JPH0134395B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は軟質ポリウレタン発泡体を用いた透過
損失が大きく固体音制振効果のすぐれた音響的二
重壁構造に用いる成形遮音構造体に関する。 従来、芯材としてフエルトを用い遮音シートを
貼着した二重壁構造の遮音体が広く使用されてい
る。これはフエルト芯材の遮音特性がすぐれてい
ることと、コストが安いことに基く。しかしなが
らフエルト芯材を用いた場合には固体音、即ち被
遮音体の振動に基く音を減衰することは期待でき
ず、また成形した場合に密度にムラがあり、強度
が劣り破損し易いこと、また層間剥離の問題があ
り吸水性のため腐蝕の問題があつて使用箇所が制
限され、または別途、表面処理を施さなければな
らない。他方制振材としてはアスフアルト系や合
成ゴム系の組成物のシートが広く用いられている
が、これには質量則を大幅に越えて遮音効果を期
待することができなかつた。 従つて遮音特性がすぐれ更に制振効果も期待で
きる構造体が強く望まれていた。 また、従来、軟質ポリウレタン発泡体を芯材と
して用いた遮音構造体も知られているが、遮音特
性に共振による中域低下部のたるみがあり、また
フエルトに比べてコストが高くなり、また制振効
果についてもあまり期待することができない欠点
があつた。 このため、ドイツ特許出願公開第2526325号及
び同第2732483号公報によつて提案されるように
発泡層に制振材を含浸し又はラミネートすること
によつて制振特性を向上させる式のものが知られ
ている。そして後者にあつては、更に制振特性を
向上させるために制振材を含浸させる等の処理を
施した場合に発泡層が硬くなるため遮音特性が低
下することに着目し、これを改善するため振動加
速度レベルの高い領域に制振材を施することが提
案されている。 しかしながら、両者のいずれの場合にも発泡層
に制振材を施すことにより制振特性は向上するも
のの発泡層が硬く重くなり、従つて中高音域の遮
音特性の低下は避けられず、且つ構造体の重量が
大となる欠点を有する。 本発明者は軟質ポリウレタン発泡体が成形し易
く、フエルトに比べて強度もあり耐腐蝕性にもす
ぐれている特性を生じつつ、従来の遮音特性の欠
点を克服し更に制振効果も期待することができる
と共に軽量で廉価な遮音構造体を得るべく研究
し、所謂、拘束層付（剪断型）制振系の構造を採
用することにより本発明を完成したもので、被遮
音体に当接する損失係数が0.5以上で剪断弾性率
が1.1×10⁴N／m²以下である発泡層と該発泡層に
積層した充実遮音層とから拘束層付制振系を形成
し、該発泡層の被遮音体への当接面を振動加速度
レベルの高い領域に集中させて成形したことを特
徴とする。 本発明について更に詳説すれば次の通りであ
る。 本発明で用いる軟質ポリウレタン発泡体のみか
ら形成される発泡層は高度の内部損失を有するも
ので損失係数が0.5以上であり好しくは0.8以上の
範囲にあるものであり、0.5以上であると適当な
表皮層との組合せにより、拘束層付（剪断型）制
振系を形成し固体音制振効果が向上する。また、
一方、発泡層の剪断弾性率は常温において低いも
のである必要があり、該剪断弾性率（Ｎ／m²）が
1.1×10⁴以下であることが透過損失値を向上させ
フエルトの遮音特性に近づけることができると共
に、この系としての制振効果も向上させる。 この軟質ポリウレタン発泡体はOH価が通常範
囲のポリオールとイソシアネートとを３：１〜
７：１の割合で反応促進剤により発泡させたもの
で、比重が0.1〜0.3のものが好しい。ポリオール
とイソシアネートとの配合比はイソシアネートに
対してポリオールの割合を増加させるにつれて発
泡層それ自体の減衰作用が大となる。また、ポリ
オールはポリエーテルポリオール・ポリエーテル
ポリオールと分岐ポリエーテルポリオールの混合
物が好適である。 次に本発明で用いる充実遮音層は通常、表皮遮
音層として用いられるものであればよいが、遮音
特性を考慮して比重が1.8以上のものであること
が好ましく、合成樹脂の場合に限られず金属板そ
の他の材質を用いてもよく貯蔵弾性率が10⁸N／
m²以上であることが好しい。 但し、貯蔵弾性率が高くなつて剛性が向上する
ことは遮音特性の点からは、できるだけは避けた
いので合成樹脂又は合成ゴム配合物を用いて、剛
性を許容範囲で低く押えるのが望ましい。 以上の遮音構造体は発泡層を被遮音体に当接し
て用いるが、この際、発泡層は特に固体音放射領
域のうち振動加速度レベル（VAL）の高い所に
集中して当接せしめ、他の領域では当接しなくと
もよく、更には発泡層を取り除いてもよい。従つ
て、相対的に固体音放射領域中、振動加速度レベ
ルの高い所の発泡層は厚手となり他の領域は薄手
となり凹凸面を形成し、発泡層の量が減少する。 前記固体音放射領域と振動加速度レベルの高い
又は低い領域について説明する。 自動車を１例とすれば固体音放射領域は自動車
のエンジンルームと、運転席との境界壁をなすダ
ツシユパネルが、その典型例であり、該パネルが
振動源（この場合主なものはエンジン）からの振
動伝達を受けて振動し、そのエネルギーの一部は
音となつて室内にも放射される。この振動の模様
（モードや強さ等）は入力の他にパネルの周囲の
固定状況、成型の状況（曲率、溝の有無、溝の
幅、深さ、数等）が影響するパネルの剛性によつ
て局部的に異なる。このため放射される音のエネ
ルギーも場所によつて異なる。この放射音のエネ
ルギーＷはその場所の面積Ｓ、振動加速度αe、
角周波数ω、放射係数ｘにより次式で求められ
る。 Ｗ＝ρ・ｃ（αe／ω）²S・ｘ 但し、ρは空気の密度、ｃは音速である。 前式のようにエネルギーＷは加速度αeの２乗
に比例する。 また、振動加速度レベルVALは次式で求めら
れる。 VAL＝20log（αe／αo） ただしαo＝10^-5ｍ／sec²である。 このようにパネルの場所によつて加速度レベル
は異なり、音の放射の大きい所は、一般に加速度
レベルは高いと言える。 只、加速度レベルの高い低いについては絶対的
な境界線があるわけではない。 総合としての振動の大きさは自動車の種類、速
度によつて随分異なるので、ある特定の自動車、
特定のパネルの中で加速度の高い領域と低い領域
は任意に設定しうる。実際の場合、騒音を低減さ
せるには発泡層は全面的に厚くした方がより好ま
しいが、コストにも関係するので、効果とコスト
のバランスを考慮して発泡層の厚さ分布を決定
し、加速度レベルの高い方からその厚さを厚く分
布する手段がとられている。 更に本発明の実施例に従つて説明すると、その
構成は第１図示の如く、充実遮音層１と、通常の
プレス成形又は真空成形で被遮音体２であるパネ
ルの形状に適合するように成形し、例えば自動車
のダツシユパネルのような鋼板である被遮音体２
の固体音放射領域中、振動加速度レベルの高い所
Ａに厚く、他の所Ｂを薄くした軟質ウレタン発泡
層３とを接着剤で貼着したものである。 各実施例の組成並に物性は第１表の通りであ
る。

【表】

【表】 比較例 １(c) 15mmのフエルト層（密度0.06ｇ／cm³、剪断弾性
率2.3×10⁴N／m²、損失係数0.159）上に、実施例
１、２と同様の充実遮音層を貼着した。 比較例 ２(d) 比較例１のフエルト層を実施例１、２の発泡層
と同様の形状に成形した。 比較例 ３(e) 15mmの市販軟質ポリウレタン発泡層（エーテル
系：密度0.03ｇ／cm²、剪断弾性率1.4×10⁴N／m²、
損失係数0.240）上に実施例１、２と同様の充実
遮音層を貼着した。 比較例 ４(f) 実施例２を用いて固体音放射領域中、振動加速
度レベルの低い所に集中して当接した発泡層の厚
さを15mmとし他の領域の厚さを５mmとし、その体
積率を50％とした。 比較例 ５(g) 実施例２の発泡層を均一に15mmの厚さとした。 以上の実施例１〜２及び比較例１〜５について
試験した結果は次の通りである。 まず、各例を0.8mm鋼板に装着し音響透過損失
値を測定した結果は第２図示の通りである。 第２図から明らかなように、符号ａで示す実施
例１は遮音特性のすぐれたフエルトを使用した符
号ｃで示す比較例１と略同様の特性を示す。 また、従来のポリウレタン発泡体を用いた符号
ｅで示す比較例３にみられるような中域低下部の
たるみは各実施例にはみられなかつた。 次に、各例の制振効果を確認した結果は、第２
表並に第３図乃至第６図示の通りである。 まず、共振法により損失係数（温度条件20℃基
板：鋼板1.0mm厚）を対比すると第２表の通りで
実施例１〜２はいずれも制振特性のすぐれたアス
フアルトシート（厚さ2.0mm）と略同様の結果を
得た。 しかも、第３図にみられるように損失係数は温
度に対する変化が極めて少いという特性を示し
た。（基板：鋼板1.0mm、200Hz）

【表】 因みに実施例１及び２と比較例１及び３の夫々
の材料自体の共振法により損失係数（条件20℃、
200Hz、基板なし）を対比すると第３表の通りで
ある。

【表】 次に、制振効果についてモデル試験で調べた結
果は第４図示の通りで、符号ａ〜ｂで示す実施例
１及び２は符号ｃ，ｅで示す比較例１及び３より
も、すぐれた減衰量を示した。 試験方法：30cm角の0.8mm鋼板に各例を密着させ
鋼板の中央を加振器でランダム加振したときの
固体音の減衰を測定。 減衰量：遮音材を装着しないときの近傍騒音オク
ターブバンドレベルを基準とした低下レベル差
（相対レベル：dB）で示す。 更に、自動車のダツシユパネルにランダム加振
を加え固体音の放射領域中、振動加速度レベルの
高い箇所に集中して発泡層を当接した場合の制振
効果を確認するために行つた試験結果は第５図及
び第６図示の通りである。第４図は周波数別のオ
クターブバンド音圧レベル（dB）の各例による
差異、第６図は周波数別の振動加速度レベル
（dB）の差異を示す。この場合のオクターブバン
ド音圧レベルの測定値は、第１図中Ｘで示すよう
にパネル側にマイクロホンを設置し、制振による
低下量のみを測定したものである。 第５図及び第６図においては、各例は略同様の
傾向を示し、実施例２を用いて発泡層の厚さを均
一にした符号ｇで示す比較例５はいずれの場合に
おいても最も良好な結果を示したが、発泡層を振
動加速度レベルの高い所に集中して当接した符号
ｂで示す実施例２とは大差がなかつた。これに対
して、発泡層を逆に振動加速度レベルの低い所に
集中して当接した符号ｆで示す比較例４は比較例
５に対して差のある効果の低下がみられた。 また、第５図及び第６図の左軸に示したオクタ
ーブバンド音圧レベル及び振動加速度レベルの総
合的なレベル低下を示す値（O.A.）からみると
きも、実施例２は比較例５と大差なく符号ｆで示
す比較例４は比較例５と差のある効果の低下がみ
られた。他方フエルトを用い、実施例２と同様に
フエルト層を振動加速度レベルの高い所に集中し
て当接した符号ｄで示す比較例２は無対策の場合
（第５図及び第６図中、符号ｈで示す）と大差が
なかつた。 以上の説明から明らかなように本発明によると
きはフエルトを用いた場合と略同様の遮音効果が
得られると共に中域低下部のたるみもなく、制振
効果においてもアスフアルトシートと略同様の効
果を奏する遮音特性と共に制振特性のすぐれた遮
音構造体を提供し、本発明の遮音構造体は軟質ポ
リウレタン発泡層を用いるので密度を均一に保つ
ことができ強度もあり耐腐蝕性にもすぐれている
ので適用箇所に制限を受けず、更に固体音の放射
領域中、振動加速度レベルの高い所に集中して当
接するので発泡層の材質を節減できるので比較的
高価のポリウレタンを用いる場合にも廉価に得ら
れるの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の一例を示す断面図、第
２図は遮音性能試験の結果を示す線図、第３図乃
至第６図は制振性能試験の結果を示す線図であ
る。 １……充実遮音層、２……被遮音体、３……軟
質ポリウレタン発泡層、Ａ……固体音放射領域
中、振動加速度レベルの高い所。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被遮音体に当接する損失係数が0.5以上で剪
   断弾性率が1.1×10⁴N／m²以下である発泡層と、
   該発泡層に積層した充実遮音層とから拘束層付制
   振系を形成し、該発泡層の被遮音体への当接面を
   振動加速度レベルの高い領域に集中させて成形し
   たことを特徴とする成形遮音構造体。