JP2008217019A - 耐水吸音材 - Google Patents
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Abstract
【課題】 耐水性を有し、周波数帯域が低周波領域から高周波領域に亘る広帯域の騒音の効果的な吸収を図る。
【解決手段】
本発明の耐水吸音材は、音源側に配置される発泡体層1と、発泡体層1の音源側に積層される第1の多孔質体層2aと、発泡体層1の剛壁3側に積層される第2の多孔質体層2bとを備えている。
第1、第2の多孔質体層2a、2bは、それぞれ同様のもので構成され、それぞれ撥水性多孔質体、具体的には撥水性を持つグラスウール(例えば、耐水加工を施したグラスウールの片面に耐水加工を施したクロスを貼り合わせて成る日本板硝子アメニティ株式会社製のフローティングウール)などで形成されている。
発泡体層1は、分子量500〜5000の第1のジオール、分子量500以下の第2のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を原料成分とする発泡体で形成されている。
【選択図】図1
【解決手段】
本発明の耐水吸音材は、音源側に配置される発泡体層1と、発泡体層1の音源側に積層される第1の多孔質体層2aと、発泡体層1の剛壁3側に積層される第2の多孔質体層2bとを備えている。
第1、第2の多孔質体層2a、2bは、それぞれ同様のもので構成され、それぞれ撥水性多孔質体、具体的には撥水性を持つグラスウール(例えば、耐水加工を施したグラスウールの片面に耐水加工を施したクロスを貼り合わせて成る日本板硝子アメニティ株式会社製のフローティングウール)などで形成されている。
発泡体層1は、分子量500〜5000の第1のジオール、分子量500以下の第2のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を原料成分とする発泡体で形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、耐水吸音材に係り、特に、周波数帯域が低周波領域から高周波領域に亘る広帯域の騒音を効果的に吸収させることができる耐水吸音材に関する。
従来から、この種の吸音材として、(a)グラスウールやロックウール等から成る多孔質体層を使用するもの、(b)通気度が5〜100倍異なる高密度と低密度の繊維集合体を少なくとも2層以上積層して成るものなどが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、(a)の吸音材においては、周波数帯域が低周波領域から高周波領域に亘る広帯域の騒音に対して、所要の吸音効果を発揮させるためには、多孔質体層の肉厚を厚くしなければならず、ひいては、全体的に吸音材の重量が重くなるという難点があった。また、(b)の吸音材は、空気の粘性抵抗を利用し、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換して吸音する多孔質吸音構造体に、さらに密度が異なる繊維集合体を積層することで、高密度部分が付加質量、低密度部分がバネの役割を担う、いわゆる動吸振機を構成させて特に低周波数帯域の吸音率を向上させるものであるが、このような構成の吸音材においては、特に100Hz以下のいわゆる低周波帯域においては、十分な吸音効果が得られないという難点があった。また、低周波帯域の音や振動は空気伝搬音だけではなく、建物や窓のがたつきなども発生するため、固体伝搬音および振動防止に対する対策を同時に行う必要があり、従来の吸音材ではその対策が困難であった。
このため、本出願人は、先に、空気の粘性抵抗を利用し、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換して吸音する多孔質吸音構造体に、さらに密度が異なる繊維集合体を積層した吸音材を開発し、出願している(特開2003−316364号公報)。
この吸音材は、音源側に配置される発泡体層と、この発泡体層の剛壁側に積層される多孔質体層とを備えている。ここで、発泡体層は、分子量500〜5000の第1のジオール、分子量500以下の第2のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を含有する発泡体で形成され、また、多孔質体層は、汎用のグラスウールで形成されている。
このような構成の吸音材によれば、高密度部分が付加質量、低密度部分がバネの役割を担う、いわゆる動吸振機を構成させて、特に低周波数帯域の吸音率を向上させることができる。
しかしながら、このような構成の吸音材においては、次のような難点があった。
第1に、多孔質体層を構成するグラスウールが露出しているため、かかるグラスウールが水に濡れると吸音特性、特に低周波領域における吸音特性が低下するという難点があった。
第2に、多孔質体層を構成するグラスウールは、周波数帯域が低周波領域から高周波領域に亘る広帯域では、吸音効果が弱くなるという難点があった。
本発明は、多孔質体層を構成するグラスウールが水に濡れても、周波数帯域が低周波領域から高周波領域に亘る広帯域の騒音を効果的に吸収することができる耐水吸音材を提供することを目的としている。
本発明の第1の態様である耐水吸音材は、音源側に配置される発泡体層と、発泡体層の音源側に積層される第1の多孔質体層と、第1の多孔質体層と同様の構成とされ、発泡体層の剛壁側に積層される第2の多孔質体層とを備え、第1、第2の多孔質体層は、それぞれ撥水性多孔質体から成るものである。
本発明の第2の態様は、第1の態様である耐水吸音材において、第1の多孔質体層および第2の多孔質体層のうち少なくとも一方は、材質が撥水性を持つグラスウール、ロックウール、粗毛フェルト、植物繊維系フェルト、動物繊維系フェルト、合成繊維系フェルトの何れかまたはこれらの混合物から成るものである。
本発明の第3の態様は、第1の態様または第2の態様である耐水吸音材において、発泡体層は、分子量500〜5000の第1のジオール、分子量500以下の第2のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を原料成分とするものである。
本発明の第4の態様は、第1の態様乃至第3の態様の何れかの態様である耐水吸音材において、発泡体層を構成する発泡体の密度は、50〜500kg/m 3 であるものである。
本発明の第5の態様は、第1の態様乃至第4の態様の何れかの態様である耐水吸音材において、第1のジオールに含まれる水酸基含量と、第2のジオールに含まれる水酸基含量の比は、1:0.3〜2.5であるものである。
本発明の第6の態様は、第1の態様乃至第5の態様の何れかの態様である耐水吸音材において、無機充填材の含量は、第1のジオール100重量部に対して10〜200重量部であるものである。
本発明の第7の態様は、第1の態様乃至第6の態様の何れかの態様である耐水吸音材において、発泡剤としての水の含量は、第1のジオール100重量部に対して2〜5重量部であるものである。
本発明の第8の態様は、第1の態様乃至第7の態様の何れかの態様である耐水吸音材において、第1、第2のジオール、および発泡剤としての水の水酸基含量の合計と、イソシアネートのイソシアネート含量との比であるイソシアネートインデックス(NCO/OH)は、0.5〜1.0の範囲にあるものである。
本発明の第9の態様は、第1の態様乃至第8の態様の何れかの態様である耐水吸音材において、イソシアネートインデックスは、0.6〜0.9の範囲にあるものである。
本発明の第10の態様は、第1の態様乃至第9の態様の何れかの態様である耐水吸音材において、第1のジオールは、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル酸エステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールのうちから選択されたいずれかのジオールであるものである。
本発明の第11の態様は、第1の態様乃至第10の態様の何れかの態様である耐水吸音材において、第2のジオールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の脂肪族系若しくはN,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アニリン等の芳香族系のうちから選択されたいずれかのジオールであるものである。
本発明の第12の態様は、第1の態様乃至第11の態様の何れかの態様である耐水吸音材において、無機充填材は、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムのうちから選択されたいずれかの無機充填剤であるものである。
本発明の第13の態様は、第1の態様乃至第12の態様の何れかの態様である耐水吸音材において、イソシアネートは、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、粗製トリレンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、テトラメチレン−1,4−ジイソシアネートのうちから選択されたいずれかのイソシアネートであるものである。
本発明の第1の態様乃至第13の態様の耐水吸音材によれば、次のような効果がある。
第1に、多孔質体層が撥水性グラスウールから構成されているので、多孔質体層が水に濡れても、低周波領域における吸音特性が低下する虞がなくなる。
第2に、発泡体層の両面に多孔質体層を備えることにより、周波数帯域が低周波領域から高周波領域に亘る広帯域の騒音を効果的に吸収することができる。
以下、本発明の耐水吸音材を適用した実施の形態例について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明における耐水吸音材の実施の形態を示す断面図である。
同図において、本発明の耐水吸音材は、音源側に配置される発泡体層1と、発泡体層1の音源側に積層される第1の多孔質体層2aと、発泡体層1の剛壁3側に積層される第2の多孔質体層2bとを備えている。ここで、発泡体層1の両面に、第1、第2の多孔質体層2a、2bを積層するのは、発泡体層1部分が付加質量、すなわち錘の役割として作用し、第1、第2の多孔質体層2a、2bがバネ、すなわち空気バネの役割として作用し、膜振動による吸音を行わせるためである。なお、第1、第2の多孔質体層2a、2bは、それぞれ同様の構成とされ、それぞれ次のようなもので形成されている。
第1、第2の多孔質体層2a、2bは、それぞれ同様の構成とされ、撥水性多孔質体、具体的には撥水性を持つグラスウールで形成されている。このような撥水性を持つグラスウールとしては、耐水加工を施したグラスウールの片面に耐水加工を施したクロスを貼り合わせて成る日本板硝子アメニティ株式会社製のフローティングウールなどを使用することができる。
なお、第1、第2の多孔質体層2a、2bとしての撥水性多孔質体は、撥水性を持つロックウール、粗毛フェルト、植物繊維系フェルト、動物繊維系フェルト、合成繊維系フェルトの何れかまたはこれらの混合物から成るもので形成してもよい。
また、第1、第2の多孔質体層2a、2bは、損失係数ηが0.05以上、通気量が0.1dm3/s以上、厚さが1〜50mm、望ましくは10〜25mmのもので形成してもよい。このような構成の多孔質体層2においては、後述するように低周波数領域から高周波数領域までの広範囲に亘って吸音特性が優れており、また固体伝搬音や振動の低減にも効果的な制振性を発揮する。さらに、第1、第2の多孔質体層2a、2bは、熱伝導率が0.1〜0.5W/mKのものや、基材がウレタンフォーム若しくはウレタンフォーム基材に熱伝導性付与材を配合したもので形成してもよい。ここで、熱伝導性付与材としては、セラミックス若しくは金属材料から成るものを配合したもの、炭化珪素粉、アルミナ粉、アルミ粉、黒鉛、銅粉、ステンレス粉から選ばれた1種若しくはこれらを2種以上混合したもの、または黒鉛(黒鉛の添加量はウレタンフォームを形成するポリオール100重量部に対して10〜150重量部である)が用いられる。
このような構成の第1、第2の多孔質体層2a、2bは、エンジン類等の音源に取り付けられ、エンジン類から発生する空気伝搬音、固体伝搬音、振動の低減に効果的な吸音性能を有し、またエンジン類の運転により室内や防音ボックス内の温度が上昇しても第1、第2の多孔質体層2a、2bの温度上昇が抑制でき、劣化が促進されず寿命が長くなる。
次に、発泡体層1としては、連続気泡発泡を有する発泡体が用いられる。これは音波が発泡体層1に入射した場合、間隙部分の空気が振動し、この空気の粘性抵抗によって音波のエネルギーが熱エネルギーに変換されて吸音が行われるとともに、制振性も有しているために発泡体層1自身が振動し、この時の粘性抵抗によって音波のエネルギーが熱エネルギーに変換され吸音が行われるためである。
このような発泡体層1は、次のような発泡体で形成されている。
第1に、発泡体は、分子量500〜5000の第1のジオール、分子量500以下の第2のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を含有するものから成り、特に主ポリマーである第1のジオールを分子量500〜5000、好ましくは分子量1000〜2000のジオールとすることにより制振性を付加した発泡体を得ることができる。ここで、この主ポリマーを分子量500未満のジオールで構成すると、硬い発泡体となり、制振性が得られず、また、分子量が5000を超えるジオールで構成すると、初期粘度が高くなり、所要の発泡体が得られなくなる。なお、主ポリマーとして、トリオールや本発明に用いるジオール以外のポリオールを使用した場合には、制振性を得ることが困難になる。
第2に、発泡体の密度は、50〜500kg/m 3 の範囲にあることが好ましい。密度が50kg/m 3 未満では通気性が良くなり過ぎて、低周波数領域の吸音効率が悪くなり、500kg/m 3 を超えると反対に通気性が悪くなり過ぎて、音が反射し吸音が困難になるからである。
第3に、発泡体を構成する第1のジオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル酸エステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールなどが好適する。
第4に、発泡体を構成する第2のジオールは、本発明の発泡体層1の鎖延長剤として使用され、補強の役割を果たす。ここで、分子量が500以下としたのは、分子量が500を超えると補強効果が得られなくなるからである。また、この成分をトリオールや本発明に用いるジオール以外のポリオールにした場合は補強効果が大きくなり過ぎ、制振性を損なってしまう。
第5に、発泡体を構成する第2のジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の脂肪族系若しくはN,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アニリン等の芳香族系のジオールなどが好適する。
ここで、発泡体に用いられる第1のジオールに含まれる水酸基含量と第2のジオールに含まれる水酸基含量との比は1:0.3〜2.5が好ましい。第2のジオールの水酸基含量の比が0.3未満になると補強効果が不十分になり、水酸基含量の比が2.5を超えても効果に差異が見られないからである。
第6に、発泡体を構成する無機充填剤は、発泡体層を補強し、制振性を付加する目的で使用される。この無機充填剤は、分子量500〜5000の第1のジオール100重量部に対して10〜200重量部配合することが好ましい。10重量部未満では充分な補強や制振性の付加を行うには効果が小さく、200重量部を超えると成型前の組成物の粘度が高くなり成型が困難になるからである。
第7に、発泡体を構成する無機充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどが好適である。
第8に、発泡体を構成する水は、発泡剤として用いられる。発泡剤の添加量は、発泡体が得られる量であればよいが、分子量500〜5000の第1のジオール100重量部に対して2〜5重量部が好適である。2重量部未満では充分な発泡が行われず、5重量部を超えても効果に大きな差異が見られないからである。
第9に、発泡体を構成するイソシアネートは、基本的にはウレタン発泡体の製造に使用されるものを用いることができるが、特に2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、粗製トリレンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、テトラメチレン−1,4−ジイソシアネートなどが好適し、これらのイソシアネートを単独若しくは混合して使用することができる。
第10に、発泡体に適度な剛性と制振性を付与するためには、第1のジオール、第2のジオール、および発泡剤としての水の水酸基含量の合計と、イソシアネートのイソシアネート含量の比であるイソシアネートインデックス(NCO/OH)が、0.5〜1.0、好ましくは0.6〜0.9の範囲にあることが望ましい。イソシアネートインデックスが0.5未満では架橋度が少なくなって剛性が低下し、1.0を超えると適度な剛性は得られるものの制振性が低下するからである。
第11に、上記の発泡体には、通常のウレタン発泡体層の製造に使用される触媒、製泡剤、難燃剤、可塑剤、着色剤等を目的に応じて適宜添加してもよい。
このような実施の形態の耐水吸音材によれば、第1、第2の多孔質体層2a、2bを構成する撥水性グラスウールの吸水率が通常のグラスウールに比べて著しく低いため、万一、第1、第2の多孔質体層2a、2bが水に濡れても低周波領域における吸音特性が低下せず、本来の吸音機能を維持させることができる。
図2は、本発明の実施の形態における耐水吸音材の吸音特性を示している。ここで、図中、太線L1は、多孔質体層の厚さを100mmとした従来の吸音材の吸音特性、細線L2は、第1の多孔質体層2aの厚さを25mm、第2の多孔質体層2bの厚さを75mmとした本発明の耐水吸音材の吸音特性、点線L3は多孔質体層をグラスウールで構成し、その厚さを100mmとした従来の吸音材の吸音特性を示している。同図より、本発明の耐水吸音材が150Hz以下の低周波領域のみならず、150Hz以上の高周波領域にわたって、優れた吸音特性を示していることが分かる。従って、本発明の実施の形態における耐水吸音材を使用すれば、広帯域の周波数領域に対応可能な耐水吸音材を提供することができる。
なお、前述の実施の形態においては、発泡体層1として、発泡密度が均一な単一の発泡体層について述べているが、次のような構成のもの、例えば、第1に、内部に連続気泡を有する発泡体であって、音源側の表面に薄膜層を発泡体と一体成型して配置されているもの、第2に、例えば厚さ1mm以下の薄膜層が音源側および剛壁側双方の発泡体と一体成型して配置されているもの、第3に、連続気泡発泡体の発泡密度が厚さ方向に傾斜的に異なっているもの、第4に、異なる複数の連続気泡発泡体を発泡密度が傾斜的に配置されるように積層されたもの、第5に、連続気泡発泡体の発泡密度が音源側で高密度となるようにしたもの、第6に、連続気泡発泡体として粘弾性体から成るものを用いてもよい。
1・・・発泡体層
2a・・・第1の多孔質体層
2b・・・第2の多孔質体層
3・・・剛壁
2a・・・第1の多孔質体層
2b・・・第2の多孔質体層
3・・・剛壁
Claims (13)
- 音源側に配置される発泡体層と、前記発泡体層の音源側に積層される第1の多孔質体層と、前記第1の多孔質体層と同様の構成とされ、前記発泡体層の剛壁側に積層される第2の多孔質体層とを備え、
前記第1、第2の多孔質体層は、それぞれ撥水性多孔質体から成ることを特徴とする耐水吸音材。 - 前記第1の多孔質体層および前記第2の多孔質体層のうち少なくとも一方は、材質が撥水性を持つグラスウール、ロックウール、粗毛フェルト、植物繊維系フェルト、動物繊維系フェルト、合成繊維系フェルトの何れかまたはこれらの混合物から成ることを特徴とする請求項1記載の耐水吸音材。
- 前記発泡体層は、分子量500〜5000の第1のジオール、分子量500以下の第2のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を原料成分とすることを特徴とする請求項1または請求項2記載の耐水吸音材。
- 前記発泡体層を構成する発泡体の密度は、50〜500kg/m 3 であることを特徴とする請求項1乃至請求項3何れか1項記載の耐水吸音材。
- 前記第1のジオールに含まれる水酸基含量と、前記第2のジオールに含まれる水酸基含量の比は、1:0.3〜2.5であることを特徴とする請求項1乃至請求項4何れか1項記載の耐水吸音材。
- 前記無機充填材の含量は、前記第1のジオール100重量部に対して10〜200重量部であることを特徴とする請求項1乃至請求項5何れか1項記載の耐水吸音材。
- 前記発泡剤としての水の含量は、前記第1のジオール100重量部に対して2〜5重量部であることを特徴とする請求項1乃至請求項6何れか1項記載の耐水吸音材。
- 前記第1、第2のジオール、および発泡剤としての水の水酸基含量の合計と、前記イソシアネートのイソシアネート含量との比であるイソシアネートインデックス(NCO/OH)は、0.5〜1.0の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至請求項7何れか1項記載の耐水吸音材。
- 前記イソシアネートインデックスは、0.6〜0.9の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至請求項8何れか1項記載の耐水吸音材。
- 前記第1のジオールは、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル酸エステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールのうちから選択されたいずれかのジオールであることを特徴とする請求項1乃至請求項9何れか1項記載の耐水吸音材。
- 前記第2のジオールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の脂肪族系若しくはN,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アニリン等の芳香族系のうちから選択されたいずれかのジオールであることを特徴とする請求項1乃至請求項10何れか1項記載の耐水吸音材。
- 前記無機充填材は、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムのうちから選択されたいずれかの無機充填剤であることを特徴とする請求項1乃至請求項11何れか1項記載の耐水吸音材。
- 前記イソシアネートは、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、粗製トリレンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、テトラメチレン−1,4−ジイソシアネートのうちから選択されたいずれかのイソシアネートであることを特徴とする請求項1乃至請求項12何れか1項記載の耐水吸音材。
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CN108915193A (zh) * | 2018-06-30 | 2018-11-30 | 佛山市思宏科技有限公司 | 一种吸音复合板 |
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