JP5501971B2 - 成形された車両用防音パネルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本願は、合衆国第３５法典第１１９条（ｅ）に基づいて、２００７年９月２８日に出願された米国仮出願第６０／９６０，４０２号の利益を主張し、これを参照して本明細書に組入れられる。また、本発明は、成形された車両用防音パネルに関し、特に、音響的に遮断するパネル、およびこのパネルの製造方法に関する。更には、本発明はドアパネル、ルーフパネル、バックライトパネルおよび車輪部などの、自動車やトラック車両の組立に使用されるパネル、特に後者を対象とする。

動力車のコストおよび重量を軽減するための技術努力が継続的に行われている。コストおよび重量の大部分は、その構成物に使用されるボディー部分や、保護および防音パネルなどの金属部分である。本発明は、車両用パネルに広く応用できるが、特に、自動車およびトラックの車輪部の遮蔽体に関して最も良く説明される。これらの遮蔽体は、車両の車輪部の下部に位置され、水しぶきや道路障害物が車体の底面またはエンジン部に侵入するのを防止する。車輪部遮蔽体が、特に技術的に困難な問題を有するというのは、これら遮蔽体は、道路からの水しぶきが車体の底面やエンジン部へ実質的に入り込むのを防ぐだけは不十分であり、申し分ないものとするために、車輪部の中でタイヤによって回転させられた障害物によって生ずる道路騒音を緩和しなければならないからである。このような騒音の著名な例として、自動車が砂利道を横断する際、車輪部が保護されておらずまたは騒音を音響的に十分減じえない遮蔽体で保護されている場合に、砂利がタイヤによって車輪部に回転して入り、好ましくない騒音を発生する。

車両の車輪部の周りを保護するための伝統的な解決方法は、型打ちした金属などを使用することである。これらの解決方法は、エンジン部や車体構造を物理的に保護するために効果的であるが、車両の騒音レベルを緩和するには効果的ではない。加えて、剛性が高く制振特性が低いため、障害物や水が遮蔽体に衝突したり、振動させるように構造体を刺激する多くの状況で好ましくない騒音を発生する。これら好ましくない騒音は、水はねや道路障害物が遮蔽体に衝突するとき、しばしば共鳴やパンギング音をもたらす。

これら伝統的なシステムでは、車輪部や遮蔽体に制振性コーティングをほどこし、または機械的剛性の低い材料を使用することで、改良を行っていた。このような材料のあるものは、現在一般的に使用されているポリプロピレンである。この材料は、圧縮成形しまたは射出成形によって複合三次元形状に成形することができる。成形プロピレン遮蔽体は、型打ち金属よりも重量を軽減し、剛性を低くし内部制振特性を高めることで音響特性を改良することができる。しかしながら、近年の騒音軽減に対する要求に沿うものではない。

後者に関し、ノイズ軽減の初期の努力は米国特許第１，７０４，０４８号に開示された、泥除け下部に薄いラバー造形物を配するものであり、この造形物は、水を透過せず、弾性によって小石などの交通騒音を消滅させる。一方、米国特許第３，０６８，７９４号は、車輪部内に配設するフェンダーブーツを提案している。このフェンダーブーツは、プラスチック材でできており交通騒音を軽減する。

より近年のアプローチに、米国特許第４，６２０，７４５号は、騒音消滅のための準弾性材からなる車輪部プロテクターを記載している。米国特許第４，７３５，４２７号は、車輪部の輪郭に沿わせて形成したプラスチック材のシェルを提案する点で一歩進んでいる。望ましくは、このプラスチック材は、プラスチック繊維のフリース材をニードリングしたものであり、車輪部の輪郭に温熱加工したシート材から製造され、接着やねじ止めなどによって固定される。防音用の機能に関するこの装置の他の可能性は、このフリース材が、弾性プラスチック材を使用することで、前側を防水性にしうることである。これは、基本的に、背景技術でもっとも近年使用されるアプローチである。

しかしながら、より進んだアプローチとして、米国特許出願公開２００４／００９６６４６号（特許文献１）は、回転騒音、水しぶき騒音、石衝撃音を発泡または膨張プラスチックを使用して軽減するプラスチック製の軽量ホイール遮蔽体を提案する。この公報は、車輪部遮蔽体に関する種種の企画にも言及し、膨張プラスチック製車輪部遮蔽体の発明は、軽量化と共に、驚くほど形状が安定し素晴らしい防音特性を有すると指摘している。この車輪部遮蔽体は、射出成形や深絞りによって製造される。背景技術におけるこのより近代的なアプローチは、消音しながら車輪部遮蔽体を可能な限り軽量化させることの必要性を認識させる点で有意である。

それゆえ、良好な車輪部遮蔽体は、遮蔽体が製造される材料の特性に依存し、特に騒音消滅において明らかである。後者に関し、米国特許第５，０９４，３１８号は、自動車用吸音材料を提案し、制振シートを含む層の組み合わせである。米国特許第４，８０１，１６９号は、トランクの内張りを対象とし、自立する車両用パネルの重要性を明確にし、自立性は車両へのパネルの固定や応用を容易にすることができるからである。特に、この特許は、ニードルパンチされたポリエステルステープルファイバーなどの繊維状材料であって背面に成形可能なコーティングがなされた繊維状物で形成されたトランク用成形内張りが形状保持性と剛性と有することを示唆する。ポリエチレンまたは成形可能なラテックスのコーティングが示唆されている。米国特許第４，６７３，２０７号は、同様のトランクの内張りを開示し、好適にトランクに実装するため、パネルは、垂直に向かって内側に付勢される。同様に米国特許第４，５６８，５８１号は、比較的高溶解性繊維と低溶解性熱可塑性繊維とのブレンドで形成された不織布繊維からなる、トランク用の成形されたパネルの使用を提案し、低溶解性繊維は形状保持性を付与する結合の多様の結合を形成し、表面に融合構造を形成する。また、近年、防音における実質的な進歩は、本譲受人に譲渡された米国特許出願公開２００３／０１９９２１６号（特許文献２）に提案されている。

米国特許出願公開２００４／００９６６４６号 米国特許出願公開２００３／０１９９２１６号

この特許文献２の出願は、防音パネル、特に車両用パネルは、一般的に、実質的な厚さを有さず、または１つが強度提供層である多層で構成されるものでなければ、X-Y面強度が低いと指摘する。しかしながら、ほとんどの自動車の防音に関する利用性は、比較的小空間に収納されなければならず、一般的に厚さが１インチ以下でなければならない。これは、自動車用パネルにもいえることであり、車輪部遮蔽体にも言えることである。この出願は、少なくも厚みのある部分が残りの部分に対して密度が増加するように加工された単層の不織布材料からなる密度勾配を有する材料を提案し、この単層材料は、加工の後に、２００から４０００MKS raylsの範囲の空気抵抗を有し、この出願で開示されるように、これは、良好な消音のために必要な範囲である。これは、この分野における実質的な進歩であり、この公報はこれを参照して組み入れられる。

このように、当分野が、実質的に音を消滅するより良好な車両用パネル、特に自立しうるパネルの提供を求めたことは明らかである。本願発明は、その種のパネルであって高い防音性を有すると共に比較的低価格で製造できる特別のパネルを提供することを目的とする。

このため、本発明は、６０から７０パーセントの溶解性接着性繊維とステープルファイバーとの第一層部と、
第一層部に隣接し、２０から５０パーセントの溶解性接着性繊維と５０〜８０パーセントのステープルファイバーとの第二層部とを有する乾燥処理およびニードリングされた繊維状複合材料からなる成形された車両用防音パネルであって；
第二層部から第一層部が剥離するのを防止しするように、第一層部由来の繊維が第二層部に広がり；
溶解性接着性繊維の少なくとも一部分は、形成および再固化された状態であり、第一層部の再固化された溶解性接着性繊維は、第一層部の表面に一体化して関わり結合される、実質上連続的な、準不透過性の、高密度スキンを形成し、
ステープルファイバーは、準不透過性であるスキンとなるように再固化されない状態であり、
成形されたパネルは、溶解および／または軟化された溶解性接着性繊維を融合して形成される高密度スキンを有し、
成形されたパネルは、その領域の支配を超えて、１２から２２lbs／立法フィート（１９２から３５２ｋｇ／ｍ³）の密度となる熱および圧力で成形状態にあり、成形されたパネルは自立できるほど十分に硬質であることを特徴とする、成形された車両用防音パネルである。

さらに本発明は、該乾燥処理された複合材料は、カーディングされたものであることを特徴とする。

さらに本発明は、該成形された複合材料は、裏面からスキン側に向かって密度勾配を有することを特徴とする。

さらに本発明は、該成形された複合材料のスキンは、水しぶきを排出しうるほどに十分に多孔性であることを特徴とする。

さらに本発明は、該成形された複合材料は、溶解および／または軟化された繊維を融合してスキンとするため冷たい成形具で形成されたスキンを有することを特徴とする。

さらに本発明は、該成形されたパネルは、３５０から８００MKS raylsの流れ抵抗を有する車輪部遮蔽体であることを特徴とする。

さらに本発明は、該パネルは、支持なしに成形された形状を維持できる自立性があることを特徴とする。

さらに本発明は、６０％から７０％の溶解性接着性繊維とステープルファイバーとを含む第一層部繊維を乾燥処理し；
２０％から５０％の溶解性接着性繊維と５０％から８０％のステープルファイバーとを含む第二層部繊維を、該第一層部繊維の上に乾燥処理して複合材料を形成し、
連結複合材料を形成するために該複合材料を十分にニードリングし；
該連結複合材料を、該溶解性接着性繊維が成形できるよう、該溶解性接着性繊維が十分軟化および／または溶解する成形温度に加熱し、
該成形温度は、ステープルファイバーが、再固化による高密度スキンの形成に実質的に関与するために、十分軟化および／または溶解しないものであり；
該加熱した連結複合材料を車両用パネル形状の成形具に、少なくとも第一層部の再固化された該接着性繊維の一部が、第一層部に密接に接着しおよび結合される、実質上連続的に、準不透過性の高密度スキンを形成するため、該溶解性接着性繊維が再固化するまで成形するものであり、該二つの層部は、その領域の支配を超えて、１２から２２lbs／立法フィート（１９２から３５２ｋｇ／ｍ³）の防音密度を有する、車両用パネルを形成する工程である。

さらに本発明は、該連結複合材料は、少なくとも温度３００°Ｆ（１４８．９℃）に加熱され、該成形具は温度２００°Ｆ（９３．３℃）未満の冷たい成形具であり、該加熱された連結複合材料は該成形具の中で成形および冷却され、および自立パネルとして該成形具から離脱されることを特徴とする。

さらに本発明は、該複合材料は、平方インチ当たり少なくとも３００パンチのニードリング（平方センチあたり４７ニードルパンチ）がなされることを特徴とする。

本願発明は、いくつかの主および従属的開示に基づいている。

はじめに、比較的安価かつ改良されたパネルを製造するために、改良されたパネルは比較的安価な乾燥製法によって製造できることをみいだした。更に、このようなパネルは、パネルに強化層、液体コーティング、樹脂含浸または積層を用いることなく製造されうることも判明した。これは、従来の大量生産される自動車用パネルと比較して改良されたパネルのコストを実質的に低減するものであり、本願発明の大きな特徴である。本願発明では、ニードリングおよび成形された状態にある低溶解性接着性繊維とブレンドされた高溶解性ステープルファイバーとの組み合わせを使用することで、コーティングや樹脂または積層を加えることなくパネルが製造されうることを見出した。このことは、安価なパネルをもたらすことになる。

第二に、大変重要なことは、パネルは、高密度、準不透過性の表面（”スキン”と呼ばれる）を供給する方法により成形することで、スキンが、水はねや道路堆積物の増加を防衛するように、パネルの表面に、密接かつ一体化して関わり結合し、同時に自立しおよび音響的作用をもたらすことに寄与する。これは、本願発明のとても重要な特徴である。

第三に、製造工程でパネルの厚さが減少することは、防音性を増加させることがわかった。厚みの減少は、製品の曲げ剛性が最大化し、望ましくない騒音伝達を低減させる効果的な音響インピーダンスを供給するよう最終製品の密度を向上させる。これらの特性を達成するため、最終製品の密度は、１２から２２lbs／立法フィート（１９２から３５２ｋｇ／立法メーター）である。この密度増加と製造された"スキン"は、材料を経て伝わる音波のより複雑な通路を創生してより高い音響インピーダンスを供給する。この密度増加は、耐久性欠くことのできないスキンにより、約３００から１０００ＭＫＳ rays、望ましくは３５０から８０００ＭＫＳ raysの複合材料の流れ抵抗をもたらす。"スキン"は、第一層部の外表面の高密度部であり、以下に詳細に説明され、最終製品の全体の密度の少なくも2倍以上、望ましくは４倍、10倍でもよく、５０倍までの密度を有し、成形されたパネルの厚さ全体の約５％から約２０％の厚さである。"スキン"は、再固化された第一層部の軟化および／または溶解した表面であり、以下に詳細に説明されるように、水に対して準不透過性である。

パネルは、材料の第一層部の溶解性接着性繊維とステープルファイバーという比較的重要な組合わせと、材料の第二層部の溶解性繊維とステープルファイバーとの異なるブレンドとによって製造されることもわかった。

第一層部は、６０から７０パーセントの溶解性接着性繊維とステープルファイバーとを有し、第二層部は、２０から５０パーセントの溶解性接着性繊維と５０〜８０パーセントのステープルファイバーとを有することもわかった。

この繊維の複合材料は、十分にニードリングされ連結複合材料を形成する。通常のニードリングは、背面からスキン側に約１：２から１：１０の完成品全体の密度勾配を形成する。連結複合材料は、溶解性繊維が成形できるように溶解性接着性繊維を軟化および／または溶解させるに十分な温度に加熱される。この加熱および連結された複合材料は、複合材料の第一層部の再固化された接着性繊維が、第一層部の表面に密接に接着され、一体化して関わり結合される、実質的に連続的な、準不透過性の、高密度スキンを形成するように、溶解性接着性繊維が軟化および／または溶解されついで再固化されるまで車両用パネルの形状に成形され、ここで、該２つの層部はパネルの領域の支配を超えて、約６から３０lbs／立法フィート（９６から４８１ｋｇ／メーター）、もっとも望ましくは、１２から２２lbs／立法フィート（１９２から３５２ｋｇ／メーター）の密度を有する。

この不織布、複合材料、防音成形した車両用パネル、乾燥製法は、実質的に音響ノイズを消滅させるばかりでなく、自立性を有し、車両組み立てにおけるパネルの動作や取り付けを大いに容易にするとともに比較的安価である。パネルの自立性は、自動車の特別なパーツ、特に車輪部へのパネルの最終的な利用性に付加的に大きな利益をもたらす。本願パネルの重要な利点の一つは、同様に造形された支持構造を車輪部に必要としないことである。換言すれば、本願パネルは十分に剛性を有し、金属車輪部の必要性をなくすことができるものである。これは、特別なモデルに使用される部品の数を最小化する車両製造に役立ち、実質的な重量およびコストの低減をもたらす。更に、本願パネルの自己支持特性は、本体支持構造が存在する利用性において、音響性能を改良する。パネルの成形された形状は、成形されたパネルの背後の支持構造に関連して特別の空隙が存在するように設計することができる。これらの空隙は、パネルの音響インピーダンスと組み合わさり、更に、空中における吸音特性を改良する。これは、図６に示すように、パネルに、支持構造から空隙０、１０ｍｍおよび２０ｍｍの間隔をあけ、約２５０〜２５００Ｈｚの範囲の低周波数から中周波数の吸音性能を有意に改良する。

このように、本願発明は、成形具および防音成形した車両用パネルを提供するものである。このパネルは、重量基準で、６０から７０パーセントの溶解性接着性繊維とステープルファイバーとの第一層部と、２０から５０パーセントの溶解性接着性繊維と５０〜８０パーセントのステープルファイバーとの第二層部とを有する、乾燥処理し、ニードリングした繊維状複合材料からなる。溶解性接着性繊維の一部は、第一層部の再固化された該接着性繊維が、第一層部の表面に一体化して関わり結合される、実質上連続的な、準不透過性の、高密度スキンを形成するように成形および再固化された状態にある。成形された複合材料は、その二つの層部が、その領域の支配を超えて、１２から２２lbs／立法フィート（１９２から３５２ｋｇ／ｍ³）の密度となる熱および圧力成形状態にあり、成形されたパネルは自立できるほど十分に硬質である。

前記したように、６０から７０パーセントの溶解性接着性繊維とステープルファイバーとを含む第一層部の繊維を乾燥処理する、車両用パネルの製造工程も提供される。繊維の第二層部は、第一層部の上に乾燥処理されてそれらの複合材料を形成し、該第二層部は、全て重量基準で、２０から５０パーセントの溶解性接着性繊維と５０から８０パーセントのステープルファイバーとを含む。複合材料は、十分にニードリングされて連結複合材料を形成する。連結複合材料は、溶解性接着性繊維が成形できるよう、溶解性接着性繊維が十分軟化および／または溶解する温度に加熱される。加熱された連結複合材料は、車両用パネル形状、例えば車輪部遮蔽体の成形具に、溶解性接着性繊維が再固化するまで成形される。少なくも第一層部の再固化された繊維の一部は、第一層部に密接に接着および結合される、実質上連続的な、準不透過性の、高密度スキンを形成し、その二つの層部はその領域の支配を超えて、１２から２２lbs／立法フィート（１９２から３５２ｋｇ／ｍ³）の防音密度を有し、成形されたパネルは自立できるほど十分に硬質である。

本願発明の成形された車両用防音パネルの理想的な側面図である。 本願発明の成形された車両用防音パネルの理想的な平面図である。 本願発明の実施態様の、乾燥処理され、およびニードリングされた複合材料の理想的な横断面図である。 本願発明の成形された車両用防音パネルを理想的に切断した側面図である。 本願発明の工程図である。 先に概説したように、支持体から間隔をあけたパネルの吸音のグラフである。

図３に最も良く示されるように、本願発明のパネルは、一般的に第一層部１と第二層部２からなる。第一層部１は、約５０から８０パーセントの溶解性接着性繊維と、約２０から５０パーセントのステープルファイバーとからなる。ここで、後述する”溶解性接着性繊維”は、選択された成形温度で十分に軟化および／溶解し、冷却時に”スキン”に再固化する繊維であり、”ステープルファイバー”は、選択された成形温度で十分に軟化および／溶解せず、実質的に”スキン”の再固化形成に参画する繊維であり、換言すれば、ステープルファイバーはスキンに存在するが再固化された形状では存在しない。溶解性接着性繊維およびステープルファイバーは、同じ化合物、例えばポリエステル繊維であってもよい。しかしながら、これらは、異なる軟化および／または溶解温度である。”スキン”は、第一層部１の表面の繊維の一部であり、成形後に相互に結合する再固化された接着性繊維とスキンに含まれるステープルファイバーとを含む。再固化された接着性繊維とステープルファイバーとの組み合わせは、成形されたパネルから消失できる準不透過性（水に対する）をもたらし、成形されたパネルから水しぶきを蒸発または排出し、同時に、もっとも望ましくないものであるところの、水しぶきがパネルを介してエンジン部や本体構造中へスムーズに移動することを許さない。騒音軽減は、スキンが準不透過性でなければ悪影響を受け、当該準不透過性（抵抗で定義される）は、パネルに入り込む水しぶきをパネルから排出および消失させ、ドライパネルの最も音響的に好適な状態を回復する。

図３に、第一層部１が、カーディングされた１層からなり、第二層部２が、カーディングされた１層からなるものが示される。二つの層は、互いにニードリングされて図３の複合材料１０を形成する。第一層部１と第二層部２は、第一層部の繊維が第二層部に広がり、例えば成形後の第一層部と第二層部との間の結合強度を高め、成形後の第二層部からの第一層部の剥離を防止するよう、少なくもある側から互いにニードリングされる。換言すれば、第一と第二層部相互のニードリングと続く複合材料１０の成形工程との組み合わせは、第一層部に由来し、第二層部の接着性繊維に接着された接着性繊維を有する成形製品を提供する。加えて、ニードリングによって、第一層部由来の繊維は第二層部に広がり、接着強度を増加させる。第一層部１と第二層部２は別個にニードリングされ、次なる工程で一緒にニードリングされ更に第一層部内および第一と第二層部間の結合強度を高めることもできる。

図４に、第一層部１が、以下に説明するように、本願発明の好ましい形態の層５として示されている。第一層部１は、カーディング層１の使用によって作られ、第二層部は、第２カーディング層６と第３カーディング層７によって作られ、全ては、もっとも好ましくは、交差重ねされる。しかしながら、この逆でもよく、第一層部１が二つのカーディング層で作られ、第二層部が１つのカーディング層で作られてもよい。しかし簡潔にするため、二つの実施態様の第一のみを詳細に説明する。

図４の実施態様では、たとえば、第１カーディング層５は３０％黒色ステープルファイバーと７０％の上質、高級な黒色の溶解性繊維とを含んでいてもよい。第２カーディング層６は６０％黒色のステープルファイバーと４０％白色の溶解性繊維とを含んでいてもよい。第３カーディング層は、８０％の黒色のステープルファイバーと２０％の白色の溶解性繊維とを含んでいてもよい。色の意義は、以下に説明される。

上記カーディング層にかかわり無く、カーディングされた複合材料は、第一層部１に約５０から８０パーセントの溶解性接着性繊維と、約２０から５０パーセントのステープルファイバー、特に約６０〜７０パーセントの溶解性接着性繊維と、約２５パーセントから４５パーセントのステープルファイバーとを含む。第二層部２は、５０から８０パーセントのステープルファイバー、特に６０〜７０％のステープルファイバーと、２０から５０パーセント、特に２５〜４５％の溶解性接着性繊維を含む。図３に示すように、層が互いにカーディングされ繊維の複合材料を形成し、複合材料は十分にニードリングされて一般に連結複合材料１０を形成する。ニードリングによって生ずる混合は、本願発明の特徴である準不透過性スキンが、自立性を達成するために必要であるが、混合は完全なものではない。このように、ニードリングのあと、接着性繊維の実質的により多くの部分がその裏面１１に向かうよりもニードリングされた複合材料１０の表面１２かその近傍に存在する。これは、成形した後、裏面１１から表面１２へ密度が増加する密度勾配を提供する。密度勾配は、自立特性に寄与し、および実質的にパネルによって減少される騒音の周波数に影響を及ぼす。

エアレイ、スパッタリング、スピニングなどいずれの乾燥処理方法を使用してもよいが、最も簡便であるのは、前記したように、カードを使って空気乾燥処理することである。図５に図示されるように、このプロセスは、望ましい実施態様であり、少なくとも3種のカード３０，３１，３２を使用し対応する層５，６，７を供給する。これらの層は、従来の方式で、ロール３３で複合材料３４に圧縮される。複合材料３４は、ニードリングステーション３５で十分にニードリングされ連結複合材料３６を形成する。連結複合材料３６は、オーブン、ＩＲランプなどの加熱装置３７で溶解性接着性繊維が成形できるよう、溶解性接着性繊維が十分軟化および／または溶解する温度に加熱される。本願発明の望ましい形態において、この加熱の後、連結複合材料は、要求されるパネル形状に加熱された複合材料を成形する成形装置３９に送られる。好ましくは、この複合材料を加熱前、加熱後または成形中や成形後に簡便な長さに切断してもよい。その後、成形物は、冷却ステーション４０で冷却され、最終成形物４１が製造される。

図１は、成形されたパネルの理想的な図である。一般的にこの成形されたパネル５０は、図３、図４のいずれかの複合材料から形成された、混成、不織の、成形および成形されたパネルである。成形性は、複合材料に導入された伸縮量に依存し、成形工程でスキン層５１の破壊や複合材料の裂けが回避される。スキン層５１が耐久性を維持するよう、シワなくパネルが製造できるよう、パネルにシワなく深絞りできるよう、美観にも優れるよう、複合材料はかなりの程度、ＡＳＴＭ Ｄ５０３４による最高負荷時の張り百分率による、少なくとも７５％、より好ましくは１２０％、または２００％伸長する伸縮性を有する。このような伸びは、耐久性や本来の自立性を維持しつつ成形品を複雑な造形にすることができる。ニードリングの程度や種類は、複合材料が獲得する最高張り百分率の決定に大きく関与する。スキン層５１は、成形後に図3、図４の第一層部によって形成されることに留意すべきである。

ニードリングは全体の密度勾配に影響するばかりでなく複合材料の内部伸縮性に影響を与え、ニードリングを多くすれば層内および層間の繊維の絡みが多くなるため、溶解性繊維による熱接着と絡み伸縮とをより増大させる。内部伸縮性が高くなると、耐久性とパネルのライフサイクルとを高めると共に、車輪部における環境ストレスに由来する層分離の機会を低減する。

パネルが、前記したように、車輪部遮蔽体の形状に製造された場合、遮蔽体は、望ましくは、曲げ剛性が約１０lbs／inと１８lbs／in（１７．５Ｎ／ｃｍと３１．５Ｎ／ｃｍ）の間にあり、ＡＳＴＭ 流れ抵抗が約３００から１０００ＭＫＳ rays、望ましくは３５０から８００ＭＫＳ raysとなる。曲げ剛性は、ＣＲＴ機（インストロンまたは同等）と連結する三点曲げ装置で測定される。クロスヘッド速度は、スパンが１．８９インチ（４８ｍｍ）で、分あたり約０．５インチ（分あたり１２．７ｍｍ）である。サンプルの幅は、スパンの約2倍である。曲げ剛性は、スロープ、ポンド・力／インチ（Ｎ／ｃｍ）偏差から算出される。

前記したように、パネルは、3つのカードを使用し、３層５，６，７を作って製造することができる。ニードリング中に層は実質的に混ざり合い、ニードリングされた複合材料の表面１２は、成形されたパネルと同様に、ステープルファイバーに対する溶解性接着性樹脂の割合がニードリングされた複合材料の他の部分よりも高い。これは、全体の密度勾配を増加し、ニードリングは繊維を混合するが混合は完全なものではない。パネルは、一体的に絡み合いかつ第二層部２に接着する高密度化されたスキン５１を有し、第二層部は、前記したように、ニードリング中に幾分、第一層部２の繊維と絡み合ったものである。溶解性接着性繊維は、前記したように、溶解性接着性繊維が成形できるよう、十分軟化および／または溶解する温度に加熱された。加熱された複合材料が成形具（加熱または非加熱）に導入されると、成形具は、構造的に自立しうる造形を製造するときに重要な防音密度、例えば１２から２２lbs／立法インチ（１９２から３５２ｋｇ／立法メーター）のパネルを構成する。厚みが薄くなることは、成形されたパネルが自立するに有用であるばかりでなく、防音の向上に有益である。しかしながら、成形厚が薄くなりすぎると、防音特性は実質的に低下する。厚さの低減は、成形具における一定の間隙によって調整される。望みの厚さ要求としては、材料は成形後よりも成形前に厚くなければならないということである。好ましい実施態様において、ニードリングされた複合材料は、少なくとも３００°Ｆ（１４８．９℃）、および４５０°Ｆ（２３２．２℃）まで加熱されるが、より好ましくは、約３２０°Ｆ（１６０℃）と３８０°Ｆ（１９３．３℃）の間である。これらの温度は、冷却時に、連続的な準不透過性の、高密度スキン５１の状態に再固化できるよう、溶解性接着性繊維を軟化または溶解するに十分である(図１参照)。更に、この低減を確保しおよび準不透過性、高密度スキンを確保するため、加熱した複合材料は冷たい成形具の中で成形されることがはるかに望ましい。冷たい成形具は、溶解および／または軟化された繊維を迅速にスキンに融合させ、この迅速な融合は、準不透過性でないスキンを生ずる溶解した繊維材料の望ましくない横流れを防止する。冷たい成形具は、２００°Ｆ（９３．３℃）未満、より好ましくは室温から１００°Ｆ（３７．８℃）の間である。

前記から、準不透過性のスキンを形成する表面近傍に接着性樹脂の実質的な量が必要であることがわかる。このスキンの形成を助けるため、複合材料の側面のニードリング密度を増加させることで、スキン表面の密度を増加させることが望ましい。スキンを有する表面12（図３）は、平方インチあたり３００から６００、例えば約５００ニードルパンチ（平方センチメーターあたり約７７ニードルパンチ）のニードリング密度であることが望ましい。裏面(図３の表面１１)は、より柔軟で、成形具の厚さの大部分を満たすように、より低密である面を有することが望ましい。裏面は、平方インチあたり０から１１０（平方センチメーターあたり０から１７ニードルパンチ）のニードリング密度であることが望ましく、この低いニードリングも、全体の密度勾配に影響を与える。美観のために、第二層部からの有意な量の繊維が、複合材料の第一層部に突き出ないように、針の貫通を低減させることも重要である。過剰なニードリングは、ニードリングされた複合材料10(図３参照)が、スキンが形成される表面１２近傍の溶解性繊維がより高い密度となる密度勾配とならず、または有意な全体の密度勾配を形成せず、たとえば５、６と７（図４参照）の繊維を混合することが、容易にわかる。もちろん、スキンが形成される表面から接着性繊維を過度に除去することなく、連結複合材料を形成するために要求されるニードルパンチの数は、複合材料の重量に依存する。

この点で、第一層部1(図３参照)は、平方ヤードあたり約４から１２オンス（平方メーターあたり１３６から４０７グラム）の重量、第二層部２は、平方ヤードあたり約２０から３５オンス（平方メーターあたり６７８から１１８７グラム）の重量であることがより好ましい。パネルは、製造された際に正確な厚さを有することが保障される。しかしながら、厚さは、ニードリングにある程度依存し、ニードリングは、前記したように、複合材料の一方、または両面からである。けれども、ニードリングが複合材料の両面からなら、平方インチあたりのニードルパンチは、前記範囲の量より低くすべきである。がしかし、層５，６および７（図３参照）の繊維のある程度実質的な混合が生じることは必要である。そのためには、ニードリングはアグレッシブ針、少なくとも一部にトリローバルである極めてアグレッシブな針が好適である。

更に、明らかなことは、ニードリングは複合材料に使用される繊維に一部依存する。繊維は、ステープルファイバーとナイロン、レイヨン、ＰＶＣ、ポリオレフィンおよびポリエステルなどの接着性繊維、天然および無機繊維との所望の混合物であってもよいが、従来のポリエステル繊維が好ましい。溶解性繊維は、個別の繊維であってもよく、複合繊維の一種であってもよい。溶解性接着性繊維とステープルファイバーとの双方は、約２から１５の間のデニールであり、ステープルファイバーは約１から3インチの間の繊維長である。溶解性繊維はそれらの寸法であってもなくてもよいが、ステープルファイバーは、繊維の混合に要求されるニードリングの種類や程度および自立特性を達成するため、それらの寸法であることが望ましい。

パネルが前記にしたがって、車輪部遮蔽体に形成されるとき、遮蔽体は約５lbf/inと２０lbf/in（８．７５Ｎ／ｃｍと３５．０Ｎ／ｃｍ）の間、特に約１０と１８lbf/in（１７．５Ｎ／ｃｍと３１．５Ｎ／ｃｍ）の間の曲げ剛性、約３００から１０００MKS raylsの間、好ましくは３５０から８００MKS raylsの間の流れ抵抗を有する。

そのようなパネルは、実質的に車両の車輪室を介して交通騒音、特にタイヤと道路との接触や相互作用で頻繁に生じる騒音を減少する。これは、遮蔽体の特定の利用性に要求される支持構造から間隙をあけて配された場合に同じことが言える。

車輪部遮蔽体の重要な点は、比較的安価でなければならないことである。さもなければ、価格はその商業的使用を認められない。加えて、車両製造業は、大半は伝統によって多くの車両用パネルの表面が黒くおよび／または底面が灰色であることを要求する。これらの色は、大半の車両体の色と互換性がある。しかしながら、たとえば、業界での商業的使用の制限によって白色よりも黒色ポリエステル接着性繊維は一般に価格が高い。白色混合繊維は一般に最も安価な溶解性繊維である。近年の黒色ポリエステルステープルファイバーの利用および生産量の伸びは、これらの繊維の価格を白色ポリエステルステープルファイバーと比較できるレベルにしている。望まれる美的特性を獲得するため、黒色ポリエステル接着性繊維と黒色ポリエステルステープルファイバーとの混合は、複合材料の第一層部に使用できる。これは、パネル表面の汚れ（泥など）を隠し、大半の車両体の色と互換性のある、望ましい硬い黒色表面を提供する。黒色ポリエステルステープルファイバーと白色ポリエステル接着性繊維との混合物は、複合材料の第二層部に使用され、灰色の裏側表面色を生ずる。黒色繊維混合物は白色および黒色繊維の組み合わせより価格が高い。このように、繊維のブレンドは、白色接着性繊維混合物が材料、最終製品のコストを低減するので、第二層部に有利である。

パネルは、防音厚５３の約０．３〜０．７倍の連結厚５８を有する連結部５７（図１参照）を有する。これは、連結点の周りの高密度領域のコンポーネントを構成し、これらの領域を物理的強度の高いものにする。この高い物理的強度は、複合材料の伸張強度や引裂強度に関連する。これらの高い強度特性は、締結具ヘッドの外周の裂けや分離の可能性を低減するので、最終的な利用性に有利である。図２には、連結部５７がその部の全外周に広がるように示され、３つの連結ホール５９が、締結具（図示せず）を受けるために示されている。しかしながら、この増加密度は、直接隣接する締結位置（例えば、図２のホール５９）にのみ必要であり、全体部の小部分がカバーされる。これは、通常全表面積の１０パーセント未満である。図２に、ホール６１とホール６１の外周の連結部５７とを示す。連結部５７は、この場合には連結ホールを有しないが、この場所の強度を確保するようホールの周りは密度が増加した部位である。支柱やボルトなどを含むいかなる数のエレメントもホール６１を介して伸びることができる。図２に、外見上、単に湾曲している突起６２が示され、装着される構造に合わせることが必要な場合にのみ配設される。

もちろん、密度が増加した部位や突起部は本願発明では必須ではなく、ある利用性における潜在的な改良を示すだけである。この材料の組成と組み立て方法とはこれを構造的に自立的なものにさせる。

本願発明を、３つのカードを使用して特別に示したが、本願発明は、複合材料の第一層部１の繊維をカーディングした１つのカードを使用しても行うことができる。このカーディングされた層はニードルパンチされて不織複合材料になり、ロールに巻かれ、または更なる工程のために貯蔵される。カーディングされ、ニードルパンチされた第一層部１は、複合材料の第二層部２の繊維をカーディングするため二度通過用のカードに導入されてもよい。第二層部は、図３に示すように１層、または図４に示すように２層（カードの２度通し）に形成される。いずれにしても複合材料は、前記したように、ニードルパンチされ最終的な複合材料となる。

時には、層５，６および７を越える追加層を、例えばパネルに難燃性の機能を付与するために使用してもよい。

前記発明に関し、パネルは、成形プラスチックや型打ちした金属からなる追加的な車輪部の形に造形された挿入物を必要とすることなく、タイヤ上部の車輪部に配設される。パネルは、十分に剛性を有し、曲げ剛性がインチ当たり少なくとも６ポンド（１０．５Ｎ／ｃｍ）、より望ましくはインチ当たり１０ポンド（１７．５Ｎ／ｃｍ）であれば、締結具間の全ての空隙を埋めることができる。これは、取り上げられ、例えば車輪部などの取り付け位置に取り付けられ、および実質的にパネルをゆがませることなく車輪部に配設され、または、少なくともいかなる歪みも、車両組み立て工による連結が困難になるほどのものではない。これは、本願発明に対する極めて重要な利点を提供するものである。

実施例
この最初の実施例で、３つの別個のカーディング装置を使用した３層製品の特別な例を詳細に記載する。

第１層は、２つの異なるポリエステル繊維の組成物である。主たる繊維は、融点が約２３０°Ｆ（１１０℃）の鞘を有する黒色ポリエステル複合物である。この繊維は、配合率７０％である。第１層の第２の繊維は、黒色ポリエステルステープルであり、配合物の３０％である。２種の繊維は前記重量比に混合され、完全に開放かつ混合されカーディング装置に導入される。カードは織物を製造し、これは、織物の水平重ねを行う交差重ね機によってなされる。水平重ねの数は、最終複合材料における第１層の全重量が平方ヤードあたり７．０オンス（平方メーターあたり２３７グラム）となるようにセットされる。本願発明の第一層部は最初のカーディング層の全てを含む。

第２のカーディング層は、２種の異なるポリエステル繊維から構成される。第２層の主たる繊維は、黒色ポリエステルステープルファイバーであり、配合比の６０％である。第２層の第２の繊維は、融点が約３５６°Ｆ（１８０℃）の鞘を有する白色ポリエステル複合物であり、配合比４０％である。この繊維混合物は、第１層と同じカーディング装置で処理され、第2層の最終ニードリング複合材料が平方ヤードあたり１７．２オンス（平方メーターあたり５８３グラム）である織物を製造する。第２層は、複合材料繊維バットを製造するため、第１カーディング層の上に置かれる。

第３のカーディング層は、２種の異なるポリエステル繊維から構成される。第３層の主たる繊維は、黒色ポリエステルステープルファイバーであり、配合比の８０％である。第３層の第２の繊維は、融点が約３５６°Ｆ（１８０℃）の鞘を有する白色ポリエステル複合物であり、配合比２０％である。この繊維混合物は、第１層と同じカーディング装置で処理され、第３層の最終ニードリング複合材料が平方ヤードあたり１７．２オンス（平方メーターあたり５８３グラム）である織物を製造する。第３層は、複合材料繊維バットを製造するため、第１および第2カーディング層の上に置かれる。

第２および第３層の間に、キャリアー地が加工助材として加えられる。キャリアー地は、スパンボンドポリエステルとして不織布業界に知られるものである。キャリアー地の重量は、平方ヤードあたり０．５９オンス（平方メーターあたり２０グラム）である。このキャリアーの目的は、ニードル織機で加工する前および加工中に３層を安定させることである。

カーディングされ交差重ねされた3種の層とキャリアー地とは、ローラーで圧縮され、ニードル織機に導入される。ニードル織機は、機械的に3層全てを絡ませて差し込み、および表面の上下双方からニードリングして層を一緒に固定する。トップニードリングセクションは、平方インチ当たり２１２パンチ（平方センチメーターあたり３３パンチ）のニードリング密度である。ニードル織機のボトムニードリングセクションは、平方インチ当たり４２３パンチ（平方センチメーターあたり６６パンチ）のニードリング密度である。ボトムニードリングセクションのニードリング密度は、続く成形工程で流れ抵抗性スキンを形成するように第１カーディング層を十分に高密度化するため、極めて高い。製品がニードル織機で処理されるとロールに巻かれ、成形ラインに導入される。複合材料地の全重量は、平方ヤードあたり４１．４オンス（平方メーターあたり１４００グラム）であり、厚さはこの状態で０．３１５から０．４７５インチ（８．０から１２．１ｍｍ）である。

１つのカーディング装置を使用して2層製品を製造する本願発明の第二を記載する。

第１層は、２つの異なるポリエステル繊維からなる。主たる繊維は、融点が約２３０°Ｆ（１１０℃）の鞘を有する黒色ポリエステル複合物である。この繊維は、配合率７０％である。第１層の第２の繊維は、黒色ポリエステルステープルであり、配合物の３０％である。２種の繊維は前記重量比に混合され、完全に開放および混合されカーディング装置に導入される。カードは織物を製造し、これは、カーディングされた織物を水平重ねする交差重ね機によってなされる。水平重ねの数は、最終複合材料における第１層の全重量が平方ヤードあたり７．０オンス（平方メーターあたり２３７グラム）となるようにセットされる。本願発明の第一層部は最初のカーディング層の全てを含む。

一旦、第1層がカードと交差重ねによって形成されると、織物構造を安定させるためニードル織機で処理される。第１層は、第１実施例と同様に両側からニードリングされるが、ニードリング密度は低い。全ニードリング密度は、平方インチ当たり５２０パンチ（平方センチメーターあたり８１パンチ）である。第１層は、ロールに巻かれ、次工程用に貯蔵される。

第２のカーディング層は、２種の異なるポリエステル繊維から構成される。第２層の主たる繊維は、黒色ポリエステルステープルファイバーであり、配合比の６０％である。第２層の第２の繊維は、融点が約３５６°Ｆ（１８０℃）の鞘を有する白色ポリエステル複合物であり、配合比４０％である。この繊維混合物は、第１層と同じカーディング装置で処理され、第2層の最終ニードリング複合材料が平方ヤードあたり２８．４オンス（平方メーターあたり９６３グラム）である織物を製造する。

ニードル織機で第2層が処理される前に、ロール状の第１層は、巻き戻しステーションに導入され第2層の上に移され導入される。第1層と第２層とはニードル織機に同時に供給され、一緒にニードリングされひとつの複合材料地になる。機械的に繊維状層を一緒に差し込んだニードル織機は、ハンドリングのため十分相互に結合させ、さらに成形処理を介して加工する。複合材料地は、平方インチ当たり５９６パンチ（平方センチメーターあたり９２パンチ）の全ニードリング密度に、両側からニードリングされる。複合材料地の全重量は、平方ヤードあたり３５．４オンス（平方メーターあたり１２００グラム）であり、厚さはこの状態で０．３００から０．４００インチ（７．６から１０．２ｍｍ）である。

実施例１および２で製造されたロール状物は、後記する従来の熱成形処理に供給される。繊維状物は、正確な長さにカットするブランキング装置に導入される。プレカットブランクは、自動的に、成形に好適な温度に加熱されたオーブンに導入される。実施例１および２の複合材料の成形オーブンを出る際の温度は、３８０°Ｆと４５０°Ｆ（１９３．３℃と２３２．２℃）の間である。オペレーターは、加熱された繊維状物をオーブンから取り出し成形プレス機に導入する。プレス機の成形具は、成形具を巡回する冷却水を含むものであり、それを低温；好ましくは１００°Ｆ（３７．８℃）未満に保つ。繊維状物は、求める形状および正確な厚さが永久に維持されるように、十分に冷却されるまで成形具で成形される。実施例１では、平方ヤードあたり４１．４オンス（平方メーターあたり１４００グラム）の重量の材料に対し、成形されたパネルの最適な厚さは５ｍｍである。実施例２では、平方ヤードあたり３５．４オンス（平方メーターあたり１２００グラム）の重量の材料に対し、成形されたパネルの最適な厚さは４．２ｍｍである。製品は、利用するための最終形状およびトリムラインとするため、ウォータージェットや３Ｄダイカットなどの伝統的トリミング工程に移される。これらの実施例は、自立できるほど十分に硬質である、成形した車両用防音パネルを製造する。また、複合材料の第一層部は、第二層部の表面に一体化して関わり結合される、実質的に連続的な、準不透過性の、高密度スキンを形成する。これら複合材料の密度は、実施例１では、１７．５lbf/立方フィート（立方メーターあたり２８０ｋｇ）であり、実施例２では、１７．８lbf/立方フィート（立方メーターあたり２８５ｋｇ）である。複合材料の流れ抵抗は、実施例１では７５０MKS raylsであり、実施例２は６５０MKS raylsであり、図６に示すように吸音がハイレベルである。

記載されるように本願発明は、多くの方法に変化しうることが自明である。このような変化は本願発明の精神と範囲とから逸脱するものでなく、当業者に自明な全てのこのような改良は、次の請求の範囲に含まれるものとする。

１ 第一層部
２ 第二層部
３４ 複合材料
３６ 連結複合材料
４１ 最終成形物

Claims (10)

1. ６０から７０パーセントの溶解性接着性繊維とステープルファイバーとの第一層部と、
   第一層部に隣接し、２０から５０パーセントの溶解性接着性繊維と５０〜８０パーセントのステープルファイバーとの第二層部とを有する乾燥処理およびニードリングされた繊維状複合材料からなる成形された車両用防音パネルであって；
   第二層部から第一層部が剥離するのを防止しするように、第一層部由来の繊維が第二層部に広がり；
   溶解性接着性繊維の少なくとも一部分は、形成および再固化された状態であり、第一層部の再固化された溶解性接着性繊維は、第一層部の表面に一体化して関わり結合される、実質上連続的な、準不透過性の、高密度スキンを形成し、
   ステープルファイバーは、準不透過性であるスキンとなるように再固化されない状態であり、
   成形されたパネルは、溶解および／または軟化された溶解性接着性繊維を融合して形成される高密度スキンを有し、
   成形されたパネルは、その領域の支配を超えて、１２から２２lbs／立法フィート（１９２から３５２ｋｇ／ｍ³）の密度となる熱および圧力で成形状態にあり、成形されたパネルは自立できるほど十分に硬質である、成形された車両用防音パネル。
2. 該乾燥処理された複合材料は、カーディングされたものである、請求項１に記載のパネル。
3. 該成形された複合材料は、裏面からスキン側に向かって密度勾配を有する、請求項２に記載のパネル。
4. 該成形された複合材料のスキンは、水しぶきを排出しうるほどに十分に多孔性である、請求項１に記載のパネル。
5. 該成形された複合材料は、溶解および／または軟化された繊維を融合してスキンとするため冷たい成形具で形成されたスキンを有する、請求項４に記載のパネル。
6. 該成形されたパネルは、３５０から８００MKS raylsの流れ抵抗を有する車輪部遮蔽体である、請求項１に記載のパネル。
7. 該パネルは、支持なしに成形された形状を維持できる自立性がある、請求項１に記載のパネル。
8. ６０％から７０％の溶解性接着性繊維とステープルファイバーとを含む第一層部繊維を乾燥処理し；
   ２０％から５０％の溶解性接着性繊維と５０％から８０％のステープルファイバーとを含む第二層部繊維を、該第一層部繊維の上に乾燥処理して複合材料を形成し、
   連結複合材料を形成するために該複合材料を十分にニードリングし；
   該連結複合材料を、該溶解性接着性繊維が成形できるよう、該溶解性接着性繊維が十分軟化および／または溶解する成形温度に加熱し、
   該成形温度は、ステープルファイバーが、再固化による高密度スキンの形成に実質的に関与するために、十分軟化および／または溶解しないものであり；
   該加熱した連結複合材料を車両用パネル形状の成形具に、少なくとも第一層部の再固化された該接着性繊維の一部が、第一層部に密接に接着しおよび結合される、実質上連続的に、準不透過性の高密度スキンを形成するため、該溶解性接着性繊維が再固化するまで成形するものであり、該二つの層部は、その領域の支配を超えて、１２から２２lbs／立法フィート（１９２から３５２ｋｇ／ｍ³）の防音密度を有する、請求項１に記載の車両用パネルを形成する工程。
9. 該連結複合材料は、少なくとも温度３００°Ｆ（１４８．９℃）に加熱され、該成形具は温度２００°Ｆ（９３．３℃）未満の冷たい成形具であり、該加熱された連結複合材料は該成形具の中で成形および冷却され、および自立パネルとして該成形具から離脱される、請求項８に記載の工程。
10. 該複合材料は、平方インチ当たり少なくとも３００パンチのニードリング（平方センチあたり４７ニードルパンチ）がなされる、請求項９に記載の工程。
    

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