CN112955950A - 吸音材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有在800～5000Hz的频率区域的平均吸音率为0.70以上的吸音性能的吸音材料。本发明的吸音材料是含有纤维层的吸音材料，该纤维层形成有2个以上的在表面开口的孔，该吸音材料的特征在于：上述纤维层具有3mm以上的厚度；在上述纤维层的表面形成有包含钙系材料作为主成分的无机材料层；上述无机材料层的厚度为0.4～0.6mm；上述孔为贯穿上述无机材料层、且在上述纤维层内部具有底部的有底孔；上述孔的深度为上述纤维层的厚度的50～90％。

Description

吸音材料
技术领域
本发明涉及吸音材料。
背景技术
汽车具有发动机、电动机等动力源，通过它们的运转而产生各种声音，这样的声音也会被传递到车内。另外，不仅汽车本身所产生的声音会传递到汽车内，而且汽车行走时产生的道路噪声或风噪声等由车外产生的声音也会传递到汽车内。这些声音重合，有时会形成另人感到不适的频率的声音、即形成800～2000Hz的频率的声音。
因此，在发动机、发动机舱内、车身、排气管周边部等进行了基于隔音、吸音的防音对策。
作为这样的防音对策，在专利文献1公开了在汽车中使用下述的吸音装置的内容，该吸音装置具有吸音部以及隔音板，所述吸音部是将形成有面积分别为3mm2以下的多个孔且开口率为1～30％的金属箔与通气性大的纤维垫重叠形成的；在上述金属箔的相反侧在上述吸音部与上述隔音板之间形成有空隙，上述金属箔面对发动机进行配设。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-34938号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在应用于排气管或发动机周边的汽车用的吸音材料中，为了不妨碍车辆内的会话，要求其具有作为在会话音域即500～2000Hz的频率区域的吸音材料的功能。
其中，800～2000Hz的频率区域的声音是另人不适的声音，因而为了提高车辆的舒适性，特别要求提高吸音材料在该频率区域的吸音性能。
另外，近年来进行了800～2000Hz的频率区域的声音的改善，但若减小这些频率区域的声音，则会更显著地听见2000～5000Hz的频率区域的声音。因此，2000～5000Hz的频率区域的声音的吸音需求增高。
使用专利文献1的实施例中记载的吸音材料进行了吸音性能的测定，结果在800～5000Hz的低频率区域的平均吸音率小于0.70，吸音性能还不能说充分。
本发明是为了解决上述问题而完成的发明，本发明的目的在于提供具有在800～5000Hz的频率区域的平均吸音率为0.70以上的吸音性能的吸音材料。
用于解决课题的手段
本发明的吸音材料是含有纤维层的吸音材料，该纤维层形成有2个以上的在表面开口的孔，该吸音材料的特征在于，上述纤维层具有3mm以上的厚度，在上述纤维层的表面形成有包含钙系材料作为主成分的无机材料层，上述无机材料层的厚度为0.4mm～0.6mm，上述孔为贯穿上述无机材料层、且在上述纤维层内部具有底部的有底孔，上述孔的深度为上述纤维层的厚度的50％～90％。
本发明的吸音材料中，纤维层的厚度为3mm以上。
纤维层的厚度小于3mm时，对于吸收声音的目的而言过薄，难以确保充分的吸音性能。
本发明的吸音材料中形成有2个以上的在纤维层的表面开口的孔，孔是贯穿无机材料层、且在纤维层内部具有底部的有底孔。
在吸音材料接收声音时，该声音入射到在纤维层的表面开口的孔内，在孔内被反射，发生衰减并同时被纤维层内吸收，由此使声音被吸收。
需要说明的是，本发明中，形成有孔的无机纤维层的表面成为接收声音的面。
本发明的吸音材料中，在纤维层的表面形成有包含钙系材料作为主成分的无机材料层。
如上所述，在吸音材料接收声音时，该声音入射到在纤维层的表面开口的孔内，在孔内被反射，发生衰减并同时被纤维层内吸收，由此使声音被吸收。声音在孔内被反射的情况下，声音的一部分透过纤维层而被释放到外部。
在纤维层的表面形成无机材料层时，欲透过该纤维层而释放到外部的声音被反射，能够防止声音泄漏到外部。
其结果，能够有效地吸收声音。
另外，本发明的吸音材料被用于发动机、发动机舱内、车身、排气管等中。在这样的环境下使用本发明的吸音材料时，吸音材料被暴露于400℃以上的高温下。
在吸音材料中未形成无机材料层的情况下，在吸音材料被暴露于400℃以上的高温时，纤维层发生伸缩，在纤维层的表面开口的孔的形状和尺寸可能发生变形。若发生这样的变形，则所吸收的声音的频率区域会发生变化。其结果，在800～5000Hz的频率区域的吸音率可能变得不充分。
但是，本发明的吸音材料中形成有无机材料层。在吸音材料中形成有无机材料层时，即使被暴露于400℃以上的高温下，也容易维持在纤维层的表面形成的孔的形状和尺寸。因此容易维持吸音性能。
此外，本发明的吸音材料中，无机材料层的厚度为0.4～0.6mm。
无机材料层的厚度小于0.4mm时，不容易得到由于无机材料层的存在而带来的声音的吸音效果。
无机材料层的厚度大于0.6mm时，高频率的声音容易被反射，声音不容易被吸收。
另外，无机材料层的柔软性受损，在吸音材料与必要部位抵接时会产生裂纹等，结果可能无法维持开口形状。
此外，本发明的吸音材料中，上述纤维层中的上述孔的深度为上述纤维层的厚度的50～90％。
孔的深度若小于纤维层的厚度的50％，则难以形成为了反射并吸收声音所需要的孔的深度，因此难以吸收声音，难以得到吸音性能。
孔的深度若大于纤维层的厚度的90％，则进入到吸音材料的孔内的声音未在纤维层中被吸收而透过，因此难以得到吸音性能。
另外，本发明的吸音材料中的纤维层的厚度更优选为3～50mm。纤维层的厚度若大于50mm，则尽管作为吸音材料的功能性能、吸音性没有问题，但在将吸音材料用于发动机、发动机舱内、车身、排气管的汽车用途时，厚度成为缺点，在汽车用途中可能无法配置吸音材料。
本发明的吸音材料中，上述纤维层优选通过将2层以上的纤维层进行层积而构成。
由此，通过使用2层以上的纤维层，能够容易地调节吸音材料的厚度。
本发明的吸音材料中，纤维层也可以为将2层纤维层进行层积而成的纤维层。这种情况下，若设各纤维层从接收声音的面侧起为第1纤维层、第2纤维层，则可以形成贯穿第1纤维层的孔，在第2纤维层不形成孔，将这2个纤维层进行层积，由此制作出在纤维层内部具有底部的有底孔。
与形成在1个纤维层内部具有底部的有底孔的情况相比，在第1纤维层形成贯通孔并与未形成孔的第2纤维层进行层积来形成在纤维层内部具有底部的有底孔的操作在工艺上更容易。
本发明的吸音材料中，上述纤维层优选含有无机纤维。
无机纤维的耐热性高，不容易由于温度变化而发生形状变化。因此，通过在纤维层中使用无机纤维，即使在由纤维形成的空隙内声音也会被吸收，因此容易得到吸音性能。
本发明的吸音材料中，上述无机纤维优选仅含有选自由氧化铝纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、二氧化硅纤维、玻璃棉和石棉组成的组中的至少一种无机纤维。
这些无机纤维的耐热性高，与使用由有机纤维构成的无纺布的情况不同，不容易因温度变化而发生形状变化。因此适合作为形成纤维层的无机纤维。
本发明的吸音材料中，每一个上述孔的开口部的面积优选为0.20～15mm2。
每一个孔的开口部的面积小于0.20mm2时，声音不容易进入到孔中，不容易在孔内发生反射、衰减，不容易得到吸音性能。
每一个孔的开口部的面积大于15mm2时，难以按照能够吸收所设定的频率的声音的方式设计开口部的尺寸。因此，所应吸收的频率的声音不容易在孔内发生反射而被吸收。其结果，不容易得到吸音性能。
每一个孔的开口部的面积为0.20～15mm2的范围时，声音在孔内容易发生反射而被吸收，容易得到吸音性能。
本发明的吸音材料中，在800～5000Hz的频率区域的平均吸音率优选为0.70以上。
800～2000Hz的频率区域的声音是令人不适的声音。另外，2000～5000Hz的频率区域的声音也是令人介意的声音。
800～5000Hz的频率区域的平均吸音率为0.70以上时，能够抑制人的不适感，因此可以说具有作为吸音材料的优异的吸音性能。
需要说明的是，本发明中，“吸音率”是指依据JIS A 1405-2:2007“基于声管的吸音率和阻抗的测定-第2部：传递函数法”进行测定而得到的吸音率。
本发明的吸音材料优选被用于发动机、发动机舱内、车身和排气管中的任一者中。
通过将本发明的吸音材料用于这些部位，能够高效地吸收800～5000Hz的声音。
附图说明
图1A是示意性示出本发明的吸音材料的制造方法的一例的流程图。
图1B是示意性示出本发明的吸音材料的制造方法的一例的流程图。
图1C是示意性示出本发明的吸音材料的制造方法的一例的流程图。
图2A是示意性示出本发明的吸音材料的制造方法的一例的流程图。
图2B是示意性示出本发明的吸音材料的制造方法的一例的流程图。
图2C是示意性示出本发明的吸音材料的制造方法的一例的流程图。
图2D是示意性示出本发明的吸音材料的制造方法的一例的流程图。
图2E是示意性示出本发明的吸音材料的制造方法的一例的流程图。
图3A是示意性示出在本发明的吸音材料的制造方法中在形成孔时的排列图案的示意图。
图3B是示意性示出在本发明的吸音材料的制造方法中在形成孔时的排列图案的示意图。
图4是示意性示出本发明的吸音材料的孔的平行于深度方向的截面的形状的一例的截面图。
图5是示意性示出针对吸音材料的垂直入射吸音率的测定装置的说明图。
图6是使用各实施例和各比较例的吸音材料的吸音率测定中的吸音率的图。
具体实施方式
下面对本发明的吸音材料进行详细说明。
本发明的吸音材料是含有纤维层的吸音材料，该纤维层形成有2个以上的在表面开口的孔，该吸音材料的特征在于，上述纤维层具有3mm以上的厚度，在上述纤维层的表面形成有包含钙系材料作为主成分的无机材料层，上述无机材料层的厚度为0.4mm～0.6mm，上述孔为贯穿上述无机材料层且在上述纤维层内部具有底部的有底孔，上述孔的深度为上述纤维层的厚度的50％～90％。
本发明的吸音材料中形成有2个以上的在纤维层的表面开口的孔，孔是贯穿无机材料层且在纤维层内部具有底部的有底孔。
在吸音材料接收声音时，该声音入射到在纤维层的表面开口的孔内，在孔内被反射，发生衰减并同时被纤维层内吸收，由此使声音被吸收。
需要说明的是，本发明中，形成有孔的无机纤维层的表面成为接收声音的面。
本发明的吸音材料中，孔为有底孔。
这里，在吸音材料中形成有贯穿纤维层的贯通孔时，在吸音材料接收声音的情况下，声音穿过贯通孔。这样，声音会传递至吸音材料的纤维层的背面侧，发挥不出作为吸音材料的作用。
与之相对，本发明的吸音材料中，孔在纤维层内部具有底部。因此，进入到孔中的声音经反射而被衰减。另外，声音通过进入到纤维层内而在纤维内被吸收。其结果，声音不容易传递至吸音材料的背面侧，可得到吸音材料的吸音性能。
本发明的吸音材料的纤维层的厚度为3mm以上，优选为3～50mm。
纤维层的厚度小于3mm时，对于吸收声音的目的而言过薄，难以确保充分的吸音性能。
需要说明的是，纤维层的厚度大于50mm时，尽管作为吸音材料的功能性能、吸音性能没有问题，但在将吸音材料用于发动机、发动机舱内、车身、排气管的汽车用途时，厚度成为缺点，在汽车用途中可能无法配置吸音材料。
本发明的吸音材料中，纤维层可以通过将2层以上的纤维层进行层积而构成。
这样，通过使用2层以上的纤维层，能够容易地调节吸音材料的厚度。2层以上的纤维层可以利用无机粘接剂、有机粘接剂等粘接剂进行粘接。
另外，构成2层以上的纤维层中的各纤维层的纤维等材料的种类可以为相同种类、也可以为不同种类。
2层以上的纤维层中的各纤维层的厚度可以为相同的厚度、也可以为不同的厚度。2层以上的纤维层中的各纤维层的堆积密度可以为相同的堆积密度、也可以为不同的堆积密度。
本发明的吸音材料中，2层以上的纤维层的层数没有特别限定，优选为2层。这种情况下，若设各纤维层从接收声音的面侧起为第1纤维层、第2纤维层，则可以形成贯穿第1纤维层的孔，在第2纤维层不形成孔，将这2个纤维层进行层积，由此制作出在纤维层内部具有底部的有底孔。
与形成在1个纤维层内部具有底部的有底孔的情况相比，在第1纤维层形成贯通孔并与未形成孔的第2纤维层进行层积来形成在纤维层内部具有底部的有底孔的操作在工艺上更容易。
本发明的吸音材料中，纤维层优选为无机纤维。
无机纤维的耐热性高，不容易由于温度变化而发生形状变化。因此，通过在纤维层中使用无机纤维，即使在由纤维形成的空隙内声音也会被吸收，因此容易得到吸音性能。
本发明的吸音材料中，无机纤维优选仅包含选自由氧化铝纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、二氧化硅纤维、玻璃棉和石棉组成的组中的至少一种无机纤维。
这些无机纤维的耐热性高，与使用由有机纤维构成的无纺布的情况不同，不容易发生形状变化。因此适合作为形成纤维层的无机纤维。
另外，本发明的吸音材料中使用的无机纤维更优选为氧化铝-二氧化硅纤维。
此外，在无机纤维中使用氧化铝-二氧化硅纤维的情况下，氧化铝与二氧化硅的组成比以重量比计优选为氧化铝(Al2O3)：二氧化硅(SiO2)＝60:40～80:20，更优选为氧化铝(Al2O3)：二氧化硅(SiO2)＝70:30～74:26。
形成纤维层的纤维的平均纤维长优选为0.1～150mm、更优选为1～20mm、进一步优选为2～15mm。
纤维的平均纤维长小于0.1mm时，纤维过短，因此在纤维层中纤维不容易彼此缠绕，不容易得到纤维层的强度，纤维层的形状保持性会降低，起不到作为吸音材料的作用。
纤维的平均纤维长大于150mm时，纤维过长，因此纤维层的制作困难。此外，由于纤维层的致密性降低、剪切强度也降低，因此作为吸音材料容易发生破裂等不良状况，起不到作为吸音材料的作用。
另外，构成吸音材料的纤维层可以通过各种方法得到，可通过针刺法或抄造法来制造。
由针刺法得到的纤维层呈现交织结构。为了得到该结构，纤维需要具有一定程度的平均纤维长。由此，针刺法中使用的纤维的平均纤维长优选为1～150mm、更优选为10～80mm。
纤维的平均纤维长小于1mm时，纤维的纤维长过短，因此纤维彼此的交织不充分，不容易得到纤维层的强度，纤维层的形状保持性会降低，起不到作为吸音材料的作用。此外，在将吸音材料卷绕在尾气处理体上时，卷绕性降低，吸音材料容易发生破裂。
纤维的平均纤维长若大于150mm，则纤维的纤维长过长，因而构成吸音材料的纤维根数减少、纤维层的致密性降低，因此作为吸音材料容易发生破裂等不良状况。
构成由抄造法得到的纤维层的纤维的平均纤维长优选为0.1～20mm。
纤维的平均纤维长若小于0.1mm，则纤维的纤维长过短，因此作为纤维层的形状保持性会降低。此外，在制成纤维层的纤维聚集体后，纤维彼此间不会产生适当的缠绕，难以得到充分的面压。
纤维的平均纤维长若大于20mm，则纤维的纤维长过长，因此在抄造工序中，纤维分散在水中而成的浆料溶液中的纤维彼此的缠绕过强，在制成纤维层的纤维聚集体后纤维容易不均匀地聚集，剪切强度也会降低，因此作为吸音材料容易发生破裂等不良状况。
纤维长的测定中，对于针刺法、抄造法均使用镊子，将纤维按照不会断裂的方式从纤维层中抽取，使用光学显微镜测定纤维长。
本说明书中，平均纤维长是指，从纤维层抽取300根纤维并测量纤维长而得到的平均长度。在纤维不断裂就不能从纤维层中抽取出的情况下，可以对纤维层进行脱脂处理，将脱脂完毕的纤维层投入水中，一边解开纤维彼此的缠结一边按照纤维不断裂的方式获取纤维。
形成纤维层的纤维的平均纤维径优选为1～20μm、更优选为2～15μm、进一步优选为3～10μm。
纤维的平均纤维径若小于1μm，则纤维强度弱，纤维容易由于冲击等而被裁断。因此，不容易得到纤维层的强度，起不到作为吸音材料的作用。
纤维的平均纤维径若大于20μm，则纤维径过粗，纤维本身的杨氏模量提高，纤维层的柔软性容易降低。因此起不到作为吸音材料的作用。
本发明的纤维层中，除了上述无机纤维以外，还可以包含玻璃纤维、生物体溶解性纤维等纤维。
本发明的吸音材料中，纤维层中的孔的深度为纤维层的厚度的50～90％、优选为50～75％。
孔的深度小于纤维层的厚度的50％时，难以形成用于反射并吸收声音的所需要的孔的深度，因此难以吸收声音，难以得到吸音性能。
孔的深度大于纤维层的厚度的90％时，进入到吸音材料的孔内的声音未在纤维层中被吸收而透过，因此难以得到吸音性能。
与之相对，孔的深度为纤维层的厚度的50～90％的范围时，入射到孔内的声音的反射距离充分，声音能够被吸收。因此，具有作为吸音材料的吸音性能。出于这些理由，本发明的吸音材料能够确保吸音性能。
对本发明的吸音材料中的在纤维层的表面开口的孔的开口部进行说明。
本发明的吸音材料中，孔的开口部不会由于外力的作用而使开口面积发生变化这一点是很重要的，对其形状没有特别限定，可以为圆形、椭圆形、三角形、四边形、六边形、八边形等。特别优选开口部的形状为圆形或椭圆形。这是由于，这些形状不存在角部，因此不会以角为起点产生应力集中。
本发明的吸音材料中，孔的开口部的形状可以全部为相同形状、也可以为不同的形状。
关于本发明的吸音材料中的孔的开口部的排列图案，可以为在纵横连续地配置有正方形的平面中在正方形的顶点处配置开口部的正方排列，也可以为在纵横连续地配置有正三角形的平面中在三角形的顶点处配置开口部的锯齿形排列。这些之中，优选为锯齿形排列。孔的开口部的排列图案为锯齿形排列时，相邻的孔彼此间的距离容易为等间隔，容易提高声音的衰减效率。
本发明的吸音材料中，每一个孔的开口部的面积优选为0.20～15mm2、更优选为2.0～15mm2。
每一个孔的开口部的面积小于0.20mm2时，声音不容易进入到孔中，不容易在孔内发生反射、衰减，不容易得到吸音性能。
每一个孔的开口部的面积大于15mm2时，难以按照能够吸收所设定的频率的声音的方式设计开口部的尺寸。因此，所应吸收的频率的声音不容易在孔内发生反射而被吸收。其结果，不容易得到吸音性能。此外，难以得到对2000Hz以下的频率区域的声音的吸音性能。
与之相对，每一个孔的开口部的面积为0.20～15mm2的范围时，声音在孔内容易发生反射而被吸收，容易得到吸音性能。进而容易得到对2000Hz以下的频率区域的声音的吸音性能。
本发明的吸音材料中，孔的开口部的形状为圆形的情况下，孔的开口部的直径优选为0.50～4.0mm、更优选为1.0～3.0mm。
本发明的吸音材料中，在纤维层的表面形成有包含钙系材料作为主成分的无机材料层。
在纤维层的表面形成有无机材料层时，基于该无机材料层与在纤维层的表面开口的孔的关系，具有以下的效果。
如上所述，在吸音材料接收声音时，该声音入射到在纤维层的表面开口的孔内，在孔内被反射，发生衰减并同时被纤维层内吸收，由此使声音被吸收。在声音在孔中被反射的情况下，声音的一部分透过纤维层而释放到外部。
在纤维层的表面形成有无机材料层时，欲透过该纤维层而释放到外部的声音被反射，能够防止声音泄漏到外部。
其结果，能够有效地吸收声音。
另外，本发明的吸音材料被用于发动机、发动机舱内、车身、排气管等中。在这样的环境下使用本发明的吸音材料时，吸音材料被暴露于400℃以上的高温下。
在吸音材料中未形成无机材料层的情况下，在吸音材料被暴露于400℃以上的高温时，纤维层发生伸缩，在纤维层的表面开口的孔的形状和尺寸可能发生变形。若发生这样的变形，则所吸收的声音的频率区域会发生变化。其结果，在800～5000Hz的频率区域的吸音率可能变得不充分。
但是，本发明的吸音材料中形成有无机材料层。在吸音材料中形成有无机材料层时，即使被暴露于400℃以上的高温下，也容易维持在纤维层的表面形成的孔的形状和尺寸。因此容易维持吸音性能。
本发明的吸音材料中，上述无机材料层的厚度优选为0.4～0.6mm。
无机材料层的厚度小于0.4mm时，不容易得到由于无机材料层的存在而带来的开管的反射效果。
无机材料层的厚度大于0.6mm时，无机材料层的柔软性受损，在吸音材料与必要部位抵接时会产生裂纹等，结果可能无法维持开口形状。
本发明的吸音材料中，无机材料层的密度优选为2～6(g/cm3)。
另外优选无机材料层的密度为纤维层的密度的3倍以上，进一步优选无机材料层的密度为纤维层的密度的3～30倍。
本发明的吸音材料优选在800～5000Hz的频率区域的平均吸音率为0.70以上。
800～2000Hz的频率区域的声音是令人不适的声音。另外，2000～5000Hz的频率区域的声音也是令人介意的声音。
800～5000Hz的频率区域的平均吸音率为0.70以上时，能够抑制人的不适感，因此可以说具有作为吸音材料的吸音性能。
本发明的吸音材料的形状没有特别限定，只要为可收纳在配置吸音材料的部位的形状即可。
作为本发明的吸音材料的用途没有特别限定，优选用于汽车用途，具体地说，优选用于发动机、发动机舱内、车身和排气管中的任一者。
通过将本发明的吸音材料用于这些部位，能够有效地吸收800～5000Hz的声音。
另外，在将吸音材料用于发动机舱内、车身和排气管中的任一者的情况下，有时也会配置于曲面。若这样的情况下使用吸音材料，则需要将吸音材料弯曲。这种情况下，吸音材料产生应力，在无机材料层容易产生破裂或开裂。因此，可以预先准备与曲面的形状一致的形状的吸音材料，将其配置于曲面。另外，也可以准备多个小的吸音材料，将该多个吸音材料配置于曲面，由此缓和各个吸音材料所产生的应力，防止无机材料层产生破裂或开裂。
接着对本发明的吸音材料的制造方法的一例进行说明。
以下说明的本发明的吸音材料的制造方法包括(1)纤维层制作工序、(2)孔形成工序以及(3)无机材料层形成工序。
图1A、图1B和图1C是示意性示出本发明的吸音材料的制造方法的一例的流程图。
(1)纤维层制作工序
如图1A所示，本工序中，准备厚度为3mm以上的纤维层20。纤维层20的准备方法没有特别限定。下文中，对作为其一例的基于抄造法来准备纤维层20的方法进行说明。以下说明的抄造法包括混合液制备步骤、脱水步骤和加热加压步骤。
(混合液制备步骤)
将纤维、无机粘结剂和水混合，利用搅拌机进行搅拌，由此制备出混合液。此时根据需要还可以混合无机颗粒、有机粘结剂。需要说明的是，关于本步骤中使用的纤维的优选种类等，由于已在上文说明，因此这里省略其说明。
(脱水步骤)
使通过混合液制备步骤得到的混合液流入到在底面形成有过滤用网的成型器中。其后通过网对混合液中的水进行脱水，由此制作出原料片。
(加热加压步骤)
对原料片进行加热加压，制作纤维层。另外，在加热加压时，可以对原料片进行通入热风使其干燥的热处理，或者可以不进行热处理而使其为湿润状态。
可以经过以上的步骤准备纤维层。
(2)孔形成工序
如图1B所示，本工序中，在利用上述(1)纤维层制作工序制作出的纤维层20中按照在纤维层20内部形成底部32的方式形成孔30。由此，孔30成为在纤维层20内部具有底部32的有底孔。
另外，在形成孔30时，使孔30的深度为纤维层20的厚度的50～90％。
孔30的形成方法没有特别限定，例如可以举出使用切割器、激光器、钻孔器等按照不贯穿纤维层20的方式挖空纤维层20的一部分的方法。
(3)无机材料层形成工序
如图1C所示，本工序中，在通过上述(2)孔形成工序形成了孔30的纤维层20中，在纤维层的表面31形成无机材料层40。无机材料层40的形成方法没有特别限定，例如可以举出涂布、印刷等。
下面对通过涂布而在纤维层20上形成无机材料层40的方法进行说明。
(无机材料赋予步骤)
本步骤中，首先对未形成孔30的纤维层的表面31赋予以粉末状的钙系材料作为主成分的无机材料。
接着，对无机材料赋予水，将被赋予至未形成孔30的纤维层的表面31的无机材料制成浆料状。
这样，通过在未形成孔30的纤维层的表面31赋予粉末状的无机材料后将无机材料制成浆料状，所形成的无机材料层40被牢固地固定在纤维层20。
需要说明的是，无机材料的赋予量按照经后述的干燥工序形成的无机材料层的厚度为0.4～0.6mm的方式进行调整。
(干燥工序)
在本步骤中，使未形成孔30的纤维层的表面31上的浆料状的无机材料干燥，形成无机材料层40。
作为干燥的条件没有特别限定，优选为70～100℃、5～15分钟的条件。
经过以上的步骤可以制造吸音材料10。
在上述无机材料层形成工序中，首先对纤维层的表面31赋予粉末状的无机材料，之后对无机材料赋予水，将无机材料制成浆料状。但是，在本发明的吸音材料的制造方法中，也可以在未形成孔30的纤维层的表面31直接涂布浆料状的无机材料。
接着对本发明的吸音材料的制造方法的另一例进行说明。具体地说，其是将2层纤维层进行层积来制造吸音材料的方法。
以下说明的本发明的吸音材料的制造方法包括下述工序：(1)纤维层制作工序、(2)孔形成工序、(3)无机材料层形成工序和(4)纤维层制作工序。
图2A、图2B、图2C、图2D和图2E是示意性示出本发明的吸音材料的制造方法的一例的流程图。
(1)纤维层制作工序
如图2A所示，在本工序中，准备第1纤维层121和第2纤维层122。各纤维层的准备方法没有特别限定，例如可以通过与上述吸音材料10的制造方法的(1)纤维层制作工序中的制作纤维层的方法相同的方法来制作。
(2)孔形成工序
如图2B所示，本工序中，按照贯穿第1纤维层121的方式形成贯通孔135。
在第1纤维层121形成贯通孔135的方法没有特别限定，例如可以利用切割器切割第1纤维层121而形成贯通孔135，也可以利用冲孔机、激光器、钻孔器冲切第1纤维层121而形成贯通孔135。这些之中，优选使用冲孔机的方法。若为使用冲孔机的方法，则能够容易、快速、连续地形成贯通孔135，因此是经济的。
(3)无机材料层形成工序
如图2C所示，本工序中，在通过上述(2)孔形成工序形成了贯通孔135的第1纤维层121的一个主面上形成无机材料层140。
无机材料层140的形成方法没有特别限定，可以通过与上述吸音材料10的制造方法的(3)无机材料层形成工序中的形成无机材料层40的方法相同的方法来形成。
(4)纤维层制作工序
如图2D所示，本工序中，将形成了无机材料层的第1纤维层121、和第2纤维层122进行层积，制作纤维层120。
将第1纤维层121和第2纤维层122进行层积时，使用粘接剂，将第1纤维层121的未形成无机材料层140的一侧的背面与第2纤维层的表面粘在一起，制成图2E所示的纤维层120。
作为粘接剂，可以使用无机粘结剂、有机粘结剂等。
需要说明的是，需要留意使粘接剂不会附着到第2纤维层122的与第1纤维层121接触一侧的表面中的与形成于第1纤维层121的贯通孔135相对应的位置。这是由于，粘接剂附着到与形成于第1纤维层121的贯通孔135相对应的位置的情况下，粘接剂可能会阻碍吸音。
形成于第1纤维层121的贯通孔135成为在所层积的纤维层120内部具有底部132的孔130。
经过以上步骤可以制造出图2E所示的吸音材料110。
需要说明的是，在制造吸音材料110的情况下，可以在将形成有贯通孔135的第1纤维层121与第2纤维层122进行层积后形成无机纤维层140。
接着对上述本发明的吸音材料的制造方法中的在形成孔时的排列图案进行说明。
图3A和图3B是示意性示出在本发明的吸音材料的制造方法中在形成孔时的排列图案的示意图。
如图3A所示，孔230在纤维层220中可以按照在纵横连续地配置有正方形的平面中位于正方形的顶点的方式来形成。
另外，如图3B所示，孔330在纤维层320中可以按照在纵横连续地配置有正三角形的平面中位于三角形的顶点的方式来形成。
使用附图对于所制造的本发明的吸音材料的孔的平行于深度方向的截面的形状进行说明。
图4是示意性示出本发明的吸音材料的孔的平行于深度方向的截面的形状的一例的截面图。
如图4所示，吸音材料410是含有纤维层420的吸音材料，该纤维层420形成有2个以上的在表面开口的孔430，其中，纤维层420具有3mm以上的厚度T，在纤维层420的表面431形成有包含钙系材料作为主成分的无机材料层440。无机材料层的厚度为0.4～0.6mm。
在吸音材料410中，孔430为贯穿无机材料层440且在纤维层420内部具有底部432的有底孔。另外，纤维层420中的孔430的深度D为纤维层420的厚度T的50～90％。
(实施例)
以下示出更具体地说明本发明的实施例，但本发明并不被这些实施例所限定。
(实施例1)
(1)纤维层制作工序
(无机纤维层的制作)
通过针刺法制作无机纤维层。
按照Al含量为70g/L、Al：Cl＝1:1.8(原子比)的方式来制备碱性氯化铝水溶液，相对于所制备出的水溶液，按照烧制后的无机纤维中的组成比为氧化铝(Al2O3)：二氧化硅(SiO2)＝72:28(重量比)的方式混配硅溶胶，进一步适量添加有机聚合物(聚乙烯醇)，制备混合液。
将所得到的混合液浓缩制成纺丝用混合物，将该纺丝用混合物通过喷纺法进行纺丝，制作出无机纤维前体。
将纺丝得到的无机纤维前体层积，进行针刺处理，制作出2片片状物。
将所得到的各片状物以最高温度1250℃连续进行烧制，得到2片长600mm、宽200mm、厚5mm的、由以72:28(重量比)包含氧化铝和二氧化硅的无机纤维构成的纤维层。
所得到的纤维层的堆积密度为0.15g/cm3、基重为1050g/m2。
(2)孔形成工序
接着，按照开口部的形状为直径3mm的圆形、开口部的间隔为12mm、排列图案为锯齿形排列的方式，使用冲孔机，在所得到的纤维层中的1片上形成贯穿纤维层的贯通孔。
将形成有贯通孔的纤维层作为第1纤维层、将未形成孔的纤维层作为第2纤维层。
(3)无机材料层形成工序
(3-1)无机材料准备步骤
准备以氧化钙作为主成分的粉末状的无机材料。
(3-2)无机材料赋予步骤
接着，将无机材料赋予至第1纤维层的非开口部。
之后，将水赋予至无机材料，使赋予至第1纤维层的无机材料形成浆料状。
(3-3)干燥工序
接着，将赋予至第1纤维层的浆料状的无机材料在70℃、10分钟的条件下进行干燥，形成无机材料层。
无机材料层的厚度为0.4mm。
(4)纤维层制作工序
将第1纤维层的未形成无机材料层的一侧的背面与第2纤维层的表面利用粘接剂粘在一起，制成纤维层。
由此，形成于第1纤维层的贯通孔成为在纤维层内部具有底部的有底孔。
经过以上步骤制造出实施例1的吸音材料。
(实施例2)
在上述“(3)无机材料层形成工序”中，将无机材料层的厚度变更为0.6mm，除此以外与实施例1同样地制造实施例2的吸音材料。
(比较例1)
在上述“(3)无机材料层形成工序”中，将无机材料层的厚度变更为1.0mm，除此以外与实施例1同样地制造比较例1的吸音材料。
(比较例2)
不进行上述“(2)孔形成工序”，将无机材料层的厚度变更为1.0mm，除此以外与实施例1同样地制造比较例2的吸音材料。
(吸音率测定)
吸音率通过垂直入射吸音率试验来进行测定。测定根据JIS A 1405-2:2007“基于声管的吸音率和阻抗的测定-第2部：传递函数法”来进行。
在测定吸音率时，从各实施例以及各比较例的吸音材料中以直径为29mm的圆形进行切割，配置于垂直入射吸音率的测定装置(Nittobo Acoustic Engineering Co.,Ltd.制造型号：WinZac MTX)中的声管中，之后在频率500～5000Hz的范围进行测定。
图5是示意性示出针对吸音材料的垂直入射吸音率的测定装置的说明图。
该测定装置80中，将样品82配置在声管81的前端，利用来自噪声发生器83的信号使噪声由扬声器84产生，在声管81的内部生成音场。之后利用FFT分析器87对2个1/4英寸麦克风85、86的声压信号进行FFT(高速傅利叶变换)分析，计算出垂直入射吸音率。
需要说明的是，该测定中，按照无机材料层位于扬声器84侧的方式来配置各吸音材料。
将其结果示于图6。
图6是使用各实施例和各比较例的吸音材料的吸音率测定中的吸音率的图。
需要说明的是，图6中，纵轴为吸音率，横轴为频率。
另外计算出各实施例和各比较例的吸音材料在频率800～5000Hz的范围的平均吸音率。将其结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0003043802430000171
如图6和表1所示，实施例1和2的吸音材料在800～5000Hz的吸音率优异，平均吸音率也足够高。
如图6所示，比较例1的吸音材料在800～2000Hz的吸音率优异，但在2000～5000Hz的吸音率不充分。
可以认为其原因在于，由于吸音材料的高密度层过厚，因此在吸音材料的表面反射的声音的比例高。
如图6和表1所示，在吸音材料中未形成孔的比较例2的吸音材料在800～5000Hz的吸音率差。
符号的说明
10、110、410 吸音材料
20、120、220、320、420 纤维层
121 第1纤维层
122 第2纤维层
30、130、230、330、430 孔
31、431 纤维层的表面
32、132、432 底部
135 贯通孔
40、140、440 无机材料层
80 测定装置
81 声管
82 样品
83 噪音发生器
84 扬声器
85、86 麦克风
87 FFT分析器

Claims (8)

1.一种吸音材料，其是含有纤维层的吸音材料，该纤维层形成有2个以上的在表面开口的孔，该吸音材料的特征在于，
所述纤维层具有3mm以上的厚度，
在所述纤维层的表面形成有包含钙系材料作为主成分的无机材料层，
所述无机材料层的厚度为0.4mm～0.6mm，
所述孔为贯穿所述无机材料层、且在所述纤维层内部具有底部的有底孔，
所述孔的深度为所述纤维层的厚度的50％～90％。
2.如权利要求1所述的吸音材料，其中，所述纤维层的厚度为3mm～50mm。
3.如权利要求1或2所述的吸音材料，其中，所述纤维层通过将2层以上的纤维层进行层积而构成。
4.如权利要求1～3中任一项所述的吸音材料，其中，所述纤维层含有无机纤维。
5.如权利要求4所述的吸音材料，其中，所述无机纤维仅包含选自由氧化铝纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、二氧化硅纤维、玻璃棉和石棉组成的组中的至少一种无机纤维。
6.如权利要求1～5中任一项所述的吸音材料，其中，每一个所述孔的开口部的面积为0.20mm2～15mm2。
7.如权利要求1～6中任一项所述的吸音材料，其中，该吸音材料在800Hz～5000Hz的频率区域的平均吸音率为0.70以上。
8.如权利要求1～7中任一项所述的吸音材料，其中，所述吸音材料被用于发动机、发动机舱内、车身和排气管中的任一者。
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