WO2018174180A1 - 吸音材及び車両部品 - Google Patents

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Abstract

本発明は、繊維層からなる吸音材であって、上記繊維層には、表面に開口する複数の非貫通孔が形成され、上記繊維層の厚さは３ｍｍ以上であることを特徴とする吸音材に関する。

Description

吸音材及び車両部品
本発明は、吸音材及び車両部品に関する。
自動車は、エンジンやモーター等の動力源を有し、これらが稼働することにより様々な音が発生し、このような音が車内にも伝達される。また、自動車内には、自動車自身が発生する音だけでなく、自動車が走行した際に発生するロードノイズや風切り音等の車外から発生する音も伝達される。
そのため、エンジン、エンジンルーム内、車両内装、車両ボディ、排気管周辺部等での遮音・吸音による防音対策が行われている。
このような防音対策として、特許文献１には、それぞれの面積が３平方ｍｍ以下である多数の孔が形成されて開口率が１～３０％である金属箔と、通気性の大きい繊維マットとが重ね合わされて形成された吸音部、及び、遮音板を有し、上記金属箔の反対側で上記吸音部と上記遮音板との間に空隙が形成され、上記金属箔がエンジンに対面して配設された吸音装置を自動車に用いることが開示されている。
特開２０００－３４９３８号公報
排気管もしくはエンジン周りに適用する自動車用の吸音材においては、車両内での会話を妨げないために、会話音域である５００～２０００Ｈｚの周波数領域における吸音材としての機能が求められる。
なかでも、８００～２０００Ｈｚの周波数領域の音は、人にとって不快な音となるので、この周波数領域における吸音材の吸音性能を高めることが、車両の快適性を高めるうえで特に求められている。
特許文献１における吸音材は、実施例を再現したところ、８００～２０００Ｈｚの低周波数領域での平均吸音率が０．６未満であり、吸音性能が充分といえなかった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされた発明であり、本発明の目的は、５００～２０００Ｈｚの周波数領域における吸音性能が良好な吸音材を提供することである。さらに好ましくは、８００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率が０．６以上である吸音性能を有する吸音材を提供することである。
すなわち、本発明の吸音材の一の態様は、繊維層からなる吸音材であって、上記繊維層には、表面に開口する複数の非貫通孔が形成され、上記繊維層の厚さは３ｍｍ以上であることを特徴とする。
また本発明の吸音材の他の態様は、繊維層からなる吸音材であって、上記繊維層には、表面に開口する複数の非貫通孔が形成され、上記繊維層の厚さは３ｍｍ以上であり、上記繊維層上に、さらにシリカクロス層が形成されていることを特徴とする。
なお、シリカクロス層は、繊維層の非貫通孔が開口する面上に形成される。
繊維層上にさらにシリカクロス層が形成されていると、非貫通孔上に形成されたシリカクロス層の膜振動と通気抵抗の効果により、吸音率をさらに向上させることができる。
本発明の吸音材では、繊維層の表面に開口する複数の非貫通孔が形成されている。
吸音材が音を受けると、その音は、繊維層の表面に開口する非貫通孔に入射され、非貫通孔で反射し、減衰するとともに繊維層内に吸収されることで音が吸音されることになる。
なお本発明では、繊維層のうち非貫通孔が表面に開口する面が音を受ける面となる。
本発明の吸音材において、上記繊維層の厚さは３ｍｍ以上である。
繊維層の厚さが３ｍｍ未満であると、音を吸収するためには薄すぎ、充分な吸音性能を確保できない。
また、本発明の吸音材における繊維層の厚さは、３～５０ｍｍであることがより望ましい。繊維層の厚さが５０ｍｍを超えると、エンジン、エンジンルーム内、車両内装、車両ボディ、排気管等の車両用途に吸音材を用いたとき、厚みがネックとなり、車両用途で吸音材を配置することができなくなることがある。
なお、本発明の吸音材において、繊維層の厚さは、非貫通孔が形成されていない部分の厚さとする。このとき、繊維層の厚さは、ノギスを用いて測定した任意の３点の平均値とする。
本発明の吸音材では、上記非貫通孔の深さが、上記繊維層の厚さの４５～５５％であることが望ましい。
非貫通孔の深さが繊維層の厚さの４５～５５％であると、５００～２０００Ｈｚの周波数領域における吸音性能を向上させることができ、さらには、８００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率を０．６以上とすることができる。
なお、５００～２０００Ｈｚの周波数領域における吸音性能が良好であるとは、５００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率が０．４６以上であることを指す。
本発明において「吸音率」とは、ＪＩＳ　Ａ　１４０５－２：２００７「音響管による吸音率及びインピーダンスの測定－第２部：伝達関数法」に準じて測定された吸音率を意味する。また、５００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率は、５００～２０００Ｈｚの周波数領域を１／３オクターブバンドに区切った、５００Ｈｚ、６３０Ｈｚ、８００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１２５０Ｈｚ、１６００Ｈｚ、２０００Ｈｚにおける吸音率の平均値で算出される。
本発明の吸音材において、上記非貫通孔の形状は特に限定されないが、開口面積が底面積よりも小さいことが望ましい。
非貫通孔において開口面積が底面積よりも小さいと、非貫通孔内に入射した音が非貫通孔内に留まりやすくなり、音が吸収されやすくなる。
本発明の吸音材において、上記非貫通孔を構成する壁面と上記非貫通孔を構成する底面とのなす角は、４５°以上９０°未満であることが望ましい。
非貫通孔を構成する壁面と底面とのなす角が上記範囲であると、非貫通孔内に入射した音が非貫通孔内に特に留まりやすくなり、音がより吸収されやすくなる。
本発明の吸音材において、上記繊維層は、２層以上の繊維層を積層することにより構成されていることが望ましい。
２層以上の繊維層を用いることにより、吸音材の厚さを容易に調節することができる。また、非貫通孔の深さの調節も容易となる。
なお、繊維層が２層以上の繊維層を積層することにより構成されている場合、繊維層の厚さは各繊維層の厚さの合計とする。
本発明の吸音材において、上記繊維層は、無機繊維で構成されていることが望ましい。
無機繊維は耐熱性が高く、温度変化によって形状変化しにくい。そのため、繊維層として無機繊維を用いることで、繊維で形成された空隙内でも音の吸音がされるので吸音性能が得られやすい。
本発明の吸音材において、上記無機繊維は、アルミナ繊維、アルミナ－シリカ繊維、シリカ繊維、グラスウール及びロックウールからなる群から選択される少なくとも１種からなることが望ましい。
これらの無機繊維は耐熱性が高く、温度変化によって形状変化しにくい。従って、繊維層を形成する無機繊維として好適である。
本発明の吸音材において、上記非貫通孔の１つあたりの開口面積は、０．１～１５ｍｍ２であることが望ましい。
非貫通孔の１つあたりの開口面積が、０．１ｍｍ２未満であると、音が非貫通孔に入りにくくなって、非貫通孔内で音が反射することによる減衰が起こりにくくなるため、吸音性能が得られにくくなる。
非貫通孔の１つあたりの開口面積が、１５ｍｍ２を超えると、設計として設定している周波数の音が非貫通孔で反射し、吸収されにくくなる。その結果、吸音性能が得られにくくなる。
非貫通孔の１つあたりの開口面積が０．１～１５ｍｍ２の範囲であると、非貫通孔内で音が反射し、吸収しやすくなり、吸音性能が得られやすくなる。さらに２０００Ｈｚ以下の低周波数領域の音に対する吸音性能が得られやすくなる。
本発明の吸音材は、８００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率が０．６以上であることが望ましい。
８００～２０００Ｈｚの周波数領域の音は、人にとって不快な音である。この周波数領域における平均吸音率が０．６以上であると、人にとって不快な音が吸収され、車両内の人が不快さを感じにくくすることができるので、吸音材としての優れた吸音性能を有しているといえる。
８００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率は、８００Ｈｚ～２０００Ｈｚを１／３オクターブバンドに区切った、８００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１２５０Ｈｚ、１６００Ｈｚ、２０００Ｈｚにおける吸音率を測定し、平均値を求めればよい。
本発明の吸音材において、上記吸音材は、エンジン、エンジンルーム内、車両内装、車両ボディ及び排気管からなる少なくとも１種の部分に用いられることが望ましい。
本発明の吸音材は、５００～２０００Ｈｚの周波数領域における吸音性能が良好であるため、上記用途に好適に用いることができる。
本発明の車両部品は、本発明の吸音材を、エンジン、エンジンルーム用部品、車両内装、車両ボディ又は排気管を構成する部材の表面に、上記繊維層のうち上記非貫通孔が開口する側の表面を向けて配置してなることを特徴とする。
本発明の吸音材は５００～２０００Ｈｚの周波数領域の音に対して優れた吸音性能を有しているから、これを用いた本発明の車両部品は、車両内の人への音の伝達を妨げることができ、車両の静粛性能を向上させることができる。
図１（ａ）は、本発明の吸音材の一例を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の吸音材において繊維層の表面に開口する非貫通孔の配列パターンの一例を示す模式図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の吸音材を構成する非貫通孔の一例を模式的に示す断面図である。 図４（ａ）は、本発明の吸音材の別の一例を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ－Ｂ線断面図である。 図５は、吸音材に対する垂直入射吸音率の測定装置を模式的に示す説明図である。
（発明の詳細な説明）
以下、本発明の吸音材について詳述する。
本発明の吸音材は、繊維層からなる吸音材であって、上記繊維層には、表面に開口する複数の非貫通孔が形成され、上記繊維層の厚さは３ｍｍ以上であることを特徴とする。
吸音材が音を受けた場合、その音は、開口部に形成された非貫通孔内に入射され、非貫通孔内で反射し、減衰されるとともに繊維層内に吸収されることで、音が吸音材に吸収される。
なお、非貫通孔とは、繊維層に形成された直径０．５ｍｍ以上の孔のうち、繊維層表面の開口径が維持されており、かつ、繊維層の両面を貫通していないものを指す。
本発明の吸音材の構成を図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明の吸音材の一例を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である。
図１（ａ）に示すように、吸音材１は、繊維層１０からなり、繊維層１０には、表面に開口する非貫通孔２０が形成されている。図１（ｂ）に示すように、繊維層１０の厚さ（図１（ｂ）中、両矢印Ｔで示される長さ）は非貫通孔２０の深さ（図１（ｂ）中、両矢印ｄで示される長さ）よりも大きいため、非貫通孔２０は繊維層１０を貫通していない。
本発明の吸音材を構成する繊維層の厚さは３ｍｍ以上であることが望ましく、３～５０ｍｍであることがさらに望ましい。
繊維層の厚さが３ｍｍ未満であると、音を吸収するためには薄すぎ、充分な吸音性能を確保しにくくなる。
なお、繊維層の厚さが５０ｍｍを超えると、吸音材としての機能性能、吸音性としては問題ないが、エンジン、エンジンルーム内、車両内装、車両ボディ、排気管の車両用途に吸音材を用いたとき、厚みがネックとなり、車両用途で吸音材を配置することができなくなることがある。
本発明の吸音材では、繊維層は無機繊維で構成されていることが望ましい。
無機繊維は耐熱性が高く、温度変化によって形状変化しにくい。そのため、繊維層を無機繊維で構成することで、繊維で形成された空隙内でも音の吸音がされるので吸音性能が得られやすい。
本発明の吸音材において、無機繊維は、アルミナ繊維、アルミナ－シリカ繊維、シリカ繊維、グラスウール及びロックウールからなる群から選択される少なくとも１種からなることが望ましい。
これらの無機繊維は耐熱性が高く、形状変化しにくい。従って、繊維層を形成する無機繊維として好適である。
繊維層を構成する無機繊維は、アルミナ－シリカ繊維であることがより望ましい。
また、無機繊維にアルミナ－シリカ繊維を用いる場合、アルミナとシリカの組成比は、重量比でアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）：シリカ（ＳｉＯ２）＝６０：４０～８０：２０であることが望ましく、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）：シリカ（ＳｉＯ２）＝７０：３０～７４：２６であることがより望ましい。
無機繊維の平均繊維長は、０．１～１５０ｍｍであることが望ましく、１～２０ｍｍであることがより望ましく、２～１５ｍｍであることがさらに望ましい。
無機繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ未満であると、繊維が短すぎるため、繊維層において繊維同士が絡みあいにくく、繊維層の強度が得られにくくなり、繊維層の形状保持性が低下してしまい、吸音材としての役目を果たせなくなる。
無機繊維の平均繊維長が１５０ｍｍを超えると、繊維が長すぎるために繊維層の作製が難しくなる。さらに、繊維層の緻密性が低下し、せん断強度も低下するので、吸音材として割れ等の不具合が発生しやすくなり、吸音材としての役目を果たせなくなる。
また、吸音材を構成する繊維層は、種々の方法により得ることができるが、ニードリング法又は抄造法により製造することができる。
ニードリング法によって得られる繊維層は、交絡構造を呈する。この構造を得るためには、繊維はある程度の平均繊維長を有することが必要である。よって、ニードリング法に用いられる繊維の平均繊維長は、０．１～１５０ｍｍであることが望ましく、１０～２０ｍｍであることがより望ましく、２～１５ｍｍであることがさらに望ましい。
繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ未満であると、繊維の繊維長が短すぎるため、繊維同士の交絡が不充分となり、繊維層の強度が得られにくくなり、繊維層の形状保持性が低下してしまい、吸音材としての役目を果たせなくなる。さらに、吸音材を排気管等の管状物へ巻き付けると、巻き付け性が低下し、吸音材が割れやすくなる。
繊維の平均繊維長が１５０ｍｍを超えると、繊維の繊維長が長すぎるため、吸音材を構成する繊維本数が減少し、繊維層の緻密性が低下するので吸音材として割れ等の不具合が発生しやすくなる。
抄造法により得られる繊維層を構成する繊維の平均繊維長は、０．１～２０ｍｍであることが望ましい。
繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ未満であると、繊維の繊維長が短すぎるため、繊維層としての形状保持性が低下してしまう。さらに、繊維層の繊維集合体にしたときに繊維同士に好適な絡み合いが起こらず、充分な面圧を得ることが困難になる。
繊維の平均繊維長が２０ｍｍを超えると、繊維の繊維長が長すぎるため、抄造工程で水に繊維を分散したスラリー溶液中の繊維同士の絡み合いが強くなりすぎて、繊維層の繊維集合体としたときに繊維が不均一に集積しやすくなり、せん断強度も低下するので、吸音材として割れ等の不具合が発生しやすくなる。
繊維長の測定は、ニードリング法や抄造法ともにピンセットを使用して、繊維層から繊維が破断しないように抜き取り、光学顕微鏡を使用して繊維長を測定する。
本明細書において、平均繊維長とは、繊維層から繊維３００本を抜き取り、繊維長を計測した平均長さを意味する。繊維層から繊維を破断せずに抜き取れない場合、繊維層を脱脂処理して、脱脂済み繊維層を水の中へ投入し、繊維同士の絡みをほぐしながら繊維が破断しないように採取するとよい。
繊維層を形成する繊維の平均繊維径は、１～２０μｍであることが望ましく、２～１５μｍであることがより望ましく、３～１０μｍであることがさらに望ましい。
繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、繊維強度が弱く、衝撃等により繊維が裁断されやすくなる。そのため、繊維層の強度が得られにくくなり、吸音材としての役目を果たせなくなる。
繊維の平均繊維径が２０μｍを超えると、繊維径が太すぎて繊維自体のヤング率が高くなり繊維層の柔軟性が低くなり吸音材として破壊されやすくなる。
本発明の繊維層は、上記無機繊維以外に、生体溶解性繊維等の繊維を含んでいてもよい。
本発明の吸音材では、繊維層に、表面に開口する非貫通孔が形成されている。
非貫通孔の深さは、繊維層の厚さの４５～５５％であることが望ましい。
本発明の吸音材における非貫通孔の配列パターンを、図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて説明する。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の吸音材において繊維層の表面に開口する非貫通孔の配列パターンの一例を示す模式図である。
本発明の吸音材において繊維層の表面に開口する非貫通孔の配列パターンは、図２（ａ）に示すような、正方形を縦横に連続して配置した平面において正方形の頂点に非貫通孔２０を配置する正方配列であってもよく、図２（ｂ）に示すような、正三角形を縦横に連続して配置した平面において三角形の頂点に非貫通孔２０を配置する千鳥配列であってもよい。
これらの中では、千鳥配列であることが望ましい。非貫通孔の配列パターンが千鳥配列であると、隣接する非貫通孔が全て等間隔となりやすいため、音の減衰効率がよい。
本発明の吸音材では、非貫通孔の形状は特に限定されず、繊維層を厚さ方向に垂直な方向に切断した際の断面形状が、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、八角形等であってもよく、円形もしくは楕円形であることが望ましい。これら円形及び楕円形には、角部が存在しないので、角を起点とする応力集中することがないからである。
非貫通孔の形状は、全て同じ形状であってもよく、異なる形状であってもよい。
本発明の吸音材では、非貫通孔は、開口面積が底面積よりも小さいことが望ましい。
非貫通孔の開口面積が底面積よりも小さいと、非貫通孔内に入射した音が非貫通孔内に留まりやすくなり、音が吸収されやすくなる。
開口面積が底面積よりも小さな非貫通孔の形状としては、開口面側に配置される相対的に断面積の小さな貫通孔と、底面側に配置される相対的に断面積の大きな貫通孔とが接続された形状（ヘルムホルツ共鳴構造ともいう）やテーパーのついた柱状（テーパー柱状ともいう）が挙げられ、テーパー柱状が望ましい。
非貫通孔の形状が上記テーパー柱状であると、非貫通孔内に入った音が非貫通孔内で減衰しやすくなるため、吸音特性が向上する。
本発明の吸音材において、非貫通孔がテーパー柱状である場合、非貫通孔を構成する壁面と非貫通孔を構成する底面とのなす角は、９０°未満であることが望ましく、４５°以上９０°未満であることがより望ましい。
非貫通孔を構成する壁面と非貫通孔を構成する底面とのなす角が９０°未満であると、非貫通孔の開口面積が底面積よりも小さくなり、非貫通孔内に入射した音が非貫通孔内に留まりやすくなり、音が吸収されやすくなる。
本発明の吸音材において、上記非貫通孔の１つあたりの開口面積は、０．１～１５ｍｍ２であることが望ましい。
非貫通孔の１つあたりの開口面積が、０．１ｍｍ２未満であると、音が非貫通孔に入りにくくなって、非貫通孔内で音が反射することによる減衰が起こりにくくなるため、吸音性能が得られにくくなる。
非貫通孔の１つあたりの開口面積が、１５ｍｍ２を超えると、設計として設定している周波数の音が非貫通孔で反射し、吸収されにくくなる。その結果、吸音性能が得られにくくなる。
非貫通孔の１つあたりの開口面積が０．１～１５ｍｍ２の範囲であると、非貫通孔内で音が反射し、吸収しやすくなり、吸音性能が得られやすくなる。さらに２０００Ｈｚ以下の低周波数領域の音に対する吸音性能が得られやすくなる。
本発明の吸音材を構成する非貫通孔の形状の例について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて説明する。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の吸音材を構成する非貫通孔の一例を模式的に示す断面図である。
図３（ａ）に示す非貫通孔２１は、非貫通孔２１を構成する壁面２１ａと非貫通孔２１を構成する底面２１ｂとのなす角αが９０°となっている。一方、図３（ｂ）に示す非貫通孔２２は、非貫通孔２２を構成する壁面２２ａと非貫通孔２２を構成する底面２２ｂとのなす角βが９０°未満となっている。図３（ｂ）に示すように、非貫通孔を構成する壁面と底面とのなす角が９０°未満であると、非貫通孔の開口面積が底面積よりも小さくなるため、非貫通孔内に入射した音が非貫通孔内に留まりやすくなり、音が吸収されやすくなる。
本発明の吸音材では、繊維層は、２層以上の繊維層を積層することにより構成されていることが望ましい。
２層以上の繊維層を積層することによって繊維層を構成することで、吸音材の厚さ及び非貫通孔の深さを容易に調節することができる。２層以上の繊維層は、無機接着剤や有機接着剤等の接着剤により接着されていてもよいが、この時、接着剤が音の吸収を阻害しないように、非貫通孔の底部分には接着剤を用いないことに留意する必要がある。
例えば、非貫通孔の深さを調整する場合、音源に近い側から第１繊維層、第２繊維層とすると、第１繊維層に貫通孔を形成し、第２貫通孔に貫通孔を形成せず、第１繊維層と第２繊維層とを接着剤等により接着することにより本発明の吸音材を製造することができる。この時、第１繊維層及び第２繊維層の厚さをそれぞれ調整することにより、吸音材の厚さ及び非貫通孔の厚さを容易に調節することができる。なお、第１繊維層と接触する側の第２繊維層の表面のうち、第１繊維層に形成された貫通孔の位置に対応する位置に接着剤が付着しないよう留意する。
２層以上の繊維層における各繊維層を構成する繊維等の材料の種類は、同じ種類であっても、異なる種類であってもよい。
２層以上の繊維層における各繊維層の厚さは、同じ厚さであっても、異なる厚さであってもよい。２層以上の繊維層における各繊維層の嵩密度は、同じ嵩密度であっても、異なる嵩密度であってもよい。
本発明の吸音材の他の態様は、繊維層からなる吸音材であって、上記繊維層には、表面に開口する複数の非貫通孔が形成され、上記繊維層の厚さは３ｍｍ以上であり、上記繊維層上に、さらにシリカクロス層が形成されていることを特徴とする。
本発明の吸音材の他の態様について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）は、本発明の吸音材の別の一例を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ－Ｂ線断面図である。
図４（ａ）に示すように、吸音材２は、繊維層１０からなり、繊維層１０には表面に開口する非貫通孔２０が形成されており、繊維層１０上にはシリカクロス層３０が形成されている。
なお、図４（ｂ）に示すように、シリカクロス層３０は、繊維層１０のうち表面に非貫通孔２０が開口する側の面上に所定の厚さｔで形成され、非貫通孔２０を覆っている。
シリカクロス層とは、シリカ繊維を含む織物からなる層であり、シリカクロス層を構成するシリカ繊維の平均繊維径は５～２０μｍであることが望ましい。
またシリカクロス層の厚さは、０．５～３ｍｍであることが望ましい。
シリカ繊維を織って織物とする方法は特に限定されない。
なお、シリカクロス層はシリカ繊維の織物であるから、縦糸と横糸からなる規則的な構造を有している。一方、繊維層は繊維のランダム集合体であるから、たとえ無機繊維としてシリカ繊維を使用した繊維層であっても、繊維の集合状態及び物理的特性がシリカクロス層とは明確に異なる。
本発明の吸音材は、８００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率が０．６以上であることが望ましい。
８００～２０００Ｈｚの周波数領域の音は、人にとって不快な音である。この周波数領域における平均吸音率が０．６以上であると、８００～２０００Ｈｚの周波数領域の音が吸収され、車両内の人に不快さを感じにくくすることができるので、吸音材としての優れた吸音性能を有しているといえる。
本発明の吸音材の形状は、特に限定されず、吸音材が配置される場所に収まる形状であればよい。
次に、本発明の吸音材の製造方法の一例について説明する。
以下に説明する本発明の吸音材の製造方法は、（１）繊維層作製工程、（２）非貫通孔形成工程を含む。
（１）繊維層作製工程
本工程では、繊維層を準備する。繊維層を準備する方法は特に限定されない。以下に、その一例であるニードル法（ニードリング法、ニードルパンチング法ともいう）及び抄造法による繊維層を準備する方法を説明する。
ニードリング法の場合、例えば、以下の方法により製造することができる。すなわち、まず、例えば、塩基性塩化アルミニウム水溶液とシリカゾル等とを原料とする紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して無機繊維前駆体を作製する。続いて、上記無機繊維前駆体を圧縮して所定の大きさの連続したシート状物を作製し、ニードルパンチング処理を施した後、焼成処理を施すことにより３～１０μｍの平均繊維径を有する無機層の作製が完了する。このとき、焼成処理前にニードルパンチング処理を行ってもよい。
抄造法の場合、アルミナ繊維、シリカ繊維等の無機繊維と、無機結合剤と、有機結合剤と、水とを原料液中の無機繊維の含有量が所定の値となるように混合し、攪拌機で攪拌することで混合液を調製する。混合液には、必要に応じて、高分子化合物や樹脂からなるコロイド溶液が含まれていてもよい。続いて、底面にろ過用のメッシュが形成された成形器に混合液を流し込んだ後に、混合液中の水を、メッシュを介して脱水することにより原料シートを作製する。その後、原料シートを所定の条件で加熱圧縮、乾燥することにより繊維層の作製が完了する。
（２）非貫通孔形成工程
本工程では、上記（１）繊維層作製工程にて作製した繊維層に非貫通孔を形成する。
非貫通孔を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、カッター、レーザー、ドリル等を用いて繊維層を貫通しないように、繊維層の一部を刳り貫く方法が挙げられる。
本発明の吸音材を製造する方法としては、上述した方法の他に、繊維層を複数枚積層する方法が挙げられる。
この場合、上記（１）繊維層作製工程において複数枚の繊維層を作製しておき、上記（２）非貫通孔形成工程を行わず、複数枚作製した繊維層のうちの１枚に貫通孔を形成し、貫通孔を形成していない繊維層と接着する方法が挙げられる。この時、貫通孔としてテーパー柱状の貫通孔を形成してもよい。テーパー柱状の貫通孔が形成された繊維層の開口面積が大きい側と貫通孔を形成していない繊維層とを接着することにより、開口面積が底面積よりも小さい非貫通孔を有する吸音材を得ることができる。
また、このような方法であると、上記（１）繊維層作製工程において作製する繊維層の厚さを調整することにより、得られる吸音材の厚さ及び形成される非貫通孔の深さを調整することができる。
本発明の吸音材の用途としては、特に限定されないが、車両用途で用いられることが望ましく、具体的にはエンジン、エンジンルーム内、車両内装、車両ボディ及び排気管のいずれかに用いられることが望ましい。
本発明の吸音材は、５００～２０００Ｈｚの周波数領域における吸音性能が良好であるため、上記用途に好適に用いることができる。
また、吸音材をエンジン、エンジンルーム内、車両内装、車両ボディ及び排気管に用いる場合には、曲面に配置することにもある。このような場合には、吸音材を湾曲させる必要がある。この場合、吸音材に応力が生じ、割れやひびが生じやすくなる。そのため、曲面の形状に合うような形状の吸音材を、あらかじめ準備し、曲面に配置してもよい。また、小さな吸音材を多数準備して、その多数の吸音材を曲面に配置することにより、個々の吸音材に生じる応力を緩和し、吸音材に割れやひびが生じることを防止してもよい。
本発明の車両部品について説明する。
本発明の車両部品は、本発明の吸音材を、エンジン、エンジンルーム用部品、車両内装、車両ボディ又は排気管を構成する部材の表面に、上記繊維層のうち上記非貫通孔が開口する側の表面を向けて配置してなることを特徴とする。
本発明の吸音材は、５００～２０００Ｈｚの周波数領域の音に対して優れた吸音性能を有しているから、これを用いた本発明の車両部品は、車両内の人への音の伝達を妨げることができ、車両の静粛性能を向上させることができる。
（実施例）
以下に本発明をより具体的に説明する実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
（１）繊維層作製工程
（繊維層の作製）
ニードリング法によって繊維層を作製した。
Ａｌ含有量が７０ｇ／Ｌであり、Ａｌ：Ｃｌ＝１：１．８（原子比）となるように調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液に対して、焼成後の無機繊維における組成比が、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）：シリカ（ＳｉＯ２）＝７２：２８（重量比）となるようにシリカゾルを配合し、さらに、有機重合体（ポリビニルアルコール）を適量添加して混合液を調製した。
得られた混合液を濃縮して紡糸用混合物とし、この紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して無機繊維前駆体を作製した。
紡糸した無機繊維前駆体を積層して、ニードリング処理し、シート状物を２枚作製した。
得られた各シート状物を、最高温度１２５０℃で連続して焼成し、長さ６００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ７ｍｍの、アルミナとシリカとを７２：２８（重量比）で含む無機繊維からなる繊維層を２枚得た。
得られた繊維層の嵩密度は０．１５ｇ／ｃｍ３であり、坪量は１０５０ｇ／ｍ２であった。
（２）孔形成工程
次に、形状が直径３ｍｍの円形であり、間隔が８ｍｍとなり、配列パターンが千鳥配列になるように、パンチングマシーンを用いて、得られた繊維層の１枚に繊維層を貫通する孔を形成した。
孔が形成された繊維層を第１繊維層とし、孔を形成しなかった繊維層を第２繊維層として積層することによって、実施例１に係る吸音材を作製した。第１繊維層の表面に形成された孔が非貫通孔となる。
実施例１に係る吸音材における、繊維層の厚さに対する非貫通孔の深さは５０％であった。
（実施例２）
上記（１）繊維層作製工程において作製する繊維層を、嵩密度を変更せずに、厚さをそれぞれ６．３ｍｍ及び７．７ｍｍに変更した。続いて上記（２）孔形成工程において、厚さ６．３ｍｍの繊維層に実施例１と同様の配列パターンで孔を形成した。孔が形成された繊維層（厚さ６．３ｍｍ）を第１繊維層とし、孔を形成しなかった繊維層（厚さ７．７ｍｍ）を第２繊維層として積層することで、実施例２に係る吸音材を作製した。
実施例２に係る吸音材における、繊維層の厚さに対する非貫通孔の深さは４５％であった。
（実施例３）
上記（２）孔形成工程において厚さ７．７ｍｍの繊維層に孔を形成し、孔が形成された繊維層（厚さ７．７ｍｍ）を第１繊維層とし、孔を形成しなかった繊維層（厚さ６．３ｍｍ）を第２繊維層として積層したほかは、実施例２と同様の手順で実施例３に係る吸音材を作製した。
実施例３に係る吸音材における、繊維層の厚さに対する非貫通孔の深さは５５％であった。
（実施例４）
上記（１）繊維層作製工程において作製する繊維層を、嵩密度を変更せずに、厚さをそれぞれ３ｍｍ及び１１ｍｍに変更した。続いて上記（２）孔形成工程において、厚さ３ｍｍの繊維層に実施例１と同様の孔を形成した。孔が形成された繊維層（厚さ３ｍｍ）を第１繊維層とし、孔を形成しなかった繊維層（厚さ１１ｍｍ）を第２繊維層として積層することで、実施例４に係る吸音材を得た。
実施例４に係る吸音材における、繊維層の厚さに対する非貫通孔の深さは２１％であった。
（実施例５）
実施例１で得られた吸音材の表面（非貫通孔が開口する側の表面）に厚さ０．６ｍｍのシリカクロスを接着剤で接合することで、実施例５に係る吸音材を得た。
（比較例１）
上記（２）孔形成工程を行わずに、孔の形成されていない繊維層を２枚積層することにより、比較例１に係る吸音材を得た。
比較例１に係る吸音材には貫通孔及び非貫通孔は形成されていなかった（便宜上、繊維層の厚さに対する非貫通孔の深さが０％であるとも表現する）。
（比較例２）
上記（２）孔形成工程において２枚の繊維層の両方に孔を形成し、第１の繊維層に形成された孔の位置と第２の繊維層に形成された孔の位置とが一致するように、第１の繊維層と第２の繊維層とを接合したほかは、実施例１と同様の手順により、比較例２に係る吸音材を得た。
比較例２に係る吸音材には貫通孔が形成されており、非貫通孔は形成されていなかった（便宜上、繊維層の厚さに対する非貫通孔の深さが１００％であるとも表現する）。
（吸音率測定）
吸音率は、垂直入射吸音率試験により行った。測定はＪＩＳ　Ａ　１４０５－２：２００７「音響管による吸音率及びインピーダンスの測定－第２部：伝達関数法」に準じて行った。
吸音率を測定する際には、実施例１～５及び比較例１～２に係る吸音材を直径２９ｍｍの円形となるようにカットし、垂直入射吸音率の測定装置（日東紡音響エンジニアリング製　型番：ＷｉｎＺａｃ　ＭＴＸ）における音響管に配置した後、周波数５００～６４００Ｈｚの範囲で測定を行った。
図５は、吸音材に対する垂直入射吸音率の測定装置を模式的に示す説明図である。
この測定装置８０では、音響管８１の先端にサンプル８２が配置されており、ノイズ発生器８３からの信号によりスピーカー８４からノイズを発生させ、音響管８１の内部に音場を生成させる。そして、２本の１／４インチマイクロホン８５、８６の音圧信号をＦＦＴ分析器８７によりＦＦＴ（高速フーリエ変換）分析し、垂直入射吸音率を算出する。
なお、この測定では、実施例１～５に係る吸音材を、形成された非貫通孔の開口する面がスピーカー８４側に位置するように、各吸音材を配置した。
比較例１及び２に係る吸音材には非貫通孔が形成されていないため、非貫通孔が開口する面かどうかを考慮せず、繊維層のいずれかの面がスピーカー８４側に位置するように吸音材を配置した。
得られた吸音率チャートから、５００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率を測定した。平均吸音率が０．４６以上のものを吸音性能が良好（○）と評価し、０．４６未満のものを吸音性能が不充分（×）と評価した。また、８００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率を求めた。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
表１に示すように、実施例１～５に係る吸音材はいずれも５００～２０００Ｈｚの周波数領域における吸音性能が良好であった。さらに、繊維層の厚さに対する非貫通孔の深さの割合が４５～５５％の実施例１～３及び実施例５については、８００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率が０．６以上であった。
８００～２０００Ｈｚの周波数の音は、人にとって不快な音となるので、この周波数領域の平均吸音率が０．６以上である実施例１～３及び５に係る吸音材は、車両内の人に不快感を与えにくい特に優れた吸音材である。
また、繊維層上にシリカクロス層が形成された実施例５に係る吸音材は、８００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率に特に優れていた。
一方、繊維層に非貫通孔が形成されていない比較例１及び２に係る吸音材は、５００～２０００Ｈｚの周波数領域における吸音性能が不充分だった。
１、２　　　　　　吸音材
１０　　　　　　　繊維層
２０、２１、２２　非貫通孔
２１ａ、２２ａ　　壁面
２１ｂ、２２ｂ　　底面
３０　　　　　　　シリカクロス層
８０　　　　　　　測定装置
８１　　　　　　　音響管
８２　　　　　　　サンプル
８３　　　　　　　ノイズ発生器
８４　　　　　　　スピーカー
８５、８６　　　　マイクロホン
８７　　　　　　　ＦＦＴ分析器

Claims (13)

  1. 繊維層からなる吸音材であって、
    前記繊維層には、表面に開口する複数の非貫通孔が形成され、
    前記繊維層の厚さは３ｍｍ以上であることを特徴とする吸音材。
  2. 繊維層からなる吸音材であって、
    前記繊維層には、表面に開口する複数の非貫通孔が形成され、
    前記繊維層の厚さは３ｍｍ以上であり、
    前記繊維層上に、さらにシリカクロス層が形成されていることを特徴とする吸音材。
  3. 前記繊維層の厚さは３～５０ｍｍである請求項１又は２に記載の吸音材。
  4. 前記非貫通孔の深さは、前記繊維層の厚さの４５～５５％である請求項１～３のいずれかに記載の吸音材。
  5. 前記非貫通孔は、開口面積が底面積よりも小さい請求項１～４のいずれかに記載の吸音材。
  6. 前記非貫通孔を構成する壁面と前記非貫通孔を構成する底面とのなす角は、４５°以上９０°未満である請求項５に記載の吸音材。
  7. 前記繊維層は、２層以上の繊維層を積層することにより構成されている請求項１～６のいずれかに記載の吸音材。
  8. 前記繊維層は、無機繊維で構成されている請求項１～７のいずれかに記載の吸音材。
  9. 前記無機繊維は、アルミナ繊維、アルミナ－シリカ繊維、シリカ繊維、グラスウール及びロックウールからなる群から選択される少なくとも１種からなる請求項８に記載の吸音材。
  10. 前記非貫通孔の１つあたりの開口面積は、０．１～１５ｍｍ２である請求項１～９のいずれかに記載の吸音材。
  11. ８００～２０００Ｈｚの周波数領域における平均吸音率が０．６以上である請求項１～１０のいずれかに記載の吸音材。
  12. 前記吸音材は、エンジン、エンジンルーム内、車両内装、車両ボディ及び排気管からなる少なくとも１種の部分に用いられる請求項１～１１のいずれかに記載の吸音材。
  13. 請求項１～１１のいずれかに記載の吸音材を、エンジン、エンジンルーム用部品、車両内装、車両ボディ又は排気管を構成する部材の表面に、前記繊維層のうち前記非貫通孔が開口する側の表面を向けて配置してなることを特徴とする車両部品。
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