吸遮音構造体
【課題】１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数及び１ｋＨｚ以上の高周波数の双方の音波に対して高い遮音性能を発揮する吸遮音構造体及びこれを用いた自動車用吸遮音構造体を提供すること。
【解決手段】樹脂母材中に中空カプセル体を含有し、該中空カプセル体がその内部で可動な芯材を内包し、該芯材の反発係数が０．５以下である吸遮音構造体。
吸遮音構造体を、自動車のダッシュ・インシュレータ、天井基材、フロアインシュレータ、パーセル・ボード、カーペット、フードインシュレータ、トランクトリム、ピーラートリム、エンジンカバー、アンダーカバー、シート又はシートカバー、及びこれらの任意の組み合わせに係る部位に用いた自動車用吸遮音構造体。
【解決手段】樹脂母材中に中空カプセル体を含有し、該中空カプセル体がその内部で可動な芯材を内包し、該芯材の反発係数が０．５以下である吸遮音構造体。
吸遮音構造体を、自動車のダッシュ・インシュレータ、天井基材、フロアインシュレータ、パーセル・ボード、カーペット、フードインシュレータ、トランクトリム、ピーラートリム、エンジンカバー、アンダーカバー、シート又はシートカバー、及びこれらの任意の組み合わせに係る部位に用いた自動車用吸遮音構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸遮音構造体に係り、更に詳細には１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数及び１ｋＨｚ以上の高周波数の双方の音波に対して高い遮音性能を示す吸遮音構造体、特に自動車に用いると好適な自動車用吸遮音構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高品質・高性能化、更には都市環境意識の高まりに伴い、車室内の静粛性や車外騒音においては要求が厳しくなってきている。車両に用いられる吸遮音部材としては、フードインシュレータ、ダッシュインシュレータ、ヘッドライニング、フロアインシュレータ等があるが、厳しくなる要求に答えるため、パーセルボード、トランクトリム、エンジンカバーにいたるまで拡張されてきている。
【０００３】
従来の吸遮音材の考え方としては、１ｋＨｚ以上の高周波数の音波に対しては吸遮音材の吸音率を向上させることにより、また１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数の音波に対しては共振点のバネ定数を低減させることにより、全体としての遮音性を設計してきた。
【０００４】
また、従来の車両に用いられている吸遮音材は、安価で且つ軽量であることが要求されるため、一般的に使用されるものは、繊維フェルトやロックウール、ガラスウール等の無機質系繊維、ウレタンやポリフェニレンオキサイド／ポリスチレン−アロイ材等の発泡体、ダンボールなどを単独又は組み合わせて構成されるものであった。
このような吸遮音材は、高周波数の音波に対する吸音性能は優れているが、低周波数の音波に対して遮音性能を向上させるためにバネ定数を下げようとすると、熱時剛性、しっかり感、踏み心地などの実用性能との両立が難しくなり、１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数の音波に対して遮音性能を確保するためには、専ら重量を増すことにより、解決を図っているのが現状であり、燃費や排ガス規制の観点から要求される車両重量低減化に逆行する形となっていた。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、ポリエステル繊維の不織布を用いた吸遮音材が開発されている（特許文献１〜３参照。）。
【０００６】
一方で、固体伝播で伝わる１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波側振動エネルギーが車室内へ侵入することを防止するために、車体構造骨格の剛性を向上させたり、更に性能が不足する場合には、メルシート等のパネル補強材を一体化させて鋼板パネル剛性を向上させることや、所望の周波数に対応したマスダンパーを設定することにより性能を確保することが一般的に実施されている。
【特許文献１】特開平５−１８１４８６号公報
【特許文献２】特開平６−１７０９９７号公報
【特許文献３】特開平７−２２３４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の従来技術においては、低周波数の音波に対する遮音性能については、バネ定数の低減と実用性能との両立という点で未だ不十分であった。
また、上述のような低周波側振動エネルギーの対策方法では、車体パネル補強による重量の増大が著しく、また、車体補強においては、部品のレイアウト、生産工程上の自由度の問題もあり、重量、コストの両面に問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数の音波に対する遮音対策と１ｋＨｚ以上の高周波数の音波に対する遮音対策とを別々に行うことによる重量やコスト面の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数及び１ｋＨｚ以上の高周波数の双方の音波に対して高い遮音性能を発揮する吸遮音構造体及びこれを用いた自動車用吸遮音構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、反発係数が０．５以下である芯材を可動な状態で中空カプセル体に内包させ、その中空カプセル体を樹脂母材中に含有させることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の吸遮音構造体は、樹脂母材中に中空カプセル体を含有し、該中空カプセル体がその内部で可動な芯材を内包し、該芯材の反発係数が０．５以下であるものである。
また、本発明の自動車用吸遮音構造体は、上記本発明の吸遮音構造体を用いたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、反発係数が０．５以下である芯材を可動な状態で中空カプセル体に内包させ、その中空カプセル体を樹脂母材中に含有させることなどとしたため、１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数及び１ｋＨｚ以上の高周波数の双方の音波に対して高い遮音性能を発揮する吸遮音構造体及びこれを用いた自動車用吸遮音構造体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の吸遮音構造体について説明する。
上述の如く、本発明の吸遮音構造体は、樹脂母材中に中空カプセル体を含有し、該中空カプセル体がその内部で可動な芯材を内包し、該芯材の反発係数が０．５以下のものである。
このような構成とすることにより、１ｋＨｚ以上の高周波数の音波に対する遮音性能を損なうことなく、１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数の音波に対する遮音性能を向上させることができる。
また、用いる芯材や中空カプセル体、樹脂母材の材質を適宜選択することにより軽量化、低コスト化することができる。
【００１３】
ここで、本発明の吸遮音構造体を図面を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明の吸遮音構造体の一例を示す断面図である。同図に示すように、樹脂母材１０中に中空カプセル体２０が分散した状態で存在し、その中空カプセル体２０は可動な芯材３０を内包する。
用いる芯材は、形状や内包される個数などについては特に限定されるものではないが、その反発係数が０．５を超えると振動エネルギーを受け取った芯材が中空カプセル体の内壁に衝突する際に消費されるエネルギーが少なくなるため、０．５以下であることを要する。
また、中空カプセル体に内包される芯材の反発係数は、０．３以下であることが好ましい。更に、芯材を内包する中空カプセル体を、樹脂母材中に分散した状態で多数存在させることにより、吸遮音構造体としての遮音性能の均質化を図ることができ望ましい。
【００１４】
用いる芯材の材質は、粘弾性体であることが望ましい。
具体的には、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、シリコーンゴム（Ｓｉ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、フッ素ゴム（ＦＰＭ）、ノルボルネンゴム、２成分共重合エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）、３成分共重合エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などのゴム類、またはこれらのゴム類に添加剤を混入して圧電、焦電性能を持たせたもの（例えば、商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）、更にはウレタン系ゲル（例えば、商品名：アルゴゲル、旭ゴム加工製）、シリコーン系ゲル（例えば、商品名：αゲル、βゲル、θゲル、ＧＥＬＴＥＣ社製）等のゲル類などを好適例として挙げることができる。
【００１５】
上述のような芯材を内包する中空カプセル体は、例えば発泡剤と芯材をともに含んだカプセルを懸濁重合法、シード重合法、乳化重合法、分散重合法、ミニエマルジョン重合法、膜乳化重合法、界面重合法、ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法、オリフィス法、相分離法、液中乾燥法等の化学的ないし物理化学的手法により作製した後、加熱発泡させて中空状にすることにより作製することができる。
【００１６】
中空カプセル体の材質としては、特に限定されるものではないが、スチレン樹脂、塩化ビニリデン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、アクリルメラミン樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、ゼラチンなどのものを単独又は共重合体として用いることができる。
【００１７】
また、本発明において、このような中空カプセル体は、その直径が１０μｍ以上〜１０ｍｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上〜２ｍｍ以下であることがより好ましい。
１０μｍ未満ではカプセル同士の凝集が起こり易く、樹脂中への分散が容易ではなくなり、１０ｍｍを超えると製品としての最小厚みを超える場合があり、使用中に中空カプセル体が脱落して遮音性能が低下するおそれがある。
【００１８】
更に、本発明において、このような中空カプセル体の混入率は、０．１％以上〜５０％以下であることが好ましく、０．５％以上〜２０％以下であることがより好ましい。
０．１％未満の場合には、透過損失の向上効果が発揮されない可能性が高く、５０％を超える場合には、樹脂への混練粘度が上昇して樹脂中に均質に分散させることが難しくなる。
また、詳しくは後述するが樹脂母材として繊維体を用いた場合に、繊維体中での中空カプセル体の保持が難しく脱落する可能性がある。
【００１９】
更にまた、本発明において、用いる樹脂母材としては、その出所を限定されることなく、例えば天然樹脂や合成樹脂を適宜用いることができ、また、その性質についても特に限定されることなく、例えば熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂のいずれを用いてもよく、更に、その形態についても特に限定されることなく、例えばバルク、発泡体、繊維体、フィルム、塗料などの形態のものを単独又は適宜複合して用いることができるが、合成樹脂の発泡体や繊維体が特に望ましい。
【００２０】
また、本発明において、繊維体の材質としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アラミド、ポリイミド、アクリルなどが望ましく、これらの繊維を単独又は２種以上を混合して用いることができる。
これらは繊維体として形態を保持するために、芯鞘構造を有するバインダー繊維により融着されることが望ましい。
【００２１】
更に、本発明において、繊維体の密度は０．０２ｇ／ｃｍ３以上〜０．３ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。密度が０．０２ｇ／ｃｍ３未満の場合には、１ｋＨｚ以上の高周波数の音波に対して十分な遮音性能が得られない可能性があり、一方で、密度が０．３ｇ／ｃｍ３を超えると、自動車へ適用する場合には重すぎる。
【００２２】
また、これらの繊維体において、バインダー繊維となる芯鞘構造を有する繊維は１０％以上〜５０％以下含有することが好ましい。含有量が１０％未満の場合には、繊維の固定及び中空カプセル体の固定が十分なされず、中空カプセル体が脱落して遮音性能が低下する可能性がある。一方で５０％を超えて使用しても遮音性能や中空カプセル体の脱落防止性能は殆ど向上せず、むしろコストの上昇に繋がってしまう。
【００２３】
図２は、本発明の吸遮音構造体の他の例を示す断面図である。同図に示すように、樹脂母材（繊維体）中に可動な芯材３０を内包する中空カプセル体２０が分散した状態で存在する。また、中空カプセル体２０は、繊維体に含有される芯鞘構造を有するバインダー繊維１４に融着されることにより、より確実に繊維体に固定化される。
【００２４】
また、本発明において、発泡体の材質としては、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン若しくはポリエチレンオキサイド／ポリスチレンアロイ、又はポリ塩化ビニルやポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのポリ塩化ビニル系樹脂などが望ましい。
【００２５】
更に、本発明において、発泡体の密度は０．０２ｇ／ｃｍ３以上〜０．３ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。密度が０．０２ｇ／ｃｍ３未満の場合には、１ｋＨｚ以上の高周波数の音波に対して十分な遮音性能が得られない可能性があり、一方で、密度が０．３ｇ／ｃｍ３を超えると、自動車へ適用する場合には重すぎる。
【００２６】
また、本発明においては、その表面の片面若しくは両面にカーペット表皮や不織布、雑フェルト、ゴムシートなどの表皮材を付加してもよい。
表皮材を付加して一体化する方法としては、例えば熱融着や接着、機械的締結、針打ちによる一体化などを挙げることができる。
なお、このような表皮材を有する吸遮音構造体を製造するに当たっては、一体化した後にシート状として加熱後にプレス成型してもよく、別々に成型した後に一体化してもよい。
【００２７】
図３は、本発明の吸遮音構造体の更に他の例を示す断面図である。同図に示すように、樹脂母材１０中に可動な芯材３０を内包する中空カプセル体２０が分散した状態で存在する。樹脂母材１０の表面にはバッキング材５０を介して表皮材４０が一体化されている。
【００２８】
次に、本発明の自動車用吸遮音構造体について説明する。
上述の如く、本発明の自動車用吸遮音構造体は、上記本発明の吸遮音構造体を用いたものである。自動車用吸遮音構造体は、例えばダッシュ・インシュレータ、ヘッドライニング、フロアインシュレータ、パーセル・ボード、カーペット、フードインシュレータ、トランクトリム、ピーラートリム、エンジンカバー、アンダーカバー、シート又はシートカバー、及びこれらの任意の組み合わせに係る部位に適用することができる。
適用させる部位に応じて、樹脂母材の形態や材質、中空カプセル体の材質、表皮材の形態や材質、中空カプセル内粒子の形態や材質などを適宜変形することができる。
【００２９】
図４は、本発明の自動車用吸遮音構造体の適用部位の一例を示す断面図である。同図に示すように、代表的には、ダッシュインシュレータ６０やフロアカーペット６２、パーセル・ボード６４、ヘッドライニング６６などに適用することができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明をいくつかの実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
内包粒子（芯材）として、反発係数：０．０２、粒径：５００μｍのゴム球（商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）を用い、ｉｎ−ｓｉｔｅ重合法により発泡剤とともにアクリルニトリル樹脂でカプセル化した後、加熱発泡させて内包粒子を持つ中空カプセルを得た。
これを完成時の混入率が２０％となるように未硬化のウレタン樹脂に混入し、分散させ、架橋剤を混入して硬化させて、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３２】
（実施例２）
混入率が１％となるように混入した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３３】
（実施例３）
混入率が５０％となるように混入した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３４】
（実施例４）
内包粒子として、反発係数：０．０２、粒径：２０μｍのゴム球（商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）を用い、ｉｎ−ｓｉｔｅ重合法により発泡剤とともにアクリルニトリル樹脂でカプセル化した後、加熱発泡させて内包粒子を持つ中空カプセルを得た。
これを完成時の混入率が２０％となるように未硬化のウレタン樹脂に混入し、分散させ、架橋剤を混入して硬化させて、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３５】
（実施例５）
内包粒子として、反発係数：０．０２、粒径：２ｍｍのゴム球（商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）を用いた以外は、実施例４と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３６】
（実施例６）
内包粒子として、反発係数：０．１、粒径：５００μｍのゴム球（商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）を用いた以外は、実施例４と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３７】
（実施例７）
内包粒子として、反発係数：０．１、粒径：５００μｍのゴム球（商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）を用い、ｉｎ−ｓｉｔｅ重合法により発泡剤とともにアクリルニトリル樹脂でカプセル化した後、加熱発泡させて内包粒子を持つ中空カプセルを得た。
これを完成時の混入率が２０％となるように芯鞘構造のバインダー繊維を３０％含有するポリエステル繊維体に混入し、分散させ、加熱プレスして、本例の吸遮音構造体（シート形状）を得た。
【００３８】
（実施例８）
内包粒子として、反発係数：０．０２、粒径５００μｍのウレタンゲル球（商品名：アルゴゲル、旭ゴム加工製）を用いた以外は、実施例４と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３９】
（実施例９）
内包粒子として、反発係数：０．５、粒径５００μｍのウレタン球（商品名：ニトプレンゴムＮＴＰ１９、日本特材社製）を用いた以外は、実施例４と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００４０】
（実施例１０）
実施例１で得られた吸遮音構造体の片側にホットメルト型接着剤を介して表皮材を付加して、本例の吸遮音構造体を得た。
【００４１】
（実施例１１）
実施例８で得られた吸遮音構造体を加熱成型して、本例の自動車用吸遮音構造体（自動車用部品）を得た。
【００４２】
実施例１〜９の吸遮音構造体の仕様を表１に示す。なお、表１中の「反発係数」は、ＪＩＳ Ｋ６４００「軟質ウレタンフォーム試験法」の反発弾性試験Ａ法に準拠して測定したものである。
【００４３】
【表１】
【００４４】
［性能評価］
（遮音測定）
ＪＩＳ Ａ１４１６「実験室における音響透過損失の測定方法」に従って測定を行った。測定には簡易残響箱を使用した。得られた結果を表１に併記する。
なお、結果は、同目付け重量（ｇ／ｍ２）、同厚みのカプセル混入無しサンプルを０ｄＢ基準とし、遮音性能差（透過損失差）で表示した。また、測定周波数（１／３オクターブバンド周波数）は、１００Ｈｚ、６３０Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１６００Ｈｚとした。
【００４５】
表１より、本発明の吸遮音構造体は、１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数及び１ｋＨｚ以上の高周波数の双方の音波に対して高い遮音性能を発揮することが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の吸遮音構造体の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の吸遮音構造体の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の吸遮音構造体の更に他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の自動車用吸遮音構造体の適用部位の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 吸遮音構造体
１０ 樹脂母材
１２ バインダー繊維
２０ 中空カプセル体
３０ 芯材
４０ 表皮材
５０ バッキング材
６０ ダッシュインシュレータ
６２ フロアカーペット
６４ パーセルボート
６６ ヘッドライニング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸遮音構造体に係り、更に詳細には１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数及び１ｋＨｚ以上の高周波数の双方の音波に対して高い遮音性能を示す吸遮音構造体、特に自動車に用いると好適な自動車用吸遮音構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高品質・高性能化、更には都市環境意識の高まりに伴い、車室内の静粛性や車外騒音においては要求が厳しくなってきている。車両に用いられる吸遮音部材としては、フードインシュレータ、ダッシュインシュレータ、ヘッドライニング、フロアインシュレータ等があるが、厳しくなる要求に答えるため、パーセルボード、トランクトリム、エンジンカバーにいたるまで拡張されてきている。
【０００３】
従来の吸遮音材の考え方としては、１ｋＨｚ以上の高周波数の音波に対しては吸遮音材の吸音率を向上させることにより、また１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数の音波に対しては共振点のバネ定数を低減させることにより、全体としての遮音性を設計してきた。
【０００４】
また、従来の車両に用いられている吸遮音材は、安価で且つ軽量であることが要求されるため、一般的に使用されるものは、繊維フェルトやロックウール、ガラスウール等の無機質系繊維、ウレタンやポリフェニレンオキサイド／ポリスチレン−アロイ材等の発泡体、ダンボールなどを単独又は組み合わせて構成されるものであった。
このような吸遮音材は、高周波数の音波に対する吸音性能は優れているが、低周波数の音波に対して遮音性能を向上させるためにバネ定数を下げようとすると、熱時剛性、しっかり感、踏み心地などの実用性能との両立が難しくなり、１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数の音波に対して遮音性能を確保するためには、専ら重量を増すことにより、解決を図っているのが現状であり、燃費や排ガス規制の観点から要求される車両重量低減化に逆行する形となっていた。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、ポリエステル繊維の不織布を用いた吸遮音材が開発されている（特許文献１〜３参照。）。
【０００６】
一方で、固体伝播で伝わる１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波側振動エネルギーが車室内へ侵入することを防止するために、車体構造骨格の剛性を向上させたり、更に性能が不足する場合には、メルシート等のパネル補強材を一体化させて鋼板パネル剛性を向上させることや、所望の周波数に対応したマスダンパーを設定することにより性能を確保することが一般的に実施されている。
【特許文献１】特開平５−１８１４８６号公報
【特許文献２】特開平６−１７０９９７号公報
【特許文献３】特開平７−２２３４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の従来技術においては、低周波数の音波に対する遮音性能については、バネ定数の低減と実用性能との両立という点で未だ不十分であった。
また、上述のような低周波側振動エネルギーの対策方法では、車体パネル補強による重量の増大が著しく、また、車体補強においては、部品のレイアウト、生産工程上の自由度の問題もあり、重量、コストの両面に問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数の音波に対する遮音対策と１ｋＨｚ以上の高周波数の音波に対する遮音対策とを別々に行うことによる重量やコスト面の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数及び１ｋＨｚ以上の高周波数の双方の音波に対して高い遮音性能を発揮する吸遮音構造体及びこれを用いた自動車用吸遮音構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、反発係数が０．５以下である芯材を可動な状態で中空カプセル体に内包させ、その中空カプセル体を樹脂母材中に含有させることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の吸遮音構造体は、樹脂母材中に中空カプセル体を含有し、該中空カプセル体がその内部で可動な芯材を内包し、該芯材の反発係数が０．５以下であるものである。
また、本発明の自動車用吸遮音構造体は、上記本発明の吸遮音構造体を用いたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、反発係数が０．５以下である芯材を可動な状態で中空カプセル体に内包させ、その中空カプセル体を樹脂母材中に含有させることなどとしたため、１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数及び１ｋＨｚ以上の高周波数の双方の音波に対して高い遮音性能を発揮する吸遮音構造体及びこれを用いた自動車用吸遮音構造体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の吸遮音構造体について説明する。
上述の如く、本発明の吸遮音構造体は、樹脂母材中に中空カプセル体を含有し、該中空カプセル体がその内部で可動な芯材を内包し、該芯材の反発係数が０．５以下のものである。
このような構成とすることにより、１ｋＨｚ以上の高周波数の音波に対する遮音性能を損なうことなく、１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数の音波に対する遮音性能を向上させることができる。
また、用いる芯材や中空カプセル体、樹脂母材の材質を適宜選択することにより軽量化、低コスト化することができる。
【００１３】
ここで、本発明の吸遮音構造体を図面を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明の吸遮音構造体の一例を示す断面図である。同図に示すように、樹脂母材１０中に中空カプセル体２０が分散した状態で存在し、その中空カプセル体２０は可動な芯材３０を内包する。
用いる芯材は、形状や内包される個数などについては特に限定されるものではないが、その反発係数が０．５を超えると振動エネルギーを受け取った芯材が中空カプセル体の内壁に衝突する際に消費されるエネルギーが少なくなるため、０．５以下であることを要する。
また、中空カプセル体に内包される芯材の反発係数は、０．３以下であることが好ましい。更に、芯材を内包する中空カプセル体を、樹脂母材中に分散した状態で多数存在させることにより、吸遮音構造体としての遮音性能の均質化を図ることができ望ましい。
【００１４】
用いる芯材の材質は、粘弾性体であることが望ましい。
具体的には、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、シリコーンゴム（Ｓｉ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、フッ素ゴム（ＦＰＭ）、ノルボルネンゴム、２成分共重合エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）、３成分共重合エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などのゴム類、またはこれらのゴム類に添加剤を混入して圧電、焦電性能を持たせたもの（例えば、商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）、更にはウレタン系ゲル（例えば、商品名：アルゴゲル、旭ゴム加工製）、シリコーン系ゲル（例えば、商品名：αゲル、βゲル、θゲル、ＧＥＬＴＥＣ社製）等のゲル類などを好適例として挙げることができる。
【００１５】
上述のような芯材を内包する中空カプセル体は、例えば発泡剤と芯材をともに含んだカプセルを懸濁重合法、シード重合法、乳化重合法、分散重合法、ミニエマルジョン重合法、膜乳化重合法、界面重合法、ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法、オリフィス法、相分離法、液中乾燥法等の化学的ないし物理化学的手法により作製した後、加熱発泡させて中空状にすることにより作製することができる。
【００１６】
中空カプセル体の材質としては、特に限定されるものではないが、スチレン樹脂、塩化ビニリデン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、アクリルメラミン樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、ゼラチンなどのものを単独又は共重合体として用いることができる。
【００１７】
また、本発明において、このような中空カプセル体は、その直径が１０μｍ以上〜１０ｍｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上〜２ｍｍ以下であることがより好ましい。
１０μｍ未満ではカプセル同士の凝集が起こり易く、樹脂中への分散が容易ではなくなり、１０ｍｍを超えると製品としての最小厚みを超える場合があり、使用中に中空カプセル体が脱落して遮音性能が低下するおそれがある。
【００１８】
更に、本発明において、このような中空カプセル体の混入率は、０．１％以上〜５０％以下であることが好ましく、０．５％以上〜２０％以下であることがより好ましい。
０．１％未満の場合には、透過損失の向上効果が発揮されない可能性が高く、５０％を超える場合には、樹脂への混練粘度が上昇して樹脂中に均質に分散させることが難しくなる。
また、詳しくは後述するが樹脂母材として繊維体を用いた場合に、繊維体中での中空カプセル体の保持が難しく脱落する可能性がある。
【００１９】
更にまた、本発明において、用いる樹脂母材としては、その出所を限定されることなく、例えば天然樹脂や合成樹脂を適宜用いることができ、また、その性質についても特に限定されることなく、例えば熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂のいずれを用いてもよく、更に、その形態についても特に限定されることなく、例えばバルク、発泡体、繊維体、フィルム、塗料などの形態のものを単独又は適宜複合して用いることができるが、合成樹脂の発泡体や繊維体が特に望ましい。
【００２０】
また、本発明において、繊維体の材質としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アラミド、ポリイミド、アクリルなどが望ましく、これらの繊維を単独又は２種以上を混合して用いることができる。
これらは繊維体として形態を保持するために、芯鞘構造を有するバインダー繊維により融着されることが望ましい。
【００２１】
更に、本発明において、繊維体の密度は０．０２ｇ／ｃｍ３以上〜０．３ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。密度が０．０２ｇ／ｃｍ３未満の場合には、１ｋＨｚ以上の高周波数の音波に対して十分な遮音性能が得られない可能性があり、一方で、密度が０．３ｇ／ｃｍ３を超えると、自動車へ適用する場合には重すぎる。
【００２２】
また、これらの繊維体において、バインダー繊維となる芯鞘構造を有する繊維は１０％以上〜５０％以下含有することが好ましい。含有量が１０％未満の場合には、繊維の固定及び中空カプセル体の固定が十分なされず、中空カプセル体が脱落して遮音性能が低下する可能性がある。一方で５０％を超えて使用しても遮音性能や中空カプセル体の脱落防止性能は殆ど向上せず、むしろコストの上昇に繋がってしまう。
【００２３】
図２は、本発明の吸遮音構造体の他の例を示す断面図である。同図に示すように、樹脂母材（繊維体）中に可動な芯材３０を内包する中空カプセル体２０が分散した状態で存在する。また、中空カプセル体２０は、繊維体に含有される芯鞘構造を有するバインダー繊維１４に融着されることにより、より確実に繊維体に固定化される。
【００２４】
また、本発明において、発泡体の材質としては、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン若しくはポリエチレンオキサイド／ポリスチレンアロイ、又はポリ塩化ビニルやポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのポリ塩化ビニル系樹脂などが望ましい。
【００２５】
更に、本発明において、発泡体の密度は０．０２ｇ／ｃｍ３以上〜０．３ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。密度が０．０２ｇ／ｃｍ３未満の場合には、１ｋＨｚ以上の高周波数の音波に対して十分な遮音性能が得られない可能性があり、一方で、密度が０．３ｇ／ｃｍ３を超えると、自動車へ適用する場合には重すぎる。
【００２６】
また、本発明においては、その表面の片面若しくは両面にカーペット表皮や不織布、雑フェルト、ゴムシートなどの表皮材を付加してもよい。
表皮材を付加して一体化する方法としては、例えば熱融着や接着、機械的締結、針打ちによる一体化などを挙げることができる。
なお、このような表皮材を有する吸遮音構造体を製造するに当たっては、一体化した後にシート状として加熱後にプレス成型してもよく、別々に成型した後に一体化してもよい。
【００２７】
図３は、本発明の吸遮音構造体の更に他の例を示す断面図である。同図に示すように、樹脂母材１０中に可動な芯材３０を内包する中空カプセル体２０が分散した状態で存在する。樹脂母材１０の表面にはバッキング材５０を介して表皮材４０が一体化されている。
【００２８】
次に、本発明の自動車用吸遮音構造体について説明する。
上述の如く、本発明の自動車用吸遮音構造体は、上記本発明の吸遮音構造体を用いたものである。自動車用吸遮音構造体は、例えばダッシュ・インシュレータ、ヘッドライニング、フロアインシュレータ、パーセル・ボード、カーペット、フードインシュレータ、トランクトリム、ピーラートリム、エンジンカバー、アンダーカバー、シート又はシートカバー、及びこれらの任意の組み合わせに係る部位に適用することができる。
適用させる部位に応じて、樹脂母材の形態や材質、中空カプセル体の材質、表皮材の形態や材質、中空カプセル内粒子の形態や材質などを適宜変形することができる。
【００２９】
図４は、本発明の自動車用吸遮音構造体の適用部位の一例を示す断面図である。同図に示すように、代表的には、ダッシュインシュレータ６０やフロアカーペット６２、パーセル・ボード６４、ヘッドライニング６６などに適用することができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明をいくつかの実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
内包粒子（芯材）として、反発係数：０．０２、粒径：５００μｍのゴム球（商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）を用い、ｉｎ−ｓｉｔｅ重合法により発泡剤とともにアクリルニトリル樹脂でカプセル化した後、加熱発泡させて内包粒子を持つ中空カプセルを得た。
これを完成時の混入率が２０％となるように未硬化のウレタン樹脂に混入し、分散させ、架橋剤を混入して硬化させて、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３２】
（実施例２）
混入率が１％となるように混入した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３３】
（実施例３）
混入率が５０％となるように混入した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３４】
（実施例４）
内包粒子として、反発係数：０．０２、粒径：２０μｍのゴム球（商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）を用い、ｉｎ−ｓｉｔｅ重合法により発泡剤とともにアクリルニトリル樹脂でカプセル化した後、加熱発泡させて内包粒子を持つ中空カプセルを得た。
これを完成時の混入率が２０％となるように未硬化のウレタン樹脂に混入し、分散させ、架橋剤を混入して硬化させて、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３５】
（実施例５）
内包粒子として、反発係数：０．０２、粒径：２ｍｍのゴム球（商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）を用いた以外は、実施例４と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３６】
（実施例６）
内包粒子として、反発係数：０．１、粒径：５００μｍのゴム球（商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）を用いた以外は、実施例４と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３７】
（実施例７）
内包粒子として、反発係数：０．１、粒径：５００μｍのゴム球（商品名：ダイポルギー、ＣＧＩ社製）を用い、ｉｎ−ｓｉｔｅ重合法により発泡剤とともにアクリルニトリル樹脂でカプセル化した後、加熱発泡させて内包粒子を持つ中空カプセルを得た。
これを完成時の混入率が２０％となるように芯鞘構造のバインダー繊維を３０％含有するポリエステル繊維体に混入し、分散させ、加熱プレスして、本例の吸遮音構造体（シート形状）を得た。
【００３８】
（実施例８）
内包粒子として、反発係数：０．０２、粒径５００μｍのウレタンゲル球（商品名：アルゴゲル、旭ゴム加工製）を用いた以外は、実施例４と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００３９】
（実施例９）
内包粒子として、反発係数：０．５、粒径５００μｍのウレタン球（商品名：ニトプレンゴムＮＴＰ１９、日本特材社製）を用いた以外は、実施例４と同様の操作を繰り返し、本例の吸遮音構造体を得た。
【００４０】
（実施例１０）
実施例１で得られた吸遮音構造体の片側にホットメルト型接着剤を介して表皮材を付加して、本例の吸遮音構造体を得た。
【００４１】
（実施例１１）
実施例８で得られた吸遮音構造体を加熱成型して、本例の自動車用吸遮音構造体（自動車用部品）を得た。
【００４２】
実施例１〜９の吸遮音構造体の仕様を表１に示す。なお、表１中の「反発係数」は、ＪＩＳ Ｋ６４００「軟質ウレタンフォーム試験法」の反発弾性試験Ａ法に準拠して測定したものである。
【００４３】
【表１】
【００４４】
［性能評価］
（遮音測定）
ＪＩＳ Ａ１４１６「実験室における音響透過損失の測定方法」に従って測定を行った。測定には簡易残響箱を使用した。得られた結果を表１に併記する。
なお、結果は、同目付け重量（ｇ／ｍ２）、同厚みのカプセル混入無しサンプルを０ｄＢ基準とし、遮音性能差（透過損失差）で表示した。また、測定周波数（１／３オクターブバンド周波数）は、１００Ｈｚ、６３０Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１６００Ｈｚとした。
【００４５】
表１より、本発明の吸遮音構造体は、１００Ｈｚ以上〜１ｋＨｚ未満の低周波数及び１ｋＨｚ以上の高周波数の双方の音波に対して高い遮音性能を発揮することが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の吸遮音構造体の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の吸遮音構造体の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の吸遮音構造体の更に他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の自動車用吸遮音構造体の適用部位の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 吸遮音構造体
１０ 樹脂母材
１２ バインダー繊維
２０ 中空カプセル体
３０ 芯材
４０ 表皮材
５０ バッキング材
６０ ダッシュインシュレータ
６２ フロアカーペット
６４ パーセルボート
６６ ヘッドライニング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂母材中に中空カプセル体を含有し、該中空カプセル体がその内部で可動な芯材を内包する吸遮音構造体であって、
上記芯材の反発係数が、０．５以下であることを特徴とする吸遮音構造体。
【請求項２】
上記樹脂母材が、繊維体を含有することを特徴とする請求項１に記載の吸遮音構造体。
【請求項３】
上記樹脂母材が、発泡体を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の吸遮音構造体。
【請求項４】
表皮材を付加して成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の吸遮音構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の吸遮音構造体を用いたことを特徴とする自動車用吸遮音構造体。
【請求項１】
樹脂母材中に中空カプセル体を含有し、該中空カプセル体がその内部で可動な芯材を内包する吸遮音構造体であって、
上記芯材の反発係数が、０．５以下であることを特徴とする吸遮音構造体。
【請求項２】
上記樹脂母材が、繊維体を含有することを特徴とする請求項１に記載の吸遮音構造体。
【請求項３】
上記樹脂母材が、発泡体を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の吸遮音構造体。
【請求項４】
表皮材を付加して成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の吸遮音構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の吸遮音構造体を用いたことを特徴とする自動車用吸遮音構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１９５３７２（Ｐ２００６−１９５３７２Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９３３９（Ｐ２００５−９３３９）
【出願日】平成１７年１月１７日（２００５．１．１７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１７日（２００５．１．１７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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