JP2005289121A - 自動車用繊維マット - Google Patents

Abstract

【課題】音のエネルギーが加わったとき、音が連続気泡内を衝突しながら通り抜ける際に摩擦熱として消費することで、その減衰を図ることができる吸音性能に優れた自動車用繊維マットを提供すること
【解決手段】表皮層と、表皮層の裏面に形成されたポリエチレンのバッキングと、該バッキングの裏面に裏打ちされた発泡成形体よりなる発泡吸音材とを備えた自動車用繊維マットにおいて、発泡成形体として、ベース樹脂中に双極子モーメント量を増加させる活性成分を有する添加剤が前記ベース樹脂１００重量部に対して１０〜２００重量部の割合で配合したものを使用した。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車室内に敷き設される自動車用繊維マットに関し、詳細には車内、車外から発生する音を効果的に吸音できる自動車用繊維マットに関する。

従来の自動車用マットの構成材としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、或いは天然ゴム又は合成ゴムなどの樹脂シートの一面に繊維シートを設けることにより作製されていた。

樹脂シートの例としては、熱可塑性樹脂（例えば、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンなど）、熱可塑性エラストマー（例えば、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマーなど、）、熱硬化性樹脂（例えば、フェノール樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル樹脂など）、或いは天然ゴム又は合成ゴム（例えばスチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリル−ブタジエンゴムなど）を挙げることができる。

また、繊維シートとしては、タフテッドカーペット、ニードルパンチカーペット、段通、フックカーペット、ウィルトンカーペット、アキスミンスターカーペットなどを挙げることができる（特許文献１参照）。

このような自動車用繊維マットは、構成に樹脂シートを用いていることから明らかなように、制音性能としてのカテゴリーは、遮音性能である。したがって、この自動車用繊維マットは、自動車のフロアー鋼板を通して伝わってくる車内の音を効果的に遮断することができる。

しかしながら、この自動車用繊維マットは、外部から直接車内に侵入してくる音に対しては、以下のような問題点があった。すなわち、遮音性能は、基本的に、音を反射して遮音材の反対側へ音が通過することを防止するものである。つまり、音の発生源側については、軽減手段が全く図られていないのである。したがって、例えば、自動車の窓を多少開けたときに発生する風切り音などのように直接車内に音が入った場合には、自動車用繊維マットによって反射され、かえってうるさくなってしまうのである。

また、従来の自動車用繊維マットは、先述したように樹脂の塊からなるシートを用いていたため、非常に重いという欠点があった。
特開２００２−３５６１２４号公報

そこで、本発明は以上のような問題点を鑑みてなされたものであり、音のエネルギーが加わったとき、音が連続気泡内を衝突しながら通り抜ける際に摩擦熱として消費することで、その減衰を図ることができる吸音性能に優れた自動車用繊維マットを提供することにある。

本発明は、表皮層と、該表皮層の裏面に裏打ちされた発泡成形体よりなる発泡吸音材を主たる構成としている。

表皮層は、限定するものではなく、織布であっても、不織布であってもよいし、パイル繊維を植毛したタフテッド調のものであってもよい。この表皮層には、不織布等の形状安定化のためにバッキング層を設けてもよい。バッキング層は、ポリエチレンを主成分とした熱可塑性樹脂を用いるとよい。このバッキングは、あらかじめシート状に形成されたポリエチレンシートを熱で軟化させて形成してもよいし、溶融させたポリエチレンを直接シート状に成型してもよい。

本発明の発泡吸音材は、発泡成形体よりなり、当該発泡成形体には同発泡成形体における双極子モーメント量を増加させる活性成分が、前記発泡成形体１００重量部に対して１０〜２００重量部の割合で配合されていることを特徴とするものである。

この発泡成形体として、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢ビ共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリビニルホルマール、エポキシ、フェノール、ユリア、シリコン等の高分子、あるいはアクリルゴム（ＡＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等のゴム系高分子をベース樹脂を用いることができる。これらを従来公知の気泡発生手段、すなわち熱分解型発泡剤を用いた気泡発生手段、揮発性溶剤を用いた気泡発生手段、あるいは高圧下で不活性ガスを高分子中に吸収させ、常圧で発泡させる気泡発生手段等を用いて発泡成形することにより得られる。

また、発泡成形体として、熱可塑性エンプラを用いることもできる。例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、
ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニルエーテル（ｍＰＰＥ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、および熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）の群から選ばれる１種若しくは２種以上を挙げることができる。

尚、発泡成形体を構成する高分子の選択に際しては、前記後述する分子内部における双極子モーメント量の他、取り扱い性、入手容易性、温度性能（耐熱性や耐寒性）、価格なども考慮するのが望ましい。

上記発泡成形体の発泡倍率としては任意であり、当該発泡吸音材の用途や適用箇所、対策が求められる性能の高低などにより、適宜決定すればよいが、好ましくは５〜５０倍、より好ましくは１０〜３０倍である。なぜなら発泡倍率が５倍を下回る場合には、後述する発泡体内部における気泡内でのエネルギー消費が少なくなり、吸音性能が著しく低下することになり、発泡倍率が５０倍を上回る場合には、発泡吸音材としての機械的強度が低下し、自動車用繊維マットとしての利用が困難になるからである。

また、発泡成形体におけるセルの数やかさ密度についても、これらの値が大きくなればなるほど、エネルギー消費を多くなり、吸音性能も高くなることから、発泡成形体を成型する場合には、前記発泡倍率に合わせて適宜決定するとよい。

また発泡成形体の構造は、原則として連続気泡型であるが、当該発泡吸音材の用途や適用箇所、吸音性能が求められる音の種類（高周波の音か低周波の音か）などによっては独立気泡型の場合もあり得る。

本発明の発泡吸音材は上述の発泡成形体における双極子モーメント量を増加させる活性成分からなる添加剤を配合したものである。本発明における発泡吸音材における第一の吸音のメカニズムは、発泡吸音材に音が伝わると、その空気振動が吸音材内部の気泡部分の空気に伝わり、この気泡部分で空気の粘性摩擦が生じ、音のエネルギーの一部が熱エネルギーに返還されることによる吸音性能である。

第二の吸音メカニズムは、発泡吸音材を構成する発泡成形体における双極子に着目したものであり、この双極子の変位、双極子の復元作用によって音のエネルギーが消費され吸音性能が生じるというものである。

この第二のメカニズムをさらに詳細に説明すると、発泡成形体の内部における双極子の配置状態は、初期には安定な様態にある。ところが、空気伝播音（音のエネルギー）が伝わることで、発泡性成形体内部における各双極子は不安定な状態に置かれることになり、各双極子は初期の安定な状態に戻ろうとする。このとき、音のエネルギーの消費が生じることになる。こうした、発泡成形体内部における双極子の変位、双極子の復元作用による音のエネルギー消費に通じて、吸音性能が生じるものと考えられる。

発泡成形体では、上述の気泡部分における空気の粘性摩擦による音のエネルギーの消費と、発泡成形体内部における双極子の変位、双極子の復元作用による音のエネルギー消費が協働して、優れた吸音性能が発揮されていると考えられる。

添加剤に配合されている活性成分とは、前記発泡成形体における双極子モーメントの量を飛躍的に増加させる成分であり、当該活性成分そのものが双極子モーメント量が大きいもの、あるいは活性成分そのものの双極子モーメント量は小さいが、当該活性成分を配合することで、発泡成形体における双極子モーメント量を飛躍的に増加させることができる成分をいう。

このような作用効果を有する活性成分としては、例えばＮ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）、２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルスルフィド（ＭＢＴＳ）、Ｎ−シクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＢＢＳ）、Ｎ−オキシジエチレンベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＯＢＳ）、Ｎ、Ｎ−ジイソプロピルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＰＢＳ）等のベンゾチアジル基を含む化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上からなるものがある。

ベンゼン環にアゾール基が結合したベンゾトリアゾールを母核とし、これにフェニル基が結合した２−｛２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″テトラハイドロフタリミデメチル）−５′−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール（２ＨＰＭＭＢ）、２−｛２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール（２ＨＭＰＢ）、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＢＭＰＣＢ）、２−｛２′−ハイドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＤＢＰＣＢ）などのベンゾトリアゾール基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上がある。

エチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレートなどのジフェニルアクリレート基を含む化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上からなるものがある。

あるいは２−ハイドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン（ＨＭＢＰ）、２−ハイドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルフォニックアシド（ＨＭＢＰＳ）などのベンゾフェノン基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上がある。

上述の活性成分の配合量としては、発泡成形体１００重量部に対して１０〜２００重量部の割合が好ましい。というのは例えば活性成分の配合量が１０重量部を下回る場合、双極子モーメントの量を増大させるという活性成分を配合したことによる十分な効果が得られず、活性成分の配合量が２００重量部を上回る場合には、発泡成形体を構成する高分子と活性成分とが十分に相溶しなかったりすることがあるからである。

なお、前記発泡成形体に含まれる活性成分を決定するに当たり、活性成分と発泡成形体を構成する高分子との相溶し易さ、すなわちＳＰ値を考慮し、その値の近いものを選択すると良い。

なお、双極子モーメントの量は、前述の発泡成形体を構成する高分子や活性成分の種類により様々に異なっている。また、同じ成分を用いたとしても、エネルギーが伝わったときの温度により、その双極子モーメントの量は変わる。また、エネルギーの大小によっても、双極子モーメントの量は変わる。このため、発泡吸音材として適用するときの温度やエネルギーの大きさなどを考慮して、そのとき最も大きな双極子モーメント量となるように、発泡成形体を構成する高分子や活性成分を選択して用いるのが望ましい。

本発明による自動車用繊維マットによれば、従来における吸音メカニズムである気泡部分における空気の粘性摩擦による音のエネルギーの消費による吸音性能に加え、発泡成形体内部における双極子の変位、双極子の復元作用による音のエネルギー消費が協働して、優れた吸音性能を発揮させることができる。

また、吸音性能に優れるので、車外から車内に伝わる騒音をマットで効果的に吸収することができ、車内に響くことを防止することができる。

さらに、裏にＰＶＣのような重量のあるシート材が配されていないので、非常に軽量な自動車用マットとすることができる。

［実施例１］

次に本発明の実施例について説明する。

図１に本発明の実施例の側面断面図が示されている。

基布は、１３３０テックスのポリエチレンテレフタレート繊維を用い、目付１２０ｇ／ｍ²でニードルパンチの不織布を得て、この基布にパイル繊維として１３３０テックス、長さ３０ｍｍのポリプロピレン繊維を用い、植毛したタフテッドカーペットを形成した。発泡吸音材は、ベース樹脂としてエチレンビニルアセテートを用い、添加剤としてＤＣＨＢＳＡをベース樹脂１００重量部に対して３重量部添加し、３０倍発泡させた厚さ１０ｍｍの連続気孔の発泡性成形体を用いた。この発泡吸音材をタフテッドカーペットに裏打ちして、自動車用繊維マットを得た。

比較例１は、発泡吸音材のみのものであり、比較例２は、実施例１に対し、発泡吸音材を裏打ちしていないものである。

これら実施例１、比較例１、比較例２の各周波数帯における垂直入射吸音率の測定結果を表１に示す。なお、試験条件は、ＪＩＳ−Ａ−１４０５で行った。

表１より、周波数５００Ｈｚより高い周波数において、比較例１及び２より垂直入射吸音率に優れており、特に１２５０Ｈｚから３１５０Ｈｚにおいては、比較例２の垂直入射吸音率が低く、実施例１がこの領域で高い吸音率を有しているのは、発泡吸音材の効果であることがわかる。

次に、比較例３として、発泡吸音材に代えて、シンサレート１０ｍｍを用いたものを得た。また、比較例４として、発泡吸音材に代えて、Ｆ−２ １０ｍｍを用いたものを得た。

実施例１、比較例３及び比較例４の各周波数帯における垂直入射吸音率の測定結果を表２に示す。なお、試験条件は、ＪＩＳ−Ａ１４０５で行った。

表２より、２００Ｈｚ及び４００Ｈｚを除き、ほぼ全体において、実施例１の垂直入射吸音率が優れていることが分かる。

実施例１に係る自動車用繊維マットの断面を示す図である。

Claims (7)

1. 表皮層と、該表皮層の裏面に裏打ちされた発泡成形体よりなる発泡吸音材とを備え、
   前記発泡成形体は、ベース樹脂中に双極子モーメント量を増加させる活性成分を有する添加剤が前記ベース樹脂１００重量部に対して１０〜２００重量部の割合で配合されていることを特徴とする自動車用繊維マット。
2. 発泡成形体を構成するベース樹脂が、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢ビ共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリビニルホルマール、エポキシ、フェノール、ユリア、シリコン、アクリルゴム（ＡＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）から選ばれる１種若しくは２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１記載の自動車用繊維マット。
3. 発泡成形体のベース樹脂は、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、
   ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニルエーテル（ｍＰＰＥ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、および熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）の群から選ばれる１種若しくは２種以上からなることを特徴とする請求項１記載の自動車用繊維マット。
4. 添加剤が、ベンゾチアジル基を含む化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用繊維マット。
5. 添加剤が、ベンゾトリアゾール基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用繊維マット。
6. 添加剤が、ジフェニルアクリレート基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用繊維マット。
7. 添加剤が、ベンゾフェノン基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用繊維マット。
   
   

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