(57)【要約】【課題】限られた厚み制限内で、１０００〜３０００Ｈｚ領域の高周波音に加え、４００〜１０００Ｈｚ領域の低周波音の吸音特性に優れた構造体を提供することを課題とする。【解決手段】（１）ガラスウール、（２）熱硬化型フェノール樹脂で被覆されたアルミニウム金属繊維を有するアルミニウム金属不織布、及び（３）アルミニウム金属不織布の順で積層された構造体であり、前記（１）でのガラスウールをガラス短繊維に熱硬化型フェノール樹脂を付着させて集綿された未硬化ガラス短繊維ウェブを加熱成形して形成されるガラスウールとし、前記（２）及び前記（３）でのアルミニウム金属不織布を一体ものとし、且つ該不織布をアルミニウム金属繊維同士が焼結されて形成されたものとすること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）ガラスウール、（２）熱硬化型フェノール樹脂で被覆されたアルミニウム金属繊維を有するアルミニウム金属不織布、及び（３）アルミニウム金属不織布の順で積層された構造体であり、前記（１）でのガラスウールをガラス短繊維に熱硬化型フェノール樹脂を付着させて集綿された未硬化ガラス短繊維ウェブを加熱成形して形成されるガラスウールとし、前記（２）及び前記（３）でのアルミニウム金属不織布を一体ものとし、且つ該不織布を、アルミニウム金属繊維を板状に堆積してなるアルミニウム金属綿板を焼結処理して形成されたものを圧延したものとし、前記（２）中のアルミニウム金属繊維を被覆する熱硬化型フェノール樹脂を、前記未硬化ガラス短繊維ウェブ中のフェノール樹脂をアルミニウム金属不織布に含浸させて形成させたものとすることを特徴とする吸音性積層構造体。
【請求項２】
前記（２）が、さらにガラス短繊維を有することを特徴とする請求項１に記載の吸音性積層構造体。
【請求項３】
前記構造体の総厚みが０．５〜１０ｍｍであり、厚み比が（１）／［（２）＋（３）］が１０〜０．２で、（２）／（３）が０．０５〜２であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸音性積層構造体。
【請求項４】
前記（３）でのアルミニウム金属不織布の空隙率が２０〜７０％で、前記（２）及び（３）でのアルミニウム金属不織布を形成するアルミニウム金属繊維の平均径が１０〜２００μｍであり、前記（２）の空隙率が前記（３）の空隙率の０．８〜０．９９倍であることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の吸音性積層構造体。
【請求項５】
ガラス短繊維に硬化前の熱硬化型フェノール樹脂を付着させて集綿された未硬化ガラス短繊維ウェブと、アルミニウム金属繊維同士が焼結されて形成されたアルミニウム金属不織布とを重ね合わせて加圧加熱成形する工程を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の吸音性積層構造体の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐熱性に優れる吸音性積層構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジン周り等には、エンジンからの騒音等を吸音できるようにガラスウールが使用されている。該ガラスウールには、紡糸されたガラス繊維に硬化前の熱硬化型樹脂を付着させて集綿した未硬化ガラス繊維ウェブ（以下、未硬化ガラスウールと呼ぶ場合有り）を金型等で加圧加熱成形したものが使用される。エンジン周り等は、エンジン駆動中に温度上昇が生じるので、その周りに使用される部材には、２００℃、又は２５０℃以上の耐熱性が必要とされる。そのため、前記熱硬化型樹脂にはフェノール樹脂が使用されている（背景技術として例えば、特許文献１）。
【０００３】
最近、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンと、電気モータを搭載した型の自動車、いわゆるハイブリッド自動車が普及して来ている。電気モータを搭載した自動車は、静粛性に優れているので、モータによって発生する１０００Ｈｚ以下の４００〜１０００Ｈｚ程度の低周波音が騒音として認識されるようになってきた。この領域の音は、前記した加圧加熱成形されて形成されるガラスウールでは、吸音が難しい領域であり、新たな吸音材が求められている。
【０００４】
前記低周波音を吸音する構造体として、特許文献２は、ガラスウール等の繊維体材とポリエチレンテレフタレート等よりなる不織布とを積層した構造を有する吸音材を開示している。そして、該文献では、不織布の通気度を細密化することで前記低周波音の吸音特性が向上することが開示されている。また、特許文献３では、アルミニウム金属繊維同士が焼結されて形成される不織布を圧延することで、不織布の空隙率を調整し、不織布の吸音特性を制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３３７６８１号公報
【特許文献２】特開２００３−１９９３０号公報
【特許文献３】特開２００６−１０６４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
構造体の吸音特性は、その厚みを増やせば向上させることができるが、自動車のエンジン周り等の空間が制限された場所では、許容される厚みに限界がある。又、使用される部材に応じて構造体は任意形状に成形されなければならず、構造体に使用される部材の種類も制限される。加えて、エンジン周り等で使用されるためには、２００℃以上の耐熱性が必要である。加えて、エンジン駆動により生じる振動で、構造体の形状、及び構造が保持される必要がある。
【０００６】
本発明では、これらら材料選択の制限要素を考慮し、限られた厚み制限内で、１０００〜３０００Ｈｚ領域の高周波音に加え、４００〜１０００Ｈｚ領域の低周波音の吸音特性に優れた構造体を提供することを課題とする。    
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エンジン周り等でも使用できるよう耐熱性を有し、且つ任意の形状のものを提供しやすい構造体を目指している。ガラスウールは、加熱成形される際に金型の形状によって、所望の形状を提供しやすい。そして、該部材は、前記した高周波音の吸音特性に優れる。そして、前記した低周波音の吸音特性を構造体に付与するためには、この領域の吸音特性に優れるとともに、前記した形状に従うように変形される必要がある。従って、吸音特性と耐熱性に優れ、且つ可撓性を有する部材とする必要がある。本発明では、種々の材料を検討した結果、アルミニウム金属繊維同士が焼結されて形成されたアルミニウム金属不織布が最適であることを見出した。
【０００８】
そして、構造体を大きな厚みとすることなく、前記した低周波音の吸音特性をも向上させる構造体とするために前記アルミニウム金属不織布の厚み方向の一部を熱硬化型フェノール樹脂で被覆することで本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち本発明の吸音性積層構造体は、（１）ガラスウール、（２）熱硬化型フェノール樹脂で被覆されたアルミニウム金属繊維を有するアルミニウム金属不織布、及び（３）アルミニウム金属不織布の順で積層された構造体であり、前記（１）でのガラスウールをガラス短繊維に熱硬化型フェノール樹脂を付着させて集綿された未硬化ガラス短繊維ウェブを加熱成形して形成されるガラスウールとし、前記（２）及び前記（３）でのアルミニウム金属不織布を一体ものとし、且つ該不織布を、アルミニウム金属繊維を板状に堆積してなるアルミニウム金属綿板を焼結処理して形成されたものを圧延したものとし、前記（２）中のアルミニウム金属繊維を被覆する熱硬化型フェノール樹脂を、前記未硬化ガラス短繊維ウェブ中のフェノール樹脂をアルミニウム金属不織布に含浸させて形成させたものとすることを特徴とする。
【００１０】
音は波であることから、異なる周波数帯に吸収性を有する部材を重ね合わせたとしても、それぞれの周波数帯を吸収することが可能な部材となるとは限らない。本発明では、ガラスウールとアルミニウム金属不織布とを選択し、その積層構造を前記で述べた構造とすることで、３種類の積層部を有したものとしている。そして、該構造では、層間の空隙が連続した構造体となっている。低周波音の吸音には前記（２）層が特に効果を発揮せしめ、本発明によれば、構造体の厚みを増やすことなく、前記した高周波音から低周波音の吸音特性に優れた積層構造体を提供することに奏功する。
【００１１】
また、前記（２）層は、さらにはガラス短繊維を有することが好ましい。フェノール樹脂で被覆されたアルミニウム金属繊維に加え、（２）層がガラス短繊維を有する構造とすることで、該（２）層は、前記（１）層、及び前記（３）層と異なる空隙率としやすく、特には、４００〜１０００Ｈｚ領域の低周波音の吸音特性に優れた構造体を提供しやすくなり好ましい。
【００１２】
（２）層に好適に導入されるガラス短繊維は、前記（１）層にあるガラス短繊維から導入されることが好ましい。このようにして（２）層にガラス短繊維が導入される場合、この部分は、ガラスウールを形成する繊維及びアルミニウム金属不織布を形成する繊維の双方がもつれる構造となり、（１）層乃至（３）層が強固に接着した構造となるので好ましい。
【００１３】
そして、本発明の構造体の総厚みを０．５〜１０ｍｍとし、厚み比を（１）／［（２）＋（３）］を１０〜０．２、（２）／（３）が０．０５〜２とすることが好ましい。吸音特性の制御は、低周波音の方が難しいため、低周波音の吸音特性を良好とし、高周波音から低周波音の吸音特性に優れた積層構造体とするためには、それぞれの層の比を前記した範囲内となるように調整することが好ましい。
【００１４】
さらに低周波音の吸音特性を良好なものとするためには、前記（３）でのアルミニウム金属不織布の空隙率を２０〜７０％、好適には、２３〜６６％、前記（２）及び（３）でのアルミニウム金属不織布を形成するアルミニウム金属繊維の平均径を１０〜２００μｍとし、さらに前記（２）の空隙率を前記（３）の空隙率の０．８〜０．９９倍とすることが好ましい。
【００１５】
そして、前記した吸音性積層構造体を効率よく製造するためには、本発明の構造体の製法は、ガラスウールをガラス短繊維に硬化前の熱硬化型フェノール樹脂を付着させて集綿された未硬化ガラス短繊維ウェブと、アルミニウム金属繊維同士が焼結されて形成されたアルミニウム金属不織布とを重ね合わせて加圧加熱成形する工程を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の吸音性積層構造体は、耐熱性に優れ、且つその厚みを増やすことなく１０００〜３０００Ｈｚ領域の高周波音に加え、４００〜１０００Ｈｚ領域の低周波音の吸音特性に優れた構造体を提供するので、住宅、ビル等の建築物だけでなく、コンプレッサー、鉄道車両、自動車等のモータ周り、エンジン周り等、特には自動車のエンジン周り、モータ周りの遮音部材としての使用に効果を奏す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の吸音性積層構造体は、（１）ガラスウール、（２）熱硬化型フェノール樹脂で被覆されたアルミニウム金属繊維を有するアルミニウム金属不織布、及び（３）アルミニウム金属不織布の順で積層された構造体である。
【００１８】
前記（１）でのガラスウールは、ガラス短繊維に熱硬化型フェノール樹脂を付着させて集綿された未硬化ガラス短繊維ウェブを加熱成形して形成されるガラスウールである。該ガラスウールは、繊維質の吸音断熱材として汎用的に使用されている部材であり、代表的には、次のような製法で得られる。
【００１９】
遠心法で紡糸された繊維の平均径が５〜１５μｍ、平均長が１〜１００ｍｍのガラス短繊維に噴霧ノズル等によって硬化前の熱硬化型フェノール樹脂を付着させ、未硬化ガラスウールを得る。そして、所望の形状に加工するための金型等を使用して、加圧、加熱成形を行い、密度が３０〜３００ｋｇ／ｍ３のガラスウールを得る。
【００２０】
前記加圧成形時の条件は、温度を１５０〜３５０℃、圧力を２×１０４〜２×１０６Ｐａ、好ましくは、２×１０５〜２×１０６Ｐａ、成形時間を、３０〜３００秒とすることが好ましい。
【００２１】
尚、本発明での平均繊維径、及び物品の密度は、「ＪＩＳ  Ａ  ９５０４（２００４年）； 人造鉱物繊維保温材」に準拠した方法で得られるものして定義される。又、本発明での繊維の平均長については、平均繊維径測定時に抽出された繊維の長さを測定し、そして値の総和を測定数で割って得られる平均値、すなわち、物品中の任意の３箇所から約２０ｇ量採取し、各採取点からさらに繊維を２０本採取し、それぞれの長さ値の総和を測定数で割って得られる平均値として定義される。
【００２２】
前記熱硬化前のフェノール樹脂のガラス短繊維への付着量は、ガラスウールの密度が前記した範囲となるように、ガラス繊維の総重量に対して、０，０５〜０．２倍量となるようになるように調整されることが好ましい。
【００２３】
フェノール樹脂は、フェノール 、キシレノール、クレゾール等のフェノール類と、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド等のアルデヒド類とを、好適にはモル比１．０：０．５〜１．０：０．９の配合割合で、さらに好適には蓚酸、酢酸亜鉛等の酸性触媒、又は二価金属塩の触媒下で縮合して形成される熱硬化型樹脂であり、硬化後の樹脂は、３次元的な網目構造を持っている。そして、合成樹脂の中でも特に耐熱性、難燃性に優れるという特徴を持っており、又、耐油、耐薬品性も高いので、本発明の目的とする構造体への使用に好適である。
【００２４】
本発明に使用されるフェノール樹脂には、一般的にガラスウール、ロックウール製造のために使用されるバインダーとして用いられる水溶性フェノール樹脂を使用可能である。フェノール樹脂としては、レゾール型フェノール樹脂、尿素変成レゾール型フェノール樹脂等を使用してもよい。
【００２５】
前記（２）及び前記（３）で使用されるアルミニウム金属不織布は、一体ものであり、該不織布中のアルミニウム金属繊維を前記したフェノール樹脂で被覆することで、熱硬化型フェノール樹脂で被覆されたアルミニウム金属繊維を有するアルミニウム金属不織布層が形成される。
【００２６】
アルミニウム金属不織布は、アルミニウム金属繊維を板状に堆積してなるアルミニウム金属綿板を焼結処理して形成されたものを圧延したものである。該不織布は、特許文献３で紹介されているものであり、その製品は市中より入手可能である。該不織布の空隙率は、アルミニウム金属繊維の平均径と不織布形成後の圧延処理の条件等によって調整される。該アルミニウム金属不織布の金属繊維には、不織布の可撓性を損なわず、且つ耐熱性のある薄膜、例えば、ゾルゲルコート膜、フッ素樹脂等が塗布されていてもよい。
【００２７】
前記（２）及び（３）ともにその空隙率は、［１００％×（１−（アルミニウム金属不織布の重量／アルミニウム金属不織布の見かけ体積と同体積のアルミニウム金属の重量）］で求められる。
【００２８】
又、前記（２）及び（３）でのアルミニウム金属不織布を形成する金属繊維の金属材には、圧延用のアルミニウム合金を使用することが好ましい。該合金の中では、ＪＩＳ  Ｈ４０００「アルミニウム及びアルミニウム合金の板及び条（２００６年）」に規定されているＡｌ１０５０、Ａｌ１０７０、Ａｌ１０８５、Ａｌ１１００、Ａｌ１２００等の１０００系アルミニウムと呼ばれる純アルミニウム、Ａｌ３００３、Ａｌ３００４、Ａｌ３１０４等の３０００系アルミニウムと呼ばれるＡｌ−Ｍｎ系合金等の比較的に加工性が良いアルミニウム合金を使用することが好ましい。
【００２９】
そして本発明の積層構造体は、好適には、未硬化ガラスウールとアルミニウム金属不織布を重ね合わせ、その後、加圧加熱成形することで形成することが好ましい。加圧加熱成形時にガラス短繊維に付着していた硬化前のフェノール樹脂が不織布に含浸していき、アルミニウム金属繊維を被覆する。フェノール樹脂が不織布に含浸していく領域は、加圧成形時の圧力、温度、時間等によって調整される。
【００３０】
本発明の積層構造体が製造される過程について図面を用いて説明する。図１は、本発明の吸音性積層構造体の製造過程を説明する概念図である。又、図２は、本発明の吸音性積層構造体の一態様を示す図である。未硬化ガラスウール４と原材料としてのアルミニウム金属不織布５と重ね合わせ、加圧加熱成形することで、未硬化ガラスウール中の硬化前のフェノール樹脂がアルミニウム金属不織布５に含浸していき、アルミニウム金属繊維を被覆する。そして、ガラスウール１、熱硬化型フェノール樹脂で被覆されたアルミニウム金属繊維を有するアルミニウム金属不織布層２、及びアルミニウム金属不織布層３が積層された吸音性積層構造体６が形成される。
【００３１】
本発明の吸音性積層構造体の製法は、加圧成形時に金型の形状を選択しさえすれば、任意の形状に構造体を形成できる。図２は、本発明の構造体の一態様を示したもので、本発明の構造体の製法によれば、図２に示したような屈折部を有する吸音特性に優れる構造体を提供することを可能とする。
【実施例】
【００３２】
実施例
平均径７μｍ、平均長さ３０ｍｍのガラス短繊維を遠心法で紡糸し、紡糸されたガラス繊維に硬化前の水性フェノール樹脂をスプレーガンでガラス繊維量に対して重量比で０．１倍量付着させた。樹脂が付着したガラス短繊維を集綿機にｙとって、吸引集積して、未硬化ガラス繊維ウェブを得た。
【００３３】
前記未硬化ガラス繊維ウェブに対して、繊維の平均径が１００μｍ、空隙率が４４％、厚みが１ｍｍのアルミニウム金属不織布（商品名「メタシリー」、サーマル社製）を重ね合わせ、２×１０５Ｐａの圧力を加えながら、２５０℃で２００秒間加熱することで、密度が１００ｋｇ／ｍ３で厚さが２ｍｍのガラスウール層（１）、空隙率が４０％、厚みが０．３ｍｍである熱硬化型フェノール樹脂で被覆されたアルミニウム金属繊維を有するアルミニウム金属不織布層（２）、厚みが０．６５ｍｍで空隙率が４３％のアルミニウム金属不織布層（３）よりなる吸音性積層構造を得た。
【００３４】
比較例
未硬化ガラスウェブ単体のみを加圧加熱成形し、密度が１００ｋｇ／ｍ３で厚さが２ｍｍのガラスウールシートを得、前記実施例と同一種のアルミニウム金属不織布を重ね合わせたものを積層構造体とした。
【００３５】
［実施例及び比較例の吸音特性の評価］
図１に実施例、及び比較例で得られた試料の垂直入射音の吸音率を、ＪＩＳ  Ａ６３０１「吸音材料（２０００年）」の付属書Ｂに準拠した方法で測定した結果を示す。実施例、及び比較例ともアルミニウム金属不織布の効果で４００〜１０００Ｈｚでも比較的良好な吸音特性を示したが、本発明の構造体の方が、これら領域でより良好な吸音特性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の吸音性積層構造体の製造過程を説明する概念図である。
【図２】本発明の吸音性積層構造体の一態様を示す図である。
【図３】実施例及び比較例で得られた積層構造体の吸音特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    ガラスウール
２    熱硬化型フェノール樹脂で被覆されたアルミニウム金属繊維を有するアルミニウム金属不織布層
３    アルミニウム金属不織布層
４    ガラス短繊維に熱硬化型フェノール樹脂を付着させて集綿された未硬化ガラス短繊維ウェブ（未硬化ガラスウール）
５    原材料としてのアルミニウム金属不織布
６    本発明の吸音性積層構造体
【図１】
2008026517.tif 000003
【図２】
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【図３】
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