JPH091714A

JPH091714A - 吸音部品およびその製造方法

Info

Publication number: JPH091714A
Application number: JP15607795A
Authority: JP
Inventors: Shohei Masui; 井捷平桝; Satoru Funakoshi; 越覚船; Katsuhiro Nagayama; 山勝博長; Masami Fujimaki; 巻雅美藤; Hiroyuki Yoshitake; 武裕幸吉; Tadaaki Sunada; 田允彰砂
Original assignee: KEEPURA SHEET KK; Sumitomo Chemical Co Ltd; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: KEEPURA SHEET KK; JFE Steel Corp; Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【構成】繊維強化熱可塑性樹脂からなり、空隙率が５０
容量％以下の部分と空隙率が８５容量％以上の部分とを
有することを特徴とする吸音部品。【効果】本発明の吸音部品は、空隙率が５０容量％以下
の芯材部と空隙率が８５容量％以上の吸音部を有する繊
維強化熱可塑性樹脂からなるため、極めて軽量かつ吸音
性に優れ、しかも比較的大型の場合は勿論のこと、自動
車用など小型で複雑形状であっても容易に製造可能であ
って、しかも、繊維で補強された樹脂体からなるため耐
熱性にも優れるなど多くの特徴を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸音部品およびその製
造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸音材は従来から多くの分野で使用され
ており、一般的には無響室の壁や天井に多く使用されて
いる。かかる吸音材は、求められる吸音性能にもよる
が、一般的にはグラスウール等の多孔質体を織布などで
覆った板状の吸音部品が組み合わせて使用されている。
しかし、これらは無響室などの比較的大きな用途には好
適に使用されるが、自動車のエンジンカバーを始めとす
る自動車のエンジンルーム内部品など自動車用の吸音部
品として限られたスペースで使用し、かつ十分な吸音効
果を得るには、スペースに合わせた自由な造形が困難で
あること、オイルや水分の吸収等により吸音効果が低下
すること等の多くの問題があった。また、独立気泡を有
する発泡体を用いた吸音材も知られている。これはオイ
ルや水分の吸収による吸音性能の低下はみられないが、
本来必要とする周波数帯域特に高周波域で十分な吸音効
果が得られないという問題があり、さらには、成形時の
熱収縮が大きく、かつガラス繊維が高含有率に添加でき
ないので十分な機械的強度が得にくいという問題があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者らは比較的大型の場合は勿論のこと、自動車用
など小型の吸音部品としても容易に製造可能であって、
しかも、軽量かつ耐熱性を有し、吸音性能に優れた吸音
部品を開発すべく検討の結果、本発明に至った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、繊
維強化熱可塑性樹脂からなり、空隙率が５０容量％以下
の部分と空隙率が８５容量％以上の部分とを有すること
を特徴とする吸音部品を提供するものであり、またその
製造法として、予備加熱により空隙率が８５容量％以上
となるように膨張させた抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートを、予熱状態を維持しながら、雌雄いずれかもしく
は両方の金型のキャビティ面に凹形状を設けてなる雌雄
一対の金型間に載置し、空隙率が８５容量％以上の部分
と空隙率が５０容量％以下の部分が同時に形成されるま
で型締を行なうことからなる吸音部品の製造方法を提供
するものである。

【０００５】以下、本発明を説明する。図１、図２は本
発明の吸音部品の例をその断面で示したものであって、
該部品は繊維強化熱可塑性樹脂からなり、空隙率が５０
容量％以下の部分と空隙率が８５容量％以上の部分とを
有し、両者が一体的に形成された構造となっており、空
隙率が５０容量％以下の部分（１）（以下、芯材部とい
う）において主として吸音部品としての剛性を保ち、空
隙率が８５容量％以上の部分（２）（以下、吸音部とい
う）において主として吸音性能を得るものである。図
１，図２においては、芯材部（１）と吸音部（２）を、
空隙率を連続的に変化させながら連続的にかつ非接着的
に接続している場合を示しているが、この接続部分
（９）は芯材部と吸音部の中間的機能を果たし、空隙率
が高くなるに従って吸音部としての、また空隙率が低く
なるに従って芯材部としての機能に近づく。また、図３
に示すように同一吸音部品中に複数の芯材部（１）や吸
音部（２）が設けられていたり、かつ吸音部と芯材部が
隣接して設けられていてもよいことはいうまでもなく、
また、これら複数の芯材部や吸音部の空隙率が上記範囲
内で部分的に異なっていてもよいし、さらには吸音部品
によっては例えば該部品の取付け上の点から、空隙率が
５０容量％を越え８５容量％未満の中間的な空隙率を有
する中間的空隙部分（８）が独立的に存在していてもよ
い。しかし、いずれの構成からなる場合であっても、こ
のような吸音部品は芯材部、吸音部およびその他の部分
を含め、これら各部が接着されることなく、同一材料か
ら一体的に構成されていることが製造面、強度面から最
も好ましい。

【０００６】本発明の吸音部品において、芯材部（１）
は空隙率の程度によっては吸音効果が得られる場合もあ
るが、主として、吸音部品としての形状を保持するとと
もに、他の製品や部材との取付け部にもなるため、折れ
曲がったり、引き裂けたりしないように空隙率を５０容
量％以下とし、曲げおよび引張強度が高くなるようにす
ることが必要であって、下限については特に制限されず
０％であってもよいが、好ましくは２０〜５０容量％の
範囲である。また、吸音部（２）は、材料中の強化繊維
間の接合を少なくし、繊維の拘束を弱くして繊維の振動
によって吸音効果を得るものであるため、空隙率は８５
容量％以上であることが好ましい。しかし、空隙率が高
くなりすぎると繊維の拘束力がなくなったり弱すぎて強
度に劣り、形状を維持することも困難となるため、その
上限については吸音部品としての使用状態、原料である
繊維強化熱可塑性樹脂の性質等に応じて適宜決定される
が、一般には９５容量％である。

【０００７】かかる本発明の吸音部品は、種々の方法で
製造可能であるが、抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シート
の膨張成形法により容易に製造することができ、この方
法によれば空隙率の異なる部分を有する吸音部品が単一
原料から一段階で、しかも他材料による接着部分を全く
有することなく、一体化物として得ることができる。原
料となる抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シートは、水中で
均一に分散、混合した直径１〜５０μｍ、長さ３〜５０
ｍｍ程度の強化繊維と熱可塑性樹脂粉末から抄造法によ
り得られる不織材料を加熱、圧縮して得られるシート状
成形素材であって、該シートは通常は空隙を殆ど有さ
ず、圧縮の程度によっては若干の空隙を含むことはあっ
ても、その場合でもその空隙率はせいぜい２０容量％程
度である。かかる抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シートの
製造に使用される強化繊維としてはステンレス繊維など
の金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機質繊維、
アラミド繊維などの有機質繊維、あるいはこれらの混合
繊維が例示され、必要とする吸音特性に応じて適宜選択
されるが、低コストで、高い吸音性および補強効果が得
られるガラス繊維が好ましく使用され、この場合の繊維
長は補強効果の点から５ｍｍ以上であることが好まし
い。また、かかる繊維強化熱可塑性樹脂シートを製造す
るためのマトリックス樹脂としては押出成形、射出成
形、プレス成形等で通常使用されている熱可塑性樹脂、
例えばポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフ
ィン樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン
・ブタジエン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、
ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ス
チレン・アクリロニトリル共重合体などの一般的な熱可
塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、これらの混合物ある
いはこれらの熱可塑性樹脂を使用したポリマーアロイを
挙げることができ、要求される強度、軽量性、耐熱性な
どによって適宜選択されるが、一般的には成形コストや
成形性等を考慮して熱可塑性樹脂が好んで使用される。
かかる樹脂中には安定剤、顔料、充填剤などの通常配合
される各種の配合剤が任意に含まれていてもよいことは
いうまでもない。

【０００８】抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シートの膨張
成形法は、原料である抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シー
トをマトリックス樹脂である熱可塑性樹脂の溶融温度以
上に予熱して厚み方向に膨張させ、その後これを圧縮す
るとともに所望の形状に賦形する方法であって、本発明
の吸音部品はかかる膨張成形法を利用し、予熱により膨
張した抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シートの圧縮率を部
分的に変えることにより空隙率の高い（圧縮率の低い）
吸音部と空隙率の低い（圧縮率の高い）芯材部の両方を
同時に有するように成形することにより製造することが
できる。従って、原料である抄造法繊維強化熱可塑性樹
脂シートは製品である吸音部品において吸音部が有する
空隙率以上、すなわち、空隙率が８５容量％以上になる
ように予熱、膨張させる必要があるが、このような空隙
率を得るためには、主として抄造法繊維強化熱可塑性樹
脂シートを製造する際の強化繊維の充填率（含有率）、
繊維長、繊維径、繊維自体の曲げ剛性および繊維の配向
状態などによって調整することができる。例えば、マト
リックス樹脂としてポリプロピレンを、強化繊維として
ガラス繊維を使用し、ガラス繊維の含有率を４５〜６５
重量％程度とした場合には、ガラス繊維の開繊率、繊維
配向をシートの厚み方向に調整することにより、予熱時
の膨張による空隙率を８５容量％程度にまで高めること
ができる。尚、単にガラス繊維の含有率を高くすること
によっても予熱時の膨張倍率を高め、空隙率を大きくす
ることができるが、この場合にはマトリックス樹脂が少
ないために繊維間の樹脂による接合部が少なくなりすぎ
て強度が著しく低下し、特に空隙率が５０容量％以下の
芯材部での曲げ剛性が低下して、吸音部品としての形状
を保持することが困難となる。このため、吸音効果と吸
音部品としての強度を確保するためには、ガラス繊維の
含有率を８０容量％以下、好ましくは６５容量％以下と
し、抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シートの予熱時の膨張
性と吸音部品としての空隙率５０容量％以下の芯材部に
おける剛性を両立させる必要がある。

【０００９】かかる抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シート
はそのまま使用してもよいが、あらかじめその全面もし
くは一部に熱可塑性樹脂フィルムを貼着したシートを使
用し、表面層の全部もしくは一部に熱可塑性樹脂フィル
ムが貼着された吸音部品を製造することもでき、この場
合にはオイル、水の吸収を防止し、吸音性の低下を防止
するとともに低周波側の吸音性を改善することができ
る。このような目的で使用される熱可塑性樹脂フィルム
は、通常は抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シートと熱融着
により積層一体化されるため、その接着性を考慮して該
シートのマトリックス樹脂と同一ないしは類似構造の樹
脂からなるフィルムであることが好ましい。しかし、接
着性が良好であれば他材質からなるフィルムであっても
よく、また、場合によっては接着剤等によりシートと積
層一体化して用いてもよい。また、このような予めフィ
ルムを貼着したシートを使用することなく、吸音部品製
造後に吸音対象側の任意の位置にかかるフィルムを接着
剤等により貼着してもよい。いずれの場合であっても、
かかる目的で使用されるフィルムの厚みは上記効果を得
るに必要且つ十分な厚みであり、厚すぎると吸音特性
（特に高周波側）を低下させ、また薄すぎると強度的に
も低くなって破れ易く、オイル、水の吸収防止効果も低
下してフィルムを設けたことに見合う効果が得られない
ため、その厚みは通常１０〜１００μｍである。

【００１０】本発明の吸音部品の形状は、これの使用場
所やこれが取り付けられる部品によって決まるため特に
限定されず、またその表面も平滑面であってもよいし、
凹凸形状とすることによってその表面積を多くしたり、
場合にっては放熱の目的で吸音部品に開口部や貫通孔を
設けてもよい。

【００１１】かかる膨張成形による吸音部品の製造例を
以下に述べる。たとえば図１で示されるような吸音部品
を製造する場合には、図４に例示されるような雌金型
（３）と雄金型（４）の雌雄一対からなる金型が使用さ
れ、雌金型（３）は型締、型開きができるように上下に
移動可能であって、これらの金型は吸音部品の形状に対
応した立体形状に形成されている。かかる上下両金型を
開放状態とし、遠赤外線加熱炉などでマトリックス樹脂
である熱可塑性樹脂の溶融温度以上に予熱して空隙率が
８５容量％以上となるように膨張させた抄造法繊維強化
熱可塑性樹脂シート（５）を予熱状態を維持しながら両
金型間に供給する。（図５）その後、直ちに雌金型（３）を降下させて、芯材部
（１）の空隙率が５０容量％以下となり、吸音部（２）
の空隙率が８５容量％以上を保持するように型締を行な
って所望の吸音部品の形状に賦形する。（図６）このとき、型締完了後における芯材部（１）の部分の空
隙率が５０容量％以下になると同時に、吸音部（２）に
相当する部分〔図においては金型に設けた凹部（７）〕
の空隙率が８５容量％以上となることが必要であり、そ
のためには、たとえば芯材部（１）を形成せしめる部分
について所定のキャビティクリアランスとしたときに、
吸音部（２）における空隙率が８５容量％以上となるよ
うに該吸音部に対応する金型凹部の深さをバランスよく
調整し、芯材部と吸音部での圧縮率が異なるようにする
ことが必要である。尚、かかる型締完了後のキャビティ
クリアランスは任意の方法で制御されるが、簡便にはた
とえば雄金型外周に設けたストッパー（６）の高さを調
整することにより任意に調整することができる。また、
目的とする吸音部品が複雑な形状や深絞り形状である場
合には、成形過程において予熱膨張した抄造法繊維強化
熱可塑性樹脂シート（５）にしわや破れが生じることも
あるので、該シートの供給に際して該シートを直接金型
面に載置することなく、金型外周に設けたシート保持の
ためのクランプ枠などで該シート端部を保持してもよ
い。また、図２で示されるような吸音部品を製造する場
合には、図７に例示されるように、雌金型（３）の金型
面にも雄金型の凹部（７）に対応した凹部（７）を設け
た金型を使用し、同様に行えばよい。

【００１２】かくして、予熱して空隙率が８５容量％以
上に膨張した抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シートは、吸
音部品としての芯材部（１）においては空隙率が５０容
量％以下となるように強く圧縮され、吸音部（２）にお
いては空隙率が８５容量％未満とならないように弱く圧
縮され、その結果、空隙率が５０容量％以下の芯材部と
空隙率が８５容量％以上の吸音部を同時一体的に有する
吸音部品を得ることができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明の吸音部品は、空隙率が５０容量
％以下の芯材部と空隙率が８５容量％以上の吸音部を有
する繊維強化熱可塑性樹脂からなるため、極めて軽量か
つ吸音性に優れ、しかも比較的大型の場合は勿論のこ
と、自動車用など小型で複雑形状であっても容易に製造
可能であって、しかも、繊維で補強された樹脂体からな
るため耐熱性にも優れるなど多くの特徴を有している。

【００１４】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明がこれによって限定されるものでない
ことはいうまでもない。

【００１５】実施例１図４に示される雌雄一対からなる金型を使用し、図５〜
図６に示される工程に従って、以下の方法により図１に
示される断面形状の空隙率が４５容量％の芯材部と空隙
率が９１容量％の吸音部を有する吸音部品を製造した。
マトリックス樹脂がポリプロピレンであり、強化繊維が
ガラス繊維である抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シート
（ケープラシート社製、ガラス繊維含量：４５重量％、
目付け：１２００ｇ／ｍ²、予熱前理論厚み：０．９４
ｍｍ、高開繊度、繊維配向調整済）を遠赤外線加熱炉で
マトリックス樹脂の溶融温度以上に予熱して空隙率が９
３容量％になるまで膨張させ、この膨張抄造法繊維強化
熱可塑性樹脂シートを予熱状態を維持しながら雄金型の
キャビティ面に載置した。（図５）その後直ちに雌金型を降下させて型締を行ない、該シー
トをキャビティ形状に賦形した。（図６）尚、型締にあたっては、型締完了時の芯材部に相当する
部分のキャビティクリアランスが１．８ｍｍになるよう
に、雄金型の外周部に設けたストッパーにより設定し
た。また、このときの吸音部に相当する金型凹部におけ
るキャビティクリアランスが１１．５ｍｍとなるように
金型凹部の深さを調整した。型締後、この状態を維持し
つつ金型を冷却したのち金型を開き、吸音部品としての
成形体を取り出した。取り出された吸音部品はその後の
若干の収縮により、最終的に厚みが１．７ｍｍで空隙率
が４５容量％の芯材部と、厚みが約１０．４ｍｍで空隙
率が９１容量％の吸音部とからなり、該部品は強度も十
分でしかも軽量であり、優れた吸音性能を示した。

【００１６】実施例２原料抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シートとして、実施例
１で使用したと同じ抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シート
の片面にポリプロピレンとナイロンからなる厚み４０μ
ｍの複合フィルムをラミネートしたシートを使用し、該
フィルム層が下金型面に接するように載置する以外は実
施例１と同様にして吸音部品を製造した。得られた吸音
部品は、厚みが１．７ｍｍで空隙率が４２．５容量％の
芯材部と、厚みが約１０．４ｍｍで空隙率が９０．５容
量％の吸音部とからなり、かつ吸音部側の表面がその全
面にわたってフィルムで積層されていて、該部品は強度
も十分でしかも軽量であり、優れた吸音性能を示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸音部品の例を断面図で示したもので
ある。

【図２】本発明の吸音部品の例を断面図で示したもので
ある。

【図３】本発明の吸音部品の例を断面図で示したもので
ある。

【図４】本発明の吸音部品を製造するための金型例の概
略断面図である。

【図５】本発明の吸音部品の製造工程を示す金型概略断
面図である。

【図６】本発明の吸音部品の製造工程を示す金型概略断
面図である。

【図７】本発明の吸音部品を製造するための金型例の概
略断面図である。

【符号の説明】

１：芯材部２：吸音
部３：雌金型４：雄金
型５：予熱膨張繊維強化熱可塑性樹脂シート６：スト
ッパー７：凹部８：接続
部分９：中間的空隙部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桝井捷平東京都中央区新川２丁目27番１号住友化学工業株式会社内 (72)発明者船越覚大阪府高槻市塚原２丁目10番１号住友化学工業株式会社内 (72)発明者長山勝博千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者藤巻雅美千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者吉武裕幸千葉県千葉市中央区川崎町１番地ケープラシート株式会社内 (72)発明者砂田允彰千葉県千葉市中央区川崎町１番地ケープラシート株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維強化熱可塑性樹脂からなり、空隙率が
５０容量％以下の部分と空隙率が８５容量％以上の部分
とを有することを特徴とする吸音部品。
【請求項２】繊維強化熱可塑性樹脂が抄造法繊維強化熱
可塑性樹脂である請求項１に記載の吸音部品。
【請求項３】吸音部品の片面または両面に熱可塑性樹脂
フィルムが貼着されてなる請求項１に記載の吸音部品。
【請求項４】自動車用吸音部品である請求項１〜３に記
載の吸音部品。
【請求項５】予備加熱により空隙率が８５容量％以上と
なるように膨張させた抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シー
トを、予熱状態を維持しながら、雌雄いずれかもしくは
両方の金型のキャビティ面に凹形状を設けてなる雌雄一
対の金型間に載置し、空隙率が８５容量％以上の部分と
空隙率が５０容量％以下の部分が同時に形成されるまで
型締を行なうことを特徴とする吸音部品の製造方法。
【請求項６】抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シートが、そ
の片面または両面に予め熱可塑性樹脂フィルムが貼着さ
れてなる抄造法繊維強化熱可塑性樹脂シートである請求
項５に記載の吸音部品の製造法。