JP2014028515A - 防音材 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ材を利用した防音材の性能向上を図る。
【解決手段】防音材６は、多数のチップ材１２を含有するチップ材層２１を備え、このチップ材層２１が皮膜層２２，２３で覆われており、該チップ材層に該チップ材層を複数の層に分ける非通気性の中間膜層２４を備え、チップ材層２１を覆う一方の皮膜層が非通気性である。
【選択図】図５

Description

本発明は車両等に用いる防音材に関する。

車両等の乗物や建物には室内等の静粛を得るために吸音材が設けられている。例えば、車両（自動車）のフェンダーのホイールハウスにはインナーフェンダーが設けられ、そのインナーフェンダーにロードノイズ対策として吸音材等の防音材が取り付けられることがある。特許文献１には、車両のインナーフェンダーに不織布やウレタンスポンジ等よりなる吸音材を装着することが記載されている。

材質が異なる２種以上の素材を積層してなる吸音材も知られている。例えば、特許文献２及び特許文献３には、不織布等の吸音性基材に耐水性フィルムを積層したインナーフェンダー用吸音材が記載されている。

特許文献４には、通気性容器にチップ状フォームを充填してなる吸音材を車両等に用いることが記載されている。その通気性容器として、不織布等の通気性シートを素材とする袋体が挙げられ、チップ状フォームとして、オレフィン系エラストマー等を採用すること、チップ状フォームの大きさを２〜２０ｍｍとすること、チップ状フォームを圧縮して通気性容器に充填することも記載されている。

特許文献５には、スチレン系樹脂発泡体を粉砕した粉砕発泡体粒子を通気性又は非通気性の袋状物に封入してなる吸音材を車両等に用いることが記載されている。

特許文献６には、車両のダッシュパネルに装着するダッシュサイレンサーを、流れ抵抗値が２００Ｎｓｍ^−３以上１０００Ｎｓｍ^−３以下である不織布と、厚さ５〜５０ｍｍ、面密度２００〜３０００ｇ／ｍ^２のフェルトとの積層構造とすることが記載されている。

特開２０１０−００６３１２号公報 特許第３６７５３５９号公報 特開２０１１−２４０８２１号公報 特開２００５−３１６３５３号公報 特開２００３−１５０１６９号公報 特開２００２−２６４７３６号公報

車両のインナーフェンダー等には、例えば、フェルトやシンサレート（商標）のような繊維系吸音材が広く採用されている。しかし、この繊維系吸音材は、図１２に示すように、１５００Ｈｚ以上の高周波数域では比較的高い吸音性能を示すものの、低い周波数域では吸音率が低い。すなわち、車両では、エンジン音やロードノイズによる１０００Ｈｚ付近ないしそれ以下の周波数の騒音が問題になるが、従来の繊維系吸音材では期待する吸音性能が得られない。

また、特許文献４，５に記載されているように、チップ状発泡弾性体を通気性又は非通気性の袋に充填して、チップ状発泡弾性体の層に通気性又は非通気性のシート材を重ねた状態にすることもなされているが、必ずしも優れた吸音性能は得られていない。

さらに、フェルトは吸音材として広く採用されているが、このフェルトに不織布を積層しても、吸音性能はほとんど変わらない。図１３は流れ抵抗値が１０^４Ｎｓ／ｍ^４オーダのフェルトのみよりなる吸音材と、このフェルトに流れ抵抗値が１０^６Ｎｓ／ｍ^４オーダの不織布を積層した吸音材の垂直入射吸音率をみたグラフである。同図によれば、フェルトに不織布を積層しても、吸音率がピークとなる周波数が低周波数側に若干ずれる程度であって、吸音率の上昇はほとんど望めないことがわかる。

もちろん、防音材を厚くすれば、それだけその防音性能は高くなるが、例えば、インナーフェンダーとフェンダーとの狭い隙間に設ける場合のように、一般にはその厚さが制限されることが多い。

そこで、本発明は、車両等に設ける防音材に関し、その厚さを過度に大きくすることなく、防音性能の更なる改善を図る。また、本発明は、吸音に関する所望の周波数特性が簡単に得られるようにする。

本発明では、上記課題を解決するために、多数のチップ材よりなる層の内部と一方の面とに非通気性膜を配置するようにした。以下、具体的に説明する。

ここに提示する防音材は、多数のチップ材を含有するチップ材層を備え、このチップ材層が皮膜層で覆われており、上記チップ材層に該チップ材層を複数の層に分ける非通気性の中間膜層を備え、上記チップ材層を覆う一方の皮膜層が非通気性であることを特徴とする。好ましいのは、上記チップ材層の防音の対象とする音が入射する側の面が非通気性の入射側皮膜層によって覆われていることである。

すなわち、例えば特許文献５に記載されている吸音材も、粉砕発泡体粒子を非通気性の袋状物に封入してなるケースでは、チップ材層と非通気性の層とを有すると云うことができるが、その非通気性の層はチップ材層に重ねられているだけで、チップ材層の内部に設けられているわけではない。

これに対して、本発明では、チップ材層の中間に中間膜層を備え、チップ材層の一方の面と中間膜層とが非通気性膜によって構成されている。これにより、チップ材層に非通気性膜を重ねただけの防音材に比べて、幅広い周波数域で吸音効果が格段に高くなる。これは次のように考えられる。

すなわち、チップ材層では、音の入射に伴う個々のチップ材まわりの空気の運動による粘性損失、空気とチップ材との間の摩擦損失、チップ材同士の摩擦損失、さらにはチップ材自体の振動による内部損失によって吸音効果を発揮すると考えられる。一方、非通気性膜の場合、上記粘性等による吸音作用が得られない代わりに、音が入射したときの非通気性膜自体の膜振動による内部損失で吸音効果を発揮する。この場合、チップ材層が多数のチップ材を含有してなる柔軟な層であることから、非通気性皮膜層及び非通気性中間膜層の全体的な膜振動、局部的な膜振動が許容されることになる。そして、その膜振動の振幅が極大となる共振周波数において吸音率が高くなる。その吸音率のピークは、膜振動による吸音であるから、チップ材層による吸音率のピーク位置よりも低周波数側に現れる。

従って、チップ材層に非通気性の皮膜層を積層すると、この皮膜層の膜振動による吸音効果によって低周波数側の吸音率が高くなる。しかし、その一方で、非通気性の皮膜層によって入射音が遮られるときは、チップ材層による高周波数側の吸音率が落ち込む。

これに対して、上記非通気性の皮膜層に加えて、チップ材層の内部に非通気性の中間膜層が配置されると、この中間膜層の膜振動による吸音効果によって低周波数側の吸音率がさらに高くなる。特異的であるのは、中間膜層によって低周波数側の吸音率が高くなるだけでなく、高周波数側のディップ（落ち込み）が小さくなり、全体として広い周波数域で吸音率が高くなることである。その理由は定かではないが、チップ材層内にチップ材とは異質の非通気性中間膜層が配置されたことによって、チップ材層内部の音響インピーダンスが中間で変わり、そのことが高周波数側の吸音に有利に働いたと考えられる。

このように、本発明によれば、チップ材層とは音響インピーダンスが異なる非通気性の皮膜層及び中間膜層を設けたことにより、防音材全体の厚さを大きくすることなく、吸音率がピークとなる周波数を低周波数側にシフトさせることができるともに、広い周波数域で吸音率が高くなり、優れた防音性能が得られる。

上記非通気性の中間膜層は、上記チップ材層が２層に分かれるように１枚の非通気性膜によって構成してもよく、或いは、上記チップ材層が３層以上に分かれるように該チップ材層内に間隔をおいて設けた複数の非通気性膜によって構成してもよい。

上記皮膜層は、非通気性膜のみで構成してもよいが、非通気性膜と通気性膜とを重ねた二層構造にしてもよい。その場合の非通気性膜と通気性膜とはいずれを外側に配置してもよい。

上記チップ材層の他方の面を覆う皮膜層は、通気性及び非通気性のいずれであってもよいが、通気性を有する皮膜層にすると、上記チップ材層の圧縮が容易になる。すなわち、チップ材層は、多数のチップ材を含有してなるから、吸音効果が高くなるとともに、このチップ材層を圧縮することでその厚さを変えることが可能になる。よって、フェンダーのタイヤハウス部とインナーフェンダーとの隙間のように、防音材の設置スペースが狭い場合であっても、その隙間の大きさに応じて防音材を圧縮して設置することができる。

また、チップ材層の音が入射する側とは反対側の皮膜層、すなわち、背面側皮膜層を非通気性にすると、この背面側皮膜層が遮音効果を発揮して防音性が高くなる。また、非通気性の背面側皮膜層が防水効果を発揮してチップ材層に水が浸透することが防止されるため、吸音性能の維持、防音材の耐久性の向上に有利になる。特に、インナーフェンダーのような水がかかりやすい部位に防音材を設置する場合には、背面側皮膜層を非通気性にする意義がある。

また、背面側皮膜層として非通気性の皮膜層を用いる場合は、その膜の一部、例えば周縁近傍や角部のみを通気性とする構造も考えられる。このようにすることで、チップ材層を圧縮する際の空気の排出ができるとともに音響インピーダンスの変化を与えることができる。

好ましいのは、上記チップ材層の厚さ方向の流れ抵抗値を１×１０^２Ｎｓ／ｍ^４以上１×１０^４Ｎｓ／ｍ^４以下とすることであり、さらには、１０^３Ｎｓ／ｍ^４オーダとすることである。これにより、上記非通気性の皮膜層及び中間膜層と相俟って、幅広い周波数域で吸音率を高める上で有利になる。

上記チップ材は、短尺状、球状、不定形破砕状、フレーク状などにすることができ、その形状は問わず、また、ゴム質、プラスチック質、木質、紙質などその材質も問わない。そして、それらが発泡しているか否かも問わない。フレークにあっては、丸まった形状、凹凸を有するように歪んだ形状、或いは周縁がささくれてちぢれた形状等であってもよい。

好ましいのは、上記チップ材層が弾性ないし圧縮復元性を有することであるが、個々のチップ材自体がその材質として弾性ないし圧縮復元性を有することは必ずしも要しない。例えば、丸まったフレーク状チップ材が弾性的に撓むことによってチップ材層が弾性ないし圧縮復元性を有するものであってもよい。

好ましいのは、上記チップ材層の１００Ｈｚから１０００Ｈｚの圧縮・圧縮解放の反復動作における動的縦弾性率が１×１０^５Ｎ／ｍ^２以上１×１０^７Ｎ／ｍ^２以下であることであり、４×１０^５Ｎ／ｍ^２以上５×１０^６Ｎ／ｍ^２以下であることがさらに好ましい。また、１００Ｈｚから１０００Ｈｚにおける損失係数は０．０５以上０．５以下であることが好ましく、０．１以上０．４以下であることがさらに好ましい。

上記チップ材の密度（真比重）は０．０１ｇ／ｃｍ^３以上１．５ｇ／ｃｍ^３以下程度であること、さらには０．０３ｇ／ｃｍ^３以上０．５ｇ／ｃｍ^３以下程度であることが好ましい。特に密度としては、チップ材の嵩密度（チップ材を容器にフリー状態（非圧縮状態）で充填したときの見かけ密度）が、０．０１ｇ／ｃｍ^３以上０．９９ｇ／ｃｍ^３以下程度であることが好ましく、さらには０．０３ｇ／ｃｍ^３以上０．５ｇ／ｃｍ^３以下程度であることが好ましい。

上記チップ材として好ましいのは、不定形破砕状（さいころ状や球状又は短冊状や矩形シート状等の定形状でなく、不定形状（異形）であり、大きさも不揃いであること）のチップ状発泡弾性体（以下、「発泡弾性体チップ」という。）である。その平均粒径は、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましく、その粒径範囲は、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。

上記発泡弾性体チップとしては、例えば、オレフィン系のＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合体）ゴム発泡体を好ましく採用することができるが、ＮＲ（天然ゴム）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、熱可塑性エラストマー（オレフィン系又はスチレン系熱可塑性エラストマー）、軟質のポリ塩化ビニル等など、他のゴムないしは他の弾性材よりなる発泡体を用いてもよい。但し、吸音性を高める観点から、上記発泡弾性体チップは、その発泡体の少なくとも一部がスキン層で覆われずに発泡体のセル（スポンジの発泡の目）が表面に露出していることが好ましい。換言すれば、発泡体のセルの凹凸面が露出していることが望ましい。

また、チップ材は、弾性材でない熱可塑性樹脂（プラスチック）の発泡チップであってもよい。熱可塑性樹脂としては、オレフィン系やスチレン系、アミド系、エポキシ系、ウレタン系、ポリエステル系など一般工業用に使用される材質であればどのようなものであってもよいが、中でもオレフィン系のポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）及びこれらの重合体などが好ましい。

またチップ材は非発泡チップであってもよい。これも不定形破砕状（さいころ状や球状又は短冊状や矩形シート状等の定形状でなく、不定形状（異形）であり、大きさも不揃いであること）であり、例えば、厚手又は薄手のシート状物が粉砕されて表面が凹凸になりさらに表面に部分的にちぢれた突出部を生じているものでもよい。その平均粒径は、チップ材本体から突出しているちぢれ部分を除いて、例えば、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましく、その粒径範囲は、例えば、０．１ｍｍ〜２０ｍｍ程度が好ましい。このようなチップ材の材質としては、上記した発泡弾性体チップや発泡チップに例示した弾性材又は非弾性材が好ましい。

上記チップ材層は、発泡弾性体チップ、発泡チップ又は非発泡チップが各々に単独で構成されていてもよいし、これらの２種以上がミックスされていてもよい。また、それらチップ材を主材料（例えば、容積率で８割以上）として、その他に繊維材、無機材料の粉末（シリカ、マイカ等）など他の吸音材料ないし充填材を含有するものであってもよい。また、上記チップ材層の厚さは、当該防音材を設置するスペースの大きさによって決めることになるが、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下の厚さであれば、所期の吸音性能が得られる。もちろん、吸音性能をさらに高めるために１００ｍｍを越えて厚くすることもできる。防音材全体としての面密度は１ｋｇ／ｍ^２以上４ｋｇ／ｍ^２以下程度にすればよい。

非通気性の皮膜層及び非通気性の中間膜層各々の素材としては、厚さ０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下程度の流れ抵抗値が１×１０^９Ｎｓ／ｍ^４以上のポリエチレンシート、その他の樹脂製シートを採用すればよい。

上記背面側皮膜層に通気性を有する素材で形成する場合、天然繊維又は化学繊維よりなる不織布又は織布を好ましく採用することができる。もちろん、化学繊維は有機繊維又は無機繊維であってもよく、また、紙であってもよく、その材質は特に問わない。例えば、通気性のない樹脂製シートに多数の通気孔を設けたものであってもよい。また、この背面側皮膜層の厚さは、例えば０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下程度とすることが好ましく、１．０ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。面密度は、例えば、８０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下とすることが好ましく、１５０ｇ／ｍ^２以下とすることがさらに好ましい。ここで、通気性のない樹脂製シートに多数の通気孔を設けたものとしては、材質がポリエチレンで、皮膜層の厚さが０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下で好ましくは０．５ｍｍ以下となるものが考えられる。

本発明に係る防音材は、例えば、扁平袋（凹凸が少なく、平べったい袋）に多数のチップ材を封入することによって得ることができる。すなわち、その扁平袋は、内部が隔膜によって片面側の空間部とその反対側の空間部とに仕切られた袋であり、上記多数のチップ材を上記両空間部各々に充填する。この場合、上記扁平袋の片面側が上記入射側皮膜層を形成し、上記扁平袋の反対側が上記背面側皮膜層を形成し、上記扁平袋の隔膜が上記中間膜層を形成し、上記両空間部に充填された上記多数のチップ材が上記チップ材層を形成することになる。

扁平袋は、例えば、入射側皮膜層、背面側皮膜層及び中間膜層各々を形成するための３枚のシート材を重ね合わせ、その重ね合わされた周縁部を接合することによって得ることができる。その重ねられた周縁部は、チップ材等の内容物が外に出ない程度に接合されていればよく、その接合には、熱融着に限らず、接着、縫合など適宜の方法を採用することができる。或いは、一枚のシート材を折ってその間に中間膜層用のシート材が挟まれた状態になるように重ね、それらのシート材の重ねられた周縁部を接合するようにしてもよい。この場合、一枚のシート材の折り重ねられた片側が入射側皮膜層となり、反対側が背面側皮膜層となる。

皮膜層を非通気性膜と通気性膜との二層構造にする場合、例えば、上記扁平袋の片面側を外側の通気性膜と内側の非通気性膜とが重なった二層構造にすればよい。

以上のように、本発明によれば、チップ材層が皮膜層で覆われており、このチップ材層に該チップ材層を複数の層に分ける非通気性の中間膜層を備え、チップ材層を覆う一方の皮膜層が非通気性であるから、防音材の厚さを過度に大きくすることなく、広い周波数域で高い吸音率が得られてその吸音性能を改善される。

本発明に係る防音材を用いる車両の一例を示す斜視図である。 インナーフェンダーと防音材とを示す斜視図である。 上記防音材を一部切り欠いて示す斜視図である。 上記防音材の製造例を示す斜視図である。 上記防音材の断面図（図３の鎖線円Ａ部分の拡大図）である。 チップ材層の動的縦弾性率を示すグラフ図である。 チップ材層の損失係数を示すグラフ図である。 防音材サンプルの吸音特性を示すグラフ図である。 別の防音材サンプルの吸音特性を示すグラフ図である。 チップ材層の圧縮率と流れ抵抗値との関係を示すグラフ図である。 チップ材層の圧縮率が防音材の吸音特性に及ぼす影響を示すグラフ図である。 従来の繊維系防音材の吸音特性を示すグラフ図である。 フェルトのみよりなる防音材と、このフェルトに不織布を積層した防音材の垂直入射吸音率をみたグラフ図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜防音材を使用する車両例＞
図１は本発明に係る防音材を使用する一例としての車両１を示す。同図において、２はフロントフェンダーであり、そのタイヤハウス３の内側（タイヤ４側）に図２に示すインナーフェンダー５が内張りとして設けられている。インナーフェンダー５は、タイヤ４が跳ね上げる小石や水などによるフロントフェンダー２内側のキズ付きや錆び付き、騒音などを防ぐ。このインナーフェンダー５の上面側（タイヤ４とは反対側の面）には、図２に示すように、ロードノイズ、その他の騒音対策として防音材６が装着される。防音材６には、水抜き孔７が設けられている。防音材６は、車室内の静粛を得るべく、リヤフェンダー側のインナーフェンダー８やダッシュパネル９、アンダーフロアカバー１０ａ〜１０ｃの上面、サイドドア２５、ルーフ２６など、車体の他の部位にも装着することができる。

また、水抜き孔７はインナーフェンダー５に取り付けるために使用する取付孔としても良い。また、防音材６は後述するように周縁部に接合箇所があり、この接合箇所を部分的に又は全周にわたって接着（接着剤や接合箇所の素材による融着）によって、又はホッチキスやボルト等の締結具によってインナーフェンダー５に固定することができる。

＜防音材について＞
図３に示すように、本実施形態に係る防音材６は、扁平袋１１に多数のチップ材１２を封入して構成されている。扁平袋１１は全周にわたって閉じられている。以下、具体的に説明する。

扁平袋１１は、袋の片面を形成する非通気性のシート１３と、袋の反対側の面を形成する通気性を有する不織布１４と、袋内部の非通気性の隔膜１５とを備えてなる。特に限定するわけではないが、一例を述べれば、不織布１４はポリエチレン（ＰＥ）とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の化学繊維からなっており、非通気性シート１３及び隔膜１５はポリエチレン（ＰＥ）製である。シート１３、不織布１４及び隔膜１５の周縁部同士は全周にわたって接合されており、この接合には例えば熱融着が採用されている。非通気性の隔膜１５が扁平袋１１の内部を片面側の空間部とその反対側の空間部とに仕切っている。この両空間部各々にチップ材１２が充填されている。個々のチップ材１２は、互いに非接着状態であって、ずれ動くことができる。チップ材１２は、シート１３、不織布１４及び隔膜１５各々に対しても接着されていない。

図４はチップ材１２を封入する前の扁平袋材１６を示す。この扁平袋材１６は、胴部１７にチップ投入部１８が首部１９によって連なったものであり、チップ投入部１８にチップ投入口２０が設けられている。扁平袋材１６の内部は非通気性の隔膜１５によって片面側の空間部とその反対側の空間部とに仕切られている。チップ材１２をチップ投入部１８の投入口２０から胴部１７の隔膜１５によって仕切られた両空間部に充填する。充填後、扁平袋材１６の首部１９を熱融着等によって塞ぐ。チップ材１２が充填された胴部１７からチップ投入部１８を切り離すと、防音材６が得られる。扁平袋材１６の胴部１７が扁平袋１１となる。

図５に示すように、防音材６では、扁平袋１１のシート１３と不織布１４との間に介在する多数のチップ材１２がチップ材層２１を形成している。この例では、図の下から上（車外から車内）に向かって音が入射しており、シート１３がチップ材層２１における防音の対象とする音が入射する側の面、つまり、非通気性の入射側皮膜層２２を形成している。チップ材層２１における上記対象音の入射面とは反対側の面を覆う不織布１４が背面側皮膜層２３を形成している。扁平袋１１の隔膜１５がチップ材層２１を複数の層に分ける非通気性の中間膜層２４を形成している。入射側皮膜層２２及び背面側皮膜層２３はチップ材層２１とは非接着である。

なお、対象とする音が上から下（車内から車外）へ向かって入射する場合は、非通気性の入射側皮膜２２が図の上側になり、入射面と反対側の面を覆う不織布１４が図の下側になるようにすればよい。

防音材６は、車体へ図２のようにその入射側皮膜層２２がインナーフェンダー５の上面に接するように重ねられる。図５では２点鎖線でインナーフェンダー５を示しており、入射側皮膜層２２とインナーフェンダー５は接着していない。背面側皮膜層２３とフロントフェンダー２のタイヤハウス３との間に隙間を形成するようにしてもよい。そして、前述のように防音材６の周縁部の接合箇所がインナーフェンダー５に固定される。本実施例では防音材６の周縁部の接合箇所が部分的に熱融着によってインナーフェンダー５に固定されている。

本実施形態の防音材６では、チップ材層２１の厚さ方向の流れ抵抗値は１０^３Ｎｓ／ｍ^４オーダである。入射側皮膜層２２及び中間膜層２４各々の厚さ方向の流れ抵抗値は１×１０^９Ｎｓ／ｍ^４以上（非通気性）である。背面側皮膜層２３の厚さ方向の流れ抵抗値は１０^５Ｎｓ／ｍ^４オーダから１０^８Ｎｓ／ｍ^４オーダの範囲である。チップ材１２が発泡弾性体チップであるときの平均粒径は０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下（個々の粒子では、その最大径が０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度に分布している）であり、発泡密度は０．０１ｇ／ｃｍ^３以上０．９９ｇ／ｃｍ^３以下である。チップ材層２１の厚さは５ｍｍ以上１００ｍｍ以下（１００ｍｍを越えて厚くすることも可能）である。入射側皮膜層２２及び中間膜２４の厚さはいずれも０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。背面側皮膜層２３の厚さは０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

＜チップ材層の動的縦弾性率及び損失係数＞
チップ材として、ＥＰＤＭゴム発泡体（スポンジ材）よりなる遮音性シートの端材をチップ状に粉砕することによって得た発泡弾性体チップと、ポリエチレンシートを粉砕して得たフレーク状のＰＥチップとを準備した。そして、発泡弾性体チップのみを厚さ４０ｍｍに積み上げた非圧縮状態のチップ材層、ＰＥチップのみを厚さ４０ｍｍに積み上げた非圧縮状態のチップ材層、並びに発泡弾性体チップとＰＥチップとを１：１の質量比で混合した混合チップを厚さ４０ｍｍに積み上げた非圧縮状態のチップ材層各々の動的縦弾性率及び損失係数を測定した。

その測定は、厚み方向へ圧縮・圧縮開放の反復動作する加振器を用い、共振法により動的縦弾性率を測定した。損失係数は共振点からの半値幅法により算出した。結果を図６及び図７に示す。

図６に示すように、１００Ｈｚから１０００Ｈｚにおけるチップ材層の動的縦弾性率は、発泡弾性体チップ、ＰＥチップ、及び混合チップのいずれも、１×１０^５Ｎ／ｍ^２以上１×１０^７Ｎ／ｍ^２以下であり、さらには４×１０^５Ｎ／ｍ^２以上５×１０^６Ｎ／ｍ^２以下となっている。

図７に示すように、１００Ｈｚから１０００Ｈｚにおけるチップ材層の損失係数は、発泡弾性体チップ、ＰＥチップ、及び混合チップのいずれも、０．０５以上０．５以下であり、さらには０．１以上０．４以下となっている。

＜防音材の特性評価１＞
−サンプル−
チップ材層２１と非通気性入射側皮膜層２２と非通気性中間膜層２４とよりなる三層構造の防音材サンプルＡ、チップ材層２１と非通気性入射側皮膜層２２とよりなる二層構造の防音材サンプルＢ（中間膜なし）、並びにチップ材層２１のみで構成された防音材サンプルＣ（中間膜なし）を作製した。背面側皮膜層２３は設置しなかった。

サンプルＡ〜Ｃ各々のチップ材層２１を構成するチップ材には、いずれも上述の発泡弾性体チップ（ＥＰＤＭゴム発泡体（スポンジ材）のチップ）を採用した。その発泡弾性体チップの平均粒径は約２ｍｍであり、発泡密度は約０．３ｇ／ｃｍ^３である。また、このチップ材層２１は上述した動的縦弾性率及び損失係数の好ましい範囲の特性を示し、厚さが４０ｍｍ、面密度が２．０ｋｇ／ｍ^２であり、厚さ方向の流れ抵抗値は１０^３Ｎｓ／ｍ^４オーダである。この流れ抵抗値は、発泡弾性体チップを厚さ４０ｍｍとなるように積み上げた非圧縮状態で測定した。なお、本発明における流れ抵抗値の測定はISO9053 DC法に準拠して行なっている。

サンプルＡ，Ｂの入射側皮膜層２２及びサンプルＡの中間膜層２４は、厚さ０．０８ｍｍ、流れ抵抗値が１×１０^９Ｎｓ／ｍ^４以上である非通気性のポリエチレンシートによって形成した。サンプルＡの中間膜層２４はチップ材層２１の厚さ方向における中央に配置した。ここで、本書においては、非通気を流れ抵抗値が１×１０^９Ｎｓ／ｍ^４以上と定義する。

−特性評価−
防音材サンプルＡ〜Ｃ各々の非圧縮状態での垂直入射吸音率を、ＪＩＳ Ａ１４０５−２ に準拠して測定した。結果を図８に示す。

チップ材層２１のみよりなるサンプルＣは、１２５０Ｈｚ付近に吸音率のピークを有する吸音特性を示している。これに対して、入射側皮膜層２２に非通気性シートを用いたサンプルＢでは、入射側皮膜層なしのサンプルＣよりも、吸音率ピーク位置が低周波数側の７００Ｈｚ付近へシフトし、１０００Ｈｚから２０００Ｈｚの高周波数側の吸音率の落ち込みが大きくなっている。このサンプルＢ，Ｃの評価結果から、入射側皮膜層２２を非通気性にしただけでは、低周波数側の吸音性能が良くなっても、高周波数側に大きなディップを生ずることがわかる。

これに対して、非通気性の入射側皮膜層２２及び非通気性の中間膜層２４を有するサンプルＡでは、サンプルＢよりも、７００Ｈｚ付近の吸音率ピーク値が格段に高くなり、しかも、１４００Ｈｚ付近のディップも小さくなっている。これから、チップ材層２１に非通気性の入射側皮膜層２２及び中間膜層２４を設けると、広い周波数域で優れた吸音性能が得られることがわかる。このような優れた吸音性能は、チップ材層２１の流れ抵抗値が１０^３Ｎｓ／ｍ^４オーダであることも関係していると考えられる。

＜防音材の特性評価２＞
−サンプル−
チップ材層２１の厚さを２０ｍｍとし、その面密度を１ｋｇ／ｍ^２とする他は上記サンプルＡ，Ｂの同じ構成の防音材サンプルＤ，Ｅを作製した。すなわち、サンプルＤは、チップ材層２１と非通気性入射側皮膜層２２と非通気性中間膜層２４とよりなる三層構造の防音材であり、サンプルＥは、チップ材層２１と非通気性入射側皮膜層２２とよりなる二層構造の防音材（中間膜なし）である。

−特性評価−
上記サンプルＤ，Ｅの非圧縮状態での垂直入射吸音率を先の特性評価１と同じ方法で測定した。結果を図９に示す。図９の結果を図８の結果と比較すると、チップ材層２１の厚さが薄く（面密度１ｋｇ／ｍ^２）なったことにより、吸音率のピーク位置が高周波数側に少しシフトしていることがわかる。但し、そのシフト量は、中間膜層２４を有するサンプルＤは中間膜なしのサンプルＥよりも小さい。この吸音率ピーク位置のシフト量がサンプルＤとサンプルＥとで異なるということは、チップ材層２１の厚さが薄く（面密度１ｋｇ／ｍ^２）なったことの効果がサンプルＤとサンプルＥとで異なることを意味する。すなわち、サンプルＤでは、チップ材層２１と中間膜層２４とが相俟って吸音効果を発揮していることを推測させる。結果的にみれば、サンプルＤの場合、サンプルＥよりも低周波数側での吸音率が高くなっている。

＜防音材の特性評価３（防音材の圧縮について）＞
−サンプル−
チップ材層２１と入射側皮膜層２２と背面側皮膜層２３とよりなる三層構造の防音材サンプルＧ（中間膜なし）を作製した。チップ材層２１には、先の特性評価１と同じ発泡弾性体チップ（ＥＰＤＭゴム発泡体（スポンジ材）のチップ）を採用した。このチップ材層２１の厚さは４０ｍｍ、面密度は２．０ｋｇ／ｍ^２であり、非圧縮状態での厚さ方向の流れ抵抗値は１×１０^３Ｎｓ／ｍ^４である。入射側皮膜層２２及び背面側皮膜層２３には、流れ抵抗値が４．１×１０^６Ｎｓ／ｍ^４である厚さ０．２〜０．３ｍｍ程度の不織布を採用した。

−特性評価−
上記チップ材層２１を１０％刻みで１０％〜５０％圧縮した各圧縮状態での厚さ方向の流れ抵抗値を測定した。結果を図１０に示す。流れ抵抗値は、圧縮率が高くなるにつれて上昇しているが、５０％圧縮でも９×１０^３Ｎｓ／ｍ^４であり、１０^３Ｎｓ／ｍ^４オーダである。

次に、上記三層構造の防音材サンプルＧについて、非圧縮状態での垂直入射吸音率と、チップ材層２１を１０％刻みで１０％〜５０％圧縮した各圧縮状態での垂直入射吸音率とを先の特性評価１と同じ方法で測定した。結果を図１１に示す。

図１１によれば、チップ材層２１の圧縮率が高くなる（流れ抵抗値が大きくなる）につれて吸音率のピーク位置の高周波数側へのシフトが大きくなる傾向がみられる。しかし、そのシフトに伴う低周波数側の吸音率の低下量は少なく、広い周波数域で高い吸音性能を示すことは非圧縮状態の場合と同様である。

すなわち、チップ材層２１の流れ抵抗値が１０^３Ｎｓ／ｍ^４オーダであれば、そのオーダの範囲で流れ抵抗値が大きくなっても、吸音率のピーク位置の高周波数側への多少シフトする程度であって、チップ材層２１の吸音性能に与える影響は小さいということができる。

従って、非通気性の中間膜層２４を設ける場合においても、非圧縮時に限らず、防音材を圧縮した状態で使用したときでも所期の効果を期待することができ、例えば、車両のインナーフェンダーに装着することにより、エンジン音やロードノイズの低減に有効であるということができる。

入射側皮膜層を非通気性として背面側皮膜層に通気性皮膜を用いるケースでは、防音材を圧縮する際の内部空気を背面側皮膜層から排出することができる。入射側皮膜層及び背面側皮膜層共に非通気性の皮膜を用いるケースでは、防音材を圧縮する際の内部空気の排出を可能とする手段として、非通気性の皮膜の一部、例えば周縁近傍や角部のみを通気性とする構造が考えられる。

また、チップ材層２１における非通気性中間膜層２４の位置を入射側皮膜層２２に近づけると、図８に矢符Ａで示すように、低周波数側から数えて２つ目の２次ピークが高周波数側にシフトする。また、チップ材層２１における非通気性中間膜層２４の位置を背面側皮膜層２３に近づけると、再び図８に矢符Ａで示すように、吸音率のピーク位置が高周波数側にシフトする。このように、２次ピークはチップ材層２１の中間位置において最低の低周波数となり、中間膜を入射側皮膜層へ近づける又は遠ざける方向へ移動させるとどちらも２次ピークを高周波数側へ移動させてしまい、ディップは大きくなる傾向にある。従って図８に見られる１５００Ｈｚ付近のディップの深さを抑えるためには、チップ材層２１の厚みの半分に中間膜を設置することが望ましい。

従って、チップ材層２１における非通気性中間膜層２４の位置の調整により、吸音に関する所望の周波数特性を得ることができる。

なお、吸音材の特性評価１及び吸音材の特性評価２ではチップ材のサンプルを発泡弾性体チップとしたが、チップ材の材質は発泡弾性体である必要はなく、例えば１００Ｈｚから１０００Ｈｚにおける動的縦弾性率が１×１０^５Ｎ／ｍ^２以上１×１０^７Ｎ／ｍ^２以下であり、さらには４×１０^５Ｎ／ｍ^２以上５×１０^６Ｎ／ｍ^２以下で、損失係数が０．０５以上０．５以下であり、さらには０．１以上０．４以下を示す、ＰＥチップ、及び発泡弾性体チップとＰＥチップの混合チップ（１：１の質量比）のいずれを用いても、前記した特性評価の結果と同じ結果が得られることを確認した。また本明細書に記載するチップ材層に要求される特性を満足すれば、上記した材質（ポリエチレン又は発泡弾性体）に限定されず色々な材質やその混合物によって構成してもよい。

＜背面側皮膜層について＞
背面側皮膜層２３については、これをポリエチレンシート等の非通気性素材で形成する場合がある。これにより、背面側皮膜層２３の遮音効果を発揮して防音材による防音性が高くなる。また、背面側皮膜層２３が防水効果を発揮してチップ材層２１に水が浸透することが防止される。よって、防音材を例えばタイヤによる跳ね上げ水がかかりやすいインナーフェンダーに使用したときの防音性能の維持、防音材の耐久性の向上に有利になる。

＜その他＞
上記実施形態では入射側皮膜層２２が非通気性膜のみよりなるが、この入射側皮膜層２２を非通気性膜と通気性膜との二層構造にすることができる。その場合、例えば、上記扁平袋１１の内部に上記中間膜層用の非通気性隔膜１５に加えて入射面側の非通気性膜を設け、扁平袋１１の背面側皮膜と非通気性隔膜１５との間にチップ材を充填するとともに、この隔膜１５と入射面側の非通気性膜との間にチップ材を充填すればよい。

上記実施形態では、本発明に係る防音材を車両のインナーフェンダー等に取り付けて使用する例について説明したが、これに限らず、自動車のダッシュパネルなど他の部位にも使用することができる。また自動車に限らず、電車や飛行機等の他の乗り物や、建物等の建造物の防音にも本発明の防音材を利用することができる。

１ 車両
２ フロントフェンダー
５ インナーフェンダー
６ 防音材
１１ 扁平袋
１２ チップ材
２１ チップ材層
２２ 入射側皮膜層
２３ 背面側皮膜層
２４ 中間膜層

Claims (9)

1. 多数のチップ材を含有するチップ材層を備え、
   上記チップ材層が皮膜層で覆われており、
   上記チップ材層に該チップ材層を複数の層に分ける非通気性の中間膜層を備え、
   上記チップ材層を覆う一方の皮膜層が非通気性であることを特徴とする防音材。
2. 請求項１において、
   上記チップ材層の防音の対象とする音が入射する側の面が非通気性の入射側皮膜層によって覆われていることを特徴とする防音材。
3. 請求項２において、
   上記入射側皮膜層の厚さ方向の流れ抵抗値が１０^９Ｎｓ／ｍ^４以上であり、上記チップ材層の厚さ方向の流れ抵抗値が１０^３Ｎｓ／ｍ^４オーダであることを特徴とする防音材。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記中間膜層の厚さ方向の流れ抵抗値が１０^９Ｎｓ／ｍ^４以上であることを特徴とする防音材。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   上記チップ材層は１００Ｈｚから１０００Ｈｚにおける動的縦弾性率が１×１０^５Ｎ／ｍ^２以上１×１０^７Ｎ／ｍ^２以下であり、損失係数が０．０５以上０．５以下であることを特徴とする防音材。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
   上記チップ材は、嵩密度（チップ材を容器にフリー状態（非圧縮状態）で充填したときの見かけ密度）が、０．０１ｇ／ｃｍ^３以上０．９９ｇ／ｃｍ^３以下であり、好ましくは０．０３ｇ／ｃｍ^３以上０．５ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする防音材。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
   扁平袋に多数のチップ材が封入されてなり、
   上記扁平袋は、その内部が隔膜によって片面側の空間部とその反対側の空間部とに仕切られていて、上記多数のチップ材は、上記両空間部各々に充填されており、
   上記扁平袋の両面が上記皮膜層を形成し、上記扁平袋の隔膜が上記中間膜層を形成し、上記両空間部に充填された上記多数のチップ材が上記チップ材層を形成していることを特徴とする防音材。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
   上記チップ材層は、オレフィン系弾性材の発泡体よりなるチップ、オレフィン系非弾性材の発泡体よりなるチップ、オレフィン系弾性材の非発泡体よりなるチップ、及びオレフィン系非弾性材の非発泡体よりなるチップから選択される一種を、又は二種以上の混合物を含有してなることを特徴とする防音材。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
   上記チップ材は、ＥＰＤＭゴム及び／又はポリエチレンからなることを特徴とする防音材。

Images