JP2020106697A

JP2020106697A - 吸音構造体

Info

Publication number: JP2020106697A
Application number: JP2018246212A
Authority: JP
Inventors: 一嘉飯田; Kazuyoshi Iida; 敏幸渡邉; Toshiyuki Watanabe; 浩司酒田; Koji Sakata
Original assignee: Bridgestone KBG Co Ltd
Current assignee: Bridgestone KBG Co Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-07-09

Abstract

【課題】１０００℃程度までの高温環境に安定して耐えられる吸音構造体（吸音材）を提供する。【解決手段】母材１をニードルパンチにてマット状としたシリカファイバーとし、表面材２に難燃性を付与したスパンボンド不織布のシリカクロスを複合した吸音構造体にし、この両者を蜘蛛の巣状のホットメルト材にて熱圧着させる。この背後に空気層Ａを形成する。【選択図】図１

Description

本発明は新たな吸音構造体を提供するもので、更にいえば、多孔質系吸音材を用いた超不燃・極難燃性の性質を持った複合吸音構造体を提供するものである。

従来、建築分野、車両分野、産業機器分野、家電分野のいろいろな分野で、火災の燃焼を避けたい部位、１００℃以上の高温部の部位などで不燃性の吸音体が要求されている。このため、この部位に用いられる不燃吸音体としてはグラスウールあるいはロックウールが代表的なものがあり、最近ではアルミを発泡したもの、アルミの繊維を用いたもの、あるいはUL９４−V０レベルとしてメラミン樹脂の発泡系などが提案されている。ただし、いずれも実際の長期にわたっての実用使用温度の上限は１５０〜３００℃といわれている。

一方で、グラスウールやロックウールによる不燃吸音体は人体に対する刺激、環境への飛散等の問題点が指摘されており、更に、長期耐久性も問題視されている。また、アルミ発泡系や繊維系の不燃吸音体は非常に高価であり、板状のため吸音性能を出すためには広い空気層を要し、さらにはグラスウールなど他吸音材との組み合わせが必要であり多くの問題も有している。

最近、一層の安全に対する考えが高まり、高温部位における騒音の低減のニーズの高まりなどで、３００℃以上の高温に長期に安定して耐えられる、耐環境性にも優れた吸音性能を有する超不燃吸音体が強く求められており、従来より採用されているメラミン樹脂発泡タイプのものは強度、曲がらない、粉が飛散する、長期耐久性などの点で十分なものといえない。

本発明は従来の不燃吸音体の問題を解決した超不燃吸音構造体（多孔質系吸音体）を提供するものである。本発明品は１０００℃程度までの高温環境に安定して耐えられ、環境や人体に優しく、比較的軽量でこれまでの多孔質材料同様に柔軟性もあり使い勝手も良く、実用的な超不燃吸音構造体を提供するものである。

本発明の構成は、通常は束ねられたシリカ繊維を一定の長さでカットして得られたシリカチョップドファイバーをニードリング加工でフェルト状にして母材を形成し、その両面に表面材を蜘蛛の巣或いは粒状の熱融着材で熱圧着したことを特徴とした吸音構造体にかかるものであり、場合によっては音響入射に対して背面側に空気層を形成した構造体である。

そして、母材はシリカチョップドファイバーが用いられ、表面材はシリカクロス又は極難燃性スパンボンド不織布が採用される。

本発明は従来の不燃吸音体の問題を解決した吸音構造体を提供できたものであり、１０００℃程度までの高温環境に安定して耐えられ、環境や人体に優しく、比較的軽量でこれまでの多孔質材料同様に柔軟性もあり使い勝手も良く、実用的な超不燃・難燃性の吸音構造体となったものである。

図１は本発明の表面材と母材からなる吸音構造体、及び背面の壁との関係を示す断面図である。図２は実施例１〜６（F１〜F６）における垂直入射法による吸音率を示すグラフである。図３は実施例７〜１２（F７〜F12）における垂直入射法による吸音率を示すグラフである。図４は不燃性発泡アルミ板（AL）との垂直入射法による吸音率の比較を示すグラフである。図５は不燃性発泡メラミン樹脂板（M１、M２）との垂直入射法による吸音率の比較を示すグラフである。

本発明の吸音構造体の構成素材は、いずれも耐熱素材であって、構成体を形成した際にはそれらはいずれも１０００℃程度の高温環境でその形状を維持しながら長期にわたって適用できるものである。

そして、場合によっては、音響入射に対して背面側に１０〜５０mm程度の空気層を形成して、その吸音効果を更に高めることができることとなったものである。即ち、本発明の吸音構造体に空気層を組み合わせることで、特に、中低周波数域の吸音性能を任意に調整することができることを特徴としたものである。

母材をなすシリカファイバーは、繊維径6〜9μ、カット長さは５０〜１００mmで非常に柔らかくしなやかさを持つ。ファイバーの配向は横配向、縦配向、ランダム配向何れでもよい。更にいえば、前記母材は、厚さ３〜３０mm、かさ密度１００〜２００ｋｇ／m³、通気抵抗１．０×１０⁴〜５．０×１０⁴N・s／m⁴にニードル加工されたフェルト上マットであるのが好ましく、シリカチョップドファイバーとバインダー繊維を開繊混合し、熱圧縮成型構造体としたものも採用可能である。かかる母材をもって構成された吸音構造体は、柔軟性があり、対象物が曲面構造であってもこれに充分適用できたものである。

表面材のシリカクロスは、母材の保護あるいは吸音特性を調整するために両面に配備されるもので、その厚さは0．1〜0．7mm、面重量１００〜６００gｒ／m²の平織りあるいは朱子織りで、母材とは前述の手段の他に蜘妹の巣状あるいはパウダー状の熱融着シートで熱圧着するか或いは縫製（ニードルパンチを含む）することで一体複合構造とするのがよい。なお、この表面材にはUL９４−V０レベルの難燃処理が施されたものがよく、場合によっては撥水処理を施しておくことも可能である。
なお、UL９４−V０はプラスチック製品などの燃焼試験（垂直燃焼試験）に基づく判定を言う。

他の表面材としては、極難燃性（UL９４−V０）としたスパンボンド不織布（ポリエステル繊維系）もシリカクロスと同様に採用でき、母材に対してこれらの表面材を同じ材質同士でも、或いは異なった材質を組み合わせて用いることも充分可能である。

本発明にあっては、母材の厚さ、配合比率、密度、それに組み合す表面材を適切に選ぶことで、吸音特性はコントロールできる。この両者は蜘蛛の巣あるいは粒状の熱融着材で熱圧着されるものである。

図１は本発明の吸音構造体の断面図であり、母材１の表裏に表面材２を備えた構造で、背面の壁Wに対し、空気層Aを構成したものであっても良い。
[実施例１〜６]

この例では、母材１は６４ｋｇ／m³のシリカファイバーを厚さ７mm（実施例１〜３）及び１０mm（実施例４〜６）にニードルパンチにてマット状としたものであり、表面材２は厚さ０．２３mm、１８０ｇｒ／m²のシリカクロスを採用した。この両者は蜘蛛の巣状のホットメルト材にて熱圧着させたものである。なお、実施例１、４は空気層０、実施例２、５は空気層２０mm、実施例３、６は空気層４０mmの例である。

図２は実施例１〜６における垂直入射法による吸音率を示すグラフである。グラフの符号F１〜F６は実施例１〜６を示す。
本発明の吸音構造体は、空気層がなくとも標準以上の吸音特性が得られているが、これに更に空気層を採用することできわめて優れた吸音特性が得られることができたものである。かかる効果は、従来の吸音体ではその厚さを相当厚くするか、空気層を大きくとらなくては得られない効果が容易に得られたものである。これは本発明で採用するシリカ系の繊維が従来より用いられている繊維よりも比重が大きいことに起因するものと考えられる。
[実施例７〜１２]

この例では、表面材２は厚さ０．３mm、１８０ｇｒ／m²の難燃性を付与したスパンボンド不織布を採用した。この両者は蜘蛛の巣状のホットメルト材にて熱圧着させたものである。実施例７〜９は前例と同じく厚さ７mm、実施例１０〜１２は厚さ１０mmの母材である。なお、実施例７、１０は空気層０、実施例８、１１は空気層２０mm、実施例９、１２は空気層４０mmの例である。

図３は実施例７〜１２における垂直入射法による吸音率を示すグラフである。グラフの符号F７〜F１２は実施例７〜１２を示す。
本発明の吸音構造体も空気層がなくとも標準以上の吸音特性が得られているが、これに更に空気層を採用することできわめて優れた吸音特性が得られることができたものである。

比較例１

不燃性発泡アルミ吸音板（厚さ２mmで背面に２０mmの空気層）と、前述の実施例２、５（F２、F５）（空気層２０mm）とを垂直入射吸音率をもって比較した。結果を図４に示す。図中、ALは不燃性発泡アルミ吸音板のグラフである。

従来の不燃性発泡アルミ吸音板に対して、本発明品は最も騒音対策の要求が高い２５０Hz〜１KHzで大きな吸音特性を示しており、優れた吸音構造材であることが分かる。

比較例２

本発明の吸音体と従来より広く採用されているメラミン樹脂発泡吸音体とを比較した。即ち、メラミン樹脂発泡吸音体（UL９４−V０）の厚さ２０mm（M１）と厚さ３０mm（M２）を対象とし、これらと実施例７、８、１０、１１（F７、F８、F１０、F１１）を比較した。

従来より広く用いられている極難燃性（UL９４−V０）クラスであるメラミン樹脂発泡吸音体と比較し、本発明品７mmの厚さで従来品の２０mmの厚さを、本発明品１０mmの厚さで従来品の３０mmの厚さを吸音性能で凌駕しており、本発明の優れた点を証明している。
又、メラミン樹脂発泡体は屈曲性が乏しいのに対して、本発明品は屈曲性にも優れており、各所に適用可能であることも優れた点である。

これらのことから、本発明品は従来の吸音体より遥かに耐熱温度が高く、かつ優れた吸音性能を発揮することができ、特に出しにくい低音域の吸音特性にも優れた吸音特性を有しているものである。
すなわち、１０００℃位の超高温、超高熱の環境下でも長期に使用できる高性能な（超不燃）吸音構造体を提供できたものでその適用範囲はきわめて広い。又、本発明品は人体への刺激も少なく、環境への飛散などもなく生活環境に優しい吸音構造体をできたものでもある。

１・・母材
２・・表面材
A・・空気層
W・・背面の壁
AL・・不燃性発泡アルミ吸音板のグラフ
F１〜F１２・・本発明の吸音構造体のグラフ
M１、M２・・メラミン樹脂発泡吸音体のグラフ

Claims

シリカ繊維を一定の長さでカットして得られたシリカチョップドファイバーをニードリング加工でフェルト状にして母材を形成し、その両面に表面材を蜘蛛の巣或いは粒状の熱融着材で熱圧着したことを特徴とした吸音構造体。
前記シリカチョップドファイバーは、繊維径６〜９μ、カット長さは５０〜１００mmである非常に柔らかくしなやかさを持つ請求項１に記載の吸音構造体。
前記母材は、厚さ３〜３０mm、かさ密度５０〜２００ｋｇ／m³、通気抵抗１．０×１０⁴〜５．０×１０⁴N・s／m⁴である請求項１及び２に記載の吸音構造体。
前記母材は、シリカチョップドファイバーとバインダー繊維を開繊混合し、熱圧縮成型構造体とした請求項１乃至３いずれか１に記載の吸音構造体。
前記表面材は、シリカクロス又は極難燃性スパンボンド不織布である請求項１に記載の吸音構造体。
前記シリカクロス表面材は、厚さ０．１〜０．７mm、面重量１００〜６００ｇｒ／m²
の平織或いは朱子織りである請求項５に記載の吸音構造体。
前記スパンボンド不織布表面材は、少なくともUL９４−V０レベルの難燃処理が施された請求項５又は６に記載の吸音構造体。
音響入射に対して背面側に空気層を形成した請求項１に記載の吸音構造体。
前記空気層は１０〜５０mmである請求項８に記載の吸音構造体。