JP4027069B2

JP4027069B2 - 吸音材

Info

Publication number: JP4027069B2
Application number: JP2001313647A
Authority: JP
Inventors: 和久石川; 寛人渥美
Original assignee: SWCC Showa Device Technology Co Ltd
Current assignee: SWCC Showa Device Technology Co Ltd
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: JP2003122370A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音源の周囲に取り付けられ、この音源から発生する空気伝搬音、固体伝搬音、振動等を低減する吸音材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
我々の周囲には例えば恒常的に交通車両や船舶等の乗物から発生する音や振動あるいは工場の機械類から発生する音や振動等様々な音や振動が発生しており、時にはこれらの音や振動が日常生活に支障を来す場合も少なくない。
【０００３】
従来から恒常的に発生する音や振動を低減するような方法が種々なされている。例えば、周波数帯域が５００Ｈｚを超えるような騒音に対してはグラスウールやロックウール等の多孔質吸音材を使用すると効果的な吸音が得られることが知られている。また、５００Ｈｚ以下の騒音に対しては多孔質吸音材の厚さを厚くしたり、さらに低周波数帯域に対しては吸音材の背後に空気層を設けるなどの試みがなされている。
【０００４】
あるいは、特開平８−１５２８９０号に開示されているように、通気度が５〜１００倍異なる高密度と低密度の繊維集合体を少なくとも２層以上積層した吸音構造体も提案されている。この発明は、空気の粘性抵抗を利用し、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換して吸音する多孔質吸音構造体に、さらに密度が異なる繊維集合体を積層することで、高密度部分が付加質量、低密度部分がバネの役割を担う、いわゆる動吸振機を構成させて特に低周波数帯域の吸音率を向上させたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
即ち、周波数帯域でも例えば５００Ｈｚ以下の周波数帯域に対してはグラスウールやロックウール等の多孔質吸音材の厚さを厚くしたり、吸音材の背後に空気層を設けるなどの試みがなされているが、十分な吸音効果を得ようとすると重量が重くなることやスペースを広くとらなければならない等の問題が生じていた。
【０００６】
また、特開平８−１５２８９０号に開示されているような技術では、特に１００Ｈｚ以下のいわゆる低周波帯域においては十分な吸音効果が得られていないのが現状である。さらに、低周波帯域の音や振動は空気伝搬音だけではなく、建物や窓のがたつきなども発生させるため、固体伝搬音及び振動を防止する対策を同時に行う必要があり、従来の吸音材ではその対策が困難であった。
【０００７】
本発明は音源の周囲の建物の壁面や天井あるいは高速道路の防音壁等に取り付けられ、交通車両、船舶、工場等の各種機械類のような外部から発生する空気伝搬音、固体伝搬音、振動の低減に効果的な吸音材を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
内部に連続気泡を有する発泡体であって、音源側の表面に薄膜層を上記発泡体と一体成型して配置されていることを特徴とする吸音材。
【０００９】
〈構成２〉
上記薄膜層は音源側及び剛壁側双方の発泡体と一体成型して配置されていることを特徴とする構成１に記載の吸音材。
【００１０】
〈構成３〉
上記薄膜層は１ｍｍ以下の厚さを有することを特徴とする構成１または構成２に記載の吸音材。
【００１１】
〈構成４〉
上記連続気泡発泡体は厚さ方向に発泡密度が傾斜的に異なっていることを特徴とする構成１から構成３までのいずれかの構成に記載の吸音材。
【００１２】
〈構成５〉
上記連続気泡発泡体は、発泡密度が異なる複数の連続気泡発泡体を上記発泡密度が傾斜的に配置されるように積層されたものであることを特徴とする構成４に記載の吸音材。
【００１３】
〈構成６〉
上記連続気泡発泡体の発泡密度は音源側で高密度としたことを特徴とする構成５に記載の吸音材。
【００１４】
〈構成７〉
上記連続気泡発泡体は粘弾性体からなることを特徴とする構成１から構成６までのいずれかの構成に記載の吸音材。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体例を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明における吸音材の一実施の形態を表した断面図である。
図１において、吸音材１は内部に連続気泡を有する複数の発泡体２が積層されており、これら複数の連続気泡発泡体はそれぞれ発泡密度が２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄで異なっている。そして、この発泡密度は厚さ方向に傾斜的に異なるように配置されている。また、音源側及び建物の壁面等のいわゆる剛壁５側には粘弾性体からなる薄膜層３及び４を配置している。この粘弾性体からなる薄膜層３、４はそれぞれ連続気泡発泡体２ａ及び２ｄと一体成型されている。
【００１７】
本実施の形態において、連続気泡発泡体を用いる理由は、音波が発泡体に入射した場合、間隙部分の空気が振動し、この空気の粘性抵抗によって音波のエネルギーが熱エネルギーに変換されて吸音が行われる。
【００１８】
なお、本発明の連続気泡発泡体は発泡密度が均一な１枚の発泡体でも目的を達成することができるし、発泡密度を傾斜させた場合には複数の発泡体を積層したものではなく、内部の発泡密度を傾斜的に異ならせた１枚の連続気泡発泡体から構成しても差し支えない。
【００１９】
ところで、薄膜層３、４の厚さは特に限定されるものではないが、膜振動による吸音効果をより発揮させるためには１ｍｍ以下であることが好ましい。これは、薄膜層の部分は付加質量、即ち錘の役割、連続気泡発泡体部分はバネ、いわゆる空気バネの役割として作用し、薄膜層の部分は膜振動によって吸音が行われるからである。
【００２０】
ここで、連続気泡発泡体の材質として粘弾性体を用いた場合にはより本発明の効果を奏することができる。これは音波が粘弾性体からなる連続気泡発泡体に入射すると、気泡中の空気の粘性抵抗による吸音に加えて粘弾性体の振動により粘弾性体の粘性抵抗によっても音波のエネルギーが熱エネルギーに変換され吸音が行われるからである。また、連続気泡発泡体に粘弾性体を用いた場合には薄膜層も粘弾性体から形成されることになるため、さらに効果的に音波のエネルギーが熱エネルギーに変換され吸音が行われる。そして、粘弾性体は制振性を有しているために、音波のエネルギーが熱エネルギーに変換されて吸音が行われるとともにさらに振動を低減する目的のために効果的であり、吸音制振材としての役割を果たすことになる。
【００２１】
次に、本発明による吸音機構の原理を説明する。
図２は前述した本発明の吸音機構を模式的に説明した図である。即ち図２において示すように、連続気泡発泡体に粘弾性体を用いた場合には、本発明の吸音機構は空気の粘性抵抗による吸音機構（ａ）と弾性効果と粘性抵抗を組み合わせた粘弾性体の吸音機構（ｂ）、それに錘と弾性効果を組み合わせた動吸振機による吸音機構（ｃ）とが加わった作用により実現されるものである。このような吸音機構は特に例えば１００Ｈｚ以下のような低周波吸音に対してより効果的である。
【００２２】
ここで、粘弾性体からなる連続気泡発泡体の発泡密度を音源側で高く、剛壁側で低くするように傾斜的に異ならせた場合、高密度部分は前記した付加質量の役割を果たし、低密度部分はバネの役割を果たすことで吸音が行われることになる。
【００２３】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
【００２４】
〈実施例１〉
厚さ２００ｍｍの側面が開放された金型にポリエーテル系ウレタンフォーム原料を吐出して連続気泡発泡体を形成させ、これを１／２に切断して片側のみ薄膜層を有する連続気泡発泡体による吸音材を得た。薄膜層の厚さは５００μｍである。また薄膜層は音源側に配置するようにした。
【００２５】
〈実施例２〉
厚さ１００ｍｍの側面が開放された金型にウレタンーアスファルト系フォーム原料を吐出して両面に薄膜層を有する粘弾性体からなる連続気泡発泡体による吸音材を得た。薄膜層の厚さは５００μｍである。
【００２６】
〈実施例３〉
厚さ２００ｍｍの側面が開放された金型にウレタンーアスファルト系フォーム原料を吐出して粘弾性体からなる連続気泡発泡体を形成させ、これを１／２に切断して片側のみ薄膜層を有する連続気泡発泡体による吸音材を得た。薄膜層の厚さは６００μｍである。また薄膜層は音源側に配置するようにした。
【００２７】
〈実施例４〉
実施例３と同様に作成した片側のみ薄膜層を有する粘弾性体からなる連続気泡発泡体に発泡密度の異なる薄膜層を有しない３枚の粘弾性体からなる連続気泡発泡体を積層した吸音材を得た。それぞれの連続気泡発泡体の厚さは２５ｍｍであり、発泡密度は音源側より４２０、１４９、７３．５、２５．２ｋｇ／ｍｍ３である。薄膜層の厚さは８００μｍであり、また薄膜層は音源側に配置するようにした。
【００２８】
〈比較例１〉
厚さが１００ｍｍのポリエーテル系ウレタンフォームによる薄膜層を有しない連続気泡発泡体を得た。
【００２９】
〈比較例２〉
厚さが１００ｍｍのウレタンーアスファルト系フォームによる粘弾性体からなる薄膜層を有しない連続気泡発泡体を得た。
【００３０】
上記の１〜４までの実施例及び比較例１、２につき、それぞれ吸音特性の指標となる吸音率と制振性の指標となる損失係数を測定した。
【００３１】
ここで、吸音率の測定は、JIS A 1405「音響−インピーダンス管による吸音率及びインピーダンスの測定−定在波比法」に従い、垂直入射吸音率を測定した。また、損失係数の測定は、JIS G 0602「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」に準拠し、試験片の保持は中央支持方式、試験片の加振は電磁加振器、損失係数算出方法は半値幅法により行った。なお、吸音率はオンテックＲ＆Ｄ社製音響管式吸音特性測定システム、損失係数はリオン製の測定器を用いて行った。
【００３２】
図３は本発明の実施例における各周波数毎の吸音率、図４は各周波数毎の損失係数の値をそれぞれ比較例ととも示したものである。
【００３３】
図３に示すように、本発明の実施例では吸音率においては約１０００Ｈｚ以下の周波数に対して比較例に比べて効果が顕著であり、１００Ｈｚの低周波数においても比較例に比べて充分高い吸音効果を有していることがわかる。
【００３４】
また、実施例１から実施例４を比較すると、粘弾性体からなる連続気泡発泡体を用いたものが約５００Ｈｚ以下の周波数に対してはより効果が高く、特に発泡密度を傾斜させて異ならせた実施例４がさらに効果が優れていることが明らかである。
【００３５】
一方図４に示すように、固体伝搬音や振動の低減の指標となる損失係数においては、実施例１と比較例１を比べると、薄膜層を有している実施例１の方が全周波数領域に亘って優れていることがわかる。また、粘弾性体からなる連続気泡発泡体を用いた実施例２から実施例４においては、粘弾性体ではない実施例１に比べていずれも損失係数が高く、固体伝搬音や振動の低減に優れていることがわかる。
【００３６】
この実施例２から実施例４と比較例２を比べると、同じ粘弾性体からなる連続気泡発泡体であってもやはり薄膜層を有している方が比較例に比べてすべての周波数において勝っており、特に１００Ｈｚ以下の低い周波数においてはより優れた効果を奏していることがわかる。そして、発泡密度を傾斜させて異ならせた実施例４が最も固体伝搬音や振動の低減に有効であることも明らかである。
【００３７】
【発明の効果】
上記したように本発明の吸音材によれば、連続気泡発泡体の表面に薄膜層を一体成型して配置したので、従来技術に比べて優れた効果を有する吸音材を提供することができる。特に連続気泡発泡体に粘弾性体を用いた場合、さらに連続気泡発泡体の発泡密度を傾斜的に異ならせた場合にはその効果がより顕著になり、吸音のみならず固体伝搬音や振動の低減に効果的な制振性を有した吸音材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における吸音材の一実施の形態を表した断面図である。
【図２】本発明の吸音機構を模式的に説明した図である。
【図３】本発明の実施例における各周波数毎の吸音率の値を示した図である。
【図４】本発明の実施例における各周波数毎の損失係数の値を示した図である。
【符号の説明】
１吸音材
２連続気泡発泡体
３薄膜層
４薄膜層
５剛壁

Claims

音源側の表面に薄膜層を有する、粘弾性体からなる連続気泡発泡体と、
前記連続気泡発泡体の、音源側とは反対側の表面に積層され、それぞれ発泡密度が異なり、かつ薄膜層を有しない粘弾性体からなる複数の連続気泡発泡体とを備え、
前記薄膜層を有しない複数の連続気泡発泡体を、発泡密度が音源側に向って順次高密度となるように配置したことを特徴とする吸音材。
前記薄膜層は前記連続気泡発泡体と一体成型して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音材。
前記薄膜層は１ｍｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸音材。
前記薄膜層を有しない複数の連続気泡発泡体は、発泡密度が異なる複数の連続気泡発泡体を前記発泡密度が傾斜的に配置されるように積層されたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の吸音材。