JP2022034238A

JP2022034238A - 吸音材

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Publication number: JP2022034238A
Application number: JP2020137940A
Authority: JP
Inventors: 亜唯横倉; Ai YOKOKURA; 慧高安; Satoshi Takayasu; 智彦小竹; Tomohiko Kotake
Original assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2022-03-03

Abstract

【課題】広い周波数領域における吸音特性に優れる吸音材を提供すること。【解決手段】樹脂フィルムと、連通孔を有する第一基材層と、連通孔を有する第二基材層と、をこの順に備え、第一基材層の、２５℃における圧縮弾性率が０．００１～３．０００ＭＰａであり、第二基材層の、２５℃における圧縮弾性率が０．００１～１．０００ＭＰａである、吸音材。【選択図】図１

Description

本発明は、吸音材に関する。

メルトブロー不織布からなる単一層の吸音構造体が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２－２１４９５７号公報

不織布からなる単一層の吸音構造体の場合、広い周波数領域において吸音特性を高く維持することが難しい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、広い周波数領域における吸音特性に優れる吸音材を提供することを目的とする。

以下に説明する吸音材は、音の入射側から、いわゆる重りの機能を有する硬い層（樹脂フィルム）と、バネの機能を有する柔らかい層（連通孔を有する基材層）を備えており、これらの層の組合せにより、好適に音を吸収することができると考えられる。発明者らは、そのような吸音材において、当該柔らかい層が二層構成を有しており、かつそれぞれの圧縮弾性率が所定範囲であることで、吸音特性の周波数依存性を調整できることを見出した。

本発明は、樹脂フィルムと、連通孔を有する第一基材層と、連通孔を有する第二基材層と、をこの順に備え、第一基材層の、２５℃における圧縮弾性率が０．００１～３．０００ＭＰａであり、第二基材層の、２５℃における圧縮弾性率が０．００１～１．０００ＭＰａである、吸音材を提供する。

一態様において、第一基材層及び第二基材層が、樹脂発泡体又は不織布であってよい。

一態様において、第一基材層の厚さが、第二基材層の厚さよりも薄くてよい。

一態様において、樹脂フィルムが、ポリオレフィン、ポリエステル又はポリアミドから構成されていてよい。

一態様において、吸音材が、樹脂フィルムの少なくともいずれかの表面に、金属蒸着層を有してよい。

一態様において、吸音材が、樹脂フィルム及び第一基材層間、並びに第一基材層及び第二基材層間の少なくともいずれかに、接着剤層をさらに備えてよい。

一態様において、第一基材層の圧縮弾性率が、第二基材層の圧縮弾性率よりも大きくてよい。

一態様において、吸音材の厚さが１～１００ｍｍであってよい。

本発明によれば、広い周波数領域における吸音特性に優れる吸音材を提供することができる。

図１は、吸音材の模式断面図である。図２は、実施例１の垂直入射吸音率を示す図である。図３は、比較例１の垂直入射吸音率を示す図である。

＜吸音材＞
図１は吸音材の模式断面図である。吸音材１０は、樹脂フィルム１と、基材層として連通孔を有する第一基材層２及び連通孔を有する第二基材層３と、をこの順に備える。樹脂フィルム側から入射した音（音響エネルギー）は、吸音材を透過する際に熱エネルギーとして散逸される。これにより音の減衰が観察される。

（基材層）
連通孔を有する基材層としては、樹脂発泡体、不織布、高分子多孔体、多孔質セラミック等が挙げられる。これらのうち、広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、基材層は樹脂発泡体又は不織布であってよい。第一基材層及び第二基材層は、同じ素材から構成されていてもよく、異なる素材から構成されていてもよい。

樹脂発泡体の素材としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、天然ゴム、合成ゴム等が挙げられる。耐熱性、難燃性等の観点から、樹脂発泡体の素材はメラミン樹脂であってよい。

不織布を構成する繊維としては、有機繊維及び無機繊維が挙げられる。有機繊維としては、例えば、ポリエチレン（低密度又は高密度）、ポリプロピレン、共重合ポリエチレン、共重合ポリプロピレン等のポリオレフィン繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ウール等の天然繊維などが挙げられる。また、無機繊維としては、ガラス繊維、金属繊維、セラミックス繊維、炭素繊維等が挙げられる。不織布を構成する繊維は、これらを１種又は２種以上を含むことができる。

不織布を構成する繊維の繊維径は、厚み等の形状維持の観点から、０．１μｍ以上とすることができ、１μｍ以上とすることができ、４μｍ以上とすることができ、１０μｍ以上であってよく、１２．５μｍ以上であってよく、また、広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、１００μｍ以下とすることができ、５０μｍ以下であってよく、３０μｍ以下であってよい。

基材層の厚さは、広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、０．１ｍｍ以上とすることができ、０．５ｍｍ以上であってもよく、２．０ｍｍ以上であってもよく、また、５０ｍｍ以下とすることができ、２０ｍｍ以下であってもよく、１０ｍｍ以下であってもよく、５．０ｍｍ以下であってもよい。第一基材層及び第二基材層は、同じ厚さを有していてもよく、異なる厚さを有していてもよい。

広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、第一基材層（音の入射側の基材層）の厚さが、第二基材層の厚さよりも薄くてよい。

広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、第一基材層の、２５℃における圧縮弾性率は０．００１～３．０００ＭＰａである。第一基材層の圧縮弾性率は、同様の観点から、０．００２ＭＰａ以上であってよく、０．００３ＭＰａ以上であってよく、また２．０００ＭＰａ以下であってよく、１．０００ＭＰａ以下であってよく、０．５００ＭＰａ以下であってよく、０．３００ＭＰａ以下であってよく、０．１００ＭＰａ以下であってよい。

広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、第二基材層の、２５℃における圧縮弾性率は０．００１～１．０００ＭＰａである。第二基材層の圧縮弾性率は、同様の観点から、０．００３ＭＰａ以上であってよく、０．００３ＭＰａ以上であってよく、０．０１０ＭＰａ以上であってよく、また０．７５０ＭＰａ以下であってよく、０．５００ＭＰａ以下であってよく、０．３００ＭＰａ以下であってよく、０．２００ＭＰａ以下であってよく、０．０９０ＭＰａ以下であってよい。

広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、第一基材層の圧縮弾性率が、第二基材層の圧縮弾性率よりも大きくてよい。

基材層の目付は、広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、１０ｇ／ｍ^２以上とすることができ、３０ｇ／ｍ^２以上であってもよく、５０ｇ／ｍ^２以上であってもよく、１５０ｇ／ｍ^２以上であってもよく、また、１０００ｇ／ｍ^２以下とすることができ、８００ｇ／ｍ^２以下であってもよく、７００ｇ／ｍ^２以下であってもよく、５００ｇ／ｍ^２以下であってもよく、３５０ｇ／ｍ^２以下であってもよく、２５０ｇ／ｍ^２以下であってもよい。第一基材層及び第二基材層は、同じ目付を有していてもよく、異なる目付を有していてもよい。

基材層の総目付（各基材層の目付の合計）は、広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、５０ｇ／ｍ^２以上とすることができ、７５ｇ／ｍ^２以上であってもよく、１００ｇ／ｍ^２以上であってもよく、２００ｇ／ｍ^２以上であってもよくまた、１５００ｇ／ｍ^２以下とすることができ、１３００ｇ／ｍ^２以下であってもよく、１０００ｇ／ｍ^２以下であってもよく、６００ｇ／ｍ^２以下であってもよい。

吸音材は、広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、さらに連通孔を有する他の基材層を備えていてもよい。すなわち、吸音材は、連通孔を有する第一基材層及び連通孔を有する第二基材層に加えて、さらに連通孔を有する第三基材層、連通孔を有する第四基材層等を備えていてもよい。各基材層は、同じ素材から構成されていてもよく、異なる素材から構成されていてもよい。

（樹脂フィルム）
樹脂フィルムを構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン（低密度又は高密度）、ポリプロピレン、共重合ポリエチレン、共重合ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、アラミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、エチレン・酢酸ビニル系樹脂などが挙げられる。樹脂フィルムは、連通孔を有しないフィルムである。

樹脂フィルムの厚さは、広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、０．５μｍ以上とすることができ、５μｍ以上であってもよく、１０μｍ以上であってもよく、また、５００μｍ以下とすることができ、２５０μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよく、５０μｍ以下であってもよい。また、広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、樹脂フィルムの厚さに対する基材層の厚さの比率（基材層の厚さ／樹脂フィルムの厚さ）は、１以上とすることができ、１０以上であってもよく、１００以上であってもよく、５００以上であってもよく、また、２００００以下とすることができ、１００００以下であってもよく、１０００以下であってもよい。

樹脂フィルムは、フィルム特性の調整による吸音効果の向上機能、及び熱線反射機能の付与の観点から、その表面に金属蒸着層を備えていてもよい。すなわち、吸音材は、樹脂フィルムの表面に、金属蒸着層をさらに備えてよい。金属蒸着層は、アルミニウム、銅、亜鉛、亜鉛合金、銀等の金属を真空蒸着等の物理蒸着又は化学蒸着により形成できる。金属蒸着層は樹脂フィルムの両面に設けられていてもよく、一方の面に設けられていてもよい。

樹脂フィルムは、広い周波数領域の吸音効果の向上及び吸音周波数ピークの調整の観点から、有孔フィルムであってもよい。有孔フィルムは格子状や菱形状に配列した孔を有してよい。当該孔は、広い周波数領域における吸音特性に優れる観点から、直径が０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上、又は０．３ｍｍ以上の円形状であってよく、また、直径が５０．０ｍｍ以下、１０．０ｍｍ以下、又は５．０ｍｍ以下の円形状であってよい。孔の形状は、円形、楕円形、長方形、多角形等であってよい。

（接着剤層）
吸音材は、上記の各層間にさらに接着剤層を備えていてもよい。例えば、吸音材は、樹脂フィルム及び第一基材層間、並びに第一基材層及び第二基材層間の少なくともいずれかに接着剤層を備えていてもよい。接着剤層としては、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、イソブテン・無水マレイン酸共重合樹脂、アクリル共重合樹脂、アクリルモノマー、アクリルオリゴマー、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂（湿気硬化型含む）、シリル化ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム等の合成ゴム、イソプレンゴム等の天然ゴム、水ガラス、シリケート等の接着成分を含む層、あるいは紙、布、樹脂フィルム、金属テープ等から構成される支持体の両面にこれらの接着成分を含む層を備える積層物（例えば両面テープ）などが挙げられる。また、接着剤層は、上記接着成分を含む層又は上記積層物を、樹脂フィルムの両面に備えるもの（接着シート）であってもよい。この場合樹脂フィルムとしては、上記した樹脂フィルムを用いることができる。各接着剤層は、同じ素材から構成されていてもよく、異なる素材から構成されていてもよい。

接着剤層の厚さは特に限定されないが、０．０１μｍ以上とすることができ、１μｍ以上であってもよく、１００μｍ以上であってもよく、また、５００μｍ以下とすることができ、２５０μｍ以下であってもよい。各接着剤層は、同じ厚さを有していてもよく、異なる厚さを有していてもよい。

吸音材の厚さは、吸音特性の発現、材料の施工性、省スペース化等の観点から、１ｍｍ以上とすることができ、２ｍｍ以上であってもよく、５ｍｍ以上であってもよく、また、１００ｍｍ以下とすることができ、５０ｍｍ以下であってもよく、３０ｍｍ以下であってもよい。

ＪＩＳＡ１４０５－１に準拠して測定される、吸音材の５００～１５００Ｈｚにおける平均垂直入射吸音率は、０．４０以上とすることができる。

＜吸音材の製造方法＞
吸音材は、各層を積層することにより製造することができる。吸音材は、上記のとおり接着剤層を備えることにより各層が接着された状態で用いられてもよいが、各層が接着されずに用いられてもよい。また、一部の層間のみに接着剤層が設けられてもよい。吸音材を構成する積層体は、筐体に収納された状態で用いてもよい。

＜吸音材の用途＞
上記吸音材は広い周波数領域における吸音特性に優れる。そのため、上記吸音材は、自動車、鉄道車両、航空機、船舶、住宅等の建築物、電子機器、精密機械などの用途において好適に用いることができる。ここでいう広い周波数領域とは、周波数が５００～１５００Ｈｚの領域とすることができ、上記吸音材は、当該周波数領域において優れた吸音特性を有する。

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（基材層）
後述の表１～３に示す基材層を準備した。基材層の圧縮弾性率の測定には、基材層を２０ｍｍ×２０ｍｍにカットしたものを測定サンプルとして用いた。測定サンプルの厚さは、ノギスで測定した。

測定装置としては、小型卓上試験機（株式会社島津製作所製、ＥＺ－Ｔｅｓｔ）を用いた。ロードセルとしては５００Ｎのものを使用した。また、ステンレス製の上圧盤（φ３０ｍｍ）及び下圧盤（φ１１８ｍｍ）を圧縮測定用冶具として用いた。測定は、平行に配置した上圧盤及び下圧盤の間に、測定サンプルの厚さ方向を上圧盤及び下圧盤に対して垂直にセットし、５．０ｍｍ／ｍｉｎの速度、測定温度２５℃、圧縮モードの条件にて行った。圧縮弾性率は、応力－ひずみ曲線より計算した。

ここで、ひずみεは次式より求めた。
ε＝Δｄ／ｄ１
式中、Δｄは負荷による測定サンプルの厚さの変位（ｍｍ）を示し、ｄ１は負荷をかける前の測定サンプルの厚さ（ｍｍ）を示す。
また、圧縮応力σ（ＭＰａ）は、次式より求めた。
σ＝Ｆ／Ａ
式中、Ｆは圧縮力（Ｎ）を示し、Ａは負荷をかける前の測定サンプルの断面積（ｍｍ^２）を示す。
圧縮弾性率Ｅ（ＭＰａ）は、次式を用いて、応力－ひずみ曲線より、ひずみが２０％～３０％の間の傾きから計算した。
Ｅ＝（σ２－σ１）／（ε２－ε１）
式中、ε２は圧縮ひずみが３０％であることを示し、ε１は圧縮ひずみが２０％であることを示し、σ１は圧縮ひずみε１において測定される圧縮応力を示し、σ２は圧縮ひずみε２において測定される圧縮応力を示す。

（樹脂フィルム）
両面アルミニウム蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ１２μｍ）を準備した。

（接着剤層）
両面テープ（スリーエムジャパン株式会社、ＰＧＤ－１００、厚さ０．１２ｍｍ）を準備した。

（吸音材の作製）
接着剤層で樹脂フィルム及び基材層を貼り合わせることで、樹脂フィルム、接着剤層、第一基材層、接着剤層、及び第二基材層をこの順に備える吸音材を作製した。

（吸音材の吸音特性評価）
作製した各吸音材の垂直入射吸音率を、以下に従って測定した。樹脂フィルム側から音を入射した。５００～１５００Ｈｚにおける垂直入射吸音率の平均値を平均吸音率として算出し、比較例１の平均吸音率を１００とした場合の比をその吸音材の吸音特性とした。結果を表１～３に示す。
装置名：４２０６型インピーダンス管（ブリュエル・ケアー社）
測定方法：垂直入射吸音率（ＪＩＳＡ１４０５－１に準拠）
測定範囲：５０～１６００Ｈｚ

図２及び図３は、それぞれ実施例１及び比較例１の垂直入射吸音率を示す図である。同図に示されるように、所定範囲の圧縮弾性率を有する第一基材層及び第二基材層を備える吸音材は、それらを有しない吸音材に比して、広い周波数領域における吸音特性に優れることが分かる。

１…樹脂フィルム、２…連通孔を有する第一基材層、３…連通孔を有する第二基材層、１０…吸音材。

Claims

樹脂フィルムと、連通孔を有する第一基材層と、連通孔を有する第二基材層と、をこの順に備え、
前記第一基材層の、２５℃における圧縮弾性率が０．００１～３．０００ＭＰａであり、
前記第二基材層の、２５℃における圧縮弾性率が０．００１～１．０００ＭＰａである、吸音材。
前記第一基材層及び前記第二基材層が、樹脂発泡体又は不織布である、請求項１に記載の吸音材。
前記第一基材層の厚さが、前記第二基材層の厚さよりも薄い、請求項１又は２に記載の吸音材。
前記樹脂フィルムが、ポリオレフィン、ポリエステル又はポリアミドから構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の吸音材。
前記樹脂フィルムの少なくともいずれかの表面に、金属蒸着層をさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の吸音材。
前記樹脂フィルム及び前記第一基材層間、並びに前記第一基材層及び前記第二基材層間の少なくともいずれかに、接着剤層をさらに備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の吸音材。
前記第一基材層の圧縮弾性率が、前記第二基材層の圧縮弾性率よりも大きい、請求項１～６のいずれか一項に記載の吸音材。
厚さが１～１００ｍｍである、請求項１～７のいずれか一項に記載の吸音材。