JP2008299073A - 吸音材 - Google Patents

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Shingo Kajiyama
晋吾 梶山
Jun Kodama
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Abstract

【課題】軽量且つ吸音性能、特に低周波数での吸音性能に優れる吸音材を開発することを目的とする。
【解決手段】フィルム、好ましくは目付が7〜180g/mのフィルムとメルトブローン不織布、好ましくは目付が30〜500g/m、好ましくは密度が0.010〜0.04g/cmの範囲のメルトブローン不織布が接着剤により接合されてなる、吸音材の総重量(総目付)当たりの吸音率積分値が1.5を超えるという、軽量、且つ低周波数領域の吸音性に優れることを特徴とする吸音材を提供するものである。
【選択図】 図1

Description

本発明は、軽量且つ吸音性能に優れる吸音材に関する。
住宅、オフィス等の住環境あるいは航空機、車両、自動車等の輸送手段は、外部からの騒音を遮断した静謐な環境をもたらすことが要望されており、空気層を含むポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム等の発泡体、フェルト、不織布等の繊維状物からなる吸音材が広く用いられている。
特に、自動車等の輸送手段は、より軽量で且つ吸音性能に優れる吸音材が求められることから、吸音材に他の層を積層して用いること、例えば、メルトブローン不織布とニードルパンチ不織布を積層した積層体を音源側にメルトブローン不織布を設置する方法(特許文献1参照)、非通気性の樹脂発泡体又は樹脂フィルムからなる共振層と熱可塑性フェルトからなる吸音層を積層してなる防音材(特許文献2参照)、あるいは通気性の樹脂発泡体又は樹脂フィルムからなる共振層と熱可塑性フェルトからなる吸音層を積層してなる防音材(特許文献3参照)等、種々の方法が提案されている。
特開2002−200687号公報 特開2005−227747号公報 特開2005−208494号公報
本発明は、更なる軽量化の要望に応えるために、軽量且つ吸音性能に優れる吸音材を開発することを目的とする。
本発明は、フィルム、好ましくは目付が7〜180g/mのフィルムとメルトブローン不織布、好ましくは目付が30〜500g/m、好ましくは密度が0.010〜0.04g/cmの範囲のメルトブローン不織布が接着剤により接合されてなることを特徴とする吸音材を提供するものである。
本発明の吸音材は、1000〜4000Hz、更には1000〜2000Hzのより低周波数の音の吸音率に優れ、しかも1000〜2000Hzの領域の吸音率積分値が大きく、特に、吸音材の総重量(総目付)当たりの吸音率積分値が1.5を超えるという、軽量、且つ低周波数領域の吸音性に優れる特徴を有している。
<フィルム>
本発明の吸音材を構成するフィルムは、熱可塑性樹脂からなるフィルムであり、好ましくは目付が7〜180g/m、より好ましくは10〜140g/mの範囲にある。目付が上記範囲にあるフィルムは、メルトブローン不織布と接合して吸音材とした場合に、軽量で且つ十分な吸音性能を有する。
本発明に係るフィルムは、好ましくは、厚さが10〜200μm、より好ましくは15〜150μmの範囲にある。厚さが上記範囲にあるフィルムは、メルトブローン不織布と接合して吸音材とした場合に、軽量で且つ十分な吸音性能を有する。
本発明に係るフィルムは、非通気性のフィルムであっても、通気性を有する、即ち、微孔を有するフィルムであってもよい。
本発明に係るフィルムの素材となる熱可塑性樹脂は、種々公知の熱可塑性樹脂を使用し得る。具体的には、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−オクテン等のα−オレフィンの単独若しくは共重合体であるポリオレフィン〔高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(所謂LLDPE)、高密度ポリエチレン、エチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・1−ブテンランダム共重合体等のエチレンの単独重合体あるいはエチレン・α−オレフィン共重合体等のエチレン系重合体;プロピレンの単独重合体(所謂ポリプロピレン)、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・1−ブテンランダム共重合体(所謂ランダムポリプロピレン)、プロピレンブロック共重合体、プロピレン・1−ブテンランダム共重合体等のプロピレン系重合体;1−ブテン単独重合体、1−ブテン・エチレン共重合体、1−ブテン・プロピレン共重合体等の1−ブテン系重合体;ポリ4−メチル−1−ペンテン等〕、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、ポリアミド(ナイロン−6、ナイロン−66、ポリメタキシレンアジパミド等)、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、アイオノマーあるいはこれらの混合物等を例示することができる。
本発明に係るフィルムは、単層のフィルムであっても二種以上の熱可塑性樹脂からなる二層以上の多層フィルムであってもよい。また、フィルムはクロム、亜鉛、コバルト、アルミニウム、錫及び珪素等の金属等あるいはこれら金属等の酸化物、窒化物、硫化物、リン化物等の無機化合物が蒸着されたフィルムであってもよい。
本発明に係るフィルムは、後述の接着剤との接合力を改良するために、その表面を、例えば、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、アンダーコート処理等で表面活性化処理を行っておいてもよい。
本発明に係るフィルムは、種々公知のフィルム成形方法により製造し得る。本発明に係るフィルムは、一方向あるいは二方向に延伸されていてもよい。また、通気性を有するフィルムは、例えば、無機あるいは有機の充填材を添加した熱可塑性樹脂組成物を用いて得られるフィルムを延伸することにより得られる。
<メルトブローン不織布>
本発明の吸音材を構成するメルトブローン不織布は、熱可塑性樹脂を用いて公知のメルトブローン不織布の製造方法で得られる、通常、繊維径が0.5〜10μmの範囲にあるスパンボンド不織布に比べて細い繊維径を有する不織布である。
本発明に係るメルトブローン不織布は、好ましくは、目付が30〜500g/m、より好ましくは50〜350g/m、特に好ましくは60〜300g/mの範囲にある。目付が上記範囲にあるメルトブローン不織布は、前記フィルムと接合して吸音材とした場合に、軽量で且つ十分な吸音性能を有する。
本発明に係るメルトブローン不織布は、好ましくは、厚さが2〜35mm、より好ましくは3.5〜25mmの範囲にある。厚さが上記範囲にあるメルトブローン不織布は、前記フィルムと接合して吸音材とした場合に、軽量で且つ十分な吸音性能を有する。
本発明に係るメルトブローン不織布は、好ましくは、密度が0.010〜0.04g/cm、より好ましくは0.010〜0.03g/cmの範囲にある。密度が上記範囲にあるメルトブローン不織布は、前記フィルムと接合して吸音材とした場合に、軽量で且つ十分な吸音性能を有する。
本発明に係るメルトブローン不織布は、公知の交絡方法で若干のプレボンディングを施しておいてもよい。かかる交絡方法としては、繊維を移動ベルトに堆積させた後ニップロールにて押し固める方法、ニードルパンチ、ウォータージェット、超音波等の手段を用いる方法、あるいはエンボスロールを用いる熱エンボス加工またはホットエアースルーを用いる方法を例示できる。
本発明に係るメルトブローン不織布の素材となる熱可塑性樹脂は、前記フィルムの素材と同じ、種々公知の熱可塑性樹脂を使用し得る。
本発明に係るメルトブローン不織布の素材となる熱可塑性樹脂としては、耐熱性、軽量性の面から、ポリオレフィン、特にプロピレン系重合体が好ましい。
<接着剤>
本発明に係る接着剤は、前記フィルムとメルトブローン不織布を接合し得る接着剤である限り、種々公知の接着剤を使用し得る。
かかる接着剤としては、具体的には、アクリル系樹脂接着剤、オレフィン系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エチレン・酢酸ビニル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、塩化ビニル樹脂系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、酢酸ビニル系接着剤、スチレン・ブタジエン系接着剤、ポリアミド樹脂系接着剤、シリコーン系接着剤等を例示できる。接着剤は、溶剤系、エマルジョン系あるいはホットメルト系のいずれの形態であってもよい。
<吸音材>
本発明の吸音材は、前記フィルムと前記メルトブローン不織布を前記接着剤により接合されてなる積層体からなる。
本発明の吸音材の目付は、吸音材を用いる用途により適宜決め得るが、好ましくは40〜650g/m、より好ましくは80〜350g/mの範囲にある。目付が上記範囲にある吸音材は、軽量で且つ十分な吸音性能を有する。
本発明の吸音材の厚さは、吸音材を用いる用途により適宜決め得るが、好ましくは2〜35mm、より好ましくは3.5〜25mmの範囲にある。厚さが上記範囲にある吸音材は、軽量で且つ十分な吸音性能を有する。
本発明の吸音材は、後述の測定方法で測定した周波数が1000〜2000Hzの範囲の吸音率積分値が180以上、好ましくは200〜750と大きく、且つ、1000〜2000Hzの範囲の吸音率積分値/吸音材の総目付の値が1.5以上、好ましくは1.7以上、特に2.0〜2.7である。
本発明の吸音材の接着剤による接合は、全面接合でも、部分接合でもよい。部分接合により接合する場合は、接合面積率が0.1以上であることが好ましい。接合面積率が0.1%未満の場合は、得られる吸音材を他の部材に接合して用いる際に、フィルムとメルトブローン不織布が剥離する場合がある。部分接合は、線状であっても、点状であってもよい。線状の場合は、曲線でもよいし、複数の線が交差していてもよい。
本発明の吸音材における、フィルムとメルトブローン不織布との接着強度は、通常、0.001N/5cm以上あれば良い。
本発明の吸音材を用いる際には、音源、即ち、騒音が発生する側にフィルム面を設置して用いる必要がある。音源に対してフィルム面を設置することにより、音源から発生する音を吸音することが可能となる。
<吸音材の製造方法>
本発明の吸音材は、前記フィルムと前記メルトブローン不織布を、前記接着剤を用いて接合することにより製造し得る。
接着剤を用いて接合する方法は、種々公知の方法を採用し得る。具体的には、例えば、フィルムのメルトブローン不織布との接合面に、例えば、エアーナイフコーター、ダイレクトグラビアコーター、グラビアオフセット、アークグラビアコーター、グラビアリバースおよびジェットノズル方式等のグラビアコーター、トップフィードリバースコーター、ボトムフィードリバースコーターおよびノズルフィードリバースコーター等のリバースロールコーター、5本ロールコーター、リップコーター、バーコーター、バーリバースコーター、ダイコーター、ドットガン、コールドグルーガン等種々公知の塗工機を用いて、前記接着剤を塗布した後、メルトブローン不織布と接合する方法、フィルムのメルトブローン不織布との接合面に、ポリウレタン系樹脂等のアンカー剤等を用いて、別途成形して得られたメルトブローン不織布をラミネートする方法等を例示できるが、これらの方法に限定されるものではない。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例における物性値等は、以下の方法により測定した。
(1)吸音性能
<吸音率>
吸音材から29mmφの円形の試験片を採取し、垂直入射吸音率測定装置〔ブリュエル&ケアー社製TYPE4206〕を用い、ASTM E 1050に準拠し、周波数1000〜6400Hzにおける試験片のフィルム側から平面音波が垂直に入射するときの垂直入射吸音率を測定した。得られた1000〜6400Hzの吸音率カーブから、1000Hz及び2000Hzの吸音率を求めた。
<吸音率積分値>
得られた1000〜6400Hzの吸音率カーブから、1000〜2000Hzにおいて、吸音率(縦軸)と周波数(横軸)で囲まれる面積(長方形)を2Hzおきに算出し〔例えば、1000Hzにおける吸音率が0.01とした場合、1000〜1002Hzの面積は0.01×(1002−1000)〕、それを1000〜2000Hzの範囲内で繰り返して全面積の和を積算することで1000〜2000Hzにおける吸音率の積分値を算出した。
<総目付当たりの吸音率積分値>
前記方法で得た1000〜2000Hzにおける吸音率の積分値を吸音材(試験片)の総目付けで割り、1000〜2000Hzにおける吸音率積分値/総目付けを算出した。
(2)接着強度(N/5cm)
吸音材から、幅5cm×長さ20cmの試験片を採取し、フィルムとメルトブローン不織布等の端部を剥がした後、定速伸張型引張試験機(株式会社東洋精機製作所製、ストログラフV1C)を用いて、引張速度200mm/分でフィルムとメルトブローン不織布とを剥離して、単位幅当たり(5cm)の接着強度を求めた。
(3)平均繊維径(μm)
不織布を(株)日立製作所製電子顕微鏡「S−3500N」を用いて、倍率1000倍の写真を撮影し、任意に繊維100本を選び、その繊維の幅(直径)を測定し、得られた測定結果の平均を平均繊維径とした。
<実施例1>
〔ポリプロピレン製メルトブローン不織布〕
プロピレン単独重合体〔MFR400(ASTM D1238に準拠し温度230℃、荷重2.16kgで測定):900g/10分〕を用い、押出し口金径0.2mmφノズルを有するメルトブローン不織布製造装置を用い、300℃で押出し、ノズルの両側から吹き出す加熱エアー(300℃、350Nm3/m/時)で細化・固化することにより、その繊維径を平均約2.75μmのフィラメントにし、このフィラメントをノズルからの距離20cmで捕集して、目付:80g/m、厚さ:6mm、平均繊維径:2.75μm及び密度:0.013g/cmのポリプロピレン製メルトブローン不織布を作製した。
ついで、ポリプロピレン製メルトブローン不織布と無延伸ポリプロピレンフィルム〔東セロ(株) 品目 RXC−21 #70 目付:61g/m、厚さ:0.07mm〕とをクロロプレン系接着剤(輸入元:高分子商事株式会社)を用いて接着剤塗布面積:0.5%で貼りあわせて吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表1に示す。
<実施例2>
実施例1で用いた無延伸ポリプロピレンフィルムに替えて、無延伸ポリプロピレンフィルム〔東セロ(株) 品目 S #30 目付:26g/m、厚さ:30μm〕、及び実施例1で用いたポリプロピレン製メルトブローン不織布に替えて、表1に示すポリプロピレン製メルトブローン不織布を用いる以外は実施例1と同様に行い吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表1に示す。
<実施例3>
実施例2で用いたポリプロピレン製メルトブローン不織布に替えて、表1に示すポリプロピレン製メルトブローン不織布を用いる以外は実施例2と同様に行い吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表1に示す。
また、図1に吸音材の1000〜6400Hzの吸音率カーブを示す。
<実施例4>
ポリプロピレン製メルトブローン不織布と無延伸ポリプロピレンフィルムとの接着を、クロロプレン系接着剤の塗布面積を80%とする以外は実施例3と同様に行い吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表1に示す。
また、図1に吸音材の1000〜6400Hzの吸音率カーブを示す。
<実施例5>
実施例2で用いたポリプロピレン製メルトブローン不織布に替えて、表1に示すポリプロピレン製メルトブローン不織布を用いる以外は実施例2と同様に行い吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表1に示す。
また、図1に吸音材の1000〜6400Hzの吸音率カーブを示す。
<実施例6>
実施例2で用いたポリプロピレン製メルトブローン不織布に替えて、表1に示すポリプロピレン製メルトブローン不織布を用いる以外は実施例2と同様に行い吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表1に示す。
<実施例7>
実施例1で用いたポリプロピレン製メルトブローン不織布に替えて、表1に示すポリプロピレン製メルトブローン不織布を用いる以外は実施例1と同様に行い吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表1に示す。
<実施例8>
実施例1で用いたポリプロピレン製メルトブローン不織布に替えて、表1に示すポリプロピレン製メルトブローン不織布を用いる以外は実施例1と同様に行い吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表1に示す。
<比較例1>
実施例2で用いたポリプロピレン製メルトブローン不織布に替えて、表2に示すフェルト(ポリエステル製)を用いる以外は実施例2と同様に行い吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表2に示す。
また、図1に吸音材の1000〜6400Hzの吸音率カーブを示す。
<比較例2>
表1に示すポリプロピレン製メルトブローン不織布と表2に示すポリプロピレン製スパンボンド不織布〔三井化学(株)製 商品名 タフネル PA−8082〕とを積層して吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表2に示す。
<比較例3>
表2に示すポリプロピレン製メルトブローン不織布と表2に示すポリプロピレン製スパンボンド不織布〔三井化学(株)製 商品名 タフネル PA−8082〕とを積層して吸音材を作製した。得られた吸音材を前記記載の方法で評価した。結果を表2に示す。
<参考例1>
表2に示すポリプロピレン製メルトブローン不織布を前記記載の方法で評価した。結果を表2に示す。
また、図1にポリプロピレン製メルトブローン不織布の1000〜6400Hzの吸音率カーブを示す。
<参考例2>
ポリプロピレン製メルトブローン繊維とポリエステル短繊維との混合不織布〔住友スリーエム社製 商品名 シンサレート TAI−2047〕を前記記載の方法で評価した。結果を表2に示す。
<参考例3>
表2に示すフェルト(ポリエステル製)を前記記載の方法で評価した。結果を表2に示す。
<参考例4>
実施例2で用いた無延伸ポリプロピレンフィルムを前記記載の方法で評価した。結果を表2に示す。
また、図1に無延伸ポリプロピレンフィルムの1000〜6400Hzの吸音率カーブを示す。
Figure 2008299073
Figure 2008299073
表1から明らかなように、本発明のフィルムとメルトブローン不織布が接着剤により接合されてなる吸音材(実施例1〜8)は、比較的低周波数である1000Hzと2000Hzでの吸音率が0.10〜0.37及び0.32〜0.94と優れており、且つ、1000〜2000Hzにおける吸音率積分値も191〜705と高い値を有している。
特に、吸音率積分値を吸音材の総目付で割った値は、1.73〜2.63と高く、本発明の吸音材は比較的低周波数領域での吸音率に優ればかりでなく、特に、吸音材の総重量(総目付)当たりの吸音率積分値が1.5を超えるという、軽量、且つ低周波数領域の吸音性能に優れる特徴を有していることが分かる。
本発明の吸音材は、表1から明らかなように、フィルムの目付(厚さ)及びメルトブローン不織布の目付(厚さ)が増すとともに、より低周波領域の吸音率が増す。
それに対して、表2に示すように、フィルムとフェルトを接着剤により接合した吸音材(比較例1)は、1000Hzと2000Hzでの吸音率は0.15及び0.35と本発明の吸音材に比べて劣る。また、1000〜2000Hzにおける吸音率積分値は249と数値上は良好な吸音性を示すが、これは総目付が383g/mと本発明の吸音材である実施例1の比べ吸音材の重量があることによるものである。したがって、吸音材の総重量(総目付)当たりの吸音率積分値は0.65と低く、本発明の吸音材に比べ、軽量性に欠ける。
また、表2に示すように、メルトブローン不織布とスパンボンド不織布を積層してなる吸音材(比較例2、3)は、1000Hzと2000Hzでの吸音率が0.08〜0.09及び0.18〜0.28並びに1000〜2000Hzにおける吸音率積分値が125〜171と本発明の吸音材に比べて、低周波領域での吸音性能に劣り、吸音材の総重量(総目付)当たりの吸音率積分値も0.31〜0.41と低い。
なお、表2に示すように、メルトブローン不織布の吸音性(参考例1)は、1000Hzと2000Hzでの吸音率が0.15及び0.43並びに1000〜2000Hzにおける吸音率積分値が285、吸音材の総重量(総目付)当たりの吸音率積分値が1.83と本発明の吸音材と比べて、数値上は良好な吸音性能を示すが、参考例1と同じような目付を有する実施例3と比較すると、図1からも明らかなように、本発明の吸音材が低周波領域での吸音性能が優れることが分かる。
表2に、参考例2に市場で用いられている混合不織布及び参考例3にフェルトの吸音性を示すが、何れも本発明の吸音材に比べ、低周波領域での吸音性能が劣る。
図1に、実施例3(フィルム/メルトブローン不織布)、実施例4(フィルム/メルトブローン不織布)、実施例5(フィルム/メルトブローン不織布)、(比較例1(フィルム/フェルト)、参考例1(メルトブローン不織布)及び参考例4(フィルム)の吸音率カーブを示す。
図1から、本発明の吸音材は低周波領域の吸音性に優れることが分かる。また、メルトブローン不織布(参考例1)とフィルム(参考例4)を接着剤により接合することにより、低周波領域での吸音性能に優れる吸音材が得られることが分かる。
本発明の吸音材は軽量且つ吸音性能に優れるので、自動車、電車、船舶、航空機等の輸送機;掃除機、洗濯機、冷蔵庫、冷凍庫、乾燥機、ミキサー、エアコン、空気清浄機等の電化製品;複写機、ファクシミリ、パソコン、印刷機等のOA機器;壁材、天井材、床材等の家屋等を始め、吸音材を必要とする用途に用い得る。中でも、燃費向上を目的の一つとして、軽量化が図られている自動車の吸音材として、特に好適であり、床材、天井材、ドアパネル等に貼り合わせることにより車内の騒音を低減できる。
実施例3、実施例4、実施例5、比較例1、参考例1及び参考例4の吸音材の周波数1000〜6400Hzにおける吸音率カーブを示す。

Claims (5)

  1. フィルムとメルトブローン不織布が接着剤により接合されてなることを特徴とする吸音材。
  2. フィルムが、目付7〜180g/mの範囲にあるフィルムである請求項1記載の吸音材。
  3. メルトブローン不織布が、目付30〜500g/mの範囲にあるメルトブローン不織布である請求項1記載の吸音材。
  4. メルトブローン不織布が、密度0.010〜0.04g/cmの範囲にあるメルトブローン不織布である請求項1記載の吸音材。
  5. フィルムが音源側にある請求項1〜4のいずれか1項に記載の吸音材。
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