(57)【要約】【課題】  充分な防音性を有しつつ、ポリウレタンフォームからなり軽量化された防音材を提供する。さらには、そのような防音材を簡便に製造できる製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の防音材１は、第１のポリウレタンフォーム層と、第２のポリウレタンフォーム層と、これらの間に形成された第３のポリウレタンフォーム層とを有する防音材であって、第３のポリウレタンフォーム層は、第１のポリウレタンフォーム層および第２のポリウレタンフォーム層より密度が高いことを特徴とする。また、本発明の防音材の製造方法は、金型内に配置したポリウレタンフォーム層上に、ポリオール化合物とイソシアネート化合物と発泡剤とを含むウレタン原料液を供給し、ポリウレタンフォーム層内にウレタン原料液の一部を浸透させつつ発泡成形することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のポリウレタンフォーム層と、第２のポリウレタンフォーム層と、これらの間に形成された第３のポリウレタンフォーム層とを有する防音材であって、
第３のポリウレタンフォーム層は、第１のポリウレタンフォーム層および第２のポリウレタンフォーム層より密度が高いことを特徴とする防音材。
【請求項２】
第３のポリウレタンフォーム層は、密度が１００〜２００ｋｇ／ｍ３、通気抵抗が８００〜６０００Ｎｓ／ｍ３であることを特徴とする請求項１に記載の防音材。
【請求項３】
第１のポリウレタンフォーム層は、ヤング率が１．５×１０５〜３．５×１０５Ｎ／ｍ２、密度が６０〜１３０ｋｇ／ｍ３、通気抵抗が１０００〜８０００Ｎｓ／ｍ３であることを特徴とする請求項１または２に記載の防音材。
【請求項４】
第２のポリウレタンフォーム層は、ヤング率が１．０×１０４〜１．０×１０５Ｎ／ｍ２、密度が４５〜８０ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の防音材。
【請求項５】
金型内に配置したポリウレタンフォーム層上に、ポリオール化合物とイソシアネート化合物と発泡剤とを含むウレタン原料液を供給し、ポリウレタンフォーム層内にウレタン原料液の一部を浸透させつつ発泡成形することを特徴とする防音材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などに設けられるポリウレタンフォーム製防音材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両においては、エンジンなどの騒音を発生する装置を有しており、この装置から発生する音がキャビン内に伝わることを防止するために、従来から、ポリウレタンフォームを有する防音材が自動車車体等の鋼板パネルに設けられている。その防音材としては、例えば、特許文献１に、高比重の合成樹脂または合成ゴムなどからなる遮音シートとポリウレタンフォームからなる吸音材とを組み合わせたものが記載されている。この防音材では、遮音シートにて遮音性を確保し、吸音材にて吸音性を確保して、全体として防音性に優れたものになっている。しかしながら、この防音材は、高比重の遮音シートを有するので重く、車両の軽量化を阻害した。
そこで、密度、硬度、通気抵抗等の物性が異なる複数のポリウレタンフォーム層からなる防音材が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この防音材の製造方法としては、例えば、複数のスラブウレタンフォームを貼り合わせる方法、金型温度を上下で変えて発泡成形する方法等が挙げられる。
【特許文献１】特許第２６５９５７２号公報
【特許文献２】特開２００１−１３８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
物性が異なる複数のポリウレタンフォーム層からなる防音材は、高比重の遮音シートを有さないため軽量化できる。しかしながら、スラブウレタンフォームを貼り合わせて防音材を得る場合には、貼り合わせ後に圧縮加工する必要があるが、防音材を圧縮すると防音性が損なわれた。また、金型温度を上下で変えて発泡成形する方法は複雑な形状の防音材に適用することが難しく、複雑な形状にした場合には防音性が不充分になることがあった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、充分な防音性を有しつつ、ポリウレタンフォームからなり軽量化された防音材を提供することを目的とする。さらには、そのような防音材を簡便に製造できる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】
【０００４】
本発明の防音材は、第１のポリウレタンフォーム層と、第２のポリウレタンフォーム層と、これらの間に形成された第３のポリウレタンフォーム層とを有する防音材であって、
第３のポリウレタンフォーム層は、第１のポリウレタンフォーム層および第２のポリウレタンフォーム層より密度が高いことを特徴とする。
本発明の防音材において、第３のポリウレタンフォーム層は、密度が１００〜２００ｋｇ／ｍ３、通気抵抗が８００〜６０００Ｎｓ／ｍ３であることが好ましい。
また、本発明の防音材において、第１のポリウレタンフォーム層は、ヤング率が１．５×１０５〜３．５×１０５Ｎ／ｍ２、密度が６０〜１３０ｋｇ／ｍ３、通気抵抗が１０００〜８０００Ｎｓ／ｍ３であることが好ましい。
さらに、本発明の防音材において、第２のポリウレタンフォーム層は、ヤング率が１．０×１０４〜１．０×１０５Ｎ／ｍ２、密度が４５〜８０ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。
本発明の防音材の製造方法は、金型内に配置したポリウレタンフォーム層上に、ポリオール化合物とイソシアネート化合物と発泡剤とを含むウレタン原料液を供給し、ポリウレタンフォーム層内にウレタン原料液の一部を浸透させつつ発泡成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の防音材は、充分な防音性を有しつつ、ポリウレタンフォームからなるので軽量化されている。
本発明の防音材の製造方法によれば、充分な防音性を有しつつ、ポリウレタンフォームからなる軽量化された防音材を簡便に製造できる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の防音材およびその製造方法の一実施形態例について説明する。
図１に、本実施形態例の防音材を示す。本実施形態例の防音材１は、第１のポリウレタンフォーム層１０と、第２のポリウレタンフォーム層２０と、これらの間の全域にわたって形成された第３のポリウレタンフォーム層３０とを有している。
【０００７】
第１のポリウレタンフォーム層１０は、取り扱い性、機械的強度および吸音性がより優れることから、ヤング率が１．５×１０５〜３．５×１０５Ｎ／ｍ２、密度が６０〜１３０ｋｇ／ｍ３、通気抵抗が１０００〜８０００Ｎｓ／ｍ３であることが好ましい。ヤング率が１．５×１０５Ｎ／ｍ２未満であると防音材が柔軟すぎて取り扱いにくくなる傾向にあり、ヤング率が３．５×１０５Ｎ／ｍ２を超えると剛直になり、防音材を設ける対象物に密着させにくくなる傾向にある。また、密度が６０ｋｇ／ｍ３未満であると機械的強度が低下する傾向にあり、１３０ｋｇ／ｍ３を超えると吸音性が損なわれることがある。さらに、通気抵抗が１０００Ｎｓ／ｍ３未満であると気泡が過剰に連通するので機械的強度が低下する傾向にあり、８０００Ｎｓ／ｍ３を超えると気泡の連通性が低く吸音性を確保できないことがある。
【０００８】
第２のポリウレタンフォーム層２０は、取り扱い性および防音材を設ける対象物への密着性が高く、吸音性がより優れることから、ヤング率が１．０×１０４〜１．０×１０５Ｎ／ｍ２、密度が４５〜８０ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。ヤング率が１．０×１０４Ｎ／ｍ２未満であると防音材が柔軟すぎて取り扱いにくくなる傾向にあり、ヤング率が１．０×１０５Ｎ／ｍ２を超えると剛直になり、防音材１全体での遮音性が損なわれる傾向にある。また、密度が４５ｋｇ／ｍ３未満であると機械的強度が低下し、８０ｋｇ／ｍ３を超えると防音材１全体での遮音性が損なわれる傾向にある。
【０００９】
第３のポリウレタンフォーム層３０は、第１のポリウレタンフォーム層１０および第２のポリウレタンフォーム層２０より密度が高い層である。具体的な密度としては、遮音性がより高く、製造がより容易になることから、１００〜２００ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。密度が１００ｋｇ／ｍ３未満であると遮音性向上効果が充分に発揮されず、２００ｋｇ／ｍ３を超えると第３のポリウレタンフォーム層３０の形成が困難になる傾向にある。
また、第３のポリウレタンフォーム層３０は、通気抵抗が８００〜６０００Ｎｓ／ｍ３であることが好ましい。通気抵抗が８００Ｎｓ／ｍ３未満であると遮音性向上効果が充分に発揮されず、６０００Ｎｓ／ｍ３を超えると防音材１全体での吸音性が損なわれることがある。
【００１０】
防音材１の厚さは１０ｍｍ以上であることが好ましい。防音材１の厚さが１０ｍｍ未満であると多層構造を形成しにくくなる。
【００１１】
この防音材１は、例えば、自動車車体の鋼板パネルに、第１のポリウレタンフォーム層１０がキャビン側に位置するように設けられる。エンジンから発生し、鋼板パネル３０を透過した音の一部は、防音材１の第２のポリウレタンフォーム層２０または第３のポリウレタンフォーム層３０にて反射される。また、第２のポリウレタンフォーム層２０および第３のポリウレタンフォーム層３０を透過した音は、一部が第１のポリウレタンフォーム層１０にて吸音され、残りがキャビン内に達する。さらに、キャビン側から反射した音も第１のポリウレタンフォーム層１０で吸音される。
このように、防音材１は、第２のポリウレタンフォーム層２０および第３のポリウレタンフォーム層３０にて遮音し、さらに遮音しきれなかった音を第１のポリウレタンフォーム層１０にて吸音するから、防音性が高い。したがって、この防音材１によれば、エンジンなどで発生する騒音がキャビン内に伝わることを防止できる。しかも、この防音材１はポリウレタンフォームからなっており、高比重の遮音シートを用いていないから軽量である。
【００１２】
次に、防音材の製造方法について説明する。
まず、あらかじめ加熱した第１の金型内にポリオール化合物とイソシアネート化合物と発泡剤とを含むウレタン原料液を供給した後、発泡成形して第１のポリウレタンフォーム層を得る。次いで、第１の金型より内容積（キャビティ容積）が大きく、あらかじめ加熱された第２の金型内に、第１のポリウレタンフォーム層を配置する。そして、第１のポリウレタンフォーム層上にウレタン原料液を供給し、第１のポリウレタンフォーム層上にウレタン原料液の一部を浸透させつつ発泡成形する。この２段目の発泡の際、第１のポリウレタンフォーム層に浸透しなかったウレタン原料液が反応して第２のポリウレタンフォーム層を形成する。また、第１のポリウレタンフォーム層内に浸透したウレタン原料液が反応して新たにポリウレタンが生成する。ここで、ポリウレタンフォーム層内では空間に制限があるため第１のポリウレタンフォーム層内で新たに生成したポリウレタンは発泡が抑制される。よって、第１のポリウレタンフォーム層内に新たなポリウレタンが生成することで、第１のポリウレタンフォーム層および第２のポリウレタンフォーム層より高密度な第３のポリウレタンフォーム層を形成させることができる。なお、第３のポリウレタンフォーム層が形成することで第１のポリウレタンフォーム層の領域は減少する。
以上のようにして、図１に示すような、第１のポリウレタンフォーム層１０と第２のポリウレタンフォーム層２０とこれらの間に形成された第３のポリウレタンフォーム層３０とを有する防音材１を得ることができる。
【００１３】
この製造方法においては、金型表面にあらかじめ離型剤を塗布しておくことが好ましい。離型剤としては、例えば、溶剤型離型剤、水溶性離型剤等が挙げられる。
金型温度は４０〜６０℃であることが好ましい。金型温度が４０℃未満ではポリウレタン生成の反応速度が低く、生産性が低くなる傾向にあり、６０℃を超えると異常発泡を起こすことがある。
【００１４】
ウレタン原料液中のポリオール化合物としては、例えば、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、これらの誘導体などのポリエーテルポリオール、縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどのポリエステルポリオール等が挙げられる。
イソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフタリンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）等のポリイソシアネートが挙げられる。
発泡剤としては、例えば、主として水が用いられる。
第１の金型に供給するウレタン原料液と第２の金型に供給するウレタン原料液とは同じ成分であってもよいし、異なる成分であってもよい。
【００１５】
また、金型内には上記各成分の他に触媒を供給することが好ましい。触媒としては、例えば、トリエチルアミンなどのトリアルキルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−ブタンジアミンなどのテトラアルキルジアミン、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ（２−エチルヘキソエート）などの有機錫化合物等が挙げられる。
【００１６】
第１のポリウレタンフォーム層上にウレタン原料液を供給する量は、ウレタン原料液の一部が第１のポリウレタンフォーム層内に浸透するため、第１のポリウレタンフォーム層が配置された金型内の空間部を満たす量より多いことが好ましい。
第１のポリウレタンフォーム層内にウレタン原料液の一部を浸透させる時間は、９０〜１８０秒であることが好ましい。９０秒未満ではポリウレタン生成反応が終了してしまい、１８０秒を超えると生産性が低下する。
２段階目の発泡成形によって形成される第３のポリウレタンフォーム層の厚みは、発泡の反応速度を変えることにより適宜調整できる。
【００１７】
以上説明した製造方法では、あらかじめ加熱した金型内に配置した第１のポリウレタンフォーム層上にウレタン原料液を供給し、第１のポリウレタンフォーム層内にウレタン原料液の一部を浸透させつつ発泡成形する。そのため、第２のポリウレタンフォーム層を形成しつつ、第１のポリウレタンフォーム層内に新たにポリウレタンを生成させて第３のポリウレタンフォーム層を形成させることができる。
したがって、この製造方法では、ポリウレタンフォームからなり、密度が高く遮音性の高い部分を有して防音性に優れた防音材を２段階の発泡成形のみで製造できるので、充分な防音性を有しつつ軽量化された防音材を簡便に製造できる。
【００１８】
なお、本発明は、上述した実施形態例に限定されない。上述の実施形態例では、第３のポリウレタンフォーム層は、第１のポリウレタンフォーム層および第２のポリウレタンフォーム層の間の全域にわたって形成されていたが、図２に示すように、第１のポリウレタンフォーム層１０および第２のポリウレタンフォーム層２０の間の一部に形成されていてもよい。ただし、その場合には、防音性が特に求められるところに第３のポリウレタンフォーム層３０を配置するのがよい。
【実施例】
【００１９】
（実施例）
縦１０００ｍｍ、横１０００ｍｍ、厚さ１５ｍｍのキャビティが形成される第１の金型を用意し、金型温度を５０℃にした。そして第１の金型内に、ポリオール化合物であるポリエーテルポリオール１００質量部、ＭＤＩ系イソシアネート化合物（インデックス１００）、触媒であるトリエチレンジアミン、発泡剤である水を含むウレタン原料液を供給し、発泡成形して厚さ１５ｍｍの第１のポリウレタンフォーム層を得た。
次いで、縦１０００ｍｍ、横１０００ｍｍ、厚さ２５ｍｍのキャビティが形成される第２の金型を用意し、金型温度を５０℃にした第２の金型内に上記ポリウレタンフォーム層を配置した。そして第２の金型内に、上述した組成と同じウレタン原料液を供給し、第１のポリウレタンフォーム層内の深さ約８ｍｍ程度までウレタン原料液の一部を浸透させつつ発泡成形した。そして、厚さ約７ｍｍの第１のポリウレタンフォーム層と厚さ１０ｍｍの第２のポリウレタンフォーム層と厚さ約８ｍｍの第３のポリウレタンフォーム層とを有する防音材を得た。
そして、この防音材のランダム入射吸音率と音響透過損失とを測定した。その結果を図３および図４に示す。
【００２０】
なお、ランダム入射吸音率は、第１のポリウレタンフォーム層表面に向けて様々な角度で音を発射し、その面から反射してくる音を測定して求めた。また、音響透過損失は、第２のポリウレタンフォーム層表面に向けて垂直に音を発射し、第１のポリウレタンフォーム層表面から漏れ出た音を測定して求めた。ランダム入射吸音率と音響透過損失のいずれも、その値の高い方が高性能であることを示す。
【００２１】
（比較例）
縦１０００ｍｍ、横１０００ｍｍ、厚さ２５ｍｍのキャビティが形成される第２の金型を用意し、金型温度を５０℃にした。そして第２の金型内に、ポリオール化合物であるポリエーテルポリオール１００質量部、ＭＤＩ系イソシアネート化合物（インデックス１００）、触媒である第３級アミン、発泡剤である水を含むウレタン原料液を供給した後、発泡成形して、厚さ２５ｍｍのポリウレタンフォームを得た。このポリウレタンフォームを防音材として用い、ランダム入射吸音率と音響透過損失とを測定した。その結果を図３および図４に示す。
【００２２】
図３から、実施例の防音材と比較例の防音材とではランダム入射吸音率がほぼ同等であることがわかった。また、図４から、第３のポリウレタンフォーム層を有する実施例の防音材は音響透過損失が高く、遮音性に優れることがわかった。
したがって、実施例の防音材は、比較例の防音材と吸音性が同等で遮音性が高いものであるから、比較例の防音材より防音性を有している。しかも、実施例の防音材は、高比重の遮音シートを用いずにポリウレタンフォームからなっているから軽量である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る一実施形態例の防音材を示す断面図である。
【図２】本発明に係る他の実施形態例の防音材を示す断面図である。
【図３】実施例および比較例における周波数に対するランダム入射吸音率のグラフである。
【図４】実施例および比較例における周波数に対する音響透過損失のグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１  防音材
１０  第１のポリウレタンフォーム層
２０  第２のポリウレタンフォーム層
３０  第３のポリウレタンフォーム層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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