(57)【要約】【課題】車両内装材等に要求される広い周波数帯域の吸音を良好に行うことができる吸音材を提供する。【解決手段】ガラス繊維２とポリプロピレン樹脂繊維３を混合してシート状繊維とし、一方、メソポーラスシリカを製造する過程で界面活性剤のミセルの表面をシリカで覆った複合体７を生成して、シート状繊維に複合材７を吸音機能材として混入し、複合体７が混入したシート状繊維で不織布６を生成した後、当該不織布６を加熱してポリプロピレン樹脂繊維３を溶融させてガラス繊維を固定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布内に、金属酸化物に規則性分子集合体が内包された複合材が存在している車両用吸音材。
【請求項２】
不織布が無機繊維と熱可塑性樹脂材を混合してなり、溶融した熱可塑性樹脂材によって前記無機繊維及び前記複合材が固定されている請求項1記載の車両用吸音材
【請求項３】
前記複合材の規則性分子集合体が液晶構造またはミセル構造または金属錯体構造をとる請求項１又は2に記載の車両用吸音材。
【請求項４】
前記複合材の金属酸化物の金属種がSi、Al、Ti、Mg、Zr、Feの1種又は複数種で構成される請求項１から3に記載の車両用吸音材。
【請求項５】
無機繊維と熱可塑性樹脂材を混合してシート状繊維とし、一方、前記複合材を別工程にて製造し、前記シート状繊維に前記複合材を混入し、前記複合材が混入したシート状繊維で不織布を生成した後、当該不織布を加熱して前記熱可塑性樹脂材を溶融させて前記無機繊維を固定した車両用吸音材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用吸音材およびその製造方法に関し、特に吸音機能材を内包する車両用吸音材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には高分子材料のフィブリル内に金マイカやシリカ、アクリル樹脂等の粉体を保持させて、当該粉体による特に低周波数域の吸音特性を高めた吸音材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４０２６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は車両内装材等に要求される広い周波数帯域の吸音を良好に行うことが可能な車両用吸音材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、上記目的を達成するために、本発明の車両用吸音材は、不織布内に、金属酸化物に規則性分子集合体が内包された複合材が存在しているものである。ここで、前記不織布は無機繊維と熱可塑性樹脂材を混合してなり、溶融した熱可塑性樹脂材によって前記無機繊維及び前記複合材が固定されているものでも良い。前記複合材の規則性分子集合体は液晶構造またはミセル構造または金属錯体構造をとるものであっても良い。前記複合材の金属酸化物の金属種はSi、Al、Ti、Mg、Zr、Feの1種又は複数種で構成されるものであっても良い。
【０００６】
また、本発明の車両用吸音材の製造方法は、無機繊維と熱可塑性樹脂材を混合してシート状繊維とし、一方、別工程で、金属酸化物に規則性分子集合体が内包された複合材を生成し、前記シート状繊維に前記複合材を吸音機能材として混入し、前記複合材が混入したシート状繊維で不織布を生成した後、当該不織布を加熱して前記熱可塑性樹脂材を溶融させて前記無機繊維を固定したものである。
【０００７】
ここで、上記「複合材」とは例えば液晶またはミセル構造をとる「規則性分子集合体」を、例えば金属種がSi、Al、Ti、Mg、Zr、Feの1種又は複数種で構成される「金属酸化物」で内包されている構造体であり、一例としてメソポーラスシリカに液晶又はミセル又は金属錯体を内包させたものをさす。また、「熱可塑性樹脂材」には熱可塑性樹脂繊維および熱可塑性樹脂粉末が含まれる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車両用吸音材において、不織布内に存在する複合材の内部に、規則性分子集合体が存在し、入力する音圧によって分子が振動させられて音エネルギーが費消され、音が減衰させられる。これにより、車両内装材等に要求される広い周波数帯域の吸音が良好に行われる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の吸音材の製造に使用する装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の吸音材の製造に使用する装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の吸音材の吸音性能を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
【００１１】
［無機繊維］
無機繊維としては、例えばガラス繊維、カーボン繊維及びバサルト繊維等が使用できる。これらの無機繊維は１種のみ使用しても良く、２種以上を併用しても良い。ガラス繊維を使用する場合、無機繊維の全量を１００質量％とした場合に、ガラス繊維は８０質量％以上、特に９０質量％以上であることが好ましく、無機繊維の全量をガラス繊維としても良い。
【００１２】
［熱可塑性樹脂繊維］
熱可塑性樹脂繊維の樹脂材としては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン／プロピレン共重合体等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル／スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合樹脂等のポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂などが使用できる。熱可塑性樹脂は、紡糸することができれば２種以上を併用しても良い。
【００１３】
熱可塑性樹脂繊維としては、ポリエステル樹脂繊維が好ましく、ポリオレフィン樹脂繊維がさらに好ましい。ポリオレフィン樹脂繊維を構成するポリオレフィン樹脂は、未変性のポリオレフィン樹脂であってもよく、変性されたポリオレフィン樹脂であってもよい。未変性のポリオレフィン樹脂である場合、プロピレン単独重合体、エチレン／プロピレンランダム共重合体、エチレン／プロピレンブロック共重合体等のプロピレン系重合体が好ましい。この共重合体としては、プロピレンと、エチレン及び／又は１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−ペンテン−１等の炭素数４〜２０のα−オレフィンとの共重合体が好ましい。プロピレン系重合体としては、プロピレン単独重合体がより好ましい。また、変性されたポリオレフィン樹脂である場合、例えば、カルボン酸又は酸無水物を用いて酸変性された変性ポリオレフィン樹脂等を使用することができる。さらに、未変性樹脂と変性樹脂とを併用することもできる。
【００１４】
また、熱可塑性樹脂繊維の平均繊維長は２００ｍｍ以下（通常、２０ｍｍ以上）であることが好ましい。平均繊維径は５０μｍ以下（通常、１０μｍ以上）であることが好ましい。熱可塑性樹脂繊維は、熱可塑性樹脂のみを用いてなる繊維でもよいが、酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、防黴剤及び着色剤等の各種の添加剤が配合された熱可塑性樹脂を使用した繊維がより好ましい。
【００１５】
［熱可塑性樹脂粉末］
熱可塑性樹脂粉末としては、特に限定されないが、ポリオレフィン樹脂粉末が好ましい。ポリオレフィン樹脂粉末としては、（１）高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、（２）線状低密度ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のエチレンと他の単量体との共重合体、及び（３）ポリプロピレンなどの各種のポリオレフィン樹脂の粉末が使用でき、ポリプロピレン粉末及び高密度ポリエチレン粉末が好ましい。熱可塑性樹脂粉末は２種以上を併用しても良い。
【００１６】
熱可塑性樹脂粉末の平均粒径は特に限定されないが、１０〜２００μｍ、特に２０〜１５０μｍ、更に３０〜１００μｍであることが好ましい。熱可塑性樹脂粉末の平均粒径が１０〜２００μｍであれば、無機繊維間を十分に結着させることができる。熱可塑性樹脂粉末の平均粒径は、例えば顕微鏡観察、光透過粒径測定法等の方法により測定することができる。
【００１７】
［金属酸化物］
金属酸化物としては液晶構造やミセル構造、金属錯体構造を内包する外殻を形成するものであれば特に限定されるものではないが、製造工程の観点から、金属種としてＳｉ、Ti、Al、Zr、Mg、Fe  の1種又は複数種で構成された酸化物であることが望ましい。
【００１８】
［規則性分子集合体］
規則性分子集合体としては特に種類を限定しないが、例えば液晶構造、ミセル構造、金属錯体構造などが挙げられる。
液晶構造をなす分子は特に限定はしないが、例えばパラヒドロキシ安息香酸と、エチレンテレフタラート、フェノール、フタル酸、2,6-ヒドロキシナフトエ酸の1種又は複数種の重縮合体を主成分とした液晶ポリマー、水存在下で液晶構造をとるリン脂質やヒドロキシプロピルセルローズなどが挙げられる。
金属錯体構造をなす錯体は特に限定されるものではないが、例えばポルフィリン類に金属を配位させたものなど、金属錯体がスタッキングしやすい構造のものが好ましい。
ミセル構造をなす分子は特に種類を限定するものではないが、カチオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤を用いるのが望ましい。
カチオン系界面活性剤としては、第１級アミン塩、第２級アミン塩、第３級アミン塩、第４級アンモニウム塩等が挙げられ、ミセル構造の規則性の観点から第４級アンモニウム塩が好ましい。
第４級アンモニウム塩としては、オクチルトリメチルアンモニウムクロリド、オクチルトリメチルアンモニウムブロミド、オクチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、デシルトリメチルアンモニウムクロリド、デシルトリメチルアンモニウムブロミド、デシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ドデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ミルスチルトリメチルアンモニウムクロリド、ミルスチルトリメチルアンモニウムブロミド、ミリスチルアンモニウムヒドロキシド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロリド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、オクタデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロリド、ベヘニルトリメチルアンモニウムブロミド、ベヘニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド等のアルキル（炭素数１０〜２２）トリメチルアンモニウム塩が挙げられるが、ミセル構造の規則性や耐熱性の観点から炭素数１２〜２２のアルキルトリメチルアンモニウム塩が好ましい。
非イオン型界面活性剤としては、特に限定される物ではないが、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン２ 級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン酸誘導体、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール等のエーテル型のものや、ポリオキシエチレンアルキルアミン等の含窒素型のものを使用することができる。アルキル鎖の長さは特に限定されないが、ミセル構造の規則性や耐熱性の観点から、炭素数１２〜２２が好ましい。
これらカチオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤は1種又は複数種を用いてもよい。
【００１９】
［複合材］
複合材は、上記金属酸化物に上記規則性分子集合体を内包したものである。本発明においてはこの複合材の状態でこれを吸音機能材として使用する。
【００２０】
前記複合材の製造方法は多岐にわたり特に限定されるものではないが、例えば液中にパラヒドロキシ安息香酸とエチレンテレフタラートを溶解させ、ここにメソポーラスシリカを加え加熱攪拌し、濾過乾燥することで液晶構造を内包した上記複合材とする。
また例えば水中に塩化セチルトリメチルアンモニウム等の界面活性剤を溶解させてそのミセルを生成させ、ここにシリカ源となるテトラエトキシシランやテトラエチルオルトケイ酸、ケイ酸ナトリウム等を加える。さらに微量の酸あるいは塩基を触媒として加えて上記シリカ源に加水分解および重縮合を生じさせて濾過乾燥し、ミセルの表面にこれを覆うように金属酸化物たるシリカゲル骨格を形成させてミセル構造を内包した上記複合材とする。
【００２１】
（実施例）
図１、図２には車両用吸音材の製造工程の一例を示す。図１において、二台のエアレイ式フォーミングマシン１Ａ，１Ｂが備えられ、各フォーミングマシン１Ａ，１Ｂに無機繊維として外径３μｍ〜９μｍのガラス繊維（ＧＦ）２と、熱可塑性樹脂繊維として太さ２デシテックス〜１５デシテックスのポリプロピレン樹脂（ＰＰ）繊維３が５０（％）：５０（％）の質量割合で投入される。
【００２２】
シュータ１１から投入されたＧＦ２とＰＰ繊維３の混合繊維は各フォーミングマシン１Ａ，１Ｂ内の第１コンベア１２によって搬送され（以下、図１中の矢印で示す）、次段の各第２コンベア１３によって幅方向が均一に揃えられた状態で各メインシリンダ１４に送られる。そして、各メインシリンダ１４で解繊され、吹き飛ばされた混合繊維は各第３コンベア１５上でシート状に積層されて搬送される。
【００２３】
フォーミングマシン１Ｂから排出されたシート状繊維はコンベア４１，４２で搬送され、この搬送の間に、当該シート状繊維に吸音機能材として複合材７が散布供給される。複合材７は、水中に界面活性剤（例えば塩化セチルトリメチルアンモニウム）を溶解させてそのミセルを生成させ、ここにケイ酸ナトリウム（例えばＮａ2Ｓｉ2Ｏ5）を加え、さらに微量の酸を触媒として加えて、上記ケイ酸ナトリウムを加水分解および重縮合させて濾過乾燥することでミセルの表面にこれを覆うようにシリカゲル骨格を形成させたものである。
【００２４】
複合材７が供給されたコンベア４２上のシート状繊維にフォーミングマシン１Ａから排出されたシート状繊維が重ねられて、次段のニードルパンチ５へ送られる。シート状混合繊維を二層に重ねるのは、この方が目付の局部的なバラツキを緩和できるからであり、必ずしも二層に重ねる必要は無い。二層に積層されたシート状繊維は、ニードルパンチ５で繊維同士が交絡させられて不織布６となり、ロール状に巻き取られる。なお、フォーミングマシンとしてはカードフォーミング式のものを使用することもできる。
【００２５】
上記不織布は図２に示すような加熱工程を経て吸音材とされる。すなわち、図２において、不織布６はロール状態から引き出されて熱風炉８１中に通される。この通過中に不織布中のＰＰ繊維３（図１）が溶融させられ、溶融したＰＰ繊維３によってＧＦ２が固定された構造の吸音材が生成される。熱風炉８１を出た吸音材は熱プレス８２に通されてその表面の毛羽が抑えられるとともに全体の厚みが調整される。そして、最終段の冷却プレス８３に通されて最終的な厚み調整がなされるとともに溶融された吸音材が冷却され、続いてカッター８４で所定長に裁断される。これにより、車両の内装基材として使用できる、複合体７が内部に保持されたパネル状吸音材９が得られる。
【００２６】
図３には、以上の工程で製造されたパネル状吸音材９の吸音性能を示す。図中、本発明の吸音材の吸音性能を実線で示し、複合材７を有しない同様の構造の吸音材の吸音性能を破線で示す。なお、いずれの吸音材も目付９００ｇ／ｃｍ2とした。図３より明らかなように、本発明の複合材が含まれる吸音材は８００Ｈｚ〜６３００Ｈｚ以上の低周波域から高周波域の広い範囲にわたって垂直入射吸音率が増大しており、優れた吸音性能を発揮する。
【符号の説明】
【００２７】
１Ａ，１Ｂ…フォーミングマシン、２…ガラス繊維（無機繊維）、３…ポリプロピレン樹脂繊維（熱可塑性樹脂繊維）、４１，４２…コンベア、５…ニードルパンチ、６…不織布、７…複合材、８１…熱風炉、８２…熱プレス、８３…冷却プレス、８４…カッター、９…吸音材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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