JP7368449B2

JP7368449B2 - 防音材およびフロア敷設構造体

Info

Publication number: JP7368449B2
Application number: JP2021502094A
Authority: JP
Inventors: 剛柴田; 貴志森; 弘毅大野; 亮助矢口
Original assignee: Hayashi Telempu Corp
Current assignee: Hayashi Telempu Corp
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2023-10-24
Anticipated expiration: 2040-02-19
Also published as: WO2020175282A1; JPWO2020175282A1

Description

本発明は防音材およびフロア敷設構造体に関する。

建物や乗物の壁や天井や床等に取り付けられる防音材の一種として、特許文献１～４に開示されているように樹脂成形体や繊維成形体が用いられる場合がある。樹脂成形体の例としては、発泡樹脂（例えばウレタン）からなる成形体が挙げられる。繊維成形体の例としては、合成樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリプロピレン（ＰＰなど）の繊維材、または反毛繊維（例えばナイロンや羊毛や綿などが含まれる衣料反毛繊維）の繊維材からなる織布または不織布が挙げられる。

特開平１０－２４４６４８号公報特開平１０－３２９５９６号公報特許第２５４１６２６号公報特許第３９５６８４４号公報

前述したように樹脂成形体によって防音材を成形する場合に、必ずしも良好な成形が行えないことがある。例えば、薄肉部分（例えば厚さ１０ｍｍ以下の部分）を有する防音材を成形する際に、この薄肉部分の脱型が容易ではない。そのため、樹脂成形体または金型に離型材を設けておく必要があり、製造コストの上昇を招く。さらに、発泡樹脂からなる樹脂成形体は形状保持性が低く、敷き込みが難しく荷姿（輸送時や保管時の姿勢や形状）に合わせて変形する等の問題が生じる。そして、発泡樹脂からなる樹脂成形体に複雑な形状を形成することは困難である。

一方、繊維成形体によって防音材を形成する場合には、肉厚の厚い部分を形成し難く、特に平面部から垂直または斜めに延びる立壁部を精度良く肉厚に形成することは困難である。

このように、樹脂成形体からなる防音材と繊維成形体からなる防音材のいずれにも一長一短があり、良好な防音材を形成することは容易ではない。仮に樹脂成形体と繊維成形体とを組み合わせて防音材を構成したとしても、それだけでは、前述した様々な課題を必ずしも解決できるとは限らない。

そこで、本発明の目的は、肉厚の薄い部分や厚い部分が混在していたり、複雑な形状の部分が存在していたりしても、良好に形成でき、しかも製造工程が容易で製造コストが低く抑えられる防音材およびフロア敷設構造体を提供することにある。

本発明の防音材は、繊維成形体と、繊維成形体と重なり合うように配置された樹脂成形体とを有し、繊維成形体は、少なくとも樹脂成形体と接する接合面に設けられている、樹脂成形体を構成する樹脂が浸入して繊維材と混在する樹脂含浸部を有するとともに、樹脂が浸入しておらず繊維材のみからなる非含浸部を有し、樹脂含浸部は部分的に厚みの大きい領域を含んでいることを特徴とする。

本発明の防音材およびフロア敷設構造体によると、肉厚の薄い部分や厚い部分が混在していたり、複雑な形状の部分が存在していたりしても、良好に形成でき、しかも製造工程が容易で製造コストが低く抑えられる。

本発明の第１の実施形態の防音材の断面図である。本発明の第１の実施形態の防音材の変形例の断面図である。実施例１の防音材の斜視図である。図３に示す防音材の断面図である。図３に示す防音材の樹脂成形体の断面図である。図５の要部の拡大図である。繊維部材の成形工程を模式的に示す斜視図である。繊維部材の斜視図である。繊維部材の他の例の断面図である。図３に示す防音材の変形例の要部の拡大図である。図３に示す防音材の他の変形例の要部の拡大図である。実施例１の防音材の具体的な形態を示す斜視図である。図９に示す防音材の要部の拡大平面図である。図９に示す防音材の他の要部の拡大平面図である。実施例２の防音材の斜視図である。図１１に示す防音材の樹脂成形体の斜視図である。図３に示す防音材を含むフロア敷設構造体の分解斜視図である。図１３に示すフロア敷設構造体が取り付けられる乗物のフロアと内部部材とを模式的に示す断面図である。図１３に示すフロア敷設構造体を、図１４Ａに示すフロアと内部部材とに取り付けた状態を模式的に示す断面図である。実施例３の防音材の斜視図である。本発明の第２の実施形態の防音材の側面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１には、本発明の第１の実施形態の防音材１が示されている。この防音材１は、互いに重なり合うように配置されている樹脂成形体２と繊維成形体３とを含む。そして、繊維成形体３の、樹脂成形体２と接する接合面において、樹脂成形体２を構成する樹脂が繊維成形体３内に浸入して繊維材と混在した状態で固化している。すなわち、繊維成形体３の内部において、少なくとも樹脂成形体２との接合面に、樹脂成形体２を構成する樹脂が繊維材に混入した樹脂含浸部３ａが設けられている。一方、繊維成形体３には、樹脂が混入しておらず繊維材のみからなる非含浸部３ｂも存在する。各図面では、樹脂含浸部３ａをドット模様で示している。

繊維成形体３の樹脂含浸部３ａは、全面に亘って接合面に平行な平坦形状であるわけではなく、部分的に厚みの大きい領域を有している。特に剛性や遮音性が高くなければならない部分において、樹脂含浸部３ａの厚みが大きくなるように形成することが好ましい。図１に示す例では、樹脂成形体２との接合面からその接合面に対して垂直または斜めに突出して延びる突起部である立壁部１ａが設けられている。この立壁部１ａは外力や衝撃によって破損しないように強度および剛性が高いことが望ましい。そこで、この立壁部１ａにおいて、樹脂含浸部３ａの厚みが大きくなっている。特に樹脂含浸部３ａが厚い部分では、接合面からその反対側の面に到達するまで、繊維成形体３の厚さ全体に亘って樹脂が貫通して樹脂含浸部３ａが設けられている。言い換えると、繊維成形体３の樹脂成形体２との接合面においては、実質的に全域が樹脂含浸部３ａである。そして、樹脂成形体２との接合面と反対側の面においては、樹脂含浸部３ａと非含浸部３ｂとが混在している。前述したように、接合面の反対側の面において、高い剛性や強度が求められる部分（例えば立壁部１ａ）には樹脂含浸部３ａが設けられている。それ以外の部分は非含浸部３ｂである。

図２に示す変形例では、立壁部１ａのような突起部を持たない防音材１のうち、特に高い遮音性が望まれる部分において、樹脂含浸部３ａの厚みが大きくなっている。この防音材１の一部では、樹脂成形体２を構成する樹脂が、繊維成形体３の接合面からその反対側の面に至るまで、繊維成形体３を厚さ方向に貫通した状態で固化している。この樹脂含浸部３ａは非含浸部３ｂに比べて通気性が低く、大きな遮音効果を奏する。例えば、この防音材１を乗物の床（フロア）等に配置する場合に、図示しないが床面に開口部が設けられていると、開口部を介して騒音が伝わるおそれがある。そこで、開口部に対向する位置に、本実施形態の防音材１の樹脂含浸部３ａの厚みが大きい領域を配置すると、開口部を介して伝わる音に対して高い遮音効果が実現する。その結果、この床面に配置される防音材１として優れた効果が得られる。

次に、本発明の防音材のより具体的な実施例について説明する。図３，４は、乗物、特に車両のフロア敷設構造体の一部として用いられる本発明の実施例１の防音材１を模式的に示している。図５はその防音材１の樹脂成形体２の断面を模式的に示している。防音材１は、繊維成形体３が車両の居室の内部側に位置し、樹脂成形体２がその反対側（居室の外部側）に位置するように配置されている。樹脂成形体２は、車両のフロアの形状に合わせて成形されている。互いに分離して設けられて対向するように位置する２つの樹脂成形体２（図５参照）に重なるように、繊維成形体３が形成されている。そして、１つの繊維成形体３が、互いに離れて位置する２つの樹脂成形体２にまたがって配置されてそれらを連結させている。２つの樹脂成形体２は形状が異なるが、ここでは区別せずに同一の符号を付与している。

この防音材１は、いわゆるフロア敷設構造体のフロアサイレンサとして用いられ、樹脂成形体２と繊維成形体３との接合面からその接合面に垂直または斜めに突出して延びている突起部である立壁部１ａが設けられている。この立壁部１ａは屈曲して、厚さの薄い薄肉部分１ｂを先端部に有している。図６に拡大して示すように、薄肉部分１ｂの先端は複雑な形状であるとともに特に厚さが薄い。このように複雑な形状かつ厚さの薄い（特に厚さ１０ｍｍ以下の）部分は、脱型の困難さ等の問題から、樹脂成形体２のみで精度良く形成することは困難である。また、バリ１ｃが生じやすい。一方、このような部分を繊維成形体３のみで形成しようとすると、薄肉部分１ｂを形成することは可能であるが、それよりも厚肉の立壁部１ａを十分な強度および精度で形成することは困難である。そこで本発明では、樹脂成形体２と繊維成形体３とを組み合わせて用いている。そのため、主に繊維成形体３の特性によって薄肉部分１ｂや複雑な形状の部分を精度良く形成でき、バリの発生を抑えることができる。また、繊維成形体３は形状保持性が低く、敷き込みが難しく荷姿に合わせて変形しやすい。そのため、例えば図６に２点鎖線で示すように変形するおそれがあるという問題がある。しかし、本実施形態では、繊維成形体３に樹脂成形体２を重ね合わせることによって、形状保持性を向上でき、敷き込みを容易にし、かつ変形を抑制できる。

立壁部１ａを肉厚に形成する場合、繊維成形体によって形成することが困難な場合がある。例えば図７Ａに示すように繊維部材５をプレス機４によって成形して、図７Ｂに示すようなフロア敷設構造体を形成しようとする場合、立壁部５ａをあまり肉厚に形成することができない。特に、図７Ｃに示すように、立壁部５ａにアンダーカット形状になる肉厚部５ｂが設けられている場合には成形困難である。それに対し、本実施形態では、繊維成形体３と樹脂成形体２とを組み合わせて防音材１を形成する。そのため、主に樹脂成形体２の特性を活かして、肉厚の立壁部１ａを高精度かつ高剛性に形成することができる。

樹脂成形体２は、脱型が容易ではなく離型材を必要とする場合がある。しかし、本実施例の防音材１は、一方の面は繊維成形体３からなるので、その面には離型材が不要で良好な脱型が行える。両面の脱型が困難で離型材を必要とする構成に比べると、一方の面が脱型し易く離型材が不要になることで製造効率の向上や製造コストの低減が図れる。なお、防音材１は、樹脂成形体２と繊維成形体３が重なり合った構成であるが、いずれか一方の成形体のみが存在する部分（単層の部分）が設けられていてもよい。例えば、図８Ａ，８Ｂに示すように、繊維成形体３のみからなる単層部分によって極薄部分１ｄを形成することができる。繊維成形体の単層部分を利用することにより、図８Ａに示すように段階的に厚さが変化する部分も良好に形成できる。メルトファイバー（溶融状態の繊維材）を増やして潰すことにより、図８Ｂに示すように段階的に厚さが変化する部分を形成することも可能である。

さらに、本実施例では、図４に示すように、繊維成形体３の一部に樹脂を混入させた樹脂含浸部３ａを設けている。樹脂含浸部３ａは、樹脂が混入されていない非含浸部３ｂに比べて通気性が低く遮音性が高いとともに、固化した樹脂が繊維材を補強することにより強度および剛性が高い。特に、変形、破れ、摩耗などの損傷を生じるおそれがある立壁部１ａや薄肉部分１ｂの強度および剛性をより高くするために、これらの部分においては繊維成形体３の厚さ方向の大部分に亘って樹脂を浸入させて、樹脂含浸部３ａの厚みの大きい部分を形成することが好ましい。これにより、損傷するおそれがある部分の剛性を局所的に高くして十分な強度および剛性を実現し、損傷する可能性を低くすることができる。

樹脂含浸部３ａの少なくとも一部は、非含浸部３ｂに比べて厚さが薄く剛性が高い高剛性部であってもよい。この高剛性部は立壁部１ａに設けられてもよい。図９には、本実施形態の防音材１を車両のフロア敷設構造体として用いる場合の具体的な形状を示している。このように、防音材１は、実際には非常に複雑な形状に形成され、用途に応じて特に高い剛性が求められる部分が存在することがある。前述したように、樹脂成形体２と繊維成形体３とを組み合わせて用い、さらに樹脂含浸部３ａを設けている。それに加えて、剛性をより高くするために、樹脂含浸部３ａを部分的に圧縮して潰した形状にすることができる。例えば、図９，１０Ａ，１０Ｂに示す高剛性部１ｅは、他の部分（特に周囲に位置するリブ状の部分）に比べて厚さが薄く剛性が高い。この高剛性部１ｅは、成形時に樹脂の発泡領域を狭くして薄型化し、樹脂と繊維材とをより緊密に一体化させることにより、高剛性を実現している。

なお、防音材１のうち、立壁部１ａおよび薄肉部分１ｂ以外の部分においては、損傷の可能性はさほど高くないので、樹脂含浸部３ａは接合面付近のみに形成している。樹脂含浸部３ａは、遮音性の向上と、樹脂成形体２と繊維成形体３との接合強度の向上とを実現する。しかし、本実施例では必要以上に樹脂含浸部３ａを厚くせず、接合面と反対側の面では非含浸部３ｂが存在している。それにより、樹脂の使用量があまり多くならず、低コスト化や軽量化の妨げにならない。

本実施形態では、樹脂成形体２と繊維成形体３とを組み合わせて用いて、それぞれの特性を活かすことによって、防音材１の様々な形状の部分をいずれも精度良く形成することができるとともに、ＮＶ性（低騒音性および制振性）を向上させることができる。さらに、繊維成形体３に樹脂含浸部３ａを設けることによって、遮音性の向上と強度の向上と剛性の向上とが図れる。特に、樹脂含浸部３ａを一様な厚さの層状に形成するのではなく、厚さの異なる部分を設けている。従って、特に遮音性や剛性が必要とされる部分に、樹脂含浸部３ａの厚みが大きい部分を位置させることによって、遮音性と強度および剛性を適切に向上させつつ、必要以上の重量化や高コスト化を抑えられる。なお、図示しないが、防音材１としてさらに高い遮音性を実現するために、繊維成形体３の一方の面の全面または一部に遮音層を設けることもできる。この遮音層は、繊維成形体３の、樹脂成形体２との接合面に設けてもよく、その反対側の面に設けてもよい。遮音層は、樹脂により形成されていてよく、その一部は、他の部分よりも目付量が大きくなっている。

図３，４に示す構成では、互いに分離した２つの樹脂成形体２を１つの繊維成形体３で連結している。これに対し、図１１に示す構成では、互いに分離して、車両の進行方向の前後左右にそれぞれ配置された４つの樹脂成形体２（図１２参照）にまたがるように１つの大きな繊維成形体３を形成している。その繊維成形体３によって４つの樹脂成形体２を連結させている。このように、複数の樹脂成形体２を繊維成形体３によって連結して１つの防音材を構成すると、個々の樹脂成形体２の製造が容易になり、大型の防音材１が容易に製造できる。しかも、各樹脂成形体２をまとめて１つの金型に挿入して繊維成形体３とともに形成するため、複数（例えば４つ）の樹脂成形体２を用いているにもかかわらず、面倒な作業である脱型が１回ですみ、作業効率が良い。なお、１つの繊維成形体３で連結する樹脂成形体２の数は限定されない。図示しないが、防音材１を車両の進行方向の前方部分と後方部分とに分割して形成することもできる。その場合、左右に並ぶ２つの樹脂成形体２を含む防音材１（図３，４に示す防音材１の前後方向の長さが短くなったような構成の部材）が、前後に２つ並んで配置される。

以上説明した防音材１を乗物のフロアサイレンサとして用いる場合、図１３に示すように、フロアカーペット６がフロアサイレンサ１に重ねられてフロア敷設構造体が構成される。フロアカーペット６は従来から公知の部材であってよく、例えばディロアからなる表層が樹脂層でバッキングされた構成であってよい。本発明のフロアサイレンサ１はウレタン等の樹脂成形体２を有しているが、フロアカーペット６との間には繊維成形体３が介在している。その結果、ウレタン等の樹脂がフロアカーペット６に浸み出すことはなくなる。本実施形態では、フロアカーペット６とウレタン等の樹脂成形体２とが別々に成形され、フロアカーペット６によって被覆される。ウレタン等の樹脂成形体２は、フロアカーペット６ではなく繊維成形体３に樹脂が含浸するように形成される。仮に、繊維成形体３の表面に樹脂が浸み出したとしても、フロアカーペット６で被覆されるため問題にならない。従って、樹脂の浸み出しを気にする必要はない。その結果、浸み出し抑制用のフィルム材を用いる必要がない。ただし、フロアカーペット６の居室とは反対側の面の少なくとも一部を、図示しない樹脂層によりバッキングすることができる。それによって摺動性が向上しフロア敷設構造体の設置や取り扱いが容易になる。なお、ディロアからなる表層を、公知の部材と同様に樹脂層でバッキングした上で、フロアカーペット６の居室と反対側の面の少なくとも一部を樹脂層でバッキングして、二重にバッキングする形態にすることも可能である。また、フロアサイレンサ１を、乗物の進行方向の前方部分と後方部分とを含む少なくとも２つの部材から構成してもよい。

図１４Ａに示す乗物のフロア７と内部部材（コンソールボックス等）８とに挟まれるように、フロア敷設構造体が配置される構成（図１４Ｂ参照）において、従来は内部部材８の下方の位置（Ｂ部分）は覆われずに開放されている場合があった。しかし、本実施例によると、内部部材８の下方の位置は繊維成形体３に覆われて、開放されないようにすることができる。このように本実施形態によるとサイレンサカバー率の向上が図れる。カーペットの敷設範囲（カバー範囲）に対するサイレンサカバー率は、任意に設定可能である（例えば、６０％としてもよい）。本発明によればサイレンサカバー率を８０％以上、さらに１００％以上にすることも可能である。

本発明のフロアサイレンサ１の、乗員の足が置かれる位置には、ある程度しっかりとした踏み心地が求められる。そのために、図１５に示すように、乗物の居室の内部側に向いていて乗員の足が置かれる位置に足置き部９を形成することができる。一例としては、平面形状が３００ｍｍ×４００ｍｍの長方形であって厚さが５０ｍｍの足置き部９が、フロアサイレンサ１に組み込まれている。この足置き部９は、樹脂成形体２を構成する樹脂中にビーズ等の剛性体がインサートされたものである。例えば、３００ｍｍ×４００ｍｍ×５０ｍｍの繊維成形体３は密度ρが０．１ｇ／ｃｍ³で質量６００ｇであるとする。これに対し、本実施例では、厚さ５ｍｍの繊維形成体３と、厚さ１０ｍｍで密度ρが０．０３ｇ／ｃｍ³のＥＰＰ（発泡ポリプロピレン）と、厚さ３５ｍｍで密度ρが０．０６５ｇ／ｃｍ³のＰＵ（ポリウレタン）とを重ね合わせて足置き部９を構成し、その合計の質量は３６９ｇである。１台の車両に対して４箇所の足置き部９が存在する場合には、繊維成形体のみからなる足置き部の総重量は２４００ｇであるのに対し、本実施例の足置き部９の総重量は１４７６ｇであって軽量化が図れる。そして、このＰＵにビーズ等の剛性体をインサートしておくことにより、安定して良好な踏み心地を実現することができる。

本発明の第２の実施形態の防音材は、図１６に示すように、繊維成形体３と、繊維成形体３の両面にそれぞれ位置する１対の樹脂成形体２とからなる。この防音材１では、繊維成形体３の両面に通気性が低く遮音性および剛性が高い樹脂含浸部３ａが設けられており、樹脂含浸部３ａには部分的に厚みの大きい領域が存在する。このように繊維成形体３の両面に樹脂成形体を設ける構成では、繊維成形体３をウレタン等の樹脂でサンドイッチすることで、剛性の向上が見込める。それにより、たとえば、前述したビーズ等の剛性体のインサートが不要になるといった効果が得られる。

以上、主にフロアサイレンサとして用いられる防音材１について説明したが、本発明はそれに限定されない。例えば、本発明の防音材１を、乗物のダッシュサイレンサ、トランクフロアサイレンサ、トランクサイドサイレンサ、タイヤパンサイレンサ、ホイルハウスインナーサイレンサ、カウルサイドサイレンサ等に用いることができる。また、本発明の防音材１を、建物の壁や天井や床等に配置される防音材として用いることもできる。

どのような用途に用いられる場合であっても、本発明では、樹脂成形体２と繊維成形体３を組み合わせ、完成品の形状や肉厚等に応じて樹脂成形体２と繊維成形体３を使い分け、さらに樹脂含浸部３ａによって遮音性と剛性をより高めている。そのため、精度および強度に優れた防音材１を形成できる。しかも、本発明では、樹脂含浸部３ａが防音材１全体に均一に存在するのではなく、必要に応じて厚みの大きい部分と、厚みの小さい部分とを混在させている。それにより、各部分において必要な遮音性や剛性を適切に実現するとともに、過剰な樹脂の使用を抑えて、重量の増大や製造コストの上昇を抑えることができる。

１防音材（フロアサイレンサ）
１ａ立壁部
１ｂ薄肉部分
１ｃバリ
１ｄ極薄部分
１ｅ高剛性部
２樹脂成形体
３繊維成形体
３ａ樹脂含浸部
３ｂ非含浸部
４プレス機
５繊維部材
５ａ立壁部
５ｂ肉厚部
６フロアカーペット
７フロア
８内部部材
９足置き部

Claims

繊維成形体と、前記繊維成形体と重なり合うように配置された樹脂成形体とを有し、
前記繊維成形体は、少なくとも前記樹脂成形体と接する接合面に設けられている、前記樹脂成形体を構成する樹脂が浸入して繊維材と混在する樹脂含浸部を有するとともに、前記樹脂が浸入しておらず前記繊維材のみからなる非含浸部を有し、
前記樹脂含浸部は部分的に厚みの大きい領域を含んでいることを特徴とする、防音材。
前記繊維成形体の前記樹脂含浸部は、前記非含浸部よりも通気度が低い、請求項１に記載の防音材。
前記樹脂含浸部の前記厚みの大きい領域は、前記繊維成形体の、前記樹脂成形体と接する面と反対側の面に到達している部分を含み、前記反対側の面には、前記樹脂含浸部と前記非含浸部とが混在している、請求項１または２に記載の防音材。
前記繊維成形体の前記樹脂含浸部の少なくとも一部は、前記非含浸部に比べて厚さが薄く剛性が高い高剛性部である、請求項１から３のいずれか１項に記載の防音材。
前記高剛性部は、前記繊維成形体の前記接合面から、該接合面に対して垂直または斜めに延びている立壁部に設けられている、請求項４に記載の防音材。
前記繊維成形体の両面に、前記樹脂成形体がそれぞれ配置されて、前記樹脂含浸部がそれぞれ形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の防音材。
互いに分離して配置された複数の前記樹脂成形体を有し、
前記繊維成形体は、複数の前記樹脂成形体にまたがって位置し、複数の前記樹脂成形体を連結している、請求項１から６のいずれか１項に記載の防音材。
前記繊維成形体の一方の面の全面または一部に遮音層が設けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載の防音材。
前記遮音層は、前記繊維成形体に積層された樹脂層である、請求項８に記載の防音材。
前記遮音層の一部は、他の部分よりも目付量が大きくなっている、請求項８または９に記載の防音材。
請求項１から１０のいずれか１項に記載の防音材からなるフロアサイレンサと、前記フロアサイレンサと重なり合うように配置されたフロアカーペットと、を有し、前記フロアカーペットが居室の内部側に位置するように乗物の居室内に敷設されるフロア敷設構造体。
前記フロアカーペットの前記居室の内部側と反対側の面の少なくとも一部が、摺動性を高める樹脂層によりバッキングされている、請求項１１に記載のフロア敷設構造体。
前記フロアサイレンサの前記樹脂成形体の少なくとも一部に剛性体がインサートされている、請求項１１または１２に記載のフロア敷設構造体。