吸音パネル
【課題】本来通気性がなく吸音性のない発泡樹脂と、本来通気性がなく吸音性のない表面板と、を積層させることによって強度や剛性を高くしたパネルに吸音性を付与する。
【解決手段】独立気泡からなる発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０（金属板）とを積層させた吸音パネル１であって、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを厚さ方向に貫通する複数の孔３０が形成される。孔３０は、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とに針４０（孔形成手段）を貫通させることで形成される。
【解決手段】独立気泡からなる発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０（金属板）とを積層させた吸音パネル１であって、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを厚さ方向に貫通する複数の孔３０が形成される。孔３０は、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とに針４０（孔形成手段）を貫通させることで形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸音性を備えた吸音パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より様々な吸音材がある。吸音材には、連続気泡の発泡樹脂や繊維の集合体など、通気性があり、かつ、通気抵抗を備えた材料がある。例えば、特許文献１には、連続気泡構造からなる発泡体が記載されている。
また例えば、非特許文献１の６６〜６７ページには、多孔質吸音材料・構造の吸音性能について次のように記載されている。なお、下記の「図４．２．１（ａ）」及び「図４．２．１（ｂ）」は、本願の図６（ａ）及び（ｂ）に対応する。
「多孔質吸音材料の材質的な特徴として，材料中に多数の細隙や図４．２．１（ａ）に示すような連続気泡があり，通気性をもつことがあげられる．これを吸音の機構という点からとらえると，音が多孔質吸音材料に入射し細隙あるいは気泡中を透過する過程において，音のエネルギーは主として空気の粘性摩擦によって熱のエネルギーに変化し，その結果として音のエネルギーが減衰することになる．なお，同じ発泡材であっても図４．２．１（ｂ）に示すような独立気泡をもった材料は多孔質材料ではあるが、多孔質吸音材料の分類の中には含めない。」
【０００３】
また、吸音率が最大となる周波数を調整するために、または、排気ガスや紫外線からの保護などのために、通気性のある材料の表面に通気性の無い部材が設けられた技術がある。例えば、特許文献２には、連続気泡層のみからなる樹脂発泡シートの両面に樹脂シートが設けられた技術が記載されている。また例えば、特許文献３には、通気性のない平板とゲル層とを通気性のある空気室層（骨材）を介して積層させた技術が記載されている。また例えば、特許文献４には、不織布および結晶性樹脂フィルムを連続気泡発泡層の両面に積層させた技術が記載されている。
【０００４】
また、特定の周波数で吸音率をさらに大きくするために、吸音特性が異なる多種類の通気性材料を積層する技術がある。例えば、特許文献５には、不浸透性の第一の層と、通気性のある第二の層と、連続気泡の第三の層とを積層した技術が記載されている。
なお、特許文献６には、金属はくや金属薄板に孔を形成する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／１０１１４２号
【特許文献２】特開２００９−１６１１７０号公報
【特許文献３】特開２０１０−５１６２９号公報
【特許文献４】特開２００９−１２００６０号公報
【特許文献５】特表２００８−５３７５２６号公報
【特許文献６】特開２００６−１１６６７１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】日本建築学会編集、「音響材料の特性と選定」、第1版第1刷、日本建築学会、1997年10月25日、p.66―67
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、特許文献１〜５に記載の吸音材は、連続気泡の発泡樹脂など通気性のある材料を備えているので、強度や剛性を十分に確保できない場合がある。一方で、通気性のない材料は、通気性のある材料に比べて強度や剛性を高くしやすい。しかしながら、通気性のない材料には吸音性がない。
【０００８】
本発明の目的は、本来通気性がなく吸音性のない独立気泡からなる発泡樹脂と、本来通気性がなく吸音性のない表面板と、を積層させることによって強度や剛性を高くしたパネルに吸音性を付与した吸音パネルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の吸音パネルは、独立気泡からなる発泡樹脂と金属板とを積層させた吸音パネルである。この吸音パネルには、前記発泡樹脂と前記金属板とを厚さ方向に貫通する複数の孔が形成されている。前記孔は、発泡させた前記発泡樹脂と前記金属板とに孔形成手段を貫通させることで形成されたものである。
【００１０】
この吸音パネルは、独立気泡からなる発泡樹脂と金属板とを積層させている。よって、連続気泡の発泡樹脂と表面板とを備えた吸音材に比べ、強度や剛性を高くできる。
また、この吸音パネルには、独立気泡からなる発泡樹脂と金属板とを厚さ方向に貫通する複数の孔が形成されている。よって、本来通気性がなく吸音性のない発泡樹脂と、本来通気性がなく吸音性のない金属板と、を積層させたパネルに吸音性を付与できる。
【発明の効果】
【００１１】
この吸音パネルでは、本来通気性がなく吸音性のない独立気泡からなる発泡樹脂と、本来通気性がなく吸音性のない表面板と、を積層させることによって強度や剛性を高くしたパネルに吸音性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】吸音パネルの模式的斜視図などである。
【図２】アルミニウム合金板の孔径より発泡樹脂の孔径のほうが小さいことを示す写真である。
【図３】サンプル「１−１」〜「１−１４」の実験結果を示すグラフである。
【図４】サンプル「１−１０」「２−１０」「３−１０」及び「４−１０」の実験結果を示すグラフである。
【図５】サンプル「４−３」「４−５」「４−１０」「４−１２」及び「４−１４」の実験結果を示すグラフである。
【図６】（ａ）連続気泡、および、（ｂ）独立気泡からなる発泡樹脂を示す図である。
【図７】あなあき石こうボード（従来技術）の残響室法吸音率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１を参照して吸音パネル１の実施形態を説明する。なお、図１（ａ）は、吸音パネル１の構造を模式的に示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＦ１ｂ部分の拡大図であり、孔３０ｂの構造を模式的に示す図である。なお、煩雑になるのを避けるため、図１（ａ）では複数の孔３０のうち一部の孔３０にのみ符号を付し、図１（ｂ）では複数の気泡２１のうち一部の気泡２１にのみ符号を付している。
【００１４】
吸音パネル１は、吸音性を備えた板である。吸音パネル１は、図１（ａ）に示すように、独立気泡からなる発泡樹脂２０と、アルミニウム合金板１０（金属板）と、を積層させたものである。吸音パネル１には、複数の孔３０が形成される。孔３０は、針４０により形成される。吸音パネル１は、強度や剛性と吸音性とが要求される部品として用いるのに適している。吸音パネル１は、例えば自動車用部品や鉄道車両用部品として、例えば吸音内装パネルや吸音外装パネルとして用いられる。具体的には、吸音パネル１が自動車部品として用いられる場合は、例えば荷物室と客室との仕切り板や天井材などの吸音内装パネル、または、自動車のエンジンの下やフロアの下など車外に設置されるアンダーカバーなどの吸音外装パネルとして用いられる。吸音パネル１が鉄道車両用部品として用いられる場合は、例えば天井材、腰キセ、内妻、もしくは室内床などの内装材などの吸音内装パネル、または、鉄道車両の床下など車外に設置されるアンダーカバーなどの吸音外装パネルとして用いられる。
【００１５】
アルミニウム合金板１０（金属板）は、本来通気性がなく吸音性のない金属板（金属箔を含む）として用いたものである。アルミニウム合金板１０は、発泡樹脂２０の両面に積層される。言いかえれば、２枚のアルミニウム合金板１０・１０で発泡樹脂２０を挟む。アルミニウム合金板１０の厚さＴ１は、吸音パネル１に付与させる強度や剛性などに応じて設定すればよく、例えば、０．０５〜１ｍｍのものから選択される。アルミニウム合金板１０の材料は、例えば、ＪＩＳＨ０００１規格にて規定される質別記号のうち、Ｏ材、Ｈ２２材〜Ｈ２４材、Ｈ３２材〜Ｈ３４材、及びＴ４材から選択される調質処理材などである。吸音パネル１の一部または全部に曲面を形成させる必要がない場合にはこのような調質処理材に限定されることなく、例えばＨ３９など加工性は低下するが高強度のものを用いても良い。なお、２枚のアルミニウム合金板１０・１０の厚さＴ１・Ｔ１は一致させてもよく、一致させなくてもよい。また、アルミニウム合金板１０は、例えば、鉄鋼（鉄、炭素鋼、合金鋼など）や、非鉄金属（銅、各種合金など）の金属板に変更しても良く、アルミニウム合金板１０・１０両面で異なる材料を用いても良い。
【００１６】
発泡樹脂２０は、独立気泡からなる、本来通気性がなく吸音性がない材料である。発泡樹脂２０は板状である。発泡樹脂２０の一方側の面から他方側の面に空気が通過しない（後述する孔３０ｂの部分を除く）。「独立気泡からなる」とは、図１（ｂ）に示すように、発泡樹脂２０内の気泡２１どうしが基本的にはつながっていないことをいう（孔３０ｂの部分を除く）。図１（ａ）に示すように、発泡させた発泡樹脂２０の厚さＴ２は、吸音率を最大にしたいピーク周波数や、吸音パネル１に付与させたい強度や剛性などに応じて設定する。加熱によって発泡させる発泡性樹脂を用いる場合には、発泡前の発泡樹脂２０（芯材発泡樹脂）の厚さは、例えば０．５〜１．４ｍｍである。発泡樹脂２０の発泡倍率は、例えば２〜２０倍であり、また例えば３〜１０倍などである。発泡させた発泡樹脂２０の厚さは、例えば２〜２０ｍｍであり、また例えば４〜７ｍｍなどである。なお、発泡樹脂２０は、アルミニウム合金板１０と積層する際にすでに発泡した状態でも良い。
【００１７】
また、発泡樹脂２０を構成する樹脂は、高分子材料からなる合成樹脂である。発泡樹脂２０を構成する樹脂は、例えばポリプロピレン系樹脂である。ポリプロピレン系樹脂は、他の合成樹脂と比べ、安価であり、弾性係数が高く、融点もある程度高い。なお、発泡樹脂２０を構成する樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、又は、ポリエステル系樹脂などでもよい。ポリオレフィン系樹脂には、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ＥＰＲ、ＥＰＤＭなどがある。ポリスチレン系樹脂には、ポリスチレン樹脂、熱可塑性エラストマーＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂などがある。
【００１８】
また、発泡樹脂２０は、発泡前の樹脂を発泡させて製造する。樹脂の発泡は、様々な方法で行うことができる。
例えば、加熱により窒素ガスが発生する発泡剤を樹脂に添加しておき、これを加熱することで樹脂を発泡させる方法がある。具体的には例えば、０．１〜１０重量部の発泡剤をポリプロピレン系樹脂に添加する（ポリプロピレン系樹脂１００ｇに対して０．１〜１０ｇの発泡剤を添加する）。そして、発泡剤を添加したポリプロピレン系樹脂を加熱すると、ポリプロピレン系樹脂は２〜２０倍（体積比）に発泡する。
また例えば、発泡前の樹脂の中にガスを吹き込むことで樹脂を発泡させることができる。また例えば、低温かつ真空状態の発泡前の樹脂に炭酸ガス等のガスを溶かし、これを大気圧に開放させるとともに常温にすることで前記ガスが気泡になり、樹脂を発泡させることができる。また例えば、二酸化炭素等を超臨界状態にして発泡前の樹脂と混練し、これを冷却および減圧させて微細な気泡を発生させることで、樹脂を発泡させることができる。
【００１９】
孔３０は、吸音パネル１に複数形成され、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを厚さ方向（吸音パネル１の厚さ方向）に貫通する。孔３０は、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層させたパネルの一方側の面から他方側の面へ空気が通ることを可能にする。複数の孔３０の配置、ピッチＰ（間隔）、及び開口率などは、吸音率を最大にしたいピーク周波数に応じて適宜設定される。なお、孔３０の孔径については後述する。
【００２０】
また、孔３０は、アルミニウム合金板１０部分の孔３０ａと、発泡樹脂２０部分の孔３０ｂとに分けられる。図１（ｂ）に示すように、孔３０ｂは、連続気泡と同様の構造を備える。孔３０ｂは、孔３０ｂが形成される前に複数の気泡２１どうしを隔てていた壁の主に弱い部分（薄い部分）が破れ（ちぎれ、亀裂が入り）、複数の気泡２１どうしがつながった構造を備える。孔３０ｂの内面は、いわばギザギザ状（ひだ状）である。
【００２１】
また、孔３０により、図１（ａ）に示す吸音パネル１に吸音性が付与される。すなわち、孔３０を通る空気は抵抗を受け、この空気の振動のエネルギー（すなわち音のエネルギー）が熱エネルギーに変換される（以下、「ロスが生じる」という）。具体的には例えば、孔３０の内側で振動する空気と、孔３０の内壁との間に生じる摩擦によりロスが生じる。発泡樹脂２０部分の孔３０ｂの内面はギザギザ状（図１（ｂ）参照）であるので摩擦によるロスが生じやすい。また例えば、オリフィス効果により孔３０の入口に比べ出口での空気の流速が大きくなり、孔３０の出口周辺に空気の渦ができることでロスが生じる。
また孔３０は、針４０（孔形成手段）により形成される。
【００２２】
針４０（孔形成手段）は、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とに貫通させることで孔３０を形成する部材（ドリル、孔あけパンチ、針、釘、突起など）である。複数の針４０は、例えば、ロール（円筒状部材）や板などから突出するように配列される。すなわち、複数の針４０は例えば剣山の針のように配置される。なお、図１（ａ）では針４０を１つのみ図示している。
また、軸方向から見た針４０の断面（以下、単に「針４０の断面」という）は円形状である。なお、針４０の断面は、略円形状（例えば楕円形状や多角形状など）でもよい。
【００２３】
また、針４０の針径Ｄ４（断面径）は、例えば０．３〜５ｍｍであり、好ましくは０．６〜４ｍｍである。ここで、「断面径」を次のように定義する。針４０の断面が円形状の場合、この断面の円の直径を「断面径」とする。針４０の断面が円形状以外の場合、この断面と断面積が等しい円形状断面の円の直径を「断面径」とする。なお、孔形成手段がドリルの場合、ドリル径（軸方向から見たドリルの直径）を「断面径」とする。これと同様に、孔３０ａの孔径Ｄ１を次のように定義する。吸音パネル１の厚さ方向から見た孔３０ａの断面の円の直径、または、この断面と断面積が等しい円形状断面の円の直径を孔径Ｄ１とする。同様に、孔３０ｂの孔径Ｄ２を次のように定義する。吸音パネル１の厚さ方向から見た孔３０ｂの断面のうち、断面積が最も狭い断面の円の直径、または、この断面と断面積が等しい円形状断面の円の直径を孔径Ｄ２とする。
孔３０ａの孔径Ｄ１は、針４０の針径Ｄ４とほぼ等しい。一方で、孔３０ｂの孔径Ｄ２は、針４０の針径Ｄ４よりも小さくなる。（詳細は後述）。
【００２４】
（製造方法１）
発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層し、孔３０が形成されていない状態のパネル（複合形成体）は例えば次のように製造される。なお、孔３０が形成されていない状態の前記パネルを「パネル１’」という（図示なし）。
例えば、発泡剤を混練した発泡前の樹脂と、アルミニウム合金板１０と、を接着剤等で接着して（貼り付けて）積層させる。この積層させた材料を加熱して樹脂を発泡させ、発泡樹脂２０を形成する。これによりパネル１’、さらに詳しくは、発泡した状態の発泡樹脂２０を備えた発泡樹脂金属積層パネル１’が製造される。
また例えば、すでに発泡した状態の発泡樹脂２０に、アルミニウム合金板１０を接着剤等で接着すること等により発泡樹脂金属積層パネル１’が製造される。
【００２５】
孔３０は、発泡させた発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層させた状態で、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とに針４０を貫通させることで形成される。針４０による孔３０の形成は、具体的には例えば次のように行う。
例えば、複数の針４０が表面に設けられた第１ロール（図示なし）と、複数の針４０に対応する凹部が表面に設けられた第２ロール（図示なし）と、の２つのロールの間に発泡樹脂金属積層パネル１’を通して、２つのロールを回転させながら発泡樹脂金属積層パネル１’に針４０を突き刺すことで、複数の孔３０が発泡樹脂金属積層パネル１’に形成されるとともに吸音パネル１が送り出される。
また例えば、複数の針４０が表面に設けられた第1プレス板（図示なし）と、複数の針４０に対応する凹部が表面に設けられた第2プレス板（図示なし）と、の２つのプレス板で発泡樹脂金属積層パネル１’を挟んでプレスすることで、複数の孔３０が発泡樹脂金属積層パネル１’に形成されるとともに吸音パネル１が製造される。
【００２６】
（製造方法２）
吸音パネル１は、次のように製造しても良い。未発泡状態の発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層した未発泡樹脂金属積層パネル１’’（図示なし）に、上記と同様に孔３０を形成する。次に、未発泡樹脂金属積層パネル１’’を加熱することで、発泡樹脂２０を発泡させる。これにより吸音パネル１が製造される。この製法では、針径Ｄ４が０．６ｍｍ以上の針を用いれば、発泡樹脂２０が発泡する過程で孔３０ｂがふさがらない。
【００２７】
（曲面加工など）
吸音パネル１は、一部または全部が曲面に加工されている、または、平坦である。さらに詳しくは、上記「製造方法１」または「製造方法２」等により製造された平坦な吸音パネル１を、平坦なまま用いても良い。
また、平坦な吸音パネル１の一部または全部を曲面に加工して用いても良い。吸音パネル１を曲面に加工する場合は、上述した、吸音パネル１、発泡樹脂金属積層パネル１’’（図示なし）、または、未発泡樹脂金属積層パネル１’’’（図示なし）の一部または全部をプレス加工することにより曲面に加工する。
発泡樹脂金属積層パネル１’’、または、未発泡樹脂金属積層パネル１’’’を曲面に加工する場合は、例えば、前記第1プレス板（図示なし）と第2プレス板（図示なし）とを所望の形状の曲面として、孔３０の形成と曲面の形成とを同時にしても良い。
また、プレス加工による曲面の形成は、未発泡樹脂金属積層パネル１’’’に対して行うことが好ましい。さらに詳しくは、発泡状態にある発泡樹脂２０をそれぞれ備える吸音パネル１または発泡樹脂金属積層パネル１’は、未発泡樹脂金属積層パネル１’’に比べ、プレス加工性が低い。なお、孔３０が形成された積層パネルは、孔３０が形成されていない積層パネルに比べ、さらにプレス加工性が低い。したがって、より深い曲面加工が必要な場合には、未発泡樹脂金属積層パネル１’’に孔３０をあけて未発泡樹脂金属積層多孔パネル１’’’（図示なし）とした後に、これをプレス加工により曲面に加工し（または、上述したように孔３０の形成とプレス加工とを同時に行い）、その後にこれを加熱発泡させることにより吸音パネル１を得ることが好ましい。
【００２８】
（実験）
吸音パネル１の垂直入射吸音率（以下、単に「吸音率」とも言う）を、２１種類のサンプルについて調べた。実験は次の条件で行った。ＪＩＳＡ１４０５−２規格に基づいて実験した。背後空気層の厚さは２０ｍｍである。孔３０のピッチＰは１０ｍｍである。孔３０のピッチＰとは、ある孔３０の中心と、この孔３０に隣接する孔３０の中心との間隔である。表１に、各サンプルについて、アルミニウム合金板１０の１枚の厚さ（「表面アルミ厚さ（ｍｍ）」）と、発泡樹脂２０の発泡倍率（倍）と、発泡樹脂２０の厚さ（ｍｍ）とを示す。表２に、各サンプルについて、針４０の針径Ｄ４（ｍｍ）を示す。発泡状態の（発泡後の）発泡樹脂２０と、２枚のアルミニウム合金板１０・１０とを積層したパネル１’に、針４０を貫通させることで孔３０を形成した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
周波数（Ｈｚ）と垂直入射吸音率との関係を表すグラフを図３〜図５に示す。サンプル「１−１」〜「１−１４」の実験結果を図３に、サンプル「１−１０」「２−１０」「３−１０」及び「４−１０」の実験結果を図４に、サンプル「４−３」「４−５」「４−１０」「４−１２」及び「４−１４」の実験結果を図５にそれぞれ示す（以下では、上述した各構成要素については図１参照）。
【００３２】
図３にサンプル「１−１」〜「１−１４」の実験結果を示す。さらに詳しくは、厚さＴ２が４ｍｍで４倍発泡の発泡樹脂２０の両面に、厚さＴ１が０．１５ｍｍのアルミニウム合金板１０を積層してパネル１’を作成し、表２に示すように０．３〜４．０ｍｍの範囲で直径（針径Ｄ４）を変化させた針４０を用いて、ピッチＰを１０ｍｍ間隔として、パネル１’に孔３０をあけることにより作成した吸音パネル１の垂直入射吸音率を測定した結果を図３に示す。
この結果から次の（１）から（１１）のことがわかった。（１）針径Ｄ４の変化と共に、吸音率が最大となるピーク周波数が変化する。（２）概ね、針径Ｄ４が大きくなるほど、ピーク周波数が高くなった。（３）針径Ｄ４の変化と共に、ピーク周波数における吸音率の大きさが変化する。（４）針径Ｄ４が０．３ｍｍ（サンプル「１−１」）、及び、０．５ｍｍ（サンプル「１−２」）の場合には、全周波数にわたり吸音率は０．１程度しかない。（５）針径Ｄ４が０．６ｍｍから４．０ｍｍの範囲（サンプル「１−３」〜「１−１４」）では、吸音率の最大値は０．４を越えた。（６）針径Ｄ４が０．８ｍｍから３．５ｍｍの範囲（サンプル「１−４」〜「１−１３」）では、吸音率の最大値は０．５を越えた。（７）針径Ｄ４が１．０ｍｍから３．０ｍｍの範囲（サンプル「１−５」〜「１−１２」）では、吸音率の最大値は約０．６８を超えた。（８）針径Ｄ４が１．２ｍｍから２．５ｍｍの範囲（サンプル「１−６」〜「１−１１」）では、吸音率の最大値は約０．７９を超えた。（９）針径Ｄ４が１．４ｍｍから２．５ｍｍの範囲（サンプル「１−７」〜「１−１１」）では、吸音率の最大値は約０．８８を超えた。（１０）吸音率が最大となるのは針径Ｄ４が１．８ｍｍ及び２ｍｍ（サンプル「１−９」及び「１−１０」）のときであり、このときの吸音率の最大値は１．０と良好な値であった。（１１）実験を実施していないが、針径Ｄ４が４ｍｍを越えると吸音率の最大値が０．４未満となることが図３から予想され、良好な吸音率を得ることが出来なくなる場合がある。
なお、図７に、積層板ではなく単一材料（石膏ボード）に直径５ｍｍの孔を開けたボードの残響室法吸音率を示す（非特許文献１の７９ページ参照）。この従来技術では、吸音率の最大値が約０．４以下である。
【００３３】
つぎに、図４にサンプル「１−１０」「２−１０」「３−１０」及び「４−１０」の実験結果を示す。さらに詳しくは、針径Ｄ４は２ｍｍに、孔３０のピッチＰは１０ｍｍにそれぞれ固定し、アルミニウム合金板１０の厚さＴ１と、発泡樹脂２０の発泡倍率及び厚さＴ２とを表1に示すように変化させて吸音パネル１の垂直入射吸音率を測定した結果を図４に示す。この結果から、吸音率の最大値およびピーク周波数に各サンプル間でバラツキはあるものの、各サンプルの吸音率の最大値は０．８〜１．０と良好な値を示すことがわかった。さらに詳しくは、サンプル「２−１０」の吸音率の最大値は約０．８となった。サンプル「３−１０」の吸音率の最大値は約０．９５となった。サンプル「１−１０」及び「４−１０」の吸音率の最大値は約１．０となった。
【００３４】
また、図5にサンプル「４−３」「４−５」「４−１０」「４−１２」及び「４−１４」の実験結果を示す。さらに詳しくは、発泡倍率が７倍、かつ、厚さが７ｍｍ（他のサンプルに比べて分厚い）の発泡樹脂２０の両面に、厚さＴ１が０．３ｍｍのアルミニウム合金板１０を積層してパネル１’を作成し、表２に示すように針径Ｄ４を０．６ｍｍから４．０ｍｍまで変化させて吸音パネル１の垂直入射吸音率を測定した結果を図５に示す。この結果から（１）から（５）のことがわかった。（１）サンプル「４−３，５，１０，１２，１４」は、図３に示したサンプル「１ー１」〜「１−１４」と比較して吸音率の最大値およびピーク周波数は異なるものの、図３に示した結果と同様の傾向（針径Ｄ４の変化と共にピーク周波数および吸音率の最大値が変化する傾向）を示した。（２）サンプル「４−３，５，１０，１２，１４」の吸音率の最大値は０．６以上と良好な値を示し、これらのうちでは針径Ｄ４が２ｍｍの場合（サンプル「４−１０」）に吸音率が最大（約１．０）となる。（３）針径Ｄ４が１．０ｍｍの場合（サンプル「４−５」）は吸音率の最大値が約０．６となった。（４）針径Ｄ４が３ｍｍの場合（サンプル「４−１２」）は吸音率の最大値が約０．７を超えた。（５）針径Ｄ４が４ｍｍの場合（サンプル「４−１４」）は１４００Ｈｚ以下での吸音率の最大値が約０．５５を超えた。
【００３５】
（効果１）
この吸音パネル１は、図１（ａ）に示すように、独立気泡からなる発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０（金属板）とを積層させている。よって、連続気泡の発泡樹脂と表面板とを備えた吸音材に比べ、強度や剛性を高くできる。その結果、吸音パネル１は、例えば隔壁などの構造物として利用しやすい。
【００３６】
また、この吸音パネル１には、独立気泡からなる発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを厚さ方向に貫通する複数の孔３０が形成されている。よって、本来通気性がなく吸音性がない独立気泡からなる発泡樹脂２０と、本来通気性がなく吸音性がないアルミニウム合金板１０と、を積層させたパネル１’（図示なし）に、吸音性を付与できる。
【００３７】
（効果２）
また、この吸音パネル１の孔３０は、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とに針径Ｄ４（断面径）が０．６〜４ｍｍの針４０（孔形成手段）を貫通させることで形成されたものである。よって、針径Ｄ４が０．６〜４ｍｍ以外の場合に比べ、吸音性が得られやすい。
さらに詳しくは、針４０の針径Ｄ４が４ｍｍを超える場合、同４ｍｍ以下の場合に比べ、孔３０を通る空気が受ける抵抗が小さく（空気の粘性が小さく）、吸音性が十分に得られない場合がある。
また、針４０の針径Ｄ４が０．６ｍｍ未満の場合に吸音性が十分に得られない場合があることについて説明する。まず、特許文献６（特開２００６−１１６６７１号公報）の段落００２９には、金属材に形成する孔の大きさが小さいほど吸音性能に優れ、突起の先端の幅の最大長さ（針径Ｄ４）が０．３ｍｍ以下であることが好ましい、と記載されている。そこで、この文献に記載の技術に基づいて、アルミニウム合金板１０と発泡樹脂２０とを積層したパネル１’に、針径Ｄ４が０．３ｍｍの針４０で孔３０を形成することが考えられる。しかしながら、針径Ｄ４が０．６ｍｍ未満の針４０で孔３０を形成してもパネル１’に十分大きな吸音性を付与することができなかった。この理由は次のように予想される。発泡樹脂２０に針４０を刺しこんだとき、複数の気泡２１（図１（ｂ）参照）を隔てていた壁の主に弱い部分が破れる。このとき、破れた部分の近傍は、針４０が刺しこまれた向き（図１（ａ）では下向き）または針４０の径方向外側向きに弾性変形する。そして、針４０を発泡樹脂２０から引き抜くと、発泡樹脂２０のうち弾性変形した部分は元に戻る。すると、図１（ｂ）に示すように、孔３０ｂの孔径Ｄ２は、針４０の針径Ｄ４よりも小さくなる。その結果、図１（ａ）に示す針径Ｄ４が０．６ｍｍ未満の針４０で孔３０を形成した場合には、孔３０ｂでの通気性が十分に確保されない場合があり、吸音性が不十分となる。なお、図２の写真は、アルミニウム合金板１０の孔径Ｄ１より発泡樹脂２０の孔径Ｄ２のほうが小さいことを示している。
【００３８】
また、この吸音パネル１の孔３０を形成する針４０の針径Ｄ４（断面径）は、０．６ｍｍ以上なので、吸音パネル１の生産性の低下や生産コストを抑制できる。さらに詳しくは、針４０は、使用により磨り減って先端が丸くなる。先端が丸くなった針４０は、パネル１’に刺しこむときに、曲がりやすく、折れやすい。針４０が曲がった場合や折れた場合は、針４０を交換する必要が生じうる。その結果、吸音パネル１の生産性が低下する、および、生産コストがかかる、という問題が生じうる。一方で、針４０の針径Ｄ４が０．６ｍｍ以上の場合、同０．６ｍｍ未満の場合に比べ、針４０の強度を大きくできる。すなわち、針４０を曲がりにくく、折れにくくできる。よって、上記問題を抑制できる。
【００３９】
（効果３）
また、この吸音パネル１では、発泡樹脂２０の発泡倍率は２〜２０倍である。よって、吸音パネル１は強度や剛性を備えるとともに軽量である。なお、発泡樹脂２０の発泡倍率が２倍未満の場合、曲げ剛性か曲げ強度が同じアルミニウム合金板１０単体と比べて軽量とはならない場合がある。また、発泡樹脂２０の発泡倍率が２０倍以上の場合、曲げ剛性及び曲げ強度が十分に確保できない場合がある。
【００４０】
（効果４）
また、この吸音パネル１では、発泡させた発泡樹脂２０の厚さＴ２は２〜２０ｍｍである。よって、厚さＴ２が２ｍｍ未満の場合よりも吸音パネル１の吸音性を高くできる。また、厚さＴ２が２０ｍｍを超える場合よりも、吸音パネル１が占めるスペースを削減できる。
【００４１】
（効果５）
また、この吸音パネル１では、「金属板」はアルミニウム合金板１０である。よって、吸音パネル１外部の熱源から出た熱線（遠赤外線）をアルミニウム合金板１０で反射できる。よって、発泡樹脂２０の温度が融点以上になることを抑制でき、発泡樹脂２０が熱で溶けることが抑制される。その結果、吸音パネル１の耐熱性を向上できる。
この吸音パネル１は、例えば、騒音を発生させる熱源と電子機器類等との間に配置できる。すなわち、吸音パネル１は、吸音性を備えたヒートインシュレータとして用いることができる。上記「騒音を発生させる熱源」は、例えば、自動車のエンジンルームや排気管などである。上記「電子機器類等」は、例えば、ハイブリッドカーのインバータ、エンジンの燃料噴射装置、その他電子機器類、または、ケーブル類などである。
【００４２】
（効果６）
また、一部または全部が曲面に加工されている、または、平坦である吸音パネル１も、上記と同様の効果を奏する。
【００４３】
（その他の効果）
この吸音パネル１では、発泡させた発泡樹脂２０に針４０を貫通させることで孔３０ｂを形成した場合は、発泡前の樹脂に孔３０ｂを形成した後に樹脂を発泡させた場合のように、発泡樹脂２０が発泡する過程で孔３０ｂがふさがってしまうことがない。ただし、直径が０．６ｍｍ以上の針４０を用いれば、発泡樹脂２０が発泡する過程でも孔３０ｂがふさがらないので、発泡前の樹脂に針４０を貫通させて孔３０ｂを形成した後に加熱により樹脂を発泡させても吸音パネル１を得ることが出来る。
また、この吸音パネル１では、発泡させた発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層させた状態で孔３０が形成される（孔３０ａと孔３０ｂとを別個に形成するのではない）。よって、発泡樹脂２０に形成された孔３０ｂと、アルミニウム合金板１０に形成された孔３０ａと、が連通した孔３０を容易に形成できる。
【００４４】
（変形例）
上記実施形態のアルミニウム合金板１０は１枚でもよい。この場合、１枚のアルミニウム合金板１０側を音源側に配置してもよく、発泡樹脂２０側を音源側に配置してもよい。なお、発泡樹脂２０側を音源側に配置すれば、吸音のピーク周波数が高くなる。
【００４５】
また、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層させない状態で孔３０ａと孔３０ｂとを別個に形成してもよい。この場合、例えば、別個に形成された孔３０ａと孔３０ｂとに位置決め手段（針状部材、棒状部材など）を通した状態でアルミニウム合金板１０と発泡樹脂２０とを接着すれば、孔３０ａと孔３０ｂとが連通した孔３０を形成できる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 吸音パネル
１０ アルミニウム合金板（金属板）
２０ 発泡樹脂
３０、３０ａ、３０ｂ 孔
４０ 針（孔形成手段）
Ｄ４ 針径（断面径）
Ｔ２ 発泡樹脂の厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸音性を備えた吸音パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より様々な吸音材がある。吸音材には、連続気泡の発泡樹脂や繊維の集合体など、通気性があり、かつ、通気抵抗を備えた材料がある。例えば、特許文献１には、連続気泡構造からなる発泡体が記載されている。
また例えば、非特許文献１の６６〜６７ページには、多孔質吸音材料・構造の吸音性能について次のように記載されている。なお、下記の「図４．２．１（ａ）」及び「図４．２．１（ｂ）」は、本願の図６（ａ）及び（ｂ）に対応する。
「多孔質吸音材料の材質的な特徴として，材料中に多数の細隙や図４．２．１（ａ）に示すような連続気泡があり，通気性をもつことがあげられる．これを吸音の機構という点からとらえると，音が多孔質吸音材料に入射し細隙あるいは気泡中を透過する過程において，音のエネルギーは主として空気の粘性摩擦によって熱のエネルギーに変化し，その結果として音のエネルギーが減衰することになる．なお，同じ発泡材であっても図４．２．１（ｂ）に示すような独立気泡をもった材料は多孔質材料ではあるが、多孔質吸音材料の分類の中には含めない。」
【０００３】
また、吸音率が最大となる周波数を調整するために、または、排気ガスや紫外線からの保護などのために、通気性のある材料の表面に通気性の無い部材が設けられた技術がある。例えば、特許文献２には、連続気泡層のみからなる樹脂発泡シートの両面に樹脂シートが設けられた技術が記載されている。また例えば、特許文献３には、通気性のない平板とゲル層とを通気性のある空気室層（骨材）を介して積層させた技術が記載されている。また例えば、特許文献４には、不織布および結晶性樹脂フィルムを連続気泡発泡層の両面に積層させた技術が記載されている。
【０００４】
また、特定の周波数で吸音率をさらに大きくするために、吸音特性が異なる多種類の通気性材料を積層する技術がある。例えば、特許文献５には、不浸透性の第一の層と、通気性のある第二の層と、連続気泡の第三の層とを積層した技術が記載されている。
なお、特許文献６には、金属はくや金属薄板に孔を形成する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／１０１１４２号
【特許文献２】特開２００９−１６１１７０号公報
【特許文献３】特開２０１０−５１６２９号公報
【特許文献４】特開２００９−１２００６０号公報
【特許文献５】特表２００８−５３７５２６号公報
【特許文献６】特開２００６−１１６６７１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】日本建築学会編集、「音響材料の特性と選定」、第1版第1刷、日本建築学会、1997年10月25日、p.66―67
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、特許文献１〜５に記載の吸音材は、連続気泡の発泡樹脂など通気性のある材料を備えているので、強度や剛性を十分に確保できない場合がある。一方で、通気性のない材料は、通気性のある材料に比べて強度や剛性を高くしやすい。しかしながら、通気性のない材料には吸音性がない。
【０００８】
本発明の目的は、本来通気性がなく吸音性のない独立気泡からなる発泡樹脂と、本来通気性がなく吸音性のない表面板と、を積層させることによって強度や剛性を高くしたパネルに吸音性を付与した吸音パネルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の吸音パネルは、独立気泡からなる発泡樹脂と金属板とを積層させた吸音パネルである。この吸音パネルには、前記発泡樹脂と前記金属板とを厚さ方向に貫通する複数の孔が形成されている。前記孔は、発泡させた前記発泡樹脂と前記金属板とに孔形成手段を貫通させることで形成されたものである。
【００１０】
この吸音パネルは、独立気泡からなる発泡樹脂と金属板とを積層させている。よって、連続気泡の発泡樹脂と表面板とを備えた吸音材に比べ、強度や剛性を高くできる。
また、この吸音パネルには、独立気泡からなる発泡樹脂と金属板とを厚さ方向に貫通する複数の孔が形成されている。よって、本来通気性がなく吸音性のない発泡樹脂と、本来通気性がなく吸音性のない金属板と、を積層させたパネルに吸音性を付与できる。
【発明の効果】
【００１１】
この吸音パネルでは、本来通気性がなく吸音性のない独立気泡からなる発泡樹脂と、本来通気性がなく吸音性のない表面板と、を積層させることによって強度や剛性を高くしたパネルに吸音性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】吸音パネルの模式的斜視図などである。
【図２】アルミニウム合金板の孔径より発泡樹脂の孔径のほうが小さいことを示す写真である。
【図３】サンプル「１−１」〜「１−１４」の実験結果を示すグラフである。
【図４】サンプル「１−１０」「２−１０」「３−１０」及び「４−１０」の実験結果を示すグラフである。
【図５】サンプル「４−３」「４−５」「４−１０」「４−１２」及び「４−１４」の実験結果を示すグラフである。
【図６】（ａ）連続気泡、および、（ｂ）独立気泡からなる発泡樹脂を示す図である。
【図７】あなあき石こうボード（従来技術）の残響室法吸音率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１を参照して吸音パネル１の実施形態を説明する。なお、図１（ａ）は、吸音パネル１の構造を模式的に示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＦ１ｂ部分の拡大図であり、孔３０ｂの構造を模式的に示す図である。なお、煩雑になるのを避けるため、図１（ａ）では複数の孔３０のうち一部の孔３０にのみ符号を付し、図１（ｂ）では複数の気泡２１のうち一部の気泡２１にのみ符号を付している。
【００１４】
吸音パネル１は、吸音性を備えた板である。吸音パネル１は、図１（ａ）に示すように、独立気泡からなる発泡樹脂２０と、アルミニウム合金板１０（金属板）と、を積層させたものである。吸音パネル１には、複数の孔３０が形成される。孔３０は、針４０により形成される。吸音パネル１は、強度や剛性と吸音性とが要求される部品として用いるのに適している。吸音パネル１は、例えば自動車用部品や鉄道車両用部品として、例えば吸音内装パネルや吸音外装パネルとして用いられる。具体的には、吸音パネル１が自動車部品として用いられる場合は、例えば荷物室と客室との仕切り板や天井材などの吸音内装パネル、または、自動車のエンジンの下やフロアの下など車外に設置されるアンダーカバーなどの吸音外装パネルとして用いられる。吸音パネル１が鉄道車両用部品として用いられる場合は、例えば天井材、腰キセ、内妻、もしくは室内床などの内装材などの吸音内装パネル、または、鉄道車両の床下など車外に設置されるアンダーカバーなどの吸音外装パネルとして用いられる。
【００１５】
アルミニウム合金板１０（金属板）は、本来通気性がなく吸音性のない金属板（金属箔を含む）として用いたものである。アルミニウム合金板１０は、発泡樹脂２０の両面に積層される。言いかえれば、２枚のアルミニウム合金板１０・１０で発泡樹脂２０を挟む。アルミニウム合金板１０の厚さＴ１は、吸音パネル１に付与させる強度や剛性などに応じて設定すればよく、例えば、０．０５〜１ｍｍのものから選択される。アルミニウム合金板１０の材料は、例えば、ＪＩＳＨ０００１規格にて規定される質別記号のうち、Ｏ材、Ｈ２２材〜Ｈ２４材、Ｈ３２材〜Ｈ３４材、及びＴ４材から選択される調質処理材などである。吸音パネル１の一部または全部に曲面を形成させる必要がない場合にはこのような調質処理材に限定されることなく、例えばＨ３９など加工性は低下するが高強度のものを用いても良い。なお、２枚のアルミニウム合金板１０・１０の厚さＴ１・Ｔ１は一致させてもよく、一致させなくてもよい。また、アルミニウム合金板１０は、例えば、鉄鋼（鉄、炭素鋼、合金鋼など）や、非鉄金属（銅、各種合金など）の金属板に変更しても良く、アルミニウム合金板１０・１０両面で異なる材料を用いても良い。
【００１６】
発泡樹脂２０は、独立気泡からなる、本来通気性がなく吸音性がない材料である。発泡樹脂２０は板状である。発泡樹脂２０の一方側の面から他方側の面に空気が通過しない（後述する孔３０ｂの部分を除く）。「独立気泡からなる」とは、図１（ｂ）に示すように、発泡樹脂２０内の気泡２１どうしが基本的にはつながっていないことをいう（孔３０ｂの部分を除く）。図１（ａ）に示すように、発泡させた発泡樹脂２０の厚さＴ２は、吸音率を最大にしたいピーク周波数や、吸音パネル１に付与させたい強度や剛性などに応じて設定する。加熱によって発泡させる発泡性樹脂を用いる場合には、発泡前の発泡樹脂２０（芯材発泡樹脂）の厚さは、例えば０．５〜１．４ｍｍである。発泡樹脂２０の発泡倍率は、例えば２〜２０倍であり、また例えば３〜１０倍などである。発泡させた発泡樹脂２０の厚さは、例えば２〜２０ｍｍであり、また例えば４〜７ｍｍなどである。なお、発泡樹脂２０は、アルミニウム合金板１０と積層する際にすでに発泡した状態でも良い。
【００１７】
また、発泡樹脂２０を構成する樹脂は、高分子材料からなる合成樹脂である。発泡樹脂２０を構成する樹脂は、例えばポリプロピレン系樹脂である。ポリプロピレン系樹脂は、他の合成樹脂と比べ、安価であり、弾性係数が高く、融点もある程度高い。なお、発泡樹脂２０を構成する樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、又は、ポリエステル系樹脂などでもよい。ポリオレフィン系樹脂には、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ＥＰＲ、ＥＰＤＭなどがある。ポリスチレン系樹脂には、ポリスチレン樹脂、熱可塑性エラストマーＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂などがある。
【００１８】
また、発泡樹脂２０は、発泡前の樹脂を発泡させて製造する。樹脂の発泡は、様々な方法で行うことができる。
例えば、加熱により窒素ガスが発生する発泡剤を樹脂に添加しておき、これを加熱することで樹脂を発泡させる方法がある。具体的には例えば、０．１〜１０重量部の発泡剤をポリプロピレン系樹脂に添加する（ポリプロピレン系樹脂１００ｇに対して０．１〜１０ｇの発泡剤を添加する）。そして、発泡剤を添加したポリプロピレン系樹脂を加熱すると、ポリプロピレン系樹脂は２〜２０倍（体積比）に発泡する。
また例えば、発泡前の樹脂の中にガスを吹き込むことで樹脂を発泡させることができる。また例えば、低温かつ真空状態の発泡前の樹脂に炭酸ガス等のガスを溶かし、これを大気圧に開放させるとともに常温にすることで前記ガスが気泡になり、樹脂を発泡させることができる。また例えば、二酸化炭素等を超臨界状態にして発泡前の樹脂と混練し、これを冷却および減圧させて微細な気泡を発生させることで、樹脂を発泡させることができる。
【００１９】
孔３０は、吸音パネル１に複数形成され、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを厚さ方向（吸音パネル１の厚さ方向）に貫通する。孔３０は、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層させたパネルの一方側の面から他方側の面へ空気が通ることを可能にする。複数の孔３０の配置、ピッチＰ（間隔）、及び開口率などは、吸音率を最大にしたいピーク周波数に応じて適宜設定される。なお、孔３０の孔径については後述する。
【００２０】
また、孔３０は、アルミニウム合金板１０部分の孔３０ａと、発泡樹脂２０部分の孔３０ｂとに分けられる。図１（ｂ）に示すように、孔３０ｂは、連続気泡と同様の構造を備える。孔３０ｂは、孔３０ｂが形成される前に複数の気泡２１どうしを隔てていた壁の主に弱い部分（薄い部分）が破れ（ちぎれ、亀裂が入り）、複数の気泡２１どうしがつながった構造を備える。孔３０ｂの内面は、いわばギザギザ状（ひだ状）である。
【００２１】
また、孔３０により、図１（ａ）に示す吸音パネル１に吸音性が付与される。すなわち、孔３０を通る空気は抵抗を受け、この空気の振動のエネルギー（すなわち音のエネルギー）が熱エネルギーに変換される（以下、「ロスが生じる」という）。具体的には例えば、孔３０の内側で振動する空気と、孔３０の内壁との間に生じる摩擦によりロスが生じる。発泡樹脂２０部分の孔３０ｂの内面はギザギザ状（図１（ｂ）参照）であるので摩擦によるロスが生じやすい。また例えば、オリフィス効果により孔３０の入口に比べ出口での空気の流速が大きくなり、孔３０の出口周辺に空気の渦ができることでロスが生じる。
また孔３０は、針４０（孔形成手段）により形成される。
【００２２】
針４０（孔形成手段）は、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とに貫通させることで孔３０を形成する部材（ドリル、孔あけパンチ、針、釘、突起など）である。複数の針４０は、例えば、ロール（円筒状部材）や板などから突出するように配列される。すなわち、複数の針４０は例えば剣山の針のように配置される。なお、図１（ａ）では針４０を１つのみ図示している。
また、軸方向から見た針４０の断面（以下、単に「針４０の断面」という）は円形状である。なお、針４０の断面は、略円形状（例えば楕円形状や多角形状など）でもよい。
【００２３】
また、針４０の針径Ｄ４（断面径）は、例えば０．３〜５ｍｍであり、好ましくは０．６〜４ｍｍである。ここで、「断面径」を次のように定義する。針４０の断面が円形状の場合、この断面の円の直径を「断面径」とする。針４０の断面が円形状以外の場合、この断面と断面積が等しい円形状断面の円の直径を「断面径」とする。なお、孔形成手段がドリルの場合、ドリル径（軸方向から見たドリルの直径）を「断面径」とする。これと同様に、孔３０ａの孔径Ｄ１を次のように定義する。吸音パネル１の厚さ方向から見た孔３０ａの断面の円の直径、または、この断面と断面積が等しい円形状断面の円の直径を孔径Ｄ１とする。同様に、孔３０ｂの孔径Ｄ２を次のように定義する。吸音パネル１の厚さ方向から見た孔３０ｂの断面のうち、断面積が最も狭い断面の円の直径、または、この断面と断面積が等しい円形状断面の円の直径を孔径Ｄ２とする。
孔３０ａの孔径Ｄ１は、針４０の針径Ｄ４とほぼ等しい。一方で、孔３０ｂの孔径Ｄ２は、針４０の針径Ｄ４よりも小さくなる。（詳細は後述）。
【００２４】
（製造方法１）
発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層し、孔３０が形成されていない状態のパネル（複合形成体）は例えば次のように製造される。なお、孔３０が形成されていない状態の前記パネルを「パネル１’」という（図示なし）。
例えば、発泡剤を混練した発泡前の樹脂と、アルミニウム合金板１０と、を接着剤等で接着して（貼り付けて）積層させる。この積層させた材料を加熱して樹脂を発泡させ、発泡樹脂２０を形成する。これによりパネル１’、さらに詳しくは、発泡した状態の発泡樹脂２０を備えた発泡樹脂金属積層パネル１’が製造される。
また例えば、すでに発泡した状態の発泡樹脂２０に、アルミニウム合金板１０を接着剤等で接着すること等により発泡樹脂金属積層パネル１’が製造される。
【００２５】
孔３０は、発泡させた発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層させた状態で、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とに針４０を貫通させることで形成される。針４０による孔３０の形成は、具体的には例えば次のように行う。
例えば、複数の針４０が表面に設けられた第１ロール（図示なし）と、複数の針４０に対応する凹部が表面に設けられた第２ロール（図示なし）と、の２つのロールの間に発泡樹脂金属積層パネル１’を通して、２つのロールを回転させながら発泡樹脂金属積層パネル１’に針４０を突き刺すことで、複数の孔３０が発泡樹脂金属積層パネル１’に形成されるとともに吸音パネル１が送り出される。
また例えば、複数の針４０が表面に設けられた第1プレス板（図示なし）と、複数の針４０に対応する凹部が表面に設けられた第2プレス板（図示なし）と、の２つのプレス板で発泡樹脂金属積層パネル１’を挟んでプレスすることで、複数の孔３０が発泡樹脂金属積層パネル１’に形成されるとともに吸音パネル１が製造される。
【００２６】
（製造方法２）
吸音パネル１は、次のように製造しても良い。未発泡状態の発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層した未発泡樹脂金属積層パネル１’’（図示なし）に、上記と同様に孔３０を形成する。次に、未発泡樹脂金属積層パネル１’’を加熱することで、発泡樹脂２０を発泡させる。これにより吸音パネル１が製造される。この製法では、針径Ｄ４が０．６ｍｍ以上の針を用いれば、発泡樹脂２０が発泡する過程で孔３０ｂがふさがらない。
【００２７】
（曲面加工など）
吸音パネル１は、一部または全部が曲面に加工されている、または、平坦である。さらに詳しくは、上記「製造方法１」または「製造方法２」等により製造された平坦な吸音パネル１を、平坦なまま用いても良い。
また、平坦な吸音パネル１の一部または全部を曲面に加工して用いても良い。吸音パネル１を曲面に加工する場合は、上述した、吸音パネル１、発泡樹脂金属積層パネル１’’（図示なし）、または、未発泡樹脂金属積層パネル１’’’（図示なし）の一部または全部をプレス加工することにより曲面に加工する。
発泡樹脂金属積層パネル１’’、または、未発泡樹脂金属積層パネル１’’’を曲面に加工する場合は、例えば、前記第1プレス板（図示なし）と第2プレス板（図示なし）とを所望の形状の曲面として、孔３０の形成と曲面の形成とを同時にしても良い。
また、プレス加工による曲面の形成は、未発泡樹脂金属積層パネル１’’’に対して行うことが好ましい。さらに詳しくは、発泡状態にある発泡樹脂２０をそれぞれ備える吸音パネル１または発泡樹脂金属積層パネル１’は、未発泡樹脂金属積層パネル１’’に比べ、プレス加工性が低い。なお、孔３０が形成された積層パネルは、孔３０が形成されていない積層パネルに比べ、さらにプレス加工性が低い。したがって、より深い曲面加工が必要な場合には、未発泡樹脂金属積層パネル１’’に孔３０をあけて未発泡樹脂金属積層多孔パネル１’’’（図示なし）とした後に、これをプレス加工により曲面に加工し（または、上述したように孔３０の形成とプレス加工とを同時に行い）、その後にこれを加熱発泡させることにより吸音パネル１を得ることが好ましい。
【００２８】
（実験）
吸音パネル１の垂直入射吸音率（以下、単に「吸音率」とも言う）を、２１種類のサンプルについて調べた。実験は次の条件で行った。ＪＩＳＡ１４０５−２規格に基づいて実験した。背後空気層の厚さは２０ｍｍである。孔３０のピッチＰは１０ｍｍである。孔３０のピッチＰとは、ある孔３０の中心と、この孔３０に隣接する孔３０の中心との間隔である。表１に、各サンプルについて、アルミニウム合金板１０の１枚の厚さ（「表面アルミ厚さ（ｍｍ）」）と、発泡樹脂２０の発泡倍率（倍）と、発泡樹脂２０の厚さ（ｍｍ）とを示す。表２に、各サンプルについて、針４０の針径Ｄ４（ｍｍ）を示す。発泡状態の（発泡後の）発泡樹脂２０と、２枚のアルミニウム合金板１０・１０とを積層したパネル１’に、針４０を貫通させることで孔３０を形成した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
周波数（Ｈｚ）と垂直入射吸音率との関係を表すグラフを図３〜図５に示す。サンプル「１−１」〜「１−１４」の実験結果を図３に、サンプル「１−１０」「２−１０」「３−１０」及び「４−１０」の実験結果を図４に、サンプル「４−３」「４−５」「４−１０」「４−１２」及び「４−１４」の実験結果を図５にそれぞれ示す（以下では、上述した各構成要素については図１参照）。
【００３２】
図３にサンプル「１−１」〜「１−１４」の実験結果を示す。さらに詳しくは、厚さＴ２が４ｍｍで４倍発泡の発泡樹脂２０の両面に、厚さＴ１が０．１５ｍｍのアルミニウム合金板１０を積層してパネル１’を作成し、表２に示すように０．３〜４．０ｍｍの範囲で直径（針径Ｄ４）を変化させた針４０を用いて、ピッチＰを１０ｍｍ間隔として、パネル１’に孔３０をあけることにより作成した吸音パネル１の垂直入射吸音率を測定した結果を図３に示す。
この結果から次の（１）から（１１）のことがわかった。（１）針径Ｄ４の変化と共に、吸音率が最大となるピーク周波数が変化する。（２）概ね、針径Ｄ４が大きくなるほど、ピーク周波数が高くなった。（３）針径Ｄ４の変化と共に、ピーク周波数における吸音率の大きさが変化する。（４）針径Ｄ４が０．３ｍｍ（サンプル「１−１」）、及び、０．５ｍｍ（サンプル「１−２」）の場合には、全周波数にわたり吸音率は０．１程度しかない。（５）針径Ｄ４が０．６ｍｍから４．０ｍｍの範囲（サンプル「１−３」〜「１−１４」）では、吸音率の最大値は０．４を越えた。（６）針径Ｄ４が０．８ｍｍから３．５ｍｍの範囲（サンプル「１−４」〜「１−１３」）では、吸音率の最大値は０．５を越えた。（７）針径Ｄ４が１．０ｍｍから３．０ｍｍの範囲（サンプル「１−５」〜「１−１２」）では、吸音率の最大値は約０．６８を超えた。（８）針径Ｄ４が１．２ｍｍから２．５ｍｍの範囲（サンプル「１−６」〜「１−１１」）では、吸音率の最大値は約０．７９を超えた。（９）針径Ｄ４が１．４ｍｍから２．５ｍｍの範囲（サンプル「１−７」〜「１−１１」）では、吸音率の最大値は約０．８８を超えた。（１０）吸音率が最大となるのは針径Ｄ４が１．８ｍｍ及び２ｍｍ（サンプル「１−９」及び「１−１０」）のときであり、このときの吸音率の最大値は１．０と良好な値であった。（１１）実験を実施していないが、針径Ｄ４が４ｍｍを越えると吸音率の最大値が０．４未満となることが図３から予想され、良好な吸音率を得ることが出来なくなる場合がある。
なお、図７に、積層板ではなく単一材料（石膏ボード）に直径５ｍｍの孔を開けたボードの残響室法吸音率を示す（非特許文献１の７９ページ参照）。この従来技術では、吸音率の最大値が約０．４以下である。
【００３３】
つぎに、図４にサンプル「１−１０」「２−１０」「３−１０」及び「４−１０」の実験結果を示す。さらに詳しくは、針径Ｄ４は２ｍｍに、孔３０のピッチＰは１０ｍｍにそれぞれ固定し、アルミニウム合金板１０の厚さＴ１と、発泡樹脂２０の発泡倍率及び厚さＴ２とを表1に示すように変化させて吸音パネル１の垂直入射吸音率を測定した結果を図４に示す。この結果から、吸音率の最大値およびピーク周波数に各サンプル間でバラツキはあるものの、各サンプルの吸音率の最大値は０．８〜１．０と良好な値を示すことがわかった。さらに詳しくは、サンプル「２−１０」の吸音率の最大値は約０．８となった。サンプル「３−１０」の吸音率の最大値は約０．９５となった。サンプル「１−１０」及び「４−１０」の吸音率の最大値は約１．０となった。
【００３４】
また、図5にサンプル「４−３」「４−５」「４−１０」「４−１２」及び「４−１４」の実験結果を示す。さらに詳しくは、発泡倍率が７倍、かつ、厚さが７ｍｍ（他のサンプルに比べて分厚い）の発泡樹脂２０の両面に、厚さＴ１が０．３ｍｍのアルミニウム合金板１０を積層してパネル１’を作成し、表２に示すように針径Ｄ４を０．６ｍｍから４．０ｍｍまで変化させて吸音パネル１の垂直入射吸音率を測定した結果を図５に示す。この結果から（１）から（５）のことがわかった。（１）サンプル「４−３，５，１０，１２，１４」は、図３に示したサンプル「１ー１」〜「１−１４」と比較して吸音率の最大値およびピーク周波数は異なるものの、図３に示した結果と同様の傾向（針径Ｄ４の変化と共にピーク周波数および吸音率の最大値が変化する傾向）を示した。（２）サンプル「４−３，５，１０，１２，１４」の吸音率の最大値は０．６以上と良好な値を示し、これらのうちでは針径Ｄ４が２ｍｍの場合（サンプル「４−１０」）に吸音率が最大（約１．０）となる。（３）針径Ｄ４が１．０ｍｍの場合（サンプル「４−５」）は吸音率の最大値が約０．６となった。（４）針径Ｄ４が３ｍｍの場合（サンプル「４−１２」）は吸音率の最大値が約０．７を超えた。（５）針径Ｄ４が４ｍｍの場合（サンプル「４−１４」）は１４００Ｈｚ以下での吸音率の最大値が約０．５５を超えた。
【００３５】
（効果１）
この吸音パネル１は、図１（ａ）に示すように、独立気泡からなる発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０（金属板）とを積層させている。よって、連続気泡の発泡樹脂と表面板とを備えた吸音材に比べ、強度や剛性を高くできる。その結果、吸音パネル１は、例えば隔壁などの構造物として利用しやすい。
【００３６】
また、この吸音パネル１には、独立気泡からなる発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを厚さ方向に貫通する複数の孔３０が形成されている。よって、本来通気性がなく吸音性がない独立気泡からなる発泡樹脂２０と、本来通気性がなく吸音性がないアルミニウム合金板１０と、を積層させたパネル１’（図示なし）に、吸音性を付与できる。
【００３７】
（効果２）
また、この吸音パネル１の孔３０は、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とに針径Ｄ４（断面径）が０．６〜４ｍｍの針４０（孔形成手段）を貫通させることで形成されたものである。よって、針径Ｄ４が０．６〜４ｍｍ以外の場合に比べ、吸音性が得られやすい。
さらに詳しくは、針４０の針径Ｄ４が４ｍｍを超える場合、同４ｍｍ以下の場合に比べ、孔３０を通る空気が受ける抵抗が小さく（空気の粘性が小さく）、吸音性が十分に得られない場合がある。
また、針４０の針径Ｄ４が０．６ｍｍ未満の場合に吸音性が十分に得られない場合があることについて説明する。まず、特許文献６（特開２００６−１１６６７１号公報）の段落００２９には、金属材に形成する孔の大きさが小さいほど吸音性能に優れ、突起の先端の幅の最大長さ（針径Ｄ４）が０．３ｍｍ以下であることが好ましい、と記載されている。そこで、この文献に記載の技術に基づいて、アルミニウム合金板１０と発泡樹脂２０とを積層したパネル１’に、針径Ｄ４が０．３ｍｍの針４０で孔３０を形成することが考えられる。しかしながら、針径Ｄ４が０．６ｍｍ未満の針４０で孔３０を形成してもパネル１’に十分大きな吸音性を付与することができなかった。この理由は次のように予想される。発泡樹脂２０に針４０を刺しこんだとき、複数の気泡２１（図１（ｂ）参照）を隔てていた壁の主に弱い部分が破れる。このとき、破れた部分の近傍は、針４０が刺しこまれた向き（図１（ａ）では下向き）または針４０の径方向外側向きに弾性変形する。そして、針４０を発泡樹脂２０から引き抜くと、発泡樹脂２０のうち弾性変形した部分は元に戻る。すると、図１（ｂ）に示すように、孔３０ｂの孔径Ｄ２は、針４０の針径Ｄ４よりも小さくなる。その結果、図１（ａ）に示す針径Ｄ４が０．６ｍｍ未満の針４０で孔３０を形成した場合には、孔３０ｂでの通気性が十分に確保されない場合があり、吸音性が不十分となる。なお、図２の写真は、アルミニウム合金板１０の孔径Ｄ１より発泡樹脂２０の孔径Ｄ２のほうが小さいことを示している。
【００３８】
また、この吸音パネル１の孔３０を形成する針４０の針径Ｄ４（断面径）は、０．６ｍｍ以上なので、吸音パネル１の生産性の低下や生産コストを抑制できる。さらに詳しくは、針４０は、使用により磨り減って先端が丸くなる。先端が丸くなった針４０は、パネル１’に刺しこむときに、曲がりやすく、折れやすい。針４０が曲がった場合や折れた場合は、針４０を交換する必要が生じうる。その結果、吸音パネル１の生産性が低下する、および、生産コストがかかる、という問題が生じうる。一方で、針４０の針径Ｄ４が０．６ｍｍ以上の場合、同０．６ｍｍ未満の場合に比べ、針４０の強度を大きくできる。すなわち、針４０を曲がりにくく、折れにくくできる。よって、上記問題を抑制できる。
【００３９】
（効果３）
また、この吸音パネル１では、発泡樹脂２０の発泡倍率は２〜２０倍である。よって、吸音パネル１は強度や剛性を備えるとともに軽量である。なお、発泡樹脂２０の発泡倍率が２倍未満の場合、曲げ剛性か曲げ強度が同じアルミニウム合金板１０単体と比べて軽量とはならない場合がある。また、発泡樹脂２０の発泡倍率が２０倍以上の場合、曲げ剛性及び曲げ強度が十分に確保できない場合がある。
【００４０】
（効果４）
また、この吸音パネル１では、発泡させた発泡樹脂２０の厚さＴ２は２〜２０ｍｍである。よって、厚さＴ２が２ｍｍ未満の場合よりも吸音パネル１の吸音性を高くできる。また、厚さＴ２が２０ｍｍを超える場合よりも、吸音パネル１が占めるスペースを削減できる。
【００４１】
（効果５）
また、この吸音パネル１では、「金属板」はアルミニウム合金板１０である。よって、吸音パネル１外部の熱源から出た熱線（遠赤外線）をアルミニウム合金板１０で反射できる。よって、発泡樹脂２０の温度が融点以上になることを抑制でき、発泡樹脂２０が熱で溶けることが抑制される。その結果、吸音パネル１の耐熱性を向上できる。
この吸音パネル１は、例えば、騒音を発生させる熱源と電子機器類等との間に配置できる。すなわち、吸音パネル１は、吸音性を備えたヒートインシュレータとして用いることができる。上記「騒音を発生させる熱源」は、例えば、自動車のエンジンルームや排気管などである。上記「電子機器類等」は、例えば、ハイブリッドカーのインバータ、エンジンの燃料噴射装置、その他電子機器類、または、ケーブル類などである。
【００４２】
（効果６）
また、一部または全部が曲面に加工されている、または、平坦である吸音パネル１も、上記と同様の効果を奏する。
【００４３】
（その他の効果）
この吸音パネル１では、発泡させた発泡樹脂２０に針４０を貫通させることで孔３０ｂを形成した場合は、発泡前の樹脂に孔３０ｂを形成した後に樹脂を発泡させた場合のように、発泡樹脂２０が発泡する過程で孔３０ｂがふさがってしまうことがない。ただし、直径が０．６ｍｍ以上の針４０を用いれば、発泡樹脂２０が発泡する過程でも孔３０ｂがふさがらないので、発泡前の樹脂に針４０を貫通させて孔３０ｂを形成した後に加熱により樹脂を発泡させても吸音パネル１を得ることが出来る。
また、この吸音パネル１では、発泡させた発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層させた状態で孔３０が形成される（孔３０ａと孔３０ｂとを別個に形成するのではない）。よって、発泡樹脂２０に形成された孔３０ｂと、アルミニウム合金板１０に形成された孔３０ａと、が連通した孔３０を容易に形成できる。
【００４４】
（変形例）
上記実施形態のアルミニウム合金板１０は１枚でもよい。この場合、１枚のアルミニウム合金板１０側を音源側に配置してもよく、発泡樹脂２０側を音源側に配置してもよい。なお、発泡樹脂２０側を音源側に配置すれば、吸音のピーク周波数が高くなる。
【００４５】
また、発泡樹脂２０とアルミニウム合金板１０とを積層させない状態で孔３０ａと孔３０ｂとを別個に形成してもよい。この場合、例えば、別個に形成された孔３０ａと孔３０ｂとに位置決め手段（針状部材、棒状部材など）を通した状態でアルミニウム合金板１０と発泡樹脂２０とを接着すれば、孔３０ａと孔３０ｂとが連通した孔３０を形成できる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 吸音パネル
１０ アルミニウム合金板（金属板）
２０ 発泡樹脂
３０、３０ａ、３０ｂ 孔
４０ 針（孔形成手段）
Ｄ４ 針径（断面径）
Ｔ２ 発泡樹脂の厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立気泡からなる発泡樹脂と金属板とを積層させた吸音パネルであって、
前記発泡樹脂と前記金属板とを厚さ方向に貫通する複数の孔が形成された、吸音パネル。
【請求項２】
前記孔は、前記発泡樹脂と前記金属板とに孔形成手段を貫通させることで形成され、
前記孔形成手段の断面径は０．６〜４ｍｍである、請求項１に記載の吸音パネル。
【請求項３】
前記発泡樹脂の発泡倍率は２〜２０倍である、請求項１または２に記載の吸音パネル。
【請求項４】
前記発泡樹脂の厚さは２〜２０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸音パネル。
【請求項５】
前記金属板はアルミニウム合金板である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸音パネル。
【請求項６】
一部または全部が曲面に加工されている、または、平坦である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の吸音パネル。
【請求項１】
独立気泡からなる発泡樹脂と金属板とを積層させた吸音パネルであって、
前記発泡樹脂と前記金属板とを厚さ方向に貫通する複数の孔が形成された、吸音パネル。
【請求項２】
前記孔は、前記発泡樹脂と前記金属板とに孔形成手段を貫通させることで形成され、
前記孔形成手段の断面径は０．６〜４ｍｍである、請求項１に記載の吸音パネル。
【請求項３】
前記発泡樹脂の発泡倍率は２〜２０倍である、請求項１または２に記載の吸音パネル。
【請求項４】
前記発泡樹脂の厚さは２〜２０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸音パネル。
【請求項５】
前記金属板はアルミニウム合金板である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸音パネル。
【請求項６】
一部または全部が曲面に加工されている、または、平坦である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の吸音パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１６８４１５（Ｐ２０１２−１６８４１５Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０３０７（Ｐ２０１１−３０３０７）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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