JPH0344308B2

JPH0344308B2 -

Info

Publication number: JPH0344308B2
Application number: JP58150604A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Wakino; Mitsuhiro Murata
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1983-08-17
Filing date: 1983-08-17
Publication date: 1991-07-05
Also published as: JPS6042430A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は複合材、特に吸音材として好適な複
合吸音材に関するものである。

最近の交通騒音、工場騒音などの発生に伴つ
て、騒音防止技術の一環として吸音材が注目され
ている。従来の吸音材としては、たとえばロツク
ウール、グラスウール、多孔質高分子材料などが
用いられ、このほかに多孔質セラミツクも吸音材
の材料として注目されている。

これらの吸音材は一般に多孔質のものであり、
その吸音機構は、吸音材の内部のオープンポアに
より、入射音波エネルギを熱エネルギーに変えて
音の減衰を達成しようとするものである。この吸
音材の吸音特性は一般に気孔径、気孔率、吸音材
質、吸音材の厚さで決定される。このうち気孔率
については、通常40％前後が作りやすいとされて
いる。そしてこの40％前後の気孔率で平均気孔半
径250μｍ以上では、特定周波数での吸音率が高
く、また平均気孔径250μｍ未満では吸音率が低
いが、広い周波数域で一定の吸音特性が期待でき
るとされている。

しかしながら、これら従来の吸音材は音の吸収
というより、むしろ音の遮断材としての機能が大
きく、音を減衰する吸音という面ではその効果は
あまり期待できるものではなかつた。

したがつて、この発明は従来の吸音材の欠点を
解消し、吸音効果の大きい吸音用の複合材を提供
することを目的とする。

また、この発明は幅広い周波数域での吸音効果
が実現できる吸音用の複合材を提供することを目
的とする。

すなわち、この発明にかかる複合吸音材の要旨
とするところは、圧電体粉末材料と高分子樹脂材料の混合一体物
からなり、この混合一体物中には漏電経路が形成
されており、かつ混合一体物の気孔率が30〜80％
であることを特徴とするものである。

ここで複合吸音材を構成するもののうち、圧電
体粉末材料としては、たとえば、ポリフツ化ビニ
リデン、三フツ化エチレン−PVDF共重合体など
の高分子圧電体粉末材料、PbTiO₃系、Pb（Ti、
Zr）O₃の二成分のあるいは三成分系、LiNbO₃
系、LiTaO₃系、BaTiO₃などのそれぞれの各種
固溶変性体のような無機圧電体粉末材料がある。

また、高分子樹脂材料としては、天然ゴム材
料、人工合成ゴム材料、熱可塑性樹脂材料、熱硬
化性樹脂材料などがある。

このうち、人工合成ゴム材料としては、たとえ
ば、フツ素ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ブ
タジエンゴム、エチレン酢ビ共重合体、熱可塑性
エラストマなどがある。熱可塑性エラストマの具
体的なものとしては、たとえば、熱可塑性ポリウ
レタン、スチレン−ブタジエンブロツクポリマ
ー、ポリエーテル系、ポリオレフイン系、ポリブ
タジエン系などの熱可塑性エラストマがある。

また、熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポ
リスチレン、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリカ
ーボネート、ポリアセタール、ポリフエニレンオ
キシド、飽和ポリエステル、酢酸セルロース、ポ
リ酢酸ビニル、ふつ素樹脂、ふつ化ビニリデン樹
脂、塩化ビニリデン樹脂、アイオノマー樹脂、ポ
リ４−メチル−１−ペンテン、ポリフエニレンス
ルフイド、ポリアリルレートなどがある。

さらに、熱硬化性樹脂としては、たとえば、ポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、シ
リコーン、アリル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル、アミノ樹脂、フエノール樹脂などが
ある。

次に、このような圧電体粉末材料と高分子樹脂
材料が分散された状態の混合一体物の中には漏電
経路が形成されており、この漏電経路の形成態様
としてはたとえば次のようなものがある。

まず、第１に混合一体物中に圧電体粉末材料と
高分子樹脂材料とともに導電体粉末材料を分散さ
せたものがある。ここで導電体粉末材料の種類と
しては、たとえば、カーボン、黒鉛、カーボン繊
維などのカーボン系微小体、金属粉、半導電性高
分子樹脂材料、SnO₂、ZnOなどの半導電性無機
材料、絶縁性高分子樹脂材料または絶縁性無機材
料の表面に導電性被膜を形成したものがある。な
お、高分子樹脂材料に圧電性のものを用いてもよ
い。

第２に、圧電体粉末材料の表面に導電性粉被膜
を形成したものがある。導電性被膜を形成する手
段としては、たとえば、無電解メツキ法、真空蒸
着法、スパツタリング法などの薄膜形成手段があ
る。

第３に、圧電体粉末材料そのものを半導体化
し、導電性を持たせたものがある。

第４に、高分子樹脂材料そのものとして半導電
性のものを用いたものがある。なお、この半導電
性の高分子樹脂材料に圧電性のものを用いてもよ
い。

上記した漏電経路の形成態様によれば、いずれ
の場合もこの複合組成物に外部から音波が伝播し
たとき、この音波エネルギーは後述する気孔の存
在によつて振動エネルギーとして吸収されて熱エ
ネルギーに変換吸収されるだけでなく、振動エネ
ルギーが圧電体粉末材料に吸収されて電荷に変換
され、発生した電荷は圧電体粉末材料の周囲また
は圧電体粉末材料そのものに存在する漏電経路か
ら漏電し、熱として放散されることになるため、
吸音特性が改善される。

上記した４つの漏電経路の態様を図示すれば第
１図〜第４図のようになる。

第１図は第１の漏電経路の形成態様を示し、図
中１は圧電体粉末材料、２は高分子樹脂材料、３
は導電体粉末材料である。なお、４は気孔であ
る。図から明らかなように、導電体粉末材料３が
圧電体粉末材料１と接触した状態で分散されてお
り、圧電体粉末材料の周囲に漏電経路が形成され
ているため、騒音としての音波エネルギーが圧電
体粉末材料１に吸収されて発生した電荷は、この
導電体粉末材料３が漏電経路となつて熱として放
散されることになる。

第２図は第２の漏電経路の形成態様を示し、図
示の番号は第１図のものと対応する。この例は圧
電体粉末材料１の表面に導電性被膜５を形成した
ものであり、この導電性被膜５が漏電経路となつ
て圧電体粉末材料１に発生した電荷を熱として放
散することになる。

第３図は第３の漏電経路の形成態様を示し、図
中の番号は第１図のものと対応する。この例は圧
電体粉末材料１そのものを半導体化して半導電性
をもたせたものであり、この圧電体粉末材料１同
志の接触によつて漏電経路が形成されることにな
り、音波エネルギーが圧電体粉末材料１に吸収さ
れて発生した電荷はこの圧電体粉末材料１を介し
て熱として放散することになる。

第４図は第４の漏電経路の形成態様を示し、図
中の番号は第１図のものと対応する。この例は高
分子樹脂材料２そのものとして半導電性のものを
用いたものであり、この高分子樹脂材料２が圧電
体粉末材料１と接触した状態で分散されており、
音波エネルギーが圧電体粉末材料１に吸収されて
発生した電荷は、この高分子樹脂材料１が漏電経
路となつて電荷を熱として放散することになる。

この発明にかかる複合吸音材において、混合一
体物の気孔率は30〜80％の範囲としている。この
気孔の存在は音波エネルギーを振動エネルギーと
して吸収し、熱エネルギーに変換吸収する役目を
果たす。この気孔率は大きくなればなるほど吸音
率も大きくなることは明らかであるが、気孔率が
80％を越えると複合吸音材の成形が困難になると
ともに、機械的強度が小さくなることからこの発
明範囲から除外した。一方、気孔率が30％未満に
なると、吸音率が低下するためこの発明範囲から
除外した。

気孔は高分子樹脂材料の量を圧電体粉末材料の
量にくらべてその配合割合を少なくすることによ
つて形成することができる。また気孔の大きさは
圧電体粉末材料の粒径を100〜1000μｍと変化さ
せることによつて調節することができる。さらに
は高分子樹脂材料の硬化反応時の炭酸ガスなどの
発生や発泡剤の発泡反応によつても気孔率を制御
することができる。

以下、この発明を実施例に従つて詳細に説明す
る。

実施例１使用材料として、PZT粉末100重量部、カーボ
ンブラツク５重量部、不飽和ポリエステル樹脂20
重量部を準備した。各材料を混合してよく混練
し、厚さ10mmの板状にして熱硬化させ、多孔質の
混合一体物を得た。

PZT粉末については粒径500〜800μｍのもの
と、粒径100〜500μｍのものに、２種類に分けて
２つの混合一体物を作成した。

得られた２つの混合一体物のうち、粒径の大き
いもの（試料１）の平均気孔径は約400μｍ、粒
径の小さいもの（試料２）の平均気孔径は約
200μｍであつた。また試料１の気孔率は50％、
試料２の気孔率は40％であつた。

各試料１、２について、この各試料と端板との
間の空気層を50mmとし、JISA1405によつて各周
波数に対する垂直入射吸音率α₀を測定し、その結
果を第５図に示した。

第５図から明らかなように、この実施例による
ものは周波数の広い範囲で吸音率が一定であり、
しかも高い吸音率を示している。

一方、従来の平均気孔径が500μｍのものでは、
特定の周波数でしか高い吸音率が期待できなかつ
たが、これに対してこの実施例によるものでは広
い周波数で吸音効果が達成されている。

また、従来の平均気孔径が200μｍ程度のもの
では、吸音率の低下が認められていたが、この実
施例によるものでは吸音率の低下傾向も小さく、
吸音率の大幅な改善が達成されている。

この実施例では混合一体物中に導電体粉末材料
を分散させて漏電経路を形成し、電気伝導性を付
与したものであり、吸音によつて圧電体粉末材料
に生じる電荷を中和させる働らきも持つている。
したがつて、発生した電荷を漏電経路を通じて漏
電させるだけの電気伝導性が付与されたらよいだ
けであるから、特に良好な電気伝導性は必要とし
ない。

実施例２ 100〜500μｍの粒径を有するBaTiO₃粉末を用
い、この粉末の表面に無電解メツキ法によりニツ
ケルの無電解メツキ被膜を形成した。この
BaTiO₃粉末100重量部と不飽和ポリエステル20
重量部を混合してよく混練し、厚さ10mmの板状に
して熱硬化させ、多孔質の混合一体物を得た。

得られた試料の平均気孔径は約200μｍ、気孔
率は約45％であつた。

この試料について、実施例１と同様に、各周波
数に対する垂直入射吸音率α₀を測定し、その結果
を第６図に示した。

第６図から明らかなように、この実施例による
ものも実施例１と同様、周波数の広い範囲で吸音
率が一定であり、しかも高い吸音率を有するもの
が得られている。

実施例３ 100〜500μｍの粒径を有し、半導体化剤を含有
させて半導体化したBaTiO₃粉末100重量部、不
飽和ポリエステル樹脂20重量部を混合してよく混
練し、厚さ10mmの板状にして熱硬化させ、多孔質
の混合一体物を得た。

得られた試料の平均気孔径は約200μｍ、気孔
率約40％であつた。

この試料について、実施例１と同様に、各周波
数に対する垂直入射吸音率α₀を測定し、その結果
を第７図に示した。

第７図から明らかなように、この実施例による
ものも、実施例１と同様、周波数の広い範囲で吸
音率が一定であり、しかも高い吸音率が有するも
のが得られている。

以上の各実施例から明らかなようにこの発明に
かかる複合吸音材によれば、圧電体粉末材料と高
分子樹脂材料が分散された状態の混合一体物と
し、この混合一体物中に漏電経路を形成し、かつ
混合一体物の気孔率を30〜80％としたものであ
り、気孔の存在により、騒音から発生する音波エ
ネルギーを振動エネルギーとして吸収して熱エネ
ルギーに変換吸収するとともに、圧電体粉末材料
の存在によつて、振動エネルギーをこの圧電体粉
末材料に吸収して電荷に変換し、発生電荷を漏電
経路より熱として放散するという作用を有してお
り、従来のものにくらべてより効果的な吸音を実
現するとともに、広い周波数に対する吸音作用を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明にかかる各複合吸音
材の概略構造図、第５図〜第７図はこの各実施例
における周波数と垂直入射吸音率α₀の関係を示す
図である。１は圧電体粉末材料、２は高分子樹脂材料、３
は導電体粉末材料、４は気孔。

Claims

【特許請求の範囲】

１圧電体粉末材料と高分子樹脂材料が分散され
た状態の混合一体物からなり、この混合一体物中
の圧電体粉末材料の周囲または圧電体粉末材料そ
のものに漏電経路が形成されており、かつ混合一
体物の気孔率が30〜80％であることを特徴とする
複合吸音材。