WO2020066286A1 - 吸遮音部材及びその製造方法 - Google Patents

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WO2020066286A1
WO2020066286A1 PCT/JP2019/030182 JP2019030182W WO2020066286A1 WO 2020066286 A1 WO2020066286 A1 WO 2020066286A1 JP 2019030182 W JP2019030182 W JP 2019030182W WO 2020066286 A1 WO2020066286 A1 WO 2020066286A1
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sound absorbing
insulating member
sound
communication
cellulosic fibers
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PCT/JP2019/030182
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真琴 瀬木
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トヨタ車体株式会社
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    • 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
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    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a sound absorbing / insulating member including a hollow convex portion and a communication portion communicating the inside and outside of the convex portion, and a method for manufacturing the same.
  • the vehicle interior component disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-96342 is a plate-shaped resin member corresponding to the sound absorbing and insulating member of the present disclosure, and can be used as a vehicle interior material.
  • This vehicle interior component has a front base material disposed on the vehicle interior side and a back base material disposed on the vehicle exterior side, and a flat intermediate base is provided between the front base material and the rear base material. Lumber is interposed.
  • the front base material and the back base material are provided with a plurality of chambers having a resonator structure having substantially the same structure.
  • a lattice-like rib projects on the inner side surface facing the intermediate base material of the front side base material, and the inner side surface is partitioned into a plurality of rooms by the ribs. .
  • an opening penetrating through the front substrate in the thickness direction is provided, and the inside and outside of the front substrate communicate with each other through the opening.
  • a vehicle interior material is used as a deck board or door trim of a vehicle, and the vehicle interior material and the sound outside the vehicle interior are used to make use of the Helmholtz resonance principle.
  • the sound in the passenger compartment is attenuated and absorbed in the room after entering the opening of the front base material, and the sound outside the passenger compartment is attenuated and absorbed in the room after entering the opening of the back substrate.
  • the sound absorbing and insulating member it is known that there is a difference in the sound absorbing performance and the sound insulating performance depending on the constituent materials.
  • the laminate of the cellulosic fibers has excellent sound absorbing performance and sound insulating performance.
  • a molded article is manufactured by pulp molding using a material in which cellulosic fibers are integrated in a laminated state. Therefore, it is conceivable to manufacture the sound absorbing and insulating member by using the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-61555 to impart appropriate rigidity to the sound absorbing and insulating member and further improve the sound absorbing performance and the sound insulating performance.
  • a method for manufacturing a sound absorbing and insulating member is a method for manufacturing a sound absorbing and insulating member including a hollow convex portion and a communication portion that communicates inside and outside of the convex portion.
  • the performance of the sound absorbing and insulating member is improved by using a cellulosic fiber as a material of the sound absorbing and insulating member. In this type of configuration, it is desirable to improve the performance of the sound absorbing and insulating member more appropriately.
  • a molding die for molding the sound absorbing and insulating member on the side surface includes a molding surface having an outer shape following the convex portion, a net material arranged along the molding surface, and a liquid suction portion opening to the molding surface.
  • the molding surface has a concave concave position provided at a location where the communicating portion is formed, and a rod-shaped or plate-shaped protruding portion that protrudes from the bottom of the concave position through the net material. Then, the performance of the sound absorbing and insulating member is more appropriately improved by manufacturing the sound absorbing and insulating member through the following first to third steps.
  • the mold is immersed in a liquid stock solution containing cellulosic fibers, and the cellulosic fibers are laminated on the net material while the stock solution is sucked through the net material from the liquid suction part. .
  • the convexities are formed by drying the cellulosic fibers laminated on the netting material, and the cellulosic fibers laminated on the concave portions are dried to form the outer shape of the communicating portion. Then, by removing the projecting portion and the communicating portion in the dry state from the mold, the inside and outside of the projecting portion are communicated by the passage portion of the communicating portion formed by the arrangement trace of the projecting portion.
  • the communicating portion by the concave portion and the projecting portion while forming the projecting portion through the first to third steps.
  • the configuration of the communicating portion can be set by the concave portion and the projecting portion provided at the portion where the communicating portion is formed, without depending as much as possible on the configuration of the convex portion formed by the other molding surface portion.
  • the opening ratio of the passage is at least one of the outer dimensions of the projecting portion and the number of the projecting portions. Stipulated.
  • the opening ratio of the passage portion (the opening area in the case of a single passage portion, the total opening area in the case of a plurality of passage portions) can be defined by the projection, the opening ratio can be adjusted according to the sound to be absorbed. It is possible to more reliably form the communicating portion.
  • the length dimension of the communication portion is defined by the depth dimension of the concave position. I have.
  • the length dimension of the communication portion can be defined by the concave position, it is possible to more reliably form the communication portion corresponding to the sound to be absorbed.
  • a method for manufacturing a sound absorbing and insulating member according to any one of the first to third side includes integrating the convex portion and the communicating portion in the second step. And formed.
  • the configuration contributes to simplification of the manufacturing process of the sound absorbing and insulating member and reduction in the number of parts as compared with the case where these are formed separately. I have.
  • the protrusion protrudes from the opening at the recessed position.
  • the projection by projecting the projection from the concave position, it is possible to more reliably prevent a situation in which the leading end side of the projection is buried with the cellulosic fiber in the process of forming the communication portion.
  • the water resistance and strength of the sound absorbing and insulating member can be improved by the respective additives, and the configuration contributes to improving the performance of the sound absorbing and insulating member.
  • the sound absorbing and insulating member includes the hollow convex portion, and the communication portion communicating the inside and the outside of the convex portion.
  • the convex portion is made of a material in which a plurality of cellulosic fibers are integrated in a laminated state, and a general portion in which the cellulosic fibers are laminated with a predetermined thickness, and a larger amount of cellulose than the general portion. It has a thick portion where the system fibers are laminated.
  • the thick part defines the outer shape of the communicating part, and the communicating part is provided with a passage that penetrates the thick part in the thickness direction and communicates inside and outside of the convex part.
  • the convex portion by forming the convex portion from a material in which a plurality of cellulosic fibers are integrated in a laminated state, it is possible to further improve the sound absorbing performance and the sound insulating performance of the sound absorbing and insulating member. Since the communication part and the passage part are formed using the thick part rather than the general part, the configuration of the communication part and the passage part is set as little as possible depending on the configuration of the convex part formed by the general part. can do.
  • FIGS. 1, 2 and 11 for convenience, arrows indicating the front-rear direction and the up-down direction of the vehicle are appropriately illustrated.
  • 3 to 5 arrows indicating the front-rear direction, the left-right direction, and the up-down direction of the sound-absorbing / insulating member are appropriately illustrated based on the state in which the sound-absorbing / insulating member is attached to the vehicle.
  • 7 to 10 arrows indicating the front-rear direction and the up-down direction of the mold are appropriately illustrated in accordance with the direction of the sound absorbing and insulating member.
  • the vehicle 2 shown in FIG. 1 includes a vehicle body 3 having an outer shape, a vehicle room 4 surrounded by the vehicle body 3, and a sound absorbing and insulating member 13 (details will be described later) installed on the floor 4a side of the vehicle room 4.
  • the sound absorbing and insulating member 13 is disposed between a first partitioning member 11 and a second partitioning member 12, which will be described later, and can absorb sound inside and outside the vehicle compartment.
  • the first space 41 and the second space 42 which will be described later, are formed by the partitioning members 11 and 12 and the sound absorbing and insulating member 13, so that sound emitted from inside and outside of the vehicle cabin is utilized by using the Helmholtz resonance principle. It is possible to absorb sound.
  • the sound absorbing and insulating member 13 is formed of a cellulosic fiber to improve the performance.
  • this type of configuration it is desired to improve the performance of the sound absorbing and insulating member 13 more appropriately. Therefore, in the present embodiment, the performance of the sound absorbing and insulating member 13 formed of the cellulosic fiber is more appropriately improved by the manufacturing method and configuration described later.
  • each configuration and manufacturing method of the sound absorbing and insulating member 13 will be described in detail.
  • first partition member 11 shown in FIG. 2 is a plate-shaped or planar member disposed outside the vehicle compartment
  • second partition member 12 is a plate-shaped or planar member disposed outside the vehicle compartment. -Shaped member.
  • Various materials that allow the passage of sound can be used as the material of each of the partition members 11 and 12. Examples of this type of material include face materials such as cloth, leather and felt, various resin or rubber plate materials, metal plate materials of the same type or different types as the vehicle body, and materials similar to the sound absorbing and insulating member 13 described below.
  • a gap is provided between the first partitioning member 11 and the second partitioning member 12 in which a sound absorbing and insulating member 13 described later can be arranged. They are arranged substantially parallel to each other.
  • the sound absorbing and insulating member 13 shown in FIGS. 2 to 4 is a plate-shaped member having a predetermined area, and is disposed so as to be sandwiched between the first partition member 11 and the second partition member 12.
  • the sound absorbing and insulating member 13 is formed so as to be in contact with the first partition member 11 and the second partition member 12 alternately.
  • the sound absorbing and insulating member 13 has a bottom wall portion 14, a plurality of convex portions 15, 15A, 15B (details will be described later), and a plurality of communication portions 30, 30A, 30B (details will be described later). It is formed by a general part P1 and a thick part P2 described later.
  • the bottom wall portion 14 is a plate-shaped portion that forms the lower surface of the sound absorbing and insulating member 13, and is in contact with the upper surface of the first partition member 11 by surface contact.
  • a plurality of convex portions 15 and the like described later are arranged in rows and columns on the sound absorbing and insulating member 13.
  • a bottom wall portion 14 is provided so as to fill a space between the bottom walls 15.
  • each of the protrusions (the plurality of protrusions 15, the second protrusions 15A, and the third protrusions 15B) shown in FIG. 2 fills a gap between the first partition member 11 and the second partition member 12, respectively. It is a part projecting upward from the bottom wall portion 14.
  • Each of the projections 15, 15A, 15B has substantially the same basic configuration except that the lengths of the corresponding communication sections 30, 30A, 30B (described later in detail) are different. The details will be described with reference to an example.
  • the ceiling wall portion 20 is a quadrangular plate-like portion when viewed from above, and is in surface contact with the lower surface of the second partition member 12 in a state of being applied thereto.
  • the bottom wall portion 14 is not disposed below the ceiling wall portion 20 in the convex portion 15 and is in an open state, and is in a state of being covered with the first partition member 11.
  • the four side walls (the front side wall 21, the rear side wall 22, the right side wall 23, and the left side wall 24) shown in FIG. 4 are portions connecting the corresponding side of the ceiling wall 20 and the bottom wall 14. Yes, it is arranged between the first partition member 11 and the second partition member 12. And in the convex part 15, the side wall part which makes a pair is arrange
  • the right side wall 23 and the left side wall 24 on the right side and the left side of the projection 15 are also inclined so as to gradually move away from the ceiling wall 20 toward the bottom wall 14 as shown in FIG.
  • the sound absorbing and insulating member 13 can also be used as a reinforcing member or a raising member for a vehicle, and has a convenient configuration.
  • the sound absorbing and insulating member 13 shown in FIGS. 2 and 5 integrally has a general portion P1 in which cellulosic fibers (details described later) are laminated at a predetermined thickness and a thick portion P2 described later ( In each figure, a thick portion is hatched with a fine hatch to distinguish it from a general portion for convenience.)
  • the general portion P1 is a portion where the cellulosic fibers are laminated with a predetermined average thickness T0, and together with the portion of the ceiling wall portion 20 excluding the thick portion P2, each side wall portion 21 is formed. 24 and the bottom wall portion 14 are formed.
  • the average thickness T0 of the general portion P1 is not particularly limited as long as the appropriate rigidity of the sound absorbing and insulating member 13 can be ensured.
  • the average thickness dimension T0 of the general portion P1 can be typically set in the range of 1.5 mm to 15 mm, and from the viewpoint of ensuring lightness, 2.0 mm to It is desirable to set it in the range of 8.0 mm.
  • the thick portion P2 shown in FIG. 5 is a portion provided on a part of the ceiling wall portion 20 of the convex portion 15, and is formed by laminating a larger amount of cellulosic fibers than the general portion P1.
  • a cylindrical thick portion P2 is provided substantially at the center of the ceiling wall portion 20 of the convex portion 15, and this thick portion P2 protrudes downward from the lower surface of the ceiling wall portion 20.
  • the average thickness T1 of the thick portion P2 defines the length of the communication portion 30 described later, and can be set independently of the general portion P1. That is, the average thickness dimension T1 of the thick portion P2 can be appropriately set according to the performance of the communicating portion 30, and may deviate from the range of the above average thickness dimension T0 of the general portion P1.
  • Each communication part 30 shown in FIGS. 2 to 5 is a part that connects the inside and the outside of the corresponding convex part 15, and also a part that connects a first space part 41 and a second space part 42, which will be described later.
  • the communication part 30 of the convex part 15 shown in FIG. 4 and FIG. 5 is provided on the ceiling wall part 20 of the convex part 15 and has a passage part 32 communicating the inside and outside of the convex part 15.
  • the outer shape of the communication portion 30 is formed by a relatively thick portion P2, and the length T1 of the thick portion P2 can define the length of the communication portion 30.
  • the passage portion 32 shown in FIG. 5 is a passage having an opening area S that allows gas to pass therethrough, and penetrates the thick portion P2 in the thickness direction (vertical direction in FIG. 5).
  • the passage portion 32 has a first opening OP1 that opens into the convex portion 15 at the lower end of the thick portion P2 that forms the communication portion 30, and a second opening OP2 that opens above the thick portion P2.
  • the second opening OP ⁇ b> 2 of the communication part 30 is connected to a second space part 42 described later via a groove 33 provided in the ceiling wall part 20.
  • the groove 33 is a linear recess extending linearly from the upper end (the second opening OP2) of the communication portion 30 toward the rear wall 22, and the rear end of the groove 33 is formed in the rear wall 22. It is open to the upper end.
  • a plurality or a single communication portion 30 can be provided in the thick portion P2.
  • the aperture ratio can be defined by the ratio.
  • the opening ratio can be defined by the ratio of the total opening area of all the passage portions 32 to the area of the ceiling wall portion 20.
  • the sound absorbing and insulating member 13 shown in FIGS. 2 to 5 is made of a cellulosic fiber as described above, and more specifically, is made of a material in which a plurality of cellulosic fibers are integrated in a laminated state.
  • the cellulosic fiber various cellulosic fibers such as vegetable fiber (natural fiber), regenerated fiber, refined fiber and semi-synthetic fiber can be used, and pulp (details will be described later) in consideration of the convenience of material procurement and recyclability. Cellulosic fibers obtained from can be suitably used.
  • a material obtained by integrating cellulosic fibers in a laminated state is lighter than metals and resins, and is excellent in sound absorbing performance and sound insulating performance.
  • the surface of the sound absorbing and insulating member 13 has an appropriate hardness due to the fact that the cellulosic fibers are densely entangled and integrated, so that the sound inside and outside the vehicle cabin can be appropriately isolated. I have.
  • the molding die 60 of FIG. 7 used for molding the sound absorbing and insulating member has a molding surface 61 forming an outer surface, a mesh material 62 arranged along the molding surface 61, and a liquid opening in the molding surface 61.
  • the positions at which the openings of the liquid suction unit can be arranged are indicated by dots, and one dot is denoted by reference numeral 63 indicating the liquid suction unit.
  • a plurality of convex portions 65 (details will be described later) on which the convex portions are to be formed are provided at appropriate intervals on the molding surface 61, and a flat portion for forming a bottom wall portion is formed between adjacent convex portions 65.
  • the mesh member 62 is a net-like member that allows liquid to pass therethrough but does not substantially allow cellulosic fibers to pass therethrough, and is installed so as to cover substantially the entire molding surface 61.
  • the liquid suction portion 63 is a portion for sucking a liquid into the molding die 60 as described later, and a plurality of openings of the liquid suction portion 63 can be provided at appropriate positions on the molding surface 61.
  • the liquid suction section 63 has a pump (not shown) and a flow path (not shown) in the molding die 60 for transferring the sucked liquid to a predetermined location.
  • the convex portion 65 is a truncated quadrangular pyramid-like convex portion following the convex portion 15, and the concave portion is formed on the upper surface of the convex portion 15 forming the ceiling wall portion 20.
  • a part 70, a protrusion 72, and a groove recess 73 are provided.
  • the concave portion 70 is a portion corresponding to the concave position of the present disclosure, and is provided at a position where the communication portion 30 is to be formed.
  • the concave portion 70 is formed by partially making the upper surface of the convex portion 15 concave, and in the present embodiment, has a cylindrical shape elongated in the up-down direction.
  • the vertical dimension of the concave portion 70 is the depth dimension L1, and the depth dimension L1 can define the average thickness dimension (the length dimension of the communication portion) T1 of the thick portion P2.
  • the protrusion 72 is a rod-shaped portion that forms the passage 32 of the communication portion 30, and protrudes from the lower surface forming the bottom of the recess 70 through the net material 62. I have.
  • the protrusion 72 is disposed substantially at the center of the recess position 70, and the tip side of the protrusion 72 protrudes above the opening 71 provided at the upper end of the recess position 70.
  • the distal end side of the projection 72 has a conical shape and gradually decreases in diameter toward the distal end, and has a shape in which the cellulosic fibers are difficult to be laminated during the first step described later.
  • the protruding portion 72 excluding the tip has a predetermined radial dimension (outer dimension) L2 and stands up and down, and the opening area S (opening ratio) of the passage 32 is defined by the radial dimension L2. be able to.
  • the groove recessed portion 73 is a recessed portion for forming a groove in the ceiling wall portion, and has a smaller depth dimension and a shallower bottom than the recessed portion 70.
  • the groove recess 73 is linearly formed on the upper surface of the convex portion 65, and one end of the groove recess 73 is connected to the upper end of the recess 70.
  • the cellulosic fibers contained in the liquid cannot pass through the mesh material 62 covering the outer surface of the mold 60, they are gradually laminated on the mesh material 62. Then, in the first step, referring to FIG. 9, the liquid is sucked until a desired amount of the cellulosic fiber is laminated on the net material 62. By doing so, the cellulosic fibers capable of forming the general portion P1 of the convex portion 15 are laminated on the mesh material 62 covering the convex portion 65.
  • the cellulosic fibers are also laminated at the groove concave position 73 in the same lamination amount as that of the general portion P1, the cellulosic fibers in the portion are laminated in a concave shape so as to form a groove.
  • the cellulosic fibers are similarly laminated on the concave portion 70, but the concave portion 70 has a concave shape with a deep bottom so that the cellulosic fiber is easily accumulated and hardly dropped. Therefore, a relatively large number of cellulosic fibers are laminated on the concave portion 70 so as to form the thick portion P ⁇ b> 2, and the cellulosic fibers are laminated around the protrusion 72.
  • the method of forming the stock solution 80 shown in FIG. 8 is not particularly limited.
  • a predetermined amount for example, an amount having a solid content of 0.5% by weight or more
  • the pulp chemical pulp, mechanical pulp, waste paper pulp, and non-wood pulp can be used alone or in combination of two or more. It is particularly preferable to use waste pulp from the viewpoint of recyclability.
  • waste paper pulp examples include disintegrated waste paper pulp, disintegrated / deinked waste paper pulp, disintegrated / deinked / bleached waste paper pulp, and the raw materials of this waste paper pulp are high quality paper, medium quality paper, lower grade paper, newsprint, and flyers. Can be obtained from sorted and unsorted waste paper such as magazines.
  • softwood unbleached kraft pulp NUKP
  • hardwood unbleached kraft pulp LKP
  • softwood bleached kraft pulp NKP
  • hardwood bleached kraft pulp LKP
  • softwood semibleached kraft pulp NBSKP
  • hardwood half Examples include bleached kraft pulp (LSBKP), softwood sulfite pulp, and hardwood sulfite pulp.
  • mechanical pulp examples include stone ground pulp (SGP), pressurized stone ground pulp (PGW), refiner ground pulp (RGP), thermo ground pulp (TGP), chemi ground pulp (CGP), and thermomechanical pulp (TMP).
  • non-wood pulp include pulp made from non-wood fibers such as kenaf, hemp, and reeds.
  • additives of this type include fungicides, fillers, and dyes.
  • a sizing agent that prevents water penetration and contributes to water resistance improvement a dry paper strength agent that contributes to improvement in breaking strength (strength) when dry, and a wet paper strength that contributes to strength improvement when wet It is preferable to add at least one of the agents to the stock solution 80.
  • the sizing agent examples include a rosin sizing agent, an AKD sizing agent, an alkenyl succinic anhydride (ASA) sizing agent, a petroleum sizing agent, and a neutral rosin sizing agent.
  • the dry paper strength agent examples include polyacrylamide polymers such as anionic polyacrylamide resins, polyvinyl alcohol polymers, cationic starch, various modified starches, urea / formalin resins, and melamine / formalin resins.
  • the wet paper strength agent examples include polyamide polyamine epichlorohydrin resin (or a modified product thereof).
  • the amount of each additive added to the stock solution 80 is not particularly limited as long as the desired performance can be imparted to the sound absorbing and insulating member 13.
  • the sizing agent can be added in a range of 0.5% by weight to 5% by weight, and it is preferable to add 1.0% by weight or more.
  • the dry paper strength agent can be added in the range of 0.5% by weight to 5% by weight, and it is preferable to add 3.0% by weight or more.
  • the wet paper strength agent can be added in the range of 2% by weight to 15% by weight, and it is preferable to add 4.0% by weight or more.
  • the cellulosic fibers laminated on the mesh material 62 are dried to form the convex portions 15, and the cellulosic fibers laminated on the concave portions 70 are dried to change the outer shape of the communication portion 30.
  • the drying method include hot drying using hot air or a hot press, further removing moisture by suction, and vacuum drying.
  • the heating temperature is not particularly limited, but is preferably from 150 to 300 ° C, more preferably from 170 to 230 ° C, from the viewpoint of preventing charring of the cellulosic fiber and improving the drying efficiency.
  • the convex portion 15, the communication portion 30, and the bottom wall portion 14 forming the sound absorbing and insulating member 13 are formed as shown in FIG. Can be.
  • the convex portion 15 and the communication portion 30 are formed integrally.
  • the sound absorbing and insulating member 13 may be dried and dehydrated to such an extent that the sound absorbing and insulating member 13 can be detached from the net material 62, and further dried after the second step.
  • the convex portion 15 and the communication portion 30 in the dry state are removed from the molding die 60, and the convex portion 15 is formed by the passage portion 32 of the communication portion 30 formed at the trace of the projection 72. Connect inside and outside. That is, in the third step, by removing the cellulosic fibers integrated in a laminated state from the molding surface 61, the convex portion 15 (general portion P1) and the bottom wall portion 14 formed by these cellulosic fibers are obtained. . At the same time, by removing the cellulosic fibers integrated in a stacked state in the concave portion 70, the outer shape of the communicating portion 30 as the thick portion P2 is formed.
  • the protrusion 72 fixed to the recess position 70 is removed from the communication portion 30, and the path of the protrusion 32 forms the passage 32.
  • the groove 33 is formed in the ceiling wall 20 by the groove recess 73, and the upper end (the second opening OP ⁇ b> 2) of the passage 32 is communicated with the upper end of the rear wall 22 through the groove 33.
  • the communicating portion 30 by the concave portion 70 and the projecting portion 72 at the same time as forming the convex portion 15 shown in FIG. .
  • the configuration is not related to the configuration of the projection 15 formed by the other molding surface 61 (particularly, the average thickness T0 of the general portion P1).
  • the configuration of the communication unit 30 can be set in the. That is, the length dimension (T1) of the communication portion 30 can be defined by the depth dimension L1 of the concave portion 70 where the thick portion P2 is formed.
  • the opening area S of the passage portion 32 of the communication portion 30 can be defined by the diameter L2 of the protrusion 72. Therefore, by selecting the diameter of the projection 72, the degree of freedom in selecting the opening area S of the passage 32 can be increased.
  • Inner and outer surfaces of sound absorbing and insulating member According to each of the above-described steps, referring to FIG. 10, inner surface 13 a of sound absorbing and insulating member 13 arranged on net member 62 side is formed in a state of being in contact with net member 62 and thus has a relatively smooth state. Has become. On the other hand, the outer surface 13b of the sound absorbing and insulating member 13 has a large unevenness as compared with the inner surface 13a due to the difference in the amount of cellulosic fibers laminated.
  • the outer surface 13b having a large uneven shape is superior in the diffusion performance of the reflected sound as compared with the inner surface 13a on the opposite side, reverberation is repeated in a specific direction to amplify sound (such as reverberant sound). Things can be avoided as much as possible.
  • the outer surface 13b of the sound absorption / insulation member 13 is directed toward the second partition member 12 (inside the vehicle interior) when the sound absorption / insulation member 13 shown in FIG. It is desirable that the inner surface 13a of the sound insulating member 13 is directed toward the first partition member 11 side.
  • a sound absorbing and insulating member 13 is provided on the floor surface 4a side of the vehicle interior 4 for the purpose of absorbing and insulating sounds emitted from the vehicle interior side and the vehicle exterior side (different sound sources). . That is, in the vehicle 2, the sound absorbing and insulating member 13 is disposed between the first partitioning member 11 and the second partitioning member 12, so that a sound absorbing and insulating structure is formed on the floor surface 4 a side of the passenger compartment 4 by these members. . As shown in FIG.
  • the sound absorbing and insulating member 13 is formed so as to be alternately in contact with the partition members 11 and 12 and has a plurality of convex portions 15, 15A and 15B. Therefore, a plurality of first space portions 41 and second space portions 42, which will be described later, are formed between the partition members 11 and 12 by the respective convex portions 15, 15A, and 15B. They are connected by corresponding communication parts 30, 30A, 30B.
  • each of the space portions 41 and 42 and the communication portions 30, 30A and 30B absorb sound inside and outside the vehicle cabin by using the Helmholtz resonance principle described later. .
  • Helmholtz resonance principle the principle of Helmholtz resonance will be described with reference to a Helmholtz resonator 50 shown in FIG. 6.
  • the frequency of the sound to be absorbed is defined by the configuration of the internal space 51 of the resonator and the communication section 52. it can. That is, in the Helmholtz resonator 50, the internal volume of the internal space 51 of the resonator is V (cm 3 ), the length of the communicating portion 52 of the resonator is L (cm), and the radius of the opening OP of the communicating portion 52 of the resonator is V (cm 3 ).
  • the frequency f (Hz) of the sound incident on the communicating portion 52 of the resonator can be obtained by the following equation (1).
  • the Helmholtz resonator 50 is capable of absorbing the sound of the frequency f, and the frequency f is inversely proportional to the volume V of the internal space 51 of the resonator and the square root of the length L of the communication portion 52. Is directly proportional to the square root of the opening area ⁇ a 2 (opening ratio).
  • Formula 1: f (c / 2 ⁇ ) ⁇ ⁇ ( ⁇ a 2 /(V(L ⁇ 0.6a))))
  • the first space portion 41 and the second space portion 42 shown in FIG. 2 are spaces for attenuating and absorbing sound incident on the communication portion 30 or the like using the Helmholtz resonance principle.
  • the first space portion 41 shown in FIG. 11 is a space inside the convex portion 15 closed by the first partition member 11, and is formed in a plurality of rows and columns of the sound absorbing and insulating member 13 like the convex portion 15.
  • the second space 42 is a space provided between the adjacent convex portions 15 and closed by the second partition member 12. And the 1st space part 41 and the 2nd space part 42 are in the state connected by the communicating part 30 provided in each convex part 15. That is, in the present embodiment, the inside and outside of the convex portion 15 are communicated by the passage portion 32 of the communication portion 30, and the first opening OP1 of the passage portion 32 is opened to the first space portion 41 in the convex portion 15. Further, the second opening OP2 of the passage portion 32 is connected to the second space portion 42 on the rear wall portion 22 side via the groove portion 33 of the ceiling wall portion 20.
  • the volume of the first space 41 and the volume of the second space 42 shown in FIG. 11 can be appropriately set according to the frequency of the sound to be silenced.
  • the distance between the protrusions 15 (the length before and after the bottom wall 14) is set to be smaller than the distance before and after each protrusion 15.
  • the volume of the first space 41 can be made larger than the volume of the second space 42.
  • the Helmholtz resonance principle when the communication unit 30 is shared, a relatively low-frequency sound can be attenuated in the large volume first space portion 41 and a relatively high-frequency sound can be attenuated in the small volume second space portion 42. Sound can be attenuated.
  • the frequency f (Hz) of the incident sound gradually decreases as the length of the communicating portion 52 of the resonator shown in FIG. 6 increases.
  • the communication part 30 is made long when the low frequency sound is efficiently absorbed, and the communication part 30 is made short when the high frequency sound is efficiently absorbed.
  • the length dimension (T1) of the communication portion 30 is increased independently of the general portion P1 of the ceiling wall portion 20. It has become possible. For this reason, in the present embodiment, the length dimension (T1) of the communication portion 30 can be changed relatively freely according to the sound to be absorbed, and particularly when low-frequency sound is absorbed. It has a suitable configuration.
  • the sound absorbing and insulating member 13 shown in FIG. 2 is provided with the convex portion 15, the second convex portion 15A, and the third convex portion 15B.
  • the second protrusion 15A has a second communication portion 30A and a second passage portion 32A
  • the third protrusion 15B has a third communication portion 30B and a third passage portion 32B.
  • the length dimension (T2) of the second communication portion 30A of the second projection 15A is smaller than that of the communication portion 30 of the projection 15, so that a relatively high-frequency sound can be absorbed. it can.
  • the length dimension (T3) of the third communication portion 30B of the third projection 15B is larger than that of the communication portion 30 of the projection 15, so that a relatively low frequency sound can be absorbed. Can be.
  • the sound absorbing and insulating structure (11, 12, 13) shown in FIG. 2 is capable of more efficiently absorbing and insulating sound emitted from different sound sources by having the above-described configuration.
  • outside sound SD1 emitted from outside the vehicle compartment is absorbed and sound-insulated by the sound-absorbing and insulating structure.
  • the sound SD1 is blocked by the first partitioning member 11 and the projections 15 (each wall), and is incident on the communication portion 30 to form the first sound. Sound is absorbed in the two space portions 42.
  • the outside sound SD1 enters the passage portion 32 from the first opening OP1 opened in the first space portion 41, and then enters the second space portion 42 from the second opening OP2.
  • the second opening OP2 is not closed by the partition members 11 and 12 as described above, the outside sound SD1 can be more efficiently absorbed by the second space 42.
  • the second space portion 42 has a small volume, it is possible to efficiently absorb relatively high-frequency sounds (such as road noise from a high-frequency region to a medium-frequency region).
  • the in-vehicle sound SD ⁇ b> 2 emitted from the vehicle interior is absorbed and sound-insulated by the sound-absorbing and insulating structures (11, 12, 13).
  • the sound SD2 moves toward the outside of the cabin (the lower side in the figure)
  • the sound SD2 is blocked by the second partition member 12 and the projections 15 (each wall), and is incident on the communication portion 30. Sound is absorbed in the first space portion 41.
  • the in-vehicle sound SD2 enters the passage portion 32 from the second opening OP2 opening in the second space portion 42, and then enters the first space portion 41 from the first opening OP1.
  • the in-vehicle sound SD2 can be more efficiently absorbed by the first space portion 41. Since the first space 41 has a large volume, it can efficiently absorb relatively low-frequency sound. Further, in the vehicle compartment 4, in addition to the vehicle interior sound SD ⁇ b> 2, a reflected sound in which the vehicle exterior sound SD ⁇ b> 1 is reflected in the vehicle interior 4 is included. Therefore, the sound absorbing and insulating member 13 of the present embodiment is arranged with the uneven outer surface 13b facing the cabin side of the vehicle 2, and the outer surface 13b has a large uneven shape to improve sound diffusion performance. Are better. For this reason, according to the sound absorbing and insulating structure, the sound SD2 and the reflected sound can be intercepted while avoiding the amplification of reverberation sound and the like as much as possible.
  • the communication portion 30 and the like can be formed by the recess position 70 and the projection 72 at the same time when the projection 15 and the like are formed through the first to third steps.
  • the concave portion 70 and the projection 72 provided at the formation location of the communication portion 30 and the like allow the configuration of the communication portion 30 and the like to be minimized depending on the configuration of the projection 15 and the like formed on the other molding surface 61. Can be set.
  • the opening ratio of the passage portion 32 and the like is determined by the protrusion 72.
  • the communication portion 30 and the like that match the sound to be absorbed.
  • the length dimension of the communication portion 30 and the like can be defined by the recess position 70, the communication portion 30 and the like corresponding to the sound to be absorbed can be formed more reliably.
  • the manufacturing process of the sound absorbing and insulating member 13 can be simplified and the number of parts can be reduced as compared with the case where these are formed separately. The structure contributes to reduction.
  • the protruding portion 72 by projecting the protruding portion 72 from the recessed position 70, in the process of forming the communication portion 30 and the like, it is possible to more reliably prevent the tip side of the protruding portion 72 from being buried with the cellulosic fiber. be able to. Further, in the present embodiment, the water resistance and strength of the sound absorbing and insulating member 13 can be improved by each additive, and the configuration contributes to the performance improvement of the sound absorbing and insulating member 13.
  • the sound absorbing performance and the sound insulating performance of the sound absorbing and insulating member 13 can be further improved by forming the protrusions 15 and the like from a material in which a plurality of cellulosic fibers are integrated in a laminated state. It has become. Since the communication portion 30 and the like and the passage portion 32 and the like are formed using the thick portion P2 instead of the general portion P1, the configuration of the communication portion 30 and the like and the passage portion 32 and the like is formed by the general portion P1. The setting can be made as little as possible depending on the configuration of the convex portion 15 and the like. Therefore, according to the present embodiment, the performance of the sound absorbing and insulating member 13 formed of the cellulosic fiber can be more appropriately improved with a relatively simple configuration.
  • [Test example] Hereinafter, the present embodiment will be described based on test examples, but the present disclosure is not limited to test examples.
  • [Table 1] below is a table showing the effects of the additives
  • [Table 2] is a table showing the results of the weight reduction judgment test.
  • 12 to 14 are graphs showing the results of the sound absorption characteristic tests of each of the examples and comparative example 1.
  • FIG. 15 is a graph showing the results of an additive evaluation test.
  • Example 1 The sound absorbing and insulating member of Example 1 was manufactured through the first to third steps shown in FIGS. 8 to 10, and a molding die shown in FIG. 7 was used at that time.
  • a stock solution in the first step a slurry obtained by charging a predetermined amount of used paper pulp into water was used.
  • the sound absorbing and insulating member of Example 1 had a plate-like shape as shown in FIGS. 3 to 5, and a plurality of convex portions were provided at substantially equal intervals.
  • the basis weight of each projection was approximately 1 g, and the internal volume (volume of the first space) of each projection was 6 cm 3 .
  • the average thickness of the ceiling wall (general part) is set to 0.2 cm
  • the length of the communication part average thickness of the thick part
  • the opening dimension of the passage is ⁇ 20 mm. Set to.
  • Example 2 to 8 In the sound absorbing and insulating members of Examples 2 to 8, the number of projecting portions on the molding surface was changed to see the change in the sound absorbing performance due to the aperture ratio. changed. In the sound absorbing and insulating members of Examples 2 to 9, three protrusions were provided, the basis weight of each protrusion was 4 g, and the internal volume (volume of the first space) of each protrusion was 21.4 cm 3. The opening dimension of the passage portion was set to ⁇ 3 mm, and the other configuration was the same as that of the first embodiment.
  • one communicating portion is provided in each convex portion
  • in the third embodiment two communicating portions are provided in each convex portion
  • in the fourth embodiment three communicating portions are provided in each convex portion.
  • Example 5 four communicating portions are provided in each convex portion
  • Example 6 five communicating portions are provided in each convex portion
  • Example 7 six communicating portions are provided in each convex portion. Then, eight communication parts were provided in each convex part.
  • Example 9 to 11 In the sound absorbing and insulating members of the ninth to eleventh embodiments, the length of the communicating portion was changed by changing the depth of the concave portion of the molding surface in order to see the change in the sound absorbing performance depending on the length of the communicating portion. The dimensions were changed. Other configurations of the sound absorbing and insulating members of the ninth to eleventh embodiments were the same as those of the sixth embodiment (the configuration of five communicating portions).
  • the ninth embodiment five communication portions having a passage having an opening size of 3 mm were provided, and the length of each communication portion was set to 2.5 mm.
  • Example 10 five communication portions provided with a passage having an opening size of 3 mm were provided, and the length of each communication portion was set to 5 mm.
  • Example 11 five communication portions provided with a passage having an opening size of 3 mm were provided, and the length of each communication portion was set to 7.5 mm.
  • test pieces (length 40 mm, width 25 mm, thickness 3 mm) of Reference Examples 1 to 4 prepared under the same conditions as in Example 1 were prepared.
  • Reference Example 1 a stock solution without additives was used, and in Reference Examples 2 to 4, stock solutions with various additives were used. That is, the stock solution of Reference Example 2 contains 3.3% by weight of a dry strength agent, 4% by weight of a wet strength agent, 1.0% by weight of a sizing agent, and 0.5% by weight of a pH adjuster. was given.
  • the stock solution of Reference Example 3 contains 3.3% by weight of a dry strength agent, 8% by weight of a wet strength agent, 1.0% by weight of a sizing agent, and 0.5% by weight of a pH adjuster.
  • the stock solution of Reference Example 4 contained 3.3% by weight of dry paper strength agent, 12% by weight of wet strength agent, 3.3% by weight of sizing agent, and 0.5% by weight of pH adjuster.
  • an anionic polyacrylamide resin (DA4104, manufactured by Seiko PMC) was used as a dry paper strength agent.
  • a polyamide polyamine epichlorohydrin resin WS4020, manufactured by Seiko PMC
  • an AKD-based sizing agent (AD1639, manufactured by Seiko PMC) having an alkyl ketene dimer as a main component was used. Then, sodium hydrogen carbonate was used as a pH adjuster.
  • test samples shown in FIG. 16 were formed of different materials.
  • the test sample is a plate-shaped member used as a protector for a wire harness, has a substantially rectangular shape when viewed from above, and has hollow protrusions arranged in parallel in the longitudinal direction thereof.
  • the test sample of Reference Example 5 is a plate-like member made of polypropylene (PP).
  • the test sample of Reference Example 6 was formed from a material obtained by integrating cellulosic fibers in a laminated state in the same manner as in Example 1, and the thickness and the like were further adjusted to obtain the same rigidity as the test sample of Reference Example 5. (Bending strength).
  • the sound absorbing and insulating member of Comparative Example 1 had a broad sound absorption coefficient curve as a whole, and was found to be unsuitable for efficiently absorbing sound of a specific frequency.
  • the sound absorbing and insulating member of Example 1 had a higher sound absorbing coefficient than that of Comparative Example 1, and a sound absorbing coefficient curve having a sharp peak near 1000 Hz was obtained. It is considered that this result is due to the formation of the communication portion (passage portion) having an appropriate configuration using the thick portion of the convex portion.
  • the performance of the sound absorbing and insulating member formed of the cellulosic fiber could be more appropriately improved.
  • the sound absorbing and insulating members of Examples 2 to 8 each obtained sound absorption coefficient curves having sharp peaks. From the results of each of the examples, it was found that the peak of the sound absorption coefficient curve can be shifted to the high frequency region by increasing the number of communication portions and increasing the aperture ratio. From the above results, it is easily presumed that the peak of the sound absorption frequency can be broadened and the sound of a wider range of frequencies can be absorbed by using a combination of the convex portions having different numbers (opening ratios) of the communication portions. In this embodiment, it has been found that the above-described effects can be obtained with a relatively simple configuration in which the number of protrusions of the mold is changed.
  • the test sample of Reference Example 6 was significantly lower in weight and specific gravity than the test sample of Reference Example 5. From this, it has been found that, when the sound absorbing and insulating member is made of the cellulosic fiber, the sound absorbing and insulating member has the same rigidity as the resin made sound absorbing and insulating member and contributes to the weight reduction.
  • the sound absorbing and insulating member of the present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and may take various other embodiments.
  • the configuration (shape, size, arrangement position, number of arrangements, and the like) of the sound absorbing and insulating member 13 has been illustrated, but this is not intended to limit the structure of the sound absorbing and insulating member.
  • sound-absorbing and sound-absorbing members as vehicle components include parts such as instrument panels, pillar garnishes, consoles and door trims (components of other vehicles), as well as vehicle bodies such as floors, ceilings, and side walls of passenger compartments. It can be installed inside the vehicle, at a part that partitions the vehicle compartment from other vehicle interior structures (trunk room, engine room, etc.).
  • Each partition member may form a part of a component member of another vehicle, or may be a member different from a component member of another vehicle.
  • the shape, dimensions, and the like of the sound absorbing and insulating member and each partition member can be appropriately set according to the intended use (soundproofing, reinforcement, raising the height, etc.), the required sound absorbing performance and sound insulating performance, and the like.
  • the configuration (shape, size, arrangement position, number of formation, and the like) of the convex portion 15 and the like and the communication portion 30 and the like has been illustrated, but the configuration of each of these portions is not intended to be limited.
  • various types of prisms such as truncated pyramids, cuboids, and cubes (column shapes), cylindrical shapes such as cylinders, truncated cones, and hollow cylinders, and various shapes such as hemispheres Three-dimensional shape can be adopted.
  • the shapes and dimensions of the plurality of protrusions can be independently set, and the sound absorbing and insulating member can be bent or deformed in accordance with the shape of each protrusion.
  • at least one of the side walls can be inclined so as to form a hat cross section.
  • only the rear side wall can be inclined.
  • the side wall portion may be inclined linearly, may be bent and inclined like a step, or may be curved and inclined to form a curved surface.
  • a plurality of or a single communication portion can be formed on each wall portion of the convex portion.
  • appropriate positions of the ceiling wall portion, the front side wall portion, the rear side wall portion, the right side wall portion, and the left side wall portion are provided.
  • the thick portion forming the outer shape of the communicating portion can be formed on a part of the upper surface of the convex portion, and can be formed so as to cross or longitudinally cross the upper surface of the convex portion.
  • one or more first space portions can be provided, and when a plurality of first space portions are provided, their volumes can be independently set.
  • the communication portion may have a passage portion, and a groove portion can be formed as needed.
  • the second space portion can be provided as needed, and when providing a plurality of second space portions, a partition wall that partitions adjacent second space portions may be provided in the sound absorbing and insulating member. It is possible, and it is also possible to partition the second space portions using a rib or the like provided on the partition member.
  • the concave position can be provided at an appropriate position on the molding surface in accordance with the position and shape of the thick portion (communication portion) to be formed, and the spatial shape of the concave position is also cylindrical, columnar, or plate-shaped. It can take various spatial shapes such as a spatial shape having an outer shape. Further, the protruding portion can take various shapes such as a bar shape such as a pin shape and a plate shape according to the shape of the passage portion to be formed.

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Abstract

成形型(60)を、セルロース系繊維を含む液状の原液に浸した状態として、液体吸入部(63)から網材(62)を通して原液の液体を吸入しつつ、網材(62)の上にセルロース系繊維を積層させる第一工程と、網材(62)の上に積層したセルロース系繊維を乾燥させて凸部(15)を形成し、凹部位(70)に積層したセルロース系繊維を乾燥させて連通部(30)の外形を形成する第二工程と、乾燥状態の凸部(15)と連通部(30)を成形型(60)から取外すことにより、突起部(72)の配置跡で形成された連通部(30)の通路部(32)によって凸部(15)の内外を連通する第三工程とを有する。

Description

吸遮音部材及びその製造方法
 本開示は、中空の凸部と、凸部の内外を連通する連通部とを備えた吸遮音部材及びその製造方法に関する。
 この種の吸遮音部材は、騒音対策の観点から各種の構造体に用いられており、とりわけ車両の構成部材として好適に用いられている。例えば特開2009-96342号公報に開示の車両用内装品は、本開示の吸遮音部材に相当するプレート状の樹脂部材であり、車両の内装材として使用することができる。この車両用内装品は、車室内側に配置される表側基材と、車室外側に配置される裏側基材とを有し、表側基材と裏側基材の間には平板状の中間基材が介装されている。そして表側基材と裏側基材には、概ね同一構造のレゾネータ構造をなす複数の部屋が設けられている。例えば表側基材を一例にレゾネータ構造を説明すると、この表側基材の中間基材を臨む内側面には格子状のリブが突出しており、このリブによって内側面が複数の部屋に区画されている。また各部屋の底側には、表側基材を厚み方向に貫通する開口部が設けられており、この開口部によって表側基材の内外が連通した状態となっている。そして特開2009-96342号公報の技術では、車両のデッキボードやドアトリムとして車両用内装材が使用され、この車両用内装材によって、車室内の音と車室外の音を、ヘルムホルツの共鳴原理を利用して吸音することが可能となっている。すなわち車室内の音は、表側基材の開口部に入射したのち部屋内で減衰されて吸音され、車室外の音は、裏側基材の開口部に入射したのち部屋内で減衰されて吸音される。
 ここで吸遮音部材では、構成素材によって吸音性能や遮音性能に差がでることが知られており、特にセルロース系繊維の積層体は優れた吸音性能と遮音性能を有することが知られている。そして特開2015-61955号公報の技術では、パルプモールド成形にて、セルロース系繊維が積層状態で一体化された素材で成形品を製造している。そこで特開2015-61955号公報の技術を利用して吸遮音部材を製造することにより、吸遮音部材に適度な剛性を付与し、さらに吸音性能と遮音性能を向上させることが考えられる。
 ところで通常のパルプモールド成形では、セルロース系繊維を成形型に積層させたのち、この積層したセルロース系繊維を乾燥して一体化させる。このような成形手法では、吸遮音部材の外形は形成されるものの、吸遮音部材の内外を連通する連通部の通路部は未形成状態となっている。このためパルプモールド成形後の吸遮音部材に通路部を別途形成する必要が生じ、吸遮音部材の製造工程数が増加することが想定される。また吸遮音部材では、連通部の長さ寸法や通路部の開口面積などを吸収すべき音(周波数)に応じて調整するのであるが、パルプモールド成形では連通部の長さ寸法が成形品の厚み寸法に依存されやすい。そして一般的なパルプモールド成形では、成形品の厚み寸法に部分的な差を設けることを想定していないため、吸収可能な音(周波数)が限定されるおそれがあった。したがって、改良された吸遮音部材及びその製造方法が必要とされている。
 本開示の第一側面によると、吸遮音部材の製造方法は、中空の凸部と、凸部の内外を連通する連通部とを備える吸遮音部材の製造方法である。そして本側面では、吸遮音部材の素材にセルロース系繊維を使用して性能向上を図るのであるが、この種の構成では、吸遮音部材の性能をより適切に向上させることが望ましい。
 そこで本側面の吸遮音部材を成形する成形型は、凸部に倣った外形の成形面と、成形面に沿うように配置された網材と、成形面に開口する液体吸入部とを備えている。また成形面は、連通部の形成箇所に設けられた凹状の凹部位と、凹部位の底から網材を通過して突出する棒状又は板状の突起部とを有している。そして後述の第一工程~第三工程を経て吸遮音部材を製造することにより、吸遮音部材の性能をより適切に向上させることとしている。すなわち第一工程では、成形型を、セルロース系繊維を含む液状の原液に浸した状態として、液体吸入部から網材を通して原液の液体を吸入しつつ、網材の上にセルロース系繊維を積層させる。また第二工程では、網材の上に積層したセルロース系繊維を乾燥させて凸部を形成し、凹部位に積層したセルロース系繊維を乾燥させて連通部の外形を形成する。そして乾燥状態の凸部と連通部を成形型から取外すことにより、突起部の配置跡で形成された連通部の通路部によって凸部の内外を連通する。本側面では、第一工程~第三工程を経て凸部を形成すると同時に、凹部位と突起部とによって連通部を形成することが可能となっている。そして連通部の形成箇所に設けられた凹部位と突起部により、その他の成形面部分で形成される凸部の構成に極力依存することなく連通部の構成を設定することができる。
 本開示の第二側面によると、吸遮音部材の製造方法は、第一側面の吸遮音部材の製造方法において、通路部の開口率は、突起部の外形寸法と突起部の数の少なくとも一方で規定されている。本側面では、通路部の開口率(単数の通路部の場合にはその開口面積、複数の通路部の場合にはこれらの合計開口面積)を突起部で規定できるため、吸音すべき音に合わせた連通部をより確実に形成することが可能となっている。
 本開示の第三側面によると、吸遮音部材の製造方法は、第一側面又は第二側面の吸遮音部材の製造方法において、連通部の長さ寸法は、凹部位の奥行き寸法で規定されている。本側面では、連通部の長さ寸法を凹部位で規定できるため、吸音すべき音に合わせた連通部をより確実に形成することが可能となっている。
 本開示の第四側面によると、吸遮音部材の製造方法は、第一側面~第三側面のいずれかの吸遮音部材の製造方法において、第二工程において、凸部と連通部とを一体化させて形成する。本側面では、凸部と連通部とを一体化しておくことで、これらを分けて形成する場合に比して、吸遮音部材の製造工程の簡略化や部品点数の削減に資する構成となっている。
 本開示の第五側面によると、吸遮音部材の製造方法は、第一側面~第四側面のいずれかの吸遮音部材の製造方法において、突起部は、凹部位の開口から突出している。本側面では、突起部を凹部位から突出させたことで、連通部の形成過程において、セルロース系繊維で突起部の先端側が埋もれてしまうといった事態をより確実に阻止することができる。
 本開示の第六側面によると、吸遮音部材の製造方法は、第一側面~第五側面のいずれかの吸遮音部材の製造方法において、原液には、吸遮音部材の耐水性を向上させる添加剤と、吸遮音部材の強度性を向上させる添加剤の少なくとも一方が含まれている。本側面では、各添加剤によって吸遮音部材の耐水性や強度性を向上させることができ、吸遮音部材の性能向上に資する構成となっている。
 本開示の第七側面によると、吸遮音部材は、中空の凸部と、凸部の内外を連通する連通部とを備えている。この凸部は、複数のセルロース系繊維が積層状態で一体化されている素材で構成されているとともに、セルロース系繊維が所定の厚みで積層されている一般部位と、一般部位よりも多量のセルロース系繊維が積層されている肉厚部位とを一体で有している。そして肉厚部位によって連通部の外形が形成されているとともに、連通部には、肉厚部位を厚み方向に貫通して凸部の内外を連通する通路部が設けられている。本側面では、凸部を、複数のセルロース系繊維が積層状態で一体化されている素材で構成することにより、吸遮音部材の吸音性能と遮音性能をより向上させることが可能となっている。そして一般部位ではなく肉厚部位を利用して連通部及び通路部が形成されているため、連通部及び通路部の構成を、一般部位で形成される凸部の構成に極力依存することなく設定することができる。
車両の概略透視側面図である。 車両の一部を拡大して示す概略透視側面図である。 吸遮音部材の斜視図である。 吸遮音部材の拡大斜視図である。 凸部の概略断面図である。 ヘルムホルツ共鳴器の概略図である。 成形型の概略断面図である。 第一工程の際の成形型の概略断面図である。 第二工程の際の成形型の概略断面図である。 第三工程の際の成形型の概略断面図である。 音の移動経路を示す車両の概略透視側面図である。 吸音率と周波数の関係を示すグラフである。 開口率と吸音率と周波数の関係を示すグラフである。 連通部の長さ寸法と吸音率と周波数の関係を示すグラフである。 添加剤と曲げ強度の関係を示すグラフである。 軽量化判定試験に用いる試験サンプルの斜視図である。
 以下、本開示を実施するための形態を、図1~図16を参照して説明する。図1、図2及び図11には、便宜上、車両の前後方向と上下方向を示す矢線を適宜図示する。また図3~図5では、吸遮音部材が車両に取付けられた状態を基準として、吸遮音部材の前後方向と左右方向と上下方向を示す矢線を適宜図示する。そして図7~図10では、吸遮音部材の方向に合わせて成形型の前後方向と上下方向を示す矢線を適宜図示する。
 図1に示す車両2は、外形をなす車両ボディ3と、車両ボディ3で囲まれた車室4と、車室4の床面4a側に設置された吸遮音部材13(詳細後述)とを有している。この吸遮音部材13は、図2に示すように後述の第一区画部材11と第二区画部材12の間に配置されており、車室内外の音を吸音可能である。すなわち各区画部材11,12と吸遮音部材13によって、後述する第一空間部41と第二空間部42が形成されることにより、車室内外から発せられた音を、ヘルムホルツの共鳴原理を利用して吸音することが可能となっている。そして本実施形態では、吸遮音部材13をセルロース系繊維で形成して性能向上を図るのであるが、この種の構成では、吸遮音部材13の性能をより適切に向上させることが望まれる。そこで本実施形態では、後述する製法及び構成によって、セルロース系繊維で形成された吸遮音部材13の性能をより適切に向上させることとした。以下、吸遮音部材13の各構成及び製法について詳述する。
[第一区画部材、第二区画部材]
 ここで図2に示す第一区画部材11は、車室外側に配置されている板状又は面状の部材であり、第二区画部材12は、車室内側に配置されている板状又は面状の部材である。これら各区画部材11,12の素材として、音の通過を許容する各種の素材を用いることができる。この種の素材として、布帛や皮革やフェルトなどの面材、各種の樹脂やゴム製の板材、車両ボディと同種又は異種の金属製の板材、後述の吸遮音部材13と同種の素材を例示できる。なお第二区画部材12には、相対的に柔軟な素材を用いることが望ましく、例えばカーペットとして使用可能な面材や樹脂製の板材を素材とすることが可能である。そして第一区画部材11と第二区画部材12の間には、後述する吸遮音部材13を配置可能な隙が設けられ、この吸遮音部材13の配置箇所では、両区画部材11,12が前後方向を向いて概ね並行に配置されている。
[吸遮音部材]
 図2~図4に示す吸遮音部材13は、所定の面積を有する板状の部材であり、第一区画部材11と第二区画部材12の間に挟み付けられた状態で配置されている。この吸遮音部材13は、第一区画部材11と第二区画部材12に交互に接するように曲げ形成されている。そして吸遮音部材13は、底壁部14と、複数の凸部15,15A,15B(詳細後述)と、複数の連通部30,30A,30B(詳細後述)とを有し、これら各部は、後述する一般部位P1と肉厚部位P2とで形成されている。ここで底壁部14は、吸遮音部材13の下面をなす板状の部位であり、第一区画部材11の上面にあてがわれて面接触した状態となっている。そして図3に示すように吸遮音部材13を上方から見た場合に、この吸遮音部材13には、後述する複数の凸部15等が縦横に列をなして配置されており、これら凸部15の間を埋めるように底壁部14が設けられている。
[凸部]
 図2に示す各凸部(複数の凸部15,第二の凸部15A,第三の凸部15B)は、それぞれ第一区画部材11と第二区画部材12の間の隙を埋めるように底壁部14から上方に突出している部位である。これら各凸部15,15A,15Bは、対応する連通部30,30A,30B(詳細後述)の長さ寸法が異なる以外は概ね同一の基本構成を有するため、以下に、専ら一つの凸部15を例にその詳細を説明する。図4及び図5に示す凸部15は、四角錐台状をなす中空筒状の部位であり、上面をなす天井壁部20と、周面をなす四つの側壁部21~24と、後述の連通部30を有している。そして天井壁部20は、上方視で四角形状の板状部位であり、第二区画部材12の下面にあてがわれた状態で面接触している。また凸部15では、天井壁部20の下方に底壁部14が配置されておらず解放状となっており、第一区画部材11で蓋をされた状態となっている。
 また図4に示す四つの側壁部(前側壁部21,後側壁部22,右側壁部23,左側壁部24)は、天井壁部20の対応する辺と底壁部14とをつなぐ部分であり、第一区画部材11と第二区画部材12の間に配置されている。そして凸部15では、対をなす側壁部同士がハット断面形状をなすように配置されており、構造的に強度性が高められている。すなわち凸部15の前面をなす前側壁部21と後面をなす後側壁部22とは、図5に示すように天井壁部20から底壁部14に向かうにつれて次第に互いに離れる方向に傾斜している。また凸部15の右面をなす右側壁部23と左面をなす左側壁部24も、図4に示すように天井壁部20から底壁部14に向かうにつれて次第に互いに離れる方向に傾斜している。こうして凸部15をハット断面形状として強度性を高めることにより、図2に示す第二区画部材12を通して凸部15に対して上下方向から荷重がかけられた場合においても、この凸部15の形状を適切に維持することが可能となっている。このため吸遮音部材13は、車両用の補強部材や嵩上げ部材等として兼用することが可能であり、使い勝手の良い構成となっている。
[一般部位]
 そして図2及び図5に示す吸遮音部材13は、セルロース系繊維(詳細後述)が所定の厚みで積層されている一般部位P1と、後述の肉厚部位P2とを一体で有している(各図では、便宜上、肉厚部位に細かいハッチをつけて一般部位と区別している)。そして一般部位P1は、図5を参照して、所定の平均厚み寸法T0でセルロース系繊維が積層されている部位であり、天井壁部20の肉厚部位P2を除く部分とともに、各側壁部21~24及び底壁部14を形成している。そして一般部位P1の平均厚み寸法T0は、吸遮音部材13の適度な剛性を確保できる限り特に限定しない。例えば吸遮音部材13を車両用の内装材として用いる場合、一般部位P1の平均厚み寸法T0は、典型的に1.5mm~15mmの範囲に設定でき、軽量性確保の観点等から2.0mm~8.0mmの範囲に設定することが望ましい。
[肉厚部位]
 また図5に示す肉厚部位P2は、凸部15の天井壁部20の一部に設けられた部位であり、一般部位P1よりも多量のセルロース系繊維が積層されることで形成されている。例えば本実施形態では、凸部15の天井壁部20の概ね中央に筒状の肉厚部位P2が設けられており、この肉厚部位P2は、天井壁部20の下面から下方に突出している。そして肉厚部位P2の平均厚み寸法T1は、後述する連通部30の長さ寸法を規定しており、一般部位P1とは独立に設定することができる。すなわち肉厚部位P2の平均厚み寸法T1は、連通部30の性能に応じて適宜設定することができ、上述の一般部位P1の平均厚み寸法T0の範囲から逸脱していてもよい。
[連通部]
 図2~図5に示す各連通部30は、対応する凸部15の内外を連通する部位であるとともに、後述する第一空間部41と第二空間部42をつなぐ部位でもある。ここで各凸部15には、概ね同一構成の連通部30が設けられているため、以下に、一つの凸部15を一例に連通部30の詳細を説明する。図4及び図5に示す凸部15の連通部30は、凸部15の天井壁部20に設けられているとともに、凸部15の内外を連通する通路部32を有している。そして連通部30の外形は、相対的に肉厚な肉厚部位P2にて形成されており、この肉厚部位P2の長さ寸法T1で連通部30の長さ寸法を規定することができる。
[通路部]
 また図5に示す通路部32は、気体の通過を許容する開口面積Sの通路であり、肉厚部位P2を厚み方向(図5の上下方向)に貫通している。この通路部32は、連通部30をなす肉厚部位P2の下端で凸部15内に開口する第一開口OP1と、肉厚部位P2の上側で開口する第二開口OP2とを有している。そして本実施形態では、図5に示すように、連通部30の第二開口OP2が、天井壁部20に設けられた溝部33を介して後述の第二空間部42につながっている。この溝部33は、連通部30の上端(第二開口OP2)から後側壁部22に向けて直線的に延びている線状の凹み箇所であり、溝部33の後端が、後側壁部22の上端側に開口した状態となっている。ここで連通部30においては、後述するヘルムホルツの共鳴原理により、通路部32の開口率を調節することで吸音すべき音の周波数を設定することが可能となっている。そして連通部30(通路部32)は、肉厚部位P2に複数又は単数設けることができ、連通部30を単数形成する場合には、通路部32の開口面積Sと天井壁部20の面積の割合で開口率を規定することができる。また複数の連通部30を設ける場合には、全ての通路部32の合計開口面積と天井壁部20の面積の割合で開口率を規定することができる。
[吸遮音部材の素材及び製造方法]
 図2~図5に示す吸遮音部材13は、上述の通りセルロース系繊維で形成されており、より具体的には、複数のセルロース系繊維を積層状態で一体化した素材で形成されている。ここでセルロース系繊維として、植物繊維(天然繊維)や再生繊維や精製繊維や半合成繊維等の各種のセルロース系繊維を使用でき、原料調達の利便性やリサイクル性を考慮するとパルプ(詳細後述)から得られるセルロース系繊維を好適に使用することができる。そしてセルロース系繊維を積層状態で一体化した素材は、金属や樹脂に比して軽量であるとともに、吸音性能や遮音性能に優れている。例えば吸遮音部材13の表面は、セルロース系繊維が密に交絡して一体化されることで適度な硬さを有しており、車室内外の音を適度に遮音することが可能となっている。そして吸遮音部材13の製造の際には、比較的シンプルな構成によって、適切な連通部30を凸部15に形成するなどして、吸遮音部材13の性能をより適切に向上させることが望ましい。そこで本実施形態では、後述の第一工程~第三工程を経て吸遮音部材13を製造することにより、吸遮音部材13の性能をより適切に向上させることとしている。
[成形型]
 ここで吸遮音部材の成形に用いられる図7の成形型60は、外面をなしている成形面61と、成形面61に沿うように配置された網材62と、成形面61に開口する液体吸入部63とを備えている(図7では、便宜上、液体吸入部の開口の配置可能な位置をドットで示し、一つのドットに液体吸入部を示す符号63を付している)。そして成形面61には、凸部を形成すべき複数の凸状部65(詳細後述)が適宜の間隔で設けられ、隣り合う凸状部65の間は、底壁部を形成するための平坦部64となっている(図7では、便宜上、一つの凸状部のみ図示している)。また網材62は、液体の通過を許容するがセルロース系繊維の通過は実質的に許容しないネット状の部材であり、成形面61の概ね全面を覆うように設置されている。また液体吸入部63は、後述するように液体を成形型60内に吸引するための部位であり、液体吸入部63の開口を、成形面61の適宜の位置に複数設けることができる。この液体吸入部63は、図示しないポンプと、吸引された液体を所定場所に移送する成形型60内の図示しない流路(図示省略)とを有している。
[成形面の凸状部(凹部位,突起部)]
 そして図7に示す成形面61には、概ね同一の構成の凸状部65が複数設けられているため、以下に一つの凸状部65を一例にその詳細を説明する。この凸状部65は、図7及び図10を参照して、凸部15に倣った四角錐台状をなす凸箇所であり、凸部15の天井壁部20を形成する上面には、凹部位70と、突起部72と、溝用凹部位73とが設けられている。凹部位70は、本開示の凹部位に相当する部位であり、連通部30を形成すべき箇所に設けられている。この凹部位70は、凸部15の上面を部分的に凹状とすることで形成されており、本実施形態では、上下方向に長尺とされた筒形状を有している。そして凹部位70の上下方向の寸法が奥行寸法L1となっており、この奥行寸法L1によって、肉厚部位P2の平均厚み寸法(連通部の長さ寸法)T1を規定することができる。
 また突起部72は、図7及び図10を参照して、連通部30の通路部32を形成する棒状の部位であり、凹部位70の底をなす下面から網材62を通過して突出している。この突起部72は、凹部位70の概ね中央に配置されているとともに、突起部72の先端側は、凹部位70の上端に設けられた開口71よりも上方に突出している。なお突起部72の先端側は、円錐状をなして先端に向かうにつれて次第に径寸法が小さくなっており、後述する第一工程の際にセルロース系繊維が積層しにくい形状となっている。そして先端を除く突起部72部分は、所定の径寸法(外形寸法)L2を有して上下方向に起立しており、この径寸法L2によって通路部32の開口面積S(開口率)を規定することができる。また溝用凹部位73は、天井壁部の溝部を形成するための凹箇所であり、凹部位70に比して奥行寸法が小さくされて底浅となっている。そして溝用凹部位73は、凸状部65の上面に直線的に形成されており、溝用凹部位73の一端側が凹部位70の上端につながっている。
[第一工程]
 図8に示す第一工程では、成形型60を、セルロース系繊維を含む液状の原液80(詳細後述)に浸した状態として、液体吸入部63から網材62を通して原液80の液体を吸入しつつ、網材62の上にセルロース系繊維を積層させる。例えば成形型60を上下逆にして成形面61を原液80中に浸したのち、この成形面61に開口する液体吸入部63から原液80の液体を吸引する(図7参照)。そうすると液体に含まれるセルロース系繊維は、成形型60の外面を覆う網材62を通過できないため、網材62上に徐々に積層していくこととなる。そして第一工程では、図9を参照して、網材62上に所望の量のセルロース系繊維が積層するまで液体を吸引する。こうすることで凸状部65を覆う網材62の上には、凸部15の一般部位P1を形成可能なセルロース系繊維が積層することとなる。なお溝用凹部位73にも、一般部位P1と同様の積層量でセルロース系繊維が積層するため、当該部分のセルロース系繊維は溝部をなすように凹状に積層した状態となる。そして凹部位70にもセルロース系繊維が同様に積層していくが、この凹部位70は、底深の凹状となってセルロース系繊維が溜まりやすく且つ脱落しにくい状態となっている。このため凹部位70には、肉厚部位P2をなすように相対的に多くのセルロース系繊維が積層した状態となり、このセルロース系繊維が突起部72の周囲に積層していくこととなる。このとき突起部72を、凹部位70の開口71から突出させることで、凹部位70に多くのセルロース系繊維が積層しても、このセルロース系繊維によって突起部72が埋もれてしまうといった事態を極力回避できる。
[原液]
 ここで図8に示す原液80の形成手法は特に限定しないが、一般的な形成手法として、所定量(例えば固形分含量が0.5重量%以上となる量)のパルプを水に投入したのち、これらがスラリー状となるまで撹拌する手法を例示できる。そしてパルプとして、化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ及び非木材パルプを1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用でき、特にリサイクル性の観点などから古紙パルプを用いることが望ましい。この種の古紙パルプとして、離解古紙パルプ、離解・脱墨古紙パルプ、離解・脱墨・漂白古紙パルプを例示でき、この古紙パルプの原材料は、上質紙、中質紙、下級紙、新聞紙、チラシ、雑誌などの選別古紙や無選別古紙から得ることができる。また化学パルプとして、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹半晒クラフトパルプ(NSBKP)、広葉樹半晒クラフトパルプ(LSBKP)、針葉樹亜硫酸パルプ、広葉樹亜硫酸パルプを例示できる。また機械パルプとして、ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)、リファイナーグランドパルプ(RGP)、サーモグランドパルプ(TGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)を例示できる。そして非木材パルプとして、ケナフ、麻、葦等の非木材繊維を原料とするパルプを例示できる。
[添加剤]
 また図8に示す原液80には、吸遮音部材の性能向上に寄与する添加剤を添加しておくことが望ましい。この種の添加剤として、サイズ剤、乾燥紙力剤や湿潤紙力剤等の紙力増強剤、PH調整剤、濾水性向上剤、消泡剤、嵩高剤、歩留剤、防菌剤、防カビ剤、填料、染料を例示できる。なかでも水の浸透を防いで耐水性向上に寄与するサイズ剤、乾燥状態時の破断強さ(強度性)向上に寄与する乾燥紙力剤、湿った時の強度性向上に寄与する湿潤紙力剤の少なくとも一種を原液80に添加することが好ましい。そしてサイズ剤として、ロジン系サイズ剤、AKD系サイズ剤、アルケニル無水コハク酸(ASA)系サイズ剤、石油系サイズ剤、中性ロジンサイズ剤を例示できる。また乾燥紙力剤として、アニオン性ポリアクリルアミド樹脂等のポリアクリルアミド系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、カチオン性澱粉、各種変性澱粉、尿素・ホルマリン樹脂、メラミン・ホルマリン樹脂を例示できる。また湿潤紙力剤として、ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン樹脂(又はその変性物)を例示できる。なお原液80に対する各添加剤の添加量は、吸遮音部材13に所望の性能を付与できる限り特に限定しない。例えばサイズ剤は、0.5重量%~5重量%の範囲で添加することができ、1.0重量%以上添加することが望ましい。また乾燥紙力剤は、0.5重量%~5重量%の範囲で添加することができ、3.0重量%以上添加することが望ましい。また湿潤紙力剤は、2重量%~15重量%の範囲で添加することができ、4.0重量%以上添加することが望ましい。
[第二工程]
 図9に示す第二工程では、網材62の上に積層したセルロース系繊維を乾燥させて凸部15を形成し、凹部位70に積層したセルロース系繊維を乾燥させて連通部30の外形を形成する。ここで乾燥手法として、温風や熱プレス等による熱乾燥、水分の更なる吸引除去、真空乾燥を例示できる。また加熱温度は特に限定しないが、セルロース系繊維の焦げ発生防止と乾燥効率向上の観点から150~300℃が好ましく、170~230℃がより好ましい。こうして第二工程の乾燥によって、所定の含水率までセルロース系繊維を乾燥することにより、図10に示すように吸遮音部材13をなす凸部15と連通部30と底壁部14を形成することができる。このとき凸部15の一般部位P1をなすセルロース系繊維と肉厚部位P2をなすセルロース系繊維とが乾燥により一体化されるため、凸部15と連通部30とを一体化させて形成することができる。すなわち天井壁部20では、凸部15をなす一般部位P1と、連通部30の外形をなす肉厚部位P2とが切目なく一体で形成されることとなる。なお第二工程において、吸遮音部材13を、網材62から取外し可能となる程度に乾燥して脱水し、第二工程後に更に乾燥することも可能である。
[第三工程]
 図10に示す第三工程では、乾燥状態の凸部15と連通部30を成形型60から取外すことにより、突起部72の配置跡で形成された連通部30の通路部32によって凸部15の内外を連通する。すなわち第三工程において、積層状態で一体化されたセルロース系繊維を成形面61から取り外すことで、これらセルロース系繊維にて形づくられた凸部15(一般部位P1)及び底壁部14が得られる。これと同時に、凹部位70内において積層状態で一体化されたセルロース系繊維を取り外すことで、肉厚部位P2としての連通部30の外形が形成される。このとき凹部位70に固定された突起部72が連通部30から抜き外され、この突起部72の配置跡によって通路部32が形成されることとなる。そして溝用凹部位73によって天井壁部20に溝部33が形成され、この溝部33を介して、通路部32の上端(第二開口OP2)が後側壁部22の上端側に連通された状態となる。
 こうして本実施形態では、第一工程~第三工程を経て、図10に示す凸部15を形成すると同時に、凹部位70と突起部72とによって連通部30を形成することが可能となっている。そして凹部位70と突起部72を連通部30の形成箇所に設けたことにより、その他の成形面61部分で形成される凸部15の構成(特に一般部位P1の平均厚み寸法T0)とは無関係に連通部30の構成を設定できる。すなわち連通部30の長さ寸法(T1)は、肉厚部位P2の形成される凹部位70の奥行寸法L1で規定できる。このように連通部30の長さ寸法(T1)を、一般部位P1とは無関係に設定することにより、連通部30の長さ寸法(T1)の選択の自由度を高めることが可能となっている。また連通部30の通路部32の開口面積Sは、突起部72の径寸法L2によって規定できる。このため突起部72の径寸法を選定することにより、通路部32の開口面積Sの選択の自由度を高めることが可能となっている。
[吸遮音部材の内面と外面]
 また上述の各工程によると、図10を参照して、網材62側に配置された吸遮音部材13の内面13aは、網材62に接した状態で形成されるため比較的平滑な状態となっている。これとは異なり吸遮音部材13の外面13bは、セルロース系繊維の積層量に差が出ることにより、内面13aに比して大きな凹凸形状が形成される。そして大きな凹凸形状を有する外面13bは、その反対側の内面13aに比して反射音の拡散性能に優れているため、特定方向で反響が繰り返されて音(残響音など)が増幅されるといった事態を極力回避することができる。このため車室内の静音性向上を図る場合には、図5に示す吸遮音部材13の配設時に、吸遮音部材13の外面13bを第二区画部材12側(車室内側)に向け、吸遮音部材13の内面13aを第一区画部材11側に向けておくことが望ましい。
[吸遮音部材の使用例]
 図1に示す車両2では、車室内側と車室外側(異なる音源)から発せられた音を吸音及び遮音する目的から、吸遮音部材13が車室4の床面4a側に設けられている。すなわち車両2では、第一区画部材11と第二区画部材12の間に吸遮音部材13を配置することで、これら部材によって、車室4の床面4a側に吸遮音構造が形成されている。そして吸遮音部材13は、図2に示すように、両区画部材11,12に交互に接するように曲げ形成されて、複数の凸部15,15A,15Bを有している。このため両区画部材11,12の間には、各凸部15,15A,15Bによって、後述の第一空間部41と第二空間部42とが複数形成され、さらに両空間部41,42が対応する連通部30,30A,30Bでつながっている。そして本実施形態の吸遮音構造では、各空間部41,42と連通部30,30A,30Bとが、後述のヘルムホルツの共鳴原理を利用して車室内外の音を吸音する構成となっている。
[ヘルムホルツの共鳴原理]
 ここでヘルムホルツの共鳴原理を図6に示すヘルムホルツ共鳴器50を基に説明すると、このヘルムホルツ共鳴器50では、吸音される音の周波数を、共鳴器の内部空間51と連通部52の構成で規定できる。すなわちヘルムホルツ共鳴器50において、共鳴器の内部空間51の内部体積をV(cm)、共鳴器の連通部52の長さをL(cm)、共鳴器の連通部52の開口OPの半径をa(cm)、音速をc(cm/s)としたとき、共鳴器の連通部52に入射する音の周波数f(Hz)は、以下の式(1)により求めることができる。そしてヘルムホルツ共鳴器50では周波数fの音を吸音可能であり、この周波数fは、共鳴器の内部空間51の体積Vと連通部52の長さLの平方根に反比例し、共鳴器の連通部52の開口面積πa(開口率)の平方根に正比例する。
 式1:f=(c/2π)×√(πa/(V(L×0.6a)))
[第一空間部、第二空間部]
 図2に示す第一空間部41と第二空間部42は、ヘルムホルツの共鳴原理を利用して、連通部30等に入射された音を減衰して吸音するための空間である。ここで図2に示す各空間部41,42の基本的な構成は各凸部15,15A,15Bにおいて同一であるため、以下に、凸部15を一例に両空間部41,42の詳細を説明する。図11に示す第一空間部41は、第一区画部材11で閉塞された凸部15内の空間であり、凸部15と同様に吸遮音部材13の縦横に複数形成されている。また第二空間部42は、隣り合う凸部15同士の間に設けられ且つ第二区画部材12で閉塞された空間である。そして第一空間部41と第二空間部42とは、各凸部15に設けられた連通部30によってつながった状態となっている。すなわち本実施形態では、連通部30の通路部32によって凸部15の内外を連通させて、通路部32の第一開口OP1を凸部15内の第一空間部41に開口させている。また通路部32の第二開口OP2は、天井壁部20の溝部33を介して後側壁部22側の第二空間部42につながっている。このように連通部30の通路部32を、溝部33を通じて第二空間部42につなげておくことで、各区画部材11,12(周辺部品)の干渉で通路部32が塞がれるといった事態を極力阻止することができる。さらに同構成とすることで、輸送取り回し時の連通部30の形状の破損や通路部32の閉塞も極力防止することが可能となる。
 そして図11に示す第一空間部41の体積と第二空間部42の体積とは、消音すべき音の周波数に応じて適宜設定することができる。例えば本実施形態では、凸部15同士の前後の間隔寸法(底壁部14の前後の長さ寸法)を各凸部15の前後の寸法よりも小さくなるように設定している。このような設定とすることにより、第一空間部41の体積を第二空間部42の体積よりも大きくしておくことができる。そしてヘルムホルツの共鳴原理によると、連通部30を共用する場合、体積の大きい第一空間部41では相対的に低周波の音を減衰でき、体積の小さい第二空間部42では相対的に高周波の音を減衰できる。
[連通部の長さ寸法]
 また上述のヘルムホルツの共鳴原理では、図6に示す共鳴器の連通部52を長くするに従って、入射する音の周波数f(Hz)が次第に小さくなっていく。このため図5に示す吸遮音部材13では、低周波の音を効率良く吸音する場合には連通部30を長くし、高周波の音を効率良く吸音する場合には連通部30を短くしておく。そして本実施形態では、天井壁部20の肉厚部位P2に連通部30を形成したことにより、天井壁部20の一般部位P1とは無関係に連通部30の長さ寸法(T1)を長くすることが可能となっている。このため本実施形態では、連通部30の長さ寸法(T1)を、吸音すべき音に応じて比較的自由に変更することが可能となっており、特に低周波の音を吸音する際に好適な構成となっている。
 さらに図2に示す吸遮音部材13には、上述したように、凸部15と、第二の凸部15Aと、第三の凸部15Bが設けられている。第二の凸部15Aは、第二の連通部30Aと第二の通路部32Aとを有し、第三の凸部15Bは、第三の連通部30Bと第三の通路部32Bとを有している。そして第二の凸部15Aの第二の連通部30Aの長さ寸法(T2)は、凸部15の連通部30に比して小さくなっており、相対的に高周波の音を吸音することができる。また第三の凸部15Bの第三の連通部30Bの長さ寸法(T3)は、凸部15の連通部30に比して大きくなっており、相対的に低周波の音を吸音することができる。このように凸部15,15A,15B毎に対応する連通部30,30A,30Bの長さ寸法を異ならせることで、吸遮音部材13にて、より広範囲の周波数の音を吸音することが可能となっている。
[車室外から発せられた音(車外音)の遮音及び吸音]
 図2に示す吸遮音構造(11,12,13)は、上述の構成を備えることにより、異なる音源から発せられた音をより効率的に吸音及び遮音することが可能となっている。例えば図11を参照して、車室外から発せられた車外音SD1を吸遮音構造で吸音及び遮音する。この車外音SD1は、車室内側(図の上側)に向けて移動する際に第一区画部材11と凸部15(各壁部)とで遮音されるとともに、連通部30に入射して第二空間部42にて吸音される。このとき車外音SD1は、第一空間部41内で開口する第一開口OP1から通路部32内に入射されたのち、第二開口OP2から第二空間部42に侵入することとなる。そして本実施形態では、上述のとおり第二開口OP2が各区画部材11,12で塞がれていないため、車外音SD1をより効率的に第二空間部42で吸音することができる。また第二空間部42は、体積が小さくなっていることから相対的に高周波の音(高周波領域から中周波領域にかけてのロードノイズ等)を効率的に吸音することが可能となっている。
[車室内から発せられた音(車内音)の遮音及び吸音]
 また図11を参照して、車室内から発せられた車内音SD2を吸遮音構造(11,12,13)で吸音及び遮音する。この車内音SD2は、車室外側(図の下側)に向けて移動する際に第二区画部材12と凸部15(各壁部)とで遮音されるとともに、連通部30に入射して第一空間部41にて吸音される。このとき車内音SD2は、第二空間部42内で開口する第二開口OP2から通路部32内に入射されたのち、第一開口OP1から第一空間部41に侵入することとなる。そしてこの場合においても、第二開口OP2が各区画部材11,12で塞がれていないため、車内音SD2をより効率的に第一空間部41で吸音することができる。そして第一空間部41は、体積が大きくなっていることから相対的に低周波の音を効率的に吸音することができる。また車室4内においては、車内音SD2のほかに、車外音SD1が車室4内で反射する反射音が含まれる。そこで本実施形態の吸遮音部材13は、凹凸状の外面13bを車両2の車室内側に向けた状態で配置されており、この外面13bは、大きな凹凸形状を有して音の拡散性能に優れている。このため吸遮音構造によれば、残響音等の増幅を極力回避しつつ、車内音SD2や反射音を遮音等できるため、車室4内の静音性向上に資する構成となっている。
 以上説明した通り本実施形態では、第一工程~第三工程を経て凸部15等を形成すると同時に、凹部位70と突起部72とによって連通部30等を形成することが可能となっている。そして連通部30等の形成箇所に設けられた凹部位70と突起部72により、その他の成形面61部分で形成される凸部15等の構成に極力依存することなく連通部30等の構成を設定することができる。また本実施形態では、通路部32等の開口率(単数の通路部32等の場合にはその開口面積S、複数の通路部32等の場合にはこれらの合計開口面積)を突起部72で規定できるため、吸音すべき音に合わせた連通部30等をより確実に形成することが可能となっている。また本実施形態では、連通部30等の長さ寸法を凹部位70で規定できるため、吸音すべき音に合わせた連通部30等をより確実に形成することが可能となっている。また本実施形態では、凸部15等と連通部30等とを一体化しておくことで、これらを分けて形成する場合に比して、吸遮音部材13の製造工程の簡略化や部品点数の削減に資する構成となっている。また本実施形態では、突起部72を凹部位70から突出させたことで、連通部30等の形成過程において、セルロース系繊維で突起部72の先端側が埋もれてしまうといった事態をより確実に阻止することができる。また本実施形態では、各添加剤によって吸遮音部材13の耐水性や強度性を向上させることができ、吸遮音部材13の性能向上に資する構成となっている。そして本実施形態では、凸部15等を、複数のセルロース系繊維が積層状態で一体化されている素材で構成することにより、吸遮音部材13の吸音性能と遮音性能をより向上させることが可能となっている。そして一般部位P1ではなく肉厚部位P2を利用して連通部30等及び通路部32等が形成されているため、連通部30等及び通路部32等の構成を、一般部位P1で形成される凸部15等の構成に極力依存することなく設定することができる。このため本実施形態によれば、比較的シンプルな構成によって、セルロース系繊維で形成された吸遮音部材13の性能をより適切に向上させることができる。
[試験例]
 以下、本実施形態を試験例に基づいて説明するが、本開示は試験例に限定されない。下記の[表1]は、添加剤の効果を示す表であり、[表2]は、軽量化判定試験の結果を示す表である。また図12~図14は、各実施例及び比較例1の吸音特性試験の結果を示すグラフである。そして図15は、添加剤の評価試験の結果を示すグラフである。
[実施例1]
 実施例1の吸遮音部材を、図8~図10に示す第一工程~第三工程を経て製造し、その際に図7に示す成形型を用いた。なお第一工程の原液として、所定量の古紙パルプを水に投入してスラリー状としたものを使用した。そして実施例1の吸遮音部材の形状として図3~図5に示す板状の形状を採用し、複数の凸部を概ね等間隔で設けた。また各凸部の目付けを概ね1gとし、各凸部の内部体積(第一空間部の体積)を6cmとした。また天井壁部(一般部位)の平均厚み寸法を0.2cmに設定し、連通部の長さ寸法(肉厚部位の平均厚み寸法)を0.3cmに設定し、通路部の開口寸法をφ20mmに設定した。
[実施例2~実施例8]
 実施例2~実施例8の吸遮音部材では、開口率による吸音性能の変化をみるため、成形面の突起部の数を変更することにより、実施例毎に連通部(通路部)の数を変更した。また実施例2~実施例9の吸遮音部材では、3つの凸部を設け、各凸部の目付けを4gとし、各凸部の内部体積(第一空間部の体積)を21.4cmとし、通路部の開口寸法をφ3mmとし、その他の構成は実施例1と同一とした。そして実施例2では、各凸部に連通部を一つ設け、実施例3では、各凸部に連通部を二つ設け、実施例4では、各凸部に連通部を三つ設け、実施例5では、各凸部に連通部を四つ設け、実施例6では、各凸部に連通部を五つ設け、実施例7では、各凸部に連通部を六つ設け、実施例8では、各凸部に連通部を八つ設けた。
[実施例9~実施例11]
 実施例9~実施例11の吸遮音部材では、連通部の長さ寸法による吸音性能の変化をみるため、成形面の凹部位の奥行寸法を変更することにより、実施例毎に連通部の長さ寸法を変更した。また実施例9~実施例11の吸遮音部材のその他の構成は実施例6(連通部五つの構成)と同一とした。そして実施例9では、開口寸法φ3mmの通路部を備えた連通部を五つ設け、各連通部の長さ寸法を2.5mmに設定した。また実施例10では、開口寸法φ3mmの通路部を備えた連通部を五つ設け、各連通部の長さ寸法を5mmに設定した。そして実施例11では、開口寸法φ3mmの通路部を備えた連通部を五つ設け、各連通部の長さ寸法を7.5mmに設定した。
[比較例]
 また比較例1の吸遮音部材として、厚み寸法13mmのフェルト製の面材を使用した。
[吸音特性試験]
 吸音特性試験では、垂直入射吸音率測定装置(日東紡音響エンジニアリング、WinZacMTX)を使用し、測定条件は、315~5000Hz/φ28.6mmに設定した。そして実施例1の吸遮音部材を、天井壁部側を上に向けた状態で測定台上に配置した。この状態で実施例1の吸遮音部材の上側(車室内に相当)から音を出してその吸音率を測定した。また比較例1の吸遮音部材を測定台上に載置し、実施例1と同一条件で吸音率を測定した。また実施例2~実施例11の吸遮音部材では、天井壁部側を上に向けた状態で測定台上に配置し、100~1600Hz/φ99.3mmの条件で吸音率を測定した。
[添加剤の評価試験(参考例1~参考例4)]
 添加剤の効果を評価するため、実施例1と同一の条件で作成した参考例1~参考例4の試験片(縦40mm、横25mm、厚み寸法3mm)を用意した。そして参考例1では、添加剤を付与していない原液を用い、参考例2~4では、各種の添加剤を付与した原液を用いた。すなわち参考例2の原液には、3.3重量%の乾燥紙力剤と、4重量%の湿潤紙力剤と、1.0重量%のサイズ剤と、0.5重量%のPH調整剤を付与した。また参考例3の原液には、3.3重量%の乾燥紙力剤と、8重量%の湿潤紙力剤と、1.0重量%のサイズ剤と、0.5重量%のPH調整剤を付与した。また参考例4の原液には、3.3重量%の乾燥紙力剤と、12重量%の湿潤紙力剤と、3.3重量%のサイズ剤と、0.5重量%のPH調整剤を付与した。そして本試験では、乾燥紙力剤として、アニオン性ポリアクリルアミド樹脂(星光PMC社製:DA4104)を用いた。また湿潤紙力剤として、ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン樹脂(星光PMC社製:WS4020)を用いた。またサイズ剤として、アルキルケテンダイマーを主成分とするAKD系サイズ剤(星光PMC社製:AD1639)を用いた。そしてPH調整剤として、炭酸水素ナトリウムを用いた。
 そして添加剤の評価試験として、各参考例の試験片の曲げ強さを測定した。本試験では、三点曲げ試験用の試験機(SHIMADZU社製、商品名AG-X)を用い、支点間距離を20mm、ヘッドスピードを0.5mm/minに設定した。さらに参考例1と参考例2の各試験片を、80℃、95%RHの環境下に400時間載置して劣化させたのち、上述の手法で曲げ強さを測定した。
[軽量化判定試験(参考例5、参考例6)]
 軽量化判定試験として、図16に示す試験サンプルを異なる材質で形成した。ここで試験サンプルは、ワイヤーハーネス用のプロテクタとして使用される板状部材であり、上方視で概ね矩形状をなし且つその長尺方向に中空の凸部が並列して設けられている。そして参考例5の試験サンプルは、ポリプロピレン(PP)製の板状部材である。また参考例6の試験サンプルは、実施例1と同様にセルロース系繊維を積層状態で一体化した素材で形成し、さらに厚み寸法等を調整して、参考例5の試験サンプルと概ね同一の剛性(曲げ強さ)を有するように形成した。そして参考例6の試験サンプルの重量低減率を下記式2で算出し、参考例6の試験サンプルの比重低減率を下記式3で算出した。
 式2:(重量低減率)=((参考例5の試験サンプルの重量)-(参考例6の試験サンプルの重量))/(参考例5の試験サンプルの重量)×100
 式3:(比重低減率)==((参考例5の試験サンプルの比重)-(参考例6の試験サンプルの比重))/(参考例5の試験サンプルの比重)×100
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
[試験結果及び考察]
 図12を参照して、比較例1の吸遮音部材では、全体的にブロードな吸音率曲線となり、特定の周波数の音を効率良く吸収するには不向きであることがわかった。これとは異なり、実施例1の吸遮音部材では、比較例1に比して吸音率が高く、さらに1000Hz付近にシャープなピークを有する吸音率曲線が得られた。この結果は、凸部の肉厚部位を用いて適切な構成の連通部(通路部)を形成したことによるものと考えられる。このことから本実施例の吸遮音部材によれば、セルロース系繊維で形成された吸遮音部材の性能をより適切に向上させることができた。
 また図13を参照して、実施例2~実施例8の吸遮音部材では、それぞれシャープなピークを有する吸音率曲線が得られた。そして各実施例の結果から、連通部の数を増やして開口率を高めることにより、吸音率曲線のピークを高周波領域に移行できることがわかった。また上述の結果から、連通部の数(開口率)の異なる凸部を組み合わせて用いることで、吸音周波数のピークを広域化でき、より広範囲の周波数の音を吸音できることが容易に推測される。そして本実施形態では、上述の効果を、成形型の突起部の数を変更するという比較的シンプルな構成で得られることが判明した。
 また図14を参照して、実施例9~実施例11の吸遮音部材では、それぞれシャープなピークを有する吸音率曲線が得られた。そして各実施例の結果から、連通部の長さ寸法を大きくすることにより、吸音率曲線のピークを低周波領域に移行できることがわかった。また上述の結果から、連通部の長さ寸法の異なる凸部を組み合わせて用いることで、吸音周波数ピークを広域化でき、より広範囲の周波数の音を吸音できることが容易に推測される。そして本実施形態では、上述の効果を、成形型の凹部位の奥行寸法を変更するという比較的シンプルな構成で得られることが判明した。
 また[表1]及び図15を参照して、参考例1の試験片と参考例2~4の試験片とを比較すると、添加剤を付与したことにより平均曲げ強さが向上していることがわかった。また図15を参照して、参考例1の試験片と参考例2の試験片を比較すると、劣化前と劣化後のいずれの場合においても、添加剤を付与したことにより平均曲げ強さが向上していることがわかった。また参考例2~参考例4の試験片にサイズ剤を添加したことで、参考例1に比して耐水性を向上できることが容易に推測された。このことから各種の添加剤を付与することで、吸遮音部材の各種性能を向上できることがわかった。また[表2]を参照して、参考例6の試験サンプルは、参考例5の試験サンプルに比して重量と比重が格段に低下していた。このことから吸遮音部材を、セルロース系繊維で構成することにより、樹脂製の吸遮音部材と同一剛性を有しつつ、軽量化に資する構成となることがわかった。
 本実施形態の吸遮音部材は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その他各種の実施形態を取り得る。本実施形態では、吸遮音部材13の構成(形状,寸法,配置位置,配置数など)を例示したが、吸遮音部材の構成を限定する趣旨ではない。例えば車両の構成部材としての吸遮音部材は、車室の床面や天井や側壁などの車両ボディのほか、インストルメントパネルやピラーガーニッシュやコンソールやドアトリム(他の車両の構成部材)の一部やその内部、車室と他の車内構造(トランクルームやエンジンルーム等)とを区画する部分などに設置することができる。なお各区画部材は、他の車両の構成部材の一部を構成していてもよく、他の車両の構成部材とは異なる部材であってもよい。そして吸遮音部材と各区画部材の形状や寸法等は、使用用途(防音、補強、嵩上げなど)や、求められる吸音性能及び遮音性能などに応じて適宜設定することができる。
 また本実施形態では、凸部15等と連通部30等の構成(形状,寸法,配置位置,形成数など)を例示したが、これら各部の構成を限定する趣旨ではない。例えば凸部の形状として、四角錐台状や直方体状や立方体状などの各種の角筒形状(柱形状)、円筒状や円錐台状や中空円筒状などの円筒形状、半球状などの各種の立体形状を採用できる。そして複数の凸部は、それぞれ独立に形状や寸法を設定することが可能であり、各凸部の形状に応じて吸遮音部材を屈曲変形や湾曲変形しておくことができる。また吸遮音部材では、ハット断面をなすように各側壁部の少なくとも一つを傾斜状とすることができ、例えば本実施形態では、後側壁部のみを傾斜状とすることが可能である。なお側壁部は、直線的に傾斜していてもよく、階段状などのように屈曲して傾斜していてもよく、曲面をなすように湾曲して傾斜していてもよい。また連通部は、凸部の各壁部に複数又は単数形成することができ、例えば本実施形態では、天井壁部と前側壁部と後側壁部と右側壁部と左側壁部の適宜の位置に設けることができる。また連通部の外形をなす肉厚部位は、凸部の上面一部に形成でき、凸部の上面を横断又は縦断するように形成することもできる。そして吸遮音構造では、一つ以上の第一空間部を設けることができ、複数の第一空間部を設ける場合にはこれらの体積をそれぞれ独立に設定可能である。また連通部は、通路部を有しておればよく、必要に応じて溝部を形成することが可能である。なお第二空間部は、必要に応じて設けることが可能であり、複数の第二空間部を設ける場合には、隣り合う第二空間部同士を区画する区画壁を吸遮音部材に設けることが可能であり、区画部材に設けたリブ等を利用して第二空間部同士を区画することも可能である。
 また本実施形態では、吸遮音部材の製造方法を例示したが、製造方法を限定する趣旨ではない。例えば凹部位は、形成すべき肉厚部位(連通部)の位置や形状に合わせて、成形面の適宜の位置に設けることが可能であり、凹部位の空間形状も、筒状や柱状や板状の外形をなす空間形状など各種の空間形状を取り得る。また突起部は、形成すべき通路部の形状に合わせて、ピン状等などの棒状のほか、板状などの各種形状を取り得る。そして突起部は、凹部位に複数設けることが可能であり、必ずしも凹部位の開口から突出させておく必要はない。また凹部位には、突起部を着脱可能に取付けておくことが可能であり、複数種類の突起部を適宜選択して取付ける構成とすることも可能である。そして凸部に溝部を設けない場合や凸部に溝部を後付けする場合(凸部の形成後に溝部を形成する場合)には、成形面から溝用凹部位を省略することが可能である。

Claims (7)

  1.  中空の凸部と、前記凸部の内外を連通する連通部とを備える吸遮音部材の製造方法において、
     前記吸遮音部材を成形する成形型は、前記凸部に倣った外形の成形面と、前記成形面に沿うように配置された網材と、前記成形面に開口する液体吸入部とを備え、
     前記成形面は、前記連通部の形成箇所に設けられた凹状の凹部位と、前記凹部位の底から前記網材を通過して突出する棒状又は板状の突起部とを有し、
     前記成形型を、セルロース系繊維を含む液状の原液に浸した状態として、前記液体吸入部から前記網材を通して前記原液の液体を吸入しつつ、前記網材の上に前記セルロース系繊維を積層させる第一工程と、
     前記網材の上に積層した前記セルロース系繊維を乾燥させて前記凸部を形成し、前記凹部位に積層した前記セルロース系繊維を乾燥させて前記連通部の外形を形成する第二工程と、
     乾燥状態の前記凸部と前記連通部を前記成形型から取外すことにより、前記突起部の配置跡で形成された前記連通部の通路部によって前記凸部の内外を連通する第三工程とを有する吸遮音部材の製造方法。
  2.  前記通路部の開口率は、前記突起部の外形寸法と前記突起部の数の少なくとも一方で規定されている請求項1に記載の吸遮音部材の製造方法。
  3.  前記連通部の長さ寸法は、前記凹部位の奥行き寸法で規定されている請求項1又は2に記載の吸遮音部材の製造方法。
  4.  前記第二工程において、前記凸部と前記連通部とを一体化させて形成する請求項1~3のいずれか一項に記載の吸遮音部材の製造方法。
  5.  前記突起部は、前記凹部位の開口から突出している請求項1~4のいずれか一項に記載の吸遮音部材の製造方法。
  6.  前記原液には、前記吸遮音部材の耐水性を向上させる添加剤と、前記吸遮音部材の強度性を向上させる添加剤の少なくとも一方が含まれている請求項1~5のいずれか一項に記載の吸遮音部材の製造方法。
  7.  中空の凸部と、前記凸部の内外を連通する連通部とを備える吸遮音部材において、
     前記凸部は、複数のセルロース系繊維が積層状態で一体化されている素材で構成されているとともに、前記セルロース系繊維が所定の厚みで積層されている一般部位と、前記一般部位よりも多量の前記セルロース系繊維が積層されている肉厚部位とを一体で有し、
     前記肉厚部位によって前記連通部の外形が形成されているとともに、前記連通部には、前記肉厚部位を厚み方向に貫通して前記凸部の内外を連通する通路部が設けられている吸遮音部材。
     
     
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