JP6092605B2 - 吸音材及びこの吸音材を用いた自動車のドア構造 - Google Patents

Description

本発明は、パルプ繊維成分と合成樹脂成分と補助剤としての澱粉成分とを発泡材とした吸音材及びこの吸音材を用いた自動車のドア構造に関する。

従来より紙を発泡材の一部として利用した発泡体が提案されている（特許文献１、２参照）。この発泡体は、パルプ繊維成分として古紙を使用できるため、紙のリサイクルに好適である。そして、発泡体は、多数の空間を形成した発泡セルが密集状態に配置されるため、空気の通過を適度に阻止でき、良好な吸音材としても期待できる。

特許第３３２６１５６号公報 特開２０００−２７３８００号公報

しかしながら、紙を発泡材の一部として利用した発泡体にあって、更に優れた吸音特性を有するものが要望されている。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、紙を発泡材の一部とする発泡体からなるものにあって、吸音特性が優れた吸音材、及び、この吸音材を用いた自動車のドア構造を提供することを目的とする。

本発明は、パルプ繊維成分と合成樹脂成分と補助剤としての澱粉成分とを発泡させ、多数の空間を形成した発泡セルより構成された吸音材であって、合成樹脂成分は、ポリエチレン樹脂及びゴム系材料がブレンドされているポリプロピレン樹脂であり、前記発泡セルは、厚み方向に沿って、表面皮膜層と発泡セル層と表面皮膜層とから構成され、各前記表面皮膜層は、前記発泡セル層より発泡密度が高い発泡セルが密集配置され、前記発泡セル層は、前記各表面皮膜層より発泡密度が低い発泡セルが密集配置されていることを特徴とする吸音材である。

ポリプロピレン樹脂は、Ｊ７１５Ｍ（株式会社プライムポリマーの商品名プライムポリプロの一種）であることが好ましい。厚み方向の中間位置には、厚み方向の直交方向に沿って延びる仕切皮膜層を有することが好ましい。

また、他の本発明は、自動車のドアを形成するインナーパネルの車室内側に、ドアトリムが組み付けられる自動車のドア構造であって、インナーパネルの車室内側の表面とドアトリムのインナーパネル側の裏面との間に、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の吸音材からなるパッド部材を挟持させたことを特徴とする。

パッド部材は、前記ドアトリムを前記インナーパネルに組み付ける複数個の組付部材間に少なくとも配置されていることが好ましい。

本発明によれば、合成樹脂成分は、ポリエチレン樹脂やゴム系材料が添加されたポリプロピレン樹脂であるため、発泡過程にあって、発泡材の流動性が高くなることから各発泡セルが大きく膨らむことができ、これにより多数の空間を形成した発泡セルで、セル構造が疎状態の構造体となる。吸音材が音の振動を受けると、セル構造が疎状態であるため、各発泡セルが音によって振動し、その振動が発泡セルの内部の空気層に入り込み、音を吸収する。以上より、紙を発泡材の一部とする発泡体からなるものにあって、優れた吸音特性が得られる。

また、上記吸音材を自動車のドア構造であるインナパネルとドアトリムとの間のパッド部材として用いることで、車室外からの音を吸音して車室内に伝えにくくすることができて車室内をより静寂な空間とすることができることに加え、上記吸音材からなるパッド部材は、吸音材を形成する発泡材が高い流動性を示し、ＭＲＦの高い材料と同様に、各発泡セルが大きく膨らむ。これにより発泡セルからなるセル構造は疎状態に構成され、発泡セルが大きく膨らむことにより、各発泡セルの膜厚は、薄いものとなり、ドアトリムとインナーパネルとの間に挟持されるパッド部材を薄く形成することができ、その分、車室内空間を広くすることが可能となる。

また、高いクッション性を有していることからドアトリムをインナパネルに組み付ける際に挟持させることで本来のパッド部材としての機能を発揮し、しかも、パッド部材自体を薄く形成することが可能となり、ドアトリムをインナパネル側により近づけて組み付けることができるので車室内空間をその分広くすることができるとともに、ドアトリムをインナパネルに確実に取り付けることができ、車両の振動等により振動することがなく、さらに車室内を静寂空間とすることができる。

本発明の一実施形態を示し、吸音材の外観斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、吸音材の構造模式図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）は押出し成形機の要部斜視図、（ｂ）は口金部材の正面図である。 本発明の一実施形態を示し、各種の吸音材における残響室法による吸音率の特性線図である。 本発明の他の実施形態を示し、吸音材の構造模式図である。 本発明の他の実施形態を示し、（ａ）は押出し成形機の要部斜視図、（ｂ）は口金部材の正面図である。 本発明の他の実施形態を示し、自動車のドア構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（一実施形態）
図１〜図４は本発明の一実施形態を示す。図１に示すように、吸音材１Ａは、偏平長方形の板状発泡体である。吸音材１Ａは、パルプ繊維成分である紙粉末成分と、合成樹脂成分と、補助剤としての澱粉成分であるコーンスターチとを発泡させ、多数の空間を形成した発泡セルＳ１，Ｓ２，Ｓ３より構成されている（図２参照）。紙粉末成分としては、官製葉書等の古紙を紙粉末繊維状にしたものを使用している。合成樹脂成分としては、ポリエチレン樹脂やゴム系材料が添加されたポリプロピレン樹脂を使用している。この実施形態では、ポリプロピレン樹脂は、Ｊ７１５Ｍ（株式会社プライムポリマーの商品名：プライムポリプロの一種）を使用している。

各発泡セルＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、内部の空隙がセル皮膜によって被われている。発泡セルＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、その位置によって発泡密度（発泡倍率）が異なり、発泡体１Ａは発泡セルＳ１，Ｓ２，Ｓ３の密度によって以下のような層構造に形成される。

つまり、吸音材１Ａは、厚み方向に沿って、表面皮膜層２と発泡セル層３と表面皮膜層２とから構成されている。各表面皮膜層２は、極薄厚みであり、発泡セル層３より発泡密度が高い発泡セルＳ２が密集配置されている。各発泡セル層３は、各表面皮膜層２より発泡密度が低い発泡セルＳ３が密集配置されている。

又、各発泡セル層３には、厚み方向の直交方向に沿って等間隔に複数の縦仕切皮膜層５が形成されている。各発泡セル層３は、縦仕切皮膜層５によって分割されている。縦仕切皮膜層５は、発泡セル層３より発泡密度が高い発泡セルＳ２が密集配置されている。

次に、上記発泡体１Ａを製造する押出し成形機１０を説明する。押出し成形機１０は、図３（ａ）に示すように、各発泡材を投入する投入口（図示せず）と、投入された発泡材を混練する混練手段（図示せず）と、混練された発泡材を高温に加熱する加熱手段（図示
せず）と、発泡材を押圧する押圧手段（図示せず）と、押圧室の先端側を塞ぐように配置された口金部材１１と、この口金部材１１の外側を囲むように配置された規制枠壁２０とを備えている。口金部材１１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、水平方向に等間隔Ｐを置いて配置された複数の吐出口１２を１段有する。各吐出口１２は、水平方向に対し同じ位置に配置されている。規制枠壁２０は、この吐出口１２より吐出された発泡材の発泡領域を規制する。規制枠壁２０は、偏平長方形状の枠である。

次に、発泡体１Ａの製造方法を説明する。押出し成形機１０内に、紙粉末成分とＭＦＲが１０±２ｇ／１０ｍｉｎの範囲のポリプロピレン樹脂材と補助剤としてのコーンスターチと水を供給する。そして、紙粉末成分とポリプロピレン樹脂材とコーンスターチと水を加熱混練し、この高温の発泡材を口金部材１１の１段の吐出口１２より押圧によって吐出させる。

すると、高温の発泡材に混入された水が各吐出口１２より吐出された瞬間に気化し、水の蒸気圧により紙粉末成分とポリプロピレン樹脂材とコーンスターチから成る発泡材が発泡する。この発泡は、規制枠壁２０によって規制されるため、規制枠壁２０を断面積とする発泡体１Ａが連続的に押し出される。各発泡セルＳ２，Ｓ３は、紙粉末成分の柔軟性やコーンスターチの粘着性によって適度な発泡を行い空間形成されたものとなる。

また、各吐出口１２から吐出された発泡材は、自由に発泡できず、上記したように規制枠壁２０で発泡形成が抑制されると共に、発泡セル同士が互いに干渉することによって発泡形成が抑制される。具体的には、規制枠壁２０の内周近傍の位置する発泡セルＳ２は、規制枠壁２０で発泡形成が抑制される。これによって表面皮膜層２が形成される。水平方向の隣り合う吐出口１２の中間位置付近の位置する発泡セルＳ２は、互いの発泡セルＳ２同士が衝突（干渉）して発泡形成が抑制される。これによって縦仕切皮膜層５が形成される。これらより内側位置に位置する発泡セルＳ３は、上記発泡セルＳ２に較べて弱い抑制力しか働かない。これによって発泡セル層３が形成される。

上記発泡過程にあって、紙粉末成分が柔軟性を、コーンスターチが粘着性を発揮するが、合成樹脂成分もポリプロピレン樹脂の柔軟性及びゴム系の粘着性によって柔軟性と粘着性を発揮するため、発泡材が高い流動性を示し、ＭＦＲの高い材料と同様に、各発泡セルＳ３が大きく膨らむ。これにより、発泡セルＳ３からなるセル構造は疎状態に構成される。又、発泡セルＳ３が大きく膨らむことにより、各発泡セルＳ３の膜厚は、薄いものとなる。

このような構成の吸音材１Ａは、多数の空間を形成した発泡セルＳ２，Ｓ３が密集状態に配置されているため、空気の振動、つまり、音の通過を適度に阻止する。しかし、空気の振動によって吸音材１Ａの表面皮膜層２が振動し、この振動が発泡セル層３に伝達される。発泡セル層３は、その発泡セルＳ３が大きく、セル構造が疎状態であるため、各発泡セルＳ３が音によって振動し、その振動が発泡セルＳ３の内部の空気層に入り込み、音を吸収する。

これに加えて、各発泡セルＳ３の膜厚が薄いため、各発泡セルＳ３の膜が振動し易く、膜の振動によっても音を吸収する。以上より、紙を発泡材の一部とする発泡体からなる吸音材１Ａにあって、優れた吸音特性を発揮する。

図４は、各種の吸音材における残響室法による吸音率測定結果である。図４に示すように、ポリプロピレン樹脂のＪ７１５Ｍは、一般的な吸音材であるフェルトやシンサレートと比較して、１／３オクターブバンド中心周波数１２５０〜２０００Ｈｚの範囲で高い吸音率を示した。従って、ほぼ１０００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの会話明瞭度の領域で高い吸音特性を発揮することが確認された。例えば自動車内に使用する吸音材１Ａとして好適である。

また、図４において、Ｈ７００（株式会社プライムポリマーの商品名：プライムポリプロの一種である）は、同じポリプロピレン樹脂の一種である。Ｈ７００は、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が８ｇ／１０ｍｉｎと低い樹脂である。Ｊ７１５Ｍは、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が１０±２ｇ／１０ｍｉｎと低いが、上記した理由によって発泡時における流動性が高いため優れた吸音特性を発揮するものと考えられる。

（他の実施形態）
図５及び図６は、他の実施形態を示す。吸音材１Ｂは、パルプ繊維成分である紙粉末成分と、合成樹脂成分と、補助剤としての澱粉成分であるコーンスターチとを発泡させ、多数の密閉された発泡セルＳ１，Ｓ２，Ｓ３より構成されている（図７参照）。紙粉末成分としては、官製葉書等の古紙を紙粉末繊維状にしたものを使用している。合成樹脂成分は、前記第１実施形態と同様である。

図５に示すように、吸音材１Ｂは、前記実施形態のものと比較して構造が相違する。つまり、吸音材１Ｂは、厚み方向に沿って、表面皮膜層２と発泡セル層３と仕切皮膜層４と発泡セル層３と表面皮膜層２とから構成されている。各表面皮膜層２は、極薄厚みであり、発泡セル層３より発泡密度が高い発泡セルＳ２が密集配置されている。各発泡セル層３は、仕切皮膜層４より発泡密度が低い発泡セルＳ３が密集配置されている。仕切皮膜層４は、発泡セル層３及び表面皮膜層２より発泡密度が高い発泡セルＳ１が密集配置されている。仕切皮膜層４は、２層の発泡セル層３の間を連続して仕切っている。仕切皮膜層４は、厚み方向の直交方向に一直線状で、且つ、ほぼ同じ厚みである。

又、各発泡セル層３には、厚み方向の直交方向に沿って等間隔に複数の縦仕切皮膜層５が形成されている。各発泡セル層３は、縦仕切皮膜層５によって分割されている。縦仕切皮膜層５は、発泡セル層３より発泡密度が高い発泡セルＳ２が密集配置されている。

次に、上記発泡体１Ｂを製造する押出し成形機１０を説明する。押出し成形機１０は、図８に示すように、前記実施形態のものと比較するに、口金部材１１に、水平方向に等間隔Ｐを置いて配置された複数の吐出口１２、１３を上下２段有する。他の構成は、同一であるため、重複説明を省略する。図面の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。

この吸音材１Ｂでも、前記実施形態と同様の理由によって優れた吸音特性を発揮する。

その上、吸音材１Ｂは、厚み方向の中間位置に、厚み方向の直交方向に沿って延びる仕切皮膜層４を有する。これにより、吸音材１Ｂの発泡セル層３内を伝搬する振動が仕切被膜層４に達すると、仕切被膜層４でランダムな振動が平面振動にリセットされ、その後、更に発泡セル層３内を伝搬することになるため、仕切被膜層４で振動吸収が促進され、更に優れた吸音特性を発揮すると考えられる。

（その他）
この他の実施形態の発泡体１Ｂは、仕切皮膜層４を１箇所に有するが、仕切皮膜層４を２箇所以上に有するものであっても良い。仕切皮膜層４は、多ければ多いほど吸音特性の向上になる。

（他の実施形態）
次に、上記各実施形態における吸音材１Ａ、１Ｂを用いた自動車のドア構造について、図７を用いて説明する。

図７に示すように、本実施形態の自動車のドア構造２１は、ドア２２を形成するインナーパネル２３の車室内２４側に、ドアトリム２５が組み付けられている。インナーパネル２３の車室内２４側の表面２６とドアトリム２５のインナーパネル２３側（車室外２７側）の裏面２８との間に、上記実施形態における吸音材１Ａ、１Ｂからなるパッド部材２９が挟持されている。また、パッド部材２９は、ドアトリム２５をインナーパネル２３に組み付ける複数個の組付部材３０間に少なくとも配置されている。

ドアトリム２５の裏面２８側には、複数個の組付部材３０としてのクリップが取り付けられており、このクリップが、パッド部材２９を貫通してインナーパネル２３に設けた取付穴に係合することで、ドアトリム２５がインナーパネル２３に組み付けられる。

上記各実施形態で示したように、吸音材１Ａ、１Ｂは、発泡過程にあって、紙粉末成分が柔軟性を、コーンスターチが粘着性を発揮するが、合成樹脂成分もポリプロピレン樹脂の柔軟性及びゴム系の粘着性によって柔軟性と粘着性を発揮する。これにより、吸音材１Ａ、１Ｂは柔軟性を有しており、高いクッション性を有している。従って、ドアトリム２５をインナーパネル２３に組み付ける際に一般的に用いていたポリエーテルフォーム、ポリエチレンフォーム、塩化ビニールフォーム、樹脂含浸ポリエーテルフォームからなるパッド部材と同様にパッド部材として用いることができる。

さらに、吸音材１Ａ、１Ｂからなる本実施形態のパッド部材２９は、上記実施形態で説明したように、吸音材１Ａ、１Ｂを形成する発泡材が高い流動性を示し、ＭＦＲの高い材料と同様に、各発泡セルＳ３が大きく膨らむ。これにより、発泡セルＳ３からなるセル構造は疎状態に構成される。又、発泡セルＳ３が大きく膨らむことにより、各発泡セルＳ３の膜厚は、薄いものとなり、ドアトリム２５とインナーパネル２３との間に挟持されるパッド部材を薄く形成することができ、その分、車室内空間を広くすることが可能となる。

また、上記実施形態で説明したように、吸音材１Ａ、１Ｂは、多数の空間を形成した発泡セルＳ２，Ｓ３が密集状態に配置されているため、空気の振動、つまり、音の通過を適度に阻止する。しかし、空気の振動によって吸音材１Ａの表面皮膜層２が振動し、この振動が発泡セル層３に伝達される。発泡セル層３は、その発泡セルＳ３が大きく、セル構造が疎状態であるため、各発泡セルＳ３が音によって振動し、その振動が発泡セルＳ３の内部の空気層に入り込み、音を吸収する。さらに、吸音材１Ａ、１Ｂからなるパッド部材２９は、各発泡セルＳ３の膜厚が薄いため、各発泡セルＳ３の膜が振動し易く、膜の振動によっても音を吸収する。以上より、紙を発泡材の一部とする発泡体からなる吸音材１Ａにあって、優れた吸音特性を発揮する。

従って、このような特性を有した吸音材１Ａ、１Ｂでパッド部材を形成することにより、車室外２７側からの音を吸収し、車室内２４側に車室外２７の音が伝わりにくくすることで、車室内２４内をより静寂な空間とすることが可能となる。また、高いクッション性を有していることからドアトリム２５をインナパネル２３に組み付ける際に挟持させることで本来のパッド部材としての機能を発揮し、しかも、パッド部材２９自体を薄く形成することが可能となるので、ドアトリム２５をインナパネル２３側により近づけて組み付けることができるので車室内空間をその分広くすることができる。

なお、図７において、符号３１はアウタパネルを示し、符号３２はドアトリムに一体成形されたポケット部を示す。

１Ａ，１Ｂ 吸音材
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 発泡セル
２ 表面皮膜層
３ 発泡セル層
４ 仕切皮膜層
１０ 押出し成形機
１２，１３ 吐出口
２０ 規制枠壁

Claims (5)

1. パルプ繊維成分と合成樹脂成分と補助剤としての澱粉成分とを発泡させ、多数の空間を形成した発泡セルより構成された吸音材であって、
   合成樹脂成分は、ポリエチレン樹脂及びゴム系材料がブレンドされているポリプロピレン樹脂であり、
   前記発泡セルは、厚み方向に沿って、表面皮膜層と発泡セル層と表面皮膜層とから構成され、各前記表面皮膜層は、前記発泡セル層より発泡密度が高い発泡セルが密集配置され、前記発泡セル層は、前記各表面皮膜層より発泡密度が低い発泡セルが密集配置されていることを特徴とする吸音材。
2. 請求項１記載の吸音材であって、
   ポリプロピレン樹脂は、Ｊ７１５Ｍ（株式会社プライムポリマーの商品名：プライムポリプロの一種）であることを特徴とする吸音材。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の吸音材であって、
   厚み方向の中間位置には、厚み方向の直交方向に沿って延びる仕切皮膜層を有することを特徴とする吸音材。
4. 自動車のドアを形成するインナーパネルの車室内側に、ドアトリムが組み付けられる自動車のドア構造であって、
   前記インナーパネルの車室内側の表面と前記ドアトリムのインナーパネル側の裏面との間に、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の吸音材からなるパッド部材を挟持させたことを特徴とする自動車のドア構造。
5. 請求項４に記載の自動車のドア構造であって、
   前記パッド部材は、前記ドアトリムを前記インナーパネルに組み付ける複数個の組付部材間に少なくとも配置されていることを特徴とする自動車のドア構造。

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