膜状吸音材およびこれを用いた膜状吸音構造
【課題】２００Ｈｚ以下の低周波領域の騒音を効果的に吸収させる。
【解決手段】本発明の膜状吸音構造は、剛壁１の音源側に一対の支持部材２ａ、２ｂを介して剛壁１と平行に配置される膜状吸音材３と、膜状吸音材３と剛壁１により区画される背後空気層４とを備えている。
膜状吸音材３は、制振性を有する皮膜から成り、当該皮膜としては損失係数が０．０４以上、通気量が０．１ｄｍ３／ｓ以上の連続発泡体および独立発泡体の少なくとも何れかの合成樹脂で形成されている。また、当該合成樹脂は、分子量５００〜５０００の第１のジオール、分子量５００以下の第２のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を原料成分とする発泡体から形成されている。
【解決手段】本発明の膜状吸音構造は、剛壁１の音源側に一対の支持部材２ａ、２ｂを介して剛壁１と平行に配置される膜状吸音材３と、膜状吸音材３と剛壁１により区画される背後空気層４とを備えている。
膜状吸音材３は、制振性を有する皮膜から成り、当該皮膜としては損失係数が０．０４以上、通気量が０．１ｄｍ３／ｓ以上の連続発泡体および独立発泡体の少なくとも何れかの合成樹脂で形成されている。また、当該合成樹脂は、分子量５００〜５０００の第１のジオール、分子量５００以下の第２のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を原料成分とする発泡体から形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜状吸音材およびこれを用いた膜状吸音構造に係り、特に、単独の皮膜で２００Ｈｚ以下の低周波領域の騒音を効果的に吸収することができる膜状吸音材およびこれを用いた膜状吸音構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の吸音材として、（ａ）グラスウールやロックウール等から成る多孔質体層を使用するもの、（ｂ）吸音材の背後に空気層を設けて成るもの、（ｃ）通気度が５〜１００倍異なる高密度と低密度の繊維集合体を少なくとも２層以上積層して成るものなどが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、（ａ）の吸音材においては、周波数帯域が５００Ｈｚ以下の騒音に対して、所要の吸音効果を発揮させるためには、多孔質体層の肉厚を厚くしなければならず、ひいては、全体的に吸音材の重量が重くなるという難点があった。また、（ｂ）の吸音材においては、板状若しくは膜状の膜状吸音材と剛壁間に形成される背後空気層並びに板状若しくは膜状の膜状吸音材の重量がバネ-マス系を構成し、共振系の吸音機構を実現することで、音源から発生する空気伝播音を低減するものであるが、このような吸音構造においては、吸音ピークの推定は可能となるものの、高い吸音率を有する吸音構造を実現することができないという難点があった。また、現用の膜状吸音材は、その価格や施工のしやすさに重点がおかれ、吸音率の高い材料選定がなされていないという難点があった。さらに、（ｃ）の吸音材は、空気の粘性抵抗を利用し、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換して吸音する多孔質吸音構造体に、さらに密度が異なる繊維集合体を積層することで、高密度部分が付加質量、低密度部分がバネの役割を担う、いわゆる動吸振機を構成させて特に低周波数帯域の吸音率を向上させるものであるが、このような構成の吸音材においては、特に５０Ｈｚ以下のいわゆる低周波帯域においては、十分な吸音効果が得られないという難点があった。また、低周波帯域の音や振動は空気伝搬音だけではなく、建物や窓のがたつきなども発生するため、固体伝搬音および振動防止に対する対策を同時に行う必要があり、従来の吸音材ではその対策が困難であった。
【０００４】
このため、本出願人は、先に、空気の粘性抵抗を利用し、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換して吸音する多孔質吸音構造体に、さらに密度が異なる繊維集合体を積層した吸音材を開発し、出願している（特開２００３−３１６３６４号公報）。
【０００５】
この吸音材は、音源側に配置される発泡体層と、この発泡体層の剛壁側に積層される多孔質体層とを備えている。ここで、発泡体層は、分子量５００〜５０００の第１のジオール、分子量５００以下の第２のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を含有する発泡体で形成され、また、多孔質体層は、汎用のグラスウールで形成されている。
【０００６】
このような構成の吸音材によれば、高密度部分が付加質量、低密度部分がバネの役割を担う、いわゆる動吸振機を構成させて、特に低周波数帯域の吸音率を向上させることができる。
【０００７】
しかしながら、このような構成の吸音材においては、第１に、多孔質体層を構成するグラスウールは、１５０Ｈｚ以上の高周波領域、若しくは１５０Ｈｚ以下の低周波領域では吸音効果が弱くなるという難点があり、第２に、発泡体層と多孔質体層とが一体成型され、この一体成型に際して発泡体層の音源側に表面皮膜が形成されるため、製品の自由度を向上させることができないという難点があった。すなわち、発泡体層と多孔質体層との一体成形の際に表面皮膜が同時に形成されるため、所要の吸音特性を発揮させるためには、発泡体層の音源側や多孔質体層の剛壁側を変更しなければならないという難点があった。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１５２８９０号公報
【特許文献２】特開２００３−３１６３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、単独の皮膜の振動減衰性を調整することで、高い吸音率を実現し、特に、２００Ｈｚ以下の低周波領域の騒音を効果的に吸収することができる膜状吸音材およびこれを用いた膜状吸音構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様である膜状吸音材は、制振性を有する皮膜から成り、当該皮膜の損失係数は、０．０４以上とされているものである。
【００１１】
本発明の第２の態様である膜状吸音材は、制振性を有する皮膜から成り、当該皮膜の損失係数は、０．１以上とされているものである。
【００１２】
本発明の第３の態様である膜状吸音材は、第１の態様または第２の態様である膜状吸音材において、当該皮膜の通気量は、０．１ｄｍ３／ｓ以上とされているものである。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様の何れかの膜状吸音材において、当該皮膜は、５０〜２０００Ｈｚの周波数帯域において使用されるものである。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第３の態様の何れかの膜状吸音材において、当該皮膜は、５０〜５００Ｈｚの周波数帯域において使用されるものである。
【００１５】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様の何れかの膜状吸音材において、当該皮膜は、合成樹脂で形成されているものである。
【００１６】
本発明の第７の態様は、第６の態様である膜状吸音材において、当該合成樹脂は、連続発泡体および独立発泡体の少なくとも何れか若しくは連続発泡体および独立発泡体の混合発泡体とされているものである。
【００１７】
本発明の第８の態様は、第６の態様または第７の態様である膜状吸音材において、当該合成樹脂は、分子量５００〜５０００の第１のジオール、分子量５００以下の第２のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を原料成分とする発泡体から成るものである。
【００１８】
本発明の第９の態様は、第８の態様である膜状吸音材において、当該発泡体の密度は、５０〜５００ｋｇ／ｍ３とされているものである。
【００１９】
本発明の第１０の態様は、第８の態様または第９の態様である膜状吸音材において、当該第１のジオールに含まれる水酸基含量と、当該第２のジオールに含まれる水酸基含量の比は、１：０．３〜２．５とされているものである。
【００２０】
本発明の第１１の態様は、第８の態様乃至第１０の態様何れかである膜状吸音材において、当該無機充填材の含量は、当該第１のジオール１００重量部に対して１０〜２００重量部とされているものである。
【００２１】
本発明の第１２の態様は、第８の態様乃至第１１の態様何れかである膜状吸音材において、当該発泡剤としての水の含量は、当該第１のジオール１００重量部に対して２〜５重量部とされているものである。
【００２２】
本発明の第１３の態様は、第８の態様乃至第１２の態様何れかである膜状吸音材において、当該第１、第２のジオール、および発泡剤としての水の水酸基含量の合計と、当該イソシアネートのイソシアネート含量との比であるイソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）は、０．５〜１．０の範囲とされているものである。
【００２３】
本発明の第１４の態様は、第８の態様乃至第１３の態様何れかである膜状吸音材において、当該イソシアネートインデックスは、０．６〜０．９の範囲とされているものである。
【００２４】
本発明の第１５の態様は、第８の態様乃至第１４の態様何れかである膜状吸音材において、当該第１のジオールは、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル酸エステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールのうちから選択されたいずれかのジオールとされているものである。
【００２５】
本発明の第１６の態様は、第８の態様乃至第１５の態様何れかである膜状吸音材において、当該第２のジオールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の脂肪族系若しくはＮ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アニリン等の芳香族系のうちから選択されたいずれかのジオールとされているものである。
【００２６】
本発明の第１７の態様は、第８の態様乃至第１６の態様何れかである膜状吸音材において、当該無機充填材は、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムのうちから選択されたいずれかの無機充填剤とされているものである。
【００２７】
本発明の第１８の態様は、第８の態様乃至第１７の態様何れかである膜状吸音材において、当該イソシアネートは、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、粗製トリレンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシレンジイソシアネート、テトラメチレン−１，４−ジイソシアネートのうちから選択されたいずれかのイソシアネートとされているものである。
【００２８】
本発明の第１９の態様は、第１の態様乃至第１８の態様何れかである膜状吸音材において、当該皮膜の厚さは、０．５〜２０ｍｍとされているものである。
【００２９】
本発明の第２０の態様である膜状吸音構造は、剛壁の音源側に前記剛壁と平行に配置される第１の態様乃至第１９の態様の何れかの膜状吸音材と、当該膜状吸音材と当該剛壁間に背後空気層とを備えるものである。
【００３０】
本発明の第２１の態様は、第２０の態様である膜状吸音構造において、当該膜状吸音材の単位面積当たりの質量をｍ（ｋｇ／ｍ２）、当該背後空気層の厚さをＬ（ｍ）としたときに、
ｍＬ≧７／(８π２)
の条件を満足するものである。
【００３１】
本発明の第２２の態様は、第２０の態様または第２１の態様である膜状吸音構造において、当該背後空気層に多孔質体が配設されているものである。
【００３２】
本発明の第２３の態様は、第２２の態様である膜状吸音構造において、当該多孔質体は、グラスウール、ロックウール、粗毛フェルト、植物繊維系フェルト、動物繊維系フェルト、合成繊維系フェルト何れか、またはこれらの混合物からなるものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の第１の態様乃至第１９の態様の膜状吸音材によれば、皮膜の振動減衰性を調整することで、吸音率の高い膜状吸音材を提供することができ、また、皮膜単独で制振性を有することから製品の自由度を向上させることができる。
【００３４】
本発明の第２０の態様乃至第２３の態様の膜状吸音構造によれば、吸音率の高い膜状吸音材を使用することで、特に、２００Ｈｚ以下の低周波領域の騒音を効果的に吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の膜状吸音材を適用した実施の形態例について、図面を参照して説明する。
【００３６】
まず、本発明の膜状吸音材においては、損失係数ｔａｎδが０．０４以上の制振性を有する皮膜が用いられる。ここで、損失係数ｔａｎδを０．０４以上としたのは、０．０４未満では十分な制振性が得られず、吸音効果が小さくなるためである。
【００３７】
上記の膜状吸音材としては、望ましくは損失係数ｔａｎδが０．１以上の制振性を有する皮膜が用いられる。ここで、損失係数ｔａｎδが０．１以上としたのは、損失係数ｔａｎδが０．１以上の膜状吸音材は、後述するように５０〜２０００Ｈｚの周波数帯域において吸音率のピークが高く、単独の皮膜でも十分な制振性を得ることができるからである。
【００３８】
なお、上記の損失係数は、ＪＩＳ Ｇ ０６０２に準拠する方法により、リオン（株）製損失係数測定システムＳＡ−７４を用い、温度２０℃において、長さ３００ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ２５ｍｍの試料を厚さ１．５ｍｍの鋼板に接着し、中央支持方式で試験片を保持し、電磁加振機により試験片を加振して半値幅方法により算出した。
【００３９】
次に、本発明の膜状吸音材においては、通気量が０．１ｄｍ３／ｓ以上、厚さが２０ｍｍ以下の制振性を有する皮膜が用いられる。ここで、通気量を０．１ｄｍ３／ｓ以上としたのは、通気量が０．１ｄｍ３／ｓ未満では、後述するように皮膜を構成する多孔質体の隙間部分の空気が振動し、空気の粘性抵抗によって音波のエネルギーが熱エネルギーに変換され吸音が行われるというメカニズムが十分に働かないからである。
【００４０】
なお、上記の通気量は、ＪＩＳ Ｋ ６４００、軟質ウレタンフォーム試験方法の通気性測定方法（Ｂ法）により測定した。
【００４１】
このような制振性を有する皮膜としては、合成樹脂、特に連続発泡体および独立発泡体の少なくとも何れかから成る合成樹脂、若しくは連続発泡体および独立発泡体の混合発泡体から成る合成樹脂が用いられる。これは音波が合成樹脂を構成する発泡体に入射した場合、間隙部分の空気が振動し、この空気の粘性抵抗によって音波のエネルギーが熱エネルギーに変換されて吸音が行われるとともに、制振性も有しているために発泡体自身が振動し、この時の粘性抵抗によって音波のエネルギーが熱エネルギーに変換され吸音が行われるためである。
【００４２】
このような制振性を有する合成樹脂から成る皮膜は、次のような発泡体で形成されている。
【００４３】
第１に、発泡体は、分子量５００〜５０００の第１のジオール、分子量５００以下の第２のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を含有するものから成り、特に主ポリマーである第１のジオールを分子量５００〜５０００、好ましくは分子量１０００〜２０００のジオールとすることにより制振性を付加した発泡体を得ることができる。ここで、この主ポリマーを分子量５００未満のジオールで構成すると、硬い発泡体となり、制振性が得られず、また、分子量が５０００を超えるジオールで構成すると、初期粘度が高くなり、所要の発泡体が得られなくなる。なお、主ポリマーとして、トリオールや本発明に用いるジオール以外のポリオールを使用した場合には、制振性を得ることが困難になる。
【００４４】
第２に、発泡体の密度は、５０〜５００ｋｇ／ｍ３の範囲にあることが好ましい。密度が５０ｋｇ／ｍ３未満では通気性が良くなり過ぎて、低周波数領域の吸音効率が悪くなり、５００ｋｇ／ｍ３を超えると反対に通気性が悪くなり過ぎて、音が反射し吸音が困難になるからである。
【００４５】
第３に、発泡体を構成する第１のジオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル酸エステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールなどが好適する。
【００４６】
第４に、発泡体を構成する第２のジオールは、本発明の発泡体層１の鎖延長剤として使用され、補強の役割を果たす。ここで、分子量が５００以下としたのは、分子量が５００を超えると補強効果が得られなくなるからである。また、この成分をトリオールや本発明に用いるジオール以外のポリオールにした場合は補強効果が大きくなり過ぎ、制振性を損なってしまう。
【００４７】
第５に、発泡体を構成する第２のジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の脂肪族系若しくはＮ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アニリン等の芳香族系のジオールなどが好適する。
【００４８】
ここで、発泡体に用いられる第１のジオールに含まれる水酸基含量と第２のジオールに含まれる水酸基含量との比は１：０．３〜２．５が好ましい。第２のジオールの水酸基含量の比が０．３未満になると補強効果が不十分になり、水酸基含量の比が２．５を超えても効果に差異が見られないからである。
【００４９】
第６に、発泡体を構成する無機充填剤は、発泡体層を補強し、制振性を付加する目的で使用される。この無機充填剤は、分子量５００〜５０００の第１のジオール１００重量部に対して１０〜２００重量部配合することが好ましい。１０重量部未満では充分な補強や制振性の付加を行うには効果が小さく、２００重量部を超えると成型前の組成物の粘度が高くなり成型が困難になるからである。
【００５０】
第７に、発泡体を構成する無機充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどが好適である。
【００５１】
第８に、発泡体を構成する水は、発泡剤として用いられる。発泡剤の添加量は、発泡体が得られる量であればよいが、分子量５００〜５０００の第１のジオール１００重量部に対して２〜５重量部が好適である。２重量部未満では充分な発泡が行われず、５重量部を超えても効果に大きな差異が見られないからである。
【００５２】
第９に、発泡体を構成するイソシアネートは、基本的にはウレタン発泡体の製造に使用されるものを用いることができるが、特に２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、粗製トリレンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシレンジイソシアネート、テトラメチレン−１，４−ジイソシアネートなどが好適し、これらのイソシアネートを単独若しくは混合して使用することができる。
【００５３】
第１０に、発泡体に適度な剛性と制振性を付与するためには、第１のジオール、第２のジオール、および発泡剤としての水の水酸基含量の合計と、イソシアネートのイソシアネート含量の比であるイソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）が、０．５〜１．０、好ましくは０．６〜０．９の範囲にあることが望ましい。イソシアネートインデックスが０．５未満では架橋度が少なくなって剛性が低下し、１．０を超えると適度な剛性は得られるものの制振性が低下するからである。
【００５４】
第１１に、上記の発泡体には、通常のウレタン発泡体層の製造に使用される触媒、製泡剤、難燃剤、可塑剤、着色剤等を目的に応じて適宜添加してもよい。
【００５５】
図１は、本発明の膜状吸音材の制振性を評価するための損失係数の測定結果を示している。
【００５６】
ここで、図中、実線Ｌ１は、本発明の膜状吸音材の損失係数、点線Ｌ２は、一般的な吸音用ポリウレタンフオームから成る従来の膜状吸音材の損失係数、一点鎖線Ｌ３は、グラスウールから成る従来の膜状吸音材の損失係数を示している。同図より、本発明の膜状吸音材がグラスウールや一般的な吸音用ポリウレタンフオームと比較して、４０〜３０００Ｈｚの周波数帯域において損失係数が大きく、高い制振性を有していることが分かる。特に、５０〜２０００Ｈｚの周波数帯域においては、損失係数が０．１以上の本発明に係る膜状吸音材が高い制振性を有していることが分かる。
【００５７】
図２は、本発明の膜状吸音材を使用した膜状吸音構造の側面図を示している。
【００５８】
同図において、本発明の膜状吸音構造は、剛壁１の音源側に一対の支持部材２ａ、２ｂを介して剛壁１と平行に取付けられる膜状吸音材３と、膜状吸音材３と剛壁１により区画される背後空気層４とを備えている。
【００５９】
このような構成の膜状吸音構造においては、膜状吸音材３の質量に対して背後空気層４がバネとして作用し、単一共振系を形成し、音波の周波数がこの単一共振系の共振周波数と一致したとき膜状吸音材３が振動し内部摩擦により吸音されることになる。
【００６０】
ここで、このような膜状吸音構造の共振周波数ｆｒは、膜状吸音材３の単位面積当たりの質量をｍ（ｋｇ／ｍ２）、背後空気層４の厚さをＬ（ｍ）とすると、数１で表される。
【００６１】
【数１】
【００６２】
ただし、ｐ：空気の密度、ｃ：音速
ここで、上式における共振周波数ｆｒを２００Ｈｚとすると、２００Ｈｚ以下に吸音ピークを持つ膜状吸音構造の組み合わせを得ることができる。すなわち、本発明の膜状吸音構造において、周波数が２００Ｈｚ以下に吸音ピークを持たせるためには、膜状吸音材３の単位面積当たりの質量と背後空気層４の厚さの組み合わせとして、数２の条件を満足する必要がある。
【００６３】
【数２】
【００６４】
上式から、７／(８π２)≦ｍＬの式を得ることができる。従って、ｍＬ≧７／(８π２)の条件を満足すれば、２００Ｈｚ以下に吸音ピークを持つ膜状吸音構造を提供することができる。
【００６５】
図３は、２００Ｈｚ以下に吸音ピークを持つ本発明の膜状吸音構造における膜状吸音材３の単位面積当たりの質量と背後空気層４の厚さの関係を示している。ここで、面積Ｓ１の範囲が２００Ｈｚ以下に吸音ピークを持つ膜状吸音構造において、膜状吸音材の単位面積当たりの質量と背後空気層の厚さの望ましい領域を示している。同図より、膜状吸音材の単位面積当たりの質量が大きい範囲では背後空気層の厚さＬが薄くても吸音ピークを高くすることができ、また膜状吸音材の単位面積当たりの質量が小さい範囲では背後空気層の厚さＬを厚くすれば吸音ピークを高くすることができることが分かる。
【００６６】
次に、上記の膜状吸音材３の厚さは、０．５〜２０ｍｍとすることが好ましい。ここで、膜状吸音材３の厚さを０．５〜２０ｍｍとしたのは、厚さが０．５ｍｍ未満では皮膜を構成する発泡体の骨格部分の振動による吸音効果が低下し、厚さが２０ｍｍを超えると膜としての振動が減少し、吸音効果が低下するからである。
【００６７】
図４は、図２に示す膜状吸音構造における吸音特性の説明図を示している。ここで、実線Ｌ４は、制振性を有する皮膜として低密度ポリエチレン皮膜（厚さ０．５ｍｍ）を使用した従来の膜状吸音構造における吸音特性、点線Ｌ５は、制振性を有する皮膜として、損失係数が０．０１、厚さ０．５ｍｍの合成樹脂から成る発泡体を使用した本発明の膜状吸音構造における吸音特性を示している。なお、本発明と従来例における皮膜の重量は同等とされ、また背後空気層の厚さは５０ｍｍとされている。同図より、本発明に係る皮膜を使用した膜状吸音構造のものが従来のものよりも３１５〜４００Ｈｚの周波数帯域において、優れた吸音特性を示していることが分かる。
【００６８】
図５は、本発明の他の実施例における膜状吸音構造の側面図を示している。なお、同図において、図２と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６９】
図５において、この実施例においては、背後空気層４に多孔質体５が配設されている。この多孔質体５は背後空気層４に密に、若しくは空隙を設けて配設されている。
【００７０】
この実施例においては、図２に示す膜状吸音構造に比し、制振効果をより一層向上させることができる。
【００７１】
ここで、上記の多孔質体５は、次のようなもので形成されている。
【００７２】
第１に、多孔質体５は、グラスウール、ロックウール、粗毛フェルト、植物繊維系フェルト、動物繊維系フェルト、合成繊維系フェルト何れか、またはこれらの混合物から成るもので形成されている。
【００７３】
第２に、多孔質体は、熱伝導率が０．１〜０．５Ｗ／ｍＫのもので形成されている。
【００７４】
第３に、多孔質体は、基材がウレタンフォーム若しくはウレタンフォーム基材に熱伝導性付与材を配合したもので形成されている。ここで、熱伝導性付与材としては、セラミックス若しくは金属材料からなるものを配合したもの、炭化珪素粉、アルミナ粉、アルミ粉、黒鉛、銅粉、ステンレス粉から選ばれた１種若しくはこれらを２種以上混合したもの、または黒鉛（黒鉛の添加量はウレタンフォームを形成するポリオール１００重量部に対して１０〜１５０重量部である）が用いられる。
【００７５】
このような構成の多孔質体は、エンジン類等の音源に取り付けられ、エンジン類から発生する空気伝搬音、固体伝搬音、振動の低減に効果的な吸音性能を有し、またエンジン類の運転により室内や防音ボックス内の温度が上昇しても多孔質体の温度上昇が抑制でき、劣化が促進されず寿命が長くなる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
前述の実施例においては、膜状吸音材を発泡密度が均一な単一の発泡体で形成する場合について述べているが、次のようなもので形成してもよい。例えば、第１に、内部に連続気泡を有する発泡体であって、音源側の表面に薄膜層を発泡体と一体成型して配置されているもの、第２に、例えば厚さ１ｍｍ以下の薄膜層が音源側および剛壁側双方の発泡体と一体成型して配置されているもの、第３に、連続気泡発泡体の発泡密度が厚さ方向に傾斜的に異なっているもの、第４に、異なる複数の連続気泡発泡体を発泡密度が傾斜的に配置されるように積層されたもの、第５に、連続気泡発泡体の発泡密度が音源側で高密度となるようにしたもの、第６に、連続気泡発泡体として粘弾性体からなるものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明における膜状吸音材の制振性を評価するための損失係数の測定結果を示す説明図。
【図２】本発明の膜状吸音材を使用した膜状吸音構造の側面図。
【図３】本発明の膜状吸音構造における膜状吸音材の単位面積当たりの質量と背後空気層の厚さの関係を示す説明図。
【図４】本発明の膜状吸音構造における吸音特性の説明図。
【図５】本発明の他の実施例における膜状吸音構造の側面図。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・剛壁
３・・・膜状吸音材
４・・・背後空気層
５・・・多孔質体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜状吸音材およびこれを用いた膜状吸音構造に係り、特に、単独の皮膜で２００Ｈｚ以下の低周波領域の騒音を効果的に吸収することができる膜状吸音材およびこれを用いた膜状吸音構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の吸音材として、（ａ）グラスウールやロックウール等から成る多孔質体層を使用するもの、（ｂ）吸音材の背後に空気層を設けて成るもの、（ｃ）通気度が５〜１００倍異なる高密度と低密度の繊維集合体を少なくとも２層以上積層して成るものなどが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、（ａ）の吸音材においては、周波数帯域が５００Ｈｚ以下の騒音に対して、所要の吸音効果を発揮させるためには、多孔質体層の肉厚を厚くしなければならず、ひいては、全体的に吸音材の重量が重くなるという難点があった。また、（ｂ）の吸音材においては、板状若しくは膜状の膜状吸音材と剛壁間に形成される背後空気層並びに板状若しくは膜状の膜状吸音材の重量がバネ-マス系を構成し、共振系の吸音機構を実現することで、音源から発生する空気伝播音を低減するものであるが、このような吸音構造においては、吸音ピークの推定は可能となるものの、高い吸音率を有する吸音構造を実現することができないという難点があった。また、現用の膜状吸音材は、その価格や施工のしやすさに重点がおかれ、吸音率の高い材料選定がなされていないという難点があった。さらに、（ｃ）の吸音材は、空気の粘性抵抗を利用し、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換して吸音する多孔質吸音構造体に、さらに密度が異なる繊維集合体を積層することで、高密度部分が付加質量、低密度部分がバネの役割を担う、いわゆる動吸振機を構成させて特に低周波数帯域の吸音率を向上させるものであるが、このような構成の吸音材においては、特に５０Ｈｚ以下のいわゆる低周波帯域においては、十分な吸音効果が得られないという難点があった。また、低周波帯域の音や振動は空気伝搬音だけではなく、建物や窓のがたつきなども発生するため、固体伝搬音および振動防止に対する対策を同時に行う必要があり、従来の吸音材ではその対策が困難であった。
【０００４】
このため、本出願人は、先に、空気の粘性抵抗を利用し、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換して吸音する多孔質吸音構造体に、さらに密度が異なる繊維集合体を積層した吸音材を開発し、出願している（特開２００３−３１６３６４号公報）。
【０００５】
この吸音材は、音源側に配置される発泡体層と、この発泡体層の剛壁側に積層される多孔質体層とを備えている。ここで、発泡体層は、分子量５００〜５０００の第１のジオール、分子量５００以下の第２のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を含有する発泡体で形成され、また、多孔質体層は、汎用のグラスウールで形成されている。
【０００６】
このような構成の吸音材によれば、高密度部分が付加質量、低密度部分がバネの役割を担う、いわゆる動吸振機を構成させて、特に低周波数帯域の吸音率を向上させることができる。
【０００７】
しかしながら、このような構成の吸音材においては、第１に、多孔質体層を構成するグラスウールは、１５０Ｈｚ以上の高周波領域、若しくは１５０Ｈｚ以下の低周波領域では吸音効果が弱くなるという難点があり、第２に、発泡体層と多孔質体層とが一体成型され、この一体成型に際して発泡体層の音源側に表面皮膜が形成されるため、製品の自由度を向上させることができないという難点があった。すなわち、発泡体層と多孔質体層との一体成形の際に表面皮膜が同時に形成されるため、所要の吸音特性を発揮させるためには、発泡体層の音源側や多孔質体層の剛壁側を変更しなければならないという難点があった。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１５２８９０号公報
【特許文献２】特開２００３−３１６３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、単独の皮膜の振動減衰性を調整することで、高い吸音率を実現し、特に、２００Ｈｚ以下の低周波領域の騒音を効果的に吸収することができる膜状吸音材およびこれを用いた膜状吸音構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様である膜状吸音材は、制振性を有する皮膜から成り、当該皮膜の損失係数は、０．０４以上とされているものである。
【００１１】
本発明の第２の態様である膜状吸音材は、制振性を有する皮膜から成り、当該皮膜の損失係数は、０．１以上とされているものである。
【００１２】
本発明の第３の態様である膜状吸音材は、第１の態様または第２の態様である膜状吸音材において、当該皮膜の通気量は、０．１ｄｍ３／ｓ以上とされているものである。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様の何れかの膜状吸音材において、当該皮膜は、５０〜２０００Ｈｚの周波数帯域において使用されるものである。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第３の態様の何れかの膜状吸音材において、当該皮膜は、５０〜５００Ｈｚの周波数帯域において使用されるものである。
【００１５】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様の何れかの膜状吸音材において、当該皮膜は、合成樹脂で形成されているものである。
【００１６】
本発明の第７の態様は、第６の態様である膜状吸音材において、当該合成樹脂は、連続発泡体および独立発泡体の少なくとも何れか若しくは連続発泡体および独立発泡体の混合発泡体とされているものである。
【００１７】
本発明の第８の態様は、第６の態様または第７の態様である膜状吸音材において、当該合成樹脂は、分子量５００〜５０００の第１のジオール、分子量５００以下の第２のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を原料成分とする発泡体から成るものである。
【００１８】
本発明の第９の態様は、第８の態様である膜状吸音材において、当該発泡体の密度は、５０〜５００ｋｇ／ｍ３とされているものである。
【００１９】
本発明の第１０の態様は、第８の態様または第９の態様である膜状吸音材において、当該第１のジオールに含まれる水酸基含量と、当該第２のジオールに含まれる水酸基含量の比は、１：０．３〜２．５とされているものである。
【００２０】
本発明の第１１の態様は、第８の態様乃至第１０の態様何れかである膜状吸音材において、当該無機充填材の含量は、当該第１のジオール１００重量部に対して１０〜２００重量部とされているものである。
【００２１】
本発明の第１２の態様は、第８の態様乃至第１１の態様何れかである膜状吸音材において、当該発泡剤としての水の含量は、当該第１のジオール１００重量部に対して２〜５重量部とされているものである。
【００２２】
本発明の第１３の態様は、第８の態様乃至第１２の態様何れかである膜状吸音材において、当該第１、第２のジオール、および発泡剤としての水の水酸基含量の合計と、当該イソシアネートのイソシアネート含量との比であるイソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）は、０．５〜１．０の範囲とされているものである。
【００２３】
本発明の第１４の態様は、第８の態様乃至第１３の態様何れかである膜状吸音材において、当該イソシアネートインデックスは、０．６〜０．９の範囲とされているものである。
【００２４】
本発明の第１５の態様は、第８の態様乃至第１４の態様何れかである膜状吸音材において、当該第１のジオールは、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル酸エステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールのうちから選択されたいずれかのジオールとされているものである。
【００２５】
本発明の第１６の態様は、第８の態様乃至第１５の態様何れかである膜状吸音材において、当該第２のジオールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の脂肪族系若しくはＮ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アニリン等の芳香族系のうちから選択されたいずれかのジオールとされているものである。
【００２６】
本発明の第１７の態様は、第８の態様乃至第１６の態様何れかである膜状吸音材において、当該無機充填材は、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムのうちから選択されたいずれかの無機充填剤とされているものである。
【００２７】
本発明の第１８の態様は、第８の態様乃至第１７の態様何れかである膜状吸音材において、当該イソシアネートは、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、粗製トリレンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシレンジイソシアネート、テトラメチレン−１，４−ジイソシアネートのうちから選択されたいずれかのイソシアネートとされているものである。
【００２８】
本発明の第１９の態様は、第１の態様乃至第１８の態様何れかである膜状吸音材において、当該皮膜の厚さは、０．５〜２０ｍｍとされているものである。
【００２９】
本発明の第２０の態様である膜状吸音構造は、剛壁の音源側に前記剛壁と平行に配置される第１の態様乃至第１９の態様の何れかの膜状吸音材と、当該膜状吸音材と当該剛壁間に背後空気層とを備えるものである。
【００３０】
本発明の第２１の態様は、第２０の態様である膜状吸音構造において、当該膜状吸音材の単位面積当たりの質量をｍ（ｋｇ／ｍ２）、当該背後空気層の厚さをＬ（ｍ）としたときに、
ｍＬ≧７／(８π２)
の条件を満足するものである。
【００３１】
本発明の第２２の態様は、第２０の態様または第２１の態様である膜状吸音構造において、当該背後空気層に多孔質体が配設されているものである。
【００３２】
本発明の第２３の態様は、第２２の態様である膜状吸音構造において、当該多孔質体は、グラスウール、ロックウール、粗毛フェルト、植物繊維系フェルト、動物繊維系フェルト、合成繊維系フェルト何れか、またはこれらの混合物からなるものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の第１の態様乃至第１９の態様の膜状吸音材によれば、皮膜の振動減衰性を調整することで、吸音率の高い膜状吸音材を提供することができ、また、皮膜単独で制振性を有することから製品の自由度を向上させることができる。
【００３４】
本発明の第２０の態様乃至第２３の態様の膜状吸音構造によれば、吸音率の高い膜状吸音材を使用することで、特に、２００Ｈｚ以下の低周波領域の騒音を効果的に吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の膜状吸音材を適用した実施の形態例について、図面を参照して説明する。
【００３６】
まず、本発明の膜状吸音材においては、損失係数ｔａｎδが０．０４以上の制振性を有する皮膜が用いられる。ここで、損失係数ｔａｎδを０．０４以上としたのは、０．０４未満では十分な制振性が得られず、吸音効果が小さくなるためである。
【００３７】
上記の膜状吸音材としては、望ましくは損失係数ｔａｎδが０．１以上の制振性を有する皮膜が用いられる。ここで、損失係数ｔａｎδが０．１以上としたのは、損失係数ｔａｎδが０．１以上の膜状吸音材は、後述するように５０〜２０００Ｈｚの周波数帯域において吸音率のピークが高く、単独の皮膜でも十分な制振性を得ることができるからである。
【００３８】
なお、上記の損失係数は、ＪＩＳ Ｇ ０６０２に準拠する方法により、リオン（株）製損失係数測定システムＳＡ−７４を用い、温度２０℃において、長さ３００ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ２５ｍｍの試料を厚さ１．５ｍｍの鋼板に接着し、中央支持方式で試験片を保持し、電磁加振機により試験片を加振して半値幅方法により算出した。
【００３９】
次に、本発明の膜状吸音材においては、通気量が０．１ｄｍ３／ｓ以上、厚さが２０ｍｍ以下の制振性を有する皮膜が用いられる。ここで、通気量を０．１ｄｍ３／ｓ以上としたのは、通気量が０．１ｄｍ３／ｓ未満では、後述するように皮膜を構成する多孔質体の隙間部分の空気が振動し、空気の粘性抵抗によって音波のエネルギーが熱エネルギーに変換され吸音が行われるというメカニズムが十分に働かないからである。
【００４０】
なお、上記の通気量は、ＪＩＳ Ｋ ６４００、軟質ウレタンフォーム試験方法の通気性測定方法（Ｂ法）により測定した。
【００４１】
このような制振性を有する皮膜としては、合成樹脂、特に連続発泡体および独立発泡体の少なくとも何れかから成る合成樹脂、若しくは連続発泡体および独立発泡体の混合発泡体から成る合成樹脂が用いられる。これは音波が合成樹脂を構成する発泡体に入射した場合、間隙部分の空気が振動し、この空気の粘性抵抗によって音波のエネルギーが熱エネルギーに変換されて吸音が行われるとともに、制振性も有しているために発泡体自身が振動し、この時の粘性抵抗によって音波のエネルギーが熱エネルギーに変換され吸音が行われるためである。
【００４２】
このような制振性を有する合成樹脂から成る皮膜は、次のような発泡体で形成されている。
【００４３】
第１に、発泡体は、分子量５００〜５０００の第１のジオール、分子量５００以下の第２のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を含有するものから成り、特に主ポリマーである第１のジオールを分子量５００〜５０００、好ましくは分子量１０００〜２０００のジオールとすることにより制振性を付加した発泡体を得ることができる。ここで、この主ポリマーを分子量５００未満のジオールで構成すると、硬い発泡体となり、制振性が得られず、また、分子量が５０００を超えるジオールで構成すると、初期粘度が高くなり、所要の発泡体が得られなくなる。なお、主ポリマーとして、トリオールや本発明に用いるジオール以外のポリオールを使用した場合には、制振性を得ることが困難になる。
【００４４】
第２に、発泡体の密度は、５０〜５００ｋｇ／ｍ３の範囲にあることが好ましい。密度が５０ｋｇ／ｍ３未満では通気性が良くなり過ぎて、低周波数領域の吸音効率が悪くなり、５００ｋｇ／ｍ３を超えると反対に通気性が悪くなり過ぎて、音が反射し吸音が困難になるからである。
【００４５】
第３に、発泡体を構成する第１のジオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル酸エステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールなどが好適する。
【００４６】
第４に、発泡体を構成する第２のジオールは、本発明の発泡体層１の鎖延長剤として使用され、補強の役割を果たす。ここで、分子量が５００以下としたのは、分子量が５００を超えると補強効果が得られなくなるからである。また、この成分をトリオールや本発明に用いるジオール以外のポリオールにした場合は補強効果が大きくなり過ぎ、制振性を損なってしまう。
【００４７】
第５に、発泡体を構成する第２のジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の脂肪族系若しくはＮ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アニリン等の芳香族系のジオールなどが好適する。
【００４８】
ここで、発泡体に用いられる第１のジオールに含まれる水酸基含量と第２のジオールに含まれる水酸基含量との比は１：０．３〜２．５が好ましい。第２のジオールの水酸基含量の比が０．３未満になると補強効果が不十分になり、水酸基含量の比が２．５を超えても効果に差異が見られないからである。
【００４９】
第６に、発泡体を構成する無機充填剤は、発泡体層を補強し、制振性を付加する目的で使用される。この無機充填剤は、分子量５００〜５０００の第１のジオール１００重量部に対して１０〜２００重量部配合することが好ましい。１０重量部未満では充分な補強や制振性の付加を行うには効果が小さく、２００重量部を超えると成型前の組成物の粘度が高くなり成型が困難になるからである。
【００５０】
第７に、発泡体を構成する無機充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどが好適である。
【００５１】
第８に、発泡体を構成する水は、発泡剤として用いられる。発泡剤の添加量は、発泡体が得られる量であればよいが、分子量５００〜５０００の第１のジオール１００重量部に対して２〜５重量部が好適である。２重量部未満では充分な発泡が行われず、５重量部を超えても効果に大きな差異が見られないからである。
【００５２】
第９に、発泡体を構成するイソシアネートは、基本的にはウレタン発泡体の製造に使用されるものを用いることができるが、特に２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、粗製トリレンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシレンジイソシアネート、テトラメチレン−１，４−ジイソシアネートなどが好適し、これらのイソシアネートを単独若しくは混合して使用することができる。
【００５３】
第１０に、発泡体に適度な剛性と制振性を付与するためには、第１のジオール、第２のジオール、および発泡剤としての水の水酸基含量の合計と、イソシアネートのイソシアネート含量の比であるイソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）が、０．５〜１．０、好ましくは０．６〜０．９の範囲にあることが望ましい。イソシアネートインデックスが０．５未満では架橋度が少なくなって剛性が低下し、１．０を超えると適度な剛性は得られるものの制振性が低下するからである。
【００５４】
第１１に、上記の発泡体には、通常のウレタン発泡体層の製造に使用される触媒、製泡剤、難燃剤、可塑剤、着色剤等を目的に応じて適宜添加してもよい。
【００５５】
図１は、本発明の膜状吸音材の制振性を評価するための損失係数の測定結果を示している。
【００５６】
ここで、図中、実線Ｌ１は、本発明の膜状吸音材の損失係数、点線Ｌ２は、一般的な吸音用ポリウレタンフオームから成る従来の膜状吸音材の損失係数、一点鎖線Ｌ３は、グラスウールから成る従来の膜状吸音材の損失係数を示している。同図より、本発明の膜状吸音材がグラスウールや一般的な吸音用ポリウレタンフオームと比較して、４０〜３０００Ｈｚの周波数帯域において損失係数が大きく、高い制振性を有していることが分かる。特に、５０〜２０００Ｈｚの周波数帯域においては、損失係数が０．１以上の本発明に係る膜状吸音材が高い制振性を有していることが分かる。
【００５７】
図２は、本発明の膜状吸音材を使用した膜状吸音構造の側面図を示している。
【００５８】
同図において、本発明の膜状吸音構造は、剛壁１の音源側に一対の支持部材２ａ、２ｂを介して剛壁１と平行に取付けられる膜状吸音材３と、膜状吸音材３と剛壁１により区画される背後空気層４とを備えている。
【００５９】
このような構成の膜状吸音構造においては、膜状吸音材３の質量に対して背後空気層４がバネとして作用し、単一共振系を形成し、音波の周波数がこの単一共振系の共振周波数と一致したとき膜状吸音材３が振動し内部摩擦により吸音されることになる。
【００６０】
ここで、このような膜状吸音構造の共振周波数ｆｒは、膜状吸音材３の単位面積当たりの質量をｍ（ｋｇ／ｍ２）、背後空気層４の厚さをＬ（ｍ）とすると、数１で表される。
【００６１】
【数１】
【００６２】
ただし、ｐ：空気の密度、ｃ：音速
ここで、上式における共振周波数ｆｒを２００Ｈｚとすると、２００Ｈｚ以下に吸音ピークを持つ膜状吸音構造の組み合わせを得ることができる。すなわち、本発明の膜状吸音構造において、周波数が２００Ｈｚ以下に吸音ピークを持たせるためには、膜状吸音材３の単位面積当たりの質量と背後空気層４の厚さの組み合わせとして、数２の条件を満足する必要がある。
【００６３】
【数２】
【００６４】
上式から、７／(８π２)≦ｍＬの式を得ることができる。従って、ｍＬ≧７／(８π２)の条件を満足すれば、２００Ｈｚ以下に吸音ピークを持つ膜状吸音構造を提供することができる。
【００６５】
図３は、２００Ｈｚ以下に吸音ピークを持つ本発明の膜状吸音構造における膜状吸音材３の単位面積当たりの質量と背後空気層４の厚さの関係を示している。ここで、面積Ｓ１の範囲が２００Ｈｚ以下に吸音ピークを持つ膜状吸音構造において、膜状吸音材の単位面積当たりの質量と背後空気層の厚さの望ましい領域を示している。同図より、膜状吸音材の単位面積当たりの質量が大きい範囲では背後空気層の厚さＬが薄くても吸音ピークを高くすることができ、また膜状吸音材の単位面積当たりの質量が小さい範囲では背後空気層の厚さＬを厚くすれば吸音ピークを高くすることができることが分かる。
【００６６】
次に、上記の膜状吸音材３の厚さは、０．５〜２０ｍｍとすることが好ましい。ここで、膜状吸音材３の厚さを０．５〜２０ｍｍとしたのは、厚さが０．５ｍｍ未満では皮膜を構成する発泡体の骨格部分の振動による吸音効果が低下し、厚さが２０ｍｍを超えると膜としての振動が減少し、吸音効果が低下するからである。
【００６７】
図４は、図２に示す膜状吸音構造における吸音特性の説明図を示している。ここで、実線Ｌ４は、制振性を有する皮膜として低密度ポリエチレン皮膜（厚さ０．５ｍｍ）を使用した従来の膜状吸音構造における吸音特性、点線Ｌ５は、制振性を有する皮膜として、損失係数が０．０１、厚さ０．５ｍｍの合成樹脂から成る発泡体を使用した本発明の膜状吸音構造における吸音特性を示している。なお、本発明と従来例における皮膜の重量は同等とされ、また背後空気層の厚さは５０ｍｍとされている。同図より、本発明に係る皮膜を使用した膜状吸音構造のものが従来のものよりも３１５〜４００Ｈｚの周波数帯域において、優れた吸音特性を示していることが分かる。
【００６８】
図５は、本発明の他の実施例における膜状吸音構造の側面図を示している。なお、同図において、図２と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６９】
図５において、この実施例においては、背後空気層４に多孔質体５が配設されている。この多孔質体５は背後空気層４に密に、若しくは空隙を設けて配設されている。
【００７０】
この実施例においては、図２に示す膜状吸音構造に比し、制振効果をより一層向上させることができる。
【００７１】
ここで、上記の多孔質体５は、次のようなもので形成されている。
【００７２】
第１に、多孔質体５は、グラスウール、ロックウール、粗毛フェルト、植物繊維系フェルト、動物繊維系フェルト、合成繊維系フェルト何れか、またはこれらの混合物から成るもので形成されている。
【００７３】
第２に、多孔質体は、熱伝導率が０．１〜０．５Ｗ／ｍＫのもので形成されている。
【００７４】
第３に、多孔質体は、基材がウレタンフォーム若しくはウレタンフォーム基材に熱伝導性付与材を配合したもので形成されている。ここで、熱伝導性付与材としては、セラミックス若しくは金属材料からなるものを配合したもの、炭化珪素粉、アルミナ粉、アルミ粉、黒鉛、銅粉、ステンレス粉から選ばれた１種若しくはこれらを２種以上混合したもの、または黒鉛（黒鉛の添加量はウレタンフォームを形成するポリオール１００重量部に対して１０〜１５０重量部である）が用いられる。
【００７５】
このような構成の多孔質体は、エンジン類等の音源に取り付けられ、エンジン類から発生する空気伝搬音、固体伝搬音、振動の低減に効果的な吸音性能を有し、またエンジン類の運転により室内や防音ボックス内の温度が上昇しても多孔質体の温度上昇が抑制でき、劣化が促進されず寿命が長くなる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
前述の実施例においては、膜状吸音材を発泡密度が均一な単一の発泡体で形成する場合について述べているが、次のようなもので形成してもよい。例えば、第１に、内部に連続気泡を有する発泡体であって、音源側の表面に薄膜層を発泡体と一体成型して配置されているもの、第２に、例えば厚さ１ｍｍ以下の薄膜層が音源側および剛壁側双方の発泡体と一体成型して配置されているもの、第３に、連続気泡発泡体の発泡密度が厚さ方向に傾斜的に異なっているもの、第４に、異なる複数の連続気泡発泡体を発泡密度が傾斜的に配置されるように積層されたもの、第５に、連続気泡発泡体の発泡密度が音源側で高密度となるようにしたもの、第６に、連続気泡発泡体として粘弾性体からなるものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明における膜状吸音材の制振性を評価するための損失係数の測定結果を示す説明図。
【図２】本発明の膜状吸音材を使用した膜状吸音構造の側面図。
【図３】本発明の膜状吸音構造における膜状吸音材の単位面積当たりの質量と背後空気層の厚さの関係を示す説明図。
【図４】本発明の膜状吸音構造における吸音特性の説明図。
【図５】本発明の他の実施例における膜状吸音構造の側面図。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・剛壁
３・・・膜状吸音材
４・・・背後空気層
５・・・多孔質体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振性を有する皮膜から成り、前記皮膜の損失係数は、０．０４以上であることを特徴とする膜状吸音材。
【請求項２】
制振性を有する皮膜から成り、前記皮膜の損失係数は、０．１以上であることを特徴とする膜状吸音材。
【請求項３】
前記皮膜の通気量は、０．１ｄｍ３／ｓ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の膜状吸音材。
【請求項４】
前記皮膜は、５０〜２０００Ｈｚの周波数帯域において使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項５】
前記皮膜は、５０〜５００Ｈｚの周波数帯域において使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項６】
前記皮膜は、合成樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項７】
前記合成樹脂は、連続発泡体および独立発泡体の少なくとも何れか若しくは前記連続発泡体および前記独立発泡体の混合発泡体であることを特徴とする請求項６記載の膜状吸音材。
【請求項８】
前記合成樹脂は、分子量５００〜５０００の第１のジオール、分子量５００以下の第２のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を原料成分とする発泡体から成ることを特徴とする請求項６または請求項７記載の膜状吸音材。
【請求項９】
前記発泡体の密度は、５０〜５００ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする請求項８記載の膜状吸音材。
【請求項１０】
前記第１のジオールに含まれる水酸基含量と、前記第２のジオールに含まれる水酸基含量の比は、１：０．３〜２．５であることを特徴とする請求項８または請求項９記載の膜状吸音材。
【請求項１１】
前記無機充填材の含量は、前記第１のジオール１００重量部に対して１０〜２００重量部であることを特徴とする請求項８乃至請求項１０何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１２】
前記発泡剤としての水の含量は、前記第１のジオール１００重量部に対して２〜５重量部であることを特徴とする請求項８乃至請求項１１何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１３】
前記第１、第２のジオール、および発泡剤としての水の水酸基含量の合計と、前記イソシアネートのイソシアネート含量との比であるイソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）は、０．５〜１．０の範囲にあることを特徴とする請求項８乃至請求項１２何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１４】
前記イソシアネートインデックスは、０．６〜０．９の範囲にあることを特徴とする請求項８乃至請求項１３何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１５】
前記第１のジオールは、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル酸エステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールのうちから選択されたいずれかのジオールであることを特徴とする請求項８乃至請求項１４何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１６】
前記第２のジオールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の脂肪族系若しくはＮ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アニリン等の芳香族系のうちから選択されたいずれかのジオールであることを特徴とする請求項８乃至請求項１５何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１７】
前記無機充填材は、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムのうちから選択されたいずれかの無機充填剤であることを特徴とする請求項８乃至請求項１６何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１８】
前記イソシアネートは、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、粗製トリレンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシレンジイソシアネート、テトラメチレン−１，４−ジイソシアネートのうちから選択されたいずれかのイソシアネートであることを特徴とする請求項８乃至請求項１７何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１９】
前記皮膜の厚さは、０．５〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項1乃至請求項１８何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項２０】
剛壁の音源側に前記剛壁と平行に配置される請求項1乃至請求項１９何れか１項記載の膜状吸音材と、前記膜状吸音材と前記剛壁間に背後空気層とを備えることを特徴とする膜状吸音構造。
【請求項２１】
前記膜状吸音材の単位面積当たりの質量をｍ（ｋｇ／ｍ２）、前記背後空気層の厚さをＬ（ｍ）としたときに、
ｍＬ≧７／(８π２)
の条件を満足することを特徴とする請求項２０記載の膜状吸音構造。
【請求項２２】
前記背後空気層に多孔質体が配設されていることを特徴とする請求項２０または請求項２１記載の膜状吸音構造。
【請求項２３】
前記多孔質体は、グラスウール、ロックウール、粗毛フェルト、植物繊維系フェルト、動物繊維系フェルト、合成繊維系フェルト何れか、またはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項２２記載の膜状吸音構造。
【請求項１】
制振性を有する皮膜から成り、前記皮膜の損失係数は、０．０４以上であることを特徴とする膜状吸音材。
【請求項２】
制振性を有する皮膜から成り、前記皮膜の損失係数は、０．１以上であることを特徴とする膜状吸音材。
【請求項３】
前記皮膜の通気量は、０．１ｄｍ３／ｓ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の膜状吸音材。
【請求項４】
前記皮膜は、５０〜２０００Ｈｚの周波数帯域において使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項５】
前記皮膜は、５０〜５００Ｈｚの周波数帯域において使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項６】
前記皮膜は、合成樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項７】
前記合成樹脂は、連続発泡体および独立発泡体の少なくとも何れか若しくは前記連続発泡体および前記独立発泡体の混合発泡体であることを特徴とする請求項６記載の膜状吸音材。
【請求項８】
前記合成樹脂は、分子量５００〜５０００の第１のジオール、分子量５００以下の第２のジオール、無機充填材、発泡剤としての水、およびイソシアネートの各成分を原料成分とする発泡体から成ることを特徴とする請求項６または請求項７記載の膜状吸音材。
【請求項９】
前記発泡体の密度は、５０〜５００ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする請求項８記載の膜状吸音材。
【請求項１０】
前記第１のジオールに含まれる水酸基含量と、前記第２のジオールに含まれる水酸基含量の比は、１：０．３〜２．５であることを特徴とする請求項８または請求項９記載の膜状吸音材。
【請求項１１】
前記無機充填材の含量は、前記第１のジオール１００重量部に対して１０〜２００重量部であることを特徴とする請求項８乃至請求項１０何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１２】
前記発泡剤としての水の含量は、前記第１のジオール１００重量部に対して２〜５重量部であることを特徴とする請求項８乃至請求項１１何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１３】
前記第１、第２のジオール、および発泡剤としての水の水酸基含量の合計と、前記イソシアネートのイソシアネート含量との比であるイソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）は、０．５〜１．０の範囲にあることを特徴とする請求項８乃至請求項１２何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１４】
前記イソシアネートインデックスは、０．６〜０．９の範囲にあることを特徴とする請求項８乃至請求項１３何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１５】
前記第１のジオールは、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル酸エステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールのうちから選択されたいずれかのジオールであることを特徴とする請求項８乃至請求項１４何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１６】
前記第２のジオールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の脂肪族系若しくはＮ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アニリン等の芳香族系のうちから選択されたいずれかのジオールであることを特徴とする請求項８乃至請求項１５何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１７】
前記無機充填材は、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、タルク、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムのうちから選択されたいずれかの無機充填剤であることを特徴とする請求項８乃至請求項１６何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１８】
前記イソシアネートは、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、粗製トリレンジイソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシレンジイソシアネート、テトラメチレン−１，４−ジイソシアネートのうちから選択されたいずれかのイソシアネートであることを特徴とする請求項８乃至請求項１７何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項１９】
前記皮膜の厚さは、０．５〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項1乃至請求項１８何れか１項記載の膜状吸音材。
【請求項２０】
剛壁の音源側に前記剛壁と平行に配置される請求項1乃至請求項１９何れか１項記載の膜状吸音材と、前記膜状吸音材と前記剛壁間に背後空気層とを備えることを特徴とする膜状吸音構造。
【請求項２１】
前記膜状吸音材の単位面積当たりの質量をｍ（ｋｇ／ｍ２）、前記背後空気層の厚さをＬ（ｍ）としたときに、
ｍＬ≧７／(８π２)
の条件を満足することを特徴とする請求項２０記載の膜状吸音構造。
【請求項２２】
前記背後空気層に多孔質体が配設されていることを特徴とする請求項２０または請求項２１記載の膜状吸音構造。
【請求項２３】
前記多孔質体は、グラスウール、ロックウール、粗毛フェルト、植物繊維系フェルト、動物繊維系フェルト、合成繊維系フェルト何れか、またはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項２２記載の膜状吸音構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１１４１２（Ｐ２００６−１１４１２Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５０２９５（Ｐ２００５−１５０２９５）
【出願日】平成１７年５月２４日（２００５．５．２４）
【出願人】（０００００２２５５）昭和電線電纜株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２４日（２００５．５．２４）
【出願人】（０００００２２５５）昭和電線電纜株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
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