(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体を１種若しくは２種以上混合して集合体としたことを特徴とする吸音材において、
前記粉体の粒径を音源側に近づくほど大きくなるように粒径分布が調整され、
前記集合体の音源側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする吸音材。
【請求項２】
前記金属、プラスチック、ガラスからなる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケーブルを混在させたものであることを特徴とする請求項１に記載の吸音材。
【請求項３】
金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体の表面に粘弾性体を塗布し、前記粘弾性体塗布粉体を１種若しくは２種以上混合して集合体とした吸音制振材において、
前記粉体の粒径を音源側に近づくほど大きくなるように粒径分布が調整され、
前記集合体の音源側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする吸音制振材。
【請求項４】
前記金属、プラスチック、ガラスからなる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケーブルを混在させたものであることを特徴とする請求項３に記載の吸音制振材。
【請求項５】
前記制振シートは、ポリアミド共重合体からなる粘弾性体であることを特徴とする請求項１又は３に記載の吸音制振材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音源の周囲に取り付けられ、この音源から発生する空気伝搬音、固体伝搬音、振動等を低減する吸音材及び吸音制振材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
我々の周囲には例えば恒常的に交通車両や船舶等の乗物から発生する音や振動あるいは工場の機械類から発生する音や振動等様々な音や振動が発生しており、時にはこれらの音や振動が日常生活に支障を来す場合も少なくない。
【０００３】
このような環境条件を良くするために従来から恒常的に発生する音や振動を低減するような方法が種々なされている。例えば、周波数帯域が５００Ｈｚを超えるような騒音に対してはグラスウールやロックウール等の多孔質吸音材を使用すると効果的な吸音が得られることが知られている。また、５００Ｈｚ以下の騒音に対しては多孔質吸音材の厚さを厚くしたり、さらに低周波数帯域に対しては吸音材の背後に空気層を設けるなどの試みがなされている。
【０００４】
あるいは、特開平８−１５２８９０号に開示されているように、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層以上積層した吸音構造体も提案されている。この発明は、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たものである。
【０００５】
一方、最近では環境問題に対する配慮からさまざまな資源の再利用が叫ばれている。電力ケーブル、通信ケーブル、光ファイバケーブル等のケーブル類やケーブル接続部についても再利用することが行われている。従来ケーブル類やケーブル接続部の再利用は導体と被覆材を分離して行われているが、導体径が大きい場合はケーブル類やケーブル接続部を一定の長さに切断し、一旦ケーブルコアまで解体後、ケーブルコアを剥線機により導体から被覆材をはがして分離している。このように導体径が大きい場合は被覆材に導体が付着するようなことがないため被覆材は再処理工程に回すことができるが、導体径が小さい場合は上記のような方法は困難であるため、ケーブル類やケーブル接続部を自動粉砕機に投入して導体と被覆材を一緒に細かく切断、粉砕し、粉砕片から導体と被覆材を比重差によって分離する方法がとられている。この場合には被覆材中に導体が残留することが多いため、特開２００１−３５２８５号に記載されているようにさらに導体を分離する方法も提案されている。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
即ち、周波数帯域でも例えば５００Ｈｚ以下の周波数帯域に対してはグラスウールやロックウール等の多孔質吸音材の厚さを厚くしたり、吸音材の背後に空気層を設けるなどの試みがなされているが、十分な吸音効果を得ようとすると重量が重くなることやスペースを広くとらなければならない等の問題が生じていた。
【０００６】
また、特開平８−１５２８９０号に開示されているような技術では、特に１００Ｈｚ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ていないのが現状である。さらに、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させるため、固体伝搬音及び振動を防止する対策を同時に行う必要があり、従来の吸音材では制振性についてその対策が困難であった。
【０００７】
さらに、そもそも従来は金属、プラスチック、ガラス等の廃材、中でもケーブル類やケーブル接続部の廃材を再利用して吸音材や吸音制振材に用いるという発想はなく、たとえ用いたとしても現在の分別方法では極めてコスト高となるという問題が生じる。
【０００８】
本発明は音源の周囲の建物の壁面や天井あるいは高速道路の防音壁等に取り付けられ、交通車両、船舶、工場等の各種機械類のような外部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金属、プラスチック、ガラス等の廃材を利用した吸音材や吸音制振材を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体を1種若しくは2種以上混合して集合体としたことを特徴とする吸音材。
【００１０】
〈構成２〉
上記金属、プラスチック、ガラスからなる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケーブルを混在させたものであることを特徴とする構成１に記載の吸音材。
【００１１】
〈構成３〉
上記粉体の粒径を音源側に近づくほど大きくなるように粒径分布が調整されていることを特徴とする構成１または構成２に記載の吸音材。
【００１２】
〈構成４〉
上記粉体の粒径を音源側に近づくほど小さくなるように粒径分布が調整されていることを特徴とする構成１または構成２に記載の吸音材。
【００１３】
〈構成５〉
上記集合体の音源側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成1から構成４までのいずれかの構成に記載の吸音材。
【００１４】
〈構成６〉
上記集合体の音源側に独立気泡発泡体を積層したことを特徴とする構成1から構成４までのいずれかの構成に記載の吸音材。
【００１５】
〈構成７〉
上記集合体の音源側に金属性薄膜を積層したことを特徴とする構成1から構成４までのいずれかの構成に記載の吸音材。
【００１６】
〈構成８〉
上記集合体の剛壁側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成1から構成７までのいずれかの構成に記載の吸音材。
【００１７】
〈構成９〉
金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体の表面に粘弾性体を塗布し、上記粘弾性体塗布粉体を1種若しくは2種以上混合して集合体としたことを特徴とする吸音制振材。
【００１８】
〈構成１０〉
上記金属、プラスチック、ガラスからなる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケーブルを混在させたものであることを特徴とする構成９に記載の吸音制振材。
【００１９】
〈構成１１〉
上記粉体の粒径を音源側に近づくほど大きくなるように粒径分布が調整されていることを特徴とする構成９または構成１０に記載の吸音制振材。
【００２０】
〈構成１２〉
上記粉体の粒径を音源側に近づくほど小さくなるように粒径分布が調整されていることを特徴とする構成９または構成１０に記載の吸音制振材。
【００２１】
〈構成１３〉
上記集合体の音源側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成９から構成１２までのいずれかの構成に記載の吸音制振材。
【００２２】
〈構成１４〉
上記集合体の音源側に独立気泡発泡体を積層したことを特徴とする構成９から構成１２までのいずれかの構成に記載の吸音制振材。
【００２３】
〈構成１５〉
上記集合体の音源側に金属性薄膜を積層したことを特徴とする構成９から構成１２までのいずれかの構成に記載の吸音制振材。
【００２４】
〈構成１６〉
上記集合体の剛壁側に粘弾性体からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成９から構成１５までのいずれかの構成に記載の吸音制振材。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体例を用いて説明する。
【００２６】
図１は本発明における吸音材の一実施の形態を表した断面図である。
図１において、吸音材１は電力ケーブル、通信ケーブル、光ファイバケーブル、ケーブル接続部等の廃材を例えば自動粉砕機等により細かく粉砕して得られた粉体を混合して集合体２としたものである。例えば、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケーブルを混在させたものを粉砕すれば、金属、プラスチック、およびガラスの粉体を適量に混合した集合体を容易に製造できる。そしてこの集合体２は複数の集合体２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが積層されたものとなっている。これらの集合体２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはそれぞれ構成する粉体の粒径が異なっており、例えば音源側から剛壁３側にかけて粒径の小さい集合体から粒径の大きい集合体というように傾斜的に粒径を異ならせてある。また、集合体２の音源側には粘弾性体からなる制振シート４が積層されている。そして剛壁３側にも粘弾性体からなる制振シート５が積層されている。
【００２７】
このように本実施の形態に示すような吸音材では、粉体を集合しているために、音波が入射すると粉体同士の隙間の空気が振動し、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。また、粉体からなる集合体は同等の粒径の粉体を集合しても良いが、粒径を異ならせる場合は例えば音源側の粉体の粒径を小さくし、剛壁側にかけて粒径を大きくするように粒径を傾斜させると、粒径の小さい部分は付加質量、即ち錘の役割を果たし、粒径の大きい部分はバネ、いわゆる空気バネの役割を果たして吸音が行われる。
【００２８】
次に音源側に粘弾性体からなる制振シート４を積層した場合は、制振シート４の部分が膜振動することにより吸音が行われる。この場合は制振シート４の部分は膜振動による付加質量、粉体の集合体２の部分がバネとして作用することになる。そして剛壁側に粘弾性体からなる制振シート５を積層した場合は、固体伝播音や建物等から伝わってくる振動を低減することができる。
【００２９】
また、音源側に粘弾性体からなる制振シート４の代わりに独立気泡発泡体を積層したり、アルミニウム等の金属性薄膜を積層しても良い。いずれも粘弾性体からなる制振シートを積層した場合と同等の効果を奏することができる。さらに、粘弾性体からなる制振シートや独立気泡発泡体、金属性薄膜、あるいは剛壁側の粘弾性体からなる制振シート等は使用目的や必要とする特性によっては設けない場合もあり得るが、このような場合でも本発明の範囲内であることに変わりはない。要するに本発明の目的に応じて適宜最も適正な構成を取れば良い。
【００３０】
なお、本発明の粉体からなる集合体は本実施の形態のように複数の集合体を積層しても良いが単体の集合体を用いてももちろん本発明の効果を奏することができる。このとき、粉体の粒径を傾斜的に異ならせる場合には単体の集合体の中で例えば音源側から剛壁側にかけて粉体の粒径を小さいものから大きいものに徐々に傾斜させるようにすれば良い。
【００３１】
ところで、ケーブル類やケーブル接続部等の廃材を粉砕して得られた粉体の表面に粘弾性体を塗布するとさらに吸音効果が増すとともに制振性も向上する。これは、粉体の表面に粘弾性体を塗布することにより、音波が入射すると粘弾性体が振動して粘弾性体の粘性抵抗によっても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からであり、また粘弾性体を塗布することにより制振性も併せ持つことになるからである。もちろん粘弾性体を表面に塗布した粉体は図１で説明した実施の形態と同様に粒径を異ならせて例えば音源側から剛壁側にかけて粒径を徐々に大きくしていったり、音源側の表面に粘弾性体からなる制振シートや独立気泡発泡体、金属性薄膜を積層しても良い。また、剛壁側には粘弾性体からなる制振シートを積層することもできる。要するに図１の実施の形態のところで説明したように本発明の目的に応じて適宜最も適正な構成を取れば良い。
【００３２】
次に、本発明による吸音機構の原理を説明する。
図２は前述した本発明の吸音機構を模式的に説明した図である。即ち図２において示すように、本発明の吸音機構は空気の粘性抵抗による吸音機構（ａ）と弾性効果と粘性抵抗を組み合わせた粘弾性体の吸音機構（ｂ）、それに錘と弾性効果を組み合わせた動吸振機による吸音機構（ｃ）とが加わった作用により実現されるものである。
【００３３】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
【００３４】
〈実施例１〉
電力ケーブルの廃材を粉砕して得られた平均粒子径が８５μｍである粉体を加熱、圧着して厚さ２５ｍｍの吸音材を得た。
【００３５】
〈実施例２〉
光ファイバケーブルの廃材を粉砕して得られた平均粒子径が４３μｍである粉体を加熱、圧着して厚さ２５ｍｍの吸音材を得た。
【００３６】
〈実施例３〉
ケーブル接続部の廃材を粉砕して得られた平均粒子径が９６μｍである粉体を加熱、圧着して厚さ２５ｍｍの吸音材を得た。
【００３７】
〈実施例４〉
実施例１、２及び３で用いた粉体を混合した後、加熱、圧着して厚さ２５ｍｍの吸音材を得た。
【００３８】
〈実施例５〉
音源側から順番に実施例２の吸音材、実施例１の吸音材、実施例３の吸音材を積層し、粒径を傾斜的に異ならせた厚さ７５ｍｍの吸音材を得た。
【００３９】
〈実施例６〉
実施例１で用いた粉体の表面にポリアミド共重合体からなる粘弾性体を塗布した後、加熱、圧着して厚さ２５ｍｍの吸音制振材を得た。
【００４０】
〈実施例７〉
実施例１の吸音材の音源側の表面に厚さ０．０５ｍｍのポリアミド共重合体からなる粘弾性体の制振シート積層して吸音制振材を得た。
【００４１】
〈実施例８〉
実施例１の吸音材の音源側の表面に厚さ３ｍｍの独立気泡発泡体を積層して吸音材を得た。
【００４２】
〈実施例９〉
実施例１の吸音材の音源側の表面に厚さ０．０２ｍｍのアルミニウム製薄膜を積層して吸音材を得た。
【００４３】
〈実施例１０〉
実施例１の吸音材と剛壁との間に厚さ２ｍｍのポリアミド共重合体からなる粘弾性体の制振シート積層して吸音制振材を得た。
【００４４】
上記の１〜１０までの実施例につき、それぞれ吸音特性の指標となる吸音率と制振性の指標となる損失係数を測定した。
【００４５】
ここで、吸音率の測定は、JIS A 1405「音響−インピーダンス管による吸音率及びインピーダンスの測定−定在波比法」に従い、垂直入射吸音率を測定した。また、損失係数の測定は、JIS G 0602「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」に準拠し、試験片の保持は中央支持方式、試験片の加振は電磁加振器、損失係数算出方法は半値幅法により行った。なお、吸音率はオンテックＲ＆Ｄ社製音響管式吸音特性測定システム、損失係数はリオン製の測定器を用いて行った。
【００４６】
図３は本発明の実施例における各周波数毎の吸音率、図４は各周波数毎の損失係数の値をそれぞれ示したものである。
【００４７】
図３からわかるように、本発明では様々な吸音特性を示す吸音材を提供することが可能である。即ち、実施例１から実施例４については４００Ｈｚ付近から２０００Ｈｚ付近まで吸音率の向上が見られる。これは比較的周波数の高い領域において吸音効果が優れていることを表している。
【００４８】
また、音源側から剛壁側にかけて粉体の粒径を順に大きくなるようにした実施例５は、実施例１から実施例４に比べて２００Ｈｚ付近から２０００Ｈｚ付近まで高い吸音効果を示している。これは粒径分布を傾斜させるとより吸音効果が高くなり、かつ低周波数領域においても優れた吸音効果を有していることを示している。
【００４９】
さらに、実施例１の粉体の表面に粘弾性体を塗布した実施例６は実施例１から実施例４と同傾向を示しているが、実施例１から実施例４よりも４００Ｈｚ付近から２０００Ｈｚ付近まで優れた吸音効果を示している。
【００５０】
一方、実施例７及び実施例８は前述した実施例１から実施例６までとは異なる吸音特性を示し、実施例７は３００Ｈｚ付近、実施例８は６００Ｈｚ付近に吸音率のピークを有している。従って、これら実施例７及び実施例８は１０００Ｈｚ以下の比較的低周波数領域の吸音特性に優れていることがわかる。
【００５１】
そして、実施例９は１０００Ｈｚ以上の周波数領域において優れた吸音の特性を示し、実施例１０は実施例１から実施例４とほぼ同程度の吸音特性を示している。このように本発明では、いろいろな周波数領域において最も適した構成の吸音材を提供することができる。
【００５２】
次に図４は制振性を表す損失係数を示したものであるが、制振特性においても本発明は各周波数において最も適した構成を採ることができ、粘弾性体からなる制振シートを剛壁に配置した実施例１０が最も優れた制振効果を有し、次いで実施例１に制振性を持たせた実施例６の順になっている。
【００５３】
それに対して吸音材ではあるが、例えば実施例９は２０００Ｈｚ付近の周波数に対して最も優れた制振効果を有している。その他の実施例においても５００Ｈｚ付近の周波数に損失係数のピークを有しているものが多いが、実施例１、実施例５のように１００〜４０００Ｈｚの周波数領域においてほぼフラットな制振特性を有している例もある。このように制振特性においても本発明はいろいろな周波数領域において最も適した構成の吸音制振材を提供することが可能である。
【００５４】
以上より、本発明の吸音材、吸音制振材は様々な用途に対して幅広く適用可能であり、低周波数から高周波数まで広い範囲に亘って良好な吸音効果、制振効果を奏することができる。
【００５５】
【発明の効果】
上記したように本発明によれば、金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体を混合して集合体として構成したり、これらの集合体を粒径分布を異ならせて配置したりしたので、広い周波数領域に亘って優れた吸音特性を有する吸音材を提供することができる。また、粉体の表面に粘弾性体を塗布して制振効果を持たせたので吸音効果に加えて制振効果も併せて有している優れた吸音制振材を提供することが可能である。そして、電力ケーブルや光ファイバケーブル、ケーブル接続部等の廃材を有効利用できるため環境にも配慮した吸音材、吸音制振材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における吸音材の一実施の形態を表した断面図である。
【図２】本発明の吸音機構を模式的に説明した図である。
【図３】本発明の実施例における各周波数毎の吸音率の値を示した図である。
【図４】本発明の実施例における各周波数毎の損失係数の値を示した図である。
【符号の説明】
１  吸音制振材
２  粉体からなる集合体
３  剛壁
４  制振シート
５  制振シート
【図１】
0004050085.tif 000002
【図２】
0004050085.tif 000003
【図３】
0004050085.tif 000004
【図４】
0004050085.tif 000005