JP5220622B2 - 空所部分を有する多層フォーム複合材料 - Google Patents

Description

本発明は、全体の厚さｄを有する多層フォーム複合要素であって、
連続気泡フォームからなる少なくとも３層を含み、且つ少なくとも１層の内部層が空所部分を有し、２層の最外層が空所部分を有さない多層フォーム複合要素において、
ｉ）空所部分を有する内部層において空所部分の体積が２０〜７０体積％であり、
ｉｉ）空所部分を有する層の厚さが、全体の厚さｄに対して２０〜８０％である、
ことを特徴とする多層フォーム複合要素に関する。

更に本発明は、特許請求の範囲における請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合要素を吸音要素として使用する方法に関する。

連続気泡フォーム、例えば、メラミン樹脂又はポリウレタンを基礎とする連続気泡フォームは、断熱、特に、更には防音用の絶縁要素（例、絶縁層、絶縁シート、又は絶縁ウェブ）として使用される。なぜなら、フォームの連続気泡構造が、音の吸収に対して効果的だからである。

絶縁要素に空所部分（空洞）を設けて、質量を軽減するか（これは、例えば、乗物及び飛行機の燃料消費を最小限にする場合に重要である。）、又は音の吸収を最適化することが可能であることが知られている。空所部分及び空洞なる用語は、本願発明において同意語として使用されている。

例えば、ＥＰ１３３６６９５Ａ１は、建物の部屋の内側に対向する面が波形及び溝状を有するシート状防音構成部品を記載している。

ＤＥ３５１３６６２Ａ１は、断面が丸みのある隆起部を有するフォームウェブからなり、丸みのある隆起部を有するウェブ面が、入射音から見て外方に対向するように配置された防音装置を開示している。丸みのある隆起部を有するウェブ面にフォイルが被覆されうる。また、少なくとも２個の隣接するフォームウェブからなり、且つ各々の断面が、丸みのある隆起部を有する吸音装置について記載している。

ＷＯ２００５／０９５２０６Ａ１は、飛行機の胴体における断熱及び防音用の絶縁系を記載し、かかる絶縁系は、フレームとストリンガーとの間において導体の内側に取り付けられている。絶縁系は、例えばメラミンを基礎とする連続気泡で、撥水性のフォームからなる少なくとも１層の層と１層の装飾外層とを有する（トリム）。図５及び明細書の段落［００３７］〜［００４１］は、第１のフォーム層と、繊維層を有する第２のフォーム層と、からなる多層系を開示している。２層は、同様にフォームから構成され、これにより、当該スペーサーの間に空気の詰まった空所部分（空隙）を形成するスペーサーによって相互に結合されている。図８及び９又は段落［００４６］〜［００５３］では、複数の層を有する他の実施形態であって、ここでも各層がスペーサー及び中間空所部分を有する実施形態を記載している。

ＥＰ１３３６６９５Ａ１ ＤＥ３５１３６６２Ａ１ ＷＯ２００５／０９５２０６Ａ１

従来技術における防音要素は、吸音又は質量軽減用途の要求を必ずしも満足していない。

従って、本発明の目的は、上述した課題を取り除くことにある。本発明の別の目的は、連続気泡フォームからなる改良された複合要素を提供することにあった。

複合要素（composite element）は、低い質量であると同時に、良好な吸音という特徴を有する。特に、本発明では、空所部分の導入を介した質量の軽減が、空所部分無しの“中実の”要素で作製された場合と比較して、吸音に関して比例限未満（less-than-proportional）の低減をもたらす複合要素を見出した。

従って、冒頭に定義される複合要素は、その、吸音要素としての使用法も有すると見出された。本発明の好ましい実施形態は、特許請求の範囲のサブクレームにおいて見出される。

複合要素のフォームは、連続気泡フォームである。独立気泡の割合は、通常、１０％以下であり、好ましくは５％以下である。連続気泡フォームは、メラミン樹脂フォーム、ポリウレタンフォーム、及びポリイミドフォームから選択されるのが好ましい。

好適なメラミン樹脂フォームは、メラミンとホルムアルデヒドから誘導される縮合物からなる化合物のいずれかであり、且つこれらは、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、すなわちＭＦ樹脂、又はメラミン樹脂とも称される。これらの弾性で、連続気泡のメラミン樹脂フォームは、知られており、例えば、ＥＰ−Ａ１７６７１、１７６７２、３７４７０及びＷＯ０１／９４４３６の明細書に記載されている。

メラミン樹脂フォームの製造は、メラミン−ホルムアルデヒド予備縮合物から出発する。メラミン−ホルムアルデヒド縮合物に縮合される材料は、メラミン、並びに５０質量％以下、好ましくは２０質量％以下の他の熱硬化性樹脂形成性化合物を含んでいても良く、そしてホルムアルデヒド、並びに５０質量％以下、好ましくは２０質量％以下の他のアルデヒドを含んでいても良い。未変性のメラミン−ホルムアルデヒド縮合物が特に望ましい。使用され得る熱硬化性樹脂形成性材料の例示は、以下の通りである：アルキル−及びアリール−置換メラミン、尿素、ウレタン、カルボキシアミド、ジシアンジアミド、グアニジン、スルフリルアミド、スルホンアミド、脂肪族アミン、グリコール、フェノール、及びその誘導体。使用され得るアルデヒドの例示は、アセトアルデヒド、トリメチロールアセトアルデヒド、アクロレイン、ベンズアルデヒド、フルフロール、グルオキサル、グルタルアルデヒド、フタルアルデヒド、及びテレフタルアルデヒドである。メラミン−ホルムアルデヒド縮合物に関して、更に詳細は、Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of organic chemistry], 第14/2巻, 1963, 319-402頁において見出される。

ホルムアルデヒドに対するメラミンのモル比は、一般に１：１．３〜１：３．５の範囲であり、特に１：１．６〜１：３．１の範囲である。メラミン樹脂に縮合される材料は、更に、スルフィット基を含むことが可能であり、これは、例えば、樹脂の縮合中に１〜２０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを添加することによって達成されうる（ＥＰ−Ａ３７４７０を参照されたい）。

メラミン−ホルムアルデヒド予備縮合物は、通常、溶液又は分散液の形を選択し、そして、フォームを形成するのに必要とされる一般的な添加剤と混合される。かかる添加剤は、特に、発泡剤を乳化し、フォームを安定させる場合の乳化剤（アニオン性、カチオン性又は非イオン性の界面活性剤、例えばアルキルスルフェート）、そしてメラミン樹脂溶液からフォームを製造する場合の発泡剤（化学的又は物理的な発泡剤、例えばペンタン）、更には硬化剤（主として酸、例えばギ酸）であり、これらはメラミン樹脂の縮合に更に触媒作用を及ぼす。

例えば、添加剤を、押出器中において、メラミン樹脂の水溶液又は分散液と混合し、そしてここで発泡剤を、適宜、加圧下に注入することも可能である。しかしながら、固体の、例えば噴霧乾燥されたメラミン樹脂から出発し、その後、メラミン樹脂を、乳化剤の水溶液と、硬化剤と、更には発泡剤と混合することも可能である。混合過程の後、溶液又は分散液を、ノズルによって排出し、その直後に、例えば２．４５ＧＨｚの高周波照射によって、又はマイクロ波照射によって加熱し、これにより発泡する。温度上昇及び発泡剤の蒸発の結果として発泡する混合物を、例えば成形して、フォーム押出物を得て、これを切断して、スラブを得る。

出発材料、例えば乳化剤、発泡剤、及び硬化剤についての更なる詳細、並びにメラミン樹脂フォーム製造に関する方法の更なる詳細は、一例として、上述した明細書のＷＯ０１／９４４３６、ＥＰ−Ａ１７６７１、１７６７２及び３７４７０において見出される。

本発明のフォーム複合要素を製造するために、エンベロープ密度（envelope density）（ＥＮ ＩＳＯ８４５による）が３〜５０ｋｇ／ｍ³、特に７〜１５ｋｇ／ｍ³であるメラミン樹脂フォームを使用するのが望ましい。好適なメラミン樹脂フォームは、例えばＢＡＳＦ社からBasotect（登録商標）として市販されている。

ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート重付加生成物である。本発明の場合のポリウレタンは、他のポリイソシアネート重付加生成物、特にポリイソシアヌレート又はポリ尿素を意味する意図でも使用される。軟質、半硬質、又は硬質、或いはその他に熱可塑性又は架橋されたポリウレタングレードは、本発明の複合要素に好適である。

ポリウレタンの製造は、広く記載され、通常、イソシアネートａ）を、周知の条件下、イソシアネートに対して反応性の化合物ｂ）と反応させることによって行われるのが一般的である。かかる反応は、触媒ｃ）及び／又は助剤ｄ）の存在下で行われるのが好ましい。発泡されたポリイソシアネート重付加生成物が必要とされる場合、かかる生成物は、一般的な発泡剤ｅ）の存在下で製造される。

使用され得るイソシアネートａ）は、それ自体公知の芳香族、アリール脂肪族、脂肪族及び／又は脂環式有機イソシアネートであり、ジイソシアネートであるのが好ましい。使用可能であり、イソシアネートに対して反応性である化合物ｂ）の例示は、分子量が６０〜１００００であり、イソシアネートに対する官能性が１〜８であり、好ましくは２〜６（熱可塑性ポリウレタン、すなわちＴＰＵｓの場合、約２の官能性）である周知の化合物であり、例えば、分子量が５００〜１００００であるポリオール、例えばポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルポリオール、及び／又はジオール、トリオール、及び／又は分子量が５００未満のポリオールである。

適宜、生成物の製造に使用され得る触媒ｃ）は、イソシアネートと、イソシアネートに対して反応性の化合物と、の反応を著しく促進させる周知の化合物であり、本発明で使用される触媒の合計含有量は、イソシアネートに対して反応性であり、使用される全ての化合物ｂ）の質量に対して、０．００１〜１５質量％であるのが好ましく、特に０．０５〜６質量％であり；例えば、第３級アミン及び／又は金属塩、例えば、鉄、鉛、亜鉛及び／又はスズの、金属の一般的な酸化状態の無機及び／又は有機化合物である。

適宜、使用されうる助剤ｄ）は、二つ下の段落で述べられている添加剤である。

ポリウレタン、ポリイソシアヌレート、及びポリ尿素に関する更なる詳細は、当業者によって、Kunststoff-Handbuch [Plastics handbook], 第3版, 第7巻 "Polyurethane" [Polyurethanes], Hanser Verlag, Munich 1993において見出される。

ポリイミドは、繰り返し単位が鎖状又は環状のイミド基を介して結合を有するポリマーである。一例として、ポリイミドは、脂肪族又は芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物（例、４，４’−オキシジアニリン及びピロメリット酸二無水物から得られる）、例えば中間体としてのポリアミドカルボン酸との重縮合を介して調製される。本発明の場合、イミド基は、ポリマーの合成中に製造される。しかしながら、縮合反応は、環化で分子内にのみ進行しないだけではなく、分子間で進行する。これにより得られる架橋により、その後の付形過程を更に困難にするので、付形過程（この場合、発泡）は、閉環反応と同時に行われるのが好ましい。環化中に除去される水により、課題のある連鎖分解を生じる場合があるので、ポリアミドカルボン酸フォームは、主として、イミド化前に水結合受容体（water-binding acceptor）にて飽和される。架橋及び加水分解についても同様に、ジアミンを、例えばジイソシアネートで置換することによって回避されうる。

また、現場イミド形成に必要とされる２の官能性は、単一のモノマー分子に結合されうるので、ＡＡ−ＢＢポリイミド並びにＡＢポリイミドを得ることが可能であるが、これらは、架橋を有していない。ポリイミドの合成中における架橋は、予め形成されたイミド基を含むモノマーを使用することによって回避されうる。かかるモノマーの例示は、ビスマレイミドであり、これは、無水マレイン酸及びジアミンから得られ、その後、重付加を介して、例えばジアミン、アルドキシム、又はジスルフィドと反応させて、ポリイミドを得る。

本発明の場合に用いる他のポリイミドは、イミド基だけではなく、アミド基（ポリアミドイミド）、エステル基（ポリエステルイミド）、又はエーテル基（ポリエーテルイミド）を含まないポリマーである。

ポリイミドフォームは、それ自体公知の方法で一般的な発泡剤を用いて発泡される。ポリイミドに関する更なる詳細は、一例として、the electronic encylopedia Lexikon Roempp Online, Version 2.8, Thieme-Verlag Stuttgart, 2006, key word "Polyimide" [Polyimides]において見出される。

多くの場合、未発泡のポリマーに対して、２０質量％以下、好ましくは１０質量％以下の添加剤をメラミン樹脂フォーム、ポリウレタンフォーム、又はポリイミドフォームに添加するのが有効な場合がある。かかる添加剤の例示は、染料、顔料、難燃剤、酸化防止剤、ＵＶ安定剤、熱安定剤、加水分解安定剤、界面活性剤、静真菌及び静菌作用を有する物質、火炎ガスの毒性を減じ、又は炭化を促進する試薬である。疎水化剤又は疎油化剤の併用も可能である（次の文を参照）。この種の添加剤は、当業者に知られており、市販されている。

本発明のフォーム複合要素は、多層要素であり、少なくとも３層の層を有する。全ての層は、連続気泡フォームから構成されている。全ての層は、上述のメラミン樹脂フォーム又は上述のポリウレタンフォーム又は上述のポリイミドフォームから構成されるのが好ましい。本発明の場合、種々の層は、同一のフォーム又は異なるフォームを含むことが可能であり、これらは全てメラミン樹脂フォーム又はポリウレタンフォーム又はポリイミドフォームであるものの、これらの成分（中でも、モノマー及びモノマー比、添加剤、等）、これらの構造（例、セル寸法、セルの壁部の長さ、独立気泡の割合）、及び／又はこれらの特性（例えば、密度、気体透過率、硬度、弾性、圧縮挙動及び弾性反撥挙動、断熱、吸音、等）の点で異なる。全ての層は、同一のフォームを含むのが望ましい。

しかしながら、メラミン樹脂、ポリウレタン、及びポリイミドから選択される２種以上のフォームを含む複合要素も可能である。

層の数（以下、ｎとも称する）は、３〜１０であるのが好ましく、特に好ましくは３〜６であり、特に３〜５であり、極めて好ましくは３又は５である。少なくとも３層を連続して、例えば相互に重ねて配置する。従って、複合要素は、２層の最外層（要素が、平坦な形状を有する場合、上側面と下側面を有する）と、内部層（ｎ−２）と、を有する。

本発明によると、少なくとも１層の内部層は、空所部分（空洞）を有し、２層の最外層は、空所部分を有さない。

これにより、一の好ましい実施形態として、３層のＡ、Ｂ及びＣを有し、且つ内部層Ｂが空所部分を有し、外部層Ａ及びＣが空所部分を有さない複合要素を得る。

他の実施形態において、複合要素は、４層のＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを有し、且つ少なくとも１層の内部層Ｂ及びＣが空所部分を有し、そして他の層（少なくとも外側層Ａ及びＤ）が空所部分を有さない。Ｂ及びＣの１層だけが空所部分を有し、他の層が空所部分を有さないのが望ましい。

他の実施形態において、複合要素は、５層のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥを有し、且つ少なくとも１層の内部層Ｂ、Ｃ及びＤが空所部分を有し、そして他の層（少なくとも外側層Ａ及びＥ）が空所部分を有さない。３層のＢ、Ｃ及びＤにおいて２層が空所部分を有し、これら３層における他の層が空所部分を有さないのが望ましい。

５層のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥを有し、且つ少なくとも１層の内部層Ｂ及びＤが空所部分を有し、そして他の層が空所部分を有さない複合要素が特に好ましい。２層の内部層Ｂ及びＤが空所部分を有し、他の層が空所部分を有さないのが特に好ましく、これにより、空所部分無し−有り−無し−有り−無しの層順序を得る。

複合要素における２層以上の層が空所部分を有する場合、空所部分層の間に空所部分無しの１層以上を配置するのが好ましい場合があり又は配置しない場合がある。後者の場合、すなわち、２層以上の空所部分層（空所部分を有する層）が直接連続する場合、個々の層の空所部分の間で重なり合う部分が無いか、又は僅かな程度だけ重なり合う部分があるのが望ましい。

特徴ｉ）によると、空所部分を有する内部層における空所部分の体積は、２０〜７０体積％であり、好ましくは２５〜６０体積％であり、特に好ましくは２７〜５５体積％である。従って、１００体積％の層に対する割合のバランスは、フォームから構成される。

複合要素が、空所部分を有する２層以上の層を有する場合、これらの空所部分層の各々は、特徴ｉ）に従う。この場合、種々の空所部分層における空所部分の割合は、上述の体積％の範囲内で同一でも又は異なっていても良い。

複合要素の全体の厚さｄは、全てのフォーム層に亘る厚さであり、通常は１ｍｍ〜１００ｃｍであり、好ましくは２ｍｍ〜５０ｃｍであり、特に５ｍｍ〜２０ｃｍである。

特徴ｉｉ）によると、空所部分を有する層の厚さは、複合要素の全体の厚さｄに対して、２０〜８０％であり、好ましくは３０〜７５％であり、特に好ましくは３５〜７０％である。複合要素が、空所部分を有する２層以上の層を有する場合、かかる特徴ｉｉ）は、一緒に使用される全ての空所部分層に関する、すなわち、全ての空所部分層の厚さを加えて、厚さｄ^*を得て、比率ｄ^*／ｄを計算し、これは、特徴ｉｉ）の％範囲内である必要がある。

個々の層の厚さ比は、広く変更可能であり、空所部分を有する層：空所部分を有さない層の割合に関して、通常は１００：１〜０．１：１の範囲であり、好ましくは５：１〜１：１の範囲であり、特に好ましくは２：１〜１：１の範囲である。本発明の場合、少なくとも２層の、空所部分を有さない層は、同一又は異なる厚さを有することが可能である。一例として、２層の最外層の厚さ比は、５：１〜１：１であっても良く、好ましくは２：１〜１：１である。一の好ましい実施形態において、２層の最外層の厚さは同一である。同様に、空所部分無し−有り−無し−有り−無しの層順序である上述した５層の複合要素の場合、空所部分を有さない３層のＡ、Ｃ及びＥの厚さが同一であることが望ましい。

２層以上の空所部分層の場合、これらの層の厚さについても同様に、同一又は異なっていても良い。空所部分無し−有り−無し−有り−無しの層順序である上述した５層の複合要素の場合、２層の空所部分層Ｂ及びＤが同一の厚さであるのが望ましい。

複合要素において中心ではないものの、複合要素の一の表面の方が他の表面より近くなるように空所部分層を配置する場合、個々の層の厚さ又は層順序により、空所部分層は、入射音波から見て外方を向いている。

フォームが連続気泡フォームであることから、複合要素の周囲の雰囲気、一般的には空気が、空所部分に充填するのが一般的である。

空所部分の三次元形状に関して、所定の実施形態により、複合材料に特に良好な特性、特に良好な吸音性を与えることが見出された。空所部分の形状は、一例として、その横断面を介して、すなわち、複合要素の層に対して垂直に延在する断面を見て、そしてその平面を介して、すなわち、複合要素の層に対して平行に延在する断面を見て、二次元で記載されうる。横断面の場合、複合要素は、側方から見られ、そして平面の場合、上方から又は下方から見られる。

空所部分の横断面が長方形、正方形、略Ｕ字状、台形、三角形、円形、又は楕円の形状を有する複合材料が好ましい。略Ｕ字状の空所部分は、丸みのある隆起部を有する発砲面に相当する。

横断面の形状が長方形、正方形、略Ｕ字状又は台形であるのが望ましい。空所部分の横断面が長方形又は台形の形状を有するのが特に望ましい。台形の形状の場合、台形における長辺側は、入射音に対向するか、又は入射音から見て外方を向くことが可能である。同様に、略Ｕ字状の場合、空所部分における広範の基部は（細い先端部より）、入射音に対向するか、又は入射音から見て外方を向くことが可能である。

空所部分の横断面が長方形又は台形の形状を有する場合、長方形又は台形における両辺間の割合は、４：１〜０．５：１であり、特に２：１〜１：１である。台形の場合、表現は、平均の辺長を意味する。空所部分は、複合要素の横断面が見られた場合、長方形又は台形における最長辺が層に対して平行である、すなわち、空所部分が“縁部で立つ”より、好ましくは“横になる”ように配置されるのが好ましい。

空所部分は、好ましくは空所部分層の厚さ（高さ）全体に亘って延在することが可能であり、又は厚さの一部に亘って延在することが可能である。

平面での空所部分が円形、卵形、長方形、正方形又は細片様の形状を有する複合要素についても同様に好ましい。細片様の形状は、空所部分が複合要素の長手方向又は横断方向に“連続”である、すなわち、空所部分が要素全体に亘ってその方向に及ぶことを意味する。

平面の形状は、円形、長方形、正方形、又は細片様であるのが好ましい。長方形の空所部分の場合、長方形における両辺間の割合は、５：１〜１：１であるのが好ましい。

空所部分が三次元で見られる場合、平行六面体、立方体、円筒形、円錐、錘台、球形、又は長円体、トーラス（環体）、四面体、切頂四面体、角錐、角錘台、又は窪み（丸みのある隆起部を有するフォーム）の形状を有する空所部分が好ましい。

本発明の複合要素を製造する方法の例示は、個々の層を相互に独立して製造し、その後、これらを相互に隣接して配置する。特にメラミン樹脂フォームからなる層は、一般に、かかる製造方法から得られるその層の表面に対して微細な針状の構造を有する；層を相互に重ねた場合、かかる針状構造は、タッチアンドクローズファスナーの形態で相互に結合された状態となる。メラミン樹脂フォームからなる層は、この種の相互の重ね合わせによって相互に結合されるのが特に好ましい。層の結合（これによる層の相互の接着）を、適宜、圧力を施すことによって強化することが可能である。

しかしながら、例えば、以下に記載の手法を介して、層を相互に結合する他の方法についても存在する：すなわち、
接着：この場合に適当な接着剤（接着促進剤）は、接着中に使用可能であり、例えば、１成分又は２成分接着剤又は分散基礎接着剤である。使用され得る接着剤の中で、ポリクロロブタジエン、ポリアクリレート、スチレン−アクリレート共重合体、ポリウレタン、エポキシド、又はメラミン−ホルムアルデヒド縮合体を基礎とする接着剤である。接着剤は、噴霧、散布、回転、浸漬、湿潤、又はこの場合に適当な他の方法によって施されうる。

加圧：層を、加圧によって相互に結合することも可能である。例えば多段プレス、又は他の一般的な方法がこの場合に適当であり、そしてかかる方法で用いられる圧力、温度、及び時間は、それ自体公知である。

機械的な方法：機械的な方法を用いて、層を相互に結合することが可能であり、例えば、縫いつけ、キルト縫い、つなぎ合わせ（ステープル）、針縫い又はリベット留め。機械的な結合は、フォームの靱性及び弾力性を利用し、そしてフォーム層の形状を適当に設計することによって、スレッド、ステープル、針、リベット、又は他の補助器具を用いることなく可能である。一例として、層は、所定の要素、例えば下からのくり抜き部、空所部分、舌部、及び／又はペグ（peg）を有していても良く、これらを使用して、一の層を他の層にクランプで締め付けるか、又はこれらは、層を一緒にプレスするときに一方を他方に挿入する場合、層を一緒に把持又は保持する。

層の相互の重ね合わせ又はその機械的な結合は、次に複合要素を再利用する場合、層を相互に簡単に分離することが可能であるという利点を有する。層は、相互に重ね合わせ、又は機械的に相互に結合するのが望ましい。

層を相互に別個に製造し、適宜、上述したようにこれらの層を相互に結合させる代わりに、複数の層を、共押出又は他の好適な方法によって同時に製造することが可能である。

上述した複数の結合方法を用いて２層を結合し、及び／又は複合要素を製造する種々の結合法を用いることが可能である。

空所部分を有する層を得る方法の例示において（方法Ｉ）、空所部分を有さない通常の層を最初に製造し、その後、空所部分を施す。切断、穴空け、スタンピング、投射物の照射、又は他の一般的な方法を使用して、フォームの構成、硬度及び弾性、並びに空所部分の形状に応じて空所部分を施すことが可能である。本発明の場合、切断及び穴空けが、ナイフ、ドリル、ミル、又はノコギリ、又はその他に、高エネルギー照射、例えばレーザー光（レーザー切断法）によって一般に行われうる。別の可能性としては、液体（例、水）又は気体（例、空気）を用いる切断又は穴空けであり、これらは、高圧条件下でノズルから排出され、そしてフォームを分割する。

別の方法として（方法ＩＩ）、そして例えば、空所部分の体積が、空所部分を有する層を得る考え得る方法において、特徴ｉ）の上部にある場合、フォーム片は、下位層（空所部分を有していても、又は有していなくても良い）に載置され、その後、そこに層（ここでも空所部分を有していても又は有していなくても良い。）を配置する。一例として、フォーム片は、細片、平行六面体、立方体、円筒形、又は環であっても良い。本発明の場合、フォーム片の相互の区別は、所望の空所部分に相当し、そしてフォーム片の厚さ（高さ）は、空所部分層の厚さに相当する。フォーム片を、所望により、その下側に位置する層及び／又はその上側に位置する層に上述したように結合させることが可能である。

複合要素が２層以上の空所部分層を含む場合、全ての層を、同一の方法Ｉ又はＩＩによって製造可能であるか、或いは２つの方法Ｉ及びＩＩを使用することが可能である。

一の好ましい実施形態において、少なくとも１層の最外層を疎水化又は疎油化するか、或いは（特に好ましくは）疎水化及び疎油化の両方を行った複合要素である。複合要素の表面全体を疎水化又は疎油化するか、或いは（ここでも特に好ましくは）疎水化及び疎油化の両方を行うことが特に望ましい。疎水化なる用語は、耐水性及び撥水性を包含し、疎油化なる用語は、耐油性及び耐油を包含する。

疎水化又は疎油化する可能な方法は、疎水化剤及び疎油化剤のそれぞれを、フォームの製造が終了する前に付随して使用する。また、例えば、フォームの表面を試薬で湿潤又はコーティングするか、或いはフォームに試薬を飽和させることによって、仕上げ処理されたフォームを試薬で処理することも可能である。

疎水化又は疎油化する別の良好な方法は、それぞれの疎水化層及び疎油化層を複合要素の一以上の表面に積層させる。積層材料は、複合要素の吸音に対する損傷を最小限にするように選択されるべきである。

使用される得るこれらの積層用の層は、特にフォイル、例えばポリマーフォイル、そして更には、テキスタイル又はガラス繊維からなる織布又は不織布である。これにより施される積層材料は、疎水性又は疎油性であっても良く、或いは好ましくは、疎水性及び疎油性の積層材料を相互の頂部に施しても良い。積層材料は、通常、上述した早い段階で結合法において、フォーム最外層に対して、好ましくは接着又は加圧を介して、上述したように結合される。

好適なポリマーフォイルは、ポリアミド、ポリオレフィン、例えばポリエチレン又はポリプロピレン、又はポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートからなるフォイルである。フォイルの全体の厚さは、一般に５〜１００μｍであり、好ましくは５〜６０μｍであり、特に１０〜２０μｍである。

織布又は不織布用のテキスタイル繊維の適例は、セルロース繊維、ポリエステル繊維、又はポリアミド繊維である。

疎水化剤の適例は、シリコーン、パラフィン、シリコーン界面活性剤及びフッ素化界面活性剤である。特に好適な市販品は、Dipolit（登録商標）、すなわちRotta社製のフルオロアルカンエマルジョン；Sitren（登録商標）、すなわちDegussa社製のシリコーンエマルジョン；及びPersistol（登録商標）、すなわちＢＡＳＦ社製のパラフィンエマルジョン、そして類似の製品である。疎油化剤の適例は、フルオロアルカンエマルジョンであり、例えば、Clariant社製のNuva（登録商標）、上述のDipolit（登録商標）、そして類似の製品である。

本発明の場合、上述した疎水化剤又は疎油化剤を、フォームの処理直前に使用することが可能であり、或いはかかる試薬を積層材料、すなわち、フォイル、テキスタイル層、又はガラス繊維層の製造中に付随して使用可能であり、或いはかかる試薬を積層材料に施すことが可能である。

本発明の複合要素における一方の面、好ましくは、入射音波から見て外方の面は、所望により、安定化支持層を有することが可能である。支持層の適例は、金属、例えばアルミニウム又はスチール、厚紙、石膏ボード、プラスチック、又は他の機械安定性材料からなる層である。支持層は、連続した表面のシートであっても良く、或いは空所部分、例えば穿孔シート又はグリッド又はネットの形を取る空所部分を有することが可能である。空所部分を有する支持層が望ましい場合がある。なぜなら、かかる支持層により、質量を減じ、そして所望の吸音に殆ど損傷を与えないからである。

また、複合要素の内部に支持層を配置することも可能である、すなわち、支持層の両側にフォーム層を配置する。これは、音により両側から複合要素に強い衝撃を与える場合に特に有効である。

複合要素及び／又はその支持層は、取り付け補助器具又は締め付け補助器具を有することが可能である。かかる補助器具により、複数の複合要素相互の接着を簡単にして、単一の表面を得て、そして複合要素を支持体に締め付ける。補助器具の適例は、接着面、接着ストリップ、又は接着スポット、ネジ又はネジ山、リベット、スナップコネクタ、クランプ、連結コネクタ、又は他の補助器具である。一例として、これらは、細孔、窪み、丸み（fillet）、条溝、切り出し部を介して、或いは成形された舌部、ペグ、ストラップ等を用いて実現化されうる。

また、本発明は、上述した複合要素を吸音要素として、例えば建築物、機械又は乗物において、又は建築物中、機械中又は乗物中に使用する方法を提供する。

本発明の複合要素は、従来技術の複合要素よりも良好である。かかる複合要素は、低い質量並びに良好な吸音という特徴を有する。本発明の複合要素が、空所部分無しの“中実の”要素と比較した場合、吸音の低減は、空所部分の導入によって、質量の軽減に関して比例限未満である。例えば、要素の質量が空所部分の導入によって１／３にまで低減した場合、吸音は、空所部分無しの要素で作製された場合より１／３未満に低減する。

メラミン樹脂フォームを使用して、多層複合要素を製造した（試験片）。フォームは、メラミンとホルムアルデヒドから誘導される縮合物であった。かかるメラミン−ホルムアルデヒドフォームのエンベロープ密度（ＥＮ ＩＳＯ８４５による）は、９ｋｇ／ｃｍ³であった。ＢＡＳＦ社から市販の製品Basotect（登録商標）を使用した。以下の厚さは、円筒形の試験片の高さであった。

試験片Ｉ：比較用
直径１００ｍｍ及び厚さｄ５０ｍｍの中実の円柱で、空所部分を有していなかった。

試験片ＩＩ：空所部分層（空所部分を有する層）を有する３層の複合要素
直径１００ｍｍ及び全体の厚さｄ５０ｍｍの円筒形で、以下の層順序を有していた：
・第１の層（最外層）、厚さ１０ｍｍ、空所部分無し、
・第２の層（内部層）、厚さ３０ｍｍ、１９個の円筒形で対称的に配置された、直径１５ｍｍの空所部分を有し、且つ空所部分は、穴空けを介して得られた、
・第３の層（最外層）、厚さ１０ｍｍ、空所部分無し。

層は、手で相互に重ね合わされて、相互に接着された。

空所部分の横断面は、長方形であり、空所部分を平面で見ると、円形であった。第２の層における空所部分の体積は、かかる層に対して４３体積％であった。第２の層の厚さは、全体の厚さｄに対して６０％であった。

試験片ＩＩＩ：２層の空所部分層を有する５層の複合要素
直径１００ｍｍ及び全体の厚さｄ５０ｍｍの円筒形で、以下の層順序を有していた：
・第１の層（最外層）、厚さ１０ｍｍ、空所部分無し、
・第２の層（内部層）、厚さ１０ｍｍ、１９個の円筒形で対称的に配置された、直径１５ｍｍの空所部分を有し、且つ空所部分は、穴空けを介して得られた、
・第３の層（内部層）、厚さ１０ｍｍ、空所部分無し、
・第４の層（内部層）、厚さ１０ｍｍ、１９個の円筒形で対称的に配置された、直径１５ｍｍの空所部分を有し、且つ空所部分は、穴空けを介して得られた、
・第５の層（最外層）、厚さ１０ｍｍ、空所部分無し。

層は、手で相互に重ね合わされて、相互に接着された。

第２及び第４の層における空所部分の横断面は、長方形であり、空所部分を平面で見ると、円形であり、そして空所部分は、相互に垂直に配置された。第２及び第４の層における空所部分の体積は、それぞれかかる層に対して４３体積％であった。第２及び第４の層の厚さは、合わせて、全体の厚さｄに対して４０％であった。

試験片ＩＶ：台形の空所部分を有する３層の複合要素
直径１００ｍｍ及び全体の厚さｄ５０ｍｍの円筒形で、以下の層順序を有していた：
・第１の層（最外層）、厚さ１０ｍｍ、空所部分無し、
・第２の層（内部層）、厚さ３０ｍｍ、１９個の角錐形状で対称的に配置された空所部分を有し、且つ空所部分は、摩砕を介して得られた、
・第３の層（最外層）、厚さ１０ｍｍ、空所部分無し。

層は、手で相互に重ね合わされて、相互に接着された。

空所部分の横断面は、台形であり、空所部分を平面で見ると、正方形であった。第２の層における空所部分の体積は、かかる層に対して３０体積％であった。第２の層の厚さは、全体の厚さｄに対して６０％であった。

図１は、試験片Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶの横断面の図である。矢印は、音波に対向する面を示していた（拡声器、図２を参照されたい）。

試験片の吸音は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ１０５３４−１（２００１年１０月）によりインピーダンス管における吸音係数として測定された。試験周波数は、８００、１２００及び１６００Ｈｚであった。

図２は、インピーダンス管１を用いた試験装置の図である。管の一端側に拡声器２が設けられ、他端側に試験片３、すなわち試験片Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ又はＩＶが設けられた。拡声器２により、音波が生成され、試験片３に衝撃を与えた。マイクロホンは、図示されていない。

インピーダンス管に対して試験片は、試験片の層がインピーダンス管の軸に対して垂直になるように配置された。試験片ＩＶは、断面的な台形空所部分の長手側、すなわち空所部分の大開口部が拡声器に対向するように配置された。

表は、結果をまとめたものである。試験対照は、中実の試験片Ｉ（比較）であった。試験片ＩＩ、ＩＩＩ、及びＩＶにおける空所部分を介して達成されるパーセント単位での質量軽減は、試験片Ｉに対するものであった。空所部分により、中実の試験片Ｉで作製された場合と比較して、吸音を低減した。かかる低減の度合いは、試験片Ｉに対して、パーセント単位で記載した。

実施例２における３層の試験片ＩＩの場合、３３％の質量軽減により、可聴周波数に応じて６〜２１％の吸音を低減した。従って、吸音の低減は、質量軽減に対して、比例限未満であった。

実施例３における５層の試験片ＩＩＩの場合、吸音は、２２％の質量軽減であるにも拘わらず、殆ど一定のままであった：吸収は、僅かに１〜５％の低減であったので、顕著な比例限未満であった。台形の空所部分を有する３層の試験片ＩＶの場合（実施例４）、吸音については同様に、殆ど代わらなかった：２０％の質量軽減にて、僅かに１〜５％の低減であった。

従って、特に複合要素ＩＩＩ及びＩＶにおける空所部分については、大幅な軽量化という特徴を有し、かかる特徴は、良好な吸音を犠牲にして、達成されなかった。

試験片Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶの横断面の図である。 インピーダンス管１を用いた試験装置の図である。

Claims (10)

1. 全体の厚さｄを有する多層フォーム複合要素であって、
   連続気泡フォームからなる少なくとも３層を含み、且つ少なくとも１層の内部層が空所部分を有し、２層の最外層が空所部分を有さない多層フォーム複合要素において、
   ｉ）空所部分を有する内部層において空所部分の体積が２７〜５５体積％であり、
   ｉｉ）空所部分を有する層の厚さが、全体の厚さｄに対して３５〜７０％である、
   ことを特徴とする多層フォーム複合要素。
2. 連続気泡フォームは、メラミン樹脂フォーム、ポリウレタンフォーム、及びポリイミドフォームから選択される請求項１に記載の複合要素。
3. ３層の層Ａ、Ｂ及びＣを有し、且つ内部層Ｂが空所部分を有し、外部層Ａ及びＣが空所部分を有さない請求項１又は２に記載の複合要素。
4. ５層の層Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥを有し、且つ少なくとも１層の内部層Ｂ及びＤが空所部分を有し、他の層が空所部分を有さない請求項１又は２に記載の複合要素。
5. ２層の内部層Ｂ及びＤが空所部分を有し、他の層が空所部分を有さない請求項１、２又は４のいずれか１項に記載の複合要素。
6. 空所部分の横断面は、長方形、正方形、略Ｕ字状、台形、三角形、円形、又は楕円の形状を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合要素。
7. 平面での空所部分は、円形、卵形、長方形、正方形又は細片様の形状を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合要素。
8. 少なくとも１層の最外層が疎水化又は疎油化されるか、又は疎水化と疎油化の両方がなされる請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合要素。
9. 複合要素の表面全体が疎水化又は疎油化されるか、又は疎水化と疎油化の両方がなされる請求項１〜８のいずれか１項に記載の複合要素。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合要素を吸音要素として使用する方法。

Images