JPH03273296A - 吸音材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は吸音材に関する。

〔従来の技術および問題点〕

吸音材は、例えば、下記のような用途がある。

（１）　　リスニングルーム、楽器練習室等の内装用途 すなわち、室内の音響特性が問題となる部屋で室内残響
時間特性、反射特性などを制御するため吸音材で内装す
ることが行われている。

（２）壁・天井の遮音性向上用途 すなわち、遮音性能が要求される部屋では壁、天井の遮
音性能を向上させるために２重壁構造が採用される場合
が多いが、更に遮音性能を上げるために２Ｍ壁の間に吸
音材を設置することが行われている。

（３）その他の用途 吸音ダクトの内側、あるいは、騒音発生源である機器の
防音カバーの内側に吸音材を内貼りすることが行われて
いる。

上記吸音材の具体的なものとして、第８図に示す高分子
材料の発泡体（発泡ウレタン）９０、あるいは、第９図
に示すグラスウール９１がある。

これらの吸音材は、素材の多孔性で吸音機能を発揮する
。すなわち、第８．９図にみるような複雑な断面形状を
した連続気泡に音波が入射すると、音波が伝搬してゆく
途中で気泡壁面との粘性摩擦などによって音圧が減少し
、その結果、音波エネルギーが材料の中で吸収されるの
である。

第１０図に発泡ウレタン（密度２０ｋｇ／ｍ、厚み２４
馳）の垂直入射吸音率の周波数特性を、第１１図にグラ
スウール（密度３２ｋｇ／ｒｒｒ、厚み２４ｍ）の垂直
入射吸音率の周波数特性を示す。

多孔質材料からなる吸音材の吸音率は、音波の単位時間
当たりの圧力変動の回数が多い（周波数が高い）はど、
また波長に比べて音波の伝搬距離が長い（吸音材の厚み
が厚い）はど大きくなる。

したがって、低周波音に対する吸音率は小さいことにな
る。

低周波音に対する吸音率を上げようとすれば、従来の吸
音材では厚みを厚くしなければならない。しかし、吸音
材の厚みが厚いと、室内の内装を行った場合には室内空
間が狭くなったり、あるいは、ダクトの内面に貼った場
合には空気の通路が狭くなったりという不都合がある。

しかし、低周波音に対する吸音機能はりスニングルーム
の音響効果、壁・天井の遮音、ｌｌ器の騒音抑制のいず
れにおいても重要なファクターである。したがって、厚
みが厚くなくとも低周波音に対する吸音率が高いと非常
に有用な吸音材となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は、上記事情に鑑み、厚みが薄くても低周波音
に対する吸音率の高い吸音材を提供することを課題とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、この発明の吸音材は下記のよ
うな構成をとるようにしている。

請求項１記載の吸音材では、高分子材料の発泡体に混入
された粉体の重量平均径が１０００ｎ以下となっている
。

請求項２記載の吸音材では、高分子材料の発泡体に混入
された粉体は重量比でみて高分子材料以上の量で配合さ
れている。

請求項３記載の吸音材では、粉体が混入された高分子材
料の発泡体の発泡倍率が２〜１０倍の範囲となっている
。

もちろん、吸音材が、■粉体のＭＮ平均径が１０００ｎ
以下であること、■粉体は重量比でみて高分子材料以上
の量で配合されていること、■高分子材料の発泡体の発
泡倍率が２〜１０倍の範囲であること、の各点を上記の
ように１つだけ備えるものに限らず、３つの点を全て、
あるいは、適当な２つの点を同時に備えているものであ
ってもよいことはいうまでもない。

この発明の吸音材は、通常、５〜２０ｍ程度の厚みのも
のである。

この発明で使われる粉体の重量平均径は、１０００μ以
下、より好ましくは１００ｎ以下であり、通常、４０μ
以上である。重量平均径が４０μを下回ってもよいが、
入手が困難となってくる。

もちろん、１０００ｎを越えると、低周波音に対する吸
音率を十分に確保できなくなる。

この発明の吸音材における粉体の高分子材料に対する重
量比、すなわち〔吸音材における粉体締型ｉｔ／吸音材
における高分子材料総重量〕は１以上、好ましくは１以
上〜２以下の範囲である。この重量比が２を越えると、
粉体が樹脂に混ざりにくくなり、製造が難しくなる傾向
がみられる。もちろん、重量比が１未満だと、低周波音
に対する吸音率を十分に確保できない。

この発明の吸音材における高分子材料の発泡倍率は２〜
１０の範囲であるが、２未満たと樹脂の量が多くなりす
ぎてコスト面で不利となる。発泡倍率が１０を越えると
、低周波音に対する吸音率を十分に確保できない。

高分子材料の具体的な種類としては、ウレタン、アクリ
ルに限らず、５ＢＲ１天然ゴム、クロロブレンゴム、ポ
リエチレン、塩化ビニル、ポリブタジェン、シリコンゴ
ム（ケイ素ゴム）、ＮＢＲなどが例示される。

粉体の具体的な種類としては、マイカ（金雲母、黒雲母
、白雲母）に限らず、パイロフィライト、タルク、緑泥
石、モンモリロナイト、カオリン、蛇紋石、へロサイト
、バーミキュライト、ヒル石などが例示される。

粉体の形状としては、フレーク状（板状）、球状等様々
な形状がある。

〔作　　　用〕

多孔質材料の吸音特性は、材料中の透気に対する流れ抵
抗に主として支配される。多孔質材の垂直入射吸音率α
、は、下記式（１）であられされる。

〔但し、Ｚ：多孔質材中の音圧と空気の粒子速度の比を
あられす特性インピーダンス、Ｔ：多孔質材中の音圧の
減衰性をあられす伝搬定数、ｄ：多孔質材厚み、ρＣ：
空気の特性インピーダンス〕多孔質材の厚みｄが一定で
ある場合、垂直入射吸音率は多孔質材の特性インピーダ
ンスＺと伝搬定数γで決まることになるが、このふたつ
は共通の変数、すなわち単位厚み当たりの流れ抵抗Ｒ３
で決まり、実験式である下記式（２）、（３）で求まる
。

Ｚ＝９ｃ　　（１＋　０．０５７１　　Ｃｌ）　ｆ／Ｒ
＋）−””−ｊＯ，０８７０（ρｆ　／　Ｒ＋）−””
”）　　　　　・・・（２）γ＝２πｆ　ｃ−’　　（
０，１８９＜ｐ　ｆ　／　Ｒ＋）−””＋ｊ　　［１＋
０．０９７８　　（ρｆ／Ｒ，）−”’＠〕　）　　・
・・（３）〔但し、ρ：空気密度、Ｃ：音速、ｆ：周波
数、ｊ：虚数単位〕 第３図に単位厚み当たりの流れ抵抗をパラメータとする
吸音率の周波数特性を示す。第３図にみるように、流れ
抵抗の値が大きくなるほど高周波域の吸音率は下がるが
、低周波′域の吸音率が逆に大きくなる。

この発明にかかる吸音材では、第１図にみるように、高
分子材料の発泡体１に粉体２が混入していて、元々複雑
に連結されている気泡３の形状をさらに複雑なものにし
ており、そのため、単位厚み当たりの流れ抵抗値が大き
く、低周波音に対する吸音率が上昇してくる。

すなわち、この発明の吸音材と従来の吸音材のグラスウ
ール（両者同じ１２ｍ厚み）の吸音率の周波数特性を比
較すれば、第２図の実線ａが示す発明の吸音材の吸音率
は、−点鎖線すが示す従来の吸音材の吸音率に比べ、低
周波域での吸音率が非常に大きくなっているのである。

特に、上記のように、粉体の重量平均径、粉体と高分子
材料の重量比、発泡倍率のうちの少なくともひとつが通
切な範囲のうちにあるようにすることにより、低周波音
に対する吸音率が吸音材として極めて有用な大きな値に
なるのである。

粉体の重量平均径について言えば、径が小さし１はと流
れ抵抗が大きく、１０００７１１以下の範囲であれば、
低周波音に対する吸音率が十分Ｇこ有用な大きさになる
。

粉体と高分子材料の重量比について言えば、粉体量の比
率が高いほど流れ抵抗が大きく、粉体総重量／高分子材
料総重量≧１、すなわち重量比でみて粉体の量が高分子
材料の量よりも多ければ低周波音に対する吸音率が十分
に有用な大きさ乙こなる。

高分子材料の発泡倍率について言えば、発泡倍率が小さ
いほど流れ抵抗が大きく、発泡倍率が１０倍以下であれ
ば、低周波音に対する吸音率が十分に有用な大きさにな
る。

〔実　施　例〕

続いて、この発明にかかる吸音材の実施例を説明する。

この発明は、下記の実施例に限らない。

実施例１〜４および比較例１ 第４図は、アクリル樹脂からなる発泡倍率５倍の発泡体
にフレーク状のマイカを重量比でアクリル樹脂と同量配
合した吸音材における吸音率の周波数特性をあられす。

実施例１−曲線Ａ・・・粉体の重量平均径が４Ｏｎ実施
例２−曲線Ｂ・・・粉体の重量平均径が９Ｏｎ実施例３
−曲線Ｃ・・・粉体の重量平均径が２８０ｎ実施例４−
曲線Ｄ・・・粉体の重量平均径が６５０ｎ比較例１−曲
線イ・・・粉体の重量平均径が１４００ｎ−実施例５．
６および比較例２ 第５図は、ウレタン樹脂からなる発泡体にフレーク状の
マイカ　（重量平均径１４００ｕ）を重量比でウレタン
樹脂と同量配合した吸音材における吸音率の周波数特性
をあられす。

実施例５−曲線Ｅ・・・発泡倍率５倍 実施例６−曲線Ｆ・・・発泡倍率９倍 比較例２−曲線口・・・発泡倍率１５倍−実施例７．８
および比較例３− 第６図は、ウレタン樹脂からなる発泡倍率５倍の発泡体
にフレーク状のマイカ（重量平均径１４００ｎ）を配合
した吸音材における吸音率の周波数特性をあられす。

実施例７−曲線Ｇ・・・重量比２ 実施例８−曲線Ｈ・・・重量比１ 比較例３−曲線ハ・・・重量比Ｏ −実施例９一 実施例９の吸音材は、アクリル樹脂にフレーク状の金雲
母（重量平均径４０μ）を重量比でアクリル樹脂と同量
配合し発泡させシート状に底形したものであり、発泡倍
率は５倍である。吸音率の周波数特性を第７図の曲線Ｉ
に示す。

なお、この金雲母は、平均アスペクト比（平均粒子径／
粒子の平均厚み）は約３０であり、重量平均（フレーク
）径の分布は下記の通りである。

６２ｎ以下〜８４重量％、６２〜１１０５ｎ−１２量％
、　　１０５〜２１　Ｉｎ−４重量％、２１１ｐ以上−
極く微量 第４〜７図の各グラフにみるように、実施例の各吸音材
は、比較例の吸音材に比べて、いずれも、低周波音に対
する吸音率が改善されていることが分かる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、この発明の吸音材は、発泡体に粉
体が混入しており、請求項１記載の発明では粉体の重量
平均径が１０００ｎ以下であり、請求項２記載の発明で
は、粉体は重量比でみて高分子材料以上の量で配合され
ており、請求項３記載の発明では、高分子材料の発泡体
の発泡倍率が２〜１０倍の範囲であるため、いずれも、
厚みを増すことなく、低周波音に対し十分な吸音率を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の吸音材の一例の構成をあられす模
式的断面図、第２図はこの発明の吸音材の一例の吸音率
の周波数特性を従来の吸音材のそれと比較してあられす
グラフ、第３図は、流れ抵抗をパラメータとして吸音率
の周波数特性をあられすグラフ、第「図は、実施例１〜
４および比較例１の各吸音材の吸音率と周波数の関係を
あられすグラフ、第５図は、実施例５．６および比較例
２の各吸音材の吸音率と周波数の関係をあられすグラフ
、第６図は、実施例７．８および比較例３の各吸音材の
吸音率と周波数の関係をあられすグラフ、第７図は、実
施例９の各吸音材の吸音率と周波数の関係をあられすグ
ラフ、第８図および第９図は、それぞれ、従来の吸音材
の構成をあられす模式的断面図、第１０図および第１１
図は、それぞれ、従来の吸音材の吸音率と周波数の関係
をあられすグラフである。 １・・・高分子材料からなる発泡体　　２・・・粉体側
５！１．数（Ｈｚｌ ９４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　高分子材料の発泡体からなり粉体が混入されてなる
   吸音材であって、前記粉体の重量平均径が１０００μｍ
   以下であることを特徴とする吸音材。 ２　高分子材料の発泡体からなり粉体が混入されてなる
   吸音材であって、前記粉体が重量比でみて高分子材料以
   上の量で配合されていることを特徴とする吸音材。 ３　高分子材料の発泡体からなり粉体が混入されてなる
   吸音材であって、前記高分子材料の発泡倍率が２〜１０
   倍であることを特徴とする吸音材。