JP2013139188A

JP2013139188A - 自動車のエンジンルーム内インシュレータ

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Publication number: JP2013139188A
Application number: JP2011290279A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Tejima; 宏昭手島; Yuhei Kajiwara; 雄平梶原
Original assignee: Hirotani Co Ltd
Current assignee: Hirotani Co Ltd
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2031-12-29
Also published as: JP5851833B2

Abstract

【課題】吸音材の層厚さや重量を増やすことなく、低周波数領域から高周波数領域まで良好な吸音特性を示し、且つ雑綿を多く再利用できる吸音材を提供することを目的とする。
【解決手段】自動車のエンジンルーム内インシュレータが、雑綿を主体とする繊維材、バインダー樹脂及びガラス繊維からなる吸音層２と、この吸音層２の上に重ねられた合成樹脂製フィルム３と、この合成樹脂製フィルム３の上に重ねられた不織布からなる表皮層４とを備える吸音材１からなり、合成樹脂製フィルム３に所定開孔径、所定ピッチ間隔、所定開孔率の通気孔５が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に、自動車の騒音低減を図るためのインシュレータに関し、中でもエンジンルーム内の騒音を低減させるのに適した吸音材に関するものである。

自動車のエンジン騒音を低減させるためのエンジンルーム内インシュレータとして、吸音材がボンネット等の内面に配置されている。このような用途に使用される吸音材としては、フェノール樹脂等のバインダー樹脂を付着させたガラス繊維マットの表面に不織布を積層して一体成形したものが知られている（特許文献１，２）。

実開平５−１２２９９号公報特開２００６−０２７４６７号公報

最近では、環境の観点からリサイクル性が強く求められており、使用済みの吸音材のフェルト、特に雑綿を入れて再利用を図ることが強く求められている。わずかな量であれば、使用済みフェルトや雑綿などを混ぜることも実際には可能であるが、吸音性能等の特性が悪くなるために、混入する量には限りがあり、あまり多くは混入されていないのが現状である。

また、特許文献１や２のものでは、吸音性基材に熱硬化性樹脂が含侵されているため、ホットプレス成形により、所要形状に成形され、耐熱性と剛性を備えている。しかし、このような吸音材に、雑綿を多量に（例えば数十重量％）混入すると、吸音性能が、低周波数領域から高周波数領域まですべての領域で悪化する結果となり、許容できる吸音性能に至っていなかった。

この対策として、吸音材全体の層厚さを増加するか或いは重量を増加すると、吸音性能が改良されることが判っている。しかし、エンジンルーム内インシュレータは、限られたエンジンルーム内で用いるために、吸音材の厚さを増加することは嫌がられる傾向にあり、厚さを増やして吸音特性を満足させるものにする手法は、エンジンルーム内インシュレータとしては、適さなかった。

そのために、本発明者等は重量を増加する手法を試みた。例えば、吸音材全体の目付量を２０％増加してみた。すると、元の吸音特性に近い性能を得られることが判った。しかし、目付量を増加すると重量アップになるので、車体の軽量化に反する手法であり、採用され難いことであった。更に、重量が増加すると、コストアップにもなり、作業性や取扱い上からも不利なことであり、重量アップにならない手法が強く望まれている。

そのために、本発明者等は、更に、吸音材の層厚さや重量を増加しない別の手法について検討した。具体的には、本発明者等は、吸音層と表皮層とからなる吸音材において、その内部にフィルム層を介在させることを試みた。しかし、単にフィルムを介在させるだけでは、低周波数領域は良くなっても高周波数領域が逆に悪くなって、低周波数領域から高周波数領域までのすべての領域で良い吸音性能は得られなかった。

そこで、本発明では、吸音材の層厚さや重量を増やすことなく、低周波数領域から高周波数領域まで良好な吸音特性を示し、且つ雑綿を多く再利用できる吸音材を提供することを目的とするものである。

第１の発明は、不織布からなる表皮層と、繊維材、バインダー樹脂及びガラス繊維からなる吸音層と、該表皮層と該吸音層との間に介在され、通気孔を開孔した合成樹脂製フィルムとを備えた自動車のエンジンルーム内インシュレータであって、該吸音層の繊維材の主体が雑綿からなることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明の自動車のエンジンルーム内インシュレータにおいて、該吸音層は、該雑綿が４０〜５５重量％であり、該バインダー樹脂が２５〜３５重量％であり、該ガラス繊維が２０〜２５の重量％であることを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明の自動車のエンジンルーム内インシュレータにおいて、該合成樹脂製フィルムの該通気孔の開孔径がφ１〜１０ｍｍであり、ピッチ間隔が５〜１５ｍｍであり、開孔率が２．５〜１０％であることを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明の自動車のエンジンルーム内インシュレータにおいて、該合成樹脂製フィルムの厚さは、２０〜５０μｍであることを特徴とする。

第５の発明は、第１ないし第４の発明のいずれか１つの自動車のエンジンルーム内インシュレータにおいて、該吸音層の目付量は、５００〜２０００ｇ／ｍ^２であり、該インシュレータ全体の層厚さは、５〜３０ｍｍであることを特徴とする。

第１の発明では、吸音材の層厚さや重量を増やすことなく、且つ雑綿を多く再利用できて、低周波数領域から高周波数領域まで良好な吸音特性を示すことができる。

第２の発明では、雑綿、バインダー樹脂、ガラス繊維の割合を適切に設定することによって、更に良好な吸音特性を示すエンジンルーム内インシュレータを得ることができる。

第３の発明では、合成樹脂製フィルムの通気孔の開孔径、ピッチ間隔、開孔率を適正に選ぶことで、合成樹脂製フィルムの膜振動による吸音性能と通気孔から吸音層に入って吸音される吸音性能の両立及びバランスを効果的に得られるので、低周波数領域から高周波数領域までの広い周波数領域で高い吸音性能を得ることができる。

第４の発明では、低周波数領域から高周波数領域までの広い周波数領域で更に高い吸音性能を得ることができる。

第５の発明では、エンジンルーム内インシュレータとして、全体の層厚さを増やすことなく、高い吸音性能を得ることができる。

本発明の実施形態であって、インシュレータの積層構造を模式的に示す断面図である。本発明の実施例及び比較例の吸音性能を比較して示すグラフである。合成樹脂製フィルムの厚さ、開孔径、開孔率を変えた場合の吸音性能を示す表である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１に示すように、エンジンルーム内インシュレータを構成する吸音材１は、吸音層２に合成樹脂製フィルム３が積層され、その上に表皮層４が積層されて一体的に形成されている。合成樹脂製フィルム３には、複数の通気孔５が形成されている。

この吸音材１は、図示しない自動車のエンジンルーム内の壁面に取り付けられて、該エンジンルーム内の騒音を低減するために用いられる。

吸音層２は、吸音性が強く求められると共に、成形性、形状保持性等が求められる。吸音層２は、ガラス繊維、バインダー樹脂及び繊維材からなる。バインダー樹脂は、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルから選ばれる少なくとも一つからなる。繊維材は、主として雑綿からなる。ここで言う雑綿とは、代表的な物としては、使用済みの樹脂製繊維や天然繊維等であって、例えば熱硬化性フェルトを粉砕した物、コットン等も含まれる。

吸音層２の雑綿は４０〜５５重量％、バインダー樹脂は２５〜３５重量％、ガラス繊維は２０〜２５重量％とすることが好ましい。ガラス繊維は、少なすぎると形状保持性、吸音性能が悪くなる。バインダー樹脂は、少なすぎると接着性及び成形性が悪くなる。従って、ガラス繊維及びバインダー樹脂は上記範囲とすることが好ましい。雑綿はできるだけ多く混入できれば好ましいが、そうするとガラス繊維及びバインダー樹脂が相対的に少なくなるので、上記範囲とすることが好ましい。

合成樹脂製フィルム３は、加熱成形時に完全に溶融してなくならずに残っており、且つ適正な膜振動特性を得られるためには、ポリエチレン樹脂、特にＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン樹脂）が好ましい。合成樹脂製フィルム３の厚さは、２０〜５０μｍが好ましい。厚すぎると膜振動性が悪くなり、吸音性能が悪くなり、薄すぎると加熱成形時にフィルム層が存在しなくなるので、上記範囲とすることが好ましい。

合成樹脂製フィルム３の通気孔５は、開孔径がφ１〜１０ｍｍ、５〜１５ｍｍのピッチ間隔で、開孔率が２．５〜１０％が好ましい。開孔径は小さすぎると、所定の吸音性能が得られず、大きすぎると膜振動機能が低下するので、上記範囲とすることが好ましい。

ピッチ間隔は広すぎると高周波数領域の吸音性能が低下し、狭すぎると低周波数領域の吸音性能が低下するので、上記範囲とすることが好ましい。

開孔率は小さいと高周波数領域の吸音性能が低下し、大きいと低周波数領域の吸音性能が低下するので、上記範囲とすることが好ましい。

本発明の通気孔５の開孔径、ピッチ間隔、開孔率は加熱成形する前の値である。加熱成形時には、溶融状態によって少し値が変わることがあるので、上記の値とした。また、合成樹脂フィルム３の厚みによって、開孔径、開孔率の好ましい範囲は異なり、厚みが薄くて開孔径が小さいほど許容できる開孔率の範囲が広くなる。

吸音材１の全体の層厚さ（即ち吸音層２、合成樹脂フィルム３及び表皮層４の合計厚さ）は、５〜３０ｍｍが好ましい。この全体層の目付量は、５００〜２０００ｇ／ｍ^２が好ましい。この範囲よりも厚すぎると、エンジンルームのスペース上で採用できなくなり、薄すぎると必要な機能を得られなくなる。

表皮層４は、ＰＥＴ、ＰＰを主体とする合成樹脂、或いはこれらの積層体からなる不織布である。表皮層４には、エンジンルームでの耐熱性や、見映えやガラス繊維の飛散防止が求められる。

本発明のエンジンルーム内インシュレータの製造方法は、次の通りである。雑綿、ガラス繊維及びバインダー樹脂を混合した吸音層２となるシート材を用意し、このシート材に合成樹脂製フィルム３及び表皮材４を重ねて、成形型内で加熱・加圧して成形する。成形時の成形温度は１６０〜２５０℃が好ましい。成形温度が低すぎると成形性や接着力が悪くなり、成形温度が高すぎると合成樹脂フィルムがすべて溶融する。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
表皮層は目付４０ｇ／ｍ^２のＰＥＴ樹脂製不織布である。

合成樹脂製フィルムは、厚さ（成形前の厚さ）２０μｍのＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン樹脂）であり、このフィルムの通気孔の開孔径はφ２ｍｍで、その開孔率は１０％で、そのピッチ間隔は１０ｍｍである。

吸音層は目付量１０００ｇ／ｍ^２であって、ガラス繊維が２３重量％、フェノール樹脂（バインダー樹脂）が３０重量％、雑綿が４７重量％の割合からなる。

吸音材の全体の厚さは２０ｍｍである。

吸音層、合成樹脂製フィルム及び表皮層からなる吸音材料を、金型温度を２００℃にして、型間隔を２０ｍｍで１０ｋｇ／ｃｍ^２に加圧して６０秒の間保持することによって、図１のような吸音材を作製した。

（実施例２）
実施例２において、実施例１との差異は、ガラス繊維が２５重量％、フェノール樹脂が３５重量％、雑綿が４０重量％の割合であることである。他は実施例１と同じである。

（実施例３）
実施例３において、実施例１との差異は、ガラス繊維が２２重量％、フェノール樹脂が２８重量％、雑綿が５０重量％の割合であることである。他は実施例１と同じである。

（実施例４）
実施例４において、実施例１との差異は、ガラス繊維が２０重量％、フェノール樹脂が２５重量％、雑綿が５５重量％の割合であることである。他は実施例１と同じである。

（比較例１）
実施例１に対して、吸音層をガラス繊維とフェノール樹脂からなるものとした。実際には、表皮層は目付量４０ｇ／ｍ^２のＰＥＴ樹脂製不織布とし、吸音層はガラス繊維６０重量％、フェノール樹脂４０重量％からなり、吸音層の目付量１０００ｇ／ｍ^２とし、吸音材の厚さは２０ｍｍとした。この比較例１では実施例１と異なり、合成樹脂製フィルムが設けられていない。

（比較例２）
比較例２は、比較例１に対して、吸音層のガラス繊維及びフェノール樹脂を少なくして、雑綿を入れた吸音層にしたものである。

実際には、表皮層は目付量４０ｇ／ｍ^２のＰＥＴ樹脂製不織布とし、吸音層はガラス繊維、フェノール樹脂、雑綿がそれぞれ２３重量％、３０重量％、４７重量％からなり、吸音層の目付量１０００ｇ／ｍ^２とし、吸音材の厚さは２０ｍｍとした。他は比較例１と同じである。

（比較例３）
比較例３は、比較例２に対して、吸音層の目付を増やしたものである。

実際には、表皮層は目付量４０ｇ／ｍ^２のＰＥＴ樹脂製不織布とし、吸音層はガラス繊維、フェノール樹脂、雑綿がそれぞれ２３重量％、３０重量％、４７重量％からなり、吸音層の目付量１２００ｇ／ｍ^２とし、吸音材の厚さは２０ｍｍとした。他は比較例２と同じである。

実施例１及び比較例１〜３について、吸音性能を比較した。尚、吸音率測定のために、φ５０ｍｍに切断して各サンプルを作製した。

図２は、実施例１及び比較例１〜３について、ＪＩＳＡ１４０９に準ずる残響室法吸音率を測定した結果を示す。それと共に、比較例１でも良い結果を示しているが、比較例１では雑綿を全く再利用してない点で好ましくない。それに対して、実施例１と同様に雑綿を入れた比較例２では、低周波数領域から高周波数領域のすべてにおいて吸音性能が低下している。この比較例２に対して目付量を増加した比較例３では比較例１のレベルまで吸音性能が回復しているが、比較例３は比較例１，２に対して目付量が多いために、エンジンルーム内インシュレータとしては適さない。それに対して、実施例１では、比較例１，２と同じ目付量であり、且つ吸音層に雑綿をかなり混入しているにも拘わらず、比較例１〜３のいずれに対しても良い吸音性能を示した。これは、合成樹脂製フィルムに所定のピッチ間隔で、所定の開孔径の通気孔を所定の開孔率で設けたからといえる。

また、合成樹脂製フィルムの厚さ、通気孔の開孔径、及び開孔率の関係を確認するために下記の実験を行った。即ち、実施例１において、フィルムの厚さを２０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、１００μｍに設定して、通気孔の開孔径をφ２ｍｍ、φ４ｍｍ、φ６ｍｍ、φ１０ｍｍに変えて、開孔率２．５％、５％、７．５%、１０％に変えたものの吸音特性を測定した。ピッチ間隔は、１０ｍｍで一定とした。残響室吸音率の測定方法は、ＪＩＳＡ１４０９に準じた。

その結果、残響室吸音率が、７０％以上を○、６０％以上を△、６０％未満をＸとして、図３に結果を示した。また、図３には、実施例１〜４についての測定結果も示した。

以上のように、合成樹脂フィルムの厚さによって、有効な開孔率及び開孔径は異なるが、適切な値に設定することで、従来の吸音材に対して、厚さや重量を増すことなく、良好な吸音特性が得られ、また、雑綿を混入することでリサイクル性が大幅に向上し、従来よりも優れた吸音材を得ることができた。

自動車のエンジンルーム内の騒音を低減させるエンジンルーム内インシュレータに適している。

１吸音材
２吸音層
３合成樹脂製フィルム
４表皮層
５通気孔

Claims

不織布からなる表皮層と、
繊維材、バインダー樹脂及びガラス繊維からなる吸音層と、
該表皮層と該吸音層との間に介在され、通気孔を開孔した合成樹脂製フィルムとを備えた自動車のエンジンルーム内インシュレータであって、
該吸音層の該繊維材の主体が雑綿からなることを特徴とする自動車のエンジンルーム内インシュレータ。
請求項１記載の自動車のエンジンルーム内インシュレータにおいて、
該吸音層は、該雑綿が４０〜５５重量％であり、該バインダー樹脂が２５〜３５重量％であり、該ガラス繊維が２０〜２５の重量％であることを特徴とする自動車のエンジンルーム内インシュレータ。
請求項１又は２に記載の自動車のエンジンルーム内インシュレータにおいて、
該合成樹脂製フィルムの該通気孔の開孔径がφ１〜１０ｍｍであり、ピッチ間隔が５〜１５ｍｍであり、開孔率が２．５〜１０％であることを特徴とする自動車のエンジンルーム内インシュレータ。
請求項３記載の自動車のエンジンルーム内インシュレータにおいて、
該合成樹脂製フィルムの厚さは、２０〜５０μｍであることを特徴とする自動車のエンジンルーム内インシュレータ。
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自動車のエンジンルーム内インシュレータにおいて、
該吸音層の目付量は、５００〜２０００ｇ／ｍ^２であり、
該インシュレータ全体の層厚さは、５〜３０ｍｍであることを特徴とする自動車のエンジンルーム内インシュレータ。