JP3568936B2

JP3568936B2 - 自動車用の吸音材

Info

Publication number: JP3568936B2
Application number: JP2002016427A
Authority: JP
Inventors: 英樹仮屋; 英雄中村
Original assignee: FUJICO CO., LTD.
Current assignee: FUJICO CO., LTD.
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2022-01-25
Also published as: JP2003216161A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車体におけるフェンダ部の下面やエンジンルーム内のエプロンサイドなどに取り付けると好適な吸音材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車は、エンジンルームなどの数多くの騒音発生源を有し、ここから発生する種々の騒音を効率良く吸音すると、ドライバは静粛で快適なツーリングを満喫することが可能である。例えば、エンジンルーム内には、騒音を生じるエンジンやファンなどが設置されるため、騒音発生源の近傍に吸音材を取り付けることを要する。また、車輪の上方部を囲む車体のフェンダ部には、自動車走行中に車輪が小石、砂、水などを跳ね上げて衝突し、この衝突によるフェンダ部の損傷および騒音の発生を緩和するために、フェンダ部の下面にフェンダライナを接着することが望ましい。
【０００３】
フェンダライナは、従来、高密度ポリエチレンの成形品が主であり、耐久性とコストを重視して選択されており、小石や砂の衝突音を緩和する作用は殆どなかった。この点を改善するために、フェンダライナとしてポリウレタンやポリ塩化ビニルのような発泡性塗料を塗布したり、アイソタクチックポリエチレン樹脂やエチレン−プロピレン−ラバ−共重合体などの熱可塑性樹脂のシート材を真空成形またはスタンプ成形した成形品を使用することが提案されている。
【０００４】
一方、エンジンルーム内には、各種のパーツが高密度に配置されているので吸音材を配置できるスペースが非常に少なく、このために吸音材の厚みを薄くしかも耐熱性の素材を用いることが必要である。この種の吸音材としては、ガラス繊維を主体とする薄い不織布が一般的であり、これを所定の形状に成形した後に取り付ける。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
吸音材に用いるガラス繊維ウールは、残響室法による吸音率測定を参照すると、周波数５００Ｈｚ以上の中・高音域における吸音率が０．６以上と高く、周波数２５０Ｈｚ以下では吸音率が０．２以下に低下し、周波数２００Ｈｚで吸音率が０．１というように最も悪い。ガラス繊維ウールは、振動の残響性が大きい低音域での吸音性が低くても、中・高音域では約８０％の音を吸収するため、この特性を利用できる用途であれば好ましく、吸音材としてフェンダ部の下面やエンジンルーム内に設置することは有効である。
【０００６】
これに対し、ガラス繊維を主体とする不織布の吸音材は、ホット加熱プレスによって成形可能とするため、熱硬化性樹脂を含浸させる。この種の含浸不織布では、ガラス繊維間の微細な空孔が含浸樹脂によって閉じられることが多く、繊維による空気の粘性抵抗および繊維自体の振動による音振動の減衰が少なくなり、繊維ウールの特性である周波数約４００Ｈｚ以上の中・高音域においても吸音性が低下しやすく、本来から低い低音域の吸音性と相まって、エンジンルーム内で発生する音の伝達をあまり抑制することができない。
【０００７】
一方、フェンダライナに用いる発泡性塗料は、塗膜が比較的薄いので小石や砂の衝突音が車内まで直接伝達されやすく、自動車用の吸音材として適していない。この発泡性塗料は、気泡構造の塗膜のために強度不足であり、小石や砂の衝突によって破損したり剥がれやすい。また、熱可塑性樹脂のシート材の成形品は、防音性能が高密度ポリエチレンよりも多少良好であっても、衝突音などの吸収は依然として少なく、自動車用の吸音材としての防音性能が十分でない。
【０００８】
本発明は、自動車用の吸音材に関する従来の問題点を改善するために提案されたものであり、フェンダ部下面の衝突音およびエンジンルーム内の騒音などの中・高音域において高い吸音性を有する自動車用の吸音材を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、吸音性が低音域から中・高音域に亘って良好であるうえに比較的安価な自動車用の吸音材を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る自動車用の吸音材は、単独または複数の繊維を混綿してからニードルパンチで一体化したフェルト材と、該フェルト材の両面にコーティングした難燃性樹脂層とを有する。この吸音材は、フェルト材の中間に繊維単独層が残存することで中・高音域で高い吸音性を付与し、所定の温度で加熱プレスすると所望の立体形状に成形できる。
【００１０】
前記の吸音材において、フェルト材は、ポリエステル繊維およびポリオレフィン系繊維を混綿してからニードルパンチで一体化すると好ましい。フェルト材の中間に存在する繊維単独層は、好ましくは、微細な空孔を多数有し且つ厚さ１ｍｍ以上である。
【００１１】
本発明の自動車用の吸音材は、ヤング率が異なる少なくとも２種の繊維を混綿してからニードルパンチで一体化したフェルト材と、該フェルト材の片面にコーティングした難燃性樹脂層とを有していてもよい。この吸音材は、フェルト材において樹脂層の反対面に繊維単独層が残存することで中・高音域で高い吸音性を付与し、所定の温度で加熱プレスすると所望の立体形状に成形できる。
【００１２】
前記の吸音材において、フェルト材は、ポリエステル繊維およびポリオレフィン系繊維を混綿してからニードルパンチで一体化すると好ましい。フェルト材において樹脂層の反対面に存在する繊維単独層は、好ましくは、微細な空孔を多数有し且つ厚さ２ｍｍ以上である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の吸音材１は、図１に示すようにフェルト材２の両面に薄い難燃性樹脂層３，３をコーティングしても、図２に示すようにフェルト材２の片面に難燃性樹脂層５をコーティングしてもよい。いずれの構成でも、フェルト材２の中間（図１）または反対面（図２）において、繊維単独層７または８が存在することが必要である。
【００１４】
フェルト材２は、単独または複数の繊維を混綿したカードラップをニードルパンチで一体化する。フェルト材２において、繊維の混綿は公知のラップフォーミング方法によって全体を均一に行い、ついで展綿・積層すればよく、カード方式以外で製造したラップも使用可能である。得たカードラップは、その全体を通常のロッキングニードルを用いて５０〜４００本／ｃｍ^２の針密度でニードルパンチングしてフェルト化し、厚さ３．０〜６．０ｍｍ，重さ５００〜１０００ｇ／ｍ^２のフェルト材２を得る。
【００１５】
フェルト材２に用いる主たる繊維は、比較的硬くて耐熱性繊維であることを要する。主たる繊維としては、ポリエステル繊維、レーヨン繊維、ナイロン６６繊維、芳香族ポリアミド繊維、アクリル繊維、アセテート繊維、フッ素系繊維などが例示でき、物性とコストの点からポリエステル繊維であると好ましい。フェルト材２では、混綿繊維の耐候性や耐熱性などを高めるために各繊維を黒色、グレーなどに着色すると好ましい。
【００１６】
フェルト材２は、主たる繊維単独で構成しても、主たる繊維に他の繊維を混綿してもよい。他の繊維は、主たる繊維とヤング率つまり硬さが異なることにより、中・高音域において単一の繊維よりもいっそう高い吸音性を付与するものである。例えば、他の繊維は、主たる繊維がポリエステル繊維やレーヨン繊維であれば、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維などのポリオレフィン系繊維であり、主たる繊維がフッ素系繊維であれば、よりヤング率の高いポリエステル繊維、レーヨン繊維、アクリル繊維、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維などのポリオレフィン系繊維である。他の繊維の添加量は、一般に３０重量％以上であり、３０重量％未満であると中・高音域においていっそう高い吸音性を付与する効果が小さい。
【００１７】
一方、難燃性樹脂層３，５は、主に乳化重合によって製造したメチルメタクリレート，メチルアクリレート，ブチルアクリレートのようなアクリル系、メタクリロニトリル、スチレン、ＰＶＣなどのラテックスからなると好ましく、比較的粘度を高くしてコーティングの際にフェルト材２の中に浸透することを防止する。この難燃性樹脂層には、比較的硬度を高くして低音域における吸音性を高めるために、熱処理によって架橋して三次元網状化する反応性ポリマーを使用してもよい。これらのラテックスには、リン酸エステル、酸化アンチモン、ジンクボレート、塩素化パラフィン、四臭化エチレンなどの難燃剤を適量添加する。
【００１８】
難燃性樹脂層３または５は、硬度を比較的高くすることにより、繊維単独層７，８を空気層とする共振系を構成でき、２００Ｈｚ前後の低音域の音を熱エネルギに変えることによって効果的に吸音できる。ここでは、難燃性樹脂層３または５を質量、繊維単独層７，８中の空気をばねとする共振系であるので、該難燃性樹脂層は硬くてある程度重くすると好ましい。
【００１９】
図１に示すように、難燃性樹脂層３，３をフェルト材２の両面に形成するならば、中間の繊維単独層７によって中・高音域での吸音性を保持しながら、低音域の騒音を難燃性樹脂層３，３と両樹脂層間の空気層とで吸音できる。中間の繊維単独層７が厚さ１ｍｍ以上残存すると、該繊維単独層によって中・高音域で高い吸音性を付与できるので好ましく、厚さが１ｍｍ未満であると中・高音域での吸音性は相当に低下する。難燃性樹脂層３の重さは片面当たり１００〜２５０ｇ／ｍ^２以上であり、この範囲内であると低音域においても吸音性を発揮する。難燃性樹脂層３には、耐候性や耐熱性などを高めるために黒色顔料などを添加すると好ましい。図１に示す吸音材１は、中間の繊維単独層７の繊維が両側の難燃性樹脂層３，３で拘束された態様であるので、難燃性樹脂層３，３が硬いほど軽量物の振動を効果的に減衰させる高い制振作用を有する。
【００２０】
また、図２に示すように、難燃性樹脂層５をフェルト材２の片面に形成するならば、反対面の繊維単独層８によって中・高音域での吸音性を保持しながら、低音域の騒音を難燃性樹脂層５と該樹脂層背後の空気層とで吸音できる。繊維単独層８が厚さ２ｍｍ以上残存すると、該繊維単独層によって中・高音域で高い吸音性を付与するので好ましく、厚さが２ｍｍ未満であると中・高音域での吸音性は相当に低下してしまう。難燃性樹脂層５の重さは１００〜２５０ｇ／ｍ^２であり、この範囲内であると低音域においても吸音性を発揮する。図２に示す吸音材１０は、繊維単独層８の繊維が難燃性樹脂層５で拘束されていない態様であるので、軽量物の振動を減衰させる制振作用は比較的小さい。
【００２１】
シート状の吸音材は、図４に例示するように、フェンダ部１２の下面または自動車のエンジンルーム（図示しない）内に取り付けるため、１８０〜２００℃前後の温度で加熱プレスして、図３に示すような所望の立体形状に成形することを要する。この成形加工は、シート状の吸音材を直接ホットプレスしたり、該吸音材を所望の温度にヒートセットしてからコールドプレスすればよい。この吸音材は、難燃性樹脂層３，５の存在により、加熱プレスによって所望の立体形状に正確に成形できる。
【００２２】
この吸音材は、繊維単独層７，８の存在によって中・高音域で高い吸音性を有するとともに、低音域の騒音についても難燃性樹脂層３，５と封入空気とで吸音することで可聴音のほぼ全周波数に亘って吸音特性が良好であり、フェンダライナ１４（図３）やエンジンルーム用吸音材として高い防音性能つまり遮音効果を有する。この吸音材は、難燃性樹脂層３，３または５の存在によって容易に立体形状に形成され、成形加工時に熱変形および寸法変化が少なく、フェンダ部１２の下面やエンジンルームにフィットでき、ライナ隅部における皺発生を回避できる。
【００２３】
図１に示す吸音材１は、中間の繊維単独層７の繊維が両側の難燃性樹脂層３，３で拘束されたダンボール様の態様であり、加圧力に対して繊維単独層７の剪断変形に依存することにより、通常のフェルト材や樹脂シートと比べて高い剛性および保形性を有する。したがって、吸音材１は、苛酷な使用環境においても耐磨耗性や引っ張り強度などに関する機械的性質が従来品よりも優れている。
【００２４】
本発明の吸音材は、熱可塑性繊維の薄いフェルト材２と難燃性樹脂層３，３または５で構成し、所望に応じてごく薄いスパンボンド不織布などの基布を介在させることも可能である。本発明の吸音材は、取り付けた自動車を廃棄して焼却処分する際にリサイクルが可能であり、公害源となる塩素ガスなどの有毒ガスが発生せず、仮にオーバーロックなどのミシン縫製をしても周囲が破れることもない。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００２６】
実施例１
図１に示す吸音材１を製造するため、フェルト材２として、６デニールの黒色ポリエステル６０重量％、３デニールの黒色ポリプロピレン繊維４０重量％とを用い、これらを相互に混綿・積層してカードラップを得る。このカードラップは、通常のロッキングニードルを用いて１５０本／ｃｍ^２の針密度でニードルパンチングによってフェルト化する。得たフェルト材２は、厚さ約４．０ｍｍ，重さ６００ｇ／ｍ^２である。
【００２７】
フェルト材２の片面に、黒色顔料を添加した難燃性アクリル系樹脂（商品名：アクロナール、三菱ＢＡＳＦ製）を２００ｇ／ｍ^２コーティングして乾燥する。次に、フェルト材２を裏返し、同じ難燃性アクリル系樹脂をさらに２００ｇ／ｍ^２コーティングして乾燥する。得た吸音材１は、厚さ約４．０ｍｍ，重さ１０００ｇ／ｍ^２であり、難燃性樹脂層３，３の厚みはそれぞれ約１．５ｍｍ、繊維単独層７の厚みは約１ｍｍである。
【００２８】
シート状の吸音材１は、加熱炉（図示しない）に入れて約２００℃で３分間加熱し、ついでコールドプレスした後に適宜のトリミングによってフェンダライナ１４（図３）を製造する。フェンダライナ１４は、フェンダ部１２の下面に適合する立体形状であり、全体が細長いほぼ弓状の側面を有する。フェンダライナ１４には、中央部にほぼ半円形の縦切り欠き部１５を形成し、且つライナ両肩部などに小口径のクリップ孔１７，１７を多数個設ける。
【００２９】
フェンダライナ１４は、図４に示すように、車体のフェンダ部１２の下面において、多数本のクリップピン（図示しない）によって固着する。フェンダライナ１４は、車輪２０の上方部分を被い、切り欠き部１５内をサスペンション軸（図示しない）が貫通する。
【００３０】
フェンダライナ１４は、中間の繊維単独層７によって中・高音域での吸音性を保持しながら、低音域の騒音も比較的硬い難燃性樹脂層３，３と両樹脂層間の空気層とで効果的に吸音できる。フェンダライナ１４は、自動車走行中に車輪が小石、砂、水などを跳ね上げてフェンダ部１２に衝突しても、これらの衝突によるフェンダ部１２の損傷を防ぎ、車内に響く騒音の発生を緩和する。
【００３１】
実施例２
図２に示す吸音材１０を製造するため、フェルト材２として、６デニールの黒色ポリエステル６０重量％、３デニールの黒色ポリプロピレン繊維４０重量％とを用い、これらを相互に混綿・積層してカードラップを得る。このカードラップは、通常のロッキングニードルを用いて２００本／ｃｍ^２の針密度でニードルパンチングによってフェルト化する。得たフェルト材２は、厚さ約４．０ｍｍ，重さ７００ｇ／ｍ^２である。
【００３２】
フェルト材２の片面に、実施例１で用いた難燃性アクリル系樹脂を１５０ｇ／ｍ^２コーティングして乾燥する。得た吸音材１０は、厚さ約４．０ｍｍ，重さ８５０ｇ／ｍ^２であり、難燃性樹脂層５の厚みは約１．２ｍｍ、繊維単独層８の厚みは約２．８ｍｍである。
【００３３】
シート状の吸音材１０は、繊維単独層８を外側に定め、約１８０℃で３分間ホットプレスした後に適宜のトリミングによってフェンダライナを製造する。このフェンダライナは、車体のフェンダ部の下面に適合する立体形状であり、全体が細長いほぼ弓状の側面を有する。
【００３４】
成形後のフェンダライナでは、繊維単独層８が外側に位置している。このフェンダライナは、車体のフェンダ部１２の下面において、多数本のクリップピンによって固着することにより、繊維単独層８をフェンダ部と難燃性樹脂層５とで挟まれた状態に定める。このフェンダライナは、繊維単独層８によって中・高音域での吸音性を保持しながら、低音域の騒音も比較的硬い難燃性樹脂層５と該樹脂層背後の空気層とで効果的に吸音できる。
【００３５】
実施例３
図２に示す吸音材１０を製造するため、フェルト材２として、６デニールの黒色ポリエステル７０重量％、３デニールの黒色ポリプロピレン繊維３０重量％とを用い、これらを相互に混綿・積層してカードラップを得る。このカードラップは、通常のロッキングニードルを用いて２００本／ｃｍ^２の針密度でニードルパンチングによってフェルト化する。得たフェルト材２は、厚さ約４．０ｍｍ，重さ７００ｇ／ｍ^２である。
【００３６】
フェルト材２の片面に、実施例１で用いた難燃性アクリル系樹脂を１５０ｇ／ｍ^２コーティングして乾燥する。得た吸音材１０は、厚さ約４．０ｍｍ，重さ８５０ｇ／ｍ^２であり、難燃性樹脂層５の厚みは約１．２ｍｍ、繊維単独層８の厚みは約２．８ｍｍである。
【００３７】
シート状の吸音材１０は、約１８０℃で３分間ホットプレスした後に適宜のトリミングによってフェンダライナを製造する。このフェンダライナは、車体のフェンダ部の下面に適合する立体形状であり、全体が細長いほぼ弓状の側面を有する。このフェンダライナは、実施例１と同様に車体のフェンダ部の下面に取り付け、実施例２とほぼ同じ防音性能を有する。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る吸音材は、中間または片面に残存する繊維単独層によって中・高音域で高い吸音性を保持するとともに、低音域の騒音も難燃性樹脂層で効果的に吸音することにより、可聴音のほぼ全周波数に亘って吸音特性が良好である。それ故に、本発明の吸音材は、ガラス繊維を主成分とする従来の吸音材よりも高い吸音特性を有するうえに、従来のガラス繊維製の吸音材よりも軽量である。
【００３９】
本発明の吸音材では、ヤング率が異なる少なくとも２種の繊維を混綿したフェルト材を用いると、中・高音域において単一の繊維よりもいっそう高い吸音性を付与できる。特に、難燃性樹脂層を両面にコーティングした吸音材は、中間の繊維単独層の繊維が両側の難燃性樹脂層で拘束されたダンボール様の態様であり、加圧力に対して繊維単独層の剪断変形に依存することにより、通常のフェルト材や樹脂シートと比べて高い剛性および保形性を有する。したがって、本発明の吸音材は、苛酷な使用環境において、従来の吸音材に比較して耐磨耗性や引っ張り強度などの機械的性質が優れている。
【００４０】
本発明の吸音材は、熱可塑性繊維と難燃性樹脂だけで構成されており、自動車部品としてリサイクルが十分に可能である。このため、本発明の吸音材は、ガラス繊維が主体の吸音材に比べ、地球上の資源を再利用できる点で好ましく、リサイクルが可能な点で経済的でもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動車用の吸音材を示す概略断面図である。
【図２】本発明の変形例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の吸音材から製造したフェンダライナの一例を示す概略斜視図である。
【図４】図３のフェンダライナを車体のフェンダ部に取り付けた状態を概略で示す要部断面図である。
【符号の説明】
１吸音材
２フェルト材
３，３難燃性樹脂層
５難燃性樹脂層
７繊維単独層
１４フェンダライナ

Claims

単独または複数の繊維を混綿してからニードルパンチで一体化したフェルト材と、該フェルト材の両面にコーティングした難燃性樹脂層とからなり、フェルト材の中間には繊維単独層が残存することで中・高音域で高い吸音性を付与し、所定の温度で加熱プレスすると所望の立体形状に成形できる自動車用の吸音材。
ポリエステル繊維およびポリオレフィン系繊維を混綿してからニードルパンチで一体化したフェルト材と、該フェルト材の両面にコーティングした難燃性樹脂層とからなり、フェルト材の中間には微細な空孔を多数有する厚さ１ｍｍ以上の繊維単独層が残存することで中・高音域で高い吸音性を付与し、高温で加熱プレスすると所望の立体形状に成形できる自動車用の吸音材。
ヤング率が異なる少なくとも２種の繊維を混綿してからニードルパンチで一体化したフェルト材と、該フェルト材の片面にコーティングした難燃性樹脂層とからなり、フェルト材において樹脂層の反対面には繊維単独層が残存することで中・高音域で高い吸音性を付与し、所定の温度で加熱プレスすると所望の立体形状に成形できる自動車用の吸音材。
ポリエステル繊維およびポリオレフィン系繊維を混綿してからニードルパンチで一体化したフェルト材と、該フェルト材の片面にコーティングした難燃性樹脂層とからなり、フェルト材において樹脂層の反対面には微細な空孔を多数有する厚さ２ｍｍ以上の繊維単独層が残存することで中・高音域で高い吸音性を付与し、高温で加熱プレスすると所望の立体形状に成形できる自動車用の吸音材。