JP4050085B2 - 吸音材及び吸音制振材 - Google Patents
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Description
【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及び吸音制振材に関する。
【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】
このような環境条件を良くするために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】
一方、最近では環境問題に対する配慮からさまざまな資源の再利用が叫ばれている。電力ケーブル、通信ケーブル、光ファイバケーブル等のケーブル類やケーブル接続部についても再利用することが行われている。従来ケーブル類やケーブル接続部の再利用は導体と被覆材を分離して行われているが、導体径が大きい場合はケーブル類やケーブル接続部を一定の長さに切断し、一旦ケーブルコアまで解体後、ケーブルコアを剥線機により導体から被覆材をはがして分離している。このように導体径が大きい場合は被覆材に導体が付着するようなことがないため被覆材は再処理工程に回すことができるが、導体径が小さい場合は上記のような方法は困難であるため、ケーブル類やケーブル接続部を自動粉砕機に投入して導体と被覆材を一緒に細かく切断、粉砕し、粉砕片から導体と被覆材を比重差によって分離する方法がとられている。この場合には被覆材中に導体が残留することが多いため、特開2001−35285号に記載されているようにさらに導体を分離する方法も提案されている。
【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、従来の吸音材では制振性についてその対策が困難であった。
【0007】
さらに、そもそも従来は金属、プラスチック、ガラス等の廃材、中でもケーブル類やケーブル接続部の廃材を再利用して吸音材や吸音制振材に用いるという発想はなく、たとえ用いたとしても現在の分別方法では極めてコスト高となるという問題が生じる。
【0008】
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金属、プラスチック、ガラス等の廃材を利用した吸音材や吸音制振材を提供するものである。
【0009】
【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〉
金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体を1種若しくは2種以上混合して集合体としたことを特徴とする吸音材。
【0010】
〈構成2〉
上記金属、プラスチック、ガラスからなる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケーブルを混在させたものであることを特徴とする構成1に記載の吸音材。
【0011】
〈構成3〉
上記粉体の粒径を音源側に近づくほど大きくなるように粒径分布が調整されてい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。
【0012】
〈構成4〉
上記粉体の粒径を音源側に近づくほど小さくなるように粒径分布が調整されてい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。
【0013】
〈構成5〉
上記集合体の音源側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成1から構成4までのいずれかの構成に記載の吸音材。
【0014】
〈構成6〉
上記集合体の音源側に独立気泡発泡体を積層したことを特徴とする構成1から構成4までのいずれかの構成に記載の吸音材。
【0015】
〈構成7〉
上記集合体の音源側に金属性薄膜を積層したことを特徴とする構成1から構成4までのいずれかの構成に記載の吸音材。
【0016】
〈構成8〉
上記集合体の剛壁側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成1から構成7までのいずれかの構成に記載の吸音材。
【0017】
〈構成9〉
金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体の表面に粘弾性体を塗布し、上記粘弾性体塗布粉体を1種若しくは2種以上混合して集合体としたことを特徴とする吸音制振材。
【0018】
〈構成10〉
上記金属、プラスチック、ガラスからなる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケーブルを混在させたものであることを特徴とする構成9に記載の吸音制振材。
【0019】
〈構成11〉
上記粉体の粒径を音源側に近づくほど大きくなるように粒径分布が調整されていることを特徴とする構成9または構成10に記載の吸音制振材。
【0020】
〈構成12〉
上記粉体の粒径を音源側に近づくほど小さくなるように粒径分布が調整されていることを特徴とする構成9または構成10に記載の吸音制振材。
【0021】
〈構成13〉
上記集合体の音源側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成9から構成12までのいずれかの構成に記載の吸音制振材。
【0022】
〈構成14〉
上記集合体の音源側に独立気泡発泡体を積層したことを特徴とする構成9から構成12までのいずれかの構成に記載の吸音制振材。
【0023】
〈構成15〉
上記集合体の音源側に金属性薄膜を積層したことを特徴とする構成9から構成12までのいずれかの構成に記載の吸音制振材。
【0024】
〈構成16〉
上記集合体の剛壁側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成9から構成15までのいずれかの構成に記載の吸音制振材。
【0025】
【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。
【0026】
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は電力ケーブル、通信ケーブル、光ファイバケーブル、ケーブル接続部等の廃材を例えば自動粉砕機等により細かく粉砕して得られた粉体を混合して集合体2としたものである。例えば、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケーブルを混在させたものを粉砕すれば、金属、プラスチック、およびガラスの粉体を適量に混合した集合体を容易に製造できる。そしてこの集合体2は複数の集合体2a、2b、2c、2dが積層されたものとなっている。これらの集合体2a、2b、2c、2dはそれぞれ構成する粉体の粒径が異なっており、例えば音源側から剛壁3側にかけて粒径の小さい集合体から粒径の大きい集合体というように傾斜的に粒径を異ならせてある。また、集合体2の音源側には粘弾性体からなる制振シート4が積層されている。そして剛壁3側にも粘弾性体からなる制振シート5が積層されている。
【0027】
このように本実施の形態に示すような吸音材では、粉体を集合しているために、音波が入射すると粉体同士の隙間の空気が振動し、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。また、粉体からなる集合体は同等の粒径の粉体を集合しても良いが、粒径を異ならせる場合は例えば音源側の粉体の粒径を小さくし、剛壁側にかけて粒径を大きくするように粒径を傾斜させると、粒径の小さい部分は付加質量、即ち錘の役割を果たし、粒径の大きい部分はバネ、いわゆる空気バネの役割を果たして吸音が行われる。
【0028】
次に音源側に粘弾性体からなる制振シート4を積層した場合は、制振シート4の部分が膜振動することにより吸音が行われる。この場合は制振シート4の部分は膜振動による付加質量、粉体の集合体2の部分がバネとして作用することになる。そして剛壁側に粘弾性体からなる制振シート5を積層した場合は、固体伝播音や建物等から伝わってくる振動を低減することができる。
【0029】
また、音源側に粘弾性体からなる制振シート4の代わりに独立気泡発泡体を積層したり、アルミニウム等の金属性薄膜を積層しても良い。いずれも粘弾性体からなる制振シートを積層した場合と同等の効果を奏することができる。さらに、粘弾性体からなる制振シートや独立気泡発泡体、金属性薄膜、あるいは剛壁側の粘弾性体からなる制振シート等は使用目的や必要とする特性によっては設けない場合もあり得るが、このような場合でも本発明の範囲内であることに変わりはない。要するに本発明の目的に応じて適宜最も適正な構成を取れば良い。
【0030】
なお、本発明の粉体からなる集合体は本実施の形態のように複数の集合体を積層しても良いが単体の集合体を用いてももちろん本発明の効果を奏することができる。このとき、粉体の粒径を傾斜的に異ならせる場合には単体の集合体の中で例えば音源側から剛壁側にかけて粉体の粒径を小さいものから大きいものに徐々に傾斜させるようにすれば良い。
【0031】
ところで、ケーブル類やケーブル接続部等の廃材を粉砕して得られた粉体の表面に粘弾性体を塗布するとさらに吸音効果が増すとともに制振性も向上する。これは、粉体の表面に粘弾性体を塗布することにより、音波が入射すると粘弾性体が振動して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り、また粘弾性体を塗布することにより制振性も併せ持つことになるからである。もちろん粘弾性体を表面に塗布した粉体は図1で説明した実施の形態と同様に粒径を異ならせて例えば音源側から剛壁側にかけて粒径を徐々に大きくしていったり、音源側の表面に粘弾性体からなる制振シートや独立気泡発泡体、金属性薄膜を積層しても良い。また、剛壁側には粘弾性体からなる制振シートを積層することもできる。要するに図1の実施の形態のところで説明したように本発明の目的に応じて適宜最も適正な構成を取れば良い。
【0032】
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、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。
【0033】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
【0034】
〈実施例1〉
電力ケーブルの廃材を粉砕して得られた平均粒子径が85μmである粉体を加熱、圧着して厚さ25mmの吸音材を得た。
【0035】
〈実施例2〉
光ファイバケーブルの廃材を粉砕して得られた平均粒子径が43μmである粉体を加熱、圧着して厚さ25mmの吸音材を得た。
【0036】
〈実施例3〉
ケーブル接続部の廃材を粉砕して得られた平均粒子径が96μmである粉体を加熱、圧着して厚さ25mmの吸音材を得た。
【0037】
〈実施例4〉
実施例1、2及び3で用いた粉体を混合した後、加熱、圧着して厚さ25mmの吸音材を得た。
【0038】
〈実施例5〉
音源側から順番に実施例2の吸音材、実施例1の吸音材、実施例3の吸音材を積層し、粒径を傾斜的に異ならせた厚さ75mmの吸音材を得た。
【0039】
〈実施例6〉
実施例1で用いた粉体の表面にポリアミド共重合体からなる粘弾性体を塗布した後、加熱、圧着して厚さ25mmの吸音制振材を得た。
【0040】
〈実施例7〉
実施例1の吸音材の音源側の表面に厚さ0.05mmのポリアミド共重合体からなる粘弾性体の制振シート積層して吸音制振材を得た。
【0041】
〈実施例8〉
実施例1の吸音材の音源側の表面に厚さ3mmの独立気泡発泡体を積層して吸音材を得た。
【0042】
〈実施例9〉
実施例1の吸音材の音源側の表面に厚さ0.02mmのアルミニウム製薄膜を積層して吸音材を得た。
【0043】
〈実施例10〉
実施例1の吸音材と剛壁との間に厚さ2mmのポリアミド共重合体からなる粘弾性体の制振シート積層して吸音制振材を得た。
【0044】
上記の1〜10までの実施例につき、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。
【0045】
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。
【0046】
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示したものである。
【0047】
図3からわかるように、本発明では様々な吸音特性を示す吸音材を提供することが可能である。即ち、実施例1から実施例4については400Hz付近から2000Hz付近まで吸音率の向上が見られる。これは比較的周波数の高い領域において吸音効果が優れていることを表している。
【0048】
また、音源側から剛壁側にかけて粉体の粒径を順に大きくなるようにした実施例5は、実施例1から実施例4に比べて200Hz付近から2000Hz付近まで高い吸音効果を示している。これは粒径分布を傾斜させるとより吸音効果が高くなり、かつ低周波数領域においても優れた吸音効果を有していることを示している。
【0049】
さらに、実施例1の粉体の表面に粘弾性体を塗布した実施例6は実施例1から実施例4と同傾向を示しているが、実施例1から実施例4よりも400Hz付近から2000Hz付近まで優れた吸音効果を示している。
【0050】
一方、実施例7及び実施例8は前述した実施例1から実施例6までとは異なる吸音特性を示し、実施例7は300Hz付近、実施例8は600Hz付近に吸音率のピークを有している。従って、これら実施例7及び実施例8は1000Hz以下の比較的低周波数領域の吸音特性に優れていることがわかる。
【0051】
そして、実施例9は1000Hz以上の周波数領域において優れた吸音の特性を示し、実施例10は実施例1から実施例4とほぼ同程度の吸音特性を示している。このように本発明では、いろいろな周波数領域において最も適した構成の吸音材を提供することができる。
【0052】
次に図4は制振性を表す損失係数を示したものであるが、制振特性においても本発明は各周波数において最も適した構成を採ることができ、粘弾性体からなる制振シートを剛壁に配置した実施例10が最も優れた制振効果を有し、次いで実施例1に制振性を持たせた実施例6の順になっている。
【0053】
それに対して吸音材ではあるが、例えば実施例9は2000Hz付近の周波数に対して最も優れた制振効果を有している。その他の実施例においても500Hz付近の周波数に損失係数のピークを有しているものが多いが、実施例1、実施例5のように100〜4000Hzの周波数領域においてほぼフラットな制振特性を有している例もある。このように制振特性においても本発明はいろいろな周波数領域において最も適した構成の吸音制振材を提供することが可能である。
【0054】
以上より、本発明の吸音材、吸音制振材は様々な用途に対して幅広く適用可能であり、低周波数から高周波数まで広い範囲に亘って良好な吸音効果、制振効果を奏することができる。
【0055】
【発明の効果】
上記したように本発明によれば、金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体を混合して集合体として構成したり、これらの集合体を粒径分布を異ならせて配置したりしたので、広い周波数領域に亘って優れた吸音特性を有する吸音材を提供することができる。また、粉体の表面に粘弾性体を塗布して制振効果を持たせたので吸音効果に加えて制振効果も併せて有している優れた吸音制振材を提供することが可能である。そして、電力ケーブルや光ファイバケーブル、ケーブル接続部等の廃材を有効利用できるため環境にも配慮した吸音材、吸音制振材を提供できる。
【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 吸音制振材
2 粉体からなる集合体
3 剛壁
4 制振シート
5 制振シート
Claims (5)
- 金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体を1種若しくは2種以上混合して集合体としたことを特徴とする吸音材において、
前記粉体の粒径を音源側に近づくほど大きくなるように粒径分布が調整され、
前記集合体の音源側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする吸音材。 - 前記金属、プラスチック、ガラスからなる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケーブルを混在させたものであることを特徴とする請求項1に記載の吸音材。
- 金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体の表面に粘弾性体を塗布し、前記粘弾性体塗布粉体を1種若しくは2種以上混合して集合体とした吸音制振材において、
前記粉体の粒径を音源側に近づくほど大きくなるように粒径分布が調整され、
前記集合体の音源側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする吸音制振材。 - 前記金属、プラスチック、ガラスからなる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケーブルを混在させたものであることを特徴とする請求項3に記載の吸音制振材。
- 前記制振シートは、ポリアミド共重合体からなる粘弾性体であることを特徴とする請求項1又は3に記載の吸音制振材。
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