JP2002292795A - 防音断熱材およびその製造方法 - Google Patents
防音断熱材およびその製造方法Info
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Abstract
つ、基材層の主成分である無機繊維等の熱劣化により生
ずる繊維微粉末の飛散を防止することが可能な防音断熱
材を提供することを目的とする。 【解決手段】無機繊維などの耐熱繊維から成る基材表面
に鱗片状鉱物の水性ディスパージョンを、刷毛、スプレ
ー、ロールコーター、ディッピング、シャワー方式など
の方法により塗布し、乾燥して鱗片状鉱物被覆層を形成
する。
Description
し、詳しくは主成分が耐熱繊維からなる基材の表面に鱗
片状鉱物の被覆層を形成してなる防音断熱材およびその
製造方法に関する。
れるエンジンカバーや、エキゾーストマニホールドカバ
ー等の内面には、エンジンやエキゾーストマニホールド
からの熱や音や振動を遮蔽、吸収するために防音断熱材
が貼付されている。かかる防音断熱材としては、無機繊
維などの耐熱繊維を、シリカクロスで外装したもの、金
属繊維織物で外装したもの、穴あき鋼板で外装したも
の、アルミ箔やアルミガラスクロスで外装したもの、あ
るいはポリエチレン織物またはポリプロピレン織物等で
外装したものが使用されている。
防音断熱材は、中でもシリカクロスで外装したもの、金
属繊維織物で外装したもの等は素材が著しく高価であ
る。また、アルミ箔やアルミガラスクロスで外装したも
の、あるいはポリエチレン織物またはポリプロピレン織
物等で外装したものは、耐熱性が不十分であり、高温環
境となる場合は使用することが出来ない。また、エンジ
ンの周りやエキゾーストマニホールド周りの用に高温環
境下に配置される場合、基材を構成する耐熱繊維は長期
間使用するにつれて熱により劣化して微粉化する傾向が
あるが、金属繊維織物で外装したもの、穴あき鋼板で外
装したものは表面に大きな穿孔または間隙を有している
ため、振動によりにより微粉化物がそれらの外装材料を
経て飛散して種々のトラブルの原因となるなどの欠点を
有する。
耐熱繊維製基材の表面に鱗片状鉱物被覆層を形成してな
り、該防音断熱材の製造方法は、耐熱繊維製基材の表面
に鱗片状鉱物の水性ディスパージョンを塗布し、乾燥し
て鱗片状鉱物被覆層を形成する。
ため、鋭意検討した結果、無機繊維等の耐熱繊維を主成
分とする基材の表面に鱗片状鉱物の水性ディスパージョ
ンを塗布し、乾燥して形成される被覆層が意外にも基材
表面に強固に密着し、かつ、その被覆層が微細繊維の通
過を遮断しうることを見い出し、完成されたものであ
り、すなわち、 本発明において使用される基材層は、
主成分として耐熱性繊維からなる防音性材料であり、通
常、織布、不織布、マット状などのシート状、あるい
は、不定形の立体形状を有する。上記の耐熱性繊維とし
ては、特に限定されるものではないが、例えば、ロック
ウール、ガラス繊維、シリカ繊維、シリカアルミナ繊
維、セラミック繊維、アルミナ繊維などの無機繊維、お
よび、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリベンズイミ
ダゾール、シリコーン、金属キレート重合体等の耐熱性
有機繊維が挙げられるが、本発明は中でも加熱環境にお
いて使用した場合に微粉化しやすい無機繊維を使用した
場合に効果が顕著である。
される鱗片状鉱物としては、例えば、マイカ、セリサイ
ト、バーミキュライト等が挙げられる。中でもバーミキ
ュライトがより好ましい。上記のバーミキュライトは、
通常結晶水を含むが、結晶水を含む物は高温に曝される
場合、被覆層が変形または崩壊しやすいため、例えば6
00〜900℃で焼成たものがさらに好ましい。なお、
この被覆層および必要によりさらにその上に被覆される
層には可燃性或いは耐熱性が乏しい素材は可能な限り使
用しないのが好ましい。
定されないが、通常、固形分換算で20g/m2以上、
好ましくは50g/m2以上とされる。厚さが薄すぎる
場合は被覆層としての強度が十分でなく、微粉化繊維の
飛散を十分に遮蔽出来ない。また、厚さの上限は特に制
限されないが、コストの割には微粉化繊維の遮断効果が
向上しないため、300g/m2以上は実用的でなく、
実用的には200g/m2以下で十分である。
形成される部分は、それを含む防音断熱材が使用される
形態により適宜決定され、通常、基材の片側全表面また
は表裏の両全面とされるが、必要により基材の側面にも
形成することが出来る。防音断熱材の使用形態によって
は、外部空間に露出しない表面部分には形成を省略する
ことも出来る。
法を説明する。前記の基材層の表面に鱗片状鉱物を含む
被覆層を形成する方法は、特に限定されないが、例え
ば、前記の鱗片状鉱物を水中に分散させて水性ディスパ
ージョンとしたものを基材層表面に塗布し、その後、乾
燥させることにより行うことが出来る。
成分として鱗片状鉱物(例えば、バーミキュライト鱗
片)を分散させることにより調製することが出来る。上
記の水性ディスパージョンとしては、通常、固形分が5
〜30重量%の濃度のものが好適に使用される。固形分
が5重量%未満であると十分な厚みのバーミキュライト
層を被覆することが困難であり、逆に固形分が30重量
%を超えるとディスパージョンの粘度が高くなって塗布
時に伸び難くなる。
て、必要により分散剤、造粘剤などの助剤を併用するこ
とが出来る。これらの助剤としてはそれぞれ公知のもの
から適宜選択して使用することが出来が、具体的には、
上記の分散剤としては例えばリグニンスルホン酸、オキ
シ有機酸塩、アルキルアリルスルホン酸塩、ポリオキシ
エチレンアルキルアリルエーテル、ポリオール複合塩、
高級多価アルコールスルホン酸塩などを主成分とする物
ものが挙げられる。上記の造粘剤としては例えばメチル
セルロース、デンプンなどがあげられる。しかし、これ
らの助剤の使用量は、耐熱性などの観点から最少量と
し、例えば、固形分換算で3重量%以下が望ましい。多
すぎる場合は、耐熱性が低下したり、助剤が基材部分の
空隙を塞ぎ基材による吸音効果を低下させ、また、発
煙、発臭の原因ともなる。
としては、刷毛、スプレー、ロールコーターを使用する
方法、またはディッピング、シャワー方式などの方法な
ど、公知の方法を用いることが出来る。基材を予め他の
物品表面に耐熱性接着剤などを使用して接着した後、個
別に基材の表面及び側面などの露出表面に塗布する場合
は、刷毛による方法、スプレーによる方法などの塗布方
法が実用的である。なお、上記の耐熱性接着剤として
は、特に限定するものではないが、アクリル系接着剤、
シリコーン系接着剤、シリカ系接着剤等を挙げることが
出来る。
量は、目的とする飛散防止効果の程度により適宜決定さ
れるが、前記のように、通常、固形分換算で20g/m
m2以上になるように管理される。塗布量の上限は特に
限定する必要はないが、コストの観点から300g/m
2以上は必要が無く、実用的な塗布量としては固形分換
算で50〜200g/m2で十分である。
燥させることによって鱗片状鉱物(バーミキュライト
等)の被覆層となり、基材の表面に強固に密着して基材
表面を被覆する。上記の乾燥する方法は特に限定されな
いが、通常、温度140〜200°Cの熱風条件下又は
静置条件下で、30分〜90分程度で乾燥することがで
きる。
的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるも
のではない。
を800°Cで1時間焼成して結晶水を除去した後、そ
の150gを蒸留水1リットルに投入し、均一に分散し
て固形分13重量%のバーミキュライトの水性ディスパ
ージョンを調製した。別にシリカアルミナ繊維から成る
厚さ6mm、平均嵩密度:0.13g/cm 3のマット
状基材(ファインフレックス1300ブランケット、ニ
チアス株式会社製)から100mm×200mmの大き
さのシートを切り出して基材1とし、その両表面および
四周の側面に上記の焼成済みバーミキュライトの水性デ
ィスパージョンを、刷毛を使用して乾燥後のバーミキュ
ライト層が厚さ100g/m2となるように塗布した。
その後、オーブン中160°Cで1時間加熱して乾燥し
て被覆層2を形成して、本発明の防音断熱材を得た。同
様にして防音断熱材を30枚製造した。 得られた防音
断熱材について断熱性能、耐熱性能、騒音減衰特性、制
振性、耐飛散性を測定し、その結果を表1に示した。
法によった。 断熱性能: あらかじめ、試験片の防音断熱材の片面上
にシリカ系接着剤を使用して0.6mm厚のアルスター
鋼板を接着する。ニクロム線ヒーター熱源から30mm
離れ、雰囲気温度800°Cの位置に、上記試験片をそ
のアルスター鋼板が接着されていないバーミキュライト
被覆層面に対して前記熱源が垂直位置となるように置
き、その1時間後のアルスター鋼板上の温度を測定す
る。
C、8時間の条件で熱処理を行い、熱処理後の試験体の
引張り強度を測定する。
ー鋼板製の長さ300mm、曲率半径100mmの半円
筒型容器の内側全面に防音断熱材を貼り付けて円曲面を
上方に向け、容器の円筒部分の上方100mmの位置に
マイクを向けて設置し、上記の半円筒型容器を長さ方向
に1000Hzから4000Hzの間の周波数で振動さ
せて発生する騒音を上記のマイクで拾って騒音特性(d
b)を測定し、その平均値を求め、下記の式により騒音
減衰特性を算出する。 騒音減衰特性(db)=騒音特性(db、防音断熱材あ
り)−騒音特性(db、防音断熱材なし)
5mmのアルスター鋼板と240mm×15mmの防音
断熱材をシリカ系接着剤で貼り付け、次に説明する機械
インピーダンス法により、JIS G0602に準拠
し、−20℃〜100℃の温度範囲で1000Hzにお
ける制振性能を測定する。
これをランダム信号で加振し、得られた加速度及び力の
応答を高速フーリエ変換し、周波数応答関数を求める。
1000Hzの共振周波数に対するインピーダンスのピ
ークから3db下がったところの周波数幅(半置幅)を
共振周波数で除した値を損失係数とする。
600°C、8時間焼成したものを振動試験機に組み付
け、20G,100Hz、1000万回という条件で加
振試験を行い、加振試験前後での重量変化率(減量、重
量%)を測定する。
状基材を使用し、バーミキュライト被覆層を形成しない
他は実施例1と同様にして、断熱性能、耐熱性能、吸音
特性、制振性、耐飛散性を測定し、その結果を表1に示
した。
状基材の表面に、バーミキュライトを含む層を被覆しな
い代わりに、線径が0.18mm、網目が50メッシュ
の金属製織網によって被包した防音断熱材を製造した以
外は、実施例1と同様にして断熱性能、耐熱性能、吸音
特性、制振性、耐飛散性を測定し、その結果を表1に示
した。
の内側面に本発明の防音断熱材を被覆形成する方法を示
したものである。以下図2を参照して説明する。図1の
エキゾーストマニホールド用カバー5の内側全表面にシ
リカ系接着剤4を塗布し、その後、実施例1で使用した
ものと同じシリカアルミナ繊維のマット状基材1をカバ
ーの内側に密着するように貼り付けた。その後、そのシ
リカアルミナ繊維基材の露出表面に実施例1において調
製した焼成済みバーミキュライトの水性ディスパージョ
ンを、刷毛を使用して固形分重量が100g/m2とな
るように塗布し、ついで150℃の熱風により1時間乾
燥してバーミキュライト被覆層2を形成させた。かくし
て得られた上記のマット状基材1とバーミキュライト被
覆層2とからなる本発明の防音断熱材3のバーミキュラ
イト被覆層2の厚さは0.12mmであった。
比較的安価であり、製造工程が比較的簡易であるため低
コストで製造が可能である。そして、その被覆層が鱗片
状鉱物の多層構造を形成しているために、耐飛散性が著
しく改善されて、長期間使用する間に基材を構成する耐
熱繊維が劣化して微粉化繊維が発生した場合でも、微粉
化繊維が被覆層を通過して外部に飛散することがない。
また、防音断熱材を構成する基材層が主として耐熱繊維
から成る織布、不織布またはマット等からなり、しかも
上記被膜層を形成する鱗片状鉱物が基材層には実質的に
浸透していないため基材層内の空隙を塞ぐことがなく、
優れた騒音減衰特性(防音性)を維持している。
カバー等本発明の防音断熱材を接着して使用する物品が
凹凸など複雑な形状を有する部位を含む場合には、予め
当該複雑な形状に合わせて耐熱性接着剤を用いて基材の
みを物品表面に接着した後、その基材表面に鱗片状鉱物
被覆層を形成することにより、被覆層の折損部分がなく
微粉化繊維が発生した場合でも微粉化繊維が被覆層を通
過して外部に飛散することがない防音断熱材層を形成す
ることが出来る。
面を示す図である。
ストマニホールドのカバーに本発明の防音断熱材を積層
した部品の断面を示す。
Claims (5)
- 【請求項1】 耐熱繊維製基材の表面に鱗片状鉱物被覆
層を形成して成ることを特徴とする防音断熱材。 - 【請求項2】 鱗片状鉱物が焼成されたバーミキュライ
トであることを特徴とする請求項1に記載の防音断熱
材。 - 【請求項3】 耐熱繊維製基材の表面に鱗片状鉱物の水
性ディスパージョンを塗布し、乾燥して鱗片状鉱物被覆
層を形成することを特徴とする防音断熱材の製造方法。 - 【請求項4】 物品表面に耐熱性接着剤を介して耐熱繊
維製基材を貼付して被覆し、当該基材の露出表面に鱗片
状鉱物の水性ディスパージョンを塗布し、乾燥して鱗片
状鉱物被覆層を形成することを特徴とする防音断熱材の
製造方法。 - 【請求項5】 鱗片状鉱物が焼成されたバーミキュライ
トであることを特徴とする請求項3又は4に記載の防音
断熱材の製造方法。
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