JPH06348279A

JPH06348279A - 車両外装用吸音材

Info

Publication number: JPH06348279A
Application number: JP5138333A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Watanabe; 恭一渡辺; Hiroki Nagayama; 啓樹永山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】外界の苛酷な条件に耐え、800 〜３kHz の車
外騒音の周波数領域内で効果的に吸音する車両外装用吸
音材を得る。【構成】面密度0.2 〜2.0 kg／m²の天然繊維または合
成繊維よりなる繊維多孔質体から構成された芯材層と、
該芯材層の少なくとも両面に繊度６ｄ以下、且つ長さ10
cm以上の合成繊維よりなる面密度0.02〜0.2 kg／m²の不
織布の表面層を有する繊維積層体で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両外装用吸音材に関
し、特に芯材層の両面に表皮材を貼ることにより芯材と
なる吸音材を保護し、材料として自然界の障害に充分耐
え、更に吸音性能を損なうことのない様にチューニング
した車両外装用吸音材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両、特に自動車は走行するだけ
でなく多数の付加的性能が必要となってきた。その中の
重要な性能要素の１つとして静粛性があげられる。この
静粛性は車室内のみならず車室外にまで及んでおり、こ
れらの低減が発明者ら技術者の大きな課題となってい
る。これまで静粛性を得るために構造上、材料上等、様
々な方面から追求がなされている。車両を静かに走行さ
せるための必要条件は多数あるが、大きく分類すると２
つの要素から成っている。

【０００３】第１は音源の低減方法であり、第２は出て
しまった音を吸音する方法である。音源とはここでエン
ジンの音や振動であったり、ステレオ等の車室内の音が
外部に漏れだす音、タイヤと路面との摩擦より発生する
音、エキゾーストパイプの振動や排気音などが考えられ
る。これらの音源についてはこれまで音源密閉やコネク
ターの開発等により解決案が考えられ、実施されてい
る。

【０００４】第２の要素である発生した音を吸音する方
法は、主に吸音材に吸音させて音のエネルギーを低減さ
せることによる。

【０００５】現在用いられている車外騒音用の吸音材に
タイヤハウス内吸音材がある。これはタイヤと路面の摩
擦音を吸音する目的のタイプである。しかしこれでは音
源の要素の１つのみ解決するだけであり、トータル的な
吸音には適しているとは言えない。更に車外騒音用吸音
材料は車両の外部に材料をさらすために、外界の障害に
耐えることが要求される。ここで外界の障害とは石はね
等衝撃の影響、雨等による水の侵入に対する影響、紫外
線の影響、車のワックスに対する影響、海沿い地方の塩
害の影響、冬季の融雪剤等の塩の影響、高湿時のかびの
影響などである。これらの苛酷な条件に耐えることが吸
音性能のみならず重要な要件となっており、材料適用の
困難性が投げ掛けられていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の背景を考慮した
上で、車外騒音低減のための材料開発が叫ばれていた。
調査の結果、車外騒音の周波数領域は800 〜３kHz であ
ることが解かっている。従って本発明の目的は、上記の
様な外界の苛酷な条件に耐え、前記車外騒音の周波数領
域内で効果的に吸音する車両外装用吸音材を開発するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく、解決すべき課題に関し研究を重ねるこ
とにより、以下のような構造でこれら外界の条件に耐
え、かつ吸音材によって車外騒音に効果的性能をもった
自動車用吸音材を開発することを可能とし、本発明を達
成するに至った。

【０００８】即ち本発明の車両外装用吸音材は面密度0.
2 〜2.0 kg／m²の天然繊維または合成繊維よりなる繊維
多孔質体から構成された芯材層と、該芯材層の少なくと
も両面に繊度６ｄ以下、且つ長さ10cm以上の合成繊維よ
りなる面密度0.02〜0.2 kg／m²の不織布の表面層を有す
る繊維積層体で構成されていることを特徴とする。

【０００９】本発明の第１の例の吸音材は、車両外装用
吸音材を芯材となる芯材層１とその両面に表面層２を有
する積層体（図１に示す）であり、第２の例の吸音材は
芯材層１を包み込む構造の表面層２を有する積層体（図
２）である。この層構造の理由は、この繊維材料だけで
は外界からの障害に耐えることができない吸音材を保護
することにある。よってむき出しになっている大面積の
芯材層は全て表面層で覆うことになる。

【００１０】該芯材層は面密度0.2 〜2.0 kg／m²の天然
繊維若しくは合成繊維を主成分とする繊維多孔質体であ
り、この必要性はその素材の高い吸音性能より来てい
る。芯材層は、吸音材としての性能とコストを考慮して
厚さを40mm以下とするのが好ましいが、５mmより薄くな
ると、性能が満足されず実用的でないので、５〜40mmの
厚さとするのが好ましい。ここで天然繊維とは具体的に
フェルトが候補として挙げられるが、特に限定はしな
い。また合成繊維とはポリアミド、共重合ポリアミド、
ポリエステル、共重合ポリエステル、ポリアクリロニト
リル、共重合ポリアクリロニトリル、ポリオレフィン、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリクラール等
の熱可塑性重合体である。繊維種の中で価格、融点、成
形性、リサイクル性等の理由によりポリエステル系が良
いが特に限定はしない。しかし芯材層としては、少なく
とも20℃は軟化点の異なる繊維が10〜90重量％含まれて
いるポリエステル系繊維を主成分とする繊維多孔質体で
あるのが好ましい。この芯材層は大きく分けて２種類の
違う目的のための繊維から構成されている。１つは吸音
性能付与の為の繊維であり、もう一つはこの繊維体の形
状を維持する為のフレームを構成する性質を持つ繊維で
ある。ここで仮に軟化点の等しい繊維同士だとすると吸
音性能を維持しつつ形状を保つことはまずできない。そ
れは繊維体全体が軟化するため、繊維体というよりも高
分子の塊となるからである。よって成形ができるために
は最低、軟化点は20℃違うことが必要である。このよう
な形状維持繊維が10〜90重量％含まれる必要がある理由
は、０％では吸音繊維だけで形状が維持できず、100 ％
では吸音性能がなくなってしまい芯材層材料としての構
成要件を満たさないので好ましくなく、それ以外では基
本的に許容される。例えば、硬い形状で吸音性能が低い
場合や、柔らかい形状で吸音性能が高い配合があるが両
者を満足させるため10〜90重量％とする。

【００１１】ここで上記のリサイクル性とは、熱可塑性
繊維に由来する燃焼等のエネルギーリサイクルのことを
想定しており、成形性や融点とは比較的低温で加熱成形
が再度可能であるというメリットである。

【００１２】次に表面層は合成繊維不織布より構成され
ており、以下の２つの大きな作用を持っている。

【００１３】最初の作用は、主目的である上記芯材層を
保護する作用である。車外騒音用の材料であるので、外
界の影響による品質、性能劣化が最大の問題である。こ
こで言う外界の影響とは第１に石はね等により表面層や
芯材層が破壊される危険性であり、耐チッピング性能と
呼ばれる。第２に温度や湿度に対する熱サイクルに対し
て耐える性能である。第３に雨の影響や海岸部の塩害、
冬の融雪材の塩を想定した耐食性である。第４に外で使
用される材料には必ずついて回る紫外線の影響を想定し
た耐候性である。第５に車両用ワックスに対する耐薬品
性である。これらの性能を充分に満たさなければ車両用
吸音材料として成り得ない。これらの中で特に苛酷な条
件は耐チッピング性能と耐候性である。

【００１４】耐チッピング性能、特に耐候性試験後の耐
チッピング性能は、紫外線下で材料が極端に劣化してい
るので、材料適用として重大な問題である。従来のフィ
ルム等の材料では、該芯材の完全なる保護は難しく、吸
音材を安定に長期に亘って維持することは難しかった。
しかし発明者らは特殊な表皮材を用いることにより、そ
の目的を達成することができた。ここで特殊な表皮材と
は、引張強力と引裂強力を特に向上させた不織布であ
る。これは繊度６ｄ以下の長繊維より構成され、その繊
維が直交配列、若しくはランダム配列になっている不織
布のことを言う。ここで長繊維とは特に10cm以上、ほぼ
無限大の長さを持つ繊維であり、その繊維糸を２次元方
向に展開し上下からその面の一部を熱融着させて不織布
としたものである。よって１本の長繊維で１枚の不織布
を形成することも可能である。このように形成すること
により、短繊維の不織布では繊維同士の切れ目によるず
れが生じるため、機械的物性値が大きくならないという
欠点が存在したが、この点を格段に向上させることが可
能となった。また直交配列とは長繊維を規則正しく平行
に並べた不織布を組み合わせた構造であり、この構造に
より一方向に機械的強度を付加したタイプの不織布を作
成することができる。更にランダム配列とは、長繊維を
方向性を持たせずに二次元に展開することにより得ら
れ、２次元方向にほぼ均一な機械的強度を持った不織布
を作成できる。これらの構造を有する表面層である不織
布を用いることにより、従来では得られなかった耐チッ
ピング性能を付与することができた。この耐チッピング
性能は、従来客観的に数字で表すのが困難であるためこ
こでは引張強力、引裂強力を用いて検討をした。この表
皮材の合成繊維はポリエステル系が最も良いが、特に限
定はしない。しかし表皮材は90％以上がポリエステルで
構成されているのが好ましい。更にポリエステル系繊維
を安定化、高剛性化するため、また色合いを変えるため
にカーボンをはじめとする各種添加材を用いることもあ
るが、特に限定はしないものとする。

【００１５】不織布を構成する繊維の繊度は、小さいほ
ど目の細かい不織布を構成することができ、機械的性能
の向上に有効である。また、繊度の大きい繊維で不織布
を構成すると、該芯材である吸音材を覆っても透間から
吸音材が見えてしまい、充分な保護材とは程遠いものと
なってしまい不適である。よって繊度６ｄ以下の繊維で
構成されなくてはならない。更にコスト的要因と保護材
の必要性的要因から不織布の面密度は決定され、0.02〜
0.2 kg／m²の範囲が表面層に適している。

【００１６】第２の作用は基材の吸音性能を、その表面
層があることによつては損なうことがないという作用で
ある。車外騒音の吸音領域は800 〜３kHz の範囲であ
る。その領域内で効果的な吸音をなすために内部の芯材
層に、本来の吸音の性能のみを向上させた繊維系吸音材
を用いている。よってこの性能を低下させないというこ
とが最低限果たさなくてはならない事項である。当初こ
の吸音材を保護するために厚めの高分子フィルムを用い
ることを試みたが、殆ど厚さの影響から吸音性能がなく
なってしまい、車両外装用吸音材として意味をなさなく
なってしまった。そこでこの程不織布系の繊維を用いて
通気量を殺すことなく、内部芯材を保護するための表皮
を選びだした。この表皮の吸音材に対する効果として
は、決して悪い方向には行かず、むしろ同等か約10％の
吸音率アップとして表れることが解っている。

【００１７】これは目の細かい不織布である表皮材を貼
付することにより、通気抵抗がある程度低下し、密度が
上がった事と似た効果を生みだしていると推定される。
よって多少吸音率がアップしてくるものと考えられる。

【００１８】次に成形性について説明する。最初に芯材
層を多層構造体に組み上げて仕舞えば、その後の操作は
従来材と同一であり、実施面に於いて工程が増えること
はない。ここで成形温度は、実際に成形が可能であった
温度を示している。即ち芯材層と表面層を積層した後、
好ましくは70〜260 ℃の温度で数分間加熱したものをプ
レスする。70℃未満では繊維の融点の関係で時間をかけ
ても成形できず、260℃を超えると繊維自体の融点との
兼合もあり、部分的に繊維が融解する可能性があり適当
ではない。また該表面層裏側にはヒートシール加工、若
しくは80μm 以下の厚さのホットメルトを貼付してお
り、この温度範囲内で加熱をし、その後プレス成形をす
ることにより、芯材層と共に加工が終了する。

【００１９】ここでヒートシールとは、不織布の裏面に
基材に比較して低融点の接着用途の高分子が塗布してあ
る状態、若しくは接着するための置換基が化学結合等で
不織布裏面に存在している状態のものを言う。よってこ
の加工により通気抵抗を下げるべき性質のものではな
い。それに対しホットメルトは低融点の高分子が主成分
で、それ自体が融解し接着材となる性質を有する。ここ
で本材料の加熱温度と時間の関係により、ある厚み以上
ではその加熱範囲内で完全に溶けず、シート状の表面の
一部しか溶けずに接着してしまう場合が生じてくる。こ
の場合フィルムが吸音材と表皮層の中央に存在する構造
となり、通気がなくなることに起因する吸音性能の大幅
低下が誘起される。よって完全に接着し、かつ吸音性能
を落とさないためには80μm 以下のホットメルトである
必要が生じてくる。更に接着に必要なホットメルトの最
低厚さであるが、ここで限定はしないものとする。以上
のような構造を有する本発明は、同時一体成形が可能で
ある事を意味し成形性が非常に良好であると言える。

【００２０】実施に際しては本発明の吸音材を車両のフ
ロア下に取付ることになる。ここで取付け時に多穴性の
プラスチックカバー若しくは金属性カバーの中に当該吸
音材を入れて車体に取付てもよく、更に不織布等を当該
吸音材表面に追加してもよい。多孔性とはここで、個数
と大きさを限定しない孔がカバーに開いている状態の物
を言う。これらにより様々な車外騒音の音源全般に対
し、効果的に吸音作用をすることになる。

【００２１】以上により本発明は、吸音材料として目的
をみたしているばかりか成形性も良く実用性が高い。

【００２２】

【実施例】以下本発明を実施例および比較例により説明
する。実施例１融点140 ℃のポリエステル繊維30重量％と、融点約250
℃のポリエステル系繊維70重量％より成形された面密度
1.2 kg／m²、サイズ300 ×300 mm、厚さ30mmの繊維材料
を芯材層とし、表面層として繊度３ｄ、約１ｍの長さの
ナイロン系繊維をランダム状態に配列させた構造の不織
布であり、面密度が0.19kg／m²であるものを用いて積層
体(1) を形成した。その積層体を185 ℃で加熱した後、
50kg／cm ²でプレス成形し、厚さ20mmの自動車外装用材
料を得た。

【００２３】実施例２融点140 ℃のポリエステル繊維30重量％と、融点約250
℃のポリエステル系繊維70重量％より成形された面密度
1.2 kg／m²、サイズ300 ×300 mm、厚さ30mmの繊維材料
を芯材層とし、表面層として繊度２ｄ、約１ｍの長さの
ポリエステル系繊維をランダム状態に配列させた構造の
不織布であり、面密度が0.06kg／m²であるものを用いて
積層体(2) を形成した。その積層体を185 ℃で加熱した
後、50 kg ／cm²でプレス成形し、厚さ20mmの自動車外
装用材料を得た。

【００２４】実施例３融点140 ℃のポリエステル繊維30重量％と、融点約250
℃のポリエステル系繊維70重量％より成形された面密度
1.2 kg／m²、サイズ300 ×300 mm、厚さ30mmの繊維材料
を芯材層とし、表面層として繊度２ｄ、約１ｍの長さの
ポリエステル系繊維をランダム状態に配列させた構造の
不織布であり、面密度が0.04kg／m²であるものを用いて
積層体(3) を形成した。その積層体を185 ℃で加熱した
後、50kg／cm²でプレス形成し、厚さ20mmの自動車外装
用材料を得た。

【００２５】実施例４融点140 ℃のポリエステル繊維30重量％と、融点約250
℃のポリエステル系繊維70重量％より成形された面密度
1.2 kg／m²、サイズ300 ×300 mm、厚さ30mmの繊維材料
を芯材層とし、表面層として繊度２ｄ、約１ｍの長さの
ポリエステル系繊維をランダム状態に配列させた構造の
不織布であり、面密度が0.1 kg／m²であるものを用いて
積層体(4) を形成した。その積層体を185 ℃で加熱した
後、50kg／cm²でプレス成形し、厚さ20mmの自動車外装
用材料を得た。

【００２６】実施例５融点140 ℃のポリエステル繊維30重量％と、融点約250
℃のポリエステル系繊維70重量％より成形された面密度
1.2 kg／m²、サイズ300 ×300 mm、厚さ30mmの繊維材料
を芯材とし、表面層とし繊度２ｄ、約１ｍの長さのポリ
エステル系繊維をランダム状態に配列させた構造の不織
布であり、面密度が0.15kg／m²であるものを用いて積層
体(5) を形成した。その積層体を185 ℃で加熱した後、
50kg／cm ²でプレス成形し、厚さ20mmの自動車外装用材
料を得た。

【００２７】実施例６形成温度約200 ℃の冷間フェルトより成形された面密度
1.2 kg／m²、サイズ300 ×300 mm、厚さ30mmの繊維材料
を芯材層とし、表面層とし繊度２ｄ、約１ｍの長さのポ
リエステル系繊維をランダム状態に配列させた構造の不
織布であり、面密度が0.15 kg ／m²であるものを用いて
積層体(6) を形成した。その積層体を200 ℃で加熱した
後、50kg／cm²でプレス形成し、厚さ20mmの自動車外装
用材料を得た。

【００２８】比較例１融点140 ℃のポリエステル繊維30重量％と、融点約250
℃のポリエステル系繊維70重量％より成形された面密度
1.2 kg／m²、サイズ300 ×300 mm、厚さ30mmの繊維材料
を185 ℃で加熱した後、50kg／cm²でプレス成形し、厚
さ20mmの自動車外装用材料を得た。

【００２９】比較例２成形温度約200 ℃の冷間フェルトより成形された面密度
1.2 kg／m²、サイズ300 ×300 mm、厚さ30mmの繊維材料
を200 ℃で加熱した後、50kg／cm²でプレス成形し、厚
さ20mmの自動車外装用材料を得た。

【００３０】比較例３融点140 ℃のポリエステル繊維30重量％と、融点約250
℃のポリエステル系繊維70重量％より成形された面密度
1.2 kg／m²、サイズ300 ×300 mm、厚さ30mmの繊維材料
を芯材層とし表面層として厚さ40μm の２軸延伸ポリエ
ステルフィルムを用いて積層体を形成した。その積層体
を185 ℃で加熱した後、50kg／cm²でプレス成形し、厚
さ20mmの自動車外装用材料を得た。

【００３１】測定方法１上記実施例１〜６、比較例１〜３によって作製した自動
車外装用材料のサンプルについて垂直入射吸音率を100
〜6.4 kHz の範囲で測定した。

【００３２】測定方法２上記実施例１〜６、比較例３によって作製した自動車外
装用材料のサンプルについて引張強力（ＪＩＳＬ−１
０９６，カットスリップ法）と引裂強力（ＪＩＳＬ−
１０９６，シングルタング法）の測定を行なった。

【００３３】測定方法３上記実施例１〜６、比較例１〜３によって作製した自動
車外装用材料のサンプルについて耐チッピング性能実験
を行なった。５〜25mmの範囲の粒度の道路用砕石250 ｇ
をエアー圧4.0 kgf ／cm²でショットし、表面状態を、
○；変化なし、△；へこみあり、×；破れあり、の３段
階評価をした。

【００３４】測定方法４上記実施例１〜６、比較例１〜３によって作製した自動
車外装用材料のサンプルについて耐候性試験を行なっ
た。サンシャインウェザーメータを用いて、紫外線を20
0 時間照射した後、表面状態を上記と同様に評価した。

【００３５】測定方法５上記実施例１〜６、比較例１〜３によって作製した自動
車外装用材料サンプルについて耐食性試験を行なった。
塩水噴霧、乾燥、高湿雰囲気を１サイクル８時間とし、
200 サイクル耐食試験を行い、表面状態を上記と同様に
評価した。

【００３６】上記測定方法１〜５により測定した試験結
果を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の車両
外装用吸音材は、前記芯材層と、この芯材層の少なくと
も両面に前記表面層を有する繊維積層体で構成されてい
ることにより、実施例の自動車外装用材料と比較例の自
動車外装用材料の比較からも明らかなように、800 〜３
kHz の車外騒音の周波数領域内で効果的な吸音性能を有
し、且つ引張強力、引裂強力、耐チッピング性能、耐候
性および耐食性能が優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の例の吸音材の断面図である。

【図２】本発明の第２の例の吸音材の断面図である。

【符号の説明】

１芯材層２表面層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】面密度0.2 〜2.0 kg／m²の天然繊維また
は合成繊維よりなる繊維多孔質体から構成された芯材層
と、該芯材層の少なくとも両面に繊度６ｄ以下、且つ長
さ10cm以上の合成繊維よりなる面密度0.02〜0.2 kg／m²
の不織布の表面層を有する繊維積層体で構成されている
ことを特徴とする車両外装用吸音材。
【請求項２】芯材層に少なくとも20℃は軟化点の異な
る繊維を10〜90重量％含有し、該芯材層と表面層の不織
布を積層し熱を加えてプレスすることにより、同時一体
成形して成ることを特徴とする請求項１記載の車両外装
用吸音材。