JPH05307392A - 複層吸音材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アルミニウム板、特にそれぞれ内面に多数の
微孔を有するセラミックス皮膜を形成した２枚のアルミ
ニウム板間に多数の穿孔を有するアルミニウム基板を接
着介装してなる複層吸音材を提供する。 【効果】 本発明の複層吸音材は、低周波数から高周波
数までの広い周波数帯域に亘って高い消音特性を有し、
高速道路の防音壁、工場等の建造物の吸音壁材、床材な
どとして有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低周波数から高周波数
までの広い周波数帯域に亘って高い消音特性を有する複
層吸音材に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
消音材又は防音材としては、古くはグラスウール等の無
機繊維やポリウレタンフォーム等の多孔質体が用いられ
ていたが、グラスウールは振動や風圧等によって折損し
たり、粉塵化しやすく、雨水をはじめ雰囲気中の水分を
吸収すると吸音性が低下するという問題がある。また、
ポリウレタンフォーム等の多孔質体は耐熱性が悪く、か
つこれも吸湿により吸音性が低下するという問題があ
る。

【０００３】一方、最近では自動車道や工場等構築物な
どの防音、防振を目的とした防音壁及び床材が要求され
ているが、このような防音壁を形成するために用いる音
波を遮断する消音材又は防音材としては、軽量であっ
て、かつ堅牢で耐蝕性を有することが必要であり、その
ような材料としてアルミニウム材が注目され、また使用
されている。

【０００４】しかし、アルミニウム材を消音材として用
い、短波長から長波長までの広い周波数帯の音波の消音
を行おうとすると、孔径の異なる多種類のアルミニウム
材を積層することが必要であるが、短波長の音波を吸収
する微孔をアルミニウム材に穿孔するには加工上の問題
がある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
低周波数から高周波数までの広い周波数帯域に亘って高
い消音特性を有するアルミニウムを用いた複層吸音材を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、アルミニウ
ム板、好ましくは内面に多数の微孔を有するセラミック
ス皮膜を形成したアルミニウム板、特にセラミックス粉
末をプラズマ溶出することにより多数の微孔（好適には
５〜２０μｍ）を形成したセラミックス皮膜を内面に設
けたアルミニウム板を２枚用い、これらの間に多数の穿
孔（好適には１〜２０ｍｍ）を形成したアルミニウム基
板を介在させること、この場合、該アルミニウム基板に
上記アルミニウム板を接着剤により接着させるが、この
接着剤として中空フィラーを充填した付加反応硬化型の
シリコーンエラストマー接着剤を用いることにより、短
波長から長波長までの広い周波数帯域の音波に対して高
い消音特性を有すること、この場合、内面に多数の微孔
を有するセラミック皮膜を形成したアルミニウム板を用
いると上記セラミックス皮膜の微孔が短波長の音波を吸
収し、アルミニウム基板の穿孔が長波長の音波を吸収す
るので、かかる消音特性がより効果的に発揮されること
を知見し、本発明をなすに至ったものである。

【０００７】従って、本発明は、２枚のアルミニウム
板、特にそれぞれ内面に多数の微孔を有するセラミック
ス皮膜を形成した２枚のアルミニウム板間に多数の穿孔
を有するアルミニウム基板を接着介装してなる複層吸音
材を提供する。

【０００８】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の複層吸音材は、アルミニウム板、好ましく
は多数の微孔を有するセラミックス皮膜が内面に形成さ
れたアルミニウム板Ａと、多数の穿孔を形成したアルミ
ニウム基板Ｂとを使用する。

【０００９】ここで、アルミニウム板Ａ及びアルミニウ
ム基板Ｂの材質は、それぞれ純アルミニウムであっても
よく、アルミニウム合金であってもよい。また、これら
のアルミニウム材は陽極酸化処理等の表面処理が施され
たものも好適に用いられる。なお、アルミニウム板Ａの
厚さは０．２〜１０ｍｍ、特に０．５〜４ｍｍ、アルミ
ニウム基板Ｂの厚さは０．１〜５ｍｍ、特に０．２〜２
ｍｍとすることが、防音壁を形成する場合に推奨され
る。

【００１０】上記アルミニウム板Ａの内面に形成する多
数の微孔を有するセラミックス皮膜は、主に入射する音
波のうち短波長のものを吸収する作用を有するもので、
微孔の大きさは５〜２０μｍとすることが好ましい。５
μｍより小さいと音波の吸収作用が低下し、また２０μ
ｍを超えるとセラミックス皮膜が脆くなってしまうとい
う不利が生じる場合がある。

【００１１】このセラミックス皮膜を形成する方法とし
ては、特に限定されるものではないが、特にプラズマ溶
射法によることがアルミニウム板に対する接着性が良好
となるという点で好適である。このプラズマ溶射法は、
セラミックス粉体としてＡｌ₂Ｏ₃，Ｆｅ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂
などの金属酸化物、ＡｌＮ，Ｓｉ₃Ｎ₄などの金属窒化
物、更に金属ほう化物等の適宜なセラミックス粉末の１
種を又は２種以上を用い、２０００〜３０００℃のプラ
ズマ炎中に上記セラミックス粉体を投入して加熱し、ア
ルミニウム基板内面に衝突させることにより形成するこ
とができる。この場合、セラミックス粉末の粒子径は、
微孔径５〜２０μｍを形成し得るように選定すればよ
く、通常は該微孔径と同じ５〜２０μｍである。

【００１２】なお、上記セラミックス皮膜の厚さは、短
波長吸収効果の点で１０〜３００μｍ、特に５０〜２０
０μｍとすることが好ましい。

【００１３】次に、上記アルミニウム基板Ｂに設ける穿
孔は直径１〜２０ｍｍ、特に３〜１０ｍｍとすることが
好ましい。穿孔の直径が１ｍｍ未満でも２０ｍｍを超え
ても長波長吸収効果が低下する場合がある。

【００１４】なお、アルミニウム基板に穿孔を設ける場
合、同一径の孔を穿設しても、１枚のアルミニウム基材
に数種の異なる径の孔を穿設してもよい。

【００１５】本発明の吸音材は、上記アルミニウム板Ａ
を２枚用い、そのセラミックス皮膜を形成した場合はこ
れらをそれぞれ内側にしてそれらの間に上記アルミニウ
ム基板Ｂを介装したものであるが、この場合アルミニウ
ム板Ａとアルミニウム基板Ｂとは互に接着剤を用いて接
着される。

【００１６】この接着剤としては、ＮＢＲ、ＣＲ等の合
成ゴムを用いることも可能であるが、高速道路の防音壁
のように屋外で使用する場合、夏場には異常に温度が高
くなり、短期間でゴム弾性を失ってしまうため、シリコ
ーンエラストマーを用いることが好ましく、この場合、
非接着系のシリコーンエラストマーを硬化させる際にプ
ライマーを用いて接着させることも可能であり、また縮
合硬化型のシリコーンエラストマーを用いることも可能
であるが、特に中空フィラーを充填した付加反応硬化型
のシリコーンエラストマー接着剤を用いることが、耐久
性、生産性、更には吸音効果の点から好ましい。このよ
うな中空フィラーを充填した付加反応硬化型のシリコー
ンエラストマー接着剤として、具体的には下記（１）〜
（５）成分を配合したものが好適に用いられる。

【００１７】（１）１分子に少なくとも２個のアルケニ
ル基を有するオルガノポリシロキサン、（２）１分子中
にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有し、
（１）のオルガノポリシロキサンのアルケニル基１個当
り、上記水素原子を１〜６個供給する量のオルガノハイ
ドロジェンポリシロキサン、（３）白金又は白金化合物
系触媒、（４）１分子中にケイ素原子に結合した水素原
子を１個以上とエポキシ基及び／又はアルコキシ基を有
するケイ素化合物（接着付与剤）、（５）中空フィラー

【００１８】この接着剤の（１）成分としては、１分子
中に少なくとも２個のアルケニル基を有していると共
に、２５℃における粘度が１００〜２００，０００セン
チストークス（ｃＳｔ）の範囲にあるものが好ましい。
この場合、アルケニル基としては、ビニル基、アリル
基、メタリル基、ヘキセニル基等を挙げることができ、
またアルケニル基以外の有機基として、メチル基、エチ
ル基、プロピル基、トリフロロプロピル基、フェニル基
等の１価の炭化水素基を含んでいてもよい。

【００１９】このようなオルガノポリシロキサンとして
は、具体的には下記のものを例示することができる。

【００２０】

【化１】

【００２１】但し、上記式中、ｐは２又は３、ｓ，ｕ及
びｗは正の整数、ｔ，ｖ及びｘは０又は正の整数を表
す。

【００２２】上述したオルガノポリシロキサンは、単独
又は２種以上の混合物であってもよく、更に一部が分岐
した構造であってもよい。

【００２３】接着剤の（２）成分としてのオルガノハイ
ドロジェンポリシロキサンは、主剤である（１）成分の
アルケニル基含有オルガノポリシロキサンの架橋剤とし
て作用するものであり、ケイ素原子に結合した水素原子
を１分子中に２個以上有するものが使用される。この場
合、（１）成分において、１分子中のアルケニル基が２
個以上の場合は、（２）成分としてはケイ素原子に結合
した水素原子は３個以上有するものを使用する必要があ
る。このオルガノポリシロキサンは、直鎖状、分枝状、
環状のいずれの構造であってもよく、またこれらの混合
物であってもよい。具体的には、下記に示すものを例示
することができる。

【００２４】

【化２】

【００２５】但し、上記式中、ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，
ｇ，ｉは０又は正の整数を表し、ｈは２以上の整数を表
す。

【００２６】

【化３】

【００２７】但し、上記式中、Ｒ¹は水素原子、メチル
基、プロピル基又はトリメチルシロキシ基を表す。

【００２８】この（２）成分のオルガノハイドロジェン
ポリシロキサンは、前記オルガノポリシロキサン（１）
に含まれるアルケニル基１個当り、ケイ素原子に結合し
た水素原子を１〜６個供給するのに十分な量、好ましく
はＳｉ−Ｈ基とアルケニル基との比が１．２〜４となる
ような割合で使用される。

【００２９】接着剤の（３）成分としての白金又は白金
化合物系触媒は付加反応用触媒であり、硬化促進剤とし
て作用する。かかる触媒としては、これに限定されるも
のではないが、例えば白金黒、アルミナ、シリカなどの
担体に固体白金を担持させたもの、塩化白金酸、アルコ
ール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィンとの錯
体、白金とビニルシロキサンとの錯体等を例示すること
ができる。

【００３０】これらの触媒の使用にあたっては、それが
固体触媒であるときには、分散性をよくするために細か
く砕いたり、その担体を粒径が小さくかつ比表面積が大
きいものとすることが好ましい。また、塩化白金酸或い
は塩化白金酸とオレフィンとの錯体については、これら
をアルコール、ケトン、エーテルもしくは炭化水素系な
どの溶剤に溶解して使用することが好ましい。

【００３１】これら触媒の使用量は、いわゆる触媒量で
所望とする硬化速度を得ることができるが、経済的見地
或いは良好な硬化物を得るためには、次のような割合で
使用することが好適である。即ち、塩化白金酸のように
シロキサン成分と相溶するものについては、前記（１）
及び（２）成分のオルガノポリシロキサンの合計量に対
して０．１〜１００ｐｐｍ（白金換算）、または白金黒
等の固体触媒については、２０〜５００ｐｐｍ（白金換
算）の範囲とすることが好ましい。

【００３２】接着剤の（４）成分としての接着付与剤
は、ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に１個以
上有すると共に、エポキシ基又はアルコキシ基を１分子
中に１個以上有するケイ素化合物が使用され、これは所
定の基材に対して自己接着性を向上させるように作用す
るものである。かかるケイ素化合物からなる接着付与剤
はそれ自体公知であり、例えば特公昭５３−２１０２６
号公報開示のアルコキシシロキシ基を有するもの、特公
昭５９−５２１９号公報開示のアルコキシシロキシ基及
びエポキシ基含有炭化水素基を有するもの等が好適に使
用され、これに限定されるものではないが、具体的には
以下のケイ素化合物を例示することができる。なお、こ
れらの化合物は、用途に応じて適宜重合度を増大させて
使用することもできる。

【００３３】

【化４】

【００３４】上述した接着付与剤は、成分（１）のオル
ガノポリシロキサン１００部（重量部、以下同じ）当り
０．５〜２０部、好ましくは１〜１０部の割合で使用さ
れる。この使用量が０．５部よりも少ないと自己接着性
が乏しくなり、また２０部を超えて使用された場合に
は、経済的に不利となるばかりか他の物性が損なわれる
場合がある。

【００３５】接着剤の（５）成分としの中空フィラー
は、本発明の複層吸音材の重量を軽減するだけでなく、
短波長の音の吸収にも役立つものである。このような中
空フィラーとして具体的にはガラスの中空バルーン、シ
リカバルーン、アクリル中空フィラー等各種の中空フィ
ラーが挙げられる。この中空フィラーの添加量は（１）
のオルガノポリシロキサン１００部に対して、３〜２０
部、特に５〜１０部とすることが好ましい。

【００３６】中空フィラーを充填した付加型シリコーン
エラストマー接着剤には、上記（１）〜（５）の必須成
分に加えて、その用途等に応じて、充填剤等の種々の配
合剤を配合することができる。

【００３７】例えば、充填剤としては、付加型シリコー
ンゴム組成物について通常使用されているものはすべて
使用することができ、具体的にはヒュームドシリカ、沈
降性シリカ、疎水化処理したシリカ、カーボンブラッ
ク、二酸化チタン、酸化第二鉄、酸化アルミニウム、酸
化亜鉛、石英粉末、けいそう土、ケイ酸カルシウム、タ
ルク、ベントナイト、アスベスト、ガラス繊維、有機繊
維等を単独或いは２種以上を組合せて使用することがで
きる。かかる充填剤の配合量は、接着剤の目的を損なわ
ない限り任意であるが、充填剤の吸油量、表面積、比重
等に応じて添加量は異なる。

【００３８】また、硬化物の強度を補強するためには、
特公昭３８−２６７７１号、同４５−９４７６号公報に
開示されているＳｉＯ₂単位、ＣＨ₂＝ＣＨ（Ｒ² ₂）−
ＳｉＯ_0.5単位及びＲ² ₃−ＳｉＯ_0.5単位（Ｒ²は不飽和
脂肪族基を含まない１価の炭化水素基）を含む樹脂構造
のオルガノポリシロキサンを添加することもできる。

【００３９】更に組成物の硬化速度を制御する目的で、
特公昭４８−１０９７４号公報に開示されている。ＣＨ
₂＝ＣＨＲ³ＳｉＯ単位（Ｒ³は上記Ｒ²と同じ）を含むオ
ルガノポリシロキサン、米国特許第３，４４５，４２０
号明細書に開示されたアセチレン化合物、及び米国特許
第３，５３２，６４９号明細書に開示された重金属のイ
オン性化合物等を配合することができ、また硬化物の耐
熱衝撃性、可撓性等を向上させるため無官能のオルガノ
ポリシロキサンを配合することもできる。

【００４０】更に必要に応じて、ベンガラ、黒ベンガ
ラ、酸化セリウムなどの着色剤や耐熱向上剤、カーボ
ン、酸化チタン、ベンゾトリアゾール、炭酸亜鉛、炭酸
マンガンなどの難燃性付与剤、ビニル基含有シロキサ
ン、アセチレン系化合物などの付加反応制御剤、発泡剤
等を適宜配合することもできる。

【００４１】次に、本発明の複層吸音材の構造について
説明する。図１は本発明の一実施態様を示すもので、こ
の例はアルミニウム板１ａの内面にセラミックス粉体を
プラズマ溶射してセラミック皮膜１ｂを形成した２枚の
複合材１をその皮膜１ｂ面を内側にして対向させ、この
間に多数の穿孔を有するアルミニウム基板２を介装し、
シリコーンエラストマー接着剤３で一体化したものであ
る。図１において複合材１とアルミニウム基板２とはこ
れらの接合周辺部をハンダ付けするか又はアルミニウム
溶接により接着されている。この場合、多数の穿孔を有
するアルミニウム基板２としては、図２に示すような同
一径の穿孔を有するもの、図３に示すような２種の穿孔
を有するものなどを用いることができる。

【００４２】また、複層吸音材としては、図４に示すよ
うにアルミニウム基板２を中間に挿入した構造、図５に
示すように２枚挿入した構造とすることもできる（な
お、図２，３において、図１と同一構成部品については
同一の参照符号を付し、その説明を省略する）。

【００４３】このような構造を有する複層吸音材は、高
速道路の防音壁、工場等の建造物の吸音壁材、床材など
使用目的に応じてその複数枚を積層して用いることがで
きる。

【００４４】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。

【００４５】［実施例１］２００ｍｍ×２００ｍｍ×
１．０ｍｍのアルミニウム板の片面にプラズマ溶射によ
り平均粒子径１５μｍのアルミナ粒子を用いて厚さ８０
μｍのセラミックス皮膜層を形成させ、複合材を得た。

【００４６】また、２００ｍｍ×２００ｍｍ×１．０ｍ
ｍのアルミニウム板に直径１．０ｍｍの穿孔を均一に２
５５個あけ、アルミニウム基板を得た。

【００４７】更に、下記一般式（１）で示される粘度が
１０万ｃＳｔの末端トリビニルシロキシ基のジメチルポ
リシロキサン１００部に平均粒子径１５μｍの石英粉を
５０部、平均粒子径２０μｍの中空シリカバルーンを７
部加え、均一に混合した。

【００４８】

【化５】

【００４９】次いで、塩化白金酸のオクタノール溶液
（白金として２％）を０．０５部、３−メチル−３−ヒ
ドロキシ−１−ブチンを０．００５部加え、均一に混合
し、その後、下記平均組成式（２）で示されるオルガノ
ハイドロジェンポリシロキサンを３．５部、更に接着助
剤として下記式（３）で示される化合物を３．０部加
え、均一に混合し、付加反応硬化型シリコーンエラスト
マー接着剤を調製した。

【００５０】

【化６】

【００５１】複合材２枚を図１に参照符号１で示したよ
うに用い、更に中間層として穿孔を有するアルミニウム
基板を図１に参照符号２で示したように挿入し、上述の
ようにして調製した接着剤を用いて接着剤層の厚さが１
ｍｍとなるようにし、１２０℃、６０分間加熱すること
により複層吸音材を作製した。この複層吸音剤について
減衰率、損失係数を測定した。結果を表１に示す。

【００５２】［比較例１］プラズマ溶射していないアル
ミニウム基板と実施例１と同様の穿孔を有するアルミニ
ウム基板のみを溶接してなるパネルを作製し、実施例１
と同様の測定を行った。結果を表１に併記する。

【００５３】［比較例２］実施例１と同様の複合材とア
ルミニウム基板とを溶接してなるパネルを作製し、実施
例１と同様の測定を行った。結果を表１に併記する。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【発明の効果】本発明の複層吸音材は、低周波数から高
周波数までの広い周波数帯域に亘って高い消音特性を有
し、高速道路の防音壁、工場等の建造物の吸音壁材、床
材などとして有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複層吸音材の一構造例を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の複層吸音材に用いる穿孔を有するアル
ミニウム基板の一例を示す平面図である。

【図３】本発明の複層吸音材に用いる穿孔を有するアル
ミニウム基板の他の例を示す平面図である。

【図４】本発明の複層吸音材の他の構造例を示す断面図
である。

【図５】本発明の複層吸音材の別の構造例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 複合材 １ａ アルミニウム板 １ｂ セラミックス皮膜 ２ アルミニウム基板 ３ 接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡見 健英 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 萩原 隆 大阪府大阪市西区江戸堀１−11−４ 信越 化学工業株式会社大阪支店内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚のアルミニウム板間に多数の穿孔を
   有するアルミニウム基板を接着介装してなる複層吸音
   材。
2. 【請求項２】 それぞれ内面に多数の微孔を有するセラ
   ミックス皮膜を形成した２枚のアルミニウム板間に多数
   の穿孔を有するアルミニウム基板を接着介装してなる複
   層吸音材。
3. 【請求項３】 アルミニウム板の内面にセラミックス粉
   体をプラズマ溶射することにより微孔を有するセラミッ
   クス皮膜を形成した請求項２記載の吸音材。
4. 【請求項４】 アルミニウム板と穿孔を有するアルミニ
   ウム基板とを中空フィラーを充填した付加反応硬化型シ
   リコーンエラストマー接着剤で接着した請求項１，２又
   は３記載の吸音材。