JP6359932B2 - 防音部材 - Google Patents
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本発明の防音部材は、磁性フィラーを含有する発泡体からなる。発泡体としては、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォームなどを採用すればよい。
S=<3cos2θ−1>/2・・・(1)
[θは、防音部材の厚さ方向に対する磁性フィラーの面垂直方向の法線の角度である。<>は、空間平均値を表す。]
図2に、配向分散度Sの定義式における角度θの説明図を示す。図2には、防音部材における配向分散度Sの測定領域(例えば最外層)の一部を示す。図2中、測定領域の厚さ方向は熱伝導方向に対応する。図2に示すように、防音部材8は、発泡体80と磁性フィラー81とを有している。磁性フィラー81は、防音部材8の厚さ方向に線状に連なって配向している。磁性フィラー81の長手方向(配向方向)は、磁性フィラー81の熱伝導率が大きい方向である。ここで、配向分散度Sの定義式における角度θは、磁性フィラー81の表面に直交する法線810と、防音部材8の厚さ方向(図2中、一点鎖線で示す)と、がなす角度θになる。例えば、防音部材8の厚さ方向と、磁性フィラー81の配向方向と、が一致すると、厚さ方向に対する磁性フィラー81の法線810の角度θは90°になる。この場合、磁性フィラー81の配向分散度Sは、完全配向状態としての−0.5になる。したがって、磁性フィラー81の配向方向が防音部材8の厚さ方向に近づくほど、角度θは90°に近くなり、磁性フィラー81の配向分散度Sは−0.5に近い値になる。一方、磁性フィラー81がランダムに分散して配向性が低くなると、S=0に近づく。
本発明の防音部材は、一体的に発泡成形されている。換言すると、予め別々に製造した低弾性層と高弾性層とが積層されているのではない。したがって、二層を積層させる手間がかからずコスト削減に繋がる。また、層間剥離のおそれが無く、耐久性に優れる。さらに、磁性フィラーの充填率、その勾配、配向分散度などの調整が容易である。以下、本発明の防音部材を製造するのに好適な方法として、二種類の製造方法を説明する。
第一製造方法は、発泡成形を一段階で行う方法である。第一製造方法は、発泡体原料と磁性フィラーとを含む混合原料を調製する混合原料調製工程と、該混合原料を成形型のキャビティに注入し、該キャビティの厚さ方向において磁束密度の大きさが異なる磁場を作用させながら発泡成形を行う発泡成形工程と、を有する。発泡成形工程において、キャビティの厚さ方向で磁束密度の大きさが異なる磁場を作用させることにより、磁性フィラーの配向状態を変化させる。こうすることにより、厚さ方向に磁性フィラーの充填率およびその勾配が異なる二層を有する本発明の防音部材を成形することができる。
第二製造方法は、発泡成形を二段階で行う方法である。第二製造方法は、発泡体原料と磁性フィラーとを含む混合原料を調製する混合原料調製工程と、該混合原料を成形型のキャビティに注入し、該キャビティの厚さ方向一面側に第一磁石を配置して一段目の発泡成形を行う一段目発泡成形工程と、該第一磁石を配置したまま、あるいは該第一磁石を取り除いて、該キャビティの厚さ方向に磁場を作用させながら二段目の発泡成形を行う二段目発泡成形工程と、を有する。一段目発泡成形工程において、一旦、第一磁石の方向に磁性フィラーを引きつけながら発泡成形を行い、続いて二段目発泡成形工程において、キャビティの厚さ方向に磁性フィラーを配向させながら発泡成形を行うことにより、厚さ方向に磁性フィラーの充填率およびその勾配が異なる二層を有する本発明の防音部材を成形することができる。一段目発泡成形工程において、第一磁石は、キャビティの内側に配置しても、外側に配置してもよい。また、二段目発泡成形工程は、第一磁石を取り除いて行っても、第一磁石を残したまま行ってもよい。二段目発泡成形工程において作用させる磁場は、厚さ方向で磁束密度の大きさが同じでも異なってもよい。
以下、本発明の防音部材をモータカバーとして具現化した実施形態を説明する。まず、本実施形態のモータカバーの構成について説明する。図3に、本実施形態のモータカバーの斜視図を示す。図4に、同モータカバーの上下方向断面図を示す。図5に、図4の円V内の拡大図を示す。
[実施例1〜4]
上述した第二製造方法により、防音部材のシート状サンプルを製造した。まず、磁性フィラーとして、熱伝導性粒子の表面に磁性粒子が付着した複合粒子を製造した。熱伝導性粒子としては、膨張黒鉛粉末(三洋貿易(株)から購入した「SYZR502FP」)および天然黒鉛粉末(日本黒鉛工業(株)製「F♯2」)を用い、磁性粒子としては、ステンレス鋼粉末(大同特殊鋼(株)製「DAP410L」、SUS410、球状、平均粒子径10μm)を用いた。まず、膨張黒鉛粉末50質量部と、天然黒鉛粉末50質量部と、ステンレス鋼粉末175質量部と、バインダーとしてのヒドロキシプロピルメチルセルロース(信越化学工業(株)製「TC−5」)5.5質量部と、を高速攪拌型混合造粒機((株)奈良機械製作所製「NMG−1L」)の容器内へ投入して、約3分間混合した。次に、水を添加して、さらに20分間混合した。得られた粉末を乾燥して、複合粒子の粉末を得た。複合粒子の粉末うち、膨張黒鉛粒子を熱伝導性粒子とする粒子は50質量%、天然黒鉛粒子を熱伝導性粒子とする粒子は50質量%である。
上述した第一製造方法により、防音部材のシート状サンプルを製造した。すなわち、磁気誘導発泡成形装置5を使用せずに、混合原料を成形型4のキャビティ41内で磁石部401Dによる磁場をかけながら600秒間発泡成形して、厚さ6mmのシート状のサンプルを製造した。得られたサンプルを実施例5とした。
全く磁場を作用させずに混合原料を発泡成形して、厚さ6mmのシート状のサンプルを製造した。磁場無しで発泡成形されたサンプルを比較例1とした。
一様な磁場中で混合原料を発泡成形して、厚さ6mmのシート状のサンプルを製造した。磁石部401Dを備えない点以外は、実施例1〜5のサンプルを製造した成形型と同じ成形型を用いた。そして、当該成形型を磁気誘導発泡成形装置5に設置して、キャビティ41の厚さ方向に磁束密度の差が無い一様な磁場を90秒間作用させて、発泡成形を行った。得られたサンプルを比較例2とした。
まず、製造したサンプルを、各々、X線CT装置((株)ビームセンス製「FLEX−M865−CT)を用いて撮影した。撮影は、加速電圧70kV、管電流100μAにて行った。得られた断層像データに再構成演算を施して、サンプルの内部を含めた三次元画像を作製した。図10に、実施例1のサンプルの三次元画像を示す。図11に、実施例2のサンプルの三次元画像を示す。図12に、実施例3のサンプルの三次元画像を示す。図10〜図12に示すように、いずれのサンプルにおいても、厚さ方向に複合粒子の充填率およびその勾配が異なる二層が観察された。
実施例1〜5および比較例1、2のサンプルについて、放熱性を評価した。以下に実験装置および実験方法を説明する。図15に、実験装置の概略図を示す。図15に示すように、実験装置70は、ヒータ71と、基板72と、サンプル73と、断熱部材74と、を備えている。ヒータ71はシリコーンラバーヒータであり、薄板状を呈している。基板72はアルミニウム製であり、130mm角の正方形板状を呈している。基板72はヒータ71の上面に配置されている。サンプル73は50mm角の正方形シート状を呈している。サンプル73は、基板72の上面中央に配置されている。サンプル73は、複合粒子の充填率が低い方(最内層:75〜100%領域)を下にして配置されている。断熱部材74は、厚さ10mmのウレタンフォームからなり、サンプル73の周囲を囲むように配置されている。
実施例1〜3および比較例2のサンプルについて、振動抑制能を評価した。以下に実験装置および実験方法を説明する。図17に、実験装置の概略図を示す。図17に示すように、実験装置75は、基板76と、サンプル73と、を備えている。基板76は鉄製であり、板状を呈している。基板76には、図示しない加振装置が接続されている。サンプル73は50mm角の正方形シート状を呈している。サンプル73は、基板76の上面中央に配置されている。サンプル73は、複合粒子の充填率が低い方(最内層:75〜100%領域)を下にして配置されている。
実施例1および比較例2のサンプルを、円柱状のモータ(マブチモーター(株)製「RS−545PH」)の側周面に巻き付けて、モータ作動時における騒音レベルを測定した。以下に、騒音レベルの測定方法を説明する。まず、モータを底面を下側にして麻紐で吊して自由支持状態にした。次に、モータから横方向に100mm離間して、マイクロホンを配置した。それから、モータを作動させ、騒音レベルを測定した。モータの駆動電圧は12V一定で、無負荷で定常駆動した。騒音レベルの測定は、無響室内において行った。騒音レベルの測定には、ブリュエル・ケアー(B&K)社製の測定装置「Type3160−A−042」および測定ソフト「PULSE タイムデータレコーダ」を用いた。そして、測定された周波数全領域における測定値(オーバーオール値)を算出した。オーバーオール値とは、1/3オクターブバンドレベルで周波数分析を行った各周波数における騒音レベルの値Ln(音圧レベルをA特性補正した値)から、次式(3)により算出した値である。本測定においては、周波数100Hz〜20kHzの範囲で計算した。
Claims (8)
- 磁性フィラーを含有する発泡体からなり、
全体の厚さを100%として、騒音源である相手部材側に配置される内側表面から厚さ方向に25%の領域を最内層とし、該内側表面と反対側の外側表面から厚さ方向に25%の領域を最外層とした場合に、該最内層を含む低弾性層と、該低弾性層から厚さ方向に連続し該最外層を含む高弾性層と、を有し、
該磁性フィラーの充填率は該最外層において最も高く、該高弾性層は、該磁性フィラーの充填率が該最外層から該低弾性層に向かって低くなる充填率の勾配を有し、
該低弾性層の厚さ方向における該磁性フィラーの充填率の勾配は、該高弾性層の該充填率の勾配よりも小さいことを特徴とする防音部材。 - 前記最外層における前記磁性フィラーの次式(1)により定義される配向分散度Sは、−0.3〜−0.5である請求項1に記載の防音部材。
S=<3cos2θ−1>/2・・・(1)
[θは、防音部材の厚さ方向に対する磁性フィラーの面垂直方向の法線の角度である。<>は、空間平均値を表す。] - 前記最内層における前記磁性フィラーの充填率は、該最内層の体積を100体積%とした時の20体積%以下である請求項1または請求項2に記載の防音部材。
- 前記最内層における前記磁性フィラーの充填率と前記最外層における該磁性フィラーの充填率との比は、1:2.5〜5.0である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の防音部材。
- 前記低弾性層と前記高弾性層との厚さの比は、1:1である請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の防音部材。
- 前記磁性フィラーは、熱伝導に異方性を有する熱伝導異方性粒子と、該熱伝導異方性粒子の表面に付着した磁性粒子と、を含む複合粒子を有する請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の防音部材。
- 前記熱伝導異方性粒子の形状は、薄片状または繊維状である請求項6に記載の防音部材。
- 前記発泡体は、ポリウレタンフォームである請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の防音部材。
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