(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱成形によって立体形状に成形でき、低音域から高音域に至る吸音率が向上する車両用の吸音材であって、表側マットである表側部および裏側部を熱融着性繊維の融点よりも高い温度で加熱圧着して製造し、０.１〜１０デニールの繊度範囲において繊度が異なる少なくとも２種の通常繊維５０〜９０重量％と、繊度１〜２０デニールである加熱圧着時に溶融する熱融着性繊維１０〜５０重量％とを混綿して得たラップを積層したマットからなり、表側部がニードルパンチングによってフェルト化され且つ裏側部が綿状の繊維組織を維持し、厚さ５〜６０ｍｍで全体を一体化させる吸音材。
【請求項２】
加熱成形によって立体形状に成形できる車両用の吸音材であって、繊度０.１〜１０デニールである通常繊維５０〜９０重量％と、繊度１〜２０デニールである加熱圧着時に溶融する熱融着性繊維１０〜５０重量％とを混綿して得たラップを積層したマットからなり、吸音材全体で繊度が異なる繊維を少なくとも５種類含み、表側部がニードルパンチングによってフェルト化され且つ裏側部が綿状の繊維組織を維持している吸音材。
【請求項３】
裏側部に潜在捲縮性繊維を５〜１５重量％含有し、加熱によって裏側部をいっそう嵩高にする請求項１または２に記載の吸音材。
【請求項４】
加熱成形によって立体形状に成形でき、低音域から高音域に至る吸音率が向上する車両用の吸音材であって、表側マットおよび裏側マットを熱融着性繊維の融点よりも高い温度で加熱圧着して製造し、繊度０.１〜１０デニールである通常繊維５０〜９０重量％と、繊度１〜２０デニールである加熱圧着時に溶融する熱融着性繊維１０〜５０重量％とを混綿して得たラップを積層したマットからなり、表側マットは裏面が綿状の繊維組織であるフェルト且つ裏側マットは綿状の繊維マットであり、目付１０００〜２０００ｇ／ｍ2で全体を一体化させる吸音材。
【請求項５】
表面マットを複数枚のニードルフェルトから構成し、裏面に綿状部を残して全体をニードルパンチで合体させる請求項１または４記載の吸音材。
【請求項６】
加熱成形によって立体形状に成形でき、表側マットである表側部および裏側部を熱融着性繊維の融点よりも高い温度で加熱圧着して製造し、０.１〜１０デニールの繊度範囲において繊度が異なる少なくとも２種の通常繊維５０〜９０重量％と、繊度１〜２０デニールである加熱圧着時に溶融する熱融着性繊維１０〜５０重量％とを混綿して得たラップを積層したマットからなり、厚さ５〜６０ｍｍ、目付１０００ｇ／ｍ2以上で全体を一体化させ、表側部がニードルパンチングによってフェルト化され且つ裏側部が綿状の繊維組織を維持しているダッシュボードインシュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表皮が存在せずに全体が一体である単層吸音材に関し、特に自動車や電車などのダッシュボードインシュレータとして好適な車両用の単層吸音材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や電車から発生する騒音は、道路際や路線際の住民に対する公害だけでなく、車内環境にも非常な悪影響を与える。自動車のエンジンまたは電車のモータ部などの騒音発生源は、制振鋼板や遮音板などの防音材で囲むだけでは遮音が不十分であり、従来の吸音材による遮音効果を高めるために、自動車や電車の一部では、ポリウレタン樹脂を車体フレームなどの裏面に貼り合わせている。
【０００３】
ポリウレタン樹脂は、クッション材として優れた性能を有し、構造体として強度が要求される場合にはガラス繊維などで強化することが可能であっても、苛酷な使用環境では耐熱性と機械的性質が問題で高温雰囲気中で強度が著しく低下し、吸音性の点でも不十分である。このため、ポリウレタン樹脂製の吸音材は、自動車や電車のダッシュボードインシュレータには不適当であり、耐熱性を高めるための処理を加えると製造コストも高くなってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ダッシュボードインシュレータ用の吸音材には、比較的高い吸音性を有するポリエステル繊維のマット材を用いることが多く、例えば特開２０００−２０２９３３号のように、その表面にＰＶＣ、ＥＶＡ、ビチューメンなどの表皮を接着している。この吸音材は、ポリウレタン樹脂に比べて高温雰囲気中で強度が低下することが少なく、ダッシュボードインシュレータなどの苛酷な使用環境において機械的性質と耐熱性に優れている。
【０００５】
この反面、表皮を有する繊維マット材は、該表皮の貼着によって重くなり、大量に使用するとダッシュボード自体の全体重量にも影響を及ぼし、軽量・高速化を究極の目的とする自動車の用途に適していない。この表皮は、吸音材の製造工程を複雑化するとともに、環境保護のために自動車部品をリサイクルする際に剥離・除去することを要するため、リサイクル経費も高くなってしまう。また、この繊維マット材は、遮音効果がある表皮が存在しても吸音性が十分ではなく、吸音性をより向上させることが急務の課題である。
【０００６】
本発明は、表皮を備える従来の吸音材に関する前記の問題を改善するために提案されたものであり、軽量化および吸音性能をいっそう向上させた自動車、電車、航空機などの車両用の単層吸音材を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、製造工程の簡素化とともにリサイクルが容易な単層吸音材を提供することである。本発明の別の目的は、一体物でありながら吸音性が向上しているダッシュボードインシュレータを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る単層吸音材は、加熱成形によって所望の立体形状に成形でき、０.１〜１０デニールの繊度範囲において繊度が異なる少なくとも２種の通常繊維５０〜９０重量％（以下、％という）と、繊度１〜２０デニールである加熱圧着時に溶融する熱融着性繊維１０〜５０％とを混綿して得たラップを積層したマットからなる。本明細書において、「単層吸音材」とは、ＰＶＣなどの表皮を設けず、ポリエステル繊維などの繊維マット材だけで構成する吸音材を意味している。この単層吸音材は、表側部がニードルパンチングによってフェルト化され且つ裏側部が綿状の繊維組織を維持しており、所定の温度で加熱圧着することにより、厚さ５〜６０ｍｍで全体が一体化している。
【０００８】
他方では、本発明の単層吸音材は、吸音材全体で繊度が異なる繊維を少なくとも５種類含むと好ましく、表側部がニードルパンチングによってフェルト化され且つ裏側部が綿状の繊維組織を維持している。所望に応じて、本発明の単層吸音材は、裏側部に潜在捲縮性繊維を５〜１５重量％含有し、加熱によって裏側部をいっそう嵩高にする。
【０００９】
本発明の単層吸音材は、繊度０.１〜１０デニールである通常繊維５０〜９０％と、繊度１〜２０デニールである加熱圧着時に溶融する熱融着性繊維１０〜５０％とを混綿・積層した表側部および裏側部からなっていてもよい。この単層吸音材では、表側部は裏面が綿状の繊維組織であるフェルト且つ裏側部は綿状の繊維マットであり、表側部および裏側部を所定の温度で加熱圧着することで厚さ５〜６０ｍｍで一体化させる。この単層吸音材では、表面部を複数枚のニードルフェルトから構成し、裏面に綿状部を残して全体をニードルパンチで合体させてもよい。
【００１０】
本発明のダッシュボードインシュレータは、加熱成形によって所望の立体形状に成形でき、０.１〜１０デニールの繊度範囲において繊度が異なる少なくとも２種の通常繊維５０〜９０％と、繊度１〜２０デニールである加熱圧着時に溶融する熱融着性繊維１０〜５０％とを混綿して得たラップを積層したマットからなる。このインシュレータは、所定の温度で加熱圧着することによって厚さ５〜６０ｍｍで全体を一体化させ、表側部がニードルパンチングによってフェルト化され且つ裏側部が綿状の繊維組織を維持している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る単層吸音材１は、合成繊維や天然繊維などの通常繊維および低融点の熱融着性繊維を混綿してラップを得、このラップを積層したマットからなり、図１に示すように、表側部２が軽いニードルパンチングによって部分的にフェルト化され且つ裏側部３が綿状の繊維組織を維持している。表側部２および裏側部３において、繊維の混綿は公知のラップフォーミング方法によって全体を均一に行い、ついで展綿・積層すればよく、カード方式以外で製造したラップも使用可能である。単層吸音材１は、所定の温度で加熱圧着することによって全体を一体化させ、該単層吸音材には基布層や接着剤層などの境界が存在しない。
【００１２】
単層吸音材１は、通常繊維５０〜９０％と、繊度１〜２０デニールである熱融着性繊維１０〜５０％とを含有し、この範囲を超えると、硬くなりすぎたり形状を保持できずに後工程に支障を来すことがある。この通常繊維は、０.１〜１０デニールの繊度範囲において繊度が異なる少なくとも２種からなる。一方、熱融着性繊維は、一体化のための加熱圧着時に一部または完全に溶融することを要し、例えば通常繊維よりも融点が約２０℃以下、好ましくは７０℃以下である。
【００１３】
前記の通常繊維は、繊度が０.１〜１０デニールであることを要し、通常では３〜６デニールの繊維を使用するけれども、より細デニールの繊維が混在すると吸音性を増大することができる。この通常繊維として、ポリエステル、ポリプロピレン、アクリル、ナイロン、芳香族ポリアミドなどの合成繊維、羊毛、木綿などの天然繊維、レーヨン、アセテートなどの化学繊維またはこれらを相互に混綿した繊維が例示でき、一般に繊度調整が容易なポリエステル繊維を使用すると好ましい。これらの構成繊維として、一部に反毛（回収再生綿）を用いてもよい。
【００１４】
前記の熱融着性繊維は、通常繊維に対して融点が約２０℃以下であればよく、通常、融点が９０〜１７０℃である繊維、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、低融点ポリエステル、低融点ポリアミドまたはこれらの混合繊維などである。この熱融着性繊維は、低融点のポリプロピレンやポリエステルとエチレンまたはブテンとのコポリマーでもよく、芯鞘や並列のような２層型または多重並列や多芯のような多層型の複合繊維であってもよい。この熱融着性繊維には、比較的安価な低融点ポリエステル系繊維を用いると好ましい。
【００１５】
単層吸音材１は、厚みが全体で５〜６０ｍｍであり、より軽量化および高吸音性を図るためには、厚さ１５〜３０ｍｍであると好ましく、この厚さの範囲は図５における点模様範囲である。図５において、点模様の下限線は厚さ１５ｍｍ（目付１６００ｇ／ｍ2）且つ上限線は厚さ２５ｍｍ（目付１６００ｇ／ｍ2）の場合であり、厚さ３０ｍｍ（目付１６００ｇ／ｍ2）も厚さ２５ｍｍと実質的に同じ吸音率を有する。また、吸音率に関して、厚さ１０ｍｍ（目付１６００ｇ／ｍ2）は従来例１且つ厚さ５ｍｍ（目付１６００ｇ／ｍ2）は従来例２とかなり類似する。単層吸音材１は、厚さ１５〜３０ｍｍであると、通常、表側部２が厚さ約３〜１５ｍｍ、裏側部３が１０〜２７ｍｍである。単層吸音材１において、表側部２と裏側部３はそれぞれの構成繊維の繊度と種類が異なり、所望に応じて、裏側部３に潜在捲縮性繊維例えば潜在捲縮性ポリエステル系繊維を５〜１５重量％含有させ、加熱によって裏側部３をいっそう嵩高にする。
【００１６】
単層吸音材１は、吸音性の向上を図るために、通常繊維および熱融着性繊維について繊度が異なる繊維を５種類以上含み、しかも細い繊維を適宜加えると好ましい。より好ましくは、単層吸音材１の全体で繊度が異なる繊維が８種類以上存在し、各繊維の繊度が０.１〜６デニールの範囲において広く分散させる。
【００１７】
単層吸音材１を製造するには、図２に示すように、所定量の通常繊維および熱融着性繊維をそれぞれカーディング機５．６で混綿し、得たラップを積層してマット７，８を形成する。表側部つまりマット７と裏側部つまりマット８は、構成繊維の種類と繊度が異なる。表側マット７は、熱処理炉１０へ行くまでに通常のロッキングニードル機１２によって軽くニードルパンチングし、表面をフェルト化するが裏面が綿状の繊維組織のままである。両マット７，８は、ベルトコンベアで走行させて同時に熱処理炉１０に送り込んで加熱し、該炉を出るとローラ対１４を通して加熱圧着することで一体化させる。
【００１８】
単層吸音材１の別の製造工程では、まず所定量の通常繊維および熱融着性繊維をカーディング機で混綿し、得たラップを積層して表側部つまり表側マット１６（図３）を形成する。表側マット１６は、表面だけを軽くニードルパンチングし、裏面が綿状の繊維組織のままのニードルフェルトを得る。次に、このニードルフェルトを裏返し、その上に裏側部となるラップ１８を振り分けて所定量積層する。得たマットを公知のホットプレス（図示しない）に送り、表側部と裏側部とを加熱圧着する。ニードルフェルトの綿状面と積層ラップとは、適量の熱融着性繊維が介在することによって容易に熱接着する。
【００１９】
別の製造工程において、表面部を複数枚のニードルフェルトから構成してもよく、この裏面に位置するニードルフェルトはほぼ綿状のままである。これらのニードルフェルトは表面から軽くニードルパンチして全体を合体するけれども、この際にニードルを裏面まで到達させない。
【００２０】
板状の単層吸音材１から、図４に例示するようなダッシュボードインシュレータ２０を製造する場合、１８０〜２７０℃で３０〜１８０秒間加熱し、直ちに冷間プレスで成形してから適宜にトリミングする。最後に、ダッシュボードの車体パネルの裏側に接着剤を塗布し、成形したインシュレータ２０を貼り合わせればよい。
【００２１】
単層吸音材１は、苛酷な使用環境において機械的性質および耐熱性が優れ、目付が１０００〜２０００ｇ／ｍ2であるから厚さに比べて軽量である。単層吸音材１は、熱融着性繊維を１０〜５０％含むことにより、加熱後に直ちにプレスすると所望の形状に成形でき、複雑の立体形状を有するダッシュボードインシュレータ２０に用いると好適である。インシュレータ２０では、単層吸音材１はボルト孔２２（図４）の穿孔作業時にガラス粉のような粉塵が発生せず、作業環境の悪化を顧慮しなくてもよい。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００２３】
実施例１
図１に示す単層吸音材１の表側部２を製造するため、一方のカーディング機５（図２）には、６デニールの白色ポリエステル繊維２０％、３デニールの白色ポリエステル繊維４０％と、１デニールの白色ポリエステル繊維２０％と、４デニールの白色低融点ポリエステル系繊維（商品名：メルティー、ユニチカ製）２０％とを投入する。一方、他方のカーディング機６（図２）には、３デニールの白色ポリエステル繊維３５％、０.７５デニールの白色ポリエステル繊維３０％と、２デニールの白色低融点ポリエステル系繊維１２％、４デニールの白色低融点ポリエステル系繊維１３％、２.５デニールの白色潜在捲縮性ポリエステル系繊維（商品名：ナチューラ、東洋紡製）１０％とを投入する。
【００２４】
カーディング機５で混綿・積層した表側マット７は、熱処理炉１０へ行くまでに、通常のロッキングニードル機１２によって１００本／ｃｍ２の針密度で軽くニードルパンチングする。この結果、表側マット７は、表面だけがフェルト化され、裏面は綿状の繊維組織のままである。
【００２５】
両マット７，８は、さらにベルトコンベアで走行させ、同時に熱処理炉１０に送り込んで１５０℃で１分間加熱し、該炉を出ると２組のローラ対１４を通して加熱圧着することで一体化させる。得た吸音材１は、目付１７００ｇ／ｍ2で見掛け厚さ２０ｍｍである。吸音材１において、表側部２は厚さ約５ｍｍ、裏側部３は厚さ約１５ｍｍである。
【００２６】
板状の単層吸音材１は、２００℃で２分間加熱し、直ちに冷間プレスで成形してから適宜にトリミングすると、ダッシュボードインシュレータ２０（図４）を製造できる。最後に、ダッシュボードの車体パネルの裏側にアクリル系接着剤を塗布し、成形したインシュレータ２０を貼り合わせる。得たインシュレータ２０は、現行品よりも２３〜４５％軽く、吸音性が向上することにより、自動車内部における遮音効果をいっそう高める。
【００２７】
実施例２
図１に示す単層吸音材１の表側マットを製造するため、６デニールの白色ポリエステル繊維２０％、３デニールの白色ポリエステル繊維６０％と、４デニールの白色低融点ポリエステル系繊維（商品名：メルティー）２０％とを相互に混綿して得たカードラップを水平に積層する。この表側マットは、通常のロッキングニードルを用い、１００本／ｃｍ２の針密度によって表面だけを軽くニードルパンチングしてフェルト化する。
【００２８】
次に、このニードルフェルト１６（図３）を裏返し、その上にラップを振り分けて所定量積層する。この積層ラップは、３デニールの白色ポリエステル繊維３５％、０.７５デニールの白色ポリエステル繊維３０％と、２デニールの白色低融点ポリエステル系繊維１２％、４デニールの白色低融点ポリエステル系繊維１３％、２.５デニールの白色潜在捲縮性ポリエステル系繊繊維１０％とを相互に混綿して得る。
【００２９】
得た嵩高のマットを公知のホットプレスに送り、１５０℃で１分間加熱圧着する。ニードルフェルトの綿状面と積層ラップとは、適量の熱融着性繊維が介在することによって容易に熱接着し、目付１２００ｇ／ｍ2で見掛け厚さ２０ｍｍの吸音材１を得る。吸音材１において、表側部２は厚さ約５ｍｍ、裏側部３は厚さ約１５ｍｍである。
【００３０】
実施例３
実施例２と同様に単層吸音材１を製造する。但し、表側マットは実施例１と同様の繊維組成であり、積層ラップは、３デニールの白色ポリエステル繊維３０％、０.７５デニールの白色ポリエステル繊維２０％と、０.５デニールの白色ポリエステル繊維１５％と、２デニールの白色低融点ポリエステル系繊維１２％、４デニールの白色低融点ポリエステル系繊維１３％、２.５デニールの白色潜在捲縮性ポリエステル系繊維１０％とを相互に混綿して得る。得た吸音材１は、目付１７００ｇ／ｍ2で見掛け厚さ２０ｍｍである。
【００３１】
試験例
実施例１から３で得た吸音材１の吸音性能を確認するため、垂直入射法によって吸音性を測定し、さらに同様に従来の吸音材についても測定し、それぞれの結果を図５のグラフに示す。従来例１は、ＰＶＣなどの表皮を３デニールのポリエステル繊維単独のフェルトと接着した厚さ２０ｍｍの吸音材に関し、該吸音材の目付は５.７５ｋｇ／ｍ2である。従来例２は、３デニールのポリエステル繊維単独のフェルト単体からなる厚さ２０ｍｍの吸音材に関し、該吸音材の目付は７５０ｇ／ｍ2である。
【００３２】
この試験結果から、実施例１から３で得た吸音材１は、従来の吸音材と比べて殆どの周波数において吸音性能が優れている。また、同じ厚みのグラスウールと比較すると、低音域ではほぼ同等であるが、中・高音域ではグラスウールは吸音率が０.８を超えることがないから、本発明の単層吸音材の方が優れている。本発明の吸音材は、より細いデニールの通常繊維を多種加えることにより、低音域における吸音率をいっそう良化させることも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係る単層吸音材は、ＰＶＣなどの表皮が存在しないことで軽量化を達成し、しかも表皮の成形・圧着作業が不要となって製造工程を簡素化することにより、製造時間を短縮でき且つ製造コストも低減化できる。吸音材の軽量化は、該吸音材を大量に使用する場合に車両の全体重量にも好影響を及ぼし、自動車や航空機における究極の目的である高速・軽量化に十分に寄与できる。
【００３４】
本発明の単層吸音材は、繊度が異なる繊維を多種類含むことにより、同じ重さである従来の吸音材と比較すると低音域から高音域に至る吸音率が向上し、細デニールの繊維を適宜追加すると吸音性をいっそう効果的に増加させることが可能である。この単層吸音材は、表皮が介在せずに全体が一体であるので、環境保護のために自動車部品をリサイクルする際に部分的な剥離・除去が不要となり、全体同時処理によってリサイクル経費を抑制できる。
【００３５】
本発明の単層吸音材は、加熱圧着によって成形すると所望の立体形状に成形でき、ダッシュボードインシュレータなどとして自動車、電車や航空機内部の狭い設置個所に適した形状に成形して敷設できる。ダッシュボードインシュレータとしては、ボルト孔の穿孔作業時に粉塵が発生しないので作業環境が悪化せず、軽量且つ安価であるので経済的に有利である。また、本発明の単層吸音材は、エンジンルームなどの数多くの騒音発生源から発生する種々の騒音を効率良く吸音・遮音することにより、ドライバが静粛で快適なツーリングを満喫することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る単層吸音材の概略側面図である。
【図２】  単層吸音材の製造工程を示す概略説明図である。
【図３】  単層吸音材の別の製造方法を示す概略側面図である。
【図４】  ダッシュボードインシュレータを例示し、（１）が平面図で（２）が要部断面図である。
【図５】  本発明の単層吸音材の吸音率を示すグラフである。
【符号の説明】
１  単層吸音材
２  表側部
３  裏側部
５，６  カーディング機
１０  熱処理炉
１４  ローラ対
２０  ダッシュボードインシュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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