专利名称：隔音性叠层结构体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种对于低频音具有优良的隔音性的隔音性叠层结构体。
背景技术：
在汽车发动机的周围等处，使用玻璃棉以便能够隔离来自发动机的噪音。对于该玻璃棉而言，使用用模具等对将未固化的热固性树脂附着在经纺丝加工的玻璃短纤维上集棉而成的玻璃短纤维的网状物进行加压加热成型的玻璃棉。发动机的周围等处因在发动机驱动过程中
出现温度上升的现象，所以对于其周围所使用的部件来说，需要200'C或250'C以上的耐热性。为此，对于所述热固性树脂而言通常使用酚醛树脂(专利文献l)。
近来，装备汽油发动机或柴油发动机和电动机的类型的汽车即所谓混合动力型汽车日渐普及。装备电动机的汽车安静性优良，因此，由电动才几产生的1000Hz以下的200 ~ 1000Hz左右的〗氐频音已被j人为是噪音。该区域的音对于用所述的加压加热成型形成的玻璃棉而言，是难以隔音的区域，因而正在寻求新型的隔音材料。
作为对所述低频音进行隔音的结构体，专利文献2公开了具有以无纺布作为中间体进行层叠的结构的隔音材料，其中，所述无纺布由玻璃棉等纤维材料及聚对苯二甲酸乙二脂等构成。在该专利文献2中，公开了通过将无纺布的透气性降低来提高对所述低频音的隔音特性。
另外，公开有在玻璃棉等纤维材料中插入不同种类材料作为中间层而形成的隔音性结构体。例如，专利文献3中，使用铁板作为中间层，专利文献4中，使用以使数值孔径达到0. 05~5%的方式均匀开设小孔的树脂薄膜。专利文献l:特开2001-337681号公才艮专利文献2:特开2003-19930号公报专利文献3:实开昭61-11446号公报专利文献4:特开2006-137160号公才艮
发明内容
结构体的隔音特性虽然只要增加结构体的厚度就能够得到提高，但在汽车发动机周围等空间受限制的地方，所许可的厚度有限。再者，结构体必须按照所使用的部件成型为任意形状，结构体所使用的部件种类也受限制。此外，为了能够在发动机周围等处使用，需要200°C以上的耐热性能。此外，在因发动机驱动产生振动的状态下需要能保持结构体的形状及结构。
本发明考虑这一 系列材料选择的限制因素，以提供在所限制的厚度范围内，例如在结构体的总厚度为5-100mffl、优选为10~70mm、更优选为15-40mm时，200 ~ 1000Hz区域的^[氐频音的隔音特性优良的结构体为i果题。
本发明以具有在发动机周围等也可以使用的耐热性、且便于提供任意形状的结构体为目标。玻璃棉在加热成型时，便于根据模具的形状提供所需的形状。而且，为了赋予结构体所述的低频音的隔音特性，需要在该区域的隔音特性优良，并且可变形为所需的形状。因而，必须由隔音特性和耐热性优良且具有挠性的材料构成。
中间层所使用的材料的刚性，对于声音透过叠层结构时的透过损失有很大影响。对于透过损失而言，中间层材料的刚性比较小时，利用中间层和中间层的两面材料的共振效果，可以提高透过结构体的声音的隔音特性。而且，在利用共振效果时，为了使中间层成为近似空气层的材料，产生了使用多孔性材料的必要性。
然而，即使是多孔性的材料，其弹性模量也比空气大，为了得到与用空气层得到的效果相近的材料，需要增加中间层的厚度，或进行中间层不得不采用可能导致结构体强度降低的空孔率高的材料的设计。本发明是要在所限定的厚度范围内获得结构体，因此难以采用这 样的设计。
另外，当将中间层所使用的材料的刚性设计为较大的值时，透过 结构体的声音的透过损失已近似于质量法则，结果，要使透过损失增 大就需要增大材料的质量、厚度。然而，本发明是要在所限定的厚度 范围内获得结构体，因此难以采用这种选择材料的方法。
在本发明中，为了发现在如上所述的困难的情况下解决课题的结 构体，对各种材料、结构进行了研究，结果得出了这样的见解，即，
如果在结构体的中间层设置金属箔层，就可以提高200 ~ 1000Hz区域 的低频音的隔音特性。
即，本发明的隔音性叠层结构体，是具有第l玻璃棉层、无开口 部的金属箔层及第2玻璃棉层的隔音性叠层结构体，其中该第l及第 2玻璃棉层是对使未固化热固性酚醛树脂附着在玻璃短纤维上集棉而 成的玻璃短纤维网状物进行加热成型而形成的玻璃棉层。
然而，对于现有的作为隔音性叠层结构体的中间层使用的具有开 口部的金属箔而言，因其材质是金属，若与中间层是空气层的结构体 的该空气层相比，其材料本身具有的弹性模量理应大得多。与此相反， 本发明人发现，如将无开口部的金属箔作为中间层，能够出乎意料地 提高200 ~ 1000Hz区域的低频音、尤其是300 ~ 900Hz、特别是400 ~ 900Hz、进而是400 700Hz的低频音的隔音性。
并非拘泥于理论，但在具有金属箔作为中间层的结构体中，该金 属将发挥一定程度的柔软性。于是推测其柔软性引起透过"第l玻 璃棉层/无开口部的金属箔层/第2玻璃棉层"的声音和反射的声音 的共振效果，结果使隔音与特性提高。
另外，优选使用玻璃短纤维网状物中的未固化酚醛树脂使所述无 开口部的金属箔层与两玻璃面层形成为一体的形式。采用该形式，不 使用其他部件就可以将无开口部的金属箔层与两玻璃棉层形成为一 体，因此，容易发挥金属箔存在而产生的共振效果。
本发明中，为了在所限定的厚度下使隔音性更高，优选将结构体的总厚度"i殳定为5~100mm、优选10 70mm、更优选15 40mm,将无 开口部的金属箔层配置在距离结构体的最外表面沿厚度方向层厚的 0. 1 ~ 0. 5倍、优选0. 15 ~ 0. 45倍、更优选0. 2 ~ 0. 4倍、进一步优选 为0. 3~ 0. 4倍的位置。
进而，本发明的结构体也可以为，对于第l玻璃棉层、无开口部 的金属箔层及第2玻璃棉层，在第l玻璃棉层或第2玻璃棉层的上面， 层叠具有开口部的金属箔层。通过如此构成，能够提高本发明的结构 体在200 ~ 1000Hz区域的低频音的隔音性，同时，降低1000 ~ 2000Hz 区域的中频音的隔音性。为了使该区域的隔音性提高，也可以优选使 用具有开口部的金属箔层。结构体在将具有开口部的金属箔层也作为 中间层使用时，在无开口部的金属箔层和具有开口部的金属箔层之间 的声音产生相互作用，也可以实现提高200 ~ 1000Hz区域的低频音的 隔音性的目的。
进而，具体而言，本发明的叠层结构体优选具有按第l玻璃棉层、 无开口部的金属箔层、第2玻璃棉层、具有开口部的金属箔层及第3 玻璃棉层的顺序层叠的结构，或具有按第3玻璃棉层、具有开口部的 金属箔层、第1玻璃棉层、无开口部的金属箔层及第2玻璃棉层的顺 序层叠的结构。就该结构而言，在无开口部的金属箔层和具有开口部 的金属箔层之间的声音易于产生相互作用，所以优选。另外，在该结 构中，无开口部的金属箔层和具有开口部的金属箔层各设置l层时，
本发明的结构体总共有3层玻璃棉层。
具有开口部的金属箔层优选使用玻璃短纤维网状物中的未固化酚
醛树脂同存在于两侧的玻璃棉层成为一体的形式。若采用该形式，在 无开口的金属箔层和有开口部的金属箔层之间的声音易于发挥相互作 用。
本发明中，所谓没有开口部的金属箔是指从箔的表面到背面没有 贯通孔，气体不能从表面向背面透气的金属箔。而所谓具有开口部的 金属箔，是指从箔的表面到背面有贯通孔，气体可以从外表面向背面 透气的金属箔。再者，为了在所限定的厚度下使结构体的隔音性更高，优选将所 述具有开口部的金属箔层的(假想的)中心线，配置在距离结构体的
最外表面即同空气接触的面沿厚度方向层厚的0. 1~0. 5倍，优选为 0. 15 ~ 0. 45倍，更优选为0. 2 ~ 0. 4倍，更进一步优选为0. 3 ~ 0. 4的 位置。从在所限定的厚度下使结构体的隔音性更高这样的观点考虑， 作为其基准的最外层表面，优选为与布置无开口部的金属箔层时作为 基准的最外层表面相对的面。
无开口部或具有开口部的金属箔层通常为20//m~ 150)im，优选 40~120/ym,更优选50 90)im。超过150jam时，难以发挥金属箔的 柔软性，不足20Mm时，金属箔难以处理，有可能降低结构体的制造 效率。此外，金属箔过薄时，在从市场中回收结构体之后，难以将结 构体分解成金属部分和玻璃棉部分，结构体的循环利用率会降低。
将未固化热固性酚醛树脂附着在玻璃短纤维上集棉成网状物，然 后，在所得到的玻璃棉预浸料的网状物之间，使金属箔叠加，形成叠 层结构，通过对该叠层结构进行加压加热成型，就可以容易地得到本 发明的隔音性叠层结构体。
发明的效果
本发明提供由玻璃棉层和金属箔构成、因而耐热性优良且不必增 加其厚度、200 ~ 1000Hz区域的低频音的隔音特性优良的隔音性叠层 结构体。本发明的结构体，不仅适合作为住宅、大楼等建筑物的隔音 部件使用，而且适合作为压缩机、铁路车辆、汽车等的电动机周围、 发动机周围等、特别是汽车的发动机周围、电动机周围的隔音部件使 用。
是说明本发明的隔音性叠层结构体的制造过程的示意图；是表示本发明的隔音性叠层结构体的一种形式的图；是表示本发明的实施例中的样品1的隔音特性的评价结
果的图；[图4]是表示本发明的实施例中的样品2的隔音特性的评价结 果的图；是表示本发明的实施例中的样品3的隔音特性的评价结 果的图；是表示本发明的实施例中的样品4的隔音特性的评价结 果的图；是表示本发明的实施例中的样品5的隔音特性的评价结 果的图。
符号说明
1 玻璃棉层
2 无开口部的金属箔层 21金属箔
3 玻璃棉预浸料
4 隔音性叠层结构体 A 弯曲部
具体实施例方式
本发明的隔音性叠层结构体是具有第1玻璃棉层、无开口部的金 属箔层及第2玻璃棉层的隔音性叠层结构体，该第l及第2玻璃棉层 是对使未固化热固性酚醛树脂附着在玻璃短纤维上集棉而成的玻璃棉 预浸料的网状物进行加热成型而形成的玻璃棉层。
玻璃棉是作为纤维质的隔音绝热材料广泛使用的材料，其代表性 地可按如下制法得到。
利用喷雾嘴等使未固化热固性酚醛树脂附着在用离心法纺丝而得 到的纤维平均直径为3~ 20lim、优选5 ~ 15 um、平均长度为1 ~ 100mm、 优选3 80mm的玻璃短纤维上，得到玻璃棉预浸料。玻璃棉预浸料的 体积密度为例如5 ~ 50kg/m3，优选为8~ 20kg/m3。然后通过使用用于 加工成所要求形状的模具等，对网状的玻璃棉预浸料实施加压、加热 成型及厚度调整，从而得到体积密度为例如10~ 500kg/m3，优选15~300kg/i^的玻璃棉层。
所述加压成型时的条件优选将温度设定为例如150~ 350°C，将压 力设定为例如2 x io4~ 2 x lo6Pa、优选为2xl05~2xl06pa，将成型时 间设定为例如10~ 3600秒，优选20 600秒。
本发明的结构体中，第1玻璃棉层及第2玻璃棉层或还有笫3玻 璃棉层等各玻璃棉层的体积密度可以相同，也可使各玻璃棉层的体积 密度不同。使各玻璃棉层的体积密度不同时，在以体积密度最小的玻 璃棉层为基准时，各玻璃棉层的体积密度可调节为该玻璃棉层的体积 密度的30倍以下、优选为20倍以下、进一步优选为IO倍以下、特别 优选为5倍以下。
玻璃棉层的最小体积密度一般为10 ~ 200 kg/cm3，优选15~500 kg/cm3。
另外，在本发明中，平均纤维直径及物品的密度，用依据"JIS A 9504 ( 2004年)；人造矿物纤维保温材料"的方法进行测定。再者， 在本发明中，纤维的平均长度是测定平均纤维直径测定时所抽出的纤 维的长度，用测定数除测定值的总和所得的平均值，具体而言，是从-物品中任意3处采样约20g的量，再从各采样点采取纤维20根，用测 定数除各自长度值的总和所得的平均值。
未固化酚醛树脂对玻璃短纤维的附着量，优选调节为玻璃短纤维 的总质量的0. 05~0.2倍，以使玻璃棉的体积密度达到上述范围。
作为酚醛树脂，适宜的是将例如苯酚或二甲苯酚、甲酚等苯酚类 和甲醛、多聚甲醛等醛类适当地以摩尔比1. 0: 0. 5~1. 0: 0. 9的混合 比例、更适合在乙二酸、乙酸锌等酸性催化剂或在二价金属盐的催化 剂存在下缩合形成的酚醛树脂，固化后的酚醛树脂构成三维网眼结构。 在热固性合成树脂中，尤以酚醛树脂的耐热性、阻燃性优良，且耐油、 耐化学性也优良，所以适合用于本发明的结构体。
对于本发明所使用的酚醛树脂而言， 一般情况下，没有特别限定， 可使用玻璃棉或石棉制造中所用各种的粘合剂，特别优选使用水溶性 酚醛树脂。作为这类酚醛树脂，例如可以使用可溶型酚醛树脂、尿素改性可溶型酚醛树脂等。
作为本发明的结构体的无开口部的金属箔层及具有开口部的金属
箔层所使用的金属箔，最好使用熔点在200。C以上、优选250。C以上、 进一步优选2000。C以下容易箔化的金属。作为这类金属的例子，可适 当地举出例如铝或银、金、铜、镍、铁、不锈钢。其中，优选铝。作 为铝，优选使用JIS H4000 "铝及铝合金板或条(2006年)"所规定 的A11050、 A11070、 A11085、 AlllOO、 A11200等被称为1000系列铝 的纯铝，A13003、 A13004、 A13104等称为3000系列铝的Al-Mn系合 金等加工性能比较良好的铝合金。
具有开口部的金属箔一般最好使用具有10~80%、优选15~70%、 进一步优选20~60°/。的开口率的金属箔。并且，可以使每一开口部的 大小为例如20~ 1000mm2，优选50 600mm2，进一步优选80 ~ 500mm2， 其形状可以使用圆形、矩形、多角形的开口等。
本发明的叠层结构体，可以将无开口的金属箔夹在2层玻璃棉预
浸料之间，通过加压加热成型进行制造。对于该成型前的叠加结构，
本发明的结构体还可以以形成如上所述的结构的方式，将无开口部的 金属箔和具有开口部的金属箔夹在玻璃棉预浸料之间，通过加压加热
成型进行制造。
加压加热成型时附着在玻璃短纤维上的未固化酚醛树脂，能够浸透 玻璃棉层直至金属箔，使得金属箔与玻璃棉层成为一体。酚醛树脂在 玻璃棉层中含浸达到的范围，可通过加压成型时的压力、温度、时间 等进行调节。
图l是说明本发明的结构体制造过程的示意图。图2是表示本发 明的隔音性结构体的一种形式的图。
将作为无开口部的金属箔层2的金属箔21夹在使未固化酚醛树脂 附着的2层玻璃棉预浸料3之间，形成叠层结构。接着将该叠层结构 加压加热成型，自上开始，以第l玻璃棉层1、金属箔层2和第2玻 璃棉层1层叠的状态形成一体化的隔音性叠层结构体4。
本发明的隔音性叠层结构体，只要在加压成型时选择模具的形状，就可以按任意形状成型为结构体。图2表示的是本发明的结构体的一 种形式，根据该形式的结构体，可以成为具有弯曲部A的、隔音性优 良的隔音性叠层结构体。
利用以下的实施例或比较例，对本发明进一 步详细地进行说明。 [实施例]
用离心法将平均直径7um、平均长度30mm的玻璃短纤维进行纺 丝，用喷枪使未固化水性酚醛树脂(可溶型固体含量30质量y。)以 质量比为玻璃短纤维量的0. l倍量附着在经纺丝的玻璃短纤维上。将 附着了未固化酚醛树脂的玻璃短纤维收集在集棉机内，进行吸引聚集， 得到体积密度为16kg/i^的玻璃棉预浸料。
另一方面，用两层玻璃棉预浸料夹住具有规定厚度(20juffl、 50 jam及85 jam)的铝金属箔，形成叠层结构，接着，施加2xi()5pa的 压力，同时在25(TC加热200秒，制成总厚度为30mm,由玻璃棉层/ 无开口部的金属箔层/玻璃棉层构成的叠层结构体。
另外，在实施例中，在这些原料中使用了具有相同体积密度的玻 璃棉预浸料，所以玻璃棉层体积密度在两玻璃棉层中是相同的。通过 调节玻璃棉层所使用的玻璃棉预浸料的厚度，可以得到具有各种体积 密度的玻璃棉层的叠层结构体。据此，根据体积密度的不同可以确定 所得到的隔音性叠层结构体中的无开口部金属箔层的位置。
以下的表1中表示在各实施例中所得到的隔音性叠层结构体中的 玻璃棉层的体积密度及金属箔层在隔音性叠层结构体的总厚度中的位 置。金属箔层的位置通过用隔音性叠层结构体的总厚度除自隔音性叠 层结构体的最外表面至金属箔层的距离可以求得。另外，表1中的GW 表示玻璃棉。表l中的"不使用金属箔"是为了进行比较所用的样品， 表示没有金属箔层的结构体、即单层玻璃棉的结构体。再者，样品名 称的样品1-5中的"-，，后面的数字以简写表示所使用的金属箔层的厚度。[表l]_
GW的体积密度无开口部金属 金属箔厚度
"P (kg/m3) 箔层的位置 (Mm)
样品1 — 20 33.3 0.5 20
样品1 — 50 33. 3 0.5 50
样品1一85 33.3 0.5 85
样品l一0 g」 不使用金属箔
样品2 — 20 50 0.333 20
样品2 —50 50 0. 333 50
样品2 — 85 50 0.333 85
样品2-0 !5 二二 不使用金属箔
样品3—20 66.6 0.25 20
样品3—50 66.6 0. 25 50
样品3—85 66.6 0.25 85
,^j二0 ^6j 二二 不使用金属箔
样品4 —20 83.3 0.2 20
样品4一50 83.3 0.2 50
样品4—85 83.3 0.2 85
样品4一0 83」 — 不使用金属箔
样品5 —20 100.3 0.167 20
样品5 — 50 100.3 0. 167 50
样品5-85 100.3 0.167 85
样品5 — 0 100.3 —- 不使用金属箔
将样品1 ~ 5的隔音性叠层结构体的垂直入射音的隔音率通过基 于JIS A6301 "隔音材料(2000年)，，的附件B的方法进行了测定。
在该评价中，以玻璃棉层厚度小的一侧作为音源侧。
将其结果示于以下的图3-7。本发明的隔音性叠层结构体是在低频
区域隔音性优良的隔音性叠层结构体。
权利要求
1、隔音性叠层结构体，具有第1玻璃棉层、无开口部的金属箔层及第2玻璃棉层，其特征在于该第1及第2玻璃棉层是对使未固化热固性酚醛树脂附着在玻璃短纤维上集棉而成的玻璃棉预浸料的网状物进行加热成型而形成的玻璃棉层。
2、 权利要求1所述的隔音性叠层结构体，其中，所述结构体的总 厚度为5~100mm，所述无开口部的金属箔层配置在距离结构体的最外 表面厚度方向上层厚的0. 1 ~ 0. 5倍的位置。
3、 权利要求1所述的隔音性叠层结构体，其中，所述金属箔层为 20jim~ 150 ym。
4、 权利要求1所述的隔音性叠层结构体的制造方法，其特征在于， 具有(1) 对附着了未固化热固性酚醛树脂的玻璃短纤维进行集棉，来准备玻璃棉预浸料的网状物的工序；(2) 将无开口部的金属箔配置在2层所述网状物之间，形成3层结构的叠层结构的工序；然后(3) 对所述叠层结构进行加压加热的工序。
全文摘要
本发明提供一种在所限定的厚度范围内，200～1000Hz区域的低频音的隔音特性优良的隔音性叠层结构体，该隔音性叠层结构体具有第1玻璃棉层、无开口部的金属箔层及第2玻璃棉层。该第1及第2玻璃棉层是对使未固化热固性酚醛树脂附着在玻璃短纤维上集棉而成的玻璃棉预浸料的网状物加热成型而形成的玻璃棉层。
文档编号B32B5/02GK101600567SQ200780050068
公开日2009年12月9日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年1月17日
发明者神川良显 申请人:中央硝子株式会社