JP4394638B2 - 自動車用成形敷設内装材 - Google Patents
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Description
敷設内装材は、上記のように自動車の室内において、鋼板パネルを覆い、意匠性を高めるものであるが、自動車の内装材には、また、自動車の走行にともない生じる各種の騒音(ロードノイズ、エンジンノイズ、風切り音など)を吸収ないし遮断する防音材としての機能も要求されることが多い。特に自動車の床面方向からは、ロードノイズやエンジンノイズが侵入しやすいため、床面パネルから周囲の立壁にかけて敷設し、吸音性と遮音性を高める各種の敷設内装材の構造が提案されている。
一般に、吸音性は、材料に対する入射音の強さをIi、反射音の強さをIrとした場合、吸音率α=1−(Ir/Ii)で定義されるものであり、吸音材料によって吸音特性を高めるためには、材料内部の連通化が重要であり、音波を内部に深く取り込み、音の振動エネルギーを減衰させる。この連通化の度合いを 規定する数値として代表的に通気度(逆数としての流れ抵抗値)が測定されることが多い。
上記の観点から、通気性の素材だけで構成した内装材では、吸音性は確保できるものの、車外からの騒音を十分に遮ることができず、遮音性が不足すると考えられる。
本願では、上記課題に鑑み、軽量に形成しながら 吸音性と遮音性の両方にすぐれ、所要の形状に成形することが可能で、成形した形状を保持することができる、自動車用成形敷設内装材を提供する。
(吸音性)
吸音性の機能は、主に、通気意匠層方向から、開孔樹脂層の開孔を通して音波が保形フェルト層の内部に取り込まれること、及び(従来技術の特許文献3等と比較して)超軽量な開孔樹脂層自体が音波で振動することにより、音波が保形フェルト層に取りこまれることにより発現する。すなわち、保形フェルト層の繊維で形成された微小な空隙に音波を取り込み、内部の摩擦エネルギーで音のエネルギーを吸収する。保形フェルト層内へ取り込まれた音波は、開孔樹脂層と非通気樹脂シート層の間に閉じ込められ、内部で乱反射することにより、音波のエネルギーが保形フェルト層内で高い効率で吸収されるため吸音性にすぐれる。
開孔樹脂層が超軽量の場合、特に、1000Hz以上の周波数の吸音性能を高められる点で有利である。
(遮音性)
遮音性の機能としては、自動車のパネルと、嵩上材を挟んで間隔を空けて面する非通気樹脂シート層との中空二重壁による遮音性能を発現する。すなわち実用周波数領域にわたり、質量則を大きく上回る遮音性能を確保できる。
(成形性、保形性)
本発明の2つの樹脂層(開孔樹脂層と非通気樹脂シート層)の間に(融点が160℃未満の低融点繊維を10〜50重量%含む)保形フェルト層を挟む構成は、2つの樹脂層が二重に加熱付形されることで成形性にすぐれると共に、2つの樹脂層の間に挟まれる保形フェルト層も低融点繊維を含み加熱付形性を発現することと合わせて成形性と、成形後の成形形状を保持するための剛性を高めることに有利である。
図1は、本発明の成形敷設内装材の模式断面図を示す。
通気意匠層(11)の通気度は、10cc/cm2/秒(JIS L−1096)以上あることが適する。これ以上に通気度が低いと、音波を反射する性質がまさって、開孔樹脂層(12)の各開孔(12a)に十分に音波を誘導することができないので好ましくない。
開孔樹脂層(12)の機能は、通気意匠層(11)と保形フェルト層(13)を接着する作用と、開孔(12a)を通すことによって、及び低目付けで薄肉である開孔樹脂層自体も振動することによって、意匠層側からの音波を保形フェルト層(13)まで導く機能があり、特に導入した音波を非通気樹脂シート層(14)との間で閉じ込め、保形フェルト層内に乱反射させ、音波を減衰させるものである。
また、熱可塑性樹脂からなる開孔樹脂層(12)は加熱を受けて可塑化する性質によって、成形敷設内装材(10)に成形性も付加できる。
開孔樹脂層(12)の各開孔(12a)は貫通開孔であり、各開孔(12a)の輪郭は円形に近いものが好ましく、各開孔(12a)の内径は、開孔樹脂層の厚さ方向で一定でも、徐変するものでもよい。開孔樹脂層(12)に形成される開孔(12a)の数は一般に、単位面積あたりで1〜90個/cm2、特には6〜25個/cm2、が適しており、開孔の径は0.1〜8.5mm、特には0.1〜3.0mmが適しており、単位面積あたりの開孔樹脂層(12)に開孔(12a)の占める比率として開孔率を定義した場合、0.05〜70%、特には0.05〜50%の範囲が適している。
上記の開孔樹脂層の開孔形成条件(開孔率)は、通気意匠層(11)から保形フェルト層(13)への十分な音波の導入経路が確保されるように定める必要がある。ただし、各開孔(12a)の内径や開孔率が大きすぎると、保形層へ取り込んだ音波が保形フェルト層内で乱反射する前に非通気樹脂シート層に反射し外へ抜けてしまうことを避けるため、所定の好ましい範囲がある。
発明者が検討した結果、通気意匠層/開孔樹脂層/保形フェルト層の積層状態での通気度を1〜30cc/cm2/秒、特に好ましくは5〜15cc/cm2/秒にすることにより、遮音性能を保持したまま、吸音性能を向上させることができる。
通気意匠層や保形フェルト層の通気度が低い場合は、各開孔の内径や開孔数から開孔率を上記の範囲で高め、通気意匠層や保形フェルト層の通気度が高い場合は、各開孔の内径や開孔数から開孔率を上記の範囲で低くして、上記の積層の通気度が1〜30cc/cm2/秒(特には5〜15cc/cm2/秒)の範囲内に入るようにすることが良い。
開孔(12a)は、成形敷設内装材の特定の部位に密度を高く形成してもよい。
開孔樹脂層(12)は、単位面積重量で50〜400g/m2が適し、特には単位面積重量で100〜300g/m2であることが適する。単位面積重量は層構造を形成するために、最低50g/m2は必要であり、400g/m2を超えると敷設内装材の重量の増加につながり、また振動性が低下し音性能的にも好ましくない。
これら開孔(12a)の形成態様の最終の詳細は、それぞれの敷設内装材(10)が成形されて、実際に各自動車の乗員室内に敷設された状態で、最適の吸音性と遮音性を発現するように車種ごとに設計、計算されるものであり、実車試験で効果を検証するものである。
また、打抜加工等と比較して打抜くずが生じることが無く、開孔(12a)の周囲にバリが出ることが無い利点がある。さらに、熱針の温度や、針刺し時間、針刺し深さを制御することで、同じ設備で任意の開孔態様を作り分けることがおこないやすい。
開孔樹脂層(12)に熱針を突き刺し、熱針が突き刺された箇所の熱可塑性樹脂が溶融して開孔(12a)を形成する場合、開孔樹脂層(12)の元となる樹脂シートと保形フェルト層(13)を積層(または開孔樹脂層(12)の元となる樹脂シートと通気意匠層(11)を積層)した状態において、樹脂シート側から熱針を突き刺し、針先が樹脂シートを貫通して、保形フェルト層(13)ないし通気意匠層(11)にまで届く状態に加工をおこなうことが適する。
この場合、樹脂シートに多数の開孔(12a)が確実に形成される利点があり、また、熱針の針先の熱によって、保形フェルト層(13)の繊維が微溶融し、保形フェルト層(13)に前記開孔(12a)につながる多数の微小空隙を形成することができる。
これらの微小空隙は、開孔(12a)から伝わった音波を、保形フェルト層(13)内に広げるのに役立つものであり、保形フェルト層(13)での吸音作用を高める作用がある。
(パウダー方式) 全融タイプの低融点樹脂パウダー、好ましくはポリエチレンパウダー、平均粒径0.1〜1.0mmを、通気意匠層の裏面ないしは、保形フェルト層の表面に均一に50〜400g/m2散布して、通気意匠層と保形フェルト層の間に配設し、成形敷設内装材の成形時の熱で、前記の低融点樹脂パウダーを全溶融させることにより、溶融した樹脂の間に間隙をあけて、開孔を形成することができる。パウダーの散布密度を調整することによって、開孔率、通気度を制御することができる。
(メルト繊維方式)全融タイプの低融点の繊維、好ましくはポリエチレン繊維に、10%未満の低い比率で、前記の低融点繊維より融点の高い繊維、レギュラーポリエステル繊維などを配合してなる繊維ウェブ、単位面積重量50〜400g/m2を形成し、通気意匠層と保形フェルト層の間に挟持し、成形敷設内装材の成形時の熱で、前記の低融点繊維を全溶融させることにより、溶融した樹脂の間に間隙をあけて、開孔を形成することができる。この際、低融点繊維に高融点繊維を配合しておくと、溶融しなかった高融点の繊維が、溶融した樹脂が凝結するのを防止し、適度に分散させる効果を発現する。
(常温ニードリング方式)ポリプロピレン、ポリエチレン、低融点ポリエステル、低融点ポリアミド等の融点が200℃以下の樹脂シート、厚さ0.5〜0.3mm、単位面積当り重量50g〜300g/m2を、通気意匠層ないしは保形フェルト層に重ねて、ニードルパンチ不織布を形成するのに用いられるニードルによって突いて所定の開孔を形成するとともに、通気意匠層の裏面ないし保形フェルト層の表面に積層する。この樹脂シートを通気意匠層と保形フェルト層の間に挟持し、成形敷設内装材の成形時の熱で、微溶融させて積層する。樹脂シートに対するニードリングの径によって開口の直径を定め、ニードリング密度と合わせて、開口率、通気度を制御することができる。
保形フェルト層(13)の構成繊維としては、繊維種がポリプロピレン繊維や、レギュラーポリエステル繊維や、低融点変性ポリエステル繊維を配合してなり、繊維径は3〜20デシテックス、繊維長は3〜20mm、単位面積重量としては100〜1000g/m2が適する。
保形フェルト層(13)の機能としては、開孔樹脂層(12)と非通気樹脂シート層(14)の間にあって、両層に対してそれぞれ貼着し、開孔樹脂層(12)と非通気樹脂シート層(14)の間に、所定の1.5mm以上の間隔と、通気性(10cc/cm2/秒)を確保することがある。
保形フェルト層(13)の厚さが1.5mm以上あること、密度が0.2g/cm3未満であることが内部で音波を乱反射させやすくし適する。また、保形フェルト層(13)の通気度は10〜200cc/cm2/秒の範囲にあることが適する。
保形フェルト層(13)に、融点が160℃未満の低融点繊維を10〜50重量%配合することにより、成形敷設内装材(10)の成形性、成形形状保持性を高めることができる。低融点繊維の重量%がこれ以上に高いと成形時に繊維どうしの絡みが強くなりすぎて成形性が悪く、複雑な形状や深い絞り形状への成形がおこないがたくなるので好ましくなく、低融点繊維の重量%がこれ未満に低いと、繊維間の結合が不足して成形後の成形形状を保持するための剛性が不足し好ましくない。
非通気樹脂シート層(14)は、保形フェルト層(13)の裏面に実質的に非通気性に形成され、パネル(P)と合せて中空二重壁構造を形成し、特にパネル(P)方向からの侵入する音波に対して遮音する作用をなす。非通気樹脂シート層(14)は単位面積重量が大きいほうが遮音効果は高まる傾向であるが、重量増加になるため、自動車によって許容される範囲で単位面積重量を確保する。
また、非通気樹脂シート層(14)は、保形フェルト層(13)と嵩上材(15)を接着する機能があり、また、熱可塑性樹脂が加熱を受けて可塑化する性質によって、成形敷設内装材(10)に成形性、成形形状保持性を付加できる。
非通気樹脂シート層(14)と開孔樹脂層(12)の2つの樹脂層で保形フェルト層(13)を挟むことにより、非通気樹脂シート層(14)及び保形フェルト層(13)の単位面積重量が小さくても、成形後の成形形状を保持するための剛性は十分に確保できる。これによりこの種の敷設内装材において剛性確保のためによく利用されるハードシート等の補強材を削減でき、コスト低減、軽量化が可能となる。
(実施例1)
通気意匠層:実施例1の通気意匠層は、単位面積重量が110g/m2のポリエステル繊維不織布製の基布に対して、パイル糸として、1170デシテックスナイロンBCFカットパイルを、ゲージ1/10、ステッチ46本/ 10cm、パイル高さ6.5mm、パイル目付350g/m2でタフティングし、基布の裏面には、50g/m2の単位面積重量でラテックスを塗布して、通気性の意匠層とした。
この通気意匠層の通気度は63cc/cm2/秒であった。
開孔樹脂層:実施例1の開孔樹脂層は、低密度ポリエチレン樹脂を、シート押出機から単位面積重量が250g/m2(厚さ0.25mm)に押し出し、以下の条件で開孔加工した。
開孔条件:温度200℃に昇温した多数の熱針(針先角35゜)によって、0.5mm深さに突き刺し、直径1.2mmの円形貫通孔、開孔間隔4.0〜5.6mm、開孔の配置は千鳥状に略均一配置、開孔率12%に均一に開孔を形成した。
保形フェルト層:実施例1の保形フェルト層は、レギュラーポリエステル繊維(6.6デシテックス、繊維長64mm)に対して、低融点変性ポリエステル繊維(4.4デシテックス、繊維長51mm)を7:3の比率で配合し、ニードリングにより繊維を絡め、厚さ3.0mm、単位面積重量300g/m2のフェルト層として形成した。
この保形フェルト層の通気度は96cc/cm2/秒であった。
通気意匠層/開孔樹脂層/保形フェルト層の積層の通気度は、10cc/cm2/秒であった。
非通気樹脂シート層:実施例1の非通気樹脂シート層は、一般的な低密度ポリエチレン樹脂(密度0.91g/cm3)を、単位面積重量200g/m2にシート状に押し出し、溶融状態にある間に保形フェルト層の裏面に貼着した。
嵩上材:実施例1の嵩上材は厚さ20mmの合成繊維フェルト、密度0.06g/cm3を非通気樹脂シート層の裏面に貼着した。
通気意匠層:実施例2の通気意匠層は、実施例1と同じ通気意匠層とした。
開孔樹脂層:実施例2の開孔樹脂層は、実施例1と同じ開孔樹脂層とした。
保形フェルト層:実施例2の保形フェルト層は、繊維の配合、厚さは実施例1と同じにして、単位面積重量を500g/m2とした。
この保形フェルト層の通気度は90cc/cm2/秒で、実施例1の保形フェルト層と大差が無かった。
通気意匠層/開孔樹脂層/保形フェルト層の積層の通気度は、10cc/cm2/秒で実施例1と同じであった。
非通気樹脂シート層:実施例2の非通気樹脂シート層は、実施例1と同じ非通気樹脂シート層とした。
嵩上材:実施例2の嵩上材は、実施例1と同じ嵩上材とした。
通気意匠層:実施例3の通気意匠層は、実施例1と同じ通気意匠層とした。
開孔樹脂層:実施例3の開孔樹脂層は、実施例1と同じ開孔樹脂層とした。
保形フェルト層:実施例3の保形フェルト層は、繊維の配合、は実施例1と同じにして、単位面積重量を500g/m2、厚さを5mmとした。
この保形フェルト層の通気度は97cc/cm2/秒で、実施例1の保形フェルト層と大差が無かった。
通気意匠層/開孔樹脂層/保形フェルト層の積層の通気度は、10cc/cm2/秒で実施例1と同じであった。
非通気樹脂シート層:実施例3の非通気樹脂シート層は、実施例1と同じ非通気樹脂シート層とした。
嵩上材:実施例3の嵩上材は、実施例1と同じ嵩上材とした。
通気意匠層:実施例4の通気意匠層は、実施例1と同じ通気意匠層とした。
開孔樹脂層:実施例4の開孔樹脂層は、実施例1と同じ開孔樹脂層とした。
保形フェルト層:実施例4の保形フェルト層は、実施例1と同じ保形フェルト層とした。
この保形フェルト層の通気度は96cc/cm2/秒で実施例1と同じである。
通気意匠層/開孔樹脂層/保形フェルト層の積層の通気度は、10cc/cm2/秒で実施例1と同じである。
非通気樹脂シート層:実施例4の非通気樹脂シート層は、単位面積重量1000g/m2の非通気樹脂シート層とした。
嵩上材:実施例4の嵩上材は、実施例1と同じ嵩上材とした。
通気意匠層:比較例の通気意匠層は、実施例1と同じ通気意匠層とした。
開孔樹脂層:比較例の開孔樹脂層は、実施例1と同じ開孔樹脂層とした。
保形フェルト層:比較例の保形フェルト層は、実施例1と同じ保形フェルト層とした。
この保形フェルト層の通気度は96cc/cm2/秒で実施例1と同じである。
通気意匠層/開孔樹脂層、保形フェルト層の積層の通気度は、10cc/cm2/秒で実施例1と同じである。
非通気樹脂シート層:比較例では、非通気樹脂シート層を無くした。
嵩上材:比較例の嵩上材は、実施例1と同じ嵩上材とした。嵩上材を保形フェルト層に接着するために、通気度等の物理的な特性に影響を与えない、ごくわずかのポリエチレン樹脂パウダーを嵩上材の表面に散布し、これを溶融させて保形フェルト層の裏面に接着積層した。
実施例1〜実施例4および比較例の敷設材試料について、吸音性と遮音性の性能を比較評価した。評価方法としては、吸音性については、残響室法吸音率(JIS A−1409)により評価し、遮音性については、音響透過損失(JIS A−1416)の測定により評価した。
結果を、図2(残響率法吸音率)および図3(音響透過損失)に示す。
図2から吸音性について、以下のことがわかる。
吸音特性については、実施例1〜3を比較した場合、実施例1に対して、実施例2、実施例3が周波数の高い領域で、吸音率が高くなる傾向であった。実施例1〜3の構成の差は保形フェルト層にあり、実施例1に対して保形フェルト層の単位面積重量を増した実施例2、3が、実施例1に対して吸音性が優る結果であった。また、実施例2と実施例3の比較では、実施例2に対して単位面積重量が同じで、保形フェルト層の厚さを増した実施例3が吸音性が優る結果であった。
この結果により、本発明の構成において、保形フェルト層の構成が吸音性能に大きく影響する効果を確認できる。なお、非通気樹脂シート層が無い比較例では、吸音率のピークとなる周波数が異なり、本願の発明とは異なる吸音態様のものであるといえる。
遮音特性については、実施例1〜4を比較した場合、実施例1〜3では差が少なく、実施例4が他の実施例よりも遮音性に優る傾向であった。実施例4と実施例1〜3の構成の差は、非通気樹脂シート層にあり、実施例1〜3に対して非通気樹脂シート層の単位面積重量を増した実施例4で遮音性が向上する結果により、本発明の構成において、非通気樹脂シート層が遮音性能に大きく影響する効果を確認できる。
なお、比較例は、非通気樹脂シート層が無いため、遮音性は大きく劣るものであると言える。
図4は、実施例1の、通気意匠層/開孔樹脂層/保形フェルト層の積層の通気度が10cc/cm2/秒の敷設材に対して、この積層の通気度を1〜30cc/cm2/秒に変化させて、吸音性の評価をおこなった例を示す。この敷設材の通気度を変化させる条件としては、開孔樹脂層の開孔径を(0.5mm、1.2mm、2.0mm)に変化させて制御した。
図4より、吸音性が最もよい結果となったのは、通気意匠層/開孔樹脂層/保形フェルト層の積層の通気度が、10cc/cm2/秒の敷設材であり、次に積層の通気度が、30cc/cm2/秒の敷設材であり、積層の通気度が、1cc/cm2/秒の敷設材は吸音率が低くなる傾向であった。
この結果より、通気意匠層/開孔樹脂層/保形フェルト層の積層の通気度には、10cc/cm2/秒付近に吸音性に対し最も好ましい通気度があり、これより極端に大きい通気度ないし極端に小さい通気度では、吸音性を高めることができないことが示唆された。
これに対して、比較例のような通気性の素材のみを積層して構成した場合は、吸音性の要求が高い車両では適合する可能性があるが、遮音性の要求が高い場合には適合させ難いものであると言える。
11 通気意匠層
11a パイル、11b 基布
12 開孔樹脂層
12a 開孔
13 保形フェルト層
14 非通気樹脂シート層
15 嵩上材
P パネル
Claims (3)
- 通気意匠層と、厚み方向に貫通する複数の開孔が形成された開孔樹脂層と、溶融された繊維を含む保形フェルト層と、非通気樹脂シート層と、嵩上材と、をこの順に積層してなる自動車用成形敷設内装材において、
前記開孔樹脂層は、厚さが0.01〜4.0mm、単位面積重量が50〜400g/m 2 であるとともに、前記通気意匠層側からの音波を前記保形フェルト層まで導く直径0.1〜8.5mmの前記開孔が0.05〜70%の開孔率となるように形成されており、
前記非通気樹脂シート層は、熱可塑性樹脂を溶融状態にして単位面積重量が50〜3000g/m 2 になるようにシート状に押し出して前記保形フェルト層の裏面に貼着することにより、実質的に非通気性になるように形成されたものであり、
前記通気意匠層と前記開孔樹脂層と前記保形フェルト層と前記非通気樹脂シート層と前記嵩上材の積層体を、自動車内の敷設位置に沿う形状に加熱成形されてなる
ことを特徴とする、自動車用成形敷設内装材。 - 前記通気意匠層と前記開孔樹脂層と前記保形フェルト層の積層体の通気度が、1〜30cc/cm2/秒であることを特徴とする、請求項1に記載の自動車用成形敷設内装材。
- 前記保形フェルト層は、単位面積重量が100〜1000g/m2であり、厚さが1.5mm以上であり、前記溶融された繊維として融点が160℃未満の低融点繊維を10〜50重量%の比率で含み、通気度が10〜200cc/cm2/秒であることを特徴とする、請求項1に記載の自動車用成形敷設内装材。
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