JPH0260903B2 - - Google Patents

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JPH0260903B2
JPH0260903B2 JP56128785A JP12878581A JPH0260903B2 JP H0260903 B2 JPH0260903 B2 JP H0260903B2 JP 56128785 A JP56128785 A JP 56128785A JP 12878581 A JP12878581 A JP 12878581A JP H0260903 B2 JPH0260903 B2 JP H0260903B2
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JP
Japan
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foam
vibration damping
performance
solid
layer
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JP56128785A
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JPS5830546A (ja
Inventor
Yoshihide Fukahori
Shinichi Toyosawa
Takashi Nigimura
Ryota Fujio
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Bridgestone Corp
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Bridgestone Corp
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Publication of JPH0260903B2 publication Critical patent/JPH0260903B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162Selection of materials
    • G10K11/168Plural layers of different materials, e.g. sandwiches

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は固体拘束層の存在によつて著しい制振
効果を発揮するフオーム複合制振材に関し、さら
に詳しくは板状フオーム材の片方の表面に特定の
固体拘束層を結合させ、板状フオームの他方の表
面を振動体に結合させることによつて著しい制振
効果のみならず、優れた吸音性能も備えると共
に、薄肉化、軽量化が可能で、かつコスト低減効
果の大きい極めて実用的な制振材料に関する。 先に本発明者らは固体状物としては制振性能の
低いポリウレタンをフオーム化することによつ
て、(i)制振性能が若干向上する、(ii)制振性能に大
きな周波数依存性が現われる、ということを見出
し、この知見を基にさらに研究を進めてポリウレ
タンフオームに粉末状充填剤を添加することによ
つて優れた制振性能を見出し、特許出願した(特
願昭55−134215)。 しかしながらポリウレタンの発泡時に充填剤を
添加することは充填剤とのブレンドによる粘度上
昇が避けられず、従つて充填剤使用量に限度があ
るという難点がある。 本発明者らは上記の点を考慮してさらに研究し
た結果、前述の発明とは全く異つた方式で非常に
優れた制振性能を有するフオーム複合制振材が得
られることを見出し本発明に到つた。即ち本発明
の制振材は特定のフオームに特定の拘束層を結合
させることによつて、フオーム自身の制振性能を
最大限に引き出す方法をとつており、従来の制振
材で用いられているポリマーやアスフアルトなど
の固体粘弾性物のダンピング特性を利用する方法
とは全く異なるものである。即ち本発明の主眼点
はフオームを振動体に直接貼りつけ、さらにその
フオームに拘束層を結合させる(第1図A)こと
によつてフオームのみから制振性能を引き出す点
にある。つまりフオームの制振性能はフオームを
非拘束タイプとして振動体に貼りつけただけでは
小さいものであるが、これを拘束タイプとして使
用すると振動に対してフオームの変形量が大幅に
拡大されると共に、ズリ変形の発現によつて制振
効果が飛躍的に向上する。従つてそのような制振
性能の発現機構を考えた場合、フオーム材料とし
ては当然柔かいものが望ましく、逆にそのような
柔かいフオームを用いることによつて低周波制振
性能の優れた拘束タイプフオーム複合制振材とな
りうる。 一方、拘束層の役目を果たす固体物は原則的に
はそれ自身では制振性能を備えることは必要でな
く、単にフオームに対して拘束性を発揮できる重
量物であればよい。ただし拘束層自身の制振効果
が非常に大きい場合、この効果が付加され、フオ
ーム複合制振材の全体としての制振性能が若干向
上する。この際固体拘束層として注意すべき点
は、それが金属板などのように非常に硬い場合、
低周波より中周波にいたる周波数の、ある特定の
領域で制振性能の著しい低下を招く。従つて低周
波より中周波領域までの幅広い周波数領域で優れ
た制振性能を発揮させるためには、拘束層にも柔
かさが必要である。 ところで本発明の制振材を吸音性能の面より見
た場合、フオームを母体としている点から吸音性
能を有することは当然であるが、フオーム表面に
結合された固体拘束層の存在によつて低周波吸音
性能が向上すると共に高周波吸音性能が低下する
傾向がある。しかしながらフオーム材の吸音性能
はフオームの厚さが薄くなると、低周波領域にお
いて極端に低下する傾向があるため本発明の拘束
タイプフオーム複合制振材とすることによつて実
用的な吸音材として最も重要な低〜中周波領域の
吸音性能の向上に役立つ(後述の実施例参照)。
もちろんこの場合、拘束層に適量の貫通孔をあけ
ることによつて吸音性能の周波数依存性をコント
ロールすることが可能となる。 さて騒音対策を総合的かつ効果的に行なうには
制振効果と吸音効果の両方を発揮させることが必
要であるが、この両性能を兼備した材料は前述の
出願中の発明に係るフイラー充填フオーム以外に
現状では見当らない。そこで現実的解決法として
一般の市販品では振動源に固体制振材料を貼りつ
け、その上にさらにフオームを貼りつけることに
よつて両方の性能を備えさせている(第1図B)。 この場合、当然のこと乍ら制振性能はほとんど
すべてが固体制振材に起因するものであり、一方
吸音性能はフオームによつて齎らされる。従つて
このような貼り合せ複合体(市販品)の場合、充
分な制振性能を得るためには当然高価な制振材を
多量に使用する必要があり、これにフオームの材
料費を加えると製品コストが非常に高くなる。 このような市販の貼り合せ複合体に比べると、
本発明のフオーム複合制振材は前述の通り形態的
にはもちろん、制振性能の発現機構も全く異なる
ものであり、市販の貼り合せ複合体とは厳密に区
別されるべきものである。さらにコスト的には、
(i)固体拘束層は安価な重量物であればよい、(ii)固
体拘束層の重量増加に伴ない、フオーム厚さを小
さくできる、などの点からかなり大幅なコストダ
ウンが可能となる。さらにまた拘束層として適当
な材料を用いることによつて難燃性、耐油性、耐
久性などの向上に役立つ。このように本発明のフ
オーム複合制振材は新規性はもちろん、実用的に
も多くの長所を持つ防音材料であるといえる。 ところでフオームを吸音材として使用する際、
フオームの表面にアルミニウムやプラスチツクの
薄膜を貼りつけることによつて表面仕上げを行な
つたり、また低周波吸音性能を向上させる方法が
とられており、さらに内装材としてもフオームの
表面に各種の薄膜を貼りつけることが行なわれて
いる。この場合、高周波での吸音性能を損なわな
い条件として薄膜の厚さは50μ以下であることが
望ましい(建築音響シリーズ<材料編>1.吸音材
料、日本音響材料協会編、子安 勝56P)。これ
らのいずれの場合もフオーム材の制振性能には全
く着目されていず、また性能面からみても薄膜と
フオームの重量比が0.1〜0.5程度であるため薄膜
が拘束層の働きをしない、即ち薄膜による制振性
能の向上はほとんど望めないものとなつており、
本発明のフオーム複合制振材とは明らかに区別さ
れるものである。 本発明に使用されるフオーム材は25%圧縮した
ときのモジユラス(M2525%圧縮したときの荷重
を圧縮面積で除した値)が100g/cm2以下、好ま
しくは80g/cm2以下、さらに好ましくは50g/cm2
以下が望ましい。ただし特に低周波領域の制振性
能を向上させるためには20g/cm2以下が好まし
い。この場合、フオームのM25が100g/cm2を超
えると拘束層の効果が現われにくくなる。使用さ
れるフオーム材としては、通常のポリウレタンフ
オームをはじめ、ポリ塩化ビニール、ポリエチレ
ン、ポリスチレン、フエノール樹脂等の各種プラ
スチツクフオームおよびこれらにフイラー、可塑
剤、難燃剤などを添加したフオームおよび一般の
フオームに含浸液を加えた含浸フオーム、さらに
一般フオームを圧縮して得られる圧縮フオームな
ど、どのようなタイプの発泡材料であつても差支
えないが、優れた吸音性能を兼備するという点を
考慮すればこれらのうち連続気孔を有するフオー
ムが望ましく、特にポリウレタンフオームが好ま
しい。 固体拘束層としては、原則的には使用温度でフ
オームに拘束性を与え、かつ自ずからは容易に流
動しない重量物であればよいが、次の条件を満た
すことが好ましい。即ち固体拘束層の25℃におけ
る動的貯蔵弾性率Eは、E≦1×105Kg/cm2、好
ましくはE≦6×104Kg/cm2、さらに好ましくは
E≦4×104Kg/cm2である。また固体拘束層とフ
オームの密度比は5以上、好ましくは10以上であ
ることが望ましい。 さらにこれらの固体物が拘束層としての働きを
示すのは拘束層とフオームの重量比が2.0〜1.0×
103の範囲が好ましい。即ち固体物とフオームの
結合面に垂直方向を考えた場合、結合面の単位面
積当りの固体物の重量とフオームの重量比が2.0
未満であると制振性能の向上が認められず、一方
1.0×103を超えるとフオームが押しつぶされて正
常な働きをしない。ただし、より好ましくは両者
の重量比が2.5以上、3.0×102以下である。さらに
吸音性能の面から考えると、固体拘束層に適当な
直径の貫通孔が適当量存在することが望ましい。 これらの固体物はフオーム表面に対して (i) 何らかの方法で液状物として吹きつけ、また
はコチ塗りする、 (ii) シート状物としてそれ自身で、または接着剤
を用いて貼りつける、 (iii) 織布、不織布または網状物として貼りつけ
る、 (iv) フオーム発泡時に一体成形する、 などの方法によつて結合される。 このようにして得られたフオーム複合制振材は
そのフオーム側の面を振動体に貼りつけて使用さ
れるが、その他熔融圧着またはフオーム発泡時の
一体成形でも差支えない。 本発明のフオーム複合制振材は、車輪、船舶、
自動車、航空機などの制振材料として、また鉄道
用レール、家電機械、金属加工機械などに、さら
に住居、オフイス、工場などの建物用として、さ
らにまた事務機器、電算機、音響システムなどの
制振および吸音材料として広く利用される。 次に実施例に基づき本発明をさらに具体的に説
明する。 実施例1、比較例1〜3 表1に示したサンプルを厚さ1mm、幅25mm、長
さ300mmの亜鉛引鉄板上に貼りつけて試験体とし、
明石製作所(株)製の振動解析装置(メカニカルイン
ピーダンス法)を用いて損失係数ηを測定した。
なお使用周波数10〜5000Hz、室温(29℃)測定と
いう条件は実施例12を除きすべての実施例および
比較例に共通である。 実施例1と比較例1はフオーム、拘束層ともに
同一組成物、同一形状であるが、実施例1は本発
明の主旨に従い、第1図のAタイプとして、また
比較例は市販の貼合せ材と同じ第1図のBタイプ
として振源(鉄板)に貼りつけたものである。 一方比較例2、比ば例3は各々の前述の実施例
1、比較例1に用いたフオームのみおよび拘束層
のみを振源に貼りつけたものであり、これらのサ
ンプルについて得られた結果を第2図に示す。 比較例1のηの値は比較例2および比較例3に
用いたフオームおよび拘束層のほぼ各ηの和とし
て与えられる。一方実施例1の場合、比較例1に
比べてはるかに高いη値、即ちその構成因子であ
るフオームおよび拘束層のη値からは推定できな
いような高いη値を示し、良好な制振性能の目安
であるη≧0.05(好ましくはη≧0.1)を充分に超
えたレベルにある。このことは本発明のフオーム
複合制振材の特殊な制振性発現機構を裏づけるも
のである。
【表】 なおフオームの25%圧縮時のモジユラス
(M25)は試験片上に直径200mmの円形加圧板をの
せ100mm/minの速度で圧縮し、歪量が25%に達
したとき円板を静止させ、静止20秒後の応力値と
して求めた。 実施例2、3、比較例4 表2に示したサンプルを第1図のAタイプ(こ
れ以後の実施例、比較例とも制振性能測定に関す
る限りすべてAタイプ)として貼りつけたときの
ηの周波数依存性を第3図に示す。拘束層の弾性
率が非常に大きい鉄板の場合低周波での制振性能
が大きく低下することがわかる。
【表】 実施例4、5、比較例5 表3に与えられたサンプルのη−周波数曲線を
第4図に示す。フオームのみの制振性能(比較例
5)に比べ、拘束タイプにした場合、拘束層の重
量増加に伴ない、ηの値が著しく向上する(実施
例4、5)。
【表】 実施例6、比較例6 フオーム自身の柔かさの効果について表4に与
えられたサンプルを用いて測定した結果を第5図
に示す。同一の拘束層を用いても、柔かいフオー
ムの場合制振性能の向上が著しいことがわかる。
【表】 実施例 7〜9 その他の例として表5に与えられた系のη−周
波数曲線を第6図に示す。いずれの場合もかなり
広い周波数領域に亘つて優れた制振性能を示して
いる。
【表】 実施例10、11、比較例7 表6に代表的サンプルの室温(29℃)における
垂直入射吸音率の周波数依存性を第7図に示す。 この場合吸音性能は垂直入射法によつて剛壁密
着させて測定した(ただし拘束タイプフオーム複
合制振材の場合固体拘束層の方から音が入射する
ようセツトした)。拘束層のないフオームのみの
場合(比較例7)、図でわかるように低周波吸音
率が非常に低い。これに拘束層がついた場合、実
用上重要な低周波、中周波領域の吸音性能が改善
され(実施例10)、さらに拘束層に適当な孔をあ
けることによつてこの曲線をコントロールできる
(実施例11)。
【表】 実施例 12 サンプルとしてフオームは、種類にウレタンフ
オーム、M2516g/cm2、厚さ5mmを、拘束層とし
て種類にフイラー充填PVC、E2×104Kg/cm2
c/f23よりなるものを用いた。このフオーム複
合制振材を1mm厚の鉄板に貼りつけた後振動させ
て音圧レベルを測定し、鉄板だけの場合と比較し
たのが第8図である。 第8図によれば本発明のフオーム複合制振材が
特に低周波、中周波領域で優れた制振性能を有す
ることを示しており、制振材料として極めて有用
であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
第1図は制振材の断面を示すもので、Aは本発
明のフオーム複合制振材であり、Bは従来の制振
材とフオームの貼り合せ材(市販品)である。第
2〜第6図は各表に与えられた実施例、比較例を
サンプルとして室温(29℃)で測定した損失係数
ηの周波数依存性を示す。第7図は室温(29℃)
における垂直入射吸音率の周波数依存性を示す。
第8図はフオーム複合制振材による25℃での音圧
レベルの低減効果を示す。 1……フオーム、2……固体拘束層、3……制
振材、4……振動源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 25%の圧縮モジユラスが100g/cm2以下であ
    るフオーム材料の振動体に取付ける面と反対側の
    面に、25℃における動的貯蔵弾性率が1×105
    Kg/cm2以下で、該フオームとの密度比が5以上で
    あり、かつ該フオームとの重量比が2.0以上1×
    103以下である固体拘束層を結合させた制振材。 2 25%の圧縮モジユラスが80g/cm2以下であ
    り、固体拘束層の25℃における動的貯蔵弾性率が
    6×104Kg/cm2以下で、該フオームとの密度比が
    10以上であり、かつ該フオームとの重量比が2.5
    以上3×102以下である特許請求の範囲第1項記
    載の制振材。
JP56128785A 1981-08-19 1981-08-19 制振材 Granted JPS5830546A (ja)

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JP56128785A JPS5830546A (ja) 1981-08-19 1981-08-19 制振材

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JP56128785A JPS5830546A (ja) 1981-08-19 1981-08-19 制振材

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JPS5830546A JPS5830546A (ja) 1983-02-23
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