JP7103547B1 - 遮音構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
近年、精密機器や家電製品等で、機器使用中に機器が発する低周波数帯の音や振動を遮断する機能の装備が求められており、かかる要求に応ずるべく、前記弾性を有するシート及び円柱形の突起部を備えた形態の遮音部材においても、突起部の材質やサイズを調節することで遮蔽性能の検討が行われている。
[1] 圧縮試験機による圧縮試験において、変形率4%を与える荷重が160kPa以下である軟性部材と、
前記軟性部材が設置される被着体と、
前記凹凸シート部材は、凹凸構造を有する凹凸シート部材と、を有する遮音構造体であって、
前記軟性部材が、前記被着体と前記凹凸シート部材との間に配置されるように設けられる、遮音構造体。
[2] 前記凹凸構造は、シート部と前記シート部の表面に設けられた凸部とを有し、
(凸部の重量/シート部の重量)で表される前記凸部と前記シート部との重量比率が、0.7以上である、[1]に記載の遮音構造体。
[3] 前記凸凹シート部材と軟性部材との間に接着層を有する、[2]に記載の遮音構造体。
[4] 前記シート部の面密度が2.5kg/m2以下である、[2]又は[3]の何れかに記載の遮音構造体。
[5] 前記凸部の密度が100kg/m3以上である、[2]~[4]の何れかに記載の遮音構造体。
[6] 前記凸部の高さが0.1mm以上である、[2]~[5]の何れかに記載の遮音構造体。
[7] 前記凸部の個数割合は1000~10000個/m2である、[2]~[6]の何れかに記載の遮音構造体。
[8] 前記圧縮試験機による圧縮試験における、変形率4%を与える荷重が0.15kPa以上である、[2]~[7]の何れかに遮音構造体。
[9] 前記凹凸シート部材は、(凸部の重量/シート部の重量)で表される前記凸部と前記シート部との重量比率が5以下であり、かつ、
前記軟性部材は、圧縮試験機による圧縮試験において、変形率4%を与える荷重が10kPa以下である、[2]~[8]の何れかに記載の遮音構造体。
[10] 前記凹凸シート部材は、前記凹凸構造が、前記軟性部材が存在する側あるいはその反対側の面に設けられる、[2]~[9]の何れか1項に記載の遮音構造体。
[11] 音源とともに用いられ、かつ、前記凹凸シート部材側が前記音源に向けて設置される、[2]~[10]の何れかに記載の遮音構造体。
[12] 下記式(A)~(C)で表される条件を同時に充たす、[2]~[11]の何れかに記載の遮音構造体。
(TL1-TL2)-(TL3-TL4)>3dB ・・・(A)
TL1-TL2>0dB ・・・(B)
TL3-TL4>0dB ・・・(C)
TL1(dB):凹凸シート部材側が音源に向けて設置された場合の遮音構造体の音響透
過損失TL2(dB):TL1の条件において、凹凸シートを、質量及び面積が同じである凹凸のない平面シートに置き換えたときの遮音構造体の音響透過損失
TL3(dB):被着体側が音源に向けて設置された場合の遮音構造体の音響透過率
TL4(dB):TL3の条件において、凹凸シートを、質量及び面積が同じである凹凸のない平面シートに置き換えたときの遮音構造体の音響透過損失前記TL1および前記TL2はTL1-TL2が最大となるときの周波数における音響透過損失であり、かつ、前記TL3および前記TL4はTL3-TL4が最大となるときの周波数における音響透過損失
[13] 前記凹凸シート部材が、シート部と該シート部上に線状に突出した凸部とを備え、該凸部と該凸部に沿った凹部とを有する凹凸単位形状が、該シート部上に一方向又は二方向に繰り返し配列される、[2]~[12]の何れかに記載の遮音構造体。
[14] 前記軟性部材が、不織布である、[2]~[13]の何れかに記載の遮音構造体。
[15] 前記軟性部材が、発泡体である、[2]~[13]の何れかに記載の遮音構造体。
[16] シート部と前記シート部の表面に設けられた複数の凸部とが設けられた凹凸構造を有する凹凸シート部材と、
前記凸凹シート部材に設けられた軟性部材と、を有し、
前記軟性部材は、圧縮試験機による圧縮試験において、変形率4%を与える荷重が160kPa以下であり、
前記凹凸シート部材は、(凸部の重量/シート部の重量)で表される凸部とシート部との重量比率が0.7以上である、遮音シート。
なお、本明細書において「~」で表される記載は、その前後に記載された数字を含む範囲を表すものとする。
本明細書において、「複数」は2以上であることを表す。
本発明の実施形態である遮音構造体(単に「遮音構造体」とも称する。)は、
圧縮試験機による圧縮試験において、変形率4%を与える荷重が160kPa以下である軟性部材と、
前記軟性部材が設置される被着体と、
前記凹凸シート部材は、凹凸構造を有する凹凸シート部材と、を有する遮音構造体であって、
前記軟性部材が、前記被着体と前記凹凸シート部材との間に配置されるように設けられる、遮音構造体である。
また、上記の遮音構造体は、音源とともに用いる場合、凹凸シート部材側が前記音源に向けて設置される態様では、被着体側が前記音源に向けて設置される態様と比較して高い遮音効果を得ることができる。これは、凹凸シート部材により大きな音圧の音波が入射し、シート部が効率的に振動するためであると考えられる。
さらに、凸部形状や凸部間の距離、シート部の厚みなどを調整することにより、遮音する周波数を調整することができる。
なお、本明細書において、軟性部材とは、後述するように、圧縮試験において変形率4%を与える荷重が160kPa以下である部材を表す。
また、本明細書において、質量と重量とは同義であり、質量を重量と読み替えてもよい。
以下、本発明の各実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されるものではない。
(凹凸シート部材の構成)
図1及び図2は、それぞれ凹凸シート部材1の概略斜視図及び概略横断面図であり、図9は本実施形態の遮音構造体の概略断面図である。図示した形態の凹凸シート部材1は、凹凸構造3を有する、具体的には、シート部2と該シート部の表面に設けられた凸部5とが設けられた凹凸構造であり、また、該凹凸構造3が、前記軟性部材が存在する側あるいはその反対側の面に設けられていてよく、より具体的には、シート状のシート部2の一方の側の面2a(軟性部材が存在する側とは反対側の面)に、シート部2の対向長手辺間に亘って線状に伸びた凸部5を複数の列にして設置させてなる凹凸構造3を設けた形状に形成されているが、凹凸構造は、シート部の面2aと反対側の面である面2b(軟性部材が存在する側の面)に設けられた形状に形成されていてもよく、また、これらの両方の面に設けられた形状に形成されていてもよい。凹凸構造3は、シート部2の表面に線状に伸びた凸部5と、この凸部5に隣接した平坦な部分である凹部6とを一つの凹凸単位形状4とし、これをシート部2の対向する短手辺間に繰り返し複数配列してなるものである。
そして、図9に示す遮音構造体7は、凹凸構造3が設けられていない側のシート部2の面2bに軟性部材8が設けられ、さらに、凹凸シート部材1が設けられていない側の軟性部材8の一方の側の面8bに被着体9が設けられることにより構成される。
また、凹凸構造3は、図1及び2に示されるような線状の凹凸構造であってもよく、また、図6に示すようなドット状の凹凸構造であってもよい。
具体的には、シート部2は、1GPa以上のヤング率を有することが好ましく、より好ましくは1.5GPa以上である。ヤング率の上限は特にないが、例えば1000GPa以下が挙げられる。
シート部2は、1層から構成される態様であってもよく、また、2層以上の複数の層が積層される態様であってもよく、2層以上の複数の層が積層される態様である場合、本明細書におけるシート部2の条件は、特段の断りがない限り、積層体としての条件とする。
シート部2の面積は、凹凸シートを介さずに入射音が遮音対象箇所に到達することを避ける観点から、遮音対象箇所の面積と同等がそれ以上とする必要がある。
また、シート部2及び凸部5の製造方法は特段制限されず、後述するように、別々の材料として成型した後に接着させて用いてもよく、また、一体成型されて用いてもよいが、別々の材料として成型した後に接着させて用いる場合、シート部2における凸部5との接着部分又は/及び凸部5におけるシート部2との接着部分に粘着層を有していてもよい。
0.1 ≦ w1max×t×sg/w2 ≦ 10 ・・・(I)
5 ≦ w1max×t ≦ 50 ・・・(II)
凹凸シート部材1の作製にあたり、高い遮音性能が得られる凹凸単位形状4の構成は、前記のとおりシート部2の厚さdや凸部5と凹部6の大きさ等の関係により最適値が異なるが、凹凸単位形状4の面密度について規定する前記式(I)、凸部5の断面積について規定する前記式(II)の範囲内であれば、凹凸シート部材1は良好な遮音効果を発揮することができる。両式で規定する範囲の下限値よりも小さいと遮音強度が低下し、上限値よりも大きいと低周波帯領域の遮音性能が得られなくなる。
凸凹シートが張り付けられる軟性部材が「圧縮試験機による圧縮試験において、変形率4%を与える荷重が160kPa以下」であることにより凸凹シートの特異的な振動が抑制されることがなく、十分な遮音効果を得ることができる。
基部5aを構成する材料は、後述する凸部の材料とすることができる。
錘部5bを構成する材料は、質量やコスト等を考慮して適宜選択すればよく、例えば、アルミニウム、ステンレス、鉄、タングステン、金、銀、銅、鉛、亜鉛、もしくは真鍮等の金属又は合金;ソーダガラス、石英ガラス、もしくは鉛ガラス等の無機ガラス;又はこれらの金属或いは合金の粉体又はこれらの無機ガラス等を上述した基部5aの樹脂材料中に含むコンポジット;等とすることができる。錘部5bの材質、質量、比重は、遮音構造体7が所望する遮音周波数領域に一致するように決定すればよい。
突起部51の密度は、シート部に遮音に有効な振動モードを誘起する観点から100kg/m3以上であることが好ましく1000kg/m3以上であることがさらに好ましい。軽量化の観点から10000kg/m3以下であることが好ましく、通常8000kg/m3以下であり、5000kg/m3以下であってよく、3000kg/m3以下であってもよい。
樹脂としては、熱又は光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が挙げられ、エラストマーとしては、熱又は光硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーが挙げられるが、これらの中でも光硬化性樹脂又は光硬化性エラストマーが好ましく、特に、形状転写性がよく、優れた遮音機能を発現することから、光硬化性樹脂が好ましい。前記凸部5の材料として、熱硬化性若しくは熱可塑性の樹脂、又は熱硬化性若しくは熱可塑性のエラストマーを用いた場合、凸部5の成形の際に熱による硬化反応を必要とするため、成形した凸部5に気泡が生じる傾向が強い。気泡が生じた場合、遮音性能が低下してしまう。一方で、凸部5の材料として、光硬化性樹脂又は光硬化性エラストマーを用いた場合、上記のような気泡の問題は生じないため、遮音性能の低下が生じ難い。
樹脂やエラストマーは、1種の材料を単独で用いてもよく、2種以上の材料を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよいが、貯蔵弾性率、引張破断伸度等の特性を制御することができる観点から、2種以上の材料を組み合わせることが好ましい。
難燃剤は、可燃性の素材を燃え難くする又は発火しないようにするために配合される添加剤である。その具体例としては、ペンタブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノールA、ヘキサブロモシクロドデカン、もしくはヘキサブロモベンゼン等の臭素化合物、トリフェニルホスフェート等のリン化合物、塩素化パラフィン等の塩素化合物、三酸化アンチモン等のアンチモン化合物、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物、メラミンシアヌレート等の窒素化合物、又はホウ酸ナトリウム等のホウ素化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
また、酸化防止剤は、酸化劣化防止のために配合される添加剤である。その具体例としては、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、又はリン系酸化防止剤等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
可塑剤は、柔軟性や耐候性を改良するために配合される添加剤である。その具体例としては、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、ポリエステル、リン酸エステル、クエン酸エステル、セバシン酸エステル、アゼライン酸エステル、マレイン酸エステル、シリコーン油、鉱物油、植物油、又はこれらの変性体等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
凹凸シート部材1の成形方法は特段制限されず、一般的な公知のシート成形方法を採用することができる。熱硬化性又は熱可塑性の樹脂若しくはエラストマーの場合、例えば、プレス成形や押出成形、射出成形等の溶融成形法が挙げられ、この場合の溶融成形を行う温度や圧力等の成形条件は、用いる材料の種類に応じて適宜変更することができる。また、光硬化性樹脂又はエラストマーの場合、例えば、活性エネルギー線透過性の板状成形型にこれらの樹脂等を注入し、活性エネルギー線を照射して光硬化させることができる。
遮音構造体7は、軟性部材8を有する。該軟性部材8は、被着体9に設けられ、該被着体9と凹凸シート部材1とに挟持されて配置される。軟性部材8は、凹凸シート部材1と被着体との間に配置されるように設けることができれば、その形状は特段制限されないがシート状であることが好ましい。
被着体9へ軟性部材8を設ける方法について、上述の通り、凹凸シート部材1と軟性部材8との間には、接着層等を設けてもよい。凹凸シート部材1は、軟性部材8に対して粘着剤や接着剤、両面テープやガムテープで貼り合わせたり、タッカーやホッチキスで物理的に固定したりする方法でもよい。凹凸シートと軟性部材とを接着層で接着させることで、他に構造を維持するための構造が不要となる点から好ましい。また、接着強度の観点から、接着層の貯蔵弾性率は0.05MPa以上であることが好ましい。また、固定されていなくても互いに密着させた状態でもよい。また、凹凸シート部材1の凹凸面の向きは軟性部材側に位置していてもよく、軟性部材8が凹凸シート部材1のシート部の2a及び2bの両面に配置されていても構わない。
また、軟性部材は、凹凸シートの振動を妨げない観点から上記のように柔らかいことが好ましい一方で、構造体としての強度を保つ観点から圧縮試験において変形率4%を与える荷重は、0.15kPa以上であることが好ましい。これは、軟性部材に強度を持たせることで軟性部材以外の強度を維持する部材が不要となるため設置及び製造の観点から好ましいためである。
圧縮試験機(例えば、ブルックフィールド社製の圧縮試験機テクスチャーアナライザーCT3-4500)を用いて、軟性部材の硬さを測定するため圧縮試験を実施する。この際、直径12.7mm、高さ35mmのアクリル製の円筒プローブで軟性部材の厚み方向に垂直に速度0.1mm/sで荷重をかけ、変形率と荷重を測定する。軟性部材の荷重が加わる面は、円筒プローブの底面の面積より大きく、平らな面とする。
遮音構造体7は、上記の軟性部材8が設置される(接着される)被着体9を有する。該被着体9は、軟性部材8における、凹凸シート部材1が存在する側と反対側の面に配置される。
被着体9を構成する素材は、凹凸シート部材1が設けられた軟性部材8を支持可能なものであれば特に限定されない。
本発明の効果は、凹凸シート部材1を剛性の大きい部材に設置する場合であっても高い遮音効果を得ることにあり、例えば、ヤング率が1GPa以上の被着体であっても、上記の効果を得ることができる。ヤング率の上限は特にないが、例えば1000GPa以下が挙げられる。
遮音構造体7は、本発明の効果が得られる範囲で、上記の凹凸シート部材1、軟性部材8、及び被着体9以外の部材(その他の部材)を有していてもよく、例えば、断熱材、不燃材等が挙げられる。その他の部材は、凹凸シート部材1と軟性部材8との間等に配置することができる。
前記凸凹シートに設けられた軟性部材と、を有し、
前記軟性部材は、圧縮試験機による圧縮試験において、変形率4%を与える荷重が160kPa以下であり、
前記凹凸シートは、(凸部の重量/シート部の重量)で表される凸部とシート部との重量比率が0.7以上である、遮音シートである。
本明細書において、遮音シートとは、凹凸シート部材と軟性部材とを有する部材を意味する。
本実施形態に係る遮音シート、該遮音シートを構成する各部材、及びその他の部材の条件及び特性は、上述した遮音構造体における遮音シート部材、該遮音シート部材を構成する各部材、及びその他の部材の条件及び特性を同様に適用することができる。つまり、本実施形態に係る遮音シートは、上述した遮音構造体から被着体の要素を除いたものとして扱ってよい。なお、本実施形態に係る遮音シートは、上述した被着体を備えていてもよく、この場合には、前記軟性部材が設置される被着体を有し、前記軟性部材が、前記被着体と前記凹凸シート部材との間に配置されるように設けられた遮音構造体とすることができる。
遮音構造体7の製造方法は特に限定されない。例えば、凹凸シート部材1における凹凸構造3を有しない側の面に、接着剤等を介して軟性部材8を接着し、さらに、軟性部材8における凹凸シート部材1との接着面とは反対側の面に、接着剤等を介して被着体を接着することにより製造することができる。
凹凸シート部材1は、凸部5とシート部2とを別々に成型して作製した後に、これらを接着剤等を介して接着する方法により、また、凹凸構造3のキャビティを有する金型を用いて凸部5とシート部2とを一体成型する方法により製造することができる。軟性部材8は、公知の方法により製造することができ、また、市販品を用いてもよい。
また、凹凸シート部材1の成型に際して、凹凸シート部材1の原料である樹脂等を軟性部材と接触させた状態で硬化させることにより、接着剤等の接着材料を用いずに、凹凸シート部材1と軟性部材8とを接着することができる。
[遮音特性]
遮音構造体の遮音特性の評価として、音響透過損失の測定を行った。以下に音響透過損失の測定条件を示す。
遮音構造体を境界として分けた二つの空間のうちの一方の空間でホワイトノイズを発生させた場合に、下記式(1)に基づき、72.8Hz~10900Hzまでの1/12オクターブ帯域の各中心周波数において、音を発生させた空間(音源室)の所定の箇所における音圧レベルと、もう一方の空間(受音室)の所定の箇所における音圧レベルとの差から音響透過損失(TL)を求めた。
Lin;音源室の音圧レベル(dB)
Lout;受音室の音圧レベル(dB)
入射音;ホワイトノイズ(例えば、72.8~10900Hzの周波数領域での平均音圧値が0.94Pa程度の音圧)
サンプル-マイク間距離;10mm
(TL1-TL2)-(TL3-TL4)>3dB ・・・(A)
TL1-TL2>0dB ・・・(B)
TL3-TL4>0dB ・・・(C)
TL1(dB):凹凸シート部材側が音源に向けて設置された場合の遮音構造体の音響透過損失
TL2(dB):TL1の条件において、凹凸シートを、質量及び面積が同じである凹凸のない平面シートに置き換えたときの遮音構造体の音響透過損失
TL3(dB):被着体側が音源に向けて設置された場合の遮音構造体の音響透過損失
TL4(dB):TL3の条件において、凹凸シートを、質量及び面積が同じである凹凸のない平面シートに置き換えたときの遮音構造体の音響透過損失
前記TL1および前記TL2はTL1-TL2が最大となるときの周波数における音響透過損失であり、かつ、前記TL3および前記TL4はTL3-TL4が最大となるときの周波数における音響透過損失
なお、通常、TL1-TL2が最大となるときの周波数は、周波数を横軸とし、TL1-TL2を縦軸として得られるグラフに示される最も大きなピークのピーク値(ピークの最大値)となるときの周波数であり、また、TL3-TL4が最大となるときの周波数は、周波数を横軸とし、TL3-TL4を縦軸として得られるグラフに示される最も大きなピークのピーク値(ピークの最大値)となるときの周波数である。実施例におけるピーク値は、これらのピーク値を意味する。
上記の式(A)~(C)の条件を充足する場合、上記の式(A)の左辺の値は、遮音構造体の設置向きの制御により得られる遮音性能の向上効果を増加させる観点から、3より大きいことが好ましいが、4より大きいことがより好ましく、5より大きいことがさらに好ましく、7より大きいことが特に好ましく、8より大きいことが殊更特に好ましく、10より大きいことが最も好ましい。上記の式(A)を充足する方法としては、例えば、厚さ250μmのPET基材上に幅6mm、高さ5mm、ピッチ20mmのウレタンアクリレートからなる長尺な直方体形の凸部4が1方向に配列した凹凸シート部材を、超極細アクリル繊維XAI(登録商標)(目付1000g/m2、厚さ25mm)に両面テープを用いて凹凸シート部材の各辺を貼り付け、凹凸シート部材の逆の各辺を厚さ0.6mmの鋼板からなる被着体9の表面に貼り付け、遮音構造体を作製する方法が挙げられる。
上記の式(A)~(C)の条件の充足は、遮音構造体を所望の向きで設置することにより、高い遮音効果を得ることができることを表す。また、本技術を従来の遮音部材へ応用することにより、従来の遮音部材で得られる遮音特性の改善が期待される。
質量比で、EBECRYL230(ダイセル・オルネクス(株)製、ウレタンアクリレート、重量平均分子量Mw:5000)/アロニックスM-120(東亜合成(株)製、特殊アクリレート)/IRGACURE 184(BASF社製、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン)/IRGACURE.TPO(BASF社製、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド)=50/50/1/0.1となるように各原料を計量し、泡取り練太郎(シンキー社製、AR-250)を用い撹拌20分、脱泡10分の条件で撹拌を実施し、混合物BLを得た。
図11~13に示すように、アルミニウム製で幅6mm、高さ5mmの凹溝形状(キャビティ)が、ピッチ20mmで1方向に配列してなるA4サイズの金型16に、上記の混合物BLを流し込んだ後、金型上にシート部2の材料として、厚さ250μm、ヤング率約4GPa、比重1.4、面密度0.175kg/m2のPETフィルムを載せ、高圧水銀ランプ21を用いて波長200nm~450nm、エネルギー量1000mJ/m2で紫外線照射により硬化を行い、凹凸シート部材1を成形した。その後、金型内で硬化した凹凸シート部材1を、金型から剥離させた。
得られた凹凸シート部材1は、図1に示されたものと略同様であり、厚さ250μmのPET基材上に、前記混合物BLが硬化して形成された厚さ0.05mmの薄膜が積層され、さらにその膜上に幅6mm、高さ5mm、ピッチ20mmの長尺な直方体形の凸部4が1方向に配列した形態のものである。
凹凸シート部材1の凹凸ピッチを30mmに変更したこと以外、実施例1と同様にして遮音構造体7と11を作製した。
軟性部材8を、厚さ10mmのウレタン発泡体に変更したこと以外、実施例1と同様にして遮音構造体7と11を作製した。
軟性部材8を、厚さ12.5mmの結晶質アルミナ繊維MAFTEC(登録商標)に変更したこと以外、実施例1と同様にして遮音構造体7と11を作製した。
軟性部材8を、厚さ20mmの発泡スチロールに変更したこと以外、実施例1と同様にして遮音構造体7と11を作製した。
凹凸シート部材1の凹凸構造3が存在する面を軟性部材8側に変更し、図9に示す態様が図14に示される態様となるようにしたこと以外、実施例1と同様にして遮音構造体7と11を作製した。
凹凸シート部材1のPET基材を厚さ250μmから125μmに変更し、凹凸構造3を、幅6mm、高さ5mm、ピッチ20mmの線状凹凸構造から、直径6mm、高さ5mmの円柱状の凸部からなる凹凸ピッチ18mmの図6に示されるドット状凹凸構造に変更したこと以外、実施例1と同様にして遮音構造体7と11を作製した。
軟性部材8を、厚さ4mmのアクリル板に変更したこと以外、実施例1と同様にして遮音構造体7と11を作製した。
実施例1~6と比較例1~4で作製した遮音構造体を用いて、音響透過損失を測定した。それぞれの遮音構造体の凹凸シート1を同質量の凹凸のない平面シートと置き換えたときの測定値を基準(reference)として、その差分を下記の表1-1及び1-2にまとめた。表1-1及び1-2において、音波入射側の部材が凹凸シートである場合の「同質量の平板シート使用時との透過損失の差分のピーク値(dB)」は、上述の式(A)~(C)における「TL1-TL2」を表し、また、音波入射側の部材が被着体である場合の「同質量の平板シート使用時との透過損失の差分のピーク値(dB)」は、上述の式(A)~(C)における「TL3-TL4」を表す。
音響透過損失の測定条件を以下に示す。
実施例1~6と比較例1~4で作製した遮音構造体を境界として分けた二つの空間のうちの一方の空間でホワイトノイズを発生させた場合に、下記式(1)に基づき、72.8Hz~10900Hzまでの1/12オクターブ帯域の各中心周波数において、音を発生させた空間(音源室)の所定の箇所における音圧レベルと、もう一方の空間(受音室)の所定の箇所における音圧レベルとの差から音響透過損失(TL)を求めた。
圧縮試験機テクスチャーアナライザーCT3-4500(ブルックフィールド社)を用いて各種軟性部材の硬さを測定するため圧縮試験を実施した。直径12.7mm、高さ35mmのアクリル製の円筒プローブで軟性部材の厚み方向に垂直に速度0.1mm/sで荷重をかけ、変形率と荷重を測定した。軟性部材の荷重が加わる面は、円筒プローブの底面の面積より大きく、平らな面とした。
表2に変形率4%のときの各種軟性部材にかかる荷重(kPa)を表にまとめた。
[シミュレーション]
シート部2に凹凸構造が付与された、図1又は図6と略同様の形状のユニットセル部分をシミュレーションソフトCOMSOL Multiphysics(登録商標)上に再現し、周期境界条件を適用した無限平面モデルを構築した。シート部および凸部の物性は下記表3に記載のモデル1~41の通りとした。また、凸部を配置したシート部面上には厚さ0.05mmの光硬化性樹脂の薄膜が存在し、その上に光硬化性樹脂からなる凸部が配置され、光硬化性樹脂の密度は1050kg/m2、ポアソン比0.49、損失係数0.1とした。光硬化性樹脂の弾性率は下記式(3)により算出された値を用いた。
E;光硬化性樹脂弾性率(Pa)
f;周波数(Hz)
この結果から、凸部の重量/シート部の重量の重量比率が、好ましくは0.7以上、さらに2.0以上であることで、優れた遮音効果が得られることがわかる。なお、差分のピーク値と凸部の重量/シート部の重量の重量比率との関係については、実施形態の項で説明した軟性部材を設けた場合でも同様の傾向が示される。
2 シート部
2a、2b シート部の面
3 凹凸構造
4 凹凸単位形状
5、51 凸部
5a 基部
5b 錘部
6 凹部
7、11 遮音構造体
8 軟性部材
8a、8b 軟性部材の面
9 被着体
10 音源
16、17 金型
16a、17a キャビティ
18、19 圧着ロール
20 ノズル
21 光源
22 リブ状突起部
23 リブ状突起部
Claims (16)
- 圧縮試験機による圧縮試験において、変形率4%を与える荷重が160kPa以下である軟性部材と、
前記軟性部材が設置される被着体と、
凹凸構造を有する凹凸シート部材と、を有する遮音構造体であって、
前記軟性部材が、前記被着体と前記凹凸シート部材との間に配置されるように設けられる、遮音構造体。 - 前記凹凸構造は、シート部と前記シート部の表面に設けられた凸部とを有し、
(凸部の重量/シート部の重量)で表される前記凸部と前記シート部との重量比率が、0.7以上である、請求項1に記載の遮音構造体。 - 前記凹凸シート部材と軟性部材との間に接着層を有する、請求項2に記載の遮音構造体。
- 前記シート部の面密度が2.5kg/m2以下である、請求項2又は3に記載の遮音構造体。
- 前記凸部の密度が100kg/m3以上である、請求項2~4の何れか1項に記載の遮音構造体。
- 前記凸部の高さが0.1mm以上である、請求項2~5の何れか1項に記載の遮音構造体。
- 前記凸部の個数割合は1000~10000個/m2である、請求項2~6の何れか1項に記載の遮音構造体。
- 前記圧縮試験機による圧縮試験における、変形率4%を与える荷重が0.15kPa以上である、請求項2~7の何れか1項に遮音構造体。
- 前記凹凸シート部材は、(凸部の重量/シート部の重量)で表される前記凸部と前記シート部との重量比率が5以下であり、かつ、
前記軟性部材は、圧縮試験機による圧縮試験において、変形率4%を与える荷重が10kPa以下である、請求項2~8の何れか1項に記載の遮音構造体。 - 前記凹凸シート部材は、前記凹凸構造が、前記軟性部材が存在する側あるいはその反対側の面に設けられる、請求項2~9の何れか1項に記載の遮音構造体。
- 音源とともに用いられ、かつ、前記凹凸シート部材側が前記音源に向けて設置される、請求項2~10の何れか1項に記載の遮音構造体。
- 下記式(A)~(C)で表される条件を同時に充たす、請求項2~11の何れか1項に記載の遮音構造体。
(TL1-TL2)-(TL3-TL4)>3dB ・・・(A)
TL1-TL2>0dB ・・・(B)
TL3-TL4>0dB ・・・(C)
TL1(dB):凹凸シート部材側が音源に向けて設置された場合の遮音構造体の音響透過損失
TL2(dB):TL1の条件において、凹凸シートを、質量及び面積が同じである凹凸のない平面シートに置き換えたときの遮音構造体の音響透過損失
TL3(dB):被着体側が音源に向けて設置された場合の遮音構造体の音響透過損失
TL4(dB):TL3の条件において、凹凸シートを、質量及び面積が同じである凹凸のない平面シートに置き換えたときの遮音構造体の音響透過損失
前記TL1および前記TL2はTL1-TL2が最大となるときの周波数における音響透過損失であり、かつ、前記TL3および前記TL4はTL3-TL4が最大となるときの周波数における音響透過損失 - 前記凹凸シート部材が、シート部と該シート部上に線状に突出した凸部とを備え、該凸部と該凸部に沿った凹部とを有する凹凸単位形状が、該シート部上に一方向又は二方向に繰り返し配列される、請求項2~12の何れか1項に記載の遮音構造体。
- 前記軟性部材が、不織布である、請求項1~13の何れか1項に記載の遮音構造体。
- 前記軟性部材が、発泡体である、請求項1~13の何れか1項に記載の遮音構造体。
- シート部と前記シート部の表面に設けられた複数の凸部とが設けられた凹凸構造を有する凹凸シート部材と、
前記凹凸シート部材に設けられた軟性部材と、を有し、
前記軟性部材は、圧縮試験機による圧縮試験において、変形率4%を与える荷重が160kPa以下であり、
前記凹凸シート部材は、(凸部の重量/シート部の重量)で表される凸部とシート部との重量比率が0.7以上である、遮音シート。
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