WO2018030442A1 - 多孔質体および遮音材 - Google Patents
多孔質体および遮音材 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018030442A1 WO2018030442A1 PCT/JP2017/028851 JP2017028851W WO2018030442A1 WO 2018030442 A1 WO2018030442 A1 WO 2018030442A1 JP 2017028851 W JP2017028851 W JP 2017028851W WO 2018030442 A1 WO2018030442 A1 WO 2018030442A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- porous body
- sound
- particles
- xerogel
- continuous pores
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/162—Selection of materials
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/162—Selection of materials
- G10K11/165—Particles in a matrix
Definitions
- the present invention relates to a porous body and a sound insulating material provided with the porous body.
- the sound insulating property (transmission loss) of the sound insulating material follows a mass rule that is proportional to the logarithm of the sound frequency and the surface density of the sound insulating material. That is, there is a common sense that the heavier the sound insulation material, the better the sound insulation. Therefore, a plate made of a metal such as lead or iron is used as a normal sound insulating material.
- Patent Documents 1 to 3 As a lightweight sound insulating material that does not follow the mass law, a sound insulating material in which a non-breathable layer is provided on the surface of a porous layer has been proposed (Patent Documents 1 to 3).
- the sound insulating material is expected to have sound insulating properties due to sound absorption by the porous layer and sound reflection by a highly rigid non-breathable layer.
- the porous layer in the conventional sound insulating material has a low porosity, the sound absorbing property is insufficient, and the sound insulating property as a sound insulating material is still insufficient.
- the sound insulating material in which the porous layer contains fibers does not have flexibility, it is difficult to follow a complicated shape.
- the sound insulating material in which the porous layer includes fibers has fiber falling or powder falling when cut.
- An object of the present invention is to provide a porous body and a sound insulating material that are lightweight and have excellent sound insulating properties.
- the porous body of the present invention is a porous body made of xerogel having continuous pores; the porous body has a first surface and a second surface opposite to the first surface. The total area of the openings opened in the first surface is 30% or less of the area of the first surface.
- the sound insulating material of the present invention includes the porous body.
- the porous body and sound insulation material of the present invention are lightweight and have excellent sound insulation properties.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the porous body of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the porous body of the present invention.
- FIG. 3 is an electron micrograph of the first surface of the cross section in the thickness direction of the porous body of Example 1 and the vicinity thereof.
- 4 is an electron micrograph of the vicinity of the center of the cross section in the thickness direction of the porous body of Example 1.
- FIG. FIG. 5 is an electron micrograph of the second surface of the cross section in the thickness direction of the porous body of Example 1 and the vicinity thereof.
- 6 is an electron micrograph of the first surface of the porous body of Example 1.
- FIG. 7 is an electron micrograph of the second surface of the porous body of Example 1.
- FIG. 8 is an electron micrograph of the first surface of the cross section in the thickness direction of the porous body of Example 4 and the vicinity thereof.
- FIG. 9 is an electron micrograph of the vicinity of the center of the cross section in the thickness direction of the porous body of Example 4.
- FIG. 10 is an electron micrograph of the second surface of the cross section in the thickness direction of the porous body of Example 4 and the vicinity thereof.
- FIG. 11 is an electron micrograph of the first surface of the porous body of Example 4.
- FIG. 12 is an electron micrograph of the second surface of the porous body of Example 4.
- FIG. 13 is a graph showing the normal incident sound transmission loss with respect to the frequency of the sound insulating material of Example 6 and the sound absorbing material of Comparative Example 3.
- Porcity refers to pores formed by voids formed in a porous body.
- Open hole means a hole in which at least a part of the pores are open to the surface of the porous body.
- Continuous pores refers to pores in which pores communicate with each other.
- Xerogel is the definition of terminology related to the structure and process of sols, gels, stitches, and inorganic / organic composite materials (IUPAC) Inorganic Chemistry Subcommittee and Polymer Subcommittee Polymer Terminology Subcommittee ( "IUPAC Recommendation 2007)" means "a gel composed of an open network formed by removing a swelling agent from a gel.” Classification of airgel with swelling agent (solvent) removed by supercritical drying, xerogel with swelling agent (solvent) removed by normal evaporation drying, and cryogel with swelling agent (solvent) removed by freeze drying Although there is a law, in the present specification and claims, these are collectively referred to as xerogel.
- the “matrix” refers to a base material excluding particles among materials forming a skeleton (open network) of a porous body.
- the “average pore diameter” is a value obtained by measuring the pore diameter of continuous pores by a mercury intrusion method using a mercury porosimeter and averaging the output pore diameters.
- the “average porosity” is a value obtained by the following equation from the volume of the porous body before pressing and the volume of the porous body after pressing under the conditions of temperature: 100 ° C., pressure: 50 MPa, time: 10 minutes. It is.
- Average porosity (%) 100-100 ⁇ (volume of porous body after pressing / volume of porous body before pressing) “The ratio of the total area of the apertures to the area of the first surface” means that the first surface of the porous body is observed with an electron microscope and the pores existing in an arbitrary 500 ⁇ m ⁇ 500 ⁇ m region of the first surface area was measured, calculated by the total area of the opening of the ([mu] m 2) divided by 250000 ⁇ m 2. Further, “mass part” is synonymous with “part by weight”, and “mass%” is synonymous with “weight%”.
- the porous body of the present invention is a porous body made of xerogel having continuous pores, and has a first surface and a second surface opposite to the first surface.
- the porous body of the present invention may contain a plurality of particles.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the porous body of the present invention.
- the porous body 10 has continuous pores 12.
- the continuous pores 12 are hardly opened on the first surface A side and are opened on the second surface B side. Therefore, the porous body 10 has a so-called skin layer 20 in which the pores and the continuous pores 12 are hardly open on the first surface.
- the partition walls and the skin layer 20 of the continuous pores 12 are formed by the skeleton 16 of the porous body 10.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the porous body of the present invention.
- the porous body 10 has continuous pores 12.
- the porous body 10 includes a plurality of particles 14.
- the continuous pores 12 are hardly opened on the first surface A side and are opened on the second surface B side. Therefore, the porous body 10 has a so-called skin layer 20 in which the pores and the continuous pores 12 are hardly open on the first surface.
- the partition walls and the skin layer 20 of the continuous pores 12 are formed by the skeleton 16 of the porous body 10.
- a part of the particles 14 is completely buried in the skeleton 16, and the remaining part of the particles 14 is movably present in the continuous pores 12 or is partially buried in the skeleton 16 to be continuous pores. 12 is present.
- the average pore diameter of the continuous pores is preferably 10 to 150 ⁇ m, more preferably 30 to 120 ⁇ m, further preferably 50 to 100 ⁇ m, and particularly preferably 55 to 60 ⁇ m. If the average pore diameter of the continuous pores is equal to or greater than the lower limit of the above range, the viscosity resistance of the air in the pores does not become too high and the air easily moves, so that the sound insulation of the porous body and the sound insulation material is further improved. If the average pore diameter of the continuous pores is less than or equal to the upper limit of the above range, the surface area of the partition walls of the continuous pores in contact with the air is sufficiently increased, so that friction between the air (sound) and the partition occurs efficiently. Therefore, the sound insulation of the porous body and the sound insulation material is further improved.
- the average porosity of the porous body is preferably 50 to 98%, more preferably 55 to 90%, and further preferably 60 to 85%. If the average porosity of the porous body is equal to or greater than the lower limit of the above range, the surface area of the partition walls of the continuous pores in contact with air will be sufficiently large, so that friction between the air (sound) and the partition occurs efficiently. Therefore, the sound insulation of the porous body and the sound insulation material is further improved. Further, the specific gravity of the porous body is reduced, and the porous body and the sound insulating material are further reduced in weight. If the average pore diameter of the porous body is less than or equal to the upper limit of the above range, the mechanical strength becomes sufficiently large, and therefore handling can be performed without crushing or breaking the porous body in production and use. Moreover, it is excellent in mass productivity.
- the porous body contains a plurality of particles because the sound insulation properties of the porous body and the sound insulating material are further improved.
- the particles include fillers.
- the filler may be an inorganic filler or an organic filler. They may be used alone or in combination with several kinds of fillers.
- Examples of the inorganic filler include inorganic particles, flaky clay, and inorganic fiber materials.
- Examples of inorganic particles include silica particles, zirconia particles, titania particles, alumina particles, and zinc oxide particles.
- silica particles are preferable from the viewpoints of a wide variety of particle sizes, structures, and shapes.
- silica particles examples include silica gel particles, non-porous silica particles, porous silica particles, scaly silica particles, hollow silica particles, fumed silica particles, and the like.
- the shape of the silica particles is preferably spherical from the viewpoint of dispersibility.
- flaky clay examples include mica, montmorillonite, and mica. Glass fiber etc. are mentioned as an inorganic fiber material.
- Examples of the organic filler include resin particles and organic fiber materials.
- the content of the particles in the entire porous body is preferably 1 to 300 parts by weight, and preferably 30 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the matrix forming the skeleton of the porous body. Is more preferable, and 50 to 100 parts by mass is even more preferable.
- the particle content is at least the lower limit of the above range, the sound insulating properties of the porous body and the sound insulating material are further improved. If the content of the particles is not more than the upper limit of the above range, the porous body and the sound insulating material are further lightened.
- the porous body is excellent in flexibility, and the porous body can easily follow a complicated shape.
- At least a part of the particles exist in the continuous pores, and more preferably exist in the continuous pores so as to be movable, or are partially buried in the skeleton and exist in the continuous pores.
- the presence of at least a part of the particles in the continuous pores makes the pores in the porous body have a complicated shape compared to the case without particles, and the friction between the air (sound) and the particles occurs more efficiently. . Therefore, the sound insulation of the porous body and the sound insulation material is further improved.
- At least a part of the particles present in the continuous pores are movably present in the continuous pores.
- the kinetic energy of the sound is converted into thermal energy and absorbed by the friction caused by the movement of the particles in the continuous pores. Therefore, the sound insulation of the porous body and the sound insulation material is further improved.
- the skeleton of the porous body is a portion that becomes a partition wall of continuous pores. Further, the skeleton of the porous body forms a so-called skin layer in which the continuous pores are hardly or not open on the first surface.
- the skeleton of the porous body includes a matrix that is a base material. When the porous body includes particles, the skeleton of the porous body further includes particles embedded in a state dispersed in the matrix.
- the matrix may be an organic matrix or an inorganic matrix.
- an organic matrix is preferable because it is lightweight, the porous body is excellent in flexibility, and the porous body can easily follow a complicated shape.
- the organic matrix examples include a cured product of curable resin, nano organic fiber, and thermoplastic resin.
- a cured product of a curable resin is preferable from the viewpoint of easily producing a porous body having a skin layer.
- a cured product of the curable resin As a cured product of the curable resin, a cured product of a photocurable resin containing at least one selected from the group consisting of a photocurable monomer, a photocurable oligomer, and a photocurable polymer; a thermosetting monomer, a heat Cured thermosetting resin containing at least one selected from the group consisting of curable oligomers and thermosetting polymers; and those obtained by polycondensing monomers such as melamine resin, phenol resin, polyimide, etc. It is done.
- nano organic fibers include celluloses, bio-based nano fibers, and synthetic resin-based nano fibers.
- celluloses include cellulose obtained from wood, bacterial cellulose synthesized by bacteria, and the like.
- bio-based nanofibers include xanthan and chitosan.
- synthetic resin-based nanofiber include a nanofiber obtained by electrospinning a synthetic resin.
- thermoplastic resin examples include various types such as polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, and polyester.
- An example of the inorganic matrix is a metal oxide.
- the metal oxide include silica, alumina, titania, zirconia and the like.
- the total area of the openings opened on the first surface is 30% or less, preferably 20% or less, more preferably 10% or less of the area of the first surface.
- the lower limit value of the ratio of the total area of the apertures to the area of the first surface is 0% (no apertures exist on the first surface).
- the thickness of the porous body is preferably 0.5 to 50 mm, more preferably 1 to 30 mm, and even more preferably 5 to 20 mm. If the thickness of the porous body is not less than the lower limit of the above range, the sound insulation properties of the porous body and the sound insulation material are further improved. When the thickness of the porous body is equal to or less than the upper limit of the above range, the porous body and the sound insulating material are further reduced in weight. Moreover, the porous body is excellent in flexibility, and the porous body can easily follow a complicated shape.
- the porous body of the present invention is made of xerogel.
- Xerogel has the advantages that the average pore diameter of the continuous pores is sufficiently small, the average porosity of the porous body is sufficiently high, and is lightweight.
- Xerogel is a porous body formed by replacing a solvent contained in a gel with a gas, and has a three-dimensional fine porous structure in which continuous pores exist between mesh-like skeletons.
- Xerogel includes aerogels and cryogels.
- the xerogel examples include a polymer xerogel whose matrix is a cured product of a curable resin; a cellulose xerogel whose matrix is a cellulose; a PMMA xerogel whose matrix is a thermoplastic resin; and a silica xerogel whose matrix is silica.
- polymer xerogel or cellulose xerogel is preferable, and polymer xerogel is more preferable because it is lightweight and excellent in flexibility and easily follows a complicated shape of the porous body.
- step (II) gelation may be performed by a known method according to the type of the matrix or its precursor.
- the precursor of the matrix is a photocurable resin
- a skin layer is easily formed on the light irradiation surface when the solution or dispersion is irradiated with light to gel the dispersion. Therefore, when the skin layer is formed on the first surface, light may be irradiated from the first surface side when the solution or dispersion is gelled, and the skin layer is applied to the first surface and the second surface.
- light may be irradiated from the first surface side and the second surface side when the solution or dispersion is gelled.
- step (III) water in the hydrogel may be replaced with an organic solvent by a known method.
- the matrix is a thermoplastic resin
- the particles are dispersed and cooled to obtain an organogel, and then dried. By doing so, xerogel can be obtained.
- Examples of the method for drying the organogel in the step (IV) include an atmospheric pressure drying method, a freeze drying method (freeze drying), a subcritical drying method, a supercritical drying method, and the like.
- a drying method a freeze-drying method is preferable because it causes less gel breakage and pore collapse during drying and is suitable for mass production.
- the freeze-drying method is a method in which after the organogel is frozen, the frozen gel is vacuum-dried.
- t-butanol, cyclohexane, a fluorinated solvent and the like are preferable as an organic solvent contained in the organogel in terms of mass production because no special equipment is required.
- the supercritical drying method is a method of drying an organogel in a supercritical atmosphere.
- a supercritical state such as carbon dioxide, methanol, or ethanol is used.
- the supercritical drying is preferably performed by bringing supercritical carbon dioxide into contact with the organogel under conditions of a temperature of 35 to 60 ° C. and a pressure of 7.4 to 30 MPa, for example.
- the organic solvent contained in the organogel is preferably an alcohol (methanol, ethanol, isopropanol, etc.).
- Step ( ⁇ -I) A step of pouring a solution containing a photocurable resin, a photoinitiator and an organic solvent or a dispersion further containing particles into a mold.
- a specific method for producing cellulose xerogel includes, for example, a method having the following steps.
- Step ( ⁇ -I) A step of pouring a dispersion containing cellulose nanofibers and water or a dispersion further containing particles into a mold.
- Step ( ⁇ -II) A step in which after the step ( ⁇ -I), an acid is added to the dispersion to gel the dispersion to obtain a cellulose hydrogel.
- Step ( ⁇ -IV) A step of obtaining cellulose xerogel by freeze-drying cellulose organogel after step ( ⁇ -III).
- Step ( ⁇ -III) A step of replacing the water in the silica hydrogel with alcohol after the step ( ⁇ -II) to obtain a silica organogel.
- the porous body of the present invention is a porous body made of xerogel having continuous pores; has a first surface and a second surface opposite to the first surface; It is only necessary that the total area of the opened holes is 30% or less of the area of the first surface, and is not limited to the illustrated example.
- the porous body of the present invention may have a total area of openings opened to the second surface of 30% or less of the area of the second surface. That is, the skeleton of the porous body may form a so-called skin layer having few or no continuous pores on the second surface.
- the porous body of the present invention may have only particles completely or partially embedded in the skeleton of the porous body, and may not have particles that are movably present in the continuous pores; It may have only particles that are movably present in the continuous pores, and may not have particles that are completely or partially embedded in the skeleton of the porous body.
- the porous body of the present invention preferably has a normal incident sound transmission loss at 100 Hz in accordance with ASTM E2611-09 of 25 dB or more in the sound perpendicularly incident from the first surface side.
- the normal incident sound transmission loss at 100 Hz is 25 dB or more, for example, transmission of engine sound of a bus or truck can be suppressed.
- the normal incident sound transmission loss at 100 Hz is more preferably 30 dB or more, further preferably 35 dB or more, and particularly preferably 40 dB or more.
- the porous body of the present invention preferably has a normal incident sound transmission loss of 500 Hz or more in conformity with ASTM E2611-09 in a sound perpendicularly incident from the first surface side. If the normal incident sound transmission loss at 500 Hz is 30 dB or more, for example, transmission of road noise of an automobile can be suppressed.
- the normal incident sound transmission loss at 500 Hz is more preferably 35 dB or more, further preferably 40 dB or more, and particularly preferably 45 dB or more.
- the porous body of the present invention preferably has a normal incident sound transmission loss at 1000 Hz in accordance with ASTM E2611-09 of 30 dB or more in the sound perpendicularly incident from the first surface side. If the normal incident sound transmission loss of 1000 Hz is 30 dB or more, for example, the transmission of wind noise of an automobile can be suppressed.
- the normal incident sound transmission loss at 1000 Hz is more preferably 35 dB or more, further preferably 40 dB or more, and particularly preferably 45 dB or more.
- the porous body of the present invention described above is made of xerogel having continuous pores, it is lightweight. Moreover, since it consists of xerogel which has a continuous pore, the friction with air (sound) and the partition of a continuous pore arises efficiently. In addition, since the total area of the openings opened in the first surface is 30% or less of the area of the first surface, the first surface side becomes rigid, and the rigidity of the entire porous body is increased. Due to the synergistic effect of sound absorption due to efficient friction between the air and the partition walls of the continuous pores and sound reflection due to the rigidity of the entire porous body, the sound insulation of the porous body is reduced. improves. Further, when the porous body is made of xerogel and the matrix forming the skeleton of the porous body is an organic matrix, the porous body is flexible and easy to process.
- the sound insulating material of the present invention includes the porous body of the present invention.
- the sound insulating material of the present invention may be composed only of the porous body of the present invention; it may be a laminate composed of the porous body of the present invention and other layers; A frame-like frame that supports the body may be provided on the periphery.
- Examples of other layers include a non-porous film layer, a layer made of a known sound absorbing material, and a layer made of a known sound insulating material.
- a non-porous film layer is preferable because the sound insulation of the sound insulation material is further excellent.
- a flexible film such as a polyvinyl butyral film or a soft polyvinyl chloride film is preferable because the sound insulating property of the sound insulating material is further improved.
- a non-porous film layer is adjacent to either the first surface or the second surface of the porous body because the sound insulating property of the sound insulating material is further improved.
- a non-porous film layer provided adjacent to both the first surface and the second surface of the porous body is more preferable.
- the sound insulating material of the present invention described above is light and has the porous body of the present invention having excellent sound insulating properties, it is lightweight and has excellent sound insulating properties.
- the average pore size of the continuous pores in the porous body is determined by measuring the pore size of the continuous pores by the mercury intrusion method using a mercury porosimeter (manufactured by Kantachrome Instruments, Poremster), and averaging the output pore sizes. Asked.
- the first surface of the porous body is observed with an electron microscope, the area of the holes present in the 500 ⁇ m ⁇ 500 ⁇ m region of the first surface is measured, and the total area of the holes ( ⁇ m 2 ) Area: Divided by 250,000 ⁇ m 2 , the ratio (%) of the total area of the openings to the area of the first surface was determined.
- the second surface of the porous body is observed with an electron microscope, the area of the holes present in the 500 ⁇ m ⁇ 500 ⁇ m region of the second surface is measured, and the total area of the holes ( ⁇ m 2 ) Area: Dividing by 250,000 ⁇ m 2 , the ratio (%) of the total area of the apertures to the area of the second surface was determined.
- Normal incidence sound transmission loss A disk-shaped sample was cut out from the porous body. About the sample, a normal incidence sound transmission loss measurement system (manufactured by Brüel & Kj ⁇ r, acoustic tube: 4206T, PULSE analyzer, hardware: 3560 B, software: PULSE Labshop Type 7700, 7758, MS1021) compliant with ASTM E2611-09 was used. The normal incident sound transmission loss of 100 to 6400 Hz was measured for the sound incident perpendicularly from the first surface side.
- Example 1 10 g of urethane acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., UA-160TM), 10 g of polyethylene glycol # 400 diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., A-400) and 5 g of dipentaerythritol hexaacrylate as a photocurable resin (A-DPH manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) and 1.3 g of ⁇ -ketoglutaric acid as a photoinitiator were dissolved in 225 g of t-butanol.
- FIG. 3 shows an electron micrograph of the first surface of the cross section in the thickness direction and the vicinity thereof
- FIG. 4 shows an electron micrograph of the center of the cross section in the thickness direction
- FIG. 5 shows an electron micrograph of the surface 2 and the vicinity thereof
- FIG. 6 shows an electron micrograph of the first surface
- FIG. 7 shows an electron micrograph of the second surface.
- Example 2 10 g of urethane acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., UA-160TM), 10 g of polyethylene glycol # 400 diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., A-400) and 5 g of trimethylolpropane triacrylate as a photocurable resin (Manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., A-TMPT) and 1.3 g of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (BASF, Irgacure (registered trademark) 184) as a photoinitiator were dissolved in 225 g of t-butanol. It was.
- BASF 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone
- Example 2 Except that the solution of Example 2 was used instead of the solution of Example 1, a skin layer was formed on the first surface and a skin layer was not formed on the second surface in the same manner as in Example 1.
- Sa 10 mm polymer xerogel was obtained.
- the average pore diameter and the average porosity were measured, and the ratio of the total area of the opening to the area of the first surface and the ratio of the total area of the opening to the area of the second surface were determined. Sound transmission loss was measured. The results are shown in Table 1.
- Example 3 5 g of urethane acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., UA-160TM) and 20 g of dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., A-DPH) as a photocurable resin, and 2.0 g as a photoinitiator 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one (manufactured by BASF, Irgacure (registered trademark) 907) was dissolved in 225 g of t-butanol.
- urethane acrylate manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., UA-160TM
- dipentaerythritol hexaacrylate manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., A-DPH
- the average pore diameter and the average porosity were measured, and the ratio of the total area of the opening to the area of the first surface and the ratio of the total area of the opening to the area of the second surface were determined. Transmission loss was measured. The results are shown in Table 1.
- Example 4 5 g of urethane acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., UA-160TM), 10 g of polyethylene glycol # 400 diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., A-400) and 10 g of trimethylolpropane triacrylate as photocurable resins (A-TMPT manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) and 1.3 g of ⁇ -ketoglutaric acid as a photoinitiator were dissolved in 225 g of t-butanol.
- Example 4 Except for using the dispersion liquid of Example 4 instead of the solution of Example 1, it has a skin layer on the first surface and no skin layer on the second surface in the same manner as in Example 1.
- a polymer xerogel having a thickness of 10 mm was obtained.
- the average pore diameter and the average porosity were measured, and the ratio of the total area of the opening to the area of the first surface and the ratio of the total area of the opening to the area of the second surface were determined. Transmission loss was measured. The results are shown in Table 1.
- FIG. 8 shows an electron micrograph of the first surface of the cross section in the thickness direction and the vicinity thereof
- FIG. 9 shows an electron micrograph of the center of the cross section in the thickness direction.
- FIG. 10 shows an electron micrograph of the second surface and the vicinity thereof
- FIG. 11 shows an electron micrograph of the first surface
- FIG. 12 shows an electron micrograph of the second surface.
- Example 5 A dry weight equivalent of 6 g of undried sulfite bleached softwood pulp, 0.075 g 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl (TEMPO), and 0.75 g sodium bromide in 450 mL water After the dispersion, 13% by mass of sodium hypochlorite aqueous solution was added with sodium hypochlorite so that the amount of sodium hypochlorite was 2.5 mmol with respect to 1 g of pulp to initiate the reaction. During the reaction, a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to keep the pH at 10.
- TEMPO 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl
- the reaction product is filtered through a glass filter, washed with a sufficient amount of water and filtered 10 times to impregnate water with a solid content of 25% by mass. Oxidized pulp was obtained.
- the dispersion was poured into a polypropylene circular container and allowed to stand for 1 hour. Thereafter, 1 mol / L hydrochloric acid is added to the surface (first surface) of the dispersion so that the liquid surface of the dispersion is not disturbed, and the dispersion is gelled by leaving it to stand for 20 hours. A hydrogel was obtained. About hydrogel, the solvent substitution was performed using ion-exchange water. Next, solvent substitution was performed using a mixed solvent of 25% by mass of t-butanol and 75% by mass of water. Further, the same solvent substitution was carried out by gradually increasing the fraction of t-butanol to 50 mass%, 75 mass%, and 100 mass%.
- the solvent replacement was performed by immersing the hydrogel in a sufficient amount of the replacement solvent and rotating the entire container at a speed of 20 rpm. Solvent replacement was performed over 24 hours for ion-exchanged water and the mixed solvent of each t-butanol fraction, and over 50 hours for 100% by mass t-butanol. Organogel was obtained by the above solvent substitution.
- the organogel was placed in a freezer at ⁇ 30 ° C. together with the container and cooled for 16 hours to freeze.
- the frozen gel is taken out from the container, vacuum-dried at 40 ° C. for 24 hours with a freeze dryer, has a skin layer on the first surface side, has no skin layer on the second surface side, and has a thickness of 10 mm.
- a xerogel was obtained.
- the average pore diameter and the average porosity were measured, and the ratio of the total area of the opening to the area of the first surface and the ratio of the total area of the opening to the area of the second surface were determined. Sound transmission loss was measured. The results are shown in Table 1.
- Example 6 In the same manner as in Example 1, a polymer xerogel having a thickness of 46 mm and having a skin layer on the first surface and no skin layer on the second surface was obtained. For the polymer xerogel, the average pore diameter and the average porosity were measured, and the ratio of the total area of the opening to the area of the first surface and the ratio of the total area of the opening to the area of the second surface were determined. The results are shown in Table 1.
- a disc was cut from the polymer xerogel. Thickness: Two circular films having the same size as the polymer xerogel were cut out from a 2 mm polyvinyl butyral film. The top and bottom of the polymer xerogel disk were sandwiched between circular polyvinyl butyral films to obtain a sound insulating material having a thickness of 50 mm and an area density of 5.6 kg / m 2 . With respect to the sound insulation plate, normal incidence sound transmission loss was measured. The results are shown in Table 1 and FIG.
- Example 1 In the same manner as in Example 1, a polymer xerogel having a thickness of 12 mm and having a skin layer on the first surface and no skin layer on the second surface was obtained. The first surface side of the polymer xerogel was excised by about 2 mm with an ultrasonic cutter to obtain a polymer xerogel having a thickness of 10 mm without a skin layer. For this polymer xerogel, the average pore diameter and the average porosity were measured, and the ratio of the total area of the opening to the area of the first surface and the ratio of the total area of the opening to the area of the second surface were determined. Sound transmission loss was measured. The results are shown in Table 1.
- Example 2 In the same manner as in Example 2, a polymer xerogel having a thickness of 12 mm and having a skin layer on the first surface and no skin layer on the second surface was obtained. The first surface side of the polymer xerogel was excised by about 2 mm with an ultrasonic cutter to obtain a polymer xerogel having a thickness of 10 mm without a skin layer. For the polymer xerogel, the average pore diameter and the average porosity were measured, and the ratio of the total area of the opening to the area of the first surface and the ratio of the total area of the opening to the area of the second surface were determined. Transmission loss was measured. The results are shown in Table 1.
- the porous bodies of Examples 1 to 6 are made of xerogel having continuous pores, and the total area of the openings opened to the first surface is 30% or less of the area of the first surface, so that sound insulation is achieved. It was excellent. As shown in FIG. 13, the sound insulating material in which the porous body of Example 6 is sandwiched between non-porous films has a mass of 1/70 with respect to an iron plate having the same thickness (surface density: 408 kg / m 2 ). Despite being present, the sound insulation equivalent to that of the iron plate was exhibited. In the porous bodies of Comparative Examples 1 and 2, since the total area of the openings opened on the first surface is more than 30% of the area of the first surface, the sound insulating properties are inferior to those of Examples 1 to 6. It was. As shown in Comparative Example 3 in FIG. 13, when the commercially available sound absorbing material had the same thickness as the sound insulating material of Example 6, the sound insulating property was considerably inferior to that of Example 6.
- the porous body of the present invention is useful as a lightweight, thin sound insulating material that does not follow the mass law.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
本発明は、軽量であり、かつ遮音性に優れる多孔質体および遮音材の提供を目的とする。本発明は、連続気孔を有するキセロゲルからなる多孔質体であり、前記多孔質体は、第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面とを有し、前記第1の面に開放した開孔の合計面積が、前記第1の面の面積の30%以下である、多孔質体に関する。
Description
本発明は、多孔質体、および多孔質体を備えた遮音材に関する。
遮音材が緻密で均一な材料からなる場合、遮音材の遮音性(透過損失)は、音の周波数および遮音材の面密度の対数に比例するという質量則に従うとされている。すなわち、遮音材は、重ければ重いほど遮音性に優れるという常識がある。そのため、通常の遮音材としては、鉛、鉄等の金属からなる板が用いられる。
これに対して、質量則に則らない、軽量な遮音材としては、多孔質層の表面に非通気性層を設けた遮音材が提案されている(特許文献1~3)。該遮音材においては、多孔質層による音の吸収と、剛性の高い非通気性層による音の反射とによる遮音性が期待される。
しかし、従来の遮音材における多孔質層は、気孔率が低いため、吸音性が不充分であり、遮音材としての遮音性もいまだ不充分である。
また、多孔質層が繊維を含む遮音材は、柔軟性がないため、複雑な形状に追随させにくい。多孔質層が繊維を含む遮音材は、切削加工した際には、繊維落ちや粉落ちがある。
また、多孔質層が繊維を含む遮音材は、柔軟性がないため、複雑な形状に追随させにくい。多孔質層が繊維を含む遮音材は、切削加工した際には、繊維落ちや粉落ちがある。
本発明は、軽量であり、かつ遮音性に優れる多孔質体および遮音材を提供することを目的とする。
本発明の多孔質体は、連続気孔を有するキセロゲルからなる多孔質体であり;前記多孔質体は、第1の面と、第1の面とは反対側の第2の面とを有し;前記第1の面に開放した開孔の合計面積が、前記第1の面の面積の30%以下である。
本発明の遮音材は、上記多孔質体を備える。
本発明の遮音材は、上記多孔質体を備える。
本発明の多孔質体および遮音材は、軽量であり、かつ遮音性に優れる。
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「気孔」とは、多孔質体内に形成された空隙からなる孔をいう。
「開孔」とは、気孔の少なくとも一部が、多孔質体の表面に対して開放した孔をいう。
「連続気孔」とは、気孔間が連通した気孔をいう。
「キセロゲル」とは、国際純正応用化学連合(IUPAC)無機化学部会および高分子部会高分子用語法小委員会の「ゾル,ゲル,編目,および無機有機複合材料の構造とプロセスに関する術語の定義(IUPAC勧告2007)」によれば「ゲルから膨潤剤を除去して形成された開放網目からなるゲル。」をいう。超臨界乾燥によって膨潤剤(溶媒)を除去したものをエアロゲル、通常の蒸発乾燥によって膨潤剤(溶媒)を除去したものをキセロゲル、凍結乾燥によって膨潤剤(溶媒)を除去したものをクライオゲルとする分類法もあるが、本明細書および特許請求の範囲においては、これらをまとめてキセロゲルと称する。
「マトリックス」とは、多孔質体の骨格(開放網目)を形成する材料のうち粒子を除く母材をいう。
「平均気孔径」は、水銀ポロシメータを用いた水銀圧入法によって連続気孔の気孔径を測定し、アウトプットされた気孔径を平均した値である。
「平均気孔率」は、プレス前の多孔質体の体積と、温度:100℃、圧力:50MPa、時間:10分間の条件でプレスした後の多孔質体の体積とから下式によって求めた値である。
平均気孔率(%)=100-100×(プレス後の多孔質体の体積/プレス前の多孔質体の体積)
「第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合」は、電子顕微鏡で多孔質体の第1の面を観察し、第1の面の任意の500μm×500μmの領域に存在する開孔の面積を測定し、開孔の面積の合計(μm2)を250000μm2で除して求める。
また、“質量部”は“重量部”と同義であり、“質量%”は“重量%”と同義である。
「気孔」とは、多孔質体内に形成された空隙からなる孔をいう。
「開孔」とは、気孔の少なくとも一部が、多孔質体の表面に対して開放した孔をいう。
「連続気孔」とは、気孔間が連通した気孔をいう。
「キセロゲル」とは、国際純正応用化学連合(IUPAC)無機化学部会および高分子部会高分子用語法小委員会の「ゾル,ゲル,編目,および無機有機複合材料の構造とプロセスに関する術語の定義(IUPAC勧告2007)」によれば「ゲルから膨潤剤を除去して形成された開放網目からなるゲル。」をいう。超臨界乾燥によって膨潤剤(溶媒)を除去したものをエアロゲル、通常の蒸発乾燥によって膨潤剤(溶媒)を除去したものをキセロゲル、凍結乾燥によって膨潤剤(溶媒)を除去したものをクライオゲルとする分類法もあるが、本明細書および特許請求の範囲においては、これらをまとめてキセロゲルと称する。
「マトリックス」とは、多孔質体の骨格(開放網目)を形成する材料のうち粒子を除く母材をいう。
「平均気孔径」は、水銀ポロシメータを用いた水銀圧入法によって連続気孔の気孔径を測定し、アウトプットされた気孔径を平均した値である。
「平均気孔率」は、プレス前の多孔質体の体積と、温度:100℃、圧力:50MPa、時間:10分間の条件でプレスした後の多孔質体の体積とから下式によって求めた値である。
平均気孔率(%)=100-100×(プレス後の多孔質体の体積/プレス前の多孔質体の体積)
「第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合」は、電子顕微鏡で多孔質体の第1の面を観察し、第1の面の任意の500μm×500μmの領域に存在する開孔の面積を測定し、開孔の面積の合計(μm2)を250000μm2で除して求める。
また、“質量部”は“重量部”と同義であり、“質量%”は“重量%”と同義である。
<多孔質体>
本発明の多孔質体は、連続気孔を有するキセロゲルからなる多孔質体であり、第1の面と、第1の面とは反対側の第2の面とを有する。
本発明の多孔質体は、複数の粒子を含んでいてもよい。
本発明の多孔質体は、連続気孔を有するキセロゲルからなる多孔質体であり、第1の面と、第1の面とは反対側の第2の面とを有する。
本発明の多孔質体は、複数の粒子を含んでいてもよい。
図1は、本発明の多孔質体の一例を示す断面模式図である。
多孔質体10は連続気孔12を有する。
連続気孔12は、第1の面Aの側にはほとんど開放しておらず、第2の面Bの側には開放している。よって、多孔質体10は、第1の面においては気孔及び連続気孔12がほとんど開放していない、いわゆるスキン層20を有する。
連続気孔12の隔壁およびスキン層20は、多孔質体10の骨格16によって形成されている。
多孔質体10は連続気孔12を有する。
連続気孔12は、第1の面Aの側にはほとんど開放しておらず、第2の面Bの側には開放している。よって、多孔質体10は、第1の面においては気孔及び連続気孔12がほとんど開放していない、いわゆるスキン層20を有する。
連続気孔12の隔壁およびスキン層20は、多孔質体10の骨格16によって形成されている。
図2は、本発明の多孔質体の他の例を示す断面模式図である。
多孔質体10は連続気孔12を有する。多孔質体10は、複数の粒子14を含む。
連続気孔12は、第1の面Aの側にはほとんど開放しておらず、第2の面Bの側には開放している。よって、多孔質体10は、第1の面においては気孔及び連続気孔12がほとんど開放していない、いわゆるスキン層20を有する。
連続気孔12の隔壁およびスキン層20は、多孔質体10の骨格16によって形成されている。
粒子14の一部は、骨格16内に完全に埋没して存在しており、粒子14の残部は、連続気孔12内に移動可能に存在する、または骨格16に部分的に埋没して連続気孔12内に存在している。
多孔質体10は連続気孔12を有する。多孔質体10は、複数の粒子14を含む。
連続気孔12は、第1の面Aの側にはほとんど開放しておらず、第2の面Bの側には開放している。よって、多孔質体10は、第1の面においては気孔及び連続気孔12がほとんど開放していない、いわゆるスキン層20を有する。
連続気孔12の隔壁およびスキン層20は、多孔質体10の骨格16によって形成されている。
粒子14の一部は、骨格16内に完全に埋没して存在しており、粒子14の残部は、連続気孔12内に移動可能に存在する、または骨格16に部分的に埋没して連続気孔12内に存在している。
(連続気孔)
多孔質体において、多孔質体に存在する気孔を音波が通過する際に、空気の粘性抵抗によって音が吸収される。多孔質体が連続気孔を有することによって、音波が気孔を通じて多孔質体中を通過する距離が、気孔間が連通していない独立気孔に比べて長いため、空気(音)と連続気孔の隔壁との摩擦が効率的に起こる。そのため、連続気孔の多孔質体および前記多孔質体を備える遮音材は、遮音性に優れる。
多孔質体において、多孔質体に存在する気孔を音波が通過する際に、空気の粘性抵抗によって音が吸収される。多孔質体が連続気孔を有することによって、音波が気孔を通じて多孔質体中を通過する距離が、気孔間が連通していない独立気孔に比べて長いため、空気(音)と連続気孔の隔壁との摩擦が効率的に起こる。そのため、連続気孔の多孔質体および前記多孔質体を備える遮音材は、遮音性に優れる。
連続気孔の平均気孔径は、10~150μmが好ましく、30~120μmがより好ましく、50~100μmがさらに好ましく、55~60μmが特に好ましい。連続気孔の平均気孔径が前記範囲の下限値以上であれば、気孔中の空気の粘性抵抗が高くなりすぎず、空気が動きやすいため多孔質体および遮音材の遮音性がさらに優れる。連続気孔の平均気孔径が前記範囲の上限値以下であれば、空気と接する連続気孔の隔壁の表面積が充分に大きくなるため、空気(音)と隔壁との摩擦が効率的に起こる。そのため、多孔質体および遮音材の遮音性がさらに優れる。
多孔質体の平均気孔率は、50~98%が好ましく、55~90%がより好ましく、60~85%がさらに好ましい。多孔質体の平均気孔率が前記範囲の下限値以上であれば、空気と接する連続気孔の隔壁の表面積が充分に大きくなるため、空気(音)と隔壁との摩擦が効率的に起こる。そのため、多孔質体および遮音材の遮音性がさらに優れる。また、多孔質体の比重が小さくなり、多孔質体および遮音材がさらに軽量となる。多孔質体の平均気孔径が前記範囲の上限値以下であれば、機械強度が充分に大きくなるため、製造上、使用上において、多孔質体が潰れたり、壊れたりすることなくハンドリングができる。また、量産性に優れる。
(粒子)
多孔質体が複数の粒子を含むことが、多孔質体および遮音材の遮音性がさらに優れることから好ましい。
粒子としては、フィラーが挙げられる。
フィラーは、無機フィラーであってもよく、有機フィラーであってもよい。それらを単体で用いてもよく、数種類のフィラーを複合して用いてもよい。
多孔質体が複数の粒子を含むことが、多孔質体および遮音材の遮音性がさらに優れることから好ましい。
粒子としては、フィラーが挙げられる。
フィラーは、無機フィラーであってもよく、有機フィラーであってもよい。それらを単体で用いてもよく、数種類のフィラーを複合して用いてもよい。
無機フィラーとしては、無機粒子、薄片状粘土、無機繊維材料等が挙げられる。無機粒子としては、シリカ粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子、アルミナ粒子、酸化亜鉛粒子等が挙げられる。無機粒子としては、粒径や構造や形状の種類が豊富である等の点から、シリカ粒子が好ましい。
シリカ粒子の種類としては、シリカゲル粒子、非多孔質シリカ粒子、多孔質シリカ粒子、鱗片状シリカ粒子、中空状シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子等が挙げられる。シリカ粒子の形状としては、分散性の点から、球状が好ましい。
薄片状粘土としては、マイカ、モンモリロナイト、雲母等が挙げられる。
無機繊維材料としては、ガラス繊維等が挙げられる。
薄片状粘土としては、マイカ、モンモリロナイト、雲母等が挙げられる。
無機繊維材料としては、ガラス繊維等が挙げられる。
有機フィラーとしては、樹脂粒子、有機繊維材料等が挙げられる。
多孔質体が粒子を含む場合、多孔質体の全体における粒子の含有量は、多孔質体の骨格を形成するマトリックス100質量部に対して、1~300質量部が好ましく、30~200質量部がより好ましく、50~100質量部がさらに好ましい。粒子の含有量が前記範囲の下限値以上であれば、多孔質体および遮音材の遮音性がさらに優れる。粒子の含有量が前記範囲の上限値以下であれば、多孔質体および遮音材がさらに軽量となる。また、多孔質体が柔軟性に優れ、多孔質体を複雑な形状に追随させやすい。
粒子の少なくとも一部は、連続気孔内に存在することが好ましく、連続気孔内に移動可能に存在する、または骨格に部分的に埋没して連続気孔内に存在することがより好ましい。粒子の少なくとも一部が連続気孔内に存在することによって、粒子がない場合と比較して、多孔質体中の気孔が複雑な形状となり、空気(音)と粒子との摩擦が効率的に起こる。そのため、多孔質体および遮音材の遮音性がさらに優れる。
また、連続気孔内に存在する粒子の少なくとも一部は、連続気孔内に移動可能に存在することが好ましい。粒子の少なくとも一部が連続気孔内に移動可能に存在することによって、音の運動エネルギが連続気孔内の粒子の運動による摩擦によって熱エネルギに変換されて吸収される。そのため、多孔質体および遮音材の遮音性がさらに優れる。
(多孔質体の骨格)
多孔質体の骨格は、連続気孔の隔壁となる部分である。また、多孔質体の骨格は、第1の面においては連続気孔がほとんどまたはまったく開放していない、いわゆるスキン層を形成する。
多孔質体の骨格は、母材であるマトリックスを含む。多孔質体が粒子を含む場合、多孔質体の骨格は、マトリックス中に分散した状態で埋没した粒子をさらに含む。
多孔質体の骨格は、連続気孔の隔壁となる部分である。また、多孔質体の骨格は、第1の面においては連続気孔がほとんどまたはまったく開放していない、いわゆるスキン層を形成する。
多孔質体の骨格は、母材であるマトリックスを含む。多孔質体が粒子を含む場合、多孔質体の骨格は、マトリックス中に分散した状態で埋没した粒子をさらに含む。
マトリックスは、有機マトリックスであってもよく、無機マトリックスであってもよい。マトリックスとしては、軽量であり、かつ多孔質体が柔軟性に優れ、多孔質体を複雑な形状に追随させやすい点から、有機マトリックスが好ましい。
有機マトリックスとしては、硬化性樹脂の硬化物、ナノ有機繊維、熱可塑性樹脂等が挙げられる。有機マトリックスとしては、スキン層を有する多孔質体を製造しやすい点から、硬化性樹脂の硬化物が好ましい。
硬化性樹脂の硬化物としては、光硬化性モノマー、光硬化性オリゴマーおよび光硬化性ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む光硬化性樹脂を硬化させたもの;熱硬化性モノマー、熱硬化性オリゴマーおよび熱硬化性ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む熱硬化性樹脂を硬化させたもの;メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド等のようにモノマーを重縮合させたもの等が挙げられる。
ナノ有機繊維としては、セルロース類、バイオ系ナノ繊維、合成樹脂系ナノ繊維等が挙げられる。セルロース類としては、木材から得られるセルロース、バクテリアが合成するバクテリアセルロース等が挙げられる。バイオ系ナノ繊維としては、キサン、キトサン等が挙げられる。合成樹脂系ナノ繊維としては、合成樹脂をエレクトロスピニング法でナノ繊維化したもの等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン、ポリエステルなどの様々な種類のものが挙げられる。
無機マトリックスとしては、金属酸化物等が挙げられる。金属酸化物としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等が挙げられる。
第1の面、すなわちスキン層の表面に開放した開孔の合計面積は、第1の面の面積の30%以下であり、20%以下が好ましく、10%以下がより好ましい。第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合の下限値は0%(第1の面に開孔が存在しない)である。第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合が前記範囲の上限値以下であれば、第1の面側が剛直になり、多孔質体全体の剛性が高くなる。多孔質体全体の剛性の高さによる音の反射のため、多孔質体および遮音材の遮音性に優れる。
(多孔質体の厚さ)
多孔質体の厚さは、0.5~50mmが好ましく、1~30mmがより好ましく、5~20mmがさらに好ましい。多孔質体の厚さが前記範囲の下限値以上であれば、多孔質体および遮音材の遮音性がさらに優れる。多孔質体の厚さが前記範囲の上限値以下であれば、多孔質体および遮音材がさらに軽量となる。また、多孔質体が柔軟性に優れ、多孔質体を複雑な形状に追随させやすい。
多孔質体の厚さは、0.5~50mmが好ましく、1~30mmがより好ましく、5~20mmがさらに好ましい。多孔質体の厚さが前記範囲の下限値以上であれば、多孔質体および遮音材の遮音性がさらに優れる。多孔質体の厚さが前記範囲の上限値以下であれば、多孔質体および遮音材がさらに軽量となる。また、多孔質体が柔軟性に優れ、多孔質体を複雑な形状に追随させやすい。
(キセロゲル)
本発明の多孔質体は、キセロゲルからなる。
キセロゲルは、連続気孔の平均気孔径が充分に小さく、かつ多孔質体の平均気孔率が充分に高く、かつ軽量であるという利点を有する。
本発明の多孔質体は、キセロゲルからなる。
キセロゲルは、連続気孔の平均気孔径が充分に小さく、かつ多孔質体の平均気孔率が充分に高く、かつ軽量であるという利点を有する。
キセロゲルは、ゲル中に含まれる溶媒を気体に置換して形成された多孔質体であり、網目状の骨格の間に連続気孔が存在する三次元的な微細な多孔性の構造を有する。キセロゲルには、エアロゲルおよびクライオゲルが包含される。
キセロゲルの具体例としては、マトリックスが硬化性樹脂の硬化物であるポリマーキセロゲル;マトリックスがセルロース類であるセルロースキセロゲル;マトリックスが熱可塑性樹脂であるPMMAキセロゲル;マトリックスがシリカであるシリカキセロゲル等が挙げられる。キセロゲルとしては、軽量であり、かつ柔軟性に優れ、多孔質体を複雑な形状に追随させやすい点から、ポリマーキセロゲルまたはセルロースキセロゲルが好ましく、ポリマーキセロゲルがより好ましい。
(キセロゲルの製造方法)
キセロゲルの製造方法としては、下記の工程(I)~(IV)を有する方法が挙げられる。
工程(I):マトリックスまたはその前駆体と溶媒とを含む溶液、または粒子をさらに含む分散液を型に流し込む工程。
工程(II):工程(I)の後、溶液または分散液をゲル化させてヒドロゲルまたはオルガノゲルを得る工程。
工程(III):工程(II)においてヒドロゲルを得た場合は、ヒドロゲルからオルガノゲルを得る工程。
工程(IV):工程(II)または工程(III)の後、オルガノゲルを乾燥させてキセロゲルを得る工程。
キセロゲルの製造方法としては、下記の工程(I)~(IV)を有する方法が挙げられる。
工程(I):マトリックスまたはその前駆体と溶媒とを含む溶液、または粒子をさらに含む分散液を型に流し込む工程。
工程(II):工程(I)の後、溶液または分散液をゲル化させてヒドロゲルまたはオルガノゲルを得る工程。
工程(III):工程(II)においてヒドロゲルを得た場合は、ヒドロゲルからオルガノゲルを得る工程。
工程(IV):工程(II)または工程(III)の後、オルガノゲルを乾燥させてキセロゲルを得る工程。
工程(II)においては、マトリックスまたはその前駆体の種類に応じて、公知の方法でゲル化を行えばよい。マトリックスの前駆体が光硬化性樹脂の場合、溶液または分散液に光を照射して分散液をゲル化させるときの光の照射面に、スキン層が形成されやすい。よって、第1の面にスキン層を形成する場合は、溶液または分散液をゲル化させるときに第1の面側から光を照射すればよく、第1の面および第2の面にスキン層を形成する場合は、溶液または分散液をゲル化させるときに第1の面側および第2の面側から光を照射すればよい。
工程(III)においては、ヒドロゲル中の水を有機溶媒に公知の方法で置換すればよい。
また、マトリックスが熱可塑性樹脂である場合には、例えば溶媒の沸点以下の温度で、溶媒に熱可塑性樹脂を溶解させた後に粒子を分散させ、冷却することでオルガノゲルを得た後に、これを乾燥することでキセロゲルを得られる。
工程(IV)におけるオルガノゲルの乾燥方法としては、常圧乾燥法、凍結乾燥法(フリーズドライ)、亜臨界乾燥法、超臨界乾燥法等が挙げられる。乾燥方法としては、乾燥時にゲル破壊や気孔潰れが少なく、また量産に向いている点から、凍結乾燥法が好ましい。
凍結乾燥法は、オルガノゲルを凍結させた後、凍結したゲルを真空乾燥させる方法である。
凍結乾燥を行う場合、オルガノゲルに含まれる有機溶媒としては、t-ブタノール、シクロヘキサン、含フッ素溶媒等が、特別な装置を必要としないため、量産面で好ましい。
凍結乾燥を行う場合、オルガノゲルに含まれる有機溶媒としては、t-ブタノール、シクロヘキサン、含フッ素溶媒等が、特別な装置を必要としないため、量産面で好ましい。
超臨界乾燥法は、オルガノゲルを超臨界雰囲気下で乾燥させる方法である。超臨界乾燥においては、二酸化炭素、メタノール、エタノール等の超臨界状態を利用する。超臨界乾燥は、例えば、温度35~60℃、圧力7.4~30MPaの条件下で超臨界二酸化炭素をオルガノゲルに接触させることによって行うことが好ましい。
超臨界乾燥を行う場合、オルガノゲルに含まれる有機溶媒としては、アルコール(メタノール、エタノール、イソプロパノール等)が好ましい。
超臨界乾燥を行う場合、オルガノゲルに含まれる有機溶媒としては、アルコール(メタノール、エタノール、イソプロパノール等)が好ましい。
(ポリマーキセロゲルの製造方法)
ポリマーキセロゲルの具体的な製造方法としては、例えば、下記の工程を有する方法が挙げられる。
工程(α-I):光硬化性樹脂と光開始剤と有機溶媒とを含む溶液、または粒子をさらに含む分散液を、型に流し込む工程。
工程(α-II):工程(α-I)の後、溶液または分散液に光を照射して溶液または分散液をゲル化させてポリマーオルガノゲルを得る工程。
工程(α-IV):工程(α-II)の後、ポリマーオルガノゲルを凍結乾燥させてポリマーキセロゲルを得る工程。
ポリマーキセロゲルの具体的な製造方法としては、例えば、下記の工程を有する方法が挙げられる。
工程(α-I):光硬化性樹脂と光開始剤と有機溶媒とを含む溶液、または粒子をさらに含む分散液を、型に流し込む工程。
工程(α-II):工程(α-I)の後、溶液または分散液に光を照射して溶液または分散液をゲル化させてポリマーオルガノゲルを得る工程。
工程(α-IV):工程(α-II)の後、ポリマーオルガノゲルを凍結乾燥させてポリマーキセロゲルを得る工程。
(セルロースキセロゲルの製造方法)
セルロースキセロゲルの具体的な製造方法としては、例えば、下記の工程を有する方法が挙げられる。
工程(β-I):セルロースナノファイバーと水とを含む分散液、または粒子をさらに含む分散液を、型に流し込む工程。
工程(β-II):工程(β-I)の後、分散液に酸を加えて分散液をゲル化させてセルロースヒドロゲルを得る工程。
工程(β-III):工程(β-II)の後、セルロースヒドロゲル中の水をアルコールに置換してセルロースオルガノゲルを得る工程。
工程(β-IV):工程(β-III)の後、セルロースオルガノゲルを凍結乾燥させてセルロースキセロゲルを得る工程。
セルロースキセロゲルの具体的な製造方法としては、例えば、下記の工程を有する方法が挙げられる。
工程(β-I):セルロースナノファイバーと水とを含む分散液、または粒子をさらに含む分散液を、型に流し込む工程。
工程(β-II):工程(β-I)の後、分散液に酸を加えて分散液をゲル化させてセルロースヒドロゲルを得る工程。
工程(β-III):工程(β-II)の後、セルロースヒドロゲル中の水をアルコールに置換してセルロースオルガノゲルを得る工程。
工程(β-IV):工程(β-III)の後、セルロースオルガノゲルを凍結乾燥させてセルロースキセロゲルを得る工程。
(シリカキセロゲルの製造方法)
シリカキセロゲルの具体的な製造方法としては、例えば、下記の工程を有する方法が挙げられる。
工程(γ-I):テトラアルコキシシランおよび水を含む溶液、または粒子をさらに含む分散液を、型に流し込む工程。
工程(γ-II):工程(γ-I)の後、溶液または分散液中のテトラアルコキシシランを加水分解、縮重合して溶液または分散液をゲル化させてシリカヒドロゲルを得る工程。
工程(γ-III):工程(γ-II)の後、シリカヒドロゲル中の水をアルコールに置換してシリカオルガノゲルを得る工程。
工程(γ-IV):工程(γ-III)の後、シリカオルガノゲルを超臨界乾燥させてシリカキセロゲルを得る工程。
シリカキセロゲルの具体的な製造方法としては、例えば、下記の工程を有する方法が挙げられる。
工程(γ-I):テトラアルコキシシランおよび水を含む溶液、または粒子をさらに含む分散液を、型に流し込む工程。
工程(γ-II):工程(γ-I)の後、溶液または分散液中のテトラアルコキシシランを加水分解、縮重合して溶液または分散液をゲル化させてシリカヒドロゲルを得る工程。
工程(γ-III):工程(γ-II)の後、シリカヒドロゲル中の水をアルコールに置換してシリカオルガノゲルを得る工程。
工程(γ-IV):工程(γ-III)の後、シリカオルガノゲルを超臨界乾燥させてシリカキセロゲルを得る工程。
(他の実施形態)
本発明の多孔質体は、連続気孔を有するキセロゲルからなる多孔質体であり;第1の面と、第1の面とは反対側の第2の面とを有し;第1の面に開放した開孔の合計面積が、第1の面の面積の30%以下であるものであればよく、図示例のものに限定はされない。
本発明の多孔質体は、連続気孔を有するキセロゲルからなる多孔質体であり;第1の面と、第1の面とは反対側の第2の面とを有し;第1の面に開放した開孔の合計面積が、第1の面の面積の30%以下であるものであればよく、図示例のものに限定はされない。
例えば、本発明の多孔質体は、第2の面に開放した開孔の合計面積が、第2の面の面積の30%以下であるものであってもよい。すなわち、多孔質体の骨格は、第2の面においても連続気孔がほとんどまたはまったく開放していない、いわゆるスキン層を形成してもよい。
また、本発明の多孔質体は、多孔質体の骨格に完全にまたは部分的に埋没した粒子のみを有し、連続気孔内に移動可能に存在する粒子を有しないものであってもよく;連続気孔内に移動可能に存在する粒子のみを有し、多孔質体の骨格に完全にまたは部分的に埋没した粒子を有しないものであってもよい。
また、本発明の多孔質体は、多孔質体の骨格に完全にまたは部分的に埋没した粒子のみを有し、連続気孔内に移動可能に存在する粒子を有しないものであってもよく;連続気孔内に移動可能に存在する粒子のみを有し、多孔質体の骨格に完全にまたは部分的に埋没した粒子を有しないものであってもよい。
(垂直入射音響透過損失)
本発明の多孔質体は、第1の面側から垂直に入射する音において、ASTM E2611-09に準拠した100Hzの垂直入射音響透過損失が25dB以上であることが好ましい。100Hzの垂直入射音響透過損失が25dB以上であれば、例えばバスやトラックのエンジン音の透過を抑制することができる。100Hzの垂直入射音響透過損失は、30dB以上がより好ましく、35dB以上がさらに好ましく、40dB以上が特に好ましい。
本発明の多孔質体は、第1の面側から垂直に入射する音において、ASTM E2611-09に準拠した100Hzの垂直入射音響透過損失が25dB以上であることが好ましい。100Hzの垂直入射音響透過損失が25dB以上であれば、例えばバスやトラックのエンジン音の透過を抑制することができる。100Hzの垂直入射音響透過損失は、30dB以上がより好ましく、35dB以上がさらに好ましく、40dB以上が特に好ましい。
また、本発明の多孔質体は、第1の面側から垂直に入射する音において、ASTM E2611-09に準拠した500Hzの垂直入射音響透過損失が30dB以上であることが好ましい。500Hzの垂直入射音響透過損失が30dB以上であれば、例えば自動車のロードノイズの透過を抑制することができる。500Hzの垂直入射音響透過損失は、35dB以上がより好ましく、40dB以上がさらに好ましく、45dB以上が特に好ましい。
また、本発明の多孔質体は、第1の面側から垂直に入射する音において、ASTM E2611-09に準拠した1000Hzの垂直入射音響透過損失が30dB以上であることが好ましい。1000Hzの垂直入射音響透過損失が30dB以上であれば、例えば自動車の風きり音の透過を抑制することができる。1000Hzの垂直入射音響透過損失は、35dB以上がより好ましく、40dB以上がさらに好ましく、45dB以上が特に好ましい。
(作用機序)
以上説明した本発明の多孔質体にあっては、連続気孔を有するキセロゲルからなるため、軽量である。
また、連続気孔を有するキセロゲルからなるため、空気(音)と連続気孔の隔壁との摩擦が効率的に起こる。また、第1の面に開放した開孔の合計面積が、第1の面の面積の30%以下であるため、第1の面側が剛直になり、多孔質体全体の剛性が高くなる。このような、空気と連続気孔の隔壁との間の効率的な摩擦による音の吸収と、多孔質体全体の剛性の高さによる音の反射との相乗効果によって、多孔質体の遮音性が向上する。
また、多孔質体がキセロゲルからなり、かつ多孔質体の骨格を形成するマトリックスが、有機マトリックスであれば、多孔質体は、柔軟性があり、かつ加工しやすい。
以上説明した本発明の多孔質体にあっては、連続気孔を有するキセロゲルからなるため、軽量である。
また、連続気孔を有するキセロゲルからなるため、空気(音)と連続気孔の隔壁との摩擦が効率的に起こる。また、第1の面に開放した開孔の合計面積が、第1の面の面積の30%以下であるため、第1の面側が剛直になり、多孔質体全体の剛性が高くなる。このような、空気と連続気孔の隔壁との間の効率的な摩擦による音の吸収と、多孔質体全体の剛性の高さによる音の反射との相乗効果によって、多孔質体の遮音性が向上する。
また、多孔質体がキセロゲルからなり、かつ多孔質体の骨格を形成するマトリックスが、有機マトリックスであれば、多孔質体は、柔軟性があり、かつ加工しやすい。
<遮音材>
本発明の遮音材は、本発明の多孔質体を備える。
本発明の遮音材は、本発明の多孔質体のみからなるものであってもよく;本発明の多孔質体と、他の層とからなる積層体であってもよく;多孔質体または積層体を支持する枠状のフレームが周縁に設けられたものであってもよい。
本発明の遮音材は、本発明の多孔質体を備える。
本発明の遮音材は、本発明の多孔質体のみからなるものであってもよく;本発明の多孔質体と、他の層とからなる積層体であってもよく;多孔質体または積層体を支持する枠状のフレームが周縁に設けられたものであってもよい。
他の層としては、非多孔質のフィルム層、公知の吸音材からなる層、公知の遮音材からなる層等が挙げられる。他の層としては、遮音材の遮音性がさらに優れる点から、非多孔質のフィルム層が好ましい。非多孔質のフィルムとしては、遮音材の遮音性がさらに優れる点から、ポリビニルブチラールフィルム、軟質ポリ塩化ビニルフィルム等の柔軟性を有するフィルムが好ましい。
非多孔質のフィルム層を有する遮音材としては、遮音材の遮音性がさらに優れる点から、多孔質体の第1の面および第2の面のいずれか一方に非多孔質のフィルム層が隣接して設けられたものが好ましく;多孔質体の第1の面および第2の面の両方に非多孔質のフィルム層が隣接して設けられたものがより好ましい。
以上説明した本発明の遮音材にあっては、軽量であり、かつ遮音性に優れる本発明の多孔質体を備えたものであるため、軽量であり、かつ遮音性に優れる。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されない。
(連続気孔の平均気孔径)
多孔質体における連続気孔の平均気孔径は、水銀ポロシメータ(カンタクローム・インスツルメンツ社製、Poremaster)を用いた水銀圧入法によって連続気孔の気孔径を測定し、アウトプットされた気孔径を平均して求めた。
多孔質体における連続気孔の平均気孔径は、水銀ポロシメータ(カンタクローム・インスツルメンツ社製、Poremaster)を用いた水銀圧入法によって連続気孔の気孔径を測定し、アウトプットされた気孔径を平均して求めた。
(多孔質体の平均気孔率)
多孔質体の平均気孔率は、プレス前の多孔質体の体積と、温度:100℃、圧力:50MPa、時間:10分間の条件でプレスした後の多孔質体の体積とから下式によって求めた。
平均気孔率(%)=100-100×(プレス後の多孔質体の体積/プレス前の多孔質体の体積)
多孔質体の平均気孔率は、プレス前の多孔質体の体積と、温度:100℃、圧力:50MPa、時間:10分間の条件でプレスした後の多孔質体の体積とから下式によって求めた。
平均気孔率(%)=100-100×(プレス後の多孔質体の体積/プレス前の多孔質体の体積)
(第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合)
電子顕微鏡で多孔質体の第1の面を観察し、第1の面の500μm×500μmの領域に存在する開孔の面積を測定し、開孔の面積の合計(μm2)を前記領域の面積:250000μm2で除して第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合(%)を求めた。
電子顕微鏡で多孔質体の第1の面を観察し、第1の面の500μm×500μmの領域に存在する開孔の面積を測定し、開孔の面積の合計(μm2)を前記領域の面積:250000μm2で除して第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合(%)を求めた。
(第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合)
電子顕微鏡で多孔質体の第2の面を観察し、第2の面の500μm×500μmの領域に存在する開孔の面積を測定し、開孔の面積の合計(μm2)を前記領域の面積:250000μm2で除して第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合(%)を求めた。
電子顕微鏡で多孔質体の第2の面を観察し、第2の面の500μm×500μmの領域に存在する開孔の面積を測定し、開孔の面積の合計(μm2)を前記領域の面積:250000μm2で除して第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合(%)を求めた。
(垂直入射音響透過損失)
多孔質体から円盤状のサンプルを切り出した。サンプルについて、ASTM E2611-09に準拠した垂直入射音響透過損失測定システム(ブリュエル・ケアー社製、音響管:4206T、PULSEアナライザ、ハードウェア:3560 B、ソフトウェア:PULSE Labshop Type7700,7758,MS1021)を用い、第1の面側から垂直に入射する音について、100~6400Hzの垂直入射音響透過損失を測定した。
多孔質体から円盤状のサンプルを切り出した。サンプルについて、ASTM E2611-09に準拠した垂直入射音響透過損失測定システム(ブリュエル・ケアー社製、音響管:4206T、PULSEアナライザ、ハードウェア:3560 B、ソフトウェア:PULSE Labshop Type7700,7758,MS1021)を用い、第1の面側から垂直に入射する音について、100~6400Hzの垂直入射音響透過損失を測定した。
(実施例1)
光硬化性樹脂として10gのウレタンアクリレート(新中村化学工業社製、UA-160TM)、10gのポリエチレングリコール#400ジアクリレート(新中村化学工業社製、A-400)および5gのジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学工業社製、A-DPH)、ならびに光開始剤として1.3gのα-ケトグルタル酸を、225gのt-ブタノールに溶解させた。
光硬化性樹脂として10gのウレタンアクリレート(新中村化学工業社製、UA-160TM)、10gのポリエチレングリコール#400ジアクリレート(新中村化学工業社製、A-400)および5gのジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学工業社製、A-DPH)、ならびに光開始剤として1.3gのα-ケトグルタル酸を、225gのt-ブタノールに溶解させた。
工程(I):
溶液をポリプロピレン製の円形容器に流し込んだ。
工程(II):
円形容器内の溶液に、高圧水銀ランプから150mW/cm2の照度で15分間、すなわち積算光量:135J/cm2の紫外線を、溶液の表面(第1の面)側から照射して溶液をゲル化させ、ポリマーオルガノゲルを得た。
溶液をポリプロピレン製の円形容器に流し込んだ。
工程(II):
円形容器内の溶液に、高圧水銀ランプから150mW/cm2の照度で15分間、すなわち積算光量:135J/cm2の紫外線を、溶液の表面(第1の面)側から照射して溶液をゲル化させ、ポリマーオルガノゲルを得た。
工程(IV):
ポリマーオルガノゲルを容器ごと-30℃の冷凍庫に入れて16時間冷却して凍結させた。容器から凍結ゲルを取り出し、凍結乾燥機で40℃にて24時間真空乾燥を行い、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:10mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーオルガノゲルを容器ごと-30℃の冷凍庫に入れて16時間冷却して凍結させた。容器から凍結ゲルを取り出し、凍結乾燥機で40℃にて24時間真空乾燥を行い、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:10mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。また、厚さ方向の断面の第1の面およびその近傍の電子顕微鏡写真を図3に示し、厚さ方向の断面の中央付近の電子顕微鏡写真を図4に示し、厚さ方向の断面の第2の面およびその近傍の電子顕微鏡写真を図5に示し、第1の面の電子顕微鏡写真を図6に示し、第2の面の電子顕微鏡写真を図7に示す。
(実施例2)
光硬化性樹脂として10gのウレタンアクリレート(新中村化学工業社製、UA-160TM)、10gのポリエチレングリコール#400ジアクリレート(新中村化学工業社製、A-400)および5gのトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業社製、A-TMPT)、ならびに光開始剤として1.3gの1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、イルガキュア(登録商標)184)を、225gのt-ブタノールに溶解させた。
光硬化性樹脂として10gのウレタンアクリレート(新中村化学工業社製、UA-160TM)、10gのポリエチレングリコール#400ジアクリレート(新中村化学工業社製、A-400)および5gのトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業社製、A-TMPT)、ならびに光開始剤として1.3gの1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、イルガキュア(登録商標)184)を、225gのt-ブタノールに溶解させた。
実施例1の溶液の代わりに実施例2の溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:10mmのポリマーキセロゲルを得た。
このポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。
このポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。
(実施例3)
光硬化性樹脂として5gのウレタンアクリレート(新中村化学工業社製、UA-160TM)および20gのジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学工業社製、A-DPH)、ならびに光開始剤として2.0gの2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン(BASF社製、イルガキュア(登録商標)907)を、225gのt-ブタノールに溶解させた。
光硬化性樹脂として5gのウレタンアクリレート(新中村化学工業社製、UA-160TM)および20gのジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学工業社製、A-DPH)、ならびに光開始剤として2.0gの2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン(BASF社製、イルガキュア(登録商標)907)を、225gのt-ブタノールに溶解させた。
工程(I):
溶液をポリプロピレン製の円形容器に流し込んだ。溶液の表面にポリエチレンフィルムを被せた。
工程(II):
円形容器内の溶液に、高圧水銀ランプから300mW/cm2の照度で5分間、すなわち積算光量:90J/cm2の紫外線を、溶液の表面(第1の面)側から照射して溶液をゲル化させ、ポリマーオルガノゲルを得た。
溶液をポリプロピレン製の円形容器に流し込んだ。溶液の表面にポリエチレンフィルムを被せた。
工程(II):
円形容器内の溶液に、高圧水銀ランプから300mW/cm2の照度で5分間、すなわち積算光量:90J/cm2の紫外線を、溶液の表面(第1の面)側から照射して溶液をゲル化させ、ポリマーオルガノゲルを得た。
工程(IV):
ポリマーオルガノゲルの第1の面のポリエチレンフィルムを取り除いた後、実施例1と同様の方法で凍結乾燥を行い、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:10mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。
ポリマーオルガノゲルの第1の面のポリエチレンフィルムを取り除いた後、実施例1と同様の方法で凍結乾燥を行い、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:10mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。
(実施例4)
光硬化性樹脂として5gのウレタンアクリレート(新中村化学工業社製、UA-160TM)、10gのポリエチレングリコール#400ジアクリレート(新中村化学工業社製、A-400)および10gのトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業社製、A-TMPT)、ならびに光開始剤として1.3gのα-ケトグルタル酸を、225gのt-ブタノールに溶解させた。この溶液に、マトリックス100質量部に対して、100質量部となるように、25gの球状非多孔質シリカ粒子(AGCエスアイテック社製、サンスフェアNP-200、平均粒子径:20μm)を加えて均一に分散させた。
光硬化性樹脂として5gのウレタンアクリレート(新中村化学工業社製、UA-160TM)、10gのポリエチレングリコール#400ジアクリレート(新中村化学工業社製、A-400)および10gのトリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業社製、A-TMPT)、ならびに光開始剤として1.3gのα-ケトグルタル酸を、225gのt-ブタノールに溶解させた。この溶液に、マトリックス100質量部に対して、100質量部となるように、25gの球状非多孔質シリカ粒子(AGCエスアイテック社製、サンスフェアNP-200、平均粒子径:20μm)を加えて均一に分散させた。
実施例1の溶液の代わりに実施例4の分散液を用いた以外は、実施例1と同様にして、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:10mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。また、厚さ方向の断面の第1の面およびその近傍の電子顕微鏡写真を図8に示し、厚さ方向の断面の中央付近の電子顕微鏡写真を図9に示し、厚さ方向の断面の第2の面およびその近傍の電子顕微鏡写真を図10に示し、第1の面の電子顕微鏡写真を図11に示し、第2の面の電子顕微鏡写真を図12に示す。
ポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。また、厚さ方向の断面の第1の面およびその近傍の電子顕微鏡写真を図8に示し、厚さ方向の断面の中央付近の電子顕微鏡写真を図9に示し、厚さ方向の断面の第2の面およびその近傍の電子顕微鏡写真を図10に示し、第1の面の電子顕微鏡写真を図11に示し、第2の面の電子顕微鏡写真を図12に示す。
(実施例5)
乾燥質量で6g相当分の未乾燥の亜硫酸漂白針葉樹パルプ、0.075gの2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル(TEMPO)、および0.75gの臭化ナトリウムを、水450mLに分散させた後、13質量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1gのパルプに対して次亜塩素酸ナトリウムの量が2.5mmolとなるように次亜塩素酸ナトリウムを加えて反応を開始した。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10に保った。pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なし、反応物をガラスフィルターにてろ過した後、充分な量の水による水洗、ろ過を10回繰り返し、固形分量25質量%の水を含浸させた酸化パルプを得た。
乾燥質量で6g相当分の未乾燥の亜硫酸漂白針葉樹パルプ、0.075gの2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル(TEMPO)、および0.75gの臭化ナトリウムを、水450mLに分散させた後、13質量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1gのパルプに対して次亜塩素酸ナトリウムの量が2.5mmolとなるように次亜塩素酸ナトリウムを加えて反応を開始した。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10に保った。pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なし、反応物をガラスフィルターにてろ過した後、充分な量の水による水洗、ろ過を10回繰り返し、固形分量25質量%の水を含浸させた酸化パルプを得た。
次に、該酸化パルプに水を加え、2質量%スラリーとし、回転刃式ホモジナイザーで10分間の処理を行った。処理に伴って著しくスラリーの粘度が上昇したため、少しずつ水を加えていき固形分濃度が0.5質量%となるまでミキサーによる分散処理を続けた。次に、超音波ホモジナイザーで5分間処理した後、遠心分離により未解繊パルプ等を除去することにより、TEMPO酸化セルロースナノ繊維分散液を得た。この分散液をエバポレーターで濃縮して、固形分濃度1質量%の分散液を得た。この分散液200gに、マトリックス100質量部に対して、200質量部となるように、球状非多孔質シリカ粒子(AGCエスアイテック社製、サンスフェアNP-200、平均粒子径:20μm)を4g加えて均一に分散させた。
分散液をポリプロピレン製の円形容器に流し込み、1時間そのまま放置した。その後、分散液の表面(第1の面)に1モル/Lの塩酸を分散液の液面が乱れないように添加し、蓋をして20時間静置することで分散液をゲル化させ、ヒドロゲルを得た。ヒドロゲルについて、イオン交換水を用いて溶媒置換を行った。次に、25質量%のt-ブタノールと75質量%の水との混合溶媒を用いて溶媒置換を行った。さらに、t-ブタノールの分率を50質量%、75質量%、100質量%と次第に高くして同様の溶媒置換を行った。溶媒置換は、ヒドロゲルを充分量の置換溶媒中に浸漬し、容器ごと20rpmの速度で回転させながら行った。溶媒置換は、イオン交換水、および各t-ブタノール分率の混合溶媒に関しては24時間以上かけて行い、100質量%t-ブタノールに関しては50時間かけて行った。以上の溶媒置換によってオルガノゲルを得た。
オルガノゲルを容器ごと-30℃の冷凍庫に入れて16時間冷却して凍結させた。容器から凍結ゲルを取り出し、凍結乾燥機で40℃にて24時間真空乾燥を行い、第1の面側にスキン層を有し、第2の面側にスキン層を有しない、厚さ10mmのキセロゲルを得た。
このポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。
このポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。
(実施例6)
実施例1と同様にして、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:46mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求めた。結果を表1に示す。
実施例1と同様にして、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:46mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求めた。結果を表1に示す。
ポリマーキセロゲルから円板を切り出した。厚さ:2mmのポリビニルブチラールフィルムからポリマーキセロゲルと同じサイズの円形フィルムを2枚切り出した。ポリマーキセロゲルの円板の上下を、円形のポリビニルブチラールフィルムで挟んで、厚さ:50mm、面密度:5.6kg/m2の遮音材を得た。
遮音板について、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1および図13に示す。
遮音板について、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1および図13に示す。
(比較例1)
実施例1と同様にして、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:12mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルの第1の面側を2mmほど超音波カッターにて切除して、スキン層を有しない厚さ:10mmのポリマーキセロゲルを得た。
このポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。
実施例1と同様にして、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:12mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルの第1の面側を2mmほど超音波カッターにて切除して、スキン層を有しない厚さ:10mmのポリマーキセロゲルを得た。
このポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。
(比較例2)
実施例2と同様にして、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:12mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルの第1の面側を2mmほど超音波カッターにて切除して、スキン層を有しない厚さ:10mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。
実施例2と同様にして、第1の面にスキン層を有し、第2の面にスキン層を有しない、厚さ:12mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルの第1の面側を2mmほど超音波カッターにて切除して、スキン層を有しない厚さ:10mmのポリマーキセロゲルを得た。
ポリマーキセロゲルについて、平均気孔径および平均気孔率を測定し、第1の面の面積に対する開孔の合計面積の割合および第2の面の面積に対する開孔の合計面積の割合を求め、垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1に示す。
(比較例3)
市販の吸音材(3M社製、シンサレート(登録商標))を重ね合わせて、厚さ:50mm、面密度:3.2kg/m2の吸音材を得た。吸音材について垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1および図13に示す。
市販の吸音材(3M社製、シンサレート(登録商標))を重ね合わせて、厚さ:50mm、面密度:3.2kg/m2の吸音材を得た。吸音材について垂直入射音響透過損失を測定した。結果を表1および図13に示す。
実施例1~6の多孔質体は、連続気孔を有するキセロゲルからなり、第1の面に開放した開孔の合計面積が、第1の面の面積の30%以下であるため、遮音性に優れていた。図13に示すように、実施例6の多孔質体を非多孔質のフィルムで挟んだ遮音材は、同じ厚さの鉄板(面密度:408kg/m2)に対して質量が1/70であるにもかかわらず、該鉄板と同等の遮音性を示した。
比較例1、2の多孔質体は、第1の面に開放した開孔の合計面積が、第1の面の面積の30%超であるため、遮音性が実施例1~6に比べ劣っていた。
図13の比較例3に示すように、市販の吸音材は、実施例6の遮音材と同じ厚さにした場合、遮音性が実施例6に比べかなり劣っていた。
比較例1、2の多孔質体は、第1の面に開放した開孔の合計面積が、第1の面の面積の30%超であるため、遮音性が実施例1~6に比べ劣っていた。
図13の比較例3に示すように、市販の吸音材は、実施例6の遮音材と同じ厚さにした場合、遮音性が実施例6に比べかなり劣っていた。
本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお、本出願は、2016年8月12日付けで出願された日本特許出願(特願2016-158662)に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
本発明の多孔質体は、質量則に則らない、軽量、薄厚な遮音材としてとして有用である。
10 多孔質体
12 連続気孔
14 粒子
16 骨格
20 スキン層
A 第1の面
B 第2の面
12 連続気孔
14 粒子
16 骨格
20 スキン層
A 第1の面
B 第2の面
Claims (12)
- 連続気孔を有するキセロゲルからなる多孔質体であり、
前記多孔質体は、第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面とを有し、
前記第1の面に開放した開孔の合計面積が、前記第1の面の面積の30%以下である、多孔質体。 - 前記連続気孔の平均気孔径が、10~150μmである、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記多孔質体の平均気孔率が、50~98%である、請求項1または2に記載の多孔質体。
- 前記多孔質体の骨格を形成するマトリックスが、有機マトリックスである、請求項1~3のいずれか一項に記載の多孔質体。
- 前記有機マトリックスが、硬化性樹脂の硬化物である、請求項4に記載の多孔質体。
- 前記多孔質体が、複数の粒子を含み、
前記多孔質体の全体における前記粒子の含有量が、前記多孔質体の骨格を形成するマトリックス100質量部に対して、1~300質量部である、請求項1~5のいずれか一項に記載の多孔質体。 - 前記多孔質体が、複数の粒子を含み、
前記粒子の少なくとも一部が、前記連続気孔内に存在する、請求項1~6のいずれか一項に記載の多孔質体。 - 前記第1の面側から垂直に入射する音において、ASTM E2611-09に準拠した100Hzの垂直入射音響透過損失が25dB以上である、請求項1~7のいずれか一項に記載の多孔質体。
- 前記第1の面側から垂直に入射する音において、ASTM E2611-09に準拠した500Hzの垂直入射音響透過損失が30dB以上である、請求項1~8のいずれか一項に記載の多孔質体。
- 前記第1の面側から垂直に入射する音において、ASTM E2611-09に準拠した1000Hzの垂直入射音響透過損失が30dB以上である、請求項1~9のいずれか一項に記載の多孔質体。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の多孔質体を備えた、遮音材。
- 非多孔質のフィルム層をさらに備えた、請求項11に記載の遮音材。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016158662A JP2019168476A (ja) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | 多孔質体および遮音材 |
JP2016-158662 | 2016-08-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2018030442A1 true WO2018030442A1 (ja) | 2018-02-15 |
Family
ID=61162327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/028851 WO2018030442A1 (ja) | 2016-08-12 | 2017-08-08 | 多孔質体および遮音材 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019168476A (ja) |
WO (1) | WO2018030442A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7557735B2 (ja) | 2020-06-03 | 2024-09-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 樹脂構造体 |
JP7351429B1 (ja) | 2022-12-12 | 2023-09-27 | 株式会社レゾナック | 吸音材及び車両部材 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5633700A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-04 | Katsuragi Sangyo Kk | Speaker box |
JPH11268163A (ja) * | 1998-03-25 | 1999-10-05 | Toto Ltd | 吸音、遮音、音響特性を有する建材 |
WO2012098040A1 (en) * | 2011-01-17 | 2012-07-26 | Construction Research & Technology Gmbh | Composite thermal insulation system |
-
2016
- 2016-08-12 JP JP2016158662A patent/JP2019168476A/ja active Pending
-
2017
- 2017-08-08 WO PCT/JP2017/028851 patent/WO2018030442A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5633700A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-04 | Katsuragi Sangyo Kk | Speaker box |
JPH11268163A (ja) * | 1998-03-25 | 1999-10-05 | Toto Ltd | 吸音、遮音、音響特性を有する建材 |
WO2012098040A1 (en) * | 2011-01-17 | 2012-07-26 | Construction Research & Technology Gmbh | Composite thermal insulation system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019168476A (ja) | 2019-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lu et al. | Fabrication of mesoporous lignocellulose aerogels from wood via cyclic liquid nitrogen freezing–thawing in ionic liquid solution | |
Choe et al. | Chemical treatment of wood fibers to enhance the sound absorption coefficient of flexible polyurethane composite foams | |
Zhu et al. | Ultralight, hydrophobic, monolithic konjac glucomannan-silica composite aerogel with thermal insulation and mechanical properties | |
Kaya | Super absorbent, light, and highly flame retardant cellulose‐based aerogel crosslinked with citric acid | |
Lavoine et al. | Nanocellulose-based foams and aerogels: Processing, properties, and applications | |
JP6641998B2 (ja) | 多孔質炭素材料及び多孔質炭素材料の製造方法 | |
Sehaqui et al. | High-porosity aerogels of high specific surface area prepared from nanofibrillated cellulose (NFC) | |
Jiang et al. | Self-assembling of TEMPO oxidized cellulose nanofibrils as affected by protonation of surface carboxyls and drying methods | |
Li et al. | Ester crosslinking enhanced hydrophilic cellulose nanofibrils aerogel | |
WO2018030441A1 (ja) | 多孔質体および遮音材 | |
Plappert et al. | Conformal ultrathin coating by scCO2-mediated PMMA deposition: a facile approach to add moisture resistance to lightweight ordered nanocellulose aerogels | |
JP6599699B2 (ja) | 触媒作用を介して結合した空隙構造フィルムおよびその製造方法 | |
JP2009084584A (ja) | 低密度オープンセル有機発泡体、低密度オープンセル炭素発泡体およびこれらの調製方法 | |
WO2018030442A1 (ja) | 多孔質体および遮音材 | |
He et al. | Nanocomposite structure based on silylated MCM-48 and poly (vinyl acetate) | |
Moradi et al. | Organoclay nanoparticles interaction in PU: PMMA IPN foams: Relationship between the cellular structure and damping-acoustical properties | |
Panda et al. | Superhydrophobic hybrid silica-cellulose aerogel for enhanced thermal, acoustic, and oil absorption characteristics | |
TWI692496B (zh) | 聚矽氧多孔體及其製造方法 | |
TW201905062A (zh) | 聲學活性材料 | |
CN110467421A (zh) | 一种功能性纤维素气凝胶复合材料及其制备方法 | |
JP2005520881A (ja) | 炭化水素系ポリマー又はコポリマーに基づくエーロゲル、およびその調製方法 | |
Wan et al. | Incorporation of graphene nanosheets into cellulose aerogels: enhanced mechanical, thermal, and oil adsorption properties | |
Liu et al. | Ambient drying route to aramid nanofiber aerogels with high mechanical properties for low-k dielectrics | |
Baraka et al. | The emergence of nanocellulose aerogels in CO2 adsorption | |
Rapisarda et al. | Multifunctional thermal, acoustic, and piezoresistive properties of in situ-modified composite aerogels with graphene oxide as the main phase |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17839510 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17839510 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |