吸音体
【課題】吸音体の大型化を招くことなく、低周波領域において高度な吸音効果を達成することができる吸音体を提供する。
【解決手段】貫通孔２ａが形成された枠体２と、貫通孔２ａの一方の開口を覆う膜振動型吸音材３を有する吸音体１であって、膜振動型吸音材３が、複数の吸音層が一体化された積層体からなり、該複数の吸音層のうち最も貯蔵弾性率が高い吸音層を第１の吸音層、最も貯蔵弾性率が低い吸音層を第２の吸音層とし、前記第１の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’１、前記第２の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’２とするとき、Ｅ’１／Ｅ’２≧３であり、かつ前記積層体において第1の吸音層から外側に向かって、各吸音層の貯蔵弾性率が漸次減少していることを特徴とする吸音体。
【解決手段】貫通孔２ａが形成された枠体２と、貫通孔２ａの一方の開口を覆う膜振動型吸音材３を有する吸音体１であって、膜振動型吸音材３が、複数の吸音層が一体化された積層体からなり、該複数の吸音層のうち最も貯蔵弾性率が高い吸音層を第１の吸音層、最も貯蔵弾性率が低い吸音層を第２の吸音層とし、前記第１の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’１、前記第２の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’２とするとき、Ｅ’１／Ｅ’２≧３であり、かつ前記積層体において第1の吸音層から外側に向かって、各吸音層の貯蔵弾性率が漸次減少していることを特徴とする吸音体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は吸音体に関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音は振動とともに身近な問題であり、吸音体への要求は依然として高い。また用途や目的に応じて要求特性も多岐にわたり、最近では低周波領域での吸音性能が高い材料が望まれている。
従来の吸音材料として、例えば、グラスウール、ロックウールのように繊維を綿状またはボード状に成型した材料や、ポリウレタンフォームのように高分子材料を発泡させた材料などの多孔質材料が用いられる。これらの多孔質材料に音波が入射すると、音波が材料内の隙間の空気を振動させるため、空気自身の粘性および周囲との摩擦によって、振動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換、散逸されて吸音効果が得られる。
【０００３】
低周波領域における吸音性能の向上を目的とした吸音体として、例えば下記特許文献１には、音響的に透明な２枚のシートの間の空間に粉体を充填してなる粉体含有シート状物を断熱材層に積層一体化した構成が開示されており、この構成においては、粉体粒子の縦振動により低周波領域での吸音が得られる旨が記載されている。
下記特許文献２には、可撓性を有するベースフィルム上にバインダー接着剤により微細な粒子を接着してなる吸音層と、弾性層とを面接着してなる吸音体が開示されている。この吸音体において、ベースフィルムの厚さ、粒子の重さや大きさ、およびバインダー接着剤の粘性によって、吸音効果が得られる音域を変えることができる旨が記載されている。
下記特許文献３には、通気性材料の一面に通気止めフィルムを積層するとともに、該通気性材料の一面に凹部を設けるなどして、通気性材料と通気止めフィルムとが接触していない部分を形成することにより、共振効果による膜振動を利用して、広い周波数領域で吸音効果が得られるようにした吸音体が記載されている。
【特許文献１】特開平９−１７０２７６号公報
【特許文献２】特開平７−１４０９８５号公報
【特許文献３】特開２００４−１３０７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載されている吸音体では、例えば５００Ｈｚ以下の低周波数領域において、吸音率が０．５以上となるような高度な吸音効果を達成することは難しい。
図４は、発泡ウレタン（厚さ１０、２０、５０ｍｍ）、フェルト（厚さ１０、５０ｍｍ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体の発泡体（発泡ＥＶＡ、厚さ１０ｍｍ）について、吸音率の周波数特性を測定した結果を示すグラフである。横軸は周波数（単位：Ｈｚ）、縦軸は吸音率を示す。
従来の多孔質材料にあっては、例えば図４に示すように、厚さを増大させれば低周波領域での吸音率が向上し、例えば発泡ウレタンの厚さを５０ｍｍにすれば４５０〜５００Ｈｚの周波数領域において、０．５〜０．６程度の吸音率を達成することが可能である。
しかしながら、多孔質材料の厚さを増大させると、吸音体が大型化するため好ましくない。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、吸音体の大型化を招くことなく、低周波領域において高度な吸音効果を達成することができる吸音体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決すべく本発明者等が鋭意研究を重ねた結果、良好な吸音効果が得られる周波数領域が所望の周波数領域よりも高周波数側にある膜振動型の吸音層に、該吸音層よりも貯蔵弾性率が低い膜振動型の吸音層を積層一体化することによって、良好な吸音効果が得られる周波数領域を低周波数側へシフトさせることができることを見出して本発明に至った。
すなわち本発明の吸音体は、貫通孔が形成された枠体と、該貫通孔の一方の開口を覆う膜振動型吸音材を有する吸音体であって、前記膜振動型吸音材が、複数の吸音層が一体化された積層体からなり、該複数の吸音層のうち最も貯蔵弾性率が高い吸音層を第１の吸音層、最も貯蔵弾性率が低い吸音層を第２の吸音層とし、前記第１の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’１、前記第２の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’２とするとき、（Ｅ’１／Ｅ’２）≧３であり、かつ前記積層体において第1の吸音層から外側に向かって、各吸音層の貯蔵弾性率が漸次減少していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、吸音体の大型化を招くことなく、低周波領域において高度な吸音効果を達成することができる吸音体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明における貯蔵弾性率（Ｅ’）の値は ＪＩＳ Ｋ７２４４−３（曲げ振動）に準処する測定方法により、サンプルサイズを長さ２０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍとし、測定条件を歪振幅６μｍ、２５℃、２０Ｈｚとして得られる値（単位：Ｐａ）である。また損失正接（ｔａｎδ）は貯蔵弾性率（Ｅ’）に対する損失弾性率（Ｅ”）の比（Ｅ”／Ｅ’）の絶対値で表される値である。該貯蔵弾性率（Ｅ’）および損失正接（ｔａｎδ）の測定周波数は、一般的に測定可能な範囲（０．２〜５０Hz）の中で、実際の吸音周波数により近いという理由で２０Ｈｚを採用した（なお、５０Hzではデータのばらつきが多い為、２０Hzとした。）。貯蔵弾性率（Ｅ’）および損失正接（ｔａｎδ）は材質によって決まる値である。
尚、貯蔵弾性率（Ｅ’）および損失正接（ｔａｎδ）の測定は、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、粘弾性スペクトロメータＥＸＳＴＡＲ６０００ ＤＭＳ、形式名ＤＭＳ６１００を使用した。
【０００８】
本明細書における吸音率は「垂直入射吸音率」の意味であり、ＪＩＳ Ａ １４０５−２に準処する方法で、直径１００ｍｍのインピーダンス管内にサンプルをセットして測定される値である。サンプル直径は１００ｍｍ弱とし、スペーサーを介して、インピーダンス管内に固定する。背後空気層厚（すなわち、枠体の厚さＴ）の変更は、サンプルの背後にある剛体（ピストン）の位置を調整することによって行うことができる。またサンプル径（すなわち、枠体の貫通孔の直径Ｄ）の変更は、スペーサーの内径を調整することによって行うことができる。
入射周波数を変化させながら吸音率を測定し、吸音率が最も高くなるときの周波数をピーク周波数（吸音周波数ということもある。）という。
また、本発明の吸音体による吸音は膜振動型吸音であるため、共振する周波数での吸音となる。そこで、良好な吸音が生じる周波数の範囲の広さの指標となる値として、ピーク周波数±５０Ｈｚの吸音率平均をとり、平均吸音率と定義した。
【０００９】
図１は本発明の吸音体の一実施形態を示したもので、図１（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図中符号１は吸音体、２は枠体、３は膜振動型吸音材、４は吸音体が取り付けられている施工面を示している。吸音体１は、貫通孔２ａを有する枠体２の表面２ｂ上に、膜振動型吸音材３が積層され、固定されている。
本実施形態の吸音体１は枠体２の裏面２ｃが施工面４に接着固定されており、膜振動型吸音材３と施工面４との間に背後空気層５が形成された状態で使用される。すなわち枠体２の表面２ｂおよび裏面２ｃそれぞれにおける貫通孔２ａの開口のうち、表面における開口が膜振動型吸音材３で覆われており、裏面における開口が施工面４によって閉じられている。
【００１０】
本実施形態の枠体２は、外形形状が円形で、同心円状の貫通孔２ａが設けられている。枠体２は貫通孔２ａを有していればよく、外形形状は任意とすることができる。枠体２自身は、吸音性能を有していてもよく、有していなくてもよい。枠体２の材質は特に制限されないが、軽量化の点からは樹脂などの比重の低い材料が好ましい。
枠体２の厚さＴによって膜振動型吸音材３の施工面４側に形成される背後空気層５の厚さが決まる。
枠体２の厚さＴは、吸音性能の点からは３ｍｍ以上が好ましい。また全体のサイズを抑える点からは、５０ｍｍ以下が好ましい。
【００１１】
貫通孔２ａの形状（枠体２の表面２ｂにおける開口の形状）は円形に限らず、多角形など任意の形状とすることができる。特に、吸音率がピークとなるピーク周波数がより低くなる点、および該ピーク周波数における吸音率がより高くなる点からは、円形であることが好ましい。貫通孔２ａの直径Ｄは吸音性能の点から２０ｍｍ以上が好ましい。
枠体２の厚さＴおよび貫通孔２ａの直径Ｄは、これらによって得られる吸音体１の吸音特性（ピーク周波数および吸音率）が変化する。例えば５００Ｈｚ以下の低周波数領域に吸音率が０．５以上となる周波数領域が存在するような、高度な吸音効果を良好に達成できるように、これらの寸法を設定することが好ましい。
【００１２】
膜振動型吸音材３は、複数の吸音層が一体化された積層体からなる。該積層体における吸音層は該層自身が膜振動により吸音作用を生じうる膜振動型の吸音層である。具体的に、該積層体を構成している吸音層が膜振動により吸音作用を生じるためには、それぞれの吸音層における流れ抵抗が１×１０６Ｎ・ｓ／ｍ４以上であることが好ましい。本明細書における流れ抵抗の値は、材料表面に垂直方向に一定の空気流を通した時の材料両面間の圧力差を空気流の速度を割った値である。音は流速が非常に小さい状態に相当するので、流速が０に近づいた場合の極限値として定義される。測定法は、ＩＳＯ ９０５３のＤＣ法に準拠する。
【００１３】
膜振動型吸音材３は吸音層以外に、膜振動型吸音材３の吸音特性に影響を及ぼさない他の層を有していてもよい。例えば接着層は、厚さが０．5ｍｍ以下であれば膜振動型吸音材３の吸音特性に影響しない。したがって、膜振動型吸音材３は、複数の吸音層の他に、厚さが０．５ｍｍ以下の接着剤層を有していてもよい。
【００１４】
本発明において、膜振動型吸音材３を構成している吸音層のうち、最も貯蔵弾性率（Ｅ’）が高い吸音層を第１の吸音層といい、最も貯蔵弾性率（Ｅ’）が低い吸音層を第２の吸音層とし、第１の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’１、前記第２の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’２とすると、Ｅ’１／Ｅ’２で表される比は３以上である。該Ｅ’１／Ｅ’２の値は好ましくは４以上であり、より好ましくは１７以上である。Ｅ’１とＥ’２の比が上記範囲であると吸音層を積層することによる周波数領域を低周波数側へシフトさせる効果が得られやすい。
該Ｅ’１／Ｅ’２の上限値は特に限定されないが１６００以下が好ましい。これより大きいと膜振動型吸音材３の耐熱性や強度が不足するおそれがある。
膜振動型吸音材３を構成している第１の吸音層の貯蔵弾性率Ｅ’１の範囲は特に制限されないが、例えば１×１０７〜１×１０１０Ｐａが好ましく、５×１０７〜５×１０９Ｐａがより好ましい。
【００１５】
膜振動型吸音材３を構成する吸音層が２層である場合、第２の吸音層は第１の吸音層に対して表側および裏側（枠体２側）のどちら側に積層してもよい。温度変化に対する耐久性の点からは、枠体２に最も近い吸音層の貯蔵弾性率が、より大きい方が好ましい。
膜振動型吸音材３を構成する吸音層が３層以上である場合の積層順序は、第1の吸音層の表側、裏側（枠体２側）のいずれにおいても、第1の吸音層から外側に向かって、各吸音層の貯蔵弾性率が漸次減少するように構成される。例えば貯蔵弾性率の大小の関係が「第１の吸音層Ａ＞第３の吸音層Ｃ＞第２の吸音層Ｂ」である３種の層を用いる場合、積層順序の例としては、ＢＡＢ（第２の吸音層Ｂ上に第１の吸音層Ａおよび第２の吸音層Ｂがこの順に積層されていることを示す、表側と裏側は区別しない、以下同様。）、ＢＡＣ、ＣＡＣ、ＣＡＢ、ＢＣＡ、ＢＣＡＢ、ＢＣＡＣ、ＢＣＡＣＢが挙げられる。
【００１６】
得ようとする吸音体１において、枠体２の貫通孔２ａの表面２ｂにおける開口を第１の吸音層のみで覆った状態で測定した、吸音率のピーク周波数（以下、積層前ピーク周波数ということもある）が７００Ｈｚ以下であり、かつ該積層前ピーク周波数における吸音率（以下、積層前吸音率ということもある。）が０．５以上であることが好ましい。該積層前ピーク周波数および積層前吸音率の値は、枠体２の厚さ（Ｔ）および枠体２の貫通孔の直径（Ｄ）が一定であれば、第1の吸音層の貯蔵弾性率（Ｅ’１）、第１の吸音層の層厚、第１の吸音層の比重によって変わる。積層前ピーク周波数及び積層前吸音率の値が上記の範囲であると、５００Ｈｚ以下の低周波数領域に吸音率が０．５以上となる周波数領域が存在するような高度な吸音効果を達成しやすい。積層前ピーク周波数の下限値は特に制限されないが、３００Ｈｚ以上が好ましい。積層前吸音率の上限は特に制限されず１でもよい。
【００１７】
膜振動型吸音材３を構成する吸音層（第１の吸音層、第２の吸音層、第３の吸音層…）の材質としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができ、具体的には、ＥＥＡ（エチレンエチルアクリレート）、ＥＶＡ（酢酸ビニル共重合体）、ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＳＥＢＳ（スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体）、ＳＩＳ（スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体），ＳＥＰＳ（スチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＴ−Ｇ（ポリエチレンテレフタレートグリコール）、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、環状オレフィン、ポリ乳酸、ＥＢＭ（エチレンブテン共重合体）、エチレン−αオレフィン共重合体、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）等から選ばれる１種または２種以上の混合樹脂、またはこれらの樹脂をベース樹脂とし、これに無機フィラー及び又は有機フィラーを適宜添加した混合物等が挙げられる。
上記に挙げた樹脂の中でも、以下の組合せが好ましい。（ＨＤＰＥ／ＬＬＤＰＥ／ＥＢＭ）、（ＨＤＰＥ／ＬＬＤＰＥ／エチレン−オクテン共重合体）、（ＰＥＴ−Ｇ／ＴＰＵ）、（軟質ＰＶＣ（可塑剤量４０部以上）／半硬質ＰＶＣ（可塑剤量３０部以下））、（ＰＰ／ＥＢＭ）、（ＰＰ／エチレン−オクテン共重合体）、（ＣＰＥ／ＥＥＡ）、（ＰＰ／ＳＥＢＳ）、（ＨＤＰＥ／ＳＥＢＳ）、（ＨＤＰＥ／ＬＬＤＰＥ／ＳＩＳ）、（ＨＤＰＥ＋ＬＬＤＰＥブレンド物／ＳＩＳ）、（ＡＢＳ／ＳＩＳ）、（ＰＰ／ＳＩＳ）、（ＡＢＳ／軟質ＰＶＣ（可塑剤量４０部以上））。
【００１８】
無機フィラーの例としては、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、等が挙げられる。
無機フィラーを配合する場合、その配合量は特に限定されないが機械強度の点からは、吸音層の構成材料中８０質量％以下が好ましく、６０質量％以下がより好ましい。
有機フィラーの例としては、３，３’，３’’，５，５’，５’’−ヘキサ−ｔｅｒｔ−ブチル−ａ，ａ’，ａ’’−（メシチレン−２，４，６−トリイル）トリ−ｐ−クレゾール（例えば、製品名：アデカスタブ ＡＯ−３３０、ＡＤＥＫＡ社製）、トリス（２，４ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）フォスファイト（例えば、製品名：Ｉｒｇ１６８、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）が好ましい。
有機フィラーを配合する場合、その配合量は特に限定されないが、機械強度の点からは、吸音層の構成材料中８０質量％以下が好ましく、６０質量％以下がより好ましい。
【００１９】
膜振動型吸音材３を構成する吸音層のうち、貯蔵弾性率（Ｅ’）が最も高い第１の吸音層が、最も厚いことが好ましい。
第１の吸音層の厚さは、前記積層前ピーク周波数及び積層前吸音率が好ましい値となるように、材料に応じて設定することが好ましい。例えば ０．１〜３．０ｍｍの範囲が好ましく、０．２〜２．０ｍｍがより好ましく、０．３〜１．６ｍｍがさらに好ましい。
第２の吸音層および必要に応じて設けられる第３の吸音層…の厚さは、第１の吸音層の厚さよりも小さいことが好ましく、互いに同じであってもよく異なっていてもよい。例えば０．１〜１．５ｍｍの範囲が好ましく、０．１〜１．０ｍｍがより好ましく、０．１〜０．５ｍｍがさらに好ましい。
膜振動型吸音材３を構成する吸音層の各層の厚さの合計は、０．２〜４．５ｍｍの範囲が好ましく、０．３〜３．０ｍｍがより好ましく、０．４〜２．１ｍｍがさらに好ましい。該厚さの合計が上記範囲より大きいと、製品重量が増加して好ましくない。
【００２０】
膜振動型吸音材３は、これを構成する複数の吸音層を一体化することにより形成できる。一体化の方法は、接着剤層を介して接着一体化してもよく、熱融着でもよい。具体的には多層押出成形により複数の吸音層を備えた積層体を成形してもよく、各層をそれぞれ成形した後に接着剤を用いたドライラミネート法で積層一体化してもよい。接着剤層の厚さは０．１ｍｍ以下であればよく、充分な接着強度が得られる厚さとする。
【００２１】
枠体２に膜振動型吸音材３を固定する手段としては、接着剤、両面テープ等の接着または粘着手段を用いてもよく、圧着、溶融圧着により固定してもよい。枠体２と膜振動型吸音材３との間に接着剤層または粘着剤層を設ける場合、該接着剤層または粘着剤層の厚さは０．０８ｍｍ以下であればよく、充分な固定強度が得られる厚さとする。
【００２２】
さらに膜振動型吸音材３の表面上（枠体２側とは反対側）に、他の吸音層（図示せず）を積層してもよい。該他の吸音層は、膜振動以外の吸音作用により吸音効果を生じる層である。具体的に該他の吸音層は、流れ抵抗が１×１０６Ｎ・ｓ/ｍ４より小さい層からなる。
かかる他の吸音層の材質は、従来の吸音材として公知の材料から、上記流れ抵抗の範囲を満たすものを適宜使用できる。具体例としては、発泡樹脂、フェルト、繊維材料、グラスウール、ロックウール、木粉セメント等が挙げられる。特に発泡樹脂、フェルト、繊維材料、グラスウールが好ましい。
このように他の吸音層を積層することにより、吸音体１全体として、吸音効果が得られる周波数領域をより広くすることができる。例えば、膜振動型吸音材３により吸音効果が得られる周波数領域よりも、高周波数領域において吸音効果を奏する他の吸音層を膜振動型吸音材３上に積層して設けると、両方の周波数領域において吸音効果が得られる。
【００２３】
本発明によれば、後述の実施例に示されるように、積層前ピーク周波数が所望のピーク周波数よりも高周波数側にある吸音層に、該吸音層よりも貯蔵弾性率が低い吸音層を積層一体化することによって、ピーク周波数を低周波数側へシフトさせることができる。また、そのシフト量は、積層する各層の材料を混合して１層の吸音層とした場合よりも大きい。このように特定の条件を満たす吸音層を積層することにより、ピーク周波数を低周波数側へ充分にシフトできることは知られておらず、驚くべき知見である。
【００２４】
また特に、膜振動型吸音材３を構成している吸音層のうち、最も貯蔵弾性率（Ｅ’）が低い第２の吸音層の損失正接（ｔａｎδ２）の値が小さいと、積層構造とすることによるピーク周波数の低周波数側へのシフト量が大きくなりやすく、ピーク周波数における吸音率の低下が小さいのに対して、該ｔａｎδ２の値が大きいと、積層構造とすることによるピーク周波数の低周波数側へのシフト量が小さくなりやすく、周波数を横軸、吸音率を縦軸とするグラフにおいてピーク形状がブロード化しやすい傾向があることも見出した。ピーク形状がブロード化すると、ピーク周波数における吸音率が低下する場合があるが、平均吸音率が増大し、良好な吸音が生じる周波数の範囲が広くなる。
具体的には、ｔａｎδ２の値が０．３未満であると、本発明にかかる積層構造とすることにより、ピーク周波数における吸音率の低下を抑えつつ、ピーク周波数が低周波数側へ充分にシフトした吸音特性が得られやすい。一方、該ｔａｎδ２の値が０．３以上であると、積層構造とすることによりピーク周波数が低周波数側へシフトするとともに、平均吸音率が増大した吸音特性が得られやすい。
【００２５】
したがって、本発明によれば、従来は達成することが難しかった、薄い膜振動型吸音材３で低周波領域における高度な吸音効果を得ることができる。例えば、図１の例において、膜振動型吸音材３の厚さと枠体２の厚さ（Ｔ）との合計が５５ｍｍ以下、好ましくは２５ｍｍ以下でありながら、５００Ｈｚ以下、好ましくは４６０Ｈｚ以下、より好ましくは４４０Ｈｚ以下の低周波領域において、吸音率が０．５以上となる高度な吸音効果を達成できる吸音体が得られる。また、単一の吸音層からなる吸音体に比べて、比較的安価な材料からなる吸音層を組み合わせることができるため、低周波領域における吸音効果が高い吸音体を低コストで提供することができる。
【００２６】
なお、図１の実施形態においては枠体２の厚さが均一であるが、これが均一でなくてもよい。すなわち図１の例では膜振動型吸音材３と施工面４は平行であるが、施工面４に対して膜振動型吸音材３が傾斜していてもよい。
また本発明の吸音体は、貫通孔を有する枠体と、該貫通孔の一方の開口を覆う吸音材を備えた構成であればよく、図１に示す形態に限らず、各種の構成とすることができる。例えば図２に示すように、板状の枠体２２に複数の貫通孔２２ａが設けられており、該枠体２２の一面上に、該複数の貫通孔２２ａを一括的に覆うように膜振動型吸音材２３が積層、固定された構成を有する吸音体２１であってもよい。図２は吸音体２１を枠体２２側から見た斜視図である。このように、枠体２２に複数の貫通孔２２ａが設けられている場合、該複数の貫通孔２２ａの形状および大きさは均一でもよく、異なっていてもよい。
また該複数の貫通孔２２ａの配置は任意であるが、隣り合う貫通孔２２ａどうしの距離ｄが小さいほど吸音体２１における吸音の効率が高くなる。
【実施例】
【００２７】
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
以下の例において、吸音層の材料として表１に示すものを用いた。各材料の貯蔵弾性率E’（単位：Ｐａ）および損失正接（ｔａｎδ）の値を表１に示す。
また各吸音層の厚さの値は、サンプルをミクロトームにて冷凍破断して、断面を観察して測定した。
なお、以下の例で用いた各吸音層の流れ抵抗はいずれも１×１０６Ｎ・ｓ/ｍ４以上であることを確認した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
（実施例１）
表２に示す積層順序で吸音層を積層一体化して膜振動型吸音材３を作製した。すなわちＥＢＭからなる厚さ０．２ｍｍの吸音層上に、ＨＤＰＥからなる厚さ０．５ｍｍの吸音層を積層し、その上にＬＬＤＰＥからなる厚さ０．１ｍｍの吸音層を積層して一体化した。吸音層どうしの一体化は接着剤を使用せず、１４０℃熱プレスにて積層品を作製した。表中の「ＥＢＭ：０．２」はＥＢＭからなる層の厚さが０．２ｍｍであることを示す（以下、同様。）
得られた膜振動型吸音材３を用いて図１に示す構成の吸音体１を作製した。膜振動型吸音材３の向きは、ＬＬＤＰＥからなる吸音層が枠体側となるように配した。枠体２の材質はアクリル樹脂であり、貫通孔２ａは円形とした。枠体の厚さＴは９ｍｍ、貫通孔２ａの直径Ｄは９０ｍｍとした。
作製した吸音体１について吸音率を測定し、ピーク周波数（表中、吸音周波数と記載する。）、該ピーク周波数における吸音率の値（表中、吸音率と記載する。）、およびピーク周波数±５０Ｈｚの周波数領域における吸音率の平均値（表中、平均吸音率と記載する。）を求めた。その結果を表２に示す。
【００３０】
これとは別に、実施例１で用いた枠体２に、膜振動型吸音材３の代わりに、ＨＤＰＥからなる厚さ０．５ｍｍの吸音層のみを固定した状態で吸音率を測定し、積層前ピーク周波数（吸音周波数）と該積層前ピーク周波数における積層前吸音率および平均吸音率を求めた。その結果を表２に示す。
【００３１】
（実施例２、比較例１）
実施例１において、吸音層の積層順序を表２に示すとおりに変更したほかは、実施例１と同様にして吸音体１を作製し、吸音率を測定した。その結果を表２に示す。
【００３２】
（参考例１）
実施例１において、積層体（膜振動型吸音材３）を構成する３層の吸音層の材料を混合した混合樹脂からなる、厚さ０．８ｍｍの層を膜振動型吸音材３とした。該３層の吸音層の材料の混合割合は、該混合樹脂中における各材料の含有割合（質量基準）が、該３層の積層体（膜振動型吸音材３）における各材料の存在割合（質量基準）と一致するように設定した。
その他は実施例１と同様にして吸音体１を作製し、吸音率を測定した。その結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】
図３は実施例１、２、比較例１、参考例１で得られた吸音体について、吸音率を測定して得られた周波数と吸音率の関係を示すグラフである。
表２およびグラフに示されるように、実施例１，２は、積層前に比べてピーク周波数が低周波数側にシフトしており、該ピーク周波数における吸音率の低下は少ない。
３層の材料を混合して１層の吸音層とした参考例１では、剛性の低い材料をブレンドすることにより、ピーク周波数は低周波数側にシフトしているが、そのシフト量は充分ではない。
更に、貯蔵弾性率Ｅ’が３層のうちで最も低いＥＢＭ層をＨＤＰＥ層とＬＬＤＰＥ層の間に配置した比較例１では、積層前に比べてピーク周波数は低周波数側にシフトしているものの、そのシフト量は参考例１よりも小さい。
【００３５】
（実施例３〜１４）
表３〜１０に示す積層順序で、実施例１と同様にして吸音層を積層一体化して膜振動型吸音材３を作製し、これを用いて吸音体１を作製した。表の積層順序の欄において「‐」は間に層が無いことを表している。例えば実施例３、５等において積層体（膜振動型吸音材３）は２層の積層体からなっている。
作製した吸音体１について、実施例１と同様にして吸音率を測定した結果を表３〜１０に示す。
また実施例１と同様にして積層前ピーク周波数（吸音周波数）と該積層前ピーク周波数における積層前吸音率および平均吸音率を求めた。その結果を表３〜１０に示す。
【００３６】
（参考例２〜５）
参考例２は、実施例７において、積層体（膜振動型吸音材３）を構成する２層の吸音層の材料を混合した混合樹脂からなる、厚さ０．８ｍｍの層を膜振動型吸音材３とした。
参考例３は、実施例１１において、積層体（膜振動型吸音材３）を構成する３層の吸音層の材料を混合した混合樹脂からなる、厚さ０．８ｍｍの層を膜振動型吸音材３とした。
参考例４は、実施例１３において、積層体（膜振動型吸音材３）を構成する２層の吸音層の材料を混合した混合樹脂からなる、厚さ０．６ｍｍの層を膜振動型吸音材３とした。
参考例５は、実施例１６において、積層体（膜振動型吸音材３）を構成する２層の吸音層の材料を混合した混合樹脂からなる、厚さ０．７ｍｍの層を膜振動型吸音材３とした。
該２層または３層の吸音層の材料の混合割合は、該混合樹脂中における各材料の含有割合（質量基準）が、該２層または３層の積層体（膜振動型吸音材３）における各材料の存在割合（質量基準）と一致するように設定した。
その他は実施例１と同様にして吸音体１を作製し、吸音率を測定した。その結果を表に示す。
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】
【表５】
【００４０】
【表６】
【００４１】
【表７】
【００４２】
【表８】
【００４３】
【表９】
【００４４】
【表１０】
【００４５】
表３〜１０に示されるように、いずれの実施例においても積層前に比べて吸音周波数（ピーク周波数）が低周波数側にシフトした。また、参考例２〜５とそれぞれに対応する実施例とを比較すると、実施例の方が吸音周波数が低い。
また、特にｔａｎδ２が１以上と非常に高い実施例１５では、積層前に比べて吸音周波数は低周波数側へシフトしたものの、そのシフト量は他の実施例と比べると少なく、他の実施例と比べて積層による吸音率の低下が見られるが、ピークがブロード化して平均吸音率が大きく向上した。
実施例１５以外の実施例では、ピーク周波数における吸音率は積層前とほぼ同等であった。
なお上記各実施例および比較例において、膜振動型吸音材３の向きを逆向き、すなわち表面側と枠体側とを入れ替えても吸音率の測定結果は同じであった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の吸音体は、例えば、壁、床などの建材、自動車用の吸音材、電気製品の吸音材など、広い範囲に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の吸音体の一実施形態を示すもので（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】本発明の吸音体の他の実施形態を示す斜視図である。
【図３】実施例にかかる吸音率測定結果の例を示すグラフである。
【図４】従来の吸音材料における吸音特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１、２１…吸音体、
２、２２…枠体、
２ａ、２２ａ…貫通孔、
３、２３…吸音材、
５…背後空気層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は吸音体に関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音は振動とともに身近な問題であり、吸音体への要求は依然として高い。また用途や目的に応じて要求特性も多岐にわたり、最近では低周波領域での吸音性能が高い材料が望まれている。
従来の吸音材料として、例えば、グラスウール、ロックウールのように繊維を綿状またはボード状に成型した材料や、ポリウレタンフォームのように高分子材料を発泡させた材料などの多孔質材料が用いられる。これらの多孔質材料に音波が入射すると、音波が材料内の隙間の空気を振動させるため、空気自身の粘性および周囲との摩擦によって、振動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換、散逸されて吸音効果が得られる。
【０００３】
低周波領域における吸音性能の向上を目的とした吸音体として、例えば下記特許文献１には、音響的に透明な２枚のシートの間の空間に粉体を充填してなる粉体含有シート状物を断熱材層に積層一体化した構成が開示されており、この構成においては、粉体粒子の縦振動により低周波領域での吸音が得られる旨が記載されている。
下記特許文献２には、可撓性を有するベースフィルム上にバインダー接着剤により微細な粒子を接着してなる吸音層と、弾性層とを面接着してなる吸音体が開示されている。この吸音体において、ベースフィルムの厚さ、粒子の重さや大きさ、およびバインダー接着剤の粘性によって、吸音効果が得られる音域を変えることができる旨が記載されている。
下記特許文献３には、通気性材料の一面に通気止めフィルムを積層するとともに、該通気性材料の一面に凹部を設けるなどして、通気性材料と通気止めフィルムとが接触していない部分を形成することにより、共振効果による膜振動を利用して、広い周波数領域で吸音効果が得られるようにした吸音体が記載されている。
【特許文献１】特開平９−１７０２７６号公報
【特許文献２】特開平７−１４０９８５号公報
【特許文献３】特開２００４−１３０７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載されている吸音体では、例えば５００Ｈｚ以下の低周波数領域において、吸音率が０．５以上となるような高度な吸音効果を達成することは難しい。
図４は、発泡ウレタン（厚さ１０、２０、５０ｍｍ）、フェルト（厚さ１０、５０ｍｍ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体の発泡体（発泡ＥＶＡ、厚さ１０ｍｍ）について、吸音率の周波数特性を測定した結果を示すグラフである。横軸は周波数（単位：Ｈｚ）、縦軸は吸音率を示す。
従来の多孔質材料にあっては、例えば図４に示すように、厚さを増大させれば低周波領域での吸音率が向上し、例えば発泡ウレタンの厚さを５０ｍｍにすれば４５０〜５００Ｈｚの周波数領域において、０．５〜０．６程度の吸音率を達成することが可能である。
しかしながら、多孔質材料の厚さを増大させると、吸音体が大型化するため好ましくない。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、吸音体の大型化を招くことなく、低周波領域において高度な吸音効果を達成することができる吸音体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決すべく本発明者等が鋭意研究を重ねた結果、良好な吸音効果が得られる周波数領域が所望の周波数領域よりも高周波数側にある膜振動型の吸音層に、該吸音層よりも貯蔵弾性率が低い膜振動型の吸音層を積層一体化することによって、良好な吸音効果が得られる周波数領域を低周波数側へシフトさせることができることを見出して本発明に至った。
すなわち本発明の吸音体は、貫通孔が形成された枠体と、該貫通孔の一方の開口を覆う膜振動型吸音材を有する吸音体であって、前記膜振動型吸音材が、複数の吸音層が一体化された積層体からなり、該複数の吸音層のうち最も貯蔵弾性率が高い吸音層を第１の吸音層、最も貯蔵弾性率が低い吸音層を第２の吸音層とし、前記第１の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’１、前記第２の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’２とするとき、（Ｅ’１／Ｅ’２）≧３であり、かつ前記積層体において第1の吸音層から外側に向かって、各吸音層の貯蔵弾性率が漸次減少していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、吸音体の大型化を招くことなく、低周波領域において高度な吸音効果を達成することができる吸音体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明における貯蔵弾性率（Ｅ’）の値は ＪＩＳ Ｋ７２４４−３（曲げ振動）に準処する測定方法により、サンプルサイズを長さ２０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍとし、測定条件を歪振幅６μｍ、２５℃、２０Ｈｚとして得られる値（単位：Ｐａ）である。また損失正接（ｔａｎδ）は貯蔵弾性率（Ｅ’）に対する損失弾性率（Ｅ”）の比（Ｅ”／Ｅ’）の絶対値で表される値である。該貯蔵弾性率（Ｅ’）および損失正接（ｔａｎδ）の測定周波数は、一般的に測定可能な範囲（０．２〜５０Hz）の中で、実際の吸音周波数により近いという理由で２０Ｈｚを採用した（なお、５０Hzではデータのばらつきが多い為、２０Hzとした。）。貯蔵弾性率（Ｅ’）および損失正接（ｔａｎδ）は材質によって決まる値である。
尚、貯蔵弾性率（Ｅ’）および損失正接（ｔａｎδ）の測定は、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、粘弾性スペクトロメータＥＸＳＴＡＲ６０００ ＤＭＳ、形式名ＤＭＳ６１００を使用した。
【０００８】
本明細書における吸音率は「垂直入射吸音率」の意味であり、ＪＩＳ Ａ １４０５−２に準処する方法で、直径１００ｍｍのインピーダンス管内にサンプルをセットして測定される値である。サンプル直径は１００ｍｍ弱とし、スペーサーを介して、インピーダンス管内に固定する。背後空気層厚（すなわち、枠体の厚さＴ）の変更は、サンプルの背後にある剛体（ピストン）の位置を調整することによって行うことができる。またサンプル径（すなわち、枠体の貫通孔の直径Ｄ）の変更は、スペーサーの内径を調整することによって行うことができる。
入射周波数を変化させながら吸音率を測定し、吸音率が最も高くなるときの周波数をピーク周波数（吸音周波数ということもある。）という。
また、本発明の吸音体による吸音は膜振動型吸音であるため、共振する周波数での吸音となる。そこで、良好な吸音が生じる周波数の範囲の広さの指標となる値として、ピーク周波数±５０Ｈｚの吸音率平均をとり、平均吸音率と定義した。
【０００９】
図１は本発明の吸音体の一実施形態を示したもので、図１（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図中符号１は吸音体、２は枠体、３は膜振動型吸音材、４は吸音体が取り付けられている施工面を示している。吸音体１は、貫通孔２ａを有する枠体２の表面２ｂ上に、膜振動型吸音材３が積層され、固定されている。
本実施形態の吸音体１は枠体２の裏面２ｃが施工面４に接着固定されており、膜振動型吸音材３と施工面４との間に背後空気層５が形成された状態で使用される。すなわち枠体２の表面２ｂおよび裏面２ｃそれぞれにおける貫通孔２ａの開口のうち、表面における開口が膜振動型吸音材３で覆われており、裏面における開口が施工面４によって閉じられている。
【００１０】
本実施形態の枠体２は、外形形状が円形で、同心円状の貫通孔２ａが設けられている。枠体２は貫通孔２ａを有していればよく、外形形状は任意とすることができる。枠体２自身は、吸音性能を有していてもよく、有していなくてもよい。枠体２の材質は特に制限されないが、軽量化の点からは樹脂などの比重の低い材料が好ましい。
枠体２の厚さＴによって膜振動型吸音材３の施工面４側に形成される背後空気層５の厚さが決まる。
枠体２の厚さＴは、吸音性能の点からは３ｍｍ以上が好ましい。また全体のサイズを抑える点からは、５０ｍｍ以下が好ましい。
【００１１】
貫通孔２ａの形状（枠体２の表面２ｂにおける開口の形状）は円形に限らず、多角形など任意の形状とすることができる。特に、吸音率がピークとなるピーク周波数がより低くなる点、および該ピーク周波数における吸音率がより高くなる点からは、円形であることが好ましい。貫通孔２ａの直径Ｄは吸音性能の点から２０ｍｍ以上が好ましい。
枠体２の厚さＴおよび貫通孔２ａの直径Ｄは、これらによって得られる吸音体１の吸音特性（ピーク周波数および吸音率）が変化する。例えば５００Ｈｚ以下の低周波数領域に吸音率が０．５以上となる周波数領域が存在するような、高度な吸音効果を良好に達成できるように、これらの寸法を設定することが好ましい。
【００１２】
膜振動型吸音材３は、複数の吸音層が一体化された積層体からなる。該積層体における吸音層は該層自身が膜振動により吸音作用を生じうる膜振動型の吸音層である。具体的に、該積層体を構成している吸音層が膜振動により吸音作用を生じるためには、それぞれの吸音層における流れ抵抗が１×１０６Ｎ・ｓ／ｍ４以上であることが好ましい。本明細書における流れ抵抗の値は、材料表面に垂直方向に一定の空気流を通した時の材料両面間の圧力差を空気流の速度を割った値である。音は流速が非常に小さい状態に相当するので、流速が０に近づいた場合の極限値として定義される。測定法は、ＩＳＯ ９０５３のＤＣ法に準拠する。
【００１３】
膜振動型吸音材３は吸音層以外に、膜振動型吸音材３の吸音特性に影響を及ぼさない他の層を有していてもよい。例えば接着層は、厚さが０．5ｍｍ以下であれば膜振動型吸音材３の吸音特性に影響しない。したがって、膜振動型吸音材３は、複数の吸音層の他に、厚さが０．５ｍｍ以下の接着剤層を有していてもよい。
【００１４】
本発明において、膜振動型吸音材３を構成している吸音層のうち、最も貯蔵弾性率（Ｅ’）が高い吸音層を第１の吸音層といい、最も貯蔵弾性率（Ｅ’）が低い吸音層を第２の吸音層とし、第１の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’１、前記第２の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’２とすると、Ｅ’１／Ｅ’２で表される比は３以上である。該Ｅ’１／Ｅ’２の値は好ましくは４以上であり、より好ましくは１７以上である。Ｅ’１とＥ’２の比が上記範囲であると吸音層を積層することによる周波数領域を低周波数側へシフトさせる効果が得られやすい。
該Ｅ’１／Ｅ’２の上限値は特に限定されないが１６００以下が好ましい。これより大きいと膜振動型吸音材３の耐熱性や強度が不足するおそれがある。
膜振動型吸音材３を構成している第１の吸音層の貯蔵弾性率Ｅ’１の範囲は特に制限されないが、例えば１×１０７〜１×１０１０Ｐａが好ましく、５×１０７〜５×１０９Ｐａがより好ましい。
【００１５】
膜振動型吸音材３を構成する吸音層が２層である場合、第２の吸音層は第１の吸音層に対して表側および裏側（枠体２側）のどちら側に積層してもよい。温度変化に対する耐久性の点からは、枠体２に最も近い吸音層の貯蔵弾性率が、より大きい方が好ましい。
膜振動型吸音材３を構成する吸音層が３層以上である場合の積層順序は、第1の吸音層の表側、裏側（枠体２側）のいずれにおいても、第1の吸音層から外側に向かって、各吸音層の貯蔵弾性率が漸次減少するように構成される。例えば貯蔵弾性率の大小の関係が「第１の吸音層Ａ＞第３の吸音層Ｃ＞第２の吸音層Ｂ」である３種の層を用いる場合、積層順序の例としては、ＢＡＢ（第２の吸音層Ｂ上に第１の吸音層Ａおよび第２の吸音層Ｂがこの順に積層されていることを示す、表側と裏側は区別しない、以下同様。）、ＢＡＣ、ＣＡＣ、ＣＡＢ、ＢＣＡ、ＢＣＡＢ、ＢＣＡＣ、ＢＣＡＣＢが挙げられる。
【００１６】
得ようとする吸音体１において、枠体２の貫通孔２ａの表面２ｂにおける開口を第１の吸音層のみで覆った状態で測定した、吸音率のピーク周波数（以下、積層前ピーク周波数ということもある）が７００Ｈｚ以下であり、かつ該積層前ピーク周波数における吸音率（以下、積層前吸音率ということもある。）が０．５以上であることが好ましい。該積層前ピーク周波数および積層前吸音率の値は、枠体２の厚さ（Ｔ）および枠体２の貫通孔の直径（Ｄ）が一定であれば、第1の吸音層の貯蔵弾性率（Ｅ’１）、第１の吸音層の層厚、第１の吸音層の比重によって変わる。積層前ピーク周波数及び積層前吸音率の値が上記の範囲であると、５００Ｈｚ以下の低周波数領域に吸音率が０．５以上となる周波数領域が存在するような高度な吸音効果を達成しやすい。積層前ピーク周波数の下限値は特に制限されないが、３００Ｈｚ以上が好ましい。積層前吸音率の上限は特に制限されず１でもよい。
【００１７】
膜振動型吸音材３を構成する吸音層（第１の吸音層、第２の吸音層、第３の吸音層…）の材質としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができ、具体的には、ＥＥＡ（エチレンエチルアクリレート）、ＥＶＡ（酢酸ビニル共重合体）、ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＳＥＢＳ（スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体）、ＳＩＳ（スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体），ＳＥＰＳ（スチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＴ−Ｇ（ポリエチレンテレフタレートグリコール）、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、環状オレフィン、ポリ乳酸、ＥＢＭ（エチレンブテン共重合体）、エチレン−αオレフィン共重合体、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）等から選ばれる１種または２種以上の混合樹脂、またはこれらの樹脂をベース樹脂とし、これに無機フィラー及び又は有機フィラーを適宜添加した混合物等が挙げられる。
上記に挙げた樹脂の中でも、以下の組合せが好ましい。（ＨＤＰＥ／ＬＬＤＰＥ／ＥＢＭ）、（ＨＤＰＥ／ＬＬＤＰＥ／エチレン−オクテン共重合体）、（ＰＥＴ−Ｇ／ＴＰＵ）、（軟質ＰＶＣ（可塑剤量４０部以上）／半硬質ＰＶＣ（可塑剤量３０部以下））、（ＰＰ／ＥＢＭ）、（ＰＰ／エチレン−オクテン共重合体）、（ＣＰＥ／ＥＥＡ）、（ＰＰ／ＳＥＢＳ）、（ＨＤＰＥ／ＳＥＢＳ）、（ＨＤＰＥ／ＬＬＤＰＥ／ＳＩＳ）、（ＨＤＰＥ＋ＬＬＤＰＥブレンド物／ＳＩＳ）、（ＡＢＳ／ＳＩＳ）、（ＰＰ／ＳＩＳ）、（ＡＢＳ／軟質ＰＶＣ（可塑剤量４０部以上））。
【００１８】
無機フィラーの例としては、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、等が挙げられる。
無機フィラーを配合する場合、その配合量は特に限定されないが機械強度の点からは、吸音層の構成材料中８０質量％以下が好ましく、６０質量％以下がより好ましい。
有機フィラーの例としては、３，３’，３’’，５，５’，５’’−ヘキサ−ｔｅｒｔ−ブチル−ａ，ａ’，ａ’’−（メシチレン−２，４，６−トリイル）トリ−ｐ−クレゾール（例えば、製品名：アデカスタブ ＡＯ−３３０、ＡＤＥＫＡ社製）、トリス（２，４ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）フォスファイト（例えば、製品名：Ｉｒｇ１６８、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）が好ましい。
有機フィラーを配合する場合、その配合量は特に限定されないが、機械強度の点からは、吸音層の構成材料中８０質量％以下が好ましく、６０質量％以下がより好ましい。
【００１９】
膜振動型吸音材３を構成する吸音層のうち、貯蔵弾性率（Ｅ’）が最も高い第１の吸音層が、最も厚いことが好ましい。
第１の吸音層の厚さは、前記積層前ピーク周波数及び積層前吸音率が好ましい値となるように、材料に応じて設定することが好ましい。例えば ０．１〜３．０ｍｍの範囲が好ましく、０．２〜２．０ｍｍがより好ましく、０．３〜１．６ｍｍがさらに好ましい。
第２の吸音層および必要に応じて設けられる第３の吸音層…の厚さは、第１の吸音層の厚さよりも小さいことが好ましく、互いに同じであってもよく異なっていてもよい。例えば０．１〜１．５ｍｍの範囲が好ましく、０．１〜１．０ｍｍがより好ましく、０．１〜０．５ｍｍがさらに好ましい。
膜振動型吸音材３を構成する吸音層の各層の厚さの合計は、０．２〜４．５ｍｍの範囲が好ましく、０．３〜３．０ｍｍがより好ましく、０．４〜２．１ｍｍがさらに好ましい。該厚さの合計が上記範囲より大きいと、製品重量が増加して好ましくない。
【００２０】
膜振動型吸音材３は、これを構成する複数の吸音層を一体化することにより形成できる。一体化の方法は、接着剤層を介して接着一体化してもよく、熱融着でもよい。具体的には多層押出成形により複数の吸音層を備えた積層体を成形してもよく、各層をそれぞれ成形した後に接着剤を用いたドライラミネート法で積層一体化してもよい。接着剤層の厚さは０．１ｍｍ以下であればよく、充分な接着強度が得られる厚さとする。
【００２１】
枠体２に膜振動型吸音材３を固定する手段としては、接着剤、両面テープ等の接着または粘着手段を用いてもよく、圧着、溶融圧着により固定してもよい。枠体２と膜振動型吸音材３との間に接着剤層または粘着剤層を設ける場合、該接着剤層または粘着剤層の厚さは０．０８ｍｍ以下であればよく、充分な固定強度が得られる厚さとする。
【００２２】
さらに膜振動型吸音材３の表面上（枠体２側とは反対側）に、他の吸音層（図示せず）を積層してもよい。該他の吸音層は、膜振動以外の吸音作用により吸音効果を生じる層である。具体的に該他の吸音層は、流れ抵抗が１×１０６Ｎ・ｓ/ｍ４より小さい層からなる。
かかる他の吸音層の材質は、従来の吸音材として公知の材料から、上記流れ抵抗の範囲を満たすものを適宜使用できる。具体例としては、発泡樹脂、フェルト、繊維材料、グラスウール、ロックウール、木粉セメント等が挙げられる。特に発泡樹脂、フェルト、繊維材料、グラスウールが好ましい。
このように他の吸音層を積層することにより、吸音体１全体として、吸音効果が得られる周波数領域をより広くすることができる。例えば、膜振動型吸音材３により吸音効果が得られる周波数領域よりも、高周波数領域において吸音効果を奏する他の吸音層を膜振動型吸音材３上に積層して設けると、両方の周波数領域において吸音効果が得られる。
【００２３】
本発明によれば、後述の実施例に示されるように、積層前ピーク周波数が所望のピーク周波数よりも高周波数側にある吸音層に、該吸音層よりも貯蔵弾性率が低い吸音層を積層一体化することによって、ピーク周波数を低周波数側へシフトさせることができる。また、そのシフト量は、積層する各層の材料を混合して１層の吸音層とした場合よりも大きい。このように特定の条件を満たす吸音層を積層することにより、ピーク周波数を低周波数側へ充分にシフトできることは知られておらず、驚くべき知見である。
【００２４】
また特に、膜振動型吸音材３を構成している吸音層のうち、最も貯蔵弾性率（Ｅ’）が低い第２の吸音層の損失正接（ｔａｎδ２）の値が小さいと、積層構造とすることによるピーク周波数の低周波数側へのシフト量が大きくなりやすく、ピーク周波数における吸音率の低下が小さいのに対して、該ｔａｎδ２の値が大きいと、積層構造とすることによるピーク周波数の低周波数側へのシフト量が小さくなりやすく、周波数を横軸、吸音率を縦軸とするグラフにおいてピーク形状がブロード化しやすい傾向があることも見出した。ピーク形状がブロード化すると、ピーク周波数における吸音率が低下する場合があるが、平均吸音率が増大し、良好な吸音が生じる周波数の範囲が広くなる。
具体的には、ｔａｎδ２の値が０．３未満であると、本発明にかかる積層構造とすることにより、ピーク周波数における吸音率の低下を抑えつつ、ピーク周波数が低周波数側へ充分にシフトした吸音特性が得られやすい。一方、該ｔａｎδ２の値が０．３以上であると、積層構造とすることによりピーク周波数が低周波数側へシフトするとともに、平均吸音率が増大した吸音特性が得られやすい。
【００２５】
したがって、本発明によれば、従来は達成することが難しかった、薄い膜振動型吸音材３で低周波領域における高度な吸音効果を得ることができる。例えば、図１の例において、膜振動型吸音材３の厚さと枠体２の厚さ（Ｔ）との合計が５５ｍｍ以下、好ましくは２５ｍｍ以下でありながら、５００Ｈｚ以下、好ましくは４６０Ｈｚ以下、より好ましくは４４０Ｈｚ以下の低周波領域において、吸音率が０．５以上となる高度な吸音効果を達成できる吸音体が得られる。また、単一の吸音層からなる吸音体に比べて、比較的安価な材料からなる吸音層を組み合わせることができるため、低周波領域における吸音効果が高い吸音体を低コストで提供することができる。
【００２６】
なお、図１の実施形態においては枠体２の厚さが均一であるが、これが均一でなくてもよい。すなわち図１の例では膜振動型吸音材３と施工面４は平行であるが、施工面４に対して膜振動型吸音材３が傾斜していてもよい。
また本発明の吸音体は、貫通孔を有する枠体と、該貫通孔の一方の開口を覆う吸音材を備えた構成であればよく、図１に示す形態に限らず、各種の構成とすることができる。例えば図２に示すように、板状の枠体２２に複数の貫通孔２２ａが設けられており、該枠体２２の一面上に、該複数の貫通孔２２ａを一括的に覆うように膜振動型吸音材２３が積層、固定された構成を有する吸音体２１であってもよい。図２は吸音体２１を枠体２２側から見た斜視図である。このように、枠体２２に複数の貫通孔２２ａが設けられている場合、該複数の貫通孔２２ａの形状および大きさは均一でもよく、異なっていてもよい。
また該複数の貫通孔２２ａの配置は任意であるが、隣り合う貫通孔２２ａどうしの距離ｄが小さいほど吸音体２１における吸音の効率が高くなる。
【実施例】
【００２７】
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
以下の例において、吸音層の材料として表１に示すものを用いた。各材料の貯蔵弾性率E’（単位：Ｐａ）および損失正接（ｔａｎδ）の値を表１に示す。
また各吸音層の厚さの値は、サンプルをミクロトームにて冷凍破断して、断面を観察して測定した。
なお、以下の例で用いた各吸音層の流れ抵抗はいずれも１×１０６Ｎ・ｓ/ｍ４以上であることを確認した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
（実施例１）
表２に示す積層順序で吸音層を積層一体化して膜振動型吸音材３を作製した。すなわちＥＢＭからなる厚さ０．２ｍｍの吸音層上に、ＨＤＰＥからなる厚さ０．５ｍｍの吸音層を積層し、その上にＬＬＤＰＥからなる厚さ０．１ｍｍの吸音層を積層して一体化した。吸音層どうしの一体化は接着剤を使用せず、１４０℃熱プレスにて積層品を作製した。表中の「ＥＢＭ：０．２」はＥＢＭからなる層の厚さが０．２ｍｍであることを示す（以下、同様。）
得られた膜振動型吸音材３を用いて図１に示す構成の吸音体１を作製した。膜振動型吸音材３の向きは、ＬＬＤＰＥからなる吸音層が枠体側となるように配した。枠体２の材質はアクリル樹脂であり、貫通孔２ａは円形とした。枠体の厚さＴは９ｍｍ、貫通孔２ａの直径Ｄは９０ｍｍとした。
作製した吸音体１について吸音率を測定し、ピーク周波数（表中、吸音周波数と記載する。）、該ピーク周波数における吸音率の値（表中、吸音率と記載する。）、およびピーク周波数±５０Ｈｚの周波数領域における吸音率の平均値（表中、平均吸音率と記載する。）を求めた。その結果を表２に示す。
【００３０】
これとは別に、実施例１で用いた枠体２に、膜振動型吸音材３の代わりに、ＨＤＰＥからなる厚さ０．５ｍｍの吸音層のみを固定した状態で吸音率を測定し、積層前ピーク周波数（吸音周波数）と該積層前ピーク周波数における積層前吸音率および平均吸音率を求めた。その結果を表２に示す。
【００３１】
（実施例２、比較例１）
実施例１において、吸音層の積層順序を表２に示すとおりに変更したほかは、実施例１と同様にして吸音体１を作製し、吸音率を測定した。その結果を表２に示す。
【００３２】
（参考例１）
実施例１において、積層体（膜振動型吸音材３）を構成する３層の吸音層の材料を混合した混合樹脂からなる、厚さ０．８ｍｍの層を膜振動型吸音材３とした。該３層の吸音層の材料の混合割合は、該混合樹脂中における各材料の含有割合（質量基準）が、該３層の積層体（膜振動型吸音材３）における各材料の存在割合（質量基準）と一致するように設定した。
その他は実施例１と同様にして吸音体１を作製し、吸音率を測定した。その結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】
図３は実施例１、２、比較例１、参考例１で得られた吸音体について、吸音率を測定して得られた周波数と吸音率の関係を示すグラフである。
表２およびグラフに示されるように、実施例１，２は、積層前に比べてピーク周波数が低周波数側にシフトしており、該ピーク周波数における吸音率の低下は少ない。
３層の材料を混合して１層の吸音層とした参考例１では、剛性の低い材料をブレンドすることにより、ピーク周波数は低周波数側にシフトしているが、そのシフト量は充分ではない。
更に、貯蔵弾性率Ｅ’が３層のうちで最も低いＥＢＭ層をＨＤＰＥ層とＬＬＤＰＥ層の間に配置した比較例１では、積層前に比べてピーク周波数は低周波数側にシフトしているものの、そのシフト量は参考例１よりも小さい。
【００３５】
（実施例３〜１４）
表３〜１０に示す積層順序で、実施例１と同様にして吸音層を積層一体化して膜振動型吸音材３を作製し、これを用いて吸音体１を作製した。表の積層順序の欄において「‐」は間に層が無いことを表している。例えば実施例３、５等において積層体（膜振動型吸音材３）は２層の積層体からなっている。
作製した吸音体１について、実施例１と同様にして吸音率を測定した結果を表３〜１０に示す。
また実施例１と同様にして積層前ピーク周波数（吸音周波数）と該積層前ピーク周波数における積層前吸音率および平均吸音率を求めた。その結果を表３〜１０に示す。
【００３６】
（参考例２〜５）
参考例２は、実施例７において、積層体（膜振動型吸音材３）を構成する２層の吸音層の材料を混合した混合樹脂からなる、厚さ０．８ｍｍの層を膜振動型吸音材３とした。
参考例３は、実施例１１において、積層体（膜振動型吸音材３）を構成する３層の吸音層の材料を混合した混合樹脂からなる、厚さ０．８ｍｍの層を膜振動型吸音材３とした。
参考例４は、実施例１３において、積層体（膜振動型吸音材３）を構成する２層の吸音層の材料を混合した混合樹脂からなる、厚さ０．６ｍｍの層を膜振動型吸音材３とした。
参考例５は、実施例１６において、積層体（膜振動型吸音材３）を構成する２層の吸音層の材料を混合した混合樹脂からなる、厚さ０．７ｍｍの層を膜振動型吸音材３とした。
該２層または３層の吸音層の材料の混合割合は、該混合樹脂中における各材料の含有割合（質量基準）が、該２層または３層の積層体（膜振動型吸音材３）における各材料の存在割合（質量基準）と一致するように設定した。
その他は実施例１と同様にして吸音体１を作製し、吸音率を測定した。その結果を表に示す。
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】
【表５】
【００４０】
【表６】
【００４１】
【表７】
【００４２】
【表８】
【００４３】
【表９】
【００４４】
【表１０】
【００４５】
表３〜１０に示されるように、いずれの実施例においても積層前に比べて吸音周波数（ピーク周波数）が低周波数側にシフトした。また、参考例２〜５とそれぞれに対応する実施例とを比較すると、実施例の方が吸音周波数が低い。
また、特にｔａｎδ２が１以上と非常に高い実施例１５では、積層前に比べて吸音周波数は低周波数側へシフトしたものの、そのシフト量は他の実施例と比べると少なく、他の実施例と比べて積層による吸音率の低下が見られるが、ピークがブロード化して平均吸音率が大きく向上した。
実施例１５以外の実施例では、ピーク周波数における吸音率は積層前とほぼ同等であった。
なお上記各実施例および比較例において、膜振動型吸音材３の向きを逆向き、すなわち表面側と枠体側とを入れ替えても吸音率の測定結果は同じであった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の吸音体は、例えば、壁、床などの建材、自動車用の吸音材、電気製品の吸音材など、広い範囲に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の吸音体の一実施形態を示すもので（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】本発明の吸音体の他の実施形態を示す斜視図である。
【図３】実施例にかかる吸音率測定結果の例を示すグラフである。
【図４】従来の吸音材料における吸音特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１、２１…吸音体、
２、２２…枠体、
２ａ、２２ａ…貫通孔、
３、２３…吸音材、
５…背後空気層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成された枠体と、該貫通孔の一方の開口を覆う膜振動型吸音材を有する吸音体であって、
前記膜振動型吸音材が、複数の吸音層が一体化された積層体からなり、該複数の吸音層のうち最も貯蔵弾性率が高い吸音層を第１の吸音層、最も貯蔵弾性率が低い吸音層を第２の吸音層とし、前記第１の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’１、前記第２の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’２とするとき、（Ｅ’１／Ｅ’２）≧３であり、かつ前記積層体において第1の吸音層から外側に向かって、各吸音層の貯蔵弾性率が漸次減少していることを特徴とする吸音体。
【請求項２】
前記枠体の貫通孔の一方の開口を前記第１の吸音層のみで覆った場合の、吸音率のピーク周波数が７００Ｈｚ以下であり、かつ該ピーク周波数における吸音率が０．５以上であることを特徴とする請求項１記載の吸音体。
【請求項１】
貫通孔が形成された枠体と、該貫通孔の一方の開口を覆う膜振動型吸音材を有する吸音体であって、
前記膜振動型吸音材が、複数の吸音層が一体化された積層体からなり、該複数の吸音層のうち最も貯蔵弾性率が高い吸音層を第１の吸音層、最も貯蔵弾性率が低い吸音層を第２の吸音層とし、前記第１の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’１、前記第２の吸音層の貯蔵弾性率をＥ’２とするとき、（Ｅ’１／Ｅ’２）≧３であり、かつ前記積層体において第1の吸音層から外側に向かって、各吸音層の貯蔵弾性率が漸次減少していることを特徴とする吸音体。
【請求項２】
前記枠体の貫通孔の一方の開口を前記第１の吸音層のみで覆った場合の、吸音率のピーク周波数が７００Ｈｚ以下であり、かつ該ピーク周波数における吸音率が０．５以上であることを特徴とする請求項１記載の吸音体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−３０８９（Ｐ２００９−３０８９Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６２５１８（Ｐ２００７−１６２５１８）
【出願日】平成１９年６月２０日（２００７．６．２０）
【出願人】（０００２５０３８４）リケンテクノス株式会社 (236)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２０日（２００７．６．２０）
【出願人】（０００２５０３８４）リケンテクノス株式会社 (236)
【Ｆターム（参考）】
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