JPS63116197A - 多孔質構造体およびその製造方法 - Google Patents

多孔質構造体およびその製造方法

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JPS63116197A
JPS63116197A JP61262468A JP26246886A JPS63116197A JP S63116197 A JPS63116197 A JP S63116197A JP 61262468 A JP61262468 A JP 61262468A JP 26246886 A JP26246886 A JP 26246886A JP S63116197 A JPS63116197 A JP S63116197A
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徹 森本
中川 文博
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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】 く技術分野〉 本発明は多孔質構造体に係り、特に吸音効率が高く通気
性があり、曲げ強度が高く、軽量で防火性に富み構造的
にも強度が大きい多孔質構造体およびその製造方法に関
する。
〈従来の技術〉 従来から吸音材として種々のものが使われている。これ
らを大別すると、グラスウール等の繊維系に属するもの
、焼結金属やセラミック等の焼結系に属するもの、コン
クリート等から成るものに分けられる。
吸音材の性能としては、吸音効率、音響透過損失が大き
いことと共に通気性・防火性および構造的強度が要求さ
れる。グラスウール等の繊維系は定型性にとぼしく、降
雨にされされると吸音効率が極端に低下する。セラミッ
ク系の焼結体は衝撃強度が低く、重量が大きい。
そこで本発明者は先に特願昭61−107972号でA
l不織布とエクスパンドメタルの積層体で構成される吸
音材を提案した。この吸音材はへ2系の繊維が互いにか
らみ合い連通し合フで1.50111程度の厚さで連通
孔が形成され、吸音効率も良く機械的強度、特に曲げ加
工および面積の広い多孔質材が焼結材と比較して簡単に
出来る利点がある反面、1〜2IIII程度と薄い。
この様な薄い多孔質材はOA機器等の音圧発生源と剛体
密着すると、吸音材として成立せず、ある程度剛体との
距離すなわち空気層が必要である。このため多孔質材を
支えるチャンネルあるいはスタッドが必要となるが、そ
の間隔が広い栓構造物の衝撃吸収が大きくなる反面、構
造物としての強度が落ち、これらの間隔をせまくするこ
とはコスト高となりチャンネルあるいはスタッドと密着
した部分の衝撃吸収および通気性すなわち吸音効率が落
ちるという問題があった。
〈発明の目的〉 本発明の目的は、吸音効率が高く、通気性があり、軽j
lLで防火性に富み、構造的にも強度が大きく、吸音材
として建材等に広く利用しつる多孔質構造体およびその
製造方法を提供する。
〈発明の構成〉 本発明の第1の態様は、剛体板と、該剛体板の表面に複
数個の管状連結孔を有する介在構造体と、更に該介在構
造体の表面に多孔質金属材とを積層してなることを特徴
とする多孔質構造体を提供する。
ここで、前記多孔質金属材がエクスパンドメタルと金属
繊維層との積層体で構成されるものである多孔質構造体
であるのが好ましい。
本発明の第2の態様は、剛体板と該剛体板の表面に複数
個の管状連結孔を有する介在構造体と、更に該介在構造
体の表面に多孔質金属材とを積層してなる多孔質構造体
を製造するに際し、エクスパンドメタル上に金属繊維層
を配設し、その後加圧して両者を圧着して多孔質金属材
を作製し、前記介在構造体と前記多孔質金属材とを接着
することを特徴とする多孔質構造体の製造方法を提供す
る。
上記第1および第2態様の発明において、前記エクスパ
ンドメタルが^2系エクスバンドメタルであり、前記金
属繊維層がAl系金属&l維よりなる多孔質構造体およ
び前記へ2系金属繊維が溶融Au系金属から紡糸法によ
り製造されたものである多孔質構造体であるのが良い。
第2の態様において、前記介在構造体と前記多孔質金属
材とを接着する工程が、両面接着テープにより接着する
ものである製造方法または、前記介在構造体と前記多孔
質金属材とを接着する工程が、接着シートにより接着す
るものである製造方法が好ましい。
また、前記多孔質金属材を作製する工程が、前記エクス
パンドメタル上に前記金属繊維層を配設し、その後加圧
して両者を圧着した後加熱するものである製造方法また
は、前記多孔質金属材を作製するに際し、前記加圧して
両者を圧着する工程が突起を有するロールまたはプレス
圧延により行われるものである製造方法であるのが良い
以下に図面に示す好適実施例について、本発明の詳細な
説明する。
第1図は、本発明の多孔質構造体の1実施例を示す斜視
図である。
本発明の多孔質構造体は多孔質金属材2と、介在構造体
3と、剛体板4とを備え、これらを一体としたものであ
る。
多孔質金属材2はエクスパンドメタル6と金属繊維層5
との61層体である。
エクスパンドメタル6は、第4図に斜視図で示すように
、通常ラス網あるいはパンチングメタルとも呼ばれ、金
属薄板に多数の切込みを入れ、切込みを略直角方向に引
張って全体を網状にしたものをいう。エクスパンドメタ
ル6は、金属網のように金属細線を編んだ物でないため
、金属薄板の切込み断面が、引張り力によってねじれ、
金属薄板平面と直角方向のみならず平行方向、斜方向等
にずれているねじれ部分のため、金属繊維層をこの上に
圧接すると金属繊維層とのからみ合いが良い。
エクスパンドメタルの材質はいかなるものであってもよ
いが、アルミニウム、銅、ステンレス、鋼等が好ましい
また形状も同等の空孔を有するパンチングメタルでも良
く、さらに金属金網でも良い。
板厚は特に制限はないが、通常0.2 a+mx 1 
mo+のものが用いられる。
切込み、引張り等の加工程度は、金属繊維の形状と種類
によって適切な加工程度を選択すれば、エクスパンドメ
タルと金属繊維との圧接状態が良好な金属多孔質材が得
られる。
金属繊維層5を形成する金属繊維は、金属を繊維状とし
たものをいい、断面は三角形、円形等の任意の形で有効
直径が約20〜200−5長さ1〜20c1よりなる金
属細片の総称をいう。
金属繊維の製造方法は、1例をあげると、■線引きによ
る機械加工法 ■溶融金属から紡糸する方法 等がある。
金属材質はいかなる金属を用いてもよく、多孔質構造体
の用途に応じて用いる。Ni、^1、ステンレス等の金
属およびこれらの合金等の金属繊維が用いられる。
特に金属繊維として溶融Al系金属から紡糸されたl系
金属繊維を用いると、金属繊維が細く柔軟で、エクスパ
ンドメタルとのかみ合いが良く、曲げ加工等を行フて吸
音材等に利用する際に細かい金属が欠は落ちることなく
環境衛生上も安全である。
多孔質金属材2は、上記のエクスパンドメタル、あるい
は金属網、および金属繊維を用いて以下のように製造す
る。
以下の説明では、 AIl系エクスパンドメタルおよび
l金属繊維を用いた例で説明するが、多孔質金属材2の
用途によってエクスパンドメタルに加工することができ
、金属繊維とすることができるものであればいかなる金
属を用いてもよい。
Al金属繊維を面密度500 g/m″〜3000g/
ばの不織布状にしておく。
この不織布状のへ2金属繊維の片面または両面に^1系
エクスパンドメタルを張り、この八に金属繊維とエクス
パンドメタルの積層体を300にg/ (ゴ〜2000
にg/ cdでプレスあるいはロール圧延する。
アルミニウム繊維は直径70〜250Pφの繊維であり
、引張強さの平均値は、約25にg/−1伸び10〜2
0%であるため、AR,系エクスパンドメタルと積層体
を形成し、プレスあるいはロール圧延するとエクスパン
ドメタルがアルミニウム金属1aIInにかみこみ密着
する。
アルミニウムは伸びが10〜20%あり、塑性変形によ
る弾性歪が少ないため圧縮により弾性変形を起こすこと
なく、自由に塑性変形が行われる。さらにアルミニウム
系エクスパンドメタルは、Al1板を冷間圧延後、部分
的に切断して引き延ばしてエクスパンドメタルとする。
引張強度は50〜70Kg/−程度に上昇し、それが圧
縮およびせん断芯力を受けてへ2金属繊維と^2系エク
スパンドメタルとが密着する。
エクスパンドメタルは、金属繊維の両面に張って積層体
としてもよいし、エクスパンドメタルの片面あるいは両
面に金属繊維を圧接して積層体としてもよい。
またエクスパンドメタル6を、金属繊維層5の一方の面
に張り、他面を金網としてもよい。
さらに積層体を圧延する際に、表面に突起を有するプレ
スあるいはロールで圧延すると、積層体が部分的にさら
に圧縮を受けるので、部分的に圧縮されたエクスパンド
メタル6ができ、金属繊維層5もさらに部分的に圧縮さ
れる(部分的圧縮法)。このため金属が原子間距離近く
なるように、圧縮加工を受けさらに密着強度が強くなる
プレスあるいはロール表面の突起は、ロール面に対して
1〜2mmの球状あるいは楕円状突起を10【rIIに
対し、1〜2dの割合で設けることが好ましい。
また、必要に応じて400〜550℃の熱を加え、焼成
することによりエクスパンドメタル6と金属繊維層5は
さらに密着性が良好となる。
上記の多孔質金属材2の裏面には介在構造体3が被着さ
れ、この介在構造体3は第1図、第2図に示すように、
内部には複数個、特に無数の連通孔を持ち、これら連通
孔は管状をなして、互いに平行に位置している。従って
、管状連通孔はその一端において多孔質金属材2のきわ
めて径の小さい連通孔に接続し、更に、介在構造体3の
裏面に取付けられた剛体板4によって連通孔の他端は閉
塞されている。
介在構造体3は内部に管状連通孔を具えるものであわば
何れに構成されるものでも良いが、一般には所謂ハニカ
ム構造として知られているものを用いれば十分であって
、この構造は周知の通り機械的強度がきわめて大きい。
管状連通孔の断面形状は円やだ円、3角形のほか種々の
多角形状のものとしても構成できる。
また、剛体板4はいかなる構成のものでも良いが、一般
には鋼板、AU板、コンクリート板、合成樹脂板、木板
である。
多孔質金属材2と介在構造体3と剛体板4を一体とする
方法はいかなる方法であ7てもよいが、以下の製造方法
とすることが好ましい。
■多孔質金属材2と介在構造体3の間に両面接着テープ
7を介して一体化する。第2図に示すように、両面接着
テープ7は介在構造体3や多孔質金属材2の連通孔を過
度にふさぐことのないように部分的に用いるのが好まし
い。
両面接着テープはナイロン織布にブチルゴム系粘着剤を
両面に塗布したもので厚さ0.4mm 、幅20III
11程度のものが良い。このブチルゴム系粘着剤を用い
た両面接着テープは耐較性が良好であり、またJ2さが
0.4mmと厚いので、ハニカム材を軽く押すだけで第
2図の如くハニカム材が両面接着テープの内部にくい込
みしっかり固定される。
一般に吸音材は面積の大なる防音壁であるため、両面接
着テープを貼ることによる空孔のふさぎ面積についての
吸音効果に対する影響については問題とならない。すな
わちlrn’の吸音面に対し両面接着テープの面積は3
%程度とすればよい。
■介在構造体3表面に第3図に示すように、好ましくは
網目状の接着シート8を介し多孔質金属材2と介在構造
体3を積層した後に加熱して一体化する。
接着シート8の材質は、ポリエステル系、ボリアミド系
およびエチレンビニール・アセテート系(EVA系)が
ある。これらはいずれもその用途、環境に適した目的に
て使用される。例えばポリアミド系は、商品名はナイロ
ンで知られているが屋外における耐蝕性が良く、接着温
度は130〜150℃と比較的高温が要求される。ポリ
エステルおよびEVA系は110〜130℃の低温で接
着できる。
網目状のタイプはいかなるものでもよいが、第5a図〜
第5f図に示す、東しく株)のものを使用するのが好ま
しく、その厚さは平均0.1〜0.2mm程度である。
その他、必らずしも網目状でなくとも、第5g図の如く
不織布状のものでも良い。 接着シート8の形状は、加
熱接着後に多孔質金属材2や介在構造体3の連通孔を防
いで多孔質構造体1の通気性を損うことなく接着する形
状であればよい。接着により通気性が損なわれないので
構造体の吸音特性が非常に良くなる。
接着条件は、1例をあげれば、次の如くである。
接着時間  15sec 接着温度  80〜150℃ 接着圧力 0.2〜0 、5 Kg/cゴ介在構造体3
と剛体板4の接着は、いかなる方法でもよい。介在構造
体3と多孔質金属材2との接着と同じ方法を用いてもよ
いし、異なっていてもよい。
〈実施例〉 以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
(実施例1) まずg9透過損失の比較を行なうため500×500−
の面積を有する次の試材を用意した。
■)厚さ1.2mmのアルミニウム板(比較例)H) 
0.6mm −20mm−0,6mm  アルミニウム
板−へ2ハニカムーアルミニウム板(比較例)H) 0
.6mm −20mm−0,6mm  %孔質金属材A
−へ2ハニカムーアルミニウム板(本発明例)iv) 
0.6m+s −20mm−0,6mm  S孔質金属
材へ−ペーパーハニカム−アルミニウム板(比較例)な
お、ハニカムのセルサイズ:10au。
多孔質金属材A: ^2不織布・エクスパンドメタル 以上の音響透過損失′の測定結果を第6図に、X印+)
、O印■)、△印■)および・印iv)で示した。
第6図よりわかることは、■)は1)と比較して全周波
数にわたり良好な音響透過損失を示し、■)はさらに高
周波域での透過損失が大きい。こわは透過損失と同時に
吸音効果にも影響があるものと考えられる。
すなわち以上の結果より、同じ板厚でもハニカムを用い
た方が透過損失は良好である。
1)とn)、m)とiv)の比較、多孔質材が表面にあ
っても、板材が表面にある場合に比して透過損失は変わ
らない。
■)とiv)の比較、^lハニカムの方がPaperハ
ニカムよりも透過損失は良好である。
■)と■)の比較、多孔質金属材使用(本発明例)がl
板よりも透過損失が良好である。
なお、音響透過損失の測定は第10図に示すように、1
50/R14O−1960のしや音測定法に準じて行っ
た。
第10図に示すスピーカー11で音圧を発生し、実施例
1の試材12を透過する音をマイクロホン13で測定し
た。
また、実施例1の試料においてカンチレバビームの集中
荷重を第11図に示す状態にて実験を行なった。
すなわち第11図においてPなる集中荷重を1にgかけ
た場合、2にgかけた場合の最大撓みδは1)において
はそれぞれ5cmおよび13cmであった。■)および
■)のδは0であった。iv)のδは0および2cmで
あった。
結果を下表に示す。
(実施例2) 音響透過損失の比較を行なうため500×500−の面
積を有する次の試材を用意した。
1)厚さ2.6mmのアルミニウム板(比較例)■) 
0.6mm −20+*+* −2■1lAIL板−ハ
ニカムーAIL板(比較例) ■) 2mm+ −20mm −0,6m■  l不織
布、エクスパンドメタル−AItハニカム−A1板 両
面接着テープ(本発明例) iv) 2mm −20m5−0.6+am   AI
L不織布、エクスパンドメタル−へLハニカムーAIL
板 両面接着テープなしく比較例) v)2mm −20mm−0,6mm   Aj2焼結
板−AILハニカム−1板 両面接着テープ(比較例)
以上の試片における透過損失の測定において音波の通過
する厚さはすべて2.6mmとした。
さらに、■)〜V)のハニカムのセルサイズは1001
111でありその板厚は0.1mmとした。さらに^1
多孔質構造体に用いたAl不織布材および焼結材の多孔
率は約45%である。なお、焼結材の板厚は2II11
以下の厚さはできないので2ffI11の板厚を試片と
した。
以上の音響透過損失の測定結果を第7図に、×印I)、
○印■)、△印■)、ム印iv)および・印V)で示し
た。
第7図よりわかることは、■)は■)と比較して全周波
域にわたり良好な音響透過損失を示し、■)は高周波域
での透過損失が大きい。V)はm)と比較して遮音性能
が落ちる。これはへ2粉末粒子の凹凸によるすき間のた
め遮音あるいは吸音性能が減少したものと考えられる。
同じ板厚でもハニカムの両面に積層した方が透過損失は
良好であるがハニカムとの密着が良好でないと吸音性能
が劣ると推定される。
(実施例3) 板厚21、多孔率45%、幅50cmの多孔質アルミニ
ウム板に高さ20mm、セルサイズl0QII11゜板
、F[0,1mmのハニカム構造体をa;両面接着テー
プの方法により接着したもの、b;両面接着テープを使
わずにハニカムに多孔質1板を単に配設したもの、C:
板厚2mm、多孔率45%のアルミニウム多孔質焼結板
に両面接着テープによってハニカムを接着したもの、d
;ハニカムを使わず単にエアーギャップ20mmを取っ
た場合、各々の吸音効果を残響室試験法により比較検討
した。
残響室試験法は、第8a図、第8b図、第8c図および
第8d図に示すように、セメント質床9上にハニカム材
3 (a、b、c)またはエアーギャップ(d)を設け
、この上に多孔質金属材2(a、b、d)あるいはAI
l多孔質焼結板10を両面接着テープ7等で密接した配
置により行った。
結果を第8図に示す。a(本発明例)に対しC(比較例
)は両面テープにてハニカムを接着しているにもかかわ
らず吸音効率が若干減少している。b(比較例)は単に
ハニカム材の上に多孔質材を乗せた場合であり吸音効率
は落ちる。
(実施例4) アルミニウム不織布とエキスパンダメタルとをロール圧
着し重ね合わせて熱間ブレスにより多孔質金属材(多孔
率50%)を作成した。この時の圧力はo 、 3 k
g/lゴ程度であり、温度は110℃、プレス時間は1
0秒とした。
この多孔質金属材にハニカムのセルサイズ1101II
、高さ30mm、ポリアミド系接着剤シート、第5f図
の厚さ0.15mmを接着温度150℃、接着圧力0.
3にg/cd、接着時間20秒で熱間ブレスを行なフて
本発明の多孔質構造体とした。剥離強度はg/25mm
にて160gであった。
接着性を示す剥離強度測定はJIS Z 0237に準
じて行なった。測定機器はテンシワ20フウェブ状の接
着材は熱と圧力にて小さい面積にかかわらず完全に圧着
され、密着していない部分はカール状になってアルミニ
ウムハニカムの面に溶着し、多孔性は損なわわなかった
残雪宗法吸音率を第8a図、第8b図、第8C図および
第8d図と同様に測定し、第9図に示した。第9図、l
はアルミニウム多孔質板に空気層を30101取ったも
のであり、2は本発明例でアルミニウム多孔質金属材と
ハニカム材をウェブ状ラミネート接着剤にて接着したも
のである。
残響家法吸音率の測定はJIS−A1409−1967
測定法に従って行なった。
〈発明の効果〉 本発明の構造体は、剛体板と介在構造体と多孔質金属材
を積層してなるもので、吸音効率が高く、通気性があり
、軽量で、構造的にも強度が高い。
また多孔質金属材としてエクスパンドメタルと金属ya
雑の積層体を用いたものは、曲げ強度が高く、耐火性が
良い。
多孔質金属材として、 へ2系エクスパンドメタルとl
系金属繊維を用いれば、前述の効果に加えて、さらに構
造体が軽量で安価であり、製造が容易である。
本発明の製造方法によれば、上記構造体の連通孔を過度
に塞ぐことなく、強固な接着体が得られるので、吸音効
率が高く、強度の高い構造体を製造できる。
また、多孔質金属材製造に加熱工程を用いたり、あるい
は突起を存するロールまたはプレス圧延を用いればさら
に強度の高い構造体が製造できる。
さらに両面テープあるいは接着シートにて剛体板と介在
構造体を密着せしめた材料は、単に剛体板と介在構造体
を配設した材料よりも吸音構造が良好である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の多孔質構造体の斜視図である。 第2図は、本発明の多孔質構造体の製造方法を説明する
斜視図である。 第3図は、本発明の多孔質構造体の製造方法を説明する
分解図である。 第4図は、エクスパンドメタルの斜視図である。 第5a図〜第5g図は、本発明に用いる接着シートの模
式図である。 第6図、第7図、第8図および第9図は、実施例に示し
た測定結果を示すグラフである。 第8a図、第8b図、第8C図および第8d図は、実施
例3の残響室試験法における配置を示す断面図である。 第10図は、音響透過損失の測定法を説明する線図であ
る。 第11図は、荷重による撓み測定法を説明する線図であ
る。 符合の説明 l・−多孔質構造体、    2−多孔質金属材、3・
−介在構造体(ハニカム材)、 4・〜剛体板、       5−金属&am層、6−
エクスパンドメタル、 7・・・両面接着テープ、  8−接着シート9・・−
セメント質床、 1 0−・・へ2多孔質焼結板、!■・−スピーカー、
12・−試材、 1 3−・・マイクロホン 特許出願人 川   口    寛 同    森    本      徹“\1−立 FIG、2 Fl(3,3 FIG、4 FIG、5a          FIG、5bFIG
、5c          FIG、5dFIG、5e
          FIG、5fFIG、59 FIG、6 問波枚(Hz) FtG、7 問;庚牧(Hz ) FIG、8 周波炙 (Hz) FIG、9 中rs、2間ゴ皮牧(Hz)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)剛体板と、該剛体板の表面に複数個の管状連結孔
    を有する介在構造体と、更に該介在構造体の表面に多孔
    質金属材とを積層してなることを特徴とする多孔質構造
    体。
  2. (2)前記多孔質金属材がエクスパンドメタルと金属繊
    維層との積層体で構成されるものである特許請求の範囲
    第1項に記載の多孔質構造体。
  3. (3)前記エクスパンドメタルがAl系エクスパンドメ
    タルであり、前記金属繊維層がAl系金属繊維よりなる
    特許請求の範囲第2項に記載の多孔質構造体。
  4. (4)前記Al系金属繊維が溶融Al系金属から紡糸法
    により製造されたものである特許請求の範囲第3項に記
    載の多孔質構造体。
  5. (5)剛体板と該剛体板の表面に複数個の管状連結孔を
    有する介在構造体と、更に該介在構造体の表面に多孔質
    金属材とを積層してなる多孔質構造体を製造するに際し
    、 エクスパンドメタル上に金属繊維層を配設し、その後加
    圧して両者を圧着して多孔質金属材を作製し、前記介在
    構造体と前記多孔質金属材とを接着することを特徴とす
    る多孔質構造体の製造方法。
  6. (6)前記エクスパンドメタルがAl系エクスパンドメ
    タルであり、前記金属繊維層がAl系金属繊維よりなる
    特許請求の範囲第5項に記載の多孔質構造体の製造方法
  7. (7)前記Al系金属繊維が溶融Al系金属から紡糸法
    により製造されたものである特許請求の範囲第6項に記
    載の多孔質構造体の製造方法。
  8. (8)前記介在構造体と前記多孔質金属材とを接着する
    工程が、両面接着テープにより接着するものである特許
    請求の範囲第5項ないし第7項のいずれかに記載の多孔
    質構造体の製造方法。
  9. (9)前記介在構造体と前記多孔質金属材とを接着する
    工程が、接着シートにより接着するものである特許請求
    の範囲第5項ないし第7項のいずれかに記載の多孔質構
    造体の製造方法。
  10. (10)前記多孔質金属材を作製する工程が、前記エク
    スパンドメタル上に前記金属繊維層を配設し、その後加
    圧して両者を圧着した後加熱するものである特許請求の
    範囲第5項ないし第9項のいずれかに記載の多孔質構造
    体の製造方法。
  11. (11)前記多孔質金属材を作製するに際し、前記加圧
    して両者を圧着する工程が突起を有するロールまたはプ
    レス圧延により行われるものである特許請求の範囲第5
    項ないし第10項のいずれかに記載の多孔質構造体の製
    造方法。
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