JP2005070562A - 遮音性軽量構造部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】芯材として多孔質成型体である発泡アルミニウム3を用い、その両面に接着一体化された金属板であるアルミニウム板2を備えてなる構造部材1において、断面が凹形状である溝6を発泡アルミニウム3の少なくとも片面に単数若しくは複数設け、かつ前記溝内にポリエステル繊維材料4を充填し、単数若しくは複数の溝開口端を覆うアルミニウム板2部分にゴム制振材5を接着一体化する。
【選択図】図3
Description
また、軽金属、例えばアルミニウムからなるハニカム構造体(アルミハニカム)と表面板の間にクロロプレンゴムのようなゴム状弾性体を積層したものもある。そして、例えば車両用床板として使用されている(例えば、特許文献2参照。)。
アルミハニカムと表面板の間にクロロプレンゴムのようなゴム状弾性体を積層し、音(音波)が原因となる振動を遮断しても、ゴム状弾性体はアルミハニカムあるいは表面板と接着されていることにより、一体化した構造部材の効果を持つこととなり、同様に単層構造に似た遮音性(「質量則」に従う透過損失)となるといった欠点があった。
そして、周波数315〜630Hzでの音の透過損失が周波数と透過損失からの質量則を5〜8dB、同1000〜2000Hzでの音の透過損失が周波数と透過損失からの質量則を2dB、各々上回ることを特徴としている。なお、上記の透過損失の値は、後の[発明を実施するための最良の形態]で記載のように、断面が凹形状である溝を多孔質成型体の片面に設けたものの値である。以下の諸透過損失の値についても同様であるが、片面にだけ設けることに限定するものではない。
さらに、芯材として多孔質成型体を用い、その表裏に接着一体化された金属板を備え、前記多孔質成型体の少なくとも片面における断面が凹形状である単数若しくは複数の溝内に繊維材料を充填した構造部材において、前記単数若しくは複数の溝開口端を覆う前記金属板部分に制振材料を接着一体化することにより、周波数100〜400Hzでの音の透過損失の改善が最大5dBであることを特徴とする。
また、本発明である遮音性に優れた軽量構造部材の製造方法の技術的手段は、芯材として多孔質成型体を用い、その両面に接着一体化された金属板を備えてなる構造部材において、該多孔質成型体の少なくとも片面に断面が凹形状の単数若しくは複数(n、但しnは1以上の整数)の溝内に繊維材料を充填し、各溝の幅(w)並びに長さ(L)で構成される該溝開口端面積(D=w×L×n)を定数としたとき、溝の幅(w)を広く、かつ溝の長さ(L)を長くすることを特徴とする。
凹形状の溝にグラスウールやポリエステル繊維などの繊維材料を挿入することで、金属板の板振動を制御し、板振動により発生する音を減衰させ広い周波数領域での遮音性が向上する。
図1は、本発明の遮音性軽量構造部材1の部分的な横断面の模式図である。すなわち、切削加工により多孔質成型体に凹形状の溝6を加工した部分である。なお、切削加工に替えて、圧縮加工を採用することもできる。
すなわち、図1は、この多孔質成型体を芯材とし、両面に金属板を接着した構造部材である。なお、この構造部材では、多孔質成型体は発泡アルミニウム3(神鋼鋼線工業(株)製)で、金属板はアルミニウム板2である。
次に、本発明の遮音性軽量構造部材1の諸元を示す。
[諸元]
構造部材:縦1m、横1m
多孔質成型体:発泡アルミニウム(神鋼鋼線工業(株)製)
多孔質成型体の厚み:20mm
多孔質構造体の凹形状の溝:幅160mm、長さ920mm、深さ10mm
金属板:アルミニウム
金属板の厚み:凹形状の溝側0.8mm、凹形状の溝を設けていない側1.0mm
繊維材料:ポリエステル繊維
制振材:ブチルゴム
制振材の形状:幅120mm(多孔質構造体の凹形状の幅の75%)、厚み1mm
なお、アルミニウムである金属板の厚みを上記0.8mmの替わりに0.5mmの場合、繊維材料としてグラスウール、制振材の形状として多孔質構造体(発泡アルミニウム)の凹形状の幅一杯である160mmにした場合、いずれも遮音性には変わりは見られない。制振材がブチルゴムに制限されるものでもない。なお、制振材の厚みを1mmを越えて、1mm〜3mmとした場合、遮音性は変化する。
図3は、前記諸元を持つ本発明の遮音性軽量構造部材1の状況、すなわち、断面が凹形状である溝を発泡アルミニウム3の片面に複数設け、その複数の溝内にポリエステル繊維4を充填した状況等を示している。そして、複数の溝6開口端を覆う前記金属板であるアルミニウム板2部分上に制振材料であるブチルゴム5を接着一体化してある。発泡アルミニウム3の片面における断面が凹形状である溝6の幅は160mmで、長さ920mmのものが4溝設けられている。
には透過損失(dB)で、図中の直線は周波数と透過損失における質量則である。周波数315〜630Hzにおいて5〜8dB、1000〜2000Hzにおいて2dB程度は、質量則を各々上回る透過損失があり、遮音性に優れることがわかる。
なお、制振材であるブチルゴム5は、アルミニウム板2部分の上であっても、アルミニウム板2部分の下、すなわち、アルミニウム板2とポリエステル繊維の間であっても、同様の結果であった。
すなわち、溝6にポリエステル繊維4を挿入すると、挿入することにより250〜2000Hzの広域全周波数において遮音性が3〜10dB改善されることがわかる。
次に、寸法が図3における遮音性軽量構造部材1における制振材による遮音効果を示す。すなわち、発泡アルミニウムの凹形状の溝開口端を覆うアルミニウム板に制振材料を接着一体化している。その結果を表3に示す。
これらは、表4、5から単層構造に似た遮音特性、つまり質量則に従うことが示される。これら表4、5の結果は、従来からの考えを示したものであって、本発明に対する比較例として示した。
凹形状の溝6の幅(w)については、幅80mmと幅160mmで遮音性を比較した。ただし、断面が凹形状である単数若しくは複数(n、但しnは1以上の整数)の溝6内に繊維材料であるポリエステル繊維材料4を充填した構造部材1において、溝6の幅(w)並びに長さ(L)で構成される溝開口端全面積(D=w×L×n)を一定値として検討した。
また、断面が凹形状である複数(n)の溝6の幅(w)と長さ(L)は、全ての溝の各面積(w×L)は同じとし、制振材5は使用しない状況で確認した。
すなわち、幅80mmの状況を図4に、幅160mmの状況は図1と同様の状況である。その結果の表6(幅80mm)、表7(幅160mm)から、凹形状の溝6の幅(w)の広い方が遮音性に優れているのが示される。
なお、上記のデータは、音以外に重量を7.9〜12Kg/m2、剛性では1m×1mの構造部材でその支点間距離0.975mの中央集中荷重60Kgfの試験でたわみ量1mm程度を実現している構造部材のものです。床以外の土木・建築用構造部材には床のほか壁や天井などがありますが、床ほどの剛性を必要としないため、上述以上の設計の自由度があり、たとえば天井材などではさらに透過損失を改善できるものである。
2 アルミニウム板
3 発泡アルミニウム
4 ポリエステル繊維材料
5 ゴム制振材
6 凹形状の溝
Claims (7)
- 芯材として多孔質成型体を用い、その両面に接着一体化された金属板を備えてなる構造部材において、断面が凹形状である溝を前記多孔質成型体の少なくとも片面に単数若しくは複数設け、かつ前記溝内に繊維材料を充填し、単数若しくは複数の溝開口端を覆う前記金属板部分に制振材料を接着一体化してなることを特徴とする遮音性軽量構造部材。
- 周波数315〜630Hzでの音の透過損失が周波数と透過損失の質量則からの透過損失を5〜8dB、同1000〜2000Hzでの音の透過損失が同質量則からの透過損失を2dB、各々上回ることを特徴とする請求項1記載の遮音性軽量構造部材。
- 芯材として多孔質成型体を用い、その両面に接着一体化された金属板を備え、断面が凹形状である溝を前記多孔質成型体の片面に単数若しくは複数設けた構造部材において、前記単数若しくは複数の溝内に繊維材料を充填することによる周波数250〜2000Hzでの音の透過損失の改善が3〜10dBであることを特徴とする遮音性軽量構造部材。
- 芯材として多孔質成型体を用い、その両面に接着一体化された金属板を備え、断面が凹形状である溝を前記多孔質成型体の片面に単数若しくは複数設け、かつ前記溝内に繊維材料を充填した構造部材において、前記単数若しくは複数の溝開口端を覆う前記金属板部分に制振材料を接着一体化することによる周波数100〜400Hzでの音の透過損失の改善が最大5dBであることを特徴とする遮音性軽量構造部材。
- 前記多孔質成型体が発泡アルミニウムであることを特徴とする請求項1〜4のいづれか1項に記載の遮音性軽量構造部材。
- 前記繊維材料がグラスウール若しくはポリエステル繊維であることを特徴とする請求項1〜5のいづれか1項に記載の遮音性軽量構造部材。
- 芯材として多孔質成型体を用い、その両面に接着一体化された金属板を備え、断面が凹形状である溝を前記多孔質成型体の少なくとも片面に単数若しくは複数(n、但しnは1以上の整数)設け、かつ前記溝内に繊維材料を充填した構造部材において、前記溝の幅(w)並びに長さ(L)で構成される該溝開口端全面積(D=w×L×n)を一定値としたとき、前記溝の長さ(L)を長くし、かつ該溝の幅(w)を広くすることを特徴とする遮音性軽量構造部材の製造方法。
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