JP2016142831A - 吸音材および吸音材付きワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】吸音性能を維持しつつ引張強度を高めた吸音材及びその吸音材をワイヤーハーネスと一体化した吸音材付きワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】厚み方向に重ねられた二枚の第一の不織布２と、二枚の第一の不織布２の間に配置される第二の不織布３と、を有する。第二の不織布３は、その厚み方向の端面の一部に、接着剤又は融着手段により繊維が互いに結合された固着部を有する吸音材１であって、ワイヤーハーネスの軸方向の少なくとも一部が吸音材に覆われることにより、吸音材とワイヤーハーネスとが一体化されている。【選択図】図１

Description

本発明は、不織布を用いた吸音材、および該吸音材とワイヤーハーネスとが一体化された吸音材付きワイヤーハーネスに関するものである。

従来、自動車の車室内の静粛性を高めることを目的として、車両内の騒音を発生させる装置の近傍には、グラスウール、ロックウール、多孔性セラミック、ウレタンフォーム、または屑綿などからなる遮音材や吸音材が設けられていた。しかし、遮音材や吸音材の施工性、人体への影響、リサイクル性、環境負荷、および軽量化等の観点から、現在ではこれら遮音材や吸音材には不織布が広く用いられるようになっている。

また、近年、自動車や電化製品等を中心に、高性能、高機能化が急速に進められている。これら自動車や電化製品が備える種々のエレクトロニクス装置を制御するためには、内部に多数の電線が配索される必要がある。これらの電線は一般にワイヤーハーネスの形態で使用される。ワイヤーハーネスとは、複数の電線を予め配線に必要な形態に組み上げておくもので、必要な分岐、端末へのコネクタ付け等を施した上で、テープ状、チューブ状またはシート状等、種々の保護材を電線束の外周に巻回することにより形成される。

車両内に配索されたワイヤーハーネスは、走行時の振動などにより車体や車両内の他の部材等と接触して騒音を発生させることがある。そのため、ワイヤーハーネスの外周には、他の部材等との接触による騒音を抑制するための緩衝材が備えられることがある。

特開２００８−０６８７９９号公報

昨今の自動車市場におけるＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）技術の普及に伴い、車室内の静粛性に対するニーズが高まっている。車室内の静粛性を向上させるためには、ガソリン車からの課題であったロードノイズや風切り音といった、低周波から高周波に及ぶ騒音や、モーターから発生する５０００Ｈｚ以上の高周波域における騒音について対策を施す必要がある。そのような対策の一環として、騒音の低減が考慮された車両設計や、低周波から高周波までの広い音域の騒音を吸収する吸音材、金属部品と同等の遮音性能を有する樹脂部材など、様々な手法が考案されている。

また、車両の燃費を向上させるべく、車両部品の軽量化が促されていることから、騒音を吸収する吸音材には不織布からなるものが広く用いられている。不織布からなる吸音材を車両内に配設する際には、その設置場所の形状や車両内における位置に応じて、吸音材は引っ張られたり折り曲げられたりしながら取り付けられることとなる。不織布からなる吸音材は、空隙を多く含み通気量が確保されたその柔軟な繊維構造から吸音特性を得ているが、不織布が柔軟であることから、その取り付け時に強く引っ張られることで破損しやすいという欠点がある。一方で、不織布の破損を防ぐため構成繊維の交絡を強固にすると、不織布の通気量および柔軟性が損なわれ、所望の吸音性能が得られないおそれがある。このように、不織布からなる吸音材は、その吸音性能と引張強度との両立が困難であるという問題がある。

上記問題に鑑み、本発明の解決しようとする課題は、吸音性能を維持しつつ引張強度を高めた吸音材、およびその吸音材をワイヤーハーネスと一体化した吸音材付きワイヤーハーネスを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る吸音材は、厚み方向に重ねられた二枚の第一の不織布と、前記二枚の第一の不織布の間に配置される第二の不織布と、を有し、前記第二の不織布は、その厚み方向の端面の一部に、接着剤または融着手段により繊維が互いに結合された固着部を有することを要旨とする。

前記吸音材において、前記固着部は、少なくとも一方の前記端面の全面にわたって所定の間隔おきに設けられている構成としても良い。

前記吸音材において、前記第二の不織布は薄膜状の不織布であり、前記固着部は、エンボスロールを用いて熱融着により形成される構成としても良い。

前記吸音材において、前記第一の不織布および前記第二の不織布の積層体は、厚み方向に直交する方向の引張強度が１０Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい。

前記吸音材において、前記第二の不織布が長繊維からなることが好ましい。

前記吸音材において、前記第一の不織布および前記第二の不織布の積層体の通気量は５〜５０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓの範囲内であることが好ましい。

前記吸音材において、前記第二の不織布は、前記第一の不織布よりも厚みが小さいことが好ましい。

上記課題を解決するため、本発明に係る吸音材付きワイヤーハーネスは、ワイヤーハーネスの軸方向の少なくとも一部が前記吸音材に覆われることにより、前記吸音材と前記ワイヤーハーネスとが一体化されていることを要旨とする。

本発明に係る吸音材および吸音材付きワイヤーハーネスによれば、吸音性能を維持しつつ引張強度を高めた吸音材、およびその吸音材をワイヤーハーネスと一体化した吸音材付きワイヤーハーネスを提供することができる。

吸音材の外観斜視図および断面図である。 本実施形態における固着部の形状を示す第二の不織布の平面図である。 想定される固着部の形状パターンを示す図である。 吸音材付きワイヤーハーネスの外観斜視図である。 残響室法吸音率試験の測定装置の説明図である。 残響室法吸音率試験の試験結果を示すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。図１（ａ）は本発明における吸音材の一例を示す外観斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における吸音材１のＡ−Ａ断面図である。本発明の吸音材および吸音材付きワイヤーハーネスは自動車等の車両用吸音材として好適に用いることができ、自動車のダッシュボードやドアの内部空間に配設されることにより、自動車のエンジンルームや車外などから車室へと侵入する騒音を遮断する。

本実施形態における吸音材１は、厚み方向に重ねられた二枚の第一の不織布２と、その間に配置された第二の不織布３と、からなる不織布積層体である。第一の不織布２および第二の不織布３は、これらの対向面が熱融着性シートで接着されることにより一体化されている。第一の不織布２および第二の不織布３の接合方法は熱融着性シートに限られず、ニードルパンチ、ステープラなどを用いても良い。

また、吸音材１は通気量が５〜５０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓの範囲内となるように調整されている。尚、本発明における「通気量」とは、ＪＩＳ Ｌ １０９６「織物及び編物の生地試験方法」の８．２６．１Ａの「フラジール形法通気性試験」方法で測定した値をいう。フラジール形法通気性試験は、市販のフラジール形試験機を用いて測定することができる。

図２は積層前の第二の不織布３の平面図である。第二の不織布３は長繊維からなる厚み０．５ｍｍの薄膜状の不織布であり、その上面（図１における上側の面をいう）の全面にわたって所定の間隔おきに菱形状の固着部３１が設けられている。本実施形態における固着部３１は、エンボスロールを用いて繊維が局所的に熱融着されることにより形成されたものである。尚、固着部３１は第二の不織布３の上面だけでなく厚み方向両面に設けられていても良い。

固着部３１の繊維は、エンボスロールに加圧加熱され、繊維が互いに密着した状態で溶融および固化されることにより繊維同士が強固に結合されている。かかる繊維構造により固着部３１は、引っ張り応力が加えられた場合でも繊維の交絡が緩みにくく、高い引張強度を発揮する。また、第二の不織布３は長繊維により構成されていることから、固着部３１による引張強度の向上効果は固着部３１以外の範囲にも広く及ぶ。

尚、本実施形態における固着部３１はエンボスロールを用いて形成されているが、これは、第二の不織布３が薄膜状の不織布であり、エンボスロールを通してもその厚みに対する影響が小さいこと、また一般的なエンボス加工装置を用いて比較的短時間で加工可能であることを理由として選択された方法である。固着部３１の形成方法はエンボスロールによる熱融着に限定されず、接着剤や超音波融着などを用いても良い。これらの形成方法は、第二の不織布３の厚みや、構成繊維の種類・特性に応じて適宜選択することができる。

また、本実施形態においては、菱形状の固着部３１が第二の不織布３の上面の全面にわたって所定の間隔おきに設けられているが、固着部３１の形状は本実施形態のようなドット状の態様には限定されず、図３に示すように様々なパターンが考えられる。

固着部３１は第二の不織布３の引張強度を高め、それにより、第二の不織布３を含む不織布積層体である吸音材１の引張強度を高めるための構成である。当然、第二の不織布３の全面を固着部３１とすれば最も高い引張強度を得ることができるが、第二の不織布３の通気量が不十分となり、吸音材１の吸音性能が損なわれることとなる。

また、車両内に吸音材１が取り付けられる際には、吸音材１には１０Ｎ／２５ｍｍ前後の引っ張り応力が加えられることが見込まれる。本実施形態の固着部３１は、第二の不織布３の表面積の約２５％の範囲に形成されており、これにより吸音材１の厚み方向に直交する方向の引張強度が１０Ｎ／２５ｍｍ以上とされている。

第二の不織布３における固着部３１の好適な形状、配置パターン、および表面積に占める割合は、第二の不織布３の構成繊維の繊維長、繊維の種類および特性、また第一の不織布２自体の引張強度により異なる。これらは、第二の不織布３を含む吸音材１全体の引張強度が１０Ｎ／２５ｍｍ以上となる範囲で、かつ、その吸音材１の通気量が５〜５０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓとなる範囲において組み合わせを調整する必要がある。

第一の不織布２は、目付が１００〜１０００ｇ／ｍ^２、厚みが１．０〜５０．０ｍｍの範囲内であることが望ましい。目付が大きくなると全周波数帯の吸音率が高くなり、小さくなると全周波数帯の吸音率が低くなる傾向がある。また、厚みが大きくなると低周波数帯の吸音性能が高くなり、小さくなると高周波数帯の吸音特性が高くなる傾向がある。第一の不織布２の厚みは、吸音しようとする周波数帯に応じて適宜調整することができる。

第二の不織布３は、目付が１０〜４００ｇ／ｍ^２、厚みが０．１〜４．０ｍｍの範囲内であることが望ましい。第二の不織布３の厚みを第一の不織布２よりも小さくすることにより、第二の不織布３は第一の不織布２よりも高周波域の吸音特性が高くなり、幅広い周波数帯の騒音を吸音することができるようになる。ただし、目付および厚みが上記範囲よりも小さくなると、第二の不織布３の吸音材としての吸音効果が十分に発揮されなくなるおそれがある。本実施形態においては、第一の不織布２よりも厚みの小さい薄膜状の不織布を第二の不織布３として採用し、その第二の不織布３にエンボスロールで固着部３１を設けていることから、吸音材１の低周波から高周波におよぶ本来の吸音性能が損なわれることなく引張強度が高められている。

第二の不織布３の繊維径は１〜５０μｍの範囲内であることが望ましく、第一の不織布２の繊維径は４〜１００μｍの範囲内であることが望ましい。繊維径が細い方が不織布としての吸音性能は高くなるが、細くなりすぎると不織布が脆くなるおそれがある。

第一の不織布２および第二の不織布３に使用可能な繊維材料としては、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等のポリエステル、ポリオレフィン、ナイロン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、レーヨン、アクリル、アクリロニトリル、セルロース、ケナフ、ガラス等が挙げられる。

第一の不織布２および第二の不織布３の製法としては、スパンボンド法、スパンレース法、ニードルパンチ法、メルトブローン法等を用いることができる。

第一の不織布２および第二の不織布３の断面形状は特に限定されず、芯鞘型、円筒型、中空型、サイドバイサイド型や、通常の繊維とは形状の異なる異型断面繊維を使用しても良い。

図４は吸音材付きワイヤーハーネスを示す外観斜視図である。図４（ａ）の吸音材付きワイヤーハーネス５は、ワイヤーハーネス４の軸方向の一部が二枚の吸音材１により挟まれた状態で一体化されたものであり、図４（ｂ）の吸音材付きワイヤーハーネス６は、ワイヤーハーネス４の軸方向の一部が一枚の吸音材１に巻装されることにより一体化されたものである。これら吸音材１は端部が厚み方向に重ねられ、該重ねられた部分がステープラ、接着剤、またはタグピンなどで連結されることによりワイヤーハーネス４に固定されている。

ワイヤーハーネス４としては、例えば、芯線の周囲を絶縁体で被覆した電線を複数本束ねたものや、一本の電線のみで構成されたもの等が挙げられる。

吸音材１は、ワイヤーハーネス４の一部を挟んで覆うことにより、吸音材としての役割のみならず、ワイヤーハーネス４の緩衝材としての機能も果たしている。

［引張強度試験］
以下に、本発明の吸音材について実施した引張強度試験の方法、およびその結果を示す。

引張強度試験で使用した第一の不織布および第二の不織布の仕様は以下の通りである。比較のため、第二の不織布には、目付が５０ｇ／ｍ^２、２０ｇ／ｍ^２、および１０ｇ／ｍ^２のものを用意し、また、上面の全面に菱形状の固着部を有するもの、および固着部を有さないものを用意した。各実施例および比較例の吸音材には、二枚の第一の不織布の間に第二の不織布を熱融着性シートにより接合したもの、および第二の不織布を備えず二枚の第一の不織布のみを熱融着性シートにより接合したものを用意した。
〔第一の不織布〕
繊維材料：ＰＥＴ短繊維（繊維長：約５１ｍｍ）
目付：３００ｇ／ｍ^２
厚み：１０ｍｍ
〔第二の不織布〕
繊維材料：ＰＥＴ長繊維
目付：５０ｇ／ｍ^２、２０ｇ／ｍ^２、および１０ｇ／ｍ^２
厚み：０．５ｍｍ

引張強度は、ＪＩＳ Ｌ １９１３「引張強さ及び伸び率」の試験方法に準拠して測定した。試験体の大きさは２５ｍｍ×１００ｍｍとし、長手方向の両端部２０ｍｍをチャックでつかみ、引張速度を１００ｍｍ／ｍｉｎとして最大引張強度を取得した。また、車両内への取り付けテストとして、これら各試験体について、一方を押さえた状態で固定しておき、試験体を引っ張って他方を固定するテストを行い、テストの際に破損したものは「×」、異常がなかったものは「○」と評価した。その結果を表１に示す。

上記試験結果から、第二の不織布が固着部を備えることにより吸音材の引張強度が向上することが確認され、また、第二の不織布の目付を１０ｇ／ｍ^２まで小さくしても１０Ｎ／２５ｍｍの引張強度が確保されることが確認された。さらに、１０Ｎ／２５ｍｍの引張強度を有する吸音材は、車両内への取り付け時相当の引っ張り応力が加えられても破損しないことが確認された。

［吸音性能試験］
以下に、本発明の吸音材について実施した吸音性能試験の方法、およびその結果を示す。

吸音性能試験で使用した第一の不織布および第二の不織布の仕様は以下に示す通りである。実施例および比較例の各吸音材には、二枚の第一の不織布および二枚の第二の不織布を厚み方向に交互に積層（第一の不織布／第二の不織布／第一の不織布／第二の不織布）したものを使用した。
〔第一の不織布〕
繊維材料：ＰＥＴ短繊維（繊維長：約５１ｍｍ）
目付：３００ｇ／ｍ^２
厚み：１０ｍｍ
〔第二の不織布〕
繊維材料：ＰＥＴ長繊維
通気量：５〜６０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ

各実施例および比較例に用いた第二の不織布の通気量は以下の通りである。以下に示す通気量は、ＪＩＳ Ｌ １０９６「織物及び編物の生地試験方法」の８．２６．１Ａの「フラジール形法通気性試験」方法に準拠して測定したものである。
実施例２−１：５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ
実施例２−２：２５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ
実施例２−３：５０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ
比較例２−１：２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ
比較例２−２：６０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ

上記実施例および比較例の吸音材について、残響室法吸音率を測定してその吸音性能を評価した。残響室法吸音率の具体的な試験方法は以下の通りである。表２と図６に残響室法吸音率の試験結果を示す。

吸音率の試験はＪＩＳ Ａ １４０９「残響室法吸音率の測定方法」に準拠して行い、下記の（１）式に示す算出式により吸音率を求めた。試験は、図５に示すように、パーソナルコンピュータ９０にオーディオインターフェイス９１を介して、パワーアンプ９２を通して接続されたスピーカ９３と、マイクロホンアンプ９４を介して接続されたマイクロホン９５が、所定の位置に配置されている残響室９６を用いた。測定は、まず、残響室９６内に試料９７（実施例、比較例の各吸音材）を配置しない状態で、スピーカ９３から電気的なノイズ音を放射し、音を止め、音の減衰過程をマイクロホン９５で測定した。次いで、測定された減衰曲線から音が−５〜−３５ｄＢの範囲で減衰する時間を残響時間Τ１として求めた。測定は中心周波数４００Ｈｚから５０００Ｈｚの１／３オクターブ帯域毎に行った。次いで、１ｍ^２の試料９７を残響室９６の床面に配置し、上記と同様に残響時間Τ２を求め、下記（１）式により吸音率（αＳ）を算出した。尚、吸音率の値は、大きい程音を良く吸収することを意味する。

αＳ（吸音率）＝Ａ／Ｓ・・・（１）
Ｓ：試料の面積（ｍ２）
Ａ：等価吸音面積（ｍ２）であり、下記の（２）式により求めた。
Ａ＝５５．３Ｖ／ｃ・［１／Τ２−１／Τ１］・・・（２）
Ｖ：試料を入れない状態における残響室の容積（ｍ３）
ｃ：空気中の音速（ｍ／ｓ）
Τ１：試料を入れない状態における残響室の残響時間（ｓ）
Τ２：試料を入れた状態における残響室の残響時間（ｓ）

表２および図６の試験結果から、吸音材は通気量が５〜５０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓのときに（実施例２−１〜２−３）、低周波から高周波までの広い音域にわたり高い吸音性能を示すことが確認された。通気量が５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ未満になると（比較例２−１）、高周波域における吸音性能が低下し、通気量が５０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓを超えると（比較例２−２）、低周波域の吸音性能が低下することが確認された。

上記各試験により、吸音材の通気量を５〜５０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓの範囲内に調整しつつ、第二の不織布に固着部を設けることにより、吸音材の吸音性能と引張強度との両立を図ることが可能であることが確認された。

以上、本発明の実施形態、実施例、および比較例について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態等に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

１ 吸音材
２ 第一の不織布
３ 第二の不織布
３１ 固着部
４ ワイヤーハーネス

Claims (8)

1. 厚み方向に重ねられた二枚の第一の不織布と、
   前記二枚の第一の不織布の間に配置される第二の不織布と、を有し、
   前記第二の不織布は、その厚み方向の端面の一部に、接着剤または融着手段により繊維が互いに結合された固着部を有することを特徴とする吸音材。
2. 前記固着部は、少なくとも一方の前記端面の全面にわたって所定の間隔おきに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の吸音材。
3. 前記第二の不織布は薄膜状の不織布であり、
   前記固着部は、エンボスロールを用いて熱融着により形成されることを特徴とする請求項２に記載の吸音材。
4. 前記第一の不織布および前記第二の不織布の積層体は、厚み方向に直交する方向の引張強度が１０Ｎ／２５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の吸音材。
5. 前記第二の不織布が長繊維からなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の吸音材。
6. 前記第一の不織布および前記第二の不織布の積層体の通気量は５〜５０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の吸音材。
7. 前記第二の不織布は、前記第一の不織布よりも厚みが小さいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の吸音材。
8. ワイヤーハーネスの軸方向の少なくとも一部が請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の吸音材に覆われることにより、前記吸音材と前記ワイヤーハーネスとが一体化されていることを特徴とする吸音材付きワイヤーハーネス。
   
   

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