JPWO2020054050A1 - 自動車用吸音材 - Google Patents

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Abstract

自動車用吸音材の軽量化を図りつつ、望ましい吸音性能を安定して得ることができる自動車用吸音材を提供する。本発明の自動車用吸音材は、筒状のセル２０が複数の列をなして配置されているコア層１０と、コア層の一方の面に接着された非通気性の樹脂フィルム層４０とを備える複層構造を有し、コア層の一方の面のセル端部は、一列おきに、閉鎖面２１と解放端２２とを有し、コア層の他方の面のセル端部は、前記一方の面のセル端部に閉鎖面を有する列に、解放端２２と、前記一方の面のセル端部に解放端を有する列に、閉鎖面２１とを有し、解放端２２によってセル２０の内部空間が外部と連通しており、非通気性の樹脂フィルム層４０のヤング率Ｅ（ＭＰａ）と、コア層１０よりも第１の非通気性の樹脂フィルム層４０側の層構造の面密度Ｍ（ｇ／ｍ２）との関係は、０．５＜Ｅ／Ｍ＜２１である。

Description

本発明は、自動車用吸音材に関する。
自動車の構造として、前方にエンジン室があり、後方にはトランク室があり、その中間に客室を設ける構造が一般的である。客室には、運転席、助手席および後部座席といった座席を設けている。また、客室には、自動車内装の外側を覆うようにダッシュインシュレータ、フロアーカーペット、フロアースペーサ、トランクトリム、及びトランクフロアーが設置されており、これら部品は、車体の形状や部品のデザインに合わせた凹凸状の形状に成形されている。更に、車体下の外装には、フロントフェンダーライナー、リアフェンダーライナー、及び空気の流れを制御する凹凸形状に成形されたアンダーカバーが設置されている。これら部品の多くは、材料として熱可塑性樹脂が使用され、この材料を加熱して当該部品の形状の型によりプレス成形し、厚みが異なる複数の部分を有する凹凸形状の部品に仕上げられる。
自動車開発の最近の動向として車内の静寂性が重要視されている。自動車の車内に伝わる騒音としては、ウインドウからの騒音、タイヤからの騒音、車体下からの騒音、エンジン音からの騒音、モータ音からの騒音などがある。騒音中の特に５００Ｈｚから４０００Ｈｚの周波数が、運転者や同乗者に耳障りとなると言われている。また、電気自動車では、従来、耳障りと感じていなかった４０００〜８０００Ｈｚの周波数についても、エンジンがないことから、運転者や同乗者に耳障りとなるだろうと言われている。よって、この周波数の帯域の騒音を吸音する機能が、自動車の内外装部品に求められている。一方で、燃費削減も重要であり、自動車の内外装部品の軽量化も求められている。
また、特許第４５３９２９４号公報には、非金属からなるハニカムコアとその両端に接着剤を介して軽金属製の開孔を有する周波数選択板が接着され、その外側に繊維補強基材を接着させ、この周波数選択板は特定の周波数を透過又は遮断することが開示されている。
特許第４５３９２９４号公報
特許第４５３９２９４号公報の周波数選択板は軽金属製であるので、周波数選択板の開孔を通過する空気の摩擦による音の減衰効果が期待されるがそれ以上の効果はない。また、開孔を有する部材を用いると、開孔に汚れが溜まって透過又は遮断する周波数が変わってしまい望ましい吸音性能を安定して得ることができないという問題がある。
そこで本発明は、自動車用吸音材の軽量化を図りつつ、望ましい吸音性能を安定して得ることができる自動車用吸音材を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、筒状のセルが複数の列をなして配置されているコア層と、前記コア層の一方の面に接着された第１の非通気性の樹脂フィルム層とを備える複層構造の自動車用吸音材であって、前記第１の非通気性の樹脂フィルム層のヤング率Ｅ１（ＭＰａ）と、前記コア層よりも前記第１の非通気性の樹脂フィルム層側の層構造の面密度Ｍ１（ｇ／ｍ２）との関係は、０．５＜Ｅ１／Ｍ１＜２１である。
前記筒状のセルは、略四角筒状や略六角筒状などの多角筒状であってもよいし、略円筒状や略楕円筒状などの曲線筒状であってもよい。前記コア層の前記セルの各々は、一方の端に閉鎖面、他方の端に開放端を有し、前記セルの前記解放端によって前記セルの内部空間が外部と連通しており、前記セルの前記解放端は、前記コア層の両面において、隣接したセルの列が一列おきに配置されていることが好ましい。前記解放端、前記一方側閉鎖面、および前記他方側閉鎖面は、前記セルの形状に従い、略四角形状や略六角形状などの多角形状であっても、略円形状や略楕円形状などの曲線形状であってもよい。
前記第１の非通気性の樹脂フィルム層は、複数の異なるヤング率を有する材料で積層された構造を有してもよい。この場合のヤング率Ｅ１は、第１の非通気性の樹脂フィルム層全体のヤング率である。また、本発明の自動車用吸音材は、前記第１の非通気性の樹脂フィルム層の前記コア層とは反対側の面に、内表面層を更に備えてもよい。この場合の面密度Ｍ１は、第１の非通気性の樹脂フィルム層と内表面層の合計の面密度（単位面積当たりの質量）である。前記内表面層は、自動車の車内側に向かう表面の層であり、例えば、不織布や、プレーンニードル、ベロア等の繊維で構成された層、発泡ウレタンや、発泡ポリエチレン、発泡ナイロン等の発泡樹脂で構成された層、又はこれらを組み合わせた層であってよい。
本発明の自動車用吸音材は、前記コア層の前記第１の非通気性の樹脂フィルム層が接着された面とは反対側の面に接着された第２の非通気性の樹脂フィルム層を更に備えてもよい。この場合、前記第２の非通気性の樹脂フィルム層のヤング率Ｅ２（ＭＰａ）と、前記コア層よりも前記第２の非通気性の樹脂フィルム層側の層構造の面密度Ｍ２（ｇ／ｍ２）との関係は、０．５＜Ｅ２／Ｍ２＜２１を満たしてもよいし、又は満たさなくてもよい。また、Ｅ１／Ｍ１とＥ２／Ｍ２との差の絶対値は、０．８以上としてもよい。また、本発明の自動車用吸音材は、前記第２の非通気性の樹脂フィルム層の前記コア層とは反対側の面に、外表面層を更に備えてもよい。この場合の面密度Ｍ２は、第２の非通気性の樹脂フィルム層と外表面層の合計の面密度である。前記外表面層は、自動車の車外側に向かう表面の層であり、例えば、不織布や、プレーンニードル、ベロア等の繊維で構成された層、発泡ウレタンや、発泡ポリエチレン、発泡ナイロン等の発泡樹脂で構成された層、又はこれらを組み合わせた層であってよい。
または、本発明の自動車用吸音材は、前記コア層の前記第１の非通気性の樹脂フィルム層が接着された面とは反対側の面に接着された複数の開孔を有する樹脂フィルム層を更に備えてもよい。
このように本発明に係る自動車用吸音材は、筒状のセルが複数の列をなして配置されているコア層と、前記コア層の一方の面に接着された第１の非通気性の樹脂フィルム層とを備え、前記第１の非通気性の樹脂フィルム層のヤング率Ｅ１と、前記コア層よりも前記第１の非通気性の樹脂フィルム層側の層構造の面密度Ｍ１との関係が０．５＜Ｅ１／Ｍ１＜２１である構成によって、通常、吸音に寄与しないと考えられる非通気性の樹脂フィルム層を用いても、面密度Ｍ１に対して通常よりも顕著に小さいヤング率Ｅ１を有する場合、上記コア層の所定の構造との関係から吸音に寄与するようになり、自動車で耳障りな騒音となる周波数５００Ｈｚから８０００Ｈｚの帯域に吸音率のピークを有する望ましい吸音性能を得ることができる。このように、コア層と第１の非通気性の樹脂フィルム層の所定の構造により、自動車用部品の軽量化を図っても高い剛性を確保することができるとともに、複数の開孔を有する部材を用いずに望ましい吸音性能を発揮することができるので、開孔に汚れが溜まることなく、望ましい吸音性能を安定して得ることができる。
第１の非通気性の樹脂フィルム層を、複数の異なるヤング率を有する材料で積層された構造とする構成によって、前記ヤング率Ｅ１及び前記面密度Ｍ１の設計が容易になり、吸音率のピークの制御を容易に行うことができる。
第１の非通気性の樹脂フィルム層のコア層とは反対側の面に、内表面層を更に設ける構成とすることで、通常よりも小さいヤング率を有する第１の非通気性の樹脂フィルム層を保護することができ、望ましい吸音性能を安定して得ることができる。
コア層の第１の非通気性の樹脂フィルム層が接着された面とは反対側の面に、第２の非通気性の樹脂フィルム層を接着し、第２の非通気性の樹脂フィルム層のヤング率Ｅ２と、コア層よりも第２の非通気性の樹脂フィルム層側の層構造の面密度Ｍ２との比であるＥ２／Ｍ２と前記Ｅ１／Ｍ１との差の絶対値を０．８以上とする構成にすることで、自動車で耳障りな騒音となる周波数５００Ｈｚから８０００Ｈｚの帯域に吸音率のピークを２つ有し、吸音する周波数の帯域の広い吸音性能に優れた自動車用吸音材を得ることができる。
コア層の第１の非通気性の樹脂フィルム層が接着された面とは反対側の面に接着された複数の開孔を有する樹脂フィルム層を更に備えることで、複数の開孔を有する樹脂フィルム層に予め形成された開孔パターンによって、コア層の少なくとも一方の面の解放端の閉塞度を容易に調整し且つ安定的に維持することができ、そのため、自動車用吸音材の吸音率のピークのコントロールが可能であり、よって、上述したＥ／Ｍの値とともに、自動車用吸音材の吸音率のピークを望ましい周波数の帯域により容易にコントロールすることができる。
コア層のセルの各々が、一方の端に閉鎖面、他方の端に開放端を有し、セルの解放端によってセルの内部空間が外部と連通しており、セルの解放端は、コア層の両面において、隣接したセルの列が一列おきに配置されている構成にすることで、コア層のセルの閉鎖面が、第１の非通気性の樹脂フィルム層とコア層とを接着する面として確保され、セルの閉鎖面が一列おきに配置されているので、第１の非通気性の樹脂フィルム層とコア層との接着性を向上させることができる。
本発明に係る自動車用吸音材におけるコア層に用いるコア材料の製造過程を示す斜視図である。 本発明に係る自動車用吸音材におけるコア層を示す概略平面図である。 III-III線に沿って図２のコア層を示す概略断面図である。 本発明に係る自動車用吸音材の一実施の形態を示す分解斜視図である。 図４に示す自動車用吸音材の実施の形態の概略断面図である。 本発明に係る自動車用吸音材の別の実施の形態を示す分解斜視図である。 本発明に係る自動車用吸音材の別の実施の形態を示す概略断面図である。 本発明に係る自動車用吸音材の実施例におけるＥ１／Ｍ１と吸音ピーク周波数との関係を示すグラフである。
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る自動車用吸音材の一実施の形態について説明する。なお、図面は、別段の定めがない限り、縮尺通りに描くことを意図してはいない。
先ず、本発明に係る自動車用吸音材の各実施の形態において共通するコア層について説明する。図１は、このコア層となるコア材料の製造過程を示す斜視図である。なお、このコア材料は、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとする国際公開第２００６／０５３４０７号にその製造方法が詳細に記載されている。
図１に示すように、このコア材料１は、平坦な材料シートを所定の型を有するローラ（図示省略）によって熱成形され、実質的にシートを切ることなく塑性変形により形成されたものである。コア材料１の素材は、これらに限定されないが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などの熱可塑性樹脂や、繊維との複合材料、紙、金属等を用いることができ、特に熱可塑性樹脂が好ましい。本実施の形態では、熱可塑性樹脂を用いた場合について説明する。材料シートの厚みは、これに限定されないが、例えば、０．０５ｍｍから０．５０ｍｍの範囲が好ましく、熱成形後のコア材料１の厚みもほぼ同様である。
コア材料１は、製造方向Ｙに対して直交する幅方向Ｘに向かって、山部１１と谷部１２が交互に配置される三次元構造を有している。山部１１は、２つの側面１３とその間の頂面１７とで構成され、谷部１２は、隣接する山部１１と共有する２つの側面１３とその間の底面１４とで構成される。なお、本実施の形態では、図１に示すように山部１１の形状が台形の場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、三角形や長方形などの多角形の他、正弦曲線や弓形などの曲線形にしてもよい。
コア材料１は、上記の三次元構造を、製造方向Ｙに向かって連続するように備える。すなわち、図１に示すように、製造方向Ｙに向かって複数の山部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが連続して形成される。谷部１２も同様に連続して形成される。そして、山部１１間の接続および谷部１２間の接続は、２種類の接続方法を交互に繰り返すことでなされている。
第１の接続方法は、図１に示すように、幅方向の第１の折り畳み線Ｘ１において、隣接する２つの山部１１ｂ、１１ｃの頂面１７ｂ、１７ｃが、それぞれ台形状の山部接続面１５ｂ、１５ｃを介して接続するというものである。山部接続面１５は頂面１７に対して直角の角度で形成されている。この幅方向の第１の折り畳み線Ｘ１において、隣接する２つの谷部の底面１４ｂ、１４ｃは、直接に接続している。第２の接続方法は、図２に示すように、幅方向の第２の折り畳み線Ｘ２において、隣接する２つの谷部の底面１４ａ、１４ｂ（又は１４ｃ、１４ｄ）が、それぞれ台形状の谷部接続面１６ａ、１６ｂ（又は１６ｃ、１６ｄ）を介して接続するというものである。谷部接続面１６は底面１４に対して直角の角度で形成されている。この幅方向の第２の折り畳み線Ｘ２において、隣接する２つの山部の頂面１２ａ、１２ｂ（又は１２ｃ、１２ｄ）は、直接に接続している。
このようにコア材料１は、複数の三次元構造（山部１１、谷部１２）が接続領域（山部接続面１５、谷部接続面１６）を介して接続されており、接続領域を折り畳むことで、本発明の自動車用吸音材のコア層が形成される。具体的には、第１の折り畳み線Ｘ１では山折りで、隣接する２つの谷部の底面１４ｂ、１４ｃ同士が、その裏面を介して重なり合い、隣接する２つの山部の山部接続面１５ｂ、１５ｃのなす角度が１８０度まで開くように折り畳む。また、第２の折り畳み線Ｘ２では谷折りで、隣接する２つの山部の頂面１７ａ、１７ｂ（又は１７ｃ、１７ｄ）同士が重なり合い、隣接する２つの谷部の谷部接続面１６ａ、１６ｂ（又は１６ｃ、１６ｄ）のなす角度が１８０度まで閉じるように折り畳む。このようにコア材料１を折り畳むことで得られた本発明の自動車用吸音材のコア層１０を、図２及び図３に示す。
図２及び図３に示すように、コア層１０は、複数の列をなして配置されている略六角筒状のセル２０を備え、一列おきに、隣接する２つの山部から形成されたセル２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅと、隣接する２つの谷部から形成されたセル２０Ｂ、２０Ｄが配置される。図３中の破線１８は、コア材料の裏面であった面であり、略六角筒状のセル２０の内壁を概ね示すものである。
山部から形成されたセル２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅは、それぞれ略六角筒状を形成する６つのセル側壁を備え、これらセル側壁は、セル材料における２つ頂面１７と４つの側面１３から形成されたものである。また、これらセル２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅは、コア層１０の一方の面１０ａ（図２での表側の面）のセル端部において、それぞれセル端部を閉塞する略六角筒状の閉鎖面２１Ａ、２１Ｃ、２１Ｅを備え、これら一方側の閉鎖面２１は、それぞれセル材料における２つの台形の山部接続面１５によって形成されたものである。更に、これらセル２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅは、コア層１０の反対側である他方の面１０ｂのセル端部において、略六角形状に開口された解放端２２Ａ、２２Ｃ、２２Ｅを備える。この解放端２２Ａ、２２Ｃ、２２Ｅによって、セル２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅのそれぞれの内部空間が外部と連通している。
谷部から形成されたセル２０Ｂ、２０Ｄも、それぞれ略六角筒状を形成する６つのセル側壁を備え、これらセル側壁は、セル材料における２つ底面１４と４つの側面１３から形成されたものである。また、これらセル２０Ｂ、２０Ｄは、コア層１０の前記一方の面１０ａのセル端部において、略六角形状に開口された解放端２２Ｂ、２２Ｄを備える。この解放端２２Ｂ、２２Ｄによって、セル２０Ｂ、２０Ｄのそれぞれの内部空間が外部と連通している。更に、これらセル２０Ｂ、２０Ｄは、コア層１０の反対側である他方の面１０ｂのセル端部において、それぞれセル端部を閉塞する略六角筒状の閉鎖面２１Ｂ、２１Ｄを備え、これら他方側の閉鎖面２１は、それぞれセル材料における２つの台形の谷部接続面１６によって形成されたものである。
このようにコア層１０は、一方の面１０ａのセル端部には、一列おきに、セル材料における山部から形成された一方側閉鎖面２１Ａ、２１Ｃ、２１Ｅを有し、他方の面１０ｂのセル端部には、上記とは異なるセルの列に、セル材料における谷部から形成された他方側閉鎖面２１Ｂ、２１Ｄを有しているが、別段の記載がない限り、一方側閉鎖面、他方側閉鎖面のどちらの閉鎖面２１も実質的に同一の機能を発揮するものである。
コア層１０全体の厚みは、複層構造体を自動車のどこの部品に用いるかで変わるため、以下に限定されないが、後述する非通気性の樹脂フィルム層による吸音率のピークをコントロールする点や、コア層１０自体の吸音性能、コア層１０の強度、重量の観点から、３ｍｍから２５ｍｍの範囲が好ましく、５ｍｍから２０ｍｍの範囲がより好ましい。
コア層１０の目付け（単位面積当たりの質量）は、複層構造体を自動車のどこの部品に用いるかで変わるため、これらに限定されないが、４００ｇ／ｍ２から４０００ｇ／ｍ２の範囲が好ましく、５００ｇ／ｍ２から３０００ｇ／ｍ２の範囲がより好ましい。コア層１０の厚みが大きく、目付けが大きい程、概ね、コア層１０の強度が高くなり、また、吸音率がピークとなる周波数を低周波数側へとコントロールできる傾向がある。
コア層１０の目付けは、コア層１０の素材の種類や、コア層１０全体の厚み、セル２０の壁厚（材料シートの厚み）の他に、コア層１０のセル２０間のピッチＰｃｘ、Ｐｃｙ（セルの中心軸間の距離）によっても調整することができる。コア層１０の目付けを上記の範囲とするためには、例えば、コアの製造方向Ｙであるセル２０が隣接して列をなす方向のセル２０間のピッチＰｃｙを、３ｍｍから１５ｍｍの範囲とすることが好ましく、４ｍｍから１０ｍｍの範囲とすることがより好ましい。
次に、上述したコア層１０を用いて本発明に係る自動車用吸音材の各実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態の自動車用吸音材は、図４及び図５に示すように、上述したコア層１０と、その一方の面に設けられた非通気性の樹脂フィルム層４０と、更にその外側に設けられた内表面層となる不織布層３０とを備える。
非通気性の樹脂フィルム層４０の素材は、これらに限定されないが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）などの樹脂フィルムを用いることができる。また、非通気性の樹脂フィルム層４０は、これら異なる種類の樹脂の層を複数積層させた構造としたり、同じ種類の樹脂であっても異なるヤング率を有する材料の層を複数積層させた構造としてもよい。
非通気性の樹脂フィルム層４０のヤング率Ｅは、詳しくは後述する面密度Ｅとの比によるため、以下に限定されないが、通常の自動車用部品に用いられるものよりも低く、例えば、その上限は、１７００ＭＰａ以下が好ましく、１６００ＭＰａ以下がより好ましく、１５００ＭＰａ以下が更に好ましい。また、ヤング率の下限は、これらに限定されないが、２００ＭＰａ以上が好ましく、３００ＭＰａ以上がより好ましい。なお、樹脂の種類やフィルムの製法によっては、フィルムの溶融樹脂が流れる方向（ＭＤ）におけるヤング率と、その直角方向（ＴＤ）におけるヤング率は値が異なるが、本発明のＥ／Ｍを算出する際は、値が低い方のヤング率を用いることとする。
非通気性の樹脂フィルム層４０の面密度（目付け）は、詳しくは後述する不織布層３０との合計の面密度Ｅにもよるため、以下に限定されないが、例えば、その下限は、３０ｇ／ｍ２以上が好ましく、４０ｇ／ｍ２以上がより好ましく、５０ｇ／ｍ２以上が更に好ましい。また、面密度の上限は、これらに限定されないが、５００ｇ／ｍ２以下が好ましく、３００ｇ／ｍ２以下がより好ましく、２５０ｇ／ｍ２以下が更に好ましい。
非通気性の樹脂フィルム層４０の厚みは、これに限定されないが、例えば、その下限は、０．０２ｍｍ以上が好ましく、０．０３ｍｍ以上がより好ましく、０．０５ｍｍ以上が更に好ましい。また、厚みの上限は、これらに限定されないが、０．８ｍｍ以下が好ましく、０．７ｍｍ以下がより好ましく、０．６ｍｍ以下が更に好ましい。
非通気性の樹脂フィルム層４０は、コア層１０に対して、熱溶着させて接着させてもよいし、接着剤（図示省略）を介して接着させてもよい。接着剤としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ系やアクリル系等の接着剤を用いることができる。また、非通気性の樹脂フィルム層４０をコア層１０及び不織布層３０と熱溶着させるために、例えば、非通気性の樹脂フィルム層４０を三層構造にして、中央の層と、その両側の面に位置する２つの接着層とを備えるようにしてもよい。この場合、接着層の素材は、中央の層に用いる素材の融点よりも低い融点を有する素材を用いる。例えば、中央の層に１９０℃から２２０℃の融点を有するポリアミドを用い、接着層に９０℃から１３０℃の融点を有するポリエチレンを用いることで、非通気性の樹脂フィルム層４０をコア層１０や不織布層３０に貼り合わせる際の加熱時の温度や自動車用吸音材の所定の形状に熱成形する温度を１５０℃から１６０℃程とすれば、接着層が溶融してコア層１０や不織布層３０と強固に接着する一方、中央の層は溶融しないので非通気性の樹脂フィルム層４０のヤング率を大きく変えることなく、自動車用吸音材の望ましい吸音性能を得ることができる。接着層のポリエチレンよりも融点の高い樹脂としては、ポリアミドの他に、ポリプロピレンがある。
不織布層３０は、これらに限定されないが、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂を用いたスパンボンド、スパンレース、又はニードルパンチなどの各種不織布を用いることが好ましい。
不織布層３０の面密度（目付け）は、非通気性の樹脂フィルム層４０との合計の面密度Ｅによるため、以下に限定されないが、例えば、その下限は、１０ｇ／ｍ２以上が好ましく、２０ｇ／ｍ２以上がより好ましく、３０ｇ／ｍ２以上が更に好ましい。また、面密度の上限は、これらに限定されないが、５００ｇ／ｍ２以下が好ましく、３００ｇ／ｍ２以下がより好ましく、２５０ｇ／ｍ２以下が更に好ましい。
本実施の形態において、非通気性の樹脂フィルム層４０のヤング率をＥとし、非通気性の樹脂フィルム層４０および不織布層３０の合計の面密度をＭとすると、Ｅ／Ｍの値を０．５から２１までの範囲とすることで、自動車用吸音材の吸音率のピークを、自動車で耳障りな騒音となる周波数５００Ｈｚから８０００Ｈｚの帯域にコントロールすることができる。この周波数の帯域の中でも、５００Ｈｚから４０００Ｈｚの帯域に吸音率のピークを有するようにする場合、Ｅ／Ｍの値を０．５から８までの範囲とすることが好ましく、更に１０００Ｈｚから３０００Ｈｚの帯域に吸音率のピークを有するようにする場合、Ｅ／Ｍの値を１．５から５．５までの範囲とすることがより好ましい。また、４０００Ｈｚから８０００Ｈｚの帯域に吸音率のピークを有するようにする場合、Ｅ／Ｍの値を８から２１までの範囲とすることが好ましく、更に５０００Ｈｚから６０００Ｈｚの帯域に吸音率のピークを有するようにする場合、Ｅ／Ｍの値を１１から１４までの範囲とすることが好ましい。
このように第１の実施形態によれば、一列おきに解放端と閉鎖面が配置されるコア層１０の少なくとも一方の面に、非通気性の樹脂フィルム層４０と、更にその外側に不織布層３０を設けることによって、自動車用吸音材の軽量化を図っても高い剛性を確保することができるとともに、非通気性の樹脂フィルム層４０のヤング率Ｅと非通気性の樹脂フィルム層４０および不織布層３０の合計の面密度Ｍとの比であるＥ／Ｍの値を調整することで、自動車用吸音材の吸音率のピークを望ましい周波数の帯域にコントロールすることができる。
なお、図４及び図５では、非通気性の樹脂フィルム層４０の外側に不織布層３０を設ける場合を示したが、本発明はこれに限定されず、不織布層３０を設けなくてもよく、非通気性の樹脂フィルム層４０のヤング率Ｅと非通気性の樹脂フィルム層４０のみの面密度Ｍを調整することで、自動車用吸音材の吸音率のピークを上記と同様にコントロールすることができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態の自動車用吸音材は、図６に示すように、上述したコア層１０と、その一方の面に設けられた第１の非通気性の樹脂フィルム層４０ａと、その他方の面に設けられた第２の非通気性の樹脂フィルム層４０ｂと、更にこれらの外側にそれぞれ設けられた内表面層及び外表面層となる第１及び第２の不織布層３０ａ、３０ｂとを備える。なお、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
第１および第２の非通気性の樹脂フィルム層４０ａ、４０ｂも第１および第２の不織布層３０ａ、３０ｂも、コア層１０の両側の面に、構成（樹脂フィルムの素材や、厚み、不織布の製法や、目付け等）が同一のものを貼り合わせてもよいし、構成が異なるものを貼り合わせてもよい。
このようにコア層１０の両面に非通気性の樹脂フィルム層４０を設けた場合は、非通気性の樹脂フィルム層４０のヤング率Ｅと非通気性の樹脂フィルム層４０および不織布層３０の合計の面密度Ｍとの比であるＥ／Ｍの値の調整は、第１の非通気性の樹脂フィルム層４０ａ側と、第２の非通気性の樹脂フィルム層４０ｂ側とで別々に行う。つまり、第１の非通気性の樹脂フィルム層４０ａのヤング率をＥ１とし、第１の非通気性の樹脂フィルム層４０ａおよび第１の不織布層３０ａの合計の面密度をＭ１とし、Ｅ１／Ｍ１の値を０．５から２１までの範囲とする。また、第２の非通気性の樹脂フィルム層４０ｂのヤング率をＥ２とし、第２の非通気性の樹脂フィルム層４０ｂおよび第２の不織布層３０ｂの合計の面密度をＭ２とし、Ｅ２／Ｍ２の値を０．５から２１までの範囲とする。Ｅ１／Ｍ１の値とＥ２／Ｍ２の値とは、異なるようにすることが好ましく、Ｅ１／Ｍ１とＥ２／Ｍ２との差の絶対値は、０．８以上が好ましく、２．０以上がより好ましく、３．０以上が更に好ましい。なお、この差の絶対値の上限は、特に限定されてないが、例えば、５以下が好ましい。
第２の実施形態によれば、一列おきに解放端と閉鎖面が配置されるコア層１０の両方の面に非通気性の樹脂フィルム層４０と不織布層３０をそれぞれ設け、第１の非通気性の樹脂フィルム層４０ａ側のＥ１／Ｍ１の値と第２の非通気性の樹脂フィルム層４０ｂ側のＥ２／Ｍ２の値の両方を、０．５から２１までの範囲内とし、更にこの範囲内で異なるようにすることで、自動車で耳障りな騒音となる周波数５００Ｈｚから８０００Ｈｚの帯域に吸音率のピークを２つ有する吸音性能に優れた自動車用吸音材を得ることができる。特に、Ｅ１／Ｍ１とＥ２／Ｍ２との値の差の絶対値を０．８以上にすることで、吸音する周波数の帯域を広くすることができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態の自動車用吸音材は、図７に示すように、上述したコア層１０と、その一方の面に設けられた非通気性の樹脂フィルム層４０と、コア層１０の非通気性の樹脂フィルム層４０とは反対側の面に、複数の開孔を有する樹脂フィルム層５０と、更にこれらの外側にそれぞれ設けられた内表面層及び外表面層となる第１及び第２の不織布層３０ａ、３０ｂとを備える。なお、第１及び第２の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
複数の開孔を有する樹脂フィルム層５０（以下、開孔フィルム層５０という）は、層を貫通する複数の孔５５を有する。この孔５５の開孔は、コア層１０に貼り合わされる前に予め行われるものであり、例えば、熱針やパンチ加工（オス型とメス型を用いたパンチ加工）で開け、孔が塞がることを防止するため、孔のバリを極力抑えた孔形状とすることが好ましい。
孔５５の開孔パターンは、特に限定されないが、千鳥配列や格子配列で配置することが好ましい。開孔フィルム層５０の開孔率は、特に限定されないが、０．２％から５％の範囲が好ましい。孔５５の直径は、０．２５ｍｍから２．５ｍｍの範囲が好ましく、０．３ｍｍから２．０ｍｍの範囲がより好ましい。
なお、開孔フィルム層５０の孔５５のピッチは、図２に示すコア層１０のセル２０のピッチＰｃｘ、Ｐｃｙと、必ずしも一致させなくてもよく、また、開孔フィルム層５０をコア層１０に貼り合わせる際に必ずしも孔５５とセル２０の位置合わせをしなくてもよい。これは、開孔フィルム層５０の孔５５とコア層１０のセル２０の解放端２２の位置がランダムに重なることで、適度に内外の連通が確保されるようになるからである。開孔フィルム層５０の孔５５のピッチは、コア層１０のセル２０のピッチよりも少なくともＸ方向あるいはＹ方向のどちらかを小さくすることが好ましい。
第３の実施形態によれば、コア層１０の非通気性の樹脂フィルム層４０とは反対側の面に開孔フィルム層５０を設けても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、開孔フィルム層５０に予め形成された開孔パターンによって、コア層１０の少なくとも一方の面の解放端２２の閉塞度を容易に調整し且つ安定的に維持することができ、そのため、自動車用吸音材の吸音率のピークのコントロールが可能であり、よって、非通気性の樹脂フィルム層４０側のＥ／Ｍの値とともに、自動車用吸音材の吸音率のピークを望ましい周波数の帯域により容易にコントロールすることができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例１として、図４及び図５に示す複層構造を有する自動車用吸音材を作製した。図１〜図３の構造を有するコア層の一方の面に、厚み５０μｍの３層からなる非通気性の樹脂フィルム（素材：ポリエチレン／ポリアミド／ポリエチレン、フィルムのヤング率：３００ＭＰａ）を貼り、更にその外側に、内表面層としてスパンボンド不織布（素材：ポリエチレンテレフタラート、目付け：２５０ｇ／ｍ２）を貼った。非通気性の樹脂フィルムと不織布の合計の面密度は、１８０ｇ／ｍ２であった。そして、この複層構造体を加熱、プレスして層間が接着された自動車用吸音材を得た。
この実施例１の自動車用吸音材の吸音性能を評価するため、ＩＳＯ１０５３４−２（ＪＩＳ Ａ １４０５）に準拠する方法に従って、実施例１の自動車用吸音材から直径２９ｍｍ程の円筒状の試料を採取して、この試料の周波数５００Ｈｚから６３００Ｈｚにおける垂直入射吸音率を測定した。その結果、吸音率のピークの周波数は１０００Ｈｚであった。
実施例１と同様にして、以下の表１に示すように、不織布や非通気性の樹脂フィルムの素材、目付け、厚み等を変えた実施例２〜６の自動車用吸音材を作製し、吸音性能を測定した。その結果を、実施例１を含めて表１及び図８に示した。なお、いずれの実施例においてもコア層は、ポリプロピレン樹脂で、厚みが約２０ｍｍ以下、セル間のピッチＰｃｙが約１０ｍｍ以下のものを用いた。
Figure 2020054050
表１及び図８に示すように、非通気性の樹脂フィルム層のヤング率Ｅとコア層の上の層構造の面密度Ｍとの比であるＥ／Ｍの値が高い程、自動車用吸音材の吸音率のピークの周波数が高くなった。通常、非通気性の樹脂フィルム層では、吸音に寄与しないと考えられていたが、このように面密度Ｍに対して通常よりも顕著に小さいヤング率Ｅを有する非通気性の樹脂フィルム層を用いたことによって、上記コア層の所定の構造との関係から吸音に寄与するようになったと推測される。また、図８に示すように、実施例１〜６の結果から、Ｅ／Ｍの値を０．５から２１の範囲にすれば、自動車で耳障りな騒音となる周波数５００Ｈｚから８０００Ｈｚの帯域に吸音率のピークを有する望ましい吸音性能の自動車用吸音材を作製できることがわかる。
本発明の自動車用吸音材によれば、重量を抑え、高い剛性を維持した状態で、非通気性の樹脂フィルム層を貼り合せることにより、吸音率のピークを５００Ｈｚから８０００Ｈｚの周波数の帯域にコントロールすることが可能となる。本発明の自動車用吸音材は、より具体的には、例えば、フロアーカーペット、フロアースペーサ、トランクトリム、トランクフロアー、ダッシュインシュレータ、アンダーカバーなどの騒音発生源の吸音カバー部品に有用である。
１ コア材料
１０ コア層
１１ 山部
１２ 谷部
１３ 側面部
１４ 底面部
１５ 山部接続面
１６ 谷部接続面
１７ 頂面
１８ コア材料裏面
１９ 貫通孔
２０ セル
２１ 閉鎖面
２２ 解放端
３０ 不織布層
４０ 非通気性の樹脂フィルム層
５０ 複数の開孔を有する樹脂フィルム層
５５ 孔
前記筒状のセルは、略四角筒状や略六角筒状などの多角筒状であってもよいし、略円筒状や略楕円筒状などの曲線筒状であってもよい。前記コア層の前記セルの各々は、一方の端に閉鎖面、他方の端に開放端を有し、前記セルの前記開放端によって前記セルの内部空間が外部と連通しており、前記セルの前記開放端は、前記コア層の両面において、隣接したセルの列が一列おきに配置されていることが好ましい。前記開放端、前記一方側閉鎖面、および前記他方側閉鎖面は、前記セルの形状に従い、略四角形状や略六角形状などの多角形状であっても、略円形状や略楕円形状などの曲線形状であってもよい。
コア層の第１の非通気性の樹脂フィルム層が接着された面とは反対側の面に接着された複数の開孔を有する樹脂フィルム層を更に備えることで、複数の開孔を有する樹脂フィルム層に予め形成された開孔パターンによって、コア層の少なくとも一方の面の開放端の閉塞度を容易に調整し且つ安定的に維持することができ、そのため、自動車用吸音材の吸音率のピークのコントロールが可能であり、よって、上述したＥ／Ｍの値とともに、自動車用吸音材の吸音率のピークを望ましい周波数の帯域により容易にコントロールすることができる。
コア層のセルの各々が、一方の端に閉鎖面、他方の端に開放端を有し、セルの開放端によってセルの内部空間が外部と連通しており、セルの開放端は、コア層の両面において、隣接したセルの列が一列おきに配置されている構成にすることで、コア層のセルの閉鎖面が、第１の非通気性の樹脂フィルム層とコア層とを接着する面として確保され、セルの閉鎖面が一列おきに配置されているので、第１の非通気性の樹脂フィルム層とコア層との接着性を向上させることができる。
山部から形成されたセル２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅは、それぞれ略六角筒状を形成する６つのセル側壁を備え、これらセル側壁は、セル材料における２つ頂面１７と４つの側面１３から形成されたものである。また、これらセル２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅは、コア層１０の一方の面１０ａ（図２での表側の面）のセル端部において、それぞれセル端部を閉塞する略六角筒状の閉鎖面２１Ａ、２１Ｃ、２１Ｅを備え、これら一方側の閉鎖面２１は、それぞれセル材料における２つの台形の山部接続面１５によって形成されたものである。更に、これらセル２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅは、コア層１０の反対側である他方の面１０ｂのセル端部において、略六角形状に開口された開放端２２Ａ、２２Ｃ、２２Ｅを備える。この開放端２２Ａ、２２Ｃ、２２Ｅによって、セル２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅのそれぞれの内部空間が外部と連通している。
谷部から形成されたセル２０Ｂ、２０Ｄも、それぞれ略六角筒状を形成する６つのセル側壁を備え、これらセル側壁は、セル材料における２つ底面１４と４つの側面１３から形成されたものである。また、これらセル２０Ｂ、２０Ｄは、コア層１０の前記一方の面１０ａのセル端部において、略六角形状に開口された開放端２２Ｂ、２２Ｄを備える。この開放端２２Ｂ、２２Ｄによって、セル２０Ｂ、２０Ｄのそれぞれの内部空間が外部と連通している。更に、これらセル２０Ｂ、２０Ｄは、コア層１０の反対側である他方の面１０ｂのセル端部において、それぞれセル端部を閉塞する略六角筒状の閉鎖面２１Ｂ、２１Ｄを備え、これら他方側の閉鎖面２１は、それぞれセル材料における２つの台形の谷部接続面１６によって形成されたものである。
このように第１の実施形態によれば、一列おきに開放端と閉鎖面が配置されるコア層１０の少なくとも一方の面に、非通気性の樹脂フィルム層４０と、更にその外側に不織布層３０を設けることによって、自動車用吸音材の軽量化を図っても高い剛性を確保することができるとともに、非通気性の樹脂フィルム層４０のヤング率Ｅと非通気性の樹脂フィルム層４０および不織布層３０の合計の面密度Ｍとの比であるＥ／Ｍの値を調整することで、自動車用吸音材の吸音率のピークを望ましい周波数の帯域にコントロールすることができる。
第２の実施形態によれば、一列おきに開放端と閉鎖面が配置されるコア層１０の両方の面に非通気性の樹脂フィルム層４０と不織布層３０をそれぞれ設け、第１の非通気性の樹脂フィルム層４０ａ側のＥ１／Ｍ１の値と第２の非通気性の樹脂フィルム層４０ｂ側のＥ２／Ｍ２の値の両方を、０．５から２１までの範囲内とし、更にこの範囲内で異なるようにすることで、自動車で耳障りな騒音となる周波数５００Ｈｚから８０００Ｈｚの帯域に吸音率のピークを２つ有する吸音性能に優れた自動車用吸音材を得ることができる。特に、Ｅ１／Ｍ１とＥ２／Ｍ２との値の差の絶対値を０．８以上にすることで、吸音する周波数の帯域を広くすることができる。
なお、開孔フィルム層５０の孔５５のピッチは、図２に示すコア層１０のセル２０のピッチＰｃｘ、Ｐｃｙと、必ずしも一致させなくてもよく、また、開孔フィルム層５０をコア層１０に貼り合わせる際に必ずしも孔５５とセル２０の位置合わせをしなくてもよい。これは、開孔フィルム層５０の孔５５とコア層１０のセル２０の開放端２２の位置がランダムに重なることで、適度に内外の連通が確保されるようになるからである。開孔フィルム層５０の孔５５のピッチは、コア層１０のセル２０のピッチよりも少なくともＸ方向あるいはＹ方向のどちらかを小さくすることが好ましい。
第３の実施形態によれば、コア層１０の非通気性の樹脂フィルム層４０とは反対側の面に開孔フィルム層５０を設けても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、開孔フィルム層５０に予め形成された開孔パターンによって、コア層１０の少なくとも一方の面の開放端２２の閉塞度を容易に調整し且つ安定的に維持することができ、そのため、自動車用吸音材の吸音率のピークのコントロールが可能であり、よって、非通気性の樹脂フィルム層４０側のＥ／Ｍの値とともに、自動車用吸音材の吸音率のピークを望ましい周波数の帯域により容易にコントロールすることができる。
１ コア材料
１０ コア層
１１ 山部
１２ 谷部
１３ 側面部
１４ 底面部
１５ 山部接続面
１６ 谷部接続面
１７ 頂面
１８ コア材料裏面
１９ 貫通孔
２０ セル
２１ 閉鎖面
２２ 開放端
３０ 不織布層
４０ 非通気性の樹脂フィルム層
５０ 複数の開孔を有する樹脂フィルム層
５５ 孔

Claims (6)

  1. 筒状のセルが複数の列をなして配置されているコア層と、前記コア層の一方の面に接着された第１の非通気性の樹脂フィルム層とを備える複層構造の自動車用吸音材であって、前記第１の非通気性の樹脂フィルム層のヤング率Ｅ１（ＭＰａ）と、前記コア層よりも前記第１の非通気性の樹脂フィルム層側の層構造の面密度Ｍ１（ｇ／ｍ２）との関係が、０．５＜Ｅ１／Ｍ１＜２１である自動車用吸音材。
  2. 前記第１の非通気性の樹脂フィルム層が、複数の異なるヤング率を有する材料で積層された構造を有する請求項１に記載の自動車用吸音材。
  3. 前記コア層の前記第１の非通気性の樹脂フィルム層が接着された面とは反対側の面に接着された第２の非通気性の樹脂フィルム層を更に備える請求項１又は２に記載の自動車用吸音材。
  4. 前記第２の非通気性の樹脂フィルム層のヤング率Ｅ２（ＭＰａ）と、前記コア層よりも前記第２の非通気性の樹脂フィルム層側の層構造の面密度Ｍ２（ｇ／ｍ２）との関係が、０．５＜Ｅ２／Ｍ２＜２１であり、且つ、Ｅ１／Ｍ１とＥ２／Ｍ２との差の絶対値が０．８以上である請求項３に記載の自動車用吸音材。
  5. 前記コア層の前記第１の非通気性の樹脂フィルム層が接着された面とは反対側の面に接着された複数の開孔を有する樹脂フィルム層を更に備える請求項１又は２に記載の自動車用吸音材。
  6. 前記コア層の前記セルの各々が、一方の端に閉鎖面、他方の端に開放端を有し、前記セルの前記解放端によって前記セルの内部空間が外部と連通しており、前記セルの前記解放端が、前記コア層の両面において、隣接したセルの列が一列おきに配置されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車用吸音材。
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