(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のフロアパネル上に装飾、防音用途に敷設する自動車用フロア敷設内装材であって、
カーペットの裏面側に、非通気性の樹脂フィルム間に気体を閉じ込めてなる空洞層を、少なくとも所望の領域全体にわたって形成し、前記空洞層の前記カーペットと反対側に、密度０．０４〜０．１８ｇ／ｃｍ3のウレタン樹脂発泡体からなる緩衝材層を注入発泡成形によって一体的に形成してなることを特徴とする自動車用フロア敷設内装材。
【請求項２】
前記カーペットと前記空洞層の間に補強シートが形成された請求項１に記載の自動車用フロア敷設内装材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の自動車用フロア敷設内装材の製造方法であって、
カーペットの裏面に熱可塑性樹脂のバッキングを施す工程と、
前記バッキングを施したカーペットを、裏面から加熱して前記バッキングを軟化させる工程と、
前記バッキングが軟化した状態のカーペットを所望の形状にプレス成形する工程と、
成形したカーペットの裏面に、非通気性の樹脂フィルム間に気体を閉じ込めてなる空洞層を付与する工程と、
所望の形状のキャビティを有する成形型に、前記空洞層を付与したカーペットの裏面を前記キャビティに向けて配し、型締めした後、前記キャビティ内にウレタン樹脂発泡体となる原料を投入して、前記空洞層の前記カーペットと反対側に、前記ウレタン樹脂発泡体からなる緩衝材層を注入発泡成形によって一体的に形成する工程と、を有することを特徴とする自動車用フロア敷設内装材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動車のフロアパネル上に装飾、防音用途に敷設する自動車用フロア敷設内装材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より自動車のフロアパネル上に内装材を敷設し車内を装飾するとともに、防音性を高めていた。その基本的な構成は表層のカーペットと裏層の緩衝材を積層したものであった。特に防音特性は各種の緩衝材の選択によって大きく影響されることが知られている。
【０００３】
例えばウレタン樹脂発泡体やフェルトなどの多孔質吸音材を緩衝材として用いることが多かったが、この場合、４００Ｈｚ以上の高い周波数では良好な防音性能を示すものの、１００〜４００Ｈｚの低周波数成分、特にエンジンノイズの２〜３次成分や、ロードノイズに対しては十分な防音性能が得られず改良が求められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の実情に鑑み、１００〜５ｋＨｚの広範囲の防音性に優れた自動車用フロア敷設内装材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、自動車のフロアパネル上に装飾、防音用途に敷設する自動車用フロア敷設内装材であって、
カーペットの裏面側に、非通気性の樹脂フィルム間に気体を閉じ込めてなる空洞層を、少なくとも所望の領域全体にわたって形成し、前記空洞層の前記カーペットと反対側に、密度０．０４〜０．１８ｇ／ｃｍ3のウレタン樹脂発泡体からなる緩衝材層を注入発泡成形によって一体的に形成してなることを特徴とする。そして、前記カーペットと前記空洞層の間に補強シートが形成されているものが好ましい。
【０００６】
また、この発明は、上記の自動車用フロア敷設内装材の製造方法であって、カーペットの裏面に熱可塑性樹脂のバッキングを施す工程と、前記バッキングを施したカーペットを、裏面から加熱して前記バッキングを軟化させる工程と、前記バッキングが軟化した状態のカーペットを所望の形状にプレス成形する工程と、成形したカーペットの裏面に、非通気性の樹脂フィルム間に気体を閉じ込めてなる空洞層を付与する工程と、所望の形状のキャビティを有する成形型に、前記空洞層を付与したカーペットの裏面を前記キャビティに向けて配し、型締めした後、前記キャビティ内にウレタン樹脂発泡体となる原料を投入して、前記空洞層の前記カーペットと反対側に、前記ウレタン樹脂発泡体からなる緩衝材層を注入発泡成形によって一体的に形成する工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
上記のとおりの発明では、カーペットの裏面側に、非通気性の樹脂フィルム間に気体を閉じ込めてなる空洞層を付与し、空洞層のカーペットと反対側に特定密度のウレタン樹脂発泡体からなる緩衝材層を一体的に形成することにより、広範の周波数域で防音性が向上する。その理由は以下による。
【０００８】
第１に、上記構成のとおりに空洞層を形成したことにより、背後空気層を付加したモデルとなり、図５に示すように周波数の低い側からの吸音率が良好である。特に、単一の材料あるいは複数の異なる材料からなる緩衝材層をカーペット層の裏面に付与したものと比べて、吸音率が２００〜８００Ｈｚの周波数において優れる。
【０００９】
第２に、上記構成のとおりに空洞層を形成したことにより、中空二重壁構造となるので、図６に示すように単一の材料あるいは複数の異なる材料からなる緩衝材層をカーペット層の裏面に付与したものと比べて、ある周波数域、特に７００Ｈｚ〜４ｋＨｚで透過損失の量が向上する、つまり遮音性能が高くなる。
【００１０】
第３に、上記構成のとおりに空洞層を形成することにより、空気ばねを付加させた構造となり、介在させる物質の固有振動数が小さい程、低周波数側からの振動遮断が良好になることから、フェルトの固有振動数４０〜２６０Ｈｚやウレタンの固有振動数１５０〜３５０Ｈｚより小さい、４〜２０Ｈｚの固有振動数の空気ばねによれば、振動伝達特性の減衰量が大きくなる為である。
【００１１】
以上の事を総合的に評価すると、上記のような空洞層をカーペットと緩衝材層の間に介在させたことにより、広範な周波数域において、防音性能が向上する。
【００１２】
また、この自動車用フロア敷設内装材の製造方法では、カーペットの裏面に緩衝材層を一体化する工程と緩衝材の成形工程を統合することにより、カーペット、空洞層、緩衝材をより少ない工程で積層一体化できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明による自動車用フロア敷設内装材の一実施形態を示す断面図である。
【００１５】
この実施形態の自動車用フロア敷設内装材は図１に示すように、自動車の凹凸のあるフロアパネル１上に緩衝材層２、所望の領域全体にわたって存在する実質からっぽの空洞層３、カーペット４を順に積層し一体化させてなる。また、この内装材はカーペット４の裏面にバッキング（裏打ち）５を施したものでも良い。
【００１６】
緩衝材層２として本発明に最も適するのは、ウレタン樹脂発泡体である。このウレタン樹脂発泡体は、好ましい密度が０．０４〜０．１８ｇ／ｃｍ3で、かつ高弾性で柔軟性のある軟質〜やや硬質のもので、注入発泡成形によってカーペットの裏面側に一体的に形成されるものである。
【００１７】
その緩衝材層２の形状は下面を敷設位置のフロアパネル１に沿った形状にし、上面を平坦にする。緩衝材層２の厚さは２〜２０ｍｍが適するが、最低でも５ｍｍ以上あることが好ましい。
【００１９】
また、空洞層３として好ましいのは、２枚の非通気性の樹脂フィルムの間に気体（例えば空気）を閉じ込めたものであり、空洞層は複数の小部屋に区切られていても良い。空洞層３の形成は、２枚の樹脂フィルム間をその端縁で相互に接着し、あるいは複数の小部屋に区切る場合はフィルム面の内方の一部を相互に接着して、間に気体を閉じ込める。または、ブロー成形等によって内部を中空にした樹脂成形体による空洞層も好ましい（図２参照）。
【００２０】
その樹脂フィルムの素材はポリエチレンや、ポリエチレン／接着層／ナイロン／接着層／ポリエチレンの積層体など、厚さ１０〜１００μｍが好ましい。空洞層３の厚さは４ｍｍ以上あれば良い。また空洞層３はカーペット４と緩衝材層２との間の接面全体にわたって介在させても、あるいは特定の防音性の向上に有利な部位にのみ介在させても良い。
【００２１】
空洞層は、カーペット上からの圧縮に対して、破裂または破損しない耐荷重が２０ｋｇｆ以上（φ１０ｍｍ円圧縮）、ないし１００ｋｇｆ以上（φ１００ｍｍ円圧縮）あるものが本発明に適する。これはカーペット上をハイヒールで踏みつけるような局所的な高荷重を想定した試験である。なお、耐荷重がこれ未満である空洞層は、内部を実質空っぽにすることができず、充填材、補強材を含んだり、または、空洞層を耐荷重のでるまで小型化し、分割配置する必要がある。
【００２２】
本発明の場合、ブロー成形等によって内部を中空に成形した樹脂成形体による空洞層では、この耐荷重の条件を満たすが、非通気性の樹脂フィルムによる空洞層では、この耐荷重の条件を満たせない場合もある。その際は後述する補強シートを用いて荷重の集中を避ける。
【００２３】
また、カーペット４はこの用途に公知の各種のカーペットを用いることが可能である。すなわち、基布に対してパイル糸をタフティングして立毛を形成したタフトカーペット（例えばループパイルカーペット、カットパイルカーペットなど）や、繊維ウェブをニードリングにより突き固めてなるニードルパンチカーペットである（目付量２５０〜１０００ｇ／ｃｍ2）。
【００２４】
バッキング５は、熱可塑性樹脂（例えば低密度ポリエチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂など）から成って、パイル糸を固定するとともに、カーペットに加熱成形性を付与する。
【００２５】
また、カーペット４と空洞層３の間に、必要に応じて、補強シートを配してもよい。これは、カーペット４の表側から局所的な高荷重が作用した場合に空洞層３がその荷重を支えきれずに変形するのを防止するものである。この補強シートは厚さ０．５〜４ｍｍ、素材はＰＶＣ（塩化ビニル樹脂の薄い板）、ハードボード、ハードシート等が好ましい。
【００２６】
次に、図１乃至４を参照し、本実施形態の自動車用フロア敷設内装材の製造方法を説明する。図３は本発明による自動車用フロア敷設内装材の製造方法の一実施形態を表した工程図、図４は図１に示した緩衝材層の成形の様子を表した断面図である。
【００２７】
まず、カーペット４は裏面に熱可塑性樹脂のバッキング５を施す（ステップＳ１）。このバッキングの施工は、例えばシート押出機によって熱可塑性樹脂（例えば低密度ポリエチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂など）を厚さ０．１〜５ｍｍのシート状に押し出し、カーペットの裏面に重ね、熱可塑性樹脂の可塑性を利用して、押圧積層する。
【００２８】
次に、バッキング５を施したカーペット４を、裏面から加熱してバッキング５を軟化させ、再び可塑性のある状態におく（ステップＳ２）。
【００２９】
この状態でカーペット４を、対のプレス成形型間に配してプレス成形し、バッキング５を固化して、所要の形状とする（ステップＳ３）。
【００３０】
成形したカーペット４をプレス成形型から脱型して、裏面に空洞層３を付与する（ステップＳ４）。この空洞層の付与は、接着材や粘着材などによるのが好ましい。また、補強シートを用いる場合は、この段階でカーペット４と空洞層３の間に付与する。
【００３１】
次いで、空洞層３を付与したカーペット４を、緩衝材層２の成形型６内に配する（図４参照）。その後、所要のキャビティをもって型締めされる型間に、キャビティ６ａ内方にカーペット４の裏面を向けて配し、型締めする。
【００３２】
型締めに先だってもしくは型締め後に、キャビティ６ａ内に緩衝材層２の原料を投入して、カーペット４の裏面側に、カーペット４及び空気層３に一体的な緩衝材層２を形成する。
【００３３】
緩衝材層２として最も本発明に適するのはウレタン樹脂発泡体であり、この場合は反応性の２液原料を混合して直ちにキャビティ６ａ内に投入し、キャビティ６ａ内で発泡反応を進めて緩衝材層を形成する。
【００３４】
また緩衝材層２が繊維素材を原料とするものである場合は、低融点繊維やバインダーを混合して加熱成形する。
【００３５】
なお、図２に示したようにブロー成形により空洞層３ａを形成する場合は、あらかじめ別工程で成形したブロー成形体を接着剤や粘着剤で付与する方法の他に、上記と同様のステップＳ１〜Ｓ３までの工程を終了した後、成形したカーペット４をプレス成形型から脱型し、そのカーペット４を、緩衝材層２の成形型（不図示）内に配する。その後、所要のキャビティをもって型締めされる型間に、キャビティ内方にカーペット４の裏面を向けて配し、型締めする。
【００３６】
型締めに先だってもしくは型締め後に、キャビティ６ａ内に緩衝材層２の原料を投入する。そして、カーペット４の裏面側と緩衝材層２の界面へガスを高圧で送り込み、カーペット４の裏側に面する緩衝材層２中に空気層３ａを形成する。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例の効果を、２つの比較例について、▲１▼吸音性、▲２▼遮音性、▲３▼振動遮断性の３点から比較評価した。
【００３８】
本実施例のフロア敷設内装材の構成は、カーペット（バッキングを付与してあっても良い）、空洞層、緩衝材層より成り、実施例および、比較例の構成はそれぞれ表１に示すとおりである。
【００３９】
【表１】
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各例は内装材の構成からカーペットを除いた層の厚さを２０ｍｍに統一し、実施例では上部の１０ｍｍを空洞層に、下部の１０ｍｍをウレタン樹脂発泡体（２５％圧縮荷重２２ｋｇｆ「ＡＳＴＭ−Ｄ３５７４Ｂ法」、密度０．０７ｇ／ｃｍ3の高弾性発泡体）による緩衝材層に形成した。
【００４０】
比較例１では、２０ｍｍ全部を、前記の高弾性ウレタン樹脂発泡体のみからなる緩衝材層に形成した。
【００４１】
比較例２では、２０ｍｍ全部を２層の異なる材料からなる緩衝材層に形成した。すなわち、緩衝材層の上部の１０ｍｍを前記の高弾性ウレタン樹脂発泡体で、下部の１０ｍｍをポリエステル繊維フェルト（２５％圧縮荷重８．７ｋｇｆ「ＡＳＴＭ−Ｄ３５７４Ｂ法」、密度０．０１５ｇ／ｃｍ3）で形成した。
【００４２】
「評価方法」
▲１▼吸音性：ＪＩＳ−Ａ−１４０５による垂直入射吸音率測定によって評価する（音の入射方向はフロア敷設内装材の緩衝材層側）。
▲２▼遮音性：２つの無響室を向き合わせ、その隔壁に試料を取り付け、一方の無響室の音源での出力を、他方の無響室で集音し、出力と入力の比で評価する無響室−無響室形の透過損失測定によって評価する。
▲３▼振動遮断性：パネル加振法によって評価する。すなわち、４００×５００ｍｍの鋼板上に試料を載置し、種々の周波数の振動入力を与えた場合の、入力振動の加速度Ｘ0と試料上での加速度Ｘ2の比で評価する。この場合、値が小さいほど振動遮断性が優れる。
【００４３】
「評価結果」
本実施例のフロア敷設内装材の吸音性の評価結果について図５のグラフに示した。この図に示すように実施例は、比較例１や比較例２に比して、より低い周波数から吸音性が向上し、防音性に有利である。
【００４４】
本実施例のフロア敷設内装材の遮音性の評価結果について、図６のグラフに示した。この図に示すように実施例は、比較例１や比較例２に比して、共振周波数がより低周波数側にシフトしている。その結果、７００Ｈｚ〜４．５ｋＨｚの周波数域において、実施例は遮音性能がまさる結果となった。
【００４５】
さらに、本実施例のフロア敷設内装材の振動遮断性の評価結果について図７のグラフに示した。この図において、５０〜２５０Ｈｚの領域では実施例と比較例２が比較例１にまさり、２５０〜４５０Ｈｚの領域では比較例２、実施例、比較例１の順で振動遮断性がまさった。
【００４６】
以上の評価結果を上記に示した表１にまとめた。各評価項目を通じて評価がすぐれるのは実施例のみである。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、カーペットの裏面側に、非通気性の樹脂フィルム間に気体を閉じ込めてなる空洞層を付与し、空洞層のカーペットと反対側に特定密度のウレタン樹脂発泡体からなる緩衝材層を一体的に形成したことにより、空洞層を用いずに単一の材料あるいは複数の異なる材料からなる緩衝材層をカーペット層の裏面に付与したものと比べて、広範な周波数域において、防音性能を向上させることができる。
【００４８】
また、この自動車用フロア敷設内装材の製造方法によれば、カーペットの裏面に緩衝材層を一体化する工程と緩衝材の成形工程が統合されるので、カーペット、空洞層、緩衝材をより少ない工程で積層一体化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動車用フロア敷設内装材の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の空洞層をブロー成形で形成したものを示す断面図である。
【図３】本発明による自動車用フロア敷設内装材の製造方法の一実施形態を表した工程図である。
【図４】図１に示した緩衝材層の成形の様子を表した断面図である。
【図５】本発明のフロア敷設内装材の一実施例における吸音性の評価結果を示すグラフである。
【図６】本発明のフロア敷設内装材の一実施例における遮音性の評価結果を示すグラフである。
【図７】本発明のフロア敷設内装材の一実施例における振動遮断性の評価結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１    フロアパネル
２    緩衝材層
３，３ａ    空洞層
４    カーペット
５    バッキング
６    成形型
６ａ    キャビティ
Ｓ１    バッキング工程
Ｓ２    加熱工程
Ｓ３    プレス成形工程
Ｓ４    空洞層付与工程
Ｓ５    緩衝材層成形工程
Ｓ６    脱型工程
【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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【図６】
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【図７】
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