JP2022066831A

JP2022066831A - 吸音材

Info

Publication number: JP2022066831A
Application number: JP2020175386A
Authority: JP
Inventors: 亜唯横倉; Ai YOKOKURA; 慧高安; Satoshi Takayasu; 麻理清水; Mari Shimizu; 智彦小竹; Tomohiko Kotake
Original assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-05-02

Abstract

【課題】耐熱性と、低周波数領域～中周波数領域における優れた吸音性能とを有する吸音材を提供する。【解決手段】吸音材１０は、第一多孔質層１と、接着剤層２と、第二多孔質層３と、をこの順に備える。第一多孔質層及び第二多孔質層が無機繊維から構成される。【選択図】図１

Description

本開示は、吸音材に関する。

有機減衰材料を溶融紡糸して得られる吸音繊維を構成繊維と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

特許文献１に記載された吸音構造体の場合、特に低周波数領域～中周波数領域における吸音性能が不充分である。また、当該吸音構造体は、高温環境に曝された場合に吸音性能を維持することが難しい。

本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、耐熱性と、低周波数領域～中周波数領域における優れた吸音性能とを有す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、二層の多孔質層を備えており、これ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、多孔質層を無機繊維で構成することで、低周波数領域～中周波数領域において優れた吸音性能が発現されるだけでなく、高温環境に曝された場合でも当該吸音性能が維持されることを見出した。

本開示の一側面は、第一多孔質層と、接着剤層と、第二多孔質層と、をこの順に備え、第一多孔質層及び第二多孔質層が無機繊維から構成される、吸音材に関する。

一態様において、吸音材は、第一多孔質層上に、さらに金属層を備えてよい。

一態様において、第一多孔質層の厚さが、第二多孔質層の厚さ以下であってよい。

一態様において、無機繊維が、ガラス繊維、金属繊維、セラミック繊維及び炭素繊維からなる群より選択される少なくとも一種を含んでよい。

一態様において、吸音材の厚さが１～１００ｍｍであってよい。

本開示によれば、耐熱性と、低周波数領域～中周波数領域における優れた吸音性能とを有す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、比較例の垂直入射吸音率を示す図である。図３は、実施例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、第一多孔質層１、接着剤層２、及び第二多孔質層３と、をこの順に備える。第一多孔質層側から入射した音（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。上記構成を有する吸音材は、低周波数領域～中周波数領域、すなわち５００～１５００Ｈｚの領域における優れた吸音性能を有する。

（多孔質層）
多孔質は無機繊維から構成される。無機繊維としては、ガラス繊維、金属繊維、セラミック繊維、炭素繊維等が挙げられる。多孔質を構成する繊維は、これらを１種又は２種以上含むことができる。第一多孔質層及び第二多孔質層は、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。多孔質層を構成する材としては、例えば不織布の他、グラスウール、ロックウール等が挙げられる。

多孔質層の厚さは、吸音性能に優れる観点から、０．１ｍｍ以上とすることができ、０．５ｍｍ以上であってもよく、２ｍｍ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以下であってもよい。第一多孔質層及び第二多孔質層は、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。吸音性能に優れる観点から、第一多孔質層（音の入射側の多孔質層）の厚さが、第二多孔質層の厚さ以下であってよく、第二多孔質層の厚さ未満であってよい。

吸音性能に優れる観点から、多孔質層の密度は、０．０１０ｇ／ｃｍ^３以上とすることができ、０．０２０ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、０．０３０ｇ／ｃｍ^３以上であってもよく、また０．５００ｇ／ｃｍ^３以下とすることができ０．４００ｇ／ｃｍ^３以下であってもよく、０．３００ｇ／ｃｍ^３以下であってもよい。多孔質層の密度は、次式より算出することができる。
密度（ｇ／ｃｍ^３）＝｛目付（ｇ／ｍ^２）／厚さ（ｍｍ）｝／１０００

多孔質層の目付は、吸音性能に優れる観点から、５０ｇ／ｍ^２以上とすることができ、１００ｇ／ｍ^２以上であってもよく、２００ｇ／ｍ^２以上であってもよく、３００ｇ／ｍ^２以上であってもよく、また２０００ｇ／ｍ^２以下とすることができ、１５００ｇ／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。第一多孔質層及び第二多孔質層は、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。

多孔質層の気孔率は、吸音性能に優れる観点から、８５％以上とすることができ、８７．５％以上であってもよく、９０％以上であってもよく、９５％以上であってもよい。気孔率の上限は特に制限されないが、多孔質層の形状保持の観点から、９９．５％以下とすることができ、９９％以下であってもよく、９８．５％以下であってもよい。第一多孔質層及び第二多孔質層は、同じ気孔率を有していてもよく、異なる気孔率を有していてもよい。多孔質層の気孔率は、次式より算出することができる。
気孔率（％）＝［１－｛密度（ｇ／ｃｍ^３）／繊維の真比重（ｇ／ｃｍ^３）｝］×１００

吸音材は、吸音性能に優れる観点から、さらに他の多孔質層を備えていてもよい。すなわち、吸音材は、第一多孔質層及び第二多孔質層に加えて、さらに第三多孔質層、第四多孔質層等を備えていてもよい。各多孔質層は、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。

（金属層）
吸音材は、吸音性能に優れる観点から、第一多孔質層上に、さらに金属層を備えてよい。すなわち、吸音材は、音の入射側にさらに金属層を備えてよい。金属層としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、亜鉛、亜鉛合金、銀、鉄、ステンレス合金、金、チタン、白金等の金属から構成される層が挙げられる。これらのうち、重さ、形状追従性、加工性、価格等の観点から、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス合金、銅又は銅合金から構成される層を用いることができる。金属層は、例えば金属箔であってもよく、金属板であってもよい。

金属層の厚さは、吸音性能に優れる観点から、５μｍ以上とすることができ、１０μｍ以上であってもよく、２０μｍ以上であってもよい。また、柔軟性の観点から、金属層の厚さは、１０００μｍ以下とすることができ、５００μｍ以下であってもよく、３００μｍ以下であってもよい。

（接着剤層）
接着剤層としては、酢酸ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、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、スチレン・ブタジエンゴム、塩化ビニル樹脂、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタン樹脂、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、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、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。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。吸音材は、さらに金属層及び第一多孔質層間に接着剤層を備えていてもよい。

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、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、吸音性能の発現、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、０．４以上とすることができ、０．４５以上であってもよく、０．５以上であってもよい。上記の吸音材であれば、高温環境に曝された後にも同程度の吸音性能が維持される。

２００℃に設定したオーブン内で２時間加熱前後の直径から算出される、吸音材の収縮率は、３％以下とすることができ、２％以下であってもよく、１．５％以下であってもよい。上記の吸音材であれば，高温環境に曝された後にも同程度の吸音性能が維持される。

＜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。吸音材が金属層を備える場合、金属層と第一の多孔質層とは接着されていなくてもよい。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られてもよい。

＜吸音材の用途＞
上記吸音材は、耐熱性を有しつつ、低周波数領域～中周波数領域における吸音性能に優れる。自動車、鉄道車両、航空機、船舶、住宅等の建築物、電子機器、精密機械などの分野には、高温環境に曝される虞のある箇所における吸音のニーズがある。上記吸音材は、そのようなニーズに対し好適に用いることができる。

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

（多孔質層の準備）
以下の多孔質層を準備した。

（金属層の準備）
以下の金属層を準備した。

（接着剤層の準備）
以下の接着剤層を準備した。
両面テープ：スリーエムジャパン株式会社、ＰＣＤ－１００、厚さ０．１２ｍｍ

（吸音材の作製）
表３～５に示す構成を有する吸音材を作製した。各層の接着には両面テープを用いた。

（吸音材の吸音性能評価）
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。表中、上段に記載された層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た。結果を表３～５に示す。
装置名：垂直入射音響計測システム９３０１型（リオン株式会社）
測定方法：垂直入射吸音率（ＪＩＳＡ１４０５－１に準拠）
測定範囲：６～１９００Ｈｚ

（吸音材の耐熱性評価）
作製した各吸音材を、９９．４ｍｍφに切り出し、２００℃に設定したオーブン内で２時間加熱した。その後、上記と同様にして、加熱後の各吸音材の平均吸音率を算出した。結果を表３～５に示す。なお、比較例１では吸音材の加熱収縮が生じたため（収縮率：３．４％）、加熱後の吸音率の測定は行わなかった。収縮率は次式より算出した。
収縮率（％）＝［｛加熱前直径（ｍｍ）－加熱後直径（ｍｍ）｝／加熱前直径（ｍｍ）］×１００

図２は、比較例の垂直入射吸音率を示す図である。図３は、実施例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、無機繊維から構成される多孔質層を少なくとも２層用いることで、低周波数領域～中周波数領域において優れた吸音性能が発現されるだけでなく、高温環境に曝された場合でも当該吸音性能が維持されることが分かる。

１…第一多孔質層、２…接着剤層、３…第二多孔質層、１０…吸音材。

Claims

第一多孔質層と、接着剤層と、第二多孔質層と、をこの順に備え、前記第一多孔質層及び前記第二多孔質層が無機繊維から構成される、吸音材。
前記第一多孔質層上に、さらに金属層を備える、請求項１に記載の吸音材。
前記第一多孔質層の厚さが、前記第二多孔質層の厚さ以下である、請求項２に記載の吸音材。
前記無機繊維が、ガラス繊維、金属繊維、セラミック繊維及び炭素繊維からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項１～３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１～４のいずれか一項に記載の吸音材。