(57)【要約】本発明は、非貫通孔を有する吸音材であって、上記吸音材の上記非貫通孔は、表面に開口する導入通路と上記導入通路を介して外部と接続される中空部からなるヘルムホルツ共鳴構造を有しており、上記導入通路の円相当径をｄ、長さをＬ、開口面積をＳ、表面粗さをＲａとし、上記中空部の体積をＶとした場合に、上記円相当径ｄが、１〜３０ｍｍであり、上記長さＬが、１〜２０ｍｍであり、以下の式（１）により求められたｆ（Ｈｚ）について５００Ｈｚ≦ｆ≦２０００Ｈｚが成り立つことを特徴とする吸音材。（式（１）中、音速ｃは３４０００ｃｍ／ｓｅｃであり、Ｒａが０μｍを超え、０．１μｍ以下の場合にはαは１．１０であり、Ｒａが０．１μｍを超え、２．０μｍ以下の場合にはαは１．１５であり、Ｒａが２．０μｍを超える場合にはαは１．１８である。）［数１］2019008774.tif 000012
2019008774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非貫通孔を有する吸音材であって、
前記吸音材の前記非貫通孔は、表面に開口する導入通路と前記導入通路を介して外部と接続される中空部からなるヘルムホルツ共鳴構造を有しており、
前記導入通路の円相当径をｄ、長さをＬ、開口面積をＳ、表面粗さをＲａとし、
前記中空部の体積をＶとした場合に、
前記円相当径ｄが、１〜３０ｍｍであり、
前記長さＬが、１〜２０ｍｍであり、
以下の式（１）により求められたｆ（Ｈｚ）について５００（Ｈｚ）≦ｆ≦２０００（Ｈｚ）が成り立つことを特徴とする吸音材。
【数１】
2019008774.tif 000011
（式（１）中、音速ｃは３４０００ｃｍ／ｓｅｃであり、Ｒａが０μｍを超え、０．１μｍ以下の場合にはαは１．１０であり、Ｒａが０．１μｍを超え、２．０μｍ以下の場合にはαは１．１５であり、Ｒａが２．０μｍを超える場合にはαは１．１８である。）
【請求項２】
前記導入通路は円柱状である請求項１に記載の吸音材。
【請求項３】
前記吸音材が樹脂及び／又は繊維質材料からなる請求項１又は２に記載の吸音材。
【請求項４】
前記樹脂は、発泡樹脂である請求項３に記載の吸音材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸音材を備えることを特徴とする車両用部品。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸音材の導入通路を路面方向に向けて配置してなることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸音材、車両用部品及び自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両は、エンジンなどの動力源を有し、人の操作によって移動できる機械であり、様々な振動や騒音を発生させる。車両内に伝達される音としては、動力源が発する音だけではなく、車両が走行する際に発生するロードノイズ、タイヤパターンノイズ、風切音等の、車両の外で発生する音も含まれる。これらの音が車両内に伝達されてしまうと、人に対して不快感を与えてしまうため、エンジン、エンジンルーム内、内装、ボディ、排気管周辺等において、遮音材・吸音材を用いて防音対策が行われている。【０００３】
また、自動車の技術改良に伴い、自動車に対する新たな防音対策の必要が生じている。例えば、自動車の燃費向上の方策の一つとして、自動車の重心及び最低地上高を下げることが検討されている。自動車の重心を下げることで車両の安定感及び操作性が向上し、最低地上高を下げることで空気抵抗を低減することができる。しかしながら、自動車の最低地上高が低くなることで、走行時に車両と路面との間を流れる空気の粘性が高まる。そうすると、タイヤパターンノイズ（５００〜３０００Ｈｚの周波数領域であり、単にパターンノイズともいう）等の走行時に路面から発生する騒音が車体下の周囲に反射・拡散しにくく、車両内に侵入する音の度合いが高くなると推定される。同様の問題は電気自動車でも起こりうる。【０００４】
従って、自動車の燃費向上のために自動車の重心及び最低地上高を下げた場合、従来は自動車外に拡散していた騒音が、自動車に乗車している人に伝達されてしまうことが想定される。特に、車両後部、かつ、収容スペースが配置されているラゲッジルーム下部（床下空間）の底部からこれらの騒音が侵入しやすいと考えられる。これらの騒音には人が不快に感じる５００〜２０００Ｈｚの周波数領域の騒音も含まれるため、その対策が求められている。【０００５】
特許文献１には、発泡成形により成形された柔軟な多孔質発泡体に、一方の面に開口する導入通路と、該導入通路の奥に形成され該導入通路よりも大きな断面積を持つ中空部とからなる多数の共鳴室を有する吸音材が開示されている。【０００６】
特許文献２には、表面又は裏面に開口部を有する複数個の独立した盲空洞を有する樹脂成形体と吸音材を備え、特定の１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ共鳴吸音ピーク周波数を有する吸・遮音構造体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−２６０５８９号公報
【特許文献２】特開２００１−２４９６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、特許文献１に記載された吸音材や特許文献２に記載された樹脂成形体には、ヘルムホルツ共鳴構造と呼ばれる孔が形成されている。【０００９】
ここで、ヘルムホルツ共鳴構造について説明する。
図２０（ａ）は、一般的なヘルムホルツ共鳴機構を模式的に示す斜視図であり、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、ヘルムホルツ共鳴機構が共鳴する様子を模式的に示している。
図２０（ａ）に示すように、一般的なヘルムホルツ共鳴機構５００は、円柱状の導入通路５１０と、中空部５２０とからなる。
導入通路５１０は、円柱状であり、径ｄ５１０、長さＬ５１０及び断面積Ｓ５１０を有する。また、中空部５２０は、体積Ｖ５２０を有する。
また、導入通路５１０には、空気Ａ５１０が存在しており、中空部５２０には、空気Ａ５２０が存在している。【００１０】
ここで、一般的なヘルムホルツ共鳴機構５００の導入通路５１０に音が到達した場合について説明する。
まず、中空部５２０内の空気Ａ５２０は導入通路５１０以外から外部に出ることができない。また、図２０（ｂ）に示すように、導入通路５１０の空気Ａ５１０が中空部５２０に入ろうとすると、中空部５２０内の空気Ａ５２０は弾性体であるので、導入通路５１０の空気Ａ５１０を外に押し出そうとする。すなわち、中空部５２０内の空気Ａ５２０は、バネとして機能することになる。
ここで、導入通路５１０に音が到達し、導入通路５１０の空気Ａ５１０が中空部５２０に入ろうとした場合、導入通路５１０の空気Ａ５１０を剛体と考えると、導入通路５１０の空気Ａ５１０の動きは、単振動の動きとして表すことができ、その際の周波数ｆは、以下の式（２）により、近似的に計算することができる。【００１１】
【数１】
2019008774.tif 000003
（式（２）中、ｃは音速である。）【００１２】
また、この周波数（すなわち、共鳴周波数）において、導入通路５１０に到達した音は、共鳴し打ち消されることになる。
これが、ヘルムホルツ共鳴機構により音が吸収される原理とされている。【００１３】
なお、実際には、導入通路５１０の空気Ａ５１０は剛体では無く、また、周囲の空気も導入通路５１０の空気Ａ５１０に影響を与えることになる。
そのため、上記式（２）は、以下の式（３）のように補正されて、共鳴周波数が計算されることになる。【００１４】
【数２】
2019008774.tif 000004
（式（３）中、ｃは音速である。）【００１５】
しかし、上記式（３）に基づき、共鳴周波数が、所望の周波数になるようにヘルムホルツ共鳴機構を設計したとしても、実際の吸音材の吸音周波数が、計算上の共鳴周波数とずれる場合があった。
そのため、人が不快に感じる５００〜２０００Ｈｚの周波数領域の騒音を充分に吸収することができないという問題があった。【００１６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされた発明であり、本発明は、人が不快に感じる５００〜２０００Ｈｚの周波数領域の騒音に対する対策が可能な吸音材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】
【００１７】
本発明者らは、計算上のヘルムホルツ共鳴機構の共鳴周波数と、実際のヘルムホルツ共鳴機構の吸音周波数とがずれる原因が、導入通路の表面粗さに起因することを見出し、本発明を完成させた。【００１８】
すなわち、本発明の吸音材は、非貫通孔を有する吸音材であって、上記吸音材の上記非貫通孔は、表面に開口する導入通路と上記導入通路を介して外部と接続される中空部からなるヘルムホルツ共鳴構造を有しており、上記導入通路の円相当径をｄ、長さをＬ、開口面積をＳ、表面粗さをＲａとし、上記中空部の体積をＶとした場合に、上記円相当径ｄが、１〜３０ｍｍであり、上記長さＬが、１〜２０ｍｍであり、以下の式（１）により求められたｆ（Ｈｚ）について５００Ｈｚ≦ｆ≦２０００Ｈｚが成り立つことを特徴とする。【００１９】
【数３】
2019008774.tif 000005
（式（１）中、音速ｃは３４０００ｃｍ／ｓｅｃであり、Ｒａが０μｍを超え、０．１μｍ以下の場合にはαは１．１０であり、Ｒａが０．１μｍを超え、２．０μｍ以下の場合にはαは１．１５であり、Ｒａが２．０μｍを超える場合にはαは１．１８である。）【００２０】
ヘルムホルツ共鳴構造を有する吸音材において、導入通路の表面粗さは、導入通路に存在する空気の移動に影響を与える因子となる。
そのため、表面粗さの違いにより、共鳴周波数を求める計算式に補正を行う必要がある。
本発明の吸音材は、このような補正を行った計算式に基づき設計されている。
そのため、本発明の吸音材では、式（１）により計算されるｆ（Ｈｚ）の値を５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚとなるように吸音材を設計することで、実際の吸音周波数を５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの間に調整することができ、人にとって不快な５００Ｈｚから２０００Ｈｚの周波数帯域の騒音を確実に吸収することができる。【００２１】
なお、円相当径とは、導入通路を長さ方向に対して垂直な方向に切断した際の導入通路の断面積を、同面積の真円に置き換えた場合の直径である。導入通路が真円の場合にはその直径をそのまま円相当径とすればよい。【００２２】
なお、式（１）中のｃは音速であり、本発明においては、音速ｃ＝３４０００ｃｍ／ｓｅｃを式（１）中の定数として用いることとする。【００２３】
本発明の吸音材では、上記導入通路は円柱状であることが望ましい。
導入通路が円柱状であると、吸音特性に異方性がないため有利である。【００２４】
本発明の吸音材は、樹脂及び／又は繊維質材料からなることが望ましい。上記樹脂は、発泡樹脂、ゴムなどのエラストマーであることが望ましい。
吸音材が樹脂製であると、軽量化が図りやすいため車両用部品として特に望ましい。
また、樹脂が発泡樹脂であると、その重量をより軽くすることができ、車両用部品とした場合に燃費の向上に寄与することができる。
本発明においては、樹脂及び繊維の複合材であってもよい。複合化の方法としては、樹脂と繊維を混合してもよく、樹脂と繊維をブロック状に組み合わせてもよい。【００２５】
本発明の車両用部品は、本発明の吸音材を備えることを特徴とする。
本発明の吸音材は防音性能に優れるため、車両用部品として優れる。
本発明の吸音材を備える車両用部品としては、嵩上げ材、仕切り部材、ラゲッジボックス等が挙げられる。【００２６】
本発明の自動車は、本発明の吸音材の導入通路を路面方向に向けて配置してなることを特徴とする。
このような向きに本発明の吸音材を配置することで、路面から伝わるタイヤパターンノイズの騒音を吸収することができ、騒音が車内に伝わることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の吸音材の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の吸音材の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の吸音材が配置される部位の一例を模式的に示す説明図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における破線部で示す領域の部分拡大図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の吸音材の製造方法において用いる金型の一例を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５は、本発明の吸音材の製造方法において、発泡樹脂を作製する工程の一例を模式的に示す説明図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明の吸音材の製造方法において、発泡樹脂から突起を抜き取る工程の一例を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、吸音材に対する残響室吸音率の測定方法を模式的に示す説明図である。
【図８】図８は、実施例１−１に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図９】図９は、実施例１−２に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図１０】図１０は、実施例１−３に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図１１】図１１は、実施例１−４に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図１２】図１２は、実施例１−５に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図１３】図１３は、実施例１−６に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図１４】図１４は、実施例１−７に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図１５】図１５は、比較例１に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図１６】図１６は、比較例２に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図１７】図１７は、比較例３に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図１８】図１８は、実施例２−１に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図１９】図１９は、実施例３−１に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
【図２０】図２０（ａ）は、一般的なヘルムホルツ共鳴機構を模式的に示す斜視図であり、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、ヘルムホルツ共鳴機構が共鳴する様子を模式的に示している。
【００２８】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明について具体的に説明する。本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。【００２９】
本発明の吸音材は、非貫通孔を有する吸音材であって、上記吸音材の上記非貫通孔は、表面に開口する導入通路と上記導入通路を介して外部と接続される中空部からなるヘルムホルツ共鳴構造を有しており、上記導入通路の円相当径をｄ、長さをＬ、開口面積をＳ、表面粗さをＲａとし、上記中空部の体積をＶとした場合に、上記円相当径ｄが、１〜３０ｍｍであり、上記長さＬが、１〜２０ｍｍであり、以下の式（１）により求められたｆ（Ｈｚ）について５００Ｈｚ≦ｆ≦２０００Ｈｚが成り立つことを特徴とする。【００３０】
【数４】
2019008774.tif 000006
（式（１）中、音速ｃは３４０００ｃｍ／ｓｅｃであり、Ｒａが０μｍを超え、０．１μｍ以下の場合にはαは１．１０であり、Ｒａが０．１μｍを超え、２．０μｍ以下の場合にはαは１．１５であり、Ｒａが２．０μｍを超える場合にはαは１．１８である。）【００３１】
本発明において、式（１）のｆ（Ｈｚ）が５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚを満たすことにより、人が不快に感じる周波数５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの騒音を吸音しやすくなる理由は、次のように推定される。
ヘルムホルツ共鳴構造を有する吸音材において、導入通路の表面粗さは、導入通路に存在する空気の移動に影響を与える因子となる。
そのため、表面粗さの違いにより、共鳴周波数を求める計算式に補正を行う必要があると考えられる。
本発明の吸音材は、このような補正を行った計算式に基づき設計されている。
そのため、本発明の吸音材では、式（１）により計算されるｆ（Ｈｚ）と、実際の吸音周波数との間にずれが少ない。従って、ｆ（Ｈｚ）の値を吸収したい周波数帯域である５００〜２０００Ｈｚに設定することで、当該帯域の騒音を確実に吸収することができる。【００３２】
本発明の吸音材において、円相当径ｄは、１〜３０ｍｍであることが望ましく、３〜２５ｍｍであることがより望ましい。
また、開口面積Ｓの望ましい大きさは、上記円相当径ｄの長さから算出できるが、具体的には、０．８〜７０６．８ｍｍ２であることが望ましく、７．１〜４９０．９ｍｍ２であることがより望ましい。【００３３】
本発明の吸音材において、長さＬは、１〜２０ｍｍであることが望ましく、３〜１５ｍｍであることがより望ましい。【００３４】
本発明の吸音材において、表面粗さＲａは、０を超え１５μｍ以下であることが望ましく、０．０１〜１０μｍであることがより望ましい。
本発明において、導入通路の表面粗さＲａとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）によって定義される算術平均粗さをいい、以下の方法により測定される値のことを意味する。
まず、導入通路の中空部側の端部から反対の端部の方向に、１０％、３０％、５０％、７０％、９０％の部分を表面粗さ測定基準点とする。
次に、各表面粗さ測定基準点を中心として正方形の領域での表面粗さＲａを、レーザー式表面粗さ測定装置（機種名：キーエンス社製  製品名：ＶＸ−９７００）を用いて測定する。測定は次のように行う。最初に導入通路の断面に対して垂直方向に切断した測定片を用意する。次に測定片の導入通路の表面を上面にして、測定装置に固定し、レーザー式表面粗さ測定装置の顕微鏡の倍率５０倍にして、測定基準点に対して、ピントを合わせて、波長４００ｎｍのレーザーによる測定を行う。このとき、測定基準点を中心として、縦：１００μｍ  横：１００μｍでの正方形の領域で表面の面粗さ曲線を間隔１０μｍで計測、描画し（従って、１０個の面粗さ曲線が描かれる）、各面粗さ曲線からＲａを演算、これら１０個のＲａの値の平均を測定基準点の面粗さＲａとする。同様の計測を各測定基準点で行い、５つの測定基準点の測定値の平均値を導入通路の表面粗さＲａとする。【００３５】
本発明の吸音材において、中空部の体積Ｖは、２４〜３２９，８６０ｍｍ３であることが望ましく、２５７〜２４６，７６６ｍｍ３であることがより望ましい。【００３６】
本発明の吸音材において、導入通路の体積は、開口面積Ｓ×長さＬで示される。
理論上、ヘルムホルツ共鳴構造において、共鳴周波数を求める式が成り立つ場合は、導入通路の体積に比べ、中空部の体積が充分に大きい場合である。【００３７】
本発明の吸音材では、導入通路は、円柱状であることが望ましく、導入通路が円柱状である場合その長さ方向に垂直な方向の断面形状が真円であることが望ましい。
導入通路が円柱状であると、吸音特性に異方性がないため有利である。【００３８】
本発明の吸音材では、中空部の形状は、特に限定されず、球状の中空形状であってもよく、柱状の中空形状であってもよい。これらの中では、柱状の中空形状であることが望ましく、円柱状の中空形状であることがより望ましい。
中空部が円柱状の中空形状である場合、その高さは、１〜２０ｍｍであることが望ましく、３〜１５ｍｍであることがさらに望ましい。【００３９】
本発明の吸音材において、吸音材の厚さは、１０〜１２０ｍｍであることが望ましい。吸音材の厚さは、２０〜１００ｍｍであることがさらに望ましい。
吸音材の厚さが、１０ｍｍ未満である場合、ヘルムホルツ共鳴構造が機能する非貫通孔を形成しにくくなる。
吸音材の厚さが、１２０ｍｍを超える場合、吸音材が大きくなりすぎ、所望のスペースに配置しにくくなる。【００４０】
本発明の吸音材は、樹脂及び／又は繊維質材料からなることが望ましい。上記樹脂は、発泡樹脂、ゴムなどのエラストマーであることが望ましい。
吸音材が樹脂製であると、軽量化が図りやすいため車両用部品として特に望ましい。
また、樹脂が発泡樹脂であると、その重量をより軽くすることができ、車両用部品とした場合に燃費の向上に寄与することができる。
本発明においては、樹脂及び繊維の複合材であってもよい。複合化の方法としては、樹脂と繊維を混合してもよく、樹脂と繊維をブロック状に組み合わせてもよい。【００４１】
樹脂としては、発泡性樹脂粒子（ビーズ）からなる発泡樹脂、気泡を有する発泡樹脂、繊維、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれかであることが望ましい。
上記樹脂の密度ρｍが０．０１〜１ｇ／ｃｍ３である材料であることが好ましく、さらに、密度ρｍが０．０２〜０．１ｇ／ｃｍ３であることがさらに好ましい。なお、上記樹脂が発泡樹脂である場合、樹脂の密度は、発泡成形された発泡樹脂の密度を指す。
樹脂の密度が上記範囲内であると、吸音材として必要な強度を得やすい。
一方、樹脂の密度が０．０１ｇ／ｃｍ３未満であると、吸音材として充分な機械的強度を得られないことがある。また樹脂の密度が１ｇ／ｃｍ３を超える場合には、吸音材の重量が増加してしまい、車両の軽量化の妨げとなる。
また、樹脂は、発泡性樹脂粒子（ビーズ）からなる発泡樹脂がより望ましい。樹脂が発泡性樹脂粒子（ビーズ）からなる発泡樹脂であると、強度を維持したまま吸音材の重量を軽くすることができ、車両用部品に使用した場合に燃費の向上に寄与することができる。
なお、発泡樹脂は、発泡性樹脂粒子を発泡・成形して得られる。【００４２】
本発明の吸音材で使用される発泡性樹脂粒子（ビーズ）は、樹脂粒子の内部に発泡剤を含有する粒子であり、公知のものを好適に使用することができる。
発泡性樹脂粒子を構成する樹脂成分としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂が挙げられる。
スチレン系樹脂としては、スチレン単重合体、スチレン及びスチレンと共重合可能な単量体（又はその誘導体）を共重合して得られる共重合体が挙げられる。スチレン共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体のいずれであってもよい。
発泡剤としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン等の炭化水素類等が挙げられる。【００４３】
本発明の吸音材で使用される発泡性樹脂粒子には、必要に応じて、難燃剤、難燃助剤、加工助剤、充填剤、抗酸化剤、耐光性安定剤、帯電防止剤及び着色剤等の公知の添加剤を添加してもよい。添加剤の使用の一例としては、着色剤に黒系のものを用いれば、汚れが目立たなくなる。【００４４】
難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水和金属系難燃剤、赤リン、リン酸アンモニウム等のリン酸系難燃剤、テトラブロモビスフェノールＡ（ＴＡＢＢ）、臭素化ポリスチレン、塩素化パラフィン等のハロゲン系難燃剤、炭酸アンモニウム、メラミンシアヌレート等の窒素系難燃剤等が挙げられる。
難燃助剤としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等が挙げられる。
加工助剤としては、ステアリン酸塩、流動パラフィン、オレフィン系ワックス、ステアリルアミド系化合物、エポキシ化合物等が挙げられる。
充填剤としては、シリカ、タルク、ケイ酸カルシウム等が挙げられる。
抗酸化剤としては、アルキルフェノール、アルキレンビスフェノール、アルキルフェノールチオエーテル、β，β−チオプロピオン酸エステル、有機亜リン酸エステル及びフェノール・ニッケル複合体等が挙げられる。
耐光性安定剤としては、ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系の安定剤等が挙げられる。
帯電防止剤としては、脂肪酸エステル化合物、脂肪族エタノールアミン化合物及び脂肪族エタノールアミド化合物等の低分子型帯電防止剤並びに高分子型帯電防止剤等が挙げられる。
着色剤としては、染料及び顔料等が挙げられる。【００４５】
本発明の吸音材において使用される発泡性樹脂粒子の平均粒径は、３００μｍ〜２４００μｍであることが望ましく、８００μｍ〜２０００μｍであることがより望ましい。
発泡性樹脂粒子の発泡倍率は、１０〜６０倍であることが望ましい。
発泡倍率を１０〜６０倍の範囲にすることにより、樹脂の密度を０．０２〜０．１ｇ／ｃｍ３の範囲に調整しやすくなる。
一方、発泡倍率が１０倍未満の場合、吸音材が硬くなりすぎたり、重くなりすぎる場合がある。また発泡倍率が６０倍を超える場合、吸音材として強度が不足することがある。【００４６】
本発明の吸音材において使用される気泡を有する発泡樹脂は、ポリウレタン等を用いることができる。主剤となるポリウレタン、発泡剤等を混合し、発泡、成形させることで、気泡を有する発泡樹脂を得ることができ、それにより吸音材を製作することができる。【００４７】
本発明の吸音材において使用される樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。
本発明の吸音材において使用される熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂などを用いることができる。熱可塑性樹脂を樹脂ペレットとして成形し、樹脂ペレットを加熱させ、射出成形、押出成形等の成形加工による吸音材製作をすることができる。
本発明の吸音材において使用される熱硬化性樹脂としては、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド及びポリアクリルアミドなどを用いることができる。熱硬化性樹脂を予熱し、金型に入れ、加圧し、金型温度を上げて、硬化させることで吸音材を製作することができる。【００４８】
本発明の吸音材において使用される繊維は、有機繊維、無機繊維であることが望ましく、有機繊維としてはポリエステル、ポリアミド、アセテート等を使用できる。無機繊維としては、アルミナ、シリカ、ムライトファイバーが望ましい。繊維をバインダで相互に接着してフェルト状にすることが望ましい。【００４９】
また、本発明の吸音材の非貫通孔部分以外の部分は、樹脂製の他に、無機材、金属材等の材料であってもよい。【００５０】
本発明の吸音材において表面に開口する非貫通孔の配列パターンは、正方形を縦横に連続して配置した平面において正方形の頂点に非貫通孔を配置する正方配列であってもよく、正三角形を縦横に連続して配置した平面において三角形の頂点に非貫通孔を配置する千鳥配列であってもよい。
これらの中では、千鳥配列であることが望ましい。非貫通孔の配列パターンが千鳥配列であると、隣接する非貫通孔が全て等間隔となりやすいため、吸音効果が向上する。【００５１】
このような本発明の吸音材の一例について以下に図面を用いて説明する。
図１は、本発明の吸音材の一例を模式的に示す断面図である。【００５２】
図１に示すように、吸音材１００は、非貫通孔１０１を有する吸音材である。
吸音材１００の非貫通孔１０１は、表面に開口する導入通路１１０と導入通路１１０を介して外部と接続される中空部１２０からなるヘルムホルツ共鳴構造を有している。
吸音材１００において、導入通路１１０は、直径ｄ１１０、長さＬ１１０を有する円柱状である。
また、導入通路１１０の開口の面積は、Ｓ１１０であり、導入通路１１０の表面粗さは、Ｒａ１１０である。
吸音材１００において、中空部１２０は、体積Ｖ１２０を有する円柱状の中空形状である。【００５３】
吸音材１００では、直径ｄ１１０が、１〜３０ｍｍであり、長さＬ１１０が１〜１５ｍｍである。
そして、以下の式（１´）により求められたｆ（Ｈｚ）について５００≦ｆ≦２０００が成り立つことを特徴とする。
【数５】
2019008774.tif 000007
（式（１´）中、音速ｃは３４０００ｃｍ／ｓｅｃであり、Ｒａ１１０が０μｍを超え、０．１μｍ以下の場合にはαは１．１０であり、Ｒａ１１０が０．１μｍを超え、２．０μｍ以下の場合にはαは１．１５であり、Ｒａ１１０が２．０μｍを超える場合にはαは１．１８である。）【００５４】
導入通路の壁面の表面状態は、平坦ではなく、凹凸を有している。この凹凸は、材料、成形加工等によっても異なっている。そのため、導入通路の長さは、導入通路の断面での長さと同一とならない。そのため、上記式（３）で計算される共鳴周波数と、実際の吸音材の吸音周波数がずれることがあった。そのため、導入通路の表面粗さによる補正係数αで補正して、式（１）とすることにより、計算上の共鳴周波数と実際の吸音材の吸音周波数のずれを解消することができると推定される。【００５５】
ところで、本発明の吸音材では、１つの中空部に同じ形状のｎ個（ｎは２以上の自然数）の導入通路が形成されていてもよい。
この場合、吸音材の各導入通路に音が到達すると、各導入通路内の空気は同時に中空部の方へ押されることになる。中空部内の空気は弾性体なので、導入通路内の空気を外に押し出そうとする。
導入通路内の空気を外に押し出そうとする力は、中空部内の空気の体積に依存するが、この場合、１つの導入通路にＶ／ｎの体積を有する中空部があるヘルムホルツ共鳴機構がｎ個あると考えることができる。
すなわち、１つの導入通路に対する空気を外に押し出そうとする力は、中空部内の空気の体積を導入通路の数で割った値を基準に、近似的に計算することができる。
つまり、上記式（１）において、Ｖを、中空部全体の体積Ｖをｎで割った値として計算することにより、ｆを算出することができる。【００５６】
このような本発明の吸音材の一例について以下に図面を用いて説明する。
図２は、本発明の吸音材の一例を模式的に示す断面図である。【００５７】
図２に示すように、吸音材２００は、非貫通孔２０１を有する吸音材である。
吸音材２００の非貫通孔２０１は、表面に開口するｎ個（ｎは２以上の自然数）の導入通路２１０と導入通路２１０を介して外部と接続される中空部２２０からなるヘルムホルツ共鳴構造を有している。
吸音材２００において、導入通路２１０は、直径ｄ２１０、長さＬ２１０を有する円柱状である。
また、導入通路２１０の開口の面積は、Ｓ２１０であり、導入通路２１０の表面粗さは、Ｒａ２１０である。
図２において、中空部２２０全体の体積は符号Ｖ２２０で示される。【００５８】
吸音材２００では、直径ｄ２１０が、１〜３０ｍｍであり、長さＬ２１０が１〜１５ｍｍである。【００５９】
図２に示すように、吸音材２００には、中空部の体積がＶ２２０／ｎのヘルムホルツ共鳴構造が、ｎ個あると考えることができる。
従って、上記式（１）において、ＶをＶ２２０／ｎとして算出することにより、ｆを算出することができる。【００６０】
本発明の吸音材を車両用部品として用いた例、及び、本発明の吸音材を配置してなる自動車の例について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて説明する。
図３（ａ）は、本発明の吸音材が配置される部位の一例を模式的に示す説明図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における破線部で示す領域の部分拡大図である。
図３（ａ）に示すように、自動車１は、後部座席２の後方にラゲッジルーム３を備える。ラゲッジルーム３の下部には、板状のフロア部材４が敷設されており、フロア部材４の下には床下空間５が存在する。
床下空間５の下に、非貫通孔１０１の開口した面が路面方向に向くように吸音材１００が自動車内に配置される。【００６１】
本発明の吸音材１００は、導入通路１１０の表面粗さを考慮してｆ（Ｈｚ）が、５００≦ｆ≦２０００となるように設計されている。
そのため、人が不快に感じる５００〜２０００Ｈｚの周波数領域の騒音が車室内に侵入することが防止され、車室内にいる人が不快と感じることが低減される。【００６２】
続いて、本発明の吸音材を製造する方法について説明する。
本発明の吸音材は、樹脂層にヘルムホルツ共鳴構造を有する非貫通孔を形成することにより製造することができる。
本発明の吸音材の樹脂層に非貫通孔を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、樹脂層にカッター等の工具を用いて手作業で貫通孔を形成してもよい。
また、工業的に大量生産する場合には、導入通路及び中空部となる形状の突起を金型内に配置し、金型内で樹脂層を成形した後、突起を抜き取る方法等が挙げられる。このような方法の一例について以下に説明する。【００６３】
本発明の吸音材の製造方法では、まず、内部に突出する複数の突起を配置してなる金型内に発泡性樹脂粒子を充填して加熱発泡させるビーズ法により発泡樹脂を作製する。
次に、発泡樹脂から突起を抜き取ることによって発泡樹脂に非貫通孔を形成することができる。【００６４】
上記方法では、発泡樹脂粒子を金型に充填して水蒸気加熱等の方法により発泡させるビーズ法により発泡樹脂を作製する。
金型内には、内部に突出する複数の突起が配置されているので、該突起の部分には発泡樹脂粒子が充填されない。そのため、発泡樹脂から該突起を抜き取ることで、該突起の形状に対応した非貫通孔を、発泡樹脂に形成することができる。【００６５】
上記突起の材料は特に限定されないが、少なくとも一部が樹脂弾性体で構成されていることが望ましい。
突起の少なくとも一部が樹脂弾性体で構成されていると、発泡樹脂から突起を抜き取る際に突起が変形し、抜き取りが容易となる。【００６６】
また、上記突起は、軸部と傘部からなる略キノコ形状であり、上記軸部が上記金型に固定されてなることが望ましい。
突起が軸部と傘部からなる略キノコ形状であり、軸部が金型に固定されていると、発泡樹脂には、軸部の形状に対応し導入通路が形成され、傘部の形状に対応し中空部が形成されることになる。【００６７】
上記突起において、上記軸部は金属で構成され、上記傘部は上記樹脂弾性体で構成されていることが望ましい。
突起の軸部が金属で構成されていると、機械的強度が高いため、繰り返しの使用により突起の破損が起こりにくく、突起の寿命を長く保つことができ、耐久性の高い金型が得られる。
さらに、突起の傘部が樹脂弾性体で構成されていると、傘部のみを変形させられるため、発泡樹脂から突起を容易に抜き取ることができる。【００６８】
上記突起において、上記樹脂弾性体の耐熱温度は、上記発泡性樹脂粒子の加熱発泡の温度よりも高いことが望ましい。
ビーズ法における発泡性樹脂粒子の加熱発泡の温度よりも樹脂弾性体の耐熱温度が高いと、発泡性樹脂粒子を発泡させる際の熱で突起の形状が変形しにくくなり、繰り返しの使用に対する耐久性が得られる。
ビーズ法における発泡性樹脂粒子の加熱温度は、８０〜１５０℃であるため、樹脂弾性体の耐熱温度は上記温度よりも高くすることが望ましく、具体的には１００〜１８０℃であることが望ましく、１５５〜１８０℃であることがより望ましい。【００６９】
上記突起において、上記樹脂弾性体のＡ硬度は５０°以下であることが望ましい。
樹脂弾性体のＡ硬度が５０°以下であると、加熱発泡による発泡樹脂の成形時には非貫通孔の形状を充分に保持することができ、成形後に発泡樹脂から突起を抜き取る際には、突起が変形して抜き取りやすくなる。
なお、Ａ硬度とは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３−３（２０１２）に準拠して測定されるタイプＡデュロメータを用いた硬度を意味する。【００７０】
上記突起において、上記樹脂弾性体は、シリコーン樹脂又はシリコーンゲルであることが望ましい。
樹脂弾性体がシリコーン樹脂又はシリコーンゲルであると、樹脂弾性体の耐熱温度が高いので、加熱発泡時に突起の形状が変形しにくく、繰り返しの使用において高い耐久性を有する。さらに、発泡樹脂から突起を抜き取る際に変形させやすく、発泡樹脂からの突起の抜き取りが容易となる。さらに、ヘルムホルツ共鳴構造を形成するような形状の突起を用いた場合であっても、中空部を形成する突起（傘部）が変形して導入通路を通過できるようになるため、発泡樹脂に形成されたヘルムホルツ共鳴構造を破損させることなく突起を発泡樹脂から抜き取ることができる。【００７１】
このような吸音材の製造方法の一例について図面を用いて説明する。【００７２】
図４（ａ）は、本発明の吸音材の製造方法において用いる金型の一例を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
吸音材の製造方法では、まず、図４（ａ）に示すような金型５０を準備する。
金型５０は、その内部に複数の突起６０を有している。図４（ｂ）に示すように、突起６０は、軸部６１と傘部６２からなる略キノコ形状であり、軸部６１が金型５０に固定されている。【００７３】
図５は、本発明の吸音材の製造方法において、発泡樹脂を作製する工程の一例を模式的に示す説明図である。
次に、図５に示すように、金型５０内に発泡性樹脂粒子を充填して加熱発泡させるビーズ法により発泡樹脂１０２を作製する。【００７４】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明の吸音材の製造方法において、発泡樹脂から突起を抜き取る工程の一例を模式的に示す説明図である。
図６（ａ）に示すように、発泡成形後の発泡樹脂１０２には、軸部６１と傘部６２からなる突起６０が埋没しており、傘部６２は樹脂弾性体で構成されている。
突起６０を発泡樹脂１０２から抜き取ろうとすると、図６（ｂ）に示すように、傘部６２が変形する。傘部６２は樹脂弾性体で構成されていて変形しやすく、発泡樹脂１０２は変形しないためである。傘部６２が変形しながら通過することにより、突起６０を発泡樹脂１０２から抜き取ることができる。
突起６０を発泡樹脂１０２から抜き取ると、図６（ｃ）に示すように、傘部６２の形状は元に戻り、突起６０が埋没していた空間が非貫通孔１０１となる。非貫通孔１０１のうち、表面に開口する導入通路１１０の形状は軸部６１の形状に対応し、導入通路１１０を介して外部と接続される中空部１２０の形状は傘部６２の形状に対応する。
このような工程を経て吸音材を製造することができる。【００７５】
なお、本発明の吸音材において、導入通路の表面粗さＲａは、導入通路の加工条件、例えば、突起６０の硬度を調整することで表面粗さＲａを調整できる。また、研磨処理、サンドブラスト等の粗面化処理により調整することもできる。【００７６】
（実施例）
以下に、本発明をより具体的に説明する具体例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００７７】
（実施例１−１）
（突起ユニットの作製）
厚さ１０ｍｍのアルミ板の表面に隣り合う中空部の側面間距離を１０ｍｍの千鳥配列となるように１０個の穴（直径３ｍｍ、深さ５ｍｍ）をドリルで開けたアルミ基板を準備した。
続いて、アルミ基板に取り付ける突起を作製するためのアクリル製の型を準備した。
アクリル製の型は２つに分割可能（一方を雄型、他方を雌型とする）であり、内部に軸部となる直径３ｍｍ、長さ１５ｍｍの円柱、及び、傘部となる直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱の形状が各円柱の中心軸を揃えて連結された略キノコ形状の空洞を有している。該形状の空洞を得るため、分割した各型の表面を切削加工した。雄型及び雌型の表面には、それぞれ、上記略キノコ形状を長さ方向に沿って２分割した形状に対応した凹み（空洞）が形成されている。
シリコーン樹脂の主剤［信越化学工業（株）製、ＫＥ−１７］１００部に対して硬化剤［信越化学工業（株）製、ＣＡＴ−ＲＭ］を０．５部混合し、真空脱泡（脱泡時間：２０分）を行った後、雌型及び雌型の空洞内に流し込み、雌型及び雌型を合わせて輪ゴムで固定し、７０℃で２０分硬化させた。硬化後、雌型及び雌型を分離して硬化物を取り出し、バリを除去することにより、直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱と直径３ｍｍ、長さ１５ｍｍの円柱が各円柱の中心軸を揃えて連結された略キノコ形状の成形体を得た。成形体を構成する樹脂弾性体のＡ硬度は５０°であった。
続いて、成形体の直径３ｍｍの端部を深さ５ｍｍまで、アルミ基板の穴に差し込むことにより、アルミ基板上に１０個の突起が固定された突起ユニットを準備した。該突起は、直径３ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱状の軸部と、直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱状の傘部から構成されていた。【００７８】
（発泡樹脂の発泡）
突起ユニットをダイホルダに取り付けて金型を準備し、予備発泡させた一次発泡粒子（ポリプロピレン製、平均粒子径３．５ｍｍ、発泡剤：二酸化炭素）を金型内に充填するとともに、加熱蒸気で発泡成形（１４３℃、１０秒）し、金型から取り外した後、８０℃で１２時間乾燥させることにより板状の有孔発泡樹脂を作製した。このとき、発泡樹脂の発泡倍率は３０倍であった。【００７９】
（突起ユニットの分離）
発泡成形後に、発泡樹脂と突起ユニットとを一体化した状態で取り出し、発泡樹脂と突起ユニットを分離した。
これにより、導入通路及び中空部からなる非貫通孔が形成された吸音材を作製した。【００８０】
実施例１−１に係る吸音材では、導入通路の内径ｄが３ｍｍ、長さＬが１０ｍｍ、開口面積Ｓが７．１ｍｍ２、表面粗さＲａが１．０２μｍであった。
また、中空部の体積Ｖは７８５ｍｍ３であった。
なお、表面粗さは、導入通路の長さ方向に対して、１０％、３０％、５０％、７０％、９０％の５つを測定基準点とし、レーザー式表面粗さ測定装置（機種名：キーエンス社製  製品名：ＶＸ−９７００）を用いて測定した。測定する前に、導入通路の断面でカットした測定片を用意する。測定片の導入通路の表面を上面にして、セットをし、レーザー式表面粗さ測定装置の顕微鏡の倍率５０倍にして、測定基準点に対して、ピントを合わせて、レーザーによる測定を行う。このとき、測定基準点を中心として、縦：１００μｍ  横：１００μｍでの正方形の領域で表面粗さＲａを測定し、その結果、１０％の位置のＲａ：１．１０μｍ、３０％の位置のＲａ：０．９７μｍ、５０％の位置のＲａ：１．０８μｍ、７０％の位置のＲａ：１．００μｍ、９０％の位置のＲａ：１．０７μｍであり、これら５点の平均値を計算して、表面粗さＲａが１．０２μｍとした。【００８１】
（実施例１−２〜実施例１−７、実施例２−１、実施例３−１及び比較例１〜比較例３）
中空部の内径及び導入通路の表面粗さＲａが表１及び表２に示す値になるような金型を用いた以外は、実施例１−１と同様にして実施例１−２〜実施例１−７、実施例２−１、実施例３−１及び比較例１〜比較例３に係る吸音材を得た。【００８２】
【表１】
2019008774.tif 000008
【００８３】
【表２】
2019008774.tif 000009
【００８４】
（吸音周波数測定実験）
実施例１−１〜実施例１−７、実施例２−１、実施例３−１及び比較例１〜比較例３の吸音材について、周波数を変化させながら吸音率を測定することにより、吸音周波数を実測した。【００８５】
吸音率の測定は、残響室法吸音率試験により行った。測定はＪＩＳ  Ａ  １４０９−：１９９８「残響室吸音率の測定方法」に準じて行った。
図７は、吸音材に対する残響室吸音率の測定方法を模式的に示す説明図である。
図７に示すように、吸音率を測定する際には、各実施例及び各比較例に係る吸音材３００を導入通路の開口を上面にして、残響室８０の床面８１に載置し、残響室８０内でノイズ信号発生器８２からスピーカー８３を通じ電気的なノイズを放射させる。次に音の放射を止め、音をマイクロホン８４で測定し、減衰過程を信号分析器８５で分析する。試験体が設置される前の状態で、分析された減衰曲線から音が６０ｄＢ減衰する時間である残響時間、Ｔ１〔ｓｅｃ．〕、試験体が床面に設置された後の状態で、測定された減衰曲線から音が６０ｄＢ減衰する時間である残響時間、Ｔ２〔ｓｅｃ．〕を求める。測定は３００−５０００Ｈｚで行う。【００８６】
（残響室法吸音率の算出）
分析により求められた残響時間と試験体表面積Ｓより、以下の式（４）により残響室法吸音率αｓを算出する。【００８７】
【数６】
2019008774.tif 000010
（式（４）中、Ｖ：室容積〔ｍ３〕、ｃ：３４０００ｃｍ／ｓｅｃ（音速））【００８８】
得られた吸音率チャートにおける、吸音率が大きくなる領域のピークの極大値を吸音周波数とした。【００８９】
上記吸音波長測定実験の結果を図８〜図１９並びに表１及び表２に示す。
図８は、実施例１−１に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図９は、実施例１−２に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図１０は、実施例１−３に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図１１は、実施例１−４に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図１２は、実施例１−５に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図１３は、実施例１−６に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図１４は、実施例１−７に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図１５は、比較例１に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図１６は、比較例２に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図１７は、比較例３に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図１８は、実施例２−１に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。
図１９は、実施例３−１に係る吸音材の周波数‐吸音率のグラフである。【００９０】
各実施例の吸音材は、吸音周波数が５００〜２０００Ｈｚの範囲に入っている。従って、人が不快に感じる周波数領域である５００〜２０００Ｈｚの領域の騒音を吸収することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  自動車
２  後部座席
３  ラゲッジルーム
４  フロア部材
５  床下空間
５０  金型
６０  突起
６１  軸部
６２  傘部
８０  残響室
８１  床面
８２  ノイズ信号発生器
８３  スピーカー
８４  マイクロホン
８５  信号分析器
１００、２００、３００  吸音材
１０１、２０１  非貫通孔
１０２  発泡樹脂
１１０、２１０、５１０  導入通路
１２０、２２０、５２０  中空部
５００  ヘルムホルツ共鳴機構
【図１】
2019008774.tif 000013
【図２】
2019008774.tif 000014
【図３】
2019008774.tif 000015
【図４】
2019008774.tif 000016
【図５】
2019008774.tif 000017
【図６】
2019008774.tif 000018
【図７】
2019008774.tif 000019
【図８】
2019008774.tif 000020
【図９】
2019008774.tif 000021
【図１０】
2019008774.tif 000022
【図１１】
2019008774.tif 000023
【図１２】
2019008774.tif 000024
【図１３】
2019008774.tif 000025
【図１４】
2019008774.tif 000026
【図１５】
2019008774.tif 000027
【図１６】
2019008774.tif 000028
【図１７】
2019008774.tif 000029
【図１８】
2019008774.tif 000030
【図１９】
2019008774.tif 000031
【図２０】
2019008774.tif 000032
【国際調査報告】
2019008774.tif 000033
2019008774.tif 000034