JP2001012543A - シート状制振材及び制振パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２ｋＨｚ以下の低周波数帯域を含む幅広い周
波数帯域において、制振効果を高める。 【解決手段】 シート状制振材３は、中空状のシート材
１の内部空間に、振動エネルギーを吸収する粉粒体層４
が、挙動可能な状態で封入されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い制振性能（振
動を吸収する性能）を有するシート状制振材及び制振パ
ネルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】制振とは、運動エネルギーを熱エネルギ
ーに変換することで、振動エネルギーを吸収し、固有振
動系の共振増幅を抑えたり、振動伝搬の距離減衰を大き
くすることと定義されている。また、その制振効果を有
する形態の一つとして、大きな内部損失を有する粘弾性
材料からなるシート状制振材が挙げられる。このシート
状制振材は、例えば床材の裏面に貼着されて、床面への
衝撃音の吸収を行う防音床材として使用される。

【０００３】従来のシート状制振材２０は、図２４
（ａ）に示すように、構造物２上に接着されることによ
り構造物２の振動エネルギーを吸収している。構造物２
に振動エネルギーが加えられると、図２４（ｂ）に示す
ように、構造物２及びシート状制振材２０が屈曲変形
し、シート材内部における内部摩擦現象により振動エネ
ルギーが熱エネルギーとして吸収される。このシート状
制振材２０による制振性能を示す指標として、損失係数
がある。一般的には、この値が０．１以上であれば制振
性能が高いと評価されている。

【０００４】この損失係数を計測する装置概要を図２２
に示す。なお、計測装置及び制振作用を受ける構造物と
して、板厚２ｍｍのアルミ矩形パネル２′（サイズ：３
００×３００ｍｍ）を用いた。このパネル面にシート状
制振材２０（図２４）を接着してシート状制振材２０の
制振性能を評価した。図２２において、アルミ矩形パネ
ル２′の中央部をインピーダンスヘッド１８を介して加
振器１７に固定し、そして、ＦＦＴ１３の信号発生器か
ら発生させたある一定周波数成分（０〜４ｋＨｚ）を有
するランダムノイズをアンプ１５に入力し、加振器１７
にて垂直方向にランダム加振する。また、ランダム加振
の加振力はパネル条件変化に対して、一定になるように
コンピューター１２により制御力が作用されている。さ
らに上記インピーダンスヘッド１８より加速度と力をセ
ンシングし、アンプ１４を介してＦＦＴ１３へ入力す
る。そして、ＦＦＴ１３により、イナータンス（加速度
／力）やアパレントマス（力／加速度）といった伝達特
性を測定する。この伝達特性に示される共振や反共振に
よる山部や谷部の形状から、次式を用いて損失係数を抽
出する。

【０００５】η＝（ｆ₂−ｆ₁）／ｆ なお、ηは損失係数を表している。また、ｆ，ｆ₁及び
ｆ₂は周波数を表しており、その定義については図２３
に示した。

【０００６】図２５に、従来技術であるシート材内部に
硫酸バリウムが混練分散された粘弾性材料のシート状制
振材２０（シート厚み３ｍｍ）による周波数に対する損
失係数を示した。この図２５からわかるように、２ｋＨ
ｚ以上の中・高周波数帯域においては、損失係数が０．
１以上となり、優れた制振性能を示すが、２ｋＨｚ以下
の低周波数帯域においては損失係数が０．１以下の低い
値を示しており、十分な制振性能が得られているとは言
えない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
例の間題点に鑑みて発明したものであって、その目的と
するところは、２ｋＨｚ以下の低周波数帯域を含む幅広
い周波数帯域において、制振効果を高めることができる
シート状制振材及び制振パネルを提供するところにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るシート状制振材３は、中空状のシート材
１の内部空間に、振動エネルギーを吸収する粉粒体層４
が、挙動可能な状態で封入されていることを特徴として
おり、このように構成することで、振動に伴い粉粒体層
４が弾性振動を励起し、粒子接触点における粒子の接触
・変形現象によるヒステリシス減衰が、低周波数帯域か
ら生じることによって、周波数に対する構造物の振動状
態に影響されることなく、構造物の振動エネルギーを効
果的に吸収することが可能となる。

【０００９】また上記粉粒体層４が、弾性変形に伴って
振動エネルギーを吸収する低弾性粒子６と、剛性の高い
高剛性粒子５とが混在した混合粉体層であるのが好まし
く、この場合、高剛性粒子５の大きな慣性により、粒子
接触点におけるヒステリシス減衰がより低周波数帯域か
ら生じ、これにより単一の粉粒体層よりも更に低周波数
帯域において振動エネルギーを効果的に吸収することが
できる。

【００１０】また上記混合粉体層において、低弾性粒子
６のヤング率が１０⁸（Ｎ／ｍ²）以下であり、且つ高剛
性粒子５のヤング率が１０¹⁰（Ｎ／ｍ²）以上であるの
が好ましく、この場合、ヤング率が大きな高剛性粒子５
の慣性及びヤング率が小さな低弾性粒子６の大きな粒子
変形により、粒子接触点におけるヒステリシス減衰が低
周波数帯域より効果的に生じることとなり、従って、振
動エネルギー吸収が増加して、低周波数帯域におけるシ
ート状制振材３の性能を向上させることができる。

【００１１】また上記混合粉体層において、高剛性粒子
５に対する低弾性粒子６の材料密度比が２以上であるの
が好ましく、この場合、大きな材料密度を有する高剛性
粒子５の慣性により、粒子接触点におけるヒステリシス
減衰が低周波数帯域より生じ、振動エネルギー吸収が増
加することによって、低周波数帯域におけるシート状制
振材３の性能を向上させることができる。

【００１２】また上記混合粉体層において、高剛性粒子
５に対する低弾性粒子６の平均粒径比を１以上とし、且
つ高剛性粒子５と低弾性粒子６との個数比率を略１：１
〜略１：５とするのが好ましく、この場合、高剛性粒子
５間の粒子接触点において低弾性粒子６が介在すること
が可能となり、粒子接触点において高剛性粒子５の慣性
が効果的に作用し、ヒステリシス減衰が増加し、低周波
数帯域における振動エネルギーの吸収量を増加させるこ
とができる。

【００１３】また上記シート材１の材料が低弾性材料で
あるのが好ましく、この場合、粉粒体層４による制振効
果に加えてシート材１自身の制振効果を付加させること
が可能となる。

【００１４】また上記シート材１の内部空間に振動エネ
ルギーを吸収する粉粒体層４が空隙７を残して充填さ
れ、その空隙７の高さｈ₁が粉粒体層４の高さｈ₂の２％
以上であるのが好ましく、この場合、粉粒体粒子がシー
ト材１により制限・拘束されることなく運動するため、
粒子接触点における効果的なヒステリシス減衰が生じ、
低周波数帯域における振動エネルギーの吸収量を増加さ
せることができる。

【００１５】また上記粉粒体層４が仕切り８によって分
割されているのが好ましく、この場合、本発明のシート
状制振材３を重力に対して水平方向に用いる際に、空間
内における粉粒体層４の重力偏析を防止することが可能
となる。

【００１６】また本発明に係る制振パネルＡは、上記シ
ート状制振材３が、金属板、木板等のパネル面２ａに貼
付されてなることを特徴としており、このように構成す
ることで、低周波数帯域を含む幅広い周波数帯域におい
て優れた制振性能を有する制振パネルＡを得ることがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施形態に基づいて説明する。

【００１８】本実施形態のシート状制振材３は、図１に
示すように、中空状のシート材１の内部空間に、振動エ
ネルギーを吸収する粉粒体層４が、挙動可能な状態で封
入されている。このシート状制振材３は、構造物２を構
成する金属板、木板等のパネル面２ａに貼付されること
で、制振パネルＡが構成されている。構造物２として例
えば合板、中密度繊維板等の床材が挙げられるが、もち
ろんこれに限定されるものではない。また、シート材１
の材料３は低弾性材料とするのが望ましい。これによ
り、後述のように粉粒体層４による制振効果に加えて、
シート材１自身の制振効果を付加させることが可能にな
り、より大きな制振性能を得ることが可能になる。

【００１９】図２は、本発明の振動エネルギーを吸収す
る粉粒体層４が封入されたシート状制振材３と、従来の
粘弾性材料のシート状制振材２０を用いた場合の周波数
に対する損失係数の変化を示している。図２に示す曲線
（Ａ）は、厚み３ｍｍのＳＢＲ樹脂シート材１内に、振
動エネルギーを吸収する粉粒体４ａとしてゴムビーズ
（平均粒径３００μｍ）を層高２ｍｍとなるように封入
された場合における本発明の結果であり、曲線（Ｂ）は
シート材１内部に硫酸バリウムが混練分散された粘弾性
材料のシート状制振材（シート厚み３ｍｍ）による従来
の結果である。図２において、本発明のシート状制振材
３は、従来技術では成し得なかった低周波数帯域イにお
ける優れた制振性能（損失係数０.１以上）を示してい
ることがわかる。

【００２０】ここで、粉粒体層４を封入したシート状制
振材３が、低周波数帯域において、従来の粘弾性材料の
シート状制振材２０より優れた制振性能を示すメカニズ
ムについて説明する。図３には、従来の粘弾性材料のシ
ート状制振材２０における制振メカニズムの模式図を示
した。図中のヌは振動エネルギー、チは熱エネルギー、
リは摩擦熱をそれぞれ示している。従来の粘弾性材料の
シート状制振材２０にあっては、構造物２の曲げ変形に
伴い接着面方向への伸縮変形が生じることによって、シ
ート材１内部での摩擦熱が発生することにより振動エネ
ルギーを吸収している。従って、図３（ｂ）に示すよう
に、接着面方向への伸縮変形が大きくなる高周波数帯域
では摩擦勢がより多く発生し、優れた制振効果が得られ
るが、図３（ａ）に示すように、接着面方向への伸縮変
形が小さな低周波数帯域では、優れた制振効果を得るこ
とが困難である。

【００２１】一方、図４には、本発明のシート状制振材
３における制振メカニズムの模式図を示した。本発明の
粉粒体層４を封入したシート状制振材３にあっては、図
４に示すように、構造物２の振動に伴い粉粒体４ａが弾
性振動を励起し、粒子接触点における粒子の接触・変形
現象によるエネルギー減衰（ヒステリシス減衰詳細につ
いては図７、図８参照）が、低周波数帯域から生じるこ
とによって、幅広い周波数帯域において優れた制振性能
を発揮する。すなわち、周波数に対する構造物２の振動
状態に影響されることなく、シート材１内に存在する粉
粒体層４は振動エネルギーを効果的に吸収することが可
能である。

【００２２】しかして、本発明のシート状制振材３にあ
っては、シート材１内に振動エネルギーを吸収する粉粒
体層４が挙動可能に封入されているので、振動に伴い粉
粒体層４が弾性振動を励起し、粒子接触点における粒子
の接触・変形現象によるヒステリシス減衰が、低周波数
帯域から生じることによって、周波数に対する構造物２
の振動状態に影響されることなく、構造物２の振動エネ
ルギーを効果的に吸収することが可能となる。このよう
にシート材１内に粉粒体層４が存在することによって、
粒子接触点における効果的なエネルギー減衰が生じ、従
来の粘弾性材料によるシート状制振材では成し得なかっ
た低周波数帯域を含む幅広い周波数帯域における優れた
制振性能を得ることが可能になる。

【００２３】しかも、上記振動エネルギーを吸収する粉
粒体層４が挙動可能な状態で封入されている制振材３を
シート状に形成することで、いかなる形状の構造物２
（金属板、木板等）に対しても使用可能となり、構造物
２の用途に応じた制振効果が期待できるものである。ま
た、シート状制振材３を構造物２に貼着して構成される
制振パネルＡを例えば床材に使用することにより、構造
物２に加えられた振動エネルギーを自らの内部摩擦減少
にて吸収することかできるので、構造物２の用途に見合
った制振効果を容易に実現できるものである。なお、シ
ート状制振材３の用途として、上記床材以外にも、例え
ば天井材、屋根下地材、壁材、柱、電子機器部材など、
様々な用途が挙げられる。

【００２４】さらに、本発明のシート状制振材３は、構
造物２に貼付して使用されるだけでなく、シート状制振
材３単独でも使用可能である。つまり被制振体の振動エ
ネルギー吸収効果を目的として使用される場合に限ら
ず、例えば音の遮断性を必要とする防音カーテンなどに
も幅広く使用可能である。

【００２５】図５は他の実施形態を示している。本例で
は、中空状のシート材１内に、弾性変形に伴って振動エ
ネルギーを吸収する低弾性粒子６と、剛性の高い高剛性
粒子５とが混在した混合粉体層が封入されている。その
代表例として、図６には、混合粉体層（ガラスビーズ：
平均粒径１２５μｍ、ゴム粒子：平均粒径５０μｍ、ゴ
ム粒子の質量分率１０％）を用いた場合と、図２の曲線
Ａにおいて示したゴムビーズ（平均粒径３００μｍ）を
用いた場合の周波数に対する損失係数を示した。また、
それぞれの粒子５，６は、厚み３ｍｍのＳＢＲ樹脂シー
ト材１内に層高ｈ₃が例えば２ｍｍとなるように封入さ
れている。

【００２６】図６において、曲線（Ａ）が混合粉体層
（ガラスビーズとゴム粒子）を用いた場合、曲線（Ｂ）
がゴムビーズを用いた場合の結果を表している。図６か
ら、混合粉体層を用いた制振性能が、単一のゴムビーズ
よりも更に低い周波数帯域イにおいて優れているのがわ
かる。この結果を、図７、図８に示す粒子接触状態の概
念図を用いて説明する。図７（ｃ）、図８（ｃ）におい
て、粒子への力に対する粒子変形量の関係がループ形状
として得られているが、これはヒステリシスループと呼
ばれ、このループ内面積が大きいほど粒子変形による振
動エネルギー消費が大きく、ループの粒子変形軸への振
幅が大きいほど、より低周波数帯域より振動エネルギー
を吸収する。図７（ｃ）に示すように、単一のゴムビー
ズ４ａでは材料白身の密度及び弾性により、ヒステリシ
スループの形状は一義的に決定される。一方、混合粉体
層（ガラスビーズ６とゴム粒子５）では、単一のゴムビ
ーズ４ａのみでは得られない密度及び弾性を自由に調整
することが可能であり、図８（ｃ）に示すように、高剛
性粒子（ガラスビーズ）の大きな慣性によりヒステリシ
スループの振幅が大きくなることによって、単一のゴム
ビーズよりも更に低周波数帯主成において振動エネルギ
ーが吸収される。

【００２７】しかして、シート材１内に、弾性変形に伴
って振動エネルギーを吸収する低弾性粒子６と、剛性の
高い高剛性粒子５とが混在した混合粉体層を封入するこ
とで、高剛性粒子５の大きな慣性により、粒子接触点に
おけるヒステリシス減衰がより低周波数帯域から生じ、
これにより単一の粉粒体層よりも更に低周波数帯域にお
いて振動エネルギーを効果的に吸収することができ、低
周波数帯域を含む幅広い周波数帯域におけるシート状制
振材３の性能を向上させることができる。

【００２８】本発明の更に他の実施形態として、上記混
合粉体層において、低弾性粒子６のヤング率が１０
⁸（Ｎ／ｍ²）以下であり、且つ高剛性粒子５のヤング率
が１０¹⁰（Ｎ／ｍ²）以上であるのが望ましい。この各
粒子のヤング率に関する数値限定は、シート状制振材３
の高性能化を狙いとしたものである。図９には、代表例
として、上記指定ヤング率範囲内の混合粉体層（Ａ）と
上記指定範囲外の粒子による混合粉体層（Ｂ）を用いた
場合の周波数に対する損失係数を示した。ここで、混合
粉体層（Ａ）は、高剛性粒子５としてヤング率が５．０
×１０¹⁰（Ｎ／ｍ²）である平均粒径１２５μｍのガラ
スビーズ及び低弾性粒子６としてヤング率が５.０×１
０⁵（Ｎ／ｍ²）である平均粒径５０μｍのゴム粒子から
構成されており、ゴム粒子の質量分率は１０％である。
また、混合粉体層（Ｂ）は、高剛性粒子５としてヤング
率が６.０×１０⁸（Ｎ／ｍ²）の平均粒径３００μｍの
ゴムビーズ及び低弾性粒子６としてヤング率が３.０×
１０⁸（Ｎ／ｍ²）の平均粒径１２５μｍのポリスチレン
ビーズから構成されており、ポリスチレンビーズの質量
分率は１０％である。ここで、それぞれの粒子５，６
は、厚み３ｍｍのＳＢＲ樹脂シート材１内に、層高２ｍ
ｍとなるように封入されている。

【００２９】図９から、上記指定範囲内のヤング率を用
いた混合粉体層（Ａ）の結果が、混合粉体層（Ｂ）より
も低周波数帯域イにおいて優れた制振性能を有している
ことがわかる。この結果は、次のように説明される。高
剛性粒子５が低弾性粒子６よりも大きなヤング率を有し
ていることを考慮すれば、上記指定条件範囲外の混合粉
体層とは、両粒子ともにヤング率が非常に近い値を有す
る材料同士となる。それゆえ、このような混合粉体層で
は、混合粉体層としてのエネルギー減衰特性よりも単一
の粉粒体層としての特性が顕著になる。一方、上記指定
条件範囲内の混合粉体層は、混合粉体層としてのエネル
ギー減衰特性が発揮され、低周波数帯域における優れた
制振性能を示す。

【００３０】しかして、混合粉体層における低弾性粒子
６のヤング率を１０⁸以下にし、且つ高剛性粒子５のヤ
ング率を１０¹⁰以上にすることで、ヤング率が大きな高
剛性粒子５の慣性及びヤング率が小さな低弾性粒子６の
大きな粒子変形により、粒子接触点におけるヒステリシ
ス減衰が低周波数帯域より効果的に生じることとなり、
従って、振動エネルギー吸収が増加して、低周波数帯域
におけるシート状制振材３の性能を向上させることがで
き、優れた制振性能が得られるものである。

【００３１】本発明の更に他の実施形態として、上記混
合粉体層において、高剛性粒子５（図８）に対する低弾
性粒子６（図８）の材料密度比（高剛性粒子５の材料密
度／低弾性粒子６の材料密度）が２以上であるのが望ま
しい。この高剛性粒子５に対する低弾性粒子６の材料密
度比に関する数値限定は、シート状制振材３の高性能化
を狙いとしたものである。図１０には、代表例として、
高剛性粒子５に対する低弾性粒子６の材料密度比を２.
５とした混合粉体層（Ａ）と材料密度比を１.５とした
混合粉体層（Ｂ）を用いた場合の周波数に対する損失係
数を示した。ここで、混合粉体層（Ａ）は、高剛性粒子
５として材料密度が２５００（ｋｇ／ｍ³）である平均
粒径１２５μｍのガラスビーズ及び低弾性粒子６として
材料密度が１００（ｋｇ／ｍ³）である平均粒径５０μ
ｍのゴム粒子から構成されており、ゴム粒子の質量分率
は１０％である。また、混合粉体層（Ｂ）は、高剛性粒
子５として材料密度が１５０（ｋｇ／ｍ³）である平均
粒径１２５μｍのアクリルビーズ及び低弾性粒子６とし
て材料密度が１０００（ｋｇ／ｍ³）である平均粒径５
０μｍのゴム粒子から構成されており、ゴム粒子の質量
分率は１０％である。ここで、それぞれの粒子５，６
は、厚み３ｍｍのＳＢＲ樹脂シート材１内に、層高２ｍ
ｍとなるように封入されている。

【００３２】図１０から、混合粉体層（Ａ）の結果が、
混合粉体層（Ｂ）よりも、低周波数帯域イにおいて優れ
た制振性能を示しているのがわかる。これは、高剛性粒
子５に対する低弾性粒子６の材料密度比が、混合粉体層
における振動エネルギーの吸収メカニズムと密接に関係
しているためである。前記図８に関する説明において述
べたように、混合粉体層では、高剛性粒子５の有する大
きな慣性により、優れた制振性能を示す。しかし、高剛
性粒子５に対する低弾性粒子６の材料密度比が２以下、
すなわち高剛性粒子５の慣性が小さい場合にはヒステリ
シスループの振幅が小さくなり、混合粉体層内における
エネルギー減衰量は小さくなる。一方、高剛性粒子５に
対する低弾性粒子６の材料密度比が２以上であり、高剛
性粒子５の慣性が大きな場合にはヒステリシスループの
振幅が大きくなり、低周波数帯域において効果的な制振
効果が得られる。

【００３３】従って、高剛性粒子５に対する低弾性粒子
６の材料密度比（高剛性粒子５の材料密度／低弾性粒子
６の材料密度）を２以上にすることで、大きな材料密度
を有する高剛性粒子５の慣性により、粒子接触点におけ
るヒステリシス減衰が低周波数帯域より生じ、振動エネ
ルギー吸収が増加することによって、低周波数帯域にお
けるシート状制振材３の性能を向上させることができ、
優れた制振性能が得られるものである。

【００３４】本発明の更に他の実施形態として、上記混
合粉体層において、高剛性粒子５に対する低弾性粒子６
の平均粒径比（高剛性粒子５の平均粒径／低弾性粒子６
の平均粒径）を１以上とし、且つ高剛性粒子５と低弾性
粒子６との個数比率が１：１〜１：５であるのが望まし
い。この高剛性粒子５に対する低弾性粒子６の平均粒径
比及び高剛性粒子５と低弾性粒子６との個数比率に関す
る数値限定は、シート状制振材３の高性能化を狙いとし
たものである。図１１には、上記指定範囲内の条件によ
る混合粉体層（Ａ）と上記指定範囲外の条件による混合
粉体層（Ｂ）〜（Ｄ）を用いた場合の周波数に対する損
失係数を示した。ここで、混合粉体層（Ａ）は、高剛性
粒子５として平均粒径１２５μｍのガラスビーズ及び低
弾性粒子６として平均粒径５０μｍのゴム粒子から構成
されており、高剛性粒子５に対する低弾性粒子６の個数
比率は１：３である。また、混合粉体層（Ｂ）及び
（Ｃ）は混合粉体層（Ａ）と同一の高剛性粒子５及び低
弾性粒子６から構成されており、それぞれ高剛性粒子５
と低弾性粒子６の個数比率は１：０.５、１：１０であ
る。さらに、混合粉体層（Ｄ）は、高剛性粒子５として
平均粒径１２５μｍのアクリルビーズ及び低弾性粒子６
として平均粒径５０μｍのゴム粒子から構成されてお
り、高剛性粒子５に対する低弾性粒子６の個数比率は
１：３である。ここで、それぞれの粒子５，６は、厚み
３ｍｍのＳＢＲ樹脂シート材１内に、層高２ｍｍとなる
ように封入されている。

【００３５】図１１から、混合粉体層（Ａ）の結果が、
混合粉体層（Ｂ）〜（Ｄ）よりも、更に低い周波数帯域
イにおいて優れた制振性能を示しているのがわかる。こ
の結果は、次のように説明される。高剛性粒子５に対す
る低弾性粒子６の平均粒径比が１以下の場合は、図１２
に示されるように、低弾性粒子６表面上に高剛性粒子５
が付着固定化され、粒子接触点において高剛性粒子５同
士が接触・変形するために、低周波数帯域における制振
効果が弱くなるという間題が生じる。一方、平均粒径比
が１以上の場合は、図１３に示すように、高剛性粒子５
間の粒子接触点において低弾性粒子６が介在することが
可能となり、効果的な振動エネルギー吸収が行われる。
また、上記平均粒径比の条件下においては、高剛性粒子
５に対する低弾性粒子６の個数比率が１：１よりも低い
と、図１４（ａ）に示すように、低弾性粒子６の総数が
高剛性粒子５の総数を下回り、高剛性粒子５間の各接触
点に低弾性粒子６が少なくとも一個存在させることがで
きなくなり、このため低周波数帯域における振動エネル
ギーの吸収量が小さくなって制振効果が弱くなる。一
方、高剛性粒子５に対する低弾性粒子６の個数比率が
１：５よりも高くなると、図１４（ｂ）に示すように、
粒子接触点において高剛性粒子５の慣性が効果的に作用
しないために、低弾性粒子６の粒子変形量が少なくな
り、図８（ｃ）に示したヒステリシスループの振幅が小
さくなるために、低周波数帯域における振動エネルギー
の吸収量が減少する。

【００３６】しかして、高剛性粒子５に対する低弾性粒
子６の平均粒径比（高剛性粒子５の平均粒径／低弾性粒
子６の平均粒径）を１以上とし、且つ高剛性粒子５と低
弾性粒子６との個数比率を１：１〜１：５にすること
で、高剛性粒子５間の粒子接触点において低弾性粒子６
が介在することが可能となり、粒子接触点において高剛
性粒子５の慣性が効果的に作用し、ヒステリシス減衰が
増加し、低周波数帯域における振動エネルギーの吸収量
を増加させることができる結果、シート状制振材３の性
能を向上させることができる。

【００３７】本発明の更に他の実施形態として、図１５
に示すように、シート材１内に振動エネルギーを吸収す
る粉粒体層４を空隙７を残して充填し、その空隙７の高
さｈ ₁を粉粒体層４の高さｈ₂の２％以上とするのが望ま
しい。この粉粒体層４の充填量の数値限定に関しては、
粉粒体運動の制限・拘束による制振性能低下の防止を狙
いとしたものである。

【００３８】また、代表例として、シート材１内に粉粒
体層４を１００％充填した場合と、空隙７の高さが粉粒
体層４の高さの２％となる充填状態における周波数に対
する損失係数を図１６に示した。図１６中の曲線（Ａ）
が２％の空隙７を残した充填の場合、曲線（Ｂ）が粉粒
体１００％充填の場合の結果である。図１６から、粉粒
体層４を１００％充填すると、上下のシート材１の影響
により、粉粒体粒子の運動が制限・拘束されるため、制
振性能が低下する傾向にあることがわかる。

【００３９】従って、シート材１内に振動エネルギーを
吸収する粉粒体層４が空隙７を残して充填され、少なく
とも粉粒体層４とシート材１間の空隙７の高さｈ₁を、
充填された粉粒体層４の高さＨ₂の２％以上にすること
で、粉粒体粒子が上下シート材１により制限・拘束され
ることなく運動するため、粒子接触点における効果的な
ヒステリシス減衰が生じ、図１６の低周波数帯域イにお
ける振動エネルギーの吸収量を増加させることができ、
シート状制振材３の性能向上を図ることができる。

【００４０】本発明の更に他の実施形態として、図１７
に示すように、上記単一の粉粒体層、及び、高剛性粒子
と低弾性粒子との混合粉体層の両方を含む粉粒体層４
が、仕切り８によって分割されているのが望ましい。こ
のように粉粒体層４を仕切り８によって分割すること
で、図１８（ｂ）に示すように、本発明のシート状制振
材３を重力（図１８の矢印ヘで示す方向）に対して水平
方向に用いる際に、空間内における粉粒体層４の重力偏
析を防止することが可能となり、本発明のシート状制振
材３を幅広い用途に適用できるものとなる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明に係わるシート状制振材３及び
制振パネルＡの代表的な実施例について説明をする。

【００４２】以下には、高剛性粒子５としてガラスビー
ズ（平均粒径１２５μｍ）、低弾性粒子６としてＮＢＲ
粒子（平均粒径５０μｍ）を用い、高剛性粒子５と低弾
性粒子６の個数比率を１：３となる条件において作製さ
れた混合粉体層をシート材１内に封入した場合の実施例
について示した。

【００４３】混合粉体層の作製のために、ここでは撹枠
翼を備えた竪型混合機を用いた。また、回転型混合機、
Ｖ型混合機、気流撹枠型混合機等を用いることによって
も、同等の混合粉体層を作製することが可能である。

【００４４】粉粒体層を封入するシート材としては、厚
み２.５ｍｍ、及び、０.５ｍｍの二枚のＳＢＲ樹脂シー
トを用いた。ここで、シート材は、ゴム、高分子樹脂及
びエラストマーなどであってもよく、特に限定はしな
い。

【００４５】ＳＢＲ樹脂シート内に、粉粒体層を封入す
る手法について、以下で説明する。

【００４６】まず、厚み２．５ｍｍのＳＢＲ樹脂シート
９０を、図１９に示すようなローラ表面に高さＨ（例え
ば２．２ｍｍ）の凸部９１を持つ歯車状ローラミル１０
により、ＳＢＲ樹脂シート９０表面に一定間隔の窪み９
３を設けた。ここで、凸部９１の径ｄは例えば３ｍｍで
あり、その間隔ｅは例えば１ｍｍである。次いで、上記
混合粉体層を窪み９１内に層高２ｍｍとなるように充填
し、そのＳＢＲ樹脂シート９０上面に別の厚み０.５ｍ
ｍのＳＢＲ樹脂シートを接着した。

【００４７】図２０に、実施例における損失係数の測定
結果を周波数に対して示した。曲線（Ａ′）は比較例と
してアルミパネルに従来の粘弾性材料（塩化ビニル；シ
ート厚み３ｍｍ）のシート状制振材を接着した場合の結
果であり、曲線（Ａ）は、混合粉体層が封入された本発
明のシート状制振材をアルミパネルに接着した場合の結
果である。

【００４８】図２０の曲線Ａから本発明のシート状制振
材は、従来の粘弾性材料のシート状制振材と比較して、
低周波数帯域イにおいて優れた制振性能を示しているこ
とがわかる。

【００４９】また、参考までに同条件におけるパネル中
心からの３００ｍｍ遠方の位置での騒音レベルの１／３
Ｂａｎｄ特性を図２１に示した。制振性能の傾向と同様
に、本発明のシート状制振材は低周波数帯域におけるパ
ネルからの放射音が、従来のシート状制振材よりも低減
していることがわかる。

【００５０】

【発明の効果】上述のように請求項１記載の発明に係る
シート状制振材にあっては、中空状のシート材の内部空
間に、振動エネルギーを吸収する粉粒体層が、挙動可能
な状態で封入されているので、シート材内に粉粒体層の
存在によって、粒子接触点における効果的なエネルギー
減衰が生じ、従来の粘弾性材料によるシート状制振材で
は成し得なかった低周波数帯域を含む幅広い周波数帯域
における優れた制振性能を得ることが可能になる。しか
も、上記シート材内に粉粒体層が挙動可能な状態で封入
されてシート状制振材が構成されているので、このシー
ト状制振材がいかなる形状の構造物に対しても使用可能
となり、構造物の用途に応じた制振効果が期待できるも
のである。

【００５１】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の効果に加えて、粉粒体層が、弾性変形に伴って振動エ
ネルギーを吸収する低弾性粒子と、剛性の高い高剛性粒
子とが混在した混合粉体層であるので、高剛性粒子の大
きな慣性により、粒子接触点におけるヒステリシス減衰
がより低周波数帯域から生じ、これにより単一の粉粒体
層よりも更に低周波数帯域において振動エネルギーを効
果的に吸収することができ、低周波数帯域を含む幅広い
周波数帯域におけるシート状制振材の性能を向上させる
ことができる。

【００５２】また請求項３記載の発明は、請求項２記載
の効果に加えて、混合粉体層において、低弾性粒子のヤ
ング率が１０⁸（Ｎ／ｍ²）以下であり、且つ高剛性粒子
のヤング率が１０¹⁰（Ｎ／ｍ²）以上であるので、ヤン
グ率が大きな高剛性粒子の慣性及びヤング率が小さな低
弾性粒子の大きな粒子変形により、粒子接触点における
ヒステリシス減衰が低周波数帯域より効果的に生じるこ
ととなり、従って、振動エネルギー吸収が増加して、低
周波数帯域におけるシート状制振材の性能を向上させる
ことができ、優れた制振性能が得られる。

【００５３】また請求項４記載の発明は、請求項２記載
の効果に加えて、混合粉体層において、高剛性粒子に対
する低弾性粒子の材料密度比が２以上であるので、大き
な材料密度を有する高剛性粒子の慣性により、粒子接触
点におけるヒステリシス減衰が低周波数帯域より生じ、
振動エネルギー吸収が増加することによって、低周波数
帯域におけるシート状制振材の性能を向上させることが
でき、優れた制振性能が得られる。

【００５４】また請求項５記載の発明は、請求項２記載
の効果に加えて、混合粉体層において、高剛性粒子に対
する低弾性粒子の平均粒径比を１以上とし、且つ高剛性
粒子と低弾性粒子との個数比率を略１：１〜略１：５と
したので、高剛性粒子間の粒子接触点において低弾性粒
子が介在することが可能となり、粒子接触点において高
剛性粒子の慣性が効果的に作用し、ヒステリシス減衰が
増加し、低周波数帯域における振動エネルギーの吸収量
を増加させることができる結果、シート状制振材の性能
を向上させることができる。

【００５５】また請求項６記載の発明は、請求項１〜請
求項５のいずれかに記載の効果に加えて、シート材の材
料が低弾性材料であるので、粉粒体層による制振効果に
加えてシート材自身の制振効果を付加させることが可能
になり、より大きな制振性能を得ることが可能になる。

【００５６】また請求項７記載の発明は、請求項１〜請
求項６のいずれかに記載の効果に加えて、シート材の内
部空間に振動エネルギーを吸収する粉粒体層が空隙を残
して充填され、その空隙の高さが粉粒体層の高さの２％
以上であるので、粉粒体粒子が上下シート材により制限
・拘束されることなく運動するため、粒子接触点におけ
る効果的なヒステリシス減衰が生じ、低周波数帯域にお
ける振動エネルギーの吸収量を増加させることができ、
シート状制振材の性能向上を図ることができる。

【００５７】また請求項８記載の発明は、請求項１〜請
求項７のいずれかに記載の効果に加えて、粉粒体層が仕
切りによって分割されているので、本発明のシート状制
振材を重力に対して水平方向に用いる際に、空間内にお
ける粉粒体層の重力偏析を防止することが可能となり、
本発明のシート状制振材を幅広い用途に適用できるもの
となる。

【００５８】また請求項９記載の発明に係る制振パネル
は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のシート状制
振材が、金属板、木板等のパネル面に貼付されてなるの
で、低周波数帯域を含む幅広い周波数帯域において優れ
た制振性能を有する制振パネルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施形態の一例を説明するシ
ート状制振材の斜視図、（ｂ）は断面図である。

【図２】本発明のシート状制振材と従来制振材のそれぞ
れの周波数に対する損失係数の関係を説明するグラフで
ある。

【図３】（ａ）（ｂ）は従来制振材の制振メカニズムを
説明する概念図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は本発明のシート状制振材の制振
メカニズムを説明する概念図である。

【図５】（ａ）は本発明の他の実施形態のシート状制振
材の斜視図、（ｂ）は断面図である。

【図６】図５における本発明のシート状制振材の周波数
に対する損失係数の関係を説明するグラフである。

【図７】（ａ）は本発明の単一の粉粒体層の制振メカニ
ズムを説明する概念図、（ｂ）は（ａ）のロ部の拡大
図、（ｃ）はヒステリシスループの説明図である。

【図８】（ａ）は本発明の混合粉体層の制振メカニズム
を説明する概念図、（ｂ）は（ａ）のハ部の拡大図、
（ｃ）はヒステリシスループの説明図である。

【図９】本発明の混合粉体層において、ヤング率が制振
性能に与える影響を説明するグラフである。

【図１０】本発明の混合粉体層において、材料密度比が
制振性能に与える影響を説明するグラフである。

【図１１】本発明の混合粉体層において、平均粒径比及
び個数比率が制振性能に与える影響を説明するグラフで
ある。

【図１２】（ａ）は本発明の粉粒体層において平均粒径
比がエネルギー吸収メカニズムヘ与える影響を説明する
概念図、（ｂ）は（ａ）のニ部の拡大図である。

【図１３】（ａ）は本発明の混合粉体層において、平均
粒径比がエネルギー吸収メカニズムヘ与える影響を説明
する概念図、（ｂ）は（ａ）のホ部の拡大図である。

【図１４】（ａ）は本発明の混合粉体層において、個数
比率が１：１以下の場合のエネルギー吸収メカニズムを
説明する概念図、（ｂ）は個数比率が１：５以上の場合
のエネルギー吸収メカニズムを説明する概念図である。

【図１５】（ａ）は本発明の更に他の実施形態のシート
状制振材の斜視図、（ｂ）は断面図である。

【図１６】本発明の粉粒体層の１００％充填の場合の周
波数に対する損失係数の低下を説明するグラフである。

【図１７】（ａ）は本発明の更に他の実施形態のシート
状制振材の斜視図、（ｂ）は断面図である。

【図１８】（ａ）は粉粒体層の重力偏析現象を説明する
概念図、（ｂ）は粉粒体層が仕切りによって分割される
場合の重力偏析現象が防止されることを説明する概念図
である。

【図１９】（ａ）（ｂ）は同上のシート状制振材の作製
に用いた装置の概略図である。

【図２０】本発明のシート状制振材の制振性能を説明す
るグラフである。

【図２１】本発明のシート状制振材の騒音レベル１／３
Ｂａｎｄを説明するグラフである。

【図２２】同上の制振性能（損失係数）を計測するシス
テムの概略図である。

【図２３】図２２の損失係数の算出に関する説明図であ
る。

【図２４】（ａ）は従来の制振材の斜視図、（ｂ）は振
動時の概念図である。

【図２５】従来の制振材の周波数に対する制振性能（損
失係数）を説明するグラフである。

【符号の説明】

１ シート材 ２ 構造物 ３ シート状制振材 ４ 粉粒体層 ５ 高剛性粒子 ６ 低弾性粒子 ８ 仕切り Ａ 制振パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 晋 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 2E001 DG01 FA13 GA24 HF16 3J048 AA07 AC02 BB01 BE14 DA06 DA10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空状のシート材の内部空間に、振動エ
   ネルギーを吸収する粉粒体層が、挙動可能な状態で封入
   されていることを特徴とするシート状制振材。
2. 【請求項２】 粉粒体層が、弾性変形に伴って振動エネ
   ルギーを吸収する低弾性粒子と、剛性の高い高剛性粒子
   とが混在した混合粉体層であることを特徴とする請求項
   １記載のシート状制振材。
3. 【請求項３】 混合粉体層において、低弾性粒子のヤン
   グ率が１０⁸（Ｎ／ｍ²）以下であり、且つ高剛性粒子の
   ヤング率が１０¹⁰（Ｎ／ｍ²）以上であることを特徴と
   する請求項２記載のシート状制振材。
4. 【請求項４】 混合粉体層において、高剛性粒子に対す
   る低弾性粒子の材料密度比が２以上であることを特徴と
   する請求項２記載のシート状制振材。
5. 【請求項５】 混合粉体層において、高剛性粒子に対す
   る低弾性粒子の平均粒径比を１以上とし、且つ高剛性粒
   子と低弾性粒子との個数比率を略１：１〜略１：５とし
   たことを特徴とする請求項２記載のシート状制振材。
6. 【請求項６】 シート材の材料が低弾性材料であること
   を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のシ
   ート状制振材。
7. 【請求項７】 シート材の内部空間に振動エネルギーを
   吸収する粉粒体層が空隙を残して充填され、その空隙の
   高さが粉粒体層の高さの２％以上であることを特徴とす
   る請求項１〜請求項６のいずれかに記載のシート状制振
   材。
8. 【請求項８】 粉粒体層が仕切りによって分割されてい
   ることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記
   載のシート状制振材。
9. 【請求項９】 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の
   シート状制振材が、金属板、木板等のパネル面に貼付さ
   れてなることを特徴とする制振パネル。