JPH0895576A

JPH0895576A - 吸音材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0895576A
Application number: JP6229300A
Authority: JP
Inventors: Kenji Onishi; 兼司大西; Yuzo Okudaira; 有三奥平; Hideyuki Ando; 秀行安藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1994-09-26
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】低周波域においても良好な吸音特性を示し、
粉体のこぼれによる性能劣化を起こしにくい吸音材の提
供。【構成】粉体１を繊維２間の空隙３にバインダー４を
介して保持してなる吸音材において、粉体１をアスペク
ト比１０以上の板状粉体としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸音材およびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、発泡ウレタンまたはグラスウ
ールなどが吸音材として使用されている。

【０００３】このような吸音材は、リスニングルームま
たは楽器練習室などの内装材として用いられ、室内の残
響時間特性または反射特性などを整えている。また、遮
音のために壁または天井材を二重構造とする場合がある
が、この二重構造の隙間に充填して用いられ、遮音性能
を向上させている。その他、吸音ダクトの内貼り用、騒
音を発生する機器の防音カバーの内貼り用などにも使用
されている。

【０００４】ところで、上記の発泡ウレタンにあって
は、図５に示すように、連通して複雑に屈曲した孔１３
を有している。また、グラスウールにあっては、同様に
図６に示すように、連通して複雑に屈曲した空隙３を有
している。そして、これらの孔１３または空隙３に入射
した音波は、これらの孔１３または空隙３のような複雑
で長い連通路を通過する過程で、壁面との粘性摩擦によ
って次第にエネルギーが減少して吸収されるものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例に示すような吸音材の吸音率は、周波数が高いほ
ど、また、吸音材の厚みが厚いほど大きくなるものであ
る。

【０００６】つまり、低周波域の吸音率が低くため、厚
い吸音材を用いなければ低周波域の音波を十分に吸音す
ることができないものである。しかしながら、低周波域
の吸音率を向上させるために吸音材の厚みを増すこと
は、好ましいことではない。例えば、部屋の内装に使用
する場合は部屋が狭くなり、また、ダクトの内貼りに用
いた場合は空気の通路が狭くなってしまうという問題が
ある。したがって、リスニングルームの音響特性の改
善、壁または天井の遮音、機械騒音の抑制などには、い
ずれの場合にも問題があるものである。

【０００７】以上の欠点を改善するために、発明者は粉
体をシート状またはマット状の繊維間に保持させた吸音
材を提案し、低周波域の吸音率の向上に成功している。
しかしながら、この粉体は繊維間の空隙に入り込んで保
持されているだけなので、取扱時または施工後の振動な
どによって粉体がこぼれやすく、吸音特性が劣化してし
まうという問題があった。

【０００８】このため、熱可塑性の樹脂バインダーまた
は発泡性の樹脂バインダーを介在させ、繊維と粉体およ
び繊維どうしを接着させて粉体のこぼれ防止にある程度
の成功を納めている。しかしながら、このような対策を
施しても粉体のこぼれが起こることがあり、吸音特性が
劣化する場合があった。

【０００９】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的は、低周波域にお
いても良好な吸音特性を示し、粉体のこぼれによる性能
劣化を起こしにくい吸音材の提供にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、粉体１を繊維２間の空隙３にバイン
ダー４を介して保持してなる吸音材において、粉体１を
アスペクト比１０以上の板状粉体としてなることを特徴
として構成している。ここに言うアスペクト比とは、板
状粉体の平均粒径を厚みで割った数値である。

【００１１】ここで繊維２として用いられるものを列挙
すれば、有機繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロ
ン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリプロピレン繊
維、ポリエチレン繊維、ポリ塩化ビニル繊維などの合成
繊維あるいは、木質ファイバー、木綿、麻繊維、竹、リ
ンター（棉花の額) 、絹、羊毛等の天然繊維やレーヨン
等の再生セルロース繊維が挙げられる。

【００１２】また、無機繊維としては、ロックファイバ
ー、ガラス繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、さらに
はスチール繊維等の金属繊維なども挙げられる。

【００１３】以上の繊維２は、バラバラの状態のもので
あってもよく、また、シート状の形態でも良い。例え
ば、不織布、人造バルプ、ろ紙などの状態、または、粒
状綿などの状態のものであってもよい。

【００１４】また、粉体１として用いられるものを挙げ
れば、通常粒径が０. １〜１０００μｍ程度、かさ密度
が約０. １g/cm³前後から約１. ５g/cm³前後の範囲の
もので、平均粒径を厚みで割った数値、すなわちアスペ
クト比が１０以上のものである。

【００１５】具体的に列挙すれば、マイカ（粒径:20 〜
1400μｍ、かさ密度:0.2〜0.4g/cm³、アスペクト比20〜
90) 、黄銅箔（粒径:10 〜50μｍ、かさ密度:1.0〜1.4g
/cm³、アスペクト比50〜100)、黒鉛（粒径:1〜50μｍ、
かさ密度:0.1〜0.3g/cm³) 、タルク（粒径:1〜10μｍ、
かさ密度:0.4〜0.8g/cm³) 、カオリンクレー、窒化ホウ
素などが挙げられる。

【００１６】また、バインダー４としては、ポリエチレ
ン樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリウレ
タン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等の樹脂バイン
ダーや、或いは天然澱粉（米澱粉、コーンスターチ、
タピオカスターチ) 、加工澱粉からなる、澱粉糊等が挙
げられる。

【００１７】また、このバインダー４は、いろいろな方
法で繊維２と粉体１との間に介在させることができる。
たとえば、微粒状で混在させること、または、液状のバ
インダー４となる材料を繊維２または粉体１に塗布する
などして付着させて用いることができる。

【００１８】以上の繊維２、粉体１またはバインダー４
の混合比に関しては、各構成材料特有の物性にも大きく
影響を受けるため、特に限定しないが、おおよそ、繊維
２の重量比が２０〜８０％程度であることが望ましい。
またバインダー４の量は繊維２に対して５〜２０重量％
程度が望ましい。バインダー４の量がこれ以上である
と、粉体１の振動作用による吸音効果が小さくなり、低
周波数域での吸音性能が低下する原因となるので好まし
くないのである。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、バインダー４を発泡性樹脂バインダーとし
てなることを特徴として構成している。ここに言う発泡
性樹脂バインダーとは、発泡した状態でバインダー４と
して機能しているものであって、加熱などによって反応
して発泡するもの、または、混合されている発泡材が気
化もしくは分解して発泡するものなどが用いられる。

【００２０】つまり、上記したバインダー４を発泡性樹
脂バインダーとするには、基本的に以下に示す二つの方
法が用いられる。

【００２１】(1) 反応生成ガスを利用する方法 (2) 発泡剤を使用する方法 (1) の方法は、液状の原料が樹脂化する際に放出する生
成物、例えば炭酸ガス、ホルムアルデヒド、水蒸気等を
発泡剤とする方法であり、反応熱や加熱によって発泡材
が気化し発泡性樹脂バインダーとなるものである。

【００２２】また(2) の方法としては、さらに、揮発性
発泡剤を用いる方法と、分解性発泡剤を用いる方法とに
分けられる。揮発性発泡剤は、炭酸ガス、プロパン、ブ
タン、エーテル、アセトンもしくはベンゼンなどの気体
であって、このような揮発性液体をバインダー４となる
材料に含有させておき、気化させることによってバイン
ダー４を発泡させることができる。これに対して、分解
性発泡剤を利用する方法では、バインダー４となる樹脂
材料に発泡剤を分散あるいは溶解させた後、加熱により
バインダー４となる樹脂材料を発泡させるのである。

【００２３】この場合、用いる発泡剤としては、炭酸ア
ンモニウム、重炭酸ナトリウムなどの無機化合物、また
は、アゾ化合物、スルホニルヒドラジド化合物、ニトロ
ゾ化合物、アジド化合物などの有機化合物が用いられ、
使用条件、バインダー４となる樹脂材料に応じて適宜選
択するとよいのである。

【００２４】請求項３記載の発明は、繊維２にバインダ
ー４を付着させた後、この粉体１と繊維２とを混合し、
加熱することによってバインダー４を溶融させ、請求項
１または２記載の吸音材を製造することを特徴として構
成している。

【００２５】

【作用】請求項１記載の発明では、板状粉体の平面状の
表面において、粉体１と繊維２との接触する確率が高く
なっている。したがって、粉体１表面の多くの部分が、
この平板状の面と繊維２との間にバインダー４を介在さ
せて、繊維２と接着されるので、粉体１が繊維２間の隙
間３に保持されやすくなっている。特に、板状粉体のア
スペクト比を１０以上として平面状の表面が十分広いの
で、粉体１と繊維２との接触する確率が十分に高くなっ
ている。

【００２６】このような構造によって、粉体１は確実に
繊維２間の空隙に保持されると共に、粉体１が存在する
ことによって、低周波域の吸音率が向上している。

【００２７】請求項２記載の発明では、バインダー４が
発泡した状態で繊維２間の隙間３の広い部分を占めてい
るので、繊維２と粉体１との間に介在しやすくなる。ま
た、バインダー４が発泡した状態なので、ヤング率が低
くなりやすく、このため、低音域の吸音率が向上する。

【００２８】請求項３記載の発明では、バインダー４を
前もって繊維２の表面に付着させているので、バインダ
ー４が繊維２の表面によくなじんでいる。この状態で加
熱し、溶融させるので、繊維２の表面が濡れやすく、こ
のため、バインダー４によって繊維２がうまく被覆され
ている。

【００２９】

【実施例】本発明の一実施例を以下に添付図を参照して
説明する。

【００３０】図１はこの実施例の吸音材の細部の構造を
模式的に示した説明図である。この図に示すように、こ
の吸音材は、粉体１を繊維２間の空隙３にバインダー４
を介して保持してなるものであって、粉体１をアスペク
ト比１０以上、好ましくは６０以上の板状粉体としてな
るものである。なお、ここに言うアスペクト比とは、板
状粉体の平均粒径を厚みで割った数値である。

【００３１】以上に説明した吸音材は、特に低音域の吸
音率が改善されているので、リスニングルーム、楽器練
習室の内装材、吸音ダクトの内貼り用、騒音を発生する
機器の防音カバーの内貼り用、壁パネル等の遮音向上用
充填材、天井、二重床等の遮音材などに好適に用いるこ
とができるものである。

【００３２】図２は上記の吸音材とは異なる実施例の説
明図であり、この実施例においては、バインダー４を発
泡性樹脂バインダーとしている。

【００３３】つまり、バインダー４が発泡した状態で繊
維２間の隙間３の広い部分を占めているので、繊維２と
粉体１との間に介在しやすくなる。したがって、粉体１
がより安定して保持されるのである。また、発泡した状
態なので、ヤング率が低くなりやすく、したがって、低
音域の吸音率が向上するのである。このため、施工時ま
たは使用時に性能劣化を起こさず、特に低周波数域にお
ける高い吸音率を安定して発揮できる吸音材を得ること
ができるものである。

【００３４】以下に、さらに具体的な実施例を詳述す
る。（実施例１）繊維２として木質ファイバー（繊維径：50
μｍ）を、粉体１としてマイカ（粒径：90μｍ、かさ密
度：0.37g/cm³ 、アスペクト比65）、バインダー４とし
てフェノール発泡樹脂微粒体を選び、各々の材料を混合
後、130 ℃で数分間加熱することにより、樹脂バインダ
ーを発泡、硬化させて吸音材を得た。また、バインダー
４の量は、繊維２と粉体１とを合わせた重量の約１０重
量％とした。各材料の混合重量比は、繊維２が４５重量
％、粉体１が４５重量％、フェノール発泡樹脂微粒体が
１０重量％である。

【００３５】（実施例２）粉体１として黄銅箔（粒径：
50μｍ、かさ密度：1.4g/cm³ 、アスペクト比60)を用
い、各材料の混合重量比は、繊維２が６０重量％、粉体
１が３１重量％、フェノール発泡樹脂微粒体が９重量％
である他は、実施例１と同様にして吸音材を得た。

【００３６】（実施例３）繊維２として木質ファイバー
（繊維径：50μｍ）を、粉体１としてマイカ（粒径：90
μｍ、かさ密度：0.37g/cm³ 、アスペクト比65）を、バ
インダー４として澱粉糊（タピオカスターチ）を選び、
予め、澱粉水溶液を木質ファイバーに塗布した後、各々
の材料を混合、130 ℃で数分間加熱することにより、バ
インダー４を硬化させ吸音材を得た。各材料の混合重量
比は、繊維２が６０重量％、粉体１が３１重量％、フェ
ノール発泡樹脂微粒体が９重量％である。

【００３７】（実施例４）繊維２としてロックファイバ
ー（繊維径：10μｍ）を用いる他は実施例１と同様にし
て吸音材を得た。

【００３８】（比較例１）繊維２として木質ファイバー
（繊維径：50μｍ）を、粉体１としてバーミキュライト
（粒状粉体、粒径90μｍ、かさ密度:0.37g/cm³) を、バ
インダー４としてフェノール発泡樹脂微粒体を選び、各
々の材料を混合後、130 ℃で数分間加熱することによ
り、バインダー４を発泡、硬化させ吸音材を得た。各材
料の混合重量比は、繊維２が４５重量％、粉体１が４５
重量％、フェノール発泡樹脂微粒体が１０重量％であ
る。

【００３９】（比較例２）粉体１を用いず、繊維２を９
１重量％、フェノール発泡樹脂微粒体を９重量％とした
他は、実施例１と同様にして、木質ファイバーとバイン
ダー４とからなる吸音材を得た。

【００４０】（比較例３）市販のロックウールフェルト
（密度１３０Ｋ) を比較材料として選択した。

【００４１】上記の各実施例および比較例によって得た
吸音材について、構造保持性および吸音率のピーク周波
数の測定、評価を行った。また、各々の実施例および比
較例の各材料の混合比および物性などを一覧したもの
を、以下の表１に示し、これらの実施例および比較例の
吸音材の評価結果を以下の表２に示している。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】なお、構造保持性とは、粉体１がどれだけ
安定して繊維２間の空隙３に保持されるかを示すもの
で、以下のようにして評価している。すなわち、ふるい
上に吸音材サンプルを置き、ふるいをシェーカで一定時
間振動させ、その際のサンプルの重量減少率を調べた。
表１においては、重量減少率が３％以下のものを○、３
〜５％のものを△、５％以上のものを×として示してい
る。

【００４５】また、ここでいう吸音率はＪＩＳ規格Ａ１
４０５「管内法による建築材料の垂直入射吸音率測定方
法」に準じて計測する垂直入射吸音率であり、吸音材料
厚み３０mmで計測したときのものである。吸音率の算出
は定在波によって行っている。

【００４６】また、一例として、実施例１の吸音材の吸
音率測定から得られたグラフを図３に示し、比較例１の
ものを図４に示している。これらのグラフは吸音率の周
波数依存性を示すものである。また、ここでは、吸音率
が最大となる周波数を吸音ピーク周波数としている。

【００４７】なお、各々の吸音材の密度も調べている
が、１５０〜１９０kg/m³であり、ほぼ一定の密度にな
っている。

【００４８】表１および表２から、全ての実施例の吸音
材は、比較例２および比較例３の吸音材に比べて、構造
保持性は同等で、吸音ピーク周波数が低下し、低周波数
域での吸音性能が優れていることが分かる。これは、実
施例の吸音材には粉体１が用いられており、このため、
低音域の吸音特性が向上していることを示している。

【００４９】また、実施例１と比較例１との比較では、
吸音特性がほぼ同一であって、実施例１の方が構造保持
性が良好なのがわかる。これは、粉体１として、比較例
１では粒状粉体であるバーミキュライトを用いているの
に対して、実施例１では板状粉体であるマイカを用いて
いるため、空隙３内部に粉体１がバインダー４を介して
確実に保持されているためである。

【００５０】すなわち、粉体１として、アスペクト比が
１０以上の板状粉体を用い、繊維２間の空隙３にバイン
ダー４を介在させて粉体１を保持させることで、粒状の
粉体１を用いる場合に比べて、繊維２と粉体１との接触
面積が増加するのである。したがって、粉体１の繊維２
に対する接着性が向上し、実施例１によって得られる吸
音材の構造保持性が向上したものである。

【００５１】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、アスペクト比
が１０以上の板状粉体を用いることによって、この粉体
が確実に繊維間の空隙に保持される。したがって、取り
扱い時および施工後の使用状態において粉体が繊維間の
空隙から離脱したり、吸音材の一部分に隔たったりする
ことがなく、良好な吸音特性が常に安定して維持され
る。特に、粉体が存在することによって、低周波域にお
ける吸音率の良い吸音材になっている。

【００５２】請求項２記載の発明では、バインダーを発
泡性樹脂バインダーとすることによって、繊維と粉体と
の間に発泡性樹脂バインダーが介在する確率が高く、し
たがって、粉体がより確実に保持されるので吸音特性が
さらに安定して維持される。その上、ヤング率が低くな
るので、低音域の吸音率がさらに向上する。

【００５３】請求項３記載の発明では、樹脂バインダー
を前もって繊維の表面に付着させているので、加熱し、
溶融させたときに、粉体または繊維の表面がよく濡れ
る。このため、バインダーによって繊維がうまく被覆さ
れて多くの接触部分で接着し、粉体が繊維間の隙間に確
実に保持される吸音材を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における吸音材の内部構造を
模式的に示した説明図である。

【図２】同上の実施例の別な吸音材の内部構造を模式的
に示した説明図である。

【図３】同上の実施例１によって得られる吸音材の吸音
率の周波数依存性を示すグラフである。

【図４】比較例１によって得られる吸音材の吸音率の周
波数依存性を示すグラフである。

【図５】従来の吸音材の内部構造を模式的に示した説明
図である。

【図６】従来の吸音材の内部構造を模式的に示した説明
図である。

【符号の説明】

１粉体２繊維３空隙４バインダー 13 孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉体を繊維間の空隙にバインダーを介し
て保持してなる吸音材において、粉体をアスペクト比１
０以上の板状粉体としてなることを特徴とする吸音材。
【請求項２】バインダーを発泡性樹脂バインダーとし
てなることを特徴とする請求項１記載の吸音材。
【請求項３】繊維にバインダーを付着させた後、この
繊維と粉体とを混合し、加熱することによってバインダ
ーを溶融させることを特徴とする請求項１または２記載
の吸音材の製造方法。