JPWO2010007834A1 - 緩衝吸音材および吸音構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の課題は、軽量でかつ優れた緩衝吸音効果を示す緩衝吸音材を提供することにある。【解決手段】 本発明にあっては、多孔部材2と該多孔部材2に積層されている表層材3からなる緩衝吸音材1であって、前記表層材3は、少なくとも延伸性紙材料5によって構成される層を有する緩衝吸音材1が提供される。前記緩衝吸音材1は、例えばエンジンカバー等のような騒音源を被覆する被覆パネル7上に取り付けられる。そして、前記多孔部材2が被覆パネル7側とされ、前記表層材3が前記騒音源側となるように配置されることにより、該被覆パネル7と該表層材3との間にセル構造が形成される。【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば自動車であればエンジン周りや床あるいは天井等、コンプレッサーなどのような騒音の発生源になり得る装置であればその装置周り等、住宅であれば防音壁や防音床のような建材等、道路であれば路面下に埋設される防音材やあるいは道路側縁に立設される防音壁等に使用される緩衝吸音材および吸音構造に関するものである。
従来、例えば自動車に使用されている吸音材料としては、主として基板と、該基板に空気層を介して重合される繊維シート等からなる吸音材とからなるものがある(特許文献1〜5)。他の吸音材料として、空気層が内在されておらず、主として厚みのある繊維シートのみからなるものがある(特許文献6,7)。
特開平11−161282号公報 特開平11−217086号公報 特開2004−62074号公報 特開2004−169616号公報 特開2004−175200号公報 特開2004−325973号公報 特開2005−195989号公報
例えば上記特許文献1の吸音装置に開示されるように、空気層が内在された吸音材にあっては、基板と吸音材との間にセルが構成される、いわゆるセル構造を有している。そして、騒音源からの音波は、上記吸音材を介してセル内に入射波として入射され、該入射波はそのまま該空気層を経て該基板へと達し、該基板で反射波として反射され、該入射波と該反射波との合成によって形成された定在波が再び該空気層を経て吸音材に達する。
ここで、上記定在波は、その波長λの4分の1の奇数倍だけ基板から離れた個所で振動の腹がくるように振動しており、該個所では音のエネルギーが最大となる。そこで、該セル構造においては、セルの高さ(厚み)を該波長λの4分の1(若しくはその奇数倍)とし、音のエネルギーが最大となる位置に吸音材を配置することにより、そのエネルギーが最大となった音波を該吸音材に透過させるように設計している。例えば自動車の主たる騒音源であるエンジンから発生する騒音は略1000Hz前後であり、この場合の波長λは0.34mになるから、セルの高さ(厚み)は0.34m/4=8.5cmとなる。セルの高さ(厚み)をこの程度に厚くすれば、該音波は、該吸音材を透過する間にそのエネルギーが減衰されるため、該吸音材による吸音効果を効率良く発揮させることが出来る。更に該吸音材が繊維シートからなる場合、音(空気の振動)のエネルギーが、繊維シートの振動により発生する繊維間の摩擦によって熱エネルギー(摩擦熱)へ変換されることにより、好適な吸音特性を発揮する。
しかし、セル構造を有する吸音材については、吸音効果を効率良く発揮させるために、前記したように厚みを音波の波長λの4分の1程度にする必要があり、例えば自動車の特に低音からなる音波を吸音対象とする厚み8.5cmのセル構造を有する吸音材であれば消音効果は高いが、オイルパン下、車室内天井などのようなスペースがない部位には設置できないという問題がある。
一方、繊維シートのみからなる吸音材のように、空気層を確保するセル構造を有さない吸音材の場合、その吸音特性のみで好適な吸音性能を発揮させるためには、吸音材の密度(あるいは目付・面重量)を増大させる必要がある(例えば特許文献6の吸音材は300〜1500g/m、特許文献7の吸音材は1500g/m)。すると、吸音材の質量も増大してしまうため、近年の自動車のように燃料効率を重視するべく軽量化を図る場合に問題が生じる。更に、吸音材は、その密度を過剰に高めてしまうと、繊維シートの振動が困難になり、音波を透過させることなく反射してしまうため、却って吸音性能が低下してしまう。
また例えばボンネットフードに設定する緩衝吸音材の場合には、事故により人体がボンネットフードに衝突したような場合に、その衝撃を効率よく吸収し緩和するために、完全に潰れた状態でもなお適度の弾性が維持されるような材料を選択すべきである。従来の軟質ポリウレタン発砲体を材料とするものは、完全に潰れた状態では基体の硬さがそのまま発現されてしまう。
本発明は、上記従来の課題を解決するための手段として、多孔部材と該多孔部材に積層されている表層材からなる緩衝吸音材であって、前記表層材は、少なくとも延伸性紙材料によって構成される層を有する緩衝吸音材を提供するものである。
一般に前記延伸性紙材料は、表面に凹凸が形成されている。また前記表層材は、前記多孔部材上に配置されている第1吸音層と、該第1吸音層上に積層されている第2吸音層と、該第2吸音層上に積層されている表皮材とを有し、前記第2吸音層は、前記延伸性紙材料からなることが望ましい。そして、前記第1吸音層及び前記表皮材は、通気性多孔質材料からなることが望ましく、また一般に前記多孔部材は、セル構造を形成するための多孔が設けられている熱可塑性樹脂製のパネル部材である。
前記延伸性紙材料は、米坪量が10〜50g/m、通気抵抗が0.06〜3.0kPa・s/mであり、前記表層材は、通気抵抗が0.4〜5.0kPa・s/mの範囲に設定されていることが望ましく、また前記延伸性紙材料の表面および/または裏面に合成樹脂が塗布されることによって、上記表層材の通気抵抗が調節されていることが望ましい。更に具体的には、前記延伸性紙材料は、クレープ加工および/またはエンボス加工紙である。
更に本発明にあっては、騒音源を被覆する被覆パネル上に上記緩衝吸音材を配置した構造であって、該緩衝吸音材は、前記表層材が前記騒音源に向き、前記多孔部材側が前記被覆パネル側に向くようにして配置されている吸音構造が提供される。
〔作用〕
本発明の緩衝吸音材1は、表層材3が騒音源側を向き、多孔部材2が、例えばエンジンカバー等のような騒音源を被覆する被覆パネル7側を向くようにして、該被覆パネル7に取り付けられる。上記吸音構造にあっては、上記被覆パネル7と吸音材である表層材3との間に上記多孔部材2によって空気層が設けられることにより、セル構造が形成される。騒音源から該緩衝吸音材1に達した音波は、該表層材3を介して入射波として上記セル構造内に入射され、一部は該被覆パネル7で反射波として反射され、また一部は該被覆パネル7を共振動させることで透過波として透過しようとする。さらに該被覆パネル7からの反射波は、入射波と合成され、定在波として該表層材3に達し、該表層材3を透過しようとする。ここで、該緩衝吸音材1においては、騒音源から到達した音波を該緩衝吸音材1に好適に入力させ、また入力された音波を該緩衝吸音材1から騒音として出力させないようにすることが重視される。
上記表層材3は、上記多孔部材2側に配置されている第1吸音層4と、該第1吸音層4上に積層されている第2吸音層5と、該第2吸音層5上に積層されている表皮材6とからなる積層シートによって構成されたものである。第1吸音層4と表皮材6は、通気性多孔質材料(但し、前記延伸性紙材料を除く)からなり、また第2吸音層5は、表面に凹凸が形成された延伸性紙材料からなり、それぞれが柔軟でかつ軽量であるから、騒音源から到達した音波を反射することなく、セル構造内に好適に入力させることが出来る。
ここで表層材3は、通気性多孔質材料からなる第1吸音層4と表皮材6の間に、延伸性紙材料からなる第2吸音層5が介在されることにより、通気抵抗が適度に高められている。
更に上記延伸性紙材料は、表面に凹凸が形成されているから、第1吸音層4と表皮材6との間に空気層を形成する。該空気層の存在により、該表層材3は、より柔軟かつ軽量なものとなる。このため該表層材3は、通気性多孔質材料のみからなるもの(例えば繊維シート)に比べ、騒音源から到達した音波によって容易に振動することができ、はるかに優れた構造的減衰効果を発揮する。その結果、緩衝吸音材1は、騒音発生源からの音波が該表層材3を介して多孔部材2によるセル内に入射される際、該音波を減衰することができる。
さらには表層材3の内部においても、上記延伸性紙材料の表面の凹凸によってセル構造が形成されることになるため、セル構造による吸音効果を合わせて発揮することができる。
従って、上記表層材3を透過した音波は、既に該被覆パネル7を共振動させるに足るエネルギーを失っているから、被覆パネル7から透過波が出力されることを抑制することができる。さらに、該表層材3に達した定在波は、上記表層材3による優れた構造的減衰効果と吸音効果により、該表層材3に好適に吸音される。その結果、騒音源から緩衝吸音材1に到達した音波は、該緩衝吸音材1に好適に吸音されるため、該音波が外部へ騒音として出力されることを防止することができる。
その上、上記したように延伸性紙材料は、適度に高い通気抵抗を表層材3に付与するので、上記したように該表層材3の振動の共振を低い周波数に同調させることが出来、そのためにセルの厚み、即ち緩衝吸音材1の厚みを縮小することが出来る。
加えて、延伸性紙材料は、表面および/または裏面に合成樹脂を塗布することによって通気抵抗を調節することが出来、表面の凹凸の度合等も調節することが出来、つまりは通気抵抗と共に面剛性も調節することが出来、それによって延伸性紙材料のパルプ繊維の共振周波数を、対象とする騒音発生源からの音波の周波数特性と同調させることが出来るから、総合的な騒音レベルを効率的に低減することが可能になる。
また本発明の緩衝吸音材1は所望なれば適当な曲げ成形等の成形によって所定形状が付与されるが、上記表層材3の第2吸音層5である延伸性紙材料はこのような成形に追随して延伸するから、本発明の緩衝吸音材の成形性を阻害しない。
〔効果〕
本発明の緩衝吸音材は軽量でかつ優れた緩衝吸音性を示し、かつ所定の形状に成形することが容易に出来、また厚みを縮小することが出来るから、従来設置スペースが確保出来なかった場所、例えば自動車のエンジンルーム内のオイルパン下や車室内天井等にも設置することが出来る。
本発明を以下に詳細に説明する。
本発明の緩衝吸音材の一実施例を図1に示す。
図1に示す緩衝吸音材1において、2は多孔部材である。上記多孔部材2の片面には表層材3が積層されている。上記表層材3は、表面に凹凸が形成された延伸性紙材料からなる層と、通気性多孔質材料からなる層とを積層して得られた積層シートによって構成されている。具体的に、該表層材3は、多孔部材2側に配置された通気性多孔質材料からなる第1吸音層4と、該第1吸音層4の表裏面のうち多孔部材2側と反対側になる面(表面)に貼着された延伸性紙材料からなる第2吸音層5と、該第2吸音層5の表面に貼着された通気性多孔質材料からなる表皮材6とからなる積層シートによって構成されている。
上記緩衝吸音材1は、騒音源を被覆する被覆パネル7上に取り付けられるようになっており、また緩衝吸音材1は、該多孔部材2側を被覆パネル7側に向けて、騒音源側に表層材3側を向けて被覆パネル7上に取り付けられている。該多孔部材2は、該被覆パネル7と吸音材である該表層材3の間に空気層を設けてセルを形成するためのスペーサーとなる。
上記緩衝吸音材1が取り付けられる取付対象としては、例えば乗用車、バスなどのような車両、エアコン、冷蔵庫、洗濯機などの家電製品あるいはパーソナルコンピュータ(PC)などのような電化製品、高速道路、自動車専用道路、一般道、トンネルなどの道路、新幹線、寝台列車などの鉄道等といった土木分野に関わる物品、一般家屋、集合住宅、校舎、駅舎、鉄筋ビルディングなどの建築分野に関わる物品、フェリー、ボートなどの船舶等が挙げられる。
車両を取付対象とする場合、上記緩衝吸音材1は、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバーなどのエンジンカバー部材、トランスミッションカバー、ディファレンシャルカバー、ハイブリッド車や電気自動車に搭載されるモーターカバーやインバーターカバーなどのような各種カバー部材、ルーフ、ドアトリム、フロアマットあるいはフロアパネル、シート、リアパッケージトレイなどのような各種内装部材、(フロント)フード、空力カバー、フェンダーライナーなどのような各種外装部材、フロアアンダーパネル、ドアパネル、ボンネットフード、トランクフード、ルーフパネルなどのような各種外装パネル、他にシャシーフレーム、リンフォースの外部及び内部空間、吸気ダクト、サージタンク内部、排気管マフラー内部、タイヤハウス内部、タイヤ内部、タイヤホイール等に適用、あるいは取り付けられる。そして、例えば上記各種カバー部材、各種内装部材、各種外装部材であれば樹脂製パネル、各種外装パネル、シャシーフレーム等であれば金属製パネルが被覆パネル7とされる。また車両においては、エンジンノイズ、ロードノイズ、エキゾーストノイズ等が騒音とされる。
電化製品を取付対象とする場合、上記緩衝吸音材1は、コンプレッサー、モーター、冷却ファン、吸気ファン、排気ファンなどの各種ファン等が騒音源とされ、該家電製品の外板パネル等が被覆パネル7とされる。
土木分野に関わる物品、あるいは建築分野に関わる物品を取付対象とする場合、上記緩衝吸音材1は、道路等の防音壁、トンネル壁面、空調機や発電機のケース、高架の下面、部屋のパーティション、壁、天井、ビルのフロア壁面、地下街やホールや球技場の壁あるいは屋根、鉄道車両、線路壁面、航空機、船舶、重機、農業機械、工作機械等に適用、あるいは取り付けられる。そして、例えば防音壁、路面埋設材、壁材、建材、ケースパネル等が被覆パネル7とされる。またこのような物品においては、自動車の走行音、振動音、駆動用モータ音、エンジン音、駆動音、振動音、反響音、擦過音等が騒音とされる。
〔多孔部材〕
本発明の多孔部材2は熱可塑性樹脂を材料とするものである。
本発明の多孔部材2に使用される熱可塑性樹脂としては、次に示す熱可塑性プラスチックが使用される。すなわち、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体(AES)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、エチレン−プロピレン共重合体(EPR)、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等である。また上記ポリプロピレンには、PEおよび/またはEPRによって変性したポリプロピレン(変性PP)を用いてもよい。また上記熱可塑性プラスチックの二種以上を含むポリマーアロイまたはポリマーブレンドを使用してもよい。
あるいは熱可塑性樹脂として、トウモロコシやサトウキビ等の澱粉から得られるポリ乳酸を原料とした生分解性樹脂を使用してもよい。
多孔部材2に使用される熱可塑性樹脂として望ましいものは、上記変性PPである。
上記変性PPにおいて、PEとしては密度が0.941以上の高密度PE、密度が0.926〜0.940の中密度PE、密度が0.910〜0.925の低密度PE、密度が0.909以下の超低密度PEの何れも使用可能であるが、PPとの混和性が良くかつ伸びの改良効果が大きい低密度PEの使用が好ましい。
上記EPRとしてはエチレンとプロピレンのゴム状共重合体(以下EPMと略す)、エチレン、プロピレン、更にジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン等のジエン成分を共重合したエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(以下EPDMと略す)の何れもが使用される。
上記変性PPにおいて、PEおよび/またはEPRはPP中に5〜30質量%の範囲で配合される。PEおよび/またはEPRの配合量が5質量%未満の場合はPPの伸び性が充分改良されず、良好な成形性が得られない。またPEおよび/またはEPRの配合量が30質量%を越えると、得られる変性PPの硬さが不足し、形状および寸法安定性や耐熱性が悪くなる。
上記変性PPには、必要に応じ、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリレート系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、プロピオン酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂の一種または二種以上が混合されてもよい。
上記変性PPは通常シート状にされるが、該変性PPシートの片面または両面には更にPE、無変性PP、EPR、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリレート系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、スチレン系樹脂、プロピオン酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂の被膜または該熱可塑性樹脂の発泡体の被膜を形成してもよい。層間密着性、耐熱性の観点から無変性PPは望ましい被膜である。上記被膜は変性PPに特に無機充填材を添加混合した場合、芯材の表面の平滑性が確保されかつ耐薬品性も向上する。
上記変性PPの他、多孔部材2に使用される熱可塑性樹脂として望ましいものは、エンジニアリングプラスチックのポリマーアロイである。例えば、エンジン周りの緩衝吸音材として使用される場合には、耐熱性を有する熱可塑性樹脂を使用することが好ましく、このような耐熱性熱可塑性樹脂としてエンジニアリングプラスチックが好ましい。該エンジニアリングプラスチックとして、エンジニアリングプラスチックのみ、またはエンジニアリングプラスチックと上記変性PP等の熱可塑性プラスチック、またはエンジニアリングプラスチックと該エンジニアリングプラスチック以外の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイまたはエンジニアリングプラスチックと該エンジニアリングプラスチック以外の熱可塑性樹脂とゴム状物質とのポリマーアロイを用いてもよい。なお該ゴム状物質としては、天然ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマーが挙げられる。
上記エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリアミド(PA)、ポリエステル(PE)、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアミノビスマレイミド、メチルペンテンコポリマー(TPX)、セルロースアセテート(CA)等の熱可塑性エンジニアリングプラスチック、ポリアリルエーテル等の液晶性エンジニアリングプラスチック、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂等の圧縮成形性エンジニアリングプラスチック、結晶性ポリエチレンテレフタレートや結晶性ポリブチレンテレフタレート等の結晶性ポリエステル、シンジオタクチックポリスチレンやアイソタクチックポリスチレン等の立体規則性ポリスチレン等の望ましくは融点が200℃以上のエンジニアリングプラスチックが挙げられる。これらのエンジニアリングプラスチックは、それぞれ単独でまたは2種以上組合せて使用される。
なお上記変性PPEとは、PPEにスチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン、α−メチルビニルトルエン、α−メチルジアルキルスチレン、o−、m−またはp−ビニルトルエン、o−エチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、o−クロロスチレン、p−クロロスチレン、o−ブロモスチレン、2,4−ジクロロスチレン、2−クロロ−4−メチルスチレン、2,6−ジクロロスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等のスチレン系モノマーをグラフト重合したり、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)、ハイインパクトポリスチレン(HIPS)等のスチレン系樹脂を混合してポリマーアロイ化したものである。
本発明の多孔部材が上記エンジニアリングプラスチックと該エンジニアリングプラスチック以外の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイからなる場合、該ポリマーアロイに使用される熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリカプロラクタム(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリウンデカ1ラクタム(ナイロン11)、ポリドデカ1ラクタム(ナイロン12)等のポリアミド系樹脂があり、これらの熱可塑性樹脂はそれぞれ単独でまたは2種以上組合せて使用される。
更に上記ポリマーアロイには、各々の成分の相溶性を改良する目的で相溶化剤が添加されてもよい。
該相溶化剤はポリマーアロイの各成分に親和性を有する化合物からなるので、各成分を仲介してポリマーアロイ中の各成分の混和状態を均一にする。従って各成分の特性が有効に発現し、耐熱性、成形性共に極めて良好な材料となり、真空成形等によって複雑形状の芯材が容易に製造されるようになる。
例えば、PPE、変性PPE、PPS等の芳香族系エンジニアリングプラスチックと、ポリプロピレン等のポリオレフィンからなるポリマーアロイ(ゴム状物質を含むポリマーアロイも含む)の相溶化剤としては、例えば、PPEとポリプロピレンとを化学結合で結合させたブロックまたはグラフト共重合体、ポリプロピレンとポリスチレンとのブロックまたはグラフト共重合体、PPEとエチレン−ブテン共重合体とのブロックまたはグラフト共重合体、アルケニル芳香族化合物(例えばスチレン)と共役ジエン(例えばブタジエン、イソプレン)とのジブロック共重合体またはトリブロック共重合体を水素添加したポリマー等が使用される。
また上記芳香族系エンジニアリングプラスチックとポリアミド系樹脂からなるポリマーアロイ(ゴム状物質を含むポリマーアロイも含む)の相溶化剤としては、例えば、(a)(i)エチレン性炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合及び;(ii)カルボン酸、酸無水物、酸アミド、イミド、カルボン酸エステル、アミン又はヒドロキシル基;の両者を含む化合物;(b)液状ジエン重合体;(c)エポキシ化合物;(d)ポリカルボン酸又はそれらの誘導体;(e)酸化ポリオレフィンワックス;(f)アシル官能基含有化合物;(g)クロルエポキシトリアジン化合物;及び(h)マレイン酸又はフマル酸のトリアルキルアミン塩が例示される。
上記相溶化剤(a)〜(h)の詳細は特開平9−12497号公報に示されており、更に各相溶化剤(a)〜(h)は米国特許第4,315,086号明細書((a)、(b)および(c)に関する文献)、米国特許第4,873,286号明細書((d)に関する文献)、米国特許4,659,760号明細書((e)に関する文献)、米国特許第4,642,358号明細書および米国特許第4,600,741号明細書((f)に関する文献)、米国特許第4,895,945号明細書、米国特許第5,096,979号明細書、米国特許第5,089,566号明細書および5,041,504号明細書((g)に関する文献)、米国特許第4,755,566号明細書((h)に関する文献)で開示される。
上記相溶化剤は、ポリマーアロイに対して通常、0.1〜60質量%添加される。
上記熱可塑性樹脂あるいは上記ポリマーアロイには、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、燐酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、珪藻土、ドロマイト、石膏、タルク、クレー、アスベスト、マイカ、ケイ酸カルシウム、ベントナイト、ホワイトカーボン、カーボンブラック、鉄粉、アルミニウム粉、ガラス粉、石粉、高炉スラグ、フライアッシュ、セメント、ジルコニア粉等の無機充填材の一種または二種以上を添加して、機械的強度や耐熱性を向上せしめてもよい。
更に上記熱可塑性樹脂あるいは上記ポリマーアロイには、リンター、リネン、サイザル、木粉、ヤシ粉、クルミ粉、デン粉、小麦粉等の有機充填材、木綿、麻、竹繊維、ヤシ繊維、羊毛、石綿、ケナフ繊維等の天然繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、アクリル繊維、塩化ビニル繊維、塩化ビニリデン繊維等の合成繊維、ビスコース繊維、アセテート繊維等の半合成繊維、アスベスト繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維、ウィスカー等の無機繊維等の繊維状充填材の一種または二種以上を添加して形状保持性、寸法安定性、圧縮および引張強度等を向上せしめてもよい。上記無機あるいは有機充填材あるいは繊維状充填材は通常上記熱可塑性プラスチックに対して0.05〜200質量%程度添加される。
上記熱可塑性樹脂あるいは上記ポリマーアロイは、顔料や染料等により着色され色分けされてもよく、更にDOP、DBP等の可塑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶化促進剤、難燃剤、防炎剤、防虫剤、防腐剤、ワックス類、滑剤、安定剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、化学発泡剤またはカプセル型発泡剤等の発泡剤等が添加されてもよい。これらの成分は一種または二種以上相互に混合して添加されてもよい。
本発明の多孔を有する多孔部材2としては、例えば図2に示すように角筒状のマス目2Aの複数個を縦横に配置した格子状のパネルが使用される。該多孔部材2は通常上記熱可塑性樹脂のシートを図3に示すように真空および/または圧空成形あるいはプレス成形によって角筒状有底凹部2Cの複数個を縦横格子状に凹設し、図3点線に示すように打抜き型によって打抜いて、上記角筒状有底凹部2Cの底部をくりぬいて角筒状のマス目2Aとするが、この際図2に示すように所定の角筒状有底凹部2Cの底部を一部残してくりぬき、表層材3を取付ける際の取付け座2Dとする。各取付け座2Dにはビスあるいはボルト等の締結具取付け孔2Eが設けられている。
通常上記熱可塑性樹脂シート2Bの厚みは0.1〜0.8mmであることが好ましい。
多孔部材2の厚みT(図2参照)は、最終製品において吸音対象となる音波の周波数に応じて適宜設定される。すなわち、多孔部材2の厚みTは、緩衝吸音材1において表層材3と被覆パネル7との間に構成されるセルの高さ(深さ)にほぼ等しく、最終製品においてセル構造による吸音対象となる音波の波長λの4分の1程度、若しくは波長λの4分の1の奇数倍程度とすることが望ましい。またセル構造による吸音対象となる音波は、表層材3で吸音されることなく透過する音波であり、その波長は、表層材3の各層における通気抵抗の調整、表層材3全体による通気抵抗の設定、延伸性紙材料の繊維相互の絡みや目付量、あるいは延伸性紙材料に合成樹脂を塗布または含浸する場合には該合成樹脂の塗布量または含浸量で調整することが出来る。
ここで、波長λ(m)は、周波数f(Hz)に対し、音速をc(m/s)として、λ=c/fの関係を有している。従って厚みTは、T=(λ/4)×M=(c/4f)×M(M:正の奇数)である。
例えば、吸音対象となる音波が、自動車のエンジン等の騒音源から発生する騒音である場合には、該音波の周波数は1000〜5000Hzであり、多孔部材2のみで音波を吸音しようとすれば、それぞれ厚みTが異なる多孔部材2が複数個必要であり、Mをその最小値である1とし、c=340m/sとすれば、厚みTが最小のもので17mm、最大のものでは85mmとなる。
本発明において、上記緩衝吸音材1は、上記表層材3を設け、該表層材3に吸音対象となる音波を透過させることにより、該音波を好適かつ十分に減衰している。従って、セル構造による吸音対象となる音波(入射波と反射波が合成されてなる定在波)は、そのエネルギーが表層材3により十分に減衰されて小さくなることにより、物体に対する透過力の弱い音波、つまりは周波数が高くて波長が短い音波となる傾向がある。このため、上記緩衝吸音材1の多孔部材2は、該多孔部材2のみで音波を吸音しようとするものに比べて厚みTを大幅に薄くすることが出来る。
具体的には、緩衝吸音材1の取付対象が、例えば自動車などの車両の場合、上記多孔部材2の厚みTは2mm〜15mmの範囲に設定されることが好ましく、2mm〜10mmの範囲に設定されることがより好ましい。
緩衝吸音材1の取付対象が、例えば家電製品、PCなどの電化製品の場合、上記多孔部材2の厚みTは1mm〜20mmの範囲に設定されることが好ましく、1mm〜15mmの範囲に設定されることがより好ましい。
緩衝吸音材1の取付対象が、例えば建築分野に関わる物品の場合、上記多孔部材2の厚みTは2mm〜60mmの範囲に設定されることが好ましく、2mm〜55mmの範囲に設定されることがより好ましい。
緩衝吸音材1の取付対象が、例えば鉄道車輌、船舶などの場合、上記多孔部材2の厚みTは5mm〜70mmの範囲に設定されることが好ましく、5mm〜60mmの範囲に設定されることがより好ましい。
緩衝吸音材1の取付対象が、例えば高速道路などの土木分野に関わる物品の場合、上記多孔部材2の厚みTは10mm〜100mmの範囲に設定されることが好ましく、15mm〜90mmの範囲に設定されることがより好ましい。
なお、図2に示す多孔部材2は、緩衝吸音材1の取付対象が自動車の場合の一例を示している。該多孔部材2において、マス目22Aは平面正方形状であって、通常一辺の長さLは8cm〜12cm程度に設定される。但し、上記多孔部材2は、図2中でマス目2Aの形状を平面正方形状としているが、該マス目2Aの形状は平面正方形状に限らず、平面円形状としてもよく、あるいは平面三角形状、平面長方形状、平面五角形状、平面六角形状等の平面多角形状としてもよい。
〔延伸性紙材料〕
本発明の第2吸音層5に使用される延伸性紙材料としては、延伸性のあるフラット形状の抄紙、表面に縮緬状の皺(皺状凹凸)を形成したクレープ加工紙、表面に多数の突起を形成したエンボス加工紙、表面に縮緬状の皺と多数の突起を形成したエンボスクレープ紙、キッチンペーパー等が例示される。
上記クレープ加工紙は、原紙にクレープ加工を施したものであり、上記クレープ加工には、湿紙の状態で行なうプレスロールやドクターブレード等を用いて縦方向(抄造方向)に圧縮して皺付けを行なうウェットクレープと、シートをヤンキードライヤーやカレンダーで乾燥した後、ドクターブレード等を用いて縦方向に圧縮して皺付けを行なうドライクレープとがある。例えばクレープ加工された延伸性紙材料は、クレープ率が10〜50%であることが望ましい。
ここでクレープ率は、下記の式によって求められる。
クレープ率(%)=(A/B)×100(Aは紙製造工程における抄紙速度、Bは紙の巻
き取り速度)
換言すれば、該クレープ率はペーパーウェブがクレーピングで縦方向(抄造方向)に圧縮される割合である(参考:特開2002−327399、特表平10−510886)。
クレープ率が10%に満たないとクレープ加工紙(延伸性紙材料)は音圧による振動がしにくくなり、減衰効果や吸音性能が悪くなり、かつ延伸性が不充分となって成形時に皺が入り易くなる。一方、該クレープ率が50%を越えると、やはり成形時に皺が入り易くなる。
上記エンボス加工紙は、表面に多数の凹凸が彫られたロール(エンボスロール)やプレート(エンボスプレート)を原紙に押圧して紙の表面に多数の突起を形成したものであり、該突起の高さは0.02〜2.00mmであり、かつ突起数は20〜200個/cmであることが望ましい。該突起高さが0.02mmに満たないと、エンボス加工紙(延伸性紙材料)の吸音性能が悪くなり、かつ延伸性が不充分となって成形時に皺が入り易くなる。また、突起高さが2.00mmを超えても、やはり成形時に皺が入り易くなる。また、突起数が20個/cmに満たないと、エンボス加工紙(延伸性紙材料)の吸音性能が悪くなり、また延伸性が不充分となって成形時に皺が発生し易くなる。また、突起数が200個/cmを超えても、エンボス加工紙(延伸性紙材料)の吸音性能が悪くなる。
上記エンボス加工紙について、突起高さが過剰に低いと吸音性能が悪くなる現象については、上記凹凸によって表層材3の内部に構成されるセルの高さ(深さ)が短くなることにより、吸音対象が騒音として捉えられやすい長い波長の低音域から、より短い波長の中高音域にシフトする理由が考えられる。また突起数が過剰に少ないと吸音性能が悪くなる現象については、十分な吸音性能を発揮し得るだけのセル構造が表層材3の内部に構成されないという理由が考えられ、一方で突起数が過剰に多いと吸音性能が悪くなる現象については、セル内における反射波の乱反射により、かえって共振域が吸音対象とずれてしまう理由が考えられる。
なお、図4において、エンボス加工紙である延伸性紙材料からなる第2吸音層5に形成されている突起高さは、図4に示す「h」に相当する。
また、上記エンボス加工工程において、原紙にクレープ加工紙を用いれば、エンボスクレープ加工紙が得られる。
上記クレープ加工紙やエンボス加工紙等に使用するパルプとしては、例えば広葉樹木材パルプ、針葉樹木材パルプ、麻パルプ、ケナフパルプ、竹パルプ、エスバルトパルプ、バガスパルプ、葦パルプ等がある。また、これら木材パルプや、非木材パルプ等の天然パルプ以外に合成繊維を40〜50質量%程度、混合してもよい。
上記延伸性紙材料の米坪量は10〜50g/mが望ましい。該米坪量が10g/mに満たない場合には成形性が劣化して成形時に皺が生じ易くなり、また減衰効果や吸音性能も悪くなる。一方、米坪量が50g/mを越えると質量が増大しかつ成形性が低下する。
上記延伸性紙材料の通気抵抗は、少なくとも0.060kPa・s/m以上であることが望ましい。
ここで、通気抵抗R(Pa・s/m)とは、通気性材料の通気の程度を表す尺度である。この通気抵抗Rの測定は定常流差圧測定方式により行われる。図5に示すように、シリンダー状の通気路W内に試験片Tを配置し、一定の通気量V(図中矢印の向き)の状態で図中矢印の始点側の通気路W内の圧力P1と、図中矢印の終点P2の圧力差を測定し、次式より通気抵抗Rを求めることが出来る。
R=ΔP/V
ここで、ΔP(=P1−P2):圧力差(Pa)、V:単位面積当りの通気量(m/m・s)である。なお通気抵抗R(Pa・s/m)は通気度C(m/Pa・s)とC=1/Rの関係にある。
通気抵抗は、例えば、通気性試験機(製品名:KES−F8−AP1、カトーテック株式会社製、定常流差圧測定方式)によって測定することが出来る。
なお、本発明の延伸性紙材料の通気抵抗は、最終製品において吸音対象となる音波の周波数に応じて適宜設定される。該通気抵抗の調整は、延伸性紙材料の繊維相互の絡みや目付量、あるいは延伸性紙材料に合成樹脂を塗布または含浸する場合には該合成樹脂の塗布量または含浸量で調整することが出来る。
上記延伸性紙材料に塗布または含浸される合成樹脂としては、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂のいずれも使用される。
上記熱可塑性樹脂としては、例えばアクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸エチル(EEA)樹脂、アクリロニトリル・スチレン・アクリルゴム共重合(ASA)樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合(AS)樹脂、アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合(ACS)樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合(EVA)樹脂、エチレン・ビニルアルコール共重合(EVOH)樹脂、メタクリル樹脂(PMMA)、ポリブタジエン(BDR)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合(ABS)樹脂、塩素化ポリエチレン(CPE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリプロピレン(PP)、酢酸繊維素(セルロースアセテート:CA)樹脂、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリオキシメチレン(=ポリアセタール)(POM)、ポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアリレート(PAR)、熱可塑性ポリウレタン(TPU)エラストマー、熱可塑性エラストマー(TPE)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルフォン(PSF)、ポリエーテルサルフォン(PES)、フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、変性PPE、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリベンゾイダゾール(PBI)、全芳香族ポリエステル(POB)、等が例示される。
上記熱可塑性樹脂は、2種以上混合使用されてもよく、また延伸性紙材料の熱可塑性を阻害しない程度で若干量の熱硬化性樹脂の1種または2種以上を混合使用してもよい。
該熱可塑性樹脂は取扱いが容易な点から、水溶液、水性エマルジョン、水性ディスパージョンの形のものを使用することが好ましいが、有機溶剤溶液の形のものを使用してもよい。
上記熱硬化性樹脂としては、例えばウレタン樹脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、特に加熱によりエステル結合を形成して硬化する熱硬化型アクリル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステル等が使用されるが、該合成樹脂を生成するウレタン樹脂プレポリマー、尿素樹脂プレポリマー(初期縮合体)、フェノール樹脂プレポリマー(初期縮合体)、ジアリルフタレートプレポリマー、アクリルオリゴマー、多価イソシアナート、メタクリルエステルモノマー、ジアリルフタレートモノマー等のプレポリマー、オリゴマー、モノマー等の合成樹脂前駆体が使用されてもよい。該熱硬化性樹脂も取扱いが容易な点から、水溶液、水性エマルジョン、水性ディスパージョンの形のものを使用することが好ましいが、有機溶剤溶液の形のものを使用してもよい。
上記合成樹脂、特に熱硬化性樹脂の添加は、上記延伸性紙材料の成形形状保持性と剛性とを共に向上せしめる。
〔フェノール系化合物〕
また、特に本発明で使用される樹脂として望ましいのは、フェノール系樹脂である。該フェノール系樹脂は、フェノール系化合物とホルムアルデヒドおよび/またはホルムアルデヒド供与体とを縮合させることによって得られる。
上記フェノール系樹脂に使用されるフェノール系化合物としては、一価フェノールであってもよいし、多価フェノールであってもよいし、一価フェノールと多価フェノールとの混合物であってもよいが、一価フェノールのみを使用した場合、硬化時および硬化後にホルムアルデヒドが放出され易いため、好ましくは多価フェノールまたは一価フェノールと多価フェノールとの混合物を使用する。
〔一価フェノール〕
上記一価フェノールとしては、フェノールや、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、エチルフェノール、イソプロピルフェノール、キシレノール、3,5−キシレノール、ブチルフェノール、t−ブチルフェノール、ノニルフェノール等のアルキルフェノール、o−フルオロフェノール、m−フルオロフェノール、p−フルオロフェノール、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール、o−ブロモフェノール、m−ブロモフェノール、p−ブロモフェノール、o−ヨードフェノール、m−ヨードフェノール、p−ヨードフェノール、o−アミノフェノール、m−アミノフェノール、p−アミノフェノール、o−ニトロフェノール、m−ニトロフェノール、p−ニトロフェノール、2,4−ジニトロフェノール、2,4,6−トリニトロフェノール等の一価フェノール置換体、ナフトール等の多環式一価フェノールなどが挙げられ、これら一価フェノールは単独でまたは二種以上混合して使用することが出来る。
〔多価フェノール〕
上記多価フェノールとしては、レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノール、ジヒドロキシナフタリン等が挙げられ、これら多価フェノールは単独でまたは二種以上混合して使用することができる。多価フェノールのうち好ましいものは、レゾルシンまたはアルキルレゾルシンであり、特に好ましいものはレゾルシンよりもアルデヒドとの反応速度が速いアルキルレゾルシンである。
アルキルレゾルシンとしては、例えば5−メチルレゾルシン、5−エチルレゾルシン、5−プロピルレゾルシン、5−n−ブチルレゾルシン、4,5−ジメチルレゾルシン、2,5−ジメチルレゾルシン、4,5−ジエチルレゾルシン、2,5−ジエチルレゾルシン、4,5−ジプロピルレゾルシン、2,5−ジプロピルレゾルシン、4−メチル−5−エチルレゾルシン、2−メチル−5−エチルレゾルシン、2−メチル−5−プロピルレゾルシン、2,4,5−トリメチルレゾルシン、2,4,5−トリエチルレゾルシン等がある。
エストニア産オイルシェールの乾留によって得られる多価フェノール混合物は安価であり、かつ5−メチルレゾルシンのほか反応性の高い各種アルキルレゾルシンを多量に含むので、本発明において特に好ましい多価フェノール原料である。
なお上記多価フェノールのうち、レゾルシンおよびアルキルレゾルシン等のレゾルシノール系化合物の一種または二種以上の混合物(エストニア産オイルシェールの乾留によって得られる多価フェノール混合物を含む)と、アルデヒドおよび/またはアルデヒド供与体からなるレゾルシノール系樹脂は、本発明のフェノール系樹脂として使用されることが望ましい。
〔ホルムアルデヒド供与体〕
本発明では上記フェノール系化合物とホルムアルデヒドおよび/またはホルムアルデヒド供与体が縮合せしめられるが、上記ホルムアルデヒド供与体とは分解するとホルムアルデヒドを生成供与する化合物またはそれらの二種以上の混合物を意味する。このようなアルデヒド供与体としては例えばパラホルムアルデヒド、トリオキサン、ヘキサメチレンテトラミン、テトラオキシメチレン等が例示される。本発明ではホルムアルデヒドとホルムアルデヒド供与体とを合わせて、以下ホルムアルデヒド類と云う。
〔フェノール系樹脂の製造〕
上記フェノール系樹脂には二つの型があり、上記フェノール系化合物に対してホルムアルデヒド類を過剰にしてアルカリ触媒で反応することによって得られるレゾールと、ホルムアルデヒド類に対してフェノールを過剰にして酸触媒で反応することによって得られるノボラックとがあり、レゾールはフェノールとホルムアルデヒドが付加した種々のフェノールアルコールの混合物からなり、通常水溶液で提供され、ノボラックはフェノールアルコールに更にフェノールが縮合したジヒドロキシジフェニルメタン系の種々な誘導体からなり、通常粉末で提供される。
本発明に使用されるフェノール系樹脂にあっては、まず上記フェノール系化合物とホルムアルデヒド類とを縮合させて初期縮合物とし、該初期縮合物を繊維シートに付着させた後、硬化触媒および/または加熱によって樹脂化する。
上記縮合物を製造するには、一価フェノールとホルムアルデヒド類とを縮合させて一価フェノール単独初期縮合物としてもよいし、また一価フェノールと多価フェノールとの混合物とホルムアルデヒド類とを縮合させて一価フェノール−多価フェノール初期共縮合物としてもよい。上記初期縮合物を製造するには、一価フェノールと多価フェノールのどちらか一方または両方をあらかじめ初期縮合物としておいてもよい。
本発明において、望ましいフェノール系樹脂は、フェノール−アルキルレゾルシン共縮合物である。上記フェノール−アルキルレゾルシン共縮合物は、該共縮合物(初期共縮合物)の水溶液の安定が良く、かつフェノールのみからなる縮合物(初期縮合物)に比較して、常温で長期間保存することが出来るという利点がある。また該水溶液をシート基材に含浸あるいは塗布させ、プレキュアして得られる繊維シートの安定性が良く、該繊維シートを長期間保存しても成形性を喪失しない。また更にアルキルレゾルシンはホルムアルデヒド類との反応性が高く、遊離アルデヒドを捕捉して反応するので、樹脂中の遊離アルデヒド量が少なくなる等の利点も有する。
上記フェノール−アルキルレゾルシン共縮合物の望ましい製造方法は、まずフェノールとホルムアルデヒド類とを反応させてフェノール系樹脂初期縮合物を製造し、次いで該フェノール系樹脂初期縮合物にアルキルレゾルシンを添加し、所望なればホルムアルデヒド類を添加して反応せしめる方法である。
例えば、上記一価フェノールおよび/または多価フェノールとホルムアルデヒド類との縮合では、通常一価フェノール1モルに対し、ホルムアルデヒド類0.2〜3モル、多価フェノール1モルに対し、ホルムアルデヒド類0.1〜0.8モルと、必要に応じて溶剤、第三成分とを添加し、液温55〜100℃で8〜20時間加熱反応させる。このときホルムアルデヒド類は、反応開始時に全量加えてもよいし、分割添加または連続滴下してもよい。
更に本発明では、上記フェノール系樹脂として、所望なれば、尿素、チオ尿素、メラミン、チオメラミン、ジシアンジアミン、グアニジン、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、2,6ジアミノ−1,3−ジアミンのアミノ系樹脂単量体および/または該アミノ系樹脂単量体からなる初期縮合体を添加してフェノール系化合物および/または初期縮合物と共縮合せしめてもよい。
上記フェノール系樹脂の製造の際、必要に応じて反応前あるいは反応中あるいは反応後に、例えば塩酸、硫酸、オルト燐酸、ホウ酸、蓚酸、蟻酸、酢酸、酪酸、ベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ナフタリン−α−スルホン酸、ナフタリン−β−スルホン酸等の無機または有機酸、蓚酸ジメチルエステル等の有機酸のエステル類、マレイン酸無水物、フタル酸無水物等の酸無水物、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、蓚酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、燐酸アンモニウム、チオシアン酸アンモニウム、イミドスルホン酸アンモニウム等のアンモニウム塩、モノクロル酢酸またはそのナトリウム塩、α,α’−ジクロロヒドリン等の有機ハロゲン化物、トリエタノールアミン塩酸塩、塩酸アニリン等のアミン類の塩酸塩、サルチル酸尿素アダクト、ステアリン酸尿素アダクト、ヘプタン酸尿素アダクト等の尿素アダクト、N−トリメチルタウリン、塩化亜鉛、塩化第2鉄等の酸性物質、アンモニア、アミン類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、石灰等のアルカリ土類金属の酸化物、炭酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、燐酸ナトリウム等のアルカリ金属の弱酸塩類等のアルカリ性物質を触媒またはpH調整剤として混合してもよい。
本発明のフェノール系樹脂の初期縮合物(初期共縮合物を含む)には、更に、上記ホルムアルデヒド類あるいはアルキロール化トリアゾン誘導体等の硬化剤を添加混合しても良い。
上記アルキロール化トリアゾン誘導体は尿素系化合物と、アミン類と、ホルムアルデヒド類との反応によって得られる。アルキロール化トリアゾン誘導体の製造に使用される上記尿素系化合物として、尿素、チオ尿素、メチル尿素等のアルキル尿素、メチルチオ尿素等のアルキルチオ尿素、フェニル尿素、ナフチル尿素、ハロゲン化フェニル尿素、ニトロ化アルキル尿素等の単独または二種以上の混合物が例示される。特に望ましい尿素系化合物は尿素またはチオ尿素である。またアミン類としてメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、アミルアミン等の脂肪族アミン、ベンジルアミン、フルフリルアミン、エタノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミン類のほか更にアンモニアが例示され、これらは単独でまたは二種以上の混合物として使用される。上記アルキロール化トリアゾン誘導体の製造に使用されるホルムアルデヒド類はフェノール系樹脂の初期縮合物の製造に使用されるホルムアルデヒド類と同様なものである。
上記アルキロール化トリアゾン誘導体の合成には、通常、尿素系化合物1モルに対してアミン類および/またはアンモニアは0.1〜1.2モル、ホルムアルデヒド類は1.5〜4.0モルの割合で反応させる。上記反応の際、これらの添加順序は任意であるが、好ましい反応方法としては、まずホルムアルデヒド類の所要量を反応器に投入し、通常60℃以下の温度に保ちながらアミン類および/またはアンモニアの所要量を徐々に添加し、更に所要量の尿素系化合物を添加し、80〜90℃で2〜3時間攪拌加熱して反応せしめる方法がある。ホルムアルデヒド類としては通常37%ホルマリンが用いられるが、反応生成物の濃度をあげるためにその一部をパラホルムアルデヒドに置き換えても良い。またヘキサメチレンテトラミンを用いると、より高い固形分の反応生成物が得られる。尿素系化合物と、アミン類および/またはアンモニアと、ホルムアルデヒド類との反応は通常水溶液で行われるが、水の一部または全部に代えてメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のアルコール類の単独または二種以上の混合物が使用されても差し支えないし、またアセトン、メチルエチルケトン等のケトン類等の水可溶性有機溶剤の単独または二種以上の混合物が添加使用出来る。上記硬化剤の添加量はホルムアルデヒド類の場合は本発明のフェノール系樹脂の初期縮合物(初期共縮合物)100質量部に対して10〜100質量部、アルキロール化トリアゾン誘導体の場合は上記フェノール系樹脂の初期縮合物(初期共縮合物)100質量部に対して10〜500質量部である。
〔フェノール系樹脂のスルホメチル化および/またはスルフィメチル化〕
水溶性フェノール系樹脂の安定性を改良するために、上記フェノール系樹脂をスルホメチル化および/またはスルフィメチル化することが望ましい。
〔スルホメチル化剤〕
水溶性フェノール系樹脂の安定性を改良するために使用できるスルホメチル化剤としては、例えば、亜硫酸、重亜硫酸またはメタ重亜硫酸と、アルカリ金属またはトリメチルアミンやベンジルトリメチルアンモニウム等の第四級アミンもしくは第四級アンモニウムとを反応させて得られる水溶性亜硫酸塩や、これらの水溶性亜硫酸塩とアルデヒドとの反応によって得られるアルデヒド付加物が例示される。
該アルデヒド付加物とは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、クロラール、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒドと、上記水溶性亜硫酸塩とが付加反応したものであり、例えばホルムアルデヒドと亜硫酸塩からなるアルデヒド付加物は、ヒドロキシメタンスルホン酸塩である。
〔スルフィメチル化剤〕
水溶性フェノール系樹脂の安定性を改良するために使用できるスルフィメチル化剤としては、ホルムアルデヒドナトリウムスルホキシラート(ロンガリット)、ベンズアルデヒドナトリウムスルホキシラート等の脂肪族、芳香族アルデヒドのアルカリ金属スルホキシラート類、ナトリウムハイドロサルファイト、マグネシウムハイドロサルファイト等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のハイドロサルファイト(亜ジチオン酸塩)類、ヒドロキシメタンスルフィン酸塩等のヒドロキシアルカンスルフィン酸塩等が例示される。
上記フェノール系樹脂初期縮合物をスルホメチル化および/またはスルフィメチル化する場合、該初期縮合物に任意の段階でスルホメチル化剤および/またはスルフィメチル化剤を添加して、フェノール系化合物および/または初期縮合物をスルホメチル化および/またはスルフィメチル化する。
スルホメチル化剤および/またはスルフィメチル化剤の添加は、縮合反応前、反応中、反応後のいずれの段階で行ってもよい。
スルホメチル化剤および/またはスルフィメチル化剤の総添加量は、フェノール系化合物1モルに対して、通常0.001〜1.5モルである。0.001モル以下の場合はフェノール系樹脂の親水性が充分でなく、1.5モル以上の場合はフェノール系樹脂の耐水性が悪くなる。製造される初期縮合物の硬化性、硬化後の樹脂の物性等の性能を良好に保持するためには、0.01〜0.8モル程度とするのが好ましい。
初期縮合物をスルホメチル化および/またはスルフィメチル化するために添加されるスルホメチル化剤および/またはスルフィメチル化剤は、該初期縮合物のメチロール基および/または該初期縮合物の芳香環と反応して、該初期縮合物にスルホメチル基および/またはスルフィメチル基が導入される。
このようにしてスルホメチル化および/またはスルフィメチル化したフェノール系樹脂の初期縮合物の水溶液は、酸性(pH1.0)〜アルカリ性の広い範囲で安定であり、酸性、中性およびアルカリ性のいずれの領域でも硬化することが出来る。特に、酸性側で硬化させると、残存メチロール基が減少し、硬化物が分解してホルムアルデヒドを発生するおそれがなくなる。
本発明で使用する合成樹脂には、更に、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、燐酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、珪藻土、ドロマイト、石膏、タルク、クレー、アスベスト、マイカ、ケイ酸カルシウム、ベントナイト、ホワイトカーボン、カーボンブラック、鉄粉、アルミニウム粉、ガラス粉、石粉、高炉スラグ、フライアッシュ、セメント、ジルコニア粉等の無機充填材;天然ゴムまたはその誘導体;スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、イソプレンゴム、イソプレン−イソブチレンゴム等の合成ゴム;ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム、澱粉、澱粉誘導体、ニカワ、ゼラチン、血粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸塩、ポリアクリルアミド等の水溶性高分子や天然ガム類;木粉、クルミ粉、ヤシガラ粉、小麦粉、米粉等の有機充填材;ステアリン酸、パルミチン酸等の高級脂肪酸、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール等の高級アルコール;ブチリルステアレート、グリセリンモノステアレート等の脂肪酸のエステル類;脂肪酸アミド類;カルナバワックス等の天然ワックス類、合成ワックス類;パラフィン類、パラフィン油、シリコンオイル、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリビニルアルコール、グリス等の離型剤;アゾジカーボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、P,P’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、アゾビス−2,2’−(2−メチルグロピオニトリル)等の有機発泡剤;重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸アンモニウム等の無機発泡剤;シラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン、発泡ガラス、中空セラミックス等の中空粒体;発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン等のプラスチック発泡体や発泡粒;顔料、染料、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶化促進剤、燐系化合物、窒素系化合物、硫黄系化合物、ホウ素系化合物、臭素系化合物、グアニジン系化合物、燐酸塩系化合物、燐酸エステル系化合物、アミノ系樹脂等の難燃剤、防炎剤、撥水剤、撥油剤、防虫剤、防腐剤、ワックス類、界面活性剤、滑剤、老化防止剤、紫外線吸収剤;DBP、DOP、ジシクロヘキシルフタレートのようなフタール酸エステル系可塑剤やその他のトリクレジルホスフェート等の可塑剤等を添加、混合してもよい。
〔通気性多孔質材料〕
上記延伸性紙材料からなる第2吸音層5には補強と吸音効果付与の目的で、通気性多孔質材料からなる第1吸音層4が裏打ちされる。
上記通気性多孔質材料としては不織布、繊維編織物等の繊維シート、ポリウレタン発泡体、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリスチレン発泡体、ポリ塩化ビニル発泡体、エポキシ樹脂発泡体、メラミン樹脂発泡体、尿素樹脂発泡体、フェノール樹脂発泡体等の樹脂発泡体のうち通気性を有する樹脂発泡体、上記プラスチックのビーズの焼結体等が使用される。
上記通気性多孔質材料が繊維シートからなる場合には、該繊維シートに使用される繊維材料として例えばポリエステル繊維、芯鞘構成のポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ウレタン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、アセテート繊維等の合成繊維、パルプ、木綿、ヤシ繊維、麻繊維、竹繊維、ケナフ繊維等の天然繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、石綿繊維等の無機繊維、あるいはこれらの繊維を使用した繊維製品のスクラップを解繊して得られら再生繊維の1種または2種以上の繊維が使用されるが、例えばガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、石綿繊維、ステンレス繊維等の無機繊維やポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド繊維等のアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維等の望ましくは融点が250℃以上の耐熱性合成繊維を使用すれば、耐熱性の極めて高い緩衝吸音材が得られる。その中でも炭素繊維は焼却処理が可能で細片が飛散しにくい点で有用な無機繊維であり、アラミド繊維は比較的安価で入手し易い点で有用な合成繊維である。
上記通気性多孔質材料の米坪量は200〜1400g/m、好ましくは200〜1000g/mに設定する。通気性多孔質材料の密度は5〜300kg/m、好ましくは10〜250kg/m、更に好ましくは20〜200kg/mに設定する。通気性多孔質材料の通気抵抗は、好ましくは0.1〜5kPa・s/mに設定する。
上記通気性多孔質材料には上記延伸性紙材料に塗布または含浸する合成樹脂と同様な熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂が塗布または含浸されてもよい。
上記通気性多孔質材料にフェノール系樹脂等の熱硬化性樹脂の初期縮合物が塗布または含浸された場合には、該通気性多孔質材料をプレキュアーして該通気性多孔質材料に含まれている初期縮合物をB状態とすると、該通気性多孔質材料は長期間安定に成形性を維持することが出来る。
上記合成樹脂、特に熱硬化性樹脂の添加は、該通気性多孔質材料の成形形状保持性と剛性とを共に向上せしめる。
〔表皮材〕
本発明において使用される表皮材6としては、上記第1吸音層4で使用した通気性多孔質材料と同様の通気性多孔質材料が使用可能であるが、一般的には上記通気性多孔質材料において使用されている繊維と同様な繊維を使用したニードルパンチ不織布、スパンボンド、ケミカルボンド、サーマルボンド、ステッチボンド等の不織布や編織物が使用され、米坪量は通常15〜150g/m、好ましくは20〜100g/mである。
上記表皮材6は、上記延伸性紙材料や上記通気性多孔質材料に塗布または含浸される合成樹脂と同様な合成樹脂が塗布または含浸されてもよい。また所望なれば撥水加工や難燃加工されてもよい。
〔表層材の製造〕
上記延伸性紙材料からなる第2吸音層5と上記通気性多孔質材料からなる第1吸音層4、あるいは上記表皮材6と上記第2吸音層5とを積層接着するには、通常の溶液型や水性のエマルジョン型の接着剤、粉末状、くもの巣状、溶液型、あるいは水性エマルジョン型のホットメルト接着剤等が使用される。粉末状、くもの巣状のホットメルト接着剤の場合には接着層も通気性になるので得られる積層物の通気性を阻害しない。溶液型あるいは水性エマルジョン型の接着剤の場合にはスプレー塗布あるいはシルク印刷塗装、オフセット印刷塗装等によって点状に接着剤を塗布して、得られる積層物の通気性を確保し得る。
表層材3の通気抵抗は、0.4〜5kPa・s/mに設定する。通気抵抗が0.4kPa・s/m未満の場合、該表層材3を介して多孔部材2によるセル内に入射される音波を十分に減衰することができない。通気抵抗が5kPa・s/mを超えると、該表層材3で音波が反射されて却って騒音が増してしまったり、該表層材3の振動の共振を低い周波数に同調させることが出来ず、セルの厚みを縮小することが出来なかったりする等の不具合が生じる。
表層材3は、その通気抵抗が0.4〜5kPa・s/mとなるように製造される。例えば、第1吸音層4、表皮材6及び第2吸音層5を積層した状態で通気抵抗が0.4kPa・s/m未満となるような場合には、第2吸音層5となる延伸性紙材料の表裏両面に合成樹脂を塗布したり等して通気抵抗を0.4kPa・s/m以上とする。また通気抵抗を高める方法として延伸性紙材料の表裏両面に合成樹脂を塗布する以外に、くもの巣状のホットメルト接着剤を目の細かいものとしたり、第1吸音層4あるいは表皮材6の密度を上げたり等の方法がある。第1吸音層4、表皮材6及び第2吸音層5を積層した状態で通気抵抗が5kPa・s/mを超える場合は、延伸性紙材料に対する合成樹脂の塗布量を変更したり、第1吸音層4あるいは表皮材6の密度を下げたり等のような種々の方法で通気抵抗を5kPa・s/m以下とする。
従って、表層材3の製造においては、必ずしも第1吸音層4、表皮材6及び第2吸音層5の各通気抵抗をそれぞれ厳密に管理する必要はなく、第1吸音層4、表皮材6及び第2吸音層5を積層接着して表層材とした状態で通気抵抗が0.4〜5kPa・s/mとなっていればよい。
〔緩衝吸音材の製造〕
本実施例の緩衝吸音材1を製造するには、上記のようにして製造した表層材3を上記多孔部材2の表面に、例えばビス、ボルト−ナット等の締結具8によって取付ける。この場合は前記した多孔部材2の締結具取付け孔2Eが設けられている取付け座2Dを利用する。
〔緩衝吸音材の取付け〕
本発明の緩衝吸音材は、上記したように多孔部材側を被覆パネル7に向けて、表層材側を騒音源側に向けて該被覆パネル7上に取付けられる。
該被覆パネル7としては、通常PS,AS,ABS,AES,PP,変性PP,PVC,PC,PMMA,PSF,PES,PPO,PPS,PAR,PEEK,PAI,PI,PEI,メラミン樹脂、フェノール樹脂等の硬質プラスチックの板や成形物、あるいは上記硬質プラスチックの発泡体の板、あるいは木板、合板、ハードボード、パーティクルボード、MDF(中密度繊維板)等の木質板、あるいはアルミニウム、鉄、鋼、チタン等の金属、ジュラルミン、ステンレススチール等の合金等のような金属板、あるいは他に本発明で使用される多孔質材料の成形物等が使用される。
上記被覆パネル7に上記緩衝吸音材1を取付けるには、図1に示すように上記多孔部材2の周縁から上記表層材3を臨出させ、該臨出部分を締結具8によって基板に止着する。
本発明は上記実施例によって限定されるものではなく、例えば図6に示すように多孔部材21の各角筒状有底凹部21Cの底部に透孔21Dをくりぬいた構成であってもよく、また図7に示すように波型の多孔部材22に多数の透孔22Aを設けた構成であってもよい。
また図8に示すように、多孔部材23はハニカム状であってもよいし、また図9に示すように格子状の枠組みをした多孔部材24であってもよい。
図8に示すハニカム状の多孔部材23を製造するには、例えば上記熱可塑性樹脂の射出成形が適用される。
図9に示す格子状の枠組みをした多孔部材24を製造するには、図10に示すように例えば上記熱可塑性樹脂の短冊状の板24Aの一方の縁から切込み24Bを設け上記板24Aの相互を組合わせ、一方の板24Aの切込み24Bを上向きにし、他方の板24Aの切込み24Bを下向きにして双方の切込み24B、24B相互を嵌め合わせることによって格子状に組み立てる。
更に本発明にあっては、表層材3の表面に表皮材6を積層する構成は必須ではなく、該表皮材6は省略されてもよいし、この場合、該表層材3を延伸性紙材料5側を多孔部材2に向けて該多孔部材2に取付けてもよい。更に該積層材3は該多孔部材2の表裏両面に取付けられてもよい。
以下に本発明を更に具体的に説明するための実施例を記載するが、本発明は該実施例にのみ限定されるものではない。
〔実施例1〕
A:多孔部材の製造
ポリプロピレンが70質量%、低密度ポリエチレンが10質量%、タルクが20質量%の混合物からなる熱可塑性樹脂から押出成形した厚さ0.3mmのシートを用い、真空成形によって図2に示す平面正方形の多孔部材2を得た。
該多孔部材2は、厚さT:10mm、一辺の長さL:45mm、単位面積当たりの重さ:133g/mであった。
B:第1吸音層の製造
ポリエステル繊維が70質量%、および芯鞘構成の低融点ポリエステル繊維(融点:150℃)が30質量%からなる米坪量が500g/mの繊維ウェブを熱ロールにて加熱−冷却し、通気性多孔質材料からなる第1吸音層を得た。
該第1吸音層は、厚さ:5mm、密度:100kg/m、通気抵抗:0.45kPa・s/mであった。
C:第2吸音層および表皮材の製造
ポリエステル繊維からなるニードルパンチング法による米坪量が70g/mの繊維シートに、スルホメチル化フェノール−アルキルレゾルシン−ホルムアルデヒド初期縮合物(固形分:45%水溶液)が40質量部、フッ素系撥水・撥油剤(固形分:20%水溶液)が2質量部、カーボンブラック(固形分:20%水分散液)が1質量部、水が57質量部からなる混合液を固形分として10g/mの塗布量になるように含浸させ、150℃で2分間乾燥させることにより、該縮合物をプレキュアさせた表皮材を得た。
上記表皮材の裏面に、クモノ巣状のホットメルト接着剤(融点:135℃、目付量:10g/m)を重ね、さらにそのホットメルト接着剤上に針葉樹パルプが70質量%、広葉樹パルプが30質量%の混合比率としたクレープ加工紙(米坪量:20g/m、クレープ率:30%、通気抵抗:0.16kPa・s/m)からなる延伸性紙材料を接着させた後、アクリル酸エステルエマルジョンを該延伸性紙材料の上に固形分として20g/mの塗布量でロールコーターを用いて塗布し、120℃で吸引しながら2分間乾燥させることにより、上記表皮材が積層された第2吸音層を得た。
D:表層材の製造
上記Bで得られた第1吸音層と、上記Cで得られた第2吸音層および表皮材とを、それらの間に上記Cで用いたクモノ巣状のホットメルト接着剤(融点:135℃、目付量:10g/m)を介在させて積層し、その積層されたものを熱ロールを用いて圧着することにより、表層材を得た。
該表層材は、厚さ:6mm、通気抵抗:0.98kPa・s/mであった。
E:緩衝吸音材の製造
上記Dで得られた表層材3と、上記Aで得られた多孔部材2とを用い、図1に示す形状の緩衝吸音材1を作製した。
該緩衝吸音材は、ポリプロピレンを射出成形することによって得られた厚さ:1mm、重量:1690kg/mの基板(7)に取り付けて止着した。
〔比較例1〕
C:表皮材の製造
実施例1において、上記Cで用いた延伸性紙材料とアクリル酸エステルエマルジョンを除去して表皮材のみとした。
上記Cの表皮材を実施例1のBで用いた第1吸音層に接着して表層材とした他は、実施例1と同様にして緩衝吸音材を作製した。
なお、得られた表層材は、厚さ:6mm、通気抵抗:0.49kPa・s/mであった。また該表皮材と該第1吸音層との接着には、実施例1のCで用いたクモノ巣状ホットメルト接着剤を用いた。
〔比較例2〕
B:第1吸音層の製造
実施例1において、上記Bの米坪量を1200g/mとした他は同様にして第1吸音層を得た。
該第1吸音層は、厚さ:5mm、密度:240kg/m、通気抵抗:0.92kPa・s/mであった。
上記Bの第1吸音層に比較例1のCで用いた表皮材を接着して表層材とした他は、実施例1と同様にして緩衝吸音材を作製した。
なお、得られた表層材は、厚さ:6mm、通気抵抗:0.99kPa・s/mであった。また該表皮材と該第1吸音層との接着には、上記Cで用いたクモノ巣状ホットメルト接着剤を用いた。
〔比較例3〕
B:第1吸音層の製造
比較例2において、上記Bの米坪量を800g/mとした他は同様にして第1吸音層を得た。
該第1吸音層は、厚さ:10mm、密度:80kg/m、通気抵抗:0.37kPa・s/mであった。
上記Bの第1吸音層を変更した他は、比較例2と同様にして緩衝吸音材を作製した。
なお、得られた表層材は、厚さ:11mm、通気抵抗:0.41kPa・s/mであった。
〔比較例4〕
実施例1において、上記Bで用いた第1吸音層を除去し、上記Cで用いた表皮材および第2吸音層を表層材とした他は同様にして緩衝吸音材を作製した。
なお、得られた表層材は、厚さ:1mm、通気抵抗:0.37kPa・s/mであった。
〔比較例5〕
F:吸音材の製造
ポリエステル繊維が70質量%、および芯鞘構成の低融点ポリエステル繊維(融点:150℃)が30質量%からなる米坪量が1500g/mの繊維ウェブを熱ロールにて加熱−冷却し、通気性多孔質材料からなる吸音材を得た。
該吸音材は、厚さ:10mm、密度:150kg/m、通気抵抗:1.01kPa・s/mであった。
そして、上記吸音材を実施例1で用いた基板(7)に取り付けて止着し、緩衝吸音材とした。
〔試験結果〕
実施例1、比較例1〜5の各緩衝吸音材について、それぞれの重量と通気抵抗を測定した。その結果を表1に示す。
なお、緩衝吸音材の全重量については、表層材および多孔部材の他、使用された接着剤や樹脂等の全ての重量をDry換算でg/mとして測定した。ただし、比較例5は通気性多孔質材料のみとした。
通気抵抗については、多孔部材を除き、表層材の部分の通気抵抗を測定した。
実施例1、比較例1〜5の各緩衝吸音材について、それぞれの残響室法吸音率を測定した。その結果を表2、図11のグラフに示す。
なお、測定は、JIS A 1409の残響室法吸音率の測定方法に準じて行った。
表1、表2、図11より、実施例1は、軽量であり、吸音性能に優れたものであることが確認された。
第2吸音層(クレープ加工紙)を省略した従来品に相当する比較例1は実施例1に比べて、表層材の通気抵抗が小さく、吸音性能が劣っていることが確認された。
比較例1に比べて第1吸音層の米坪量を増した比較例2は、比較例1と比べれば吸音性能は向上したものの実施例1に比べると劣り、また重量が約2倍に増していることが確認された。
比較例1に比べて第1吸音層の厚さを増した比較例3は、比較例1と比べれば吸音性能は向上したものの、実施例1に比べると劣り、また厚さも増していることが確認された。
第1吸音層を省略した比較例4は、実施例1に比べると吸音性能が極端に悪いことが確認された。
通気性多孔質材料のみとした比較例5は、吸音性能を向上させるために米坪量を増加させる必要があることが確認された。
〔実施例2〕
A:多孔部材の製造
ポリプロピレンが70質量%、低密度ポリエチレンが10質量%、タルクが20質量%の混合物からなる熱可塑性樹脂から押出成形した厚さ0.3mmのシートを用い、真空成形によって図6に示す形状の多孔部材21を得た。
該多孔部材21は、厚さT:5mm、一辺の長さL:20mmであった。
B:第1吸音層の製造
ケナフ繊維が60質量%、ポリプロピレン繊維が30質量%、ポリエステル繊維が10質量%からなる米坪量が500g/mの繊維ウェブを熱ロールにて加熱−冷却し、通気性多孔質材料からなる第1吸音層を得た。
該第1吸音層は、厚さ:3mm、密度:167kg/m、通気抵抗:0.32kPa・s/mであった。
C:第2吸音層および表皮材の製造
ポリエステル繊維からなるニードルパンチング法による米坪量が80g/mの繊維シートを表皮材とした。
該表皮材の裏面に、共重合ポリアミドからなるホットメルト接着剤(融点:125℃、粒度:200μm)をスキャッタリング方式にて5g/mの塗布量となるように塗布した。
さらに該ホットメルト接着剤上に、針葉樹パルプが70質量%、広葉樹パルプが30質量%の混合比率としたクレープ加工紙(米坪量:20g/m、クレープ率:40%、通気抵抗:0.63kPa・s/m)からなる延伸性紙材料を重合し、130℃の熱ロールにて加熱−冷却することにより、該表皮材と延伸性紙材料を接着して、表皮材が積層された第2吸音層を得た。
D:表層材の製造
上記Bで得られた第1吸音層と、上記Cで得られた第2吸音層および表皮材とを、それらの間にクモノ巣状のホットメルト接着剤(融点:125℃、目付量:5g/m)を介在させて積層し、その積層されたものを熱ロールを用いて圧着することにより、表層材を得た。
該表層材は、厚さ:3mm、通気抵抗:1.12kPa・s/mであった。
E:緩衝吸音材の製造
上記Dで得られた表層材を上記Aで得られた多孔部材21に締結具により取り付けて緩衝吸音材を作製した。
上記のようにして得られた緩衝吸音材は、自動車のドアトリム、フロア内外面、トランクルームトリム、フェンダーライナー等に適用可能な緩衝吸音材として有用である。
〔実施例3〕
A:多孔部材の製造
変性ポリフェニレンエーテルが50質量%、66ナイロンが45質量%、スチレン−水素添加ポリオレフィン−スチレンブロック共重合体が5質量%のポリマーアロイ混合物からなる熱可塑性樹脂から押出成形した厚さ0.6mmのシートを用い、真空/圧空成形によって図1に示す形状の多孔部材2を得た。
該多孔部材2は、厚さT:80mm、一辺の長さL:50mmであった。
B:第1吸音層の製造
再生炭素繊維が10質量%、ガラス繊維が60質量%、芯鞘構成低融点ポリエステル繊維(融点:150℃)が30質量%からなる米坪量が800g/mの繊維ウェブを加熱−冷却し、通気性多孔質材料からなる第1吸音層を得た。
該第1吸音層は、厚さ:30mm、密度:26.6kg/m、通気抵抗:0.22kPa・s/mであった。
C:第2吸音層および表皮材の製造
ポリエステル繊維からなるスパンボンド法による米坪量が50g/mの繊維シートを表皮材とした。
該表皮材の裏面に、共重合ポリアミドからなるホットメルト接着剤(融点:135℃、粒度:200μm)をスキャタリング方式にて5g/mの塗布量となるように塗布した。
さらに該ホットメルト接着剤上に、針葉樹パルプが70質量%、広葉樹パルプが30質量%の混合比率としたエンボス加工紙(米坪量:20g/m、突起高さ:0.2mm、突起数:64個/cm、通気抵抗:0.47kPa・s/m)からなる延伸性紙材料を重合し、140℃の熱ロールにて加熱−冷却することにより、該表皮材と延伸性紙材料を接着した。
そして、スルフィメチル化フェノール−アルキルレゾルシン−ホルムアルデヒド初期縮合物(固形分:45%水溶液)が40質量部、フッ素系撥水・撥油剤(固形分:20%水溶液)が2質量部、カーボンブラック(固形分:20%水分散液)が1質量部、水が57質量部からなる混合液を固形分として20g/mの塗布量となるように含浸させ、150℃で2分間乾燥し、該縮合部をプレキュアさせることにより、第2吸音層および表皮材を得た。
D:表層材の製造
上記Bで得られた第1吸音層と、上記Cで得られた第2吸音層および表皮材とを重合し、180℃で熱圧プレス成形させることにより、表層材を得た。
該表層材は、厚さ:30mm、通気抵抗:0.78kPa・s/mであった。
E:緩衝吸音材の製造
上記Dで得られた表層材3と上記Aで得られた多孔部材2とを用い、これらをアルミニウム製の基板に取り付けて図1に示す形状の緩衝吸音材1を得た。
上記のようにして得られた緩衝吸音材は、耐熱、耐候性に優れ、空調機、壁面、高架下面等に有用である。
本発明の緩衝吸音材は、軽量でかつ緩衝吸音性に優れるから、自動車の内装材料等に極めて有用であるから、産業上利用可能である。
被覆パネルに取り付けた状態の緩衝吸音材の断面図。 多孔部材の斜視図。 多孔部材の断面図。 エンボス加工紙の突起高さhを説明する断面図。 通気抵抗の測定方法を説明する概略図。 透孔を設けた多孔部材の斜視図。 波型の多孔部材の斜視図。 ハニカム状の多孔部材の斜視図。 格子状の多孔部材の斜視図。 多孔部材の組み立てを説明する斜視図。 実施例、比較例の各周波数に対する吸音率を示したグラフ。
1 緩衝吸音材
2,21,22,23,24 多孔部材
3 表層材
4 通気性多孔質材料
5 延伸性紙材料
6 表皮材
7 被覆パネル
【0003】
る。更に、吸音材は、その密度を過剰に高めてしまうと、繊維シートの振動が困難になり、音波を透過させることなく反射してしまうため、却って吸音性能が低下してしまう。
また例えばボンネットフードに設定する緩衝吸音材の場合には、事故により人体がボンネットフードに衝突したような場合に、その衝撃を効率よく吸収し緩和するために、完全に潰れた状態でもなお適度の弾性が維持されるような材料を選択すべきである。従来の軟質ポリウレタン発砲体を材料とするものは、完全に潰れた状態では基体の硬さがそのまま発現されてしまう。
課題を解決するための手段
[0005]
本発明は、上記従来の課題を解決するための手段として、多孔部材と該多孔部材に積層されている表層材からなる緩衝吸音材であって、前記表層材は、少なくとも表面に凹凸が形成されている延伸性紙材料によって構成される層を有する緩衝吸音材を提供するものである。
具体的には、前記延伸性紙材料は、クレープ加工および/またはエンボス加工紙である。また前記表層材は、前記多孔部材上に配置されている第1吸音層と、該第1吸音層上に積層されている第2吸音層と、該第2吸音層上に積層されている表皮材とを有し、前記第2吸音層は、前記延伸性紙材料からなることが望ましい。そして、前記第1吸音層及び前記表皮材は、通気性多孔質材料からなることが望ましく、また一般に前記多孔部材は、セル構造を形成するための多孔が設けられている熱可塑性樹脂製のパネル部材である。
前記延伸性紙材料は、米坪量が10〜50g/m、通気抵抗が0.06〜3.0kPa・s/mであり、前記表層材は、通気抵抗が0.4〜5.0kPa・s/mの範囲に設定されていることが望ましく、また前記延伸性紙材料の表面および/または裏面に合成樹脂が塗布されることによって、上記表層材の通気抵抗が調節されていることが望ましい。
更に本発明にあっては、騒音源を被覆する被覆パネル上に上記緩衝吸音材を配置した構造であって、該緩衝吸音材は、前記表層材が前記騒音源に向き
【0018】
上記延伸性紙材料の通気抵抗は、0.06〜3.0kPa・s/mであることが望ましい。
[0030]
ここで、通気抵抗R(Pa・s/m)とは、通気性材料の通気の程度を表す尺度である。この通気抵抗Rの測定は定常流差圧測定方式により行われる。図5に示すように、シリンダー状の通気路W内に試験片Tを配置し、一定の通気量V(図中矢印の向き)の状態で図中矢印の始点側の通気路W内の圧力P1と、図中矢印の終点P2の圧力差を測定し、次式より通気抵抗Rを求めることが出来る。
R=ΔP/V
ここで、ΔP(=P1−P2):圧力差(Pa)、V:単位面積当りの通気量(m/m・s)である。なお通気抵抗R(Pa・s/m)は通気度C(m/Pa・s)とC=1/Rの関係にある。
通気抵抗は、例えば、通気性試験機(製品名:KES−F8−AP1、カトーテック株式会社製、定常流差圧測定方式)によって測定することが出来る。
[0031]
なお、本発明の延伸性紙材料の通気抵抗は、最終製品において吸音対象となる音波の周波数に応じて適宜設定される。該通気抵抗の調整は、延伸性紙材料の繊維相互の絡みや目付量、あるいは延伸性紙材料に合成樹脂を塗布または含浸する場合には該合成樹脂の塗布量または含浸量で調整することが出来る。
上記延伸性紙材料に塗布または含浸される合成樹脂としては、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂のいずれも使用される。
[0032]
上記熱可塑性樹脂としては、例えばアクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸エチル(EEA)樹脂、アクリロニトリル・スチレン・アクリルゴム共重合(ASA)樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合(AS)樹脂、アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合(ACS)樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合(EVA)樹脂、エチレン・ビニルアルコール共重合(EVOH)樹
本発明は、例えば自動車であればエンジン周りや床あるいは天井等、コンプレッサーなどのような騒音の発生源になり得る装置であればその装置周り等、住宅であれば防音壁や防音床のような建材等、道路であれば路面下に埋設される防音材やあるいは道路側縁に立設される防音壁等に使用される緩衝吸音材および吸音構造に関するものである。
従来、例えば自動車に使用されている吸音材料としては、主として基板と、該基板に空気層を介して重合される繊維シート等からなる吸音材とからなるものがある(特許文献1〜5)。他の吸音材料として、空気層が内在されておらず、主として厚みのある繊維シートのみからなるものがある(特許文献6,7)。
特開平11−161282号公報 特開平11−217086号公報 特開2004−62074号公報 特開2004−169616号公報 特開2004−175200号公報 特開2004−325973号公報 特開2005−195989号公報
例えば上記特許文献1の吸音装置に開示されるように、空気層が内在された吸音材にあっては、基板と吸音材との間にセルが構成される、いわゆるセル構造を有している。そして、騒音源からの音波は、上記吸音材を介してセル内に入射波として入射され、該入射波はそのまま該空気層を経て該基板へと達し、該基板で反射波として反射され、該入射波と該反射波との合成によって形成された定在波が再び該空気層を経て吸音材に達する。
ここで、上記定在波は、その波長λの4分の1の奇数倍だけ基板から離れた個所で振動の腹がくるように振動しており、該個所では音のエネルギーが最大となる。そこで、該セル構造においては、セルの高さ(厚み)を該波長λの4分の1(若しくはその奇数倍)とし、音のエネルギーが最大となる位置に吸音材を配置することにより、そのエネルギーが最大となった音波を該吸音材に透過させるように設計している。例えば自動車の主たる騒音源であるエンジンから発生する騒音は略1000Hz前後であり、この場合の波長λは0.34mになるから、セルの高さ(厚み)は0.34m/4=8.5cmとなる。セルの高さ(厚み)をこの程度に厚くすれば、該音波は、該吸音材を透過する間にそのエネルギーが減衰されるため、該吸音材による吸音効果を効率良く発揮させることが出来る。更に該吸音材が繊維シートからなる場合、音(空気の振動)のエネルギーが、繊維シートの振動により発生する繊維間の摩擦によって熱エネルギー(摩擦熱)へ変換されることにより、好適な吸音特性を発揮する。
しかし、セル構造を有する吸音材については、吸音効果を効率良く発揮させるために、前記したように厚みを音波の波長λの4分の1程度にする必要があり、例えば自動車の特に低音からなる音波を吸音対象とする厚み8.5cmのセル構造を有する吸音材であれば消音効果は高いが、オイルパン下、車室内天井などのようなスペースがない部位には設置できないという問題がある。
一方、繊維シートのみからなる吸音材のように、空気層を確保するセル構造を有さない吸音材の場合、その吸音特性のみで好適な吸音性能を発揮させるためには、吸音材の密度(あるいは目付・面重量)を増大させる必要がある(例えば特許文献6の吸音材は300〜1500g/m、特許文献7の吸音材は1500g/m)。すると、吸音材の質量も増大してしまうため、近年の自動車のように燃料効率を重視するべく軽量化を図る場合に問題が生じる。更に、吸音材は、その密度を過剰に高めてしまうと、繊維シートの振動が困難になり、音波を透過させることなく反射してしまうため、却って吸音性能が低下してしまう。
また例えばボンネットフードに設定する緩衝吸音材の場合には、事故により人体がボンネットフードに衝突したような場合に、その衝撃を効率よく吸収し緩和するために、完全に潰れた状態でもなお適度の弾性が維持されるような材料を選択すべきである。従来の軟質ポリウレタン発砲体を材料とするものは、完全に潰れた状態では基体の硬さがそのまま発現されてしまう。
本発明は、上記従来の課題を解決するための手段として、多孔部材と該多孔部材に積層されている表層材からなる緩衝吸音材であって、前記表層材は、少なくとも表面に凹凸が形成されている延伸性紙材料によって構成される層を有する緩衝吸音材を提供するものである。
具体的に前記延伸性紙材料は、クレープ加工および/またはエンボス加工紙である。また前記表層材は、前記多孔部材上に配置されている第1吸音層と、該第1吸音層上に積層されている第2吸音層と、該第2吸音層上に積層されている表皮材とを有し、前記第2吸音層は、前記延伸性紙材料からなることが望ましい。そして、前記第1吸音層及び前記表皮材は、通気性多孔質材料からなることが望ましく、また一般に前記多孔部材は、セル構造を形成するための多孔が設けられている熱可塑性樹脂製のパネル部材である。
前記延伸性紙材料は、米坪量が10〜50g/m、通気抵抗が0.06〜3.0kPa・s/mであり、前記表層材は、通気抵抗が0.4〜5.0kPa・s/mの範囲に設定されていることが望ましく、また前記延伸性紙材料の表面および/または裏面に合成樹脂が塗布されることによって、上記表層材の通気抵抗が調節されていることが望ましい。
更に本発明にあっては、騒音源を被覆する被覆パネル上に上記緩衝吸音材を配置した構造であって、該緩衝吸音材は、前記表層材が前記騒音源に向き、前記多孔部材側が前記被覆パネル側に向くようにして配置されている吸音構造が提供される。
〔作用〕
本発明の緩衝吸音材1は、表層材3が騒音源側を向き、多孔部材2が、例えばエンジンカバー等のような騒音源を被覆する被覆パネル7側を向くようにして、該被覆パネル7に取り付けられる。上記吸音構造にあっては、上記被覆パネル7と吸音材である表層材3との間に上記多孔部材2によって空気層が設けられることにより、セル構造が形成される。騒音源から該緩衝吸音材1に達した音波は、該表層材3を介して入射波として上記セル構造内に入射され、一部は該被覆パネル7で反射波として反射され、また一部は該被覆パネル7を共振動させることで透過波として透過しようとする。さらに該被覆パネル7からの反射波は、入射波と合成され、定在波として該表層材3に達し、該表層材3を透過しようとする。ここで、該緩衝吸音材1においては、騒音源から到達した音波を該緩衝吸音材1に好適に入力させ、また入力された音波を該緩衝吸音材1から騒音として出力させないようにすることが重視される。
上記表層材3は、上記多孔部材2側に配置されている第1吸音層4と、該第1吸音層4上に積層されている第2吸音層5と、該第2吸音層5上に積層されている表皮材6とからなる積層シートによって構成されたものである。第1吸音層4と表皮材6は、通気性多孔質材料(但し、前記延伸性紙材料を除く)からなり、また第2吸音層5は、表面に凹凸が形成された延伸性紙材料からなり、それぞれが柔軟でかつ軽量であるから、騒音源から到達した音波を反射することなく、セル構造内に好適に入力させることが出来る。
ここで表層材3は、通気性多孔質材料からなる第1吸音層4と表皮材6の間に、延伸性紙材料からなる第2吸音層5が介在されることにより、通気抵抗が適度に高められている。
更に上記延伸性紙材料は、表面に凹凸が形成されているから、第1吸音層4と表皮材6との間に空気層を形成する。該空気層の存在により、該表層材3は、より柔軟かつ軽量なものとなる。このため該表層材3は、通気性多孔質材料のみからなるもの(例えば繊維シート)に比べ、騒音源から到達した音波によって容易に振動することができ、はるかに優れた構造的減衰効果を発揮する。その結果、緩衝吸音材1は、騒音発生源からの音波が該表層材3を介して多孔部材2によるセル内に入射される際、該音波を減衰することができる。
さらには表層材3の内部においても、上記延伸性紙材料の表面の凹凸によってセル構造が形成されることになるため、セル構造による吸音効果を合わせて発揮することができる。
従って、上記表層材3を透過した音波は、既に該被覆パネル7を共振動させるに足るエネルギーを失っているから、被覆パネル7から透過波が出力されることを抑制することができる。さらに、該表層材3に達した定在波は、上記表層材3による優れた構造的減衰効果と吸音効果により、該表層材3に好適に吸音される。その結果、騒音源から緩衝吸音材1に到達した音波は、該緩衝吸音材1に好適に吸音されるため、該音波が外部へ騒音として出力されることを防止することができる。
その上、上記したように延伸性紙材料は、適度に高い通気抵抗を表層材3に付与するので、上記したように該表層材3の振動の共振を低い周波数に同調させることが出来、そのためにセルの厚み、即ち緩衝吸音材1の厚みを縮小することが出来る。
加えて、延伸性紙材料は、表面および/または裏面に合成樹脂を塗布することによって通気抵抗を調節することが出来、表面の凹凸の度合等も調節することが出来、つまりは通気抵抗と共に面剛性も調節することが出来、それによって延伸性紙材料のパルプ繊維の共振周波数を、対象とする騒音発生源からの音波の周波数特性と同調させることが出来るから、総合的な騒音レベルを効率的に低減することが可能になる。
また本発明の緩衝吸音材1は所望なれば適当な曲げ成形等の成形によって所定形状が付与されるが、上記表層材3の第2吸音層5である延伸性紙材料はこのような成形に追随して延伸するから、本発明の緩衝吸音材の成形性を阻害しない。
〔効果〕
本発明の緩衝吸音材は軽量でかつ優れた緩衝吸音性を示し、かつ所定の形状に成形することが容易に出来、また厚みを縮小することが出来るから、従来設置スペースが確保出来なかった場所、例えば自動車のエンジンルーム内のオイルパン下や車室内天井等にも設置することが出来る。
本発明を以下に詳細に説明する。
本発明の緩衝吸音材の一実施例を図1に示す。
図1に示す緩衝吸音材1において、2は多孔部材である。上記多孔部材2の片面には表層材3が積層されている。上記表層材3は、表面に凹凸が形成された延伸性紙材料からなる層と、通気性多孔質材料からなる層とを積層して得られた積層シートによって構成されている。具体的に、該表層材3は、多孔部材2側に配置された通気性多孔質材料からなる第1吸音層4と、該第1吸音層4の表裏面のうち多孔部材2側と反対側になる面(表面)に貼着された延伸性紙材料からなる第2吸音層5と、該第2吸音層5の表面に貼着された通気性多孔質材料からなる表皮材6とからなる積層シートによって構成されている。
上記緩衝吸音材1は、騒音源を被覆する被覆パネル7上に取り付けられるようになっており、また緩衝吸音材1は、該多孔部材2側を被覆パネル7側に向けて、騒音源側に表層材3側を向けて被覆パネル7上に取り付けられている。該多孔部材2は、該被覆パネル7と吸音材である該表層材3の間に空気層を設けてセルを形成するためのスペーサーとなる。
上記緩衝吸音材1が取り付けられる取付対象としては、例えば乗用車、バスなどのような車両、エアコン、冷蔵庫、洗濯機などの家電製品あるいはパーソナルコンピュータ(PC)などのような電化製品、高速道路、自動車専用道路、一般道、トンネルなどの道路、新幹線、寝台列車などの鉄道等といった土木分野に関わる物品、一般家屋、集合住宅、校舎、駅舎、鉄筋ビルディングなどの建築分野に関わる物品、フェリー、ボートなどの船舶等が挙げられる。
車両を取付対象とする場合、上記緩衝吸音材1は、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバーなどのエンジンカバー部材、トランスミッションカバー、ディファレンシャルカバー、ハイブリッド車や電気自動車に搭載されるモーターカバーやインバーターカバーなどのような各種カバー部材、ルーフ、ドアトリム、フロアマットあるいはフロアパネル、シート、リアパッケージトレイなどのような各種内装部材、(フロント)フード、空力カバー、フェンダーライナーなどのような各種外装部材、フロアアンダーパネル、ドアパネル、ボンネットフード、トランクフード、ルーフパネルなどのような各種外装パネル、他にシャシーフレーム、リンフォースの外部及び内部空間、吸気ダクト、サージタンク内部、排気管マフラー内部、タイヤハウス内部、タイヤ内部、タイヤホイール等に適用、あるいは取り付けられる。そして、例えば上記各種カバー部材、各種内装部材、各種外装部材であれば樹脂製パネル、各種外装パネル、シャシーフレーム等であれば金属製パネルが被覆パネル7とされる。また車両においては、エンジンノイズ、ロードノイズ、エキゾーストノイズ等が騒音とされる。
電化製品を取付対象とする場合、上記緩衝吸音材1は、コンプレッサー、モーター、冷却ファン、吸気ファン、排気ファンなどの各種ファン等が騒音源とされ、該家電製品の外板パネル等が被覆パネル7とされる。
土木分野に関わる物品、あるいは建築分野に関わる物品を取付対象とする場合、上記緩衝吸音材1は、道路等の防音壁、トンネル壁面、空調機や発電機のケース、高架の下面、部屋のパーティション、壁、天井、ビルのフロア壁面、地下街やホールや球技場の壁あるいは屋根、鉄道車両、線路壁面、航空機、船舶、重機、農業機械、工作機械等に適用、あるいは取り付けられる。そして、例えば防音壁、路面埋設材、壁材、建材、ケースパネル等が被覆パネル7とされる。またこのような物品においては、自動車の走行音、振動音、駆動用モータ音、エンジン音、駆動音、振動音、反響音、擦過音等が騒音とされる。
〔多孔部材〕
本発明の多孔部材2は熱可塑性樹脂を材料とするものである。
本発明の多孔部材2に使用される熱可塑性樹脂としては、次に示す熱可塑性プラスチックが使用される。すなわち、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体(AES)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、エチレン−プロピレン共重合体(EPR)、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等である。また上記ポリプロピレンには、PEおよび/またはEPRによって変性したポリプロピレン(変性PP)を用いてもよい。また上記熱可塑性プラスチックの二種以上を含むポリマーアロイまたはポリマーブレンドを使用してもよい。
あるいは熱可塑性樹脂として、トウモロコシやサトウキビ等の澱粉から得られるポリ乳酸を原料とした生分解性樹脂を使用してもよい。
多孔部材2に使用される熱可塑性樹脂として望ましいものは、上記変性PPである。
上記変性PPにおいて、PEとしては密度が0.941以上の高密度PE、密度が0.926〜0.940の中密度PE、密度が0.910〜0.925の低密度PE、密度が0.909以下の超低密度PEの何れも使用可能であるが、PPとの混和性が良くかつ伸びの改良効果が大きい低密度PEの使用が好ましい。
上記EPRとしてはエチレンとプロピレンのゴム状共重合体(以下EPMと略す)、エチレン、プロピレン、更にジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン等のジエン成分を共重合したエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(以下EPDMと略す)の何れもが使用される。
上記変性PPにおいて、PEおよび/またはEPRはPP中に5〜30質量%の範囲で配合される。PEおよび/またはEPRの配合量が5質量%未満の場合はPPの伸び性が充分改良されず、良好な成形性が得られない。またPEおよび/またはEPRの配合量が30質量%を越えると、得られる変性PPの硬さが不足し、形状および寸法安定性や耐熱性が悪くなる。
上記変性PPには、必要に応じ、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリレート系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、プロピオン酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂の一種または二種以上が混合されてもよい。
上記変性PPは通常シート状にされるが、該変性PPシートの片面または両面には更にPE、無変性PP、EPR、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリレート系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、スチレン系樹脂、プロピオン酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂の被膜または該熱可塑性樹脂の発泡体の被膜を形成してもよい。層間密着性、耐熱性の観点から無変性PPは望ましい被膜である。上記被膜は変性PPに特に無機充填材を添加混合した場合、芯材の表面の平滑性が確保されかつ耐薬品性も向上する。
上記変性PPの他、多孔部材2に使用される熱可塑性樹脂として望ましいものは、エンジニアリングプラスチックのポリマーアロイである。例えば、エンジン周りの緩衝吸音材として使用される場合には、耐熱性を有する熱可塑性樹脂を使用することが好ましく、このような耐熱性熱可塑性樹脂としてエンジニアリングプラスチックが好ましい。該エンジニアリングプラスチックとして、エンジニアリングプラスチックのみ、またはエンジニアリングプラスチックと上記変性PP等の熱可塑性プラスチック、またはエンジニアリングプラスチックと該エンジニアリングプラスチック以外の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイまたはエンジニアリングプラスチックと該エンジニアリングプラスチック以外の熱可塑性樹脂とゴム状物質とのポリマーアロイを用いてもよい。なお該ゴム状物質としては、天然ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマーが挙げられる。
上記エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリアミド(PA)、ポリエステル(PE)、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアミノビスマレイミド、メチルペンテンコポリマー(TPX)、セルロースアセテート(CA)等の熱可塑性エンジニアリングプラスチック、ポリアリルエーテル等の液晶性エンジニアリングプラスチック、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂等の圧縮成形性エンジニアリングプラスチック、結晶性ポリエチレンテレフタレートや結晶性ポリブチレンテレフタレート等の結晶性ポリエステル、シンジオタクチックポリスチレンやアイソタクチックポリスチレン等の立体規則性ポリスチレン等の望ましくは融点が200℃以上のエンジニアリングプラスチックが挙げられる。これらのエンジニアリングプラスチックは、それぞれ単独でまたは2種以上組合せて使用される。
なお上記変性PPEとは、PPEにスチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン、α−メチルビニルトルエン、α−メチルジアルキルスチレン、o−、m−またはp−ビニルトルエン、o−エチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、o−クロロスチレン、p−クロロスチレン、o−ブロモスチレン、2,4−ジクロロスチレン、2−クロロ−4−メチルスチレン、2,6−ジクロロスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等のスチレン系モノマーをグラフト重合したり、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)、ハイインパクトポリスチレン(HIPS)等のスチレン系樹脂を混合してポリマーアロイ化したものである。
本発明の多孔部材が上記エンジニアリングプラスチックと該エンジニアリングプラスチック以外の熱可塑性樹脂とのポリマーアロイからなる場合、該ポリマーアロイに使用される熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリカプロラクタム(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリウンデカ1ラクタム(ナイロン11)、ポリドデカ1ラクタム(ナイロン12)等のポリアミド系樹脂があり、これらの熱可塑性樹脂はそれぞれ単独でまたは2種以上組合せて使用される。
更に上記ポリマーアロイには、各々の成分の相溶性を改良する目的で相溶化剤が添加されてもよい。
該相溶化剤はポリマーアロイの各成分に親和性を有する化合物からなるので、各成分を仲介してポリマーアロイ中の各成分の混和状態を均一にする。従って各成分の特性が有効に発現し、耐熱性、成形性共に極めて良好な材料となり、真空成形等によって複雑形状の芯材が容易に製造されるようになる。
例えば、PPE、変性PPE、PPS等の芳香族系エンジニアリングプラスチックと、ポリプロピレン等のポリオレフィンからなるポリマーアロイ(ゴム状物質を含むポリマーアロイも含む)の相溶化剤としては、例えば、PPEとポリプロピレンとを化学結合で結合させたブロックまたはグラフト共重合体、ポリプロピレンとポリスチレンとのブロックまたはグラフト共重合体、PPEとエチレン−ブテン共重合体とのブロックまたはグラフト共重合体、アルケニル芳香族化合物(例えばスチレン)と共役ジエン(例えばブタジエン、イソプレン)とのジブロック共重合体またはトリブロック共重合体を水素添加したポリマー等が使用される。
また上記芳香族系エンジニアリングプラスチックとポリアミド系樹脂からなるポリマーアロイ(ゴム状物質を含むポリマーアロイも含む)の相溶化剤としては、例えば、(a)(i)エチレン性炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合及び;(ii)カルボン酸、酸無水物、酸アミド、イミド、カルボン酸エステル、アミン又はヒドロキシル基;の両者を含む化合物;(b)液状ジエン重合体;(c)エポキシ化合物;(d)ポリカルボン酸又はそれらの誘導体;(e)酸化ポリオレフィンワックス;(f)アシル官能基含有化合物;(g)クロルエポキシトリアジン化合物;及び(h)マレイン酸又はフマル酸のトリアルキルアミン塩が例示される。
上記相溶化剤(a)〜(h)の詳細は特開平9−12497号公報に示されており、更に各相溶化剤(a)〜(h)は米国特許第4,315,086号明細書((a)、(b)および(c)に関する文献)、米国特許第4,873,286号明細書((d)に関する文献)、米国特許4,659,760号明細書((e)に関する文献)、米国特許第4,642,358号明細書および米国特許第4,600,741号明細書((f)に関する文献)、米国特許第4,895,945号明細書、米国特許第5,096,979号明細書、米国特許第5,089,566号明細書および5,041,504号明細書((g)に関する文献)、米国特許第4,755,566号明細書((h)に関する文献)で開示される。
上記相溶化剤は、ポリマーアロイに対して通常、0.1〜60質量%添加される。
上記熱可塑性樹脂あるいは上記ポリマーアロイには、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、燐酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、珪藻土、ドロマイト、石膏、タルク、クレー、アスベスト、マイカ、ケイ酸カルシウム、ベントナイト、ホワイトカーボン、カーボンブラック、鉄粉、アルミニウム粉、ガラス粉、石粉、高炉スラグ、フライアッシュ、セメント、ジルコニア粉等の無機充填材の一種または二種以上を添加して、機械的強度や耐熱性を向上せしめてもよい。
更に上記熱可塑性樹脂あるいは上記ポリマーアロイには、リンター、リネン、サイザル、木粉、ヤシ粉、クルミ粉、デン粉、小麦粉等の有機充填材、木綿、麻、竹繊維、ヤシ繊維、羊毛、石綿、ケナフ繊維等の天然繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、アクリル繊維、塩化ビニル繊維、塩化ビニリデン繊維等の合成繊維、ビスコース繊維、アセテート繊維等の半合成繊維、アスベスト繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維、ウィスカー等の無機繊維等の繊維状充填材の一種または二種以上を添加して形状保持性、寸法安定性、圧縮および引張強度等を向上せしめてもよい。上記無機あるいは有機充填材あるいは繊維状充填材は通常上記熱可塑性プラスチックに対して0.05〜200質量%程度添加される。
上記熱可塑性樹脂あるいは上記ポリマーアロイは、顔料や染料等により着色され色分けされてもよく、更にDOP、DBP等の可塑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶化促進剤、難燃剤、防炎剤、防虫剤、防腐剤、ワックス類、滑剤、安定剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、化学発泡剤またはカプセル型発泡剤等の発泡剤等が添加されてもよい。これらの成分は一種または二種以上相互に混合して添加されてもよい。
本発明の多孔を有する多孔部材2としては、例えば図2に示すように角筒状のマス目2Aの複数個を縦横に配置した格子状のパネルが使用される。該多孔部材2は通常上記熱可塑性樹脂のシートを図3に示すように真空および/または圧空成形あるいはプレス成形によって角筒状有底凹部2Cの複数個を縦横格子状に凹設し、図3点線に示すように打抜き型によって打抜いて、上記角筒状有底凹部2Cの底部をくりぬいて角筒状のマス目2Aとするが、この際図2に示すように所定の角筒状有底凹部2Cの底部を一部残してくりぬき、表層材3を取付ける際の取付け座2Dとする。各取付け座2Dにはビスあるいはボルト等の締結具取付け孔2Eが設けられている。
通常上記熱可塑性樹脂シート2Bの厚みは0.1〜0.8mmであることが好ましい。
多孔部材2の厚みT(図2参照)は、最終製品において吸音対象となる音波の周波数に応じて適宜設定される。すなわち、多孔部材2の厚みTは、緩衝吸音材1において表層材3と被覆パネル7との間に構成されるセルの高さ(深さ)にほぼ等しく、最終製品においてセル構造による吸音対象となる音波の波長λの4分の1程度、若しくは波長λの4分の1の奇数倍程度とすることが望ましい。またセル構造による吸音対象となる音波は、表層材3で吸音されることなく透過する音波であり、その波長は、表層材3の各層における通気抵抗の調整、表層材3全体による通気抵抗の設定、延伸性紙材料の繊維相互の絡みや目付量、あるいは延伸性紙材料に合成樹脂を塗布または含浸する場合には該合成樹脂の塗布量または含浸量で調整することが出来る。
ここで、波長λ(m)は、周波数f(Hz)に対し、音速をc(m/s)として、λ=c/fの関係を有している。従って厚みTは、T=(λ/4)×M=(c/4f)×M(M:正の奇数)である。
例えば、吸音対象となる音波が、自動車のエンジン等の騒音源から発生する騒音である場合には、該音波の周波数は1000〜5000Hzであり、多孔部材2のみで音波を吸音しようとすれば、それぞれ厚みTが異なる多孔部材2が複数個必要であり、Mをその最小値である1とし、c=340m/sとすれば、厚みTが最小のもので17mm、最大のものでは85mmとなる。
本発明において、上記緩衝吸音材1は、上記表層材3を設け、該表層材3に吸音対象となる音波を透過させることにより、該音波を好適かつ十分に減衰している。従って、セル構造による吸音対象となる音波(入射波と反射波が合成されてなる定在波)は、そのエネルギーが表層材3により十分に減衰されて小さくなることにより、物体に対する透過力の弱い音波、つまりは周波数が高くて波長が短い音波となる傾向がある。このため、上記緩衝吸音材1の多孔部材2は、該多孔部材2のみで音波を吸音しようとするものに比べて厚みTを大幅に薄くすることが出来る。
具体的には、緩衝吸音材1の取付対象が、例えば自動車などの車両の場合、上記多孔部材2の厚みTは2mm〜15mmの範囲に設定されることが好ましく、2mm〜10mmの範囲に設定されることがより好ましい。
緩衝吸音材1の取付対象が、例えば家電製品、PCなどの電化製品の場合、上記多孔部材2の厚みTは1mm〜20mmの範囲に設定されることが好ましく、1mm〜15mmの範囲に設定されることがより好ましい。
緩衝吸音材1の取付対象が、例えば建築分野に関わる物品の場合、上記多孔部材2の厚みTは2mm〜60mmの範囲に設定されることが好ましく、2mm〜55mmの範囲に設定されることがより好ましい。
緩衝吸音材1の取付対象が、例えば鉄道車輌、船舶などの場合、上記多孔部材2の厚みTは5mm〜70mmの範囲に設定されることが好ましく、5mm〜60mmの範囲に設定されることがより好ましい。
緩衝吸音材1の取付対象が、例えば高速道路などの土木分野に関わる物品の場合、上記多孔部材2の厚みTは10mm〜100mmの範囲に設定されることが好ましく、15mm〜90mmの範囲に設定されることがより好ましい。
なお、図2に示す多孔部材2は、緩衝吸音材1の取付対象が自動車の場合の一例を示している。該多孔部材2において、マス目22Aは平面正方形状であって、通常一辺の長さLは8cm〜12cm程度に設定される。但し、上記多孔部材2は、図2中でマス目2Aの形状を平面正方形状としているが、該マス目2Aの形状は平面正方形状に限らず、平面円形状としてもよく、あるいは平面三角形状、平面長方形状、平面五角形状、平面六角形状等の平面多角形状としてもよい。
〔延伸性紙材料〕
本発明の第2吸音層5に使用される延伸性紙材料としては、延伸性のあるフラット形状の抄紙、表面に縮緬状の皺(皺状凹凸)を形成したクレープ加工紙、表面に多数の突起を形成したエンボス加工紙、表面に縮緬状の皺と多数の突起を形成したエンボスクレープ紙、キッチンペーパー等が例示される。
上記クレープ加工紙は、原紙にクレープ加工を施したものであり、上記クレープ加工には、湿紙の状態で行なうプレスロールやドクターブレード等を用いて縦方向(抄造方向)に圧縮して皺付けを行なうウェットクレープと、シートをヤンキードライヤーやカレンダーで乾燥した後、ドクターブレード等を用いて縦方向に圧縮して皺付けを行なうドライクレープとがある。例えばクレープ加工された延伸性紙材料は、クレープ率が10〜50%であることが望ましい。
ここでクレープ率は、下記の式によって求められる。
クレープ率(%)=(A/B)×100(Aは紙製造工程における抄紙速度、Bは紙の巻き取り速度)
換言すれば、該クレープ率はペーパーウェブがクレーピングで縦方向(抄造方向)に圧縮される割合である(参考:特開2002−327399、特表平10−510886)。
クレープ率が10%に満たないとクレープ加工紙(延伸性紙材料)は音圧による振動がしにくくなり、減衰効果や吸音性能が悪くなり、かつ延伸性が不充分となって成形時に皺が入り易くなる。一方、該クレープ率が50%を越えると、やはり成形時に皺が入り易くなる。
上記エンボス加工紙は、表面に多数の凹凸が彫られたロール(エンボスロール)やプレート(エンボスプレート)を原紙に押圧して紙の表面に多数の突起を形成したものであり、該突起の高さは0.02〜2.00mmであり、かつ突起数は20〜200個/cmであることが望ましい。該突起高さが0.02mmに満たないと、エンボス加工紙(延伸性紙材料)の吸音性能が悪くなり、かつ延伸性が不充分となって成形時に皺が入り易くなる。また、突起高さが2.00mmを超えても、やはり成形時に皺が入り易くなる。また、突起数が20個/cmに満たないと、エンボス加工紙(延伸性紙材料)の吸音性能が悪くなり、また延伸性が不充分となって成形時に皺が発生し易くなる。また、突起数が200個/cmを超えても、エンボス加工紙(延伸性紙材料)の吸音性能が悪くなる。
上記エンボス加工紙について、突起高さが過剰に低いと吸音性能が悪くなる現象については、上記凹凸によって表層材3の内部に構成されるセルの高さ(深さ)が短くなることにより、吸音対象が騒音として捉えられやすい長い波長の低音域から、より短い波長の中高音域にシフトする理由が考えられる。また突起数が過剰に少ないと吸音性能が悪くなる現象については、十分な吸音性能を発揮し得るだけのセル構造が表層材3の内部に構成されないという理由が考えられ、一方で突起数が過剰に多いと吸音性能が悪くなる現象については、セル内における反射波の乱反射により、かえって共振域が吸音対象とずれてしまう理由が考えられる。
なお、図4において、エンボス加工紙である延伸性紙材料からなる第2吸音層5に形成されている突起高さは、図4に示す「h」に相当する。
また、上記エンボス加工工程において、原紙にクレープ加工紙を用いれば、エンボスクレープ加工紙が得られる。
上記クレープ加工紙やエンボス加工紙等に使用するパルプとしては、例えば広葉樹木材パルプ、針葉樹木材パルプ、麻パルプ、ケナフパルプ、竹パルプ、エスバルトパルプ、バガスパルプ、葦パルプ等がある。また、これら木材パルプや、非木材パルプ等の天然パルプ以外に合成繊維を40〜50質量%程度、混合してもよい。
上記延伸性紙材料の米坪量は10〜50g/mが望ましい。該米坪量が10g/mに満たない場合には成形性が劣化して成形時に皺が生じ易くなり、また減衰効果や吸音性能も悪くなる。一方、米坪量が50g/mを越えると質量が増大しかつ成形性が低下する。
上記延伸性紙材料の通気抵抗は、0.06〜3.0kPa・s/mであることが望ましい。
ここで、通気抵抗R(Pa・s/m)とは、通気性材料の通気の程度を表す尺度である。この通気抵抗Rの測定は定常流差圧測定方式により行われる。図5に示すように、シリンダー状の通気路W内に試験片Tを配置し、一定の通気量V(図中矢印の向き)の状態で図中矢印の始点側の通気路W内の圧力P1と、図中矢印の終点P2の圧力差を測定し、次式より通気抵抗Rを求めることが出来る。
R=ΔP/V
ここで、ΔP(=P1−P2):圧力差(Pa)、V:単位面積当りの通気量(m/m・s)である。なお通気抵抗R(Pa・s/m)は通気度C(m/Pa・s)とC=1/Rの関係にある。
通気抵抗は、例えば、通気性試験機(製品名:KES−F8−AP1、カトーテック株式会社製、定常流差圧測定方式)によって測定することが出来る。
なお、本発明の延伸性紙材料の通気抵抗は、最終製品において吸音対象となる音波の周波数に応じて適宜設定される。該通気抵抗の調整は、延伸性紙材料の繊維相互の絡みや目付量、あるいは延伸性紙材料に合成樹脂を塗布または含浸する場合には該合成樹脂の塗布量または含浸量で調整することが出来る。
上記延伸性紙材料に塗布または含浸される合成樹脂としては、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂のいずれも使用される。
上記熱可塑性樹脂としては、例えばアクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸エチル(EEA)樹脂、アクリロニトリル・スチレン・アクリルゴム共重合(ASA)樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合(AS)樹脂、アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合(ACS)樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合(EVA)樹脂、エチレン・ビニルアルコール共重合(EVOH)樹脂、メタクリル樹脂(PMMA)、ポリブタジエン(BDR)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合(ABS)樹脂、塩素化ポリエチレン(CPE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリプロピレン(PP)、酢酸繊維素(セルロースアセテート:CA)樹脂、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリオキシメチレン(=ポリアセタール)(POM)、ポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアリレート(PAR)、熱可塑性ポリウレタン(TPU)エラストマー、熱可塑性エラストマー(TPE)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルフォン(PSF)、ポリエーテルサルフォン(PES)、フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、変性PPE、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリベンゾイダゾール(PBI)、全芳香族ポリエステル(POB)、等が例示される。
上記熱可塑性樹脂は、2種以上混合使用されてもよく、また延伸性紙材料の熱可塑性を阻害しない程度で若干量の熱硬化性樹脂の1種または2種以上を混合使用してもよい。
該熱可塑性樹脂は取扱いが容易な点から、水溶液、水性エマルジョン、水性ディスパージョンの形のものを使用することが好ましいが、有機溶剤溶液の形のものを使用してもよい。
上記熱硬化性樹脂としては、例えばウレタン樹脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、特に加熱によりエステル結合を形成して硬化する熱硬化型アクリル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステル等が使用されるが、該合成樹脂を生成するウレタン樹脂プレポリマー、尿素樹脂プレポリマー(初期縮合体)、フェノール樹脂プレポリマー(初期縮合体)、ジアリルフタレートプレポリマー、アクリルオリゴマー、多価イソシアナート、メタクリルエステルモノマー、ジアリルフタレートモノマー等のプレポリマー、オリゴマー、モノマー等の合成樹脂前駆体が使用されてもよい。該熱硬化性樹脂も取扱いが容易な点から、水溶液、水性エマルジョン、水性ディスパージョンの形のものを使用することが好ましいが、有機溶剤溶液の形のものを使用してもよい。
上記合成樹脂、特に熱硬化性樹脂の添加は、上記延伸性紙材料の成形形状保持性と剛性とを共に向上せしめる。
〔フェノール系化合物〕
また、特に本発明で使用される樹脂として望ましいのは、フェノール系樹脂である。該フェノール系樹脂は、フェノール系化合物とホルムアルデヒドおよび/またはホルムアルデヒド供与体とを縮合させることによって得られる。
上記フェノール系樹脂に使用されるフェノール系化合物としては、一価フェノールであってもよいし、多価フェノールであってもよいし、一価フェノールと多価フェノールとの混合物であってもよいが、一価フェノールのみを使用した場合、硬化時および硬化後にホルムアルデヒドが放出され易いため、好ましくは多価フェノールまたは一価フェノールと多価フェノールとの混合物を使用する。
〔一価フェノール〕
上記一価フェノールとしては、フェノールや、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、エチルフェノール、イソプロピルフェノール、キシレノール、3,5−キシレノール、ブチルフェノール、t−ブチルフェノール、ノニルフェノール等のアルキルフェノール、o−フルオロフェノール、m−フルオロフェノール、p−フルオロフェノール、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール、o−ブロモフェノール、m−ブロモフェノール、p−ブロモフェノール、o−ヨードフェノール、m−ヨードフェノール、p−ヨードフェノール、o−アミノフェノール、m−アミノフェノール、p−アミノフェノール、o−ニトロフェノール、m−ニトロフェノール、p−ニトロフェノール、2,4−ジニトロフェノール、2,4,6−トリニトロフェノール等の一価フェノール置換体、ナフトール等の多環式一価フェノールなどが挙げられ、これら一価フェノールは単独でまたは二種以上混合して使用することが出来る。
〔多価フェノール〕
上記多価フェノールとしては、レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノール、ジヒドロキシナフタリン等が挙げられ、これら多価フェノールは単独でまたは二種以上混合して使用することができる。多価フェノールのうち好ましいものは、レゾルシンまたはアルキルレゾルシンであり、特に好ましいものはレゾルシンよりもアルデヒドとの反応速度が速いアルキルレゾルシンである。
アルキルレゾルシンとしては、例えば5−メチルレゾルシン、5−エチルレゾルシン、5−プロピルレゾルシン、5−n−ブチルレゾルシン、4,5−ジメチルレゾルシン、2,5−ジメチルレゾルシン、4,5−ジエチルレゾルシン、2,5−ジエチルレゾルシン、4,5−ジプロピルレゾルシン、2,5−ジプロピルレゾルシン、4−メチル−5−エチルレゾルシン、2−メチル−5−エチルレゾルシン、2−メチル−5−プロピルレゾルシン、2,4,5−トリメチルレゾルシン、2,4,5−トリエチルレゾルシン等がある。
エストニア産オイルシェールの乾留によって得られる多価フェノール混合物は安価であり、かつ5−メチルレゾルシンのほか反応性の高い各種アルキルレゾルシンを多量に含むので、本発明において特に好ましい多価フェノール原料である。
なお上記多価フェノールのうち、レゾルシンおよびアルキルレゾルシン等のレゾルシノール系化合物の一種または二種以上の混合物(エストニア産オイルシェールの乾留によって得られる多価フェノール混合物を含む)と、アルデヒドおよび/またはアルデヒド供与体からなるレゾルシノール系樹脂は、本発明のフェノール系樹脂として使用されることが望ましい。
〔ホルムアルデヒド供与体〕
本発明では上記フェノール系化合物とホルムアルデヒドおよび/またはホルムアルデヒド供与体が縮合せしめられるが、上記ホルムアルデヒド供与体とは分解するとホルムアルデヒドを生成供与する化合物またはそれらの二種以上の混合物を意味する。このようなアルデヒド供与体としては例えばパラホルムアルデヒド、トリオキサン、ヘキサメチレンテトラミン、テトラオキシメチレン等が例示される。本発明ではホルムアルデヒドとホルムアルデヒド供与体とを合わせて、以下ホルムアルデヒド類と云う。
〔フェノール系樹脂の製造〕
上記フェノール系樹脂には二つの型があり、上記フェノール系化合物に対してホルムアルデヒド類を過剰にしてアルカリ触媒で反応することによって得られるレゾールと、ホルムアルデヒド類に対してフェノールを過剰にして酸触媒で反応することによって得られるノボラックとがあり、レゾールはフェノールとホルムアルデヒドが付加した種々のフェノールアルコールの混合物からなり、通常水溶液で提供され、ノボラックはフェノールアルコールに更にフェノールが縮合したジヒドロキシジフェニルメタン系の種々な誘導体からなり、通常粉末で提供される。
本発明に使用されるフェノール系樹脂にあっては、まず上記フェノール系化合物とホルムアルデヒド類とを縮合させて初期縮合物とし、該初期縮合物を繊維シートに付着させた後、硬化触媒および/または加熱によって樹脂化する。
上記縮合物を製造するには、一価フェノールとホルムアルデヒド類とを縮合させて一価フェノール単独初期縮合物としてもよいし、また一価フェノールと多価フェノールとの混合物とホルムアルデヒド類とを縮合させて一価フェノール−多価フェノール初期共縮合物としてもよい。上記初期縮合物を製造するには、一価フェノールと多価フェノールのどちらか一方または両方をあらかじめ初期縮合物としておいてもよい。
本発明において、望ましいフェノール系樹脂は、フェノール−アルキルレゾルシン共縮合物である。上記フェノール−アルキルレゾルシン共縮合物は、該共縮合物(初期共縮合物)の水溶液の安定が良く、かつフェノールのみからなる縮合物(初期縮合物)に比較して、常温で長期間保存することが出来るという利点がある。また該水溶液をシート基材に含浸あるいは塗布させ、プレキュアして得られる繊維シートの安定性が良く、該繊維シートを長期間保存しても成形性を喪失しない。また更にアルキルレゾルシンはホルムアルデヒド類との反応性が高く、遊離アルデヒドを捕捉して反応するので、樹脂中の遊離アルデヒド量が少なくなる等の利点も有する。
上記フェノール−アルキルレゾルシン共縮合物の望ましい製造方法は、まずフェノールとホルムアルデヒド類とを反応させてフェノール系樹脂初期縮合物を製造し、次いで該フェノール系樹脂初期縮合物にアルキルレゾルシンを添加し、所望なればホルムアルデヒド類を添加して反応せしめる方法である。
例えば、上記一価フェノールおよび/または多価フェノールとホルムアルデヒド類との縮合では、通常一価フェノール1モルに対し、ホルムアルデヒド類0.2〜3モル、多価フェノール1モルに対し、ホルムアルデヒド類0.1〜0.8モルと、必要に応じて溶剤、第三成分とを添加し、液温55〜100℃で8〜20時間加熱反応させる。このときホルムアルデヒド類は、反応開始時に全量加えてもよいし、分割添加または連続滴下してもよい。
更に本発明では、上記フェノール系樹脂として、所望なれば、尿素、チオ尿素、メラミン、チオメラミン、ジシアンジアミン、グアニジン、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、2,6ジアミノ−1,3−ジアミンのアミノ系樹脂単量体および/または該アミノ系樹脂単量体からなる初期縮合体を添加してフェノール系化合物および/または初期縮合物と共縮合せしめてもよい。
上記フェノール系樹脂の製造の際、必要に応じて反応前あるいは反応中あるいは反応後に、例えば塩酸、硫酸、オルト燐酸、ホウ酸、蓚酸、蟻酸、酢酸、酪酸、ベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ナフタリン−α−スルホン酸、ナフタリン−β−スルホン酸等の無機または有機酸、蓚酸ジメチルエステル等の有機酸のエステル類、マレイン酸無水物、フタル酸無水物等の酸無水物、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、蓚酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、燐酸アンモニウム、チオシアン酸アンモニウム、イミドスルホン酸アンモニウム等のアンモニウム塩、モノクロル酢酸またはそのナトリウム塩、α,α’−ジクロロヒドリン等の有機ハロゲン化物、トリエタノールアミン塩酸塩、塩酸アニリン等のアミン類の塩酸塩、サルチル酸尿素アダクト、ステアリン酸尿素アダクト、ヘプタン酸尿素アダクト等の尿素アダクト、N−トリメチルタウリン、塩化亜鉛、塩化第2鉄等の酸性物質、アンモニア、アミン類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、石灰等のアルカリ土類金属の酸化物、炭酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、燐酸ナトリウム等のアルカリ金属の弱酸塩類等のアルカリ性物質を触媒またはpH調整剤として混合してもよい。
本発明のフェノール系樹脂の初期縮合物(初期共縮合物を含む)には、更に、上記ホルムアルデヒド類あるいはアルキロール化トリアゾン誘導体等の硬化剤を添加混合しても良い。
上記アルキロール化トリアゾン誘導体は尿素系化合物と、アミン類と、ホルムアルデヒド類との反応によって得られる。アルキロール化トリアゾン誘導体の製造に使用される上記尿素系化合物として、尿素、チオ尿素、メチル尿素等のアルキル尿素、メチルチオ尿素等のアルキルチオ尿素、フェニル尿素、ナフチル尿素、ハロゲン化フェニル尿素、ニトロ化アルキル尿素等の単独または二種以上の混合物が例示される。特に望ましい尿素系化合物は尿素またはチオ尿素である。またアミン類としてメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、アミルアミン等の脂肪族アミン、ベンジルアミン、フルフリルアミン、エタノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミン類のほか更にアンモニアが例示され、これらは単独でまたは二種以上の混合物として使用される。上記アルキロール化トリアゾン誘導体の製造に使用されるホルムアルデヒド類はフェノール系樹脂の初期縮合物の製造に使用されるホルムアルデヒド類と同様なものである。
上記アルキロール化トリアゾン誘導体の合成には、通常、尿素系化合物1モルに対してアミン類および/またはアンモニアは0.1〜1.2モル、ホルムアルデヒド類は1.5〜4.0モルの割合で反応させる。上記反応の際、これらの添加順序は任意であるが、好ましい反応方法としては、まずホルムアルデヒド類の所要量を反応器に投入し、通常60℃以下の温度に保ちながらアミン類および/またはアンモニアの所要量を徐々に添加し、更に所要量の尿素系化合物を添加し、80〜90℃で2〜3時間攪拌加熱して反応せしめる方法がある。ホルムアルデヒド類としては通常37%ホルマリンが用いられるが、反応生成物の濃度をあげるためにその一部をパラホルムアルデヒドに置き換えても良い。またヘキサメチレンテトラミンを用いると、より高い固形分の反応生成物が得られる。尿素系化合物と、アミン類および/またはアンモニアと、ホルムアルデヒド類との反応は通常水溶液で行われるが、水の一部または全部に代えてメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のアルコール類の単独または二種以上の混合物が使用されても差し支えないし、またアセトン、メチルエチルケトン等のケトン類等の水可溶性有機溶剤の単独または二種以上の混合物が添加使用出来る。上記硬化剤の添加量はホルムアルデヒド類の場合は本発明のフェノール系樹脂の初期縮合物(初期共縮合物)100質量部に対して10〜100質量部、アルキロール化トリアゾン誘導体の場合は上記フェノール系樹脂の初期縮合物(初期共縮合物)100質量部に対して10〜500質量部である。
〔フェノール系樹脂のスルホメチル化および/またはスルフィメチル化〕
水溶性フェノール系樹脂の安定性を改良するために、上記フェノール系樹脂をスルホメチル化および/またはスルフィメチル化することが望ましい。
〔スルホメチル化剤〕
水溶性フェノール系樹脂の安定性を改良するために使用できるスルホメチル化剤としては、例えば、亜硫酸、重亜硫酸またはメタ重亜硫酸と、アルカリ金属またはトリメチルアミンやベンジルトリメチルアンモニウム等の第四級アミンもしくは第四級アンモニウムとを反応させて得られる水溶性亜硫酸塩や、これらの水溶性亜硫酸塩とアルデヒドとの反応によって得られるアルデヒド付加物が例示される。
該アルデヒド付加物とは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、クロラール、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒドと、上記水溶性亜硫酸塩とが付加反応したものであり、例えばホルムアルデヒドと亜硫酸塩からなるアルデヒド付加物は、ヒドロキシメタンスルホン酸塩である。
〔スルフィメチル化剤〕
水溶性フェノール系樹脂の安定性を改良するために使用できるスルフィメチル化剤としては、ホルムアルデヒドナトリウムスルホキシラート(ロンガリット)、ベンズアルデヒドナトリウムスルホキシラート等の脂肪族、芳香族アルデヒドのアルカリ金属スルホキシラート類、ナトリウムハイドロサルファイト、マグネシウムハイドロサルファイト等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のハイドロサルファイト(亜ジチオン酸塩)類、ヒドロキシメタンスルフィン酸塩等のヒドロキシアルカンスルフィン酸塩等が例示される。
上記フェノール系樹脂初期縮合物をスルホメチル化および/またはスルフィメチル化する場合、該初期縮合物に任意の段階でスルホメチル化剤および/またはスルフィメチル化剤を添加して、フェノール系化合物および/または初期縮合物をスルホメチル化および/またはスルフィメチル化する。
スルホメチル化剤および/またはスルフィメチル化剤の添加は、縮合反応前、反応中、反応後のいずれの段階で行ってもよい。
スルホメチル化剤および/またはスルフィメチル化剤の総添加量は、フェノール系化合物1モルに対して、通常0.001〜1.5モルである。0.001モル以下の場合はフェノール系樹脂の親水性が充分でなく、1.5モル以上の場合はフェノール系樹脂の耐水性が悪くなる。製造される初期縮合物の硬化性、硬化後の樹脂の物性等の性能を良好に保持するためには、0.01〜0.8モル程度とするのが好ましい。
初期縮合物をスルホメチル化および/またはスルフィメチル化するために添加されるスルホメチル化剤および/またはスルフィメチル化剤は、該初期縮合物のメチロール基および/または該初期縮合物の芳香環と反応して、該初期縮合物にスルホメチル基および/またはスルフィメチル基が導入される。
このようにしてスルホメチル化および/またはスルフィメチル化したフェノール系樹脂の初期縮合物の水溶液は、酸性(pH1.0)〜アルカリ性の広い範囲で安定であり、酸性、中性およびアルカリ性のいずれの領域でも硬化することが出来る。特に、酸性側で硬化させると、残存メチロール基が減少し、硬化物が分解してホルムアルデヒドを発生するおそれがなくなる。
本発明で使用する合成樹脂には、更に、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、燐酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、珪藻土、ドロマイト、石膏、タルク、クレー、アスベスト、マイカ、ケイ酸カルシウム、ベントナイト、ホワイトカーボン、カーボンブラック、鉄粉、アルミニウム粉、ガラス粉、石粉、高炉スラグ、フライアッシュ、セメント、ジルコニア粉等の無機充填材;天然ゴムまたはその誘導体;スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、イソプレンゴム、イソプレン−イソブチレンゴム等の合成ゴム;ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム、澱粉、澱粉誘導体、ニカワ、ゼラチン、血粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸塩、ポリアクリルアミド等の水溶性高分子や天然ガム類;木粉、クルミ粉、ヤシガラ粉、小麦粉、米粉等の有機充填材;ステアリン酸、パルミチン酸等の高級脂肪酸、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール等の高級アルコール;ブチリルステアレート、グリセリンモノステアレート等の脂肪酸のエステル類;脂肪酸アミド類;カルナバワックス等の天然ワックス類、合成ワックス類;パラフィン類、パラフィン油、シリコンオイル、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリビニルアルコール、グリス等の離型剤;アゾジカーボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、P,P’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、アゾビス−2,2’−(2−メチルグロピオニトリル)等の有機発泡剤;重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸アンモニウム等の無機発泡剤;シラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン、発泡ガラス、中空セラミックス等の中空粒体;発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン等のプラスチック発泡体や発泡粒;顔料、染料、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶化促進剤、燐系化合物、窒素系化合物、硫黄系化合物、ホウ素系化合物、臭素系化合物、グアニジン系化合物、燐酸塩系化合物、燐酸エステル系化合物、アミノ系樹脂等の難燃剤、防炎剤、撥水剤、撥油剤、防虫剤、防腐剤、ワックス類、界面活性剤、滑剤、老化防止剤、紫外線吸収剤;DBP、DOP、ジシクロヘキシルフタレートのようなフタール酸エステル系可塑剤やその他のトリクレジルホスフェート等の可塑剤等を添加、混合してもよい。
〔通気性多孔質材料〕
上記延伸性紙材料からなる第2吸音層5には補強と吸音効果付与の目的で、通気性多孔質材料からなる第1吸音層4が裏打ちされる。
上記通気性多孔質材料としては不織布、繊維編織物等の繊維シート、ポリウレタン発泡体、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリスチレン発泡体、ポリ塩化ビニル発泡体、エポキシ樹脂発泡体、メラミン樹脂発泡体、尿素樹脂発泡体、フェノール樹脂発泡体等の樹脂発泡体のうち通気性を有する樹脂発泡体、上記プラスチックのビーズの焼結体等が使用される。
上記通気性多孔質材料が繊維シートからなる場合には、該繊維シートに使用される繊維材料として例えばポリエステル繊維、芯鞘構成のポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ウレタン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、アセテート繊維等の合成繊維、パルプ、木綿、ヤシ繊維、麻繊維、竹繊維、ケナフ繊維等の天然繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、石綿繊維等の無機繊維、あるいはこれらの繊維を使用した繊維製品のスクラップを解繊して得られら再生繊維の1種または2種以上の繊維が使用されるが、例えばガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、石綿繊維、ステンレス繊維等の無機繊維やポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド繊維等のアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維等の望ましくは融点が250℃以上の耐熱性合成繊維を使用すれば、耐熱性の極めて高い緩衝吸音材が得られる。その中でも炭素繊維は焼却処理が可能で細片が飛散しにくい点で有用な無機繊維であり、アラミド繊維は比較的安価で入手し易い点で有用な合成繊維である。
上記通気性多孔質材料の米坪量は200〜1400g/m、好ましくは200〜1000g/mに設定する。通気性多孔質材料の密度は5〜300kg/m、好ましくは10〜250kg/m、更に好ましくは20〜200kg/mに設定する。通気性多孔質材料の通気抵抗は、好ましくは0.1〜5kPa・s/mに設定する。
上記通気性多孔質材料には上記延伸性紙材料に塗布または含浸する合成樹脂と同様な熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂が塗布または含浸されてもよい。
上記通気性多孔質材料にフェノール系樹脂等の熱硬化性樹脂の初期縮合物が塗布または含浸された場合には、該通気性多孔質材料をプレキュアーして該通気性多孔質材料に含まれている初期縮合物をB状態とすると、該通気性多孔質材料は長期間安定に成形性を維持することが出来る。
上記合成樹脂、特に熱硬化性樹脂の添加は、該通気性多孔質材料の成形形状保持性と剛性とを共に向上せしめる。
〔表皮材〕
本発明において使用される表皮材6としては、上記第1吸音層4で使用した通気性多孔質材料と同様の通気性多孔質材料が使用可能であるが、一般的には上記通気性多孔質材料において使用されている繊維と同様な繊維を使用したニードルパンチ不織布、スパンボンド、ケミカルボンド、サーマルボンド、ステッチボンド等の不織布や編織物が使用され、米坪量は通常15〜150g/m、好ましくは20〜100g/mである。
上記表皮材6は、上記延伸性紙材料や上記通気性多孔質材料に塗布または含浸される合成樹脂と同様な合成樹脂が塗布または含浸されてもよい。また所望なれば撥水加工や難燃加工されてもよい。
〔表層材の製造〕
上記延伸性紙材料からなる第2吸音層5と上記通気性多孔質材料からなる第1吸音層4、あるいは上記表皮材6と上記第2吸音層5とを積層接着するには、通常の溶液型や水性のエマルジョン型の接着剤、粉末状、くもの巣状、溶液型、あるいは水性エマルジョン型のホットメルト接着剤等が使用される。粉末状、くもの巣状のホットメルト接着剤の場合には接着層も通気性になるので得られる積層物の通気性を阻害しない。溶液型あるいは水性エマルジョン型の接着剤の場合にはスプレー塗布あるいはシルク印刷塗装、オフセット印刷塗装等によって点状に接着剤を塗布して、得られる積層物の通気性を確保し得る。
表層材3の通気抵抗は、0.4〜5kPa・s/mに設定する。通気抵抗が0.4kPa・s/m未満の場合、該表層材3を介して多孔部材2によるセル内に入射される音波を十分に減衰することができない。通気抵抗が5kPa・s/mを超えると、該表層材3で音波が反射されて却って騒音が増してしまったり、該表層材3の振動の共振を低い周波数に同調させることが出来ず、セルの厚みを縮小することが出来なかったりする等の不具合が生じる。
表層材3は、その通気抵抗が0.4〜5kPa・s/mとなるように製造される。例えば、第1吸音層4、表皮材6及び第2吸音層5を積層した状態で通気抵抗が0.4kPa・s/m未満となるような場合には、第2吸音層5となる延伸性紙材料の表裏両面に合成樹脂を塗布したり等して通気抵抗を0.4kPa・s/m以上とする。また通気抵抗を高める方法として延伸性紙材料の表裏両面に合成樹脂を塗布する以外に、くもの巣状のホットメルト接着剤を目の細かいものとしたり、第1吸音層4あるいは表皮材6の密度を上げたり等の方法がある。第1吸音層4、表皮材6及び第2吸音層5を積層した状態で通気抵抗が5kPa・s/mを超える場合は、延伸性紙材料に対する合成樹脂の塗布量を変更したり、第1吸音層4あるいは表皮材6の密度を下げたり等のような種々の方法で通気抵抗を5kPa・s/m以下とする。
従って、表層材3の製造においては、必ずしも第1吸音層4、表皮材6及び第2吸音層5の各通気抵抗をそれぞれ厳密に管理する必要はなく、第1吸音層4、表皮材6及び第2吸音層5を積層接着して表層材とした状態で通気抵抗が0.4〜5kPa・s/mとなっていればよい。
〔緩衝吸音材の製造〕
本実施例の緩衝吸音材1を製造するには、上記のようにして製造した表層材3を上記多孔部材2の表面に、例えばビス、ボルト−ナット等の締結具8によって取付ける。この場合は前記した多孔部材2の締結具取付け孔2Eが設けられている取付け座2Dを利用する。
〔緩衝吸音材の取付け〕
本発明の緩衝吸音材は、上記したように多孔部材側を被覆パネル7に向けて、表層材側を騒音源側に向けて該被覆パネル7上に取付けられる。
該被覆パネル7としては、通常PS,AS,ABS,AES,PP,変性PP,PVC,PC,PMMA,PSF,PES,PPO,PPS,PAR,PEEK,PAI,PI,PEI,メラミン樹脂、フェノール樹脂等の硬質プラスチックの板や成形物、あるいは上記硬質プラスチックの発泡体の板、あるいは木板、合板、ハードボード、パーティクルボード、MDF(中密度繊維板)等の木質板、あるいはアルミニウム、鉄、鋼、チタン等の金属、ジュラルミン、ステンレススチール等の合金等のような金属板、あるいは他に本発明で使用される多孔質材料の成形物等が使用される。
上記被覆パネル7に上記緩衝吸音材1を取付けるには、図1に示すように上記多孔部材2の周縁から上記表層材3を臨出させ、該臨出部分を締結具8によって基板に止着する。
本発明は上記実施例によって限定されるものではなく、例えば図6に示すように多孔部材21の各角筒状有底凹部21Cの底部に透孔21Dをくりぬいた構成であってもよく、また図7に示すように波型の多孔部材22に多数の透孔22Aを設けた構成であってもよい。
また図8に示すように、多孔部材23はハニカム状であってもよいし、また図9に示すように格子状の枠組みをした多孔部材24であってもよい。
図8に示すハニカム状の多孔部材23を製造するには、例えば上記熱可塑性樹脂の射出成形が適用される。
図9に示す格子状の枠組みをした多孔部材24を製造するには、図10に示すように例えば上記熱可塑性樹脂の短冊状の板24Aの一方の縁から切込み24Bを設け上記板24Aの相互を組合わせ、一方の板24Aの切込み24Bを上向きにし、他方の板24Aの切込み24Bを下向きにして双方の切込み24B、24B相互を嵌め合わせることによって格子状に組み立てる。
更に本発明にあっては、表層材3の表面に表皮材6を積層する構成は必須ではなく、該表皮材6は省略されてもよいし、この場合、該表層材3を延伸性紙材料5側を多孔部材2に向けて該多孔部材2に取付けてもよい。更に該積層材3は該多孔部材2の表裏両面に取付けられてもよい。
以下に本発明を更に具体的に説明するための実施例を記載するが、本発明は該実施例にのみ限定されるものではない。
〔実施例1〕
A:多孔部材の製造
ポリプロピレンが70質量%、低密度ポリエチレンが10質量%、タルクが20質量%の混合物からなる熱可塑性樹脂から押出成形した厚さ0.3mmのシートを用い、真空成形によって図2に示す平面正方形の多孔部材2を得た。
該多孔部材2は、厚さT:10mm、一辺の長さL:45mm、単位面積当たりの重さ:133g/mであった。
B:第1吸音層の製造
ポリエステル繊維が70質量%、および芯鞘構成の低融点ポリエステル繊維(融点:150℃)が30質量%からなる米坪量が500g/mの繊維ウェブを熱ロールにて加熱−冷却し、通気性多孔質材料からなる第1吸音層を得た。
該第1吸音層は、厚さ:5mm、密度:100kg/m、通気抵抗:0.45kPa・s/mであった。
C:第2吸音層および表皮材の製造
ポリエステル繊維からなるニードルパンチング法による米坪量が70g/mの繊維シートに、スルホメチル化フェノール−アルキルレゾルシン−ホルムアルデヒド初期縮合物(固形分:45%水溶液)が40質量部、フッ素系撥水・撥油剤(固形分:20%水溶液)が2質量部、カーボンブラック(固形分:20%水分散液)が1質量部、水が57質量部からなる混合液を固形分として10g/mの塗布量になるように含浸させ、150℃で2分間乾燥させることにより、該縮合物をプレキュアさせた表皮材を得た。
上記表皮材の裏面に、クモノ巣状のホットメルト接着剤(融点:135℃、目付量:10g/m)を重ね、さらにそのホットメルト接着剤上に針葉樹パルプが70質量%、広葉樹パルプが30質量%の混合比率としたクレープ加工紙(米坪量:20g/m、クレープ率:30%、通気抵抗:0.16kPa・s/m)からなる延伸性紙材料を接着させた後、アクリル酸エステルエマルジョンを該延伸性紙材料の上に固形分として20g/mの塗布量でロールコーターを用いて塗布し、120℃で吸引しながら2分間乾燥させることにより、上記表皮材が積層された第2吸音層を得た。
D:表層材の製造
上記Bで得られた第1吸音層と、上記Cで得られた第2吸音層および表皮材とを、それらの間に上記Cで用いたクモノ巣状のホットメルト接着剤(融点:135℃、目付量:10g/m)を介在させて積層し、その積層されたものを熱ロールを用いて圧着することにより、表層材を得た。
該表層材は、厚さ:6mm、通気抵抗:0.98kPa・s/mであった。
E:緩衝吸音材の製造
上記Dで得られた表層材3と、上記Aで得られた多孔部材2とを用い、図1に示す形状の緩衝吸音材1を作製した。
該緩衝吸音材は、ポリプロピレンを射出成形することによって得られた厚さ:1mm、重量:1690kg/mの基板(7)に取り付けて止着した。
〔比較例1〕
C:表皮材の製造
実施例1において、上記Cで用いた延伸性紙材料とアクリル酸エステルエマルジョンを除去して表皮材のみとした。
上記Cの表皮材を実施例1のBで用いた第1吸音層に接着して表層材とした他は、実施例1と同様にして緩衝吸音材を作製した。
なお、得られた表層材は、厚さ:6mm、通気抵抗:0.49kPa・s/mであった。また該表皮材と該第1吸音層との接着には、実施例1のCで用いたクモノ巣状ホットメルト接着剤を用いた。
〔比較例2〕
B:第1吸音層の製造
実施例1において、上記Bの米坪量を1200g/mとした他は同様にして第1吸音層を得た。
該第1吸音層は、厚さ:5mm、密度:240kg/m、通気抵抗:0.92kPa・s/mであった。
上記Bの第1吸音層に比較例1のCで用いた表皮材を接着して表層材とした他は、実施例1と同様にして緩衝吸音材を作製した。
なお、得られた表層材は、厚さ:6mm、通気抵抗:0.99kPa・s/mであった。また該表皮材と該第1吸音層との接着には、上記Cで用いたクモノ巣状ホットメルト接着剤を用いた。
〔比較例3〕
B:第1吸音層の製造
比較例2において、上記Bの米坪量を800g/mとした他は同様にして第1吸音層を得た。
該第1吸音層は、厚さ:10mm、密度:80kg/m、通気抵抗:0.37kPa・s/mであった。
上記Bの第1吸音層を変更した他は、比較例2と同様にして緩衝吸音材を作製した。
なお、得られた表層材は、厚さ:11mm、通気抵抗:0.41kPa・s/mであった。
〔比較例4〕
実施例1において、上記Bで用いた第1吸音層を除去し、上記Cで用いた表皮材および第2吸音層を表層材とした他は同様にして緩衝吸音材を作製した。
なお、得られた表層材は、厚さ:1mm、通気抵抗:0.37kPa・s/mであった。
〔比較例5〕
F:吸音材の製造
ポリエステル繊維が70質量%、および芯鞘構成の低融点ポリエステル繊維(融点:150℃)が30質量%からなる米坪量が1500g/mの繊維ウェブを熱ロールにて加熱−冷却し、通気性多孔質材料からなる吸音材を得た。
該吸音材は、厚さ:10mm、密度:150kg/m、通気抵抗:1.01kPa・s/mであった。
そして、上記吸音材を実施例1で用いた基板(7)に取り付けて止着し、緩衝吸音材とした。
〔試験結果〕
実施例1、比較例1〜5の各緩衝吸音材について、それぞれの重量と通気抵抗を測定した。その結果を表1に示す。
なお、緩衝吸音材の全重量については、表層材および多孔部材の他、使用された接着剤や樹脂等の全ての重量をDry換算でg/mとして測定した。ただし、比較例5は通気性多孔質材料のみとした。
通気抵抗については、多孔部材を除き、表層材の部分の通気抵抗を測定した。
実施例1、比較例1〜5の各緩衝吸音材について、それぞれの残響室法吸音率を測定した。その結果を表2、図11のグラフに示す。
なお、測定は、JIS A 1409の残響室法吸音率の測定方法に準じて行った。
表1、表2、図11より、実施例1は、軽量であり、吸音性能に優れたものであることが確認された。
第2吸音層(クレープ加工紙)を省略した従来品に相当する比較例1は実施例1に比べて、表層材の通気抵抗が小さく、吸音性能が劣っていることが確認された。
比較例1に比べて第1吸音層の米坪量を増した比較例2は、比較例1と比べれば吸音性能は向上したものの実施例1に比べると劣り、また重量が約2倍に増していることが確認された。
比較例1に比べて第1吸音層の厚さを増した比較例3は、比較例1と比べれば吸音性能は向上したものの、実施例1に比べると劣り、また厚さも増していることが確認された。
第1吸音層を省略した比較例4は、実施例1に比べると吸音性能が極端に悪いことが確認された。
通気性多孔質材料のみとした比較例5は、吸音性能を向上させるために米坪量を増加させる必要があることが確認された。
〔実施例2〕
A:多孔部材の製造
ポリプロピレンが70質量%、低密度ポリエチレンが10質量%、タルクが20質量%の混合物からなる熱可塑性樹脂から押出成形した厚さ0.3mmのシートを用い、真空成形によって図6に示す形状の多孔部材21を得た。
該多孔部材21は、厚さT:5mm、一辺の長さL:20mmであった。
B:第1吸音層の製造
ケナフ繊維が60質量%、ポリプロピレン繊維が30質量%、ポリエステル繊維が10質量%からなる米坪量が500g/mの繊維ウェブを熱ロールにて加熱−冷却し、通気性多孔質材料からなる第1吸音層を得た。
該第1吸音層は、厚さ:3mm、密度:167kg/m、通気抵抗:0.32kPa・s/mであった。
C:第2吸音層および表皮材の製造
ポリエステル繊維からなるニードルパンチング法による米坪量が80g/mの繊維シートを表皮材とした。
該表皮材の裏面に、共重合ポリアミドからなるホットメルト接着剤(融点:125℃、粒度:200μm)をスキャッタリング方式にて5g/mの塗布量となるように塗布した。
さらに該ホットメルト接着剤上に、針葉樹パルプが70質量%、広葉樹パルプが30質量%の混合比率としたクレープ加工紙(米坪量:20g/m、クレープ率:40%、通気抵抗:0.63kPa・s/m)からなる延伸性紙材料を重合し、130℃の熱ロールにて加熱−冷却することにより、該表皮材と延伸性紙材料を接着して、表皮材が積層された第2吸音層を得た。
D:表層材の製造
上記Bで得られた第1吸音層と、上記Cで得られた第2吸音層および表皮材とを、それらの間にクモノ巣状のホットメルト接着剤(融点:125℃、目付量:5g/m)を介在させて積層し、その積層されたものを熱ロールを用いて圧着することにより、表層材を得た。
該表層材は、厚さ:3mm、通気抵抗:1.12kPa・s/mであった。
E:緩衝吸音材の製造
上記Dで得られた表層材を上記Aで得られた多孔部材21に締結具により取り付けて緩衝吸音材を作製した。
上記のようにして得られた緩衝吸音材は、自動車のドアトリム、フロア内外面、トランクルームトリム、フェンダーライナー等に適用可能な緩衝吸音材として有用である。
〔実施例3〕
A:多孔部材の製造
変性ポリフェニレンエーテルが50質量%、66ナイロンが45質量%、スチレン−水素添加ポリオレフィン−スチレンブロック共重合体が5質量%のポリマーアロイ混合物からなる熱可塑性樹脂から押出成形した厚さ0.6mmのシートを用い、真空/圧空成形によって図1に示す形状の多孔部材2を得た。
該多孔部材2は、厚さT:80mm、一辺の長さL:50mmであった。
B:第1吸音層の製造
再生炭素繊維が10質量%、ガラス繊維が60質量%、芯鞘構成低融点ポリエステル繊維(融点:150℃)が30質量%からなる米坪量が800g/mの繊維ウェブを加熱−冷却し、通気性多孔質材料からなる第1吸音層を得た。
該第1吸音層は、厚さ:30mm、密度:26.6kg/m、通気抵抗:0.22kPa・s/mであった。
C:第2吸音層および表皮材の製造
ポリエステル繊維からなるスパンボンド法による米坪量が50g/mの繊維シートを表皮材とした。
該表皮材の裏面に、共重合ポリアミドからなるホットメルト接着剤(融点:135℃、粒度:200μm)をスキャタリング方式にて5g/mの塗布量となるように塗布した。
さらに該ホットメルト接着剤上に、針葉樹パルプが70質量%、広葉樹パルプが30質量%の混合比率としたエンボス加工紙(米坪量:20g/m、突起高さ:0.2mm、突起数:64個/cm、通気抵抗:0.47kPa・s/m)からなる延伸性紙材料を重合し、140℃の熱ロールにて加熱−冷却することにより、該表皮材と延伸性紙材料を接着した。
そして、スルフィメチル化フェノール−アルキルレゾルシン−ホルムアルデヒド初期縮合物(固形分:45%水溶液)が40質量部、フッ素系撥水・撥油剤(固形分:20%水溶液)が2質量部、カーボンブラック(固形分:20%水分散液)が1質量部、水が57質量部からなる混合液を固形分として20g/mの塗布量となるように含浸させ、150℃で2分間乾燥し、該縮合部をプレキュアさせることにより、第2吸音層および表皮材を得た。
D:表層材の製造
上記Bで得られた第1吸音層と、上記Cで得られた第2吸音層および表皮材とを重合し、180℃で熱圧プレス成形させることにより、表層材を得た。
該表層材は、厚さ:30mm、通気抵抗:0.78kPa・s/mであった。
E:緩衝吸音材の製造
上記Dで得られた表層材3と上記Aで得られた多孔部材2とを用い、これらをアルミニウム製の基板に取り付けて図1に示す形状の緩衝吸音材1を得た。
上記のようにして得られた緩衝吸音材は、耐熱、耐候性に優れ、空調機、壁面、高架下面等に有用である。
本発明の緩衝吸音材は、軽量でかつ緩衝吸音性に優れるから、自動車の内装材料等に極めて有用であるから、産業上利用可能である。
被覆パネルに取り付けた状態の緩衝吸音材の断面図。 多孔部材の斜視図。 多孔部材の断面図。 エンボス加工紙の突起高さhを説明する断面図。 通気抵抗の測定方法を説明する概略図。 透孔を設けた多孔部材の斜視図。 波型の多孔部材の斜視図。 ハニカム状の多孔部材の斜視図。 格子状の多孔部材の斜視図。 多孔部材の組み立てを説明する斜視図。 実施例、比較例の各周波数に対する吸音率を示したグラフ。
1 緩衝吸音材
2,21,22,23,24 多孔部材
3 表層材
4 通気性多孔質材料
5 延伸性紙材料
6 表皮材
7 被覆パネル

Claims (9)

  1. 多孔部材と該多孔部材に積層されている表層材からなる緩衝吸音材であって、
    前記表層材は、少なくとも延伸性紙材料によって構成される層を有する
    ことを特徴とする緩衝吸音材。
  2. 前記延伸性紙材料は、表面に凹凸が形成されている
    請求項1に記載の緩衝吸音材。
  3. 前記表層材は、前記多孔部材上に配置されている第1吸音層と、該第1吸音層上に積層されている第2吸音層と、該第2吸音層上に積層されている表皮材とを有し、
    前記第2吸音層は、前記延伸性紙材料からなる
    請求項1又は請求項2に記載の緩衝吸音材。
  4. 前記第1吸音層及び前記表皮材は、通気性多孔質材料からなる
    請求項3に記載の緩衝吸音材。
  5. 前記多孔部材は、セル構造を形成するための多孔が設けられている熱可塑性樹脂製のパネル部材である
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の緩衝吸音材。
  6. 前記延伸性紙材料は、米坪量が10〜50g/m、通気抵抗が0.06〜3.0kPa・s/mであり、
    前記表層材は、通気抵抗が0.4〜5.0kPa・s/mの範囲に設定されている
    請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の緩衝吸音材。
  7. 前記延伸性紙材料の表面および/または裏面に合成樹脂が塗布されることによって、上記表層材の通気抵抗が調節されている
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の緩衝吸音材。
  8. 前記延伸性紙材料は、クレープ加工および/またはエンボス加工紙である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の緩衝吸音材。
  9. 騒音源を被覆する被覆パネル上に請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の緩衝吸音材を配置した構造であって、
    該緩衝吸音材は、前記表層材が前記騒音源に向き、前記多孔部材側が前記被覆パネル側に向くようにして配置されている
    ことを特徴とする吸音構造。
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