JP7672425B2 - エアクッション箔で完全に囲まれた自動車用のエンジン又はユニットカプセル - Google Patents

エアクッション箔で完全に囲まれた自動車用のエンジン又はユニットカプセル Download PDF

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Description

本発明の主題は、エアクッション箔で自動車のエンジン又はユニットカプセルを完全に囲むことであり、それによって音響成分特性が大幅に影響、調整され得る。
エアクッション箔の応用が知られており、それは主に包装の分野に関係するものである。これらは、ここでは断熱包装として、特に、温度、熱や冷気に敏感な製品、並びに衝撃に敏感な製品の保管、輸送及び発送のために使用される。例えばＤＥ ２０ ２０１９ １０１ １０９ Ｕ１を参照。
この点に関して、ＵＳ ２０１９/０３７５１９３ Ａ１は、金属化ポリエステル（ＰＥＴ）フィルムにラミネートされたポリエチレン（ＰＥ）エアクッション箔などの、典型的には熱可塑性プラスチックを用いて製造される断熱包装材料を開示している。この材料は、金属化ポリエステルの熱反射性とエアクッション箔の空気封入により、断熱性を有する。
２層及び３層のＰＥエアクッション箔に加え、ポリプロピレン（ＰＰ）エアクッション箔も知られている（ＥＰ １ ４７７ ２９９ Ｂ１、ＤＥ ６０ ２００４ ００７ １８５ Ｔ２）。
再生利用可能なエアクッション箔も見受けられる。生分解性プラスチックは、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、特にポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、熱可塑性デンプンのブレンド、又はこれらの混合物及び／又は他の生分解性の添加物であり（ＤＥ ２０ ２００９ ０１４ ８８１ Ｕ１）、さらに、生分解性の脂肪族－芳香族コポリエステル、又は少なくとも１つの生分解性の脂肪族－芳香族コポリエステルとポリ乳酸又は熱可塑性デンプンとのブレンドである（ＤＥ ２０ ２０１０ ００８ ４８３ Ｕ１）。
さらに、自己粘着性（ＥＰ １ ６２１ ３３０ Ｂ１）及び繊維布（ＤＥ ２０ ２００８ ０１４ ０１４ Ｕ１）エアクッション箔が知られている。
特に自動車産業に関する文献では、フロアパネルの発泡断熱材に中空チャンバ又はクッション形状の箔パッケージ（エアクッション）を挿入し、再発泡させることが記載されている（ＤＥ ３５ ３１ ８８６ Ｃ２）。
また、空気より軽い気体、例えばヘリウムをクッションに充填することも提案されている（ＤＥ ７９ ２９ ６３７ Ｕ１）。
しかし、実際には、中空チャンバやクッション状の箔パッケージ（エアクッション）を挿入して発泡させること成功していない。
もちろん、空隙やエアクッションは、バルクヘッド、ホイールアーチライナー、アンダーサイドパネルなど、他の遮音材にも見られる。ＤＥ １０ ２００４ ０２２ ８９５ Ａ１は、エンジン及び／又は排気系を遮蔽するための熱可塑性材料からなるクラッド部品を開示しており、この部品は、少なくとも部分的に中空体を有している。ホイールアーチライナーの場合、これはＵＳ ２０１８/００５０７３１ Ａ１及びＵＳ １０ １３１ ３８３ Ｂ２に記載されている。ＤＥ １００ ２２ ９０２ Ａ１には、壁面間隔の可変による自動車のルーフライニングの空隙が開示されている。
音の出る部品と自動車の乗客室の内部との間の弾性材料からなる減衰活性を設けてなる膨張式エアクッションが、ＤＥ １０ ２００４ ０３７ ７６７ Ｂ４や、ＵＳ ２００８／００２０１９９ Ａ１に記載されている。
ＤＥ １０ ２００５ ００３ ９９４ Ｂ４には、吸音材の製造方法と一般的な様々な用途が記載されている。とりわけ、中空チャンバ要素は、高さ、直径及び幅の点で異なる寸法で作ることができ、中空チャンバ要素は、外皮の張力又はたるみが異なるものとできることが記載されている。
従って、前述の先行技術と比較した本発明の課題は、遮音材の製造に必要なプロセスパラメータに耐え、隣接する層との確実な結合及び位置決めを保証するエアクッション箔を用いて、エンジン又はユニットカプセルに使用する場合、キャリア層とＰＵＲフォームとの間にエアクッション箔を配置することによって、カプセル化するコンポーネントによるキャリア層の励起の切り離しを行う、遮音材、特にエンジン及びユニットカプセルを提供することである。
第１の実施形態において、本発明の主題は、以下を備えた完全に囲まれたユニットカプセル１を提供することである。
（ａ）ショア（Ａ）硬度が６０～９５の範囲にあり、必要な厚さが１．２～４ｍｍの範囲であり、密度が１．２～３．０ｇ／ｃｍ3で単位面積当たりの重量が１．４４～１２ｇ／ｍ2の柔軟な化合物でできた吸音性のキャリア層２と、
（ｂ）４５～１０５ｇ／ｌの範囲の密度、２０～２５０ｋＮ／ｍ2の範囲の貯蔵弾性率、及び０．３～０．８の損失係数を有するポリウレタン（ＰＵＲ）フォーム３と、
（ｃ）キャリア層２とＰＵＲフォーム３との間の部分的又は全面にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）６又は６．６の少なくとも２層エアクッション箔４と、を有する。
エンジン又はユニットカプセルの分野におけるエアクッションの用途は、特に自動車産業の技術水準から知られていない。
一方では、エアクッション箔の材料は全く言及されておらず、他方では、ＰＥのみが言及されている。また、例えば、ＰＵＲフォームはＰＥに接着しないので、ＰＵＲフォームのエアクッション箔への接着に関する記載もない。
さらに、多層複合材における位置決め／固定や、それに伴う遮音部材の製造技術に関する記載もない。まさにここで、熱成形プロセス及びバックフォームプロセスにおける必要なプロセスパラメータ（温度、圧力...）のために、本発明による箔材料に焦点が当てられているのである。
キャリア層２は、様々な方法で製造することができる。本発明の意味で特に好ましいのは、キャリア層２の射出成形であり、これにより輪郭に忠実で表面重量を最適化した設計を提供し、同時に再現性が保証される。したがって、遮音性のキャリア層２は、１．２～４ｍｍの範囲の厚さと１．２～３．０ｇ／ｃｍ3の密度を有することができ、結果として単位面積当たりの重量は１．４４～１２ｋｇ／ｍ2となる。前述の密度、厚さ及び単位面積当たりの重量の範囲内で、これらのパラメータは要求に応じて局所的に変化させることができる。
また、ＰＵＲフォーム３は、任意の方法でエアクッション箔４に接着させることができる。本発明の意味において、ＰＵＲフォーム３を裏面発泡させることが特に好ましい。この目的のために、キャリア層２及びエアクッション箔４からなる予備製品は、それ自体公知の方法で、適切な輪郭の型に入れられ、発泡体の原料で裏面発泡される。
特に好ましくは、ＰＵＲフォーム３は、５５～８５ｇ／ｌの範囲の密度、及び／又は４０～１００ｋＮ／ｍ2の範囲の貯蔵弾性率、及び／又は０．３３～０．５０の損失係数を有する。したがって、ばねの柔らかさ及びその（ＰＵＲフォーム３の）粘弾性が保証される。
エアクッション箔４は、多様な仕様で市販されている。特に、エアクッション箔４は、２層と３層とに区別される。これらは通常、溶着された熱可塑性、まれに熱硬化性材料の２層からなり、平滑なカバーフィルムと、２層目にはナブ円柱と真空ローラによって一定の間隔で主に丸いエアクッションが組み込まれており、衝撃を吸収する役割を果たすことが知られている。３層構造のものは、２層目の平滑なカバーフィルムがあるため、より弾力性がある。Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ（キーワード：エアクッション箔、２０２０年３月検索）によると、小ナブのフィルムのナブ径は１０ｍｍ程度、大ナブのフィルムのナブ径は２５ｍｍ程度とされている。本発明によれば、ナブ径が２～２０ｍｍの範囲にあり、円柱高さ（ナブ高さ）が１～１５ｍｍの範囲にあるエアクッション箔が特に好ましい。
エアクッション箔４は、キャリア層２とＰＵＲフォーム３との間の設置空間全体を、外周面の全周に亘って充填することができる。しかしながら、本発明によれば、エアクッション箔４は、表面上で同じ形状／輪郭を有するように、及び／又は要件に従って配置されるように、挿入前にサイズに合わせて切断される。
同様に、本発明によれば、エアクッション箔４が表面上の個々のエアクッションと同じ形状／輪郭で、及び／又は要件に従って配置されることも可能である。特に、ナブ円柱の直径及び／又は高さは、エアクッション箔の表面上で変化させられる。
エアクッション箔４の用途に応じた更なる可能なバリエーションは、ナブ円柱の異なる充填に存在する。例えば、本発明によれば、エアクッション箔４の個々のエアクッションに、空気、窒素又は（希）ガスを充填することが、本発明によれば好ましい。
代替的に又は累積的に、本発明によれば、エアクッション箔４の個々のエアクッションを、
繊維、特にプラスチック繊維、植物性繊維、動物性繊維及び／又は無機繊維；
発泡フレーク、特にポリウレタン発泡フレーク、ポリエステル発泡フレーク及び／又はポリオレフィン発泡フレーク；
羽毛；
中空体、特にポリオレフィン、セラミック、ガラス、ＥＰＳ、ＥＰＰ及び／又はＰＥＰＰ；
木片；木粉、
を単一の材料として、及び／又は２つ以上の材料の混合物として用いて、部分的に又は完全に充填することも可能である。
特に好ましくは、エアクッション箔４の個々の箔は、２０～５００μｍの範囲内の箔の厚みを有する。
本発明のさらなる実施形態では、エアクッション箔４は、その上側及び／又は下側に、ＰＡ＋ＰＥＴ繊維、ＰＥＴ＋ＰＥＴ繊維及び／又はＰＥ＋ＰＥＴ繊維からなる不織布フィルムからなり、このようにすると、さらなる層の結合がより効率的かつ安定的に解決される。
なお、エアクッション箔４をキャリア層２上に接着したり、溶着したりすることも可能である。しかし、このことは、エアクッション箔４は自己接着性であるか（高価）、さらなる工程で追加の接着剤によって接着されなければならない（高価、サイクルタイム）ことを意味する。接着、溶接などの既知の固定方法では、追加の工程が必要となり、カプセルの製造コストが著しく増加する。従って、エアクッション箔４は、好ましくは、本発明によるキャリア層２に固定するための開口部５を有する。このように、ＰＵＲフォーム３は、さらなる処理ステップ又は装置自体なしに、エアクッション箔４をキャリア層２に適切に固定する。
したがって、本発明の核心は、特に加水分解抵抗性、粘弾性ＰＵＲ発泡体と遮音カプセル要素を組み合わせた、キャリア層表面上の要件に関連して、場合によっては異なる設計の単位面積当たりの重量である音響的及び熱的に有効で完全に囲まれたエンジン又はユニットカプセル１を提供することであり、特にＰＡ６又はＰＡ６．６からなる多層エアクッション箔が、キャリア層２とＰＵＲフォーム３との間に必要に応じて、個々のエアクッション（ナブ）の形状／輪郭－表面上で同じ及び／又は異なる－で部分的に又は表面全体に配置される。
本発明の利点は、特に、一体化されたオーバーラップ及び閉鎖機構を含むキャリア層２と、フォームシステム３との組み合わせにある。キャリア層２が単位面積当たりの要求に応じた重量を有することができ、フォームシステムが音響的に非常に有効であり、特に加水分解に対する耐性も有する。完全に囲まれたカプセル１におけるケーブル等のための開口部は、カプセル要素／シェルの（形状に適合した）縁／重なり設計と同様に、特にＰＡ６又はＰＡ６．６からなる多層エアクッション箔４を、キャリア層２とＰＵＲフォーム３との間に配置することによって、カプセル化されるコンポーネントによるキャリア層２の励起のデカップリングが行われ、音響的な漏れ点を示さない。
ＰＵＲフォームと射出成形されたキャリア層の間にエアクッション箔を配置したユニットカプセルを示す図である。 ２層のＰＡ６ベースのエアクッション箔を詳細に説明する図である。 エアクッション箔がない場合とある場合のカプセルの音響効率の違いを示すグラフである。
ＴＰＥ／ＰＰ及びミネラルフィラーから本質的になる自己調合ＰＰベース化合物を用いて、射出成形により、単位面積当たりの重量が５ｋｇ／ｍ2で、表面全体にわたって均一で、ショア（Ａ）硬度が７８のキャリア層２が製造された。
射出成形したキャリア層２を発泡金型に挿入した後、市販のＰＡ６系エアクッション箔４（総厚３ｍｍ、ナブ円柱径１０ｍｍ、キャリア層２への位置決め用パンチ穴５あり）を上に載せ、これを市販の軟質接着性ＰＵＲフォーム３、密度８０ｇ／ｌ、貯蔵弾性率９０ｋＮ／ｍ2、損失係数０．４で裏面発泡させた。
このカプセルを図１に示すように自動車ユニットの周囲に装着した後、テストスタンドで空気伝搬音ｄＢ（Ａ）を測定した。
図１は、ＰＵＲコールドフォーム３と射出成形されたキャリア層２の間にエアクッション箔４を配置したユニットカプセル１を示す。２層のＰＡ６ベースのエアクッション箔４は、図２でより詳細に説明される。
図３は、エアクッション箔４がない場合とある場合のカプセルの音響効率の違いを明確に示している。特に、バンドパス（フィルター）ＢＰ３００～８００Ｈｚの間の重要な中周波数帯域では、［レベル低下約６ｄＢ］となる。

Claims (14)

  1. 完全に囲まれた自動車のエンジン又は自動車のユニットカプセルであって、
    （ａ）ショア硬度が６０～９５の範囲にあり、厚さが１．２～４ｍｍの範囲にあり、密度が１．２～３．０ｇ／ｃｍ3で単位面積当たりの重量が１．４４～１２ｋｇ／ｍ2であるキャリア層と、
    （ｂ）４５～１０５ｇ／ｌの範囲の密度、２０～２５０ｋＮ／ｍ2の範囲の貯蔵弾性率、及び０．３～０．８の損失係数を有するＰＵＲフォームと、
    （ｃ）前記キャリア層と前記ＰＵＲフォームとの間の部分的又は全面にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）６又は６．６からなる少なくとも２層のエアクッション箔を有する、
    自動車のエンジン又は自動車のユニットカプセル。
  2. 前記キャリア層が射出成形されたことを特徴とする、請求項１に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  3. 前記キャリア層の厚さ及び密度は、要求に応じて各場合に異なることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  4. 前記ＰＵＲフォームが裏面発泡されたことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  5. 前記ＰＵＲフォームは、５５～８５ｇ／ｌの範囲の密度及び／又は４０～１００ｋＮ/ｍ2の範囲の貯蔵弾性率及び／又は０．３３～０．５０の損失係数を有することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  6. 前記エアクッション箔は３層構造であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  7. 前記エアクッション箔の形状／輪郭が表面上で均一に配置されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  8. 前記エアクッション箔は、形状／輪郭において、表面上の個々のエアクッションと同じように配置されることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  9. 前記エアクッション箔の個々のエアクッションは、空気、窒素又は（希）ガスで満たされていることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  10. 前記エアクッション箔の個々のエアクッションが、
    プラスチック繊維、植物性繊維、動物性繊維及び無機繊維からなる群から選択される繊維、
    ポリウレタン発泡フレーク、ポリエステル発泡フレーク及びポリオレフィン発泡フレークからなる群から選択される発泡フレーク、
    羽毛、
    ポリオレフィン、セラミック、ガラス、ＥＰＳ、ＥＰＰ及びＰＥＰＰからなる群から選択される中空体、又は
    木片又は木粉、
    を単一の材料として、又は２つ以上の材料の混合物として用いて、部分的に又は完全に充填されたことを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  11. 前記エアクッション箔は、その上側及び／又は下側に、ＰＡ＋ＰＥＴ繊維、ＰＥＴ＋ＰＥＴ繊維及び／又はＰＥ＋ＰＥＴ繊維からなるフィルムフリースを含むことを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  12. 前記エアクッション箔は、前記キャリア層に固定するための開口部を有することを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  13. 前記エアクッション箔の個々のナブが、表面上の寸法において同じ又は異なる形状／輪郭を有することを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
  14. 前記エアクッション箔の個々の箔は、２０～５００μｍの範囲の箔の厚みを有することを特徴とする、請求項１～１３のいずれか一項に記載のエンジン又はユニットカプセル。
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