WO2005031699A1 - 吸音材 - Google Patents

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Misa Shimura
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Itochu Corporation
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/82Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • E04B1/84Sound-absorbing elements
    • E04B1/86Sound-absorbing elements slab-shaped
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162Selection of materials
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B2001/742Use of special materials; Materials having special structures or shape

Definitions

  • the present invention relates to a sound-absorbing material used in all fields that require tranquility by using a configuration that is as light as possible. (Sound insulation walls, etc.), vehicles (airplanes, trains, cars, etc.), sound-related facilities (concert halls, etc.) or sound-absorbing materials used for sound-related facilities. Background art
  • the “porous sound absorbing material” absorbs sound energy by frictional resistance in “pores” such as voids between fibers or bubbles, and the “membrane vibration type sound absorbing material” is airtight.
  • the “membrane” vibrates to absorb sound energy, and the “resonator-type sound-absorbing material” absorbs sound energy near the resonance frequency by a “cavity” that functions as a resonator.
  • “porous sound-absorbing materials” are used for various purposes due to their light weight and ease of molding.
  • filed on June 13, 2012 Published Japanese Patent Application Publication No. 2000-168018 discloses a technique in which a “porous sound absorbing material” is applied to a floor mat of an automobile.
  • a ventilation and waterproof layer is interposed between the carpet layer and the felt layer to block rainwater and the like that have entered the interior of the car with the ventilation and waterproof layer, and to reduce the noise that enters the interior of the car using a porous material. It absorbs sound with the felt layer as a “quality sound absorbing material”.
  • the ventilation waterproof layer is formed with fine holes etc. to ensure air permeability, so that rainwater or juice spilled in the vehicle passes through the ventilation waterproof layer to the felt layer. There is a problem that it is absorbed and the sound absorption function of the felt layer is impaired.
  • a main object of the present invention is to provide a sound-absorbing material that can be reduced in weight and obtain more excellent sound-absorbing characteristics. Another object of the present invention is to provide a sound absorbing material that can prevent the sound absorbing function from being impaired by rainwater or the like.
  • the invention described in claim 1 includes “a fiber assembly 12 having a void 12 b between fibers 12 a, a plurality of closed cells 14 a, and And a sound absorbing resin 14b attached to the fiber 12a while leaving a void 12b in the sound absorbing material 10 ".
  • the sound absorbing resin 14 b including the closed cells 14 a is attached to the fibers 12 a while leaving the voids 12 b between the fibers 12 a, so that the fiber aggregate 1 2 Inside, the (a) voids 12 b and air bubbles 14 a form “pores” unique to the “porous sound absorbing material”, and (b) the sound absorbing resin 14 attached to the fibers 12 a b constitutes a “membrane” specific to “membrane vibration-type sound-absorbing material”.
  • the "cavity" peculiar to is constituted.
  • the noise incident on the P and sound material 10 is “vibration of closed cell 14a”, “vibration of fiber 12a”, “vibration of sound-absorbing resin 14b”, and “vibration of fiber 12a”.
  • the thermal energy is determined by the viscous resistance of the air in the air gap 12b and the closed cell 14a, the frictional resistance in the air gap 12b and the closed cell 14a, and the resonance in the air gap 12b. Is converted to sound and absorbed.
  • noise can be efficiently absorbed by various sound absorbing mechanisms. Further, air permeability can be ensured by the voids left between the fibers, and the weight can be reduced.
  • the invention described in claim 2 is characterized in that, in the sound absorbing material 10 described in claim 1, “the sound absorbing tree 14 b constitutes a film between the fibers 12 a”.
  • the present invention constitutes a “membrane” unique to the “sound-absorbing material” of the sound absorbing resin 14 b attached to the fiber 12 a.
  • the invention according to claim 3 is characterized in that in the sound absorbing material 10 according to claim 1 or 2, "the sound absorbing resin 14b contains a water repellent".
  • the surface of the sound absorbing resin 14b including the water repellent material has a large contact angle with the water droplet, and thus the water droplet is repelled. Therefore, it is possible to suppress rainwater or the like from penetrating into the fiber assembly, and it is possible to prevent a decrease in the sound absorbing function due to rainwater or the like.
  • the invention described in claim 4 is characterized in that, in the sound absorbing material 10 according to any one of claims 1 to 3, “the fiber aggregate 12 is a nonwoven fabric”.
  • the fiber aggregate 12 may be a nonwoven fabric or a woven fabric, but the present invention relates to a “nonwoven fabric”. According to the present invention, since the nonwoven fabric is used as the fiber aggregate, a cloth-shaped sound absorbing material having excellent sound absorbing properties can be obtained.
  • the invention according to claim 5 is a sound-absorbing material 10 in which the base material layer 12 and the surface layer 16 are bonded via a waterproof sound-absorbing layer 14 having an adhesive function.
  • 2 and the surface layer 16 are a fiber aggregate having voids 12b and 18b between the fibers 12a and 18a, and the waterproof sound-absorbing layer 14 and the water-repellent material and a plurality of independent A resin layer containing air bubbles 14a, a part of the water-proof sound-absorbing layer 14 is cut into the fibers 12a constituting the base layer 12 and the other part of the waterproof sound-absorbing layer 14
  • the portion is a sound absorbing material 10 ”that is cut between the fibers 18 a constituting the surface layer 16.
  • a part of the waterproof sound absorbing layer 14 penetrated between the fibers 12a and 18a and the other part function as an anchor.
  • the noise incident on the sound absorbing material 10 is included in the “vibration of the fibers 12 a and 18 a constituting the base material layer 12 and the surface layer 16” and “the waterproof sound absorbing layer 14.
  • Vibration of closed cell 14a ",” Viscous resistance of air in gaps 12b, 18b and closed cell 14a "and” Gap 12b, 18 between fibers 12a, 18a " b and the frictional resistance of the closed cells 14a are converted to heat energy and absorbed.
  • the waterproof sound-absorbing layer 14 including the water-repellent material
  • water droplets are repelled because of a large contact angle with the water droplets.
  • the base layer and the surface layer can be reliably joined together with the adhesive function of the waterproof sound-absorbing layer.
  • the base material layer and the surface layer which are fiber aggregates, function as “porous sound absorbing material”, and the waterproof sound absorbing layer having closed cells as “porous sound absorbing material” and “membrane vibration type sound absorbing material”. Since it functions, noise can be efficiently absorbed by various sound absorbing mechanisms.
  • a part of the waterproof sound absorbing layer 14 and another part are voids between the fibers 12a and 18a.
  • the fibers were attached between the fibers 12a and 18a while leaving 12b and 18b.
  • the “cavity” peculiar to the “resonator-type sound-absorbing material” is constituted by the waterproof sound-absorbing layer 14 penetrated between the fibers 12 a and 18 a. Noise is also absorbed by the resonance.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a sound absorbing material according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line III-III in FIG. 2
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line IV-IV
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line VV.
  • FIG. 6 is a view showing a manufacturing process and a manufacturing apparatus of the sound absorbing material
  • FIG. 7 is a graph showing a result of an experiment for confirming sound absorbing properties of the sound absorbing material.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a modified example of the surface layer (another fiber aggregate)
  • FIG. 9 is a sectional view showing another modified example (a resin sheet) of the surface layer.
  • FIG. 10 is a sectional view showing another embodiment of the present invention (without a waterproof sound-absorbing layer and a surface layer).
  • FIG. 11 is a sectional view showing another embodiment of the present invention (a waterproof sound-absorbing layer and a surface layer). (None). BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the sound absorbing material 10 shown in FIGS. 1 and 2 applies the present invention to an automobile floor mat.
  • the base layer 12 is a fiber aggregate composed of a plurality of fibers 12a, and more specifically, a nonwoven fabric manufactured by a needle punch method, a stitch bond method, a thermal bond method, a spun bond method, or the like.
  • a void 12b is secured between the fibers 12a constituting the base material layer 12, and the void 12b is formed of a "porous sound absorbing material".
  • the "pore" is unique to
  • the fiber 12a anti-hair, synthetic fiber (for example, polyester, polypropylene or nylon) or inorganic fiber (for example, glass wool or rock wool) or the like can be used. It can be adjusted by changing the type of the fiber 12a, the fineness, the apparent fiber density, or the thickness of the base material layer 12.
  • synthetic fiber for example, polyester, polypropylene or nylon
  • inorganic fiber for example, glass wool or rock wool
  • the surface layer 16 is for imparting sound absorbing properties, decorativeness and heat retention to the surface of the sound absorbing material 10, and includes a base fabric 18 and a pile 20 embedded in the base fabric 18. It is a tufted carpet.
  • the base fabric 18 is a fiber aggregate composed of a plurality of fibers 18a, and more specifically, a nonwoven fabric manufactured by an eddle punch method, a stitch bond method, a thermal bond method, a spun bond method, or the like. . As shown in Fig. 5, a gap 18b is secured between the fibers 18a constituting the base fabric 18, and the gap 18b force S is specific to the "porous sound absorbing material". "Pores”.
  • the fiber 18a anti-hair, synthetic fiber (eg, polyester, polypropylene or nylon) or inorganic fiber (eg, glass wool or rock wool) or the like can be used. It can be adjusted by changing the type of fiber 18a, fineness, apparent fiber density, or thickness of base fabric 18.
  • the waterproof sound-absorbing layer 14 is a resin layer containing a water-repellent material and a plurality of closed cells 14a, and has a “bonding function” for bonding the base layer 12 and the surface layer 16 and absorbs noise. "Sound absorption function” And a “water-blocking function” that blocks rainwater and the like.
  • the waterproof sound-absorbing layer 14 is formed by hardening a fluid foaming resin, and the fluid foaming resin is prepared by adding a “water repellent material” to a fluid resin having an adhesive function and foaming.
  • the base material layer 12 and the surface layer 16 are overlapped with each other via the fluid foaming resin, and thereafter, the fluid foaming resin is solidified.
  • the fluid foaming resin is solidified, it becomes “sound absorbing resin 14 b”, and the closed cells 14 a included in the sound absorbing resin 14 b become “pores” unique to the “porous sound absorbing material”.
  • fluid resin J is a resin such as acrylonitrile, EVA (Ethylene Vinyl Acetate), SBR (Styrene-Butadiene Rubber), NBR (Nitrile-Butadiene Rubber), or a resin emulsion such as urethane, synthetic rubber or synthetic resin.
  • Resin-based solvent-type adhesives can be used, and the water-repellent material J can be ceramic (alumina-silica, zirconium silicate, aluminum silicate, etc.), silicon or fluorine, etc. .
  • a method of foaming the flowable resin a method using a foaming agent such as ADCA (Azodicarbonamide), OBSH (Oxybis benzene-sulfonylhydrazide) or DPT (dinitrosopentamethylenetetramine), or a method of mixing with a mixer to contain bubbles is used. And the like.
  • ADCA Azodicarbonamide
  • OBSH Oxybis benzene-sulfonylhydrazide
  • DPT dinitrosopentamethylenetetramine
  • the sound absorption characteristics of the waterproof sound-absorbing layer 14 can be adjusted by changing the size and distribution density of the closed cells 14a.
  • the size and distribution density of the closed cells 14a are determined by the type, particle size or amount of the foaming agent. Can be adjusted by changing.
  • the lower part is cut into the gap 12b between the fibers 12a constituting the base layer 12, and the upper part is cut into the gap 18b between the fibers 18a forming the surface layer 16. . Therefore, near the upper surface of the base material layer 12, as shown in FIG. 4, the sound absorbing resin 14b is attached to the fiber 12a while leaving a gap 12b between the fibers 12a, and the sound absorbing resin 14b is bonded.
  • the waterproof sound absorbing layer 14 and the base material layer 12 are joined by the function and the anchor function.
  • near the lower surface of the surface layer 16 as shown in Fig.
  • a sound absorbing tree 14b is attached to the fiber 18a while leaving a void 18b between the fibers 18a, and
  • the waterproof sound-absorbing layer 14 and the surface layer 16 are joined by the bonding function and the anchoring function of the metal. Therefore, in the vicinity of the upper surface of the base material layer 12 and the lower surface of the surface layer 16, (a) the voids 12 b and 18 b and the bubbles 14 a cause the “porous type sound absorbing material” to have “pores”.
  • J is composed, and (b) a sound-absorbing resin 14b forms a “membrane” unique to the “membrane-vibration type sound-absorbing material” between the fibers 12a and between the filaments 18a and 18a.
  • C By enclosing the air gaps 12b and 18b with the sound absorbing resin 14b, a "cavity" peculiar to the "resonator type sound absorbing material” is formed.
  • the manufacturing apparatus 22 includes a transport path 24 constituted by guide rollers 24a to 24e, and a pressure roller 26 is disposed at a position facing the guide roller 24b. The roller 26 is pushed toward the guide roller 24b by the panel 26a. Also, between the guide roller 24a and the guide roller 24b, there is disposed a coating device 28 for the flow of fresh green foam, and between the guide roller 24b and the guide roller 24c. In this case, dry 30 is placed. Further, a take-up roller 32 is disposed at an end point of the transport path 24.
  • a carpet 16 c is supplied from the guide roller 24 a to the transport path 24.
  • the fluid foaming resin 14c is applied to the joining surface 16d of 6c by the application device 28.
  • the fluid foaming foam 14c applied to the bonding surface 16d is foamed independently in advance and is not foamed in a later step (drying step, etc.). This is because if foaming is performed in a later step, the voids 12b and 18b (FIGS. 4 and 5) may be closed due to volume expansion due to foaming. However, if the clogging of the gaps 12b and 18b can be reliably prevented, foaming may be performed in a subsequent drying step or the like.
  • the nonwoven fabric 12c supplied from the guide roller 24b is overlaid on the joining surface 16d.
  • the guide roller 24 b and the pressure roller 26 press the carpet 16 c and the nonwoven fabric 12 c with a predetermined pressure. Then, the voids between the fibers 1 2a and 18a of the fluid foam resin 14c applied to the joint surface 16d and the fibers 16c and the nonwoven fabric 12c, respectively, are formed. b, 18b (Figs. 4 and 5).
  • the flowable foamed resin 14c flows along the fibers 12a and 18a, the voids 12b and 18b are not completely filled, and the fibers 12a and 1b are not completely filled. Air gaps 12 b and 18 b are left between 8 a. Also, when the flowable foamed resin 14c is compressed between the carpet 16c and the nonwoven fabric 12c, the flowable foamed resin 14c is compressed on each compressed surface of the carpet 16c and the nonwoven fabric 12c. Since the closed cells are ruptured, the resin film is formed by the fluid foaming resin 14c being continuous on each compression surface. Therefore, the density of the film increases at each compression surface.
  • the sound absorbing characteristics of the sound absorbing material 10 can also be adjusted by changing the pressing force of the pressure roller 26 (such as the strength of the panel 26a). Since the resin 14c enters the inside of the base layer 12 and the surface layer 16, the density of the closed cells 14a (FIGS. 4 and 5) between the fibers 12a and 18a increases. The sound absorption coefficient in the high frequency band is increased.
  • the carpet 16c and the nonwoven fabric 12c that have passed through the pressure bonding step are provided to a dryer 30, where the fluid foamed resin 14c is dried.
  • the fluid foamed resin 14c becomes the sound absorbing resin 14b, and the waterproof sound absorbing layer 14 is formed, and the sound absorbing material 10 is completed at the same time.
  • the completed sound absorbing material 10 is given to the winding roller 32 via the guide rollers 24c to 24e while being naturally cooled.
  • the noise incident on the sound absorbing material 10 includes “the vibration of the fibers 12 a and 18 a constituting the base material layer 12 and the surface layer 16” and “the closed cells 14 b contained in the sound absorbing resin 14 b.
  • rainwater entering the room or juice spilled in the room can be used as a waterproof sound-absorbing layer.
  • water droplets such as rainwater are repelled because the contact angle with the water droplet is large. Therefore, there is no concern that rainwater or the like permeates into the base material layer 12, and there is no concern that the sound absorbing function of the sound absorbing material 10 is impaired. Also, there is no fear that the metal part under the sound absorbing material 10 is corroded by rainwater or the like that has also passed through the base material layer 12.
  • the base material layer 12 and the surface layer 16 are securely joined by the bonding function and the anchor function of the sound absorbing resin 14 b, the base material layer 12 and the surface layer 16 are separated. There is no worry about peeling.
  • the inventors verified the sound absorbing properties of the sound absorbing material 10 by experiments. The following describes the experimental method and the experimental results.
  • the basis layer 3 is made of a polyester-dollopunched nonwoven fabric having a basis weight of 350 g / m 2 and a thickness of 5 mm, and the waterproof sound-absorbing layer 14 is formed using an acrylic resin emulsion having closed cells, and the basis weight is 20.
  • a nylon tufted carpet of 00 g / m 2 was used as the surface layer 16.
  • the sound absorbing material 10 consisting of the base material layer 12, the waterproof sound absorbing layer 14 and the surface layer 16 is referred to as a “sample”, and only the base material layer 12 is referred to as a “comparative sample 1”.
  • the laminate with the waterproof sound-absorbing layer 14 was referred to as “Comparative Sample 2J.
  • sample (sound-absorbing material 1 0) in found to be capable of effectively absorbing the noise of 1 2 0 H z ⁇ 6 KH z corresponding to the frequency range of the motor vehicle noise, in particular, of more than 2 KH Z It can be seen that excellent sound absorption characteristics are exhibited in a high frequency band.
  • sample sound absorbing material 10
  • sample sound absorbing material 10
  • membrane vibration type sound absorbing material membrane vibration type sound absorbing material
  • response the sound absorbing mechanisms of the “sound-type sound absorbing material” have been realized, and these synergistic effects have been obtained.
  • the substrate layer 12 may be a fiber aggregate having a space between fibers, and the type is not particularly limited. Therefore, a fiber aggregate other than a woven fabric or another nonwoven fabric may be used as the base layer 12.
  • the surface layer 16 may be a sheet-shaped member, and the type thereof is not particularly limited. Therefore, a carpet other than tufted carpet such as a needle punch carpet, etc., and a fiber aggregate (nonwoven fabric, woven fabric, etc.) 34 other than carpet as shown in FIG. It may be used as the surface layer 16 or a sheet-like member 36 which is not a fiber aggregate as shown in FIG. As described above, by changing the base material layers 12 and Z or the surface layer 16 to another member, the additional function of the sound absorbing material 10 can be expanded or changed. In other words, the sound absorbing material 10 can be used as a building material, a soundproofing material or an acoustic device.
  • a structure in which the sound absorbing resin 14b is attached to the fibers 12a and 18a while leaving the gaps 12b and 18b between the fibers 12a and 18a (Figs. 4 and 5) ) Can be realized by the sound absorbing material 38 shown in FIG. 10 or the sound absorbing material 40 shown in FIG.
  • the sound-absorbing material 38 (Fig. 10) is a fiber assembly (woven fabric, non-woven fabric, etc.) 38 A near the surface of the fiber 38a.
  • the resin 38d is attached to the fiber 38b, and the sound absorbing material 40 (Fig. 11) is a fiber aggregate
  • the sound absorbing material according to the present invention has sound absorbing properties and air permeability, since it is possible to achieve significant weight reduction, it can be applied to all fields that require tranquility due to the lightest possible configuration. For example, building interior materials, building materials, pollution control materials, vehicles, sound related Suitable for use in facilities or acoustic equipment.

Abstract

軽量にしてより優れた吸音特性を得ることのできる吸音材を提供することを目的とする。吸音材は、繊維12a間に空隙12bを残しつつ、複数の独立気泡14aを含む吸音樹脂14bを繊維12aに付着させるようにしているので、吸音材に入射した騒音は、「独立気泡14aの振動」,「繊維12aの振動」,「吸音樹脂14bの振動」,「空隙12bや独立気泡14a等にある空気の粘性抵抗」,「空隙12bや独立気泡14aでの摩擦抵抗」および「吸音樹脂14bにより囲まれた空隙12bでの共鳴」等によって熱エネルギに変換されて吸音される。

Description

吸音材 技術分野
この発明は、 出来る限り軽量ィ匕された構成により静けさを求めるあらゆる分野 に用いられる吸音材に関し、 たとえば、 建築物 (ビル, マンション, 1戸建住宅 等) の内装材, 建築資材, 公害防止部材 (遮音壁等), 乗り物 (飛行機, 電車, 自 動車等), 音響関連施設(コンサートホール等) または音響関連設備等に用いられ る吸音材に関する。 背景技術
騷音を吸収する吸音材としては、 種々のものが存在するが、 その吸音機構に着 目すると、 「多孔質型吸音材」, 「膜振動型吸音材」および「共鳴器型吸音材」等に 分類できる。
ここで、 「多孔質型吸音材」 は、繊維間の空隙や気泡のような 「細孔」 における 摩擦抵抗等により音エネルギを吸収するものであり、 「膜振動型吸音材」は、気密 な 「膜」 を振動させて音エネルギを吸収するものであり、 「共鳴器型吸音材」 は、 共鳴器として機能する 「空洞」 により共鳴周波数付近の音エネルギを吸収するも のである。
これらのうち、 「多孔質型吸音材」は軽量であり、また、成形が容易であること 等から、 様々な用途に用いられており、 たとえば、 平成 1 2年 6月 1 3日付で出 願公開された特開 2 0 0 0 - 1 6 0 8 1 8号公報には、 「多孔質型吸音材」を自動 車のフロアマットに適用した技術が開示されている。
この従来技術は、 カーぺット層とフェルト層との間に通気防水層を介在させ、 自動車の車内に入り込んだ雨水等を通気防水層で遮水するとともに、 車内に入射 した騒音を 「多孔質型吸音材」 としてのフェルト層で吸音するようにしたもので ある。
上述の従来技術では、フェルト層における「繊維との摩擦抵抗」, 「繊維の振動」 および 「空気の粘性抵抗」 等によって騒音を吸音していたが、 フェルト層のみで は、 十分な吸音効果が得られないという問題があった。 ' つまり、繊維集合体であるフェルト層では、 「騒音が当たる繊維の総表面積」が 小さく、 また、 「騒音の伝播経路」 が単調なため、 「繊維との摩擦抵抗」 や 「空気 の粘性抵抗」 等による吸音効果を十分に得られないという問題があつた。
また、 通気防水層には、 通気性を確保するために微細な孔等が形成されていた ので、 車内に入り込んだ雨水や車内でこぼれたジュース等が、 通気防水層を通過 してフェルト層に吸収され、 フェルト層の吸音機能が損なわれるという問題があ つ 7こ。
それゆえに、 この発明の主たる目的は、 軽量にしてより優れた吸音特性を得る ことのできる、 吸音材を提供することである。 この発明の他の目的は、 雨水等に よって吸音機能が損なわれるのを防止できる、 吸音材を提供することである。 発明の開示 , 請求項 1に記載した発明は、 「繊維 1 2 a間に空隙 1 2 bを有する繊維集合体 1 2と、 複数の独立気泡 1 4 aを含み、 かつ、 繊維 1 2 a間に空隙 1 2 bを残し つつ繊維 1 2 aに付着された吸音樹脂 1 4 bとを備える、 吸音材 1 0」 である。 この発明では、 繊維 1 2 a間に空隙 1 2 bを残しつつ、 独立気泡 1 4 aを含む 吸音榭脂 1 4 bを繊維 1 2 aに付着させるようにしているので、 繊維集合体 1 2 の内部では、(a)空隙 1 2 bや気泡 1 4 aによって「多孔質型吸音材」に特有の「細 孔」 が構成され、 (b)繊維 1 2 aに付着された吸音樹脂 1 4 bによって「膜振動型 吸音材」 に特有の 「膜」 が構成され、 (c)繊維 1 2 a間の空隙 1 2 bが吸音樹脂 1 4 bで囲まれることによって「共鳴器型吸音材」に特有の「空洞」が構成される。 したがって、 P及音材 1 0に入射した騒音は、 「独立気泡 1 4 aの振動」, 「繊維 1 2 aの振動」, 「吸音樹脂 1 4 bの振動」, 「繊維 1 2 a間の空隙 1 2 bや独立気泡 1 4 aにある空気の粘性抵抗」, 「空隙 1 2 bや独立気泡 1 4 aでの摩擦抵抗」 およ び 「空隙 1 2 bでの共鳴」 等によって熱エネルギに変換されて吸音される。
つまり、 この発明によれば、 多様な吸音機構によって、 騒音を効率よく吸音で きる。 また、 繊維間に残された空隙によって通気性を確保できるとともに、 軽量 化を達成できる。 請求項 2に記載した発明は、請求項 1に記載した吸音材 1 0において、 「吸音樹 月旨 1 4 bは繊維 1 2 a間において膜を構成する」 ことを特徴とする。
この発明は、 繊維 1 2 aに付着された吸音樹脂 1 4 b力 S 「膜振動型吸音材」 に 特有の 「膜」 を構成するものである。
請求項 3に記載した発明は、請求項 1または 2に記載した吸音材 1 0において、 「吸音樹脂 1 4 bは撥水剤を含む」 ことを特徴とする。
この発明において、 撥水材を含む吸音樹脂 1 4 bの表面では、 水滴との接触角 が大きくなるため、 水滴が弾かれる。 したがって、 繊維集合体の内部に雨水等が 浸透するのを抑制でき、 雨水等による吸音機能の低下を防止できる。
請求項 4に記載した発明は、 請求項 1ないし 3のいずれかに記載した吸音材 1 0において、 「繊維集合体 1 2は不織布である」 ことを特徴とする。
繊維集合体 1 2としては、 不織布や織布等が考えられるが、 この発明は 「不織 布」 に関するものである。 この発明によれば、 繊維集合体として不織布を用いて いるので、 吸音性に優れた布状の吸音材を得ることができる。
請求項 5に記載した発明は、 「基材層 1 2と表面層 1 6とが接着機能を有する 防水吸音層 1 4を介して接合された、 吸音材 1 0であって、 基材層 1 2およぴ表 面層 1 6は繊維 1 2 a , 1 8 a間に空隙 1 2 b, 1 8 bを有する繊維集合体であ り、 防水吸音層 1 4は撥水材と複数の独立気泡 1 4 aとを含む樹脂層であり、 防 水吸音層 1 4の一部が基材層 1 2を構成する繊維 1 2 a間に食い込まされ、かつ、 防水吸音層 1 4の他の一部が表面層 1 6を構成する繊維 1 8 a間に食い込まされ た、 吸音材 1 0」 である。
この発明では、 繊維 1 2 a, 1 8 a間に食い込まされた防水吸音層 1 4の一部 および他の一部がアンカー (錨) として機能する。 この発明において、 吸音材 1 0に入射した騒音は、 「基材層 1 2および表面層 1 6を構成する繊維 1 2 a , 1 8 aの振動」, 「防水吸音層 1 4に含まれた独立気泡 1 4 aの振動」 , 「空隙 1 2 b, 1 8 bや独立気泡 1 4 aにある空気の粘性抵抗」 および 「繊維 1 2 a , 1 8 a間 の空隙 1 2 b, 1 8 bや独立気泡 1 4 aでの摩擦抵抗」 等によって、 熱エネルギ に変換されて吸音される。 また、 撥水材を含む防水吸音層 1 4の表面では、 水滴 との接触角が大きいために水滴が弾かれる。 この発明によれば、 繊維間に食い込まされた防水吸音層がアンカー (錨) とし て機能するので、 防水吸音層の接着機能と相まって、 基材層と表面層とを確実に 接合できる。 また、 繊維集合体である基材層および表面層が 「多孔質型吸音材」 として機能し、 独立気泡を有する防水吸音層が 「多孔質型吸音材」 および 「膜振 動型吸音材」 として機能するので、 多様な吸音機構によって、 騒音を効率よく吸 音できる。 さらに、 撥水剤を含む防水吸音層の表面で雨水等を弾くことができる ので、 基材層に雨水等が浸透するのを抑制でき、 雨水等による吸音機能の低下を 防止できる。
請求項 6に記載した発明は、請求項 5に記載した吸音材 1◦において、 「防水吸 音層 1 4の一部おょぴ他の一部が繊維 1 2 a , 1 8 a間に空隙 1 2 b , 1 8 bを 残しつつ繊維 1 2 a , 1 8 a間に付着された」 ことを特徴とする。
この発明では、 繊維 1 2 a , 1 8 a間に食い込まされた防水吸音層 1 4によつ て 「共鳴器型吸音材」 に特有の 「空洞」 が構成されるので、 この 「空洞」 におけ る共鳴によっても騒音が吸音される。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明の一実施例の吸音材を示す断面図であり、 第 2図は、 拡大 断面図である。第 3図は、第 2図における III一 III線拡大断面図であり、第 4図 は、 I V— I V線拡大断面図であり、 第 5図は、 V— V線拡大断面図である。 第 6図は、 吸音材の製造工程および製造装置を示す図であり、 第 7図は、 吸音材の 吸音性確認実験の結果を示すグラフである。 第 8図は、 表面層の変形例 (他の繊 維集合体) を示す断面図であり、 第 9図は、 表面層の他の変形例 (樹脂シート) を示す断面図である。 第 1 0図は、 この発明の他の実施例 (防水吸音層および表 面層なし) を示す断面図であり、 第 1 1図は、 この発明の他の実施例 (防水吸音 層および表面層なし) を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。 第 1図および第 2図に示した吸音材 1 0は、 本発明を自動車のフロアマツトに 適用したものであり、 基材層 1 2, 防水吸音層 1 4および表面層 1 6を含む。 基材層 1 2は、複数の繊維 1 2 aからなる繊維集合体であり、より具体的には、 ニードルパンチ法, ステツチボンド法, サーマルボンド法またはスパンボンド法 等により製造された不織布である。 基材層 1 2を構成する繊維 1 2 a間には、 第 3図および第 4図に示すように、 空隙 1 2 bが確保されており、 この空隙 1 2 b が 「多孔質型吸音材」 に特有の 「細孔」 となる。
繊維 1 2 aとしては、 反毛, 合成繊維 (たとえば、 ポリエステル, ポリプロピ レンまたはナイロン) または無機繊維 (たとえば、 グラスウールまたはロックゥ ール) 等を用いることができ、 基材層 1 2の吸音特性は、 繊維 1 2 aの種類, 繊 度, 見掛け繊維密度、 または基材層 1 2の厚さ等を変えることにより調整可能で ある。
たとえば、 繊度が 6〜 9 d t e x程度で、 かつ、 見掛け繊維密度が 0 . 0 1〜 0 . 0 8 g Z c m3程度のポリエステル製不織布を用いて、厚さが 3〜 1 O mm程 度の基材層 1 2を構成した場合には、 周波数 1 2 0 H z〜6 KH z程度の自動車 騒音を効果的に吸音することができる。
表面層 1 6は、 吸音材 1 0の表面に吸音性, 装飾性おょぴ保温性等を付与する ものであり、 基布 1 8と基布 1 8に埋め込まれたパイル 2 0とを含むタフテツド カーぺットである。
基布 1 8は、 複数の繊維 1 8 aからなる繊維集合体であり、 より具体的には、 エードルパンチ法, ステッチボンド法, サーマルボンド法またはスパンボンド法 等により製造された不織布である。 基布 1 8を構成する繊維 1 8 a間には、 第 5 図に示すように、 空隙 1 8 bが確保されており、 この空隙 1 8 b力 S 「多孔質型吸 音材」 に特有の 「細孔」 となる。
繊維 1 8 aとしては、 反毛, 合成繊維 (たとえば、 ポリエステル, ポリプロピ レンまたはナイロン) または無機繊維 (たとえば、 グラスウールまたはロックゥ ール)等を用いることができ、基布 1 8の吸音特性は、繊維 1 8 aの種類,繊度, 見掛け繊維密度、 または基布 1 8の厚さ等を変えることにより調整可能である。 防水吸音層 1 4は、 撥水材と複数の独立気泡 1 4 aとを含む樹脂層であり、 基 材層 1 2と表面層 1 6とを接合する 「接着機能」 と、騒音を吸音する 「吸音機能」 と、 雨水等を遮水する 「遮水機能」 とを併有するものである。
防水吸音層 14は、 流動性発泡樹脂を固めたものであり、 流動性発泡樹脂は、 接着機能を有する流動性樹脂に 「撥水材」 を添加して発泡させることにより調製 される。 防水吸音層 14を形成する際には、 流動性発泡樹脂を介して基材層 12 と表面層 16とを重ね合わせ、 その後、 流動性発泡樹脂を固化させる。 流動性発 泡樹脂を固化させると、 これが 「吸音樹脂 14 b」 となり、 吸音樹脂 14 bに含 まれた独立気泡 14 aが 「多孔質型吸音材」 に特有の 「細孔」 となる。
ここで、 「流動性樹脂 Jとしては、ァクリノレ, EVA (Ethylene Vinyl Acetate), S BR (Styrene— Butadiene Rubber), NBR (Nitrile—Butadiene Rubber)まこは ゥレタン等の樹脂ェマルジョンゃ、 合成ゴム系または合成樹脂系等の溶剤型接着 剤を用いることができ、 「撥水材 J としては、セラミック (アルミナシリカ系、 ケ ィ酸ジルコニァ系、ケィ酸アルミニウム系等), シリコンまたはフッ素等を用いる ことができる。
また、 流動性樹脂を発泡させる方法としては、 ADCA(Azodicarbonamide), O B S H (Oxybis benzene— sulfonylhydrazide) ま た は D P T (dinitrosopentamethylenetetramine)等のような発泡剤による方法や、 ミキサー で搔き混ぜて気泡を含ませる方法等を用いることができる。
防水吸音層 14の吸音特性は、 独立気泡 14 aの大きさや分布密度を変えるこ とにより調整可能であり、独立気泡 14 aの大きさや分布密度は、発泡剤の種類, 粒径または添加量等を変えることにより調整可能である。
また、 防水吸音層 14においては、 下部が基材層 12を構成する繊維 12 a間 の空隙 12 bに食い込まされ、 上部が表面層 16を構成する繊維 18 a間の空隙 18 bに食い込まされる。 したがって、 基材層 12の上面付近では、 第 4図に示 すように、 繊維 12 a間に空隙 12 bを残しつつ、 繊維 12 aに吸音樹脂 14 b が付着され、 吸音樹脂 14 bの接着機能とアンカー (錨) 機能とによって防水吸 音層 14と基材層 12とが接合される。 一方、 表面層 16の下面付近では、 第 5 図に示すように、 繊維 18 a間に空隙 18 bを残しつつ、 繊維 18 aに吸音樹月旨 14 bが付着され、 P及音樹脂 14 bの接着機能とアンカー (錨) 機能とによって 防水吸音層 14と表面層 16とが接合される。 したがって、基材層 1 2の上面付近および表面層 1 6の下面付近では、(a)空隙 1 2 bおよび 1 8 bならびに気泡 1 4 aによって「多孔質型吸音材」に特有の「細 孔 Jが構成され、 (b)繊維 1 2 a間および繊糸隹 1 8 a間には、吸音榭脂 1 4 bによ つて 「膜振動型吸音材」 に特有の 「膜」 が構成され、 (c)空隙 1 2 bおよび 1 8 b が吸音樹脂 1 4 bで囲まれることによって 「共鳴器型吸音材」 に特有の 「空洞」 が構成される。
吸音材 1 0を製造する際には、 第 6図に示すように、 基材層 1 2 (第 1図, 第 2図) を構成する不織布 1 2 c, 防水吸音層 1 4 (第 1図, 第 2図) を構成する 流動性発泡樹脂 1 4 cおよび表面層 1 6 (第 1図, 第 2図) を構成する力一^ ^ッ ト 1 6 cが準備され、 これらが製造装置 2 2 (第 6図) を用いて積層される。 製造装置 2 2は、 ガイドローラ 2 4 a〜2 4 eによって構成された搬送経路 2 4を含み、ガイドローラ 2 4 bと対向する位置には、加圧ローラ 2 6が配置され、 この加圧ローラ 2 6がパネ 2 6 aによってガイドローラ 2 4 b側へ押される。 また、 ガイドローラ 2 4 aとガイドローラ 2 4 bとの間には、 流動 'I生発泡樹月旨 の塗布装置 2 8が配置され、 ガイドローラ 2 4 bとガイドローラ 2 4 cとの間に は、 乾 « 3 0が配置される。 さらに、 搬送経路 2 4の終点には、 卷取ローラ 3 2が配置される。
製造装置 2 2を用いて吸音材 1 0を製造する際には、 まず、 ガイドローラ 2 4 aから搬送経路 2 4に対してカーぺット 1 6 cが供給され、 このカーぺット 1 6 cの接合面 1 6 dに、塗布装置 2 8によって流動性発泡樹脂 1 4 cが塗布される。 接合面 1 6 dに塗布される流動性発泡榭月旨 1 4 cは、 予め独立発泡されたもので あり、 後工程 (乾燥工程等) で発泡されるものではない。 後工程で発泡させたの では、 発泡による体積膨張によって空隙 1 2 bおよび 1 8 b (第 4図, 第 5図) が閉塞されてしまうおそれがあるからである。 ただし、 空隙 1 2 bおよび 1 8 b の閉塞を確実に防止できるのであれば、 後の乾燥工程等で発泡させてもよい。 流動性発泡樹脂 1 4 cの塗布が完了すると、 ガイドローラ 2 4 bから供給され た不織布 1 2 c力 接合面 1 6 dの上に重ね合わされる。 そして、 ガイドローラ 2 4 bと加圧ローラ 2 6とによって、 カーぺット 1 6 cと不織布 1 2 cとが所定 圧力で圧着される。 すると、 接合面 1 6 dに塗布された流動性発泡樹脂 14 c力 カーぺット 1 6 cおよぴ不織布 1 2 cのそれぞれを構成する繊維 1 2 a, 1 8 a間の空隙 1 2 b, 1 8 b (第 4図, 第 5図) へ押し込まれる。
このとき、 流動性発泡樹脂 14 cは、 繊維 1 2 a, 1 8 aに沿って流動するた め、 空隙 1 2 b , 1 8 bが完全に埋められることはなく、 繊維 1 2 a , 1 8 a間 には、 空隙 1 2 b, 1 8 bが残されることになる。 また、 カーペット 1 6 cと不 織布 1 2 cとの間で流動性発泡樹脂 14 cが圧縮されると、 カーペット 1 6 cお よび不織布 1 2 cの各圧縮面において流動性発泡樹脂 14 cの独立気泡が破裂さ れるので、 流動性発泡樹脂 14 cが各圧縮面上で連続することにより樹脂膜が構 成される。 したがって、 膜の密度は各圧縮面において大きくなる。
なお、 吸音材 10の吸音特性は、 加圧ローラ 26の加圧力 (パネ 26 aの強さ 等) を変更することによつても調整可能であり、 加圧力を大きくするほど多くの 流動性発泡樹脂 14 cが基材層 1 2および表面層 1 6の内部に入り込むため、 繊 維 1 2 a, 1 8 a間における独立気泡 14 a (第 4図, 第 5図) の密度が高くな り、 高周波数帯の吸音率が高くなる。
そして、 圧着工程を経たカーぺット 1 6 cおよぴ不織布 1 2 cは、 乾燥機 30 に与えられ、 流動性発泡樹脂 14 cが乾燥される。 これにより流動性発泡樹脂 1 4 cが吸音樹脂 14 bとなり、 防水吸音層 14が形成されると同時に吸音材 1 0 が完成される。 完成した吸音材 1 0は、 自然冷却されながら、 ガイドローラ 24 c〜24 eを経て巻取ローラ 32へ与えられる。
このような吸音材 10が自動車の室内にフロアマツトとして敷設されると、 吸 音材 1 0に入射した騒音は、多様な吸音機構により効率よく吸音される。つまり、 吸音材 1 0に入射した騒音は、 「基材層 1 2および表面層 1 6を構成する繊維 1 2 a, 1 8 aの振動」, 「吸音樹脂 14 bに含まれた独立気泡 14 aの振動」, 「空 隙 1 2 b, 1 8 bや独立気泡 14 aにある空気の粘性抵抗」, 「空隙 1 2 b, 1 8 bや独立気泡 14 aでの摩擦抵抗」 および 「吸音樹脂 14 bにより囲まれた空隙 1 2 b, 1 8 bでの共鳴」 等によって、 熱エネルギに変換されて効率よく吸音さ れる。
また、 室内に入り込んだ雨水や室内でこぼれたジュース等は、 防水吸音層 14 において遮水される。 つまり、 撥水材を含む防水吸音層 1 4の表面では、 水滴と の接触角が大きいために雨水等の水滴が弾かれる。 したがって、 基材層 1 2に雨 水等が浸透する心配はなく、 吸音材 1 0の吸音機能が損なわれる心配はない。 ま た、 基材層 1 2をも透過した雨水等によって、 吸音材 1 0の下にある金属部が腐 蝕される心配はない。
さらに、 吸音樹脂 1 4 bの接着機能とアンカー (錨) 機能とによって、 基材層 1 2と表面層 1 6とが確実に接合されているので、 基材層 1 2から表面層 1 6が 剥離する心配もない。
発明者等は、 吸音材 1 0の吸音性を実験により検証した。 以下には、 その実験 方法おょぴ実験結果について説明する。
[吸音性の確認実験]
(実験方法)
目付 3 5 0 g /m2で厚さ 5 mmのポリエステル製-一ドルパンチ不織布を基 材層 1 2とし、 独立気泡を有するアクリル樹脂ェマルジョンを用いて防水吸音層 1 4を構成し、目付 2 0 0 0 g /m2のナイロン製タフテツドカーぺットを表面層 1 6とした。
これらの基材層 1 2, 防水吸音層 1 4および表面層 1 6力 らなる吸音材 1 0を 「試料」 とし、 基材層 1 2のみを 「比較試料 1」 とし、 表面層 1 6と防水吸音層 1 4との積層体を 「比較試料 2 J とした。
そして、 「試料」, 「比較試料 1」 および「比較試料 2」 について、 I S O I 0 5 3 4 - 2に準じて垂直入射吸音率の測定を行った。 実験結果を第 7図のグラフに示す。
このグラフから、 「試料 (吸音材 1 0 )」 では、 自動車騒音の周波数範囲に対応 する 1 2 0 H z〜 6 KH zの騒音を効果的に吸音できることがわかり、 特に、 2 KH Z以上の高周波数帯において優れた吸音特性を示すことがわかる。
また、 「試料 (吸音材 1 0 )」 では、 「比較試料 1」 の特性と 「比較試料 2」 の特 性とを単純に合計した以上の優れた吸音特性を示すことがわかる。 これは、 基材 層 1 2の上面付近において、 「多孔質型吸音材」, 「膜振動型吸音材」および「共鳴 器型吸音材」 の各吸音機構が実現されており、 これらの相乗的な効果が得られた からであると考えられる。
なお、 基材層 1 2は、 繊維間に空隙を有する繊維集合体であればよく、 その種 類は特に限定されるものではない。 したがって、 織布やその他の不織布以外の繊 維集合体を基材層 1 2として用いてもよい。
また、 表面層 1 6は、 シート状の部材であればよく、 その種類は特に限定され るものではない。 したがって、 ニードルパンチカーペット等のようなタフテッド カーぺット以外のカーぺットゃ、 第 8図に示すようなカーぺット以外の繊維集合 体 (不織布, 織布等) 3 4を表面層 1 6として用いてもよいし、 第 9図に示すよ うな繊維集合体ではないシート状の部材 3 6を表面層 1 6として用いてもよい。 このように、 基材層 1 2および Zまたは表面層 1 6を他の部材に変更すること により、 吸音材 1 0の付属的機能を拡張または変更することができるので、 部材 選択の如何によつては、 吸音材 1 0を建築資材, 防音器材または音響器材等とし て用いることもできる。
また、 繊維 1 2 a , 1 8 a間に空隙 1 2 b, 1 8 bを残しつつ繊維 1 2 a , 1 8 aに吸音樹脂 1 4 bを付着させた構成 (第 4図, 第 5図) は、 第 1 0図に示す 吸音材 3 8や、 第 1 1図に示す吸音材 4 0によっても実現可能である。
吸音材 3 8 (第 1 0図) は、 繊維集合体 (織布, 不織布等) 3 8 aの表面付近 の繊維 3 8 b間に空隙を残しつつ、 複数の独立気泡 3 8 cを含む吸音樹脂 3 8 d を繊維 3 8 bに付着させたものであり、 吸音材 4 0 (第 1 1図) は、 繊維集合体
(織布, 不織布等) 4 0 aの全体において、 繊維 4 0 b間に空隙を残しつつ、 複 数の独立気泡 4 0 cを含む吸音樹脂 4 0 dを繊維 4 0 bに付着させたものである。 これらの実施例 (第 1 0図, 第 1 1図) においても、 繊維集合体 3 8 aまたは 4 0 aの内部において、 「多孔質型吸音材」 に特有の 「細孔」, 「膜振動型吸音材」 に特有の 「膜」, 「共鳴器型吸音材」 に特有の 「空洞」 を構成することができるの で、 上述した実施例と同様に、 極めて優れた吸音特性を得ることができる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかる吸音材は、 吸音性および通気性を有しており、 しかも、 大幅な軽量化を達成できるので、 出来る限り軽量化された構成により静 けさを求めるあらゆる分野に適用可能であり、 たとえば、 建築物の内装材, 建築 資材, 公害防止部材, 乗り物, 音響関連施設または音響関連設備等に用いるのに 適している。

Claims

請求の範囲
1 . 繊維間に空隙を有する繊維集合体と、 複数の独立気泡を含み、 力、つ、 前記繊 維間に前記空隙を残しつつ前記繊維に付着された吸音樹脂とを備える、 吸音材。
2 .前記吸音樹脂は前記繊維間において膜を構成する、請求項 1に記載の吸音材。
3 . 前記吸音樹脂は撥水剤を含む、 請求項 1または 2に記載の吸音材。
4 . 前記繊維集合体は不織布である、 請求項 1ないし 3のいずれかに記載の吸音 材。
5 . 基材層と表面層とが接着機能を有する防水吸音層を介して接合された、 吸音 材であって、
前記基材層および前記表面層は繊維間に空隙を有する繊維集合体であり、 前記防水吸音層は撥水材と複数の独立気泡とを含む樹脂層であり、
前記防水吸音層の一部が前記基材層を構成する繊維間に食い込まされ、 かつ、 前記防水吸音層の他の一部が前記表面層を構成する繊維間に食い込まされた、 吸 音材。
6 . 前記防水吸音層の前記一部および前記他の一部が前記繊維間に前記空隙を残 しつつ前記繊維に付着された、 請求項 5に記載の吸音材。
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