JP2006240207A

JP2006240207A - 難燃防音材

Info

Publication number: JP2006240207A
Application number: JP2005061941A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Goto; 淳後藤; Yoshiyuki Oka; 善之岡; Masahiko Oyama; 昌彦大山
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-09-14

Abstract

【課題】
本発明は、ポリオレフィン系樹脂発泡体の難燃性を維持しつつ、実際の自動車内装材製品に合わせて複雑な形状の自動車内装材製品も成形不具合を発生させること無く成形することができる成形性を有し、かつ、軽量な難燃防音材を提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明の難燃防音材は、ＡＳＴＭＤ１６９２に基づいて測定される水平方向燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以下で、見掛け密度３８ｋｇ／ｍ^３以下、厚さ１〜７ｍｍ、引張伸度５０％以上であるポリオレフィン系樹脂発泡体からなる共振層と、該水平方向燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以下で、厚さ１〜５０ｍｍ、見掛け密度１０〜２００ｋｇ／ｍ^３である多孔質材料からなる吸音層とを接着してなる積層体であって、該積層体の目付が３０００ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とするものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、好適な防音性能を備え、軽量、かつ、難燃性能に優れた防音材に関するものであり、特に自動車内装用の防音材に関するものである。

従来、自動車には走行時における静粛性を確保するため、例えば、ダッシュインシュレータ、フロアカーペット／フロアインシュレータ、フードインシュレータ等の各種防音材が設置されている。その代表例として、エンジンルームと車室とを区画する車体パネルの室内側に装着されるダッシュインシュレータが挙げられる。従来、ダッシュインシュレータは、遮音性能に重点を置き、高面密度のゴムシートや塩化ビニルシート等、重量の嵩ばる材料からなる遮音層と、その裏側にポリエチレンテレフタレート系フェルトやウレタンフォーム等の多孔質材料からなる吸音層とから構成されていた。

近年、自動車の燃費向上のため、自動車用内装材の軽量化が検討されており、重量の嵩張る高面密度のゴムシートや塩化ビニルシート等を廃止し、軽量なポリオレフィン系樹脂発泡体と多孔質材料からなる吸音層とを組み合わせた防音材が提供された（特許文献１、特許文献２）。

これらの防音材は、吸音性能を高めることによって車室内の静粛性を高めており、軽量性との両立が可能となった。
特開２００２−２２０００９公報特許第３４９８０８５号公報

このように従来技術は、防音性能と軽量性に優れた防音材ではあるが、自動車内装材として使用するためには、実際の自動車内装材製品としては凹凸に成形できることが必要である。かかる防音材は、吸音性を向上させるために、共振層側は吸音層側に比べ薄く、目付を小さくする傾向にあったものである。その結果、共振層となるポリオレフィン系樹脂発泡体は、破れ、膨れ、吸音層との界面剥離などの成形不具合が発生しやすいものであった。更に、ポリオレフィン系樹脂発泡体は、高発泡させて、低密度化すればするほど成形性が低下する。また、自動車内装材には一定基準の難燃性能を有することも求められる。ポリオレフィン系樹脂発泡体は、一般に難燃性を付与するために難燃剤が用いられるが、この難燃剤の含有によっても成形性は低下する。共振層と吸音層の接着状態、即ち、界面における拘束状態によっては、部分的に厳しい成形条件となる場合もある。このように、ポリオレフィン系樹脂発泡体を軽量化すると、目的の形状に成形できず、また、実際の自動車内装材製品として成形するためには十分な軽量化ができないことがあった。

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、ポリオレフィン系樹脂発泡体の難燃性を維持しつつ、実際の自動車内装材製品に合わせて複雑な形状の自動車内装材製品も成形不具合を発生させること無く成形することができる成形性を有し、かつ、軽量で、優れた難燃性を有する難燃防音材を提供せんとするものである。

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の難燃防音材は、ＡＳＴＭＤ１６９２に基づいて測定される水平方向燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以下で、見掛け密度３８ｋｇ／ｍ^３以下、厚さ１〜７ｍｍ、引張伸度５０％以上であるポリオレフィン系樹脂発泡体からなる共振層と、該水平方向燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以下で、厚さ１〜５０ｍｍ、見掛け密度１０〜２００ｋｇ／ｍ^３である多孔質材料からなる吸音層とを接着してなる積層体であって、該積層体の目付が３０００ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とするものである。

本発明によれば、ポリオレフィン系樹脂発泡体の難燃性を維持しつつ、成形不具合を発生させること無く複雑な形状の、難燃性能と防音性能に優れた自動車内装材製品を提供することができる。

本発明は、前記課題、つまりポリオレフィン系樹脂発泡体の難燃性を維持しつつ、実際の自動車内装材製品に合わせて複雑な形状の自動車内装材製品も成形不具合を発生させること無く成形することができる成形性を有し、かつ、軽量で、優れた難燃性を有する難燃防音材について、鋭意検討し、特定なポリオレフィン系樹脂発泡体と特定な多孔質材料とを接合して、特定な目付の積層体としてみたところ、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。

本発明のポリオレフィン系樹脂発泡体は、後述において定義する水平方向燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以下で、厚さ１〜７ｍｍ、引張伸度５０％以上である特定な樹脂発泡体を使用することが重要である。

すなわち、該水平方向燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎより大きいと難燃性が不十分であり、自動車内装用への使用は好ましくない。見掛け密度が３８ｋｇ／ｍ^３より大きいと軽量性が損なわれる。厚みは、厚さ１〜７ｍｍであることが重要であり、好ましくは１〜３ｍｍである。１ｍｍより薄いと発泡体の剛性が不足し、７ｍｍより厚いと目付が重くなり軽量性が損なわれる。また、引張伸度が５０％未満であると、成形性が低下し、自動車内装材の複雑な形状に成形することができなくなる傾向がある。

本発明のポリオレフィン系樹脂は、オレフィン系炭化水素の単独重合体または共重合体であって、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレンとブテン、ペンテン等のα−オレフィンとの共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−スチレン共重合体、エチレン−プロピレン−スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、及びこれらの２種以上の混合物などが挙げられる。これらのオレフィン系樹脂には、グラフトのような化学的修飾が施されていてもよい。

かかるポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン系樹脂およびポリプロピレン系樹脂の少なくとも１種類を含有することが好ましく、これらポリオレフィン系樹脂を８０重量％以上含有しているのが、リサイクル性、成形加工性ならびに外観美麗性の上から好ましい。なお、成形加工性及び耐熱性に優れたポリオレフィン系樹脂発泡体を得るために、かかるポリオレフィン系樹脂として、該ポリプロピレン系樹脂とポリエチレン系樹脂との配合割合は特に制限は無いが、ポリプロピレン系樹脂４０〜９０重量％およびポリエチレン系樹脂１０〜６０重量％の範囲が好適に用いられる。

本発明で使用するポリプロピレン系樹脂は、一般に立体規則性のよい結晶性ポリプロピレンの単独重合体、プロピレンの含有率が５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上のポリプロピレン共重合体、あるいはこれらの２種以上の混合物が用いられる。ポリプロピレン共重合体としては、ポリプロピレンとα−オレフィンとの共重合体を挙げることができる。α−オレフィンとしては、例えば、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテンなどが挙げられる。また、プロピレン−エチレン共重合体も使用することができる。ポリプロピレン系樹脂は、分子量分布が１〜１０、ＭＦＲが０．５〜２０ｇ／１０分、融点が１３０〜１７０℃の範囲内にあるものが好ましく用いられる。なお、かかるＭＦＲはＪＩＳＫ７２１０に基づいて測定した。これらのポリプロピレン系樹脂の中でも、エチレン含有率が１〜５重量％、融点が１３５〜１５５℃、ＭＦＲが０．５〜５．０のランダムポリプロピレン、あるいはエチレン含有率が５〜１０重量％、融点が１５０〜１６５℃、ＭＦＲが３．０〜７．０のブロックポリプロピレンが特に好ましい用いられる。

本発明で使用するポリエチレン系樹脂は、ポリエチレン単独重合体、エチレンを主成分とする共重合体、あるいはこれらの２種以上の混合物が用いられる。エチレン共重合体としては、エチレン単位を５０重量％以上含有するエチレン−α−オレフィン共重合体が好ましい。α−オレフィンとしては、例えば、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテンなどが挙げられる。

本発明で使用するポリエチレン系樹脂は、密度が８６０〜９７５ｋｇ／ｍ^３、ＭＦＲが０．５〜５０ｇ／１０分の範囲内にあるものが好ましく用いられる。なお、かかるＭＦＲはＪＩＳ−Ｋ−６７６０に基づいて測定した。ポリエチレン系樹脂の中でも、密度が９２０〜９４０ｋｇ／ｍ^３、ＭＦＲが２〜１５ｇ／１０分、融点が１２０〜１３０℃の線状低密度ポリエチレンは、ポリプロピレン系樹脂との樹脂組成物として好ましく用いられる。

本発明においては、本発明の目的を損なわない範囲内で、他の熱可塑性樹脂、例えば低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ポリプロピレンゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリブテン等の樹脂を少量成分として添加することができる。また、フェノール系、リン系、アミン系、イオウ系等の酸化防止剤、多官能性モノマーであるジビニルベンゼン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，９−ノナンジオールジメタクリレート、１，１０−デカンジオールジメタクリレート、トリアリルイソシアヌレート、エチルビニルベンゼン、エチレンビニルジメタクリレート、１，２−ベンゼンジカルボン酸ジアリルエステル、１，３−ベンゼンジカルボン酸ジアリルエステル、１，４−ベンゼンジカルボン酸ジアリルエステル、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸ジアリルエステル等の架橋助剤、金属害防止剤、マイカ、タルク等の充填剤、帯電防止剤、安定剤などを添加してもよい。また、本発明の防音材は車内の足元において人目につくことがあるため、カーボンブラック等の顔料を添加し目立ちにくくすることが好適に行われる。

本発明の防音材を構成するポリオレフィン系樹脂発泡体は、翼状型バーナを用いたＡＳＴＭＤ１６９２に基づいて測定される燃焼試験による水平方向燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以下であることが、難燃性の上から重要であるが、より好ましくは７０ｍｍ／ｍｉｎ以下であり、特に好ましくは、さらに自己消火性を有するのがよい。該水平方向燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎを越えると、万が一、煙草の火などが付いた場合、炎の周りが早いことから、特に自動車等の密室空間内に使用する部材には不適である。一般に自動車においては、ＭＶＳＳＮｏ３０２に規定される規格に内装材として、ブンゼンバーナを用いた水平方向燃焼速度は１００ｍｍ／ｍｉｎ以下であることが規定されているが、この規定値をも十分に満足するものである。尚、好ましくは、炎に付けても自己消火性を有するのがよい。

本発明でいう、水平方向燃焼速度は、燃焼性の基本的性能評価試験と言われるＡＳＴＭＤ１６９２に準拠して測定する。試験方法の概略は次の通りである（詳細はＡＳＴＭＤ１６９２を参照）。発泡体を縦６インチ×横２インチのサイズに裁断し、端部から１．０インチの箇所に標線を引き、試験片を１０個準備する。発泡体に異方性が有る場合、発泡体の縦方向、横方向別にそれぞれ１０個づつ試験片を準備する。しかる後、一方の端部を長さ１／２インチ直角に折り曲げた１７／２インチの金網に試験片を載せ、翼状型バーナにてプロパンガスを燃焼せしめ、炎の長さを３８ｍｍに調整した炎に試験片の端部を接触せしめる。試験片が燃焼（炎が伝播）し、標線に至るまでの時間（ｔ分）を測定し、次式に従い水平方向燃焼速度を計算する。

水平方向燃焼速度（ｍｍ／ｍｉｎ）＝５×２５．４／ｔ
ここで、標線まで炎が伝播しない場合、自己消火性を有すとする。

これを１０個の試験片について実施し、１０個の平均をとって、水平方向燃焼速度とする。

本発明で用いるポリオレフィン系樹脂発泡体の水平方向燃焼速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ以下とする方法としては、難燃剤を添加する方法が好適に用いられる。

本発明で用いる難燃剤としては、ハロゲン系難燃剤、りん系難燃剤、ケイ素系難燃剤、およびその他無機系難燃剤が挙げられ、これらの少なくとも一種を用いることが好ましい。

ハロゲン系難燃剤としては、例えば、ヘキサブロモシクロドデカンなどの脂肪族あるいは脂環族炭化水素の臭素化物、ヘキサブロモベンゼン、エチレンビスペンタブロモジフェニル、２，３−ジブロモプロピルペンタブロモフェニルエーテルなどの芳香族化合物の臭素化物、テトラブロモビスフェノールＡ、テトラブロモビスフェノールＡビス（２，３−ジブロモプロピルエーテル）、テトラブロモビスフェノールＡ（２−ブロモエチルエーテル）、テトラブロモビスフェノールＡジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノールＡジグリシジルエーテルとトリブロモフェノール付加物などの臭素化ビスフェノール類およびその誘導体、テトラブロモビスフェノールＡポリカーボネートオリゴマー、テトラブロモビスフェノールＡジグリシジルエーテルとブロモ化ビスフェノール付加物エポキシオリゴマーなどの臭素化ビスフェノール類誘導体オリゴマー、テトラブロモフタレートジオール、テトラブロモフタレートエステル、テトラブロモフタレートジソジウム、ポリ（ペンタブロモベンジルポリアクリレート）、ペンタブロモフェノール、ブロモフェノキシエタノール、臭素化フェノール（ノボラック型）、ジブロモクレジルグリシジルエーテル、臭素化芳香族トリアジン、ビニルブロマイド、トリブロモフェノール、ジブロモフェノール、ジブロモメタクレゾール、ジブロモネオペンチルグリコール、エチレンビステトラブロモフタルイミド、エチレンビスジブロモノルボルナンジカルボキシイミド、ビス（２，４，６−トリブロモフェノキシ）エタン、臭素化アクリル系樹脂などの臭素系芳香族化合物、塩素化パラフィン、塩素化ナフタレン、パークロロペンタデカン、テトラクロロ無水フタル酸、塩素化芳香族化合物、塩素化脂環状化合物、などが挙げられる。

リン系難燃剤は、分子中にリン原子を有する化合物であれば特に制限はなく、例えば、三酸化リン、四酸化リン、五酸化リンなどのリン酸化物、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、メタリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸などのリン酸化合物、モノアンモニウムホスフェート、ジアンモニウムホスフェート、アンモニウムポリホスフェートなどのリン酸アンモニウム塩、メラミンモノホスフェート、メラミンジホスフェート、メラミンポリホスフェートなどのリン酸メラミン塩、リン酸リチウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウムなどのリン酸金属塩などのリン酸塩類、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、モノイソデシルホスフェート、２−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、２−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェートなどの脂肪族系リン酸エステル類、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス（イソプロピルフェニル）ホスフェート、トリス（フェニルフェニル）ホスフェート、トリナフチルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、ジフェニル（２−エチルヘキシル）ホスフェート、ジ（イソプロピルフェニル）フェニルホスフェート、ジフェニル−２−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−２−メタクリロイルオキシエチルホスフェートなどの芳香族系リン酸エステル類が挙げられ、またハロゲン化リン酸エステル系難燃剤である、トリス（トリブロモネオペンチル）ホスフェート、トリス（トリブロモフェニル）ホスフェートなどを用いてもよい。

ケイ素系難燃剤としては特にシリコーン化合物が難燃性能の点から好ましい。シリコーン化合物としては特に限定されないが、シリコーンオイル、シリコーンガム、シリコーンパウダーやシリコーン変性樹脂を好ましく用いることができ、数種を併用してもよい。このようなシリコーン化合物の添加量は、少なすぎると添加効果が得られず、あまり多くしても原材料費が増大するだけで難燃性の向上はあまり望めない。シリコーン化合物以外のケイ素系難燃剤として、ポリシラン化合物、シリカ粉末、ケイ酸塩化合物、等を用いることも可能である。

その他無機系難燃剤としては、窒素含有化合物、さらには水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウム、硼酸、硼酸亜鉛、硼酸バリウム、酸化硼素、モリブデン化合物などが挙げられる。

これらの難燃剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、あるいは２種以上を組み合わせて用いることもできる。例えば、ハロゲン系難燃剤と三酸化アンチモンの組み合わせは、少量の添加量で高い難燃性能を示すため好適に用いられる。

これらの難燃剤の添加量は、少なすぎると難燃性を発現しないことがあり、多すぎると得られた発泡シートの成形性が低下するため、樹脂組成物１００重量部に対して、好ましくは１〜５０重量部、より好ましくは３〜２５重量部である。

また、燃焼時のドリップ性を改善するため、ポリテトラフルオロエチレンを難燃剤と共に併用しても良い。ポリテトラフルオロエチレンとしては特に制限はなく、公知のものを使用することができる。

本発明のポリオレフィン系樹脂は、発泡を行うために有機系熱分解型発泡剤が好適に用いられる。有機系熱分解型発泡剤としては、加熱により分解して気体を発生する化合物が好ましく使用され、具体的には、アゾジカルボンアミド、オキシベンゼンスルホニルヒドラジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、トルエンスルホニルヒドラジド、４，４−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、アゾビスイソブチロニトリル、アゾジカルボン酸バリウム、ヒドラゾジカルボンアミド等が好ましく使用される。これらは単独で用いてもよいし、併用してもよい。有機系熱分解型発泡剤の使用割合は特に制限は無く、所望の発泡倍率により適宜調整してよいが、一般には樹脂成分１００重量部に対して１〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部の割合で使用される。

本発明では、前記各成分を配合して得られたポリオレフィン系樹脂組成物を所定形状に成形した後、架橋・発泡して発泡体を製造する。具体的には、例えば、下記の製造方法が好ましく採用される。

前記ポリオレフィン系樹脂組成物の所定量を、単軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、ミキシングロール等の混練装置を用いて、熱分解型発泡剤の分解温度未満で均一に溶融混練し、これをシート状に成形する。次いで、得られたシートに電離性放射線を所定線量照射してオレフィン系樹脂を架橋させ、この架橋シートを熱分解型発泡剤の分解温度以上に加熱して発泡させる。電離性放射線照射による架橋にかえて、過酸化物による架橋や、シラン架橋を行っても良い。

かかる電離性放射線としては、α線、β線、γ線、電子線等を挙げることができる。電離性放射線の照射線量は、多官能性モノマーの種類、添加量、目的とする架橋度等によって異なるが、好ましくは１〜５００ｋＧｙ、より好ましくは５〜３００ｋＧｙである。この照射エネルギーによって生じせしめる架橋度は、好ましくは１０〜７０％である。この架橋度が１０％未満では発泡時表面から発泡剤のガスが逸散し、表面があれたり、所望の発泡倍率の製品が得られにくくなるので好ましくなく、一方、７０％を越えると過度の架橋となり高発泡品が得られなくなることと、引張伸度が低下し成形性が悪化するので好ましくない。

ここでいう架橋度は、発泡体を細断し約０．２ｇ（Ｗ０ｇ）を精秤したものを溶媒としてキシレンを用い、１２０℃下のソックスレイ抽出器で２４時間抽出後、不溶分を取り出し、純粋なキシレンで洗浄後，さらにアセトンで洗浄し８０℃に加熱した真空乾燥機で４時間加熱、揮発分を完全に除去後、室温で自然冷却する。このものの重量（Ｗ１ｇ）を測定し、次式にて架橋度を求める。

架橋度＝（Ｗ１／Ｗ０）ｘ１００（％）
本発明の発泡体は各種の発泡法、具体的には縦（横）型熱風発泡法、薬液浴上発泡法などに例示される方法にて製造される。

なお、かかる発泡体の見かけ密度及び厚みは、ＪＩＳＫ６７６７に基づいて測定した。

本発明のポリオレフィン系樹脂発泡体は、引張伸度は５０％以上である。引張伸度が５０％未満であると、自動車内装材として積層体を成形した時に、発泡体の破れ、膨れ、吸音層との界面剥離などの成形不具合が発生する。なお、引張伸度はＪＩＳＫ６７６７に基づき、発泡体シートの縦方向（長手方向）、横方向（幅方向）から試料片を採取し、引張試験機で測定した値のうち、より低い方向の値を用いる。

本発明の多孔質材料からなる吸音層は、水平方向燃焼速度１００ｍｍ／ｍｉｎ以下、厚さ１〜５０ｍｍ、見掛け密度１０〜２００ｋｇ／ｍ^３である。

ここで水平方向燃焼速度は、前記ポリオレフィン系樹脂発泡体の場合と同様ＡＳＴＭＤ１６９２に基づいて測定した値であり、この多孔質材料の水平方向燃焼速度が、１００ｍｍ／ｍｉｎより大きいと難燃性が不十分であり、自動車内装に使用することは好ましくない。更に自己消化性を有するものであれば、より好ましい。多孔質材料の場合も、前記、ポリオレフィン系樹脂発泡体の場合と同様、難燃剤を含有させたり、難燃剤を表面に塗布することで、該水平方向燃焼速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ以下にすることもできるが、用いる多孔質材料の特性や多孔質材料の面密度を適切に選択・調整することにより、かかる薬剤を使用せずとも達成することは可能である。

この多孔質材料の厚みは、厚さ１〜５０ｍｍであることが吸音性の上から重要で、好ましくは５〜４０ｍｍである。１ｍｍより薄いと吸音性が低下し、５０ｍｍより厚いとレイアウト的に車室内等の空間を十分に確保することができなくなる。見掛け密度は１０〜２００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは３０〜８０ｋｇ／ｍ^３である。見掛け密度は１０ｋｇ／ｍ^３未満であると吸音特性や強度が低下し、２００ｋｇ／ｍ^３より重いと軽量性が損なわれる。

この多孔質材料からなる吸音層は、単一層であってもよく、異なる材質および／または異なる厚み、密度の多孔質材料を２層以上に積層したものであっても良い。

また、本発明の多孔質材料からなる吸音層は、目付が５００〜２０００ｇ／m²、好ましくは１０００〜１６００ｇ／m²、初期圧縮反発力は２〜２００g／cm／cm²、好ましくは２０〜１００g／cm／cm²であるものが好適に用いられる。

ここでいう初期圧縮反発力の測定方法は、多孔質材料をφ１００mmの円柱に打ち抜き、上面から荷重（ΔW）を加えた時の圧縮量（ΔD）をテンシロン等にて連続的に測定することである。このとき、荷重と圧縮量の関係線から圧縮量が５mm以内の初期圧縮反発力（F）を次式で求める。圧縮量５mm以内の荷重から算出するのは、共振層の共振による吸音層へ与える変形量が微細量であるからである。なお、次式の７８．５cm²はφ１００mmの円の面積である。

Ｆ＝（ΔＷ／ΔＤ）／７８．５［g／cm／cm²］
ここで吸音層の圧縮反発力は制振材の弾性率に関わる値である。従来、防音材の一種であるフェルト材は制振材の一種として使用されていたものである。かかる制振材料は振動エネルギーを吸収し熱エネルギーに変換する制振効果を示す特性として損失係数ηがある。この損失係数ηは以下の式で計算される。

η＝η’×（Ｅ２／Ｅ１）×（ｈ２／ｈ１）^２
ただし、η：損失係数、η’：吸音材の損失係数、Ｅ１：共振層の弾性率、Ｅ２：吸音層の弾性率、ｈ１：共振層の厚さ、ｈ２：吸音層の厚さである。

本発明の多孔質材料は、グラスウールフェルト、ロックウールフェルト、熱可塑性フェルト、化繊反毛材、ポリエチレンテレフタレート（以下、PETと略す）繊維をバインダー繊維でフェルト化したもの、ウレタンモールド品、ウレタン発泡のスラブ品、車両廃材からのリサイクル材（以下、ＲＳＰＰと略す）等が挙げられる。

前記熱可塑性フェルトとしては、ポリプロピレン系バインダー繊維３０％に化繊反毛品７０％を混ぜて構成されたフェルト、ポリプロピレン系バインダー繊維２０％にポリプロピレン繊維８０％を混ぜて構成されたポリプロピレンフェルト、（ＰＥＴ系バインダー繊維３０％にＰＥＴ繊維を混ぜて構成されたＰＥＴフェルトなどが挙げられ、かかる繊維は好ましくは０．５ｄｔｅｘ〜１３ｄｔｅｘの太さのものが用いられる。高い吸音性が必要な場合は、特に０．２〜１ｄｔｅｘの繊維を２０〜４０％配合することが好ましい。所定の圧縮反発力を確保する為に１３ｄｔｅｘの太い繊維を利用、更に３０ｄｔｅｘの中空繊維を利用することが好ましい。

例えば、再生ＰＥＴ繊維に低融点ＰＥＴ樹脂をバインダとして混入し、コンベアベルト上でマット状に集積したものを加熱処理後、プレス加工により所望のマット状に成形され、この原反マットを加熱軟化させた後、所望の金型形状をもつコールドプレス成形金型により、防音材の形状に沿った所望の形状に成形されるものである。バインダとして熱硬化性樹脂を含浸させたものでは、ホットプレス成形を使用して所要形状に成形される。バインダとして熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも良く、吸音特性に優れた繊維集合体から構成されれば、材質や成形工法は特に限定するものではない。

本発明で使用するポリオレフィン系樹脂発泡体としては、連続気泡樹脂発泡体、つまり下記に定義される連続気泡率が７０％以上である発泡体が好ましく使用される。かかる連続気泡樹脂発泡体としては、連続気泡発泡体、あるいは独立気泡発泡体を連続気泡加工したもののどちらでも良く、例えば、軟質ウレタンフォーム、メラミンフォーム、ポリエステルフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、酢酸ビニルフォーム、塩ビフォーム、ポリスチレンフォーム等が挙げられるが、良好な吸音性能が得やすい軟質ウレタンフォームが好適に用いられる。

かかる発泡体では、気泡内空気振動及び気泡膜振動により、音響エネルギーが熱エネルギーに変換される割合が大きく、特に連続気泡率が７０％以上であれば優れた吸音性が得られるので好ましく、９０％以上であればより好ましい。

ここで連続気泡率は、次のようにして測定する。縦２５×横２５ｍｍの発泡体を積み重ね、厚みを約３０ｍｍとした測定サンプルを使用して、測定機器として東京サイエンス（株）製のエヤ、コンパリスン、ピクノメーター、モデル１０００を用い、ＡＳＴＭＤ２８５６のエアピクノメーター法により真の容積Ｖｘを測定し、次式に従って連続気泡率を算出したものである。

連続気泡率（％）＝（Ｖａ−Ｖｘ）／Ｖａ×１００
但し、Ｖａ：測定サンプルの外寸から求められる見かけ容積（ｃｍ３）、Ｖｘ：測定サンプルの真の容積（ｃｍ^３）である。

前記独立気泡発泡体を連続気泡加工し、連続気泡率７０％以上である樹脂発泡体とする方法としては、バーブのない針を用いたニードルパンチ法にて多数の針孔を開ける方法や、該発泡体をガラス転移温度以下に冷却せしめた後、加圧プレスすることにより、気泡膜を部分的に破壊し、連続気泡化する方法等、公知の方法で製造することができる。

本発明の防音材は、共振層と吸音層とを接着してなる積層体であって、該積層体の目付が３０００ｇ／ｍ^２以下である。目付が３０００ｇ／ｍ^２より大きいと軽量性が損なわれ、自動車材料として好ましくない。

本発明の防音材は、共振層と吸音層とをその界面で共振させることで吸音する膜振動型の吸音機構を利用するものである。共振層であるポリオレフィン系樹脂発泡体は、前記吸音機構を利用した吸音性能を発現するならば、特に通気性、非通気性の制限はない。非通気性の共振層は低い音または振動エネルギーで振動を容易にする為、好ましく用いられる。一方、吸音層である多孔質材料は、吸音性があれば特に通気性、非通気性の制限はない。しかし、多孔質材料は材料内部の隙間や気泡内部の空気に空気振動が伝わり、ここで材料と空気との粘性摩擦が生じることを利用し吸音するものである。このため、材料内部に空気が入り込むように適度な通気性を持つものが好ましく使用される。

かかる共振層の配置構成としては、車両の吸音設計により、全面あるいは部分的に設けても良く、また、吸音層の表面側、裏面側のいずれか一方に設ける必要があるが、好ましくはエンジンルーム側から順に吸音層、共振層とするのがよい。本発明の防音材は、その機能を損なわない範囲内で有れば、使用される用途、場所に応じて共振層の他方の面に表皮材を積層したものであっても良い。表皮材としては、フィルム、フェルト、布帛、シート状物などが挙げられる。

かかる共振層と吸音層との接着方法は前記膜振動型の吸音機構を発現するならば、特に制限は無く、接合剤を用いる方法や熱により融着する方法等が挙げられる。かかる接合剤としては、加熱溶融し反応固化するフェノール樹脂やアミノ樹脂、エチレンビニルアセテート、ウレタン系、合成ゴム系、エポキシ系の接着剤、ポリエチレンやポリプロピレンの樹脂或いは繊維等が挙げられ、これらは単独で用いても２種類以上を併用して用いても良い。ただし、共振層を吸音層で十分制振するための接着力を確保できない材料は望ましくない。具体的には凝集力の低い接着剤であり、防振性を付加するような接着剤であるのがよい。接着剤の使用方法は、特には制限は無いが、具体的には、接着剤が液状の時はスプレーガン、ロールコーターで塗布し、接着剤がフィルムまたは接着パウダーの時は加熱、圧着する。

また、接着部は全面接着でも部分接着でも良い。接着層によって連続的な接着でもよく、１〜５０ドット／ｃｍ^２に相当する点接着や糸状に接着されていても良い。また、接着フィルムを利用した場合、全面接着でも良い。良好な吸音性能を有し、共振周波数を制御するために、接着部の面積は５０〜１００％とすることが好ましい。

接合剤（接着剤）を用いる場合、接着層の厚みは１〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍ、接着層の目付は５〜２００ｇ／ｍ^２、好ましくは１０〜１００ｇ／ｍ^２、接着層の密度は任意であることが好ましい。

吸音層と共振層に対する接着層の接着強度が剥離幅２５mmで１８０度の剥離にて０．５〜２０Ｎ／２５mm、好ましくは２〜１０Ｎ／２５mmであることが好ましい。この剥離方法はＪＩＳＫ６８５４の１８０度剥離試験に基づき、剥離速度：２００ｍｍ／分で行う。

共振層と吸音層との成形工法としては、防音材の抄造工法はカート機による積層、またはランダム抄造機を利用するが、共振層と吸音層との接着面はなるべく平滑に仕上げることが好ましい。これは接着面積を確実に確保するためであり、これにより共振層を効率よく強制することができる。カード機による場合、コンベア状に繊維素を散布してマット状に集積して、吸音層の原反マットを作成した後、共振層の接合面にホットメルトパウダーを付着させて加熱処理を行ない、ホットメルトを溶融した状態で予めマット状に形成された非通気性の共振層を積層してコールドプレス成形により一体化すれば良い。
本発明の防音材は、会話明瞭度を改善させるため、１０００〜１６００Ｈzでの吸音力が特に良好であり、この周波数領域の吸音率０．７以上を得ることができる。なお、吸音率の測定は、ＡＳＴＭＥ１０５０に基づき、プリュエル・ケア製の小型測定管４２０６と大型測定管４２０６を使用し、同プリュエル・ケア製の分析器８５５０を用いシステム化した装置により、周波数１００〜６４００Ｈｚの範囲で垂直入射による吸音率を測定した。共振層の目付量を２００ｇ／m²以下、吸音層の厚さを１〜５０mmで変化させることで、この範囲での周波数でのシート共振による吸音力の向上を効果的に得ることができ、車室内の良好な静粛性が得られる。防音材の厚さが薄くなってもシートの共振現象を利用している為、高い吸音率を得ることができる。従来の防音材に対し非通気性の共振層の大幅な重量低減が可能になる。

以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（ポリオレフィン系樹脂発泡体の製造）
［参考例１〜８］
表１に示した所定量のポリプロピレン系樹脂（ＭＦＲ＝１．９ｇ／１０分、エチレン含有量＝４．１％、融点＝１４０℃）、ポリエチレン系樹脂（ＭＦＲ＝８ｇ／１０分、密度＝９２５ｋｇ／ｍ^３、融点＝１２３℃）、難燃剤（エチレンビスペンタブロモジフェニル、エチレンビステトラブロモフタルイミド）、難燃助剤（三酸化アンチモン）、架橋助剤（ジビニルベンゼン、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート）、発泡剤（アゾジカルボンアミド）、安定剤（ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３、５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］）、顔料（カーボンブラック）を２軸押出機に供給し、温度約１８０℃で溶融混練し、厚さ１．０ｍｍの連続シートを得た。得られたシートに、加速電圧８００ｋＶで電離性放射線として電子線を表1に示した所定量照射し架橋させた。

得られた架橋シートを温度約２４０℃に保たれた塩浴発泡槽で加熱発泡し、ポリオレフィン系樹脂発泡体を得た。

［実施例１〜６］
非通気性の共振層が参考例1〜６のポリオレフィン系樹脂発泡体と、吸音層が熱可塑性フェルト、つまり、ポリエステル化繊と雑綿とで構成されたもの（混綿率２０％）で、該フェルトの水平方向燃焼速度は自消性、密度６０ｋｇ／ｍ^３、厚み２０mm、目付１２００ｇ／m²であるものを使用し、接着層として水溶性ＥＶＡ系接着剤を、該共振層の片面に５０g／ｍ²塗布し、この塗布面と吸音層とを圧力１kg／cm²で６０秒間圧縮し、接着する。乾燥が遅い場合は加熱することで約３０秒間の圧縮による接着でよい。この時、自動車内装材として必要な形状に成形される。

この接着後の接着強度は２〜８Ｎ／２５mm で、接着面積は９０％である。剥離状態は吸音層の熱可塑フェルトの表層破壊である。この防音材の目付は、１２５０〜１３５０ｇ／ｍ²であった。

図１に吸音率の例として実施例１の垂直入射による吸音率の結果を示す。なお、吸音率は共振層の目付と吸音層の厚みにより相関があり、理論的には次式の共振周波数に吸音率のピークが現れた。

共振周波数（Ｈｚ）＝１／（２×π）×（ρ×Ｃ＾２／ｍ×Ｌ）^{（１／２）}
但し、ρ：空気密度（１．２ｋｇ／ｍ^３）、Ｃ：音速（３４０ｍ／ｓ）、ｍ：共振層の目付、Ｌ：吸音層の厚さである。

かかる成形により吸音層の厚みが変化するため、幅広い周波数領域において高い吸音率を得ることができた。

ここでニードルパンチを行ったフェルトを用いた場合、そうでないフェルトに対し表層破壊強度が高くなり、この為接着強度は５〜１０Ｎ／２５mm と高くなった。

［比較例１］
参考例７のポリオレフィン系樹脂発泡体を共振層とした以外、実施例１〜５と同様にして防音材を作成した。しかし、成形時に共振層のポリオレフィン系樹脂発泡体が破れてしまい、成形不具合となった。

［比較例２］
参考例８のポリオレフィン系樹脂発泡体を共振層とした以外、実施例１〜５と同様にして防音材を作成した。この防音材は実施例１〜５と同様に軽量性と防音性を兼ね備えていた。しかし、共振層に難燃性が無いため、自動車内装材としては適さなかった。

本発明の難燃防音材は、好適な防音性能を備え、軽量、かつ、難燃性能に優れた防音材であるので、特に自動車内装用の防音材に好適に用いられる。

本発明における実施例１の周波数に対する垂直入射による吸音率の結果を示したグラフである。

Claims

ＡＳＴＭＤ１６９２に基づいて測定される水平方向燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以下で、見掛け密度３８ｋｇ／ｍ^３以下、厚さ１〜７ｍｍ、引張伸度５０％以上であるポリオレフィン系樹脂発泡体からなる共振層と、該水平方向燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以下で、厚さ１〜５０ｍｍ、見掛け密度１０〜２００ｋｇ／ｍ^３である多孔質材料からなる吸音層とを接着してなる積層体であって、該積層体の目付が３０００ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする難燃防音材。
前記ポリオレフィン系樹脂発泡体において、ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレン系樹脂および／またはポリプロピレン系樹脂の少なくとも一つから選ばれる請求項１記載の難燃防音材。
前記ポリオレフィン系樹脂発泡体が、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して難燃剤１〜５０重量部含有する請求項１または２のいずれかに記載の難燃防音材。
前記ポリオレフィン系樹脂発泡体が、本文で定義する架橋度が１０〜７０％である請求項１〜３のいずれかに記載の難燃防音材。
前記多孔質材料が、フェルトおよび連続気泡樹脂発泡体から選ばれた少なくとも１種である請求項１〜４のいずれかに記載の難燃防音材。
前記連続気泡樹脂発泡体が、本文で定義する連続気泡率が７０％以上であるものである請求項５記載の難燃防音材。