JP7691968B2

JP7691968B2 - 防音材

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Publication number: JP7691968B2
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Inventors: 弘和榊原
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Description

本発明は、防音材とその製造方法に関する。

従来、防音材として、フェルトとポリウレタンフォームとの積層体からなるものがある（特許文献１）。

フェルトとポリウレタンフォームとの積層体からなる従来の防音材は、音がフェルトとポリウレタンフォームの両方によって遮音され、良好な防音効果が得られる。

しかし、図７に示すように、フェルト１０１とポリウレタンフォーム１０３との積層体からなる従来の防音材１００は、フェルト１０１とポリウレタンフォーム１０３がそれぞれ防音材１００の端部外周１００Ａまで存在するため、例えばフェルト１０１側から入射した音の一部が、ポリウレタンフォーム１０３側に進入することなく、フェルト１０１内を通って防音材の端部１００Ａに至る場合、ポリウレタンフォーム１０３による遮音作用が得られず、充分な防音効果が得られなくなる。

特開２００９－２２６６７５号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、防音効果がより高い防音材とその製造方法の提供を目的とする。

第１の発明の態様は、繊維層と該繊維層の片面に発泡形成された発泡樹脂層との積層体からなる防音材において、前記発泡樹脂層は、前記繊維層の片面と端部外周の少なくとも一部を覆って設けられていることを特徴とする。

第２の発明の態様は、第１の発明の態様において、前記繊維層には貫通孔が設けられ、前発泡樹脂層は、前記繊維層の貫通孔の部分で該貫通孔の内周面を被覆しており、該内周面が被覆された貫通孔の両端が開口していることを特徴とする。

第３の発明の態様は、第１または第２の発明の態様において、前記発泡樹脂層は、ポリウレタンフォームからなることを特徴とする。

第４の発明の態様は、上型または下型の何れか一方の型の型面に取り付けた繊維層と他方の型の型面との間の発泡成形空間で、発泡樹脂原料を発泡させることにより、前記繊維層と該繊維層の片面に発泡形成された発泡樹脂層との積層体からなる防音材を製造する方法において、前記繊維層を取り付けた一方の型の型面の端部外周は、少なくとも一部が前記繊維層の端部外周よりも大であり、前記繊維層と前記他方の型の型面との間の発泡成形空間は、前記繊維層の端部外周まで存在し、前記発泡樹脂原料の発泡により、前記発泡樹脂層を前記繊維層の片面と端部外周の少なくとも一部を覆って形成することを特徴とする。

第５の発明の態様は、第４の発明の態様において、前記繊維層は該繊維層の両面を貫通する貫通孔を有し、前記繊維層を取り付けた前記一方の型の型面には、前記繊維層の取り付け時に前記貫通孔に挿入される凸部を有し、前記貫通孔に挿入された前記凸部の側面と前記貫通孔の内周面との間に前記発泡成形空間に通じる隙間を形成し、前記凸部の先端を前記他方の型面と当接した状態にして前記発泡樹脂原料を発泡させることにより、前記繊維層の片面と端部外周の少なくとも一部を覆い、前記繊維層の貫通孔の部分では該貫通孔の内周面を被覆し、該内周面を覆った貫通孔の両端で開口した発泡樹脂層を形成することを特徴とする。

本発明の防音材は、発泡樹脂層が繊維層の片面と端部外周を覆って設けられているため、防音材に入射する音が発泡樹脂層と繊維層を通過する毎にそれぞれの層で遮音され、良好な防音効果が得られる。また、繊維層側から入射した音の一部が繊維層内を通って防音材の端部に至る場合でも、防音材の端部外周の少なくとも一部を覆う発泡樹脂層を通過することにより、繊維層と発泡樹脂層の両方で遮音され、良好な防音効果が得られる。

また、本発明の防音材は、繊維層の片面を覆う発泡樹脂層が、繊維層の貫通孔の部分で該貫通孔の内周面を被覆しており、該内周面が被覆された貫通孔の両端が開口している構成とされた場合、繊維層側から入射した音の一部が繊維層内を通って繊維層の貫通孔の内周面に至る場合であっても、貫通孔の内周面を被覆する発泡樹脂層を最終的に通過することになり、繊維層と発泡樹脂層の両方で遮音され、良好な防音効果が得られ、特に貫通孔の多い製品に対して有効である。

本発明の防音材の製造方法は、良好な防音効果を有する防音材を容易に製造することができる。

第１実施形態の防音材の平面図と１Ａ－１Ａ断面図である。第１実施形態の防音材について、その製造方法を示す断面図である。第２実施形態の防音材の平面図と３Ａ－３Ａ断面図である。第２実施形態の繊維層の平面図と４Ａ－４Ａ断面図である。第２実施形態の防音材について、その製造方法を示す断面図である。試料１－４の防音性の測定結果を示す表である。従来の防音材を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１に示す第１実施形態の防音材１０は、繊維層１１と該繊維層１１の片面１２に発泡形成された発泡樹脂層１５との積層体からなる。発泡樹脂層１５は、繊維層１１の片面１２と端部外周１３を覆って設けられ、繊維層１１の他面１４は、露出した状態となっている。繊維層１１の端部外周１３は、繊維層１１の端部の側面に相当する。なお、発泡樹脂層１５は、繊維層１１の端部外周１３の全部ではなくても、少なくとも一部を覆っていればよい。勿論、発泡樹脂層１５が繊維層１１の端部外周１３の全部を覆うことは、遮音性の点からより好ましい。防音材１０の形状は、図示のような四角形の板状に限られず、多角形、楕円形、不規則形状の板状等でもよく、防音材１０が使用される製品や場所等に応じた形状とされる。また、防音材１０は、繊維層１１と発泡樹脂層１５の何れの側を音源側にしても使用することができる。

繊維層１１は、不織布、フェルトなどの繊維集合体が挙げられ、特にフェルトが軽量性、防音性（吸音性）の点から好ましい。フェルトを構成する繊維の材質は限定されない。フェルトには、熱硬化性樹脂をバインダーとして繊維同士を結合させたレジンフェルト、バインダーを使用し、あるいは使用しないでプレスにより繊維相互を結合させたプレスフェルト、ニードルパンチ加工によって繊維相互を絡ませたニードルフェルト等があり、何れのフェルトも使用することができる。特にプレスフェルトは、プレスによって繊維が密になっているため、吸音性（遮音性）が高く、好ましいものである。繊維層１１の目付は１００～３０００ｇ／ｍ^２、厚みは２～４５ｍｍ程度が好ましい。繊維層１１の目付は、小さくなりすぎると遮音性（吸音性）が小になり、逆に目付が大になると防音材１０が重くなる。また、繊維層１１の厚みは、薄くなりすぎると遮音性（吸音性）が小さくなり、逆に厚くなると防音材１０が嵩張り、重くなる。

発泡樹脂層１５は、繊維層１１の片面１２に発泡樹脂原料から発泡形成されたものであり、発泡形成時に発泡樹脂原料の一部が繊維層１１の片面１２に含浸して硬化し、それにより繊維層１１と発泡樹脂層１５の接着が行われる。また、発泡樹脂層１５が接着した繊維層１１の片面１２には、前記発泡樹脂原料が含浸して硬化した含浸硬化層が形成され、その含浸硬化層によっても防音性（遮音性）が向上する。

発泡樹脂層１５を構成する樹脂としては、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等が挙げられる。特にポリウレタンフォームは、軽量で吸音性（遮音性）に優れるために好ましい発泡樹脂である。発泡樹脂層１５の密度（ＪＩＳＫ７２２２）は３０～１５０ｋｇ／ｍ^３、厚みは２～５０ｍｍが好ましい。発泡樹脂層１５の密度が小さ過ぎると遮音性が小さくなり、逆に密度が大になると重くなる。また発泡樹脂層１５が薄くなりすぎると遮音性が小さくなり、逆に厚くなると防音材１０が嵩張り、重くなる。

防音材１０は、繊維層１１の片面に発泡樹脂層１５が設けられているため、防音材１０に入射した音が繊維層１１と発泡樹脂層１５の両方で吸音（遮音）され、良好な防音効果が得られる。また、繊維層１１の片面１２に設けられた発泡樹脂層１５が繊維層１１の端部外周１３を覆っているため、防音材１０の端部外周から漏れる音についても低減することができ、防音性がさらに良好になる。

前記防音材１０の製造方法について、図２を用いて説明する。防音材１０の製造は、金型２１を用いるモールド成形によって行われる。金型２１は、上型２２と下型３２とよりなり、上型２２または下型３２の何れか一方に繊維層１１が取り付けられる。図示の例では、図２の（２－１）のように、上型２２の型面２３に繊維層１１を取り付け、また、下型３２には発泡樹脂原料Ｐを注入し、図２の（２－２）のように上型２２を下型３２に被せて閉型し、繊維層１１と下型３２の型面３３間の発泡成形空間３５で発泡樹脂原料Ｐを発泡させる。符号Ｎは注入ノズルである。

繊維層１１が取り付けられる上型２２の型面２３には、図２の（２－１）のように、繊維層１１を取り外し可能に保持するための係止部２５が、繊維層１１の取り付け位置に設けられている。図示の係止部２５はピンで構成され、上型２２の型面２３の複数箇所に立設されている。

また、上型２２の型面２３は、端部外周２４が繊維層１１の端部外周１３よりも大になっており、図２の（２－２）のように、型面２３に繊維層１１を取り付けた際に、繊維層１１の端部外周１３から型面２３の端部外周２４が所定量突出するように構成されている。なお、前記防音材１０の発泡樹脂層１５が、繊維層１１の端部外周１３の全部ではなく、少なくとも一部を覆う場合は、上型２２の型面２３の端部外周２４の少なくとも一部を繊維層１１の端部外周１３よりも大にして、型面２３に繊維層１１を取り付けた際に、繊維層１１の端部外周１３から型面２３の端部外周２４の少なくとも一部を所定量突出させる。

下型３２は、型面３３が防音材１０の外形に応じて窪んだ凹形状となっており、上型２２を下型３２に被せて閉型した際に、上型２２の型面２３の繊維層１１の片面１２と下型３２の型面３３間に発泡成形空間３５が形成される。また、上型２２を下型３２に被せて閉型した際に、下型３２の型面３３の上部は、上型２２の型面２３の端部外周２４と当接して繊維層１１の端部外周１３から離れて位置し、前記発泡成形空間３３が繊維層１１の端部外周１３まで連続して形成される。

発泡樹脂原料Ｐは、発泡によって、発泡成形空間３５に充満し、図２の（２－３）のように繊維層１１の片面１２と、該繊維層１１の端部外周１３を覆う発泡樹脂層１５を形成する。また、発泡樹脂原料Ｐの発泡時、発泡樹脂原料Ｐの一部が繊維層１１の片面１２と繊維層１１の端部外周（側面）１３とに含浸して硬化し、繊維層１１と発泡樹脂層１５を接着する。なお、発泡樹脂原料Ｐは、発泡樹脂がポリウレタンフォームの場合はポリウレタンフォーム原料である。
その後、上型２２を下型３２から離して金型２１を開き、図１に示した繊維層１１と発泡樹脂層１５とからなる防音材１０を取り出す。

図３に第２実施形態の防音材５０を示す。防音材５０は、所定位置に貫通孔５１、５２、５３を有する例である。貫通孔５１、５２、５３は、例えば車両におけるシャフトやケーブル等を通すのに使用される。防音材５０は、繊維層６１と、該繊維層６１の片面６２に発泡形成された発泡樹脂層７５との積層体からなり、前記発泡樹脂層７５が、前記繊維層６１の片面６２と端部外周６３を覆って設けられ、前記繊維層６１の他面６４は露出した状態となっている。繊維層６１の端部外周６３は、繊維層６１の端部の側面に相当する。図４に繊維層６１の平面図と、その４Ａ－４Ａ断面図を示す。なお、防音材５０の形状は、図示の形状に限られず、防音材５０が使用される場所に応じた形状とされる。

繊維層６１は、図４に示すように、所定位置に貫通孔６５、６７、６９が設けられている。図４に示した繊維層６１の貫通孔６５、６７、６９の部分で、図３に示すように発泡樹脂層７５は、該貫通孔の内周面６６、６８、７０を被覆する部分７６、７７、７８が形成され、該貫通孔の内周面６６、６８、７０を被覆する部分７６、７７、７８の両端が開口して防音材５０の貫通孔５１、５２、５３を構成している。

第２実施形態の繊維層６１と発泡樹脂層７５は、第１実施形態の繊維層１１と発泡樹脂層１５と同様の材質、密度、厚み等からなり、繊維層６１はファブリックが好ましく、また発泡樹脂層７５はポリウレタンフォームが好ましい。

図３に示した第２実施形態の防音材５０は、繊維層６１の片面６２に設けられた発泡樹脂層７５が、図４に示した繊維層６１の端部外周６３と貫通孔６５、６７、６９の内周面６６、６８、７０を覆っているため、防音材５０の端部外周及び貫通孔から漏れる音を低減することができ、防音性が良好になる。

前記防音材５０の製造方法について、図５を用いて説明する。防音材５０の製造は、金型８１を用いるモールド成形によって行われる。金型８１は、上型８２と下型９４とよりなり、上型８２と下型９４の何れか一方に繊維層６１が取り付けられる。図示の例では、図５の（５－１）のように、上型８２の型面８３に繊維層６１を取り付け、また、下型９４には発泡樹脂原料Ｐを注入し、図５の（５－２）のように上型８２を下型９４に被せて閉型し、繊維層６１と下型９４の型面９５間の発泡成形空間９７で発泡樹脂原料Ｐを発泡させる。

繊維層６１が取り付けられる上型８２の型面８３は、型面８３の端部外周８４が繊維層６１の端部外周６３よりも大になっており、図５の（５－２）のように、型面８３に繊維層６１を取り付けた際に、繊維層６１の端部外周６３から型面の端部外周８４が所定量突出するように構成されている。なお、前記防音材５０の発泡樹脂層７５が、繊維層６１の端部外周６３の全部ではなく、少なくとも一部を覆う場合は、上型８２の型面８３の端部外周８４の少なくとも一部を繊維層６１の端部外周６３よりも大にして、型面８３に繊維層６１を取り付けた際に、繊維層６１の端部外周６３から型面８３の端部外周８４の少なくとも一部を所定量突出させる。

図５の（５－１）のように、上型８２の型面８３には、繊維層６１を取り外し可能に保持するための係止部８５が、繊維層６１の取り付け位置に設けられている。図示の係止部８５はピンで構成され、上型８２の型面８３の複数箇所に立設されている。

また、上型８２の型面８３には、繊維層６１の取り付け時に繊維層６１の貫通孔６５、６７、６９に挿入される凸部８６、８８、９０が、繊維層６１の貫通孔６５、６７、６９の位置に合わせて形成されている。

凸部８６、８８、９０は、外周が繊維層６１の貫通孔６５、６７、６９の内周よりも所定寸法小さくされ、繊維層６１の貫通孔６５、６７、６９に挿入された際に、凸部８６、８８、９０の側面８７、８９、９１と繊維層６１の貫通孔６５、６７、６９の内周面６６、６８、７０との間に、図５の（５－２）に示す隙間９２、９３、９４を形成するように構成されている。また凸部８６、８８、９０の高さは、上型８２を下型９４に被せて金型８１を閉じた際に、凸部８６、８８、９０の先端（下端）８６ａ、８８ａ、９０ａが下型９４の型面９５と当接する寸法とされている。

下型９４は、型面９５が防音材６０の外形に応じて窪んだ凹形状となっており、上型８２を下型９４に被せて閉型した際に、図５の（５－２）のように、上型８２の型面８３の繊維層６１の片面６２と下型９４の型面９５間に発泡成形空間９７が形成される。発泡成形空間９７は、前記上型８２の型面８３の凸部８６、８８、９０と繊維層６１の貫通孔６５、６７、６９の内周面６６、６８、７０との間の隙間９２、９３、９４と通じ、繊維層６１の端部外周６３まで連続して形成される。

発泡樹脂原料Ｐは、発泡によって前記発泡成形空間９７に充満し、図５の（５－３）のように、繊維層６１の片面６２と繊維層６１の貫通孔内周面６６、６８、７０及び繊維層６１の端部外周６３を覆って発泡樹脂層７５を形成する。発泡樹脂層７５は、繊維層６１の貫通孔内周面６６、６８、７０を被覆する部分７６、７７、７８が形成され、貫通孔内周面６６、６８、７０を被覆する部分７６、７７、７８が貫通孔の両端で開口する。また、発泡樹脂原料Ｐの発泡時、発泡樹脂原料Ｐの一部が、繊維層６１の片面６２と、繊維層６１の貫通孔の内周面６６、６８、７０、及び繊維層６１の端部外周（側面）６３に含浸して硬化し、繊維層６１と発泡樹脂層７５を接着する。なお、発泡樹脂原料Ｐは、発泡樹脂がポリウレタンフォームの場合、ポリウレタンフォーム原料となる。
その後、上型８２を下型９４から離して、金型８１を開き、図３に示した繊維層６１と発泡樹脂層７５とからなる防音材６０を取り出す。

試料１、２、３、４の防音材を作製し、ＪＩＳＡ１４４１－１：２００７に基づいて透過損失（音響インテンシティ法による）を測定し、発泡樹脂層が繊維層の片面及び端部外周の両方を覆うことによる防音効果を評価した。各試料のサイズは、５００×５００×２０ｍｍである。音源残響室は３６ｍ^３、受音無響室は２０ｍ^３、測定面積は４００×４００ｍｍ（０．１６ｍ^２）である。試料の一側（試料１、２はフェルト側）に厚み０．８ｍｍの鉄板を重ね、試料の周囲を５０ｍｍ幅の枠で固定した状態で、鉄板側を音源とし、試料表面から１００ｍｍ離れた位置で中央分離散点４箇所（１００ｍｍピッチ）を測定した。

試料１は、図１の防音材１０と同様の構成からなり、厚み１０ｍｍのポリウレタンフォームで厚み１０ｍｍのフェルトの片面及び端部外周が覆われている。試料１は、フェルトとして、合成樹脂繊維からなる雑フェルト、目付５８０ｇ／ｍ^２、サイズ４８０×４８０×１０ｍｍのプレスフェルトを用い、図２に示したモールド成形に従い、上型の型面（５００×５００ｍｍ）にフェルトを取り付けた金型にポリウレタンフォーム原料を注入し、発泡させることにより作製した。ポリウレタンフォーム原料は、分子量５０００、官能基数３のポリエーテルポリオール１００重量部、アミン触媒１．５重量部、発泡剤としての水３．５重量部、ＭＤＩからなるイソシアネート６０重量部とからなる。試料１のポリウレタンフォームの密度は７０ｋｇ／ｍ^３、全体の目付量は１６４０ｇ／ｍ^２である。

試料２は、図７に示した従来の防音材１００と同様の構成からなり、厚み１０ｍｍのポリウレタンフォームで厚み１０ｍｍのフェルトの片面のみ覆われている。試料２は、試料１のプレスフェルトと同じ材質のフェルトを５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍにしたものを用い、試料１の金型と同一構成の金型を用い、その上型の型面の全面にフェルトを取り付け、試料１のポリウレタンフォーム原料と同一配合のポリウレタンフォーム原料を注入し、発泡させることにより作製した。試料２のポリウレタンフォームの密度は７０ｋｇ／ｍ^３、全体の目付量は１６４０ｇ／ｍ^２である。

試料３は、フェルト単体（５００ｍｍ×５００ｍｍ×２０ｍｍ）からなり、試料１及び２のプレスフェルトと同じ材質のフェルトから作製した。試料３の全体の目付量は１１２０ｇ／ｍ^２である。

試料４は、ポリウレタンフォーム単体（５００×５００×２０ｍｍ）からなり、試料１及び２の金型と同一構成の金型を用い、試料１及び試料２のポリウレタンフォーム原料と同一配合のポリウレタンフォーム原料を金型に注入し、発泡させることにより作製した。試料４のポリウレタンフォームの密度は７０ｋｇ／ｍ^３、全体の目付量は１４００ｇ／ｍ^２である。

透過損失の測定結果を図６に示す。
ポリウレタンフォームでフェルトの片面及び端部外周を覆った試料１は、フェルトの片面のみを覆った試料２と比べ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚの何れにおいても透過損失が大きく、防音性に優れていた。さらに、試料１と試料２の透過損失の差は、高周波側の４ｋＨｚ及と８ｋＨｚで一層大きくなっており、試料１の防音効果は高周波側でより高くなる。

フェルト単体からなる試料３は、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚの何れにおいても試料１よりも透過損失が小さく、防音効果が劣っていた。

ポリウレタンフォーム単体からなる試料４は、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚの何れにおいても試料１よりも透過損失が小さく、防音効果が劣っていた。

これらのことから、本発明の防音材のように、繊維層の片面及び端部外周を発泡樹脂層で覆うことにより、高い防音性が得られることがわかる。
なお、本発明の防音材は、車両のフロアサイレンサやダッシュサイレンサなどの車両用防音材に限られず、例えば建物、産業機械、家電等の防音材として好適である。

１０、５０防音材
１１、６１繊維層
１２、６２繊維層の片面
１３、６３繊維層の端部外周
１５、７５発泡樹脂層
２１、８１金型
２２、８２上型
３２、９４下型
２３、８３上型の型面
２４、８４上型の型面の端部外周
３３、９５下型の型面
３５、９７発泡成形空間
６５、６７、６９繊維層の貫通孔
６６、６８、７０繊維層の貫通孔の内周面
７６、７７、７８貫通孔の内周面を被覆する部分
８６、８８、９０上型の型面の凸部
８６ａ、８８ａ、９０ａ凸部の先端
８７、８９、９１凸部の側面
９２、９３、９４隙間
Ｐ発泡樹脂原料

Claims

繊維層と該繊維層の片面に発泡形成された発泡樹脂層との積層体（但し、非晶性樹脂からなる制振層を含む場合を除く）からなる防音材において、
前記発泡樹脂層は、前記繊維層の片面と端部外周の少なくとも一部を覆って設けられ、
前記発泡樹脂層が接着した前記繊維層の片面には、前記発泡樹脂層の原料が含浸して硬化した含浸硬化層が形成されていることを特徴とする防音材。
繊維層と該繊維層の片面に発泡形成された発泡樹脂層との積層体からなる防音材において、
前記発泡樹脂層は、前記繊維層の片面と端部外周の少なくとも一部を覆って設けられ、
前記発泡樹脂層が接着した前記繊維層の片面には、前記発泡樹脂層の原料が含浸して硬化した含浸硬化層が形成されており、
前記繊維層の前記発泡樹脂層が形成された側とは反対側の面が、露出した状態となっていることを特徴とする防音材。
繊維層と該繊維層の片面に発泡形成された発泡樹脂層との積層体からなる防音材において、
前記発泡樹脂層は、前記繊維層の片面と端部外周の少なくとも一部を覆って設けられ、
前記発泡樹脂層が接着した前記繊維層の片面と前記端部外周の少なくとも一部には、前記発泡樹脂層の原料が含浸して硬化した含浸硬化層が形成されていることを特徴とする防音材。