JP2013173864A

JP2013173864A - 発泡成形体

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Publication number: JP2013173864A
Application number: JP2012039995A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sakakibara; 有史榊原; Shinichi Shimojima; 伸一下島
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-09-05

Abstract

【課題】１６００Ｈｚでの吸音率を向上できる発泡成形体を提供する。
【解決手段】樹脂発泡粒子を用いて成形され、空隙率が５％以上３０％以下の多孔質の発泡成形体１０において、表面１１から内部に向けて穴部１２が形成されていることを特徴とする。また、発泡成形体１０は、自動車内装材に好適に用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発泡成形体に関する。

従来、樹脂発泡粒子を用いて成形された多孔質の発泡成形体が吸音材として用いられている。このような吸音材として、特許第３２６８０９４号（特許文献１）には、平均粒子径が１．５〜５．５ｍｍの樹脂発泡粒子の多数個が隣接する粒子表面の一部で面接合し、全体容積に対して１５〜４０％の容積空隙率を有して一体化されており、厚み１０〜１００ｍｍで測定したときに、１００〜３０００Ｈｚの周波数領域に吸音率３０％以上のピーク周波数を有することを特徴とする樹脂発泡粒子の多孔質成形体からなる吸音体が開示されている。

特許第３２６８０９４号公報

自動車分野などでは、１６００Ｈｚ近傍の特定の周波数の音を吸音可能な吸音材が要望されている。上記特許文献１の実施例３の吸音体においては、１６００Ｈｚでのピーク吸音率が４５％であることが開示されているが、吸音率として十分でない場合がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、１６００Ｈｚ近傍の周波数の吸音率を向上できる発泡成形体を提供することを課題とする。

本発明の発泡成形体は、樹脂発泡粒子を用いて成形され、空隙率が５％以上３０％以下の多孔質の発泡成形体において、表面から内部に向けて穴部が形成されていることを特徴とする。

本発明者が鋭意研究した結果、多孔質でかつ穴部を有することにより、１６００Ｈｚ近傍での吸音率を向上できることを見出した。したがって、本発明は、１６００Ｈｚ近傍の周波数の吸音率を向上できる発泡成形体を提供することができる。

上記発泡成形体において好ましくは、自動車内装材に用いられることを特徴とする。

本発明の発泡成形体は１６００Ｈｚ近傍の吸音率を向上できるので、１６００Ｈｚ近傍の音の吸音が要望されている自動車分野の内装材に好適に用いられる。

以上説明したように、本発明は、１６００Ｈｚ近傍の吸音率を向上できる発泡成形体を提供することができる。

本発明の実施の形態１における発泡成形体を示す断面図である。本発明の実施の形態１における別の発泡成形体を示す断面図である。本発明の実施の形態１における別の発泡成形体を示す断面図である。本発明の実施の形態１における変形例の発泡成形体を示す断面図である。本発明の実施の形態２における発泡成形体を示す断面図である。実施例において周波数と吸音率との関係を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態である発泡成形体１０を説明する。

図１〜図３に示すように、発泡成形体１０は、表面１１から内部に向けて形成された穴部１２を有し、本実施の形態の発泡成形体１０は、有底穴が設けられている。

発泡成形体１０の形状は穴部１２を有していれば特に限定されず、直方体、円柱等であってもよく、突起、切欠等がさらに形成されていてもよく、配置される領域に応じた形状に適宜できる。

穴部１２の開口が延びる方向は特に限定されず、表面１１から側面に向けて開口していてもよいが、表面１１から鉛直方向に向けて開口していることが好ましい。本実施の形態の発泡成形体１０は、表面１１から鉛直方向に向けて開口している１つの穴部１２を有している。

表面１１における穴部１２の開口径Ｄ１０は、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下がより好ましく、５ｍｍ以上８ｍｍ以下がより一層好ましい。３ｍｍ以上の場合、穴部１２を金型成形する際に用いられる金型において穴部１２に位置する部分の高い強度を保持できる。５ｍｍ以上の場合、金型強度をより向上できる。１５ｍｍ以下の場合、１６００Ｈｚ近傍の吸音性能をより向上できる。１０ｍｍ以下の場合、１６００Ｈｚ近傍の吸音性能をより効果的に向上できる。８ｍｍ以下の場合、１６００Ｈｚ近傍の吸音性能をより効果的に向上できる。

ここで、開口径Ｄ１０とは、表面１１における穴部１２の平面形状が円形の場合はその直径を意味し、表面１１における穴部１２の平面形状が楕円形の場合にはその長辺を意味し、表面１１における穴部１２の平面形状が矩形または多角形の場合はその外接円の直径を意味する。

穴部１２は、図１に示すように、表面１１から内部に向けて径が同じであってもよく、図２に示すように、表面１１から内部に向けて径が常に増加するテーパ状であってもよく、図３に示すように、表面１１から内部に向けて途中まで径が同じで、途中から径が増加した形状であってもよい。吸音効果が高い観点から、図１及び図２に示す穴部１２の形状が好ましい。

本実施の形態の穴部１２の形状は特に限定されず、例えば、平面視において円形、楕円形、矩形等である。生産上の観点から、穴部１２は平面視において円形であることが好ましい。

本実施の形態の穴部１２は表面１１の中央に形成されているが、穴部１２が形成される位置は特に限定されず、表面１１の端部に形成されていてもよい。エネルギー吸収性能（ＥＡ性能)が要求される場合にあっては、エネルギー吸収を効率よくさせるために、中央に形成されていることが好ましい。

また、発泡成形体１０は、樹脂発泡粒子を用いて多孔質に成形されている。すなわち、本実施の形態の発泡成形体は、相互に略全面で熱融着してなり、発泡粒子間に空隙を有するように発泡粒子が相互に点融着してなる。

発泡成形体１０の空隙率は、５％以上３０％以下であることが好ましく、１１％以上２３％以下であることがより好ましい。空隙率が５％以上の場合、吸音性能を向上できる。空隙率が１１％以上の場合、吸音性能をより向上できる。空隙率が３０％以下の場合、曲げ破断点変位の低下を抑制できると共に、外部からの衝撃を吸収するエネルギー吸収性能（ＥＡ性能)の低下を抑制できる。空隙率が２３％以下の場合、曲げ破断点変位の低下をより抑制できると共に、ＥＡ性能の低下をより抑制できる。

ここで、上記「空隙率」は、発泡成形体１０の穴部１２以外の部分から直径２９ｍｍで厚み３０ｍｍの試験片を切り出し、この試験片について、ＡＳＴＭＤ２８５６に準拠して測定される値である。

本実施の形態における発泡成形体は、１０００Ｈｚ以上２０００Ｈｚ未満の周波数帯域に吸音ピークを有することが好ましく、１６００Ｈｚ近傍に吸音ピークを有することがより好ましい。この周波数帯域の吸音性能が高い場合、自動車の騒音を遮音する効果が高い。

本実施の形態の発泡成形体１０は、１６００Ｈｚでの吸音率が７９％以上であることが好ましく、８１％以上であることがより好ましい。このように１６００Ｈｚでの吸音率が高いと、自動車の騒音を遮音する効果が非常に高い。

ここで、上記吸音率は、発泡成形体の穴部１２を含む部分から直径２９ｍｍで厚み３０ｍｍの試験片を切り出し、この試験片について、ＡＳＴＭＥ１０５０の垂直入射吸音率試験に準拠して測定される値である。

発泡成形体１０の通気抵抗値は、０．１８ｋＰａ・ｓ／ｍ以上０．５２ｋＰａ・ｓ／ｍ以下が好ましい。通気抵抗値は、０．５２ｋＰａ・ｓ／ｍ以下の場合、音が発泡粒子間に入射しやすくなり、入射した音が発泡成形体に吸収されるので、吸音性能を向上できる。通気抵抗値が０．１８ｋＰａ・ｓ／ｍ以上の場合、曲げ破断点変位の低下を抑制できると共に、外部からの衝撃を吸収するエネルギー吸収性能（ＥＡ性能)の低下を抑制できる。

ここで、上記「通気抵抗値」は、発泡成形体の穴部以外の部分から直径９０ｍｍで厚み３０ｍｍの試験片を切り出し、この試験片について通気度試験機（カトーテック（株）製の「ＫＥＳ−Ｆ８−ＡＰ１」で測定される値である。

本実施の形態における発泡成形体は、１６００Ｈｚ近傍での吸音率を向上できるので、自動車内装材に好適に用いられる。本実施の形態の発泡成形体は、自動車のギアノイズ、エンジンバルブ音などの騒音を吸音（遮音）できるとともに、自動車内が高温雰囲気になっても、高い性能を維持できる。
自動車内装材としては、例えば、ドア部材、車室内壁材、フロア部材などが挙げられる。
なお、本実施の形態の発泡成形体の用途は自動車内装材に限定されず、例えば、鉄道車両や航空機の部材などの様々な用途に用いることができる。

本実施の形態における発泡成形体を構成する樹脂発泡粒子は、特に限定されないが、例えば発泡性ポリスチレン樹脂粒子、発泡性ポリエチレン系樹脂粒子、発泡性ポリプロピレン樹脂粒子などを用いることができ、好ましくはポリスチレン系樹脂とポリオレフィン系樹脂とを含む複合発泡樹脂を用いる。

続いて、本実施の形態における発泡成形体の製造方法について説明する。
まず、樹脂発泡粒子を準備する。

また、穴部１２が形成可能な型を準備する。例えば、互いに嵌合可能であり、かつ型締め後の型内に形成される空間に樹脂発泡粒子を充填可能な凹型及び凸型を有し、樹脂発泡粒子を充填する型内の空間に突起が形成された（凹型または凸型に突起が形成された）金型を準備する。この場合、型内の突起が、発泡成形体の穴部１２になる。

次に、型内に樹脂発泡粒子を充填し、型内に水蒸気を供給して、型内の樹脂発泡粒子を発泡し、樹脂発泡粒子において接触する領域を融着する。
次に、型を冷却し、型から発泡成形体を取り出す。

以上の工程を実施することによって、本実施の形態における発泡成形体１０を製造することができる。

なお、穴部１２を形成可能な型を用いることにより、発泡成形体を製造する方法を説明したが、本発明は特にこの製造方法に限定されず、例えば、発泡成形体を製造した後に、穴部１２を機械的に加工する方法を採用してもよい。
また、本実施の形態の製造方法として、熱融着により樹脂発泡粒子同士を直接接合する方法を例に挙げて説明したが、本発明は特にこの製造方法に限定されず、接着剤などの接合部材を用いて樹脂発泡粒子同士を接合する方法を採用してもよい。

（変形例）
図４に示すように、変形例の発泡成形体２０は、基本的には実施の形態１の発泡成形体１０と同様であるが、複数の穴部２２が形成されている点において異なる。

複数の穴部２２の表面２１における開口径Ｄ２０の合計は、実施の形態１の穴部１２の開口径Ｄ１０と同様である。つまり、複数の穴部２２の表面における開口径Ｄ２０の合計は、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下がより好ましく、５ｍｍ以上８ｍｍ以下がより一層好ましい。なお、複数の穴部２２のそれぞれの形状は、同じであっても異なっていてもよい。

以上説明したように、本実施の形態及びその変形例における発泡成形体１０、２０は、樹脂発泡粒子を用いて成形された多孔質の発泡成形体において、表面１１、２１から内部に向けて穴部１２、２２が形成されていることを特徴とする。多孔質でかつ穴部を有することにより、発泡成形体１０、２０の１６００Ｈｚ近傍での吸音率を向上できる。したがって、発泡成形体１０、２０は、自動車内装材の吸音材として好適に用いることができる。

（実施の形態２）
図５に示すように、実施の形態２の発泡成形体３０は、基本的には実施の形態１の発泡成形体１０と同様であるが、穴部３２が貫通している点において異なる。

図５に示すように穴部３２が１つの場合には、穴部３２の表面３１における開口径Ｄ３０は、実施の形態１と同様であり、穴部３２が複数の場合（図示せず）には、穴部３２の表面における開口径Ｄ３０は、実施の形態１の変形例と同様である。

本実施の形態のように、穴部３２が貫通穴であっても、多孔質でかつ穴部３２を有することにより、発泡成形体３０の１６００Ｈｚ近傍での吸音率を向上できる。

本実施例では、多孔質であり、かつ穴部が形成されている発泡成形体の効果について調べた。

（測定方法）
以下、実施例１〜３及び比較例１〜４の各種値の測定方法を記載する。

＜空隙率＞
空隙率は、ＡＳＴＭＤ２８５６に準拠して測定した。具体的には、以下のように測定した。まず、実施例１〜３及び比較例１〜４の発泡成形体の穴部を除く部分から直径２９ｍｍで厚み３０ｍｍの試験片を５個切り出し、ノギスを用いて試験片の見かけ体積Ｗ１を測定した。また、空気比較式比重計（東京サイエンス株式会社製の１０００型）を用いて、１−１／２−１気圧法により試験片の体積Ｗ２を測定した。下記の式から各試験片の空隙率を求め、その平均値を実施例１〜３及び比較例１〜４の空隙率として下記の表１に記載する。
空隙率（％）＝（Ｗ１−Ｗ２）／Ｗ１×１００

＜吸音率＞
吸音率は、ＡＳＴＭＥ１０５０の垂直入射吸音率試験に準拠して測定した。具体的には、実施例１〜３及び比較例１〜４の発泡成形体から直径２９ｍｍで厚み３０ｍｍの穴部１２を含む試験片を切り出し、この試験片について、垂直入射吸音率測定システム（Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｅｒ社製の垂直入射吸音率測定システムＭＳ１０２１型）を用いて、温度を２３℃とし、周波数領域が５００Ｈｚ以上６３００Ｈｚ以下の範囲の吸音率を測定した。吸音率が最大である吸音ピーク、吸音ピークの周波数、及び１６００Ｈｚでの吸音率を下記の表１に記載する。

＜通気抵抗値＞
通気抵抗値は、実施例１〜３及び比較例１〜４の発泡成形体の穴部を除く部分から直径４１ｍｍで厚み３０ｍｍの試験片を切り出し、この試験片について通気度試験機（カトーテック（株）製の「ＫＥＳ−Ｆ８−ＡＰ１」で通気抵抗値を測定した。

（実施例１）
まず、型締め時に、型内において、型の合わせ面と直交する方向を一方の型から他方の型への全体に渡って横断する直径５ｍｍの貫通突起が配置される型を準備し、この型内に、樹脂発泡粒子として、ポリスチレン系樹脂とポリオレフィン系樹脂とを含む複合樹脂粒子を充填した。

次に、型内に水蒸気を供給して、１０秒間加圧及び加熱し、樹脂発泡粒子を融着した。冷却後、型から実施例１の発泡成形体を取り出した。実施例１は、穴部として５ｍｍの直径の貫通穴が中央に形成され、３００×４００×３０ｍｍの大きさの発泡成形体であった。

（実施例２）
実施例２の発泡成形体は、基本的には実施例１と同様に製造したが、加圧及び加熱を１５秒間行った点において異なっていた。

（実施例３）
実施例３の発泡成形体は、基本的には実施例１と同様に製造したが、加圧及び加熱を２０秒間行った点において異なっていた。

（比較例１）
比較例１の発泡成形体は、基本的には実施例１と同様に加圧及び加熱を１０秒間行って製造したが、型締め時に型内に直径５ｍｍの貫通突起が配置されない型を用いた点において異なっていた。このため、比較例１は、貫通穴が形成されていなかった。

（比較例２）
比較例２の発泡成形体は、基本的には比較例１と同様に製造したが、加圧及び加熱を１５秒間行ったとした点において異なっていた。

（比較例３）
比較例３の発泡成形体は、基本的には比較例１と同様に製造したが、加圧及び加熱を２０秒間行った点において異なっていた。

（比較例４）
比較例４の発泡成形体は、基本的には実施例１と同様に製造したが、加圧及び加熱を４０秒間行った点において異なっていた。このため、比較例４は、実施例１と同様の５ｍｍの貫通穴が形成されていたが、多孔質ではない発泡成形体であった。

（評価結果）
実施例１〜３及び比較例１〜４の発泡成形体についての音の周波数と吸音率との関係を図６に示す。図６において、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）を示し、縦軸は吸音率（単位：％）を示す。
また、実施例１〜３及び比較例１〜４の発泡成形体の吸音ピーク、ピーク周波数、１６００Ｈｚでの吸音率、空隙率及び通気抵抗値のそれぞれを上記表１に示す。

図６及び表１に示すように、多孔質でかつ穴部が形成されていた実施例１〜３の発泡成形体は、ピーク周波数が１６００Ｈｚであり、かつ１６００Ｈｚでの吸音率が７９％以上と非常に高かった。
また、表１に示すように、実施例１〜３の発泡成形体は、通気抵抗値が０．５２ｋＰａ・ｓ／ｍ以下と低かったので、吸音性能を向上できた。

一方、貫通穴が形成されていなかった比較例１〜３の発泡成形体は、１６００Ｈｚでの吸音率が６３％以下と低かった。
また、多孔質でなかった比較例４の発泡成形体は、２０００Ｈｚ以上にピーク吸音率があり、１６００Ｈｚでの吸音率は非常に低かった。さらに、比較例４は、通気抵抗値も悪かったことからも吸音性能が悪かったことがわかる。

以上より、本実施例によれば、多孔質であり、かつ穴部が形成されていることにより、１６００Ｈｚ近傍での吸音率を向上できることが確認できた。

なお、本実施例では、穴部として貫通穴を形成した場合の１６００Ｈｚの吸音率についてのデータを開示して説明したが、本発明者は穴部が貫通穴ではなく有底穴であっても同様の結果になるという知見を有している。

以上のように本発明の実施の形態及び実施例について説明を行なったが、各実施の形態及び実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，２０，３０発泡成形体、１１，２１，３１表面、１２，２２，３２穴部、Ｄ１０，Ｄ２０，Ｄ３０開口径。

Claims

樹脂発泡粒子を用いて成形され、空隙率が５％以上３０％以下の多孔質の発泡成形体において、
表面から内部に向けて穴部が形成されていることを特徴とする、発泡成形体。
自動車内装材に用いられることを特徴とする、請求項１に記載の発泡成形体。