无纺布结构体及其制造方法.pdf

一种无纺布结构体，含有异形纤维，该异形纤维在内部具有气泡，并且截面形状为不规则的非圆形截面。此外，优选的是，该异形纤维在纤维的长度方向上发生截面形状变化，或者结晶度为40%以下，该异形纤维由两种以上的热塑性树脂形成。此外，优选的是，无纺布结构体含有热熔合性纤维，或者该异形纤维作为网眼状纤维片存在，该异形纤维呈短纤维形状。此外，这种无纺布结构体的制造方法为，将添加有发泡剂的热塑性树脂从缝模中挤出成形，从而获得在内部具有气泡的异形纤维，接着进行立体成型的制造方法。

1.   一种含有异形纤维的无纺布结构体，其特征在于，该异形纤维在内部具有气泡，并且截面形状为不规则的非圆形截面。

2.   如权利要求1所述的无纺布结构体，其中，该异形纤维在纤维的长度方向上发生截面形状变化。

3.   如权利要求1或2所述的无纺布结构体，其中，该异形纤维的结晶度为40%以下。

4.   如权利要求1～3中任一项所述的无纺布结构体，其中，该异形纤维由两种以上的热塑性树脂形成。

5.   如权利要求1～4中任一项所述的无纺布结构体，其中，该异形纤维由熔点至少分隔30℃以上的两种以上的热塑性树脂形成。

6.   如权利要求1～5中任一项所述的无纺布结构体，其中，无纺布结构体含有热熔合性纤维。

7.   如权利要求1～6中任一项所述的无纺布结构体，其中，该异形纤维作为网眼状纤维片存在。

8.   如权利要求1～7中任一项所述的无纺布结构体，其中，该异形纤维呈短纤维形状。

9.   如权利要求1～8中任一项所述的无纺布结构体，其中，该异形纤维是由两种以上的热塑性树脂一体化而成的物品经过熔融并纤维化得到的纤维。

10.   如权利要求1～9中任一项所述的无纺布结构体，其中，构成无纺布结构体的纤维形成波状的折叠结构。

11.   如权利要求1～10中任一项所述的无纺布结构体，其中，构成无纺布结构体的纤维发生热熔合。

12.   一种无纺布结构体的制造方法，其特征在于，将添加有发泡剂的热塑性树脂从缝模中挤出成形而获得在内部具有气泡的异形纤维，接着进行立体成型。

13.   如权利要求12所述的无纺布结构体的制造方法，其中，该热塑性树脂为两种以上的混合物。

14.   如权利要求12或13所述的无纺布结构体的制造方法，其中，与异形纤维一起使用热熔合性纤维进行立体成型。

15.   如权利要求12～14中任一项所述的无纺布结构体的制造方法，其中，异形纤维在挤出成形之后，进行延展。

16.   如权利要求12～15中任一项所述的无纺布结构体的制造方法，其中，异形纤维被切断为短纤维形状。

17.   如权利要求12～16中任一项所述的无纺布结构体的制造方法，其中，该热塑性树脂通过熔化使用过的物品而获得。

18.   如权利要求12～17中任一项所述的无纺布结构体的制造方法，其中，立体成型形成波状的折叠结构。

无纺布结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及吸声性以及隔热性优异的无纺布结构体。此外，还涉及含有异形纤维的厚无纺布结构体及其制造方法。
背景技术
迄今，作为车辆、住宅、高速道路等的吸声材料或隔热材料，广泛使用厚实的纤维结构体。例如，使用玻璃棉、聚氨酯泡沫、聚酯纤维等各种纤维的吸声材料或隔热材料是公知的。而且，作为这种结构体所要求的特性而言，可列举吸声性、隔热性、轻量性等，特别地，在具有良好的隔热性的同时，对于吸声性，要求从低频率到高频率的宽广并且良好的吸声特性。
满足吸声性和隔热性这样的所需特性的最一般方法为，单纯地细化纤维直径，或者增大单位面积重量的方法。然而，仅通过细化纤维直径，虽然能够应对一定的频率，但是难以应对宽广范围的频率。此外，若增大单位面积重量，则会损害轻量性，并且密度会变得过高从而使透气性变低，并反射声音，反而存在吸声性下降的问题。
因此，例如，提出了多种组合多个纤维结构体的方法。存在这样的想法，即改变构成各纤维结构体的纤维的纤度等，并对多个纤维结构体进行层叠等操作，从而满足所需特性。例如，在专利文献1中，提出了由组分纤维的平均纤度为0.1～2dtex的无纺布与平均纤度为0.5～10dtex的纤维结构体层叠而成的吸声结构体。此外，在专利文献2中，提出了由纤维直径为6μm以下的熔喷无纺布与纤维直径为7～40μm的短纤维无纺布层叠一体化而成的轻量吸声材料。在专利文献3中，提出了由微细纤维所形成的熔喷无纺布与单纤维纤度为1～11dtex的纺粘无纺布层叠而成的吸声材料。
然而，存在难以确保层叠化时的粘结性或者加工步骤变成不可缺少从而增加成本的问题。此外，只不过组合了至多数种纤维，因此难以充分应对宽广范围的频率。特别地，在车辆用途中尤为显著的是，为了安装各种电子部件等，结构体的形状变得复杂，从而需求具有优异成型性的结构体，然而在这种层叠结构体中，在层叠界面处发生剥离或褶皱等，从而难以以品质良好的状态形成各种形状。
此外，作为工业上大量制造细纤维的方法而言，上述那样的熔喷无纺布或纺粘无纺布是已知的，然而是将无纺布在网上等直接成形的特殊制造方法，从而存在所得无纺布只能得到相对较薄的无纺布的问题。还未涉及到解决前面描述的层叠/加工步骤等问题。
因此，一般而言，为了满足吸声性或隔热性等特性，常用的是具有高单位面积重量的厚纤维结构体。特别地，为了确保受无纺布的厚度影响较大的隔热性，由纤度较大的纤维形成的厚无纺布结构体仍然是主流。
仍然有待于开发充分满足吸声性、隔热性、轻量性等各种特性同时还能易于生产的纤维结构体。
（专利文献1）日本特开2004－145180号公报
（专利文献2）日本特开2002－161464号公报
（专利文献3）日本特开2002－69824号公报。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供不但吸声性以及隔热性而且轻量性均优异的无纺布结构体。
用于解决问题的手段
本发明的无纺布结构体为含有异形纤维的无纺布结构体，其特征在于，该异形纤维在内部具有气泡，并且截面形状为不规则的非圆形截面。
此外，优选的是，该异形纤维在纤维的长度方向上发生截面形状变化，或者该异形纤维的结晶度为40%以下，或者该异形纤维由两种以上的热塑性树脂形成，或者该异形纤维包含熔点至少分隔30℃以上的两种以上的热塑性树脂。此外，优选的是，无纺布结构体含有热熔合性纤维，或者该异形纤维作为网眼状纤维片存在，该异形纤维优选为短纤维形状，该异形纤维是由两种以上的热塑性树脂一体化而成的物品经过熔融并纤维化得到的纤维，或者构成无纺布结构体的纤维形成波状的折叠结构，构成无纺布结构体的纤维发生热熔合。
再一发明为无纺布结构体的制造方法，其特征在于，将添加有发泡剂的热塑性树脂从缝模中挤出成形，从而获得在内部具有气泡的异形纤维，接着进行立体成型。此外，优选的是，该热塑性树脂为两种以上的混合物，或者与异形纤维一起使用热熔合性纤维进行立体成型，或者在将异形纤维挤出成形之后进行延展。
此外，优选的是，异形纤维被切断为短纤维形状，或者该热塑性树脂通过熔化使用过的物品而获得，立体成型形成波状的折叠结构。
发明效果
根据本发明，能够得到不但吸声性以及隔热性而且轻量性均优异的无纺布结构体。
附图说明
图1是示意性地示出了本发明的无纺布结构体中包含的纤维截面的一个示例的图。
图2是电子显微镜（SEM）照片，其中对于本发明的无纺布结构体中使用的异形纤维，使从喷头排出的异形纤维集束并切断，观察被集束的大量纤维的剖切截面。
图3是示意图，示意性地示出作为本发明一个优选方案的、包含在无纺布结构体中的纤维随机地分支的样子。
图4是示意图，示意性地示出作为本发明一个优选方案的无纺布结构体的波状折叠结构。
附图标记的说明
1：纤维
2：中空部
3：纤维横截面的外接圆
4：纤维横截面的内接圆。
具体实施方式
以下将进一步详细地说明本发明。
本发明的无纺布结构体含有异形纤维。而且，该异形纤维优选为能够控制其异形形状的合成纤维。作为构成这种合成纤维的热塑性树脂而言，熔点优选为70～350℃，更优选为90～300℃，特别优选为80～280℃。这种熔点范围的热塑性树脂容易成形为纤维状，因此优选地，在本发明中，优选使用混合时的熔点进入该范围的两种以上的热塑性树脂。
更具体而言，要描述热塑性树脂，对于聚烯烃树脂，可从例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯等均聚物或者烯烃类的共聚物中任意选择。作为聚酯类树脂而言，例如有聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸等或者它们的共聚聚酯等。此外，还可列举以苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、氯乙烯等为起始原料的均聚物或者两种以上的共聚物，例如，尼龙6、尼龙66等的聚酰胺或者它们的相互共聚物，以及双酚类的聚碳酸酯、聚缩醛、聚亚苯基硫醚、各种聚氨酯等。注意，它们也可由生物原料形成。
特别地，作为本发明中使用的热塑性树脂而言，优选的是含有熔点在180℃以上的高熔点的树脂。具体而言，通过聚酯树脂等，含有这种高熔点树脂，从而能够采用高的热定型温度，从而显著提高成型性。
此外，构成纤维的热塑性树脂为两种以上时，在任两种热塑性树脂中，优选的是熔点差为30℃以上。此外，优选的是低熔点侧的热塑性树脂的熔点小于180℃，更优选的是处于80～160℃的范围。此外，优选的是高熔点侧的热塑性树脂的熔点在180℃以上，更优选的是处于200～300℃的范围。
例如，作为这样的两种树脂的组合而言，可列举低熔点的聚烯烃树脂与高熔点的聚酯类树脂的组合等。特别地，优选的是低熔点的聚乙烯树脂与高熔点的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的组合。作为低熔点的热塑性树脂与高熔点的热塑性树脂的比率而言，优选的是10:90～90:10的范围。
这样，在使用相互存在30℃以上的熔点差的两种以上的热塑性树脂的情况下，即使在随后的步骤中实施热粘结加工，也能够避免异形纤维全部同时熔化的情况。异形纤维间部分地粘结，从而使适当地维持无纺布结构体的形状变得容易。
此外，在使用了3种以上的热塑性树脂的情况下，例如，如果作为低熔点的热塑性树脂并用了作为聚烯烃树脂的具有高取向结晶性的丙烯等，则纺纱等步骤中的稳定性或者其后的延展等延伸步骤中的稳定性得到提高从而是优选的。
在本发明中，作为优选方案使用了两种以上的热塑性树脂，这样得到的纤维的异形度的调整变得更容易。此外，作为这些热塑性树脂在异形纤维中的分散状态而言，优选的是微分散状态。通过使各成分微分散，能够使异形纤维的形状和物性变得均匀，从而能够进行稳定的工业制品的生产。
此外，优选的是海岛结构纤维，其中任一方的热塑性树脂形成岛结构，而另一方的热塑性树脂形成海成分。作为岛成分的大小而言，优选的是0.01～5.0μm的微细结构。特别地，优选的是0.05～3.0μm的微细岛成分呈微分散状态。
通过成为这样的微分散状态，组成不同的多种成分均匀地微分散开，并且能够在没有偏差的情况下由纤维整体负担应力，从而使所得异形纤维的强度提高。
此外，在纤维中的多种树脂间，例如在海成分与岛成分之间，存在界面。而且，由于存在这种界面，除了具有声能的空气在通过时与纤维表面的摩擦阻力之外，声能还转变成该界面的振动引起的振动能量，从而有助于提高吸声性能。
此外，在本发明所使用的热塑性树脂中，能使用再生产品。这里，所谓再生产品可包括：在纤维制品的各个步骤，例如纺纱/延伸步骤、织造编织步骤、无纺步骤等中发生的不良品通过熔融或者再造所得的产品，和/或在制造这些纤维制品时或使用纤维结构体的成型步骤等中发生的热塑性树脂制品的切片通过熔融或者再造所得的产品。而且，将这些再造产品等再生产品用作本发明中使用的热塑性树脂，是一种优选形态。通过再利用预定在这样的各种步骤中废弃的纤维制品，与有效地再利用地球资源有关。再者，通过再造，使低分子化合物原料的高分子量化（聚合化）变得没有必要，因此还使制造能源成本得到降低。此外，作为这种再利用纤维制品而言，除了由单一聚合物构成的制品以外，也可以为如上所述那样由两种成分以上的多种成分一体化而成的制品。
注意，在上述树脂中，必要时也可联合各种稳定剂、阻燃剂、紫外线吸收剂、增粘支化剂、消光剂、着色剂、其它各种改良剂等。
本发明中使用的异形纤维，优选为由这样的树脂成形的纤维。另一方面，本发明中使用的异形纤维在其内部具有气泡，并且异形纤维的截面形状为不规则的非圆形截面。例如，如图1中示意性地示出的，优选的是在内部具有非连续的气泡并且具有不规则的非圆形截面的纤维状物质。更具体而言，如图2的电子显微镜照片所示，优选的是在内部具有多种形状不同的气泡并且呈扁平形状的纤维状物质。
注意，这里所谓的异形纤维内部的气泡，是指在纤维内部存在的封闭空间（空隙）。通常，合成纤维内部的空隙，如在中空纤维等中所见那样，是沿纤维轴方向具有连续的相同截面形状的空隙。与之不同，本发明的空隙呈非连续的气泡状形态。在本发明中，优选的是在纤维内部具有这种非连续的并且在纤维的长度方向上呈不同截面形状的气泡。在存在作为本发明的优选形状的非连续气泡状的空隙的情况下，与通常的连续空隙的情况不同，不会发生空气的对流。与连续空隙相比，能够将热传导性抑制得较低。而且，在这种异形纤维的制造步骤中，由于存在封闭空间，而具有不会发生断纱等情况的优异生产性，同时还能发挥高隔热性和吸声性。
本发明中使用的异形纤维如上所述在其纤维内部具有气泡，作为单纤维横截面中的中空率而言，优选的是处于0.5～40%的范围。这里，所谓中空率是指，在纤维截面中包含多个气泡的情况下，这些气泡的面积的总面积在纤维截面中所占的比例。此外，作为异形纤维的中空率而言，优选的是1～30%特别是2～5%的范围。此外，作为各个气泡的大小而言，优选的是处于0.1～100μm的范围。特别地，优选的是处于0.5～50μm的范围内。该空隙中空率越大，则轻量性越高。然而，在中空率过大的情况下，无纺布结构体的强度下降，此外，在纺纱等异形纤维制造步骤或随后的成型步骤中，常常发生纤维切断，从而趋于降低制造效率。
此外，本发明的异形纤维的外周截面中所谓的不规则的非圆形截面，不仅指不是圆形截面，而且也不是椭圆或正多边形等规则的截面，即截面形状为存在错乱的形状。在通常的合成纤维中，其截面形状取决于纺丝喷头的形状，因此一般为规则的截面。这是因为，若为不规则的喷头形状，则熔融纺纱时的断纱发生率会变高。然而，在截面的异形状态是规则的情况下，在构成无纺布时，在纤维的异形部分接收另一纤维，得到最密充填化，空隙反而会减少。本发明的异形纤维，与上述情况不同，优选为具有不依赖于喷头形状的截面形状的纤维。例如，如后所述，优选的是使用发泡剂通过狭缝纺纱得到的异形纤维。而且，通过这样具有不规则的外侧截面，不仅必定会在各异形纤维的重叠部分生成空隙，而且纤维间空隙还呈各种形状。纤维间的空隙不是一样的，并且纤维的重叠也变少。此外，通过不规则的形状，弯曲刚性或物质的密度变成随机的。而且，通过这样的随机性，对于如振动或热那样的一般持有某种方向性的传递而言，能够应对宽范围的振动频率（固有振动频率）或传热率，并且能发挥高隔热性和吸声性。
此外，作为本发明中使用的异形纤维而言，在单纤维的横截面中，优选的是异型度大于1但小于等于20。此外，优选的是异形度为2～10。这里，所谓的纤维的截面形状的异型度，是指由单纤维横截面的外接圆直径D₁与内接圆直径D₂的比D₁/D₂定义的数值。该异型度越高，一般而言作为无纺布结构体的通气阻力越高，并且吸声性等越高，从而是优选的。然而，若异型度过大，则纤维得到最密充填，使与包含声能的空气产生摩擦阻力的纤维的表面积减少，从而不能得到高的吸声性，并且存在难以确保纤维片的厚度的倾向。
此外，对于本发明中的异形纤维，优选的是在其纤维长度方向（纤维轴方向）上，截面形状发生变化。此外，优选的是，不仅截面形状的外周，而且存在于截面内部的气泡的位置或大小也在纤维的长度方向上发生变化。纤维的截面形状不仅为不规则的非圆形截面而且还沿纤维长度方向发生变化，从而在各单纤维间和/或在纤维截面内部生成更多样化的空隙，并使高的隔热性和对宽范围的频率的吸声性得到提高。
此外，作为异形纤维的结晶度而言，优选在40%以下。此外，优选的是处于30%以下的范围。这里，所谓结晶度40%以下的异形纤维，可为由晶态的热塑性树脂形成的异形纤维，也可为由非晶态的热塑性树脂形成的异形纤维。然而，在由晶态的热塑性树脂形成的异形纤维的情况下，作为结晶度而言，5～25%的范围是更优选的。在这种低结晶度的情况下，分子的结晶部分少，减振特性优异，从而能够得到作为振动能量吸收声能的高吸声性。此外，染料等容易渗入非晶部分，从而能发挥高染色性。通过将异形纤维制造步骤的牵伸比等抑制在较低程度，能够获得这种低结晶度。
此外，作为本发明中使用的异形纤维的一种形状而言，优选的是作为集合体构成网眼状(或称为网状)纤维片。这里，所谓的网眼状纤维片，是指纤维以网眼状随机地分支的片。在纤维像这样呈网眼状外观的情况下，各纤维错综复杂地络合，从而兼具高强度和耐久性。更具体而言，如图1中示意性地示出那样的、在内部具有非连续的气泡、并且具有不规则的非圆形截面的纤维状物质，优选为如图3所示那样的随机地分支的网眼状纤维片。此外，作为该网眼状纤维片而言，优选的是由通过延展等步骤得到拉伸从而具有高强度的纤维构成。通过采取这种网眼状纤维片的形状，能得到不但轻量性以及吸声性优异而且成型性也优异的纤维结构体。
此外，作为另一形态，作为本发明的无纺布结构体中含有的异形纤维而言，不呈上述那样的连续网眼状而呈短纤维形状也是优选形态之一。这里，所谓短纤维形状，是指纤维不仅呈不是作为长纤维而是作为短纤维而存在的形状，而且还呈包含一部分短纤维与其它纤维接合的状态的形状。在呈短纤维形状的情况下，优选的是其纤维的长度在500mm以下。更优选的是处于5～300mm的范围。
使这种短纤维化的异形纤维通过分梳步骤等，从而能更容易地形成均匀的无纺布结构体。此外，通过进行短纤维化，混合其它短纤维的情况变得容易，从而能够赋予各种性能。然而，如本发明中所使用那样的异形纤维的制造通过通常的纺纱方法来进行存在困难，因此优选的是，一旦制造了由在内部具有气泡的截面形状为不规则的非圆形截面的异形纤维形成的上述网眼状纤维片后，对其进行加工以形成短纤维形状。
此外，同样优选的是，本发明的无纺布结构体含有热熔合性纤维。注意，关于这里的热熔合性纤维，可能的是构成上述异形纤维的一种成分为低熔点，且异形纤维兼作热熔合性纤维，然而优选的是含有异形纤维以外的不同热熔合纤维。
此外，优选的是，该热熔合性纤维为芯鞘式纤维，且鞘部的树脂为低熔点的热熔合性纤维。在该情况下，在芯部配置相对较高熔点的硬树脂，从而作为芯鞘式纤维整体而言，能够保持适当的硬度，并且与异形纤维的均匀混合变得容易。此外，作为鞘部的树脂的熔点而言，优选的是处于80～200℃的范围。更具体而言，作为这种最适用于本发明的热熔合性纤维而言，优选的是如此构成的芯鞘型纤维，其中例如芯部为聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯纤维，而鞘部为低熔点的聚乙烯或非晶态的共聚聚酯等。
此外，优选的是，这种热熔合纤维不是异形纤维，而是通常的圆形纤维。通过采用圆形截面的纤维，变得容易确保无纺布结构体的强度。在异形纤维与热熔合性纤维不同的情况下，作为其存在比率而言，优选的是处于99:1～1:1的范围。此外，作为热熔合性纤维的纤度而言，优选的是处于0.1～50dtex的范围。
注意，虽然本发明的无纺布结构体是由上述那样的纤维形成的，但是在本发明的无纺布结构体中，纤维不仅是非织造的，而且纤维彼此形成一定的结构。这里，所谓一定的结构，是指纤维不但占有一定的体积，而且纤维彼此粘结或者络合从而形成立体上稳定的结构。在本发明的无纺布结构体中，优选的是，各纤维间发生粘结或络合，从而为纤维不会轻易起毛、脱离的结构。此外，优选的是，本发明的无纺布结构体一旦成型后，这些无纺布结构体不是简单地通过重叠而一体化，而是各无纺布结构体分别形成层，具有一定的厚度，并分别存在。
而且，作为本发明的无纺布结构体的成型方法而言，能够采用现有技术公知的各种方法。例如，纤维可被开纤，必要时混绵，并经过罗拉分梳、交叉铺网、针刺等步骤，以形成针刺无纺布结构体。或者，可将包含异型纤维的纤维放入成形模具中，进行热成型，以形成热成型无纺布结构体。
特别地，作为本发明的无纺布纤维结构体而言，特别优选的是，该无纺布结构体由更薄的纤维片构成，并且这些纤维片形成波状的折叠结构。通过较少的纤维使用量，就能得到大体积的无纺布结构体，并且特别是在轻量化方面优异的无纺布结构体。这正如图4中示意性地示出那样，由构成无纺布结构体的纤维形成的片材，形成波状的折叠结构。更优选地，该波状的折叠结构沿长边方向折叠，即，优选的是纤维片相对于纤维结构体的厚度方向取向。作为各片的取向而言，可为垂直的、也可为“く”字形的、也可为Z字形、倾斜取向、以及它们的组合结构。在纤维片不是相对于纤维结构体的厚度方向取向的情况下，在热处理时只有表面首先熔合，导致粘结不充分，并且还有可能由于风压进一步导致厚度下降，从而变成单位面积重量较高的产品。
这样，在纤维片形成波状折叠结构的情况下，纤维表面积增大，通气阻力也升高，并且死气部分增加，因此，能使吸声性和隔热性大幅提高。
在本发明的这种无纺布结构体中，优选的是，密度在5～250kg/m³的范围内。更优选的是8～100kg/m³的范围。此外，作为厚度而言，优选的是在5mm以上，更优选的是处于7～1000mm特别是10～500mm的范围。作为吸声材料和隔热材料而言，优选的是具有一定程度的厚度，特别是在15mm以上，更优选的是20～200mm的厚度。
在密度过低的情况下，粘结性下降，难以保持无纺布结构体的形态。相反，若该密度过大，则纤维结构体有可能变得非常重。
本发明的这种无纺布结构体可通过作为本发明的再一实施例的无纺布结构体的制造方法得到。具体而言，可通过这样的制造方法获得，其中将添加有发泡剂的热塑性树脂从缝模中挤出成形，从而获得在内部具有气泡的异形纤维，接着进行立体成型。
这里，变成纤维的热塑性树脂可使用前述的那些，此外，热塑性树脂优选为两种以上的混合物。特别地，优选的是，该热塑性树脂的一种成分的熔点较低，并在后期的成型时具有热粘结性的性质。通常，从这种熔点不同的多种成分的热塑性树脂制造纤维是极其困难的，然而在本发明的制造方法中，通过采用使添加有发泡剂的热塑性树脂从缝模中挤出成形的特殊方法，能够获得没有断纱的稳定异形纤维。
而且，在本发明的制造方法中，经历了将热塑性树脂挤出成形从而形成异形纤维的步骤。在该步骤中，一旦进行挤出成形而形成网眼状纤维片后，该网眼状纤维片可就这样或者以进行延展的网眼状纤维片的形状形成无纺布结构体。或者，作为另一种方法，也可以在形成网眼状纤维片之后，进行切割以形成短纤维形状，并从所得的短纤维形成无纺布结构体。
在本发明的无纺布结构体的制造方法中，首先为了获得异形纤维，使添加有发泡剂的热塑性树脂从缝模挤出并成形。这时，从缝模排出的热塑性树脂变成薄片状，由于在本发明所使用的热塑性树脂中添加有发泡剂，在从缝模排出时，树脂中会发泡，并且气泡通向薄片的外部，从而形成网眼状片材。同时，构成网眼状片材的各纤维变成异形纤维。与此相反，未排出到外部而残留在树脂内部的气泡形成异形纤维内部的空隙。图1是其示意图。图2的电子显微镜照片，是通过本发明的这种步骤生成的异形纤维的集合体的截面照片。
这样，在本发明中，热塑性树脂含有发泡剂，所谓发泡剂是指发泡性的物质，也可以是在熔融树脂从缝模挤出时变成气体的物质。该发泡剂不必是自身会发泡的物质，树脂自身也可以兼作具有生成相关气体的性质的发泡剂，此外，也可以是有助于发生气体的物质。作为具体的获得网眼状纤维片的方法而言，可采用将例如氮气、碳酸气之类的在常温为气体的惰性气体等物质混合(或混揉)到熔融热塑性树脂中的方法、将水之类的在常温呈液体但在热塑性树脂的熔化温度变成气体的物质与熔融热塑性树脂混合的方法、将例如重氮化合物、碳酸钠等通过分解而生成气体的物质与熔融热塑性树脂混合的方法、将例如聚碳酸酯之类的与熔融热塑性树脂的一部分（例如聚酯、聚酰胺）反应而生成气体的聚合物与这种熔融热塑性树脂混合的方法等。
不管是哪种方法，在热塑性树脂以熔融状态从缝模挤出时，伴随该树脂从模具生成气体即可，并且优选的是，上述各种发泡性物质与热塑性树脂在从缝模挤出之前充分混合。若该混合不充分，则可能难以得到均匀的并且具有所需物性的网眼状纤维片或异形纤维。
同时，在本发明的制造方法中，有必要在纤维内部生成气泡。作为用于该目的的发泡剂而言，惰性气体是特别合适的。在使用了惰性气体的情况下，在熔融纺纱时的高温高压条件下，惰性气体少量溶解在热塑性树脂中。然后，在从缝模挤出时，特别是在使用了惰性气体的情况下，会生成微小的并且大量的气泡。在本发明中，通过这样在纺纱步骤中生成气泡，并且进一步通过溶解的惰性气体的析出，变得有可能的是在异形纤维的内部稳定地生成不连续的气泡。
优选的是，快速地冷却从模具排出的树脂。该冷却是决定网眼状纤维片阶段的网眼的大小和最终得到的异形纤维的纤维直径和形状的因素，因此优选的是进行充分的控制。例如，在想要制造纤维直径大并且网眼大的网眼状纤维片的情况下，减少冷却即可。在减小纤维直径并且细化网眼的情况下，进行相反操作即可。对于该冷却，一般来说，空气冷却的方法是优选的，通过改变其风量来调节网眼和纤维直径，但是也可以使用水等液体或者与冷却的固体接触。
此外，作为该网眼状纤维片的制造方法而言，在热塑性树脂与发泡剂一起从缝模以熔融状态挤出之后，优选的是以充分的速度抽取排出的树脂。在该抽取速度不充分的情况下，所得网眼状纤维片或异形纤维的强度会变弱，在极端情况下有可能会变成在片材里存在大孔的状态，从而有可能无法得到均匀的异形纤维。该抽取速度的标准表现为牵伸比，通常为10倍以上，优选的是20～400倍。此外，优选的是，以300倍以下特别是20～200倍的牵伸比进行抽取。这里，若牵伸比过低，则存在纤维变得过粗的倾向。相反，若过高，则容易断纱，从而变得难以制造稳定的网眼状纤维片。这里，所谓牵伸，是指拉伸纤维以使树脂的分子定向从而提高强度。此外，这里使用的牵伸比，表示抽取速度与通过模具的树脂的线速度之比。在抽取过程中进行后述延展的情况下，换算成不进行延展情况时的速度来计算牵伸比。
此外，调节本发明中使用的网眼状纤维片的网眼的大小或异形纤维的纤维直径的一种方法在于改变树脂的熔融粘度的方法。作为该改变熔融粘度的方法而言，存在例如改变温度条件的方法、改变树脂的聚合度的方法、使用增塑剂等的方法、或者它们组合而成的方法等，然而改变温度条件的方法是最简单的从而是优选的。
此外，通过纺纱中的发泡性物质的添加量和温度条件、牵伸比等，能够调整前述异形纤维的异型度和中空率、以及中空空隙的形状。
优选的是，本发明的异形纤维在其制造过程中经历上述那样的网眼状纤维片的状态。通过经历网眼状纤维片的形态，容易使以大倍率进行牵伸和延展成为可能，从而能够确保稳定的生产性。作为结果，容易获得持有充分强度的异形纤维。在本发明中，无纺布结构体中的异形纤维在内部含有气泡，其截面形状必须为不规则的非圆形截面。然而，通常，这种异形纤维强度低，在工业上稳定地进行生产非常困难。然而，一旦如上所述那样经历网眼状纤维片的形态，则变得有可能稳定地制造断纱等情况较少的高强度异形纤维。
此外，作为该在异形纤维中使用的热塑性树脂而言，同样优选的是通过熔化使用过的物品来获得。这里，所谓使用过的物品，是指还包含制造过程的中间制品的广义概念的物品。此外，也可以是与纤维制品一体化的再生产品。具体而言，优选的是使用由各种步骤例如纺纱/延伸步骤、织造编织步骤、无纺步骤等得到的纤维制品通过熔融或者再造而成的制品，或者在这些纤维制品的制造时或使用纤维结构体通过成型步骤等所生成的热塑性树脂制品切片通过熔融或者再造而成的制品。
通过再利用这种预定在各种步骤过程中废弃的纤维制品，低分子化合物的高分子量化（聚合化）变得没有必要，因此制造能源成本也得到降低。此外，作为再利用的纤维制品而言，与由单一聚合物构成的制品相比，优选的是如上所述那样由两种成分以上的多种成分形成的制品。此外，这时，纤维制品不必是只由纤维构成的制品，也可以含有用于粘结等目的的其它热塑性树脂。通常，由两种成分以上的多种成分形成的再生回收聚合物，在纺纱时频繁发生断纱，在这种状态下不能进行纤维化。此外，即使存在少量异物，在合成纤维的纺纱步骤中也容易造成断纱，导致稳定生产极其困难。然而，在本发明中，如上所述经过网眼状纤维片而制造异形纤维，因此即使存在多成分树脂或一些异物，也能稳定地制造异形纤维。然而，作为异物的含有量而言，优选的是在全体原料的10%（重量）以下，特别是1%（重量）以下。
此外，这种网眼状纤维片通过下述延展步骤，能够变成更均匀且高强度的网眼状纤维片。
这里，所谓延展步骤，是指使网眼状纤维片沿横向方向延伸从而扩展网眼的步骤。作为其具体方法而言，存在例如使网眼状纤维片在其两端被把持的同时沿横向方向扩展的方法，或者使从圆形狭缝挤出的网眼状纤维片沿狭缝的直径方向扩展的方法等。特别地，使多张片材层叠并在把持其两端的同时沿横向方向进行扩展的方法是优选的。不仅工业生产性比其它方法高，而且通过层叠使厚度方向或宽度方向的均匀性得到提高。沿横向方向进行扩展的方法，可为上述那样只把持两端而进行扩展的方法、沿宽度方向分成数个区域并对各区域进行扩展的方法、其它方法等中的任一种方法。
在进行上述延展的情况下，可以对一张网眼状纤维片就这样进行，也可以两张以上层叠之后再进行。在两张以上层叠的情况下，其张数为2～2000张，优选为10～1000张的范围。注意，进行层叠的网眼状纤维片，可以是同种的纤维片，也可以由异种聚合物制成的多张网眼状纤维片一起进行层叠。此外，也可以将由短纤维形成的无纺布纤网和纺粘无纺布等长纤维无纺布等进行组合。
然后，本发明的无纺布结构体的制造方法中，使这样从缝模中挤出成形而得到的异形纤维立体成型。这时，可以是由异形纤维构成的上述那样的网眼状纤维片就这样进行立体成型的方法，也可优选为在使网眼状纤维片发生短纤维形状化之后对其所得短纤维进行立体成型的方法。在像后者那样使网眼状纤维片发生短纤维形状化后再使用的情况下，能够采用分梳等通常的无纺布制造步骤，并且能够形成极其均匀的无纺布结构体。此外，还可以混纺其它种类的纤维，从而能够付加各种性质。
为了获得这种短纤维形状化的异形纤维，可通过将已经成形的网眼状纤维片沿长度方向进行切割，形成网眼状切割纤维，接着进行开纤而获得。作为切割长度而言，优选的是5～500mm的范围，特别是10～250mm的长度。此后，与通常的短纤维无纺布一样进行混绵，然后重复罗拉分梳步骤、交叉铺网步骤，从而形成均匀的一体化的纤网状态的纤维片。或者，同样优选的是在空气中进行气流成网。在气流成网步骤中，能够获得富有随机取向性的纤网。注意，虽然网眼状切割纤维自身是还含有少许在横向方向上相连的片状部分的异形纤维的集合体，但是在这种纤网状纤维片的形成步骤中，本发明的异形纤维变成了短纤维形状。然而，在本发明中，通过网眼状纤维片的形状的部分残留，提高了纤网的强度，从而形成工艺通过性更高的纤网。注意，在这样发生短纤维形状化的情况下，优选的是不进行上述的对网眼状纤维片沿片材宽度方向进行的延展。
在本发明的无纺布结构体的制造方法中，最后进行立体成型从而形成无纺布结构体。这里，立体成型优选的是对如此得到的网眼状的纤维片或由短纤维形成的纤网状的纤维片进一步进行立体成型的、使用纤维片进行立体成型的方法。更具体而言，作为进行立体化的方法而言，可采用使纤维片成为波状折叠形状的方法、与通常的无纺布一样对纤维片（纤网）进行针刺或水流络合等通过物理方式络合纤维的方法、或者在模具中放置纤维片然后通过热进行成型的热成型方法等。
此外，为了使形状稳定化，优选的是在纤维片中含有热熔合成分，特别优选的是含有热熔合纤维。作为热熔合纤维而言，其一可使用多成分异形纤维，其中异形纤维自身由两种以上的成分形成，其中一种以上的成分为低熔点的热熔合成分。此外，作为其它方法，优选的是使用异形纤维以外的其它纤维作为热熔合纤维。特别地，作为热熔合纤维而言，优选的是使用芯鞘型纤维，其中芯成分使用高熔点热塑性树脂，而鞘成分使用低熔点热塑性树脂。通过芯成分使用高熔点树脂，增添了粘结性，此外还能提高无纺布结构体整体的强度。
特别地，在本发明的制造方法中，优选的是采用使用上述那样的纤维片来获得波状折叠结构的方法。在该情况下，在本发明的无纺布结构体中，如图4中示意性地示出那样，由网眼状纤维片或者短纤维的纤网所形成的纤维片形成波状的折叠结构。更优选的是，沿长边方向，波状折叠结构是连续的。即，优选的是，网眼状或者纤网状的纤维片相对于无纺布结构体的厚度方向取向。作为取向而言，可为垂直的、也可为“く”字形的、也可为Z字形、倾斜取向、以及它们的组合结构。在网眼状或者纤网状的纤维片不是相对于纤维结构体的厚度方向取向的情况下，在热处理时只有表面首先熔合，导致粘结不充分，并且还有可能由于风压进一步导致厚度下降，从而变成单位面积重量较高的产品。
这样，若网眼状或者纤网状的纤维片形成波状折叠结构，则热熔合纤维的接触点变少，用于吸收声能的有效纤维表面积增大，此外，通气阻力也升高，并且死气部分增加，因此，能使吸声性和隔热性大幅提高。此外，由于形成了折叠结构，所以成型性以及轻量性也得到提高。
而且，在作为纤维片使用网眼状纤维片的情况下，纤维片的强度提高，从而能够形成难以变形的无纺布结构体。另一方面，在作为纤维片使用由短纤维形成的纤网状纤维片的情况下，不仅纤维片的而且波状折叠结构的各层的分界线均难以出现，从而形成均质的外观优异的无纺布结构体。这被认为是由于网眼状纤维片在其片材内的结合较强，网眼状纤维片间的分界容易变得明显，而在纤网状纤维片的情况下，其纤维片内与其它纤维片间的纤维成分的混合能有效地进行。
作为具有这种折叠结构的无纺布结构体的制造方法而言，优选的示例有，将例如网眼状等的纤维片利用输送带等供给至折叠装置，使用热处理机在以手风琴状进行折叠的同时进行加热处理，从而使纤维片彼此热熔合（即，形成由热熔合导致的固定点）的方法等。例如，可以使用在日本特表2002－516932号公报中示出的装置（市售产品中的例如Struto公司制造的Struto设备等）等。
本发明的无纺布结构体的制造方法即为，对使用上述等方法得到的本发明特有的异形纤维进行立体成型的方法。作为该无纺布结构体的密度而言，优选的是在5～250kg/m³的范围内。更优选的是处于8～100kg/m³的范围。此外，作为厚度而言，优选的是在5mm以上，更优选的是处于7～1000mm特别是10～500mm的范围。作为吸声材料或隔热材料而言，优选的是具有一定程度的厚度，特别是15mm以上，更优选的是20mm～200mm的厚度。
若密度过小，则粘结性下降，从而强度存在不足的倾向。相反，若密度过高，则无纺布结构体变重，不能达成轻量化的目的。
本发明的无纺布结构体，可以以片状贴合至目标产品而使用，并且由于成型性优异也可以单独使用。例如，适合于用作车辆用或住宅用或高速道路用的吸声材料或隔热材料等。具体而言，能够适合于用作例如地板、天花板材料、门材、室内材料等的汽车、新干线、电动火车等车辆用吸声材料，各种工业器材用的吸声材料、隔热材料、缓冲材料等。此外，只要在不损害本发明的目的的范围内，也可以酌情添加由其它短纤维形成的无纺布结构体或长纤维无纺布等的片状物等附加物等。
实施例
下面将详述本发明的实施例以及比较例，但是本发明并不局限于此。注意，实施例中的各测量项目通过下述方法测量。
（1）熔点
使用示差扫描热量计（株式会社岛津制作所制造的DSC－60 Plus），以20℃/分的温升进行测量，来求取熔化峰值。在没有明确观测到熔化温度的情况下，使用微量熔点测量装置（ヤナコ机器开发研究所制造的MP－S3），将聚合物发生软化并开始流动的温度（软化点）作为熔点。注意，在n=5时，求其平均值。
（2）异型度
使用扫描电子显微镜（SEM，日立高科技公司制造的SU3500），以800倍的倍率观察纤维的横截面，并将所得照片数字化。在该截面照片中，计算纤维横截面中外接圆的直径D₁与内接圆的直径D₂之比（D₁/D₂），作为异型度。此外，还使用该截面照片，来测量纤维的横截面中的气泡（空隙）的大小。
（3）中空率（%）
从前述异型度得到的数字化照片，使用图像解析系统Pias－2（Pias(有限公司)制造），测量纤维的截面积（包含中空部）和中空部面积，并从其面积比计算中空率（%）。此外，确认如此得到的纤维截面图是否具有空隙，在具有空隙的情况下，测量其空隙的长度，并求取包含在所得图像中的纤维的空隙个数的平均值，然后对小数点以下进行四舍五入。
（4）结晶度χc
作为测量结晶度时的试样而言，对纤维状物质以单纱的状态、并对纤维片状物以短纤维片的状态进行测量。使用X射线衍射装置（Bruker AXS公司制造的具有GADDS超高速的D8 DISCOVER），在2θ＝10～40°的范围进行测量。注意，这时，测量试样的所有方向的轮廓。根据Hindeleh等人（A．M．Hideleh和D．J．Johnson，Polymer，19，27（1978））的方法，从峰分离后的结晶性峰值强度相对于全峰值强度的比例来求出结晶度。
（5）单纤维截面的岛成分的测量方法
将用作试样的单纤维或纤维片固定在扫描型电子显微镜用试样台上，使用溅射装置（エイコーエンジニアリング(Eiko Engineering)株式会社制造的IB－2型离子涂布机装置），将试样设置在上部电极为不锈钢、下部电极为试样台的腔室内，并将真空度上升到约6.65Pa（5×10^-2托）的真空状态，以0.45kV的电压、3mA的电流在试样表面实施约30分钟的离子蚀刻。接下来，使用扫描电子显微镜（SEM，日立高科技公司制造的“SU3500”），以10000倍的倍率观察纤维的横截面，并将所得照片数字化。
确认那样得到的纤维截面图是否形成了海岛结构，在形成且海岛结构的情况下，测量其岛状物的长度，在存在20个以上的0.01～5.0μm的岛状物的情况下，判定处于微分散状态。
（6）无纺布结构体的厚度、单位面积重量、密度
根据JIS L 1913进行测量。
（7）无纺布结构体的宽度方向的单位面积重量不均匀性
关于无纺布结构体的宽度方向，在左右两端以及中央部分这三个位置，切出25cm的方形样品。而且，分别对于右端、左端、中央部分，在宽度方向上3点处、长度方向上5点处进行测量，并计算标准偏差。而且，将各标准偏差除以平均值得到的值作为变化系数。
（8）吸声性（吸声率）
配置试样使得无纺布结构体位于声源侧，并作为根据JIS－A1405的垂直入射吸声率、根据Bruel＆Kjar公司制造的3550型多声道分析系统（软件：BZ5087型二声道分析软件）通过二麦克风法测量吸声率。在1000Hz、2000Hz、3150Hz、4000Hz时比较吸声率。
（9）热传导率
使用迅速热传导率计（京都电子工业株式会社制造的“QTM－500”），通过细线加热法（热线法）进行测量。
（10）成型性
作为上模，准备外框尺寸200mm×200mm的平坦模具。另一方面，作为下模，准备上尺寸为150mm×150mm×高度10mm、下尺寸为170mm×170mm的箱状形状的、外框尺寸为200mm×200mm的模具。
接下来，将各样品在180℃进行热风处理3分钟，然后通过分隔物将两外框模具间的间隙设为5mm，并利用模具实施冷压成型。此时，将纤维片配置成位于下模侧并实施成型。观察该箱状成型品(或称为模制件)的外观，基于以下基准进行评价。
3级：外观上未见变化。
2级：表面上可见皱纹。
1级：表面上可见大皱纹。
［实施例1］
将35重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、35重量份的聚乙烯和30重量份的聚丙烯（PP）作为发泡剂与N₂气体熔融混合，并从挤出机以170～350℃的挤出温度挤出，在模具出口进行急冷的同时进行抽取，从而得到网眼状纤维片。接下来，沿横向方向以10倍的延展倍率进行延展，并作为单位面积重量为41g/m²的网眼状纤维片进行卷取。在所述网眼状纤维片中，异形纤维截面中的气泡的大小为0.5～20μm，并且在各纤维截面中观察到平均2个的气泡。此外，由异型度大于1且小于等于4、中空率为15%的纤维构成。该网眼状纤维片的纤维（异形纤维）的结晶度为24%。此外，该异形纤维在其长度方向上不仅截面形状而且气泡的数量和大小均发生变化。此外，该异形纤维为多成分类的海岛纤维，确认有20个以上的直径0.1～1μm的微细岛状物，从而处于微分散状态。
接着，将该网眼状纤维片通过输送带送出，使用Struto公司制造的Struto设备，对网眼状纤维片以波状方式进行折叠加工，并使纤维在厚度方向上排列，然后实施170℃的加热处理，从而得到单位面积重量为800g/m²、厚度为20mm的无纺布结构体。成型性为3级。评价结果在表1中示出。
使用该无纺布结构体，得到汽车用吸声材料（地板），其不但吸声性而且成型性均优异。
［实施例2］
将70重量份的熔点约为110℃的共聚低熔点聚对苯二甲酸乙二醇酯和30重量份的聚丙烯（PP）作为发泡剂与N₂气体熔融混合，并与实施例1一样，获得网眼状纤维片，然后沿横向方向进行延展，并作为单位面积重量为35g/m²的网眼状纤维片进行卷取。在所述网眼状纤维片中，异形纤维截面中的气泡的大小为0.7～25μm，并且在各纤维截面中观察到平均2个的气泡。此外，由异型度大于1且小于等于4、中空率为4%的纤维构成。该网眼状纤维片的纤维（异形纤维）的结晶度为21%。此外，该异形纤维在其长度方向上不仅截面形状而且气泡的数量和大小均发生变化。此外，该异形纤维为2成分类的海岛纤维，确认有20个以上的直径0.1～1μm的微细岛状物，从而处于微分散状态。
接着，与实施例1一样，使用Struto公司制造的Struto设备，对网眼状纤维片以波状方式进行折叠加工，并使纤维在厚度方向上排列，然后实施160℃的加热处理，从而得到单位面积重量为500g/m²、厚度为15mm的无纺布结构体。成型性为2.5级。评价结果在表1中示出。褶皱间的粘结性优异。
使用该无纺布结构体，得到汽车用吸声材料（地板），其不但吸声性而且成型性均优异。
［实施例3］
在实施例1中，将聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚乙烯一体化而成的树脂材料再造之后，将80重量份的该再造品和20重量份的聚丙烯作为发泡剂与N₂气体熔融混合，并与实施例1一样，获得网眼状纤维片，然后沿横向方向进行延展，并作为单位面积重量为35g/m²的网眼状纤维片进行卷取。在所述网眼状纤维片中，异形纤维截面中的气泡的大小为0.6～30μm，并且在各纤维截面中观察到平均2个的气泡。此外，由异型度大于1且小于等于4、中空率为4%的纤维构成。该网眼状纤维片的纤维（异形纤维）的结晶度为19%。此外，该异形纤维在其长度方向上不仅截面形状而且气泡的数量和大小均发生变化。此外，该异形纤维为2成分类的海岛纤维，确认有20个以上的直径0.1～1μm的微细岛状物，从而处于微分散状态。
接下来，通过Struto设备，对网眼状纤维片以波状方式实施折叠加工以及热处理。无纺布结构体的单位面积重量为600g/m²、厚度为16mm。成型性也为3级。评价结果在表1中示出。
使用该无纺布结构体，得到汽车用吸声材料（地板），其不但吸声性而且成型性均优异。
［实施例4］
将实施例1与实施例2中作成的网眼状纤维片为Struto设备的开卷(或展开)做好准备，并开卷成彼此重叠，然后以波状方式实施折叠加工以及热处理。成型性为3级。褶皱间的粘结强度高，评价结果在表1中示出。此外，使用该无纺布结构体，得到汽车用吸声材料（地板），其不但吸声性而且成型性均优异。
［比较例1］
制作单位面积重量为30g/m²的聚酯类纺粘无纺布。构成该无纺布的纤维的截面中不含气泡，并且纤维无纺布的结晶度为45%。此外，该纤维截面为圆形截面。
代替实施例1的网眼状纤维片，使用该纺粘无纺布，通过输送带送出，使用Struto公司制造的Struto设备，以波状方式进行折叠加工，并使纤维沿厚度方向排列，然后施加170℃的加热处理。然而，以波状方式进行的折叠加工只能勉强进行，但是单位面积重量为600g/m²，厚度为7mm。弱强度的纺粘无纺布倾斜地倒下，此外，褶皱间也没有粘结，从而不能成为纤维结构体。
表1 无纺布结构体（1）