、充分に所定温度まで加熱された不織布１４を、意図した状態まで冷却する段階である(図３(ｃ)参照)。ここで意図した状態とは、緻密領域１８とすべき部位にだけ充分な熱が残余し、それ以外の部位からは熱が放出されて、押圧しても緻密領域１８とならない状態を指す。すなわち所定温度まで、その全体が均質に加熱された不織布１４は、冷却されることでその両側の表面１４ａ、１４ａから順次温度が下がっていき、一定時間経過後には表面１４ａ、１４ａが、鞘部１２ｂをなす第２樹脂の融点を下回る。そして更なる時間の経過によって、融点を下回る温度域が表面１４ａからその厚さ方向の内部へ拡大していく。従って、本冷却段階Ｓ３の実施によって不織布１４は、その厚さ方向に温度勾配は存在するものの、図５に示す如く、その両側の表面１４ａ、１４ａの近傍は融点未満となり、それ以外の部位は該温度以上となる。
【００２７】
本冷却段階Ｓ３は、長過ぎると緻密領域１８とする部位の熱まで放出されてしまうため、その好適な設定は容易ではないが、サーモグラフィの使用や、冷却時間を変動させた試作による検量線の取得によって再現性のある実施は可能である。また加熱・冷却される部材性状が不織布であるため、その表面１４ａにおける放熱は比較的速やかであるが、内部の放熱はその性状によって獲得される高い断熱性によって緩やかに進行する、このため後述の押圧段階Ｓ４を実施し得る時間的余裕は大きい。
【００２８】
次に実施される押圧段階Ｓ４は、図５に示した温度状態となっている不織布１４を、その両側から押圧し、また融点以上となっている部位(略中央部近傍)を緻密領域１８とする段階である(図３(ｄ)参照)。具体的には、不織布１４を構成する繊維１２を熱的に劣化させない温度(ここでは鞘部１２ｂをなす第２樹脂の融点)未満とされた押圧板５４、５４によって、不織布１４をその両側からプレスしている。このプレスによって、不織布１４を構成する繊維１２は、その厚さ方向に対して全体的に圧縮されることになる。このとき不織布１４は、その内部において温度が厚さ方向に異なっているため、融点未満である両側の表面１４ａ、１４ａの近傍は、繊維１２が繊維状態を維持し続けて緻密状態とはなり得ず、該温度以上となっている略中央部の近傍部位は繊維１２が潰れつつ溶着して緻密状態に移行する。すなわち両側の表面１４ａ、１４ａの近傍は繊維領域１６として残り、それ以外の部位、殊に熱の残留が大きい略中央部ほど密となった緻密領域１８となる。なお本押圧段階Ｓ４の実施による緻密領域１８の形成は瞬時になされるため、基本的には１０〜４０秒程度の実施で充分である。なお前述の如く、緻密状態の度合いを進め、略ソリッド状態とすることも可能である。
【００２９】
またここでの押圧量は、形成される緻密領域１８に係る物性(不織布部材１０の厚さ方向に係る通気性(通気遮断性))に関係し、この量の調整によって容易な制御も可能である。そして不織布１４をプレスする押圧板５４、５４については、その押圧側の表面温度が低いことが望まれる。具体的に本実施例の如く、繊維１２(不織布１４を構成する繊維１２の素材として、熱可塑性合成樹脂が複数ある場合には、最も溶融する温度が低い熱可塑性合成樹脂(鞘部１２ｂをなす第２樹脂))の融点より１０℃以上低い温度とした、所謂冷却プレスを実施することが好ましい。
【００３０】
更に本押圧段階Ｓ４の実施によって緻密領域１８が形成され、これがその後の放熱によって固化してその形状を維持することになるが、この押圧前の不織布１４と押圧後の不織布部材１０とでは、その形状保持性、すなわち部材全体としての剛性が大きく異なる。すなわち不織布１４は、その全体が単なる繊維１２の集合体であるに過ぎず、外部応力を受け流すだけなのに対して、緻密状態となった緻密領域１８が存在する不織布部材１０においては、緻密領域１８が不織布部材１０の骨格となって外部応力に対する抗力を生み出す。またこの性状変化に伴う作用は、押圧段階Ｓ４の実施後に初めて発現するため、前述の押圧板５４の形状を単なる平板から所要の凹凸を有する、所謂成形型とすることで、一度に所要の外形をなした不織布部材１０を製造することも可能となる。
【００３１】
最終的に実施される最終工程Ｓ５は、ここまでの各段階を経て得られた不織布部材１０を押圧板５４から取り出して、更に所要の後加工や検査等を実施する段階である。この段階を経ることで、不織布部材１０は製品として完成する。このようにして製造される本発明に係る不織布部材１０を素材として、空調ダクトを製造すると、その表面、すなわち不織布部材１０における繊維領域１６において吸音性および断熱性（結露防止性）を発現し、同時にその内部、すなわち不織布部材１０における緻密領域１８については、ダクト壁面の通気遮断性を発現する。
【００３２】
また本発明に係る不織布部材１０の製造方法においては、得られる不織布部材１０が単層の不織布１４から製造されるため、一方の表面に緻密領域を備える従来技術で製造された複数の不織布部材を、別途積層させる等の煩雑な手順が必要なくなる。更に押圧段階Ｓ４前における不織布１４の温度制御を緻密化すれば、繊維領域１６および緻密領域１８といった２領域への大まかな区分だけに限定されず、両側表面１４ａ、１４ａから厚さ方向の中央部へ向けて、所要の割合で密度等が増加する、所謂傾斜材料的な不織布部材１０を得ることも可能である。
【００３３】
(実験例)
以下に本発明に係る不織布部材についての実験例を示す。なお本発明は、この実験例に限定されるものではない。
【００３４】
(実験１) 各段階における設定温度と、繊維領域および緻密領域との関係について
その素材として融点１６５℃のＰＰ樹脂を採用した芯部と、その素材として融点１３０℃のＰＥ樹脂を採用した鞘部とからなる、所謂芯鞘構造の繊維を用い、目付量５００ｇ／ｍ２、厚さ５ｍｍの不織布を得た。そしてこの不織布に前述した加熱段階Ｓ２(加熱温度１６５℃、３分間)、冷却段階Ｓ３(２〜３秒)および押圧段階Ｓ４を実施して厚さ１ｍｍとした実施例に係る不織布部材を製造した。また同時に同じ不織布を用い、実施例と同様のプレス機を使用して１４５℃の加熱下に押圧を実施して、厚さ１ｍｍとした比較例に係る不織布部材を製造した。このときの各段階における条件は以下に記載する。
【００３５】
(実験１の結果)
製造された実施例および比較例について、夫々その表面状態を目視で確認したところ、実施例については繊維構造を確保して起毛状であったのに対し、比較例では緻密層が形成されてフィルム状となっていた。
【００３６】
(実験２) 実験１で得られた不織布部材の通気性および吸音性について
前述の実験１における実施例および比較例に係る不織布部材を準備し、これを所要の試験片に加工して、夫々の試験片につき厚さ方向の通気量(ｃｍ３／ｃｍ２・Ｓ)と、周波数４００〜５０００Ｈｚの範囲に係る吸音率(％)とを測定した。なお測定方法は、通気量については、ＪＩＳ Ｌ １０９６Ａ(フラジール法)に準拠し、φ１００ｍｍの内孔を有する２枚のリング間に、準備した試験片を狭持・固定し、ここに上方２５０Ｐａの条件で空気を流通させる条件で測定した。また吸音率については、ＪＩＳ Ａ １４０５(インピーダンス管による吸音率の測定法)に基づいて測定した。
【００３７】
(実験２の結果)
実験の結果、通気性については、実施例に係る不織布部材が０〜３.０ｃｍ３／ｃｍ２・Ｓと前述した空調ダクトとしての好適な数値範囲となっている一方、比較例については、８.５〜２０.０ｃｍ３／ｃｍ２・Ｓと、実施例に対して３〜７倍の通気性があり、また空調ダクトとしては、ダクト壁面の通気遮断性が低いことが確認された。そして吸音性については、図６のグラフに示す結果となり、全周波数領域で実施例の方が好適な結果を示し、殊に４.０００Ｈｚを超える高周波領域でその顕著かつ良好な効果が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好適な実施例に係る不織布部材を一部切り欠いて、その内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】実施例に係る不織布部材の製造方法を示す工程図である。
【図３】実施例に係る不織布部材の製造に係る各段階を示す説明図である。
【図４】実施例に係る不織布を構成する繊維において、(ａ)加熱前の様子を、(ｂ)加熱後の様子を、夫々一部切り欠いて示す斜視図である。
【図５】押圧段階Ｓ４に際して、押圧される前の不織布内部の温度分布を厚さ方向に沿った断面で示す概略図である。
【図６】実験２で測定された本発明に係る不織布部材と、従来技術に係る不織布部材の吸音特性を示すグラフ図である。
【図７】従来技術に係る不織布部材の構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 不織布部材、１２ 繊維、１２ａ 芯部、１２ｂ 鞘部、１３ 繊維群
１４ 不織布、１４ａ 表面、 １６ 繊維領域、 １８ 緻密領域
【技術分野】
【０００１】
この発明は、不織布部材およびその製造方法と、該不織布部材からなるダクトに関し、更に詳細には、自動車等の車両用フロアクッション材や防音材等に好適に用いられ、吸音性および断熱性等に優れると共に、その通気量等を任意に制御しつつ、かつ容易に製造し得る不織布部材およびその製造方法と、該不織布部材から製造されるダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車に代表される車両には、空調ダクト、各種インシュレーターおよびドアウォーターシールや、各種内装材等の、吸音による騒音低減(吸音)性、断熱性、通気性(通気遮断性)、防水性または剛性といった各特性を、その使用目的に応じて適宜調整した素材が多数使用されている。例えば空調ダクトを例にとれば、その内部を流通する調温空気等の好適な送出等のために一定以上の通気性(通気遮断性)の達成が求められる一方で、同時にその内表面および外表面においては、ダクト内外の温度差による結露の防止および送風等に係る騒音の低減の達成も求められる。この要求の何れか一方は、基本的に通気遮断性を向上または低下させれば達成可能であるが、その双方を同時に達成することは基本的に不可能であり、一般的には(１)同一素材においてその密度等を変化させて使用したり、(２)物性の異なる素材を積層的に使用する手法が採用されている。
【０００３】
例えば空調ダクトの素材として好適に使用される素材として、多数の細い繊維を揉み固めた(縮絨した)不織布が挙げられる。そしてその密度を加熱加工等によって制御し、高密度とすることで低通気性および防水性を確保し、低密度とすることで騒音低減性および断熱性の確保をなし得る。すなわち図７に示す如く、低密度とした不織布１４を基本として、その両側に加熱下にプレスを実施することで、その両側の表面１４ａ、１４ａの近傍部位だけの密度を高めつつ、厚さ方向の中央部近傍の密度だけを低いまま保持した部材４０を製造したり(図７(ａ)参照；図中のドットの密度は部材４０内における不織布１４の密度を示す)、または物性の異なる素材を積層的に使用するべく２つの不織布１４、１４の間に、例えばＰＥＴの如き通気性のないシート部材４４を接着的に挟み込んた部材４２(図７(ｂ)参照)またはシート部材４４を不織布１４の一方の表面に接着した部材４６(図７(ｃ)参照)を製造することで、前述の各物性の双方とも達成し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、(１)に示す部材４０においては、その製造方法故に不織布１４の両表面に通気性のない領域が形成されているため、前述の空調ダクト等に要求される吸音による騒音低減性を好適に発揮し得ない。また(２)の構造を有する部材４２においてはその構造が２層または３層といった、所謂積層構造となるため、部材コストおよび工程増による製造コストが増大してしまう。また使用に際して、剥がれ等の問題が発生する虞も指摘される。
【０００５】
またこの他、以下の特許文献１記載の発明「円筒状不織布」および特許文献２記載の発明「吸気ダクトの製造方法」の如く、その構成要素内に熱によって溶融等して接着作用等を発現する熱融着繊維や熱可塑性樹脂バインダを採用することで、 吸音性能および断熱性を向上させつつ、その成形性等を担保する内容を開示したものもある。しかしこれらの構成では、不織布を疎としたことによる効果は期待できる一方で、密な領域を有することによる通気性(通気遮断性)は期待し得ないものである。
【特許文献１】特開２００２−３０２８５８号公報
【特許文献２】特開平１１−３４３９３８号公報
【０００６】
この発明は、従来技術に係る問題点に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、空調ダクト等の吸音性および断熱性並びに通気性(通気遮断性)といった相反する物性を併有すると共に、充分な剛性を有し、かつ任意の形状への加工が容易である不織布部材およびその製造方法と、更に該不織布部材からなるダクト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】
【０００７】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る不織布部材は、少なくともその一部が熱可塑性合成樹脂で構成される繊維を含む繊維群からなる不織布部材であって、
その両側の表面近傍で、前記繊維を含む繊維群が、該両側の表面に挟まれた略中央部に比較して疎な集合状態となっている繊維領域と、
前記繊維領域に挟まれた略中央部に形成され、該繊維領域より前記繊維を含む繊維群が密な集合状態となっている緻密領域とから構成されていることを要旨とする。
【０００８】
従って、請求項１に係る発明によれば、その表面近傍に繊維が疎な集合状態に存在することで発現する物性を備え、かつそれ以外の厚さ方向の略中央部近傍に該繊維が密な集合状態に存在することで発現する物性を備えることで、これまでは積層品でしか達成できなかった、高い吸音性、断熱性、結露防止性および剛性並びに低い通気性を併有させ得る。またこの異なる物性を発現する２つの領域が剥がれることもない構造的特徴も有する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記繊維群は、前記繊維のみからなることを要旨とする。従って、請求項２に係る発明によれば、より好適に本発明の構造的特徴を発現させ得る。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記繊維は、所要の融点を有する第１の熱可塑性合成樹脂を材質とする芯部と、該第１の熱可塑性合成樹脂より低い融点を有する第２の熱可塑性合成樹脂を材質として、該芯部の外周を被覆する鞘部とから構成されていることを要旨とする。従って、請求項３に係る発明によれば、１種類の熱可塑性合成樹脂からなる繊維を使用する場合に比較して、優れた軽量性、剛性、断熱性および結露防止性並びに高い吸音性等を物性を発現し、更にその製造時の温度調節を容易化し得る。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記繊維領域は、複数の前記繊維が繊維状態を維持した繊維構造を有し、前記緻密領域は、複数の該繊維同士が溶着固化して、緻密状態となっていることを要旨とする。従って、請求項４に係る発明によれば、不織布部材に高い非通気性を与え、かつ高い吸音性、断熱性、結露防止性および剛性を併有させ得る。
【００１２】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項５に記載の発明に係る不織布部材の製造方法は、
少なくともその一部が熱可塑性合成樹脂で構成される繊維を含む繊維群からなる不織布を準備し、
前記不織布の全体を、該不織布をなす前記繊維群において最も低融点な熱可塑性合成樹脂の融点以上の温度でかつその繊維構造を維持する温度の範囲内となるよう加熱した後、
前記最も低融点な熱可塑性合成樹脂の融点未満の温度下に所要時間放置することで、両側の表面近傍の繊維領域とすべき部位を冷却し、
次いで前記不織布を、その両側の表面から押圧することで、未だ前記最も低融点な熱可塑性合成樹脂が融点以上を維持し、該両側の表面に挟まれた略中央部を緻密領域とするようにしたことを要旨とする。
【００１３】
従って、請求項５に係る発明によれば、その表面近傍に繊維が疎な集合状態に存在することで発現する物性を備え、かつそれ以外の厚さ方向の略中央部近傍に該繊維が密な集合状態に存在することで発現する物性を備えることで、これまでは積層品でしか達成できなかった、高い吸音性、断熱性、結露防止性および剛性並びに低い通気性を併有したダクトまたはウォーターシールの如き部材とし得る不織布部材を容易に製造し得る。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載される発明において、前記不織布は、前記繊維のみから準備されることを要旨とする。従って、請求項６に係る発明によれば、より好適に本発明の構造的特徴を発現させた不織布部材を製造し得る。
【００１５】
請求項７に記載の発明に係るダクトは、請求項１〜４の何れかに記載される不織布部材を所要形状に成形したことで形成されることを要旨とする。従って、請求項７に係る発明によれば、優れた断熱性および結露防止性並びに高い吸音性、すなわち優れた低騒音性等の顕著な作用を奏するダクトを容易に製造し得る。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明した如く、本発明の不織布部材およびその製造方法と、該不織布部材からなるダクトによれば、その表面近傍に繊維が疎な集合状態に存在することで発現する物性を備え、それ以外の厚さ方向の略中央部近傍に該繊維が密な集合状態に存在することで発現する物性を備えた不織布部材を容易に製造し得る。またこのような不織布部材を利用することで、ダクトに優れた断熱性および結露防止性並びに高い吸音性を付与し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明に係る不織布部材およびその製造方法と、該不織布部材からなるダクトにつき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。本願発明者は、所要の繊維を含む繊維群から構成され、単層構造をなす不織布に対して、所要の加熱を施して放冷させた後に、該不織布を押圧することで、その表面の近傍に該繊維が疎な集合状態に存在した領域(以下、繊維領域と云う)を設け、かつ該繊維領域に挟まれた、すなわち該不織布の厚さ方向の略中央部の近傍に該繊維を密な集合状態に存在させた領域(以下、緻密領域と云う)を設けた不織布部材を容易に製造し得ることを見出したものである。なお「繊維構造を維持する温度」とは、不織布を構成する繊維が流動化(溶融)した際に、自重によっては複数の繊維の溶着による繊維構造の消失はないが、外部からの押圧によっては繊維構造の消失する温度を、「繊維構造」とは、不織布をなす個々の繊維が、その形状を保持して絡まって存在する状態を夫々指す。また「表面の近傍」および「略中央部の近傍」の語句については、相対的なものであって、その領域が明確にされているものではない。
【００１８】
本発明の好適な実施例に係る不織布部材１０は、図１に示す如く、シート状でかつ単層の不織布１４から構成されている。そして不織布１４は、その両側の表面１４ａ、１４ａの近傍に不織布１４をなす繊維１２の繊維構造を維持させつつ、後述する繊維領域１６に比較して疎な集合状態となっている繊維領域１６、１６と、この繊維領域１６、１６に挟まれて繊維１２を、例えば略ソリッド状等の、繊維領域１６よりも密な集合状態(以下、緻密状態と云う)とした緻密領域１８とから構成される。ここで本発明に係る不織布部材１０は、前述の如く、複数の層状の不織布を積層的にしたものではなく、単一のシート状の不織布１４から形成されたものである。また、ここでは不織布部材１０としてシート状物を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば自動車用空調ダクト等の複雑形状物や、自動車用ドアの内部構造に係るドアウォーターシールの如き、所要形状に打ち抜き加工等された形状物も含むものである。なお本実施例においては、不織布１４は繊維１２のみがら構成されるが、この他、後述する如く、繊維１２を含む各種繊維の集合体である繊維群１３を用いてもよい。
【００１９】
以下に実施例に係る不織布部材１０の製造方法を、図２および図３を参照にして説明する。使用される製造装置については、多量の繊維からなる不織布を成形する熱プレス等の公知装置が、基本的にそのまま流用可能であるので詳細な説明は省略する。不織布部材１０の製造方法は、基本的に不織布準備段階Ｓ１、加熱段階Ｓ２、冷却段階Ｓ３、押圧段階Ｓ４および最終段階Ｓ５からなる(図２参照)。
【００２０】
不織布準備段階Ｓ１は、実施例に係る不織布部材１０をなす不織布１４の構成要素である繊維１２を含む繊維群１３を必要量準備し、これに公知の方法で縮絨して不織布１４とする工程である(図３(ａ)参照)。ここで繊維１２としては、後述する押圧段階Ｓ４で好適な押圧をなし得るように、加熱段階Ｓ２の加熱で溶融軟化して溶着し得る状態となることが必要である。また繊維群１３とは、少なくとも繊維１２を含む各種繊維の集合体を指す。これら点、すなわち繊維１２を含む繊維群１３全体を溶着固化して、不織布１４とするために繊維１２の素材としては、熱可塑性合成樹脂が好適に採用されるが、少なくとも１種類の熱可塑性合成樹脂を含んでいればよい。例えば一本の繊維１２が、単一の熱可塑性合成樹脂のみ素材としたものや、多種類の熱可塑性合成樹脂を素材としたもの、または熱可塑性合成樹脂以外の、例えば熱硬化性樹脂等に熱可塑性合成樹脂を付加した素材等が採用可能である。すなわち繊維１２の素材組成は、少なくとも１種類の熱可塑性合成樹脂を含んでいれば、殆ど制限がない。更に、前述の如く不織布１４をなす繊維群１３の構成繊維は繊維１２のみに限定されず、異なる組成の素材からなる複数の他の繊維を用いることも可能であり、前述の熱可塑性合成樹脂を含む繊維１２を含んでいれば、熱可塑性合成樹脂を含まない繊維(例えば天然繊維等)が混合されていてもよい。
【００２１】
本実施例において繊維群１３は単一の繊維１２のみからなり、その繊維１２は、図４に示す如く、ポリプロピレン(ＰＰ)樹脂(融点１６５℃)を第１の熱可塑性合成樹脂(以下、単に第１樹脂と云う)とし、ポリエチレン(ＰＥ)樹脂(融点１３０℃)を第２の熱可塑性合成樹脂(以下、単に第２樹脂と云う)として、その内側に第１樹脂を材質とする芯部１２ａが位置し、その外側(外周)を被覆するように該第１樹脂より低融点物質の第２樹脂を材質とする鞘部１２ｂが備えられた、所謂芯鞘構造となっている(図４(ａ)参照)。またこのように熱可塑性合成樹脂同士の構成だけでなく、鞘部１２ｂに熱可塑性合成樹脂を配すれば芯部１２ａには、熱可塑性合成樹脂でない例えば天然繊維等を配した構成にしてもよい。このような構成であれば、加熱段階Ｓ２において繊維構造を維持できる温度範囲が広がって成形が容易になる。
【００２２】
加熱段階Ｓ２は、得られた不織布１４の全体を均一に所要の温度まで上昇させる段階であり、一般的に本実施例に係る如きシート状の不織布１４については、その両側の表面１４ａ、１４ａの近傍に非接触(間接的)に(平面状)ヒータ５２、５２を配置して、該ヒータ５２を所要時間稼働させることでなされる(図３(ｂ)参照)。ここで所要の温度とは、不織布１４をなし、最も低い温度で溶融する熱可塑性合成樹脂の融点以上でかつその繊維構造を維持する温度(以下、構造維持可能温度と云う)の範囲内とされる。すなわちこの段階を経ることで不織布１４は、押圧等の外部応力によって容易に押し潰れ、かつその状態で繊維１２、１２同士が溶着して、該繊維１２が密に存在した緻密状態(緻密領域１８の状態)に移行することが可能となる。非接触の状態で加熱が可能であれば、恒温槽の如き器具も使用可能である。また加熱時間としては、不織布１４の厚さ等の諸条件にもよるが、１〜５分程度の加熱で充分である。なおここで必要とされる加熱は、不織布１４自体の目的温度までの上昇を目的とし、これを加熱するヒータ５２等の温度ではない。
【００２３】
ここで繊維１２をなす素材について考えると、単一の熱可塑性合成樹脂を素材とした繊維１２を採用する場合、全体としてその熱的物性が均一であるため、本加熱段階Ｓ２における温度設定が容易となる利点がある。その一方で前述の如く、本発明においてはその加熱温度を、繊維１２をなす熱可塑性合成樹脂の融点以上でかつ構造維持可能温度の範囲内とする非常に緻密な管理が必要となる。この管理が狂って繊維１２をなす単一素材の構造維持可能温度を超える加熱がなされると、不織布１４が全体的に溶融して単なるソリッド状物になってしまう。また加熱温度が融点未満であると、後述する押圧段階Ｓ４において過剰な力を加えても、本発明に係る構造を有する不織布部材１０は得られなくなる。
【００２４】
これに対して本実施例の如く、芯部１２ａの融点が、相対的に鞘部１２ｂの融点より高い２種類の熱可塑性合成樹脂からなる芯鞘構造の繊維１２を用いた場合、このような問題は解消される。すなわちより構造維持可能温度の低い素材からなる鞘部１２ｂだけを対象として加熱段階Ｓ２における温度を設定すればよい。本実施例で構造維持可能温度の低い素材は、融点が１３０℃のＰＥ樹脂であり、他方のＰＰ樹脂はその融点は１６５℃である。
【００２５】
これは加熱段階Ｓ２の温度を１６５℃に設定することで、ＰＥ樹脂からなり、鞘部１２ｂをなす第２繊維は完全に融点(溶融温度)に達するため、押圧によって繊維１２、１２同士が溶着して緻密領域１８とし得る一方で、ＰＰ樹脂からなり、芯部１２ａをなす第１繊維は充分に溶融し得る温度に達していないため、その繊維構造は維持される。またＰＥ樹脂である鞘部１２ｂが押圧によって、他の繊維１２をなす鞘部１２ｂと溶着するに際しては、未だ溶融していない第１繊維(ＰＰ樹脂)を巻き込んで溶着されるため、全体として緻密領域１８が形成される(図４(ｂ)参照)。従って１６５℃前後、すなわち目標とする温度から多少のズレがあっても、繊維領域１６および緻密領域１８が確実に形成され、更にその温度管理が非常に容易である。なお図４においては繊維１２、１２同士の場合を説明しているが、一方が繊維１２であり、他方が熱可塑性合成樹脂を含まない他の繊維であっても、一方の繊維１２をなす熱可塑性合成樹脂が他方の繊維に溶着するため同様の効果が生じることは云うまでもない。
【００２６】
次に実施される冷却段階Ｓ３は、充分に所定温度まで加熱された不織布１４を、意図した状態まで冷却する段階である(図３(ｃ)参照)。ここで意図した状態とは、緻密領域１８とすべき部位にだけ充分な熱が残余し、それ以外の部位からは熱が放出されて、押圧しても緻密領域１８とならない状態を指す。すなわち所定温度まで、その全体が均質に加熱された不織布１４は、冷却されることでその両側の表面１４ａ、１４ａから順次温度が下がっていき、一定時間経過後には表面１４ａ、１４ａが、鞘部１２ｂをなす第２樹脂の融点を下回る。そして更なる時間の経過によって、融点を下回る温度域が表面１４ａからその厚さ方向の内部へ拡大していく。従って、本冷却段階Ｓ３の実施によって不織布１４は、その厚さ方向に温度勾配は存在するものの、図５に示す如く、その両側の表面１４ａ、１４ａの近傍は融点未満となり、それ以外の部位は該温度以上となる。
【００２７】
本冷却段階Ｓ３は、長過ぎると緻密領域１８とする部位の熱まで放出されてしまうため、その好適な設定は容易ではないが、サーモグラフィの使用や、冷却時間を変動させた試作による検量線の取得によって再現性のある実施は可能である。また加熱・冷却される部材性状が不織布であるため、その表面１４ａにおける放熱は比較的速やかであるが、内部の放熱はその性状によって獲得される高い断熱性によって緩やかに進行する、このため後述の押圧段階Ｓ４を実施し得る時間的余裕は大きい。
【００２８】
次に実施される押圧段階Ｓ４は、図５に示した温度状態となっている不織布１４を、その両側から押圧し、また融点以上となっている部位(略中央部近傍)を緻密領域１８とする段階である(図３(ｄ)参照)。具体的には、不織布１４を構成する繊維１２を熱的に劣化させない温度(ここでは鞘部１２ｂをなす第２樹脂の融点)未満とされた押圧板５４、５４によって、不織布１４をその両側からプレスしている。このプレスによって、不織布１４を構成する繊維１２は、その厚さ方向に対して全体的に圧縮されることになる。このとき不織布１４は、その内部において温度が厚さ方向に異なっているため、融点未満である両側の表面１４ａ、１４ａの近傍は、繊維１２が繊維状態を維持し続けて緻密状態とはなり得ず、該温度以上となっている略中央部の近傍部位は繊維１２が潰れつつ溶着して緻密状態に移行する。すなわち両側の表面１４ａ、１４ａの近傍は繊維領域１６として残り、それ以外の部位、殊に熱の残留が大きい略中央部ほど密となった緻密領域１８となる。なお本押圧段階Ｓ４の実施による緻密領域１８の形成は瞬時になされるため、基本的には１０〜４０秒程度の実施で充分である。なお前述の如く、緻密状態の度合いを進め、略ソリッド状態とすることも可能である。
【００２９】
またここでの押圧量は、形成される緻密領域１８に係る物性(不織布部材１０の厚さ方向に係る通気性(通気遮断性))に関係し、この量の調整によって容易な制御も可能である。そして不織布１４をプレスする押圧板５４、５４については、その押圧側の表面温度が低いことが望まれる。具体的に本実施例の如く、繊維１２(不織布１４を構成する繊維１２の素材として、熱可塑性合成樹脂が複数ある場合には、最も溶融する温度が低い熱可塑性合成樹脂(鞘部１２ｂをなす第２樹脂))の融点より１０℃以上低い温度とした、所謂冷却プレスを実施することが好ましい。
【００３０】
更に本押圧段階Ｓ４の実施によって緻密領域１８が形成され、これがその後の放熱によって固化してその形状を維持することになるが、この押圧前の不織布１４と押圧後の不織布部材１０とでは、その形状保持性、すなわち部材全体としての剛性が大きく異なる。すなわち不織布１４は、その全体が単なる繊維１２の集合体であるに過ぎず、外部応力を受け流すだけなのに対して、緻密状態となった緻密領域１８が存在する不織布部材１０においては、緻密領域１８が不織布部材１０の骨格となって外部応力に対する抗力を生み出す。またこの性状変化に伴う作用は、押圧段階Ｓ４の実施後に初めて発現するため、前述の押圧板５４の形状を単なる平板から所要の凹凸を有する、所謂成形型とすることで、一度に所要の外形をなした不織布部材１０を製造することも可能となる。
【００３１】
最終的に実施される最終工程Ｓ５は、ここまでの各段階を経て得られた不織布部材１０を押圧板５４から取り出して、更に所要の後加工や検査等を実施する段階である。この段階を経ることで、不織布部材１０は製品として完成する。このようにして製造される本発明に係る不織布部材１０を素材として、空調ダクトを製造すると、その表面、すなわち不織布部材１０における繊維領域１６において吸音性および断熱性（結露防止性）を発現し、同時にその内部、すなわち不織布部材１０における緻密領域１８については、ダクト壁面の通気遮断性を発現する。
【００３２】
また本発明に係る不織布部材１０の製造方法においては、得られる不織布部材１０が単層の不織布１４から製造されるため、一方の表面に緻密領域を備える従来技術で製造された複数の不織布部材を、別途積層させる等の煩雑な手順が必要なくなる。更に押圧段階Ｓ４前における不織布１４の温度制御を緻密化すれば、繊維領域１６および緻密領域１８といった２領域への大まかな区分だけに限定されず、両側表面１４ａ、１４ａから厚さ方向の中央部へ向けて、所要の割合で密度等が増加する、所謂傾斜材料的な不織布部材１０を得ることも可能である。
【００３３】
(実験例)
以下に本発明に係る不織布部材についての実験例を示す。なお本発明は、この実験例に限定されるものではない。
【００３４】
(実験１) 各段階における設定温度と、繊維領域および緻密領域との関係について
その素材として融点１６５℃のＰＰ樹脂を採用した芯部と、その素材として融点１３０℃のＰＥ樹脂を採用した鞘部とからなる、所謂芯鞘構造の繊維を用い、目付量５００ｇ／ｍ２、厚さ５ｍｍの不織布を得た。そしてこの不織布に前述した加熱段階Ｓ２(加熱温度１６５℃、３分間)、冷却段階Ｓ３(２〜３秒)および押圧段階Ｓ４を実施して厚さ１ｍｍとした実施例に係る不織布部材を製造した。また同時に同じ不織布を用い、実施例と同様のプレス機を使用して１４５℃の加熱下に押圧を実施して、厚さ１ｍｍとした比較例に係る不織布部材を製造した。このときの各段階における条件は以下に記載する。
【００３５】
(実験１の結果)
製造された実施例および比較例について、夫々その表面状態を目視で確認したところ、実施例については繊維構造を確保して起毛状であったのに対し、比較例では緻密層が形成されてフィルム状となっていた。
【００３６】
(実験２) 実験１で得られた不織布部材の通気性および吸音性について
前述の実験１における実施例および比較例に係る不織布部材を準備し、これを所要の試験片に加工して、夫々の試験片につき厚さ方向の通気量(ｃｍ３／ｃｍ２・Ｓ)と、周波数４００〜５０００Ｈｚの範囲に係る吸音率(％)とを測定した。なお測定方法は、通気量については、ＪＩＳ Ｌ １０９６Ａ(フラジール法)に準拠し、φ１００ｍｍの内孔を有する２枚のリング間に、準備した試験片を狭持・固定し、ここに上方２５０Ｐａの条件で空気を流通させる条件で測定した。また吸音率については、ＪＩＳ Ａ １４０５(インピーダンス管による吸音率の測定法)に基づいて測定した。
【００３７】
(実験２の結果)
実験の結果、通気性については、実施例に係る不織布部材が０〜３.０ｃｍ３／ｃｍ２・Ｓと前述した空調ダクトとしての好適な数値範囲となっている一方、比較例については、８.５〜２０.０ｃｍ３／ｃｍ２・Ｓと、実施例に対して３〜７倍の通気性があり、また空調ダクトとしては、ダクト壁面の通気遮断性が低いことが確認された。そして吸音性については、図６のグラフに示す結果となり、全周波数領域で実施例の方が好適な結果を示し、殊に４.０００Ｈｚを超える高周波領域でその顕著かつ良好な効果が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好適な実施例に係る不織布部材を一部切り欠いて、その内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】実施例に係る不織布部材の製造方法を示す工程図である。
【図３】実施例に係る不織布部材の製造に係る各段階を示す説明図である。
【図４】実施例に係る不織布を構成する繊維において、(ａ)加熱前の様子を、(ｂ)加熱後の様子を、夫々一部切り欠いて示す斜視図である。
【図５】押圧段階Ｓ４に際して、押圧される前の不織布内部の温度分布を厚さ方向に沿った断面で示す概略図である。
【図６】実験２で測定された本発明に係る不織布部材と、従来技術に係る不織布部材の吸音特性を示すグラフ図である。
【図７】従来技術に係る不織布部材の構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 不織布部材、１２ 繊維、１２ａ 芯部、１２ｂ 鞘部、１３ 繊維群
１４ 不織布、１４ａ 表面、 １６ 繊維領域、 １８ 緻密領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともその一部が熱可塑性合成樹脂で構成される繊維(12)を含む繊維群(13)からなる不織布部材であって、
その両側の表面(14a,14a)近傍で、前記繊維(12)を含む繊維群(13)が、該両側の表面(14a,14a)に挟まれた略中央部に比較して疎な集合状態となっている繊維領域(16,16)と、
前記繊維領域(16)に挟まれた略中央部に形成され、該繊維領域(16)より前記繊維(12)を含む繊維群(13)が密な集合状態となっている緻密領域(18)とから構成されている
ことを特徴とする不織布部材。
【請求項２】
前記繊維群(13)は、前記繊維(12)のみからなる請求項１記載の不織布部材。
【請求項３】
前記繊維(12)は、所要の融点を有する第１の熱可塑性合成樹脂を材質とする芯部(12a)と、該第１の熱可塑性合成樹脂より低い融点を有する第２の熱可塑性合成樹脂を材質として、該芯部(12a)の外周を被覆する鞘部(12b)とから構成されている請求項１または２記載の不織布部材。
【請求項４】
前記繊維領域(16)は、複数の前記繊維(12)が繊維状態を維持した繊維構造を有し、前記緻密領域(18)は、複数の該繊維(12,12)同士が溶着固化して、緻密状態となっている請求項１〜３の何れかに記載の不織布部材。
【請求項５】
少なくともその一部が熱可塑性合成樹脂で構成される繊維(12)を含む繊維群(13)からなる不織布(14)を準備し、
前記不織布(14)の全体を、該不織布(14)をなす前記繊維群(13)において最も低融点な熱可塑性合成樹脂の融点以上の温度でかつその繊維構造を維持する温度の範囲内となるよう加熱した後、
前記最も低融点な熱可塑性合成樹脂の融点未満の温度下に所要時間放置することで、両側の表面(14a,14a)近傍の繊維領域(16)とすべき部位を冷却し、
次いで前記不織布(14)を、その両側の表面(14a,14a)から押圧することで、未だ前記最も低融点な熱可塑性合成樹脂が融点以上を維持し、該両側の表面(14a,14a)に挟まれた略中央部を緻密領域(18)とするようにした
ことを特徴とする不織布部材の製造方法。
【請求項６】
前記不織布(14)は、前記繊維(12)のみから準備される請求項５記載の不織布部材の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４の何れかに記載される不織布部材を所要形状に成形したことを特徴とするダクト。
【請求項１】
少なくともその一部が熱可塑性合成樹脂で構成される繊維(12)を含む繊維群(13)からなる不織布部材であって、
その両側の表面(14a,14a)近傍で、前記繊維(12)を含む繊維群(13)が、該両側の表面(14a,14a)に挟まれた略中央部に比較して疎な集合状態となっている繊維領域(16,16)と、
前記繊維領域(16)に挟まれた略中央部に形成され、該繊維領域(16)より前記繊維(12)を含む繊維群(13)が密な集合状態となっている緻密領域(18)とから構成されている
ことを特徴とする不織布部材。
【請求項２】
前記繊維群(13)は、前記繊維(12)のみからなる請求項１記載の不織布部材。
【請求項３】
前記繊維(12)は、所要の融点を有する第１の熱可塑性合成樹脂を材質とする芯部(12a)と、該第１の熱可塑性合成樹脂より低い融点を有する第２の熱可塑性合成樹脂を材質として、該芯部(12a)の外周を被覆する鞘部(12b)とから構成されている請求項１または２記載の不織布部材。
【請求項４】
前記繊維領域(16)は、複数の前記繊維(12)が繊維状態を維持した繊維構造を有し、前記緻密領域(18)は、複数の該繊維(12,12)同士が溶着固化して、緻密状態となっている請求項１〜３の何れかに記載の不織布部材。
【請求項５】
少なくともその一部が熱可塑性合成樹脂で構成される繊維(12)を含む繊維群(13)からなる不織布(14)を準備し、
前記不織布(14)の全体を、該不織布(14)をなす前記繊維群(13)において最も低融点な熱可塑性合成樹脂の融点以上の温度でかつその繊維構造を維持する温度の範囲内となるよう加熱した後、
前記最も低融点な熱可塑性合成樹脂の融点未満の温度下に所要時間放置することで、両側の表面(14a,14a)近傍の繊維領域(16)とすべき部位を冷却し、
次いで前記不織布(14)を、その両側の表面(14a,14a)から押圧することで、未だ前記最も低融点な熱可塑性合成樹脂が融点以上を維持し、該両側の表面(14a,14a)に挟まれた略中央部を緻密領域(18)とするようにした
ことを特徴とする不織布部材の製造方法。
【請求項６】
前記不織布(14)は、前記繊維(12)のみから準備される請求項５記載の不織布部材の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４の何れかに記載される不織布部材を所要形状に成形したことを特徴とするダクト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１９７８７２（Ｐ２００７−１９７８７２Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９３０４（Ｐ２００６−１９３０４）
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
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