(57)【要約】      （修正有）【課題】１０００〜２０００Ｈｚの周波数領域にピークを有するシート状低周波吸音材及びその簡便な製造方法を提供する。【解決手段】シート状低周波吸音材は、繊維又は多孔質材からなる吸音層１及び吸音層３と、吸音層１と吸音層３との間に溶融性を有する薄膜層２とを備える。吸音層１と吸音層３との間に薄膜層２を配置し、薄膜層２を溶融させることにより形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維又は多孔質材からなる吸音層１及び吸音層３と、前記吸音層１と吸音層３との間に溶融性を有する薄膜層２とを備える、シート状低周波吸音材。
【請求項２】
吸音層１と吸音層３とが、薄膜層２により直接融着されている、請求項１に記載のシート状低周波吸音材。
【請求項３】
前記吸音層３の厚みが、前記吸音層１の厚み以上である、請求項１又は請求項２に記載のシート状低周波吸音材。
【請求項４】
前記吸音層３の厚みが、前記吸音層１の厚みの２倍以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシート状低周波吸音材。
【請求項５】
前記吸音層１の面を音源側に配置して用いられる、請求項３又は請求項４に記載のシート状低周波吸音材。
【請求項６】
前記薄膜層２の厚みが、１００〜５００μｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシート状低周波吸音材。
【請求項７】
前記薄膜層２が、熱可塑性樹脂を含有する薄膜層である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシート状低周波吸音材。
【請求項８】
前記薄膜層２が、無機フィラーを含有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシート状低周波吸音材。
【請求項９】
前記無機フィラーが、粒子状のステンレス鋼である、請求項８に記載のシート状低周波吸音材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のシート状低周波吸音材の製造方法であって、前記吸音層１と吸音層３との間に前記薄膜層２を配置し、前記薄膜層２を溶融させことにより形成されるシート状低周波吸音材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状低周波吸音材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸音材としては、グラスウールなどの繊維材や、ウレタンフォーム及びポリエチレンフォームなどの多孔質材が、自動車、鉄道などの交通輸送や、建築物内装などに多用されてきた。
【０００３】
特に、自動車において、加速時の風切音やロードノイズなどの騒音は、１００〜２０００Ｈｚの比較的低い周波数領域で騒音として発生する。しかしながら、これらの周波数領域において、以前から使用されているグラスウールなどの繊維材や、ウレタンフォームなどの発泡材料からなる多孔質材の吸音特性は低い。当該周波数帯における騒音対策を、多孔質材料で実施する場合、厚い材料となり車内空間を圧迫するものの、大幅な騒音レベルの低下には結びつかない。
【０００４】
そのため、厚みが薄くかつ２０００Ｈｚ以下の騒音を吸収する材料が求められている。
例えば、低周波数帯の防音のために、以下に示すような非通気性振動膜層を使用する手法が提案されている。
【０００５】
特許文献１では、熱可塑性エラストマーとプラスチックとをポリマーブレンドしてフィルムに成形された非通気性の振動薄膜と、振動膜を支持する不織布からなる構成が開示されており、８００〜１３００Ｈｚ周辺に吸音ピークを有する。
【０００６】
また特許文献２では、音の入射面から順に繊維集合体からなる吸音層、ゴム状の間材層及び繊維集合体からなる背後層の積層からなる構成が開示されており１００〜３００Ｈｚ周辺に吸音ピークを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２３７４１８号公報
【特許文献２】特開平８−１４６９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び２の吸音材では、１３００Ｈｚ以下の特定の低周波数帯における音の吸音を期待することはできるが、人の快適性を左右するとされる１３００〜２０００Ｈｚ間の音の吸音では吸音ピークから外れるため、吸音性は十分とは言えなかった。また、特許文献１及び２の吸音材の振動膜には、接着剤が使用されており、工程が煩雑である。
本発明は、１０００〜２０００Ｈｚの周波数領域にピークを有するシート状低周波吸音材を提供することを目的とする。また、シート状低周波吸音材の簡便な製造方法を、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下に関する。
（１）  繊維又は多孔質材からなる吸音層１及び吸音層３と、前記吸音層１と吸音層３との間に溶融性を有する薄膜層２とを備える、シート状低周波吸音材。
（２）  吸音層１と吸音層３とが、薄膜層２により直接融着されている、上記（１）に記載のシート状低周波吸音材。
（３）  前記吸音層３の厚みが、前記吸音層１の厚み以上である、上記（１）又は（２）に記載のシート状低周波吸音材。
（４）  前記吸音層３の厚みが、前記吸音層１の厚みの２倍以上である、上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のシート状低周波吸音材。
（５）  前記吸音層１の面を音源側に配置して用いられる、上記（３）又は（４）に記載のシート状低周波吸音材。
（６）  前記薄膜層２の厚みが、１００〜５００μｍである、上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載のシート状低周波吸音材。
（７）  前記薄膜層２が、熱可塑性樹脂を含有する薄膜層である、上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載のシート状低周波吸音材。
（８）  前記薄膜層２が、無機フィラーを含有する、上記（１）〜（７）のいずれか一項に記載のシート状低周波吸音材。
（９）  前記無機フィラーが、粒子状のステンレス鋼である、上記（８）に記載のシート状低周波吸音材。
（１０）  上記（１）〜（９）のいずれか一項に記載のシート状低周波吸音材の製造方法であって、前記吸音層１と吸音層３との間に前記薄膜層２を配置し、前記薄膜層２を溶融させことにより形成されるシート状低周波吸音材の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、１０００〜２０００Ｈｚの周波数領域に吸収ピークを有するシート状低周波吸音材を提供することができる。また、シート状低周波吸音材の簡便な製造方法を、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のシート状低周波吸音材の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜シート状低周波吸音材＞
本発明のシート状低周波吸音材は、繊維又は多孔質材からなる吸音層１及び吸音層３と、前記吸音層１と吸音層３との間に溶融性を有する薄膜層２とを備える。
【００１３】
図１は本発明におけるシート状低周波吸音材の断面模式図である。シート状低周波吸音材は、繊維もしくは多孔質からなる吸音層１と、熱可塑性樹脂からなる薄膜層２さらに、繊維もしくは多孔質からなる吸音層３を融着することにより得られる。
【００１４】
（吸音層）
吸音層（吸音層１、吸音層３）は、繊維材料又は、多孔質である樹脂発泡体からなる。すなわち、多孔質型吸音機構を呈する材料で、材質は特に限定しない。好ましくは、連続気孔を有する材料である。
【００１５】
繊維材料としては、グラスウール、ロックウール、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、繊維くずなどが例示される。より好ましくは、高密度ポリエステル繊維である。ただし、これに限定されるものではない。繊維は、直径１ｍｍ以下の繊維径であることが好ましい。より好ましくは、直径２５μｍ以下の繊維径である。ただし、これに限定されるものではない。繊維体による吸音は、音のエネルギーが繊維の振動となり熱エネルギーに変換されることにより吸音される。極細繊維の場合には、単位体積あたりの繊維本数が増大するため吸音性能も向上することになる。溶融した樹脂を細孔から圧力をかけて押し出し、繊維化するメルトブローン製造法では数ミクロンレベルの極細繊維が得られ、吸音性能が高い繊維体が得られる。また、繊維径は１種類もしくは２種類以上を併用してもよい。また、１種類の繊維材を単独で用いても良いし、混合して２種類以上を併用しても良い。
【００１６】
樹脂発泡体としては、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンプロピレン・ジエンゴムフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリイミドフォーム、フェノールフォーム、メラミンフォーム等が例示される。より好ましくは、メラミンフォームである。ただし、これに限定されるものではない。発泡体の密度は、０.５ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。より好ましくは、０．０１ｇ／ｃｍ３以下である。ただし、これに限定されるものではない。これらの材料は、単一材料を吸音層として用いても良いが、二種類以上を積層もしくは混合して組み合わせても良い。メラミンフォームとポリエチレンプロピレン・ジエンゴムフォームを積層して組み合わせる場合、二つの材料の密度と弾性率が大幅に異なることにより、材料界面で振動が生じ、吸音特性が向上する。
【００１７】
（薄膜層）
薄膜層は、溶融性を有しており、接着剤を用いずに、薄膜層自体を溶融させて接合することが可能な性質（融着性）と柔軟性とを備えている。このような薄膜層としては、熱可塑性樹脂を含有し、柔軟性を有する構造を備える薄膜層が挙げられる。使用できる熱可塑性樹脂としては、アクリル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、スチレン−イソブチレン−スチレン樹脂、ポリエチレン・ポリプロピレン・ポリ−α−オレフィン等のポリオレフィン、ＡＢＳ（樹脂アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂）、ＡＳ樹脂（アクリルニトリル／スチレンの共重合体樹脂）等が例示される。好ましくは、ポリオレフィンである。より好ましくは、スチレン−イソブチレン−スチレン樹脂である。ただし、これに限定されるものではない。
【００１８】
（作用効果）
本発明における薄膜層は、繊維に融着した構造となるため、薄膜層の振動及び繊維間の摩擦により熱エネルギーへと変換されることで、吸音機能を発揮すると考えられる。
【００１９】
本発明によれば、低周波領域、特に１０００〜２０００Ｈｚ周辺の吸音性に優れる。この理由として本願発明者らは、本願で使用した構成である吸音層１と薄膜層２と吸音層３とからなるシートは、連続気孔からなる多孔質型吸音機構と、膜振動吸音機構を併せ持つ構造であるためと推測する。
【００２０】
（変形例）
また、薄膜層２自体を溶融させることで、接着剤を塗布しないで、吸音層１と吸音層３とを直接融着するのが好ましい。このため、接着剤を使用した材料に比べ、層界面の柔軟性が高い。ここで、「融着」とは、接着剤を用いずに、被着体（薄膜層）自体を溶融させて接合することをいう。そのため、微細な振動が吸音層に容易に伝達し、吸音層材料間での摩擦もしくは、空気−吸音層間の摩擦が生じ、熱エネルギーに変換される吸音機構が生じる。また、膜振動により振動エネルギーに変換され、さらに熱エネルギーに変換される吸音機構を併せ持つ。以上により、低周波数領域、特に１０００〜２０００Ｈｚ周辺の音源に対して、高い吸音効果を発揮する。
【００２１】
吸音層３は、吸音層１以上の厚みを備えることが好ましい。より好ましくは、吸音層３は、吸音層１の２倍以上の厚みを有する構造である。ただし、これに限定されるものではない。吸音層の厚みは１ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは、２.５ｍｍ以上である。ただし、これに限定されるものではない。また、吸音層の厚みは、２０ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、１５ｍｍ以下である。ただし、これに限定されるものではない。これにより、シート状低周波吸音材の厚さを抑制し、且つ低周波数領域の吸音特性を向上する効果が得られる。
【００２２】
また、本発明のシート状低周波吸音材は、吸音層１の面を音源側に配置して用いられるのが好ましい。これにより、特に１０００−２０００Ｈｚ周辺の低周波数領域の吸音特性を向上する効果が得られる。
【００２３】
また、本発明における薄膜層の厚みは、柔軟性の観点から、５ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは５００μｍ以下である。また、融着の観点から、５０μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは、１００μｍ以上である。ただし、これに限定されるものではない。より好ましい薄膜層の厚みは、１００〜５００μｍである。
【００２４】
また、本発明における薄膜層２が、熱可塑性樹脂を含有する薄膜層であるのが好ましい。これにより、シート状低周波吸音材の形状保持力が向上し、設置作業性が向上する効果が得られる。
【００２５】
さらに、薄膜層には、樹脂中にＳＵＳやグラフェン、シリカゲル等の無機フィラーを分散させ、添加してもよい。フィラーの形は、球状、真球状、無定形の粒状、針状、繊維状、板状が挙げられる。球状であることが好ましい。ただし、これに限定されるものではない。また、フィラーの大きさは、直径もしくは、長辺が１ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、５００μｍ以下であることが好ましい。ただし、これに限定されるものではない。また、直径もしくは短辺が２μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは、１０μｍ以上である。ただし、これに限定されるものではない。これにより、音波が運動エネルギーへ変換され、振動減衰することにより低周波数帯の吸音特性を向上する効果が得られる。
【００２６】
無機フィラーが、粒子状のステンレス鋼であるのが好ましい。これにより、特に１０００−２０００Ｈｚにおける音波が運動エネルギーへ変換され、振動減衰が発生し、する効果が得られる。
【００２７】
＜シート状低周波吸音材の製造方法＞
本発明のシート状低周波吸音材の製造方法は、繊維又は多孔質からなる吸音層１と吸音層３との間に薄膜層２を配置し、薄膜層２を溶融させことにより形成されるシート状低周波吸音材の製造方法である。これにより、薄膜層２自体を溶融させて、吸音層１と吸音層３とを接合（融着）することため、吸音層１と吸音層３の間に熱硬化性や２液常温硬化性などの接着剤を用いることなく、シート状低周波吸音材を形成する製造方法を提供する。このことにより、簡便に製造が可能となる。
【００２８】
より具体的には、シート状低周波吸音材は、次のように製造することができる。まず、熱板プレスによって、熱可塑性樹脂をプレスし、薄膜層を作製する。次に、繊維材料もしくは発泡材料からなる吸音層を所定の厚みに切断し、２枚の吸音層（吸音層１、吸音層３）を作製する。それらの間に薄膜層を配置し、熱板プレスによって所定の厚みにプレスし、薄膜層を溶融させることにより、吸音層１と吸音層３を融着して、シート状低周波吸音材を形成する。
【実施例】
【００２９】
（実施例１）
スチレン−イソブチレン−スチレン樹脂（ＳＩＢＳＴＡＲ  １０２Ｔ、株式会社カネカ製）４ｇを熱板プレス（１８０℃、２０秒、５０ｋＮ）し、厚み３００μｍの薄膜層を作製した。
１辺が１２０ｍｍの正方形で厚み２５ｍｍの高密度ポリエステル（ワンダーピュアＷＰ−８０１、「高音質吸音材」、共立電子産業株式会社製、ポリエステル繊維の綿状不織布）を、厚み方向で表１に示した厚みとなるように２つに切り分けた。そのポリエステルの間に上記の薄膜層を挟み、熱板プレス（１６０℃、１ｋＮ）で３０秒間プレスし、薄膜層を融着し、１辺が１２０ｍｍの正方形で厚み１０ｍｍのシート状低周波吸音材を得た。得られたシートを直径２９ｍｍに切断し、垂直入射吸音率の測定サンプルとした。
【００３０】
（実施例２）
ポリオレフィン樹脂（エクセレンＦＸ−５５１、住友化学株式会社製、メタロセン系ポリオレフィンプラストマー）２ｇを熱板プレス（１６０℃、３０秒、５０ｋＮ）し、１５０μｍの薄膜層を作製した。
１辺が１２０ｍｍの正方形で厚み２５ｍｍの高密度ポリエステル（「高音質吸音材」、共立電子産業株式会社製）を、厚み方向で表１に示した厚みとなるように２つに切り分けた。そのポリエステルの間に上記の薄膜層を挟み、熱板プレス（１６０℃、１ｋＮ）で３０秒間プレスし、薄膜層を融着し、１辺が１２０ｍｍの正方形で厚み１０ｍｍのシート状低周波吸音材を得た。得られたシートを直径２９ｍｍに切断し、垂直入射吸音率の測定サンプルとした。
【００３１】
（実施例３）
スチレン−イソブチレン−スチレン樹脂（ＳＩＢＳＴＡＲ  １０２Ｔ、株式会社カネカ製）２ｇを熱板プレス（１６０℃、３０秒、５０ｋＮ）し、１５０μｍの薄膜層を作製した。これを２枚作製した。それらの間に、１５０〜３００μｍのＳＵＳ粒子（ＳＵＳ３０４−５０、株式会社不二製作所製）を７．３ｇ挟み、再度、熱板プレスを行い、一枚の薄膜層とした。
次いで、１辺が１２０ｍｍの正方形で厚み２５ｍｍの高密度ポリエステル（「高音質吸音材」、共立電子産業株式会社製）を、厚み方向で表１に示した厚みとなるように２つに切り分けた。そのポリエステルの間に上記の薄膜層を挟み、熱板プレス（１６０℃、１ｋＮ）で３０秒間プレスし、薄膜層を融着し、１辺が１２０ｍｍの正方形で厚み１０ｍｍのシート状低周波吸音材を得た。得られたシートを直径２９ｍｍに切断し、垂直入射吸音率の測定サンプルとした。
【００３２】
（実施例４）
スチレン−イソブチレン−スチレン樹脂（ＳＩＢＳＴＡＲ  １０２Ｔ、株式会社カネカ製）２ｇを熱板プレス（１８０℃、２０秒、５０ｋＮ）し、１５０μｍの薄膜層を作製した。
１辺が１２０ｍｍの正方形で厚み１０ｍｍのメラミンフォーム（「バソテクト」、株式会社イノアックコーポレーション製）を、２．５ｍｍ厚みに熱板プレスし、成形した。また、１辺が１２０ｍｍの正方形で厚み１０ｍｍのメラミンフォーム（「バソテクト」、株式会社イノアックコーポレーション製）を、８．５ｍｍ厚みに熱板プレスし、成形した。それらのメラミンフォームの間に上記の薄膜層を挟み、熱板プレス（１６０℃、１ｋＮ）で３０秒間プレスし、薄膜層を融着し、１辺が１２０ｍｍの正方形で厚み１１ｍｍのシート状低周波吸音材を得た。得られたシートを直径２９ｍｍに切断し、垂直入射吸音率の測定サンプルとした。
【００３３】
（比較例１）
厚み２５ｍｍの高密度ポリエステル（「高音質吸音材」、共立電子産業株式会社製）を直径２９ｍｍに切断し、垂直入射吸音率の測定サンプルとした。
【００３４】
（比較例２）
厚み２５ｍｍの高密度ポリエステル（「高音質吸音材」、共立電子産業株式会社製）を熱板プレス（１６０℃、１ｋＮ）で３０秒間プレスし、厚み１０ｍｍのシートを得た。これを直径２９ｍｍに切断し、垂直入射吸音率の測定サンプルとした。
【００３５】
（比較例３）
厚み１０ｍｍのメラミンフォーム（「バソテクトＧ」、株式会社イノアックコーポレーション製）を直径２９ｍｍに切断し、垂直入射吸音率の測定サンプルとした。
【００３６】
（比較例４）
厚み３０ｍｍのメラミンフォーム（「バソテクトＧ」、株式会社イノアックコーポレーション製）を熱板プレス（１６０℃、１ｋＮ）で３０秒間プレスし、厚み１０ｍｍのシートを得た。これを直径２９ｍｍに切断し、垂直入射吸音率の測定サンプルとした。
【００３７】
（吸音率の測定）
垂直入射吸音率は、音響管（「４２０６−Ｔ型」、管の内径１００ｍｍ、Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｅｒ（ブリュエル・ケアー）社製）及びＰＵＬＳＥアナライザ（ハードウェア「３５６０Ｂ」、ソフトウェア「ＰＵＬＳＥ  Ｌａｂｓｈｏｐ  Ｔｙｐｅ７７５８  ＭＳ１０２１」、Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｅｒ社製）を用いて測定した。音源が音響管の一方の端に取り付けられており、作製した吸音材を他方の端に取り付けた。音源により、音響管内に平面波を生成させ、二つのマイクロホンによって音圧を測定し、信号の複素音圧伝達関数を計算することによって垂直入射吸音率を求めた。
【００３８】
実施例１〜４の吸音材の構成条件と垂直入射吸音率の測定結果を表１に示した。また、比較例１〜４の吸音材の構成条件と垂直入射吸音率の測定結果を表２に示した。
【００３９】
【表１】
2019002996.tif 000003
【００４０】
【表２】
2019002996.tif 000004
【００４１】
表１は実施例１〜４、表２は比較例１〜４の吸音材の構成条件と特性を示している。
表１に示したように、実施例１〜４において、１０００〜２０００Ｈｚ領域における垂直入射吸音率は、最大値が０．６９以上の吸音ピークを示す。表２に示したように、比較例１〜４では、１０００〜２０００Ｈｚ領域における垂直入射吸音率の最大値は、０．１７〜０．３２と低く吸音性に劣る。
本発明のシート状低周波吸音材である実施例１〜４の構成では、比較例１〜４に比べて０．３以上の垂直入射吸音率の向上が確認された。本発明のシート状低周波吸音材の構成による吸音効果が優れていることが確認された。
【符号の説明】
【００４２】
１：吸音層１
２：薄膜層２
３：吸音層３
【図１】
2019002996.tif 000005