JP4167673B2 - Membrane sound absorbing structure - Google Patents
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Description
本発明は、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構造に関する。 The present invention relates to a film-like sound absorbing structure , and more particularly to a film-like sound absorbing structure capable of effectively absorbing noise in a low frequency region of 200 Hz or less with a single film.
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)。 Conventionally, as this kind of sound absorbing material, (a) one using a porous body layer made of glass wool, rock wool or the like, (b) one comprising an air layer behind the sound absorbing material, (c) air permeability Are formed by laminating at least two layers of high-density and low-density fiber assemblies differing by 5 to 100 times (see, for example, Patent Document 1).
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。 However, in the sound-absorbing material (a), in order to exhibit a required sound-absorbing effect with respect to noise having a frequency band of 500 Hz or less, the thickness of the porous body layer must be increased. There was a problem that the weight of the sound absorbing material was increased overall. In the sound absorbing material (b), the weight of the back air layer formed between the plate-like or film-like film-like sound absorbing material and the rigid wall and the plate-like or film-like film-like sound absorbing material is spring-mass type. The sound absorption mechanism of the resonance system is configured to reduce the air-borne sound generated from the sound source. In such a sound absorption structure, although the sound absorption peak can be estimated, the high sound absorption There is a difficulty that a sound-absorbing structure having a high rate cannot be realized. In addition, the current film-like sound absorbing material has a drawback in that an emphasis is placed on its price and ease of construction, and a material having a high sound absorption rate has not been selected. Furthermore, the sound-absorbing material (c) uses the viscous resistance of air, and by laminating fiber assemblies having different densities on a porous sound-absorbing structure that absorbs sound by converting sound wave energy into heat energy, The high-density part is an additional mass, and the low-density part plays the role of a spring, so that a so-called dynamic vibration absorber is constructed to improve the sound absorption coefficient particularly in the low frequency band. In particular, in a so-called low frequency band of 50 Hz or less, there is a problem that a sufficient sound absorbing effect cannot be obtained. In addition, sound and vibration in the low frequency band generate not only air propagation sound but also rattling of buildings and windows, so it is necessary to take measures against solid propagation sound and vibration prevention at the same time. The countermeasure was difficult.
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)。 For this reason, the present applicant firstly uses a viscous resistance of air to convert sound wave energy into thermal energy and absorbs sound, and then a sound absorbing material in which fiber assemblies having different densities are laminated. Has been developed and applied (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-316364).
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。 The sound absorbing material includes a foam layer disposed on the sound source side and a porous body layer laminated on the rigid wall side of the foam layer. Here, the foam layer is formed of a foam containing a first diol having a molecular weight of 500 to 5000, a second diol having a molecular weight of 500 or less, an inorganic filler, water as a foaming agent, and isocyanate. Moreover, the porous body layer is formed of general-purpose glass wool.
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。 According to the sound absorbing material having such a configuration, a so-called dynamic vibration absorber, in which the high density portion plays the role of additional mass and the low density portion plays the role of spring, can improve the sound absorption coefficient particularly in the low frequency band. .
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。 However, in the sound absorbing material having such a configuration, firstly, glass wool constituting the porous body layer has a drawback that the sound absorbing effect is weakened in a low frequency region of 150 Hz or less , and secondly , the foam layer. And the porous body layer are integrally molded, and a surface film is formed on the sound source side of the foam layer during the integral molding, so that the degree of freedom of the product cannot be improved. In other words, since the surface film is formed at the same time when the foam layer and the porous body layer are integrally formed, in order to exhibit the required sound absorption characteristics, the sound source side of the foam layer and the rigidity of the porous body layer are required. There was the difficulty that the wall side had to be changed.
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構造を提供することを目的としている。 The present invention provides a film-like sound absorbing structure capable of realizing a high sound absorption rate by adjusting the vibration damping property of a single film, and particularly capable of effectively absorbing noise in a low frequency region of 200 Hz or less. The purpose is that.
本発明の第1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、それ自身が単独で制振性を有する膜状吸音材と、前記膜状吸音材と前記剛壁間に背後空気層とを備え、前記膜状吸音材の単位面積当たりの質量をm(kg/m 2 )、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膜状吸音構造。
The film-like sound absorbing structure according to the first aspect of the present invention is arranged on the sound source side of a rigid wall in parallel with the rigid wall, and itself has a vibration-damping property, and the film-like sound absorbing material. A back air layer between the material and the rigid wall, when the mass per unit area of the film-like sound absorbing material is m (kg / m 2 ) and the thickness of the back air layer is L (m) , ML ≧ 7 / (8π2)
Membranous sound absorbing structure which satisfies the condition.
本発明の第2の態様は、第1の態様である膜状吸音構造において、膜状吸音材は、制振性を有する皮膜から成り、皮膜の損失係数は、0.04以上とされているものである。 According to a second aspect of the present invention, in the film-like sound absorbing structure according to the first aspect, the film-like sound absorbing material is made of a film having damping properties, and the loss coefficient of the film is 0.04 or more. Is.
本発明の第3の態様は、第1の態様である膜状吸音構造において、膜状吸音材は、制振性を有する皮膜から成り、皮膜の損失係数は、0.1以上とされているものである。 According to a third aspect of the present invention, in the film-like sound absorbing structure according to the first aspect, the film-like sound absorbing material is made of a film having damping properties, and the loss coefficient of the film is 0.1 or more. Is.
本発明の第4の態様である膜状吸音材は、第2の態様または第3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。 The film-shaped sound-absorbing material according to the fourth aspect of the present invention is the film-shaped sound-absorbing material according to the second aspect or the third aspect, wherein the air permeability of the film is 0.1 dm 3 / s or more. Is.
本発明の第5の態様は、第2の態様乃至第4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。 A fifth aspect of the present invention, in any one of membranous sound absorbing material of the second to fourth aspects, the film is intended to be used in a frequency band 50~2000Hz.
本発明の第6の態様は、第2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、50〜500Hzの周波数帯域において使用されるものである。 A sixth aspect of the present invention, in any one of membranous sound absorbing material of the second aspect to the fifth aspect, the film is intended to be used in a frequency band 50~500Hz.
本発明の第7の態様は、第2の態様乃至第6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。 A seventh aspect of the present invention, in any one of membranous sound absorbing material of the second aspect to the sixth aspect, the coating is one that is made of a synthetic resin.
本発明の第8の態様は、第7の態様である膜状吸音材において、当該合成樹脂は、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。 According to an eighth aspect of the present invention, in the film-like sound absorbing material according to the seventh aspect, the synthetic resin is at least one of a continuous foam and a closed foam, or a mixed foam of the continuous foam and the closed foam. It is what has been.
本発明の第9の態様は、第7の態様または第8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。 According to a ninth aspect of the present invention, in the film-like sound absorbing material according to the seventh aspect or the eighth aspect, the synthetic resin includes a first diol having a molecular weight of 500 to 5000, a second diol having a molecular weight of 500 or less, It is composed of a foamed material containing inorganic fillers, water as a foaming agent, and isocyanate components as raw material components.
本発明の第10の態様は、第9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。 According to a tenth aspect of the present invention, in the film-shaped sound absorbing material according to the ninth aspect, the density of the foam is 50 to 500 kg / m 3 .
本発明の第11の態様は、第9の態様または第10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。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the film-shaped sound absorbing material according to the ninth aspect or the tenth aspect, the ratio of the hydroxyl group content contained in the first diol to the hydroxyl group content contained in the second diol. Is set to 1: 0.3 to 2.5.
本発明の第12の態様は、第9の態様乃至第11の態様の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。
A twelfth aspect of the present invention, the film-like sound absorbing material is any one of the ninth aspect to eleventh aspect of the content of the inorganic filler, 10 with respect to the
本発明の第13の態様は、第9の態様乃至第12の態様の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。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the film-shaped sound absorbing material according to any one of the ninth to twelfth aspects, the water content as the foaming agent is based on 100 parts by weight of the first diol. The amount is 2 to 5 parts by weight.
本発明の第14の態様は、第9の態様乃至第13の態様の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。 In a fourteenth aspect of the present invention, in the film-like sound absorbing material according to any one of the ninth to thirteenth aspects, the total of the hydroxyl content of water as the first and second diols and the foaming agent The isocyanate index (NCO / OH), which is the ratio of the isocyanate content to the isocyanate content, is in the range of 0.5 to 1.0.
本発明の第15の態様は、第9の態様乃至第14の態様の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。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the film-like sound absorbing material according to any one of the ninth to fourteenth aspects, the isocyanate index is in a range of 0.6 to 0.9. .
本発明の第16の態様は、第8の態様乃至第15の態様の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。 The 16th mode of the present invention, the film-like sound absorbing material is any one of the eighth aspect to the fifteenth aspect of the, the first diol, polyester polyol, polyether polyol, polybutadiene polyol, polyisoprene polyol, One of the diols selected from a polyolefin polyol, a polyacrylate ester polyol, and a polycarbonate polyol is used.
本発明の第17の態様は、第9の態様乃至第16の態様の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。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the film acoustic material according to any one of the ninth to sixteenth aspects, the second diol is ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, or octanediol. Diol selected from aliphatics such as decanediol and aromatics such as N, N-bis (2-hydroxypropyl) aniline.
本発明の第18の態様は、第9の態様乃至第17の態様の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。 An eighteenth aspect of the present invention is the film-shaped sound absorbing material according to any one of the ninth to seventeenth aspects, wherein the inorganic filler is carbon black, silica, calcium carbonate, mica, talc, magnesium oxide, The inorganic filler is any one selected from aluminum oxide, magnesium hydroxide, and aluminum hydroxide.
本発明の第19の態様は、第9の態様乃至第18の態様の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。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the film-shaped sound absorbing material according to any one of the ninth to eighteenth aspects, the isocyanate is 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4 , 4′diphenylmethane diisocyanate, carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate, crude tolylene diisocyanate, crude diphenylmethane diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, p-xylene diisocyanate, tetramethylene-1,4-diisocyanate. It is what.
本発明の第20の態様は、第2の態様乃至第19の態様の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。 The 20th mode of the present invention, the film-like sound absorbing material is either a second aspect to the nineteenth aspect, the thickness of the film is what is 0.5 to 20 mm.
本発明の第21の態様は、第1の態様乃至第20の態様の何れかである膜状吸音材において、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。 According to a twenty- first aspect of the present invention, in the film-like sound absorbing material according to any one of the first to twentieth aspects, a porous body is disposed in the back air layer.
本発明の第22の態様は、第21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。 According to a twenty-second aspect of the present invention, in the film-like sound absorbing structure according to the twenty-first aspect, the porous body is glass wool, rock wool, coarse wool felt, vegetable fiber felt, animal fiber felt, or synthetic fiber felt. Or a mixture thereof.
本発明の第1の態様乃至第22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。 According to the film-like sound absorbing structure of the first to twenty- second aspects of the present invention, the use of the film-like sound absorbing material having a high sound absorption rate effectively absorbs noise in a low frequency region of 200 Hz or less. can do.
以下、本発明の膜状吸音構造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。 Embodiments to which the film-like sound absorbing structure of the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
まず、本発明において使用する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。 First, in the film-like sound absorbing material used in the present invention , a film having a damping property with a loss coefficient tan δ of 0.04 or more is used. Here, the reason why the loss coefficient tan δ is set to 0.04 or more is that if it is less than 0.04, sufficient vibration damping performance cannot be obtained, and the sound absorption effect is reduced.
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。 As the above-mentioned film-like sound absorbing material, a film having a damping property with a loss coefficient tan δ of 0.1 or more is preferably used. Here, the loss coefficient tan δ is set to 0.1 or more because the sound absorption coefficient of the film-like sound absorbing material having the loss coefficient tan δ of 0.1 or more has a high sound absorption coefficient peak in the frequency band of 50 to 2000 Hz as described later. This is because sufficient damping properties can be obtained even with this film.
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。 In addition, the loss factor described above is obtained by measuring a sample having a length of 300 mm, a width of 25 mm, and a thickness of 25 mm at a temperature of 20 ° C. using a loss factor measurement system SA-74 manufactured by Rion Co., Ltd. according to a method in accordance with JIS G 0602. The test piece was bonded to a steel plate having a thickness of 1.5 mm, the test piece was held by a central support method, and the test piece was vibrated with an electromagnetic vibrator to calculate by the half width method.
次に、本発明において使用する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。 Next, in the film-like sound absorbing material used in the present invention , a film having vibration damping properties with an air permeability of 0.1 dm 3 / s or more and a thickness of 20 mm or less is used. Here, the air flow rate was set to 0.1 dm 3 / s or more. When the air flow rate was less than 0.1 dm 3 / s, the air in the gap portion of the porous body constituting the film vibrated as described later, This is because the mechanism of absorbing sound by converting the energy of sound waves into thermal energy by the viscous resistance of air does not work sufficiently.
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。 In addition, said ventilation | gas_flowing amount was measured by the air permeability measurement method (B method) of JISK6400 and a flexible urethane foam test method.
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。 As such a vibration-damping film, a synthetic resin, in particular, a synthetic resin composed of at least one of continuous foam and closed foam, or a synthetic resin composed of a mixed foam of continuous foam and closed foam is used. It is done. This is because, when sound waves are incident on the foam that constitutes the synthetic resin, the air in the gaps vibrates, the sound wave energy is converted into thermal energy by the viscous resistance of the air, and sound damping is also achieved. This is because the foam itself vibrates and the sound wave energy is converted into heat energy by the viscous resistance at this time, and sound absorption is performed.
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。 A film made of a synthetic resin having such vibration damping properties is formed of the following foam.
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。 First, the foam is composed of a first diol having a molecular weight of 500 to 5000, a second diol having a molecular weight of 500 or less, an inorganic filler, water as a foaming agent, and an isocyanate component. By making the first diol, which is the main polymer, a diol having a molecular weight of 500 to 5000, and preferably a molecular weight of 1000 to 2000, it is possible to obtain a foam with added vibration damping properties. Here, when the main polymer is composed of a diol having a molecular weight of less than 500, a hard foam is obtained and vibration damping properties cannot be obtained. The body cannot be obtained. When a polyol other than triol or the diol used in the present invention is used as the main polymer, it is difficult to obtain vibration damping properties.
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。 Second, the density of the foam is preferably in the range of 50 to 500 kg / m 3 . If the density is less than 50 kg / m 3 , the air permeability becomes too good, and the sound absorption efficiency in the low frequency region is deteriorated. If the density exceeds 500 kg / m 3 , the air permeability becomes too bad and the sound is reflected and the sound absorption is difficult. Because it becomes.
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。 Thirdly, as the first diol constituting the foam, polyester polyol, polyether polyol, polybutadiene polyol, polyisoprene polyol, polyolefin polyol, polyacrylic ester polyol, polycarbonate polyol and the like are suitable.
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。
Fourth, the second diol constituting the foam is used as a chain extender of the
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。 Fifth, the second diol constituting the foam may be an aliphatic group such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, octanediol, decanediol, or N, N-bis (2-hydroxypropyl). Aromatic diols such as aniline are preferred.
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。 Here, the ratio of the hydroxyl group content contained in the first diol used in the foam and the hydroxyl group content contained in the second diol is preferably 1: 0.3 to 2.5. This is because if the ratio of the hydroxyl group content of the second diol is less than 0.3, the reinforcing effect becomes insufficient, and even if the ratio of the hydroxyl group content exceeds 2.5, no difference in effect is observed.
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。 Sixth, the inorganic filler constituting the foam is used for the purpose of reinforcing the foam layer and adding damping properties. This inorganic filler is preferably blended in an amount of 10 to 200 parts by weight per 100 parts by weight of the first diol having a molecular weight of 500 to 5000. If the amount is less than 10 parts by weight, the effect of adding sufficient reinforcement and vibration damping is small, and if it exceeds 200 parts by weight, the viscosity of the composition before molding becomes high and molding becomes difficult.
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。 Seventh, as the inorganic filler constituting the foam, carbon black, silica, calcium carbonate, mica, talc, magnesium oxide, aluminum oxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide and the like are suitable.
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。 Eighth, water constituting the foam is used as a foaming agent. Although the addition amount of a foaming agent should just be the quantity from which a foam is obtained, 2-5 weight part is suitable with respect to 100 weight part of 1st diols with a molecular weight of 500-5000. This is because if the amount is less than 2 parts by weight, sufficient foaming is not performed, and if the amount exceeds 5 parts by weight, no significant difference in effect is observed.
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。 Ninthly, as the isocyanate constituting the foam, basically those used for the production of urethane foam can be used, and in particular, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′diphenylmethane diisocyanate, carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate, crude tolylene diisocyanate, crude diphenylmethane diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, p-xylene diisocyanate, tetramethylene-1,4-diisocyanate and the like are suitable. Can be used as a mixture.
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。 Tenth, in order to impart moderate rigidity and vibration damping to the foam, the ratio of the total hydroxyl group content of the first diol, the second diol, and water as the blowing agent to the isocyanate content of the isocyanate It is desirable that the isocyanate index (NCO / OH) is in the range of 0.5 to 1.0, preferably 0.6 to 0.9. This is because if the isocyanate index is less than 0.5, the degree of cross-linking decreases and rigidity decreases, and if it exceeds 1.0, moderate rigidity is obtained, but vibration damping performance decreases.
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。 11thly, you may add suitably the catalyst used for manufacture of a normal urethane foam layer, a foaming agent, a flame retardant, a plasticizer, a coloring agent, etc. to said foam according to the objective.
図1は、本発明において使用す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している。 FIG. 1 shows the measurement results of the loss factor for evaluating the vibration damping properties of the film-like sound absorbing material used in the present invention.
ここで、図中、実線L1は、本発明において使用する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、本発明において使用する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以上の本発明において使用する膜状吸音材が高い制振性を有していることが分かる。 Here, in the figure, a solid line L1 is a loss coefficient of the film-like sound absorbing material used in the present invention , a dotted line L2 is a loss coefficient of a conventional film-like sound absorbing material made of a general sound-absorbing polyurethane foam, and an alternate long and short dash line L3 is The loss coefficient of a conventional film-shaped sound absorbing material made of glass wool is shown. From the figure, the film-like sound absorbing material used in the present invention has a large loss coefficient in the frequency band of 40 to 3000 Hz and high vibration damping properties compared with glass wool and general polyurethane foam for sound absorption. I understand. In particular, in the frequency band of 50 to 2000 Hz, it can be seen that the film-shaped sound absorbing material used in the present invention having a loss coefficient of 0.1 or more has high vibration damping properties.
図2は、本発明における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。 FIG. 2 shows a side view of a film sound absorbing structure using the film sound absorbing material in the present invention.
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。
In the figure, the film-like sound absorbing structure of the present invention includes a film-like
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。
In the film-shaped sound absorbing structure having such a configuration, the back air layer 4 acts as a spring with respect to the mass of the film-shaped
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。
Here, the resonance frequency fr of such a film-like sound absorbing structure is such that the mass per unit area of the film-like
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。
However, p: density of air, c: sound speed Here, when the resonance frequency fr in the above equation is 200 Hz, a combination of a film-like sound absorbing structure having a sound absorbing peak at 200 Hz or less can be obtained. That is, in the film-like sound absorbing structure of the present invention, in order to have a sound absorption peak at a frequency of 200 Hz or less, the combination of the mass per unit area of the film-like
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。 From the above equation, an equation of 7 / (8π2) ≦ mL can be obtained. Therefore, if the condition of mL ≧ 7 / (8π2) is satisfied, a film-like sound absorption structure having a sound absorption peak at 200 Hz or less can be provided.
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。
FIG. 3 shows the relationship between the mass per unit area of the film-shaped
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。
Next, the thickness of the film-like
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。 FIG. 4 is an explanatory diagram of sound absorption characteristics in the film-like sound absorption structure shown in FIG. Here, the solid line L4 is a sound absorption characteristic in a conventional film-like sound absorbing structure using a low-density polyethylene film (thickness 0.5 mm) as a film having vibration damping properties, and the dotted line L5 is a film having vibration damping properties, The sound absorption characteristics of the film-like sound absorbing structure of the present invention using a foam made of a synthetic resin having a loss factor of 0.01 and a thickness of 0.5 mm are shown. The weight of the film in the present invention and the conventional example is the same, and the thickness of the back air layer is 50 mm. From the figure, it can be seen that the film-like sound absorption structure using the film according to the present invention exhibits superior sound absorption characteristics in the frequency band of 315 to 400 Hz than the conventional one.
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。 FIG. 5 shows a side view of a film-like sound absorbing structure in another embodiment of the present invention. In the figure, parts common to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
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。 In FIG. 5, in this embodiment, a porous body 5 is disposed in the back air layer 4. The porous body 5 is disposed in the back air layer 4 densely or with a gap.
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。 In this embodiment, the vibration damping effect can be further improved as compared with the film-like sound absorbing structure shown in FIG.
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。 Here, the porous body 5 is formed of the following.
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。 First, the porous body 5 is made of glass wool, rock wool, coarse wool felt, vegetable fiber felt, animal fiber felt, synthetic fiber felt, or a mixture thereof.
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。 Second, the porous body is formed with a thermal conductivity of 0.1 to 0.5 W / mK.
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。 Thirdly, the porous body is formed of a urethane foam or a urethane foam base material blended with a thermal conductivity imparting material. Here, as the thermal conductivity imparting material, one selected from those composed of ceramics or metal materials, silicon carbide powder, alumina powder, aluminum powder, graphite, copper powder, stainless steel powder, or 2 of these. A mixture of at least seeds or graphite (the amount of graphite added is 10 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol forming the urethane foam) is used.
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。 The porous body having such a structure is attached to a sound source such as an engine, and has a sound absorbing performance effective for reducing air-borne sound, solid-borne sound, and vibration generated from the engine. Therefore, even if the temperature in the room or the soundproof box rises, the temperature rise of the porous body can be suppressed, and the life is prolonged without being deteriorated.
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。 In the above-described embodiments, the case where the film-like sound absorbing material is formed of a single foam having a uniform foam density is described, but the following may be used. For example, firstly, a foam having open cells inside, in which a thin film layer is integrally formed with the foam on the surface on the sound source side, and secondly, a thin film having a thickness of, for example, 1 mm or less The layer is integrally molded with both the sound source side and the rigid wall side foam; third, the foam density of the open-cell foam is different in the thickness direction; A plurality of different open-cell foams laminated such that the foam density is inclined, and fifth, the foam density of the open-cell foam is high on the sound source side, As the open cell foam, a material made of a viscoelastic material may be used.
1・・・剛壁
3・・・膜状吸音材
4・・・背後空気層
5・・・多孔質体
DESCRIPTION OF
Claims (22)
前記膜状吸音材の単位面積当たりの質量をm(kg/m The mass per unit area of the film acoustic material is m (kg / m 22 )、前記背後空気層の厚さをL(m)としたときに、), When the thickness of the back air layer is L (m),
mL≧7/(8π2) mL ≧ 7 / (8π2)
の条件を満足することを特徴とする膜状吸音構造。A film-like sound absorbing structure characterized by satisfying the following conditions.
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