JP2006171504A

JP2006171504A - 消音材

Info

Publication number: JP2006171504A
Application number: JP2004365555A
Authority: JP
Inventors: Tamio Yokoyama; 民雄横山
Original assignee: Kureha Ltd
Current assignee: Kureha Ltd
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】例えば自動車の燃料タンク内の液体燃料の揺動による揺動音の発生を効率的に抑えると共に、タンク内への充填も容易で設置や取り付けの手間をなくし製造コストを下げる。
【解決手段】長繊維からなる繊維束であって、繊維束を構成する繊維の径が０．２〜１．０ｍｍφの範囲にあり、かつ該繊維束を充填した集合体の５０％圧縮応力が０．１０Ｎ／ｃｍ²以下である長繊維繊維束からなる消音材である。
特に長繊維繊維束は繊維にランダムコイル状クリンプを付与し、かつ一部が熱融着されているのが好ましい、
【選択図】図１

Description

本発明は消音材、特に車両などに搭載される燃料タンクに充填して用いられる消音材に係り、就中、合成樹脂製燃料タンク等に適した上記消音材に関するものである。

近年、熱可塑性合成樹脂材のブロー成型によって形成されたタンク容器が自動車や船舶などの燃料タンクとして用いられることが一般化して来ているが、このような燃料タンクにあっては、急旋回，急発進、並びに急停止の際にタンク内の液体燃料が大きく揺動すると、液体燃料がタンク内で大きく波打ち現象を起してタンク内壁を叩いたり、壁面で跳ね返った波が液面に落下して不快音を発生させている。

このような液体燃料の揺動音や波動音による不快音は車両の品位を低下させるので出来る限り発生しないようにすることが好ましい。

そこで、これら燃料タンクの燃料波による壁面打破音を防ぐため従来、例えば一体成形されたプラスチックタンクにおいて、対向側壁から一体的に内方向に突出したバッフルを設けること(例えば特許文献１参照)や、繊維状にした樹脂材料を互いに絡み合わせ、積み重ねるようにし、さらに繊維材料を異形断面に成形することにより音の発生を抑えること(例えば特許文献２参照)が試みられ、またタンク内部をバッフルで仕切るようにした合成樹脂製の燃料タンク(例えば特許文献３参照)や、更にサブタンクの外周面に、メインタンク内の液体燃料に揺動抵抗を与えるための邪魔板を設けること(例えば特許文献４参照)等が提案されている。
特開昭６３−２５８７５０号公報特開平５−１３９１６９号公報特公平７−１７１６０号公報特開平１１−２４０３４５号公報

しかしながら、上記従来の各消音機構は、夫々、ある程度の効果を有するにしても十分ではなく、タンク自身、複雑になって金型が複雑化するのみならず、付加装置を設置するのに工程の増加や煩雑さと取付けのために手間がかかって、結果として製造コストを押し上げていた。

本発明は上述の如き実状に対処し、特に基本的な考えとして、燃料タンク内の液体燃料が大きく揺動し、液体燃料がタンク壁を叩いたり、壁面で跳ね返った燃料が液面に落下して揺動音が発生するのをシンプルなタンク内で抑えるためには液面が変化しても大波が立たないようにすることに着目し、液体燃料にどの液レベルになっても消音材が接していること、そしてこの際、タンクは出来るだけ改造しないこと、しかも消音材のタンク内への挿入が簡単であり、タンク内部全体に充填することなどに工夫を見出すことにより上記従来における製造コストの上昇を押え、消音材の材質の自由度が高く、かつ工程が極めて単純でほとんどの燃料タンクに容易に適用可能な消音材を提供することを目的とするものである。

即ち、上記目的に適合する本発明の特徴は、長繊維からなる繊維束であって、繊維束を構成する繊維の径が０．２〜１．０ｍｍであり、かつ繊維束を充填した集合体の５０％圧縮応力が０．１０Ｎ／ｃｍ²以下である消音材である。ここで、該繊維束はランダムコイル状クリンプが付与された長繊維の集合であり、かつ、繊維間の一部が熱融着された繊維束が望ましい。なお、上記繊維束を構成する樹脂は長繊維化可能であれば利用可能であるが、特にポリエステル樹脂，ナイロン樹脂，ポリオレフィン樹脂，フッ素樹脂からなる群より選ばれた1種又は2種以上の耐油性あるいは撥油性樹脂であることが好ましい。

上記長繊維よりなる集合体繊維束は、これを燃料タンク内に軽くタンク内壁面に接するように圧入して充填すると、タンク内部は底部から上部まで該繊維束が充填された状態となり、特に繊維束がコイル状クリンプを有する長繊維の集合であるときは、該繊維の形状復元力もあってタンク内で繊維束が一方に偏したり塊状になることがなく、位置が保持されタンク内部で動き回ることなく、どのような液面の状態であっても急発進，急停止に伴う液面の波動を効果的に吸収し、消音効果を奏することができる。しかも本発明はコイル状フィラメントの引き揃え集合体を挿入充填するだけであるから、製作工程が簡単でコストを低減することができる利点を有している。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施態様を説明する。

図１は本発明に係る消音材を構成する繊維束の状態であり、図２は上記繊維束よりなる消音材を燃料タンクに充填した状態を示す。

これら図において１は複数本のフィラメントよりなる繊維束、２はランダムコイルクリンプを付与した状態、３は燃料タンク本体、４は該タンクの蓋、５は燃料タンクの投入口で、前記繊維束１は長繊維の引き揃え集束からなる繊維束によって形成されており、図２に示す如くタンク本体３内に内壁面に軽く接する程度に蓋４を外してタンクの燃料投入口５より圧入、充填される。

ここで、吸音材を構成する繊維束１は長繊維(フィラメント)であることが必要であり、短繊維であるとタンク内に充填した繊維が次第に移動し易く、偏りを生じる原因となるので好ましくない。繊維長はその繊維の移動を押え得る長さであればよく、長い繊維であるとタンク内の移動がしにくい。また長繊維の紡出糸を一部接触させることにより繊維間の一部が熱融着していることも移動阻止のため好ましく、あるいは一部に融点を異にする樹脂が芯鞘又はサイドバイサイドに接合された熱融着性繊維を使用し、後処理により一部熱融着させることも可能である。

更に繊維間空隙率を高めるために繊維自身、図１に示す如くランダムコイル状のクリンプが付与された繊維を互いに集束させることも好ましい。繊維間空隙率は、タンク内での繊維の充填率と関連があり、液体燃料タンクに消音材を充填した充填量はタンクの容積をその分減少させるので、出来るだけ少ない方が好ましい。従って、空隙率は特に限定されるものではないが、タンクの利用効率から９５％以上が望ましい。

繊維束を構成する繊維は燃料液体に良好な耐油性に優れたポリエステル系樹脂，ナイロン系樹脂，ポリオレフィン系樹脂，フッ素樹脂が良好であり、特に撥油性であることはより好ましく、それらは1種又は２種以上混合して使用することもでき、単一樹脂の長繊維フィラメントに限らず、単一又は別個の低融点樹脂と高融点樹脂よりなる熱融着性複合フィラメントを使用することもできる。

長繊維フィラメントは嵩高な長繊維繊維束を効率的に形成する上から予めランダムコイル状クリンプを施しておくか、挿入時にクリンプを付与するようにすることが有利である。なお、クリンプはランダムコイル状に限らず、ジグザグ状あるいは波状のクリンプがあるが、形状復元力，コイル状繊維の空間によって作用される消音，消波面からランダムコイル状のクリンプは最も有効である。また、上記繊維束を構成する長繊維の繊度は０．２〜１．０ｍｍφの範囲が有効である。繊度が０．２ｍｍ未満であると、タンクに消音材を充填する場合、タンクの隅々まで充填でき、またタンク内壁面に沿うようにして充填するが、液体燃料を充填して使用すると、使用に従って繊維が詰まって偏りを生じ易く、また固まってタンク内空間が生じ、その結果、消音効果がなくなる。偏りは短繊維であると更に加速され、液体燃料の保持量が高くなり、液面の使用限界も斑を生じ易いので好ましくない。

一方、繊度が１．０ｍｍφを越えるとタンクに消音材を充填する場合、タンク内の隅々に充填しにくく、またタンク面の壁面空間を作り易く、液体燃料を充満して使用するのに消音効果が少なくなるので好ましくない。しかし、繊維の偏りは少なく、液体燃料の保持量も少ない面もある。

本発明消音材は以上のように長繊維からなる繊維束で構成され、該繊維束を構成する繊維径、換言すれば、繊度が０．２〜１．０ｍｍφの範囲のものであることが必要であるが、更に必要要件として繊維束を充填した集合体の５０％圧縮応力が０．１Ｎ／ｃｍ²以下であることも求められる。この５０％圧縮応力が０．１Ｎ／ｃｍ²を越えるときは燃料タンクに消音材を充填するのに、タンクの隅々まで充填しにくく、空間を作りやすく消音効果を減少させるので好ましくない。従って、長繊維からなる繊維束であって、構成する繊維径が０．２〜１．０ｍｍの範囲にあり、該繊維束を充填した集合体の５０％圧縮応力が０．１Ｎ／ｃｍ²以下である本発明消音材は従来の消音材に比し、優れた消音特性を有している。

このようにして図２に示すように本発明消音材を充填するときは、タンク内の燃料はクリンプが付与された繊維束の間隙を通して流通が自由であると共に、充填された揺動や波動が効率的に吸収され、消音効果が得られる。なお、本発明消音材のタンク内部への挿入は特別な挿入口を設置する必要はなく、かつ消音材を固定する必要もないので、製造工程の簡略化とコスト低減は極めて効果的である。

以下、更に本発明の実施例について説明する。

実施例１
ポリプロピレン(ＰＰ)樹脂を幅２０ｃｍ、長さ４ｃｍのノズル有効面に孔径０．４ｍｍのオリフィスを孔間にピッチ１０ｍｍ間隔で配列したノズルより、単孔吐出量を１．０４ｇ／分にて吐出させ、ノズル面２５ｃｍ下に冷却水を配し、幅２５ｃｍのステンレス製エンドレスネットを平行に１５ｍｍ間隔で一対の引取りコンベアを水面上に一部出るように配した上に引取り、３０本単位で吐出糸の接触部分を融着させつつ、両面を挟み込みつつ毎分１ｍの速度で２０℃の冷却水中へ引込み固化させた後、巻き取った。

巻き取った繊維束(ストランド)は三次元ランダム構造体で３０本の外径は約３０ｍｍφで１本の糸径は０．５ｍｍφであった。１０ｃｍφで高さ１０ｃｍの円筒に均一充填した密度は０．０２０ｇ／ｃｃであった。

実施例２
ポリアミド(Ｎｙ)を幅２０ｃｍ、長さ４ｃｍのノズル有効面に孔径０．８ｍｍのオリフィスを孔間ピッチ１０ｍｍ間隔で配列したノズルより、単孔吐出量を１．０４ｇ／分にて吐出させ、ノズル面２５ｃｍ下に冷却水を配し、幅２５ｃｍのステンレス製エンドレスネットを平行に１５ｍｍ間隔で一対の引取りコンベアを水面上に一部出るように配した上に引取り、３０本単位で吐出糸の接触部分を融着させつつ、両面を挟み込みつつ毎分１ｍの速度で２０℃の冷却水中へ引込み固化させた後、巻き取った。巻き取った繊維束(ストランド)は三次元ランダム構造体で３０本の外径は約３０ｍｍφで１本の糸径は０．５１ｍｍφであった。１０ｃｍφで高さ１０ｃｍの円筒に均一充填した密度は０．０１８ｇ／ｃｃであった。

比較例１
ポリプロピレン(ＰＰ)樹脂を幅２０ｃｍ、長さ４ｃｍのノズル有効面に孔径０．８ｍｍのオリフィスを孔間ピッチ１０ｍｍ間隔で配列したノズルより、単孔吐出量を１．０４ｇ／分にて吐出させ、ノズル面２５ｃｍ下に冷却水を配し、幅２５ｃｍのステンレス製エンドレスネットを平行に１５ｍｍ間隔で一対の引取りコンベアを水面上に一部出るように配した上に引取り、３０本単位で吐出糸の接触部分を融着させつつ、両面を挟み込みつつ毎分１ｍの速度で２０℃の冷却水中へ引込み固化させた後、巻き取った。

巻き取った繊維束(ストランド)は三次元ランダム構造体で３０本の外径は３０ｍｍφで１本の糸径は１．２ｍｍφであった。１０ｃｍφで高さ１０ｃｍの円筒に均一充填した密度は０．０３３ｇ／ｃｃであった。

比較例２
繊維径０．１１ｍｍφ(８８デシテックス、カット長８８ｍｍ)のポリプロピレン繊維(東亜紡織株式会社製品)を均一開繊してウエブを得た。このウエブを１０ｃｍφで高さ１０ｃｍの円筒に均一充填した密度は０．０２０であった。

以上の実施例１，２及び比較例１，２に示した繊維束の三次元構造体ならびに繊維ウエブに基づいて夫々、繊維を構成する樹脂の種類，糸状態，集合状態，糸径，空隙率，５０％圧縮応力，液体保持率，パッキング性ならびに消音性(揺動音)について対比し、その効果を確認した。その結果を後記表１に示す。なお、表中、夫々必要な数値は以下の測定方法により得た。
測定方法
(イ)糸径
マイクロスコープ(株式会社キーエンス製)によって糸を１５０倍に拡大して糸の直径を計測した。測定本数はｎ＝１０平均値で示した。単位はｍｍφである。
(ロ)空隙率
タンク内に充填した繊維束の量から繊維束の容積を算出しタンク容量で除して求めた。

Ｅ＝((Ｔ−Ｗ／ρ)／Ｔ)×１００ (％)
Ｅ：空隙率(％)
Ｔ：タンク内容積(ｃｃ)
Ｗ：充填繊維量(ｇ)
ρ：繊維の樹脂密度(ｇ／ｃｃ)
(ハ)５０％圧縮応力
圧縮試験は東洋ボールドイン社製５０Ｋｇテンシロンを用い、圧縮面積１０．０ｃｍφで圧縮高さ１０．０ｃｍの筒状に試料を高さ面まで充填し、圧縮速度２０ｍｍ／ｍｉｎで試料を５０％(高さ５ｃｍまで圧縮し、初荷重０．１Ｎ／ｃｍ²)まで圧縮し、試料の圧縮変形率５０％の応力を測定する。得られた応力を圧縮面積で除し、単位面積当りに換算して示した。

測定回数はｎ＝３の平均で示し、単位はＮ／ｃｍ²である。
(ニ)液体保持率
３７０ｃｃペットボトルに繊維を充填し、ガソリン３５０ｃｃを充填し栓をしてよく振って馴染ませた後、５分間放置してペットボトルの栓を外してガソリンを抜き出し、抜き出し状態で１分間静置して繊維のガソリン含油量を測定した。

Ｇ＝(１ｇ／Ｓ)×１００(％)
Ｇ：ガソリン含油率(％)
１ｇ：糸に残留したガソリン量(％)
Ｓ：充填した糸の量(ｇ)
(ホ)パッキング性
３７０ｃｃペットボトルに繊維を充填し、ガソリン１８０ｃｃを充填して栓をして激しく縦振りで１０回振って糸の充填状態を評価した。

糸が初めの充填状態を保持している ○
部分的に偏りが見られる △
９０％以上繊維の偏りがある ×
(へ)消音性
３７０ｃｃペットボトルに繊維を充填し、ガソリン１８０ｃｃを充填し栓をして、パッキング性評価後のペットボトルを外部の音を遮断するために発泡スチロール(巾３５ｃｍ，縦２５ｃｍ，高さ１８ｃｍ，厚さ２．５ｃｍ)の中にペットボトルを横にセットし、音の感知をするために騒音計(ＳＯＵＮＤＬＥＶＥＬＭＥＴＥＲ)(日本科学工業株式会社製４００１)のセンサーを取り付けて３７０ｃｃペットボトルを横振り１０回振ってその音の発生レベルを測定した。音のレベルはｄＢで示した。ペットボトルに糸を充填しないでガソリン１８０ｃｃを充填した状態の音の発生レベルは７０ｄＢである。

上表より本発明に係る消音材は比較消音材に比較し、揺動音の発生レベルが低く、液体の揺動や波動を効果的に吸収していることが理解される。

また、パッキング性においても良好であり、糸が始めの充填状態を保持して効果的に消音効果が得られることが分かる。

本発明消音材は特に車両用燃料タンクの内部に挿入し、液面の揺動や波動の吸収に有用であるが、燃料タンクに限らず、液面の波動を吸収するため、液体搬送タンク内あるいは液槽内部に挿入し使用することも可能である。

本発明に係る消音材の繊維束の状態を示す概要図である。消音材を燃料タンク内に組み込んだ状態を示す図である。

符号の説明

１：繊維束
２：繊維束に付与したランダムコイルクリンプ状態
３：燃料タンク本体
４：燃料タンクの蓋
５：燃料タンクの燃料投入口

Claims

長繊維からなる繊維束であって、該繊維束を構成する繊維の径が０．２〜１．０ｍｍφの範囲にあり、かつ該繊維束を充填した集合体の５０％圧縮応力が０．１０N／ｃｍ²以下であることを特徴とする消音材。
繊維束がランダムコイル状クリンプが付与され、繊維間の一部が熱融着されてなる請求項１記載の消音材。
繊維束を構成する樹脂がポリエステル樹脂，ナイロン樹脂，ポリオレフィン樹脂，フッ素樹脂から選ばれた1種又は２種以上の耐油性樹脂である請求項１または２記載の消音材。