JP6120388B2 - 多層穿孔吸音体 - Google Patents

Description

本発明は、微細穿孔プラスチック・シート及び熱可変形性吸収体を含む多層穿孔吸音体に関するが、ここで、熱可変形性吸収体は、発泡（フォーム（ｆｏａｍ））層、繊維織布、又は繊維不織布層である。更に、本発明は、対応する音の吸収体（吸音体）を生産するプロセスを含む。

音源に向かっている１の側（サイド）を微細穿孔シートで覆われている吸収体は知られている。吸収は、シートの開口表面積（ｏｐｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ）、穿孔の間の距離、及び穿孔形状（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）によって影響され得る。自動車の分野において、そのような構造は、エンジンルームのための吸収体及び穿孔金属箔（ホイル）に関し、特に知られている。

ＤＥ１０ ２００４ ０５０ ６４９Ａ１は、音−吸収熱シールドを記述する。音響的に及び熱的に効果的な絶縁性の層を保持するシート・メタル・キャリア・プレート（ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｃａｒｒｉｅｒ ｐｌａｔｅ）を備える音−吸収性の熱シールドが開示される。その熱シールドは、微細穿孔を持ち、かつ、使用時に音源に面する絶縁性の層の側（サイド）に備えられる保護シートを含む。

自動車のエンジンルームのための熱−及び音−絶縁性のライニングは、ＤＥ１０１ ４３ １６７Ａ１において記述されるが、エンジンの側（サイド）から遠い側に面するカバー層と接触して３週間の間において２００℃特に１５０℃の長期の耐熱性を持つ熱硬化性材料をエンジンの側に含浸させたポリウレタン発泡（フォーム）層と接触した状態において、そのエンジンの側（サイド）にある微細穿孔された熱反射体からなる。

微細穿孔シート、特に金属箔の生産は、長く知られてきた。例えば、微細穿孔金属箔の特定の実施例が記述されている、米国特許第７，８３８，１２５号を参照してもよい。針穿刺方向に対して貫通針穿刺が形成されるとき、その下縁がほつれる平均シート層レベル（ｍｅａｎ ｓｈｅｅｔ ｌａｙｅｒ ｌｅｖｅｌ）に関し、クレーターが持ち上げられるような態様でニードル・パンチによって金属箔が変形させられると記述される。

ＤＥ１０ ２００４ ０５３ ７５１Ａ１は、車両、特に車体底面パネルのためのライニング部品を記述する。それは、各サイドに多孔性の中間層及び少なくとも１つのカバー層を有するが、その多孔性の中間層は、音的な透明性又は音的に吸収する能力を持つような構造を有している。音的に吸収する多孔性の中間層は、音的に透明な又は吸収するカバー層の１又はそれ以上でその一方又は両方の側にカバーされるかもしれない。

吸収体及び微細穿孔ポリマー・シートを備える構造は、動力車の内面エリアに対して知られている。ＥＰ１ １０１ ２１８Ｂ１は、規定された厚み及び幾つかの微細穿孔のポリマー・シートで形成されている、音の吸収体における使用のための微細穿孔ポリマー・シートを記述するが、微細穿孔は、シートの厚みよりも小さい最挟直径、及び、その最挟直径の１２５％より大きい最広直径を有する。

このようにして、シートの厚みに依存する規定された穿孔形状を備える微細穿孔プラスチック・シートが記述される。特に、種々の直径を備える円柱形状の又は漏斗形状のタイプの穿孔チャネルがここに記述される。

吸収体構造に対して、穿孔形状、穿孔の数、及びそれら相互の距離は、良い音の特性の前提条件であるとして考慮され、述べられる量により影響を受ける。

これら全ての構造において、処理プロセスの間における二層状のシートの変更は、考慮されていないままである。シートのニードルパンチによって、穿孔直径の減少につながる緩和プロセスが、冷間針刺されたより高い溶融（メルティング）のシートにおいて生じる。一方、穿孔増加が、シート変形の間に生じる。より低い溶融（メルティング）のシート層は緩和し、そして、吸収体コンポーネントと共に、カバー層の流れ（フロー）抵抗（ｆｌｏｗ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の追加的な減少に導く。

全ての効果は共に、カバー層のフロー抵抗を変化させ、そして、実用的な効果について重要なものは、この値のみである。

このようにして、広い振動数の範囲内において、及び、特に低い振動数において、特に増大する絶縁性及び高い吸収性を備えるようなやり方において、微細穿孔シート及び熱可変形性吸収体を含むコンポーネント（吸音体）を生産するという目的がある。

上記目的は、表面対表面で共に結合される、熱可変形性吸収体３及び微細穿孔シート４を備える多層の穿孔された音の吸収体（多層穿孔吸音体）１によって達成されるが、それは以下の特徴を備える。
前記微細穿孔シート４は、第１のより高い溶融（メルティング）のプラスチック層で、規定される穿孔形状を備えたものと、及び、第２のプラスチック層で前記第１のプラスチック層に比べてより低い溶融（メルティング）をするものとであって、前記より低い溶融（メルティング）のプラスチック層が、吸収体３に隣接し、吸収体コンポーネント及び前記より低温の溶融（メルティング）のプラスチックからなる、中間層２を備え、
前記吸収体３に対する、前記より高い溶融（メルティング）のプラスチック層及び前記中間層２のカバー層のフロー抵抗の比が、１：３から１：３０までであり、そして、吸音体１の全体のフロー抵抗Ｒが、Ｒ＝８００Ｎｓｍ^-３からＲ＝８０００Ｎｓｍ^-３の範囲内であることを特徴とする。

このようにして、本発明は、特に、中間層２の形成により、２つの吸収体の間の結合が達成されるような構造を持つ熱可変形性吸音体３及び微細穿孔シート（カバー層）４からなる三層の吸音体１に関する。

もし、シート４の特定のフロー抵抗が高すぎるならば、音は、後方の吸収体３の中を貫通できず、広いエリアにおいて反射される。もし、シート４の特定のフロー抵抗が低すぎる（オープンである）と、それは必須の効果を持つのは吸収体３のみであり、そして、穿孔シート吸収体４の全影響は無視できるほど小さい。

両方の種類の吸収体の周波数特徴は、基本的に異なる。多孔性の吸音体３は、周波数の増加と共に増加する広範囲の吸収効果を持ち、かつ、中間の及び高い周波数の吸収のために主に用いられることができ、微細穿孔シート４が好ましくは、狭い周波数の範囲内において、中間の又は低い周波数である、共鳴領域を吸収する。シート４を渡る（広がる）フロー抵抗の散乱は、吸収の調整可能なブロード化という結果になる。

微細穿孔シート４は、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンのような、処理温度より高い溶融（メルティング）温度（軟化温度）を持つプラスチック材料と、及び、ＰＥ又はＰＰのような、処理温度（バッキング温度）より低い溶融（メルティング）温度（軟化温度）を持つ、第２のプラスチック材料と、から好ましくはなり、又は、それらの材料を含む。このより低い溶融（メルティング）のプラスチック材料は、接着剤として機能し、吸収体３のパーティクルに結合し、中間層２を形成し、そして、穿孔パターンを変化させ、そのようにして、シート４の音響的及びレオロジー的特性を変える。

より高い及びより低い溶融（メルティング）のプラスチック材料の軟化温度は、好ましくは、少なくとも３０Ｋだけ、そして、特に少なくとも１００Ｋだけ、異なる。

特に、熱可変形性吸収体３は、繊維織布、繊維不織布層、又は、フォーム（ｆｏａｍ）からなる。後者は、一層又は多層設計を持つことができ、そして、そのような材料の組合せからなるかもしれない。

例えば、上述の微細穿孔シート４と接触する音の吸収（吸音）層３は、発泡（フォーム）層を含むかもしれず、そして、本発明によればより好ましくは、オープンセルのポリウレタン（ｏｐｅｎ−ｃｅｌｌ ＰＵＲ）、メラミン樹脂、又は、軽量フォームを含むものを含むかもしれない。

同様に、本発明による吸音体１のコンポーネントとして繊維織布又は繊維不織層は、ポリエステル繊維、特にＰＥＴ、ポリアミド繊維、特にナイロン６及び／又はナイロン６６のような合成繊維と；ポリオレフィン繊維、特にＰＰ及び／又はＰＥと；アクリル繊維、及びそれらの混合繊維で、２成分繊維及び多成分繊維、及び／又は、上述の合成繊維と共に、天然繊維、特に綿花、麻、ココナツ、ケナフ、ジュート及び／又はサイザル繊維を含むものと、をも含むかもしれない。

全ての吸音効果の結合は、規定された穿孔プロファイル４を持つ高温溶融（メルティング）のプラスチック層（カバー層）と及び結合された吸収体コンポーネントを備える低温溶融（メルティング）のプラスチック層との間の中間層２を形成することにより、達成されるが、ここで、シート４と、一方の側にある中間層２及び他方の側の吸収体と、のフロー抵抗の比は、１：３から１：３０であり、そして、そのコンポーネント内におけるフロー抵抗における違いは、少なくとも２０％である。

従って、第１のプラスチック層に比べてより低い溶融（メルティング）である、第２のプラスチック層は、吸収体３と対面する。

本発明のもう１つの実施例は、バッキング・モールド（ｂａｃｋｉｎｇ ｍｏｌｄ）内に置かれた、結合性の及び切断性の繊維（ＢｉＣｏ、ＣＯ、ＷＯ、ＰＥＴ）からなるプリフォーム（ｐｒｅｆｏｒｍｅｄ）された繊維不織吸収体３上に、非穿孔ＰＡ／ＰＥシートをバック・モールド（ｂａｃｋ−ｍｏｌｄｉｎｇ）することにより、吸音体を生産するためのプロセスを含む。

バッキング・プロセスにおいて、吸収体コンポーネント及びＰＥからなる中間層２は、低温溶融（メルティング）のＰＥ及び隣接する吸収層３から形成される。

ＰＡ層の及び既に形成された中間層２の穿孔は、そのＰＡ層に面するモールド片（ｍｏｌｄ ｐｉｅｃｅ）に妥当な針が付いている冷却／較正ツールにおいてなされる。このようにして、穿孔が繊維不織吸収体３の方向においてなされる。このようにして、ニードル・パンチ（穴あけ）チャネルは、複合材料内へと、そして、吸収層３に届く。このようにして提供された漏斗形状は、ヘルムホルツ共鳴器の付加的な効果を与える。

調製されるべきコンポーネント１の音響効果は、所望の状況（シート４における穿孔の数及び配置）に応じて、穿孔チャネルの体積、チャネル直径、チャネル長さによって変化させられ得る。

針チャネルの漏斗形状された設計は、図１において示される。特に、その円錐長さが好ましくはプラスチック・シート４の厚みの複数倍である円錐針パンチング・ツールで、それは達成され得る。

バッキング後吸収体３に、結合された吸収体コンポーネントを備える低温溶融（メルティング）のプラスチック層の中間層２の中に延びる、針刺し（ニードリング）により形成された擦り切れ材料の漏斗形状は、吸収挙動に有利な効果を有する。

そのコンポーネント内へと吸収体３の成形は、例えば、シート４が伸長及び緩和によって一体的に挿入されるとき、穿孔形状のかなりの変化へ、そして、音響特性へと導くかもしれない、熱を供給することによって、なされる。従って、バッキング・プロセスが開始される前に、吸収体３は、好ましくは、熱的に（その最終的な構成へと）予め形成（プリフォーム）される。それに続いて、針刺し（ニードリング）が実施される。

例
以下の例は、模範となるやり方において本発明に従って、吸音体１の構造を示す（図２参照）。

２２７Ｅ／ｃｍ^２で穿孔され、０．０７＋／−０．０５ｍｍの穿孔径の、穿孔３０ｇ／ｍ^２のＰＥ層を備える、６５μｍの厚さのＰＡ／ＰＥシート４は、バッキング・モールド内に挿入された、結合性の及び破断性の繊維（ＢｉＣｏ、ＣＯ、ＷＯ、ＰＥＴ）からなるプリフォームされた繊維不織吸収体３の上に置かれた。バッキング・モールド温度は１３５℃であり、バッキング時間は５５秒であった。

バッキング・プロセスにおいて、吸収体コンポーネント及びＰＥからなる中間層２は、低温溶融（メルティング）のＰＥ及び隣接する吸収体層から形成される。

（吸音体１の）後に決定された全フロー抵抗は、Ｒ＝２４００Ｎｓｍ^−３からＲ＝３２００Ｎｓｍ^−３であった。
［１］
表面と表面を合わせて結合された、熱可変形性吸収体（３）及び微細穿孔シート（４）を含む、多層穿孔吸音体（１）であって、
前記微細穿孔シート（４）は、規定される穿孔形状を備える、第１のより高い溶融のプラスチック層と、及び、前記第１のプラスチック層と比べてより低い溶融の第２のプラスチック層と、を含む２層からなる材料を含むが、ここで、前記より低い溶融のプラスチック層が、吸収体コンポーネント及び前記より低い溶融のプラスチックからなる、吸収体（３）に隣接する中間層（２）を含み、そして、
前記吸収体（３）に対する前記より高い溶融のプラスチック層及び前記中間層（２）のカバー層のフロー抵抗の比が、１：３から１：３０であり、吸音体（１）の全フロー抵抗Ｒが、Ｒ＝８００Ｎｓｍ ^−３ からＲ＝８０００Ｎｓｍ ^−３ の範囲内であることを特徴とする、多層穿孔吸音体（１）。
［２］
前記高温溶融のプラスチック層が、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテル及び／又はポリエーテルエーテルケトンを含むことを特徴とする、上記［１］に記載の吸音体（１）。
［３］
前記第１のプラスチック層と比べてより低い溶融の前記第２のプラスチック層は、ポリアミド及び／又はポリエステルと共に、混合物及びそれらの共重合体を含むポリエチレン及びポリプロピレンと；ポリウレタン樹脂と；メラミン樹脂及び／又はエポキシ樹脂と、を含むことを特徴とする、上記［１］又は［２］に記載の吸音体（１）。
［４］
前記熱可変形性吸収体（３）は、繊維織布、繊維不織、又は、オープン・セル・フォームを含むことを特徴とする、上記［１］から［３］の何れかに記載の吸音体（１）。
［５］
前記繊維織布又は繊維不織が、
（ａ） ポリエステル繊維、特にポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、特にナイロン６及び／又はナイロン６６、ポリオレフィン繊維、特にポリプロピレン繊維及び／又はポリエチレン繊維、及び、二成分繊維及び多成分繊維を含むそれらの繊維混合物だけでなくアクリル繊維を含む群から選択される合成繊維、
（ｂ） 綿花繊維、麻繊維、ココナッツ繊維、ケナフ繊維、ジュート繊維及びサイザル繊維、及びそれらの混合物を含む群から選択される天然繊維、又は、
（ｃ） 群（ａ）及び群（ｂ）の合成繊維の混合物、
を含むことを特徴とする、上記［４］に記載の吸音体（１）。
［６］
前記繊維織布又は繊維不織は、単位面積当たりの質量が、１８０から１８００ｇ／ｍ ^２ の範囲内であることを特徴とする、上記［５］に記載の吸音体（１）。
［７］
前記オープン・セル・フォームは、ポリウレタン・フォーム及びメラミン樹脂フォームを含む群から選択されることを特徴とする、上記［４］に記載の吸音体（１）。
［８］
前記フォームは、８から１２０ｇ／ｌの範囲内の密度、好ましくは１５から７５ｇ／ｌの範囲内の密度、を備えることを特徴とする、上記［７］に記載の吸音体（１）。
［９］
吸収体（３）に対する、シート（４）及び中間層（２）のフロー抵抗の比が、１：１０であることを特徴とする、上記［１］から［８］の何れかに記載の吸音体（１）。
［１０］
中間層（２）に対する、シート（４）のフロー抵抗の比が、１：１０であることを特徴とする、上記［１］から［９］の何れかに記載の吸音体（１）。
［１１］
吸音体（１）の全フロー抵抗が、Ｒ＝２０００Ｎｓｍ ^−３ からＲ＝４０００Ｎｓｍ ^−３ の範囲内にあることを特徴とする、上記［１］から［１０］の何れかに記載の吸音体（１）。
［１２］
より低い溶融の第２のプラスチック層の溶融温度より上で、より高い溶融のプラスチック層の溶融温度より下である温度で、プリフォームされた熱可変形性吸収体（３）の上に前記微細穿孔シート（４）をバック・モールドすることを特徴とする、上記［１］から［１１］の何れかに記載の吸音体（１）を生産するためのプロセス。
［１３］
前記微細穿孔シート（４）及び前記プリフォームされた熱可変形性吸収体（３）は、ホット・モールド内で、特に蒸気を使用して、変形されることを特徴とする、上記［１２］に記載のプロセス。
［１４］
非穿孔シート（４）が、より低い溶融の第２プラスチック層の溶融温度よりも上であって、より高い溶融のプラスチック層の溶融温度よりも下である温度で、前記プリフォームされた熱可変形性吸収体（３）の上にバック・モールドされ、そして、穿孔が、より高い溶融のプラスチック層に面する冷却及び／又は較正モールドの部分に存在する針によってなされることを特徴とする、上記［１］から［１１］の何れかに記載の吸音体（１）を生産するためのプロセス。
［１５］
前記穿孔は、表面の一部においてなされることを特徴とする、上記［１４］に記載のプロセス。

Claims (15)

1. 表面と表面を合わせて結合された、熱可変形性吸収体（３）及び微細穿孔シート（４）を含む、多層穿孔吸音体（１）であって、
   前記微細穿孔シート（４）は、規定される穿孔形状を備える、第１のより高い溶融のプラスチック層と、及び、前記第１のプラスチック層と比べてより低い溶融の第２のプラスチック層と、を含む２層からなる材料を含むが、ここで、前記より低い溶融のプラスチック層が、吸収体コンポーネント及びより低い溶融のプラスチックからなる、吸収体（３）に隣接する中間層（２）を含み、そして、
   前記吸収体（３）に対する前記より高い溶融のプラスチック層及び前記中間層（２）のカバー層のフロー抵抗の比が、１：３から１：３０であり、吸音体（１）の全フロー抵抗Ｒが、Ｒ＝８００Ｎｓｍ^−３からＲ＝８０００Ｎｓｍ^−３の範囲内であることを特徴とする、多層穿孔吸音体（１）。
2. 前記高温溶融のプラスチック層が、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテル及び／又はポリエーテルエーテルケトンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の吸音体（１）。
3. 前記第１のプラスチック層と比べてより低い溶融の前記第２のプラスチック層は、ポリアミド及び／又はポリエステルと共に、混合物及びそれらの共重合体を含むポリエチレン及びポリプロピレンと；ポリウレタン樹脂と；メラミン樹脂及び／又はエポキシ樹脂と、を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の吸音体（１）。
4. 前記熱可変形性吸収体（３）は、繊維織布、繊維不織、又は、オープン・セル・フォームを含むことを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の吸音体（１）。
5. 前記繊維織布又は繊維不織が、
   （ａ） ポリエステル繊維、特にポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、特にナイロン６及び／又はナイロン６６、ポリオレフィン繊維、特にポリプロピレン繊維及び／又はポリエチレン繊維、及び、二成分繊維及び多成分繊維を含むそれらの繊維混合物だけでなくアクリル繊維を含む群から選択される合成繊維、
   （ｂ） 綿花繊維、麻繊維、ココナッツ繊維、ケナフ繊維、ジュート繊維及びサイザル繊維、及びそれらの混合物を含む群から選択される天然繊維、又は、
   （ｃ） 群（ａ）及び群（ｂ）の合成繊維の混合物、
   を含むことを特徴とする、請求項４に記載の吸音体（１）。
6. 前記繊維織布又は繊維不織は、単位面積当たりの質量が、１８０から１８００ｇ／ｍ^２の範囲内であることを特徴とする、請求項５に記載の吸音体（１）。
7. 前記オープン・セル・フォームは、ポリウレタン・フォーム及びメラミン樹脂フォームを含む群から選択されることを特徴とする、請求項４に記載の吸音体（１）。
8. 前記オープン・セル・フォームは、８から１２０ｇ／ｌの範囲内の密度、好ましくは１５から７５ｇ／ｌの範囲内の密度、を備えることを特徴とする、請求項７に記載の吸音体（１）。
9. 吸収体（３）に対する、シート（４）及び中間層（２）のフロー抵抗の比が、１：１０であることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の吸音体（１）。
10. 中間層（２）に対する、シート（４）のフロー抵抗の比が、１：１０であることを特徴とする、請求項１から９の何れかに記載の吸音体（１）。
11. 吸音体（１）の全フロー抵抗が、Ｒ＝２０００Ｎｓｍ^−３からＲ＝４０００Ｎｓｍ^−３の範囲内にあることを特徴とする、請求項１から１０の何れかに記載の吸音体（１）。
12. より低い溶融の第２のプラスチック層の溶融温度より上で、より高い溶融のプラスチック層の溶融温度より下である温度で、プリフォームされた熱可変形性吸収体（３）の上に前記微細穿孔シート（４）をバック・モールドすることを特徴とする、請求項１から１１の何れかに記載の吸音体（１）を生産するためのプロセス。
13. 前記微細穿孔シート（４）及び前記プリフォームされた熱可変形性吸収体（３）は、ホット・モールド内で、特に蒸気を使用して、変形されることを特徴とする、請求項１２に記載のプロセス。
14. 非穿孔シート（４）が、より低い溶融の第２プラスチック層の溶融温度よりも上であって、より高い溶融のプラスチック層の溶融温度よりも下である温度で、プリフォームされた熱可変形性吸収体（３）の上にバック・モールドされ、そして、穿孔が、より高い溶融のプラスチック層に面する冷却及び／又は較正モールドの部分に存在する針によってなされることを特徴とする、請求項１から１１の何れかに記載の吸音体（１）を生産するためのプロセス。
15. 前記穿孔は、表面の一部においてなされることを特徴とする、請求項１４に記載のプロセス。

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