JP6872496B2 - ファイアウォール - Google Patents

Description

本発明は、二次元成形され又は三次元形状の防音性部材、即ち、本発明において、自動車のファイアウォール、及びその使用に関するものである。本発明は、少なくとも一つの吸音材料を有し、即ち、三次元形状の吸収材と、必要に応じて少なくとも一つの支持部材を有しているものであって、前記吸音材料、即ち、単層又は複数層を持つ三次元形状の吸収材が、少なくともそれの一つの主表面上で覆われ、又は複合層中で表面の全体又は部分的に通気層で覆われており、その通気層が吸収材に直接付されていてナノファイバーから成るか含んでいるというものである。特に、前記通気層は、表面の全体又は部分的に支持部材に直接付されているものである。

吸収材をさらに通気層で完全に（即ち、両面で）又は一方の面だけで覆って吸音特性を向上させる吸音材料（吸収材）が、知られている。

用いられる対象部材に応じて、このような部材には熱保護も求められることがある。

特許文献１には、吸音性で保温性の断熱材層を持つシート状金属担体板を有した吸音性熱遮蔽板が、開示されている。この熱遮蔽板は、微細穿孔を持つ保護シートを有し、使用時に音源に対向する断熱材層の側面に設けられる。

特許文献２で開示されている、自動車のエンジン部のための吸音裏張り材は、エンジン側に微細穿孔処理熱反射材を有しているもので、エンジン側で、２００℃での長期耐熱性や１５０℃での３週間の長期耐熱性を有する熱硬化性樹脂に含侵しているポリウレタンフォーム層と接触しつつ、エンジン側から離れて対向する被覆層と接触しているものである。

微細穿孔処理したとりわけ金属箔のようなシートの製法が、ずっと以前から知られていた。例えば、そのような文献として、特許文献３が挙げられ、微細穿孔処理金属箔の実施例を、開示している。この特許文献３には、針穿孔方向に針穿孔を開けて形成したときに、下縁が擦り切れる程度の通常シートでの孔を作るというような方法で、金属箔が針での穿刺によって変形されることが、開示されている。

通気層として圧縮不織布が用いられている構造体が知られている。特許文献４には、少なくとも一つの多孔質緩衝材層と微小孔性強化層とを有する多層構造体が開示されており、前記層は流動抵抗がＲ＝９００Ｎｓｍ^-３〜２０００Ｎｓｍ^-３であるというものである。その具体例では、前記緩衝材層と車体との間に空隙がある。

特許文献５には、相互接続した二つの不織繊維布帛からなる吸音構造体が開示されており、熱可塑性及び／又は熱硬化性樹脂で結合され、その層が異なる厚さ・密度・坪量・流量抵抗を有するというものである。その構造体は、金属層を有していることから、全体として通気自在となっていない。

特許文献６には、車両のトリム部材、とりわけシャーシのパネル材が開示されている。その部材は、多孔性中間層と少なくとも一つの被覆層を何れかの面に有し、多孔質中間層が吸音性透過特性又は吸音性吸収特性を有しているというような構造を有している。前記吸音性吸収特性の多孔質中間層は、単数又は複数の吸音性で透過性又は吸収性の被覆層をそれの片面又は両面に覆われていてもよいというものである。

自動車の装飾分野において、吸収材と微細穿孔処理ポリマーシートとを有する構造体が知られている。特許文献７には、所定の厚さと多数の微細穿孔とを持つポリマーシートが用いられた吸音材の使用のための微細穿孔処理ポリマーシートが開示されている。この微細穿孔の夫々は、シート厚よりも小さな極小の直径と、その極小の直径の１２５％より大きな極大の直径とを有するものである。

このように、シート厚さに依存する所定の穿孔配列を有する微細穿孔処理プラスチックシートが、開示されている。特に、様々な径を有する円柱形又は円錐形の穿孔路が、開示されている。

特許文献８には、吸収部材が完全に通気層（ここでは穿孔処理シート）で包含された構造体が開示されている。この構造体に示されているように、包含された吸収部材は緩まっていて、変形していない。

特許文献９には、微細穿孔処理プラスチックシートと、粘着層と、発泡層、繊維布帛又は線維状織物層を有する熱可塑性吸収材とを備えた多層状の穿孔処理吸音材が開示されている。それの明細書によれば、弛緩と結合とによって流動抵抗が変わる、通気層上での加工処理の影響が、考慮されている。

一般的に、例えば不織部材の吸音効果については、ナノファイバー被覆によって影響され得ることが、知られている（非特許文献１参照。さらに非特許文献２も参照。）

これら全てに記載されていた通気層は、天然繊維、プラスチック又は複合繊維材料（ＢｉＣｏ）であり、従って可燃性である。一方、金属や無機物質を有する非可燃性の層による製品では、重量が明らかに重い。通気層の構造によって、細孔の異なる大きさ・分布がある。通気層の製法に応じた繊維の構成次第で、坪量の変動やそれによる流動抵抗のばらつきは常に起こってしまう。

ナノファイバーを含む層を備えた吸音部材で二次元成形された部材は、典型的な例として特許文献１０〜２１が知られている。

独国特許出願公開第DE 10 2004 050 649 A1号明細書 独国特許出願公開第DE 101 43 167 A1号明細書 米国特許第US 7,838,125 B2号明細書 国際公開第WO 98/18656号 国際公開第WO 2004/107314 A1号 独国特許出願公開DE 10 2004 053 751 A1号明細書 欧州特許第EP 1101218 B1号明細書 独国特許出願公開第DE 10 2010 035 431 A1号明細書 独国特許出願公開第DE 10 2012 216 500 A1号明細書 独国特許出願公開第DE 10 2008 025 840 A1号明細書 独国特許出願公開第DE 10 2009 044 649 A1号明細書 米国特許出願公開第US 2014/0224576 A1号明細書 米国特許出願公開第US 2008/0173497 A1号明細書 国際公開第WO 2014/111068 A2号明細書 国際公開第WO 2014/111067 A2号明細書 米国特許出願公開第US 2013/0112499 A1号明細書 米国特許出願公開第US 2013/0115837 A1号明細書 米国特許出願公開第US 2014/0216847 A1号明細書 米国特許出願公開第US 2010/0170746 A1号明細書 独国特許出願公開第DE 600 21 177 T2号明細書 独国特許出願公開第DE 10 2010 033 959 A1号明細書

A. Rabbi et al.; Incorporation of Nanofiber Layers in Nonwoven Materials for Improving Their Acoustic Properties; Journal of Engineered Fibers and Fabrics, Volume 8, Issue 4 - 2013 C. Adlhart; Dunne Fasern - grosse Wirkung: Mit Elektrospinning zu neuen Produkten; Textil Plus 05/06-2014

本発明の目的は、前記先行技術と対比してなされたものであり、三次元変形部材へナノファイバーの通気層を直接付したもの、即ち吸音性のファイアウォールに関するものである。

前記の目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の構成のように、広帯域の吸音材、即ち、高い吸音絶縁性を有するファイアウォールによって、達成される。好ましい態様は、それの従属クレームによって、また使用クレームによって、理解できるであろう。

本発明は、吸音性の部材である。即ち、本発明は、必要に応じ複合層中にあってもよい吸収部材、及び必要に応じて非常に軽量で音響的に均質な通気層で被覆された支持体及び中間層、即ち両面又は一部（言い換えれば吸収部材の片面、及び／又は片面か両面での選択された表面領域）にとりわけ全面的にナノファイバーを有しているファイアウォールである。ナノファイバー層（通気層）は、一態様によれば吸音部材（音吸収部材）へ直接付されており、他の態様によれば支持体層に用いられている。また、このナノファイバー層は、異なる吸収材料と支持体層とに挟まれて配されていてもよい。

本発明の写真である。

基本的な一態様によれば、ファイアウォールの吸音材は、構造の外形に合わせて三次元的にしたもので、発泡体、結合繊維、結合発泡粒子、またはそれらの何れかの混成物で形成されていてもよく、必要に応じ複合層内に形成されたものでもよく、その片面の表面に渡って又は全面的にナノファイバーで被覆されているものである。

別な好ましい一態様によれば、吸音材は、結合しておらず、周囲で接触する繊維製の通気自在な二つの支持部材の間に存し、ナノファイバーを含有する被覆層を有しているというものである。

二つの壁の間で使用するために、通気自在な支持体層は、少なくとも片面、好ましくは両面で壁間隙を形成するような方法で、成形されている。この間隙は、殆んど１ｍｍの範囲内（空隙）であり、及び／又は取り得る形成空間の約３／４である。必要に応じて、軽量の吸音成分で形成空間を充填してもよい。

前記態様において、被覆層（ナノファイバー層）は、前記領域を覆うような方法で行われるものであり、一定の坪量、又は様々な所定の坪量即ち前記領域を覆って部分的に不均一となるものであって局所的に異なる流体抵抗となるように形成されるものである。

車両の吸音性部材の大部分は、二次元や殆んど二次元成形されたものであり、三次元で基本的に平坦形状を有しており、ナノファイバーでの部分的な被覆が全体的に目的を叶えるように車体に接している。当然、空洞におけるこの構成には、全領域即ち両面でナノファイバー被覆膜が用いられていることも、有効である。

結合／形成されたのと同様に緩んだフィラー部材として、公知の吸音部材が用いられる。具体的には、合成繊維、とりわけポリエステル繊維；ポリアミド繊維例えばナイロン６及び／又はナイロン６６；ポリオレフィン繊維例えばポリプロピレン（ＰＰ）及び／又はポリエチレン（ＰＥ）；アクリル繊維、及びそれらの複合繊維や複数成分繊維の混紡、及び／又は天然繊維の混合物例えば原綿、麻、カカオ、ケナフ、黄麻及び／又はサイザル麻繊維と前記合成繊維との混紡；スペーサ(スペーサ編物、発泡粒子など)のような主に機能性を有する物質のみならず動物繊維・金属繊維又は無機の繊維；さらにＰＵＲ発泡体が、挙げられる。

未加工材料や成型部品の材料として、スペーサとなるものを除き、同様な材料を用いることができる。しかしそれらはバインダー材料（ＢｉＣｏ繊維、プラスチック粉末）と結合され又は機械的結合（穿刺、縫製）されている。

織布、ループ形成ニット織物、ループ延伸ニット織物、編物、縫物結合織物、不織布のような通気可能な繊維シートや三次元繊維構造体、及び繊維管のような三次元繊維構造体（本体構造体）のみならずフェルトが、支持体層として、用いられる。

繊維支持体の材料は、プラスチック材料（ポリアミド：ＰＡ、ポリプロピレン：ＰＰ、ポリエチレンテレフタレート：ＰＥＴ、アラミドなど）；天然繊維（亜麻、綿など）；無機繊維又は金属繊維（ガラス、カーボン、アルミニウムなど）であり、応用分野に拠る。

ナノファイバーとして、広範な材料が利用可能である。天然材料由来の繊維や、金属繊維又は無機の繊維のみならず、殆んど全てのプラスチック材料も、用いることができる。本発明の目的の範囲内のナノファイバーは、特に、９００ナノメーター（ｎｍ）より細い径の繊維、好ましくは５０〜８００ｎｍ、より好ましくは７５〜３００ｎｍのものである。

本発明によれば、ナノファイバーは、好ましくは、予め三次元成形された部材上で、複合不織材中に又は複合不織材上に、形成される。

不織合成繊維とするためには、調製中で既に絡み合っていることを意味する。例えば、電界紡糸による方法、溶融紡糸などのようなその他の方法によって行われ、それによってマイクロファイバーとの複合物を形成することができる。また、さらに支持体や保護不織材は、不織複合物を形成できるように、前記マイクロナノファイバー複合物に含まれていてもよい。ガラスファイバーマット加工として、ナノスケールの繊維との不織エアフィルタを調製するためのノズルブロー法が広く用いられる。

特許請求の範囲に記載の吸音部材、即ちファイアウォールは、ナノファイバーの坪量を、通気層に対して、好ましくは０．０１ｇ／ｍ^２〜１５ｇ／ｍ^２、より好ましくは０．２ｇ／ｍ^２〜１．５ｇ／ｍ^２とするものである。

通気層の流動抵抗は、好ましくは５００Ｎｓ／ｍ^３〜１００，０００Ｎｓ／ｍ^３、より好ましくは３，０００Ｎｓ／ｍ^３〜２０，０００Ｎｓ／ｍ^３である。この部材は、全領域の範囲で流動抵抗は前記上限までにすべきであり、各側面で流動抵抗は均等又は異なっていてもよい。

流動抵抗の最大値に至るまで、部材の絶縁効率に対する吸収比を、調整することができる。

本発明は、通気層を形成するためにナノファイバーを用いることによって孔の分布の均一性を向上させ、それによって、空洞とその相対配置の両大きさを特定するスケールをより小さな寸法に代えることができるようになる。通気層の特定の流動抵抗が高過ぎると、音が吸収材の背面に透過できず、広範に反響してしまう。この構成は、基本的に断熱材として有用である。通気層の流動抵抗が非常に低いと（隙間が開き過ぎていると）、基本的に吸収材としてのみ作用してしまう。

（実施例１／比較例１）
本発明の適用は、本発明に応じた部材のために実施されるべきものである。
第一の応用として、商用入手可能な弾性発泡体と商用入手可能で坪量が４ｋｇ／ｍ^２と重い熱可塑性樹脂層とからなるばね質量構造である従来の高級車用ファイアウォールを、所謂デュアルインピーダンス構造に置き換えた。
デュアルインピーダンス構造は、ファイバー射出法で得られたコアから成り、２０質量％のＰＥＴ ＢｉＣｏファイバー、４０質量％の再生綿繊維、及び４０質量％のＰＥＴファイバーとの混紡繊維から成るものである。不織支持体は、４０ｇ／ｍ^２の不織ＰＥＴを有し、０．８ｇ／ｍ^２のＰＡナノファイバー（連続ファイバー）で均質に被覆されている。ナノファイバー（通気層のナノファイバー）を有する不織支持体は、商用入手可能であってＰＥの融点以上の温度で２０ｇ／ｍ^２であるＰＥ粘着剤を用いる手段で、ファイバー吸収材に加圧結合された。このようにして得られたファイアウォールは、連続ファイアウォールより約５ｋｇも軽量なものであり、走行テストの間、主観的評価において連続ファイアウォールよりたった０．５ポイント低いに過ぎなかった。局所的な重量密度について、同等な吸音効果を達成しつつ、３ｋｇの重量を抑えることができた。

（実施例２）
別な応用として、ファイバー射出法で得られた三次元形状吸収材は、２５質量％のＰＥＴ ＢｉＣｏファイバー、４０質量％の再生綿繊維、及び３５質量％のＰＥＴファイバーを有しており、０．６ｇ／ｍ^２のＰＡナノファイバー被覆層である通気層の片面に直接付されているものである。

Claims (10)

1. 表面の全体又は部分的に通気層によって少なくとも一つの主表面上にて覆われている単数又は複数の層を持つ少なくとも一つの三次元形状吸収材を備えているものであって、前記通気層は前記吸収材に直接付されておりナノファイバーを有している三次元形状防音性ファイアウォールであって、
   前記通気層の流動抵抗が、均等又は異なるように規定され、
   繊維製で通気性を有する支持部材を有しており、
   前記通気層が、積層と、前記吸収材とで挟まれており、
   前記ファイアウォールの厚さが、全面均等又は異なるように規定されており、
   前記ナノファイバーの層は、流動抵抗が異なるように規定されていることを特徴とする自動車の三次元形状防音性ファイアウォール。
2. 前記吸収材の部材が、前記通気層で前記表面の全体又は部分的に主表面の両面にて覆われていることを特徴とする請求項１に記載のファイアウォール。
3. 前記吸収材と前記通気層との２〜３層の複合層を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のファイアウォール。
4. 前記通気層の流動抵抗が、５００Ｎｓ／ｍ^３〜１００，０００Ｎｓ／ｍ ^３ であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のファイアウォール。
5. 前記通気層が、前記通気性を有する支持部材に付されており、コーティング層としての機能材であることを特徴とする請求項１に記載のファイアウォール。
6. 前記吸収材と前記通気層とを持つ前記通気性を有する支持部材が、４〜５層の積層を、有していることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のファイアウォール。
7. 前記通気層が、積層と、前記吸収材とで挟まれていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のファイアウォール。
8. 前記ナノファイバーの層は、その部材中で、流動抵抗が均一であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のファイアウォール。
9. 固体状壁と距離を置いている、請求項１〜８の何れかに記載のファイアウォールの使用。
10. 隣接した部材と距離を置いている、請求項１〜９の何れかに記載のファイアウォールの使用。

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