JP2010085818A

JP2010085818A - 吸音材

Info

Publication number: JP2010085818A
Application number: JP2008256107A
Authority: JP
Inventors: Hisaaki Kobayashi; 久晃小林; Yasuhiro Suzuki; 靖宏鈴木; Hiroshi Makino; 浩牧野; Goro Nakano; 吾郎中野
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2010-04-15

Abstract

【課題】吸音率の高い周波数の領域を広げることができ、広い周波数にわたって吸音性が良好な吸音材の提供を目的とする。
【解決手段】各セルサイズが１０〜５０ｍｍ、高さが５〜５０ｍｍであって両面が開口した板状の格子状構造体１１Ａ，１１Ｂを、面密度０．０５〜１．０ｋｇ／ｍ^２の非通気性のシート材２１Ａ，２１Ｂを介して複数積層し、最も入射音側に位置する前記格子状構造体１１Ｂの表面に前記シート材２１Ｃを積層して吸音材を構成した。複数の格子状構造体１１Ａ，１１Ｂは、セル（格子）の平面形状が四角形やハニカム（六角形）等からなると共に、最も入射音側の格子状構造体１１Ｂで高さが最小となるようにした。さらに、最も入射音側の格子状構造体１１Ｂに積層したシート材２１Ｂには多孔質材を積層するのがより好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、両面が開口した格子状構造体の表面に非通気性のシート材が積層された吸音材に関する。

従来、低中周波数域の騒音対策として、穴あき板や膜材料による共鳴で吸音率を向上させる方法がある。しかし、この方法は対応周波数が狭い問題がある。その対策として、エクスパンドメタル、金網などで１０μ程度の薄膜を挟み、背後に空気層あるいはグラスファイバ層を設けたり（特許文献１）、薄膜自身に穴を設けたりして（特許文献２）、穴あきによる共鳴で吸音率を向上させることが提案されている。

一方、セル（格子）の平面形状が四角形やハニカム（六角形）などからなる格子状構造体は、共鳴による吸音性を発揮することが知られている。また、格子状構造体の前面に直接多孔質材やフィルムを配置することも提案されている（特許文献４，５，６）。さらに、格子状構造体内にも吸音材を挿入したり（特許文献７，８，９）、孔を有する薄膜を用いたり（特許文献１０）、格子状構造体の内部に一定間隔で多孔質材を挟んだりすることも提案されている（特許文献１１）。しかし、従来の吸音材は、広い周波数にわたって満足した吸音性が得られなかった。

特開平３−１４７８３８号公報特開平６−８３３６５号公報特開２００５−２２７３３３号公報特開昭６４−３２９４３号公報特開２００６−３１５４４３号公報特開２００５−１４７３０号公報特開２００６−２８９６７６号公報特開２００７−１３７０４５号公報特開２００５−２４７２３５号公報特開平９−１５６０１０号公報特開２００７−３０９０８２号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、広い周波数にわたって吸音性が良好な吸音材の提供を目的とする。

請求項１の発明は、両面が開口した板状の格子状構造体を、非通気性のシート材を介して複数積層し、最も入射音側に位置する前記格子状構造体の表面に前記シート材を積層してなる吸音材に係る。なお、本発明におけるシート材にはフィルムと称されるものも含む。

請求項２の発明は、請求項１において前記シート材の面密度が０．０５〜１．０ｋｇ／ｍ^２であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記格子構造体は、セルの平面形状が多角形あるいは円形からなると共に各セルサイズが１０〜５０ｍｍ、高さが５〜５０ｍｍであることを特徴とする。なお、格子状構造体の「セル」は、格子状構造体内の隔壁で区切られた「部屋」または「空間」を意味する。また、「セルサイズ」は、円形の場合は直径、多角形の場合は、対向する辺間の距離の平均値である。

請求項４の発明は、請求項１から３の何れか一項において、前記複数の格子状構造体は、最も入射音側の格子状構造体で高さが最小になっていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１から４の何れか一項において、最も入射音側の前記格子状構造体の表面に積層した前記シート材の表面に多孔質材を積層したことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１から５の何れか一項において、前記格子状構造体及び前記シート材が不燃紙からなることを特徴とする。

本発明によれば、複数の格子構造体間に配置された非通気性のシート材と、最も入射音側に位置する格子状構造体の表面に積層された非通気性のシート材とによって、吸音率の高い周波数の領域を広げることができる。シート材の面密度は、０．０５〜１．０ｋｇ／ｍ^２とするのが、吸音性向上の点から、より好ましい。また、格子状構造体は、セルサイズが１０〜５０ｍｍ、高さが５〜５０ｍｍのものが、吸音材の強度や吸音性を一層良好にできる点で、より好ましい。

本発明において、複数の格子状構造体は、最も入射音側の格子状構造体で高さが最小となるようにするのが、吸音率の高い周波数領域をさらに広げることができるため、より好ましい。最も入射音側の格子状構造体の表面に積層したシート材の表面に、さらに多孔質材を積層すれば、高周波から低周波域に渡ってより広く良好な吸音性を得ることができる。また、格子状構造体及びシート材を不燃紙で構成すれば、不燃性あるいは難燃性が要求される装置や場所等にも好適な吸音材とすることができる。

以下本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る吸音材の断面図、図２は他の実施例に係る吸音材の断面図、図３はさらに他の実施例に係る吸音材の断面図、図４は格子状構造体とシート材の一例を示す斜視図、図５は格子状構造体とシート材の他の例を示す斜視図である。

図１に示す本発明の一実施例に係る吸音材１０は、２つの格子状構造体１１Ａ，１１Ｂを、非通気性のシート材２１Ａを介して積層し、最も入射音側に位置する前記格子状構造体１１Ｂの表面に非通気性のシート材２１Ｂを積層した構成からなる。なお、前記吸音材１０は、車両の内装材（ドアトリムや天井材等）やエンジン周り、機器のモーター周りあるいは建築物等にその一部として一体に設けられたり、別体として取り付けられたりする。

前記格子状構造体１１Ａ，１１Ｂは、隔壁１２Ａ，１２Ｂによって区画された複数のセル１５Ａ，１５Ｂを有し、前記セル１５Ａ，１５Ｂが両端で開口して格子状構造体１１Ａ，１１Ｂの両面が開口した板状のものである。前記格子状構造体１１Ａ，１１Ｂは、図４及び図５に示すように、セル１５Ａ，１５Ｂの平面形状が多角形（図４では四角形、図５では六角形のハニカム）からなるものや、円形からなるもの（図示せず）が好ましい。特に、格子状構造体の強度や製造のし易さからは、各セルの平面形状が四角形または六角形（ハニカム）のものが好ましい。符号１３は格子状構造体の一面、すなわちセルが開口した面である。また、前記格子状構造体１１Ａ，１１Ｂのセルサイズは、小さすぎると格子状構造体の開口率が下がって吸音性低下を生じ、一方、大きすぎると格子構造体の強度低下と吸音性低下を生じるため、１０〜５０ｍｍの範囲が好ましい。また、セルの高さ、すなわち格子状構造体の高さは、低すぎると吸音性が低下し、高すぎると格子状構造体の強度低下と吸音性低下を生じることから、５〜５０ｍｍの範囲が好ましい。格子状構造体の材質としては、プラスチック、紙、金属等を挙げることができるが、不燃紙で構成すれば、前記吸音材１０の不燃性や難燃性を高めることができ、不燃認定の必要な鉄道、船舶、航空機などにも適用できる。

さらに前記格子状構造体１１Ａ，１１Ｂは、最も入射音側の格子状構造体１１Ｂが高さの最も低いものとされている。前記格子状構造体１１Ａ，１１Ｂの高さをこのようにすることによって、吸音性をより良好にすることができる。符号ｈ１ａは格子状構造体１１Ａの高さ、ｈ１ｂは格子状構造体１１Ｂの高さである。

前記シート材２１Ａ，２１Ｂは、非通気性の材質からなる。非通気性の材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、塩化ビニル、ポリウレタン、スチレンゴム、シリコンゴム、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂、およびこれらの材質の独立気泡構造を持つ非通気性の発泡シート、アルミ、鉄、銅、ステンレスなどの金属製フィルム、紙、セラミックス不燃紙などが挙げられる。前記シート材を前記格子状構造体と共に不燃紙（例えばセオピライトを主成分とするもの）で構成すれば、前記吸音材１０の不燃性や難燃性を一層良好にすることができる。また、前記シート材２１Ａ，２１Ｂは、面密度（面重量）が低すぎると、吸音率がピークとなるピーク周波数が、高周波側にずれ、しかも吸音率が低くなる。逆に面密度が高すぎると、ピーク周波数が低周波数側にずれ、吸音率も低くなる。そのため、前記シート材のより好ましい面密度は、０．０５〜１．０ｋｇ／ｍ^２である。なお、前記シート材２１Ａ，２１Ｂと前記格子状構造体１１Ａ，１１Ｂは、接着や溶着等、公知の接合方法の中から、シート材及び格子状構造体の材質に応じて接合してもよいし、接着せずに単に積み重ねるのみでもよい。

図２に示す吸音材３０は、３つの格子状構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを、非通気性のシート材４１Ａ，４１Ｂを介して積層し、最も入射音側に位置する前記格子状構造体３１Ｃの表面に非通気性のシート材４１Ｃを積層した構成からなる。なお、前記吸音材３０は、前記吸音材１０と同様に、車両の内装材（ドアトリムや天井材等）やエンジン周り、機器のモーター周りあるいは建築物等にその一部として一体に設けられたり、別体として取り付けられたりする。

前記吸音材３０においては、３つの前記格子状構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、最も入射音側の格子状構造体３１Ｃで高さが最小となるように、反対側の格子状構造体３１Ａから順に高さが小にされている。すなわち、格子状構造体３１Ａの高さ＞格子状構造体３１Ｂの高さ＞格子状構造体３１Ｃの高さとされている。

なお、前記吸音材３０におけるその他の構成、例えば、格子状構造体の構造及び材質、シート材の材質及び面密度等は、図１の吸音材１０の場合と同様である。符号３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃはセル、ｈ３ａは格子状構造体３１Ａの高さ、ｈ３ｂは格子状構造体３１Ｂの高さ、ｈ３ｃは格子状構造体３１Ｃの高さである。

図３に示す吸音材５０は、図１に示した吸音材の構造において最も入射音側の格子状構造体１１Ｂの表面に積層した前記シート材２１Ｂの表面に、さらに多孔質材６１を積層した構成からなる。前記吸音材５０は、前記吸音材１０，３０と同様に、車両の内装材（ドアトリムや天井材等）や建築物等にその一部として一体に設けられたり、別体として取り付けられたりする。

前記多孔質材６１としては、不織布、グラスウール、連通構造の発泡体等を挙げることができる。特にポリウレタンフォームは好ましいものである。前記ポリウレタンフォームの密度は、０．０１〜０．１ｇ／ｃｍ^３、厚み５〜５０ｍｍが好ましい。また、不燃用途のためには、炭素繊維系や金属系の不織布などが使用できる。前記多孔質材６１は、接着や溶着等によって前記シート材２１Ｂの表面に接合されていてもよいし、単にシート材２１Ｂに積み重なるのみでもよい。

前記図１、図２及び図３の構造からなる吸音材の具体的な実施例と比較例の吸音材を、以下の材質で構成し、格子状構造体の開口面（シート材が無い側の面）側で床面に載置してそれぞれの吸音性を測定した。吸音性の測定は、ＪＩＳＡ１４０９に基づき残響室法吸音率に基づいて行った。但し、残響室容積は３６ｍ^３のものを使用した。

使用した各部材を示す。
・多孔質材
ＰＵ：ウレタンフォーム、品番；カームフレックスＦ２、（株）イノアックコーポレーション製、密度０．０２５ｇ／ｃｍ^３
・シート材
Ｆ：不燃紙、品番；ＧＲ１９、グランデックス製、厚み０．３５ｍｍ、面密度０．１９ｋｇ／ｍ^２
ＰＦ：ポリプロピレンフィルム、厚み０．２ｍｍ、面密度０．１８ｋｇ／ｍ^２
ＰＦ（０．０３）：ポリプロピレンフィルム、厚み０．０３ｍｍ、面密度０．０２７ｋｇ／ｍ^２
ＰＦ（０．０８）：ポリプロピレンフィルム、厚み０．０８ｍｍ、面密度０．０７３ｋｇ／ｍ^２
ＰＦ（０．６）：ポリプロピレンフィルム、厚み０．６ｍｍ、面密度０．５５ｋｇ／ｍ^２
ＰＦ（１．６）：ポリプロピレンフィルム、厚み１．６ｍｍ、面密度１．４７ｋｇ／ｍ^２
・格子状構造体
Ｈ１０：不燃紙ハニカム、グランデックス製、９００ｍｍ×１２００ｍｍ、高さ１０ｍｍ、セルサイズ２０ｍｍ
Ｈ１５：不燃紙ハニカム、グランデックス製、９００ｍｍ×１２００ｍｍ、高さ１５ｍｍ、セルサイズ２０ｍｍ
Ｈ２５：不燃紙ハニカム、グランデックス製、９００ｍｍ×１２００ｍｍ、高さ２５ｍｍ、セルサイズ２０ｍｍ
Ｈ３５：不燃紙ハニカム、グランデックス製、９００ｍｍ×１２００ｍｍ、高さ３５ｍｍ、セルサイズ２０ｍｍ
Ｈ５０：不燃紙ハニカム、グランデックス製、９００ｍｍ×１２００ｍｍ、高さ５０ｍｍ、セルサイズ２０ｍｍ
格子１０：ポリプロピレン射出成形品、９００ｍｍ×１２００ｍｍ、高さ１０ｍｍ、一辺１７ｍｍの正方形セル（セルサイズ１７ｍｍ）、隔壁の厚み１．５ｍｍ
格子２５：ポリプロピレン射出成形品、９００ｍｍ×１２００ｍｍ、高さ２５ｍｍ、一辺１７ｍｍの正方形セル（セルサイズ１７ｍｍ）、隔壁の厚み１．５ｍｍ

実施例及び比較例の構成は以下の通りである。なお、各部材は「／」で区切って示す。また、最左端が最も入射音側の部材となっている。
・実施例１Ｆ／Ｈ２５／Ｆ／Ｈ２５（格子状構造体２層）
・実施例２Ｆ／Ｈ１５／Ｆ／Ｈ３５（格子状構造体２層）
・実施例３Ｆ／Ｈ３５／Ｆ／１５（格子状構造体２層）
実施例１〜３は、格子状構造体が２層からなるものにおいて、格子状構造体の高さのみを異ならせた例である。

・実施例４ＰＦ（０．０８）／Ｈ２５／ＰＦ（０．０８）／Ｈ２５（格子状構造体２層）
・実施例５ＰＦ（０．６）／Ｈ２５／ＰＦ（０．６）／Ｈ２５（格子状構造体２層）
・実施例６Ｆ／Ｈ１０／Ｆ／Ｈ１５／Ｆ／Ｈ２５（格子状構造体３層）
・実施例７Ｆ／Ｈ２５／Ｆ／Ｈ１５／Ｆ／Ｈ１０（格子状構造体３層）
実施例４及び５は、格子状構造体が２層のものにおいて、シート材の面密度を異ならせた例である。実施例６及び７は格子状構造体が３層のものにおいて、格子状構造体の高さを異ならせた例である。

・実施例８ＰＵ１５／ＰＦ／格子１０／ＰＦ／格子２５（格子状構造体２層）
・実施例９ＰＵ１５／ＰＦ／格子２５／ＰＦ／格子１０（格子状構造体２層）
実施例８及び９は格子状構造体が２層のものにおいて、最も入射音側のシート材に多孔質材を積層し、かつ格子状構造体の高さを異ならせた例である。

・実施例１０ＰＦ（０．０３）／Ｈ２５／ＰＦ（０．０３）／Ｈ２５
・実施例１１ＰＦ（１．６）／Ｈ２５／ＰＦ／（１．６）／Ｈ２５
実施例１０及び実施例１１は、格子状構造体が２層のものにおいて、シート材の厚みを極端に薄くした例（実施例１０）と極端に厚くした例（実施例１１）である。

・比較例１Ｆ／Ｈ５０（格子状構造体１層）
・比較例２Ｆ／Ｈ２５／Ｈ２５（格子状構造体間にシート材無し）
・比較例３Ｆ／Ｈ１０／ＰＵ１５／Ｈ２５（格子状構造体間に多孔質材）

残響室法吸音率の測定結果を図６〜図１０に示す。図６〜図１０において縦軸は残響室吸音率（％）、横軸は周波数（Ｈｚ）である。なお、縦軸の目盛りの値、例えば「０．２」は「０．２×１００」、「０．４」は「０．４×１００」を表す。図６に示す実施例１及び比較例２の測定結果から、格子状構造体間にシート材を介在させることにより、吸音率が向上すると共に吸音率の高い周波数領域が低周波側及び高周波側の両方へ広がっていることがわかる。また、実施例１と比較例１の測定結果より、格子構造体にシート材を積層した構造が１層のもの（比較例１）よりも２層のもの（実施例１）は、吸音率が向上すると共に吸音率の高い周波数領域が低周波側及び高周波側の両方へ広がっていることがわかる。

図７に示す実施例１〜実施例３の測定結果から、格子状構造体の高さが入射音側の格子状構造体へ向かって順に低くなっている実施例２は、他の実施例よりも、吸音率の高い周波数領域が低周波側及び高周波側の両方へ広がっていることがわかる。

また、図８に示す実施例１、実施例６、実施例７及び比較例３の測定結果から、格子状構造体間のシート材をポリウレタンフォームに代えた比較例３と比べて、シート材を用いた実施例は、吸音率の高い周波数領域が低周波側及び高周波側の両方へ広がっていることがわかる。

図９に示す実施例８及び実施例９の測定結果から、入射音側の格子条構造体に積層されたシート材にさらにポリウレタンフォームを積層した吸音材（実施例８及び実施例９）は、図６〜図８に示す他の実施例よりも、吸音率の高い周波数領域が低周波側及び高周波側の両方へ広がっていることがわかる。

図１０に示す実施例１、実施例４、実施例５、実施例１０、実施例１１の測定結果から、実施例１０のように、シート材が薄すぎると吸音率の良好な周波数領域が高周波側へずれ、かつ吸音率も低くなる傾向にあることがわかる。一方、実施例１１のように、シート材が厚すぎると吸音率の良好な周波数領域が低周波側へずれ、かつ吸音率も低くなる傾向にあることがわかる。このことから、本発明において、シート材のより好ましい厚み範囲は０．０８〜０．６ｍｍである。

このように、本発明によれば、複数の格子構造体間に配置された非通気性のシート材と、最も入射音側に位置する格子状構造体の表面に積層された非通気性のシート材とによって、吸音率の高い周波数の領域を広げることができる効果が得られる。

なお、本発明において、格子状構造体の積層は、実施例のように２層と３層に限定されず、それ以上の多層であってもよい。また、複数の格子状構造体は、セル形状が異なる格子状構造体を用いてもよい。

本発明の一実施例に係る吸音材の断面図である。本発明の他の実施例に係る吸音材の断面図である。本発明のさらに他の実施例に係る吸音材の断面図である。格子状構造体とシート材の一例を示す斜視図である。格子状構造体とシート材の他の例を示す斜視図である。実施例１、比較例２及び比較例３の吸音率測定結果である。実施例１〜実施例３の吸音率測定結果である。実施例１、実施例６、実施例７及び比較例３の吸音率測定結果である。実施例８及び実施例９の吸音率測定結果である。実施例１、実施例４、実施例５、実施例１０及び実施例１１の吸音率測定結果である。

符号の説明

１０、３０、５０本発明の実施例に係る吸音材
１１Ａ，１１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ格子状構造体
２１Ａ，２１Ｂ，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃシート材
６１多孔質材

Claims

両面が開口した板状の格子状構造体を、非通気性のシート材を介して複数積層し、最も入射音側に位置する前記格子状構造体の表面に前記シート材を積層してなる吸音材。
前記シート材の面密度が０．０５〜１．０ｋｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載の吸音材。
前記格子構造体は、セルの平面形状が多角形あるいは円形からなると共に各セルサイズが１０〜５０ｍｍ、高さが５〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の吸音材。
前記複数の格子状構造体は、最も入射音側の格子状構造体で高さが最小になっていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の吸音材。
最も入射音側の前記格子状構造体の表面に積層した前記シート材の表面に多孔質材を積層したことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の吸音材。
前記格子状構造体及び前記シート材が不燃紙からなることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の吸音材。