(57)【要約】【課題】発泡剤の消散を容易にし空気流の抵抗率を下げるためのフォームへの孔あけにおける問題を解決した、音響減衰に有用な比較的肉厚の吸音発泡体の製造プロセスの提供。【解決手段】（ａ）それぞれ対峙する主要表面を有する、少なくとも２つの初期ポリマーフォームを用意する工程、（ｂ）前記初期ポリマーフォーム群に、一つの主要表面のフォーム全体を通り、かつ対峙する主要表面を通る孔をあけて、有孔ポリマーフォーム全体を通る連続的でかつ線状様式で伸びている孔チャンネルを有する有孔ポリマーフォーム群を形成する工程並びに（ｃ）一つの有孔ポリマーフォームの有孔表面を、別の有孔ポリマーフォームの有孔表面に接着するように、有孔ポリマーフォーム群を一緒に積層する工程からなる音響的に活性なポリマーフォームを製造するプロセス。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程
（ａ）それぞれ対峙する主要表面を有する、少なくとも２つの初期ポリマーフォームを用意する工程、
（ｂ）前記初期ポリマーフォーム群に、一つの主要表面のフォーム全体を通り、かつ対峙する主要表面を通る孔をあけて、有孔ポリマーフォーム全体を通る連続的でかつ線状様式で伸びている孔チャンネルを有する有孔ポリマーフォーム群を形成する工程並びに
（ｃ）一つの有孔ポリマーフォームの有孔表面を、別の有孔ポリマーフォームの有孔表面に接着するように、有孔ポリマーフォーム群を一緒に積層する工程
を含んでなる音響的に活性なポリマーフォームを製造するプロセス。
【請求項２】
工程（ｂ）が、有孔主要表面の１ｃｍ2当たり少なくとも０．８個の孔の孔密度を有する有孔ポリマーフォームを製造するのに十分な孔を導入する請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
工程（ｃ）が、一緒に接着される主要表面の一方又は両方を、表面又は表面群で有孔ポリマーフォームを軟化させるのに十分に加熱し、次いで、有孔ポリマーフォームの主要表面を一緒に接触させることを含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
別の有孔ポリマーフォームの有孔表面に積層された、少なくとも１つの有孔表面を有する、対峙した有孔表面を有する２つ又はそれ以上の有孔ポリマーフォームを含む吸音ポリマーフォームであって、それぞれの有孔ポリマーフォームが、有孔ポリマーフォーム全体を通って、連続的で線状様式で伸びている孔を含み、任意の有孔ポリマーフォーム中の孔チャンネルの全部よりも少ないチャンネルが、吸音ポリマーフォーム全体を通って、束縛無しに、連続的で線状様式で伸びている吸音ポリマーフォーム。
【請求項５】
前記有孔ポリマーフォームが、有孔ポリマーフォーム主要表面の１ｃｍ2当たり少なくとも０．８個の孔密度を有する請求項４に記載の吸音ポリマーフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対するクロスリファレンス
本件特許出願は、２００８年９月２９日出願の米国仮特許出願第６１／１００，８３０号の利益を主張する。
本発明は音響減衰のために有用なポリマーフォームに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響的減衰のために有用な肉厚フォーム（吸音フォーム）製品を製造するコスト及び時間の点で効率を上昇させるための要望が存在している。時間及びコストは、フォームの厚さが増加するに従って製造が一層複雑になるので、劇的に増加する傾向にある。吸音フォームの厚さを増加させることに伴う主な困難性は、このフォームに孔をあける工程に存在する。
【０００３】
吸音フォームには、発泡剤（blowing agent）の消散を容易にするために、かつ空気流抵抗率を減少させるために、しばしば孔があけられる。発泡剤の消散は、引火性であるか又は他の点で望ましくない発泡剤を、空気によって交換するために望ましい。例えば特許文献１を参照されたい。吸音フォームは、おそらく、実質的連続気泡構造及び比較的低い空気流抵抗性が音響的に活性であることも必要とする（例えば特許文献２、第１欄第４１〜４４行及び第１０欄第２９〜３１行参照、引用した部分を、参照して本明細書中に含める）。
【０００４】
フォームに孔をあけることは、フォーム厚さが増加するに従って、ますます困難になる。スパイク（spikes）を含有するローラーは、スパイクをフォームの上に転がし、スパイクをフォームの中に押し込むことによって、薄肉のフォームに孔をあけるために適しているであろう。このような技術は、孔あけがかなりの深さを達成すると、より厚いフォームで問題になる。肉厚フォームの中にかなりの距離の孔をあけるためには、比較的長いスパイク又は針が必要である。フォームの中に長いスパイクを転がすことは、スパイクがフォームの中に入り、そしてフォームから出るとき、フォームを引き裂く傾向がある。従って、厚いフォームに孔をあけることは、典型的には、フォームを針群の床（bed）の上に（又は針群をフォームの中に）単一方向で突き刺し、次いで針群を、フォームから同じ方向で引き出すことを必要とする。このような孔あけ手順を連続プロセスの中に組み入れることは困難であり、それ故、生産時間に関して効率が低下する。更に、針群の床によってフォームを突き刺すための装置のコストは、スパイクを含有するローラーのコストの１０倍も高い傾向がある。従って、コストの観点からも同様に、効率が低下する。
【０００５】
発泡剤の消散も、フォーム厚さが増加するに従って、一層問題になってくる。厚いフォームを通って、発泡剤が移動して、気泡内部からフォームに逃げる孔チャンネルは、フォーム厚さが増加するに従って、より長く、一層曲がりくねるようになる。気体は、より短い、あまり曲がりくねっていないチャンネルよりも、より長い、一層曲がりくねったチャンネルを透過するために、より長い時間を要する。より厚いフォームは、内部気泡に到達するための、より長い孔チャンネルを必要とする。その結果、孔チャンネルが長くなるほど、発泡剤が、フォームから出る路を見出すために、要する時間は、より長くなる。従って、孔があけられているときでも、より厚いフォームは、孔があけられている、より薄いフォームよりも発泡剤の消散が遅いという難点を有する傾向がある。発泡剤の消散が、より遅いほど、より長く、フォームを販売する前に貯蔵しなくてはならない。その結果、遅い発泡剤の消散は、時間及び金銭に於いて、望ましくないほど出費が嵩む。
【０００６】
より厚いフォームを製造することへの障害にも拘わらず、フォームの厚さを増加させることが望ましい。フォーム厚さを増加させることは、特に、低周波領域に於いて、フォームの音響減衰能力を増加させる傾向がある。
【０００７】
ポリマーフォームの音響活性を維持又は改良しながら、より厚い吸音フォームに典型的に付随する、フォームに孔をあけること及び発泡剤を消散させることに於ける困難を経験することなく、吸音フォームの厚さを増加させることができることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，５８５，０５８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７２０，３６２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、より薄いフォームの孔あけ及び発泡剤の消散効率を有する、所定の厚さの吸音フォームの製造プロセスを提供する。本発明の驚くべき結果は、有孔吸音フォームを一緒に積層して、同様の厚さの非積層有孔フォームと同様の音響特性を達成する、より厚い吸音フォームを形成できることである。この結果は、第一の有孔フォームの孔チャンネルを、第一の有孔フォームに積層されている第二の有孔フォームの孔チャンネルと、完全に一線上に揃えられそうにないと言う事実に鑑みて、驚くべきことである。結果として、積層されたフォームを通過する空気流抵抗率は、同じ厚さの非積層有孔フォームを通過する空気流抵抗率よりも著しく高くなくてはならない。従来の知識に基づいて、次いで、積層フォームは、非積層フォームよりも低い音響活性を有しなくてはならないと予想される。本発明の吸音フォームは、この予想される結果が事実ではないことを示す。
【００１０】
なお更に驚くべきことは、本発明が、３０％よりも小さい連続気泡含有率を有するフォームから、１０％よりも小さい連続気泡含有率を有するフォームからでも、これらの結果を達成できるという事実である。
【００１１】
第一の面に於いて、本発明は、下記の工程、即ち、（ａ）それぞれ対峙する主要表面（major surface）を有する、少なくとも２つの初期ポリマーフォームを用意する工程、（ｂ）初期ポリマーフォーム群に、一つの主要表面のフォーム全体を通り、かつ対峙する主要表面の孔をあけて、有孔ポリマーフォーム全体を通して連続的でかつ線状の様式で伸びている孔チャンネルを有する有孔ポリマーフォーム群を形成する工程並びに（ｃ）一つの有孔ポリマーフォームの有孔表面を、別の有孔ポリマーフォームの有孔表面に接着するように、有孔ポリマーフォーム群を一緒に積層する工程を含んでなる吸音フォームの製造方法である。
【００１２】
第一の面の望ましい態様は、下記の特徴、即ち、この有孔ポリマーフォームは、ＡＳＴＭ  Ｄ３５７６に従った、少なくとも４ｍｍの平均気泡サイズを有する；このポリマーフォームは、ＡＳＴＭ方法Ｄ６２２６−０５に従った、３０％よりも小さい連続気泡含有率を有する；この初期ポリマーフォームは、それぞれ、３０ｍｍ又はそれ以下の厚さを有する；工程（ｂ）は、初期ポリマーフォームを圧縮状態に圧縮し、次いで、圧縮状態にある間に初期ポリマーフォームに孔をあけることを含む、特に、ここで、孔あけは、ローラーからそれぞれの初期ポリマーフォームの中に伸びきっている多数のスパイクを有するローラーを、初期ポリマーフォームがローラーの下を移動するとき、スパイクが初期ポリマーフォームを貫通するように適用することによって行われ、なお更に好ましくは、ローラーがプレ有孔フォーム側面（side）及び有孔フォーム側面を有し、有孔フォーム側面からローラーまで伸び、ローラーと有孔ポリマーフォームとの間に存在するロッドを含むことによって、ロッドのリード（reed）が有孔フォームをスパイクから取出す；工程（ｂ）は、有孔主要表面の１ｃｍ2当たり少なくとも０．８個の孔の孔密度を有する有孔ポリマーフォームを製造するのに十分な孔を導入する；孔密度は、有孔主表面の１ｃｍ2当たり２個又はそれ以下の孔である並びに工程（ｃ）は、一緒に接着される主要表面の一方又は両方を、表面又は表面群で有孔ポリマーフォームを軟化させるのに十分に加熱し、次いで、有孔ポリマーフォームの主要表面を一緒に接触させることを含んでなる、特に、ここで、工程（ｃ）は、有孔ポリマーフォームの主要表面を、一緒に、有孔ポリマーフォームの有孔表面の間に、有孔ポリマーフォームの１個又はそれ以上の軟化したポリマー組成物以外の如何なる接着剤も不存在下で、溶融溶接することを含んでなる、のいずれか一つ又はそれ以上の組合せを含む。
【００１３】
第二の面に於いて、本発明は、別の有孔ポリマーフォームの有孔表面に積層された少なくとも１つの有孔表面を有する、対峙した有孔表面を有する２つ又はそれ以上の有孔ポリマーフォームを含む吸音フォームであって、それぞれの有孔ポリマーフォームが、有孔ポリマーフォーム全体を通して連続直線様式で伸びている孔を含み、任意の有孔ポリマーフォーム中の孔チャンネルの全部よりも少ないが、吸音ポリマーフォーム全体を通って、束縛無しに、連続的で線状様式で伸びている、吸音フォームである。
【００１４】
第二の面の望ましい態様は、下記の特徴、即ち、この有孔ポリマーフォームは、ＡＳＴＭ  Ｄ３５７６に従った、少なくとも４ｍｍの平均気泡サイズを有する；そしてこの有孔ポリマーフォームは、有孔ポリマーフォーム主要表面の１ｃｍ2当たり少なくとも０．８個の孔の孔密度を有する、特に、ここで、ポリマーフォームの少なくとも１つは、１ｃｍ2当たり２個又はそれ以下の孔密度を有する、の任意の一つ又はそれ以上の組合せを含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のプロセスは、本発明の吸音ポリマーフォームを製造するのに有用である。本発明の吸音ポリマーフォームは、車両、ビルディング及び機械装置のような用途における音響減衰材料として使用するために有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は比較例Ａ及びＢ並びに実施例１についての音響性能スペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ＡＳＴＭは、米国材料試験協会（American Society for Testing and Materials）を指す。ＡＳＴＭ試験方法は、ハイフンでつながれた添数を使用して試験方法の年を特定するか又は本件書類の優先日の最近の試験方法に対応する。
【００１８】
ポリマーフォームに対する参照に於いて「音響的に活性」は、ＡＳＴＭ方法Ｃ４２３の試験手順に従って、０．３又はそれ以上の騒音減少率（ＮＲＣ）を有するフォームを指す。「音響的に活性のポリマーフォーム」、「吸音ポリマーフォーム」及び「吸音フォーム」は、本明細書内で全て同義語である。
【００１９】
ポリマーフォームの「一次表面（primary surface）」は、ポリマーフォームの任意の表面の最大平面状表面積に等しい平面状表面積を有する表面である。平面状表面積は、平面の上に投影されたときの表面の面積であり、あたかも表面が完全に平らであるかのような表面の表面積に対応する。
【００２０】
ポリマーフォームの「主要表面（major surface）」は、フォームの一次表面及び一次表面に対峙する表面である。両方の主要表面は一次表面であってよいが、１つだけは必ず一次表面である。
【００２１】
ポリマーフォームの「厚さ」は、フォームの一次表面に対して垂直方向に伸びる、フォームの主要表面群の間の距離である。
【００２２】
「孔密度（perforation density）」は、典型的にフォームの主要表面内で、フォーム表面の所定の表面積中の孔の数に対応する。
【００２３】
「孔チャンネル（perforation channel）」は、ポリマーフォームに孔をあける際に、ポリマーフォーム中に形成される通路に対応する。
【００２４】
本発明のプロセスは、それぞれ対峙する主要表面を有する、少なくとも２つの初期ポリマーフォームを用意することを含む。このプロセスは、初期ポリマーフォーム群に孔をあけて、有孔ポリマーフォーム群を形成することを含む。初期ポリマーフォーム及び有孔ポリマーフォームは、組成、平均気泡サイズ及び厚さのような特性に於いて類似している。初期ポリマーフォームと有孔ポリマーフォームとの間の差異は、有孔ポリマーフォーム中の、より大きい孔あきの程度のみである。従って、「ポリマーフォーム」についての下記のフォーム特性は、他の方法で記載しない限り、初期ポリマーフォーム及び有孔ポリマーフォームの両方並びに本発明の吸音フォームに適用される。
【００２５】
ポリマーフォームは、その中に分散された気泡を有するポリマーマトリックスを含む。このポリマーマトリックスは、ポリマーマトリックス中で連続相を形成するポリマー組成物を含有する。このポリマー組成物は、特性に於いて、熱可塑性、熱硬化性又は熱可塑性と熱硬化性との組合せのいずれであってもよい。望ましくは、このポリマー組成物は、主として、ポリマー組成物の全重量基準で、ポリマーの５０重量パーセント（重量％）よりも多く、好ましくは７５重量％又はそれ以上、なお更に好ましくは９０重量％又はそれ以上、又はさらにできる限り１００重量％が熱可塑性であることを意味する、熱可塑性である。
【００２６】
望ましい熱可塑性ポリマーには、アルケニル芳香族モノマーのポリマー（アルケニル芳香族ポリマー）、オレフィンのポリマー（ポリオレフィン）及びこれらのブレンドが含まれる。特に望ましいアルケニル芳香族ポリマーには、スチレン系ホモポリマー及びコポリマー（一緒にして「ポリマー群」として参照する）並びにこれらのブレンドが含まれる。代表的なアルケニル芳香族ポリマーには、ポリスチレンホモポリマー及びスチレン−アクリロニトリルコポリマーが含まれる。代表的なポリオレフィンには、プロピレンポリマー及びエチレンポリマー並びにこれらのブレンドが含まれる。
【００２７】
一つの望ましい態様に於いて、少なくとも１種の、好ましくはそれぞれの初期ポリマーフォームのポリマー組成物は、ポリマー組成物重量基準で９０重量％又はそれ以上のエチレンホモポリマーである。
【００２８】
一つの望ましい態様に於いて、少なくとも１種の、好ましくはそれぞれの初期ポリマーフォームのポリマー組成物は、エチレンホモポリマー、プロピレンホモポリマー及びエチレン／プロピレンコポリマーの１種又は１種より多い組合せから選択される。
【００２９】
ポリマーマトリックスは、ポリマー組成物に加えて添加剤を含んでいてよい。添加剤は、一般的に、ポリマーマトリックスを構成するポリマー組成物中に分散されている。許容できる添加剤には、下記のもの、即ち、赤外線減衰剤（例えばカーボンブラック、グラファイト、金属フレーク、二酸化チタン）；クレー、例えば天然吸収クレー（例えばカオリナイト及びモンモリロナイト）及び合成クレー；核生成剤（例えばタルク及びケイ酸マグネシウム）；難燃剤（例えば臭素化難燃剤、例えば臭素化ポリマー、ヘキサブロモシクロドデカン、リン難燃剤、例えばトリフェニルホスフェート並びに相乗剤、例えばジクミル及びポリクミルを含有していてよい難燃剤パッケージ）；滑剤（例えばステアリン酸カルシウム及びステアリン酸バリウム）；酸スカベンジャー（例えば酸化マグネシウム及びピロリン酸四ナトリウム）；着色剤並びに顔料のいずれか１種又は１種より多い任意の組合せが含まれる。
【００３０】
最適の音響減衰特性のために、初期ポリマーフォームは、望ましくは２ｍｍ又はそれ以上、好ましくは３ｍｍ又はそれ以上、なお更に好ましくは４ｍｍ又はそれ以上、なお更に好ましくは６ｍｍ又はそれ以上であり、７ｍｍ又はそれ以上であってよい、平均気泡サイズを有する。ポリマーフォームの平均気泡サイズは、必然的にフォームの厚さよりも小さく、典型的に１２ｍｍ又はそれ以下、しばしば１０ｍｍ又はそれ以下である。音響に付随する圧縮波を収容し、減衰するために、気泡内の十分な空気移動を可能にするために、より大きい気泡サイズが望ましい。更に、より大きい気泡は、孔密度が十分に高い場合、１個より多い孔を収容し、単一の気泡内に１個より多い孔チャンネルを収容することができ、孔チャンネルを結合して、気泡内の空気の圧縮運動を、両方の孔チャンネルの中に伝播させることができる。ＡＳＴＭ  Ｄ３５７６の一般的手順を使用して、平均気泡サイズを決定する。
【００３１】
初期ポリマーフォームは、０％、１００％及びその間の任意の量を含む、連続気泡含有率（open cell content）の任意の量を有することができる。一般的に、初期ポリマーフォームは、３０％又はそれ以下、更に典型的に２０％又はそれ以下、１０％又はそれ以下、５％又はそれ以下又は０％の連続気泡含有率を有することができる。ＡＳＴＭ方法Ｄ６２２６−０５の一般的手順に従って、連続気泡含有率パーセントを決定する。
【００３２】
初期ポリマーフォーム及び有孔ポリマーフォームの両方は、本発明の吸音フォームよりも薄く、それによって、本発明の吸音フォームを製造する際の望ましい利点を提供する。より薄いポリマーフォームは、気泡内からの発泡剤を、空気によって、より厚いポリマーフォームよりも速く、有利に交換する。しばしば、吸音ポリマーフォームは、引火性発泡剤で製造され、空気を、気泡内の発泡剤と交換するために「硬化させる」ことを必要とする。硬化は、発泡剤／空気交換が完結するまで、ポリマーフォームを上昇した温度で貯蔵することを必要とする。ポリマーフォームに孔をあけることは、発泡剤／空気交換を促進する。ポリマーフォームの厚さを減少させることも、発泡剤／空気交換を促進し、より厚いフォームに適用可能ではないローラー孔あけ技術を許容することによって、フォームの孔あけを容易にする。本発明のプロセスは、厚い吸音ポリマーフォームを製造することの利益を享受しながら、薄いポリマーフォームに付随する迅速な硬化速度及び孔あけの容易性から、有利に利益を受ける。初期ポリマーフォーム及び有孔ポリマーフォームは、望ましくは３０ミリメートル（ｍｍ）又はそれ以下、好ましくは２０ｍｍ又はそれ以下、最も好ましくは１０ｍｍ又はそれ以下の厚さを有する。一般的に、必須ではないが、初期ポリマーフォーム及び有孔ポリマーフォームは、１ｍｍ又はそれ以上の厚さを有する。
【００３３】
本発明のプロセスは、初期ポリマーフォームに孔をあけて、有孔ポリマーフォームを製造することを必要とする。初期ポリマーフォームは、孔を含有することができるが、典型的には、孔を含有していない。いずれにしても、有孔ポリマーフォームは、初期ポリマーフォームよりも多い孔を含む。
【００３４】
ポリマーフォームに孔をあけることができる、公知の又は後に開発される任意の孔あけ技術が、初期ポリマーフォームに孔をあけるために適している。孔あけ技術には、針群を含有するローラーを、ポリマーフォームの上又は下に適用すること、針群の床（bed）をポリマーフォームの中に導入し、次いで針群をポリマーフォームから分離すること又はポリマーフォームを、フォームが針群の下を移動するとき、ポリマーフォームに繰り返し挿入し、そして引き抜く１本の針又は一連の針群に付すこと（ミシン技術）が含まれる。孔の深さは、望ましくは、初期フォームの全体を通過する（対峙する主表面の両方を通過する）。望ましくは、孔の大部分（５０％よりも多い）は、有孔フォームの全体を通過して伸び、典型的には、孔の全部が、有孔ポリマーフォームの全体を通過して伸びている。特別の孔チャンネルは、有孔ポリマーフォームの中に、連続的で線状の様式で、その孔の深さまで伸びている。
【００３５】
一つの望ましい孔あけ技術（「ローラー技術（roller technique）」）は、初期ポリマーフォームを、ローラーから外に伸びているスパイク（針）を有するローラーの下に導き、そうして、フォームがローラーの下を移動させると、スパイクが、典型的には主表面を通して初期ポリマーフォームに孔をあけるようにすることである。ローラーが初期ポリマーフォームに孔をあけるとき、ローラーが同時に初期ポリマーフォームを圧縮し、それによって、初期ポリマーフォームの中に又はそれを通して伸びるために必要な針の長さを短縮することが、なお一層望ましい。ローラー上のスパイクの量及びスパイクの位置は、得られる有孔ポリマーフォームの孔パターン及び孔密度を指定する。孔パターンは、均一な孔密度又は不均一な孔密度を有することができる。望ましくは、ローラーは、初期ポリマーフォームの全体に亘って伸び、圧縮する。ローラーは、初期ポリマーフォームの全体に亘って、種々の位置で孔を適用することが、更に望ましい。
【００３６】
初期フォームに孔をあけるためにローラー技術を使用するとき、孔あけの後に、有孔フォームをスパイク（又は針）から分離するために、取出しデバイス（ejecting device）を使用することが望ましい。スパイクを含有するローラーは、プレ有孔フォーム側面及び有孔フォーム側面を有する。プレ有孔フォーム側面は、初期フォームがローラーに近づく側面である。有孔フォーム側面は、有孔フォームがローラーの下から出る側面である。取出しデバイスの少なくとも一部が、ローラーと有孔フォームとの間のローラーまで伸びているような様式で、取出しデバイスをローラーの有孔フォーム側面の上に配置することが望ましい。次いで、取出しデバイスは、有孔フォームがローラーの下から出るとき、有孔フォームをローラー上のスパイクから分離する（取出す）ように機能する。特に望ましい取出しデバイスは、ローラー上のスパイクの列の間で、ローラーの下から出る有孔フォームとローラー自体との間の位置まで伸びている、複数のロッド、好ましくは金属ロッドを含むリードである。リードは、望ましくは、有孔ポリマーフォームをローラー上のスパイクから効率的に分離するために、少なくとも、それがローラーから分離する有孔ポリマーフォームと同じ幅である。
【００３７】
本発明に於いて、「ローラーの下（under the roller）」に対する参照は、相対的で、非限定であり、スパイクを有するローラーの上に初期フォームを通過させることによって、孔あけが起こる場合には、これは等しく「ローラーの上（above the roller）」を意味し得ることを意味する。更に、この教示は、等しく、フォームの上及び下でスパイクを含有するローラーによってフォームを通して孔をあけること並びに同じローラーの上及び下にフォームを通過させることによって、単一の、スパイクを含有するローラーによって複数のフォームに孔をあけることによって、初期フォームに孔をあける方法に適用される。
【００３８】
厚さのある吸音フォームの他の製造方法を超えた本発明のプロセスの利点は、実質的な厚さの吸音フォームを、より厚いフォームのために適していない時間及びコスト効率的孔あけ技術を使用して製造できることである。例えばローラー型孔あけ装置は、薄いフォームのためには有用であるが、厚いフォームのためには適していない。更に、ローラー型孔あけ装置は、厚いフォームのために適しているミシン型孔あけプロセスを使用するための装置の価格の十分の一のコストであろう。
【００３９】
孔密度は、有孔表面、典型的には有孔主表面の単位面積当たりの孔の数のための尺度である。本発明の有孔ポリマーフォームは、望ましくは、有孔表面の１ｃｍ2当たり、少なくとも０．８個の孔密度を有する。孔密度を増加させることは、一般的に、有孔ポリマーフォームの発泡剤／空気交換の速度及び吸音ポリマーフォームの音響特性の両方を増加させる。望ましくは孔密度には、有孔表面の１ｃｍ2当たり、１個又はそれ以上の孔、好ましくは１．２５個又はそれ以上の孔、なお更に好ましくは１．５個又はそれ以上の孔、なお更に好ましくは２個又はそれ以上の孔が含まれる。孔密度での上限は、主として、性能制限ではなくて、技術的制限に依存性である。にもかかわらず、本発明のプロセスに於いて使用するための有孔ポリマーフォームは、一般的に、有孔表面の１ｃｍ2当たり３個又はそれ以下の孔、典型的には有孔表面の１ｃｍ2当たり２個又はそれ以下の孔の孔密度を有する。本発明のために、この有孔表面は、望ましくはポリマーフォームの主要表面である。
【００４０】
初期ポリマーフォームに孔をあけるために使用される針の直径又は幅は、針が初期ポリマーフォームの中に導入する孔チャンネルのサイズを規定する助けになる。典型的には、初期ポリマーフォームに孔をあけるために使用される針の直径又は幅は、１ｍｍ又はそれ以上、好ましくは２ｍｍ又はそれ以上である。それらが、より良い空気流のためにフォームを開けるので、大きい針サイズが望ましい。しかしながら、針サイズが大きすぎる場合には、これはフォームを損傷し得る。初期ポリマーフォームに孔をあけるために使用される針の直径又は幅は、一般的に、６ｍｍ又はそれ以下、好ましくは５ｍｍ又はそれ以下である。
【００４１】
２個又はそれ以上の有孔ポリマーフォームを一緒に積層して、一つの有孔フォームの有孔表面が、別の有孔ポリマーフォームの有孔表面に接着して、本発明の吸音ポリマーフォームを形成するようにする。注意すべきことに、本発明の吸音ポリマーフォームを構成する初期ポリマーフォーム及び有孔ポリマーフォームは、ポリマー組成、連続気泡含有率、厚さ及び孔密度を含む特性の任意の一つ又は一つより多い任意の組合せに於いて、互いに同一であってよく又は異なっていてよい。
【００４２】
積層プロセスの間に、接触している有孔フォーム中の孔チャンネルの間の流体連通を最大にすることが望ましい。流体連通は、接触している有孔フォームからの孔チャンネルが互いに一線上に揃っているとき又は孔チャンネルが共通の気泡若しくは共通の気泡群を共有しているとき増加する。チャンネルが同じ気泡に対して開いている場合、孔チャンネルは共通の気泡を共有している。有孔ポリマーフォーム中のそれぞれの悉くの孔チャンネルの、接触している有孔ポリマーフォームの孔チャンネルとの完全な直線状整列は、実際上不可能である。従って、積層吸音ポリマーフォームの特徴は、全部よりも僅かの、典型的にあったとしても僅かの孔チャンネルが、有孔ポリマーフォームの間の孔チャンネルの完全よりも少ない整列に起因する、孔チャンネルの狭小化又は束縛を経験することなく、吸音ポリマーフォームの一方の表面から、吸音ポリマーフォームの対峙する表面へ、連続的線状様式で伸びていることである。一般的に、本発明の吸音ポリマーフォームに於ける接触している有孔ポリマーフォーム群の孔チャンネルの間の流体連通は、孔チャンネルの部分的整列、共通気泡を共有すること又は部分的整列と共通気泡を共有することとの両方によって生じる。
【００４３】
有孔ポリマーフォームを、互いに対して、有孔ポリマーフォームの間の気体透過性界面になる技術を使用して、それらを一緒に接着することによって積層する。気体透過性接着剤、例えばスプレーオン接着剤及び多孔性又は有孔膜接着剤を使用することができるが、必須ではない。
【００４４】
溶融溶着（melt welding）が、有孔ポリマーフォームを一緒に接着する特に望ましい方法である。ポリマーフォームの一方又は両方の有孔表面を、フォームのポリマーマトリックス中のポリマー組成物を軟化させるために十分な温度に（典型的には、ポリマー組成物のガラス転移温度又はそれ以上に）加熱して、軟化した有孔表面を形成することによって、２つの有孔ポリマーフォームを一緒に溶融溶着させる。ポリマー組成物が、未だ軟化状態にある間に、軟化した有孔表面（群）を一緒に接触させ、そして圧力を掛ける。軟化した有孔表面が冷却したとき、これらを互いに対して接着する。
【００４５】
溶融溶着は、他の積層方法を超えた幾つかの利点を有する。一つの利点は、有孔ポリマーフォームの有孔表面を、軟化状態にまで加熱することが、有孔表面上のスキンを後退させ、スキンの下の気泡を露出することである。これは、それが、気泡を、接触している有孔フォームからの孔チャンネルに対して開き、それによって、完全に又は部分的にでも直線的に整列される必要なしに、気泡を共有する（即ち共通気泡を共有する）２つの有孔フォームの孔チャンネルの間の流体連通を容易にするために、有利である。溶融溶着の別の利点は、それが、積層プロセスに於いて、別個の接着成分又は接着剤適用工程を導入する必要なしに、容易に使用されることである。望ましくは、一緒に接着される有孔表面の間の１つ又はそれ以上の有孔ポリマーフォームの軟化したポリマー組成物以外の接着剤の不存在下で、接触している有孔ポリマーフォームを一緒に溶融溶着する。
【００４６】
熱を適用する任意の方法を使用して、溶融溶着工程に於いて有孔表面を加熱する。有孔表面に対して熱風を適用することが、特に有用である。溶融溶着のためにそれを軟化させるために有孔表面を加熱する他の方法には、表面を放射赤外線熱に露出すること又は加熱された表面と接触させることが含まれる。加熱の非接触方法、例えば熱風又は放射赤外線熱の適用が、接触方法を超えて望ましい。それは、これらが、軟化したポリマー表面を汚さないか又はそれが軟化したときポリマー表面スキンを後退させることから束縛しないからである。
【００４７】
積層プロセスの間に、吸音ポリマーフォーム全体を通って流体連通を有する、それぞれの有孔ポリマーフォーム中の孔チャンネルの数を最大にすることが望ましい。有孔フォームの間の孔チャンネルの完全な直線整列を達成することは実際上不可能であるが、その代わりに、部分的に整列した又は共通に気泡を共有する孔チャンネルを有することによって、流体連通が得られる。
【００４８】
本発明の得られる吸音ポリマーフォームは、２個又はそれ以上の一緒に積層された有孔ポリマーフォームを含み、３個又はそれ以上、４個又はそれ以上、５個又はそれ以上の一緒に積層された有孔ポリマーフォームを有することができる。それぞれの有孔ポリマーフォームは、有孔ポリマーフォーム全体を通って連続直線様式で伸びている孔チャンネルを有する。しかしながら、全部よりも僅かの、有孔ポリマーフォームの任意の孔チャンネルは、有孔ポリマーフォームを含む吸音ポリマーフォーム全体を通って、束縛無しに、連続的な線状様式で伸びている。
【００４９】
望ましくは吸音ポリマーフォームは有孔ポリマーフォームの間に接着剤を含有していない。
【００５０】
本発明の吸音ポリマーフォームは、望ましくは下記の特性、即ち２７キログラム／立方メートル（ｋｇ／ｍ3）又はそれ以上、好ましくは２８ｋｇ／ｍ3又はそれ以上で、典型的には３５ｋｇ／ｍ3又はそれ以下の密度及び２０キロパスカル（ｋＰａ）又はそれ以上、典型的には３０ｋＰａ又はそれ以上で、一般的に６０ｋＰａ又はそれ以下の、２５％圧縮での垂直圧縮強度を有する。ＡＳＴＭ方法Ｄ１６２２の一般的手順を使用して密度を測定する。ＡＳＴＭ  Ｄ３５７５に従って垂直圧縮強度を測定する。
【００５１】
驚くべきことに、本発明の吸音ポリマーフォームは、同様の組成及び厚さの非積層有孔ポリマーフォームに対して、匹敵する又はより良い音響活性を有する。しかしながら、本発明の吸音ポリマーフォームは、著しく短い硬化時間を必要とし、それらの製造の間に、より単純で、より低いコストの孔あけの方法を使用することができる。
【実施例】
【００５２】
下記の実施例は、本発明の全範囲を必然的に定義するのではなくて、本発明の態様を例示するものである。
【００５３】
下記の実施例のそれぞれについて、ＡＳＴＭ−Ｅ−１０５０に従って、音響性能を測定する。音響性能を測定するための装置は、共にBrueel and Kjaer A/S、デンマーク国Ｎａｅｒｕｍからの、モデル４２０６音響インピーダンス管及びモデル３５５５シグナルアナライザーである。それぞれのフォームについて、垂直入射吸音率を測定する。
【００５４】
比較例Ａ：厚い有孔フォーム
６１〜６３ｍｍの厚さ及び３０〜３４ｋｇ／ｍ3の密度を有するＱＵＡＳＨ（登録商標）ＦＲ２０００サウンドマネージメントフォーム（sound management foam）（ＱＵＡＳＨは、ザ・ダウ・ケミカル社（The Dow Chemical Company）の商標である）から、１００個の試験サンプルを調製する。２ｍｍの直径の針を使用して、１孔／ｃｍ2の孔密度で、主表面に対して垂直方向で、サンプルを通して全体に孔をあける。１０３５ＭｏｄｅｒｎＴｅｃｈ装置（ミシン技術で、フォームに孔をあける数列の針群を使用する）を使用して、このサンプルに孔をあける。１００個のサンプルのそれぞれの音響性能を測定し、値のボトム・エンベロープ（bottom envelope）を取り、比較例Ａの性能として機能させる。
【００５５】
図１は、比較例Ａについての吸音スペクトルを例示する。比較例Ａについての平均ノイズ減少率（ＮＲＣ）は０．４４０である。
【００５６】
比較例Ｂ：継続する孔を有する積層フォーム
それぞれ１５〜１６．５ｍｍの厚さを有するシートであるＰＬＦ  ＱＵＡＳＨ（登録商標）ＦＲ２０００Ｎａｔｕｒａｌサウンドマネージメントフォームの４枚のシートを一緒に積層して、厚さに於いて６０〜６２ｍｍの厚さを有するサンプルを製造することによって、１１個のサンプルを調製する。４００〜４５０℃に加熱した空気をシートの表面に適用して、ポリマーを軟化させ、次いでこのフォームシートを一緒に圧縮する、Ｍｅｇａｍｏｌｄ２８００ラミネーションラインを使用して、シートを積層する。このフォームシートは３０〜３４ｋｇ／ｍ3の密度を有する。比較例Ａを製造するために使用したものと同様の方法で、積層した物に孔をあける。２ｍｍの直径の針を使用して、１孔／ｃｍ2の孔密度で、フォームの主表面に対して垂直方向で、フォームを通して全体に孔をあける。１１個の積層フォームのそれぞれの音響性能を測定し、それらの性能を一緒に平均し、比較例Ｂの性能として機能させる。
【００５７】
図１は、比較例Ｂについての吸音スペクトルを例示する。比較例Ｂについての平均ＮＲＣは０．６４２である。比較例Ｂは、同様の厚さ及び組成の一体フォームよりも高い、積層フォームについてのＮＲＣを示している。
【００５８】
実施例１：積層有孔フォーム
それぞれ１６ｍｍの厚さ及び３２ｋｇ／ｍ3の密度を有するシートである、ＰＬＦ  ＱＵＡＳＨ（登録商標）ＦＲ２０００Ｎａｔｕｒａｌサウンドマネージメントフォームの４枚のシートに孔をあけることによって、実施例１を調製する。フォームシート上の孔密度が１孔／ｃｍ2であるように、ローラー上の列内に配置された、２ｍｍの直径の針群を固定したローラーを使用して、フォームシートを通して全体に、主表面に対して垂直方向で、フォームシートに孔をあける。同時にフォームシートを圧縮しながら、フォームシートを通して全体に孔をあける。針の列の間に伸び、ローラーの付近から、フォームがローラーの下を移動する方向に平行に、ローラーから一定の距離まで伸びている金属ロッドからなるリードを使用して、フォームシートを、ローラーの針群から排出する。金属ロッドの一部は、有孔フォームシートがローラーの下から出るとき、ローラーと有孔ポリマーフォームシートとの間に存在するローラに最も近い。金属ロッドは、フォームシートを針群から排出する。次いで、フォームシートは、ローラーの下を通過した後、リードの下を移動する。リードは、フォームシートの全幅に架かるために十分に広い。
【００５９】
４枚のシートを一緒に積層して、孔チャンネルが、孔の方向に対して垂直である、平行方向内に伸びるようにする。最初に、２００℃のテフロン（登録商標）コーティング加熱ブレードを使用して、それぞれのフォームシートの主表面のポリマーを軟化させ、次いで、フォームシートの軟化した表面を一緒に圧縮することによって、１枚のシートの１個の主要表面を別のシートの主要表面に向けて、４枚のシートを一緒に積層する（テフロン（登録商標）は、DuPontの商標である）。得られる積層フォームである実施例１は、６１ｍｍの厚さである。任意の有孔ポリマーフォーム内の、あったとしても、全部よりも少ない孔チャンネルは、実施例１の吸音ポリマーフォームを通って全体に、束縛無しに、連続的で線状様式で伸びている。
【００６０】
実施例１について音響性能を測定する。図１は、実施例１についての吸音スペクトル及び本発明の驚くべき結果を例示する。実施例１についての平均ＮＲＣは０．６６４である。実施例１は、比較例Ａ又は比較例Ｂのいずれよりも高いＮＲＣを有し、比較例のいずれよりも高い総音響減衰能力を示す。実施例１のより大きい吸音率は、図１に於けるほぼ全ての試験した周波数で明らかである。
【００６１】
以下に、本発明の関連態様を列挙する。
態様１．下記の工程、即ち、
（ａ）それぞれ対峙する主要表面を有する、少なくとも２つの初期ポリマーフォームを用意する工程、
（ｂ）前記初期ポリマーフォーム群に、一つの主要表面のフォーム全体を通り、かつ対峙する主要表面を通る孔をあけて、有孔ポリマーフォーム全体を通る連続的でかつ線状様式で伸びている孔チャンネルを有する有孔ポリマーフォーム群を形成する工程並びに
（ｃ）一つの有孔ポリマーフォームの有孔表面を、別の有孔ポリマーフォームの有孔表面に接着するように、有孔ポリマーフォーム群を一緒に積層する工程
を含んでなる音響的に活性なポリマーフォームを製造するプロセス。
態様２．前記有孔ポリマーフォームが、ＡＳＴＭ  Ｄ３５７６に従った、少なくとも４ｍｍの平均気泡サイズを有する態様１に記載のプロセス。
態様３．前記初期ポリマーフォームが、ＡＳＴＭ方法Ｄ６２２６−０５に従った、３０％よりも小さい連続気泡含有率を有する態様１に記載のプロセス。
態様４．前記初期ポリマーフォームが、それぞれ、３０ｍｍ又はそれ以下の厚さを有する態様１に記載のプロセス。
態様５．工程（ｂ）が、初期ポリマーフォームを圧縮状態に圧縮し、次いで、圧縮状態にある間に初期ポリマーフォームに孔をあけることを含む態様１に記載のプロセス。
態様６．孔あけが、ローラーからそれぞれの初期ポリマーフォームの中に伸びきっている多数のスパイクを有するローラーを、初期ポリマーフォームがローラーの下を移動するとき、スパイクが初期ポリマーフォームを貫通するように適用することによって行われる態様５に記載のプロセス。
態様７．前記ローラーが、プレ有孔フォーム側面及び有孔フォーム側面を有し、有孔フォーム側面からローラーまで伸び、ローラーと有孔ポリマーフォームとの間に存在するロッドを含むことによって、ロッドのリードが有孔フォームをスパイクから取出す態様６に記載のプロセス。
態様８．工程（ｂ）が、有孔主要表面の１ｃｍ2当たり少なくとも０．８個の孔の孔密度を有する有孔ポリマーフォームを製造するのに十分な孔を導入する態様１に記載のプロセス。
態様９．前記孔密度が、有孔主要表面の１ｃｍ2当たり２個又はそれ以下の孔である態様８に記載のプロセス。
態様１０．工程（ｃ）が、一緒に接着される主要表面の一方又は両方を、表面又は表面群で有孔ポリマーフォームを軟化させるのに十分に加熱し、次いで、有孔ポリマーフォームの主要表面を一緒に接触させることを含む態様１に記載のプロセス。
態様１１．工程（ｃ）が、有孔ポリマーフォームの主要表面を一緒に、有孔ポリマーフォームの有孔表面の間に、有孔ポリマーフォームの１つ又はそれ以上の軟化したポリマー組成物以外の接着剤の不存在下に、溶融溶着させることを含む態様１０に記載のプロセス。
態様１２．別の有孔ポリマーフォームの有孔表面に積層された、少なくとも１つの有孔表面を有する、対峙した有孔表面を有する２つ又はそれ以上の有孔ポリマーフォームを含む吸音ポリマーフォームであって、それぞれの有孔ポリマーフォームが、有孔ポリマーフォーム全体を通って、連続的で線状様式で伸びている孔を含み、任意の有孔ポリマーフォーム中の孔チャンネルの全部よりも少ないチャンネルが、吸音ポリマーフォーム全体を通って、束縛無しに、連続的で線状様式で伸びている吸音ポリマーフォーム。
態様１３．前記有孔ポリマーフォームが、ＡＳＴＭ  Ｄ３５７６に従った、少なくとも４ｍｍの平均気泡サイズを有する態様１２に記載の吸音ポリマーフォーム。
態様１４．前記有孔ポリマーフォームが、有孔ポリマーフォーム主要表面の１ｃｍ2当たり少なくとも０．８個の孔密度を有する態様１２に記載の吸音ポリマーフォーム。
態様１５．前記ポリマーフォームの少なくとも１つが、１ｃｍ2当たり２個又はそれ以下の孔密度を有する態様１４に記載の吸音ポリマーフォーム。
【図１】
2014194583.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月17日(2014.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程
（ａ）それぞれ対峙する主要表面を有する、少なくとも２つの、それぞれ厚さが３０ｍｍ又はそれ以下の初期ポリマーフォームを用意する工程、
（ｂ）前記初期ポリマーフォーム群に、一つの主要表面のフォーム全体を通り、かつ対峙する主要表面を通る孔をあけて、有孔ポリマーフォーム全体を通る連続的でかつ線状様式で伸びている孔チャンネルを有する有孔ポリマーフォーム群を形成する工程並びに
（ｃ）一つの有孔ポリマーフォームの有孔表面を、別の有孔ポリマーフォームの有孔表面に接着するように、有孔ポリマーフォーム群を一緒に積層する工程
を含んでなる音響的に活性なポリマーフォームを製造するプロセス。
【請求項２】
工程（ｂ）が、有孔主要表面の１ｃｍ2当たり少なくとも０．８個の孔の孔密度を有する有孔ポリマーフォームを製造するのに十分な孔を導入する請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
工程（ｃ）が、一緒に接着される主要表面の一方又は両方を、表面又は表面群で有孔ポリマーフォームを軟化させるのに十分に加熱し、次いで、有孔ポリマーフォームの主要表面を一緒に接触させることを含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記各初期ポリマーの厚さが１ｍｍ〜２０ｍｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５】
別の有孔ポリマーフォームの有孔表面に積層された、少なくとも１つの有孔表面を有する、対峙した有孔表面を有する２つ又はそれ以上の、それぞれ厚さが３０ｍｍ又はそれ以下の有孔ポリマーフォームを含む吸音ポリマーフォームであって、それぞれの有孔ポリマーフォームが、有孔ポリマーフォーム全体を通って、連続的で線状様式で伸びている孔を含み、任意の有孔ポリマーフォーム中の孔チャンネルの全部よりも少ないチャンネルが、吸音ポリマーフォーム全体を通って、束縛無しに、連続的で線状様式で伸びている吸音ポリマーフォーム。
【請求項６】
前記有孔ポリマーフォームが、有孔ポリマーフォーム主要表面の１ｃｍ2当たり少なくとも０．８個の孔密度を有する請求項５に記載の吸音ポリマーフォーム。
【請求項７】
前記各有孔ポリマーフォームの厚さが１ｍｍ〜２０ｍｍである請求項５又は６に記載の吸音ポリマーフォーム。