JP2017120410A - Sound insulation structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂と強化繊維と空隙からなる遮音構造体に関するものである。 The present invention relates to a sound insulation structure including a resin, a reinforcing fiber, and a gap.
近年、自動車や鉄道を代表とする移動体用途や住宅等の建材用途において、基本的な力学特性を満足しつつ、乗り心地や快適性を向上させる観点から音響特性の優れた構造材に対する要望が高くなっている。さらに、移動体用途においては燃費低減を目的として、また建材用途においては施工時のハンドリングの容易さを目的として、軽量な構造材に対する要望も高く、空隙を有する構造体の需要が高まっている。このような背景から、金属材料や繊維強化複合材料（ＦＲＰ）の内部にコア層として空隙を有する構造材を用いて構造材をサンドイッチ構造とすることで、剛性向上と軽量化とを両立させた構造体が提案されている。 In recent years, there has been a demand for structural materials with excellent acoustic characteristics from the viewpoint of improving riding comfort and comfort, while satisfying basic mechanical characteristics in mobile applications such as automobiles and railways and building materials such as houses. It is high. Furthermore, there is a high demand for lightweight structural materials for the purpose of reducing fuel consumption in mobile applications and for ease of handling during construction in construction materials applications, and the demand for structures having voids is increasing. From such a background, the structural material has a sandwich structure using a structural material having a void as a core layer inside a metal material or fiber reinforced composite material (FRP), thereby achieving both rigidity improvement and weight reduction. Structures have been proposed.
しかしながら、剛性向上と軽量化と共に、市場要求である音響特性をも満足する構造体は見出されていない。なお、特許文献１には、音響特性を満足する材料として、ガラス繊維、ポリプロピレン樹脂、及び発泡剤からなる車両用カバー材が提案されている。しかしながら、特許文献１記載の車両用カバー材は、ガラス繊維を使用していることから、力学特性に劣ると推察される。また、空隙を設けるために発泡剤を使用しているために、使用可能な樹脂に制限がある。一方、特許文献２には、音響特性を向上させるために、発泡性ウレタン樹脂とスタンパブルシートとを組み合わせた車両用内装材が提案されている。しかしながら、特許文献２には、吸音特性に関する記載はない。また、特許文献３には、ガラス繊維とポリプロピレン樹脂とからなる複合材料が記載されているが、吸音特性や遮音性に関する記載はない。 However, no structure has been found that satisfies the acoustic characteristics, which are market demands, along with improved rigidity and light weight. Patent Document 1 proposes a vehicle cover material made of glass fiber, polypropylene resin, and a foaming agent as a material that satisfies acoustic characteristics. However, the vehicle cover material described in Patent Document 1 is presumed to be inferior in mechanical characteristics because it uses glass fiber. In addition, since a foaming agent is used to provide voids, there are limitations on the resins that can be used. On the other hand, Patent Document 2 proposes an interior material for a vehicle in which a foamable urethane resin and a stampable seat are combined in order to improve acoustic characteristics. However, Patent Document 2 has no description regarding sound absorption characteristics. Further, Patent Document 3 describes a composite material made of glass fiber and polypropylene resin, but does not describe sound absorption characteristics or sound insulation.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、剛性、軽量性、及び音響特性に優れる遮音構造体を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the sound insulation structure excellent in rigidity, lightness, and an acoustic characteristic.
本発明に係る遮音構造体は、樹脂と強化繊維と空隙からなる遮音構造体であって、前記樹脂の体積含有率が２．５体積％以上、８５体積％以下の範囲内にあり、前記強化繊維の体積含有量が０．５体積％以上、５５体積％の範囲内にあり、前記空隙が１０体積％以上、９９体積％以下の範囲内の割合で前記遮音構造体中に含有され、前記遮音構造体の曲げ弾性率が１ＧＰａ以上であり、ＪＩＳ Ａ１４４１−１における、周波数２００Ｈｚでの透過損失と周波数１２５０Ｈｚでの透過損失との比が１．１以上、１．５以下の範囲内にあることを特徴とする。 The sound insulation structure according to the present invention is a sound insulation structure comprising a resin, a reinforcing fiber, and a void, and the volume content of the resin is in the range of 2.5% by volume or more and 85% by volume or less, and the reinforcement The volume content of the fiber is in the range of 0.5% by volume or more and 55% by volume, and the voids are contained in the sound insulation structure at a ratio in the range of 10% by volume or more and 99% by volume or less, The bending elastic modulus of the sound insulation structure is 1 GPa or more, and the ratio of transmission loss at a frequency of 200 Hz to transmission loss at a frequency of 1250 Hz in JIS A1441-1 is in the range of 1.1 or more and 1.5 or less. It is characterized by that.
本発明に係る遮音構造体は、上記発明において、前記遮音構造体の曲げ弾性率をＥｃ、前記遮音構造体の比重をρとしたとき、Ｅｃ１／３・ρ−１より表される前記遮音構造体の比曲げ弾性率が３以上、２０以下の範囲内にあり、且つ、前記遮音構造体の曲げ弾性率Ｅｃが６ＧＰａ以上であることを特徴とする。 The sound insulation structure according to the present invention is the sound insulation structure represented by Ec 1/3 · ρ −1 , where Ec is a bending elastic modulus of the sound insulation structure and ρ is a specific gravity of the sound insulation structure. The specific bending elastic modulus of the structure is in the range of 3 or more and 20 or less, and the bending elastic modulus Ec of the sound insulation structure is 6 GPa or more.
本発明に係る遮音構造体は、上記発明において、前記遮音構造体の比重ρが０．９ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする。 The sound insulation structure according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the specific gravity ρ of the sound insulation structure is 0.9 g / cm 3 or less.
本発明に係る遮音構造体は、上記発明において、前記遮音構造体の表面から厚み方向の中点位置までの３０％以内の部分における空隙率が０体積％以上、１０体積％未満の範囲内にあり、残りの部分の空隙率が１０体積％以上、９９体積％以下の範囲内にあることを特徴とする。 In the sound insulation structure according to the present invention, in the above invention, the porosity in a portion within 30% from the surface of the sound insulation structure to the midpoint position in the thickness direction is in the range of 0 volume% or more and less than 10 volume%. And the porosity of the remaining portion is in the range of 10 volume% or more and 99 volume% or less.
本発明に係る遮音構造体は、上記発明において、前記強化繊維が樹脂に被覆されており、前記樹脂の厚みが１μｍ以上、１５μｍ以下の範囲内にあることを特徴とする。 The sound insulation structure according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the reinforcing fiber is coated with a resin, and the thickness of the resin is in a range of 1 μm or more and 15 μm or less.
本発明に係る遮音構造体は、上記発明において、前記強化繊維が、不連続であり、略モノフィラメント状、且つ、ランダムに分散していることを特徴とする。 The sound insulation structure according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the reinforcing fibers are discontinuous, are substantially monofilament-like, and are randomly dispersed.
本発明に係る遮音構造体は、上記発明において、前記遮音構造体中における強化繊維の配向角度θｆが３°以上であることを特徴とする。 The sound insulation structure according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the orientation angle θf of the reinforcing fiber in the sound insulation structure is 3 ° or more.
本発明に係る遮音構造体は、上記発明において、前記強化繊維の質量平均繊維長が１ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の範囲内にあることを特徴とする。 The sound insulation structure according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the mass average fiber length of the reinforcing fibers is in the range of 1 mm or more and 15 mm or less.
本発明に係る遮音構造体は、上記発明において、前記強化繊維が炭素繊維であることを特徴とする。 The sound insulation structure according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the reinforcing fibers are carbon fibers.
本発明に係る遮音構造体は、上記発明において、前記樹脂が少なくとも１種類以上の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする。 The sound insulation structure according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the resin contains at least one kind of thermoplastic resin.
本発明に係る遮音構造体は、上記発明において、前記樹脂が少なくとも１種類以上の熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする。 The sound insulation structure according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the resin contains at least one kind of thermosetting resin.
本発明に係る遮音構造体によれば、剛性、軽量性、及び音響特性に優れる遮音構造体を提供できる。 According to the sound insulation structure according to the present invention, it is possible to provide a sound insulation structure excellent in rigidity, lightness, and acoustic characteristics.
以下、本発明に係る遮音構造体について説明する。 Hereinafter, the sound insulation structure according to the present invention will be described.
図１は、本発明に係る遮音構造体の断面構造を示す模式図である。図１に示すように、本発明に係る遮音構造体１は、樹脂２と強化繊維３と空隙４から構成されている。遮音構造体としては、遮音壁や防音壁等の壁内部材を例示できる。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a sound insulation structure according to the present invention. As shown in FIG. 1, the sound insulation structure 1 according to the present invention includes a resin 2, reinforcing fibers 3, and voids 4. Examples of the sound insulation structure include in-wall members such as a sound insulation wall and a sound insulation wall.
ここで、樹脂２としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を例示できる。また、本発明においては、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とがブレンドされていてもよく、その場合は、樹脂を構成する成分のうち、５０質量％を超える量を占める成分を樹脂の名称とする。 Here, examples of the resin 2 include a thermoplastic resin and a thermosetting resin. In the present invention, a thermosetting resin and a thermoplastic resin may be blended. In that case, among the components constituting the resin, the component occupying an amount exceeding 50% by mass is the name of the resin. To do.
本発明における１つの形態において、樹脂２は、少なくとも１種類以上の熱可塑性樹脂を含むことが望ましい。熱可塑性樹脂としては、「ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル等のポリエステル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン等のポリオレフィン、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等のポリアリーレンスルフィド、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）」等の結晶性樹脂、「スチレン系樹脂の他、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート（ＰＡＲ）」等の非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系樹脂、及びアクリロニトリル系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体及び変性体等から選ばれる熱可塑性樹脂を例示できる。中でも、得られる遮音構造体の軽量性の観点からはポリオレフィンが望ましく、強度の観点からはポリアミドが望ましく、表面外観の観点からはポリカーボネートやスチレン系樹脂のような非晶性樹脂が望ましく、耐熱性の観点からはポリアリーレンスルフィドが望ましく、連続使用温度の観点からはポリエーテルエーテルケトンが望ましく、さらに耐薬品性の観点からはフッ素系樹脂が望ましく用いられる。 In one embodiment of the present invention, the resin 2 desirably includes at least one kind of thermoplastic resin. Thermoplastic resins include “polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polyethylene naphthalate (PEN), polyesters such as liquid crystal polyester, polyethylene (PE), polypropylene (PP) , Polyolefins such as polybutylene, polyarylene sulfides such as polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), polyphenylene sulfide (PPS), polyketone (PK), polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), poly Crystalline resins such as fluorinated resins such as ether ketone ketone (PEKK), polyether nitrile (PEN), polytetrafluoroethylene, and liquid crystal polymer (LCP); , Polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyphenylene ether (PPE), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), polysulfone (PSU), poly Amorphous resins such as “ethersulfone, polyarylate (PAR)”, etc., phenolic resins, phenoxy resins, polystyrenes, polyolefins, polyurethanes, polyesters, polyamides, polybutadienes, polyisoprenes, fluorine Examples thereof include thermoplastic resins such as acryl-based resins and acrylonitrile-based thermoplastic elastomers, and copolymers and modified products thereof. Among them, polyolefin is desirable from the viewpoint of light weight of the sound insulation structure to be obtained, polyamide is desirable from the viewpoint of strength, amorphous resin such as polycarbonate and styrene resin is desirable from the viewpoint of surface appearance, and heat resistance In view of the above, polyarylene sulfide is desirable, polyether ether ketone is desirable from the viewpoint of continuous use temperature, and fluorine resin is desirably used from the viewpoint of chemical resistance.
本発明における１つの形態において、樹脂２は、少なくとも１種類以上の熱硬化性樹脂を含むことが望ましい。熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、熱硬化性ポリイミド、これらの共重合体、変性体、及びこれらの少なくとも２種類をブレンドした樹脂を例示できる。また、本発明の目的を損なわない範囲で、本発明に係る遮音構造体は、エラストマー又はゴム成分等の耐衝撃性向上剤、他の充填材や添加剤を含有してもよい。充填材や添加剤の例としては、無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤、又は、カップリング剤を例示できる。 In one embodiment of the present invention, the resin 2 desirably includes at least one kind of thermosetting resin. Thermosetting resins include unsaturated polyesters, vinyl esters, epoxy resins, phenol resins, urea resins, melamine resins, thermosetting polyimides, copolymers thereof, modified products, and resins obtained by blending at least two of these. Can be illustrated. In addition, the sound insulation structure according to the present invention may contain an impact resistance improver such as an elastomer or a rubber component, and other fillers and additives as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of fillers and additives include inorganic fillers, flame retardants, conductivity imparting agents, crystal nucleating agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, vibration damping agents, antibacterial agents, insect repellents, deodorants, and coloring inhibitors. , Heat stabilizers, mold release agents, antistatic agents, plasticizers, lubricants, colorants, pigments, dyes, foaming agents, antifoaming agents, or coupling agents.
樹脂２の体積含有率は、２．５体積％以上、８５体積％以下の範囲内にある。樹脂２の体積含有率が２．５体積％未満である場合、遮音構造体１中の強化繊維３同士を結着し、強化繊維３の補強効果を十分なものとすることができず、遮音構造体の力学特性、とりわけ曲げ特性を満足できなくなるので望ましくない。一方、樹脂２の体積含有率が８５体積％より大きい場合には、樹脂量が多すぎることから、空隙構造をとることが困難となるので望ましくない。 The volume content of the resin 2 is in the range of 2.5% by volume to 85% by volume. When the volume content of the resin 2 is less than 2.5% by volume, the reinforcing fibers 3 in the sound insulating structure 1 are bound together, and the reinforcing effect of the reinforcing fibers 3 cannot be made sufficient. This is undesirable because the mechanical properties of the structure, in particular the bending properties, cannot be satisfied. On the other hand, when the volume content of the resin 2 is larger than 85% by volume, the amount of the resin is too large and it is difficult to obtain a void structure, which is not desirable.
強化繊維３としては、アルミニウム、黄銅、ステンレス等の金属繊維、ＰＡＮ系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維、黒鉛繊維、ガラス等の絶縁性繊維、アラミド、ＰＢＯ、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、アクリル、ナイロン、ポリエチレン等の有機繊維、シリコンカーバイト、シリコンナイトライド等の無機繊維を例示できる。また、これらの繊維に表面処理が施されているものであってもよい。表面処理としては、導電体として金属の被着処理の他に、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、結束剤による処理、添加剤の付着処理等がある。また、これらの繊維は１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。中でも、軽量化効果の観点から、比強度、比剛性に優れるＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系等の炭素繊維が望ましく用いられる。また、得られる遮音構造体の経済性を高める観点からは、ガラス繊維が望ましく用いられ、とりわけ力学特性と経済性とのバランスから炭素繊維とガラス繊維とを併用することが望ましい。さらに、得られる遮音構造体の衝撃吸収性や賦形性を高める観点からは、アラミド繊維が望ましく用いられ、とりわけ力学特性と衝撃吸収性とのバランスから炭素繊維とアラミド繊維とを併用することが望ましい。また、得られる遮音構造体の導電性を高める観点からは、ニッケルや銅やイッテルビウム等の金属を被覆した強化繊維を用いることもできる。これらの中で、強度と弾性率等の力学的特性に優れるＰＡＮ系の炭素繊維をより望ましく用いることができる。 As the reinforcing fiber 3, metal fibers such as aluminum, brass, and stainless steel, PAN-based, rayon-based, lignin-based, pitch-based carbon fibers, graphite fibers, insulating fibers such as glass, aramid, PBO, polyphenylene sulfide, polyester, Examples thereof include organic fibers such as acrylic, nylon, and polyethylene, and inorganic fibers such as silicon carbide and silicon nitride. Moreover, the surface treatment may be given to these fibers. Examples of the surface treatment include a treatment with a coupling agent, a treatment with a sizing agent, a treatment with a bundling agent, and an adhesion treatment of an additive in addition to a treatment for depositing a metal as a conductor. Moreover, these fibers may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, PAN-based, pitch-based and rayon-based carbon fibers that are excellent in specific strength and specific rigidity are preferably used from the viewpoint of weight reduction effect. Further, from the viewpoint of improving the economical efficiency of the sound insulation structure to be obtained, glass fibers are desirably used, and in particular, it is desirable to use carbon fibers and glass fibers in combination from the balance between mechanical properties and economical efficiency. Furthermore, aramid fibers are preferably used from the viewpoint of enhancing the impact absorption and shaping properties of the sound insulation structure to be obtained, and in particular, carbon fibers and aramid fibers may be used in combination from the balance between mechanical properties and impact absorption. desirable. Further, from the viewpoint of enhancing the conductivity of the sound insulation structure to be obtained, reinforcing fibers coated with a metal such as nickel, copper, ytterbium, etc. can also be used. Among these, PAN-based carbon fibers having excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus can be used more desirably.
強化繊維３が、不連続であり、略モノフィラメント状、且つ、ランダムに分散していることが望ましい。強化繊維３をかかる態様とすることで、シート状の遮音構造体の前駆体ないし遮音構造体を、外力を加えて成形する場合に、複雑形状への賦型が容易となる。また、強化繊維３をかかる態様とすることで、強化繊維３によって形成された空隙が緻密化し、遮音構造体１中における強化繊維３の繊維束端における弱部が極小化できるため、優れた補強効率及び信頼性に加えて、等方性も付与される。ここで、略モノフィラメントとは、強化繊維単糸が５００本未満の細繊度ストランドにて存在することを指す。さらに望ましくは、モノフィラメント状に分散していることである。 It is desirable that the reinforcing fibers 3 are discontinuous, are approximately monofilament-like, and are randomly dispersed. By setting the reinforcing fiber 3 to such an embodiment, when a sheet-like sound insulation structure precursor or sound insulation structure is formed by applying an external force, it is easy to mold into a complicated shape. Moreover, since the voids formed by the reinforcing fibers 3 are densified and the weak portions at the ends of the fiber bundles of the reinforcing fibers 3 in the sound insulation structure 1 can be minimized by adopting the reinforcing fibers 3 as such an embodiment, excellent reinforcement In addition to efficiency and reliability, isotropy is also imparted. Here, the substantially monofilament means that the reinforcing fiber single yarn is present in less than 500 fineness strands. More preferably, it is dispersed in a monofilament form.
ここで、略モノフィラメント状、又は、モノフィラメント状に分散しているとは、遮音構造体１中にて任意に選択した強化繊維３について、その二次元接触角が１°以上である単繊維の割合（以下、繊維分散率とも称す）が８０％以上であることを指し、言い換えれば、遮音構造体１中において単繊維の２本以上が接触して平行した束が２０％未満であることをいう。従って、ここでは、少なくとも強化繊維３におけるフィラメント数１００本以下の繊維束の質量分率が１００％に該当するものが特に好ましい。 Here, substantially monofilament-shaped or dispersed in a monofilament-like form is a ratio of single fibers having a two-dimensional contact angle of 1 ° or more with respect to the reinforcing fibers 3 arbitrarily selected in the sound insulation structure 1. (Hereinafter also referred to as the fiber dispersion ratio) is 80% or more, in other words, in the sound insulation structure 1, two or more single fibers are in contact with each other and parallel bundles are less than 20%. . Therefore, it is particularly preferable that the mass fraction of the fiber bundle having at least 100 filaments in the reinforcing fiber 3 corresponds to 100%.
二次元接触角とは、不連続な強化繊維の場合、単繊維とこの単繊維が接触する単繊維とで形成される角度のことであり、接触する単繊維同士が形成する角度のうち、０°以上、９０°以下の範囲内にある鋭角側の角度と定義する。この二次元接触角について、図面を用いてさらに説明する。図２は、面方向（図２（ａ））及び厚み方向（図２（ｂ））から観察した時の強化繊維マットにおける強化繊維の分散状態の一例を示す模式図である。単繊維１１ａを基準とすると、単繊維１１ａは図２（ａ）では単繊維１１ｂ〜１１ｆと交わって観察されるが、図２（ｂ）では単繊維１１ａは単繊維１１ｅ，１１ｆとは接触していない。この場合、基準となる単繊維１１ａについて、二次元接触角の評価対象となるのは単繊維１１ｂ〜１１ｄであり、接触する２つの単繊維が形成する２つの角度のうち、０°以上９０°以下の範囲内にある鋭角側の角度Ａである。 In the case of discontinuous reinforcing fibers, the two-dimensional contact angle is an angle formed by a single fiber and a single fiber that comes into contact with the single fiber. It is defined as the angle on the acute angle side within the range of from 0 ° to 90 °. This two-dimensional contact angle will be further described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a dispersion state of reinforcing fibers in the reinforcing fiber mat when observed from the surface direction (FIG. 2A) and the thickness direction (FIG. 2B). When the single fiber 11a is used as a reference, the single fiber 11a is observed to intersect with the single fibers 11b to 11f in FIG. 2A, but in FIG. 2B, the single fiber 11a is in contact with the single fibers 11e and 11f. Not. In this case, with respect to the single fiber 11a serving as a reference, the evaluation targets of the two-dimensional contact angle are the single fibers 11b to 11d. Of the two angles formed by the two single fibers in contact, 0 ° to 90 ° It is an acute angle A within the following range.
二次元接触角を測定する方法としては、特に制限はないが、例えば遮音構造体１の表面から強化繊維３の配向を観察する方法を例示できる。この場合、遮音構造体１の表面を研磨して強化繊維３を露出させることで、強化繊維３をより観察しやすくなる。また、Ｘ線ＣＴ透過観察を行って強化繊維３の配向画像を撮影する方法も例示できる。Ｘ線透過性の高い強化繊維３の場合には、強化繊維３にトレーサ用の繊維を混合しておく、又は、強化繊維３にトレーサ用の薬剤を塗布しておくと、強化繊維３を観察しやすくなるため望ましい。また、上記方法で測定が困難な場合には、加熱炉等により遮音構造体１を高温下において樹脂成分を焼失させた後、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を用いて、取り出した強化繊維３から強化繊維３の配向を観察する方法を例示できる。 Although there is no restriction | limiting in particular as a method of measuring a two-dimensional contact angle, For example, the method of observing the orientation of the reinforced fiber 3 from the surface of the sound insulation structure 1 can be illustrated. In this case, it becomes easier to observe the reinforcing fiber 3 by polishing the surface of the sound insulating structure 1 to expose the reinforcing fiber 3. Moreover, the method of photographing the orientation image of the reinforcing fiber 3 by performing X-ray CT transmission observation can also be exemplified. In the case of the reinforcing fiber 3 having a high X-ray permeability, the reinforcing fiber 3 is observed by mixing the reinforcing fiber 3 with a tracer fiber or by applying a tracer chemical to the reinforcing fiber 3. This is desirable because it is easy to do. In addition, when measurement by the above method is difficult, the resin component is burned out at a high temperature by using a heating furnace or the like, and then the reinforcing fiber 3 is taken out of the reinforcing fiber 3 taken out using an optical microscope or an electron microscope. A method of observing the orientation of 3 can be exemplified.
上述した観察方法に基づいて繊維分散率は次の手順で測定する。すなわち、無作為に選択した単繊維（図２における単繊維１１ａ）に対して接触している全ての単繊維（図２における単繊維１１ｂ〜１１ｄ）との二次元接触角を測定する。これを１００本の単繊維について行い、二次元接触角を測定した全ての単繊維の総本数と二次元接触角が１°以上である単繊維の本数との比率から割合を算出する。 Based on the observation method described above, the fiber dispersion rate is measured by the following procedure. That is, the two-dimensional contact angles with all single fibers (single fibers 11b to 11d in FIG. 2) in contact with randomly selected single fibers (single fibers 11a in FIG. 2) are measured. This is performed for 100 single fibers, and the ratio is calculated from the ratio between the total number of all single fibers whose two-dimensional contact angle is measured and the number of single fibers having a two-dimensional contact angle of 1 ° or more.
さらに、強化繊維３はランダムに分散していることが、とりわけ望ましい。ここで、強化繊維３がランダムに分散しているとは、遮音構造体１における任意に選択した強化繊維３の二次元配向角の算術平均値が３０°以上、６０°以下の範囲内にあることをいう。かかる二次元配向角とは、強化繊維３の単繊維とこの単繊維と交差する単繊維とで形成される角度のことであり、交差する単繊維同士が形成する角度のうち、０°以上、９０°以下の範囲内にある鋭角側の角度と定義する。 Further, it is particularly desirable that the reinforcing fibers 3 are dispersed randomly. Here, that the reinforcing fibers 3 are randomly dispersed means that the arithmetic average value of the two-dimensional orientation angle of the arbitrarily selected reinforcing fibers 3 in the sound insulation structure 1 is in the range of 30 ° or more and 60 ° or less. That means. Such a two-dimensional orientation angle is an angle formed by a single fiber of the reinforcing fiber 3 and a single fiber intersecting with this single fiber, and among the angles formed by the intersecting single fibers, 0 ° or more, It is defined as the angle on the acute angle side within the range of 90 ° or less.
この二次元配向角について、図面を用いてさらに説明する。図２（ａ），（ｂ）において、単繊維１１ａを基準とすると、単繊維１１ａは他の単繊維１１ｂ〜１１ｆと交差している。ここで、交差とは、観察する二次元平面において、基準とする単繊維が他の単繊維と交わって観察される状態のことを意味し、単繊維１１ａと単繊維１１ｂ〜１１ｆとが必ずしも接触している必要はなく、投影して見た場合に交わって観察される状態についても例外ではない。つまり、基準となる単繊維１１ａについて見た場合、単繊維１１ｂ〜１１ｆの全てが二次元配向角の評価対象であり、図２（ａ）中において二次元配向角は交差する２つの単繊維が形成する２つの角度のうち、０°以上、９０°以下の範囲内にある鋭角側の角度Ａである。 This two-dimensional orientation angle will be further described with reference to the drawings. 2A and 2B, when the single fiber 11a is used as a reference, the single fiber 11a intersects with the other single fibers 11b to 11f. Here, crossing means a state in which a single fiber as a reference is observed crossing another single fiber in a two-dimensional plane to be observed, and the single fiber 11a and the single fibers 11b to 11f are not necessarily in contact with each other. There is no need to do so, and there is no exception to the state observed when they are projected. In other words, when the reference single fiber 11a is viewed, all of the single fibers 11b to 11f are objects of evaluation of the two-dimensional orientation angle, and two single fibers whose two-dimensional orientation angles intersect in FIG. Among the two angles to be formed, the angle A is an acute angle within a range of 0 ° to 90 °.
二次元配向角を測定する方法としては、特に制限はないが、例えば、構成要素の表面から強化繊維３の配向を観察する方法を例示でき、上述した二次元接触角の測定方法と同様の手段を取ることができる。二次元配向角の平均値は、次の手順で測定する。すなわち、無作為に選択した単繊維（図２における単繊維１１ａ）に対して交差している全ての単繊維（図２における単繊維１１ｂ〜１１ｆ）との二次元配向角の平均値を測定する。例えば、ある単繊維に交差する別の単繊維が多数の場合には、交差する別の単繊維を無作為に２０本選び測定した算術平均値を代用してもよい。この測定を別の単繊維を基準として合計５回繰り返し、その算術平均値を二次元配向角の算術平均値として算出する。 The method for measuring the two-dimensional orientation angle is not particularly limited. For example, a method for observing the orientation of the reinforcing fiber 3 from the surface of the component can be exemplified, and the same means as the method for measuring the two-dimensional contact angle described above. Can take. The average value of the two-dimensional orientation angle is measured by the following procedure. That is, the average value of the two-dimensional orientation angles with all the single fibers (single fibers 11b to 11f in FIG. 2) intersecting the randomly selected single fibers (single fibers 11a in FIG. 2) is measured. . For example, when there are many other single fibers that cross a certain single fiber, an arithmetic average value obtained by randomly selecting and measuring 20 other single fibers that intersect may be substituted. This measurement is repeated a total of 5 times with another single fiber as a reference, and the arithmetic average value is calculated as the arithmetic average value of the two-dimensional orientation angle.
強化繊維３が略モノフィラメント状、且つ、ランダムに分散していることで、上述した略モノフィラメント状に分散した強化繊維３により与えられる性能を最大限まで高めることができる。また、遮音構造体１において力学特性に等方性を付与できる。かかる観点から、強化繊維３の繊維分散率は９０％以上であることが望ましく、１００％に近づくほどより望ましい。また、強化繊維３の二次元配向角の算術平均値は、４０°以上、５０°以下の範囲内にあることが望ましく、理想的な角度である４５°に近づくほど望ましい。 Since the reinforcing fibers 3 are dispersed in a substantially monofilament shape and randomly, the performance imparted by the reinforcing fibers 3 dispersed in the above-described substantially monofilament shape can be maximized. In addition, the sound insulation structure 1 can impart isotropy to the mechanical characteristics. From this viewpoint, the fiber dispersion rate of the reinforcing fiber 3 is desirably 90% or more, and more desirably as it approaches 100%. The arithmetic average value of the two-dimensional orientation angle of the reinforcing fibers 3 is desirably in the range of 40 ° or more and 50 ° or less, and is desirably closer to the ideal angle of 45 °.
一方、強化繊維３が不織布の形態をとらない例としては、強化繊維３が一方向に配列されてなるシート基材、織物基材、及びノンクリンプ基材等がある。これらの形態は、強化繊維３が規則的に密に配置されるため、遮音構造体１中の空隙４が少なくなってしまい、樹脂２の含浸が極めて困難となり、未含浸部を形成したり、含浸手段や樹脂種の選択肢を大きく制限したりする場合がある。 On the other hand, examples in which the reinforcing fibers 3 do not take the form of a nonwoven fabric include a sheet base material, a woven base material, and a non-crimp base material in which the reinforcing fibers 3 are arranged in one direction. In these forms, since the reinforcing fibers 3 are regularly and densely arranged, the space 4 in the sound insulation structure 1 is reduced, impregnation with the resin 2 becomes extremely difficult, and an unimpregnated portion is formed. There are cases where the choice of impregnation means and resin type is greatly limited.
強化繊維３の形態としては、遮音構造体１と同程度の長さの連続性強化繊維、又は、所定長に切断された有限長の不連続性強化繊維のいずれであってもよいが、樹脂２を容易に含浸させたり、その量を容易に調整できたりする観点からは、不連続性強化繊維であることが望ましい。 The form of the reinforcing fiber 3 may be either a continuous reinforcing fiber having the same length as that of the sound insulating structure 1 or a discontinuous reinforcing fiber having a finite length cut to a predetermined length. From the viewpoint of easily impregnating 2 and adjusting the amount thereof, discontinuous reinforcing fibers are desirable.
強化繊維３の体積含有率は、０．５体積％以上、５５体積％以下の範囲内にある。強化繊維３の体積含有率が０．５体積％未満である場合、強化繊維３に由来する補強効果を十分なものとすることができないので望ましくない。一方、強化繊維３の体積含有率が２．５体積％より大きい場合には、強化繊維３に対する樹脂２の体積含有率が相対的に少なくなるため、遮音構造体１中の強化繊維３同士を結着し、強化繊維３の補強効果を十分なものとすることができず、遮音構造体１の力学特性、とりわけ曲げ特性を満足できなくなるので望ましくない。 The volume content of the reinforcing fiber 3 is in the range of 0.5 volume% or more and 55 volume% or less. When the volume content of the reinforcing fiber 3 is less than 0.5% by volume, the reinforcing effect derived from the reinforcing fiber 3 cannot be made sufficient, which is not desirable. On the other hand, when the volume content of the reinforcing fibers 3 is larger than 2.5% by volume, the volume content of the resin 2 with respect to the reinforcing fibers 3 is relatively small. The reinforcing effect of the reinforcing fiber 3 cannot be made sufficient, and the mechanical properties of the sound insulation structure 1, particularly the bending properties, cannot be satisfied.
強化繊維３は樹脂２に被覆されており、樹脂２の厚みが１μｍ以上、１５μｍ以下の範囲内にあることが望ましい。樹脂２に被覆された強化繊維３の被覆状態は、少なくとも遮音構造体１を構成する強化繊維３の単繊維同士の交差する点が被覆されていれば、遮音構造体１の形状安定性や、厚み制御の容易さ及び自由度の観点から十分であるが、さらに望ましい態様とすれば、樹脂２は、強化繊維３の周囲に、上述の厚みで被覆された状態であることが望ましい。この状態は、強化繊維３の表面が樹脂２によって露出していない、言い換えれば、強化繊維３が樹脂２により電線状の皮膜を形成していることを意味する。このことにより、遮音構造体１は、さらに、形状の安定性を有すると共に、力学特性の発現を十分なものとする。また、樹脂２に被覆された強化繊維３の被覆状態は、その強化繊維３の全てにおいて被覆されている必要は無く、本発明に係る遮音構造体１の形状安定性や、曲げ弾性率、曲げ強度を損なわない範囲内であればよい。 The reinforcing fibers 3 are covered with the resin 2 and it is desirable that the thickness of the resin 2 is in the range of 1 μm to 15 μm. The covering state of the reinforcing fiber 3 covered with the resin 2 is that the shape stability of the sound insulating structure 1 is at least as long as the intersecting points of the single fibers of the reinforcing fibers 3 constituting the sound insulating structure 1 are covered. Although sufficient from the viewpoint of ease of thickness control and flexibility, in a more desirable mode, it is desirable that the resin 2 is in a state of being coated around the reinforcing fiber 3 with the above-described thickness. This state means that the surface of the reinforcing fiber 3 is not exposed by the resin 2, in other words, the reinforcing fiber 3 forms an electric wire-like film with the resin 2. As a result, the sound insulation structure 1 further has shape stability and sufficient mechanical characteristics. Moreover, the covering state of the reinforcing fiber 3 covered with the resin 2 does not have to be covered with all of the reinforcing fiber 3, and the shape stability, bending elastic modulus, bending of the sound insulation structure 1 according to the present invention is not required. It may be within a range that does not impair the strength.
強化繊維３の質量平均繊維長が１ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の範囲内にあることが望ましい。これにより、強化繊維３の補強効率を高めることができ、遮音構造体１に優れた力学特性を与えられる。強化繊維３の質量平均繊維長が１ｍｍ未満である場合、遮音構造体１中の空隙４を効率よく形成できないため、比重が高くなる場合があり、言い換えれば、同一質量でありながら所望する厚さの遮音構造体１を得ることが困難となるので望ましくない。一方、強化繊維３の質量平均繊維長が１５ｍｍより長い場合には、遮音構造体１中で強化繊維３が、自重により屈曲しやすくなり、力学特性の発現を阻害する要因となるので望ましくない。質量平均繊維長は、遮音構造体１の樹脂成分を焼失や溶出等の方法により取り除き、残った強化繊維３から無作為に４００本を選択し、その長さを１０μｍ単位まで測定し、それらの平均長さとして算出できる。 The mass average fiber length of the reinforcing fibers 3 is desirably in the range of 1 mm or more and 15 mm or less. Thereby, the reinforcement efficiency of the reinforced fiber 3 can be improved and the mechanical characteristic excellent in the sound-insulation structure 1 can be given. When the mass average fiber length of the reinforcing fiber 3 is less than 1 mm, the void 4 in the sound insulation structure 1 cannot be efficiently formed, so that the specific gravity may increase, in other words, the desired thickness while having the same mass. This is not desirable because it is difficult to obtain the sound insulation structure 1. On the other hand, if the mass average fiber length of the reinforcing fibers 3 is longer than 15 mm, the reinforcing fibers 3 in the sound insulation structure 1 are easily bent by their own weight, which is a factor that hinders the expression of mechanical properties. The mass average fiber length is obtained by removing the resin component of the sound insulation structure 1 by a method such as burning or elution, randomly selecting 400 from the remaining reinforcing fibers 3, and measuring the length to the unit of 10 μm. It can be calculated as an average length.
本発明における空隙４とは、樹脂２により被覆された強化繊維３が柱状の支持体となり、それが重なり合い、または、交差することにより形成された空間のことを指す。例えば強化繊維３に樹脂２が予め含浸された遮音構造体前駆体を加熱して遮音構造体を得る場合、加熱に伴う樹脂２の溶融ないしは軟化により、強化繊維３が起毛することで空隙４が形成される。これは、遮音構造体前駆体において、加圧により圧縮状態とされていた内部の強化繊維３が、その弾性率に由来する起毛力によって起毛する性質に基づく。また、遮音構造体１中における空隙４の含有率は、１０体積％以上、９９体積％以下の範囲内にある。空隙４の含有率が１０体積％未満である場合、遮音構造体１の比重が高くなるため軽量性を満足できないため望ましくない。一方、空隙４の含有率が９９体積％より大きい場合には、言い換えれば、強化繊維３の周囲に被覆された樹脂２の厚みが薄くなるため、遮音構造体１中における強化繊維３同士の補強が十分に行われないために、力学特性が低くなるので望ましくない。空隙４の含有率の上限値は９７体積％であることが望ましい。本発明において、体積含有率は遮音構造体１を構成する樹脂２と強化繊維３と空隙４のそれぞれの体積含有率の合計を１００体積％とする。 The void 4 in the present invention refers to a space formed by reinforcing fibers 3 covered with the resin 2 serving as columnar supports and overlapping or intersecting. For example, when a sound insulation structure precursor obtained by pre-impregnating the reinforcing fibers 3 with the resin 2 is heated to obtain a sound insulation structure, the voids 4 are formed by raising the reinforcing fibers 3 due to melting or softening of the resin 2 accompanying the heating. It is formed. This is based on the property that in the sound insulation structure precursor, the internal reinforcing fibers 3 that have been compressed by pressurization are raised by the raising force derived from the elastic modulus. Moreover, the content rate of the space | gap 4 in the sound-insulation structure 1 exists in the range of 10 volume% or more and 99 volume% or less. When the content rate of the space | gap 4 is less than 10 volume%, since the specific gravity of the sound-insulation structure 1 becomes high and lightweight cannot be satisfied, it is not desirable. On the other hand, when the content rate of the voids 4 is larger than 99% by volume, in other words, since the thickness of the resin 2 coated around the reinforcing fibers 3 is reduced, the reinforcement of the reinforcing fibers 3 in the sound insulation structure 1 is reduced. Is not desirable because the mechanical properties are low. The upper limit value of the content of the void 4 is desirably 97% by volume. In the present invention, the volume content is defined as 100% by volume of the total volume content of the resin 2, the reinforcing fiber 3, and the void 4 constituting the sound insulation structure 1.
強化繊維３の長さをＬｆ、遮音構造体１の断面方向における強化繊維３の配向角度をθｆとしたとき、遮音構造体１の厚みＳｔは条件式：Ｓｔ≧Ｌｆ２・（１−ｃｏｓ（θｆ））を満足することが好ましい。遮音構造体１の厚みＳｔが上記条件式を満足しない場合、遮音構造体１中における強化繊維３が屈曲している、ないし、得たい厚みの遮音構造体１と繊維長さとのバランスが劣るということを示す。これにより、遮音構造体１は、投入した強化繊維３の特徴を十分に発揮できないために厚み設計の自由度が劣ることを示し、さらには、遮音構造体１の力学特性のうち、強化繊維３の引張強度や引張弾性率を利用する特性については、強化繊維３の直進性が失われていることにより、効率的な補強効果を得ることができないため望ましくない。上記条件式において、強化繊維３の長さとその配向角度が形成する遮音構造体１の特性である曲げ弾性率と比曲げ弾性率とのバランスが得られることや、また、遮音構造体１中の繊維長さとその配向角度により、成形工程中の固化ないしは硬化以前の状態での変形がしやすく、所望する遮音構造体１の成形が行いやすいことから、遮音構造体１の厚みＳｔの２％以上、２０％以下の値の範囲内が好ましく、とりわけ５％以上、１８％以下の値の範囲内が好ましい。なお、条件式に使用する単位は、Ｓｔ［ｍｍ］、Ｌｆ［ｍｍ］、θｆ［°］である。 When the length of the reinforcing fiber 3 is Lf and the orientation angle of the reinforcing fiber 3 in the cross-sectional direction of the sound insulation structure 1 is θf, the thickness St of the sound insulation structure 1 is a conditional expression: St ≧ Lf 2 · (1-cos ( It is preferable to satisfy θf)). When the thickness St of the sound insulation structure 1 does not satisfy the above conditional expression, the reinforcing fiber 3 in the sound insulation structure 1 is bent, or the balance between the sound insulation structure 1 having the desired thickness and the fiber length is inferior. It shows that. Thereby, since the sound insulation structure 1 cannot fully exhibit the characteristic of the input reinforcing fiber 3, it shows that the freedom degree of thickness design is inferior, Furthermore, among the mechanical characteristics of the sound insulation structure 1, the reinforcement fiber 3 is shown. The characteristics utilizing the tensile strength and the tensile modulus of the fiber are not desirable because the straightening property of the reinforcing fiber 3 is lost and an efficient reinforcing effect cannot be obtained. In the above conditional expression, the balance between the bending elastic modulus and the specific bending elastic modulus, which are the characteristics of the sound insulating structure 1 formed by the length of the reinforcing fiber 3 and the orientation angle thereof, can be obtained. Depending on the fiber length and its orientation angle, it is easy to be deformed in the state before solidification or curing in the molding process, and it is easy to mold the desired sound insulation structure 1, so that the thickness St of the sound insulation structure 1 is 2% or more. In the range of 20% or less, the range of 5% or more and 18% or less is particularly preferable. The units used in the conditional expression are St [mm], Lf [mm], and θf [°].
ここで、強化繊維３の長さＬｆは、遮音構造体１の樹脂成分を焼失や溶出等の方法により取り除き、残った強化繊維３から無作為に４００本を選択し、その長さを１０μｍ単位まで測定し、それらの長さから算出した質量平均繊維長として算出できる。また、遮音構造体１の断面方向における強化繊維３の配向角度θｆとは、遮音構造体１の断面方向に対する傾き度合いであって、言い換えれば、厚さ方向に対する強化繊維３の傾き度合いである。値が大きいほど厚み方向に立って傾いていることを示し、０°以上、９０°以下の範囲で与えられる。すなわち、強化繊維３の配向角度θｆをかかる範囲内とすることで、遮音構造体１における補強機能をより効果的に発現できる。強化繊維３の配向角度θｆの上限値は特に制限ないが、遮音構造体１とした際の曲げ弾性率の発現に鑑みて、６０°以下であることが望ましく、さらには４５°以下であることがより望ましい。また、強化繊維３の配向角度θｆが３°未満である場合、遮音構造体１中の強化繊維３が平面状、言い換えれば２次元に配向した状態となるので、遮音構造体１の厚みの自由度が減少し、軽量性を満足できないため望ましくない。そのため強化繊維３の配向角度θｆは３°以上であることが好ましい。 Here, the length Lf of the reinforcing fiber 3 is selected by removing 400 resin components from the remaining reinforcing fibers 3 by removing the resin component of the sound insulation structure 1 by a method such as burning or elution, and the length is set to a unit of 10 μm. Can be calculated as a mass average fiber length calculated from their lengths. In addition, the orientation angle θf of the reinforcing fiber 3 in the cross-sectional direction of the sound insulating structure 1 is the degree of inclination with respect to the cross-sectional direction of the sound insulating structure 1, in other words, the degree of inclination of the reinforcing fiber 3 with respect to the thickness direction. A larger value indicates that the film is inclined in the thickness direction, and is given in a range of 0 ° to 90 °. That is, the reinforcing function in the sound insulation structure 1 can be expressed more effectively by setting the orientation angle θf of the reinforcing fibers 3 within such a range. The upper limit value of the orientation angle θf of the reinforcing fibers 3 is not particularly limited, but is preferably 60 ° or less, and more preferably 45 ° or less in view of the expression of the flexural modulus when the sound insulation structure 1 is obtained. Is more desirable. Further, when the orientation angle θf of the reinforcing fiber 3 is less than 3 °, the reinforcing fiber 3 in the sound insulation structure 1 is planar, in other words, in a two-dimensionally oriented state, so that the thickness of the sound insulation structure 1 can be freely set. It is not desirable because the degree is reduced and the lightness cannot be satisfied. Therefore, the orientation angle θf of the reinforcing fiber 3 is preferably 3 ° or more.
強化繊維３の配向角度θｆは、遮音構造体１の面方向に対する垂直断面の観察に基づいて測定できる。図３は、本発明に係る遮音構造体の面方向（図３（ａ））及び厚み方向（図３（ｂ））の断面構造の一例を示す模式図である。図３（ａ）において、強化繊維３ａ，３ｂの断面は、測定を簡便にするため楕円形状に近似されている。ここで、強化繊維３ａの断面は、楕円アスペクト比（＝楕円長軸／楕円短軸）が小さく見られ、対して強化繊維３ｂの断面は、楕円アスペクト比が大きく見られる。一方、図３（ｂ）によると、強化繊維３ａは、厚み方向Ｙに対してほぼ平行な傾きを持ち、強化繊維３ｂは、厚み方向Ｙに対して一定量の傾きを持っている。この場合、強化繊維３ｂについては、遮音構造体１の面方向Ｘと繊維主軸（楕円における長軸方向）αとがなす角度θｘが、強化繊維３ｂの面外角度θｆとほぼ等しくなる。一方、強化繊維３ａについては、角度θｘと配向角度θｆの示す角度に大きな乖離があり、角度θｘが配向角度θｆを反映しているとはいえない。従って、遮音構造体１の面方向Ｘに対する垂直断面から配向角度θｆを読み取る場合、繊維断面の楕円アスペクト比が一定値以上のものを抽出することで配向角度θｆの検出精度を高めることができる。 The orientation angle θf of the reinforcing fiber 3 can be measured based on observation of a vertical cross section with respect to the surface direction of the sound insulation structure 1. FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure in the surface direction (FIG. 3A) and the thickness direction (FIG. 3B) of the sound insulation structure according to the present invention. In FIG. 3A, the cross-sections of the reinforcing fibers 3a and 3b are approximated to an elliptical shape for easy measurement. Here, the cross section of the reinforcing fiber 3a has a small elliptical aspect ratio (= ellipse long axis / short elliptical axis), whereas the cross section of the reinforcing fiber 3b has a large elliptical aspect ratio. On the other hand, according to FIG. 3B, the reinforcing fiber 3a has a substantially parallel inclination with respect to the thickness direction Y, and the reinforcing fiber 3b has a certain amount of inclination with respect to the thickness direction Y. In this case, for the reinforcing fiber 3b, the angle θx formed by the surface direction X of the sound insulation structure 1 and the fiber principal axis (long axis direction in the ellipse) α is substantially equal to the out-of-plane angle θf of the reinforcing fiber 3b. On the other hand, with respect to the reinforcing fiber 3a, there is a large difference between the angle θx and the angle indicated by the orientation angle θf, and it cannot be said that the angle θx reflects the orientation angle θf. Accordingly, when the orientation angle θf is read from a vertical cross section with respect to the surface direction X of the sound insulation structure 1, the detection accuracy of the orientation angle θf can be increased by extracting a fiber section having an elliptical aspect ratio of a certain value or more.
抽出対象となる楕円アスペクト比の指標としては、単繊維の断面形状が真円に近い、すなわち強化繊維の長尺方向に垂直な断面における繊維アスペクト比が１．１以下である場合、楕円アスペクト比が２０以上の強化繊維３についてＸ方向と繊維主軸αとのなす角度を測定し、これを配向角度θｆとして採用する方法を利用できる。一方、単繊維の断面形状が楕円形や繭形等であり、繊維アスペクト比が１．１より大きい場合には、より大きな楕円アスペクト比を持つ強化繊維３に注目し、配向角度θｆを測定した方がよく、繊維アスペクト比が１．１以上、１．８未満の場合には楕円アスペクト比が３０以上、繊維アスペクト比が１．８以上、２．５未満の場合には楕円アスペクト比が４０以上、繊維アスペクト比が２．５以上の場合には楕円アスペクト比が５０以上の強化繊維３を選び、配向角度θｆを測定するとよい。 As an index of the elliptical aspect ratio to be extracted, when the cross-sectional shape of the single fiber is close to a perfect circle, that is, when the fiber aspect ratio in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the reinforcing fiber is 1.1 or less, the elliptical aspect ratio Can measure the angle formed between the X direction and the fiber principal axis α for the reinforcing fibers 3 having a diameter of 20 or more, and adopt this as the orientation angle θf. On the other hand, when the cross-sectional shape of the single fiber is an ellipse or a saddle shape, and the fiber aspect ratio is larger than 1.1, paying attention to the reinforcing fiber 3 having a larger elliptical aspect ratio, the orientation angle θf was measured. If the fiber aspect ratio is 1.1 or more and less than 1.8, the elliptical aspect ratio is 30 or more. If the fiber aspect ratio is 1.8 or more and less than 2.5, the elliptical aspect ratio is 40. As described above, when the fiber aspect ratio is 2.5 or more, it is preferable to select the reinforcing fiber 3 having an elliptical aspect ratio of 50 or more and measure the orientation angle θf.
遮音構造体１の曲げ弾性率Ｅｃは１ＧＰａ以上である。遮音構造体１の曲げ弾性率Ｅｃが１ＧＰａ未満である場合、遮音構造体として形状を保持できないため望ましくない。なお、曲げ弾性率の上限については制限を設けないが、一般的に強化繊維と樹脂とからなる構造体では、その構成成分である強化繊維及び樹脂それぞれの弾性率から算出される値が上限となり得る。本発明に係る遮音構造体においては、遮音構造体を単独で使用する場合においても、他の部材とあわせて使用する場合おいても、遮音構造体自身の曲げ弾性率を用いて形状を保持するためには、３ＧＰａ程度あれば十分であり、さらに、遮音構造体単独で部材の設計を行い、実用に供するためには６ＧＰａもあれば十分である。 The bending elastic modulus Ec of the sound insulation structure 1 is 1 GPa or more. When the bending elastic modulus Ec of the sound insulation structure 1 is less than 1 GPa, the shape cannot be maintained as the sound insulation structure, which is not desirable. In addition, although there is no limit on the upper limit of the flexural modulus, in general, in a structure composed of reinforcing fibers and resin, the upper limit is the value calculated from the elastic modulus of each of the reinforcing fibers and resins that are constituent components. obtain. In the sound insulation structure according to the present invention, even when the sound insulation structure is used alone or in combination with other members, the shape is maintained by using the bending elastic modulus of the sound insulation structure itself. For this purpose, about 3 GPa is sufficient, and further, 6 GPa is sufficient for designing the member with the sound insulation structure alone and putting it into practical use.
ＪＩＳ Ａ１４４１−１における、周波数２００Ｈｚでの透過損失と周波数１２５０Ｈｚでの透過損失との比が１．１以上、１．５以下の範囲内にある。比が１．１未満である場合、所望する周波数帯域での差が大きいということであり、高周波数帯と低周波数帯において透過損失が大きく異なり、且つ、高周波数帯の透過損失が小さいということであり、実用化する上での設計を困難とするため望ましくない。一方、比が１．５より大きい場合には、低周波数帯における透過損失が小さいということであり、例えば自動車用途で懸念されるロードノイズに代表される、不快音を遮音できないため望ましくない。ここで、透過損失の比は、１２５０Ｈｚ周波数帯の透過損失の値を、２００Ｈｚ周波数帯の透過損失の値で除した結果を、透過損失の比として採用する。 The ratio of the transmission loss at a frequency of 200 Hz to the transmission loss at a frequency of 1250 Hz in JIS A1441-1 is in the range of 1.1 or more and 1.5 or less. When the ratio is less than 1.1, the difference in the desired frequency band is large, the transmission loss is greatly different between the high frequency band and the low frequency band, and the transmission loss in the high frequency band is small. This is not desirable because it makes designing difficult for practical use. On the other hand, when the ratio is larger than 1.5, it means that the transmission loss in the low frequency band is small, and it is not desirable because unpleasant sound, such as road noise, which is a concern in automobile applications, cannot be blocked. Here, the transmission loss ratio is obtained by dividing the transmission loss value in the 1250 Hz frequency band by the transmission loss value in the 200 Hz frequency band as the transmission loss ratio.
遮音構造体１の曲げ弾性率をＥｃ、遮音構造体１の比重をρとしたとき、Ｅｃ１／３・ρ−１として表される遮音構造体１の比曲げ弾性率は３以上、２０以下の範囲内にある。遮音構造体１の比曲げ弾性率が３未満である場合、曲げ弾性率が高くとも、比重も高い状態であり、所望する軽量化効果が得られないので望ましくない。一方、遮音構造体１の比曲げ弾性率が２０より大きい場合には、軽量化効果は十分であるものの、曲げ弾性率が低いことを指し示しており、遮音構造体１として所望される形状保持することが困難であることや、遮音構造体１自身の曲げ弾性率が劣ることから望ましくない。一般的に鋼材やアルミニウムの比曲げ弾性率は１．５以下であり、これらの金属材料よりも極めて優れた比曲げ弾性率の領域となる。さらには、軽量化効果に着目される炭素繊維強化樹脂複合材料の一般的な比曲げ弾性率である２．３を超える３以上であること、さらに望ましくは５以上である。 When the bending elastic modulus of the sound insulating structure 1 is Ec and the specific gravity of the sound insulating structure 1 is ρ, the specific bending elastic modulus of the sound insulating structure 1 expressed as Ec 1/3 · ρ −1 is 3 or more and 20 or less. It is in the range. When the specific bending elastic modulus of the sound insulation structure 1 is less than 3, it is not desirable because even if the bending elastic modulus is high, the specific gravity is also high, and a desired lightening effect cannot be obtained. On the other hand, when the specific bending elastic modulus of the sound insulation structure 1 is larger than 20, although the effect of weight reduction is sufficient, it indicates that the bending elastic modulus is low, and the desired shape as the sound insulation structure 1 is maintained. This is not desirable because it is difficult and the bending elastic modulus of the sound insulation structure 1 itself is inferior. In general, the specific bending elastic modulus of steel or aluminum is 1.5 or less, which is a region of specific bending elastic modulus which is extremely superior to these metal materials. Further, it is 3 or more, more preferably 5 or more, exceeding 2.3, which is a general specific bending elastic modulus of the carbon fiber reinforced resin composite material that is focused on the weight reduction effect.
遮音構造体１の比重ρは０．９ｇ／ｃｍ３以下であることが望ましい。遮音構造体１の比重ρが０．９ｇ／ｃｍ３より大きい場合、遮音構造体１とした場合の質量が増すことを意味し、結果、製品とした場合の質量の増加を招くこととなるので望ましくない。比重の下限については制限を設けないが、一般的に強化繊維と樹脂とからなる構造体では、その構成成分である強化繊維、樹脂、及び空隙それぞれの体積割合から算出される値が下限となり得る。本発明に係る遮音構造体においては、遮音構造体を単独で使用する場合においても、他の部材とあわせて使用する場合においても、遮音構造体自身の比重は、使用する強化繊維や樹脂により異なるが、遮音構造体の力学特性を保持するという観点から、０．０３ｇ／ｃｍ３以上であることが望ましい。 The specific gravity ρ of the sound insulation structure 1 is desirably 0.9 g / cm 3 or less. When the specific gravity ρ of the sound insulation structure 1 is larger than 0.9 g / cm 3 , this means that the mass when the sound insulation structure 1 is made increases, and as a result, the mass when the product is made increases. Not desirable. Although there is no restriction on the lower limit of the specific gravity, in general, in a structure composed of reinforcing fibers and a resin, the value calculated from the volume ratios of the reinforcing fibers, the resin, and the voids that are constituent components can be the lower limit. . In the sound insulation structure according to the present invention, whether the sound insulation structure is used alone or in combination with other members, the specific gravity of the sound insulation structure itself varies depending on the reinforcing fiber or resin used. However, it is desirable that it is 0.03 g / cm 3 or more from the viewpoint of maintaining the mechanical properties of the sound insulation structure.
遮音構造体１の表面から厚み方向の中点位置までの３０％以内の部分における空隙率が０体積％以上、１０体積％未満の範囲内にあり、残りの部分の空隙率が１０体積％以上、９９体積％以下の範囲内にあることが望ましい。かかる空隙率は小さいほど力学特性に優れ、また、大きいほど軽量性に優れる。遮音構造体１に言い換えれば、遮音構造体１が同一構成の材料からなる場合、遮音構造体１の表面から厚み方向の中点位置までの３０％以内の部分における空隙率が０体積％以上、１０体積％未満であることにより、遮音構造体１の力学特性を担保し、残りの部分の空隙率が１０体積％以上、９９体積％以下の範囲内にあることにより軽量特性を満足させることができるため望ましい。残りの部分の空隙率の上限値は９７体積％であることが望ましい。 The porosity of the portion within 30% from the surface of the sound insulation structure 1 to the midpoint position in the thickness direction is in the range of 0 volume% or more and less than 10 volume%, and the porosity of the remaining portion is 10 volume% or more. , Preferably in the range of 99% by volume or less. The smaller the porosity, the better the mechanical properties, and the greater the porosity, the better the lightness. In other words, when the sound insulation structure 1 is made of the same material, the porosity in the portion within 30% from the surface of the sound insulation structure 1 to the midpoint position in the thickness direction is 0% by volume or more. By being less than 10% by volume, the mechanical properties of the sound insulation structure 1 are ensured, and the remaining portion has a porosity of 10% by volume or more and 99% by volume or less to satisfy light weight properties. This is desirable because it can be done. The upper limit of the porosity of the remaining part is desirably 97% by volume.
本発明において遮音構造体１の厚みは、厚みを求めたい表面上の１点とその裏側の表面とを結ぶ最短の距離から求めることができる。厚み方向の中点とは遮音構造体１の厚みの中間点を意味する。遮音構造体の表面から厚み方向の中点位置までの３０％以内の部分とは、遮音構造体１の表面とその厚み方向の中点までの距離を１００％とした際に、遮音構造体１の表面から３０％の距離までを含めた部分のことを意味する。ここでの残りの部分とは、遮音構造体１の一方の表面から厚み方向の中点位置までの３０％以内の部分及び遮音構造体１の他方の表面から厚み方向の中点位置までの３０％以内の部分を除いた残りの部分を意味する。図４に示すように、遮音構造体１の表面から厚み方向の中点位置までの３０％以内の部分Ｒ１及び残りの部分Ｒ２は、遮音構造体１の厚み方向の異なる位置に存在してもよいし、図５に示すように、面方向の異なる位置に存在してもよい。 In the present invention, the thickness of the sound insulation structure 1 can be obtained from the shortest distance connecting one point on the surface for which the thickness is desired and the surface on the back side thereof. The midpoint in the thickness direction means the midpoint of the thickness of the sound insulation structure 1. The portion within 30% from the surface of the sound insulation structure to the midpoint position in the thickness direction is the sound insulation structure 1 when the distance between the surface of the sound insulation structure 1 and the midpoint in the thickness direction is 100%. It means a part including a distance of 30% from the surface. The remaining part here is a part within 30% from one surface of the sound insulation structure 1 to the midpoint position in the thickness direction and 30 from the other surface of the sound insulation structure 1 to the midpoint position in the thickness direction. It means the remaining part excluding the part within%. As shown in FIG. 4, the portion R1 within 30% from the surface of the sound insulation structure 1 to the midpoint position in the thickness direction and the remaining portion R2 are present at different positions in the thickness direction of the sound insulation structure 1. Alternatively, as shown in FIG. 5, they may exist at different positions in the surface direction.
本発明における強化繊維３は不織布状の形態をとることが、強化繊維３への樹脂２の含浸の容易さの観点から望ましい。さらに、強化繊維３が、不織布状の形態を有していることにより、不織布自体のハンドリング性の容易さに加え、一般的に高粘度とされる熱可塑性樹脂の場合においても含浸を容易なものとできるため望ましい。ここで、不織布状の形態とは、強化繊維３のストランド及び／又はモノフィラメントが規則性なく面状に分散した形態を指し、チョップドストランドマット、コンティニュアンスストランドマット、抄紙マット、カーディングマット、エアレイドマット等を例示できる（以下、これらをまとめて強化繊維マットと称す）。 The reinforcing fiber 3 in the present invention is preferably in the form of a nonwoven fabric from the viewpoint of ease of impregnation of the reinforcing fiber 3 with the resin 2. Further, since the reinforcing fiber 3 has a non-woven form, in addition to the ease of handling of the non-woven fabric itself, it is easy to impregnate even in the case of a thermoplastic resin generally having a high viscosity. It is desirable because it can. Here, the form of the nonwoven fabric refers to a form in which the strands and / or monofilaments of the reinforcing fibers 3 are dispersed in a plane without regularity. The chopped strand mat, the continuous strand mat, the papermaking mat, the carding mat, and the airlaid mat. (Hereinafter, these are collectively referred to as a reinforcing fiber mat).
遮音構造体１を構成する強化繊維マットの製造方法としては、例えば強化繊維３を予めストランド及び／又は略モノフィラメント状に分散して強化繊維マットを製造する方法がある。強化繊維マットの製造方法としては、強化繊維３を空気流にて分散シート化するエアレイド法や、強化繊維３を機械的に櫛削りながら形状を整えシート化するカーディング法等の乾式プロセス、強化繊維３を水中にて攪拌して抄紙するラドライト法による湿式プロセスを公知技術として挙げることができる。強化繊維３をよりモノフィラメント状に近づける手段としては、乾式プロセスにおいては、開繊バーを設ける方法やさらに開繊バーを振動させる方法、さらにカードの目をファインにする方法や、カードの回転速度を調整する方法等を例示できる。湿式プロセスにおいては、強化繊維３の攪拌条件を調整する方法、分散液の強化繊維濃度を希薄化する方法、分散液の粘度を調整する方法、分散液を移送させる際に渦流を抑制する方法等を例示できる。特に、強化繊維マットは湿式法で製造することが望ましく、投入繊維の濃度を増やしたり、分散液の流速（流量）とメッシュコンベアの速度を調整したりすることで強化繊維マットの強化繊維３の割合を容易に調整できる。例えば、分散液の流速に対してメッシュコンベアの速度を遅くすることで、得られる強化繊維マット中の繊維の配向が引き取り方向に向き難くなり、嵩高い強化繊維マットを製造可能である。強化繊維マットは、強化繊維３単体から構成されていてもよく、強化繊維３が粉末形状や繊維形状のマトリックス樹脂成分と混合されていたり、強化繊維３が有機化合物や無機化合物と混合されていたり、強化繊維３同士が樹脂成分で目留めされていてもよい。 As a manufacturing method of the reinforcing fiber mat constituting the sound insulation structure 1, for example, there is a method of manufacturing the reinforcing fiber mat by dispersing the reinforcing fibers 3 in advance in the form of strands and / or substantially monofilaments. As a manufacturing method of the reinforcing fiber mat, a dry process such as an airlaid method in which the reinforcing fiber 3 is dispersed by an air stream, a carding method in which the reinforcing fiber 3 is mechanically combed to form a sheet, and strengthening is performed. A wet process by a radrite method in which the fibers 3 are stirred in water to make paper can be mentioned as a known technique. As means for bringing the reinforcing fibers 3 closer to a monofilament shape, in the dry process, a method of providing a fiber opening bar, a method of vibrating the fiber opening bar, a method of further finely adjusting the card eye, Examples of the adjustment method can be given. In the wet process, a method of adjusting the stirring conditions of the reinforcing fibers 3, a method of diluting the reinforcing fiber concentration of the dispersion, a method of adjusting the viscosity of the dispersion, a method of suppressing eddy current when transferring the dispersion, etc. Can be illustrated. In particular, the reinforcing fiber mat is desirably manufactured by a wet method, and the reinforcing fiber 3 of the reinforcing fiber mat is adjusted by increasing the concentration of input fibers or adjusting the flow rate of the dispersion and the speed of the mesh conveyor. The ratio can be easily adjusted. For example, by slowing the speed of the mesh conveyor with respect to the flow rate of the dispersion liquid, the orientation of the fibers in the obtained reinforcing fiber mat becomes difficult to take in the take-up direction, and a bulky reinforcing fiber mat can be manufactured. The reinforcing fiber mat may be composed of the reinforcing fiber 3 alone, the reinforcing fiber 3 is mixed with a matrix resin component in powder form or fiber shape, or the reinforcing fiber 3 is mixed with an organic compound or an inorganic compound. Further, the reinforcing fibers 3 may be meshed with resin components.
さらに、強化繊維マットには予め樹脂２を含浸させておき、遮音構造体前駆体としておくこともできる。本発明に係る遮音構造体前駆体を製造する方法としては、強化繊維マットに樹脂２を溶融ないし軟化する温度以上に加熱された状態で圧力を付与し、強化繊維マットに含浸させる方法を用いることが、製造の容易さの観点から望ましい。具体的には、強化繊維マットの厚み方向の両側から樹脂２を配置した積層物を溶融含浸させる方法が望ましく例示できる。 Furthermore, the reinforcing fiber mat can be impregnated with the resin 2 in advance to form a sound insulation structure precursor. As a method for producing the sound insulation structure precursor according to the present invention, a method is used in which a pressure is applied to the reinforcing fiber mat while the resin 2 is heated to a temperature higher than the melting or softening temperature and the reinforcing fiber mat is impregnated. However, this is desirable from the viewpoint of ease of manufacture. Specifically, a method of melt impregnating a laminate in which the resin 2 is disposed from both sides in the thickness direction of the reinforcing fiber mat can be desirably exemplified.
上記各方法を実現するための設備としては、圧縮成形機やダブルベルトプレスを好適に用いることができる。バッチ式の場合は前者であり、加熱用と冷却用との２機以上を並列した間欠式プレスシステムとすることで生産性の向上が図れる。連続式の場合は後者であり、連続的な加工を容易に行うことができるので連続生産性に優れる。 As equipment for realizing the above methods, a compression molding machine or a double belt press can be suitably used. In the case of a batch type, the former, the productivity can be improved by using an intermittent press system in which two or more machines for heating and cooling are arranged in parallel. In the case of a continuous type, it is the latter, and since continuous processing can be performed easily, it is excellent in continuous productivity.
本発明に係る遮音構造体１を製造する際には、少なくとも以下の工程［１］及び［２］により製造される方法を採用することが、製造の容易さの観点から好ましい。 When manufacturing the sound insulation structure 1 according to the present invention, it is preferable to adopt a method manufactured by at least the following steps [1] and [2] from the viewpoint of ease of manufacturing.
工程［１］：樹脂２が溶融ないし軟化する温度以上に加熱された状態で圧力を付与し、樹脂２を強化繊維マットに含浸せしめて遮音構造体前駆体を作製する工程。
工程［２］：遮音構造体前駆体を加熱された状態で厚み調整をすることにより膨張させる工程。
Step [1]: A step of applying a pressure in a state where the resin 2 is heated to a temperature at which the resin 2 is melted or softened, and impregnating the reinforcing fiber mat with the resin 2 to produce a sound insulation structure precursor.
Step [2]: A step of expanding the sound insulation structure precursor by adjusting the thickness in a heated state.
工程［２］は工程［１］にて得られた遮音構造体前駆体を加熱された状態で厚み調整をすることにより膨張させる工程である。このとき加熱される温度は遮音構造体１を構成する樹脂２が熱可塑性樹脂である場合、溶融ないし軟化せしめるに十分な熱量を与えることが、製造される遮音構造体１の厚み制御及び製造速度の観点から好ましく、具体的には、溶融温度に対し１０℃以上高く、且つ、熱可塑性樹脂の熱分解温度以下の温度を付与することが好ましい。また、樹脂２として熱硬化性樹脂を用いる場合、架橋構造を形成して硬化する前の熱硬化性樹脂原料を溶融ないし軟化せしめるに十分な熱量を与えることが、製造される遮音構造体１の厚み制御及び製造速度の観点から好ましい。 Step [2] is a step of expanding the sound insulation structure precursor obtained in step [1] by adjusting the thickness in a heated state. When the resin 2 constituting the sound insulation structure 1 is a thermoplastic resin, the heating temperature at this time gives a sufficient amount of heat to melt or soften the thickness of the sound insulation structure 1 to be produced and the production speed. Specifically, it is preferable to apply a temperature which is higher by 10 ° C. or more than the melting temperature and is equal to or lower than the thermal decomposition temperature of the thermoplastic resin. In addition, when a thermosetting resin is used as the resin 2, it is possible to give a sufficient amount of heat to melt or soften the thermosetting resin raw material before forming and curing the crosslinked structure. It is preferable from the viewpoint of thickness control and production speed.
厚み制御を行う方法としては、加熱される遮音構造体前駆体を目的の厚みに制御できれば方法によらないが、金属板等を用いて厚みを拘束する方法、遮音構造体前駆体に付与する圧力により厚み制御する方法等が製造の簡便さの観点から好ましい方法として例示される。上記方法を実現するための設備としては、圧縮成形機やダブルベルトプレスを好適に用いることができる。バッチ式の場合は前者であり、加熱用と冷却用の２機以上を並列した間欠式プレスシステムとすることで生産性の向上が図れる。連続式の場合は後者であり、連続的な加工を容易に行うことができるため連続生産性に優れる。 The thickness control method is not limited as long as the heated sound insulation structure precursor can be controlled to the desired thickness, but the method of constraining the thickness using a metal plate or the like, the pressure applied to the sound insulation structure precursor A method for controlling the thickness by the method is exemplified as a preferable method from the viewpoint of simplicity of production. As equipment for realizing the above method, a compression molding machine or a double belt press can be suitably used. In the case of a batch type, the former, the productivity can be improved by using an intermittent press system in which two or more machines for heating and cooling are arranged in parallel. In the case of a continuous type, it is the latter, and since continuous processing can be performed easily, it is excellent in continuous productivity.
強化繊維マットが不織布の形態をとらない例としては、強化繊維３が一方向に配列されてなるシート基材、織物基材、及びノンクリンプ基材等がある。これらの形態は、強化繊維３が規則的に密に配置されるため、強化繊維マット中の空隙部が少なく、熱可塑性樹脂が十分なアンカリング構造を形成しないため、それをコア形成層にすると接合能力が低下する。また、樹脂２が熱可塑性樹脂の場合、含浸が極めて困難となり、未含浸部を形成したり、含浸手段や樹脂種の選択肢を大きく制限したりする。 Examples in which the reinforcing fiber mat does not take the form of a nonwoven fabric include a sheet base material, a woven base material, and a non-crimp base material in which the reinforcing fibers 3 are arranged in one direction. In these forms, since the reinforcing fibers 3 are regularly and densely arranged, there are few voids in the reinforcing fiber mat, and the thermoplastic resin does not form a sufficient anchoring structure. Bonding ability is reduced. Moreover, when the resin 2 is a thermoplastic resin, impregnation becomes extremely difficult, and an unimpregnated part is formed, and the choice of impregnation means and resin type is greatly restricted.
本発明においては、本発明の特徴を損なわない範囲において、遮音構造体１又は遮音構造体前駆体をコアに用い、且つ、連続した強化繊維３に樹脂を含浸せしめたシート状中間基材をスキン層に用いたサンドイッチ構造体とすることもできる。図７，８は、サンドイッチ構造を有する成形品の一例を示す斜視図及び断面図である。図７，８において、符号５は成形品、符号６はスキン層、符号７はコアを示している。ここで、連続した強化繊維３とは、少なくとも一方向に１００ｍｍ以上の長さで連続したものであり、その多数本が一方向に配列した集合体、いわゆる強化繊維束は、サンドイッチ構造体の全長にわたり連続している。連続した強化繊維３からなるシート状中間基材の形態としては、多数本の連続した強化繊維３からなる強化繊維束から構成されたクロス、多数本の連続した強化繊維３が一方向に配列された強化繊維束（一方向性繊維束）、この一方向性繊維束から構成された一方向性クロス等である。強化繊維３は、同一の形態の複数本の繊維束から構成されていても、又は、異なる形態の複数本の繊維束から構成されていてもよい。一つの強化繊維束を構成する強化繊維数は、通常、３００〜４８，０００本であるが、プリプレグの製造やクロスの製造を考慮すると、望ましくは３００〜２４，０００本であり、より望ましくは１，０００〜１２，０００本である。 In the present invention, as long as the characteristics of the present invention are not impaired, a sheet-like intermediate base material in which the sound insulation structure 1 or the sound insulation structure precursor is used as a core and the continuous reinforcing fibers 3 are impregnated with a resin is used as a skin. It can also be a sandwich structure used for the layers. 7 and 8 are a perspective view and a sectional view showing an example of a molded product having a sandwich structure. 7 and 8, reference numeral 5 denotes a molded article, reference numeral 6 denotes a skin layer, and reference numeral 7 denotes a core. Here, the continuous reinforcing fiber 3 is a continuous fiber having a length of 100 mm or more in at least one direction, and an assembly in which a large number of the reinforcing fibers 3 are arranged in one direction, a so-called reinforcing fiber bundle is a total length of the sandwich structure. Is continuous. As a form of the sheet-like intermediate base material composed of continuous reinforcing fibers 3, a cloth composed of a bundle of reinforcing fibers composed of a large number of continuous reinforcing fibers 3 and a plurality of continuous reinforcing fibers 3 are arranged in one direction. Reinforcing fiber bundles (unidirectional fiber bundles), unidirectional cloths composed of the unidirectional fiber bundles, and the like. The reinforcing fiber 3 may be composed of a plurality of fiber bundles having the same form or may be composed of a plurality of fiber bundles having different forms. The number of reinforcing fibers constituting one reinforcing fiber bundle is usually 300 to 48,000, but considering the manufacture of prepreg and cloth, it is preferably 300 to 24,000, more preferably 1,000 to 12,000.
曲げ弾性率をコントロールするために、強化繊維３の方向を変えて積層する形態が望ましく用いられる。特に、サンドイッチ構造体の弾性率や強度を効率的に高める上で、繊維束を一方向に引きそろえた連続した強化繊維（ＵＤと称する）を使用することが望ましい。 In order to control the bending elastic modulus, a configuration in which the direction of the reinforcing fiber 3 is changed and laminated is desirably used. In particular, in order to efficiently increase the elastic modulus and strength of the sandwich structure, it is desirable to use continuous reinforcing fibers (referred to as UD) in which fiber bundles are aligned in one direction.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
（１）遮音構造体における強化繊維の体積含有率Ｖｆ
遮音構造体の質量Ｗｓを測定した後、遮音構造体を空気中５００℃で３０分間加熱して樹脂成分を焼き飛ばし、残った強化繊維の質量Ｗｆを測定し、次式により算出した。
(1) Volume content Vf of reinforcing fiber in sound insulation structure
After measuring the mass Ws of the sound insulation structure, the sound insulation structure was heated in air at 500 ° C. for 30 minutes to burn off the resin component, and the mass Wf of the remaining reinforcing fibers was measured and calculated by the following formula.
Ｖｆ（体積％）＝（Ｗｆ／ρｆ）／｛Ｗｆ／ρｆ＋（Ｗｓ−Ｗｆ）／ρｒ｝×１００
ρｆ：強化繊維の密度（ｇ／ｃｍ３）
ρｒ：樹脂の密度（ｇ／ｃｍ３）
Vf (volume%) = (Wf / ρf) / {Wf / ρf + (Ws−Wf) / ρr} × 100
ρf: density of reinforcing fiber (g / cm 3 )
ρr: Resin density (g / cm 3 )
（２）曲げ試験
遮音構造体から試験片を切り出し、ＩＳＯ１７８法（１９９３）に従い曲げ弾性率を測定した。試験片は、任意の方向を０°方向とした場合に＋４５°、−４５°、９０°方向の４方向について切り出した試験片を作製し、それぞれの方向について測定数ｎ＝５とし、算術平均値を曲げ弾性率Ｅｃとした。測定装置としては“インストロン（登録商標）”５５６５型万能材料試験機（インストロン・ジャパン（株）製）を使用した。得られた結果より次式により、遮音構造体の比曲げ弾性率を算出した。
(2) Bending test A test piece was cut out from the sound insulation structure, and the flexural modulus was measured according to the ISO178 method (1993). Test pieces were prepared by cutting out test pieces in four directions of + 45 °, −45 °, and 90 ° directions when an arbitrary direction was set to 0 ° direction, and the number of measurements was set to n = 5 in each direction, and the arithmetic average The value was defined as the flexural modulus Ec. As the measuring apparatus, “Instron (registered trademark)” 5565 type universal material testing machine (manufactured by Instron Japan Co., Ltd.) was used. From the obtained results, the specific bending elastic modulus of the sound insulation structure was calculated by the following equation.
比曲げ弾性率＝Ｅｃ１／３／ρ Specific flexural modulus = Ec 1/3 / ρ
（３）遮音構造体における強化繊維の配向角度θｆ
遮音構造体から幅２５ｍｍの小片を切り出し、エポキシ樹脂に包埋した上で、シート厚み方向の垂直断面が観察面となるように研磨して試料を作製した。試料をレーザー顕微鏡（キーエンス（株）製、ＶＫ−９５１０）で４００倍に拡大し、繊維断面形状の観察を行った。観察画像を汎用画像解析ソフトウェア上に展開し、ソフトウェアに組み込まれたプログラムを利用して観察画像中に見える個々の繊維断面を抽出し、繊維断面に内接する楕円を設け、繊維断面の形状を近似した（以降、繊維楕円と呼ぶ）。さらに、繊維楕円の長軸長さα／短軸長さβで表されるアスペクト比が２０以上の繊維楕円に対し、Ｘ軸方向と繊維楕円の長軸方向とのなす角を求めた。遮音構造体の異なる部位から抽出した観察試料について上記操作を繰り返すことにより、計６００本の強化繊維について配向角度を測定し、その算術平均値を強化繊維の配向角度θｆとして求めた。
(3) Orientation angle θf of reinforcing fiber in sound insulation structure
A small piece having a width of 25 mm was cut out from the sound insulation structure, embedded in an epoxy resin, and then polished so that a vertical cross section in the sheet thickness direction was an observation surface to prepare a sample. The sample was magnified 400 times with a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, VK-9510), and the fiber cross-sectional shape was observed. Develop the observation image on general-purpose image analysis software, extract the individual fiber cross sections visible in the observation image using a program embedded in the software, provide an ellipse inscribed in the fiber cross section, and approximate the shape of the fiber cross section (Hereinafter referred to as fiber ellipse). Further, the angle formed by the X-axis direction and the major axis direction of the fiber ellipse was determined for a fiber ellipse having an aspect ratio of 20 or more expressed by the major axis length α / minor axis length β of the fiber ellipse. By repeating the above operation for observation samples extracted from different parts of the sound insulation structure, the orientation angle was measured for a total of 600 reinforcing fibers, and the arithmetic average value thereof was obtained as the orientation angle θf of the reinforcing fibers.
（４）遮音構造体の比重ρ
遮音構造体から試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｋ７２２２（２００５）を参考にして遮音構造体の見かけ比重を測定した。試験片の寸法は縦１００ｍｍ、横１００ｍｍとした。試験片の縦、横、厚みをマイクロメーターで測定し、得られた値より試験片の体積Ｖを算出した。また、切り出した試験片の質量Ｍを電子天秤で測定した。得られた質量Ｍ及び体積Ｖを次式に代入することによってより遮音構造体の比重ρを算出した。
(4) Specific gravity ρ of sound insulation structure
A test piece was cut out from the sound insulation structure, and the apparent specific gravity of the sound insulation structure was measured with reference to JIS K7222 (2005). The dimensions of the test piece were 100 mm long and 100 mm wide. The length, width, and thickness of the test piece were measured with a micrometer, and the volume V of the test piece was calculated from the obtained values. Moreover, the mass M of the cut-out test piece was measured with the electronic balance. The specific gravity ρ of the sound insulation structure was calculated by substituting the obtained mass M and volume V into the following equation.
ρ［ｇ／ｃｍ３］＝１０３×Ｍ［ｇ］／Ｖ［ｍｍ３］ ρ [g / cm 3 ] = 10 3 × M [g] / V [mm 3 ]
（５）遮音構造体の空隙の体積含有率
遮音構造体から縦１０ｍｍ、横１０ｍｍに試験片を切り出し、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（（株）日立ハイテクノロジーズ製 Ｓ−４８００型）により観察し、任意の１０箇所を１０００倍の倍率で撮影した。それぞれの画像について、画像内の空隙の面積Ａａを求めた。さらに、空隙の面積Ａａを画像全体の面積で除算することにより空隙率を算出した。遮音構造体の空隙の体積含有率は、５枚の試験片でそれぞれ１０箇所ずつ撮影した合計５０ヶ所の空隙率から算術平均により求めた。
(5) Volume content of voids in sound insulation structure A test piece was cut out 10 mm long and 10 mm wide from the sound insulation structure, and the cross section was taken with a scanning electron microscope (SEM) (S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). Observed and photographed 10 arbitrary places at a magnification of 1000 times. For each image to determine the area A a void in the image. Moreover, to calculate the porosity by dividing the area A a void in the area of the entire image. The volume content of voids in the sound insulation structure was determined by arithmetic average from 50 voids in total, each of which was photographed at 10 locations with 5 test pieces.
（６）強化繊維を被覆した樹脂の厚み
遮音構造体を縦１０ｍｍ、横１０ｍｍに試験片を切り出し、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（（株）日立ハイテクノロジーズ製 Ｓ−４８００型）により観察し、任意の１０箇所を３０００倍の倍率で撮影した。得られた画像の強化繊維の断面がカットされた任意の５０ヶ所から、強化繊維に被覆している樹脂の被覆厚さを測定した。強化繊維を被覆した樹脂の厚みとしては、かかる５０ヶ所の測定結果の算術平均値を用いた。
(6) Thickness of Resin Coated with Reinforcing Fiber A test piece was cut out 10 mm long and 10 mm wide from the sound insulation structure, and the cross section was observed with a scanning electron microscope (SEM) (S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). Then, arbitrary 10 locations were photographed at a magnification of 3000 times. The coating thickness of the resin coated on the reinforcing fibers was measured from arbitrary 50 locations where the cross section of the reinforcing fibers in the obtained image was cut. As the thickness of the resin coated with the reinforcing fibers, the arithmetic average value of the measurement results at 50 locations was used.
（７）遮音性測定
遮音構造体から試験片を切り出し、ＪＩＳ Ａ１４４１−１（２００７）を参照し、規格から試料サイズを０．５ｍ四方に変更して遮音性能を測定した。音源室に残響室、受音室に無響室を使用して、音源室から平均音圧レベルＬｐで音を発生させた。インテンシティプローブにより測定される試料を通過した後の音の強さ（音響インテンシティＬＩ）、試料の測定面の面積Ｓを用いて、遮音性能を表すインテンシティ音響透過損失ＲＩを次式により求めた。
(7) Sound insulation measurement The test piece was cut out from the sound insulation structure, and the sound insulation performance was measured by changing the sample size from the standard to 0.5 m square with reference to JIS A1441-1 (2007). Using a reverberation room as a sound source room and an anechoic room as a sound receiving room, sound was generated from the sound source room at an average sound pressure level L p . Using the intensity of sound after passing through the sample measured by the intensity probe (acoustic intensity L I ) and the area S of the measurement surface of the sample, the intensity acoustic transmission loss R I representing the sound insulation performance is expressed by the following equation: Determined by
ＲＩ（ｄＢ）＝Ｌｐ−６−（ＬＩ＋１０×ｌｏｇ１０Ｓ） R I (dB) = L p −6− (L I + 10 × log 10 S)
［炭素繊維１］
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、及び表面酸化処理を行い、総単糸数１２，０００本の連続炭素繊維を得た。この連続炭素繊維の特性は次に示す通りであった。
[Carbon fiber 1]
Spinning, firing treatment, and surface oxidation treatment were carried out from a copolymer containing polyacrylonitrile as a main component to obtain continuous carbon fibers having a total number of 12,000 single yarns. The characteristics of this continuous carbon fiber were as follows.
単繊維径：７μｍ
比重：１．８
引張強度：４６００ＭＰａ
引張弾性率：２２０ＧＰａ
Single fiber diameter: 7μm
Specific gravity: 1.8
Tensile strength: 4600 MPa
Tensile modulus: 220 GPa
［ＰＰ樹脂］
未変性ポリプロピレン樹脂（プライムポリマー（株）製“プライムポリプロ”（登録商標）Ｊ１０５Ｇ）８０質量％と、酸変性ポリプロピレン樹脂（三井化学（株）製“アドマー”ＱＢ５１０）２０質量％とからなる目付１００ｇ／ｍ２のシートを作製した。得られた樹脂シートの特性を表１に示す。
[PP resin]
100 g of basis weight comprising 80% by mass of unmodified polypropylene resin (“Prime Polypro” (registered trademark) J105G manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and 20% by mass of acid-modified polypropylene resin (“Admer” QB510 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) A sheet of / m 2 was produced. The properties of the obtained resin sheet are shown in Table 1.
［ＰＡ樹脂］
ナイロン６樹脂（東レ（株）製“アミラン”（登録商標）ＣＭ１０２１Ｔ）からなる目付１２４ｇ／ｍ２の樹脂フィルムを作製した。得られた樹脂シートの特性を表１に示す。
[PA resin]
A resin film having a basis weight of 124 g / m 2 made of nylon 6 resin (“Amilan” (registered trademark) CM1021T manufactured by Toray Industries, Inc.) was produced. The properties of the obtained resin sheet are shown in Table 1.
［ＰＰＳ樹脂］
ポリフェニレンサルファイド樹脂（東レ（株）製“トレリナ”（登録商標）Ｍ２８８８）からなる目付１４７ｇ／ｍ２の樹脂不織布を作製した。得られた樹脂シートの特性を表１に示す。
[PPS resin]
A resin nonwoven fabric having a basis weight of 147 g / m 2 made of polyphenylene sulfide resin (“Torelina” (registered trademark) M2888 manufactured by Toray Industries, Inc.) was produced. The properties of the obtained resin sheet are shown in Table 1.
［強化繊維マット１］
炭素繊維１をカートリッジカッターで６ｍｍにカットし、チョップド炭素繊維を得た。水と界面活性剤（ナカライテクス（株）製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（商品名））とからなる濃度０．１質量％の分散液を作製し、この分散液とチョップド炭素繊維とを用いて図６に示す強化繊維マットの製造装置を用いて、強化繊維マットを製造した。図６に示す製造装置は、分散槽としての容器下部に開口コックを有する直径１０００ｍｍの円筒形状の容器、分散槽と抄紙槽とを接続する直線状の輸送部（傾斜角３０°）を備えている。分散槽の上面の開口部には撹拌機が付属し、開口部からチョップド炭素繊維及び分散液（分散媒体）を投入可能である。抄紙槽が、底部に幅５００ｍｍの抄紙面を有するメッシュコンベアを備える槽である点、及び炭素繊維基材（抄紙基材）を運搬可能なコンベアをメッシュコンベアに接続している。抄紙は分散液中の炭素繊維濃度を０．０５質量％として行った。抄紙した炭素繊維基材は２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥し、強化繊維マットを得た。得られた目付は５０ｇ／ｍ２であった。得られた強化繊維マットの特性を表２に示す。
[Reinforcing fiber mat 1]
Carbon fiber 1 was cut to 6 mm with a cartridge cutter to obtain chopped carbon fiber. A dispersion liquid having a concentration of 0.1% by mass composed of water and a surfactant (manufactured by Nacalai Tex Co., Ltd., polyoxyethylene lauryl ether (trade name)) is prepared, and the dispersion liquid and the chopped carbon fiber are used. The reinforcing fiber mat was manufactured using the reinforcing fiber mat manufacturing apparatus shown in FIG. The manufacturing apparatus shown in FIG. 6 includes a cylindrical container having a diameter of 1000 mm having an opening cock at the bottom of the container as a dispersion tank, and a linear transport section (an inclination angle of 30 °) that connects the dispersion tank and the papermaking tank. Yes. A stirrer is attached to the opening on the upper surface of the dispersion tank, and chopped carbon fiber and dispersion liquid (dispersion medium) can be introduced through the opening. A point where the papermaking tank is a tank provided with a mesh conveyor having a papermaking surface having a width of 500 mm at the bottom, and a conveyor capable of transporting a carbon fiber substrate (papermaking substrate) are connected to the mesh conveyor. Papermaking was performed at a carbon fiber concentration of 0.05% by mass in the dispersion. The paper-made carbon fiber substrate was dried in a drying furnace at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a reinforcing fiber mat. The obtained basis weight was 50 g / m 2 . The properties of the obtained reinforcing fiber mat are shown in Table 2.
（実施例１）
強化繊維マットとして強化繊維マット１、樹脂シートとしてＰＰ樹脂を、［樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート］の順番に配置した積層物を作製した。次いで、以下のプレス成形条件（Ｉ）〜（Ｖ）を経ることにより遮音構造体を得た。得られた遮音構造体は断面観察から、強化繊維を柱状の支持体とした空隙が確認された。得られた遮音構造体の特性を表３に示す。
Example 1
Reinforcing fiber mat 1 as the reinforcing fiber mat, PP resin as the resin sheet, [Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Reinforcing fiber mat / Resin Sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforcing fiber mat / resin sheet / reinforcing fiber mat / resin sheet] were laminated in this order. Next, a sound insulation structure was obtained through the following press molding conditions (I) to (V). From the cross-sectional observation, the obtained sound insulation structure was confirmed to have voids with reinforcing fibers as columnar supports. Table 3 shows the characteristics of the obtained sound insulation structure.
（Ｉ）前記積層物を３層重ね、２３０℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置して金型を閉じる。
（ＩＩ）次いで、１２０秒間保持した後、３ＭＰａの圧力を付与してさらに６０秒間保持する。
（ＩＩＩ）上記（ＩＩ）の後、金型キャビティを開放し、その末端に金属スペーサーを挿入し、構造体を得る際の厚みが１０ｍｍとなるように調整する。
（ＩＶ）その後、再度、金型キャビティを締結し、圧力を保持した状態でキャビティ温度を５０℃まで冷却する。
（Ｖ）金型を開いて遮音構造体を取り出す。
(I) Three layers of the laminates are stacked and placed in a press molding die cavity preheated to 230 ° C., and the die is closed.
(II) Next, after holding for 120 seconds, a pressure of 3 MPa is applied and the pressure is further held for 60 seconds.
(III) After the above (II), the mold cavity is opened, a metal spacer is inserted into the end thereof, and the thickness when the structure is obtained is adjusted to 10 mm.
(IV) Thereafter, the mold cavity is fastened again, and the cavity temperature is cooled to 50 ° C. while maintaining the pressure.
(V) Open the mold and take out the sound insulation structure.
（実施例２）
強化繊維マットとして強化繊維マット３、樹脂シートとしてＰＰ樹脂を、［樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート］の順番に配置した積層物を作製した以外は、実施例１と同様にして遮音構造体を得た。得られた遮音構造体の特性を表３に示す。
(Example 2)
Reinforcing fiber mat 3 as the reinforcing fiber mat, PP resin as the resin sheet, [Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Reinforcing fiber mat / Resin Sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet ] The sound insulation structure was obtained like Example 1 except having produced the laminated body arrange | positioned in order. Table 3 shows the characteristics of the obtained sound insulation structure.
（実施例３）
強化繊維マットとして強化繊維マット３、樹脂シートとしてＰＰ樹脂を、［樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート］の順番に配置した積層物を作製し、工程（Ｉ）において前記積層物を１層のみ使用したこと以外は、実施例１と同様にして遮音構造体を得た。得られた遮音構造体の特性を表３に示す。
(Example 3)
Reinforcing fiber mat 3 as reinforcing fiber mat, PP resin as resin sheet, [Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber Mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / Resin sheet / reinforcing fiber mat / resin sheet / reinforcing fiber mat / resin sheet] was produced in the order of Example 1, except that only one layer of the laminate was used in step (I). The sound insulation structure was obtained in the same manner. Table 3 shows the characteristics of the obtained sound insulation structure.
（実施例４）
樹脂シートをＰＰ樹脂からＰＡ６樹脂に代えて、工程（Ｉ）における予熱温度を２３０℃から２４０℃に代えて、工程（ＩＶ）におけるキャビティ温度を５０℃から８０℃に代えた以外は、実施例１と同様にして遮音構造体を得た。得られた遮音構造体の特性を表３に示す。
Example 4
Example except that the resin sheet was changed from PP resin to PA6 resin, the preheating temperature in step (I) was changed from 230 ° C to 240 ° C, and the cavity temperature in step (IV) was changed from 50 ° C to 80 ° C. In the same manner as in No. 1, a sound insulation structure was obtained. Table 3 shows the characteristics of the obtained sound insulation structure.
（実施例５）
樹脂シートをＰＰ樹脂からＰＰＳ樹脂に代えて、工程（Ｉ）における予熱温度を２３０℃から３００℃に代えて、工程（ＩＶ）におけるキャビティ温度を５０℃から１５０℃に代えた以外は、実施例１と同様にして遮音構造体を得た。得られた遮音構造体の特性を表３に示す。
(Example 5)
Example except that the resin sheet was changed from PP resin to PPS resin, the preheating temperature in step (I) was changed from 230 ° C. to 300 ° C., and the cavity temperature in step (IV) was changed from 50 ° C. to 150 ° C. In the same manner as in No. 1, a sound insulation structure was obtained. Table 3 shows the characteristics of the obtained sound insulation structure.
（参考例１）
強化マットとして強化繊維マット１、樹脂シート１としてＰＰ樹脂を、樹脂シート２としてＰＡ樹脂を［樹脂シート１／強化繊維マット］の順番に配置した積層物Ａを１８層、［樹脂シート２／強化繊維マット］の順番に配置した積層物Ｂを１８層準備して、［積層物Ａ―１８層／積層物Ｂ―１８層／樹脂シート１］の順番に配置した積層物を作製した。次いで、以下のプレス成形条件（Ｉ）〜（Ｖ）を経ることにより構造体を得た。得られた構造体の特性を表４に示す。
(Reference Example 1)
Reinforcing fiber mat 1 as the reinforcing mat, PP resin as the resin sheet 1, PA resin as the resin sheet 2, 18 layers of laminate A in the order of [resin sheet 1 / reinforced fiber mat], [resin sheet 2 / reinforced] 18 layers of laminate B arranged in the order of [fiber mat] were prepared, and a laminate arranged in the order of [laminate A-18 layer / laminate B-18 layer / resin sheet 1] was prepared. Next, a structure was obtained through the following press molding conditions (I) to (V). Table 4 shows the characteristics of the obtained structure.
（Ｉ）前記積層物を、２３０℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置して金型を閉じる。
（ＩＩ）次いで、１２０秒間保持した後、３ＭＰａの圧力を付与してさらに６０秒間保持する。
（ＩＩＩ）上記（ＩＩ）の後、金型キャビティを開放し、その末端から中心にかけて等間隔に厚みが１０ｍｍの金属スペーサーを挿入し、２０秒間保持した。
（ＩＶ）その後、再度、金型キャビティを締結し、圧力を保持した状態でキャビティ温度を５０℃まで冷却する。
（Ｖ）金型を開いて構造体を取り出す。
(I) The laminate is placed in a press mold cavity preheated to 230 ° C. and the mold is closed.
(II) Next, after holding for 120 seconds, a pressure of 3 MPa is applied and the pressure is further held for 60 seconds.
(III) After the above (II), the mold cavity was opened, and a metal spacer with a thickness of 10 mm was inserted at equal intervals from the end to the center, and held for 20 seconds.
(IV) Thereafter, the mold cavity is fastened again, and the cavity temperature is cooled to 50 ° C. while maintaining the pressure.
(V) Open the mold and take out the structure.
（参考例２）
強化マットとして強化繊維マット１、樹脂シート１としてＰＰ樹脂を、樹脂シート２としてＰＡ樹脂を［樹脂シート１／強化繊維マット］の順番に配置した積層物Ａを１４層と、［樹脂シート２／強化繊維マット］の順番に配置した積層物Ｂを１４層準備して、［積層物Ａ―１４層／積層物Ｂ―１４層／積層物Ａ―１４層／樹脂シート１］の順番に配置した積層物を作製したこと以外は、参考例１と同様にして構造体を得た。得られた構造体の特性を表４に示す。
(Reference Example 2)
14 layers of laminate A in which a reinforcing fiber mat 1 as a reinforcing mat, PP resin as a resin sheet 1 and PA resin as a resin sheet 2 are arranged in the order of [resin sheet 1 / reinforced fiber mat], and [resin sheet 2 / 14 layers of laminate B arranged in the order of “reinforced fiber mat” were prepared and arranged in the order of “laminate A-14 layer / laminate B-14 layer / laminate A-14 layer / resin sheet 1”. A structure was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that a laminate was produced. Table 4 shows the characteristics of the obtained structure.
（参考例３）
プレス成形用金型キャビティを自動車エンジンカバー用に代えた以外は、参考例１と同様にして成形品を得た。得られた成形品の特性を表４に示す。
(Reference Example 3)
A molded product was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the mold cavity for press molding was replaced with that for an automobile engine cover. Table 4 shows the characteristics of the obtained molded product.
（参考例４）
プレス成形用金型キャビティを自動車エンジンカバー用に代えた以外は、参考例２と同様にして成形品を得た。得られた成形品の特性を表４に示す。
(Reference Example 4)
A molded product was obtained in the same manner as in Reference Example 2 except that the press molding die cavity was replaced with that for an automobile engine cover. Table 4 shows the characteristics of the obtained molded product.
（比較例１）
強化繊維マットとして強化繊維マット１、樹脂シートとしてＰＰ樹脂を、［樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート］の順番に配置した積層物を作製した。実施例１の工程（ＩＩＩ）において金属スペーサーを用いなかった以外は、実施例１と同様にして構造体を得た。得られた構造体の特性を表５に示す。
(Comparative Example 1)
Reinforcing fiber mat 1 as the reinforcing fiber mat, PP resin as the resin sheet, [Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Resin sheet / Reinforcing fiber mat / Reinforcing fiber mat / Resin Sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / Resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / reinforced fiber mat / resin sheet / A laminate in the order of “reinforced fiber mat / resin sheet” was prepared. A structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that no metal spacer was used in Step (III) of Example 1. Table 5 shows the characteristics of the obtained structure.
（比較例２）
古川電工製低発泡ポリプロプレンシート“エフセル”を用いて、各種特性を評価した。得られた評価結果を表５に示す。
(Comparative Example 2)
Various characteristics were evaluated using a low-foam polypropylene sheet “Fcel” manufactured by Furukawa Electric. The obtained evaluation results are shown in Table 5.
（比較例３）
強化繊維マットとして強化繊維マット１、樹脂シートとしてＰＰ樹脂を、［樹脂シート／強化マット―７０層／樹脂シート］の順番に配置し積層物を作製したこと以外は、実施例１と同様にして構造体を得た。得られた構造体の特性を表５に示す。
(Comparative Example 3)
Reinforcing fiber mat 1 as the reinforcing fiber mat and PP resin as the resin sheet were arranged in the order of [resin sheet / reinforcing mat-70 layers / resin sheet] in the same manner as in Example 1 except that a laminate was produced. A structure was obtained. Table 5 shows the characteristics of the obtained structure.
（比較例４）
強化繊維マットとして強化繊維マット１、樹脂シートとしてＰＰ樹脂を、［樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／強化繊維マット／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート］の順番に配置した積層物を作製したこと以外は、実施例１と同様にして構造体を得た。得られた構造体の特性を表５に示す。
(Comparative Example 4)
Reinforcing fiber mat 1 as the reinforcing fiber mat and PP resin as the resin sheet were arranged in the order of [resin sheet / reinforcing fiber mat / resin sheet / reinforcing fiber mat / reinforcing fiber mat / resin sheet / reinforcing fiber mat / resin sheet]. A structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that a laminate was produced. Table 5 shows the characteristics of the obtained structure.
（比較例５）
強化繊維マットとして強化繊維マット１、樹脂シート１としてＰＰ樹脂を［樹脂シート／樹脂シート／強化繊維マット／樹脂シート／樹脂シート］の順番に配置した積層物を作製し、工程（Ｉ）において前記積層物を１５層重ねたこと以外は、実施例１と同様にして構造体を得た。得られた構造体の特性を表５に示す。
(Comparative Example 5)
A laminate in which reinforcing fiber mat 1 as a reinforcing fiber mat and PP resin as resin sheet 1 are arranged in the order of [resin sheet / resin sheet / reinforcing fiber mat / resin sheet / resin sheet] is prepared. A structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that 15 layers were stacked. Table 5 shows the characteristics of the obtained structure.
〔検討〕
本発明の実施例は、曲げ弾性率の絶対値と比曲げ弾性率のバランスに優れ、且つ、周波数１２５０Ｈｚでの透過損失と周波数２００Ｈｚの透過損失の比とは、本発明を満足する。さらに、参考例に示すように本発明の遮音構造体は、種々樹脂との組み合わせが可能であり、製品設計の自由度を持つことが明確である。一方、比較例１においては強化繊維と樹脂を実施例と同様にしたが、空隙が無いことにより、強化繊維及び樹脂が形成する空隙に伴う周波数特性が発現せず、透過損失比が指定の範囲を超え、満足することができなかった。比較例２においては、ＰＰ樹脂を用いた発泡樹脂である製品を用いて特性評価を行ったが、比曲げ弾性率及び透過損失比を満足した一方で、曲げ弾性率の絶対値を満足することができなかった。比較例３においては、樹脂及び空隙の体積割合を調整して強化繊維の割合を増やしたが、強化繊維マットの体積割合とのバランスが悪く、曲げ弾性率が低いものとなっただけでなく、透過損失比も低い値となった。空隙の体積割合を増やした比較例４においては、曲げ弾性率の絶対値及び比曲げ弾性率を満足したが、透過損失比を満足しなかった。これは、強化繊維、樹脂、及び空隙が成す周波数１２５０Ｈｚでの透過損失が低下しすぎたためである。構造体における樹脂の割合を各実施例より増やした比較例５においては、曲げ弾性率の絶対値及び比曲げ弾性率を満足したが、透過損失比が範囲より高い値を示した。これは、強化繊維と空隙の発現する遮音特性が失われ、遮音の質量則に基づく透過損失比に近づいたためであると考えられる。
〔Consideration〕
The embodiment of the present invention has an excellent balance between the absolute value of the bending elastic modulus and the specific bending elastic modulus, and the ratio of the transmission loss at the frequency of 1250 Hz to the transmission loss at the frequency of 200 Hz satisfies the present invention. Furthermore, as shown in the reference examples, it is clear that the sound insulation structure of the present invention can be combined with various resins and has a degree of freedom in product design. On the other hand, in Comparative Example 1, the reinforcing fiber and the resin are the same as those in the example, but due to the absence of the gap, the frequency characteristic associated with the gap formed by the reinforcing fiber and the resin does not appear, and the transmission loss ratio is in the specified range. I could not be satisfied. In Comparative Example 2, the properties were evaluated using a product which is a foamed resin using PP resin, and while satisfying the specific bending elastic modulus and transmission loss ratio, the absolute value of the bending elastic modulus was satisfied. I could not. In Comparative Example 3, the volume ratio of the resin and voids was adjusted to increase the ratio of reinforcing fibers, but not only the balance with the volume ratio of the reinforcing fiber mat was poor and the flexural modulus was low, The transmission loss ratio was also low. In Comparative Example 4 in which the volume ratio of the voids was increased, the absolute value of the bending elastic modulus and the specific bending elastic modulus were satisfied, but the transmission loss ratio was not satisfied. This is because the transmission loss at a frequency of 1250 Hz formed by the reinforcing fibers, the resin, and the voids is too low. In Comparative Example 5 in which the proportion of the resin in the structure was increased from each example, the absolute value of the bending elastic modulus and the specific bending elastic modulus were satisfied, but the transmission loss ratio showed a value higher than the range. This is considered to be because the sound insulation characteristic that the reinforcing fiber and the air gap develop is lost, and the transmission loss ratio based on the sound insulation mass law is approached.
１ 遮音構造体
２ 樹脂
３ 強化繊維
４ 空隙
５ 成形品
６ スキン層
７ コア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sound insulation structure 2 Resin 3 Reinforcing fiber 4 Gap 5 Molded product 6 Skin layer 7 Core
Claims (11)
前記樹脂の体積含有率が２．５体積％以上、８５体積％以下の範囲内にあり、
前記強化繊維の体積含有量が０．５体積％以上、５５体積％の範囲内にあり、
前記空隙が１０体積％以上、９９体積％以下の範囲内の割合で前記遮音構造体中に含有され、
前記遮音構造体の曲げ弾性率が１ＧＰａ以上であり、ＪＩＳ Ａ１４４１−１における、周波数２００Ｈｚでの透過損失と周波数１２５０Ｈｚでの透過損失との比が１．１以上、１．５以下の範囲内にある
ことを特徴とする遮音構造体。 A sound insulation structure comprising a resin, a reinforcing fiber, and a void,
The volume content of the resin is in the range of 2.5% by volume or more and 85% by volume or less,
The volume content of the reinforcing fiber is in the range of 0.5 vol% or more and 55 vol%,
The voids are contained in the sound insulation structure at a ratio in the range of 10% by volume or more and 99% by volume or less,
The bending elastic modulus of the sound insulation structure is 1 GPa or more, and the ratio of the transmission loss at a frequency of 200 Hz to the transmission loss at a frequency of 1250 Hz in JIS A1441-1 is in the range of 1.1 or more and 1.5 or less. A sound insulation structure characterized by being.
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