JP2002047370A

JP2002047370A - 発泡体および吸遮音材

Info

Publication number: JP2002047370A
Application number: JP2000231504A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Miura; 浦宏明三; Katsumi Morohoshi; 星勝己諸
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量化、省スペース化が可能で、高い吸音・
遮音性能を有し、自動車などの吸遮音材に好適な発泡体
と、このような発泡体を用いた吸遮音材を提供する。【解決手段】気泡２ａを含む発泡樹脂２の中に、圧電
性を有する例えば、チタン酸バリウムのような圧電成分
３と、例えば炭素繊維や炭素粉末のような導電成分４
と、必要に応じて強極性有機成分を含有させて発泡体１
とし、このような発泡体１を適当な形状に成形して吸遮
音材とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電成分による電
気的吸遮音作用を利用することにより、吸音率を全周波
数域で向上させると共に、任意の周波数に吸音ピークを
設定することも可能な吸音性発泡体、およびこのような
発泡体を用いることにより任意の形状に成形可能な吸遮
音材に関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、発泡吸遮音体と
しては、ポリウレタンやポリエチレン、ポリ塩化ビニル
などの高分子材料からなる発泡体が知られている。

【０００３】これらの発泡吸遮音体においては、当該発
泡吸遮音材に音が当たると、その空気振動が内部の気泡
部分の空気に伝わる。そしてこの気泡部分で空気の粘性
摩擦が生じ、音のエネルギーの一部が熱エネルギーに変
換され、吸遮音性能が生じるという機械的なメカニズム
で吸音効果が発現していた。しかし、これらの発泡体に
おいては、１ｋＨｚを下回る低周波数域の音に対しては
ほとんど吸音効果がない。

【０００４】一方、電気的なメカニズムを利用した吸遮
音材の例として、強誘性ポリマーフィルムを使用した遮
音材が特開平８−２４６５７３号に代表される公報に提
案されているが、強誘電材をフィルムとして使用する場
合、膜面積に静電容量（Ｃ）が比例することから、大面
積で使用する場合には外部抵抗値（Ｒ）を小さくする必
要が生じ、面積によっては現実的な外部抵抗値（Ｒ）を
組み合わせることができないという問題が生じる。ま
た、通常遮音構造体は、フィルム単体で構成することは
なく、適当な吸音材と組み合わせて使用するが、この場
合、フィルムの他に吸音材を用意する必要が生じること
によって、最終製品である遮音構造体が高価なものにな
ると同時に、吸音材とフィルムとを組み合わせることに
よる作業工程の煩雑さが生じ、現実的な遮音材料とはな
り難い。

【０００５】また、発泡体に電気的なメカニズムを用い
た例として、特開平１０−１４０１７１号公報には、極
性樹脂に極性活性成分を混入し、この極性活性成分を混
入したことによる双極子の変位、双極子の復元作用によ
って音のエネルギーを消費し、吸音性能が生ることが記
載されている。しかし、この方法では双極子が生じる活
性成分（メルカプトベンゾチアジル基を含む有機化合
物）を含む必要があり、発泡体を構成する高分子も極性
高分子である必要がある。

【０００６】さらに、電気的エネルギーを消費する方法
として無機圧電を用いる方法もあるが、これらの成形に
は材料の焼結が必要であり微細形状が得難いなど、成形
自由度も低い。

【０００７】加えて、吸音材は、家屋，鉄道車両，航空
機，車両など、さまざまな部位に使用されており、その
部位に応じた制限を受け、最も適したタイプのものが使
用されることになる。特に車両に用いられるものについ
ては、重量、スペースなどに多大な制約条件が加味され
ることになり、より軽く、スペースをとらない吸音構造
体が常に求められており、上記のような問題点を解消
し、このような要望に答えることが従来の吸音・遮音材
における課題となっていた。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、従来の吸遮音材における上記
課題に着目してなされたものであって、その目的とする
ところは、軽量化、省スペース化が可能で、高い吸音・
遮音性能を有し、自動車などの吸遮音材に好適な発泡体
と、このような発泡体を用いた吸遮音材を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る発泡体は、発泡樹脂中に、圧電成分と、導電成分を含
んでいる構成としたことを特徴としており、発泡体にお
けるこのような構成を前述した従来の課題を解決するた
めの手段としている。

【００１０】本発明に係わる発泡体実施の一形態とし
て、請求項２に係わる発泡体においては、圧電成分が無
機材料からなる構成とし、同じく実施形態として、請求
項３に係わる発泡体においては、導電成分が炭素繊維お
よび炭素粉末の少なくとも一方である構成とし、請求項
４に係わる発泡体においては、発泡樹脂を構成する樹脂
成分と圧電成分の質量比が１：１〜１：５の範囲である
構成とし、請求項５に係わる発泡体においては、発泡樹
脂中に強極性有機成分が含まれている構成とし、請求項
６に係わる発泡体においては、強極性有機成分のＳＰ値
（δ_S）が２．０×１０⁴〜２．７×１０⁴（Ｊ／ｍ³）
^0.5である構成とし、請求項７に係わる発泡体において
は、発泡樹脂において音圧エネルギーを機械的に消費す
ると共に、少なくとも圧電成分と導電成分からなる材料
系において振動あるいは音圧からなる外部のエネルギー
を電気エネルギーに変換し、全周波数域における音圧エ
ネルギーを消費する構成とし、さらに請求項８に係わる
発泡体においては、圧電成分の静電容量Ｃと、その他の
部分の擬似インダクタンス成分ＬとのＬＣ共振により、
式ｆ₁＝１／２π√（ＬＣ）により算出される共振周波
数ｆ₁において吸音特性を有する構成とし、請求項９に
係わる発泡体においては、圧電成分の静電容量Ｃと、そ
の他の擬似電気抵抗成分Ｒとによって、振動あるいは音
圧、またはこれらの複合として入力される周波数ｆ₂に
対してｆ₂＝１／２π√（ＲＣ）に示す共鳴により、吸
音特性を有する構成としたことを特徴としている。

【００１１】さらに、本発明の請求項１０に係わる吸遮
音体は、所望形状に成形した上記発泡体を全体もしくは
一部に使用してなる構成とし、請求項１１に係わる吸遮
音体は、それが車両用の吸遮音材である構成とし、吸遮
音体におけるこのような構成を前述した従来の課題を解
決するための手段としたことを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係わる発泡体は、図１に
示すように、気泡２ａを含む発泡樹脂２の中に、圧電性
を有する圧電成分３と、導電成分４を含むものであっ
て、さらに好ましくは強極性有機成分が含まれているも
のであり、このような発泡体１においては、当該発泡体
１が音源から音圧や振動を受けると、これによって圧電
成分である圧電体３に電荷が生じ、この電荷が圧電体３
の周囲の導電成分４による電気抵抗によって熱に変換さ
れることから、音源から発した音圧や振動が効率良く発
泡体１に吸収されることになる。

【００１３】このとき、この発泡体１を構成する発泡樹
脂としては、一般的に用いられるポリウレタン，ポリビ
ニルアルコール，ポリ塩化ビニル，塩素化ポリエチレ
ン，ポリエチレン，ポリプロピレン，エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体，ポリメタクリル酸エチル，ポリスチレ
ン，スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合
体，ポリビニルホルマール，エポキシ，フェノール，ユ
リア，シリコンなどの高分子を素材として用いることが
できる。

【００１４】これらの高分子材料は、公知の気泡発生手
段、例えば熱分解型発泡剤を用いた気泡発生手段、揮発
性溶剤を用いた気泡発生手段、あるいは高圧下で不活性
ガスを高分子中に吸収させ、常圧で発泡させる気泡発生
手段などを用いて発泡成形される。また、これらの発泡
体の構造は、通常連続気泡型であるが、当該発泡体の吸
遮音材としての用途や適用個所、吸遮音性能が求められ
る周波数域などによっては、独立気泡型でも差し支えな
い。発泡倍率については、通常２０〜３０倍程度のもの
が用いられるが、重量制限や圧縮硬さの要求レベルなど
に応じて着て５〜５０倍程度の範囲のものを用いること
ができる。すなわち、本発明においては適用部位に応じ
て任意に設定することができ、発泡倍率が特に限定され
ることはない。

【００１５】発泡体を構成するこれらの樹脂には、強い
極性を持つもの、弱い極性を持つものいずれをも用いる
ことができる。

【００１６】高性能の吸遮音材を得るには、吸遮音材を
構成する発泡体に高い圧電効果を付与することが必要で
ある。ここで圧電効果とは、音圧エネルギーを電気エネ
ルギーに変換できる機能であり、発泡体を構成する発泡
樹脂に圧電成分を添加することが必要となる。

【００１７】この圧電成分においては、歪みにほぼ比例
して電荷が生じるため、高い圧電効果を得るためには、
圧電成分が同じ音圧の下で効率良く歪むことが要求され
る。発泡樹脂中に圧電成分を混入することにより、気泡
表面に露出した圧電体と空気との摩擦、音圧変化、樹脂
中に混入している圧電体に加わる振動などによって圧電
体に変位が生じ、圧電効果が発揮される。

【００１８】本発明において圧電成分としては、例えば
ポリふっ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），トリフルオロエチ
レン−ポリふっ化ビニリデン共重合体（ＰＶＤＦ／Ｔｒ
ＦＥ）などの有機高分子圧電材料や、水晶，チタン酸
鉛，チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ），チタン酸ジルコ
ン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ），ニオブ酸リチウム，タン
タル酸リチウム，チタン酸バリウムなどの無機圧電材料
を用いることができる。

【００１９】圧電成分には、このように有機高分子圧電
材料や、無機圧電材料があるが、圧電性能が良好であ
り、市場での入手も比較的容易であることから，請求項
２に記載しているように、無機材料を用いることが望ま
しい。とりわけ、チタン酸バリウム（ＴｉＢａＯ₃）圧
電体、もしくはては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）
圧電体が好ましい。これら圧電体は、市場での入手がよ
り容易で経済性に優れ、ＴｉＢａＯ₃およびＰＺＴの持
つ優れた圧電特性によって、効率的に音圧や振動の吸収
が行われることになる。

【００２０】導電成分としては、カーボンブラック，ケ
ッチェンブラックなどの炭素系粉末、炭素系繊維、鉄，
アルミニウムなどの金属微粒子、あるいは酸化錫（Ｓｎ
Ｏ₂）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などのような半導体微粒子
が挙げられるが、市場での入手の容易性や比重の点か
ら、請求項３に記載しているように、炭素繊維もしくは
炭素粉末を使用することが望ましい。

【００２１】また、このような炭素繊維や炭素粉末を混
入することにより、音圧や振動によって発生した圧電成
分の電荷をその周囲の熱可塑性樹脂や、後述する強極性
有機成分の電気抵抗によって熱に変換する際に、炭素繊
維もしくは炭素粉末の分率によって、その電気抵抗を調
整することが可能になり、吸音特性や周波数特性を変化
させることができるようになる。また、炭素繊維や炭素
粉末の添加によって発泡体に剛性を付与することも可能
になる。

【００２２】本発明に係わる発泡体においては、請求項
４に記載しているように、発泡体に含まれる樹脂成分と
圧電成分の質量比が１：１〜１：５の範囲であることが
望ましい。質量比が１：５超過、すなわち樹脂成分に対
する圧電成分の混合量が５倍を超えると、発泡成形前の
樹脂の流動性が低下し、成形型への投入時間が増加する
傾向があるため好ましくない。さらに、圧電成分が無機
材料の場合には、発泡体表面に無機圧電成分が露出して
発泡体がもろくなる傾向もある。この樹脂の流動性低下
を改善するためには、できるだけ圧電成分等の混合量が
少ない方が望ましいことになるが、１：１未満、すなわ
ち圧電成分の混合量が樹脂成分よりも少なくなると、圧
電成分が不足して吸遮音性能改善効果が十分に得られな
くなることがあるので好ましくない。

【００２３】本発明に係わる発泡体においては、請求項
５に記載しているように、さらに強極性有機成分を含有
させることもできる。強極性有機成分とは、発泡樹脂の
素材樹脂中に混合することによりその極性を変化させる
ことのできる成分であって、極性がない状態から極性を
持たせた状態に変化させたり、極性を持つ樹脂の極性を
強めたり弱めたり、さらには無くしたりする効果を有す
る成分のことを言う。一般の樹脂に無極性のものは基本
的に存在しないが、この極性を変化させる強極性有機成
分を樹脂中に混合することにより、その追加成分の極性
をマトリックス樹脂である素材樹脂の極性に揃えること
でその極性を上昇させたり、逆にマトリクス樹脂の極性
を打ち消すことでその極性を低下させたりすることがで
きる。

【００２４】強極性有機成分の添加による極性の調整に
よって樹脂の成形性を変化させることができる。強極性
有機成分が混合された樹脂は、その極性が高い方が低い
ものよりも成形性が高い。また、この混合樹脂に圧電成
分を加えてもその成形性の傾向は変わらない。したがっ
て、成形性を確認し、マトリックス樹脂成分と添加すべ
き強極性有機成分を決め、そこに圧電成分を追加するこ
とにより、高い生産性のもとで圧電効果の高い発泡体を
得ることができる。

【００２５】強極性有機成分を添加する場合には、極性
を容易に変化させる観点から、その成分自体が高い極性
を有していることが望ましい。また、この高い極性が圧
電成分に作用し、圧電成分の代替効果を示すことも確認
されている。したがって、強極性有機成分を増加すれ
ば、圧電成分を減少させても全体としての圧電効果を確
保することができる。ここで、圧電成分は主としてセラ
ミックスであるため比重が高いのに対し、強極性有機成
分は主として有機物であるので圧電成分よりも比重が小
さいことから、強極性有機成分の配合量を増すことによ
り、圧電成分を減少させることもでき、これによって発
泡体重量の低減が可能となる。

【００２６】このような強極性有機成分は、基本的には
１種類添加すればよいが、数種類のものを混合添加する
こともできる。すなわち、一般的には、高い極性を有す
る強極性有機成分の１種類を高い配合率でマトリックス
樹脂に混合することが、高い圧電効果を確保する上で重
要となるが、強極性有機成分が不安定な場合には、安定
剤として他の強極性有機成分を混合することがある。強
極性有機成分が不安定な状態とは、発泡体成形時の熱等
によって強極性有機成分が分解されてしまったり、溶融
状態となって発泡体中に均一に分散されることなく凝結
してしまったりすることをいう。このような現象は、上
記したように複数の強極性有機成分を混合することによ
って回避される。

【００２７】また、このような強極性有機成分は、発泡
樹脂の基礎物性の経時的変化を防止する効果があり、圧
電効果とこの基礎物性の維持のために数種類の強極性有
機成分を使用することができる。なお、経時的変化と
は、発泡樹脂の硬化，軟化，弾性喪失など樹脂の劣化の
ことを意味する。さらに、発泡樹脂に耐熱性などの性能
を付与するときにも目的に応じた強極性有機成分を配合
することができる。

【００２８】強極性有機成分を添加する場合には、強極
性有機成分のＳＰ値（δ_S）は、請求項６に記載してい
るように、２．０×１０⁴〜２．７×１０⁴（Ｊ／ｍ³）
^0.5（一般に使用される単位では１０〜１３（ｃａｌ／
ｃｍ³）^0.5）であることが望ましい。なお、発泡樹脂を
構成する主成分樹脂（マトリックス樹脂）のＳＰ値につ
いては、１．６×１０⁴〜２．８×１０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5
（一般に使用される単位では７．８〜１３．６（ｃａｌ
／ｃｍ³）^0.5）であることが望ましい。

【００２９】ＳＰ値（δ_S）は、溶解性定数であり、一
般に物質の分子間力を示す指標として用いられている。
一般に、この値が高いほど、分子の極性が高くなる。し
たがって、高い極性にほぼ比例して増加する圧電硬化を
向上させるためには、ＳＰ値（δ_S）が大きいほうがよ
いことになる。また、物質の相互作用を考えた場合、両
者のＳＰ値（δ_S）の差が小さいほど互いの親和力が高
くなり、よく混ざり合うようになる。したがって発泡樹
脂を成形する際の流動性を考えた場合には、マトリック
ス樹脂のＳＰ値（δ_S）と強極性有機成分のＳＰ値
（δ_S）の差が小さいほどよく混ざり、その結果成形性
が向上することになる。

【００３０】このように、強極性有機成分の混入が必要
な場合には、圧電効果を得るためにマトリックス樹脂
（発泡樹脂の素材樹脂）も極性を有する方が好ましく、
ＳＰ値（δ_S）が１．６×１０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5未満の樹
脂では、圧電効果を得るためには好ましくない。また、
発泡成形が可能な一般的な樹脂であることが必要であ
り、ＳＰ値（δ_S）が２．８×１０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5超過
では、樹脂自体が不安定になって分解し易くなるため好
ましくない。

【００３１】一方、強極性有機成分のＳＰ値（δ_S）が
２．０×１０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5未満であると、マトリッ
クス樹脂とのＳＰ値（δ_S）の差が大きくなって、流動
性や成形性が低下する傾向があるので好ましくない。な
お、これはマトリックス樹脂のＳＰ値（δ_S）が最低の
ときと強極性有機成分のＳＰ値（δ_S）が最大のときの
差を考慮したものである。また、逆に強極性有機成分の
ＳＰ値（δ_S）が２．７×１０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5を超えた
場合には、強極性有機成分が不安定となって成形性が劣
化する傾向があるので好ましくない。

【００３２】前述したように強極性有機成分を添加した
場合、発泡樹脂を構成するマトリックス樹脂には圧電効
果が高く、成形性の容易な極性の高い、つまりＳＰ値
（δ_S）の高い樹脂を用いるのが有効である。このよう
な樹脂としては、アミド基，エステル基，カーボネート
基のような極性基を持つ樹脂である。とくにナイロン
６，ナイロン６６，などのポリアミドは、ＳＰ値
（δ_S）が２．５×１０⁴〜２．７×１０⁴（Ｊ／ｍ³）
^0.5であって、これらの使用が好ましいが、とくにこれ
らのみに限定される訳ではない。また、フェノール樹脂
やポリエステル，エポキシ樹脂もＳＰ値（δ_S）が２．
２×１０⁴程度であり、好ましく使用することができ
る。この他には、ポリブチレンテレフタレート，ポリア
クリロニトリル，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリ
スチレン，ポリカーボネート，ポリウレタン，ポリ塩化
ビニルなどを単独あるいは混合して用いることができ
る。

【００３３】強極性有機成分としては、Ｃ₆Ｈ₄ＳＮＣ−
Ｘ（Ｘは水素，金属または一般の有機基）で表されるベ
ンゾチアゾール類、Ｃ₆Ｈ₄ＳＮＣ−Ｓ−ＮＸ1−Ｘ2（Ｘ
1，Ｘ2は水素，金属または一般の有機基）で表されるベ
ンゾチアジルスルフェンアミド類、Ｒ1−ＮＲ2−ＣＳ−
Ｓ_x−ＣＳ−ＮＲ3−Ｒ4（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4はアルキ
ル基、ｘ＝１，２，４）で表されるチウラム類を用いる
ことが望ましい。

【００３４】これらは、ゴム製品の配合剤として一般に
使用される有機高分子であるが、圧電効果を維持しつつ
成形性を向上させる効果を発現することが確認されてい
る。また，一般に入手が容易で経済性が高いことも特徴
である。ベンゾチアゾール類のＳＰ値（δ_S）は、一般
に２．３×１０⁴〜２．５×１０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5、スル
フェンアミド類のＳＰ値（δ_S）は、一般に２．０×１
０⁴〜２．３×１０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5、チウラム類のＳＰ
値（δ_S）については一般に２．３×１０⁴〜２．７×１
０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5であるため、それぞれ極性が高く、
圧電効果を維持しつつ成形性を向上させる上で好都合で
ある。チウラム類は、化学構造上，熱的に比較的不安定
なものも含まれるため、ベンゾチアゾール類やスルフェ
ンアミド類と混合して使用することが望ましい。

【００３５】特に有効な強極性有機成分としては、ベン
ゾチアゾール類ではメルカプトベンゾチアゾール（ＭＢ
Ｔ），ジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ），2
−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩（ＺｎＭＢＴ）
を挙げることができる。また、スルフェンアミド類で
は、Ｎ−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフ
ェンアミド（ＣＢＳ），Ｎ,Ｎ−ジシクロヘキシル−2−
ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ），Ｎ
−ｔ−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド
（ＢＢＳ），Ｎ−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾ
ールスルフェンアミド（ＯＢＳ），Ｎ,Ｎ−ジイソプロ
ピル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（ＤＰＢ
Ｓ）、さらにチウラム類では、テトラメチルチウラムモ
ノスルフィド（ＴＭＴＭ），テトラメチルチウラムジス
ルフィド（ＴＭＴＤ），テトラブチルチウラムジスルフ
ィド（ＴＢＭＴＤ），ジペンタメチレンチウラムテトラ
スルフィド（ＤＰＴＴ）を挙げることができる。

【００３６】その他、硫黄や、1,3−ビス（2−ベンゾチ
アゾールメルカプトメチル）尿素，ジオルソトリルグア
ニジンを用いることができる。特に硫黄は、非常に高い
ＳＰ値（δ_S）を有している点で好ましく使用できる
が、特にこれに限定されることはない。

【００３７】本発明に係わる発泡体においては、音圧エ
ネルギーを機械的に消費する以外に、少なくとも圧電成
分と導電成分により形成される材料系によって振動ある
いは音圧からなる外部のエネルギーを電気エネルギーに
変換して、全周波数域で音圧エネルギーを消費するもの
とすることができる。すなわち、発泡樹脂中に、圧電成
分と導電成分、さらに必要に応じて強極性有機成分を含
むことにより、振動あるいは音圧からなる外部のエネル
ギーが電気エネルギーに変換され、全周波数域で音圧エ
ネルギーが消費されることになる。圧電体は振動あるい
は音圧からなる外部のエネルギーを電気エネルギーに変
換し、電気エネルギーはマトリックス樹脂、導電成分、
および強極性有機成分（添加されている場合）の間の抵
抗によって最終的に熱として消費される。したがって、
マクロ的には低周波から高周波にわたる全周波数の音圧
エネルギーが消費されることになる。一般の吸遮音材の
吸遮音性能は、発泡体の表面と空気との相互作用（摩
擦）により音圧エネルギーが熱エネルギーに変換される
ことにより消費されて吸遮音性能として現れるのに対
し、本発明の発泡体においては、このような摩擦に加え
て、圧電効果が発揮されることから、同体積、同一表面
積の一般吸遮音体に比べて全周波数の吸音率が向上する
ことになる。

【００３８】さらに、本発明に係わる発泡体において
は、圧電成分等の静電容量Ｃと、その他の部分の擬似イ
ンダクタンス成分ＬとのＬＣ共振により、式ｆ₁＝１／
２π√（ＬＣ）により算出される共振周波数ｆ₁におい
て吸音特性を有するものとすることができる。

【００３９】本来、マトリックス樹脂に分散された圧電
成分の静電容量Ｃや、マトリックス樹脂，導電成分およ
び強極性有機成分との間に形成される擬似インダクタン
ス成分Ｌを正確に測定することは困難であるため、正確
にｆ₁によってその共振周波数を設定することはできな
い。しかしながら、近似式としてこのｆ₁を設定するこ
とにより、特定周波数で活性の高い吸音材を得ることが
可能となる。そして、例えば導電成分の添加量によって
このｆ₁を調整することが効果的である。このとき、導
電成分の添加量としては、質量比で発泡体全体の３〜１
０％が炭素繊維や炭素粉末であることが望ましいが、特
にこの範囲のみに限定されることはない。

【００４０】また、本発明に係わる発泡体においては、
圧電成分の静電容量Ｃと、その他の擬似電気抵抗成分Ｒ
とによって、振動あるいは音圧、またはこれらの複合と
して入力される周波数ｆ₂に対してｆ₂＝１／２π√（Ｒ
Ｃ）に示す共鳴により、吸音特性を有するものとするこ
とができる。

【００４１】すなわち、上記周波数ｆ₂は、上記インダ
クタンス成分Ｌの測定が困難な場合に有効であって、比
較的測定が容易な擬似電気抵抗Ｒを用いて、圧電共振周
波数ｆ₂を決定するものである。このｆ₂もｆ₁と同様に
近似式であるが、この式により発泡体内の圧電成分の静
電容量Ｃと、その他の成分による擬似電気抵抗成分Ｒと
によって、振動あるいは音圧、もしくはこれらの複合と
して入力される周波数ｆ₂に対して活性の高い吸音材を
得ることが可能となる。そして、ｆ₁の場合と同様に、
導電成分の配合量を変えることによってこのｆ₂を調整
することが可能である。

【００４２】本発明に係わる上記発泡体は、請求項１０
に記載しているように、吸遮音材として用いることがで
き、従来の発泡材からなる吸遮音材に比べて、大幅に吸
遮音性能が優れたものとなる。当該吸遮音材は、請求項
１１に記載しているように、従来、スペース，重量，コ
スト面の制限がとくに厳しく、特に低周波数側の騒音を
低減することが困難であった自動車などの車両用の吸遮
音材として用いることが特に効果的である。

【００４３】

【発明の効果】本発明に係わる発泡体は、上記構成、す
なわち発泡樹脂中に、圧電成分と、導電成分を含んでい
る構成のものであるから、発泡体の本体、すなわち発泡
樹脂部分で音圧エネルギーが機械的に吸収されると共
に、音源からの音圧や振動によって圧電成分に電荷が生
じ、この電荷が周囲の導電成分による電気抵抗によって
熱に変換されるために、騒音を効率良く吸収して、消費
させることができ、吸遮音性能を大幅に向上させること
ができるという極めて優れた効果をもたらすものであ
る。

【００４４】望ましい実施の形態として、上記圧電成分
に入手の容易な無機材料を用いることによってコスト的
に有利なものとすることができ、導電成分に同様に入手
の容易な炭素繊維や炭素粉末を用いることによってコス
ト低減と共に、発泡体の軽量化が可能になる。また、発
泡樹脂を構成する樹脂成分と圧電成分の質量比が１：１
〜１：５の範囲とすることによって、圧電成分の過不足
が解消され、成形時の樹脂の流動性を損なうことなく、
吸遮音性の改善効果を高めることができ、発泡樹脂中に
強極性有機成分、とくにそのＳＰ値（δ_S）が２．０×
１０⁴〜２．７×１０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5の範囲のものを添
加することによって、樹脂の成形性，耐熱性を向上させ
たり、樹脂の経時変化（劣化）を防止したりすることが
でき、さらには圧電成分の機能を一部代替して発泡体の
軽量化にも有効であるという優れた効果がもたらされ
る。

【００４５】さらに、圧電成分の静電容量Ｃとその他の
部分の擬似インダクタンス成分ＬとのＬＣ共振により、
式ｆ₁＝１／２π√（ＬＣ）により算出される共振周波
数ｆ₁において吸音特性を有するものとしたり、前記静
電容量Ｃとその他の擬似電気抵抗成分Ｒとによって、振
動あるいは音圧、またはこれらの複合として入力される
周波数ｆ₂に対してｆ₂＝１／２π√（ＲＣ）に示す共鳴
により、吸音特性を有するものとしたりすることによっ
て、発泡体の吸音周波数ピークを任意に調整することが
でき、適用部位に応じた騒音の特定周波数を重点的に吸
収、遮断することができるという優れた効果がもたらさ
れる。

【００４６】また、本発明に係わる吸遮音材は、上記発
泡体を所望形状に成形したものであるから、特に低周波
数域の吸遮音性能に優れ、自動車などの車両用吸遮音材
として好適に使用することができる。

【００４７】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいてより具体
的に説明する。

【００４８】実施例１発泡樹脂素材としてＳＰ値（δ_S）＝２．１×１０⁴（Ｊ
／ｍ³）^0.5のポリウレタン、圧電成分としてＴｉＢａＯ
₃（樹脂と圧電成分の質量比＝１：３）、導電成分とし
て炭素繊維を用い、混合したのち、所定の型内で発泡さ
せることによって発泡体を作製した。

【００４９】実施例２樹脂と圧電成分の質量比を１：１とし、これ以外は上記
実施例１と同様の条件のもとに、発泡体を作製した。

【００５０】実施例３樹脂と圧電成分の質量比を１：５とし、これ以外は上記
実施例１と同様の条件のもとに、発泡体を作製した。

【００５１】実施例４素材樹脂中に、ＳＰ値（δ_S）＝２．３×１０⁴（Ｊ／ｍ
³）^0.5のＮ,Ｎ−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアジル
スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）を強極性有機成分と
して添加し、これ以外は上記実施例１と同様の条件のも
とに、発泡体を作製した。

【００５２】実施例５素材樹脂中に、ＳＰ値（δ_S）＝２．７×１０⁴（Ｊ／ｍ
³）^0.5のチウラム類を強極性有機成分として添加し、こ
れ以外は上記実施例１と同様の条件のもとに、発泡体を
作製した。

【００５３】実施例６素材樹脂中に、ＳＰ値（δ_S）＝２．０×１０⁴（Ｊ／ｍ
³）^0.5のグアニジン類を強極性有機成分として添加し、
これ以外は上記実施例１と同様の条件のもとに、発泡体
を作製した。

【００５４】実施例７圧電成分として、ＴｉＢａＯ₃に代えてチタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）を用い、これ以外は上記実施例１と同
様の条件のもとに、発泡体を作製した。

【００５５】実施例８導電成分として、炭素繊維に代えて炭素粉末を用い、こ
れ以外は上記実施例１と同様の条件のもとに、発泡体を
作製した。

【００５６】実施例９発泡樹脂素材として、ポリウレタンに代えて、ＳＰ値
（δ_S）＝１．６×１０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5のポリプロピレ
ンを用い、これ以外は上記実施例１と同様の条件のもと
に、発泡体を作製した。

【００５７】実施例１０樹脂と圧電成分の質量比を１：０．５とし、これ以外は
上記実施例１と同様の条件のもとに、発泡体を作製し
た。

【００５８】比較例１発泡樹脂素材としてＳＰ値（δ_S）＝２．１×１０⁴（Ｊ
／ｍ³）^0.5のポリウレタンを用い、圧電成分や導電成分
を添加することなく、上記ポリウレタンのみからなる発
泡体を作製した。

【００５９】比較例２圧電成分としてのＴｉＢａＯ₃を添加することなく、ポ
リウレタン樹脂と炭素繊維からなる発泡体を上記実施例
１と同様の条件のもとに作製した。

【００６０】比較例３導電成分としての炭素繊維を添加することなく、ポリウ
レタン樹脂とＴｉＢａＯ₃からなる発泡体を上記実施例
１と同様の条件のもとに作製した。

【００６１】比較例４圧電成分としてのＴｉＢａＯ₃を添加することなく、Ｄ
ＣＨＢＳＡを添加したポリウレタン樹脂と炭素繊維とか
らなる発泡体を上記実施例４と同様の条件のもとに作製
した。

【００６２】〔評価試験〕上記各実施例および比較例に
よって得た発泡体から、厚さ３０ｍｍ、径１００ｍｍの
サイズに切り出して吸遮音材とし、当該各サンプルにつ
いて、ＪＩＳＡ１４０５に規定された管内法による建
築材料の垂直入射吸音率測定法に基づいて吸音率の測定
を行った。測定周波数領域は１００〜１６００Ｈｚとし
た。

【００６３】これらの結果は、表１および図２に示すと
おりで、本発明の実施例に係わる発泡体からなる吸遮音
材サンプルについては、発泡樹脂のみからなる比較例１
の吸遮音材に比べて全周波数域において優れた吸音特性
を示すと共に、予め設定された各周波数において優れた
吸音特性のピーク値を示すことが確認された。

【００６４】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる発泡体の断面構造を示す模式図
である。

【図２】本発明の実施例に係わる吸遮音材サンプルの垂
直入射吸音率測定結果を比較例とサンプルと比較して示
すグラフである。

【符号の説明】

１発泡体２発泡樹脂３圧電成分４導電成分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D023 BA02 BA03 BB21 BC00 BD00 BE04 BE31 4F074 AA78 AC02 AC23 AD14 AE04 AG08 AG20 BA31 DA40 DA57 5D061 AA06 AA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発泡樹脂中に、圧電成分と、導電成分を
含んでいることを特徴とする発泡体。
【請求項２】圧電成分が無機材料からなることを特徴
とする請求項１記載の発泡体。
【請求項３】導電成分が炭素繊維および炭素粉末の少
なくとも一方であることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の発泡体。
【請求項４】発泡樹脂を構成する樹脂成分と圧電成分
の質量比が１：１〜１：５の範囲であることを特徴とす
る請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発泡体。
【請求項５】発泡樹脂中に強極性有機成分が含まれて
いることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれ
かに記載の発泡体。
【請求項６】強極性有機成分のＳＰ値（δ_S）が２．
０×１０⁴〜２．７×１０⁴（Ｊ／ｍ³）^0.5であることを
特徴とする請求項５記載の発泡体。
【請求項７】発泡樹脂において音圧エネルギーを機械
的に消費すると共に、少なくとも圧電成分と導電成分か
らなる材料系において振動あるいは音圧からなる外部の
エネルギーを電気エネルギーに変換し、全周波数域にお
ける音圧エネルギーを消費することを特徴とする請求項
１ないし請求項６のいずれかに記載の発泡体。
【請求項８】圧電成分の静電容量Ｃと、その他の部分
の擬似インダクタンス成分ＬとのＬＣ共振により、式ｆ
₁＝１／２π√（ＬＣ）により算出される共振周波数ｆ₁
において吸音特性を有することを特徴とする請求項１な
いし請求項７のいずれかに記載の発泡体。
【請求項９】圧電成分の静電容量Ｃと、その他の擬似
電気抵抗成分Ｒとによって、振動あるいは音圧、または
これらの複合として入力される周波数ｆ₂に対してｆ₂＝
１／２π√（ＲＣ）に示す共鳴により、吸音特性を有す
ることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか
に記載の発泡体。
【請求項１０】所望形状に成形した請求項１ないし請
求項９のいずれかに記載の発泡体を全体もしくは一部に
使用してなること特徴とする吸遮音材。
【請求項１１】車両用の吸遮音材であることを特徴と
する請求項１０記載の吸遮音材。