JP2008537526A - 密封された薄い多層吸音体 - Google Patents

Abstract

本発明は薄い吸音性の多層の複合体に関するものであり、特に、自動車の内部または外部の騒音の低減を意図している。本発明による複合体は少なくとも３つの積み重ねられた層；
不浸透性で面積当たり（２０）から（１００ｇ／ｍ^２）の質量を有する第一の層（４）；
（２５０）から（２５００Ｎｓ／ｍ^３）の通気抵抗と（１５）から（２５０ｇ／ｍ^２）の面積当たりの質量を有する第二の層（３）；
（２）から（３０ｍｍ）の間の厚さであり（５０）から（１０００ｇ／ｍ^２）の面積当たりの質量を有し連続気泡であり、音響学的にばねタイプの層である第三の層（２）のそれぞれを含んでいる。
【選択図】図５

Description

本発明は自走車両のエンジンまたはその回転する車輪により、特にエンジン領域、または自走式車両の車体の下部領域において発生する内部および外部の騒音を低減するために担体層に取付けられる請求項１の序文にいう多層の吸音体に関する。

近代自動車産業はますます低騒音の車両を求めている、すなわち、騒音を内部や外部に発することを防ぐ車両である。回転する車輪により発生する騒音を低減するために車輪のハウジングの外部ライナーや空気力学的な床下の保護材は防音材で提供されている。エンジンが発生する外部や内部の騒音を低減するために、エンジン区画の開口部の数と大きさは最小限に抑えられ、エンジン周りの吸収材の量は最大化されている。泥、砂、水、雪、塩分、氷および油、冷却液、バッテリー液、ブレーキ液、燃料、凍結防止剤入りのウォッシャー液のような液体および他の多くの汚染物質の存在があるので、乗客とトランク区画の外側に位置する防音材は保護する必要がある。
ＥＰ−０，２２９，９７７に開示されているように保護の最初の方策として疎水性や疎油性の多孔性表面の布帛や薄いフィルムを使用することが知られている。このタイプの保護は車両のベルトライン付近、典型的にはエンジン頂部またはボンネット付近に位置する、ボンネット吸収材またはウォータボックス吸収材のような部品には十分である、しかしながらＦＲ−２，３８７，８２２に開示されているように、一般に地面付近に使われる、エンジン下部の保護吸収材のような、不浸透性やある程度の耐久性が求められる吸収材には適当ではない。このような性質が吸収材の吸収特性を低減させることは音響学の分野の当業者には明らかである。

ＷＯ２００５／００７４５８は異なる空気透過性を有する少なくとも３つの開放孔の層からなる音響学的に有効な車輪ハウジングを開示している。不幸にもこの種の吸収材は遅かれ早かれ外部物質（泥または水の中の塩、湿気）を引き付けてそれが音響学的性能を無効化し、また部品全体の質量を増大させる。

ＷＯ０２／０６６３１２に開示されているように、軽量で騒音を低減する車輪ハウジング要素の製造のために、袋に密封された開放孔または繊維質の吸収材の代わりに、耐磨耗性の密閉気泡の吸収材を使用することも知られている。ＷＯ９９／４４８１６またはＪＰ−５８−１７７７８１に記載されているように、知られている密閉気泡のポリプロピレン発泡体の吸収材、特に箱型吸収材として形作られたものは、軽量であり低価格化が可能だが、特に箱の寸法（高さ、幅または長さ）が２０ｍｍを下回るならばこれらの吸収性能は貧弱である（吸収はα＝０．６を上回ることはほとんどない）、また、この箱の壁が硬すぎ、また壁材の中でエネルギーを少ししか消散しない。

密封された吸収材は一般には互いに溶着された２つのフィルムで作られた袋の中に置かれた、不織フェルトの打ち抜き半加工品、一般にフェノール樹脂を含んだ綿フェルト、またはその代わりに開放孔のＰＵＲ発泡体の厚板から作られる。この吸収材はファスナー、両面テープまたはより一般的には高周波溶着点により床下の保護材に固定される。密封された単層の開放孔の吸収材の吸音性能は一般に周波数領域において先端の尖ったもので（吸収ピークは狭い周波数帯幅を有する）また吸収値αの最大値は一般に０．８よりも小さい）。

ＰＣＴ／ＣＨ２００４／０００５７２から知られるように知られている密封された単層の吸収材を袋の中に密封された２つのフェルト層構造体に置き換えることは音響学的に有益である。上記の出願に記載された密封された吸収材は３００から１２００Ｎｓ／ｍ^３の通気抵抗（通気抵抗はＩＳＯ ９０５３標準に提示されているような測定方法を用いて明確に決定できる）を示す上部フェルト層と１から２０ｍｍ、典型的には５から１０ｍｍの厚さである下部フェルト層を含んでいる。両方のフェルト層は３００から１２００ｇ／ｍ^２の面積当たりの質量を有する。この層を用いることによりα＝１の最大吸収に達することが可能となるが、より重要なことはこの吸収はもっと幅広いピーク周波数帯幅を示す。不幸にも得られる積層体の面積当たりの質量は典型的には約１０００ｇ／ｍ^２であり、これは特に上述した箱型の吸収材と比較するとより重い。

ＷＯ０１／８９８８３の見解では袋の中の吸収材の厚さがもっと決定的な因子である。吸収材の厚さの減少はその最大吸収周波数ｆ_０をより高周波数領域に移す。もしも吸収材の厚さを減少させようとするならば吸収材の吸収スペクトラムがもはやエンジンまたは回転騒音の平均騒音スペクトラムに一致しなくなるという危険を冒すことになり、それは吸収材が消失したように思われる。たとえば６０ｇ／ｍ^２のフィルムと１０ｍｍ厚のフェルトの吸収材は約２５００Ｈｚの領域に最大吸収ピークを有すが、一方回転騒音のピークは一般的に約１０００Ｈｚに発生されている。

自動走行車両のエンジンまたは回転する車輪から発生される外部や内部の騒音を低減するためのすべての知られている製品は不幸にもよく認識された限界や短所を示している。知られている車輪のハウジングの外部ライナーまたは床下の保護材は低い度合いの吸音性か、時間がたてば擦り切れて劣化する傾向にあるか、重くまた場所をとり、または狭い帯幅の周波数だけしか吸収しない。これらの多くは製造が困難であり費用がかかる。

それ故に本発明の目的は優れた音響学的特性と広い周波数帯幅を有し、大幅に質量と厚さが節約され製造コストの低減された吸音体を提供することである。

このことは本発明により請求項１の特徴を持つ密封された薄い多層の積層吸音体、特に担体層に取り付けられた密封された２層の吸音体により得られる。本発明の吸音体は担体層に取り付けられ少なくとも３層を含んでいる；
水を通さず、面積当たりの質量が２０〜１００ｇ／ｍ^２、好ましくは６０ｇ／ｍ^２未満であり、典型的には２０〜１００μｍ好ましくは４０μｍの厚さを有するフィルムである第一の層、
多孔性であり（好ましくは開放孔）、０．１〜１．５ｍｍの厚さを有し、好ましくは１ｍｍ未満であり、特に０．１〜０．５ｍｍであり、また単位面積当たりの質量が１５〜２５０ｇ／ｍ^２、特に２５〜１５０ｇ／ｍ^２、好ましくは１００ｇ／ｍ^２であり、かつ通気抵抗Ｒｔが２５０＜Ｒｔ＜２５００Ｎｓ／ｍ^３、好ましくは７５０Ｎｓ／ｍ^３である第二の層、
開放孔の不織布層または連続気泡の発泡体層であって、かつ厚さが２〜３０ｍｍであり、好ましくは８ｍｍであり、また面積当たりの質量が５０から１０００ｇ／ｍ^２、好ましくは２５０ｇ／ｍ^２である第三の層、
ここで、第一の層が他の２層を湿気やあらゆる他の外部の汚染物に対して保護している。
好ましい実施態様は全体の厚さが１０ｍｍ未満であり、面積当たりの質量が５００ｇ／ｍ^２未満であり、同時に優れた吸音性を与える。

本発明の吸音体は驚くべき特性を示すので、通気抵抗が典型的には３００から１２００Ｎｓ／ｍ^３であり質量が典型的には５００ｇ／ｍ^２であり約４ｍｍ厚である従来のフェルト層をその通気抵抗が維持されるならば、より軽く（典型的には２５〜１００ｇ／ｍ^２）またより薄い（典型的には０．１〜０．５ｍｍ）層で置き換えることが可能である。この高通気抵抗は繊維の細さを非常に注意深く選択することによりのみ得られる。代わりに適切な穴径と開口比の微小な穴を開けられたフィルムも同じ目的に使用することが出来る。

好ましい実施態様では第一の層は、少なくとも部分的に、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミドまたは任意の熱可塑性ポリオレフィンから作られ、または熱硬化性プラスチック、特にポリウレタンから作られる。第二の層は溶融ブロー法で作られた極細繊維からなり、その繊維の細さは０．１〜０．５ｄｔｅｘである。第二の層はポリプロピレン、ポリエステル、ポリエーテル−ポリエステル共重合体、ポリエチレン、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またはポリアミドの極細繊維を含んでいる。第二の層はまたその打ち抜き穴が０．１〜１．０ｍｍの径またはスリット長さを有し、０．０１〜５％の開口比を生み出す微小な穴を開けられた層からも作ることができる。第三の層は合成繊維、特にポリエステル繊維または天然繊維、特に綿繊維、または天然と合成繊維の混合物の不織布層である。第三の層は結合剤、特に二成分繊維、熱可塑性繊維、熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂、もしくはゴム、もしくそれらの組み合わせを含むか；または穿刺加工によりまたは水ジェット処理により連結された繊維の不織布層である。第三の層は密度が１０から５０ｋｇ／ｍ^３でかつ連続気泡の発泡体からなる発泡体層、特にポリウレタン発泡体またはメラミン発泡体である。第二の層は２５〜１５０ｇ／ｍ^２の単位面積当たりの質量を有する。第二の層と第三の層が、いっしょに測定したときに一体とした通気抵抗が４００＜Ｒｔ＜３０００Ｎｓ／ｍ^３の範囲であり、一方で第二の層が２５０＜Ｒｔ＜２５００Ｎｓ／ｍ^３の範囲、特に５００＜Ｒｔ＜１０００Ｎｓ／ｍ^３の通気抵抗を有する。
本発明によれば本発明の多層体は液体または泥に対して密封される。このことは第二の層と第三の層を第一の層と支持担体層または好ましくは第三の層に面する第四の不浸透性の層との間に封入することによって達成される。好ましくは積層体はその縁部において第一の層を第四の層に溶着することで液体および泥に対して積層体の縁部で密封される。得られた多層吸収体は支持担体への高周波溶着での点付け、両面テープまたはセパレートファスナーによって固定することができる。液体や泥に対する密封を与えるために第一、第二および第三の層は第四の層を用いる負担なく支持担体層に対して多層の縁部で一緒に溶着することができる。多層体は第一の層と支持担体との間で第一の層の縁部に沿って連続線で溶着することによって封入することができる。液体と泥に対する密封を与えるために３つの層は積層体の縁部で支持担体に一緒に溶着することができる。

本発明の更なる展開は多層体の吸収曲線を修正することと第一の層の破裂または他の損傷の場合において多層体（または積層体）全体が汚染されたりまたその音響学的特性が損なわれたりすることを避ける目的で個別のポケットを作り出すことを予見する。この構造設計は密封可能な材質でのみ可能である。

本発明の技術的な優位性は当業者にとっては明らかであり厚さの飛躍的な低減、質量の低減、吸収特性の改善および生産の容易さにより理解される。

以下に、本発明の好ましい実施態様がより詳細に図面を参照して記載される。
図１は本発明による多層吸収体の構造設計の概略図を示している。この多層吸収体は好ましくは二成分繊維とともに１００％ＰＥＴフェルトからなる第三の層またはスペーサ２を含んでいる。好ましい実施態様ではこのスペーサ２は８ｍｍ厚であり約２５０ｇ／ｍ^２の面積当たりの質量を有する。この層の厚さを、すなわち、４と１２ｍｍの範囲で変えること、および同時に最適な音響学的特性を達成するために面積当たりの質量を変えることは正常な技術的設計の範囲に含まれる。同様に繊維の直径と長さも最適化されることがよい。好ましい実施態様の繊維は５ｄｔｅｘの細さを有する。この音響学的スペーサ２は熱硬化性プラスチック、特にポリウレタンまたはメラミンの連続気泡発泡体材からなってよいことが理解される。

薄く多孔性の第二の層３はスペーサ２の上部に配置される。この第二の層３は好ましくはおおよそ５０ｇ／ｍ^２のＰＰ不織布からなる。この多孔性（開放孔）第二の層３は高い通気抵抗値Ｒｔを有することが本発明には不可欠である。好ましい実施態様としては約６００Ｎｓｍ^−３の通気抵抗Ｒｔが使用される。このＡＦＲ（air flow resistance）と呼ばれる層は本発明によれば１ｍｍ未満の厚さを有する。
好ましくはこの不織布はポリプロピレン、ポリエステル、ポリエーテル−ポリエステル共重合体、ポリエチレン、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またはポリアミドからなる極細繊維を含んでいる。

このＡＦＲ−層３の上部には好ましくはＰＰから作られた薄いフィルム４が配置されている。この種のフィルムは約５０μｍの通常の厚さおよび５０ｇ／ｍ^２未満の面積当たりの質量を有する。

上記の薄層多層吸収体１の更なる実施態様はさらにスペーサ２に隣接する下部のフィルム（図示されていない）を含む。この下部のフィルムは好ましくは５０ｇ／ｍ^２未満の面積当たりの質量を有しまた開放孔層２、３をあらゆる汚染物から保護するために上部のフィルム４と直接密封されるかまたは多層吸収体１のすべての他の層と一緒に密封される。

図２は多層吸収体１（曲線Ａ）の音響学的特性（吸収）をフィルムの袋にフェルトのスペーサを封入してなる従来の密封された吸収体（曲線Ｂ）と比較する図である。この図から明らかに認識できるように本発明による吸音体は５００から５０００Ｈｚの全体の周波数領域に亘りより高い吸収能力を有するが、しかしながらこの吸音体１は従来のものよりも５０％薄くまた２５％軽い。

図３ａと３ｂは本発明の異なる実施態様を示している。図３ａによれば上部の層４（第一の層）は多孔性の層３、２を覆いまた支持担体層５に溶着されている。この支持担体５は好ましくはしかし他のものを排除しないがエンジン下部の保護材、空気力学的な床下の保護材、車輪のハウジングの外部ライナー保護材またはエンジン上部のカバーである。これによって薄い第二の層２とスペーサ３は湿気やあらゆる他の外部の汚染物質から保護されている。図３ｂに示されるように、水密の密封を得るために、開放孔層２、３の材質によっては薄層多層１全部が支持担体層５に溶着することができる、すなわち、すべての個別の層が一緒に溶着される。

図４ａ−４ｃは多層吸収体１のさらなる実施態様を支持担体層５へ固定するための異なる構造の概略図を示す。この実施態様は多孔性の層２、３を封入するために下部のフィルム６を含む。吸収体の密封は上部のフィルム４を背部のフィルム６へ溶着することでまたは有利には層２および３の事前裁断段階なしで全ての層を一緒に溶着することで得られる。図４ａ−４ｂに図示されているように上記の両方の実施態様で薄膜多層吸収体は高周波溶着点８、両面テープ９またはセパレートファスナー１０により支持担体５へ取り付けることができる。

図５は本発明による多層吸収体１のさらに展開したものの三次元図を示している。これは少なくとも繊維質の材料（ＰＥＴ材）で作られた多孔性の音響学的スペーサおよび極細繊維フェルト（ＰＰ材）で作られた本発明による多孔性の薄いＡＦＲ−層１を封入した多数の個別のポケットからなる。個別のポケットは約７から２０ｍｍの厚さを有する。

図６は本発明による吸音材のポケットサイズの音響学的挙動を示している。図中の曲線Ｃはポケットのない本発明の吸音材の吸収特性を表している。曲線Ｄは２００ｍｍの幅を有するポケットのある本発明の吸音体の音響学的特性を示しており、一方曲線Ｅは７５ｍｍの幅を有するポケットのある本発明の吸音体の音響学的挙動を示している。この図からポケットのサイズは吸収能力を高周波数または低周波数へ移すが全体の性能には影響を与えないことが明らかになっている。

吸音の薄い多層複合体からなる本吸収体の技術的な利点は当業者に明らかでありまた厚さの飛躍的な低減、質量の低減、吸収性能の改善、および生産コストの低減で理解される。

本発明による多層吸収体の概略図である。 本発明による多層吸収体の音響学的特性を示す図である。 ａ，ｂ 本発明による多層吸収体の異なる構造設計の概略図である。 ａ，ｂ，ｃ 本発明による多層吸収体の好ましい実施態様の異なる固定構造の概略図である。 本発明による多層吸収体を更に展開したもの三次元図である。 図５の多層吸収体の周波数依存吸収を示す図である。

Claims (22)

1. 自走車両のエンジンまたはその回転する車輪により、特にエンジン領域、または車体の下部領域、または自走車両のドアの湿潤領域において発生する内部および外部の騒音を低減するために担体層またはフレーム（５）に取付けられる、少なくとも以下の３層：
   汚染物を通さず、面積当たりの質量が２０〜１００ｇ／ｍ^２である第一の層（４）、
   開放孔または連続気泡であり、かつ通気抵抗Ｒｔが２５０＜Ｒｔ＜２５００Ｎｓ／ｍ^３である第二の層（３）、
   多孔性であり、特に開放孔の不織繊維層または連続気泡の発泡体層であって、かつ厚さが２〜３０ｍｍであり、また面積当たりの質量が５０から１０００ｇ／ｍ^２である第三の層、
   を含み、ここで、第一の層（４）が他の２層（３、２）を外部の汚染物に対し密閉するように設計されている多層の吸音体（１）であって、第二の層（３）が厚さ０．１〜１．５ｍｍ、特に０．１〜０．５ｍｍであり、かつ単位面積当たりの質量が１５〜２５０ｇ／ｍ^２、特に２５〜１００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする多層の吸音体。
2. 第二の層（３）の通気抵抗が４００＜Ｒｔ＜１５００Ｎｓ／ｍ^３、特に５００＜Ｒｔ＜１０００Ｎｓ／ｍ^３であることを特徴とする請求項１記載の吸音体（１）。
3. 第二の層（３）が繊維の細さが０．１〜０．５ｄｔｅｘである極細繊維を含むことを特徴とする請求項１または２記載の吸音体（１）。
4. 極細繊維がポリプロピレン、ポリエステル、ポリエーテル−ポリエステル共重合体、ポリエチレン、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またはポリアミドから作られていることを特徴とする請求項２記載の吸音体（１）。
5. 第二の層（３）が単位面積当たりの質量５０〜１００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の吸音体（１）。
6. 第二の層（３）が微小な穴を開けられた層であって、その穴の開口径が０．１〜１ｍｍであり開口比が０．０１〜５％であることを特徴とする請求項１または２記載の吸音体（１）。
7. 第三の層（２）が合成繊維、特にポリエステル繊維、または天然繊維、特に綿繊維、または天然繊維と合成繊維の混合物を含む不織布層であることを特徴とする請求項１記載の吸音体（１）。
8. 第三の層（２）が結合剤、特に二成分繊維、熱可塑性繊維、熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂、ゴムまたはそれらの組み合わせから作られるものを含むことを特徴とする請求項７記載の吸音体（１）。
9. 第三の層（２）が密度１０から５０ｋｇ／ｍ^３の発泡体層からなることを特徴とする請求項１記載の吸音体（１）。
10. 第三の層（２）が連続気泡の発泡体からなり、特にポリウレタンまたはメラミンから作られることを特徴とする請求項９記載の吸音体（１）。
11. 第二の層（３）と第三の層（２）が、いっしょに測定したときに一体とした通気抵抗が４００＜Ｒｔ＜３０００Ｎｓ／ｍ^３の範囲であることを特徴とする請求項１および３から１０のいずれか１項記載の吸音体（１）。
12. 第一の層（４）が少なくとも部分的に、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、熱可塑性オレフィン、もしくはその他の熱可塑性材料から作られる、または少なくとも部分的に熱硬化性プラスチック、特にポリウレタンから作られることを特徴とする請求項１記載の吸音体（１）。
13. 吸音体（１）が、第三の層（２）と面し汚染物を通さない第四の層（６）を含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の吸音体（１）。
14. 吸音体（１）が、第一の層（４）が第四の層（６）とそれらの縁部に沿って溶着により密封されていることを特徴とする請求項１３記載の吸音体（１）。
15. 吸音体（１）が、すべての層が一緒にそれらの縁部に沿って溶着により密封されていることを特徴とする請求項１３記載の吸音体（１）。
16. 吸音体（１）が、高周波溶着（８）によって支持担体（５）に貼り付けられていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載の吸音体（１）。
17. 吸音体（１）が、両面テープ（９）によって支持担体（５）に貼り付けられていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載の吸音体（１）。
18. 吸音体（１）が、セパレートファスナー（１０）によって支持担体（５）に貼り付けられていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載の吸音体（１）。
19. 固定のためと第二の層（３）と第三の層（２）をどのような汚染物に対しても密封するために第一の層（４）が支持担体層（５）に溶着されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の吸音体（１）。
20. 固定のためと第二の層（３）と第三の層（２）をどのような汚染物に対しても密封するために少なくとも第一（４）、第二（３）および第三の層（２）が支持担体層（５）にいっしょに溶着されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の吸音体（１）。
21. 吸音体（１）が複数の個別に密封されたポケット（７）を含むことを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項記載の吸音体（１）。
22. 第三の層（２）が穿刺加工によりまたは水ジェット処理により連結された繊維の不織布層から作られていることを特徴とする請求項７記載の吸音体（１）。

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