JPWO2020050358A1 - 遮音シート部材、これを用いた遮音構造体、および遮音シート部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2018年9月6日に出願された日本国特願2018−166867号及び2019年8月13日に出願された日本国特願2019−148471号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、ゴム弾性を有するシート及び基部と錘部を備えた共振部を備えた遮音シート部材が提案されている(特許文献1)。
ところが、このような錘を有する遮音シートの製造方法は十分には確立されていない。
例えば、特許文献2のように、錘部を突起の先端側に設けた場合、錘が容易に突起から剥がれてしまう虞れがある。
[1]シート、及び複数の共振部を少なくとも備え、該共振部は、該シートのシート面に接して設けられ、
該共振部は錘部と基部を備え、
該錘部は、該基部に支持され且つ該基部より大きな質量を有し、
該錘部が貫通部を有し、
該基部は、該錘部の該共振部先端側の面に接して該錘部を覆っている遮音シート部材。
[2]該基部は、該錘部の外周部と該貫通部内に充填された[1]に記載の遮音シート部材。
[3]該錘部は、該共振部の高さ方向の中央よりも先端側に配置された[1]または[2]に記載の遮音シート部材。
[4]共振部が設けられたシート面の反対面から共振部の先端までの最大高さが30mm以下である、[1]ないし[3]のいずれかに記載の遮音シート部材。
[5]共振部が設けられたシート面の反対面から共振部の先端までの最大高さが20mm以下である、[4]に記載の遮音シート部材。
[6]該共振部は、該共振部の先端側の面が窪んだ空隙を有し、前記空隙は該貫通部内に形成された[1]ないし[5]のいずれかに記載の遮音シート部材。
[7]該貫通部は、貫通孔である[1]ないし[6]のいずれかに記載の遮音シート部材。
[8][1]ないし[7]のいずれかに記載の遮音シート部材を用いた遮音構造体。
[9]シート、及び複数の共振部を少なくとも備え、該共振部は、該シートのシート面に接して設けられ、
該共振部は錘部と基部を備え、
該錘部は、該基部に支持され且つ該基部より大きな質量を有し、
該錘部が貫通部を有する、遮音シート部材。
[10]該基部は、該錘部の外周部と該貫通部内に充填された[9]に記載の遮音シート部材。
[11]前記共振部が設けられた前記シート面の反対面から前記共振部の先端までの最大高さが30mm以下である、[10]に記載の遮音シート部材。
[12]共振部が設けられたシート面の反対面から共振部の先端までの最大高さが20mm以下である、[11]に記載の遮音シート部材。
[13][9]ないし[12]のいずれかに記載の遮音シート部材を用いた遮音構造体。
[14]シート部と、前記シート部の面方向に複数設けられた突起部と、前記複数の突起部のそれぞれの先端側に設けられた錘部とを有する遮音シート部材の製造方法であって、
前記突起部が成形される複数のキャビティを含む金型の前記複数のキャビティの底部に前記錘部を挿入する錘部挿入工程と、
前記複数のキャビティに樹脂を流し込む樹脂挿入工程と、
を含み、
前記底部と前記錘部の前記先端側との一方に突部が設けられ、他方に前記突部が挿入される凹部または貫通部が設けられ、
前記錘部挿入工程では、前記凹部または前記貫通部に前記突部が挿入され、
前記樹脂挿入工程では、前記突部が前記凹部または前記貫通部に挿入されて前記底部に対する前記錘部の前記面方向の位置が規制された状態で、前記キャビティに前記樹脂が流し込まれる遮音シート部材の製造方法。
[15][14]に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記錘部は、前記貫通部を有する遮音シート部材の製造方法。
[16][15]に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記底部には、前記突部と、当該突部よりも低い高さで突出し前記錘部の前記先端側の面の一部に当接する段部とが設けられている遮音シート部材の製造方法。
[17][16]に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記段部は、前記突部の側面に接して設けられている遮音シート部材の製造方法。
[18][16]に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記段部は、前記突部の側面と離間して設けられている遮音シート部材の製造方法。
[19][17]または[18]に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記段部は、前記突起部の径方向中心側から径方向外側に向かうに従って高さが低くなる方向に傾斜し、
最も高い位置の前記段部の最大径は、前記錘部に設けられた前記貫通部の孔径よりも小さく、最も低い位置の前記段部の最大径は、前記貫通部の孔径よりも大きい遮音シート部材の製造方法。
[20][14]〜[19]のいずれか一項に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記金型は、前記キャビティが上面に開口して設けられた下型と、
前記下型の前記上面に対して当接する位置と上方で離間する位置との間を移動可能であり、上面に設けられた窪みと前記窪みに開口する貫通流路とを有する上型とを有し、
前記樹脂挿入工程では、前記下型と前記上型とを当接させた状態で、前記窪みから前記貫通流路を介して溶解した前記樹脂を前記キャビティに流し込む遮音シート部材の製造方法。
[21][20]に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記樹脂挿入工程の前に、前記窪みに配置した前記樹脂の固体材料を前記窪みに挿入したプレス型によって押し出す工程を有する遮音シート部材の製造方法。
[22][14]〜[16]のいずれか一項に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記突部は、前記突起部の径方向中心側から径方向外側に向かうに従って高さが低くなる方向に傾斜して前記底部に設けられ、
前記突部の最も高い位置の最大径は、前記錘部に設けられた前記貫通部の孔径よりも小さく、最も低い位置の最大径は、前記貫通部の孔径よりも大きい遮音シート部材の製造方法。
[23][14]〜[22]のいずれか一項に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記樹脂挿入工程において前記キャビティに流し込まれた前記樹脂が固化する前に、前記底部に設けた前記突部を前記底部側に移動させる工程を含む遮音シート部材の製造方法。
[24][23]に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記樹脂の固化後に前記突部を前記キャビティ側に移動させ、前記遮音シート部材を前記金型から離型させる工程を含む遮音シート部材の製造方法。
[25][14]〜[24]のいずれか一項に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記突部と前記凹部、または前記突部と前記貫通部との隙間の最大値は、前記キャビティに挿入された前記錘部と前記キャビティとの隙間の最小値よりも小さい遮音シート部材の製造方法。
[26]シート部と、
前記シート部の面方向に複数設けられ樹脂材料を有する突起部と、
前記複数の突起部のそれぞれの先端側の内部に設けられ、前記先端側に凹部または貫通部を有する錘部とを有し、
前記錘部の前記先端側の端面よりも奥側に空隙が形成されている遮音シート部材。
[27][26]に記載の遮音シート部材において、
前記錘部は、前記貫通部を有し、
前記貫通部における前記空隙よりも奥側に前記樹脂材料が充填されている遮音シート部材。
[28][27]に記載の遮音シート部材において、
前記貫通部の表面と前記空隙との間に前記樹脂材料が充填された遮音シート部材。
[29][27]に記載の遮音シート部材において、
前記突起部は、前記錘部の前記先端側の面の一部を前記樹脂材料が覆う被覆部と、
前記突起部の径方向中心を軸線として前記空隙の前記径方向外側に周方向に沿って設けられ、前記錘部の前記先端側の面の一部を露出させて前記被覆部を貫通する貫通部とを有する遮音シート部材。
[30][29]に記載の遮音シート部材において、
前記貫通部は、前記突起部の径方向中心側から径方向外側に向かうに従って前記被覆部の表面に接近する方向に傾斜する傾斜部を有し、
最も奥側の前記傾斜部の最大径は、前記貫通部の孔径よりも小さく、最も表面側の前記傾斜部の最大径は、前記貫通部の孔径よりも大きく、
前記傾斜部の中途に前記錘部の前記先端側の面の一部が露出する遮音シート部材。
[31][27]に記載の遮音シート部材において、
前記突起部は、前記錘部の前記先端側の面の一部を前記樹脂材料が覆う被覆部と、
前記被覆部の一部を欠落させて設けられ底面に前記錘部の前記先端側の面の一部が露出する窪み部とを有し、
前記空隙は、前記窪み部の底面に開口している遮音シート部材。
[32][27]に記載の遮音シート部材において、
前記突起部は、前記錘部の前記先端側の面の一部を前記樹脂材料が覆う被覆部を有し、
前記空隙は、前記突起部の径方向中心を軸線として前記空隙の前記径方向外側に周方向に沿って設けられ、前記錘部の前記先端側の面の一部を露出させて前記被覆部を貫通する貫通部を有し、
前記貫通部は、前記突起部の径方向中心側から径方向外側に向かうに従って前記被覆部の表面に接近する方向に傾斜する傾斜部を有し、
最も奥側の前記傾斜部の最大径は、前記貫通部の孔径よりも小さく、最も表面側の前記傾斜部の最大径は、前記貫通部の孔径よりも大きく、
前記傾斜部の中途に前記錘部の前記先端側の面の一部が露出する遮音シート部材。
本発明の遮音シートを、金型に設けられた複数のキャビティに錘を配置し、キャビティ内に樹脂材料等を流し込んだ後、該樹脂材料等を硬化(固化)して得る場合、キャビティ内に樹脂材料等を流しこむ際に錘が貫通部を有することで貫通部からも樹脂材料等が充填される。そのため、樹脂材料等の充填速度が速くなり、錘が円柱の場合と比較して、製造性を向上することができる。さらに、充填時のキャビティ下部に残存する空気を貫通部から逃がすことができ、キャビティ内に十分に充填することができる。そのため共振部の成型欠損を抑制でき、錘が円柱の場合と比較して、製造安定性に優れる。
上記キャビティから成型した遮音シートを離形する際において、共振部にはせん断方向の力が加わり、円柱等の形状の錘は共振部から脱落又は共振部が錘部分から破断する可能性がある。また、遮音シートとして使用する際においても、振動によって、錘の脱落や共振部が錘部分から破断する可能性がある。一方、本発明の貫通部を持った錘は貫通部にも樹脂材料等が充填されており、この部分も共振部への固定端として働き、脱落又は破断を抑制する傾向にある。
図1及び図3は、本実施形態の遮音シート部材100及び遮音構造体200を示す概略斜視図、及びそのII−II矢視断面図である。遮音シート部材100は、ゴム弾性を有するシート11と、このシート11のシート面11a上に接して設けられた複数の共振部21と、同シート面11a上に設けられた少なくとも1以上のリブ状突起部31とを備えている。この遮音シート部材100は、シート11のシート面11b側に設けられた支持体51に支持されており、これにより遮音構造体200が構成されている。
また、下限は特に限定されないが、製造容易性の観点から、例えば0.01mm以上である。なお、遮音シート部材の最大高さ(以下、最大高さHと表すことがある。)は、第1実施形態を表す図1においてHで示される高さであり、シート11のシート面11bから共振部21のシート11の法線方向への最大高さまでの高さを表す。
シート11は、ゴム弾性を有するシートである。特に限定されないが、樹脂(有機高分子)の分子運動等に起因して、ゴム弾性を有するものであってもよい。このシート11は、騒音源から音波が入射された際に、ある周波数で振動する振動子(共振器)としても機能し得るものである。
シート11を構成する材料としては、熱又は光硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーよりなる群から選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。
金属型等を用いて注型する場合には、金型表面のキャビティ内をエラストマーで充填する必要があるが、光硬化性エラストマーの方が、硬化前の比較的低粘度の液体の状態でキャビティ内を充填でき、充填率を高められるため好ましい。
アクリル系光硬化性エラストマー、シリコーン系光硬化性エラストマー、エポキシ系光硬化性エラストマー等の光硬化性エラストマー;
オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、アクリル系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
上記、熱又は光硬化性エラストマー、及び熱可塑性エラストマーのさらなる具体例としては、ゴムが挙げられる。具体的には、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、及び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。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
さらにこれらの中でも、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体が好ましく、シリコーンゴム、アクリルゴム及びこれらの変性体がより好ましい。これらの材料を用いることで、耐熱性や耐寒性に優れる傾向にある。
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、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、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、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。
さらに、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、植物油及び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。
さらに、着色剤として、色素や顔料等が挙げられる。
これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
遮音性能、機械的強度、柔軟性、ハンドリング性等の観点から、シート11の厚さは、好ましくは10μm以上、より好ましくは50μm以上、さらに好ましくは100μm以上である。また、シート11の厚さは、好ましくは2mm以下、より好ましくは1mm以下、さらに好ましくは500μm以下である。
ここで、本明細書におけるヤング率とは、一軸方向に外力を加えた際の試料の単位断面積あたりに働く力(応力)と変形率(歪み)の比を意味し、JIS K 6394:2007「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−動的性質の求め方−」の強制振動非共振方法により測定される貯蔵たて弾性係数の25℃、10Hzにおける値を意味している。
共振部21は、騒音源から音波が入射された際に、ある周波数で振動する振動子(共振器)として機能するものである。本実施形態の共振部21は、基部22と、この基部22に支持され、且つこの基部22より大きな質量を有する錘部23とを備える複合構造体から構成されている。共振部21は、錘として働く錘部23の質量と、バネとして働く基部22のバネ定数により決定される共振周波数を持つ共振器として有効に機能する。
単位面積当たりの共振部21の最大数は、共振部21の形状等によっても異なるが、例えば、共振部21が円柱状で、円柱の高さ方向がシート法線方向と平行に設置され、且つ、円柱断面直径が1cmの場合には、10cm2当たり100個以下が好ましい。
単位面積当たりの共振部21の最小数は、例えば、共振部21が円柱状で、円柱の高さ方向がシート法線方向と平行に設置され、且つ、断面直径が1cmの場合には、10cm2当たり2個以上が好ましく、より好ましくは10個以上、さらに好ましくは50個以上である。共振部21の設置数が、上記の好ましい下限以上であることで、より高い遮音性能が得られる傾向にある。また、上記の好ましい上限以下であることで、シート全体の軽量化を図ることが容易となる。
また、共振部21のシート11の法線方向への高さは共振部すべてが同じでなくてもよく、異なっていてもよい。共振部の高さが異なることで、遮音性能が現れる周波数領域を拡大する等の効果が得られる場合がある。
本実施形態において、略円柱状の外形形状を有する基部22が、シート11のシート面11a上に複数接して設けられており、この基部22の内部に、錘部23がそれぞれ埋設されている。基部22の外形形状は、特に限定されず、三角柱状、矩形柱状、台形柱状、5角柱や6角柱等の多角柱状、円柱状、楕円柱状、角錐台状、円錐台状、角錐状、円錐状、中空筒状、分岐形状、これらに分類されない不定形状等、任意の形状を採用することができる。また、基部22の高さ位置によって異なる断面積及び/又は断面形状を有する柱状に形成することもできる。
また、シート面11a上に複数接して設けられた基部の形状や高さは同一でも異なっていてもよい。
熱又は光硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーとしては、シートで例示したものが挙げられる。
熱又は光硬化性樹脂としては、アクリル系熱硬化性樹脂、ウレタン系熱硬化性樹脂、シリコーン系熱硬化性樹脂、エポキシ系熱硬化性樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、アクリル系熱可塑性樹脂、ウレタン系熱可塑性樹脂、ポリカーボネート系熱可塑性樹脂等が挙げられる。
具体例としては、化学架橋された天然ゴム或いは合成ゴム等の加硫ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体等のゴム類;ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリクロロトリフロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、オキサジン樹脂等のポリマー類等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、基部22は、これらの樹脂材料中に空孔(空気等の気体)を含む多孔質体であってもよい。さらに、基部22は、鉱物油、植物油、シリコーン油等の液体材料を含んでいてもよい。なお、基部22が液体材料を含む場合には、液体材料の外部への流出を抑制する観点から、樹脂材料中に封じ込めておくことが望ましい。
エラストマー類の具体例としては、化学架橋された天然ゴム或いは合成ゴム等の加硫ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリクロロトリフロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、オキサジン樹脂等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
これらのなかでも、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体が好ましく、耐熱性や耐寒性に優れる等の観点から、シリコーンゴム、アクリルゴム及びこれらの変性体がより好ましい。
錘部23は、樹脂材料である基部22に密着、接着して(接して)覆われている。後述するように、遮音シート部材100は、錘部23を金型のキャビティ内に設置し、樹脂材料を流し込んで硬化させることにより形成される。このため、錘部23は、シート側の面と外周部側の面、貫通部内の面および、錘部23の共振部先端側の面が、基部に接着して覆われた構成となる。換言すると、基部22は、錘部23の共振部先端側の面に接して成形され錘部23を覆う成形体である。基部が、錘部の該共振部先端側の面を覆っていることにより、アンカリング効果によって錘部が脱落しにくくすることができる。基部が、錘部の共振部先端側の面を覆う被覆率(共振部先端側の面の面積に対して基部が接着して覆っている面積の割合)としては、80%以上であることが好ましく、100%覆われた状態が特に好ましい。
錘部23は、貫通部を有しており、上述した基部22より大きな質量を有するものであれば特に限定されない。貫通部を有する錘を図面にて説明する。
図2Aは基部22及び錘部23を含む共振部を表し、図2Bは錘部23を表す。図2Aのように、樹脂は、錘部23の外周部と貫通部内に充填されている。錘部23が貫通部を有することで、樹脂が錘部の外周部側だけでなく、貫通部内を通って、錘部の共振部先端側の面に至るため、樹脂を充填しやすく、また、気泡が生じた場合であっても気泡を逃がすことができ、被覆率を向上させることができる。
本発明において貫通部を有する錘は、例えば、図2Bに示すように貫通部を有するものを指し、ドーナツ、ワッシャ、ナット等が挙げられる。ワッシャや、ナットは、他の用途でも広く用いられている汎用品であるため、これらを錘部23として用いることで大きな低コスト化を実現することができる。また、ナットは貫通孔内壁に、ネジと噛みあう溝が形成されているため、この溝に樹脂が充填されることで錘部が脱落しにくいというさらなる効果が得られる。
錘の形状は特に限定されないが、板状であることが遮音性能の調整及び薄型化の点から好ましい。錘部が板状であることで、錘が球体等の場合と比較して錘の重心を基板から離れた位置とすることが可能となり、共振部の振動モーメントを大きくすることができる傾向にある。例えば、音響バンドギャップ幅を一定とする場合、錘が球体等の場合と比較して、本発明の板状の錘の方が薄くすることが可能となる。一方、錘の高さを一定とする場合、錘が球体等の場合と比較して、本発明の板状の錘の方が広いバンドギャップ幅を得ることが可能となる。貫通部としては、図2Bのような貫通孔でも良く、孔でなくても良い。孔でない場合としては例えばスプリングワッシャーのように円環部における周方向の一部が分離した「C形状」を有するようなものが挙げられる。
錘の高さ(hx)は特に限定されないが、共振部の高さを1とした場合、0.95以下であることが好ましく、0.9以下であることがより好ましい。また、0.2以上であることが好ましく、0.3以上であることがより好ましい。これらの範囲であることで、遮音シート部材の高さを抑制しながらも、広いバンドギャップ幅を得ることができる傾向にある。
錘の外径(r1)は特に限定されない。共振部が断面円形状の場合は該断面円形状の直径程度であることが遮音性能に優れる傾向にある。特に限定されないが、r1の最大値は100mm以下が好ましく、より好ましくは50mm以下、さらに好ましくは20mm以下である。また、r1の最小値は10μm以上が好ましく、より好ましくは100μm以上
、さらに好ましくは1mm以上である。上記の好ましい数値範囲内とすることで、良好な遮音性能を得ることができ、また、成形容易性及び生産性もさらに高められる傾向にある。
錘は、共振部内に埋設していてもよく、露出していてもよい。本発明の貫通部を有する錘は、錘の貫通部分にも樹脂材料等が充填されており、この部分も共振部への固定端として働くことから、露出していても、錘の脱落又は破断を抑制することができる。
また、錘の外径及び内径の比は特に限定されない。
具体的には、アルミニウム、ステンレス、鉄、タングステン、金、銀、銅、鉛、亜鉛、真鍮等の金属又は合金;ソーダガラス、石英ガラス、鉛ガラス等の無機ガラス;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22の樹脂材料中に含むコンポジット;等が挙げられるが、これらに特に限定されない。錘部23の材質、質量、比重は、遮音シート部材100及び遮音構造体200音響バンドギャップ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。
これらの中でも、低コスト及び高比重である等の観点から、金属、合金、及び無機ガラスよりなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。なお、比重は、材料の質量と、それと同体積の圧力1013.25hPaのもとにおける4℃の純水の質量との比を意味し、本明細書においては、JIS K 0061「化学製品の密度及び比重測定方法」により測定される値を用いている。
例えば基部22との密着性を高めるための溶剤等での化学的な処理を施すことや、表面に凹凸を設けることで部材強度を高める物理的な処理を施すことが考えられるが、表面処理の方法は特に限定されない。
なお、錘部23は、基部22内に完全に埋設されていても、その一部のみが埋設されていても、或いは、基部22内に埋設されることなく基部22上に設けられていてもよい。また、基部22が分岐構造をとる場合には、遮音シート部材の重量低減又は遮音性能向上の観点から、分岐点から設けられた枝部に錘部を設ける場合には、枝部の中央よりも先端側に位置するように錘部23を配置することが好ましい。
また、遮音シート部材に含まれる複数の錘部23の形状や高さは、同一でも異なっていてもよい。
本発明の遮音シート部材は、上記共振部以外にも他の突起部を有していてもよい。例えば、リブ状突起部等を有していてもよい。
本実施形態において、リブ状突起部31は、シート11の長さ方向(シート流れ方向、MD方向)に延在するようにそれぞれ外形略板状に成形されている。このリブ状突起部31は、シート11のシート面11a上、より具体的にはシート11の幅方向(シート流れ方向に垂直方向、TD方向)の縁部の2箇所に、それぞれ設けられている。
突起部の形状も特に限定されず、スペーサとして機能させる場合は、共振部21の最大高さH1よりも高ければよい。また、振動子として機能させる場合は、調整する周波数領域に合わせて、突起部を設ける位置、個数及び高さを調整することができる。
なお、リブ状突起部31の最大高さH2は、共振部21の最大高さH1よりも高ければよく、特に限定されない。成形容易性及び生産性の向上等の観点から、50μm以上が好ましく、100μm以上がより好ましく、1mm以上がさらに好ましい。また、20mm以下が好ましく、15mm以下がより好ましく、10mm以下がさらに好ましく、5mm以下がよりさらに好ましく、3mm以下が特に好ましい。
本発明の遮音シート部材は、遮音性能を発現させる環境に合わせ適宜設置することができる。例えば、遮音シート部材を装置、構造体上等に直接設置してもよい。遮音シート部材と装置、構造体等の間には、接着層等を設けてもよい。また、遮音シート部材を支持体が支持した形態で用いてもよい。本発明の遮音シート部材を用いて遮音する際に、支持体が遮音シート部材を支持すればよく、製造、保管時等は支持体に支持されていなくてもよい。
支持体は遮音シート部材のシートの少なくとも一方の面に接して設けられていればよく、共振部が接して設けられているシート面上及び/又は共振部が接して設けられているシート面の他方の面に設けられていてもよい。
また、遮音シート部材を装置、構造体上等に直接設置する場合において、遮音シート部材を設置する面は、シートを支持する観点、遮音性能を高める観点等から上記支持体と同様の剛性を有することが好ましい。
支持体51を構成する素材の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンサクシネート等のポリエステル樹脂、ポリメタクリル酸メチル等のポリ(メタ)アクリレート樹脂、イソソルバイドを主原料としたポリカーボネート等のポリカーボネート樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリノルボルネン等のポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミド、ポリイミド、トリアセチルセルロース、ポリスチレン、エポキシ樹脂、オキサジン樹脂等の有機材料、これらの有機材料中にアルミニウム、ステンレス、鉄、銅、亜鉛、真鍮等の金属、無機ガラス、無機粒子や繊維を含む複合材料等が挙げられる。
これらの中でも、遮音性、剛性、成形性、コスト等の観点から、支持体は、光硬化性樹脂シート、熱硬化性樹脂シート、熱可塑性樹脂シート、金属板及び合金板からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。ここで、支持体51の厚さは、特に限定されないが、遮音性能、剛性、成形性、軽量化、コスト等の観点から、通常0.05mm以上、0.5mm以下であることが好ましい。
さらに、支持体51は光透過性、遮音シート部材との密着性等の観点から、支持体51表面にコーティング層を設けても良い。
図8は、本実施形態の遮音シート部材101及び遮音構造体201を示す概略斜視図、及びその矢視断面図である。本実施形態においては、共振部の設置数、基部及び錘部の形状、並びに、リブ状突起部の形状及び設置数が異なること以外は、上述した第1実施形態の遮音シート部材100及び遮音構造体200と同等の構成を有するため、ここでの重複した説明は省略する。
本発明の遮音シート部材及び遮音構造体の製造方法は特に限定されない。例えば、以下製造方法1〜4が挙げられる。
各製造方法で用いられるキャビティの形状は特に限定されないが、例えば底の形状は半球状、平面状、凸状、凹状等適宜選択することができる。
製造方法1は、以下(1)〜(3)工程を含んでいてもよい。
(1)複数のキャビティを有する金型を準備し、キャビティ内に樹脂材料を流し込む工程。
(2)流し込まれた樹脂材料を硬化する工程。
(3)得られた硬化物を金型より剥離する工程。
製造方法1において、(2)又は(3)工程の後で、得られた硬化物状に支持体を設ける工程を有していてもよい。
製造方法2は、以下(4)〜(7)工程を含んでいてもよい。
(4)複数のキャビティを有する金型を準備し、金型に設けられた複数のキャビティに錘を配置する工程。
(5)キャビティ内に樹脂材料を流し込む工程。
(6)流し込まれた樹脂材料を硬化する工程。
(7)得られた硬化物を金型より剥離する工程。
製造方法2において、(6)又は(7)工程の後で、得られた硬化物状に支持体を設ける工程を有していてもよい。
製造方法3は、以下(8)〜(11)工程を含んでいてもよい。
(8)複数のキャビティを有する金型に光硬化性エラストマー前駆体又は光硬化性樹脂前駆体を塗布する工程。
(9)金型上で平面化した前記エラストマー前駆体又は樹脂前駆体上に基板を積層する工程。
(10)支持体と金型の積層体を、基板側から加圧ロールにより前記エラストマー前駆体又は樹脂前駆体で前記キャビティを充填する工程。
(11)基板側より光を照射することにより、金型のキャビティ形状が転写形成
された前記エラストマー前駆体又は樹脂前駆体を硬化させると共に、前記エラストマー前駆体又は樹脂前駆体の硬化物と前記基板とを重合接着させる工程。
(12)(11)前記エラストマー前駆体又は樹脂前駆体の硬化物と基板を接着させたものを金型より剥離する工程。
製造方法4は、以下(13)〜(15)工程を含んでいてもよい。
(13)キャビティが複数配列された外周面を有するロール型を回転させ、前記ロール型の外周面に沿って前記ロール型の回転方向に基板を走行させながら、前記ロール型の外周面に光硬化性エラストマー前駆体又は光硬化性樹脂前駆体を塗布し、前記キャビティに前記エラストマー前駆体又は樹脂前駆体を充填する工程。
(14)前記ロール型の外周面と前記基板との間に前記エラストマー前駆体又は樹脂前駆体を挟持した状態で、前記ロール型の外周面と前記基板との間の領域に光照射する工程。
(15)前記工程(14)で得られた前記エラストマー前駆体又は樹脂前駆体の硬化物と前記基板とが接着したものを前記ロール型から剥離する工程。
製造方法3及び4で用いられる基板は特に限定されない。基板上に形成された遮音シート部材をそのまま用いてもよく、基板を剥離して用いてもよい。
製造方法3の(11)又は(12)工程、製造方法4の(14)または(15)工程の後で、さらに支持体を設ける工程を有していてもよい。また、上記基板が支持体であってもよい。
また、複数回設ける場合、用いる光硬化性エラストマー前駆体又は光硬化性樹脂前駆体は異なっていてもよい。例えば、製造方法4において、1回目の(13)工程と2回目の(13)工程にて用いる光硬化性エラストマー前駆体又は光硬化性樹脂前駆体は異なっていてもよい。2回目の光硬化性エラストマー前駆体又は光硬化性樹脂前駆体に金属粉等を混合し、(15)工程で得られる硬化物(共振部)が基部と錘部となるようにしてもよい。
上述した実施形態1を用いて遮音シート部材の製造方法の一形態を示す。本発明の遮音シート部材及び遮音構造体の製造方法はこれに限定されるものではない。また、他の実施形態においても適宜準用することができる。
遮音シート部材100は、シート11のシート面11a上に、上述した共振部21とリブ状突起部31を設けることで得ることができる。共振部21及びリブ状突起部31の設置方法は、特に限定されない。例えば、別個成形した各部品を、加熱加圧又は加圧して圧着する方法、各種公知の接着剤を用いて接着する方法、熱溶着、超音波溶着、レーザー溶着等で接合する方法等が例示される。接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、ポリウレタン樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤、ポリオレフィン樹脂系接着剤、ポリビニルブチラール樹脂系接着剤、及び、これらの混合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、共振部21の一部若しくは全体、及びリブ状突起部31は、上記成形方法によって得られたゴム板を打ち抜くことによっても形成可能である。また、共振部21の一部が金属や合金である場合には、金属や合金を切削加工等することで形成可能である。
また、3Dプリンタ等を用いて製造する方法も挙げられる。
樹脂材料としては、特に限定されない。例えば、本発明の遮音シート部材であるシート、基部等で例示した材料及びそれらの原料・中間体等が挙げられる。
本実施形態の遮音シート部材100〜101及び遮音構造体200〜201においては、ゴム弾性を有するシート11のシート面11a上に接して複数の共振部21が設けられた構成となっている。そのため、騒音源から音波が入射された際に、質量則を凌駕する高い遮音性能を得ることができる。また、共振部21、基部22の形状、密度分布或いは素材(弾性率、質量)の変更によるバネ定数の調整や、錘部23の質量の変更等によって、共振部21の共振周波数の制御を容易に行うことができる。その上さらに、シート11の素材や厚さ等によっても周波数帯域(音響バンドギャップ幅や周波数位置)を制御可能である。したがって、本実施形態の遮音シート部材100〜101及び遮音構造体200〜201は、従来のものに比して、遮音周波数選択の自由度や設計自由度に優れる。
本発明の遮音シート部材は遮音構造体として用いることができる。前述の実施形態に示したように遮音構造体は支持体、リブ状突起部等を有していてもよい。
また、本発明の遮音シート部材の利用法の一例として、小型電子機器などのモーター音や電子回路中のスイッチング音等の減消音用として、小型電子機器の内部や外部に取り付けるといった利用法が考えられる。
また、支持体の両面に遮音シート部材を有する積層体であっても、支持体、積層体を含む筐体等がフレキシブルであれば、曲面等を有する非平坦面等に追随することができるため、遮音構造体を安定して取付けることも可能である。
図9の遮音構造体203は、シート11、共振部21、リブ状突起物32及びシート70を有する。遮音構造体203は、遮音構造体設置物(例えば、窓)300に設置されている。遮音構造体設置物300の重量が支持体に対して大きい場合など、図16のようにシートが遮音構造体設置物に直接設置していないことで、音響バンドギャップが生じやすくなり、高い遮音性能が得られる場合がある。
シートの各部位i〜ivそれぞれに対して、表1の実施例1欄に記載の物性(比重、ヤング率、ポアソン比)、及び材料寸法r1, r2, h, a をマルチフィジックス解析ソフトウェアCOMSOL Multiphysics(COMSOL社)の固体力学モジュールの方程式に代入し有限要素法を用いて音響バンドギャップを計算した。
また、音響バンドギャップの大きさを比較するために、規格化した音響バンドギャップ幅[((音響バンドギャップ最大周波数)−(音響バンドギャップ最小周波数))÷(音響バンドギャップ中心周波数)]とした。
実施例1は、図10Aに示す遮音シート部材を含むユニットセルである。
該ユニットセルの構成部材のサイズ、材料、物性を表1に示す。該ユニットセルにおける音響バンドギャップを上記計算方法に基づいて算出した。
計算の結果、実施例1において音響バンドギャップは、3461−4551Hz及び規格化音響バンドギャップ幅は0.27となり、十分な遮音帯域幅を持つことが確認された。
比較例1は、図10Aに示す遮音シート部材を含むユニットセルであり、該ユニットセルの構成部材のサイズ、材料、物性を表1に示す。
実施例1と同様の方法で音響バンドギャップの計算を行ったところ、音響バンドギャップは、7185−7804Hzで及び規格化音響バンドギャップ幅は0.08となり、遮音帯域幅を十分に広くできないことが確認された。実施例1と比較例1の比較から、錘を用いることで規格化音響バンドギャップ幅が広がることが確認された。
比較例2は、図10Aに示す遮音シート部材を含むユニットセルであり、貫通孔を有さない錘部を用いた例である。該ユニットセルの構成部材のサイズ、材料、物性を表1に示す。
実施例1と同様の方法で音響バンドギャップの計算を行ったところ、音響バンドギャップは、3345−4467Hz及び規格化音響バンドギャップ幅は0.29となり、遮音帯域幅を十分な遮音帯域を持つことが確認された。
比較例3は、図10Bに示す遮音シート部材を含むユニットセルであり、該ユニットセルの構成部材のサイズ、材料、物性を表1に示す。
実施例1と同様の方法で音響バンドギャップの計算を行ったところ、計算の結果、音響バンドギャップは4157-4733Hz、及び規格化音響バンドギャップ幅は0.13となり、遮音帯域幅を十分に広くできないことが確認された。
実施例1と比較例3の比較から、同程度の遮音材厚さにする場合、板状の錘を用いることで音響バンドギャップ幅を大きくできることが確認された。
錘部を内寸16mm×外寸19mm×高さ12mmのシャーレ中央に静置し、その上にSylgard 184(東レ・ダウコーニング株式会社)を滴下した。滴下したSylgard 184が錘の底面に回り込む様子を観察し、先端側面における被覆率を測定した。被覆率は、錘部の共振部先端側面の面積に対して樹脂が密着、接着して覆っている面積の割合で表される。
なお、以下では、上記図11乃至図10に示す第1〜第3実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。また、第4実施形態においては、共振部に関する構成が第3実施形態と異なるため、以下では共振部について説明する。
図11は、第3実施形態の遮音シート部材100及び遮音構造体200の構造例を示す概略斜視図である。図12は、図11におけるII−II矢視断面図である。
また、下限は特に限定されないが、製造容易性の観点から、例えば0.01mm以上である。なお、遮音シート部材の最大高さは、第3実施形態を表す図11においてHで示される高さであり、シート部11のシート面11bから共振部21のシート部11の法線方向への最大高さまでの高さを表す。
シート部11は、ゴム弾性を有するシートである。特に限定されないが、樹脂(有機高分子)の分子運動等に起因して、ゴム弾性を有するものであってもよい。このシート部11は、騒音源から音波が入射された際に、ある周波数で振動する振動子(共振器)としても機能し得るものである。
シート部11を構成する材料としては、熱又は光硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーよりなる群から選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。
上記、熱硬化性エラストマー、及び熱可塑性エラストマーのさらなる具体例としては、ゴムが挙げられる。具体的には、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、及び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。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
さらにこれらの中でも、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体が好ましく、シリコーンゴム、アクリルゴム及びこれらの変性体がより好ましい。これらの材料を用いることで、耐熱性や耐寒性に優れる傾向にある。
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、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、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、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。
さらに、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、植物油及び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。
さらに、着色剤として、色素や顔料等が挙げられる。
これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
遮音性能、機械的強度、柔軟性、ハンドリング性等の観点から、シート部11の厚さは、好ましくは10μm以上、より好ましくは50μm以上、さらに好ましくは100μm以上である。また、シート部11の厚さは、好ましくは2mm以下、より好ましくは1mm以下、さらに好ましくは500μm以下である。
ここで、本明細書におけるヤング率とは、一軸方向に外力を加えた際の試料の単位断面積あたりに働く力(応力)と変形率(歪み)の比を意味し、JIS K 6394:2007「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−動的性質の求め方−」の強制振動非共振方法により測定される貯蔵たて弾性係数の25℃、10Hzにおける値を意味している。
共振部21は、騒音源から音波が入射された際に、ある周波数で振動する振動子(共振器)として機能するものである。本実施形態の共振部21は、基部22と、この基部22に支持され、且つこの基部22より大きな質量を有する錘部23とを備える複合構造体から構成されている。共振部21は、錘として働く錘部23の質量と、バネとして働く基部22のバネ定数により決定される共振周波数を持つ共振器として有効に機能する。
単位面積当たりの共振部21の最大数は、共振部21の形状等によっても異なるが、例えば、共振部21が円柱状で、円柱の高さ方向がシート法線方向と平行に設置され、且つ、円柱断面直径が1cmの場合には、10cm2当たり100個以下が好ましい。
単位面積当たりの共振部21の最小数は、例えば、共振部21が円柱状で、円柱の高さ方向がシート法線方向と平行に設置され、且つ、断面直径が1cmの場合には、10cm2当たり2個以上が好ましく、より好ましくは10個以上、さらに好ましくは50個以上である。共振部21の設置数が、上記の好ましい下限以上であることで、より高い遮音性能が得られる傾向にある。また、上記の好ましい上限以下であることで、シート全体の軽量化を図ることが容易となる。
また、共振部21のシート部11の法線方向への高さは共振部すべてが同じでなくてもよく、異なっていてもよい。共振部の高さが異なることで、遮音性能が現れる周波数領域を拡大する等の効果が得られる場合がある。
基部22は、略円柱状の外形形状を有する。基部22は、シート部11のシート面11a上に複数接して設けられており、この基部22の内部に、錘部23がそれぞれ埋設されている。基部22の外形形状は、特に限定されず、三角柱状、矩形柱状、台形柱状、5角柱や6角柱等の多角柱状、円柱状、楕円柱状、角錐台状、円錐台状、角錐状、円錐状、中空筒状、分岐形状、これらに分類されない不定形状等、任意の形状を採用することができる。また、基部22の高さ位置によって異なる断面積および断面形状の少なくとも一方を有する柱状に形成することもできる。
また、シート面11a上に複数接して設けられた基部22の形状や高さは同一でも異なっていてもよい。
熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーとしては、シートで例示したものが挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、アクリル系熱硬化性樹脂、ウレタン系熱硬化性樹脂、シリコーン系熱硬化性樹脂、エポキシ系熱硬化性樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、アクリル系熱可塑性樹脂、ウレタン系熱可塑性樹脂、ポリカーボネート系熱可塑性樹脂等が挙げられる。
具体例としては、化学架橋された天然ゴム或いは合成ゴム等の加硫ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体等のゴム類;ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリクロロトリフロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、オキサジン樹脂等のポリマー類等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、基部22は、これらの樹脂材料中に空孔(空気等の気体)を含む多孔質体であってもよい。さらに、基部22は、鉱物油、植物油、シリコーン油等の液体材料を含んでいてもよい。なお、基部22が液体材料を含む場合には、液体材料の外部への流出を抑制する観点から、樹脂材料中に封じ込めておくことが望ましい。
エラストマー類の具体例としては、化学架橋された天然ゴム或いは合成ゴム等の加硫ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、
ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリクロロトリフロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、オキサジン樹脂等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
これらのなかでも、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム及びこれらの変性体が好ましく、耐熱性や耐寒性に優れる等の観点から、シリコーンゴム、アクリルゴム及びこれらの変性体がより好ましい。
図13は、錘部23の外観斜視図である。
本実施形態の錘部23は、断面が円形状の貫通孔(貫通部)124を有している。貫通孔124は、錘部23を上下方向に貫通する。錘部23は、上述した基部22より大きな質量を有するものであれば特に限定されない。錘部23は、図13に示すように、例えば、円環状(ドーナツ状)であるが、ワッシャ等の円盤状やナット等の六角柱状であってもよい。
また、錘部23の外径r1及び内径r2の比は特に限定されない。
具体的には、アルミニウム、ステンレス、鉄、タングステン、金、銀、銅、鉛、亜鉛、真鍮等の金属又は合金;ソーダガラス、石英ガラス、鉛ガラス等の無機ガラス;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22の樹脂材料中に含むコンポジット;等が挙げられるが、これらに特に限定されない。錘部23の材質、質量、比重は、遮音シート部材100及び遮音構造体200音響バンドギャップ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。
これらの中でも、低コスト及び高比重である等の観点から、金属、合金、及び無機ガラスよりなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。なお、比重は、材料の質量と、それと同体積の圧力1013.25hPaのもとにおける4℃の純水の質量との比を意味し、本明細書においては、JIS K 0061「化学製品の密度及び比重測定方法」により測定される値を用いている。
また、遮音シート部材に含まれる複数の錘部23の形状や高さは、同一でも異なっていてもよい。
本発明の遮音シート部材100は、遮音性能を発現させる環境に合わせ適宜設置することができる。例えば、遮音シート部材100を装置、構造体上等に直接設置してもよい。遮音シート部材100と装置、構造体等の間には、接着層等を設けてもよい。また、遮音シート部材100を支持体51が支持した形態で用いてもよい。本発明の遮音シート部材100を用いて遮音する際に、支持体51が遮音シート部材100を支持すればよく、製造、保管時等は支持体に支持されていなくてもよい。
支持体51は、遮音シート部材100のシート部11の少なくとも一方の面に接して設けられていればよく、共振部21が接して設けられているシート面11a上と他方のシート面11bの少なくとも一方に設けられていればよい。
また、遮音シート部材100を装置、構造体上等に直接設置する場合において、遮音シート部材100を設置する面は、シート部11を支持する観点、遮音性能を高める観点等から上記支持体51と同様の剛性を有することが好ましい。
支持体51を構成する素材の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンサクシネート等のポリエステル樹脂、ポリメタクリル酸メチル等のポリ(メタ)アクリレート樹脂、イソソルバイドを主原料としたポリカーボネート等のポリカーボネート樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリノルボルネン等のポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミド、ポリイミド、トリアセチルセルロース、ポリスチレン、エポキシ樹脂、オキサジン樹脂等の有機材料、これらの有機材料中にアルミニウム、ステンレス、鉄、銅、亜鉛、真鍮等の金属、無機ガラス、無機粒子や繊維を含む複合材料等が挙げられる。
これらの中でも、遮音性、剛性、成形性、コスト等の観点から、支持体は、光硬化性樹脂シート、熱硬化性樹脂シート、熱可塑性樹脂シート、金属板及び合金板からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。ここで、支持体51の厚さは、特に限定されないが、遮音性能、剛性、成形性、軽量化、コスト等の観点から、通常0.05mm以上、0.5mm以下であることが好ましい。
さらに、支持体51は光透過性、遮音シート部材との密着性等の観点から、支持体51表面にコーティング層を設けても良い。
本発明の遮音シート部材及び遮音構造体の製造方法は、以下(1)〜(4)工程を含んでいてもよい。
(1)複数のキャビティを有する金型を準備する工程。
(2)金型に設けられた複数のキャビティに錘部を配置する工程。
(3)キャビティ内に樹脂材料を流し込む工程。
(4)流し込まれた樹脂材料を硬化する工程。
(5)得られた硬化物を金型より剥離する工程。
(4)工程又は(5)工程の後で、得られた硬化物状に支持体を設ける工程を有していてもよい。各製造方法で用いられるキャビティの形状は特に限定されないが、例えば底の形状は半球状、平面状、凸状、凹状等適宜選択することができる。
樹脂材料としては、特に限定されない。例えば、本発明の遮音シート部材であるシート、基部等で例示した材料及びそれらの原料・中間体等が挙げられる。
金型MDは、上型M11、M12と下型M21、M22とを備えている。上型M12の上側には、プレス熱板161が一体的に固定されている。下型M22の下側には、プレス熱板62が一体的に固定されている。上型M11と下型M21とが接合したときに、遮音シート部材100を成形するための空間が形成される。
具体的には、まず、図18に示すように、下型M21と下型M22とが当接するとともに、上型M11と下型M21とが当接した状態で、上型M11と上型M12とを離間させる。次いで、上型M11の窪みM111に半硬化状態の樹脂材料を供給する。
具体的には、図20に示すように、まず、上型M11と下型M21とを離間させることにより、貫通孔M112に充填された硬化物と遮音シート部材100(シート部11)とを分離する。次に、下型M21と下型M22とを離間させることにより、錘部23の貫通孔124からコア部27Mを離脱させる。これにより、硬化物である遮音シート部材100は、下型M21に下側から支持される。そして、硬化物を下型M21の上面側から剥離することにより、遮音シート部材100が得られる。
続いて、遮音シート部材100とその製造方法の第4実施形態について、図21及び図22を参照して説明する。
これらの図において、図11乃至図20に示す第3実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。また、第4実施形態においては、共振部に関する構成が第3実施形態と異なるため、以下では共振部について説明する。
図21に示すように、錘部23の先端側の面には、錘部23の外周面と同軸で窪む凹部24Aが設けられている。凹部24Aは、一例として、平面視円形である。
続いて、遮音シート部材100とその製造方法の第5実施形態について、図23乃至図27を参照して説明する。
これらの図において、図11乃至図22に示す第3、第4実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図23に示すように、下型M22には、厚さ方向(上下方向)の中途に面方向に延びる空洞部63が設けられている。空洞部63には面方向に延びる移動部64が設けられている。移動部64は、駆動装置65の駆動により空洞部63に臨む上面63aに当接する上端位置(図23に示される位置)と、空洞部63に臨む下面63bに当接する図24に示される下端位置との間を上下方向に移動可能である。
また、移動部64が下端位置にあるときに、コア部27Mは、図26に示すように、上面22Maと面一となる。
その結果、図26に示すように、錘部23の先端側が全て樹脂材料で被覆された共振部21が得られる。
続いて、遮音シート部材100とその製造方法の第6実施形態について、図28乃至図30を参照して説明する。
これらの図において、図11乃至図20に示す第3実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
続いて、遮音シート部材100とその製造方法の第7実施形態について、図31乃至図33を参照して説明する。
これらの図において、図28乃至図30に示す第6実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
続いて、遮音シート部材100とその製造方法の第8実施形態について、図34乃至図37を参照して説明する。
これらの図において、図28乃至図30に示す第6実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
コア部28Mは、径方向内側の先端から径方向外側に向かうに従って上面22Maに向かって傾斜する側面を有している。
続いて、遮音シート部材100とその製造方法の第9実施形態について、図38及び図39を参照して説明する。
これらの図において、図34乃至図37に示す第8実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図38に示すように、本実施形態のコア部28Mは、凹部22Mと同軸で配置されている。コア部28Mは、先端から上面22Maの基端に向けて漸次拡径する円錐台状に形成されている。
続いて、遮音シート部材100とその製造方法の第10実施形態について、図40及び図41を参照して説明する。
これらの図において、図34乃至図39に示す第8、第9実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
続いて、遮音シート部材100とその製造方法の第11実施形態について、図42及び図43を参照して説明する。
これらの図において、図11乃至図20に示した第3実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図42に示すように、本実施形態の基部22は、先端側に開口し軸方向に延びる断面円形状の空隙27が設けられている。空隙27は、錘部23の貫通孔124と同軸で設けられている。
その結果、図42に示すように、先端側に空隙27が開口するとともに、錘部23の先端側が空隙27以外は樹脂材料で被覆された共振部21が得られる。
11a シート面
11b シート面
21 共振部(突起部)
22 基部
22Ma 上面(底部)
23 錘部
24 基部
24A 凹部
25 錘部
26 窪み部
26M コア部(段部)
27 空隙
27A 空隙
27M コア部(突部)
28 窪み部
31 リブ状突起部
32 リブ状突起部
51 支持体
61 金型
61a キャビティ
61b キャビティ
70 シート
100 遮音シート部材
101 遮音シート部材
124 貫通孔(貫通部)
125 被覆部
200 遮音構造体
201 遮音構造体
203 遮音構造体
300 遮音構造体設置物
CV キャビティ
H 遮音シート部材の最大高さ
H1 最大高さ
H2 最大高さ
M11 上型
M12 上型
M21 下型
M22 下型
M111 窪み(ポット)
M112 貫通流路
MD 金型
r1 長さ
r2 半径
h 高さ
hx 高さ
a シート長さ
i 錘部
ii 基部
iii シート
iv 支持体
Claims (32)
- シート、及び複数の共振部を少なくとも備え、該共振部は、該シートのシート面に接して設けられ、
該共振部は錘部と基部を備え、
該錘部は、該基部に支持され且つ該基部より大きな質量を有し、
該錘部が貫通部を有し、
該基部は、該錘部の該共振部先端側の面に接して該錘部を覆っている遮音シート部材。 - 該基部は、該錘部の外周部と該貫通部内に充填された請求項1に記載の遮音シート部材。
- 該錘部は、該共振部の高さ方向の中央よりも先端側に配置された請求項1または請求項2に記載の遮音シート部材。
- 前記共振部が設けられた前記シート面の反対面から前記共振部の先端までの最大高さが30mm以下である、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の遮音シート部材。
- 共振部が設けられたシート面の反対面から共振部の先端までの最大高さが20mm以下である、請求項4に記載の遮音シート部材。
- 該共振部は、該共振部の先端側の面が窪んだ空隙を有し、前記空隙は該貫通部内に形成された請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の遮音シート部材。
- 該貫通部は、貫通孔である請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の遮音シート部材。
- 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の遮音シート部材を用いた遮音構造体。
- シート、及び複数の共振部を少なくとも備え、該共振部は、該シートのシート面に接して設けられ、
該共振部は錘部と基部を備え、
該錘部は、該基部に支持され且つ該基部より大きな質量を有し、
該錘部が貫通部を有する、遮音シート部材。 - 該基部は、該錘部の外周部と該貫通部内に充填された請求項9に記載の遮音シート部材。
- 前記共振部が設けられた前記シート面の反対面から前記共振部の先端までの最大高さが30mm以下である、請求項10に記載の遮音シート部材。
- 前記共振部が設けられた前記シート面の反対面から前記共振部の先端までの最大高さが20mm以下である、請求項11に記載の遮音シート部材。
- 請求項9ないし請求項12のいずれかに記載の遮音シート部材を用いた遮音構造体。
- シート部と、前記シート部の面方向に複数設けられた突起部と、前記複数の突起部のそれぞれの先端側に設けられた錘部とを有する遮音シート部材の製造方法であって、
前記突起部が成形される複数のキャビティを含む金型の前記複数のキャビティの底部に前記錘部を挿入する錘部挿入工程と、
前記複数のキャビティに樹脂を流し込む樹脂挿入工程と、
を含み、
前記底部と前記錘部の前記先端側との一方に突部が設けられ、他方に前記突部が挿入される凹部または貫通部が設けられ、
前記錘部挿入工程では、前記凹部または前記貫通部に前記突部が挿入され、
前記樹脂挿入工程では、前記突部が前記凹部または前記貫通部に挿入されて前記底部に対する前記錘部の前記面方向の位置が規制された状態で、前記キャビティに前記樹脂が流し込まれる遮音シート部材の製造方法。 - 請求項14に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記錘部は、前記貫通部を有する遮音シート部材の製造方法。 - 請求項15に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記底部には、前記突部と、当該突部よりも低い高さで突出し前記錘部の前記先端側の面の一部に当接する段部とが設けられている遮音シート部材の製造方法。 - 請求項16に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記段部は、前記突部の側面に接して設けられている遮音シート部材の製造方法。 - 請求項16に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記段部は、前記突部の側面と離間して設けられている遮音シート部材の製造方法。 - 請求項17または18に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記段部は、前記突起部の径方向中心側から径方向外側に向かうに従って高さが低くなる方向に傾斜し、
最も高い位置の前記段部の最大径は、前記錘部に設けられた貫通部の孔径よりも小さく、最も低い位置の前記段部の最大径は、前記貫通部の孔径よりも大きい遮音シート部材の製造方法。 - 請求項14〜19のいずれか一項に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記金型は、前記キャビティが上面に開口して設けられた下型と、
前記下型の前記上面に対して当接する位置と上方で離間する位置との間を移動可能であり、上面に設けられた窪みと前記窪みに開口する貫通流路とを有する上型とを有し、
前記樹脂挿入工程では、前記下型と前記上型とを当接させた状態で、前記窪みから前記貫通流路を介して溶解した前記樹脂を前記キャビティに流し込む遮音シート部材の製造方法。 - 請求項20に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記樹脂挿入工程の前に、前記窪みに配置した前記樹脂の固体材料を前記窪みに挿入したプレス型によって押し出す工程を有する遮音シート部材の製造方法。 - 請求項14〜16のいずれか一項に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記突部は、前記突起部の径方向中心側から径方向外側に向かうに従って高さが低くなる方向に傾斜して前記底部に設けられ、
前記突部の最も高い位置の最大径は、前記錘部に設けられた前記貫通部の孔径よりも小さく、最も低い位置の最大径は、前記貫通部の孔径よりも大きい遮音シート部材の製造方法。 - 請求項14〜22のいずれか一項に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記樹脂挿入工程において前記キャビティに流し込まれた前記樹脂が固化する前に、前記底部に設けた前記突部を前記底部側に移動させる工程を含む遮音シート部材の製造方法。 - 請求項23に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記樹脂の固化後に前記突部を前記キャビティ側に移動させ、前記遮音シート部材を前記金型から離型させる工程を含む遮音シート部材の製造方法。 - 請求項14〜24のいずれか一項に記載の遮音シート部材の製造方法において、
前記突部と前記凹部、または前記突部と前記貫通部との隙間の最大値は、前記キャビティに挿入された前記錘部と前記キャビティとの隙間の最小値よりも小さい遮音シート部材の製造方法。 - シート部と、
前記シート部の面方向に複数設けられ樹脂材料を有する突起部と、
前記複数の突起部のそれぞれの先端側の内部に設けられ、前記先端側に凹部または貫通部を有する錘部とを有し、
前記錘部の前記先端側の端面よりも奥側に空隙が形成されている遮音シート部材。 - 請求項26に記載の遮音シート部材において、
前記錘部は、前記貫通部を有し、
前記貫通部における前記空隙よりも奥側に前記樹脂材料が充填されている遮音シート部材。 - 請求項27に記載の遮音シート部材において、
前記貫通部の表面と前記空隙との間に前記樹脂材料が充填された遮音シート部材。 - 請求項27に記載の遮音シート部材において、
前記突起部は、前記錘部の前記先端側の面の一部を前記樹脂材料が覆う被覆部と、
前記突起部の径方向中心を軸線として前記空隙の前記径方向外側に周方向に沿って設けられ、前記錘部の前記先端側の面の一部を露出させて前記被覆部を貫通する貫通部とを有する遮音シート部材。 - 請求項29に記載の遮音シート部材において、
前記貫通部は、前記突起部の径方向中心側から径方向外側に向かうに従って前記被覆部の表面に接近する方向に傾斜する傾斜部を有し、
最も奥側の前記傾斜部の最大径は、前記貫通部の孔径よりも小さく、最も表面側の前記傾斜部の最大径は、前記貫通部の孔径よりも大きく、
前記傾斜部の中途に前記錘部の前記先端側の面の一部が露出する遮音シート部材。 - 請求項27に記載の遮音シート部材において、
前記突起部は、前記錘部の前記先端側の面の一部を前記樹脂材料が覆う被覆部と、
前記被覆部の一部を欠落させて設けられ底面に前記錘部の前記先端側の面の一部が露出する窪み部とを有し、
前記空隙は、前記窪み部の底面に開口している遮音シート部材。 - 請求項27に記載の遮音シート部材において、
前記突起部は、前記錘部の前記先端側の面の一部を前記樹脂材料が覆う被覆部を有し、
前記空隙は、前記突起部の径方向中心を軸線として前記空隙の前記径方向外側に周方向に沿って設けられ、前記錘部の前記先端側の面の一部を露出させて前記被覆部を貫通する貫通部を有し、
前記貫通部は、前記突起部の径方向中心側から径方向外側に向かうに従って前記被覆部の表面に接近する方向に傾斜する傾斜部を有し、
最も奥側の前記傾斜部の最大径は、前記貫通部の孔径よりも小さく、最も表面側の前記傾斜部の最大径は、前記貫通部の孔径よりも大きく、
前記傾斜部の中途に前記錘部の前記先端側の面の一部が露出する遮音シート部材。
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