JP2001138908A - 防音制振材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制振性および防音性に優れた防音制振材を提
供する。 【解決手段】 複数の中空部１６を有する金属製基体１
と、基体１における一部もしくは全部の中空部１６に配
設されて基体１に固定された制振シート２と、基体１に
おける一部もしくは全部の中空部１６に充填された発泡
体３とを備える。これにより、制振効果のみならず防音
効果も発揮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄道車両や自動
車などの車体台車部などの他、建築物の床部や梁部など
に適用される防音制振材に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鉄道などの輸送機関では、高速
化ないしは省エネギー化を受けて、車体台車部などに使
用される長尺中空構造部材を可及的軽量にする技術が種
々開発されている。この種の長尺中空構成部材は、軽量
で剛性に富むことが必要であり、最近では、アルミニウ
ムないしはアルミニウム合金を押し出し成形したものが
用いられている。

【０００３】ところが、アルミニウないしはアルミニウ
ム合金材は、鉄などに比較して比重が小さく、走行時の
振動騒音を伝達しやすくなり、これらを低減する対策が
不可欠となる。

【０００４】このため、従来では、特開平９ー１７４７
２２号公報に示すように、ジグザグ状のリブにより仕切
られた複数の中空部を有するトラス形のアルミニウム押
出形材を基体とし、この基体における複数の中空部に位
置してリブに当接する制振樹脂シートを接着したり、あ
るいは、特開平１０ー２３１３０１号公報に示すよう
に、トラス形のアルミニウム形材における中空部内に防
音用の発泡体を充填したものが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記前者の
ように、アルミニウム製基体における中空部内に制振樹
脂シートを接着・固定したものでは、制振効果が基体で
きるものの、固体材料中の固体音に起因する騒音、ある
いは固体音の共鳴音などに対しては、それらを抑制する
効果はあまり期待できない。

【０００６】また、上記後者のように、アルミニウム製
基体における中空部内に発泡体を充填したものでは、固
体音など音エネルギーが発泡体の細孔中に入射されて、
内部摩擦や粘性抵抗などを受けて減衰されるので、防音
性を高められるが、制振樹脂シートを接着したもののよ
うな十分な制振効果は得られない。

【０００７】この発明は、上記問題を解決するためにな
されたのであり、制振性および防音性に優れた防音制振
材を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、複数の中空
部を有する金属製基体と、基体における一部もしくは全
部の中空部に配設されて基体に固定された制振シート
と、基体における一部もしくは全部の中空部に充填され
た発泡体とを備えていることを特徴とする長尺中空構造
部材によって解決される。

【０００９】この発明によれば、複数の中空部を有する
金属製基体における一部もしくは全部の中空部に制振シ
ートが固定されているので、基体が振動を受けて各部が
加振されて振動を開始すると、その部位の制振シートが
曲げ変形を受け、振動エネルギーが熱エネルギーに変換
され、基体全体の振動エネルギーが抑制される。一方、
金属製基体における一部もしくは全部の中空部に発泡体
を充填したので、固体音などが基体に伝達された際に、
発泡体の細孔中に入射され、その音エネルギーが細孔内
の摩擦抵抗や粘性抵抗などにより、熱エネルギーに変換
されて減衰される。

【００１０】また、制振シートが配設された中空部に発
泡体が充填されている場合には、制振作用と防音作用を
一層有効に発揮させることができる。

【００１１】さらに、制振シートが発泡体の発泡による
膨張力で基体内に固定されている場合には、制振シート
を特別の部材を用いることなく、堅固に固定することが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００１３】図１は、この発明の一実施形態にかかる防
音制振材を示す断面図である。

【００１４】図１において、この防音制振材Ａは、長尺
中空の金属製の基体１と、制振シート２と、発泡体３と
を備えている。

【００１５】基体１は、例えばアルミニウムまたはアル
ミニウム合金の押出形材からなり、図２に示すように、
上下の面板部１１，１２と左右の側板部１３，１４間に
ジグザグ状のリブ部１５が一体形成されたトラス構造で
あり、両面板部１１，１２とリブ部１５との間に複数の
中空部１６が形成されている。

【００１６】因みに、この基体１は、横幅Ｗが４２０ｍ
ｍ、厚さＨが１０４ｍｍ、面板部１１，１２の各厚みｔ
１，ｔ２がそれぞれ２ｍｍ、側板部１３，１４の厚みｔ
３，ｔ４がそれぞれ１ｍｍ、リブ部１５の厚みｔ５が１
ｍｍ、中空部１６の各内角が６０°、中空部外形の一辺
が１２０ｍｍである。勿論、これらの値は、適用物に応
じて任意に変更すればよい。

【００１７】なお、基体１は、一対の面板部１１，１２
間を、複数の並設された垂直リブ部で一体に連結した形
材で構成したものであってもよいが、この実施形態のよ
うなトラス構造の形材で構成したものでは、成形と同時
に十分な剛性を容易に付与することができる。

【００１８】また、中空部１６を有する基体１として
は、トラス形構造の押出形材に限らず、断面形状がπ形
の形材に、別体の面板を組み付けることにより中空部が
形成されるものであってもよい。

【００１９】前記基体１の材料であるアルミニウムまた
はアルミニウム合金は、その種類が限定されることはな
く、あらゆるアルミニウムまたはアルミニウム合金を使
用することができ、必要に応じて押出成形後、時効硬化
させてもよい。なお、時効硬化は、制振シート２の固定
および発泡体３の注入前に実施してもよく、制振シート
２を熱融着させる際に同時に実施してもよい。

【００２０】制振シート２は、基体１におけるいずれか
の中空部１６において、面板部１１，１２の各内面およ
びリブ１３の双方もしくはいずれか一方に固定可能であ
り、必要に応じて面板部１１，１２の各内面の一部位も
しくは全域に固定配置されるか、あるいはリブ１３の一
部位もしくは全域に固定される。この実施形態では、図
２に示すように、すべての中空部１６内において、面板
部１１，１２の各内面に長さ方向のほぼ全域にわたって
固定されている。

【００２１】制振シート２としては、公知のものを使用
でき、例えばアスファルト系樹脂、スチレンブタジエン
ゴム、ブタジエンゴムなどの合成ゴム、天然ゴム、石油
樹脂などが単独もしくは複数の混合物または共重合体と
して含有されるか、あるいは層状構造を成しているもの
を用いることができ、これに必要に応じて無機骨材、無
機系フィラー、炭酸カルシウムなどを混入してもよい。

【００２２】制振シート２の厚さとしては、基体１にお
ける中空部１６の大きさに応じて任意に決定できるが、
通常は、１〜１０ｍｍが好ましい。この範囲が好ましい
のは、１ｍｍよりも薄くなると、制振効果が乏しく、１
０ｍｍより厚くなると、中空部１６に充填する発泡体３
の体積が狭くなることの他に、防音制振材Ａの全体重量
が増加するという問題が生じるためである。

【００２３】制振シート２は、アルミニウム合金製基体
１に自己融着、熱融着あるいは接着剤で固定してもよい
し、また、発泡体３の発泡時にアルミニウム合金に押し
つけて固定してもよく、後者の場合は、制振シート２を
固定するための特別な部材は不要となる。

【００２４】なお、制振シート２を熱融着シートを使っ
て固定する場合は、予め熱融着シートを制振シート２に
貼り付けておき、これら一体化物を用いるようにすれ
ば、固定作業時の作業性が良くなる。

【００２５】前記発泡体３は、基体１における一部の中
空部１６内もしくはこの実施形態のように、全部の中空
部１６内に注入・発泡されており、これにより、図１に
示す防音制振材Ａが製作される。

【００２６】発泡体３としては、脂肪族系樹脂、芳香族
系樹脂、および両者の共重合樹脂類、ウレタン系樹脂、
塩化ビニル、メタクリル酸およびエステル誘導体、アク
リル酸およびエステル誘導体、酢酸ビニル、フマル酸、
マレイン酸、塩化ビニリデンなどの単独重合体あるいは
共重合体、あるいはこれらの混合物などの樹脂組成物、
発泡ゴムが挙げられる。

【００２７】発泡ゴムとしては、天然ゴムもしくはスチ
レンブタジエンゴム、ブタジエンゴムなどの合成ゴムを
用いることができる。

【００２８】発泡体３の構造としては、連続気泡、独立
気泡の他に、網状、蜂の巣状など任意のものを使用可能
である。

【００２９】発泡体３は、上記樹脂組成物の原料と発泡
剤を混合・注入あるいは注入後に加熱することにより発
泡して得られ、必要に応じて触媒、架橋剤、シリコーン
などの整泡剤、尿素などの発泡助剤などが添加される。

【００３０】発泡剤としては、チアゾアミノベンゾー
ル、アゾビスイソブチロニトリル、カーバミン酸アザイ
ド、アゾジカルボンアミド、ベンジルモノヒドラゾー
ル、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレン
テトラミン、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド
あるいはトリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオ
ロメタン、１，１‐ジクロロ‐１‐フルオロエタンなど
のフロン類、さらに固体酸素、ほう酸、水酸化アルミニ
ウムなどが挙げられる。

【００３１】発泡体３は、さらに、上記液状での注入・
加熱の他に、シート状の未加硫ゴムを加熱によって発泡
と同時に加硫して得られる解放気泡構造のゴム弾性体を
用いてもよい。

【００３２】未加硫ゴムとして、天然ゴムもしくはスチ
レンブタジエンゴム、ブタジエンゴムなどの合成ゴムを
用いることができ、これに加硫剤として、加熱により硫
黄を発生する硫黄化合物、加硫促進剤として、チアゾー
ル系化合物などが混合される。

【００３３】このように、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金製のトラス形の押出形材からなる基体１の全部
の中空部１６に位置して、上下の面板部１１，１２の各
内面に制振シート２を固定したので、基体１に伝達され
た固有振動のエネルギーで制振シート２が加振される
と、その振動エネルギーが熱エネルギーに変換され、基
体全体の振動が減衰される。一方、基体１に振動音が伝
達されると、その音エネルギーは、発泡体３の表面の多
孔質部分で乱反射される他、ほとんどは細孔内に入り込
み、摩擦抵抗や内部粘性抵抗などにより、減衰される。

【００３４】図４は、基体１における複数の中空部１６
の一つ置きに、両側のリブ１５に固定して制振シート２
を配設するとともに、全部の中空部１６に発泡体３を充
填したものである。この場合も、制振効果および防音効
果が十分に発揮される。

【００３５】図５は、基体１における全部の中空部１６
において面板部１１，１２の各内面に制振シート２を固
定する一方、一つ置きの中空部の両側のリブ部１５に制
振シート２を固定し、全部の中空部１６に発泡体３を充
填したものである。この場合は、長尺中空構造体Ａの重
量が若干増加するが、制振効果および防音効果が一段と
高められる。

【００３６】つぎに、この発明の実施例を説明する。 ［実施例１］材質６Ｎ０１のアルミニウム合金を用い、
基体１として、図２に示すトラス構造の断面を有する中
空押出形材を押出成形し、強制空冷後、整直し、長さ２
５ｍに切断した。

【００３７】次に、熱融着シートが貼り付けられたアス
ファルト系樹脂シートからなる厚さ１．５ｍｍの制振シ
ート２を、図３に示すように、押出形材の全ての中空部
１６において、上下の面板部１１、１２の各内面に長さ
２５ｍにわたり固定し、１２０°Ｃで２０分間熱処理し
て、この制振シートを固定した。つぎに、制振シートを
固定した中空押出形材を１７０°Ｃで５時間焼き戻し
た。

【００３８】さらに、ゴム成分としてのスチレンブタジ
エンゴム、発泡剤としての４，４’‐オキシビスベンゼ
ンスルホニルヒドラジド、発泡助剤としての尿素からな
る混合物を注入し、１７０°Ｃで１時間熱処理すること
により、押出形材の全ての中空部に発泡体３としての発
泡ゴムを充填し、これによりアルミニウム合金製の長尺
の防音制振材を得た。 ［実施例２］制振シート２の固定個所が、図４に示すよ
うに、基体１のリブ１５である以外は、実施例１と同様
にしてアルミニウム合金製の長尺の防音制振材を得た。 ［実施例３］制振シート２の固定個所が、図５に示すよ
うに、基体１における上下の面板部１１、１２の各内面
ならびにリブ部１５である以外は、実施例１と同様にし
てアルミニウム合金製の長尺の防音制振材を得た。 ［実施例４］焼き戻しまでは実施例１と同じ処理を行っ
たのち、ポリオール、ジオクチルフタレート、シリコー
ン整泡剤、水、触媒としてのアミン、イソシアネートを
混合し、基体１の中空部１６に注入発泡することによ
り、全ての中空部１６に発泡体３としての発泡ウレタン
を充填し、これによりアルミニウム合金製の長尺の防音
制振材を得た。 ［実施例５］制振シート２の固定個所が、図４に示すよ
うに、基体１のリブ部１５であること以外は、実施例４
と同様にしてアルミニウム合金製の長尺の防音制振材を
得た。 ［実施例６］制振シート２の固定個所が、図５に示すよ
うに、基体１における上下の面板部１１、１２の各内面
ならびにリブ部１５である以外は、実施例４と同様にし
てアルミニウム合金製の長尺の防音制振材を得た。 ［比較例１］焼き戻しまでの工程を実施例１と同様に実
施し、発泡体を充填することなく、中空部１６に制振シ
ート２が固定されたアルミニウム合金製の長尺の防音制
振材を得た。 ［比較例２］焼き戻しまでの工程を実施例２と同様に実
施し、発泡体を充填することなく、中空部１６に制振シ
ート２が固定されたアルミニウム合金製の長尺の防音制
振材を得た。 ［比較例３］焼き戻しまでの工程を実施例３と同様に実
施し、発泡体を充填することなく、中空部１６に制振シ
ート２が固定されたアルミニウム合金製の長尺の防音制
振材を得た。 ［比較例４］材質６Ｎ０１のアルミニウム合金を用い
て、基体として、図２に示すトラス構造の断面を有する
中空押出形材を押出成形し、強制空冷後、整直し、長さ
２５ｍに切断した。

【００３９】次に、中空押出形材を１７０°Ｃで５時間
焼き戻した。

【００４０】次に、制振シートを用いることなく、実施
例１と同様にして基体１の中空部１６に発泡体３として
の発泡ゴムを充填し、これによりアルミニウム合金製の
長尺の防音制振材を得た。 ［比較例５］焼き戻しまでの工程を比較４と同様に実施
したのち、実施例４と同様にして基体１の中空部１６に
発泡体３としての発泡ウレタンを充填し、これによりア
ルミニウム合金製の長尺の防音制振材を得た。 ［比較例６］焼き戻しまでの工程を比較例４と同様に実
施し、これにより制振シートも発泡体も有しないアルミ
ニウム合金製の長尺の防音制振材を得た。

【００４１】実施例１〜６、比較例１〜６で得た防音制
振材の制振および防音効果を調べたものを表１に示す。

【００４２】なお、制振効果については、共振法によ
り、２０°Ｃ、４０°Ｃ、６０°Ｃの各温度における損
失係数ηを測定（損失係数ηが大きい程、制振効果が高
く、η＝０．０５以上で制振効果があるとされてい
る。）し、３つの測定温度における損失係数ηの平均値
がＯ．５以上のものを◎、０．２以上０．５未満のもの
を○、０．０５以上０．２未満のものを△、０．０５未
満のものを×として評価した。

【００４３】防音効果については、１／３オクターブ周
波数に対する音響透過損失（ｄＢ）（中心周波数１ｋＨ
ｚ）を測定し、音響透過損失が４０ｄＢ以上のものを
◎、３０ｄＢ以上４０ｄＢ未満のものを○、３０ｄＢ未
満のものを×として評価した。

【００４４】

【表１】

【００４５】上記表１から明らかなように、この発明の
制振防音材では、制振シート２を基体１の任意の中空部
１６に設置したことにより、十分な制振効果が得られ、
また、発泡体３を基体１の任意の中空部１６に充填した
ことにより、固体音が減衰されて防音効果が有効に発揮
されることが分かった。特に、基体１の面板部及びリブ
部の両方に制振シート２を固定し、発泡体３として発泡
ウレタンを用いた実施例６のものが、制振性能、防音性
能ともに最も優れていることがわかる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、この発明は、複数の中空
部を有する金属製基体における一部もしくは全部の中空
部において、制振シートを基体に固定したので、基体に
伝達された振動エネルギーが制振シートで熱エネルギー
に変換されて基体全体の振動が減衰される一方、一部も
しくは全部の中空部に発泡体を充填したので、固体音な
どの音エネルギーが細孔内の粘性抵抗などにより、有効
に減衰される。

【００４７】また、制振シートが配された中空部に発泡
体が充填されている場合には、制振作用と防音作用を一
層有効に発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる防音制振材を横
断して示す斜視図である。

【図２】同じく図１の防音制振材を得るために押出成形
された基体を示す断面図である。

【図３】図２の基体における中空部内に制振シートを配
置した状態で示す断面図である。

【図４】防音制振材の他の例を示す断面図である。

【図５】防音制振材のさらに他の例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・・金属製基体 ２・・・・・・・・・・・制振シート ３・・・・・・・・・・・発泡体 １１，１２・・・・・・・面板部 １５・・・・・・・・・・リブ部 １６・・・・・・・・・・中空部 Ａ・・・・・・・・・・・防音制振材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川畑 博之 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 成願 茂利 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 Ｆターム(参考） 2E001 DF01 DG01 FA01 FA11 GA07 GA08 GA12 GA24 GA60 GA67 GA82 HB04 HD03 HD13 HE01 HE09 JA07 JD08 JD09 KA03 KA07 LA16 3D023 BA02 BA03 BB16 BB30 BC00 BD04 BD07 BE03 BE04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の中空部を有する金属製基体と、 基体における一部もしくは全部の中空部に配設されて基
   体に固定された制振シートと、 基体における一部もしくは全部の中空部に充填された発
   泡体と、 を備えていることを特徴とする防音制振材。
2. 【請求項２】 制振シートが配設された中空部に発泡体
   が充填されている請求項１に記載の防音制振材。