JP4194547B2 - 吸音材および耐火性吸音材 - Google Patents

Description

本発明は、吸音材および耐火性吸音材に係り、特に、建築物内の空気伝播音や固体伝播音などの吸音や防音用として好適する吸音材および耐火性吸音材に関する。

従来から、この種の吸音材として、グラスウールから成る吸音材が多用されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このようなグラスウールから成る吸音材においては、次のような難点があった。

第１に、グラスウールは、不燃材であるものの、５００［Ｈｚ］以下の中〜低周波数領域の吸音特性に劣るという難点があった。

第２に、低周波数領域の吸音構造としては、ヘルムホルツ型吸音構造や膜状吸音構造が知られているが、前者のヘルムホルツ型吸音構造においては、構造が複雑で、壁内に組み込むことが困難であるため、施工上の難点があり、また、後者の膜状吸音構造においては、構造が比較的に簡単であるものの、使用材料に柔軟な膜を使用しなければならないという難点があった。

第３に、上記の理由から、膜状吸音構造においては、樹脂材料から成る吸音材が使用されているが、かかる樹脂材料は有機成分を含んでいるため、不燃、難燃化が困難であるという難点があった。

第４に、膜状吸音構造において、不燃、難燃化を図る方策の一つとして、例えばアルミニウム不織布を用いた株式会社ユニックス社製のポアル（Porous Aluminum）などの無機系の膜材料を用いるものも案出されているが、かかる無機系の膜材料は、有機系材料の膜よりも硬いため、周波数特性(共鳴周波数)が高くなるという難点があった。

特開２００３−３１６３６４号公報

本発明は、上述の難点を解決するためになされたもので、不燃性を有し、かつ５００［Ｈｚ］以下の中〜低周波数領域で高い吸音率を呈する吸音材および耐火性吸音材を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様である吸音材は、皮膜と、皮膜の前面側（音源側）および／または背面側に積層された付加質量膜とを備えるものである。

本発明の第２の態様である吸音材は、皮膜と、皮膜の前面側（音源側）または背面側に積層された付加質量膜と、付加質量膜の前面側または背面側に積層された他の皮膜を備えるものである。

本発明の第３の態様である吸音材は、皮膜と、皮膜の前面側（音源側）または背面側に積層された付加質量膜と、皮膜の背面側または前面側に積層された多孔質体層とを備えるものである。

本発明の第４の態様である吸音材は、皮膜と、皮膜の前面側（音源側）に積層された付加質量膜と、皮膜の背面側に積層された多孔質体層と、付加質量膜の前面側に積層された他の多孔質体層とを備えるものである。

本発明の第５の態様である吸音材は、皮膜と、皮膜の背面側に積層された付加質量膜と、皮膜の前面側（音源側）に積層された多孔質体層と、付加質量膜の背面側に積層された他の多孔質体層とを備えるものである。

本発明の第６の態様である吸音材は、皮膜と、皮膜の前面側（音源側）または背面側に積層された付加質量膜と、付加質量膜の前面側または背面側に積層された他の皮膜と、皮膜の背面側または他の皮膜の背面側に積層された多孔質体層と、他の皮膜の前面側または皮膜の前面側に積層された他の多孔質体層とを備えるものである。

本発明の第７の態様である吸音材は、皮膜と、皮膜の前面側（音源側）および背面側に積層された付加質量膜と、皮膜の前面側に積層された付加質量膜の前面側に積層された多孔質体層と、皮膜の背面側に積層された付加質量膜の背面側に積層された他の多孔質体層とを備えるものである。

本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第７の態様の何れかの態様である吸音材において、皮膜および／または他の皮膜の燃焼熱をＴ［ｋＪ／ｇ］、皮膜の密度をρ［ｇ／ｃｍ^３］、皮膜および／または他の皮膜の厚さをｔ［ｍｍ］としたときに、ｔ≦８÷（Ｔ×ρ）の条件を満足するものである。

本発明の第９の態様は、第１の態様乃至第８の態様の何れかの態様である吸音材において、皮膜および／または他の皮膜は、樹脂皮膜、紙、布および金属箔の何れか、またはこれらの積層物から成るものである。

本発明の第１０の態様は、第１の態様乃至第９の態様の何れかの態様である吸音材において、樹脂皮膜は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエステル、塩化ビニルの何れかの樹脂から成るものである。

本発明の第１１の態様は、第１の態様乃至第１０の態様の何れかの態様である吸音材において、付加質量膜は、皮膜の前面側（音源側）または背面側に散点状に付加された多数個の質量体を備えるものである。

本発明の第１２の態様は、第１の態様乃至第１１の態様の何れかの態様である吸音材において、付加質量膜は、皮膜の前面側（音源側）または背面側に積層された接着剤膜と、接着剤膜の前面側または背面側に散点状に付加された多数個の質量体とを備えるものである。

本発明の第１３の態様は、第１１の態様または第１２の態様である吸音材において、質量体は、金属材料および無機材料の何れか、またはこれらの複合物から成るものである。

本発明の第１４の態様は、第１１の態様または第１２の態様である吸音材において、質量体は、鉱石、セラミックス、鉱石および／またはセラミックスを含有する高分子材料の何れか、若しくはこれらの複合物から成るものである。

本発明の第１５の態様は、第１の態様乃至第１４の態様の何れかの態様である吸音材において、皮膜および／または他の皮膜の面密度は、０．５［ｋｇ／ｍ ^２ ］以上とされているものである。

本発明の第１６の態様である耐火性吸音材は、第１の態様乃至第１５の態様の何れかの態様である吸音材と、吸音材の外表面に吸音材を覆うように設けられた難燃シートとを備えるものである。

本発明の第１７の態様は、第１６の態様である耐火性吸音材において、難燃シートは、ガラスクロスから成るものである。

本発明の第１の態様乃至第１５の態様の吸音材並びに第１６の態様または第１７の態様の耐火性吸音材よれば、不燃性確保のための技術と、低周波数領域での吸音率を高める技術の二つの要素技術を備えることから、不燃性を有し、かつ５００［Ｈｚ］以下の中〜低周波数領域で高い吸音率を呈する吸音材および耐火性吸音材を提供することができる。

以下、本発明の吸音材および耐火性吸音材を適用した実施の形態例について、図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の第１の実施例における吸音材の断面図を示している。

図１（ａ）において、本発明の吸音材は、皮膜（以下「第１の皮膜」という。）１と、第１の皮膜１の前面側（音源側）に積層された付加質量膜（以下「第１の付加質量膜」という。）２とを備えている。

第１の皮膜１は、通気性が低く、かつ柔軟性の良好なもので形成されている。具体的には、後述する樹脂皮膜、ポリエチレンテレフタレートテープ（ＰＥＴ）、紙テープ、布テ−プおよび金属箔の何れか、またはこれらの積層物で形成されている。樹脂皮膜は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド（ナイロン）、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエステル、塩化ビニルの樹脂の何れかで形成され、また、紙テープや布テ−プとしてはこれらの糊引き品を使用することもできる。

第１の付加質量膜２は、第１の皮膜１の前面側に積層された接着剤膜２ａと、接着剤膜２ａの前面側に散点状に取り付けられた多数個の質量体２ｂとを備えている。

質量体２としては、第１の皮膜および／または後述の他の皮膜の面密度を高く形成し得るもの、具体的には、鉱石、セラミックス、前記鉱石および／またはセラミックスを含有する高分子材料の何れか、若しくはこれらの複合物を用いることが好ましい。

かかる質量体２は第１の皮膜１から脱落しないように接着剤膜２ａを介して取り付けるか、若しくは例えば樹脂皮膜から成る第１の皮膜１に砂などから成る質量体２ｂを練り込むことなどにより、第１の皮膜１と第１の付加質量膜２とが一体化される。

このような構成の第１の付加質量膜２を有する吸音材においては、バネーマス系の質量要素を高めることで、吸音ピーク周波数を低周波数側に遷移させることができる。

ここで、本発明の吸音材の要素技術について説明する。

本発明の吸音材は、（イ）不燃性確保のための技術、および（ロ）低周波数領域での吸音率を高める技術の二つの要素技術で構成されている。

先ず、（イ）の不燃性確保については、建築基準法における耐火材料の基準より、第１に、ＩＳＯ５６６０コーンカロリーメータ試験において２０分間の総発熱量が８[ＭＪ／ｍ^２]以下であること、第２に、上記の試験において、試験時間中に２００[ｋＷ／ｍ^２]を越える発熱速度が１０秒以上継続しないこと、第３に、上記の試験後に試験体に防火上有害な亀裂及び孔（裏面まで貫通する亀裂及び孔）がないこと、の三条件を満たさなければならない。

第１の条件に関しては、第１の皮膜１の燃焼熱と総発熱量に必要な要件より逆算することで対応することができる。図２は、主要な第１の皮膜１（樹脂皮膜）について、８[ＭＪ／ｍ^２]の総発熱量を実現するための厚さを試算した例を示している。すなわち、燃焼熱Ｔ［ｋＪ／ｇ］、密度ρ［ｇ／ｃｍ^３］の第１の皮膜１（樹脂皮膜）を用いるとき、厚さｔ［ｍｍ］が（１）式の条件を満足すれば、総発熱量を８[ＭＪ／ｍ^２]以下にすることができ、前述の（イ）の条件を満たすことができる。

ｔ≦８÷（Ｔ×ρ）・・・（１）
次に、前述の（ロ）の低周波数領域での吸音率を高める方法については、第１の皮膜１の面密度ｍ［ｋｇ／ｍ^２］を上げ、第１の皮膜１の剛性Ｋを下げることで膜状吸音構造の共鳴周波数Ｆ０[Hz]を下げることができる。

しかしながら、第１の皮膜１の面密度ｍ［ｋｇ／ｍ^２］を上げるために、第１の皮膜１の厚さを厚くすると、前述の（イ）の条件（不燃性確保）を満たすことができなくなる。そこで、第１の皮膜１の厚さを薄くしたまま、第１の皮膜１の表面に付加質量となる質量体２ｂを取り付け、見かけ上の第１の皮膜１の面密度を上げることで低周波数領域の吸音率を高めることができる。この場合、質量体２ｂは燃焼熱が無視できる金属あるいは無機材質を用いることが好ましい。なお、接着剤膜２ａとして有機材料を用いる場合には、その発熱分を考慮して第１の皮膜１の厚さを低減させる必要がある。

以上のように、本発明の第１の実施例における吸音材によれば、不燃性確保のための技術と、低周波数領域での吸音率を高める技術の二つの要素技術を備えることから、不燃性を有し、かつ５００［Ｈｚ］以下の中〜低周波数領域で高い吸音率を呈することができる。

なお、前述の実施例においては、第１の皮膜１の前面側（音源側）に第１の付加質量膜２を積層した場合について述べているが、図１（ｂ）に示すように、第１の皮膜１の背面側（音源側と反対の面）に第１の付加質量膜２を設けてもよく、また、図１（ｃ）に示すように、第１の皮膜１の前面側に第１の付加質量膜２を設け、この第１の付加質量膜２の前面側に他の皮膜（以下「第２の皮膜」という。）１´を設けてもよく、さらに、図１（ｄ）に示すように、第１の皮膜１の背面側に第１の付加質量膜２を、前面側に他の付加質量膜（以下「第２の付加質量膜」という。）２´を設けてもよい。
［実施例２］
図３は、本発明の第２の実施例における吸音材の断面図を示している。
なお、同図において、図１と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図３において、本発明の第２の実施例における吸音材は、第１の皮膜１と、第１の皮膜１の前面側（音源側）に積層された第１の付加質量膜２と、第１の皮膜１の背面側（音源側と反対の側の面）に積層された多孔質体層(以下「第１の多孔質体層]という。)３とを備えている。

第１の多孔質体層３は、不燃性のフェルト、例えばグラスウール、ロックウールで構成されている。

第１の多孔質体層３は、厚さが１〜５０ｍｍ（望ましくは１０〜２５ｍｍ）のもので形成することが好ましい。ここで、厚さを１〜５０ｍｍとしたのは、厚さが１ｍｍ未満では第１の多孔質体層３の骨格部分の振動による吸音効果が低下し、厚さが５０ｍｍを超えると板材としての振動が減少し、吸音効果が低下するからである。なお、吸音材としての強度とスペースファクターとを考慮すると、厚さが１０〜２５ｍｍのものが好適する。

第２の実施例における吸音材おいては、第１の皮膜１の背面側に第１の多孔質体層３を備えることから、第１の実施例における吸音材よりもより一層吸音率を向上させることができる。また、この実施例における吸音材は、エンジン類等の音源に取り付けられることで、エンジン類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性能を有し、またエンジン類の運転により室内や防音ボックス内の温度が上昇しても第１の多孔質体層３の温度上昇が抑制されることから、劣化が促進されず寿命を長くすることができる。

なお、第２の実施例においては、第１の皮膜１の前面側（音源側）に第１の付加質量膜２を、第１の皮膜１の背面側（音源側と反対の側の面）に第１の多孔質体層３をそれぞれ積層した場合について述べているが、図１（ａ）に示す吸音材の第１の皮膜の前面側に第１の多孔質体層３を積層してもよく、また、図１（ｃ）に示す吸音材の第１の皮膜１の背面側または第２の皮膜１´の前面側に第１の多孔質体層３を積層してもよく、さらに、図１（ｄ）に示す吸音材の第１の付加質量膜２の背面側または第２の付加質量膜２´の前面側に第１の多孔質体層３を積層してもよい。
［実施例３］
図４は、本発明の第３の実施例における吸音材の断面図を示している。
なお、同図において、図１および図３と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図４において、本発明の第３の実施例における吸音材は、第１の皮膜１と、第１の皮膜１の前面側に積層された第１の付加質量膜２と、第１の皮膜の背面側に積層された第１の多孔質体層３と、第１の付加質量膜２の前面側（音源側）に積層された他の多孔質体層（以下「第２の多孔質体層」という。）４とを備えている。

第２の多孔質体層４は、ガラスクロス、グラスウールなどの無機系繊維を用いた布、若しくはフェルト材などで形成されている。

第３の実施例における吸音材においては、第１の皮膜１の前面側に設けられた第２の多孔質体層４が第１の皮膜１の表面における空気の遮断層としての役割を果たすことから、第１の実施例における吸音材よりも、燃焼速度を抑えることができる。従って、この実施例における吸音材おいては、前述の第２の条件（発熱速度の条件）および第３の条件（防火上有害な亀裂及び孔がないという条件）を満足することができる。

図５は、第３の実施例における吸音材の吸音特性を示している。同図において、横軸は周波数［Ｈｚ］、縦軸は残響室法吸音率、Ｌ１は、厚さ５０［μｍ］の樹脂皮膜の前面側に金属粒（平均粒径0.5ｍｍ）を接着剤で取り付け、その両面に２５ｍｍ厚のグラスウールを配置した試験片の垂直入射吸音率を示している。なお、残響室法吸音率はＪＩＳＡ１４０９規格に準拠して測定した。

同図より、第３の実施例における吸音材は、５００［Ｈｚ］以下の中〜低周波数領域で高い吸音率を呈していることが判る。

図６は、上記の試験片におけるＩＳＯ５６６０コーンカロリメーター試験における総発熱量および発熱速度を測定した結果を示している。同図において、横軸は時間［分］、左軸は総発熱量[ＭＪ／ｍ^２]、右軸は発熱速度[ＪＷ／ｍ^２]、Ｌ２は上記試験片の総発熱量の特性、Ｌ３は上記試験片の発熱速度の特性を示している。

同図より、試験開始後２０分間において、総発熱量が８[ＭＪ／ｍ^２]以下であること、発熱速度が２００[ＪＷ／ｍ^２]以上で１０［秒］以上継続しないこと、という不燃材の規格値を満足していることが判る。

なお、第３の実施例においては、第１の皮膜１の前面側に第１の付加質量膜２を、第１の皮膜１の背面側に第１の多孔質体層３をそれぞれ積層し、さらに、第１の付加質量膜２の前面側に第２の多孔質体層４を積層した場合について述べているが、図１（ｂ）に示す吸音材の第１の皮膜１の前面側に第１の多孔質体層３を、第１の付加質量膜２の背面側に第２の多孔質体層４を積層してもよく、また、図１（ｃ）に示す吸音材の第１の皮膜１の背面側に第１の多孔質体層３を、第２の皮膜１´の前面側に第２の多孔質体層４をそれぞれ積層してもよく、さらに、図１（ｄ）に示す吸音材の第１の付加質量膜２の背面側に第１の多孔質体層３を、第２の付加質量膜２´の前面側に第２の多孔質体層４をそれぞれ積層してもよい。
［実施例４］
図７は、本発明における耐火性吸音材の断面図を示している。なお、同図において、図１、図３および図４と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図７において、本発明における耐火性吸音材は、第１の皮膜１と、第１の皮膜１の前面側に積層された第１の付加質量膜２と、第１の皮膜の背面側に積層された第１の多孔質体層３と、第１の付加質量膜２の前面側に積層された第２の多孔質体層４と、これらの積層体の外表面に積層体を覆うように設けられたガラスクロスなどから成る難燃シート５とを備えている。

この実施例においては、積層体の外表面が難燃シート５で覆われていることから、建築基準法施行令第１０８条第２項で定める不燃材料の要件を満たすことができる。

図８は、この実施例における耐火性吸音材の吸音特性を示している。同図において、横軸は周波数［Ｈｚ］、縦軸は残響室法吸音率［―］、Ｌ４は、厚さ５０［μｍ］の樹脂皮膜の前面側に無機粉末（ガラスカレット（平均粒径２〜５ｍｍ）を接着剤で取り付け、その両面に２５ｍｍ厚のグラスウールを配置し、さらにグラスウールの外表面をガラスクロスで保護した試験片（面密度：１．８４［ｋｇ／ｍ^２］）の残響室法吸音率の特性、Ｌ５は、５０ｍｍ厚のグラスウールから成る従来の吸音材の残響室法吸音率の特性を示している。

同図より、この実施例における耐火性吸音材（Ｌ４）は、同等の厚みを有する従来の吸音材（Ｌ５）と比較して、第１に、カットオフ周波数が従来の吸音材と比較して１／３以下であり、第２に、カットオフ周波数以下で、従来のグラスウールから成る吸音材以上の吸音率を持ち、第３に、カットオフ周波数以上で、およそ０.８以上の吸音率を持っていることが判る。なお、前述の実施例においては、図４に示す吸音材の外表面に難燃シート５を設けた場合について述べているが、第１〜第３の実施例で述べた各態様の吸音材の外表面に難燃シート５を設けてもよい。

本発明は、特許請求の範囲内で、次のように、変更、修正を加えることができる。

第1に、本発明の吸音材および耐火性吸音材は、建築物内の空気伝播音や固体伝播音などの吸音や防音用として使用するものに限定されず、大型機械における騒音の吸音や防音壁等としても使用することもできる。

第２に、前述の実施例においては、図４に示す吸音材の外表面にガラスクロスなどから成る難燃シート５を設けた耐火性吸音材について説明しているが、図１または図３に示す吸音材の外表面に難燃シート５を設けて耐火性吸音材を形成してもよい。

本発明の第１の実施例における吸音材の断面図。 本発明の第１の実施例における吸音材の吸音特性を示す説明図。 本発明の第２の実施例における吸音材の断面図。 本発明の第３の実施例における吸音材の断面図。 本発明の第３の実施例における吸音材の吸音特性を示す説明図。 本発明の第３の実施例における吸音材の総発熱量および発熱速度の特性を示す説明図。 本発明における耐火性吸音材の断面図。 本発明における耐火性吸音材の吸音特性を示す説明図。

符号の説明

１・・・皮膜（第１の皮膜）
１´・・・他の皮膜（第２の皮膜）
２・・・付加質量膜（第１の付加質量膜）
２ａ・・・接着剤膜
２ｂ・・・質量体
２´・・・他の付加質量膜（第２の付加質量膜）
３・・・多孔質体層（第１の多孔質体層）
４・・・他の多孔質体層（第２の多孔質体層）

Claims (17)

1. 皮膜と、前記皮膜の前面側（音源側）および／または背面側に積層された付加質量膜とを備えることを特徴とする吸音材。
2. 皮膜と、前記皮膜の前面側（音源側）または背面側に積層された付加質量膜と、前記付加質量膜の前面側または背面側に積層された他の皮膜を備えることを特徴とする吸音材。
3. 皮膜と、前記皮膜の前面側（音源側）または背面側に積層された付加質量膜と、前記皮膜の背面側または前面側に積層された多孔質体層とを備えることを特徴とする吸音材。
4. 皮膜と、前記皮膜の前面側（音源側）に積層された付加質量膜と、前記皮膜の背面側に積層された多孔質体層と、前記付加質量膜の前面側に積層された他の多孔質体層とを備えることを特徴とする吸音材。
5. 皮膜と、前記皮膜の背面側に積層された付加質量膜と、前記皮膜の前面側（音源側）に積層された多孔質体層と、前記付加質量膜の背面側に積層された他の多孔質体層とを備えることを特徴とする吸音材。
6. 皮膜と、前記皮膜の前面側（音源側）または背面側に積層された付加質量膜と、前記付加質量膜の前面側または背面側に積層された他の皮膜と、前記皮膜の背面側または前記他の皮膜の背面側に積層された多孔質体層と、前記他の皮膜の前面側または前記皮膜の前面側に積層された他の多孔質体層とを備えることを特徴とする吸音材。
7. 皮膜と、前記皮膜の前面側（音源側）および背面側に積層された付加質量膜と、前記皮膜の前面側に積層された付加質量膜の前面側に積層された多孔質体層と、前記皮膜の背面側に積層された付加質量膜の背面側に積層された他の多孔質体層とを備えることを特徴とする吸音材。
8. 前記皮膜および／または前記他の皮膜の燃焼熱をＴ［ｋＪ／ｇ］、前記皮膜の密度をρ［ｇ／ｃｍ^３］、前記皮膜および／または他の皮膜の厚さをｔ［ｍｍ］としたときに、
   ｔ≦８÷（Ｔ×ρ）
   の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項７何れか１項記載の吸音材。
9. 前記皮膜および／または前記他の皮膜は、樹脂皮膜、紙、布および金属箔の何れか、またはこれらの積層物から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項８何れか１項記載の吸音材。
10. 前記樹脂皮膜は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエステル、塩化ビニルの何れかの樹脂から成ることを特徴とする請求項９記載の吸音材。
11. 前記付加質量膜は、前記皮膜の前面側（音源側）または背面側に散点状に付加された多数個の質量体を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０何れか１項記載の吸音材。
12. 前記付加質量膜は、前記皮膜の前面側（音源側）または背面側に積層された接着剤膜と、前記接着剤膜の前面側または背面側に散点状に付加された多数個の質量体とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１１何れか１項記載の吸音材。
13. 前記質量体は、金属材料および無機材料の何れか、またはこれらの複合物から成ることを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の吸音材。
14. 前記質量体は、鉱石、セラミックス、前記鉱石および／またはセラミックスを含有する高分子材料の何れか、若しくはこれらの複合物から成ることを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の吸音材。
15. 前記皮膜および／または前記他の皮膜の面密度は、０．５［ｋｇ／ｍ ^２ ］以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項１４何れか１項記載の吸音材。
16. 請求項１乃至請求項１５何れか１項記載の吸音材と、前記吸音材の外表面に前記吸音材を覆うように設けられた難燃シートとを備えることを特徴とする耐火性吸音材。
17. 前記難燃シートは、ガラスクロスから成ることを特徴とする請求項１６記載の耐火性吸音材。

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