(57)【要約】【課題】  高度の吸音性能と防燃性とを低コストで両立させた防燃吸音パネルを提供する。【解決手段】  無数の細管状セル５…の並列集合体である紙製のセル集合体５１の一方の面にバックパネル５２を取り付けることによって、有底ハニカム構造体様のパネルとする。セル集合体５１とバックパネル５２とは、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理する。このような防燃吸音パネル５０は、無数の細管状セル５…内の空気のばね作用によって、音の密波エネルギーを吸収し、吸収した密波エネルギーを放出して疎波エネルギーと相殺する吸音メカニズムによって、従来の吸音部材に見られない高度の吸音効果を発揮する。また、珪酸ソーダは、紙製の吸音パネルに高度の防燃性を付与するように機能する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に開口部を有する所定長さの紙製の細管状セルの並列集合体であるセル集合体と、該セル集合体の一方の面に接着されて前記無数の細管状セルの一方の開口部を気密に塞ぐバックパネルとからなり、
前記セル集合体は、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理されていることを特徴とする防燃吸音パネル。
【請求項２】
前記バックパネルは、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理された紙製であることを特徴とする請求項１に記載の防燃吸音パネル。
【請求項３】
前記防燃剤は、珪酸ソーダに珪藻土を混練してなる防燃剤であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防燃吸音パネル。
【請求項４】
前記セル集合体または前記セル集合体とバックパネルとは、いずれも珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理された後、さらに防湿塗料によって防湿処理されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の防燃吸音パネル。
【請求項５】
ジグ板上にバックパネルを載置し、バックパネル上に防燃剤に浸漬した未乾燥のセル集合体を載置し、セル集合体から流下する余剰の防燃剤をジグ板上のバックパネルに浸潤させながら乾燥することによって、セル集合体とバックパネル双方の防燃処理と、セル集合体とバックパネルとの接着を同時に実施することを特徴とする防燃吸音パネルの製造方法。
【請求項６】
前記ジグ板を曲面に形成するとともに、前記バックパネルとセル集合体とをジグ板上に拘束して乾燥させることを特徴とする請求項４に記載の防燃吸音パネルの製造方法。
【請求項７】
セル集合体とバックパネルとを個別に防燃剤に浸漬した後乾燥させ、乾燥したセル集合体とバックパネルとを接着材を用いて一体化することを特徴とする防燃吸音パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、諸産業分野における吸音用途および遮音または防音用途に好適に使用することができるパネル状素材としての防燃吸音パネルと、防燃吸音パネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
聴覚の対象である音には、意図的に作出される音の他、人の生活活動に付随して意図することなく発生する音もある。複雑化、多様化した人の生活活動からは、日々膨大な量の意図しない騒音が発生する。
【０００３】
情報媒体としての音は、人の生活にとって欠くことができない重要な情報源ではあるものの、音は、他の情報媒体と異なり、一旦空間に放たれた後は、相手方を特定しないで伝達されるという特殊な性質を帯びている。例えば、意図することなく発生する音や、必要とされない人に到達する音のレベルが一定の受容限度を上回る場合等において、吸音や遮音、防音の必要性が生じる。
【０００４】
人の生活空間にあまねく遍在する空気を媒介して伝播する音を遮断するのは、難しい技術であり、このため、従来より多種多様な吸音、遮音、防音部材の提案がなされている。なお、吸音、遮音、防音の各用語は、異なる技術的意義を有するのであるが、音源から特定位置に到達する音圧レベルを低減する技術である点において共通する。
【０００５】
吸音技術には、類型的に、多孔質型と膜振動型と共鳴器型があると言われている（下記、特許文献１参照）。ただし、このことは、全ての吸音技術が、これら３類型のいずれかに属するという意味ではない。少なくともこれらの複合型の技術が存在することは自明的であり、また、これらのいずれの類型にも属しないと思われる特殊な吸音技術も提案されている（下記、特許文献４参照）。また、いずれの技術類型においても、吸音作用の基本的なメカニズムは、音響エネルギーを消尽させて伝播不能にするという結論において一致するのであり、どのような手段によって音響エネルギーを消尽させるかという点において、個性が見られるということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１０３４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９１０２９号公報
【特許文献３】特開２０００−１３６５８１号公報
【特許文献４】特開２００６−１８４４１２号公報
【特許文献５】特許第４９８６０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願の発明は、一種のペーパハニカムを吸音機能部材として利用する吸音技術に関するものであるので、上記先行技術文献中のハニカム構造を有する技術について言及する。
【０００８】
ペーパハニカムの最も一般的な用途としては、相対向する２枚の表面パネル間に空間を形成するための間隔維持部材としての用途をあげることができる。内部にハニカムコアを装填したパネルは、軽量でありながらも高い構造強度と断熱性、遮音性を発揮する。この場合、一方の表面パネルを穿孔による多孔構造とすることにより、適度な吸音機能をも発揮させることが可能である（上記、特許文献１、特許文献３参照）。
【０００９】
また、ハニカム構造の変わった使い方としては、膜振動板の前面にハニカム構造を配置し、膜振動板に対する音波の進行方向を制御する目的で使用する例がある（上記、特許文献２参照）。
【００１０】
上記従来例は、ハニカム構造体自体に吸音作用を発揮させるものではなく、ハニカム構造体を吸音作用を発揮する構造体を有利に構成するための一部材として利用するものである。したがって、吸音効果の大小は、ハニカム構造体とともに使用されている多孔質部材や振動膜、または共鳴器の吸音効果に依存して決定される。これに対して、特定構造のハニカム構造体自体が有する吸音効果に着目する技術例がある（上記、特許文献４参照）。
【００１１】
本願の発明は、ハニカム構造体自体の吸音効果に着目する点において、上記特許文献４に記載の技術と共通するので、特許文献４に記載の発明について言及する。
【００１２】
特許文献４に記載の技術は、音源に対して殆んど反射面を有しないハニカムセル穴状の筒状共鳴空間を有する成形消音ユニットである。この発明を開示する文献は、極端に簡潔に記載されているため、詳細な技術内容には不明点が多い。例えば、このような構造体をどのような材質からどのようにして製造するのか等である。したがって、以下に、当該文献の記載内容にやむを得ず合理的な範囲の推測を加えてその技術内容を解釈せざるを得ない。
【００１３】
当該発明の概要は、殆んど反射面を有しないと言えるほどの密度でハニカムセル穴状の筒状共鳴空間を並設した成形消音ユニットである。各共鳴空間の末端は紡錘形に閉じる消音部とされ、消音メカニズムに関しては、相対する内壁からの逆位相の反射音を衝突させて消音するとする。紡錘形の消音部は、筒状共鳴空間内に入ってきた音波を入ってきた方向には反射させないという趣旨であると推測される。成形消音ユニットの材質に関しては、消音が望まれる周波数を特異的に反射する素材が好ましいとある。
【００１４】
各共鳴空間の末端は紡錘形の消音部とされている。このような形状は、例えば、ペーパハニカムコアの片面に、表面部材を貼着してハニカムコアを形成しているセルのセル開口部を塞ぐような方法では形成することができない。このような方法では、各共鳴空間の末端を紡錘形に形成することができないからである。また、成形消音ユニットの材質は、消音が望まれる周波数を特異的に反射する素材が好ましいとあることからも、音の反射素材としては好適とは言えない紙系素材の使用は想定されていないと推測される。
【００１５】
紙系素材を使用しないことを前提とすれば、残る素材として考えられるのは、樹脂か金属かであるが、発明の名称からも窺えるように、この成形消音ユニットは、樹脂材料からの一体成形品であると思われる。しかし、樹脂製品の成形メーカの見解によれば、ハニカム態様の物品は、一般に離型困難であり、殊に、口径が小さく深い穴が高密度で存在するような形状のものは製造困難とのことである。その他の製造方法としては、真空成形が考えられるが、真空成形としても独立した深い穴が緊密に並ぶような成形は一般に困難である。さらには、厚板状の樹脂ブロックに無数の筒状共鳴空間を機械的に穿設する方法を考えることができるが、煩雑この上なく、量産品を製造する方法としては現実性に乏しいと言える。
【００１６】
上記成形消音ユニットにおける消音メカニズムに関しては、相対する内壁からの逆位相の反射音を衝突させて消音するとしている。したがって、その材質は、発明者らの主張通り、消音が望まれる周波数を特異的に反射する素材が好ましいことになる。ここには、位相反転によって音を打ち消す考え方が示されているが、反射という手段によって音波を位相反転させるには、セル孔の深さが少なくとも消音対象とする周波数の音の波長の半波長を必要とすることから、当該発明の発明者らの主張が正しいものとすれば、成形消音ユニットは、可聴帯域に属する音のうちのごく高音域に対してしか吸音機能を発揮することができないと解される。中低音域を反射によって位相反転しようとする場合には、セル孔の深さが過大になってしまうからである。
【００１７】
もっとも、当該文献には、消音が望まれる周波数を特異的に反射する素材が好ましいと記載されていることから、成形消音ユニットは、騒音全般に適用するものではなく、何らかの目的で特定の高い周波数の音に消音対象を限定した発明とも解される。また、セル孔の説明として、筒状共鳴空間の用語が用いられていることから、特定周波数の音を共鳴させて減衰させる共鳴型の消音メカニズムが念頭にあるとも考えられる。
【００１８】
ところで、本願の発明者らは、オーディオ環境における音場調節用の吸音部材の試作研究において、上記、特許文献４に記載の成形消音ユニットに類似する構造を有する吸音パネルを製作し、吸音効果の測定試験を実施したところ、上記特許文献４においてなされている主張とは異なる意外な結果が得られた。
【００１９】
ただし、被検用の防燃吸音パネル５０は、ペーパハニカム構造のセル集合体の５１の片面に紙製のバックパネル５２を貼着することによって、無数のセル孔の一方の開口部を塞いだ簡単なものである（図１参照）。上記成形消音ユニットのような構造体を製造することは事実上困難であるからである。したがって、各セル孔の底部も、紡錘形ではなく、セル孔に直交する単なる平面である。
【００２０】
なお、測定試験は、可聴帯域のホワイトノイズを再生する音源スピーカとマイク間の距離を１ｍとしたときの音圧レベルを０dBとし、音源スピーカを縦９０センチメートル、横６０センチメートルの吸音パネル４枚を枠状に形成したもので囲った際の音圧レベルを測定値とした。吸音パネルを上面開放の枠状としているのは、音源スピーカの周囲全体を囲んでしまうと測定結果が、吸音特性ではなく、遮音特性となってしまうからである。
【００２１】
測定試験は、防燃吸音パネル５０を構成するセル集合体５１の厚みＤ（セル管長Ｌに等しい。）を１ｃｍ間隔で変化させて実施したが（図１参照）、この中から吸音パネルを形成した際に違和感を伴わない範囲であるＤ＝２、Ｄ＝４、Ｄ＝８の場合の測定値を示す（図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ））。なお、セル集合体５１におけるセル孔の断面は約５ｍｍ平方である。また、実験環境は、１０畳間程度の一般事務室であり、オーディオ環境としては、ややライブな空間に属する。
【００２２】
被検吸音パネルは、Ｄ＝２、Ｄ＝４、Ｄ＝８のいずれのものにおいても、可聴帯域全般にわたって−４０dB程度の驚異的な吸音特性を示す。殊に、３００Hz以上の音域に対しては、−６０dB以上の吸音特性を示す。本発明は、この吸音特性に着目してなされたものである。
【００２３】
なお、５０Hz付近と、１００Hz付近に吸音し難い部分があり、これらを示す測定値カーブはペーパハニカムの厚みＤにかかわらず相似形になる。結論としては、吸音パネルは、Ｄ＝２ないしＤ＝８の範囲では、セル集合体５１の厚みＤに依存することなく可聴帯域全般にわたって−４０dB以上の良好な吸音特性を発揮するといえる。ただし、３００Hz付近を境として、その低音域側と高音域側という大きな意味での周波数依存性がある。
【００２４】
吸音パネルの吸音性能に関する上記測定結果は、このようなハニカム構造の吸音パネルにおける吸音メカニズムが、従来分類されているような多孔質型でもなく、膜振動型でもなく、共鳴器型でもない、別の類型に属する吸音メカニズムであることを示唆しているように思われる。振動膜は存在せず、多孔質型や共鳴器型であれば、セル集合体５１の厚みＤの変化に敏感に反応するはずであるからである。なお、吸音特性が良好であるのは好ましいのであるが、これでは、実施に適したセル集合体５１の厚みＤを決定する参考にはならないので、最良の実施の形態を決定するためには、セル断面積の変化させた場合を含め、今後の追試を経なければならない。
【００２５】
ところで、ペーパハニカムのような構造体は、単純な板状部材に比べて体積当たりの比熱が極端に小さいため、外部からの熱によって簡単に発火点に至ってしまう。また、空気との接触面積が極端に大きく、しかも、火の粉等の火種を捕捉し易いため、火災に対する耐久性を欠くという問題がある。騒音が蔓延する生活環境における吸音用途は多様であるが、いずれの吸音用途においても、容易に火災原因となりえるような、あるいは火災を助長するような部材の使用は差し控えられる結果となる。しかし、前述したようにハニカム構造体を樹脂成形することは、極めて困難であり、金属製とすることはより困難である。
【００２６】
本発明は、本願発明者らの識見による珪酸ソーダの物性、具体的には、珪酸ソーダが水溶性であること、およびその耐火性（上記、特許文献５参照）に着目するとともに、上記測定試験によって得られたペーパハニカム構造を応用した吸音パネルの吸音特性に着目し、両者の物理特性を併せ持つ、つまり、高度の吸音性能と防燃性ないし耐火性を有し、しかも容易に製造することができる、低コストの防燃吸音パネル、およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。
【００２８】
（解決手段１）
本発明の防燃吸音パネルは、両端に開口部を有する所定長さの紙製の細管状セルの並列集合体であるセル集合体と、セル集合体の一方の面に接着されて無数の細管状セルの一方の開口部を気密に塞ぐバックパネルとからなり、この際のセル集合体は、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理されていることを特徴とする。
【００２９】
上記解決手段１は、防燃吸音パネルの機械的構成と、防燃吸音パネルに防火性ないし耐火性能を付与するための基本的手段を示している。
【００３０】
防燃吸音パネルは、紙製のセル集合体と、材料を限定する必要のないバックパネルとからなる。セル集合体は、両端に開口部を有する所定長さの紙製の細管状セルの並列集合体である。また、バックパネルは、セル集合体に接着されることによってセル集合体を構成する細管状セルの一方の開口部を気密に塞ぐ機能を有する。したがって、バックパネルは、非通気性の連続した板状体またはシート状体である。なお、紙製であるセル集合体は、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理されている。
【００３１】
上記のような構造を有する防燃吸音パネルは、セル集合体の開口部を吸音対象とする音源側に向けて使用する。このように使用すると、音源から空気を媒介して防燃吸音パネルに至った音波は、セル集合体の表面で反射して他の方向に伝播することができない。セル集合体の表面には、無数の細管状セルの端面が存在するのみで、音波を反射する上での有効な反射面が存在しないからである。
【００３２】
それでは、音源から細管状セルに至った音波は、細管状セル内を伝播してバックパネルに至り、バックパネルで反射するのであろうか。前述したように特許文献４に記載の技術は、これを肯定するような見解をとる。しかし、そうだとすれば、セルの末端を紡錘形に形成するような対策では、それほど大きな吸音効果は得られない筈である。
【００３３】
本願の発明者らは、防燃吸音パネルのような構造体が発揮する吸音作用の吸音メカニズムとして空気ばね理論（自称）を提唱する。音波が反射するためには、音圧エネルギーを吸収することなく音波の方向を変えるための足場が必要である。例えば、膜振動型の吸音構造においては、音圧エネルギーは、振動膜を振動させるという仕事をすることによって消尽し、反射することができない。本願の発明者らが採用する空気ばね説は、膜振動型の吸音構造の振動膜を空気ばねに置き換えたものに相当する考え方である。
【００３４】
すなわち、音源側の開口部を除き、周囲を細管状セルによって取り囲まれ、逃げ場のないような状態におかれている細管状セル内の空気は、空気ばねとして機能し、細管状セルの開口部に作用した音圧は、空気ばねを駆動するという仕事をすることによって消尽するのである。より具体的な説明としては、音波は、高エネルギーの密波部分と低エネルギーの疎波部分とが所定周期で交番的に存在する疎密波である。この結果、細管状セル内の空気ばねは、音波の密波部分のエネルギーを吸収して圧縮される。音の密波部分のエネルギーは、これによって消尽する。次いで、細管状セル内の空気ばねは、吸収したエネルギーを放出するのであるが、放出されるエネルギーは、音波の疎波部分に充填され、疎波部分の負のエネルギーと相殺されて消尽する。
【００３５】
空気ばねにおける上記のような動作が連続することにより、音波はあたかも防燃吸音パネルに吸い込まれるように消え去るのである。この際、消音対象となる音の周波数は、空気ばねの収縮周期に対応し、音の強弱は、空気ばねの振幅に対応する。このような空気ばね理論によって、防燃吸音パネルが周波数依存性を有することなく極めて高い吸音効果を発揮することを矛盾なく説明することができる。なお、空気ばね理論によれば、空気ばねの伸縮動作が音波に追従できずに空振り動作をするようになる周波数帯域があり得るが、現時点までの試行錯誤によっては発見されない。
【００３６】
また、防燃吸音パネルにおけるセル集合体は、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理されている。したがって、ハニカム様構造体が火気に弱いという本質的な問題点がが解消され、用途や使用場所との関係における制約なく広範囲の消音用途に使用することができる。なお、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤という場合には、珪酸ソーダ以外の添加成分含まない防燃剤を含むものとする。また、防燃処理とは、浸漬や塗装等、紙材料に防燃剤を付与するための様々の手段を包含する意味である。
【００３７】
（解決手段２）
本発明の防燃吸音パネルは、解決手段１に記載の発明を基本発明とし、そのバックパネルが、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理された紙製であることを特徴とする。
【００３８】
上記解決手段２は、バックパネルについてもセル集合体と同様に防燃処理した紙製とすることができる旨を示している。これによって、防燃性能を低下することなく、軽量化と低コスト化を図ることができる。
【００３９】
（解決手段３）
本発明の防燃吸音パネルは、解決手段１または解決手段２に記載の発明を基本発明とし、その防燃剤が、珪酸ソーダに珪藻土を混練してなる防燃剤であることを特徴とする。
【００４０】
上記解決手段３は、珪酸ソーダの耐火性を全く損ねることなく珪酸ソーダの使用上の不都合点を解消するための構成を示している。
【００４１】
珪酸ソーダは、水溶性の物質であり、一旦乾燥させても梅雨時等において、または、高湿度環境で使用した場合に表面に粘性を帯びる場合がある。このことによって防燃吸音パネルの性能が低下することはないが、手触りの違和感は避けられない。この問題、セル集合体およびバックパネルを防燃処理するに際して、珪酸ソーダに適量の珪藻土を混ぜたものを使用することによって解消される。
【００４２】
珪藻土は、非水溶性の土質粉体であり、その耐火性には定評がある。また、きめ細かく滑らかな手触りが特徴である。珪酸ソーダと珪藻土の混合物を紙質に付与して乾燥させると、珪酸ソーダが紙質に浸透する一方で、珪藻土は紙質内に殆んど浸透しないため紙質の表面に粉体塗装状に残留する。これによって、防燃吸音パネルを高湿度環境で使用した場合における表面粘性の発生が効果的に抑制される上、セル集合体およびバックパネルの表面に珪藻土層が形成されることにより、防燃性能も一層向上する。
【００４３】
（解決手段４）
本発明の防燃吸音パネルは、上記解決手段１ないし解決手段３のいずれかに記載の発明を基本発明として、セル集合体が、またはセル集合体とバックパネルとが、いずれも珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理された後、さらに防湿塗料によって防湿処理されていることを特徴とする。
【００４４】
上記解決手段４は、解決手段３と同様に、高湿度環境下における防燃吸音パネルの表面粘性の発生に対処するとともに、珪酸ソーダの含水率を適正に保持するための構成を示している。
【００４５】
珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理した後、さらに防湿塗料によって防湿処理することによって、紙質内に含浸した珪酸ソーダを防湿塗料の塗膜によって高湿度雰囲気から隔離するこができる。この結果、防燃吸音パネルの表面粘性の発生が防止されるとともに、防燃吸音パネルを過乾燥雰囲気内で使用する場合においても、珪酸ソーダの含水率を適正範囲に維持し、過乾燥による防燃性能の低下を防止することができる。
【００４６】
次いで、本発明の防燃吸音パネルの製造方法について説明する。
【００４７】
（解決手段５）
本発明の防燃吸音パネルの製造方法は、ジグ板上にバックパネルを載置し、このバックパネル上に防燃剤に浸漬した未乾燥のセル集合体を載置し、セル集合体から流下する余剰の防燃剤をジグ板上のバックパネルに浸潤させながら乾燥することによって、セル集合体とバックパネル双方の防燃処理と、セル集合体とバックパネルとの接着を同時に実施することを特徴とする。
【００４８】
上記解決手段５は、防燃吸音パネルをもっとも少ない工程で能率よく製造することができる構成を示している。本発明の防燃吸音パネルを製造するには、少なくとも、セル集合体およびバックパネルの防燃処理作業と、セル集合体とバックパネルとの接着作業とを必要とする。そこで、上記解決手段５の手順で作業を進めることにより、バックパネルに対する防燃処理作業と、セル集合体またはバックパネルに対する接着剤塗布作業とを省略することができる。つまり、珪酸ソーダを接着剤としても機能させるのである。
【００４９】
（解決手段６）
本発明の防燃吸音パネルの製造方法は、解決手段４に記載の発明を基本発明として、製造に使用するジグ板を曲面に形成するとともに、バックパネルとセル集合体とをジグ板上に拘束して乾燥させることを特徴とする。
【００５０】
上記解決手段６は、解決手段５に記載の発明を基本発明とし、凹形または凸形に湾曲した防燃吸音パネルを製造する際の構成を示している。
【００５１】
本発明の防燃吸音パネルは、例えば、コンサートホール等の音場調節部材として、曲面構成の天井面や壁面に沿わせて設置したり、天井から吊下げての使用態様が可能であり、このような用途において、曲面構成された防燃吸音パネルを要望される場合があり得る。
【００５２】
セル集合体は、構成単位である細管状セルの一方の開口部と他方の開口部が異なる形状に変形するように外力を加えることにより、その全体を凹面または凸面に変形させることができる。また、バックパネルは、板状またはシート状部材であるからもとより簡単に曲面とすることができる。しかし、両者を接着した後には、簡単には変形しないようになる。そこで、両者を接着する際に使用するジグ板を所望の曲面に形成しておき、バックパネルおよび珪酸ソーダを付与したセル集合体をジグ板に拘束して乾燥させることによって曲面構成の防燃吸音パネルを得ることができる。なお、拘束するとは、ゴムバンドを掛けることや錘負荷を加えること等を意味する。
【００５３】
（解決手段７）
本発明の防燃吸音パネルの製造方法は、セル集合体とバックパネルとを個別に防燃剤に浸漬した後乾燥させ、乾燥したセル集合体とバックパネルとを接着材を用いて一体化することを特徴とする。
【００５４】
上記解決手段７は、反りを生じさせない防燃吸音パネルの製法例を示している。本発明の防燃吸音パネルは、製造に好都合である所定の縦横寸法で製造したものを多数枚連結して大面積の吸音パネルとすることができる。この場合、連結される個々の防燃吸音パネルに不均一な反りが生じていると製品欠陥とされる。
【００５５】
本発明の防燃吸音パネルは、バックパネルの有無によって前面側と背面側とで非対象構造である。このため、セル集合体にバックパネルを取り付けた後に、その全体に防燃処理をした場合には、乾燥応力により反りが発生する。一方、セル集合体自体およびバックパネル自体は、表裏対象であり、個々に防燃処理をしても反りは発生しない。そこで、セル集合体とバックパネル個別に防燃処理して乾燥させ、この後に両者を接着するよって、平面度の高い防燃吸音パネルを得ることができるのである。
【発明の効果】
【００５６】
本発明の防燃吸音パネルは、紙製の細管状セルの並列集合体であるセル集合体の一方の面に紙製のバックパネルを取り付けることによって無数の細管状セルの一方の開口部を気密に塞いで構成され、紙製のセル集合体については、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理されている。有底ハニカム構造とも言えるこのような構造体は、紙以外では製造上の困難を伴うが、紙製とすることにより、低コストで容易に製造することができるとともに、紙製とした場合の火気に弱いという問題点は、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤による防燃処理によって解決することができる。また、防燃吸音パネルは、無数の細管状セル内の空気のばね作用によって、音の密波エネルギーを吸収し、吸収した密波エネルギーを放出して疎波エネルギーと相殺するようにして音圧エネルギーを消尽させることができるので、従来の吸音部材に見られない高度の吸音効果を発揮する。
【００５７】
本発明の防燃吸音パネルの製造方法は、ジグ板上にバックパネルを載置し、バックパネル上に防燃剤に浸漬した未乾燥のセル集合体を載置し、セル集合体から流下する余剰の防燃剤をジグ板上のバックパネルに浸潤させながら乾燥することによって、前記セル集合体とバックパネル双方の防燃処理と、セル集合体とバックパネルとの接着を同時に実施することができるので、最小限の作業工程で極めて能率よく本発明の防燃吸音パネルを製造することができる。
【００５８】
防燃吸音パネルは、セル集合体とバックパネルとを個別に防燃剤に浸漬した後乾燥させ、乾燥した前記セル集合体とバックパネルとを接着材を用いて一体化する方法によって製造することも可能である。一体化する以前のセル集合体自体、およびバックパネルは自体は、表裏対象構造であるので、個々に防燃処理しても反りは発生しない。したがって、本方法の手順にしたがって製造することにより、反りのない防燃吸音パネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の防燃吸音パネルの実施例を示す斜視図である。
【図２】上記実施例に示す防燃吸音パネルの吸音特性図である。
【図３】本発明の防燃吸音パネルの別の実施例を示す斜視図である。
【図４】上記実施例に示す防燃吸音パネルの吸音特性図である。
【図５】上記実施例に示す防燃吸音パネルの要部の拡大断面図である。
【図６】上記実施例に示す防燃吸音パネルの使用例を示す側面図である。
【図７】本発明の防燃吸音パネルの吸音メカニズムの説明図である。
【図８】本発明の防燃吸音パネルの製造方法を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、図面を引用しながら本発明の防燃吸音パネルの実施例およびその製造方法について説明する。
【００６１】
（実施例１）
図１に示す防燃吸音パネル５０は、吸音効果の測定試験用に製作したものであり、本発明の契機となったモデルである。この防燃吸音パネル５０は、セル集合体５１とバックパネル５２とからなる（図１）。セル集合体５１は、一定幅に裁断した厚手の段ボール紙ＤＳ…を細管状セル５…の方向を揃えて多数枚積層することによって形成されている。なお、図１において、無数の細管状セル５…断面形状を角形のものとして表現しているが、段ボール紙を素材としていることから実際には異形である。また、バックパネル５２には、ボール紙と称されているものが使用されている。
【００６２】
セル集合体５１とバックパネル５２とは、防燃剤として使用する珪酸ソーダの水溶液（水ガラス）に個別に浸漬処理（ドブ漬）し、自然乾燥の後に酢酸ビニル樹脂系の接着剤によって貼り合わされる。すなわち、防燃吸音パネル５０は、同一のセル管長Ｌの無数の細管状セル５…の並列集合体の一方側の開口部をバックパネル５２によって気密に塞いだ構造であるといえる。
【００６３】
このような防燃吸音パネル５０は、セル集合体５１における無数の細管状セル５…が開口している側を音源側、多くの場合は室内側に向けて使用することによって、極めて効果的な吸音性能を発揮する（図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ））。
【００６４】
なお、前述したように測定試験は、セル集合体５１の厚みＤ（セル管長Ｌに等しい。）が、Ｄ＝２ｃｍ、Ｄ＝４ｃｍ、Ｄ＝８ｃｍの３種類の防燃吸音パネル５０のそれぞれについて、可聴帯域のホワイトノイズを再生する音源スピーカとマイク間の距離を１ｍとしたときの音圧レベルを０dBとし、音源スピーカを枠状に配置した４枚の防燃吸音パネル５０…で囲った際の音圧レベルを測定値としたものである。
【００６５】
この結果、本実施例の防燃吸音パネル５０は、Ｄ＝２ｃｍ、Ｄ＝４ｃｍ、Ｄ＝８ｃｍのいずれのものにおいても、可聴帯域全般にわたって−４０dB程度の有意な吸音特性を示し、殊に、３００Hz以上の音域に対しては、−６０dB以上の吸音特性を示す
【００６６】
また、防燃吸音パネル５０の防燃性能ないし耐火性能については、カセットガスボンベを取り付けて使用するトーチ型のガスバーナの火炎に５分間曝しても着火するような気配はみられなかった。ただし、セル集合体５１を形成する紙材料の表面に微細な気泡が密に出現し、表面白濁状態を呈するが、これが珪酸ソーダの正常な振る舞いであり、耐火性能を発揮するゆえんのようである（特許文献５参照）。
【００６７】
なお、本実施例の防燃吸音パネル５０は、吸音効果の測定試験用に製作したものであるが、外観を除いて、吸音性能、防燃性能ともに上記のように優れた特性を示すので、そのまま製品とすることができる。この場合、外観については、必要に応じて、珪酸ソーダの水溶液に浸漬したメッシュ地等の通気性のシート材料によって被覆することによって防燃性能を低下させることなく改善することが可能である。
【００６８】
（実施例２）
上記実施例１に示す防燃吸音パネル５０に対して、以下の改善を加えることを目的とした実施例について説明する。改善点としては、より堅牢なものとすること。より大規模での実施に適合できるものとすること。外観が貧相である点を改善することである。
【００６９】
上記改善目的を達成するため、セル集合体５１として、新日本フエザーコア株式会社製のセル外径８ｍｍ、セル管長Ｌ＝１０ｃｍの円形断面の細管状セルの並列集合体であるロールコア（商品名）を使用し、上記実施例１と同様の製造方法によって防燃吸音パネル５０を作製した（図３）。なお、同社製のロールコアは、セル管長Ｌに等しい幅の長尺な紙製シート材料をＳ字を描くように成形して整列させたものであり、細管状セル５…の断面形状は、厳密な意味での円形でない。この製品は、大型間仕切りの芯材等の用途を想定して開発されているものであり、強度は十分である。また、合理的な製法により、外見的にも本発明の用途にそのまま使用できる幾何学的美観を備えている。
【００７０】
上記実施例の防燃吸音パネル５０について、実施例１に記載のものと同様の測定条件において吸音効果を測定した（図４）。この結果、本発明の防燃吸音パネル５０における吸音性能は、セル集合体５１を構成する細管状セル５…の断面形状に依存しないことが判明した。このことは、三角断面や六角断面形状、ひし形断面海形状の細管状セル５…からなるセル集合体５１を活用して本発明を実施することができることを示している。また、３００Hz以下の低音域の吸音特性に若干の完全が見られるが、これは、細管状セル５…の断面積およびセル管長Ｌが増加したことに対応する相違であると推測される。
【００７１】
本発明の防燃吸音パネル５０は、珪酸ソーダを主成分とする防燃剤によって防燃処理した後、さらに防湿塗料によって防湿処理することができる。これによって、珪酸ソーダが水溶性であることに起因して、防燃吸音パネル５０を高湿度環境下で使用した場合に生じることのある紙材料の表面粘性感の発生を防止するとともに、防燃吸音パネル５０を過乾燥環境下で使用した場合に珪酸ソーダに含まれる水分が失われる結果生じることのある防燃性能の低下を防止することができる。なお、防湿塗料としては、シリコーン樹脂ベースの耐熱塗料を推奨することができる。上記実施の形態に示す防燃吸音パネル５０においては、信越シリコーン製、ＫＲ−２５１を使用している。
【００７２】
なお、防燃吸音パネル５０に使用する防燃剤としては、珪酸ソーダに添加材として珪藻土を混練したものを用いることができる。珪藻土は、生のものであっても焼成したものであってもよいが、色合いが異なるので好みによって決定することができる。また、混練量は、取扱い性によって決定することができる。ただし、無菌環境で防燃吸音パネル５０を使用する場合には、環境を維持するために焼成したものを用いることが好ましい。
【００７３】
珪酸ソーダの水溶液は液相であって紙質に吸収される一方、珪藻土は固相であって紙質に吸収されない。したがって、珪藻土入りの珪酸ソーダに浸漬されたセル集合体５１およびバックパネル５２の表面には、珪藻土が珪酸ソーダをバインダーとして固着した土質耐火層５Ｆが形成され、防燃性能が向上するほか、珪酸ソーダの粘性感も緩和される。なお、珪藻土は、珪酸ソーダに混練することができる添加材の一例であり、珪藻土以外の土質や砂質を用いることも可能である。
【００７４】
本発明の防燃吸音パネル５０の製造方法については、上記実施例に対応して説明したが、ここで、上記実施例に対応しない製造方法について説明する。
【００７５】
防燃吸音パネル５０は、防燃剤として使用する珪酸ソーダを接着剤としても活用することによって、簡略に製造することができる。この方法では、先ず、適当な作業台ＷＢ等の上に、平面または凹面や凸面に形成したジグ板Ｚを準備する（図６）。
【００７６】
次いで、ジグ板Ｚの表面を剥離紙またはＰＰやＰＥのシートで被覆し、その上に、バックパネル５２を載置する。最後に、バックパネル５２上に珪酸ソーダ水溶液に浸したセル集合体５１を未乾燥状態のまま載せ、錘ＷＡ、ＷＡ負荷等を加えて乾燥を待つ。この間、未乾燥状態のセル集合体５１から細管状セル５…を介して余剰の珪酸ソーダがバックパネル５２上に流化してバックパネル５２の紙組織に浸潤し、珪酸ソーダの乾燥によってバックパネル５２とセル集合体５１とが接着される。
【００７７】
上記製造方法によって、バックパネル５２に対する独立の防燃処理作業およびバックパネル５２とセル集合体５１との接着作業を省くことができるとともに、曲面構成の防燃吸音パネル５０を得ることができる。なお、ジグ板Ｚとバックパネル５２との間に剥離紙等を介在させないと、バックパネル５２がジグ板Ｚに膠着してしまう。
【００７８】
本発明の防燃吸音パネル５０は、これを直接に建物の内装や工場の壁面、既設の間仕切り等に取り付けて使用することができる他、必要枚数の防燃吸音パネル５０を縦枠Ｆ１および横桟Ｆ２専用の枠体Ｆに組み込むことによって衝立てや、間仕切り壁を構成することができる（図７）。このような衝立て等は、騒音を発する装置Ｍ等との間に単に介在させるのみで、判然たる吸音効果を享受することができる。
【００７９】
上記実施例では、防燃吸音パネル５０のバックパネル５２としてボール紙を使用しているが、バックパネル５２の材質は、必ずしも紙質に限定されるものではない。例えば、高密度圧縮紙、積層合板を防燃処理して用いることもできる。また、特に、好ましい素材として、防燃処理を省略できる珪酸カルシウム板や石膏ボードを挙げることができる。
【００８０】
本発明の防燃吸音パネル５０のような構造体が発揮する吸音効果については、諸論があるようであるが、これらの諸論は、吸音効果の存否論ではなく、吸音効果の説明論である。つまり、吸音効果が存在することは事実であるとして、なぜそのような効果があるのかという議論である。したがって、どのように説明しても、吸音効果自体は否定されないのであるが、従来の諸説には、殊に、周波数依存性がなく吸音効果が発揮される理由付けに無理があるようである。そこで、以下に、本願の発明者らが主張する空気ばね理論について説明する。
【００８１】
音波は、正の音圧エネルギーを有する密波Ｗと負の音圧エネルギーを有する疎波−Ｗとが所定周期で交替する圧力波である（図８）。一方、セル管長Ｌの細管状セル５内に保持された空気は、ばね長さがセル管長Ｌに等しく、ばね係数が細管状セル５の断面積に等しい空気ばね５Ｓとみることができる。また、セル集合体５１に到達した音圧波は、無数の細管状セル５…に分断された状態においてセル集合体５１に作用する。
【００８２】
各細管状セル５内の空気ばね５Ｓは、音圧波の密波Ｗによって圧縮されるとともに（図８（Ａ））、空気ばね５Ｓを圧縮した密波Ｗは、音圧エネルギーを失って消失する。次いで、空気ばね５Ｓは、吸収した密波Ｗの音圧エネルギーを放出するが、密波Ｗの次には必然的に疎波−Ｗが到来するので、空気ばね５Ｓから放出された正の音圧エネルギーは、到来した疎波−Ｗの負の音圧エネルギーと相殺されて消失する（図８（Ｂ））。ここで、圧縮されていた空気ばね５Ｓは、もとのセル管長Ｌに復帰する。
【００８３】
すなわち、上記のような空気ばね５Ｓの圧縮と伸長動作が連続して繰り返されることにより（図８（Ｃ））、音がセル集合体５１に吸い込まれるような吸音効果が発揮されるのである。空気ばね５Ｓのこのような動作は、車のサスペンションと同様に、共振や共鳴現象ではなく外力に対する応動であり、したがって、周波数依存性を有しないのである。
【符号の説明】
【００８４】
Ｚ        ジグ板
５０      防燃吸音パネル  
５１      セル集合体
５２      バックパネル
５        細管状セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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