JP2006290156A - 耐圧性遮音材 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期間の水圧によるカバー部材の凹みの発生を防止して、遮音性能を維持する耐圧性遮音材を提供する。
【解決手段】 ゴム状弾性体からなる遮音材本体の一側面に、面積空壁率が３０〜５０％となるように、凹状の空間部を複数個形成し、これら空間部に遮音性材料を充填するとともに、これら空間部の開口側を、ゴムシ−トと繊維強化樹脂シ−トを熱硬化性の加硫接着剤を介して一体的に成型したカバー部材により、被覆一体化した耐圧性遮音材である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、耐圧性遮音材に関し、さらに詳しくは、船舶の吃水下船底部や、ソーナードーム内の天井部等に取付ける耐圧性遮音材に関する。

ソーナーを備えた船舶は、水中放射雑音の低減対策として、例えばソーナー近傍の船底内側に、水中遮音材が施工されている。従来の水中遮音材は、図５（ａ）の断面図に示すように、ゴム状弾性体からなる遮音材本体１の一側面に、凹状の空間部２を複数個形成し、これら空間部２の開口側を覆うようにゴムからなるカバー部材３を、接着剤を介して一体的に設けて構成されている。遮音を可能にする周波数領域を低周波数化するためには、凹状の空間部２を大きくして面積空壁率を大きくした遮音材本体１を形成する必要がある。

しかしながら、面積空壁率を大きくした空間部を設けると、図５（ｂ）の部分拡大断面図に示すように、カバー部材３が長期間の水圧により空間部２の内側に凹み、遮音性能が劣化したり、カバー部材の表面にできた凹みにより、外観を損なうと言う問題があった。

特許文献１は、上記問題の対策として、カバー部材３を繊維補強樹脂層とゴム層とを積層した構成にすることを提案している。このように繊維補強樹脂層をカバー部材に組み合わせたことにより、カバー部材の凹みが低減され、ある程度は遮音性能が維持されることが確認されているが、さらに長期間に亘る水圧によりカバー部材３に凹みが発生し、半永久的に実用時の外観不具合が完全には解決されていない。

さらに、ソーナーの高性能化に伴い、面積空壁率のさらなる拡大により遮音性能を有する周波数領域を、より低周波数化することが求められるようになって、長期間にわたる遮音性能の維持が、困難となっている。
特開２００１−１６６７７９号公報

本発明の目的は、長期間の水圧によるカバー部材の凹みの発生を半永久的に防止可能にして、遮音性能を維持する耐圧性遮音材を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の耐圧性遮音材は、ゴム状弾性体からなる遮音材本体の一側面に、面積空壁率が３０〜５０％となるように、凹状の空間部を複数個形成し、これら空間部に遮音性材料を充填するとともに、これら空間部の開口側を、ゴムシ−トと繊維強化樹脂シ−トを熱硬化性の加硫接着剤を介して一体的に成型したカバー部材により、被覆一体化した耐圧性遮音材である。

本発明の耐圧性遮音材は、遮音可能な周波数領域をより低周波数化するため面積空壁率を３０〜５０％に拡大した空間部を設ける場合であっても、カバー部材をゴムシートと繊維補強樹脂シートとを熱硬化性加硫接着剤を介して一体的に成型したこと、さらに、空間部に遮音性材料を充填したことの相乗効果により、カバー部材への長期間の水圧による凹みの発生を防止し、外観を半永久的に安定的に保持して、かつ遮音性能の低下を抑制することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明における耐圧性遮音材の断面図の一例を示すものであり、１は遮音材本体、２は遮音材本体１の一側面に形成した円柱状や矩形状等の断面凹状の空間部を示し、この空間部２の開口側には、２層のゴムシート４の間に、繊維強化樹脂シート５が熱硬化性加硫接着剤を介して積層されたカバー部材３が、一体的に成型され、空間部２には、遮音性材料６が充填されている。

遮音材本体１は、ゴム状弾性体がもつ制振特性により遮音性能を有し、さらに一側面に形成された断面凹状の空間部２を構造的に有することにより、遮音可能な周波数特性を低周波域へ拡張し、また部材部分（空間部２の側壁）が狭いため音の伝搬経路が狭められることにより、さらに遮音性能を向上させることができる。

遮音材本体１は、ゴム状弾性体により構成されており、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム 、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレゴム、ブチルゴム 、イソプレンゴム 、エチレンプロピレンゴム 、クロロプレンゴム 、アクリルゴム等が例示でき、好ましくは、クロロプレンゴム 、アクリロニトリル−ブタジエンゴムである。また、ゴム状弾性体は、ＪＩＳ−Ａ硬度が、好ましくは４０〜７０、より好ましくは５０〜６０である。ゴム状弾性体の硬度が、上記範囲未満であると空間部２の外周側壁部分が強度不足となる傾向があり、上記範囲を超えると遮音性能が低下する傾向があり、好ましくない。

空間部２は、遮音材本体１の一側面に円柱状や矩形状等の断面凹状に形成されている。本発明において、空間部２の形状は、三角柱状の凹部であることが、好ましい。

図２は、遮音材本体１の空間部２が形成された面を、上部（カバー部材３側）から見た説明図である。空間部２は、格子状に掘られた凹部の対角線を結ぶように仕切り壁が配置された三角柱状に形成されている。このように空間部２を三角柱状に形成することにより、空間部２におけるカバー部材３の中央部分が、内側へ凹むことを抑制することができるため、好ましい。

本発明において、空間部２の遮音材本体１における面積空壁率は、３０〜５０％であり、好ましくは３０〜４０％である。空間部の面積空壁率が、上記範囲未満であると、遮音可能な音域の低周波数化が十分に果たせず、遮音性能が低下する虞があり、上記範囲を超えると空間部２の外周側壁部分が強度不足となる虞があり、好ましくない。なお、本発明において、面積空壁率とは、遮音材本体１の上方（カバー部材３側）からの垂直投影面積に対する全空間部の上方（カバー部材３側）からの垂直投影面積の割合と定義するものである。

カバー部材３は、２層のゴムシート４の間に、繊維強化樹脂シート５を配して積層された構成であり、ゴムシート４および繊維強化樹脂シート５は、熱硬化性加硫接着剤を介して一体的に成型されている。熱硬化性加硫接着剤の使用は、カバー部材３の剛性向上に寄与することができ、これが空間部２内に充填される遮音性材料６との組み合わせにより、カバー部材の変形（凹み）を半永久的に、防止することができる。

本発明において、ゴムシート４と繊維補強樹脂シート５との接着に使用する熱硬化性加硫接着剤は、ゴムの加硫成型時の熱と圧力を利用して加硫と同時に、ゴムシート４と繊維補強樹脂シート５とを接着する接着剤であり、例えば、ケムロック２２０、ケムロック２０５／２２０、メタロックＧ（いずれも東洋化学研究所社製）等を好ましく挙げることができ、なかでもケムロック２２０、ケムロック２０５／２２０がより好ましい。

カバー部材３の厚みは、好ましくは２〜６ｍｍ、より好ましくは３〜５ｍｍである。

ゴムシート４は、ゴム状弾性体により構成されており、遮音材本体１と同じ材料群から選ぶことができ、遮音材本体１と同一であっても異なっていてもよい。

ゴムシート４の一枚の厚みは、繊維補強樹脂シート５と貼り合せた厚みが、上記のカバー部材３の厚みとなればよく、繊維補強樹脂シート５の両面のゴムシート４の厚みが、同じであっても異なっていてもよい。

繊維補強樹脂シート５は、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等からなる織物をエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂で含浸したものを使用できる。

繊維補強樹脂シート５の厚さや枚数は、耐圧性遮音材の大きさや要求される強度等により左右されるため特に限定されないが、例えば厚さを２ｍｍ以下、さらには０．２〜２ｍｍとするのが、切断加工性および遮音性の点で好ましい。

遮音性材料６は、独立気泡ゴムまたは独立気泡発泡体から選ぶことができる。遮音性材料６は、その内部に気泡を、独立して含有していることが好ましい。これにより、母材が連続化しており、空気や水を透過させることがなく、適切な強度を有しながら軽量であり、さらにカバー部材３が、空間部２へ凹むことを抑制することができ、遮音性にも優れる特性を発現するため、好ましい。

独立気泡ゴムは、クロロプレンゴム（ＣＲ）系、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）系等を発泡させて、内包する気泡が、独立して形成されているものである。

独立気泡発泡体は、ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、またはシリコーン系樹脂の発泡体であり、内包する気泡が、独立して形成されているものである。

本発明の耐圧性遮音材は、遮音材本体１およびカバー部材３の接合面の外側周囲にテーパー部を設け、遮音材本体１およびカバー部材３を接着後、テーパー部にシーリング材を充填し硬化させる構成とすることが、好ましい。

図３および４は、本発明における耐圧性遮音材の断面図の一例を示すものであり、符号１〜６は図１と同じであり、図３（ａおよびｂ）に示すように遮音材本体１およびカバー部材３の接合面の外側周囲にテーパー部７を設けるよう、加工されている。図４は、遮音材本体１およびカバー部材３を接着後の断面図であり、テーパー部にシーリング材８を充填した態様を示すものである。

遮音材本体１およびカバー部材３は、接着剤により接合されるが、成型加工時に接着剤の塗り斑等が生じた場合、高圧の空気で加圧した際に、空気が空間部２へ侵入してしまうことがある。そうすると、減圧した後に、カバー部材３が、外側へ凸状に膨らみ、外観を損なう虞がある。このため、遮音材本体１およびカバー部材３の接合面の外側周囲にテーパー部７を設け、接着後にシーリング材８を充填することにより、高圧時においても空気の侵入を防止することができ、好ましい。

テーパー部は、遮音材本体１およびカバー部材３の接合面の外側周囲に、面取り幅が１０〜１５ｍｍ程度、設けることが好ましい。

シーリング材は、特に限定されるものではないが、好ましくは、クロロプレンゴム系シーリング材またはシリコーン系シーリング材を、使用することができる。

本発明の耐圧性遮音材は、カバー部材３としてゴムシート４と繊維補強樹脂シート５を熱硬化性の加硫接着剤を介して一体的に成型して構成されており、カバー部材３の補強性に優れ、さらに、空間部２の遮音材本体１における面積空壁率が３０〜５０％と高く、空間部２に遮音性材料６を充填したことにより、水圧による凹みの発生を防止して、遮音領域の低周波数化と、遮音性能の長期的な維持および外観を保持することができる。

本発明の耐圧性遮音材は、水中で遮音するための用途であれば広く工業製品に使用可能であるが、特に船舶の吃水下船底部や、ソーナードーム内の天井部等に好適に使用することができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでない。

実施例１
ガラス繊維織物をエポキシ樹脂で含浸し、Ｂステージ化して半硬化状態としたプリプレグからなる繊維補強樹脂シート５（厚さ０．２ｍｍ）と、２層の未加硫のゴムシート４とを図２（２ａ）の断面図に示すように交互に熱硬化型加硫接着剤（ケムロック２２０、東洋化学研究所社製）を介して積層した後、加熱して加硫、硬化および接着させることによって、厚さ３．４ｍｍのカバー部材３を得た。

次に、三角柱状の空間部２を、図２に示すように配置して、面積空壁率が３５％となるよう断面凹状の空間部２を複数個形成した厚さ１０ｍｍのゴムからなる遮音材本体１を形成し、空間部２へ独立気泡ゴムからなる遮音性材料６を、形状を合わせて加工し、充填した。次いで、空間部２の開口側に上記で得られたカバー部材３を、接着剤を介して、一体的に配設し、本発明の耐圧性遮音材Ａを、５０台作製した。

実施例２
遮音材本体１とカバー部材３の接合面の周囲にテーパー部７を設け、遮音材本体１およびカバー部材３を接着後、テーパー部７にシーリング材８を充填し硬化させたこと以外は、実施例１と同様にして、耐圧性遮音材Ｂを作製５０台した。

比較例１
遮音性材料６を充填しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、耐圧性遮音材Ｃを５０台作製した。

〔耐水圧試験〕
これらの耐圧性遮音材Ａ〜Ｃの各１０台について、遮音性能を計測した後、深さ８ｍの水中に１８ヶ月、浸漬した後に再度遮音性能を計測し、一年半経過後の遮音性能の変化を比較した。

遮音性能の測定は、水中に送波器と受波器とを設置し、その間に上記の耐圧性遮音材を置いて、送波器から発生した音波を受波器で受信した。この音響特性と、耐圧性遮音材を置かない時の音響特性との差を遮音性能として算出した。

その結果、耐圧性遮音材の一年半、経過後の外観を観察したところ、耐圧性遮音材Ｃ（比較例）のカバー部材の表面に凹みが生じているのに対して、耐圧性遮音材Ａ（実施例）では凹みは全く発生していなかった。

また、耐圧性遮音材Ｃ（比較例）では、遮音性能の低下が見られるのに対し、耐圧性遮音材Ａ（実施例）は、遮音性能の低下がほとんど認められなかった。

〔耐空気圧試験〕
さらに、耐圧性遮音材Ｂ（実施例）および耐圧性遮音材Ｃ（比較例）の各４０台を、１０ｋｇ／ｃｍ^２に設定されたオ−トクレーブ内に入れ、７日間、放置した。（高気圧下の試験条件を、ご教示ください。）
取り出し後、外観を観察した結果、カバー部材３が、外側に凸状に膨らむ不具合は、耐圧性遮音材Ａが４０台中１台、耐圧性遮音材Ｃが４０台中４台、発生したのに対して、耐圧性遮音材Ｂでは、不具合は発生しなかった。

本発明における耐圧性遮音材の断面の一例を示す説明図である。 本発明の耐圧性遮音材における空間部の配置の一例を示す説明図である。 本発明の耐圧性遮音材（接着前）の断面の一例を示す説明図である。 本発明における耐圧性遮音材の断面の一例を示す説明図である。 従来の耐圧性遮音材の断面の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ 遮音材本体
２ 空間部
３ カバー部材
４ ゴムシート
５ 繊維強化樹脂シート
６ 遮音性材料
７ テーパー部
８ シーリング材

Claims (4)

1. ゴム状弾性体からなる遮音材本体の一側面に、面積空壁率が３０〜５０％となるように、凹状の空間部を複数個形成し、これら空間部に遮音性材料を充填するとともに、これら空間部の開口側を、ゴムシ−トと繊維強化樹脂シ−トを熱硬化性の加硫接着剤を介して一体的に成型したカバー部材により、被覆一体化した耐圧性遮音材。
2. 前記空間部の形状が、三角柱状である請求項１に記載の耐圧性遮音材。
3. 前記遮音性材料が、独立気泡ゴムまたは独立気泡発泡体である請求項１または２に記載の耐圧性遮音材。
4. 前記遮音材本体およびカバー部材の接合面の周囲にテーパー部を設け、前記遮音材本体およびカバー部材を接着後、前記テーパー部にシーリング材を充填し硬化させた請求項１〜３のいずれかに記載の耐圧性遮音材。
   

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