JP2010089706A - Heat insulating and sound absorbing material for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両や自動車等に用いられる車両用断熱吸音材に関するものである。 The present invention relates to a heat insulating sound-absorbing material for vehicles used in railway vehicles, automobiles, and the like.
鉄道車両や自動車等には、動力源から発生するノイズやロードノイズを低減するとともに、動力源または外部の熱を遮断することを目的として、各種の断熱吸音材が用いられている。例えば、コア材にポリエステル繊維等の熱可塑性有機繊維を主構成材料とする不織布マットを用い、表層材に耐炎化アクリル繊維からなる不織布マットを用い、コア材の片面又は両面に表層材をニードルパンチ加工により接合する車両用防音断熱材及びその表層材が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Various heat insulating and sound absorbing materials are used in railway vehicles, automobiles, and the like for the purpose of reducing noise generated from a power source and road noise, and cutting off heat from the power source or outside. For example, a nonwoven fabric mat mainly composed of thermoplastic organic fibers such as polyester fibers is used as the core material, a nonwoven fabric mat composed of flame-resistant acrylic fibers is used as the surface layer material, and the surface layer material is needle punched on one or both sides of the core material. A vehicle sound insulation material and its surface layer material that are joined by processing are disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、繊維径7μm以下の無機質繊維と繊維状バインダー樹脂とを解繊、混合と同時に脱粒子した繊維層の上下面にガラス繊維層を積層した後に加熱一体化する、断熱吸音材が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特許文献1に示す車両用防音断熱材は、コア材にポリエステル繊維等の熱可塑性有機繊維を主構成材料とする不織布マットを用い、表層材に耐炎化アクリル繊維からなる不織布マットを用いている。しかしながら、表層材を難燃性繊維のみとするか、難燃性繊維と他繊維との混合とする場合でも、難燃性繊維を70重量%以上用いないと充分な断熱性が得られないので、材料コストが高くなるという問題点があった。 The vehicle soundproofing heat insulating material shown in Patent Document 1 uses a nonwoven fabric mat mainly composed of thermoplastic organic fibers such as polyester fibers as a core material, and a nonwoven fabric mat composed of flame-resistant acrylic fibers as a surface material. However, even if the surface layer material is made of only flame retardant fibers or a mixture of flame retardant fibers and other fibers, sufficient heat insulation cannot be obtained unless the flame retardant fibers are used in an amount of 70% by weight or more. There is a problem that the material cost becomes high.
また、特許文献2に示す断熱吸音材は、繊維径7μm以下の無機質繊維と繊維状バインダー樹脂とを解繊、混合と同時に脱粒子した繊維層の上下面にガラス繊維層を積層した後に加熱一体化したものである。しかしながら、ガラス繊維を使用していることから、取扱い時に繊維が折れて皮膚や衣服に付着し、チクチクするという欠点があった。そこで、バインダー樹脂としてフェノール樹脂を付着させたロックウールを使用しているが、ロックウールは腰がなく繊維が弱いことから、熱プレス等の加圧成形をした際に所定の強度を発現できないことや、ロックウールの製造時に発生する粒状物の存在により、同等の重量のガラス繊維と比較して断熱性や吸音率が悪いという問題点があった。 Further, the heat insulating sound absorbing material shown in Patent Document 2 is heated and integrated after laminating glass fibers on the upper and lower surfaces of a fiber layer in which inorganic fibers having a fiber diameter of 7 μm or less and a fibrous binder resin are defibrated and departed simultaneously with mixing. It has become. However, since glass fiber is used, there is a drawback that the fiber breaks at the time of handling and adheres to the skin and clothes and tingles. Therefore, rock wool with phenol resin attached is used as the binder resin, but rock wool is weak and the fibers are weak, so that it can not express the prescribed strength when pressure molding such as hot press. In addition, due to the presence of particulates generated during the production of rock wool, there is a problem that heat insulation and sound absorption are poor as compared with glass fibers of equivalent weight.
本発明の車両用断熱吸音材は、少なくとも耐炎化繊維を20重量%以上、熱接着性繊維を30重量%以上含む繊維を混綿して形成した繊維層の少なくても片面側に、繊維層の厚さに対して少なくても表面から10%の範囲まで浸透するように水ガラス溶液を吹付けたのち、乾燥して成ることを特徴としている。また、前記繊維層の嵩密度が10kg/m3以下であることを特徴としている。 The heat insulating sound absorbing material for vehicles of the present invention has at least one side of the fiber layer formed by blending fibers containing at least 20% by weight of flameproofing fiber and 30% by weight of heat-adhesive fiber. It is characterized in that it is formed by spraying a water glass solution so as to penetrate at least 10% from the surface to the thickness and then drying. Further, the bulk density of the fiber layer is 10 kg / m 3 or less.
図1は本発明の車両用断熱吸音材の正面図であり、車両用断熱吸音材1は、繊維層2と、該繊維層2の片面または両面に吹付けられた水ガラス溶液浸透層3より構成されている。耐炎化繊維としては、合成繊維であるアクリル長繊維等から作られたPAN(パン)系酸化繊維、または石炭タールや石油ピッチから作られたピッチ系炭素繊維を用いることができる。例えば、PAN系酸化繊維では、原料の繊維を200〜300℃で、空気中でじっくり熱処理すると火や熱に強い構造を有する耐炎化繊維となる。
FIG. 1 is a front view of a heat insulating sound absorbing material for a vehicle according to the present invention. The heat insulating sound absorbing material for a vehicle 1 includes a fiber layer 2 and a water glass
熱接着性繊維としては、ポリエステル系の熱接着性繊維を用いている。ポリエステルからなる熱接着性繊維は、耐候性、機械的特性、耐久性等に優れており、不織布、詰め綿、紡績糸、布帛等の広い分野において主体繊維と混合されて使用されている。ポリエステル系の熱接着性繊維としては、芯部が高融点のポリエステル、鞘部に低融点のポリエステルを配してなるものが一般的であるが、本発明では、芯が通常のポリエステル、鞘が低融点の共重合ポリエステルあるいはポリエチレンからなる芯鞘複合の熱融着短繊維を用いることが望ましい。そして、主体となる高融点短繊維と混合して繊維集合体を形成したあと、鞘部のみが溶融するような温度で熱処理して繊維同士を接着させ、繊維集合体に強度、剛性を与えて所望の形状に成型する。 As the heat-adhesive fiber, a polyester-based heat-adhesive fiber is used. Thermal adhesive fibers made of polyester are excellent in weather resistance, mechanical properties, durability, and the like, and are used by being mixed with main fibers in a wide range of fields such as nonwoven fabrics, stuffed cotton, spun yarn, and fabrics. Polyester-based heat-bonding fibers are generally those having a core having a high melting point polyester and a sheath having a low melting point polyester, but in the present invention, the core has a normal polyester and a sheath. It is desirable to use a core-sheath composite heat-bonded short fiber made of low-melting copolymer polyester or polyethylene. Then, after mixing with the main high melting point short fibers to form a fiber assembly, heat treatment is performed at such a temperature that only the sheath part melts to bond the fibers together, giving the fiber assembly strength and rigidity. Mold into the desired shape.
耐炎化繊維と熱接着性繊維と、主体繊維としてポリエチレンテレフタレート(PET)を混綿したのち、不織布用ローラーカードとクロスレイヤーで繊維層を形成する。この繊維層の嵩密度は10kg/m3以下とする。車両用断熱吸音材は、低密度であるとともに、繊維層が厚み方向に積層されているにも拘らず、厚み方向の引張り強度が高いという特徴がある。車両用断熱吸音材の嵩密度は、一般的に5〜20kg/m3であるが、本発明では特に軽量化を図るため嵩密度を10kg/m3以下としている。 After blending flameproof fiber, heat-adhesive fiber, and polyethylene terephthalate (PET) as the main fiber, a fiber layer is formed with a non-woven roller card and a cross layer. The bulk density of the fiber layer is 10 kg / m 3 or less. The heat insulating sound absorbing material for vehicles has a feature that it has a low density and has a high tensile strength in the thickness direction even though the fiber layers are laminated in the thickness direction. The bulk density of the heat insulating sound-absorbing material for vehicles is generally 5 to 20 kg / m 3 , but in the present invention, the bulk density is set to 10 kg / m 3 or less in order to particularly reduce the weight.
本発明の車両用断熱吸音材は、低嵩密度であるため、軽量であるとともに、復元性およびクッション性による圧縮反発性、厚み方向の引張り強度が高く、被断熱部位に介在または介装すると被断熱部位に容易に密着する。そのため、現場での施工性を高めることができるとともに、外部から振動などが作用しても被断熱部位との高い密着性を維持でき、位置ずれや偏りを防止でき、振動耐久性が高い。また、断熱材を被断熱部位に配設すると、厚み方向に前記綿状繊維シートが積層されているため、伝熱方向に対して各繊維シートが直交する方向に延びている。そのため、熱の遮蔽効果及び断熱性が高い。 The heat insulating sound-absorbing material for vehicles according to the present invention has a low bulk density and is therefore light in weight, and has a high resilience and cushioning resilience and a high tensile strength in the thickness direction. Easily adheres to a heat insulating part. Therefore, the workability at the site can be improved, high adhesion to the heat-insulated part can be maintained even when vibrations are applied from the outside, position displacement and bias can be prevented, and vibration durability is high. Moreover, since the said cotton-like fiber sheet is laminated | stacked in the thickness direction when a heat insulating material is arrange | positioned in a to-be-insulated part, each fiber sheet is extended in the direction orthogonal to a heat-transfer direction. Therefore, the heat shielding effect and heat insulation are high.
本発明の車両用断熱吸音材は、繊維層の片面または両面に、繊維層の厚さに対して少なくても表面から10%の範囲まで浸透するように水ガラス溶液をスプレーガン等により吹付けている。前記水ガラスの成分はケイ酸ソーダであり、水ガラスの付着量が少なくても片面側に50g/m2以上としている。次に、水ガラスが吹付けられた繊維層を、風乾、熱風乾燥または高周波加熱乾燥、あるいは、これらの併用により行うことを特徴としている。これにより、熱の遮蔽効果及び断熱性を高めることができる。 In the heat insulating sound absorbing material for vehicles of the present invention, a water glass solution is sprayed on one side or both sides of the fiber layer with a spray gun or the like so as to penetrate at least 10% from the surface with respect to the thickness of the fiber layer. ing. The component of the water glass is sodium silicate, and the amount is 50 g / m 2 or more on one side even if the amount of water glass attached is small. Next, the fiber layer sprayed with water glass is characterized by air drying, hot air drying, high-frequency heat drying, or a combination thereof. Thereby, the heat shielding effect and heat insulation can be enhanced.
本発明の車両用断熱吸音材は、前記繊維層が、その面方向にジグザグに折り畳んで形成されており、繊維方向が厚さ方向に配向度が80%以上で配向していることを特徴とする車両用断熱吸音材である。すなわち、図2に示すように面方向にジグザグに折り畳まれた形状をしており、しかも全体として一体に密着成形されているので、層間剥離が生ずるようなことはない。また、上記折り畳み方向には、面方向の圧縮性があり、従って断熱吸音材の厚さが設置場所の厚さ(空間)より厚い場合でも、該方向に圧縮することによって設置することができる。さらに、折り畳まれた面方向に優れた可撓性を示すので、設置場所が湾曲している場合でも、この湾曲に沿わせて容易に取り付けすることができる。 The heat insulating sound-absorbing material for vehicles according to the present invention is characterized in that the fiber layer is formed by zigzag folding in the surface direction, and the fiber direction is oriented with a degree of orientation of 80% or more in the thickness direction. It is a heat insulation sound-absorbing material for vehicles. That is, as shown in FIG. 2, it has a shape that is folded zigzag in the surface direction, and since it is integrally molded as a whole, delamination does not occur. Further, the folding direction has compressibility in the surface direction, and therefore, even when the thickness of the heat insulating sound absorbing material is thicker than the thickness (space) of the installation place, it can be installed by compressing in that direction. Furthermore, since it shows excellent flexibility in the folded surface direction, even when the installation place is curved, it can be easily attached along this curve.
本発明の車両用断熱吸音材は、低嵩密度であるため、軽量であるとともに、復元性およびクッション性による圧縮反発性、厚み方向の引張り強度が高く、被断熱部位に介在または介装すると被断熱部位に容易に密着する。そのため、現場での施工性を高めることができるとともに、外部から振動などが作用しても被断熱部位との高い密着性を維持でき、位置ずれや偏りを防止でき、振動耐久性が高い。また、断熱材を被断熱部位に配設すると、厚み方向に前記綿状繊維シートが積層されているため、伝熱方向に対して各繊維シートが直交する方向に延びているため、熱の遮蔽効果及び断熱性が高い。 The heat insulating sound-absorbing material for vehicles according to the present invention has a low bulk density and is therefore light in weight, and has a high resilience and cushioning resilience and a high tensile strength in the thickness direction. Easily adheres to a heat insulating part. Therefore, the workability at the site can be improved, high adhesion to the heat-insulated part can be maintained even when vibrations are applied from the outside, position displacement and bias can be prevented, and vibration durability is high. Further, when the heat insulating material is disposed in the heat-insulated part, the cotton-like fiber sheets are laminated in the thickness direction, and each fiber sheet extends in a direction perpendicular to the heat transfer direction, thereby shielding heat. High effect and heat insulation.
また、前記繊維層が、その面方向にジグザグに折り畳んで形成されており、繊維方向が厚さ方向に配向度が80%以上で配向している。上記折り畳み方向には、面方向の圧縮性があり、従って断熱吸音材の厚さが設置場所の厚さ(空間)より厚い場合でも、該方向に圧縮することによって設置することができる。さらに、折り畳まれた面方向に優れた可撓性を示すので、設置場所が湾曲している場合でも、この湾曲に沿わせて容易に取り付けすることができる。 The fiber layer is formed by zigzag folding in the surface direction, and the fiber direction is oriented in the thickness direction with an orientation degree of 80% or more. In the folding direction, there is compressibility in the surface direction. Therefore, even when the thickness of the heat insulating sound absorbing material is thicker than the thickness (space) of the installation place, it can be installed by compressing in that direction. Furthermore, since it shows excellent flexibility in the folded surface direction, even when the installation place is curved, it can be easily attached along this curve.
本発明の車両用断熱吸音材は、少なくても耐炎化繊維を20重量%以上、熱接着性繊維を30重量%以上含む繊維を混綿して繊維層を形成する。前記繊維層の片面側または両面側には、繊維層の厚さに対して少なくても表面から10%の範囲まで浸透するように水ガラス溶液を吹付けたのち乾燥したものである。車両軽量化に対応させるために、前記繊維層の嵩密度は10kg/m3以下としている。また、耐圧縮性と吸音性を向上させるために、前記繊維層は、その面方向にジグザグに折り畳んで形成されており、繊維方向が厚さ方向に80%以上の配向度で配向している。前記水ガラスの成分はケイ酸ソーダであり、水ガラスの付着量は少なくても片面側に50g/m2以上としている。また、前記乾燥は、風乾、熱風乾燥または高周波加熱乾燥、あるいは、これらの併用により行うことを特徴としている。 The heat insulating sound-absorbing material for vehicles of the present invention forms a fiber layer by blending at least 20% by weight of a flameproof fiber and 30% by weight or more of a heat-adhesive fiber. One side or both sides of the fiber layer is dried by spraying a water glass solution so as to penetrate at least 10% from the surface with respect to the thickness of the fiber layer. In order to deal with vehicle weight reduction, the fiber layer has a bulk density of 10 kg / m 3 or less. Further, in order to improve compression resistance and sound absorption, the fiber layer is formed in a zigzag manner in the plane direction, and the fiber direction is oriented with an orientation degree of 80% or more in the thickness direction. . The component of the water glass is sodium silicate, and the amount of water glass attached is at least 50 g / m 2 on one side even if it is small. The drying is performed by air drying, hot air drying, high-frequency heat drying, or a combination thereof.
耐炎化繊維を20重量%と、熱接着性繊維を40重量%と、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維を40重量%とを混綿して繊維層を形成し、この繊維層に水ガラス付着量を変化させて付着させたところ、表1に示すような結果が得られた。不燃性の判断基準として熱伝播係数が25以下で合格となるが、水ガラス付着量を50g/m2以上とすることにより達成できることが判明した。なお、表記していないが、耐炎化繊維が0重量%の場合は、水ガラスを100g/m2噴霧しても、熱伝播係数は300となり不燃性は不合格になっている。ただし、実用的には水ガラス付着量を75〜125g/m2とすることが望ましい。 A fiber layer is formed by blending 20% by weight of flame-resistant fiber, 40% by weight of heat-bonding fiber, and 40% by weight of polyethylene terephthalate (PET) fiber, and the amount of water glass attached to this fiber layer is changed. As a result, the results shown in Table 1 were obtained. As a non-flammability criterion, the heat propagation coefficient is 25 or less, which is acceptable, but it has been found that this can be achieved by setting the water glass adhesion amount to 50 g / m 2 or more. Although not shown, when the flameproof fiber is 0% by weight, the heat propagation coefficient is 300 and the nonflammability is rejected even when sprayed with water glass at 100 g / m 2 . However, practically, the water glass adhesion amount is desirably 75 to 125 g / m 2 .
図3は、試験片8個について、ASTM、E162に基づく燃焼試験を行った結果を示したものである。図3において、水ガラスの付着量は両面とも100g/m2である。耐炎化繊維は東邦テナックス製パイロメックス、熱接着性ポリエステル繊維はユニチカ製メルティ、レギュラーPETは帝人製ポリエチレンテレフタレートを用いた。図3に示すように、水ガラスを付着していない試験片1、2は熱伝熱係数が483.72、271.45となり不合格となった。また、水ガラスを付着させた試験片7でも耐炎化繊維が0重量%の場合は、熱伝熱係数が235.05となり不合格となった。
FIG. 3 shows the result of a combustion test based on ASTM and E162 on eight test pieces. In FIG. 3, the adhesion amount of water glass is 100 g / m 2 on both sides. The flame-resistant fiber used was Toho Tenax Pyromex, the heat-adhesive polyester fiber used was Unitika Melty, and regular PET used Teijin polyethylene terephthalate. As shown in FIG. 3, the test pieces 1 and 2 to which no water glass was attached had heat transfer coefficients of 483.72 and 271.45, which were not acceptable. Further, even in the
(実施例1)
耐炎化繊維(東邦テナックス製パイロメックス、2D×76)20%、熱接着性ポリエステル繊維(ユニチカ製メルティ、4D×51)40%、レギュラーPET(ポリエチレンテレフタレート)(帝人製10D×51)を混綿した後、不織布用ローラーカードとクロスレイヤーにて目付150g/m2の繊維層を作成した。さらに、VLAP形成装置で厚さ50mm、目付500g/m2の不織布を得た。この不織布の両面に水ガラスをスプレーで100g/m2(NET)ずつ付着させ、熱風乾燥させて断熱吸音材を得た。表1に示す熱伝播係数は2.56となり、不燃性は合格となった。
Example 1
Flame-resistant fiber (Toho Tenax Pyromex, 2D × 76) 20%, heat-adhesive polyester fiber (Unitika Melty, 4D × 51) 40%, regular PET (polyethylene terephthalate) (Teijin 10D × 51) was mixed. Thereafter, a fiber layer having a basis weight of 150 g / m 2 was formed with a nonwoven fabric roller card and a cross layer. Further, a nonwoven fabric having a thickness of 50 mm and a basis weight of 500 g / m 2 was obtained using a VLAP forming apparatus. Water glass was adhered to both surfaces of this nonwoven fabric by spraying at a rate of 100 g / m 2 (NET) and dried with hot air to obtain a heat insulating sound absorbing material. The heat propagation coefficient shown in Table 1 was 2.56, and the nonflammability was acceptable.
(実施例2)
実施例1と同様の繊維配合で、同様のローラーカード、クロスレイヤーにて目付500g/m2の繊維層を作成し、熱風貫通方式のサーマルボンド形成機にて厚さ50mm目付500g/m2の不織布を得た。この不織布の両面に水ガラスをスプレーで100g/m2(NET)ずつ付着させ、熱風乾燥させて断熱吸音材を得た。表1に示す熱伝播係数は2.62となり、不燃性は合格となった。
(Example 2)
A fiber layer having a basis weight of 500 g / m 2 is prepared with the same fiber composition as in Example 1 using the same roller card and cross layer, and a hot air penetration type thermal bond forming machine having a thickness of 50 mm and a basis weight of 500 g / m 2 . A nonwoven fabric was obtained. Water glass was adhered to both surfaces of this nonwoven fabric by spraying at a rate of 100 g / m 2 (NET) and dried with hot air to obtain a heat insulating sound absorbing material. The heat propagation coefficient shown in Table 1 was 2.62, and the nonflammability was acceptable.
また、実施例1,2について吸音特性を測定した結果を図4に示す。吸音特性は、垂直入射吸音率(%)を示したもので、X軸は周波数(Hz)、Y軸は吸音率(%)である。500〜6300Hzの周波数域において、実施例1は実施例2に対して、吸音効率で5%程度向上している。なお、音響エネルギー損失は、一般的に以下の式より求めることができる。エネルギー損失は、管路摩擦係数(繊維表面の摩擦係数)、管長(繊維長)、平均流速の2乗に比例し、管路径(繊維の太さ)に反比例する。この式より、実施例1は厚さ方向に繊維が配向しているため、接触面積が増えることでエネルギー損失が増え、吸音効率が向上していることが実証できる。
Ei=η・L/D・μ2/2
Ei:音響エネルギー損失
η:管路摩擦係数
L:管長
D:円管直径
μ:平均流速
Moreover, the result of having measured the sound absorption characteristic about Example 1, 2 is shown in FIG. The sound absorption characteristic indicates a normal incidence sound absorption coefficient (%), where the X axis is frequency (Hz) and the Y axis is sound absorption coefficient (%). In the frequency range of 500 to 6300 Hz, the first embodiment improves the sound absorption efficiency by about 5% compared to the second embodiment. The acoustic energy loss can be generally obtained from the following equation. The energy loss is proportional to the pipe friction coefficient (friction coefficient of the fiber surface), the pipe length (fiber length), and the average flow velocity squared, and inversely proportional to the pipe diameter (fiber thickness). From this formula, it can be proved that the fiber is oriented in the thickness direction in Example 1, so that the energy loss is increased and the sound absorption efficiency is improved by increasing the contact area.
Ei = η · L / D · μ 2/2
Ei: Acoustic energy loss η: Pipe friction coefficient L: Pipe length D: Pipe diameter μ: Average flow velocity
本発明の車両用断熱吸音材は、主として鉄道車両や自動車に適用されるものであるが、これらに限定されるものではなく、例えば、機械室、船室、機械装置、ダクト等の断熱、吸音材として広く利用することができる。 The heat insulating sound-absorbing material for vehicles according to the present invention is mainly applied to railway vehicles and automobiles, but is not limited to these. For example, heat-insulating and sound-absorbing materials for machine rooms, cabins, mechanical devices, ducts, etc. Can be widely used as.
1 車両用断熱吸音材
2 繊維層
3 水ガラス溶液浸透層
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JP2012149713A (en) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Nihon Glassfiber Industrial Co Ltd | Laminated heat insulation material and heat insulation material for air-conditioning duct of railroad vehicle |
KR101449311B1 (en) * | 2013-07-04 | 2014-10-08 | 주식회사 한국카본 | Foam plastic insulation panel with heating device for interior and exterior use and manufacturing method thereof |
JP2015021192A (en) * | 2013-07-17 | 2015-02-02 | アンビック株式会社 | Flame retardant nonwoven fabric |
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2008
- 2008-10-10 JP JP2008263474A patent/JP2010089706A/en active Pending
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