JP5283886B2

JP5283886B2 - 防音緩衝材

Info

Publication number: JP5283886B2
Application number: JP2007277625A
Authority: JP
Inventors: 隆義山田; 融治竹内; 利幸中村
Original assignee: TOABO MATERIAL CO.,LTD.; Hayashi Telempu Corp
Current assignee: TOABO MATERIAL CO.,LTD.; Hayashi Telempu Corp
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: JP2008132972A

Description

本発明は、車体のタイヤハウス内面に装着され、車両の走行時に跳ね上げられた小石等の異物が車体に衝突することによる衝撃を吸収し、衝撃音を抑えると共にタイヤ近傍の車体の破損を抑制する防音緩衝材に関する。

例えば特許文献１には、多数の短繊維を互いに絡合させた不織布を備えた防音緩衝材（フェンダーライナー）が示されている。このように、不織布で形成された防音緩衝材は、互いに絡合した繊維間に形成された無数の空隙が異物の衝突による衝撃を吸収するため、耐衝撃性や防音性（特に吸音性）に優れている。

特開２０００−２６４２５５号公報特開２００２−３４８７６７号公報

しかし、上記のように短繊維からなる不織布のみで形成された防音緩衝材は、短繊維間に形成された空隙が表面に露出することにより表面積が非常に大きくなるため、水分を吸収しやすい。このため冬期には、不織布内に吸収された水分が凍結し、この不織布表面に着氷した氷がタイヤと接近する方向に成長すると、氷がタイヤと干渉して車両の操舵性に悪影響を及ぼす恐れがある。

例えば特許文献２に示されている防音緩衝材は、不織布で形成された防音緩衝材表面を耐水性フィルムで被覆することにより、耐水性及び耐異物付着性の向上を図っている。しかし、このように不織布の表面を耐水性フィルムで完全に被覆してしまうと、耐水性フィルムにより空気が遮断されるため、不織布による吸音効果を十分に発揮することができない。

本発明の課題は、耐衝撃性及び防音性に優れ、さらに耐着氷性に優れた防音緩衝材を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、車体のタイヤハウス内面に装着される防音緩衝材であって、多数の短繊維を互いに絡合させ、これらをバインダー樹脂で結合した不織布からなる基層と、基層の表面を覆い、タイヤ側の表面に露出した樹脂表層とを備え、前記樹脂表層が、基層と外気とを連通する無数の空孔を有し、且つ、目付け量が５０〜４００ｇ／ｍ²の範囲内であり、さらに、互いに絡合させた多数の樹脂繊維を溶融、固化させてなる溶融樹脂成分からなる樹脂部を８０％より多く含み、前記樹脂部により前記樹脂表層の表面が平滑化され、前記樹脂表層側の表面の吸水率が１．８％以下であり、通気性が１〜５０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓの範囲内であることを特徴とする。

このように、本発明の防音緩衝材は、互いに絡合した多数の繊維を有する不織布からなる基層を有するため、優れた吸音性及び耐衝撃性が得られる。また、この防音緩衝材では、基層の表面を樹脂表層で覆うことにより、耐水性を高め、耐着氷性の向上を図っている。さらに、この樹脂表層に無数の微細な空孔（ポーラス）を形成することにより、不織布で形成された基層を外気と連通し、不織布からなる基層による吸音性を維持している。

このとき、樹脂表層の目付量が少なすぎると基層の表面を被覆しきれず、耐衝撃性及び吸音性が著しく低下し、樹脂表層の目付け量が多すぎると樹脂表層に適度なポーラスが形成されず、樹脂表層で空気が実質的に遮断され、基層による吸音効果を発揮させることができない。従って、樹脂表層の目付け量は例えば５０〜４００ｇ／ｍ²の範囲内とすることが好ましい。

また、樹脂表層の目付け量が上記の範囲内であったとしても、樹脂表層の溶融樹脂成分が少なすぎると基層の表面を被覆しきれない恐れがあるため、樹脂表層は溶融樹脂成分を６０％以上含むことが望ましい。尚、溶融樹脂成分とは、樹脂表層の成形時に溶融し、その後固化した樹脂成分のことを言う。

本発明の防音緩衝材によれば、樹脂表層側の表面の吸水率を１．８％以下といった低レベルに設定とすることが可能となり、これにより着氷の進行を防止することができる。尚、ここで言う吸水率とは、以下の方法（図５参照）により測定するものとする。まず、２００ｍｍ×２００ｍｍの試料（防音緩衝材１）を水平方向に対して６０°の傾斜面の上に固定し、この試料の中央位置から高さ３００ｍｍの位置にフロート４０（口径：φ６．０ｍｍ）を配置する。この状態で、フロート４０から試料の中央位置に水を１００ｃｍ³滴下し、１分後にこの試料の重量Ｗを測定する。この滴下後の試料の重量Ｗと滴下前の資料の重量Ｗ₀との差を、滴下した水量で割った値として吸水率Ａ（％）＝（Ｗ−Ｗ₀／１００）×１００が得られる。

以上のような防音緩衝材であれば、樹脂表層側の表面における着氷せん断力が３８０Ｎ以下といった優れた耐着氷性を得ることができる。

また、防音緩衝材の通気性が１ｃｍ³／ｃｍ²・ｓ以下であると、基層による吸音効果を発揮させることができず、通気性が５０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓ以上であると、耐衝撃性及び吸音性が著しく低下する。従って、防音緩衝材の通気性は１〜５０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓの範囲内であることが好ましい。尚、ここでいう通気性は、ＪＩＳＬ１０９６で規定されるフラジール計法により計測するものとする。

このような樹脂表層は、例えば互いに絡合させた多数の樹脂繊維をプレス成形することにより形成することができる。

このように、本発明によると、耐衝撃性及び吸音性に優れ、さらに耐着氷性にも優れた防音緩衝材を得ることができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る防音緩衝材１を装着した自動車のタイヤ１０２周辺における部分側面図を示す。防音緩衝材１は、車体１００のタイヤハウス１０１の内面１０１ａに沿った形状を成し、その内面１０１ａに装着される。

図２に、防音緩衝材１の断面図を模式的に示す。この防音緩衝材１は、上面を車体に取り付けられた基層１０と、基層１０のタイヤ側に設けられた樹脂表層２０とで構成される。尚、図２において、上方を車体側、下方をタイヤ側として以下の説明を進める。

基層１０は、互いに絡合した多数の短繊維１１を有する不織布からなる。本実施形態の基層１０は、短繊維１１と、短繊維１１より融点の低いバインダー樹脂１２とを備え、互いに絡合した多数の短繊維１１間でバインダー樹脂１２を溶融させることにより、成形可能に構成される。不織布からなる基層１０の内部には、無数の微小な空隙１３が形成される。短繊維１１として、例えばポリエステル繊維が使用された場合、バインダー樹脂１２として、例えば通常より低融点となるように変性されたポリエステル繊維や、ポリエチレン（ＰＥ）、あるいはポリプロピレン（ＰＰ）等が使用される。また、バインダー樹脂１２は、図３（ａ）に示すような低融点樹脂のみからなるものの他、図３（ｂ）に示すように短繊維１２ａの表面に低融点樹脂１２ｂを付着させたもの（２成分繊維）を使用することができる。尚、基層１０の成形方法はこれに限らず、例えば、互いに絡合させた短繊維に、微小な樹脂粒体のコロイド状水性分散液（ラテックス）を塗工し、加熱することにより、基層１０を成形することもできる。

樹脂表層２０は、基層１０のタイヤ側表面１４を被覆し、防音緩衝材１のタイヤ側の表面に露出している。樹脂表層２０は、その主要な部分を占め、溶融樹脂成分からなる樹脂部２１と、樹脂部２１に埋め込まれ、互いに絡合した多数の短繊維２２とで構成される。この短繊維２２により樹脂表層２０の強度が高められている。樹脂部２１は、その両面を連通する無数の微細な空孔（ポーラス）２３を有する。樹脂部２１の樹脂材料としては、疎水性を有するものであることが好ましく、例えばポリエチレンや、ポリプロピレンの繊維体が使用できる。また、繊維状の樹脂を使用する場合、上記のバインダー樹脂１２と同様に、単成分繊維（図３（ａ）参照）あるいは２成分繊維（図３（ｂ）参照）を使用できる。本実施形態の樹脂部２１は、後述するように、互いに絡合させた多数の単成分樹脂繊維を加熱溶融することで形成されている。短繊維２２に使用可能な材料は、上記の基層１０における短繊維１１やバインダー樹脂１２に使用可能な材料として例示したものと同様であり、短繊維１１やバインダー樹脂１２と同種であっても異種であってもよい。

防音緩衝材１は、上記のように、基層１０を構成する不織布の内部に無数の微小な空隙１３が形成されることにより、優れた吸音性及び耐衝撃性を有する。また、この防音緩衝材１は、基層１０の表面を樹脂表層２０で覆い、吸水率を低下させることにより、耐水性が高められ、耐着氷性の向上が図られる。特に、樹脂表層２０の樹脂部２１を疎水性の樹脂材料で形成すると、耐水性をさらに向上させることができる。具体的には、防音緩衝材１の樹脂表層２０側の表面の吸水率を１．８％以下、好ましくは１．３％以下に設定することにより、上記の効果を得ることができる。さらに、この樹脂表層２０に適当なポーラス２３を形成し、所定の通気性を確保することにより、不織布で形成された基層１０の吸音性を十分に発揮することができる。具体的には、通気性を１〜５０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓ、好ましくは３〜３０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓの範囲内に設定することにより、上記の効果を得ることができる。以上のように、吸水率及び通気性を上記範囲内に設定することにより、吸音性、耐衝撃性、及び耐着氷性に優れた防音緩衝材１を得ることができる。

次に、このような防音緩衝材１の製造方法の一例を示す。

まず、短繊維１１にバインダー樹脂１２を混ぜ込み、ニードルパンチによりこれらを互いに絡合させることにより、基層１０を形成する材料となる基層繊維体３１を形成する。また、短繊維２２と、樹脂部２１を形成する樹脂繊維２４とを混合することにより、樹脂表層２０を形成する材料となる樹脂表層繊維体３２を形成し、この樹脂表層繊維体３２により基層繊維体３１のタイヤ側表面３１ａを被覆する（図４参照）。このとき、樹脂表層繊維体３２の目付け量は、５０〜４００ｇ／ｍ²の範囲内で調整される。目付け量が５０ｇ／ｍ²以下であると、基層１０の表面を被覆しきれず、防音緩衝材１が過度の通気性及び吸水率を有するからであり、目付け量が４００ｇ／ｍ²以上であると、樹脂表層２０に適度なポーラス２３が形成されず、防音緩衝材１の通気性が不足するからである。この場合、例えば樹脂表層繊維体３２の目付け量を比較的小さい値である５０〜２５０ｇ／ｍ²、好ましくは１００〜２００ｇ／ｍ²の範囲内とすると樹脂表層２０にポーラス２３が形成されやすくなり、通気性の高い、すなわち吸音性に富んだ防音緩衝材を得ることができる。一方、樹脂表層繊維体３２の目付け量を比較的大きい値である２５０〜４００ｇ／ｍ²、好ましくは３００〜４００ｇ／ｍ²の範囲内とすると樹脂表層２０の厚みを増すことができ、樹脂表層２０を形成した後の防音緩衝材を大きく引き伸ばして成形した場合でも、適度なポーラスを有する樹脂表層２０を維持することができる。

また、溶融樹脂成分となる樹脂繊維２４は、後述する成形時の加熱温度よりも低い融点を有し、基層１０の表面を十分に被覆するために、樹脂表層繊維体３２を構成する材料の５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは８０％以上を占めるように調整される。以上のように、樹脂表層２０を形成する樹脂表層繊維体３２の目付け量及び樹脂繊維２４の配合割合を調整することにより、防音緩衝材１の通気性、及び吸水率を上記範囲内に設定することが可能となる。尚、樹脂繊維２４として、図３（ｂ）に示すような２成分繊維を使用する場合は、芯材となる短繊維を除いた部分、すなわち溶融する樹脂成分の目付量及び配合割合が上記の条件を満たすように、樹脂繊維の配合量を決定すればよい。

この基層繊維体３１と樹脂表層繊維体３２とで構成される多層体（以下、繊維多層体３３と称す）にさらにニードルパンチを施すことにより、樹脂表層繊維体３２の樹脂繊維２４及び短繊維２２を絡合させると共に、基層繊維体３１と樹脂表層繊維体３２の界面において短繊維１１、バインダー樹脂１２、樹脂繊維２４、及び短繊維２２を絡合させる。

続いて、繊維多層体３３に熱処理を施す（予備加熱工程）。具体的には、繊維多層体３３を加熱し、基層繊維体３１のバインダー樹脂１２、及び樹脂表層繊維体３２の樹脂繊維２４を溶融させる。その後、繊維多層体３３を冷却しながら加圧し、シート状に成形する（冷却加圧工程）。これにより、溶融したバインダー樹脂１２を介して短繊維１１同士が結合し、基層１０が構成されると共に、溶融した樹脂繊維２４が固化して樹脂部２１が形成され、樹脂表層２０が構成される。さらに、溶融したバインダー樹脂１２及び樹脂繊維２４が、基層繊維体３１と樹脂表層繊維体３２の界面において互いに絡合した短繊維１１及び短繊維２２を結合することで、基層１０と樹脂表層２０とが結合する。以上のようにして防音緩衝材１を成形することにより、樹脂部２１の表面、すなわち樹脂表層２０の表面を平滑化し、防音緩衝材１の表面積を低減することができる。

防音緩衝材１を、シート状以外の形状で使用する場合は、シート状の防音緩衝材１を再び加熱し、プレス加工により所定形状に成形する（プレス工程）。本実施形態では、このプレス工程により、シート状の防音緩衝材１がタイヤハウス１０１の内面１０１ａに沿った形状に成形される。通常、このプレス工程では、防音緩衝材１の基層１０側から加熱して基層１０をある程度溶融させ、再成形可能な状態とすることにより行われる。上記の予備加熱工程、及び冷却加圧工程を経ることにより、表層２０の表面が十分に平滑化されている場合は、かかる片面のみの過熱によるプレス加工でよいが、例えば上記工程により表層２０の表面が十分に平滑化されない場合、このプレス工程で、防音緩衝材１の両側から過熱し、再度冷却しながらプレス加工を行うことにより、樹脂表層２０の表面を十分に平滑化することができる。

尚、以上の実施形態では樹脂表層２０の表面を平滑化しているが、目付け量や溶融樹脂成分の配合量が上記の範囲内であり、樹脂表層が適度な空孔を有し、且つ十分な耐水性が得られれば、必ずしも平滑化する必要はない。

本発明の有用性を確認するため、本発明に係る防音緩衝材、すなわち不織布からなる基層とその表面を覆う樹脂表層とで構成される防音緩衝材（実施例）と、不織布のみからなる防音緩衝材（比較例）とを用意し、これらの通気性及び吸水率を調べた。尚、通気性はフラジール試験法により測定し、吸水率は上記の吸水率測定法により表層側の面の吸水率を測定した。

図６に、各試料の組成等、及び測定結果を示す。実施例１及び２のように、表層の目付量及び樹脂配合割合を本発明で規定した範囲内（目付量：５０〜４００ｇ／ｍ²、樹脂配合割合：６０％以上）とすることにより、通気性及び吸水率を上記で示した範囲内（通気性：１〜５０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓ、吸水率：１．８％以下）とすることができる。一方、比較例１のように、表層の目付量は本発明規定の範囲内であるが、樹脂の配合割合が本発明規定の範囲外であるものは、通気性は上記範囲内の値（１２．８ｃｍ³／ｃｍ²・ｓ）を示したが、吸水率は上記範囲を大きく超えた値（３８．２％）を示した。また、比較例２のように撥水剤を配合したものも、吸水率は上記範囲を超えた値（２．０％）となった。以上より、本発明の実施例は比較例と比べて耐水性に優れており、ひいては耐着氷性に優れていると言える。

次に、図６の実施例２及び比較例２に示す防音緩衝材を用いて、着氷せん断力測定試験を行った。この試験は、防音緩衝材１とこれに付着した氷との間にせん断荷重を徐々に加え、このせん断荷重の最大値（この値を着氷せん断力という。）により着氷性を評価するものである。具体的には、まず図７に示すように水平に置いた防音緩衝材１の表面（表層側の表面）に円筒リング６０載置し、この円筒リング６０の中に水を張って低温状態で凍結させ、これにより防音緩衝材１に氷７０を付着させる。こうして氷７０を付着させた防音緩衝材１を図８に示す装置に配置する。この装置は、垂直に配された試料固定板６１と、上方に開いたコの字形を成し、試料固定版６１にボルト固定され、試料を下方及び左右から位置決めする位置決め部６２と、氷７０に上方から荷重を加える押し治具６３とを備える。この装置に氷７０及び円筒リング６０を一体に備えた防音緩衝材１を、その裏面（基層側の表面）を試料固定版６１と接触させて配置する。この状態で押し治具６３を降下させ、円筒リング６０の防音緩衝材１側端部付近を下向きに圧迫することにより、氷７０と防音緩衝材１との間にせん断荷重を加える。

このときの押し治具による加重（Ｎ）とストローク量（ｍｍ）を記録し、その結果を図９に示す。具体的には、比較例２の場合の最大荷重、すなわち着氷せん断力は７６８Ｎであったのに対し、実施例２の着氷せん断力は３６２Ｎであった（図６参照）。従って、本発明の実施例２は比較例２と比べて着氷せん断力が１／２以下となり、耐着氷性に優れていることが明らかとなった。

車体のタイヤハウス周辺を示す部分側面図である。本発明の防音緩衝材を模式的に示す拡大断面図である。（ａ）単成分繊維からなるバインダー樹脂を示す部分斜視図である。（ｂ）２成分繊維からなるバインダー樹脂を示す部分斜視図である。プレス前の防音緩衝材（繊維多層体）を模式的に示す拡大断面図である。吸水率の測定方法を示す正面図である。実施例及び比較例の組成を示す表である。実施例２の試験片に着氷させている様子を示す斜視図である。実施例２の装置を示す斜視図である。実施例２の結果を示すグラフである。

符号の説明

１防音緩衝材
１０基層
１１短繊維
１２バインダー樹脂
１３空隙
２０樹脂表層
２１樹脂部
２２短繊維
２３ポーラス
２４樹脂繊維
３１基層繊維体
３２樹脂表層繊維体
３３繊維多層体
１００車体
１０１タイヤハウス

Claims

車体のタイヤハウス内面に装着される防音緩衝材であって、多数の短繊維を互いに絡合させ、これらをバインダー樹脂で結合した不織布からなる基層と、基層の表面を覆い、タイヤ側の表面に露出した樹脂表層とを備え、
前記樹脂表層が、基層と外気とを連通する無数の空孔を有し、且つ、目付け量が５０〜４００ｇ／ｍ²の範囲内であり、さらに、互いに絡合させた多数の樹脂繊維を溶融、固化させてなる溶融樹脂成分からなる樹脂部を８０％より多く含み、前記樹脂部により前記樹脂表層の表面が平滑化され、
前記樹脂表層側の表面の吸水率が１．８％以下であり、
通気性が１〜５０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓの範囲内である防音緩衝材。
前記樹脂表層側の表面における着氷せん断力が３８０Ｎ以下である請求項１記載の防音緩衝材。
前記樹脂表層が、前記樹脂部に埋め込まれ、互いに絡合した多数の短繊維を有する請求項１記載の防音緩衝材。