JPH04266942A - 多孔質材及び吸音パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱熔融性を有する粒状
素材を、粒状素材相互間に隙間を残存させた状態で加熱
・加圧して集成すると共に、その使途に応じて、表層材
又は中間層材として、不織布等の繊維質シート、金網等
の通気性金属シート、或いは導電性繊維ウエブ等を一体
に積層させることにより、吸音・緩衝性の向上に加えて
、電磁シールド性、帯電防止性等も併せて付与する様に
構成した多孔質材及び吸音パネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリウレタンフォーム及びポリスチレン
フォーム（発泡スチロール）に代表される、熱可塑性合
成樹脂製の多孔質材は、単体のまま、又は、その表面に
塩化ビニール樹脂その他の合成樹脂製のシート材乃至は
板材を添着させた複合構成材として、吸音、緩衝、断熱
、濾過等の様々な目的に幅広く利用されて来た。そして
、例えば、電子部品等の梱包材として使用する場合には
、摩擦により発生した静電気がショートしてＩＣ、ＬＳ
Ｉ等の電子部品を破損させない様に、表面に導電性塗料
を塗布したり、電磁波障害を防ぐ機能を付与する為に、
多孔質材の表面を磁気シールド用コーティング剤で被覆
することも行われて来た。この様な、多孔質材の成形加
工乃至二次加工に関連した従来技術としては、例えば、
「特開昭５３−１１３１７２号公報」、「特公昭５８−
５２１３２号公報」、「特開昭４６−１０４５号公報」
、「特開昭４８−１９６５４号公報」、「特開平２−２
８９３３３号公報」、その他多数の公報が公告されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上記従来の
多孔質材は、その組織が均質なので、吸音材として使用
する場合には、有効に減衰させ得る音波や振動の周波数
帯域は、個々の多孔質材毎に固有の特定の狭い範囲に限
られていた。又、軟質ポリウレタンフォームは耐侯性に
乏しいので、その良好な吸音性能を戸外で活用すること
が出来なかった。一方、耐侯性の良好な発泡スチロール
は、断熱性、緩衝性、成形性に優れ、然も安価である反
面、吸音性が欠如していた。そして、帯電防止性や電磁
シールド性を付与する為の、上記コーティング剤の塗布
作業は甚だ厄介であったし、気孔を塞いで吸音性能を損
なう恐れもあった。そこで、本発明の目的は、幅広い周
波数帯域に亙って、有効に騒音や振動のエネルギーを減
衰させらると共に、必要に応じて、電磁シールド性や帯
電防止性も併せて付与出来、然も、耐侯性にも優れ、安
価、且つ多機能を備えた多孔質材及びこの多孔質材を用
いた吸音パネルを提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に、本発明による多孔質材は、熱熔融性を有する粒状素
材を、成形型内で加熱・加圧手段により集成させて作ら
れ、前記粒状素材の相互間には、任意の空隙率を以て空
隙が残存する構成とした。前記空隙率は、前記多孔質材
の断面方向に連続的に変化させるとよい。前記多孔質材
の表面部には、その形成時に同時形成させた半熔融固化
層乃至熔融固化層を介して、不織布、織布等の繊維質シ
ートを一体に積層させるとよい。前記多孔質材は、その
成形時に一体に積層された、金網、有孔金属板等の通気
性金属シートを中間層材として備える構成にしてもよい
。前記多孔質材は、その成形時に一体に積層された、有
機質又は無機質の繊維ウエブを中間層材として備える構
成にしてもよい。前記繊維ウエブとして、導電性繊維を
用いるとよい。前記粒状素材として、多孔組織を備えた
もの、又は、発泡剤を含有させた熱可塑性合成樹脂粒を
用いてもよい。前記粒状素材として、材質や粒径が相異
する複数種類の粒状素材を混用してもよい。前記粒状素
材には、金属やカーボン等からなる導電性粉・粒体を混
在させてもよい。そして、本発明による多孔質吸音パネ
ルは、板状に成形された前記多孔質材と遮音板との各１
層以上を、適宜の空隙を隔てて積層合体させた構成とし
た。多孔質吸音パネルの製造原料となる前記粒状素材と
して、発泡性スチロールビーズを用いるとよい。

【０００５】

【作用】熱熔融性を有する粒状素材を、粒状素材相互間
に空隙を残存させた状態で、加熱・加圧手段により集成
させた本発明の多孔質材は、その空隙率を任意に変える
ことによって、減衰させるべき音波や振動エネルギーの
周波数帯域を、任意に幅広く選択することが出来る。多
孔質材の表面に形成させた半熔融固化層乃至熔融固化層
を介して一体に積層させた不織布、織布等の繊維質シー
トは、多孔質材が減衰させるのとは異なる周波数帯域の
音波や振動のエネルギーを有効に減衰させる。多孔質材
に一体に積層させた金網，有孔金属板等の通気性金属シ
ートや導電導繊維ウエブ、或は、粒状素材に混在させた
導電性粉・粒体は、多孔質材の吸音、緩衝、断熱特性等
の低下を招くことなく、電磁シールド性や帯電防止性を
付与するし、多孔質材の強度が高まり、形状保持性等も
生じる。材質や粒径が相異する複数種類の粒状素材を混
用することによって、より幅広い周波数帯域に亙って、
音波や振動のエネルギーを有効に減衰させられる。粒状
素材を多孔組織にすれば、吸音，緩衝，断熱性の向上と
、多孔質材のコスト低下に寄与する。又、多孔質材と、
遮音板との各１枚以上を適宜の空隙を隔て積層合体させ
た吸音パネルは、連通気孔構造を有する多孔質材が有孔
吸音板の如く作用し、その背後の空気層と協働して極め
て有効な吸音機能を果し、併せて遮音材としての役割も
果す。そして、粒状素材として発泡性スチロールビーズ
を用いれば、安価、軽量で、且つ耐侯性の優れた吸音・
遮音パネルが得られる。

【０００６】

【実施例】以下に、図１乃至図１０を参照し乍ら本発明
の幾つかの実施例を説明する。先ず、本発明の第１実施
例の多孔質材Ａ１の部分縦断面を示した図１に於いて、
この多孔質材Ａ１は、熱可塑性合成樹脂からなる粒状素
材Ｂを成形型内で加熱・加圧して、粒状素材Ｂの相互間
に空隙ａが残存する状態の基に板状に集成させた形態を
備えている。そして、成形時の型温を適宜に設定するこ
とによって、多孔質材Ａ１の一方の表層部には空隙ａが
残存する半熔融固化層１を、又、他方の表層部には緻密
で非多孔質の熔融固化層２を夫々形成させると共に、此
等両層が熔融時に呈する粘着性を利用して、繊維質シー
トとしての不織布３及び４を、多孔質材Ａ１の表裏両面
に一体に積層させている。この場合、多孔質材Ａ１の全
厚は約１０ｍｍである。この実施例の粒状素材Ｂは、平
均粒径１ｍｍ、熱軟化温度約８５℃の熱可塑性合成樹脂
粒を用いているが、所望の吸音及び緩衝性能に応じて、
合成樹脂の種類、グレード及び粒度分布は適宜に選定す
ればよい。

【０００７】多孔質材Ａ１を作るには、上下二分割式の
割型（図示略）に付設した加熱手段によって約１５０℃
に加熱した下型の成形キャビテイ底面に、耐熱合成繊維
製の不織布４を敷いたうえ、粒状素材Ｂを成形キャビイ
の外に幾分を盛り上がる様に過量に充填し、その上に更
に不織布３を載せたうえ、約９５℃に加熱した上型を閉
ざして、約１００Ｋｇ／ｃｍ２の型締圧のもとに約２０
分間加熱を継続し、粒状素材Ｂの粒間に空隙ａが残存す
る状態で、粒状素材Ｂ同志を互いに熱融着させる。この
加熱中に、相対的に高温の下型に接する粒状素材Ｂは完
全に熱熔融し、相対的に低温度の上型に接する粒状素材
Ｂは半熔融状態になる。そこで、成形型を冷却したうえ
脱型すると、その表面側には半熔融固化層１を介して不
織布３が積層合体され、又、裏面側には熔融固化層２を
介して不織布４が積層合体された多孔質材Ａ１を取出す
ことが出来る。この様な加熱条件のもとで作られた多孔
質材Ａ１は、半熔融固化層１の厚さが約９０ミクロン、
熔融固化層２の厚さは約１ｍｍであった。尚、粒状素材
Ｂに、熱融着性接着剤等のバインダーを予め混合して置
けば、熱の伝わり難い成形型の中心部の粒状素材Ｂ同志
をより早く融着させることが出来る。又、熱融着性を有
しない粒状素材に、熱融着性を付与することも出来る。

【０００８】次に、上記構成の作用を説明する。多孔質
材Ａ１を吸音板として使用する場合には、半熔融固化層
１側を音源に向けて設置すると、音源から放射された音
波は、半熔融固化層１の表面に添着した不織布３の多孔
組織内を通過する際に、この不織布３に固有の吸音特性
に対応した周波数の音響エネルギーを有効に減衰される
。そして、半熔融固化層１の連通気孔状の空隙ａに侵入
した音波は、有孔吸音板の如く作用する半溶融固化層１
と、空隙ａ内の空気のばね作用との協働によって、不織
布３が減衰させたのとは異なる周波数帯域の音響エネル
ギーを減衰される。　　更に、多孔質材Ａ１の空隙ａに
侵入した音波は、空隙壁面との間に生ずる粘性抵抗によ
って、音響エネルギーを効率的に熱エネルギーに変換さ
れる。そして、溶融固化層２に達した音波は、非多孔質
の緻密な組織を備えて遮音材として作用するこの熔融固
化層２によって、その前進を有効に遮ぎられる。尚、不
織布３，４は、多孔質材Ａ１の表面の化粧材としての役
割も果たす。

【０００９】図２は、第２実施例の多孔質材Ａ２を示し
ている。上記多孔質材Ａ１との相異点は、通気性金属シ
ートとしての金網５を、多孔質材Ａ２の中間層材として
一体に包埋させた処にある。その埋設は粒状素材Ｂの充
填時に行う。この実施例の作用は、通気性、強靭性、導
電性、賦形性等に富んだ金網６が、多孔質材Ａ２の吸音
機能を損なうことなく、その機械的強度を高め、静電気
の発生による帯電を防ぐと共に、網目の細かい金網を使
用すればかなりの電磁シールド効果も生じさせ、然も、
任意の形状に屈曲させた状態で、その形状を維持させる
賦形性をも付与される。尚、この実施例の多孔質材Ａ２
を緩衝材として使用する場合には、粒状素材Ｂとして、
例えば、発泡スチロールビーズ等の多孔組織を備えた粒
状素材Ｂを用いるとよく、その場合に、不織布３及び４
を省くのは自由である。通気性金属シート６としては、
孔明き金属板等を使用してもよい。

【００１０】図３は、第３実施例の多孔質材Ａ３を示し
ている。多孔質材Ａ２との相異点は、金網５に代えて、
導電性繊維ウエブ６を多孔質材Ａ３の中間層材として一
体に包埋させた処にある。導電性繊維としては、例えば
、銅イオンを含浸させたアクリル繊維やカーボン繊維等
を用いる。この実施例の多孔質材Ａ３は、吸音機能に加
えて、帯電防止及び電磁シールド機能を備えると共に、
導電性繊維ウエブ６が、多孔質材Ａ３によっては減衰さ
せ得ない周波数帯域の音波や振動のエネルギーを吸収し
てくれる。

【００１１】図４は、第４実施例の多孔質材Ａ４を示し
ている。第１実施例の多孔質材Ａ１との相異点は、熱可
塑性合成樹脂からなる粒状素材Ｂに導電性粉・粒体７を
混ぜて、多孔質材Ａ４を成形した処にある。導電性粉・
粒体７としては、例えば、ステンレススチールやアルミ
ニュウム等の金属の粉・粒体や、グラファイト粉等を使
用する。この多孔質材Ａ４は、吸音機能に加えて、電磁
シールド及び帯電防止機能を備え、更に、多孔質材Ａ４
の質量増加によって、遮音性能も高められる。又、不織
布４に代えて、スレート、金属板等の遮音板８を多孔質
材Ａ４に積層合体させている。

【００１２】図５は、第５実施例の多孔質材Ａ５を示し
ている。多孔質材Ａ１との相異点は、粒状素材Ｂとして
、熱可塑性合成樹脂からなる粒状素材と、無機質の粒状
素材とを混ぜて多孔質材Ａ５を成形した処にある。これ
によって、遮音性、耐候性などが向上し、製造コストも
低減する。無機質の粒状素材Ｂとしては、多孔質組織を
備えたパーライト、バーミキュライトや、非多孔質の岩
石粒等を使用する。そして、粒状素材Ｂの集成を助ける
バインダーを併用するとよい。

【００１３】図６は、第６実施例の多孔質材Ａ６を示し
ている。多孔質材Ａ１との相異点は、粒径が夫々相異す
る粒状素材Ｂを幾層か重ねた状態で一体に集成させた処
にある。　　この様に構成すれば、多孔質材Ａ６の内部
の空隙ａの大きさや分布状態を任意に変えられるので、
多孔質材Ａ６の厚さを増減させることと併せて、又、多
孔質材の成形時の加熱・加圧条件及び粒状素材Ｂの充填
率を変化させることと併せて、多孔質材Ａ６を所望の吸
音特性に容易に近ずけることが出来る。

【００１４】図７は、第７実施例の多孔質材Ａ７を示し
ている。この多孔質材Ａ７は、粒状素材Ｂとして、周知
の発泡性スチロールビーズ、つまり、ポリスチレン樹脂
粒をブタン等の発泡剤で含浸処理したものを用いている
。　　この多孔質材Ａ７の特徴は、従来の断熱・緩衝用
の発泡スチロールが、発泡ヒーズの相互間に全く空隙が
残存しないのとは異なって、発泡スチロールビーズの相
互間にかなりの空隙ａを残存させて、連通気孔構造とし
た処にある。

【００１５】多孔質材Ａ７を作るには、周知のスチーム
加熱式の発泡スチロールボード製造装置を用いる。そし
て、多孔質材Ａ７の個々の使途に最も適した空隙率（多
孔質材Ａ７の容積に対する、空隙ａの全容積の割合）を
有する多孔質材Ａ７が得られる様に、予備発泡テストに
よって、発泡性スチロールビーズの最適平均粒径と、発
泡剤含有率、成形型内への発泡性スチロールビーズの充
填率、及びその加熱条件等の最適数値を予め決定して置
く。然る後、従来技術と同様にして加熱成形を行えば、
所望の膨張粒径と、所望の空隙率と、所望の見掛け比重
を備えた、図７に示した多孔質材Ａ７が得られる。尚、
粒状素材Ｂとしては、発泡剤を含浸処理する等して膨張
可能な合成樹脂粒であれば、発泡性スチロールビーズに
限られない。

【００１６】次に、上記多孔質材Ａ７を用て作られた、
本発明の吸音パネルの第１実施例を示した図８に於いて
、この吸音パネルＣ１は、板状の多孔質材Ａ７を、これ
と略同じ大きさの板状遮音材９に任意の厚さの空気層１
０を介在させた状態で重ね合わせ、この状態を、板状遮
音材９の周縁部に取着したフレーム部材１１によって固
定させた形態を備えている。板状遮音材９としては、例
えば、スレート板、木毛セメント板、金属板、合板、等
の中から、吸音パネルＣ１の使用場所の情況に応じて適
宜に選定すればよい。フレーム部材１１としては、アル
ミ押出成形材や木材等を使用すればよい。

【００１７】多孔質材Ａ７及び吸音パネルＣ１の作用を
、図８に示した吸音パネルＣ１によって説明すると、吸
音パネルＣ１を、例えば、高速自動車道路の路肩に設置
して防音壁として使用する場合には、吸音パネルＣ１を
路肩に沿って列設した図示しない支柱に、多孔質材Ａ７
側を騒音源に向けて障壁状に取り付ける。多孔質材Ａ７
の表面に達した音波は、この表面に無数に散在する空隙
ａの入口から空隙ａ内に侵入するが、その際に、多孔質
材Ａ７の裏側の空気層１０が空隙ａ内の空気を共振させ
るバネ作用を呈して、言わば、多孔質材Ａ７が有孔吸音
板の如く作用し、空気層１０と協働して極めて有効に騒
音エネルギーを減衰させる。そして、板状遮音材９によ
って有効に遮音される。

【００１８】又、吸音パネルＣ１を、建物の壁体として
使用すれば、特別の遮音・吸音工事及び断熱工事を行わ
なくても、居住性の優れた部屋を経済的に築くことが出
来る。その場合には、多孔質材Ａ７の表面に織布その他
の吸音と美装を兼ねた化粧材を貼着するとよい。或は、
多孔質材Ａ７に代えて、多孔質材Ａ１〜Ａ６のいずれか
を使用するのも自由である。

【００１９】図９は、本発明の第２実施例の吸音パネル
Ｃ２を示している。吸音パネルＣ１との相異点は、粒状
素材Ｂとしての発泡性スチロールビーズに、無機質の粒
状素材Ｂを混和させて成形した多孔質材Ａ８を使用した
処にある。無機質の粒状素材Ｂとしては、例えば、パー
ライト、バーミキュライト等の多孔質の粒状体や、硅石
等の岩石から成る非多孔質の粒状体を使用する。そして
、発泡性スチロールビーズの粒径及び膨張倍率や、無機
質の粒状素材Ｂの材質、粒径及び混入割合等を任意に変
えることによって、減衰させ得る音波の周波数帯域を、
吸音パネルＣ２の使用場所に応じて幅広く変えることが
出来、又、質量の大きい無機質の粒状素材Ｂの混用によ
って遮音性能も高められる。尚、多孔質材Ａ８の強度を
高める等の目的で、有機質又は無機質の繊維状体、例え
ば、合成繊維やガラス繊維等を、予め粒状素材Ｂに混和
させて多孔質材Ａ８の成形を行ってもよい。

【００２０】図１０は、本発明の第３実施例の吸音パネ
ルＣ３を示している。この実施例の吸音パネルＣ３は、
粒状素材Ｂの材質及び粒径が相異する２種類の多孔質材
Ａ９，Ａ１０と、板状遮音材９とを、それらの間に夫々
空気層１０，１０を介在させた状態で、フレーム部材１
１を用いてパネル状に積層合体させた構成を備えている
。　　外側の多孔質材Ａ９は、パーライト等の無機質粒
状体１２を、無機質バインダー、例えば、珪酸ソーダそ
の他の無機系接着剤や、熱可塑性合成樹脂粉末等の有機
系バインダーを用いて集成したことによって、十分な耐
燃性を備えている。一方、中間層となる多孔質材Ａ１０
は、軟質ポリウレタンフォーム、塩化ビニールフォーム
、ポリエチレンフォームに代表される各種の軟質合成樹
脂発泡体の裁断チップを、接着剤等を使って空隙ａが残
存された状態で板状に集成したものを用いている。その
為、吸音特性がかなり異なる２種類の多孔質材Ａ９及び
Ａ１０の相乗作用によって、より幅広い周波数帯域に亙
っる騒音を吸収することが出来、且つ有効な遮音性能が
得られる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明によって明らかな様に、本発
明の多孔質材及び吸音パネルは、以下に列挙した如き実
用上の様々の優れた効果を奏する。 （ａ）　　粒状素材の粒径や、多孔質材成形時の加熱、
加圧条件等を任意に変えることによって、多孔質材の内
部に形成される空隙の大きさや空隙率を自由に変化させ
られるので、これによって、多孔質材の吸音、緩衝、断
熱等の諸特性を容易に所望の特性に近ずけることが出来
る。 （ｂ）　　多孔質材中に、金網等の通気性金属シート、
導電性繊維ウエブ、導電性粉・粒体等を一体に埋設した
ことによって、磁気シールド、帯電防止、質量増加に由
来する遮音性の付与、構造強度の向上、形状保持等の諸
特性が併せて付与される。 （ｃ）　　吸音パネルは、多孔質材を構成する粒状素材
として発泡性スチロールビーズ等を用いることによって
、軽量性、良好な断熱性、併せ付与され、然も安価で耐
候性にも富んでいる。 （ｄ）　　吸音パネルは、その構成部材である多孔質材
の材質、構成を上記の様に様々に変えることによって、
又、複数種類の多孔質材を様々な組合わせを以て、積層
させることによって、例えば、高速道路の遮音壁用、建
物の遮音・断熱壁用等々の夫々の使途に適した諸特性を
付与出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸音材の、第１実施例を示した部分縦
断面図である。

【図２】同上、第２実施例を示した部分縦断面図である
。

【図３】同上、第３実施例を示した部分縦断面図である
。

【図４】同上、第４実施例を示した部分縦断面図である
。

【図５】同上、第５実施例を示した部分縦断面図である
。

【図６】同上、第６実施例を示した部分縦断面図である
。

【図７】同上、第７実施例を示した部分縦断面図である
。

【図８】本発明による吸音パネルの第１実施例、及び第
８実施例の多孔質材を示した縦断面図である。

【図９】本発明による吸音パネルの第２実施例、及び第
９実施例の多孔質材を示した部分縦断面図である。

【図１０】本発明による吸音パネルの第３実施例、及び
第１０実施例の多孔質材を示した部分縦断面図である。

【符号の説明】

Ａ１〜Ａ１０　　多孔質材 Ｂ　　粒状素材 Ｃ１〜Ｃ３　　吸音パネル ａ　　空隙 １　　半溶融固化層 ２　　溶融固化層 ３，４　　不織布（繊維質シート） ５　　金網（通気性金属シート） ６　　導電性繊維ウエブ ７　　導電性粉・粒体 ８　　遮音板 ９　　板状遮音材 １０　　空気層 １１　　フレーム部材