JPH10121597A

JPH10121597A - 吸音体及びこれを用いた車両

Info

Publication number: JPH10121597A
Application number: JP8297962A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Matsuoka; 義人松岡; Koichi Nemoto; 好一根本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】５００〜６３００Ｈｚに亘る幅広い周波数帯
で優れた吸音性能を発揮する吸音体及びこれを用いた車
両を提供する。【解決手段】吸音体は、多孔質の内部本体と緻密な表
皮とを有する。表皮の厚さは０．０１〜０．２ｍｍで、
密度は０．１５〜０．６ｇ／ｃｍ³である。また、内部
本体の密度は０．０４５〜０．０７５ｇ／ｃｍ³であ
る。上述の吸音体を設置した車両である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、騒音を低減するた
めの吸音体及びこれを用いた車両に係り、更に詳しく
は、５００〜６３００Ｈｚに亘る幅広い周波数帯におい
て、優れた吸音性能を有する吸音体及び車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸音体は、家屋、鉄道及び車両等
に幅広く用いられており、これにより、騒音を低減して
いる。かかる吸音体には、使用箇所や使用目的に合わせ
て種々の材質や構造のものが用いられている。例えば、
自動車等の車両には、フェルト等の繊維系のものやウレ
タンフォーム等の多孔質発泡体等がよく使用されてい
る。また、その使用箇所は、エンジンルーム内のフード
インシュレーター、エンジンルームと車室内に介在する
ダッシュインシュレーター、車室内に配置されるフロア
ーインシュレーター及びヘッドライニングなど様々であ
る。

【０００３】上記材料のうちでは、フェルトが使用され
ることが多いが、フェルトは賦形性が悪いことから、パ
ネルとの密着性が悪く、一般的に吸遮音性能に劣るとい
う欠点があった。また、フェルトがフロアーカーペット
等に使用されると、敷設されているワイヤーハーネス等
による凹凸を吸収できないことがあり、カーペット表皮
に凹凸が発生し、見栄えがよくないことがあった。更
に、解繊した繊維には天然繊維が含まれているため、品
質上の安定性に欠け、その上、繊維間の結合が弱いため
に経時的なへたりを生じるという欠点もあった。

【０００４】かかる欠点を改善するために、フェルトの
代替材料としてウレタンフォームを用いた吸音体が提案
されている。ウレタンフォームを賦形して吸音体として
用いることにより、吸音体とパネルとの密着性が改善さ
れて吸音体の吸音性能が向上する。また、この吸音体
は、凹凸が無く均一に平坦となるので、美観に優れ、更
に、経時へたりや品質の不安定性を防止するという効果
を有する。

【０００５】なお、ウレタンフォームはポリオール、
水、触媒、整泡剤及び顔料から成るポリオールシステム
液と、イソシアネートとを混合攪拌しながら、型に注入
して成形される。このように成形されたウレタンフォー
ムは、表面に厚さ０．１ｍｍ程の緻密（高密度）な表皮
を有し、その内部に連続発泡した多孔質発泡体を有する
構造体になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、一般的な多孔
質構造体の吸音特性は、図１に示すように、５００〜１
０００Ｈｚ付近で吸音率が立ち上がり、これ以上の周波
数では吸音率は１．０に漸近していく傾向にある。しか
し、上記の方法で成形されたウレタンフォームは多孔質
発泡体にも拘らず、図２に示すような吸音特性を示す。
即ち、１０００Ｈｚの周波数付近で、吸音率が極大とな
り、それ以上の高周波数領域での吸音性能は芳しくない
という課題があった。これは従来のウレタンフォームの
一般的な傾向であり、高周波数領域での吸音性能だけに
言及すれば、フェルト等の繊維系のものに比べて劣って
いた。

【０００７】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、５００〜６３００Ｈｚに亘る幅広い周波数帯におい
て優れた吸音性能を発揮する吸音体及びこれを用いた車
両を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、上述の如きウレタンフ
ォームのような多孔質体に起因する吸音メカニズムは、
低周波領域と高周波領域とで大別されることを解明し、
これに応じて、表皮の厚さと密度及び多孔質の内部本体
の密度などを特定することにより上記課題が解決される
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】即ち、本発明の吸音体は、多孔質の内部本
体と、この内部本体の表面に形成された緻密な表皮とを
備える吸音体において、上記表皮の密度が０．１５〜
０．６ｇ／ｃｍ³で、厚さが０．０１〜０．２ｍｍであ
り、且つ上記内部本体の密度が０．０４５〜０．０７５
ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする。また、本発明の車
両は、上記吸音体を備えることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上述の如く、本発明者らは、ウレタンフォーム
による吸音が低周波領域と高周波領域との２つのメカニ
ズムを有することを解明した。即ち、従来のウレタンフ
ォームの表皮は緻密で高密度であるため、図３に示すよ
うに、表皮の通気抵抗は多孔質内部に比べて極めて大き
い。更に、図４に示すように、表皮の有無により吸音性
能が大きく変化すること、及び表皮を有するウレタンフ
ォームの吸音率が低周波領域で極大となることから、低
周波領域での吸音は表皮の膜共振によるものと考えられ
る。

【００１１】ここで、膜共振の理論式は次の式で与え
られ、この式より算出した膜の面密度と実際に使用し
た吸音体の表皮の面密度とはほぼ一致することが実験上
わかっている。ｆ＝Ｃ／２π・（ρ／ＭＬ）^1/2 ・・・（式中のｆは共振周波数、Ｃは音速、ρは空気密度、Ｍ
は膜の面密度、Ｌは吸音体の厚さを示す）

【００１２】また、図４に示すように、表皮を取り除い
た吸音体では高周波領域の吸音率が高く、図１と類似し
た一般的な多孔質構造体の吸音特性を示す。このことか
ら、高周波領域での吸音は多孔質体特有の内部の空気摩
擦による吸音と考えられる。更に、図５に示すように、
表皮の通気量は、表皮の密度で一義的に決まることがわ
かっている。

【００１３】以上の知見より、本発明においては、表皮
をある程度緻密で内部本体に比べて高密度にすることに
より通気を抑制することで、低周波領域では膜共振によ
って吸音を起こさせ、且つ表皮の密度を従来よりもやや
小さくすることで表皮に通気性を持たせ、高周波領域で
は内部本体の空気摩擦によって吸音を起こさせることに
より、５００〜６３００Ｈｚに亘る幅広い周波数帯で優
れた吸音性能を発揮させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の吸音体について詳
細に説明する。この吸音体は、上述の如く、緻密な表皮
と多孔質内部本体とを備える。ここで、表皮の厚さは、
０．０１〜０．２ｍｍとすることを要する。表皮の厚さ
が０．０１ｍｍ未満では膜形性が成り立たず、他方、
０．２ｍｍを超えると膜が剛直になりすぎて膜共振を起
こさないためである。また、表皮の密度は０．１５〜
０．６ｇ／ｃｍ³であることを要する。言い換えれば、
図５から、空気圧０．０１ｋｇ／ｃｍ²での通気量が、
１００〜３００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃであることが必要
である。表皮の密度が０．１５ｇ／ｃｍ³未満では通気
量が大きすぎて膜共振が起こらず、低周波領域の吸音性
能が著しく低下し、他方、０．６ｇ／ｃｍ³を超えると
内部本体内に空気が流れず、高周波領域の吸音性能が低
下するためである。

【００１５】更に、内部本体の密度は０．０４５〜０．
０７５ｇ／ｃｍ³であることを要する。内部本体の密度
が０．０４５ｇ／ｃｍ³未満では、発泡倍率が大きすぎ
て多孔質構造体にならず、他方、０．０７５ｇ／ｃｍ³
を超えると、樹脂状になりすぎて吸音体としては不適当
である。なお、内部本体の通気量は、空気圧０．０１ｋ
ｇ／ｃｍ²で、３５０〜２０００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃ
であることが好ましい。

【００１６】また、吸音体全体の厚さは、良好な吸音性
能を保ち、且つ、設置上問題とならないように、５〜５
０ｍｍ程度であることが好ましい。更に、本発明の吸音
体では、表皮と内部本体とが、同一の材料で構成されて
いることが好ましく、この材料をウレタンフォームとす
るのが特に好ましい。

【００１７】また、本発明の吸音体は、自動車等の車両
に好適に設置することができ、この場合、この吸音体
は、車両のダッシュインシュレーターや、フロアインシ
ュレーターや、ヘッドライニングとして、好適に用いる
ことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例、比較例及び従来例に
より更に詳細に説明する。なお、吸音率測定には、図６
に示すような垂直入射吸音率測定装置を用いた。試料の
厚さは、３０ｍｍで統一した。また、通気性は、空気圧
（０〜０．１ｋｇ／ｃｍ²）−通気量曲線より、空気圧
０．０１ｋｇ／ｃｍ²での通気量（ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅ
ｃ）で比較した。

【００１９】（実施例１）表皮の厚さ０．１０ｍｍ、表
皮密度０．５１ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量１３０ｃｍ³／
ｃｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０６ｇ／ｃｍ³、内
部本体の通気量７００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタン
フォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００２０】（実施例２）表皮の厚さ０．１１ｍｍ、表
皮密度０．２５ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量２４０ｃｍ³／
ｃｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０６ｇ／ｃｍ³、内
部本体の通気量７００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタン
フォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００２１】（実施例３）表皮の厚さ０．０９ｍｍ、表
皮密度０．３６ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量１７０ｃｍ³／
ｃｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０６ｇ／ｃｍ³、内
部本体の通気量７００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタン
フォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００２２】（実施例４）表皮の厚さ０．１２ｍｍ、表
皮密度０．５５ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量１１０ｃｍ³／
ｃｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０７５ｇ／ｃｍ³、
内部本体の通気量４２０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタ
ンフォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００２３】（実施例５）表皮の厚さ０．０８ｍｍ、表
皮密度０．２４ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量２４０ｃｍ³／
ｃｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０７５ｇ／ｃｍ³、
内部本体の通気量４２０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタ
ンフォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００２４】（実施例６）表皮の厚さ０．０９ｍｍ、表
皮密度０．３１ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量１９０ｃｍ³／
ｃｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０４５ｇ／ｃｍ³、
内部本体の通気量１２００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレ
タンフォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００２５】（実施例７）表皮の厚さ０．１１ｍｍ、表
皮密度０．５５ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量１０５ｃｍ³／
ｃｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０４５ｇ／ｃｍ³、
内部本体の通気量１２００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレ
タンフォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００２６】（実施例８）表皮の厚さ０．０５ｍｍ、表
皮密度０．４２ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量１５０ｃｍ³／
ｃｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０６ｇ／ｃｍ³、内
部本体の通気量７００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタン
フォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００２７】（比較例１）実施例１のウレタンフォーム
を成形し、表皮を取り除き、本例の吸音体を得た。内部
本体の密度は０．０６ｇ／ｃｍ³、内部本体の通気量は
７００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃである。

【００２８】（比較例２）実施例４のウレタンフォーム
を成形し、表皮を取り除き、本例の吸音体を得た。内部
本体の密度は０．０７５ｇ／ｃｍ³、内部本体の通気量
は４２０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃである。

【００２９】（比較例３）実施例６のウレタンフォーム
を成形し、表皮を取り除き、本例の吸音体を得た。内部
本体の密度は０．０４５ｇ／ｃｍ³、内部本体の通気量
は１２００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃである。

【００３０】（比較例４）表皮の厚さ０．０９ｍｍ、表
皮密度０．８０ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量７０ｃｍ³／ｃ
ｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０６ｇ／ｃｍ³、内部
本体の通気量７００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタンフ
ォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００３１】（比較例５）表皮の厚さ０．１０ｍｍ、表
皮密度０．１０ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量３５０ｃｍ³／
ｃｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０６ｇ／ｃｍ³、内
部本体の通気量７００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタン
フォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００３２】（従来例１）表皮の厚さ０．１１ｍｍ、表
皮密度１．０９ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量１０ｃｍ³／ｃ
ｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０６ｇ／ｃｍ³、内部
本体の通気量７００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタンフ
ォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００３３】（従来例２）表皮の厚さ０．０９ｍｍ、表
皮密度１．０１ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量３５ｃｍ³／ｃ
ｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０７５ｇ／ｃｍ³、内
部本体の通気量４２０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタン
フォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００３４】（従来例３）表皮の厚さ０．０９ｍｍ、表
皮密度１．０５ｇ／ｃｍ³、表皮の通気量２０ｃｍ³／ｃ
ｍ²・ｓｅｃ、内部本体の密度０．０４５ｇ／ｃｍ³、内
部本体の通気量１２００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃのウレタ
ンフォームを成形し、本例の吸音体を得た。

【００３５】（性能評価）上記実施例１〜８、比較例１
〜５及び従来例１〜３において得られた吸音体につい
て、図６に示した装置を用いて、５００〜６３００Ｈｚ
の垂直入射吸音率を測定した。表１に各実施例、比較例
及び従来例の物性データを示す。また、図７〜図２０に
各実施例、比較例、従来例の測定結果を従来例１と比較
して示す。（ハッチング部分が従来例より向上したとこ
ろである。）

【００３６】

【表１】

【００３７】図７〜図１４より、実施例で作成された各
種吸音体は、従来例に比べ、高周波領域の吸音性能がか
なり向上しており、５００〜６３００Ｈｚという幅広い
周波数帯において優れた吸音特性を有する吸音体である
ことが確認された。また、図１５〜図１９より、本発明
の範囲にない比較例の吸音体は、従来例に比べて高周波
領域での吸音性能はある程度向上するものの、低周波領
域での吸音性能の低下が大きく、実施例の吸音体に比
し、性能が劣ることが確認された。

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、吸音体の表皮の厚さと密度及び多孔質性の内部本体
の密度などを特定することとしたため、５００〜６３０
０Ｈｚに亘る幅広い周波数帯において優れた吸音性能を
発揮する吸音体及びこれを用いた車両を、コストや製造
工数を増加させることなく提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な多孔質吸音体の吸音特性を示すグラフ
である。

【図２】従来のウレタンフォーム製吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図３】従来のウレタンフォーム製吸音体の表皮及び内
部の通気量曲線を示すグラフである。

【図４】従来のウレタンフォーム製吸音体の吸音特性を
表皮の有無で比較して示すグラフである。

【図５】ウレタンフォームの表皮の密度と通気性との関
係を示すグラフである。

【図６】吸音体の性能評価に使用した垂直入射吸音率測
定装置を示す断面図である。

【図７】実施例１及び従来例１の吸音体の吸音特性を示
すグラフである。

【図８】実施例２及び従来例１の吸音体の吸音特性を示
すグラフである。

【図９】実施例３及び従来例１の吸音体の吸音特性を示
すグラフである。

【図１０】実施例４及び従来例１の吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図１１】実施例５及び従来例１の吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図１２】実施例６及び従来例１の吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図１３】実施例７及び従来例１の吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図１４】実施例８及び従来例１の吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図１５】比較例１及び従来例１の吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図１６】比較例２及び従来例１の吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図１７】比較例３及び従来例１の吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図１８】比較例４及び従来例１の吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図１９】比較例５及び従来例１の吸音体の吸音特性を
示すグラフである。

【図２０】従来例１、２及び３の吸音体の吸音特性を示
すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多孔質の内部本体と、この内部本体の表
面に形成された緻密な表皮とを備える吸音体において、上記表皮の密度が０．１５〜０．６ｇ／ｃｍ³で、厚さ
が０．０１〜０．２ｍｍであり、且つ上記内部本体の密
度が０．０４５〜０．０７５ｇ／ｃｍ³であることを特
徴とする吸音体。
【請求項２】空気圧０．０１ｋｇ／ｃｍ²での上記表
皮の通気量が、１００〜３００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃで
あることを特徴とする請求項１記載の吸音体。
【請求項３】空気圧０．０１ｋｇ／ｃｍ²での上記内
部本体の通気量が、３５０〜２０００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓ
ｅｃであることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸
音体。
【請求項４】厚さが、５〜５０ｍｍであることを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の吸音
体。
【請求項５】上記表皮と上記内部本体とが、同一の材
料で構成されていることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか１つの項に記載の吸音体。
【請求項６】ウレタンフォームで構成されることを特
徴とする請求項５記載の吸音体。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１つの項に記載
された吸音体を備えることを特徴とする車両。
【請求項８】上記吸音体を、ダッシュインシュレータ
ー、フロアインシュレーター、及び／又はヘッドライニ
ングとして用いて成ることを特徴とする請求項７記載の
車両。