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技術 吸音材

出願人 日東電工株式会社
発明者 河本裕介毎川英利大塚哲弥小原知海
出願日 2015年3月4日 (5年9ヶ月経過) 出願番号 2015-042140
公開日 2016年9月5日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2016-161844
状態 特許登録済
技術分野 防音、遮音、音の減衰
主要キーワード エプトシーラ 打抜き刃 ウレタンゲル 高分子発泡体 変形エネルギー 厚みゲージ 低密度層 アロンアルファ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

薄型で、かつ、優れた低周波領域吸音特性を有する吸音材を提供すること。

解決手段

本発明の吸音材は、低密度層と高密度層とを有する。低密度層のヤング率は100000Pa以下である。本発明の吸音材の全体の面密度は1.8kg/m2以上である。1つの実施形態においては、本発明の吸音材は、総厚みが26mm以下であり、600Hz以下の音の吸音率が60%以上である。

概要

背景

吸音材は、家屋、音響施設鉄道車両航空機および車両などに幅広く利用されている。吸音材においては、低周波領域吸音特性を改善することが継続的な課題となっており、種々の提案がなされている(例えば、特許文献1)。しかし、低周波領域の吸音特性を改善しようとすると、吸音材を分厚くしなければならず、吸音材の用途および/または使用場所が制限されるという問題がある。したがって、優れた低周波領域の吸音特性と薄型化を両立し得る吸音材が強く望まれている。

概要

薄型で、かつ、優れた低周波領域の吸音特性を有する吸音材を提供すること。本発明の吸音材は、低密度層と高密度層とを有する。低密度層のヤング率は100000Pa以下である。本発明の吸音材の全体の面密度は1.8kg/m2以上である。1つの実施形態においては、本発明の吸音材は、総厚みが26mm以下であり、600Hz以下の音の吸音率が60%以上である。

目的

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

低密度層と高密度層とを有し、該低密度層のヤング率が100000Pa以下であり、全体の面密度が1.8kg/m2以上である、吸音材

請求項2

前記高密度層の面密度が2kg/m2以下である、請求項1に記載の吸音材。

請求項3

前記低密度層の厚みが25mm以下である、請求項1または2に記載の吸音材。

請求項4

前記高密度層の厚みが50μm〜500μmである、請求項1から3のいずれかに記載の吸音材。

請求項5

前記高密度層が非通気性である、請求項1から4のいずれかに記載の吸音材。

請求項6

前記高密度層が、金属、樹脂フィルム、紙、ゴムシートおよびこれらの積層体からなる群から選択される1つで構成されている、請求項1から5のいずれかに記載の吸音材。

請求項7

前記低密度層が、多孔質材料ゲル材料およびこれらの積層体から選択される1つで構成されている、請求項1から6のいずれかに記載の吸音材。

請求項8

総厚みが26mm以下である、請求項1から7のいずれかに記載の吸音材。

請求項9

600Hz以下の音の吸音率が60%以上である、請求項1から8のいずれかに記載の吸音材。

技術分野

0001

本発明は、吸音材に関する。

背景技術

0002

吸音材は、家屋、音響施設鉄道車両航空機および車両などに幅広く利用されている。吸音材においては、低周波領域吸音特性を改善することが継続的な課題となっており、種々の提案がなされている(例えば、特許文献1)。しかし、低周波領域の吸音特性を改善しようとすると、吸音材を分厚くしなければならず、吸音材の用途および/または使用場所が制限されるという問題がある。したがって、優れた低周波領域の吸音特性と薄型化を両立し得る吸音材が強く望まれている。

先行技術

0003

特開2013−20003号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、薄型で、かつ、優れた低周波領域の吸音特性を有する吸音材を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

本発明の吸音材は、低密度層と高密度層とを有し、該低密度層のヤング率が100000Pa以下であり、全体の面密度が1.8kg/m2以上である。
1つの実施形態においては、上記高密度層の面密度は2kg/m2以下である。
1つの実施形態においては、上記低密度層の厚みは25mm以下である。
1つの実施形態においては、上記高密度層の厚みは50μm〜500μmである。
1つの実施形態においては、上記高密度層は非通気性である。
1つの実施形態においては、上記高密度層は、金属、樹脂フィルム、紙、ゴムシートおよびこれらの積層体からなる群から選択される1つで構成されている。
1つの実施形態においては、上記低密度層は、多孔質材料ゲル材料およびこれらの積層体から選択される1つで構成されている。
1つの実施形態においては、上記吸音材は、総厚みが26mm以下である。
1つの実施形態においては、上記吸音材は、600Hz以下の音の吸音率が60%以上である。

発明の効果

0006

本発明によれば、特定のヤング率を有する低密度層と全体として特定の面密度を有する低密度層/高密度層の積層構造とを組み合わせることにより、薄型で、かつ、優れた低周波領域の吸音特性を有する吸音材を実現することができる。

図面の簡単な説明

0007

本発明の1つの実施形態による吸音材の概略断面図である。

0008

以下、本発明の代表的な実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

0009

A.吸音材の全体構成
図1は、本発明の1つの実施形態による吸音材の概略断面図である。本実施形態の吸音材100は、低密度層10と高密度層20とを有する。低密度層10と高密度層20とは、任意の適切な接着剤または両面テープ(図示せず)で積層されている。なお、本明細書において「低密度層」は吸音材における相対的に密度が低い方の層を意味し、「高密度層」は相対的に密度が高い方の層を意味するものであり、密度の具体的な値を基準とするものではない。

0010

吸音材100は、総厚みが好ましくは26mm以下であり、より好ましくは20mm以下であり、さらに好ましくは1mm〜15mmである。本発明によれば、このような非常に薄い厚みにかかわらず、非常に優れた低周波領域の吸音特性(低音吸収特性)を有する吸音材を実現することができる。

0011

吸音材100の面密度は1.8kg/m2以上であり、好ましくは1.8kg/m2〜4kg/m2である。吸音材の面密度がこのような範囲であれば、厚さや重量に制限がある用途においても非常に優れた低音吸収特性を実現することができる。

0012

吸音材100の密度は、好ましくは100kg/m3〜250kg/m3であり、より好ましくは120kg/m3〜170kg/m3である。吸音材の密度がこのような範囲であれば、薄型で非常に優れた低音吸収特性を実現することができる。

0013

1つの実施形態においては、吸音材100は、600Hz以下の音の吸音率が好ましくは60%以上であり、より好ましくは70%以上であり、さらに好ましくは80%以上である。上記のとおり、本発明によれば、非常に薄い厚みにかかわらず、このような優れた低音吸収特性を有する吸音材を実現することができる。なお、吸音特性は、JIS A 1405−2に準拠して測定され得る。

0014

B.低密度層
低密度層10は、音波振動エネルギー熱エネルギーに変換することにより、吸音を行う。低密度層は、後述するような連続気泡構造を有することにより、共振周波数を低波長側にシフトさせることができる。結果として、非常に優れた低音吸収特性を実現することができる。

0015

本発明の実施形態においては、低密度層10のヤング率は100000Pa以下であり、好ましくは50000Pa以下であり、より好ましくは30000Pa以下である。なお、低密度層のヤング率の下限は、例えば5000Paである。低密度層のヤング率がこのような範囲であれば、音のエネルギーを吸音材の変形エネルギーに良好に変換して吸音できるという利点がある。なお、ヤング率は、例えば、動的粘弾性測定装置(例えば、TA Instruments社製「RSA−G2」を使用して、ひずみ1%、周波数1Hz、常温圧縮モードで測定され得る。

0016

低密度層10の厚みは、好ましくは25mm以下であり、より好ましくは20mm以下であり、さらに好ましくは15mm以下である。一方、低密度層10の厚みは、好ましくは1mm以上であり、より好ましくは5mm以上である。本発明の実施形態においては、このような薄い厚みでありながら非常に優れた低音吸収特性を実現することができる。

0017

低密度層10の面密度は、好ましくは1kg/m2〜3kg/m2である。低密度層の面密度がこのような範囲であれば、高密度層の面密度を調整することにより、吸音材全体の面密度を所望の範囲とすることができる。その結果、薄型で、かつ、優れた低音吸収特性を有する吸音材が得られ得る。

0018

低密度層10の密度は、好ましくは50kg/m3〜130kg/m3である。低密度層の密度がこのような範囲であれば、音のエネルギーを吸音材の変形エネルギーに良好に変換し、かつ、その共振周波数を600Hz以下に調整できるという利点がある。

0019

低密度層10を構成する材料としては、上記のようなヤング率および必要に応じて上記の他の特性を実現し得る任意の適切な材料を用いることができる。このような材料の具体例としては、多孔質材料、ゲル材料およびこれらの積層体が挙げられる。多孔質材料としては、例えば、不織布、グラスウールロックウールフェルト材高分子発泡体高分子モノリス体が挙げられる。多孔質材料においては、例えば、構成材料多孔度、孔サイズおよび/または孔の形状を調整することにより、所望のヤング率等を実現することができる。ゲル材料としては、例えば、シリコーンゲルウレタンゲルが挙げられる。ゲル材料においては、例えば、構成材料および/または架橋密度を調整することにより、所望のヤング率等を実現することができる。

0020

高分子発泡体としては、高分子材料発泡させて多孔質構造が付与された任意の適切な材料が挙げられる。発泡体を構成する高分子の具体例としては、ポリウレタンポリスチレンポリオレフィン(例えば、ポリエチレンポリプロピレン)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)が挙げられる。多孔質構造としては、目的に応じて任意の適切な構造が採用され得る。例えば、発泡により形成されたそれぞれの気泡が独立した独立気泡構造であってもよく、気泡の少なくとも一部が連続する連続気泡構造であってもよい。例えば、連続気泡構造を有するEPDM発泡体は、その詳細が特開2014−51561号公報等に記載されており、当該公報はその全体が参考として本明細書に援用されている。

0021

高分子モノリス体としては、例えば特開2014−61457号公報に記載のようなシリコーン製モノリス体が挙げられる。当該公報はその全体が参考として本明細書に援用されている。

0022

C.高密度層
高密度層20の面密度は、好ましくは2kg/m2以下であり、好ましくは0.4kg/m2〜1.2kg/m2である。面密度がこのような範囲であれば、上記のような低密度層を用いた場合であっても吸音材全体の面密度を所望の範囲とすることができる。その結果、薄型で、かつ、優れた低音吸収特性を有する吸音材が得られ得る。

0023

高密度層20の密度は、好ましくは500kg/m3〜10000kg/m3である。高密度層の密度がこのような範囲であれば、より薄くかつ安価な高密度層を用いて吸音材全体の面密度を所望の範囲とすることができるという利点がある。

0024

高密度層20の厚みは、好ましくは10μm〜1000μmであり、より好ましくは50μm〜500μmである。高密度層の厚みがこのような範囲であれば、吸音材全体として所望の密度および面密度を実現することができる。

0025

高密度層を構成する材料としては、所望の薄型化が実現され、かつ、所望の低音吸収特性が得られる限りにおいて、任意の適切な材料を用いることができる。高密度層は、代表的には非通気性である。高密度層が非通気性であることにより、音のエネルギーを吸音材の変形エネルギーに良好に変換して吸音できるという利点がある。なお、通気性は、JIS P8117(ガーレー試験法)により測定され得る。

0026

高密度層を構成する材料の具体例としては、金属、樹脂フィルム、紙、ゴムシートおよびこれらの積層体が挙げられる。金属としては、例えば、アルミニウムステンレス(SUS)、鉄、銅が挙げられる。金属は、代表的には金属箔として用いられ得る。樹脂フィルムを構成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)のようなポリエステル系樹脂、ポリエチレン(PE),ポリプロピレン(PP)のようなポリオレフィン樹脂ポリカーボネート(PC)、アクリル樹脂、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニルPVC)、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂(ABS)が挙げられる。

0027

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、実施例における測定および評価方法は下記のとおりである。

0028

(1)厚み
厚みゲージを用いて測定した。
(2)面密度
実施例および比較例で得られた吸音材、ならびに、実施例および比較例に用いた低密度層(発泡体)および高密度層について、これらをφ100mmの打抜き刃でφ100mmの円柱に打抜いたサンプルの重量を電子天秤で測定し、面積0.00785(m2)で割ることにより求めた。なお、0.00785(m2)はφ100mmの円の面積である。
(3)密度
上記(2)で求めた面密度を上記(1)で測定した厚みで割ることにより求めた。
(4)吸音率
ブリエルケアー製の音響管を使用し、JIS A 1405−2に準拠して測定した。 具体的には、実施例および比較例で得られた吸音材を、打ち抜き刃を用いてφ100mmのサンプルを作製し、周波数100Hz〜1600Hzの範囲の吸音率を測定した。測定範囲内において吸音率が最大となる周波数および吸音率をそれぞれ「ピーク周波数」および「ピーク吸音率」とした。さらに、100Hz〜600Hzの範囲内における最大吸音率を「600Hz以下の最大吸音率」として評価した。
(5)ヤング率
実施例および比較例に用いた低密度層(発泡体)について、動的粘弾性測定装置(TA Instruments社製「RSA−G2」を使用して、ひずみ1%、周波数1Hz、常温、圧縮モードで測定した。

0029

(実施例1〜20および比較例1〜17)
表1に示す構成の低密度層および高密度層を表1に示す方法で貼り合わせ、それぞれの吸音材を作製した。得られた吸音材を上記の評価に供した。結果を表1に示す。
なお、表1において、例えば「吸音率0.8」という記載は吸音率が80%であることを示す。「SUS」はステンレス(SUS304H)を示す。「Al」はアルミニウム(A1050P)を示す。「PET」は、住友ベークライト社製「サンイドPETエース」を示す。「両面テープ」は日東電工社製「No.5691W」を示し、「接着剤」は東亜合成社製「アロンアルファゼリー状」を示す。
「EH2200」は日東電工社製「エプトシーラーEH2200」を示し、「EC−100」は日東電工社製「エプトシーラーEC−100」を示し、「EC−200」は日東電工社製「エプトシーラーEC−200」を示し、「EE1000」は日東電工社製「エプトシーラーEE1000」を示し、「EV1000」は日東電工社製「エプトシーラーEV1000」を示し、「No.685」は日東電工社製「エプトシーラーNo.685」を示す。これらはいずれも、高分子発泡体(より詳細には、特開2014−51561号公報に記載のEPDM連続気泡発泡体)である。さらに、「マシュマロゲル」は、特開2014−61457号公報に記載のシリコーン製モノリス体である。

0030

実施例

0031

(評価)
表1から明らかなように、本発明の実施例は、比較例に比べて600Hz以下の音の最大吸音率が顕著に優れている。

0032

本発明の吸音材は、自動車鉄道、航空機、家電モバイル機器に好適に用いられ得る。

0033

10低密度層
20 高密度層
100 吸音材

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