JP2004197404A - 吸音体 - Google Patents

Abstract

【課題】製造容易で吸音性能を低下させることなく水の侵入を防止すると共に、省資源及び環境保全に寄与できる吸音体を提供する。
【解決手続】吸音体１は再生ポリエステル繊維からなる吸音材２とその不織布からなり吸音面３１が撥水性を持つ被覆材３とを有し、多孔板４の中に入れられて吸音パネル５として形成されている。被覆材３には直径１．５〜３mmでピッチ３〜６mm程度の丸い孔３２が明けられていて、その反り３３が被覆材３の吸音面３１側に出されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸音パネル等に使用される吸音体に関し、特に屋外用のものに対して好都合に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
吸音材を使用したパッシブ型サイレンサーでは、従来から、吸音材として一般にグラスウールを使用していた。しかしグラスウールは、吸音性能の点で優れているものの、これをサイレンサーの吸音部に充填するときに作業者の皮膚に触れると作業者が痛みを感じるため、サイレンサー製造時の作業条件が良くないという問題がある。又、作業場では微細な繊維片が空中に浮遊するため、その対策として特別な作業服やマスク等が必要になり、作業環境を悪化させるという問題がある。更に、グラスウールでは、吸音作用をなすように多孔性を形成させるために、通常フェノール樹脂からなるバインダーが塗布される。そのため、吸音材の交換等でグラスウールを廃棄するときに産業廃棄物として取り扱われることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記のような諸問題を解決するためには、再生ポリエステル樹脂を使用し、これを繊維にして吸音材にすると共に、繊維から不織布にしてその外側の吸音面に撥水加工を施して被覆材にし、この被覆材で吸音材を包んで吸音体にすることが考えられる。しかしその場合には、撥水性の吸音面に中・高周波数領域の音に対する音響反応があるため、吸音体の吸音性能が低下するという問題があった。この問題は、被覆材に適当な大きさの孔を明けることによって解決可能である。しかしその場合には、屋外等の使用において、雨水等が侵入するという問題が生ずる。
【０００４】
吸音材は、屋外使用等の場合に水の侵入があると、長期間の使用によって次第に劣化し、吸音性能を低下させる。そのため、従来から吸音材への水の侵入を防止する技術が提案されている。例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン等の有機繊維不織布からなる芯材層の両面に、低融点繊維を含んだ接着層を介して、ガラス繊維、石綿、スチールファイバー等の無機繊維不織布からなり撥水加工された表皮層を配置し、アイロンで加熱及び加圧することによって芯材層と表皮層とを一体化させた屋外用吸音材が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２７１４３８号公報（図１、２及び関連説明）
しかしながら、このような吸音材では、表皮層が気密性を持つので吸着性能の低下が避けられないこと、加圧接着するので吸着性能を持つ芯材層が高密度化して吸音性能が低下すること、等の問題がある。
【０００６】
又、フェルト等からなる吸音部と、０．１mm以下の多数の微小孔が明けられ吸音部の上面を覆うように設けられたポリエステル又はナイロン製のフィルムと、低融点樹脂成分を含浸しフィルムと溶融接着される不織布とで形成され、微小孔により、溶融時に発生するガスを排出し、吸音部への水や油の侵入を防止しつつ、吸音率のピークを低周波数に移動させるようにした自動車のエンジン等の遮蔽カバーとして用いられる吸音材が示されている。（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−８１８８８号公報（図１及び関連説明）
しかしながら、このような吸音材では、水や油の侵入を防止するための孔を微小孔にしているので、孔明け加工が難しいと共に孔明け後及びその後の使用によって微小孔が閉塞して孔としての機能を失い、吸音材の吸音性能を低下させるおそれがある。
【０００８】
そこで本発明は、従来技術における上記問題を解決し、製造容易で吸音性能を低下させることなく水の侵入を防止すると共に、省資源及び環境保全に寄与でき製造時の作業性の良い吸音体を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決するために、吸音体が、再生ポリエステル繊維からなる吸音材と、再生ポリエステル樹脂からなり前記吸音材を囲うように形成され外側の吸音面が撥水性を備えた被覆材であって前記吸音面の全体に分布するように小寸法の孔が明けられていて前記被覆材のうちの前記孔の部分が前記外側に反りとして出されている被覆材と、を有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した吸音体とこの吸音体を備えた吸音パネルの構造例を示す。
吸音体１は吸音材２と被覆材３とを有し、本例では多孔板４の中に入れられて吸音パネル５として形成されている。吸音材２は、通常廃棄されていて回収されたペットボトルから再生されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を主成分とする再生ポリエステル繊維からなる。
【００１１】
被覆材３は、吸音材２を囲うように形成されるが、本例では吸音材２の全周囲を覆うように形成されている。被覆材３も吸音材と同様にペットボトルから再生された再生ポリエステル樹脂を用いて製造されていて、その用途に対応して０．２mm〜１mm程度の厚みのものからなり、その外側の吸音面３１は撥水性を持つように撥水処理されている。このような被覆材３としては、通常、再生ポリエステル樹脂を繊維にして製造される不織布が用いられるが、硬質の樹脂材そのものを吸音材２を梱包するケースのようにして使用することも可能である。
【００１２】
被覆材３には、本例では、吸音面３１の全体としてほぼ全表面に分布するように小寸法の孔として直径ｄ＝１．５mm〜３mm程度の丸い孔３２がピッチｐ＝３〜６mmで２０〜４０％の開口率で明けられている。この孔３２は、図２に示す如く、スポンジ等の緩衝材１００の上に置かれた被覆材３に、多数の穿孔軸１０１の植え込まれた剣山状の穿孔工具１０２をパンチングプレス機によって矢印方向に突き刺すようにして明けられる。なお、吸音パネル５が固定壁等に接触して取り付けられ吸音体１の一面側が吸音する必要がないような場合には、その面への孔明けを省略することができる。
【００１３】
このようにして明けられた孔３２では、被覆材３のうち孔３２が明けられる前の部分は、図３（ａ）の拡大斜視図に例示するように、抜き取られることなく破断して外面３１の側に複雑な形状の反り３３として出されている。この反り３３が仮に同じ形状に６分裂したものになるとすれば、同図（ｂ）及び（ｃ）の如く、開口前の仮想の破断線３３ａ及び開口後吸音面３１に直角な反り３３になってそれを円周方向に展開して示した図のようになる。従って、反り３３の山部分の平均高さｈは孔の直径ｄの半分であり、直径ｄ＝３mmならｈ＝１．５mm程度になる。
【００１４】
多孔板４は、アルミニウムやステンレスや亜鉛鉄板等の金属製で厚み０．８〜１．６mm程度のものであり、全面に６mmピッチで四角に配列された直径３mmの孔４１を備えていて、吸音パネル５が防音壁を構成したり防音空間内に設置されるときに、吸音材２の吸音性能に影響を与えることなくその形状を保持するための強度部材になっている。
【００１５】
以上のような構造の吸音パネル５は、吸音材２を被覆材３で包み込んで例えば幅０．９ｍ×高さ０．７５ｍ×厚み１６０mm程度の寸法の袋状の吸音体１を製作し、これを多孔板４で形成され２〜４区分程度に分離された構造体の中に装填することによって製造される。
【００１６】
図４はこのようにして製作された吸音パネル５における孔３２部分の状態を示す。
被覆材３が再生ポリエステル繊維の不織布でできている場合には、被覆材３で吸音材２を包み込んで吸音体５を製作する工程や吸音体１を多孔板４の構造体の中に装填するときに、被覆材３が柔軟なために吸音面３１側に出ている反り３３の部分は図示のように種々な形状に変形した状態になる。即ち、孔３２を明けたときには、図３（ａ）、（ｃ）のように吸音面３１側に突出していた反り３３は、各製作工程で押し付けられた撫でられたりして、孔３２を部分的に塞いだり孔３２の周囲近傍に不規則に重なった状態になる。そして、多孔板４の内面４２との間では、これに接触したりこれから少し離れた状態になっている。
【００１７】
一方、被覆材３が再生ポリエステル樹脂自体でできていて、硬くてある程度の強度を有する場合には、反り３３はほぼ図３（ｃ）のように吸音面３１側に突出した形状を維持していて、多孔板４の内面４２には反り３３の先が当たってこの面と被覆材３の吸音面３１との間に間隔ができた状態になっている。
【００１８】
以上のような吸音パネル５は、風雨に曝される屋外の防音構造部分に好都合に適用される。即ち、吸音材への水の侵入が効果的に防止されると共に、吸音性能も良好に維持される。
【００１９】
まず多孔板４では、吸音性能を満たせる範囲で孔４１の直径を小さくしているので、降雨時に吸音パネル５の多孔板４に雨が降りかかったときに、孔４１を通過して吸音体１に到る水が十分少なくなる。
【００２０】
そして吸音体１では、多孔板４を通過して吸音体１の被覆材３に水滴ｗが付着したときに、被覆材３の吸音面３１の撥水性と反り３３とによって防水効果が発揮される。
【００２１】
即ち、被覆材３が不織布である場合には、前記の如く、又図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、反り３３が戻って孔３２の開口面の相当部分を塞いでいたり、反り３３が多孔板４の内面４２との間に詰まっていて孔３２の周囲を部分的に塞いで孔３２への水の通過を制限していると共に、反り３３の部分を含み被覆材３の表面が撥水性を有するので、水滴ｗは、被覆材３の外側の吸音面３１を濡らして広がったり被覆材３に滲み込んで行くことなく、図４（ｂ）に示す如く、表面張力によって吸音面３１上で水滴の形状を維持し、矢印のように、孔３２の縁の反り３３に沿って流れたり、反り３３で部分的に塞がれて小さくなっている孔３２を跨いで流れたり吸音面３１上に止まったりするが、孔３２から吸音材２の中に入り込むことは殆どない。そして、水滴ｗは多孔板４の内面４２と被覆材３の吸音面３１との間を通って下に流れ落ちたり、間に溜まって次第に蒸発することになり、吸音材２部分への水の侵入が極めて効果的に防止される。
【００２２】
被覆材３が再生ポリエステル樹脂自体でできていて、図４（ｃ）のように反り３３の先が多孔板４の内面４２に当たってこの面と被覆材３の吸音面３１との間に間隔ができる場合には、図３（ｃ）の孔３２の縁の展開図に示す如く、孔の周囲が内面４２との間で半分程度塞がれると共に、反り３３が孔の縁を塞いでいる部分を含めて被覆材３の表面が撥水性を有するので、上記の不織布の場合と同様に水滴ｗは殆ど孔３２から吸音材２の中に入り込まない。
【００２３】
以上のように、孔３２を明けても、反り３３が孔３２の開口を部分的に塞いだり開口周囲に部分的に盛り上がることにより、水滴の孔３２への侵入防止効果が得られるが、そのときの孔３２は、このような水滴侵入防止効果が得られるような小寸法にされ、例えば丸い孔であれば１．５〜３mm程度の直径にされることが望ましい。
【００２４】
一方、被覆材３に孔３２を明けるが、その反り３３を残して吸音面３１側に出しているので、反り３３が直接又は多孔板４の内面４２との間で孔３２を部分的に塞ぐことになるが、穴部分の被覆材が一度破れているため確実に開いている部分ができて内外間を導通させるので、このように復元的に変形する反り３３が、孔を設けたことによって吸音性能が向上する効果を減少させることはない。
【００２５】
この点に関して発明者等は、本発明を適用した実施例と、被覆材３に孔３２を明けない場合の比較例とについて、吸音性能の比較試験を行って以下のような結果を得た。

この試験結果によれば、吸音材への水滴の侵入を効果的に防止できるように、従って吸音パネルを屋外配置にして雨がかかったときに吸音材への雨水の侵入を防止できるように、被覆材３に本発明を適用した孔を明けることにより、孔を明けないときの吸音性能の低下を改善し、十分な減音効果を得ることができた。即ち、実施例の減音量は被覆材３を使用してない吸音材２だけのときの値とほぼ同じであり、本発明の適用により、吸音材の吸音性能を１００％近く引き出せることが明らかになった。
【００２６】
以上のような吸音パネル５において、吸音材及び被覆材にしているポリエステル繊維は、性状がソフトで人が触れたときに痛くなく、又、ガラス繊維のように折れやすくなく、折れた細い繊維断片が作業場の空気中に飛散・浮遊することがない。従って、グラスウール製吸音材を使用する場合よりも、吸音パネルやサイレンサーを製造する作業者の作業条件や作業環境を改善することができる。
【００２７】
又、グラスウールはガラスくずに該当し産業廃棄物になると共に、バインダーを使用するため焼却処理の点でも問題になるが、ポリエステル繊維製吸音材はグラスウールで使用するバインダーを使用しない方法で製造され、吸音材の交換等による廃棄時に産業廃棄物にならないので、その廃棄処理が容易である。
【００２８】
又、リサイクルされる再生ポリエステル繊維を使用するので、廃棄されたペットボトルの回収・再生率を高め、その結果ゴミ量を削減し、環境保全及び省資源に寄与することができる。
【００２９】
一方、再生ポリエステル繊維は、従来衣類等を目的とした繊維として再生使用されているが、その場合には、再生品に不純物等が混入していて必要な繊維強度が得られないため、再生繊維の使用率を制限したり、特別の熱処理や乾燥処理をしたり、再生品を心線にし鞘部分には純繊維を用いた二重構造に加工する等の方法が採られている。従って、再生品の使用率が低かったり、使用のための処理が複雑でコスト高になっているが、吸音材として使用するときには、繊維間に大きな引っ張り力が作用しないため、繊維間の絡まり状態を維持できる程度の繊維強度があればよいので、全面的に再生品を使用することができる。又、吸音材としての製法は純繊維の場合と同じである。
【００３０】
その結果、材料コストを低減しグラスウールに近づけることができる。なお、現状では再生ポリエステル繊維であってもグラスウールより高くなっているが、吸音パネル又は消音器全体の価額に対する影響は僅かである。なお、再生ＰＥＴは、その普及率の向上によって将来的に低価額になる可能性がある。
【００３１】
なお、上記の試験では被覆材３を再生ポリエステル繊維の不織布にしているが、被覆材３を硬質の再生ポリエステル樹脂にすると、反り３３が孔３２を明けたときの状態に近い状態で維持されるので、吸音体１の取扱性の点では多少不利になるが、確実に水滴の吸音材側への侵入防止効果が得られると共に、必要な開口率を確保できるので、上記の実施例の場合と少なくとも同等の吸音性能を得ることができる。
【００３２】
又、以上では孔３２が丸孔である場合について説明したが、孔３２を、角孔や長短辺が２〜５mm×１〜３mm程度の長孔やスリット状の孔にしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、再生ポリエステル繊維及び再生ポリエステル樹脂からなる吸音材及び被覆材を使用するので、吸音体の製作時の作業条件や作業環境を良くすると共に、環境保全や資源保護に寄与することができる。
【００３４】
被覆材を、吸音材を囲うように形成し外側の吸音面が撥水性を備えものにしているので、吸音体が屋外用の吸音パネルとして使用されるようなときに、吸音材に直接的に雨水等が付着するのが防止されると共に、被覆材の吸音面に水が付着したときに、水に表面張力が生じて水が水滴となって吸音面に止まるので、水が吸音面を濡らして中に滲み込み、吸音材を劣化させたり凍結させるような不具合を防止することができる。
【００３５】
又、被覆材には、吸音面の全体に分布するように小寸法の孔を明けているので、中・高周波数領域の音に対する音響反応が解消され、被覆材が再生ポリエステル樹脂からなりその吸音面が撥水性を備えていても、吸音性能が低下せず、吸音材の吸音性能を十分発揮させることができる。
【００３６】
そしてこの場合、被覆材のうちの孔の部分が外側に反りとして出されているので、反りがそのままの形状で残ったり部分的に孔を塞いだり部分的に堰のように孔の縁を形成することと、外側の吸音面の撥水性との総合作用により、吸音面に雨水等が付着したときに、その水が孔から侵入して内部の吸音材を濡らすという不具合を防止することができる。その結果、吸音材の劣化を防止し、その耐久性を良くすることができる。
【００３７】
なお、上記の反りの作用によって防水効果を上げることができるが、被覆材が再生ポリエステル繊維の不織布のように柔軟な場合には，反りが孔やその縁を部分的に塞ぐことになるが、被覆材には一度孔が開通しているので、このような反りの作用が吸音性能に影響するということはない。
【００３８】
以上の如く、本発明によれば、撥水性を具備させた再生ポリエステル樹脂からなる被覆材を用いてその外面に反りを出した小寸法の孔を明けて吸音材への水の侵入を効果的に防止し、吸音体の屋外使用を可能にし、中高周波数における吸音性能の低下を解消し、製作時の作業条件や作業環境が良く環境保全や資源保護に寄与することになる極めて実用価値の高い吸音体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した吸音体及びこれを装備した吸音パネルの構成例を示し、（ａ）は吸音体の部分断面図、（ｂ）はその部分側面図、（ｃ）は吸音パネルの断面図、（ｄ）は吸音パネルの斜視図である。
【図２】被覆材への孔明け加工の説明図である。
【図３】被覆材の孔部分を示し、（ａ）は破断した状態を示す斜視図、（ｂ）は破断する面を簡略化して示す説明図、（ｃ）は反りが立った状態を孔の円周方向に展開して示した説明図である。
【図４】孔の反り部分の形状を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は断面図である。
【符号の説明】
１ 吸音体
２ 吸音材
３ 被覆材
３１ 吸音面
３２ 孔（小寸法の孔）
３３ 反り

Claims (1)

1. 再生ポリエステル繊維からなる吸音材と、再生ポリエステル樹脂からなり前記吸音材を囲うように形成され外側の吸音面が撥水性を備えた被覆材であって前記吸音面の全体に分布するように小寸法の孔が明けられていて前記被覆材のうちの前記孔の部分が前記外側に反りとして出されている被覆材と、を有することを特徴とする吸音体。

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