JP2015229911A - コア材とを使った吸音パネル - Google Patents

Abstract

【課題】両面から吸音できるパネルを簡易な構造で実現し、パネル全体の厚さを薄くする吸音パネルを提供する。【解決手段】クラフト紙からなる遮音材２５の両面を、多数の開口コアを有するクラフト紙からなる第１ペーパーコア材４と、第２ペーパーコア材４ａとで挟んで接着固定して、厚さｔ１のペーパーコア層１を形成し、ペーパーコア層１の両面６、６ａに、特殊フェルト材を圧縮して形成した厚さｔ２の第１吸音層２０、第２吸音層３０をそれぞれ密着させて接着して、各層が積層された一体のパネル４０を構成し、パネル材４０の第１吸音層２０側、第２吸音層３０側の両側に騒音源があっても対応できる。【選択図】図１

Description

この発明は、ハニカムコア、バイアスコアなどのペーパーコア材を含むコア材により形成される板間の隙間を使って音響条件を整えることを主な目的としたコア材を使った吸音パネルに関する。この吸音パネルは、壁や家具の表面に貼り、あるいは部屋の間仕切りや机やテーブルの目隠しパーテーションなどに使用される。

従来、ハニカムコア材を補強材として使用したパネルは多々提案されている。例えば、横架片により仕切られた枠室内に、ハニカムコア材を収納してパネルを構成する提案があった（特許文献１）。この場合、ハニカムコア材は、補強材として使用され、枠室内に隙間無く敷き詰めていた。
また、特殊フェルト材の吸音効果に着目して、特殊フェルト板と遮音板を空気層を介在させて、顕著な吸音効果を実現させる提案もあった（特許文献２）。

特開平７−９６５６９公報 特開２００９−２６４０２９公報

前記ハニカムコア材は、クラフト紙からなり、軽量化と強度を合わせ持った効果を奏するが、ハニカムコア材を敷き詰めた面に張るボードは、アルミ箔、クラフト紙と塩化ビニルを積層したものであり、単に軽さと耐久性を追求した構造であり、音響的には何ら考慮されていない。
また、特殊フェルト板と遮音板の組み合わせによるパネルは、一面側で主に高音域の吸音効果を他面側で遮音効果を奏するものであり、オフィスのパーテーションには最適であるが、その他の音響効果は考慮されていなかった。また、この場合、有効な吸音効果を発揮するためには、特殊フェルト板と遮音板との間の空気層が必須であるが、空気層は隙間であればよく、空気層それ自体で吸音効果は無かった。

そこでこの発明では、遮音層を挟んでペーパーコア材などのコア材を積層したコア層の両面に吸音層を設けてコア材内に空気層を形成したことにより、各開口コアの間隙の空気層の効果に加えて、コア層の各開口コアを囲む隔壁の振動性能などにより、総合的な吸音性能の向上を図り、前記問題点を解決した。

すなわち、この発明は、以下のように構成したことを特徴とする開口コアを有するコア材を使った吸音パネルである。
(1) 前記開口コアを、短筒状の隔壁で区画して厚さ方向に開口して形成する。
(2) 前記開口コアを、連続的または非連続的に多数形成して、第１コア材および第２コア材を形成する。
(3) 前記第１コア材と第２コア材とを、遮音材を挟んで積層してコア層を構成する。
(4) 繊維材料を圧縮して板状にした吸音層を形成し、前記コア層の両面に前記吸音層を、密着して重ねて又は間隙を介在させて重ねて、固定する。

また、他の発明は、以下のように構成したことを特徴とする開口コアを有するコア材を使った吸音パネルである。
(1) 前記開口コアを、短筒状の隔壁で区画して厚さ方向に開口して形成する。
(2) 前記開口コアを、連続的に多数形成して、第１コア材および第２コア材を形成する。
(3) 前記第１コア材と第２コア材とを、遮音材を挟んで積層してコア層を構成する。
(4) 繊維材料を圧縮して板状にした吸音層を形成し、前記コア層の両面に前記吸音層を、密着して固定する。

また、前記において、以下のように構成したことを特徴とするコア材を使った吸音パネルである。
(1) 前記吸音パネルの四辺で、対向して平行するする厚さ方向の面を、２つの第１対向面、２つの第２対向面とする。
(2) 前記吸音パネルの第１対向面の各端面に、それぞれ中心側が深い長さ方向の取付溝を形成する。
(3) 前記吸音パネルの第１対向面の各端面、第２対向面の各端面に化粧枠材を固定する。
(4) 前記第１対向面の各端面に位置する化粧枠材は、前記取付溝と一致した形状の取付切込を形成する。
(5) 前記第２対向面の化粧枠材は、前記取付溝および前記取付切込に嵌挿できる取付突条を長さ方向の全長に形成する。

前記におけるコア材とは、主に紙製または紙に樹脂加工した材料を想定したいわゆる６角形のコアのペーパーハニカム、平行四辺形や長方形のコアのバイアスコア、円を基調にしたコア、直線と波を基調にしたコアなどを含む概念であり、区画された開口コアを連続的に多数形成されていれば、開口コアの形状に限定されない。また、加工し易さや隔壁の繊維質の隙間で吸音効果もあるなどから紙製が好ましいが、材質は任意であり、アルミや鋼などの金属、磁気・陶器などのセラミックス、その他樹脂製とすることもでき、この場合には隔壁の表面に細かい凹凸や多孔質の塗料などでコーティングすることが望ましい。

また、前記における各層を固定しての積層とは、主に接着して積層する場合であるが、接着せずに、接着以外の何らかの手段で、コア材の少なくとも外周側で各層が互いに動かないようにすることも含む。

また、前記における開口コアは一般に連続的に形成されているので、製造時にコア材として取り扱いが容易であるが、開口コアが一部または全部で連続しないコア材を採用することもできる。また、開口コアを、連続または非連続で、多数設ける場合、同一形状・構造の開口コアを使用しても、異なる形状・構造の開口コアを採用することもできる。

この発明は、コア材と遮音材とからなるコア層の両面に、第１吸収層、第２吸収層を積層してパネルを構成したので、パネルの両側から、それぞれ、吸収層、空気層、遮音層を形成できるので、パネルのいずれの面を音源に向けても、吸音効果を発揮できる。また、両面から吸音性能を発揮できるパネルを簡易にかつ薄く構成できる。

この場合、使用する材料にもよるが、フェルト系の特殊吸音材を使用した場合、まず吸収層で比較的高音域の音が吸収され、コア材の開口コア内の空気層を通過して、遮音層の内面で反射した音が再度、コア材のコア内の空気層を通過して、吸収層の内面側から再度吸収される。したがって、このパネルでは、音源の性質に応じて、高音域、あるいは低音域及び高音域の成分を吸収して、最適な音響空間を構成できる。

図１はこの発明の実施態様のパネルで、（ａ）は枠材及び装飾布を取り付けた正面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はパネルの斜視図、（ｄ）はパネルの分解斜視図である。 図２はこの発明の実施態様に使用するペーパーコア材で、（ａ）は広げる前の折り畳んだ状態、（ｂ）は広げた使用状態を表す。 図３は、この発明の実施態様に使用する他のペーパーコア材の正面図である。 図４は、この発明のコア層で、（ａ）分解図は、（ｂ）は縦断面図である。 図５（ａ）〜（ｄ）は、この発明のパネルの縦断面図である。 図６はこの発明の他の実施態様のパネルで、（ａ）は枠材及び装飾布を取り付けた正面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はパネルの斜視図、（ｄ）はパネルの分解斜視図である。 図７は、他の実施態様の枠材を使用したパネルで、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。 図８は、同じくパネルと枠材の構成を表す図で（ａ）は側面側、（ｂ）は正面側を表す。 図９は、この発明のパネルの吸音性能を測定した実験結果のグラフで、残響室法吸収率の測定を表すグラフである。

１．パネル４０の実施形態

（１） 帯状のクラフト材２、２を重ねて、一部を接着して積層した基材３を構成し（図２（ａ））、基材３の両端３ａ、３ａを引けば、縦横比が１：２の長方形の開口コア５、５を斜めに配置してなる（いわゆる、バイアスコア）第１ペーパーコア材４、第２ペーパーコア材４ａを形成する（図２（ｂ））。この場合、クラフト材２、２が短い隔壁５ａ、５ａを構成し、隔壁５ａ、５ａ内が開口コア５となる。一つ隔壁５ａの両側に開口コア５が形成され、開口コア５、は連続して配置される。

（２） クラフト紙（厚さｔ_１１）から遮音材２５を構成する。遮音材２５は、音を反射する材料（透過機能が弱い材料）であれば、クラフト紙に限らず、アルミやステンレス、鋼などの金属板、樹脂板、石膏ボードなどを使用することもできる。

（３） 厚さｔ_１１の遮音材２５の両面に、厚さｔ_１０の第１ペーパーコア材４、厚さｔ_１０の第２ペーパーコア材４ａで挟んで（図４（ａ））、それそれ互いに接着固定して、厚さｔ_１のペーパーコア層１を形成する（図４（ｂ））。ペーパーコア層１の高さをＨ、幅をＤ_１とする（図１（ｄ））。ここで、隔壁５ａの端面と遮音材２５の表面から音的に漏れないように接着されることが望ましい。

（４） 繊維材料を圧縮して第１吸音層２０、第２吸音層３０を構成する。
例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂繊維と塩化ビニル繊維とを含む材料を圧縮して、フェルト状の板として、この板から吸音層２０を形成する。 吸音層２０は、厚さｔ_２、横Ｄ_１、縦Ｈで形成する。
また、吸音層２０は、例えば、以下のようにして製造した材料を使用することもできる。天然繊維と化学繊維とからなるリサイクル繊維原料を解繊し、バインダー樹脂として、これにＰＥＴ樹脂繊維を混合して原反を作り、この原反を５０℃〜１５０℃程度に加熱し冷熱ロールを使用して、面重量０．５〜１．０ｋｇ／ｍ^２、空気流れ抵抗値１０００〜４０００Ｎ・ｓ／ｍ^３の繊維硬質板を形成して、この繊維硬質板から第１吸音層２０、第２吸音層３０を構成する。

（５） ペーパーコア層１の一面（第１ペーパーコア材４側）６に第１吸音層２０の内面２１を、他面（第２ペーパーコア材４ａ側）６ａに第２吸音層３０の内面３１をそれぞれ密着させて接着して、各層が積層された一体のパネル４０を構成する（図１（ｂ）〜（ｄ）、図５（ａ））。この場合、ペーパーコア層１、第１吸音層２０、第２吸音層３０で、各上縁８、２３、３３、下縁８ａ、２３ａ、３３ａ、両側縁７、２２、３２を揃えて積層する（図１（ｄ）。
この場合、通常ペーパーコア層１の一面６及び他面６ａの板状の端面（すなわち、隔壁５ａ、５ａ）の端面）の全面に接着剤を塗布して、それぞれ第１吸音層２０の内面２１、第２遮音層３０の内面３１をそれぞれ接着して積層する。なお、この場合、第１吸音層２０の両面２１、２１ａ、第２吸音層３０の両面３１、３１ａは空気を通す必要があるので、ペーパーコア材４、４ａの隔壁５ａ、５ａにのみ接着剤を塗布して、第１吸音層２０、第２吸音層３０と接着して、各吸音層２０、３０の表面を接着剤で覆わないようにする。

（６） また、製造に当たって、ペーパーコア材４、４ａは形状が安定しないが、予め遮音材２５で固定して、ペーパーコア層１を形成した状態では、強度も有し安定した構造となるので、製造上、取り扱いが容易となる。

（７） また、前記において、ペーパーコア材４、４ａは、クラフト紙２を屈曲して、千鳥状に円筒が配列された構造とすることもできる（図３）。この場合、円筒が隔壁５ａ、５ａとして、隔壁５ａ、５ａ内に円状（水滴状）の開口コア５、５を有する（図３）。

２．パネル４０の使用

（１） パネル４０は、ペーパーコア層１の両面に板状の第１吸音層２０、第２吸音層３０を接着固定したので、単独でも自立して配置できるが、枠材４２を設けることもできる。一般には、隣接するパネル４０、４０同士の接合、パネル４０を壁や天井に取り付ける作業性を考慮して、木製、金属製又は硬質樹脂製で、断面コ字状の枠材４２（縦枠材４２ａ、横枠材４２ｂ）を四周に設ける（図１（ａ）（ｂ））。
また、パネル４０の第１吸音層２０の外面２１ａ、第２遮音層３０の外面３１ａをそれぞれ装飾布４４、４４で覆い、装飾布４４の四周を枠材４２とパネル４０（吸音層２０、遮音層３０）との間に挟み込んである（図１（ａ）（ｂ））。
この場合、装飾布４４としては、例えば繊維を編んだ織物製で、繊維の表面と裏面との間で空気を通す隙間（小透孔）が形成されることが必要である。また、装飾布４４により、任意の材質、色や模様を形成できるので、設置スペースの好みに応じて、適宜選択して使用することもできる。

（２） 以上のように形成した「枠４２と装飾布４４を取り付けた」パネル４０、または「枠材４２や装飾布４４を使用しない」単独のパネル４０は、両側の吸音層２０、３０のどちらか任意の方を音源に向けて使用する。
この場合、パネル４０の両側に音源があってもいずれも吸音できるので、部屋の間仕切りや衝立、机の目隠しパーテーションなど様々な用途で使用できる。

（３） 第１第２ペーパーコア材４、４ａは同じ構造の材料で、同じ厚さｔ_１０、ｔ_１０で構成したが、また、第１第２吸音層２０、３０は同じ構造の材料で構成したが、ペーパーコア材４、４ａの構造や厚さ、吸音層２０、３０の材料、厚さｔ_２、ｔ_３により吸収しやすい周波数特性や音量などに特徴を出せるので、予め音源の特徴が分かっている場合には、音源に応じて、第１第２ペーパーコア材４、４ａ、第１第２吸音層２０、３０の特徴を変えることもできる。また、適宜組み合わせて、最適な音響環境を実現できる。

（４） これまで、出願人は「吸音層＋空気層＋遮音層」の構成で、吸音効果を確認しているが、ペーパーコア材および多孔ボード材（パンチングメタル）を使用することで、さらなる吸音効果を実現できた。これは、ペーパーコア材４、４ａの隔壁５ａ、５ａで囲まれた開口コア５が、一つの空気層を構成し、開口コア５による清流効果、隔壁５ａ、５ａでの反射・吸収による減衰効果があるものと推定される。

（５） また、以下のような寸法の試験体（パネル４０。厚さ約２４．５ｍｍ）を使用して、吸音試験をした。
ペーパーコア層１は、厚さｔ_１１の遮音層２５を、厚さｔ_１０の第１パーパーコア材４、第２ペーパーコア材４ａで挟んで積層した構造であり、以下の仕様とする。
厚さｔ_１≒１４ｍｍ（図１（ｄ）、図３（ａ）（ｂ））
第１パーパーコア材４、第２ペーパーコア材４ａともに、クラフト紙からなり図３のように、クラフト紙２を屈曲して、千鳥状に円筒が配列され、隔壁５ａ、５ａ内に円状（水滴状）で径Ｄの開口コア５、５を有する構造とし、以下の仕様とする。
厚さｔ_１０＝６．５ｍｍ（図４（ａ））
開口コア５の形状 Ｄ＝１２ｍｍ（図３）
遮音層２５は、クラフト紙からなり、以下の仕様とする。
厚さｔ_１１＝１．０ｍｍ（図４（ａ））
また、第１吸音材２０、第２吸音層３０ともに、上記実施例のフェルト状の材質で、以下の仕様とした。
厚さｔ_２＝厚さｔ_３＝５．０ｍｍ（図１（ｄ））
以上のようなパネルを、残響室法吸音率（Ａｌｐｈａ Ｃａｂｉｎ）を測定すると、図９のグラフのような結果となった。１６００Ｈｚ以上の周波数では０．８０以上の吸音率を達成できた。しかし、それ以下の周波数ではやや物足りない結果であった。これは、パネル４０の厚さを薄くすることを優先して、空気層（ペーパーコア材４、４ａの厚さｔ_１０）を小さくした点、遮音層２５をペーパーコア材４、４ａとの接着作業性からクラフト紙を採用した点が要因していると考えられる。よって、遮音層２５を鋼製などの金属板を採用し、ペーパーコア材４、４ａの厚さｔ_１０を１０ｍｍ程度とすれば、８００Ｈｚ程度以上で、０．８０以上の吸音率が期待される。また、本来同じであるはずの第１吸音層２０側（第１ペーパーコア材４側）と、第２吸音層３０側（第２ペーパーコア材４ａ側）とが、若干異なる吸音率となっており、これは、遮音層３５の厚さ厚さｔ_１１の不均一、ペーパーコア材４、４ａの加工精度などがあり、さらにそれに伴い接着の不均一により生じていると考えられる。

３．他の実施態様

（１） 前記実施態様において、ペーパーコア層１と吸音層２０、遮音層３０とは密着したが（図５（ａ））、ペーパーコア層１の他面６ａと遮音層３０の内面３１とを密着して、かつペーパーコア層１の一面６と吸音層２０の内面２１との間に間隙１５を形成することもできる（図５（ｄ））。また、ペーパーコア層１の一面６と吸音層２０の内面２１とを密着して、かつペーパーコア層１の他面６ａと遮音層３０の内面３１との間に間隙１４を形成することもできる（図５（ｃ））。さらに、ペーパーコア層１の一面６に間隙１５、他面６ａに間隙１４を設けて、それぞれ、吸音層２０の内面２１、遮音層３０の内面３１を配置することもできる（図５（ｂ））。これらで、間隙１４、１５を形成する場合には、枠材４２が必須となる（図５）。

（２） また、前記実施態様において、他の枠材４２（縦枠材４２ａ、横枠材４２ｂ）を使用することもできる（図７、図８）。
この場合、まず、パネル４０の上面（ペーパーコア１の上面８、第１吸音層２０の上面２３、第２吸音層３０の上面３３）、下面（ペーパーコア１の上面８、第１吸音層２０の上面２３、第２吸音層３０の上面３３）に長さ方向（図８（ａ）の奥行き方向、図８（ｂ）の左右方向）に、Ｖ字取付溝４６を形成する。Ｖ字取付溝４６は中心側（遮音材２５側）が深く形成される（図８（ａ））。
Ｖ字取付溝４６と同一形状のＶ字切欠４７を上下に形成した縦枠材４２ａ、４２ａを、
パネル４０の側面（ペーパーコア１の側面７、第１吸音層２０の側面２３、第２吸音層３０の側面３２）に接着などにより固定する。Ｖ字取付溝４６およびＶ字切欠４７に嵌挿できるＶ字取付突条４８を形成した横枠材４２ｂ、４２ｂをパネル４０の上面および下面に接着などにより固定する。
また、上下の縦枠材４２ｂ、４２ｂのＶ字取付突条４８の端縁部は、横枠材４２ａのＶ字切欠４７に接着などにより固定する。以上のようにして、縦枠材４８ａ横枠材４８ｂ付きのパネル４０が形成される（図７）。このパネル４０では、木口が見えず、簡易な枠材で見栄えの良いパネル４０を構成できる。
また、この際、パネルの表面に装飾布４４を被せ、装飾布４４の周縁部を、縦枠４２ａ、横枠４２ｂとパネル４０の間に挾み込めば、簡易な作業で容易に装飾布４４を取り付けできる（図７）。
また、パネル４０のＶ字取付溝４６を側面に形成することもでき、この場合には、縦枠材４２ｂにＶ字取付切欠４７を形成し、横枠材４２ａにＶ字取付突条４８を形成する（図示していない）。
また、パネル４０に形成したＶ字取付溝４６は、上面で下に凸、下面で上に凸となり、横枠材４２ｂを嵌挿でき、厚さ方向で中心側（遮音材２５付近）が深ければ、Ｖ字に限らず、Ｕ字、凸字など他の形状とすることもできる（図示していない）。この場合には、取付溝４６の形状にあわせて、縦枠材４２ａの取付切欠４７、横枠材４２ｂの取付突条４８も対応させる。

（３） また、前記実施態様において、吸音特性を変更するために、ペーパーコア材４、４ａの全部または一部の開口コア５、５内に各種吸音材を詰め、あるいは吸音効果を低減させるために、吸音効果の無い材料を詰めて開口コア５、５の全部または一部を塞ぐこともできる（図示していない）。

（４） また、前記実施態様において、ペーパーコア層１の所望の位置（例えば中央部分）に機能開口１０を設けて、使用場所で強化したい吸音特性を設定して補助吸収音材１２を選定して、この補助吸音材１２を機能開口１０に詰めることもできる（図６）。この場合、機能開口１０はペーパーコア層１を構成する第１ペーパーコア材４、第２ペーパーコア材４ａ、遮音材２５の総てに共通の開口を形成したが、遮音材２５の開口を省略して、かつ第１ペーパーコア材４および第２ペーパーコア材４ａの両方または一方に開口を形成することもできる（図示していない）。
機能開口１０を形成することにり、補助吸収材１２として吸音効果を弱める材料を採用することもでき、パネル４０を設置後の吸音特性の微調整も可能である。

１ ペーパーコア層（コア層）
４ 第１ペーパーコア材（コア材）
４ａ 第２ペーパーコア材（コア材）
５ ペーパーコア材の開口コア
５ａ 開口コアの隔壁
６ ペーパーコア層の一面
６ａ ペーパーコア層の他面
７ ペーパーコア層の側縁
８ ペーパーコア層の上縁
８ａ ペーパーコア層の下縁
１０ 機能開口
１２ 補助吸音材
１４、１５ 間隙
１７ Ｖ字取付溝（ペーパーコア）
２０ 第１吸音層
２１ 第１吸音層の内面
２１ａ 第１吸音層の外面
２２ 第１吸音層の側縁
２３ 第１吸音層の上縁
２３ａ 第１吸音層の下縁
２５ 遮音材
３０ 第２吸音層
３１ 第２吸音層の内面
３１ａ 第２吸音層の外面
３２ 第２吸音層の側縁
３３ 第２吸音層の上縁
３３ａ 第２吸音層の下縁
４０ パネル
４２ 枠材
４２ａ 縦枠材
４２ｂ 横枠材
４４ 装飾布
４６ Ｖ字取付溝（パネル）
４７ Ｖ字取付切欠（縦枠材）
４８ Ｖ字取付突条（横枠材）

Claims (3)

1. 以下のように構成したことを特徴とする開口コアを有するコア材を使った吸音パネル。
   (1) 前記開口コアを、短筒状の隔壁で区画して厚さ方向に開口して形成する。
   (2) 前記開口コアを、連続的または非連続的に多数形成して、第１コア材および第２コア材を形成する。
   (3) 前記第１コア材と第２コア材とを、遮音材を挟んで積層してコア層を構成する。
   (4) 繊維材料を圧縮して板状にした吸音層を形成し、前記コア層の両面に前記吸音層を、密着して重ねて又は間隙を介在させて重ねて、固定する。
2. 以下のように構成したことを特徴とする開口コアを有するコア材を使った吸音パネル。
   (1) 前記開口コアを、短筒状の隔壁で区画して厚さ方向に開口して形成する。
   (2) 前記開口コアを、連続的に多数形成して、第１コア材および第２コア材を形成する。
   (3) 前記第１コア材と第２コア材とを、遮音材を挟んで積層してコア層を構成する。
   (4) 繊維材料を圧縮して板状にした吸音層を形成し、前記コア層の両面に前記吸音層を、密着して固定する。
3. 以下のように構成したことを特徴とする請求項１記載のコア材を使った吸音パネル。
   (1) 前記吸音パネルの四辺で、対向して平行するする厚さ方向の面を、２つの第１対向面、２つの第２対向面とする。
   (2) 前記吸音パネルの第１対向面の各端面に、それぞれ中心側が深い長さ方向の取付溝を形成する。
   (3) 前記吸音パネルの第１対向面の各端面、第２対向面の各端面に化粧枠材を固定する。
   (4) 前記第１対向面の各端面に位置する化粧枠材は、前記取付溝と一致した形状の取付切込を形成する。
   (5) 前記第２対向面の化粧枠材は、前記取付溝および前記取付切込に嵌挿できる取付突条を長さ方向の全長に形成する。

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