JPH09256503A

JPH09256503A - 吸音材

Info

Publication number: JPH09256503A
Application number: JP8066655A
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: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】厚みが薄くても低周波数域での吸音率が高
く、材料としての取り扱い性に優れた吸音材を提供する
ことである。【解決手段】吸音材は、粉体粒子をバインダーを介し
て互いに接着し成形してなる吸音材であって、ヤング率
が１．０×１０⁶N/m²以下であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸音材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、以下の〜に挙げる用途に吸音
材が使用されている。リスニングルーム、楽器練習室等の内装材として用い
る。室内の音響特性が問題となる部屋で、室内残響時間
特性および反射特性等を制御するための仕上げ用の内装
材として用いる。

【０００３】壁、天井の充填材として用いる。遮音特
性が要求される部屋では、壁や天井の遮音性能を向上さ
せるために二重パネル構造を採用することが多い。これ
らのパネル間に吸音材を充填してさらに性能を上げるた
めに用いる。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等に用いる。

【０００４】これらの用途に使用される従来の吸音材
は、発泡ウレタン、グラスウール等の素材の多孔性を利
用したものである。その吸音機構は、音波が発泡ウレタ
ン、グラスウール等の連通した気泡や孔の中に入射する
と、連通した気泡や孔は複雑な断面形状をした連続気泡
であるため、音波の伝播の過程で気泡壁面との粘性摩擦
等によって音圧が低下し、その結果、音波エネルギーが
吸音材中に吸収されるものと考えられている。

【０００５】多孔質材の吸音率は、音波の周波数が高く
なるほど、また厚みが増すほど大きいのに、低周波数域
（特に、２５０Ｈｚ以下）の音波に対しては小さい。多
孔質材の厚みが増せば、低周波数域の吸音率を上げるこ
とができる。しかしながら、部屋の内装材として多孔質
材を使用した場合に多孔質材が厚いと、部屋が狭くなる
という問題が生じる。ダクトの内貼りとして使用した場
合に多孔質材が厚いと、空気の通路が狭くなってしまう
という問題が生じる。したがって、多孔質材の厚みを増
やして低周波数域の吸音率を上げるという方法は適切な
方法ではない。

【０００６】これとは別の観点で、本出願人は、多孔質
材とは異なる低周波数域において十分な吸音率を有する
吸音材として、低周波数帯域の音波に対して吸音効果が
ある粉体の振動を利用した吸音材を提案している（特願
平２−２９４２２０、特願平４−１２０１０３、特願平
４−１２０１０３、特願平６−１７６２９５等）。この
ような粉体を利用した吸音材であっても、低周波数域に
おいて、より優れた吸音性能を得るためには、上記と同
様に、粉体層を厚くする必要があり、実際に粉体を利用
した吸音材を使用する場合に、材料としての取り扱い性
が低下し、このような吸音材を使用中に粉体のこぼれ、
偏り等に起因する性能劣化があるという問題がある。

【０００７】これらを改善するために、本出願人は、材
料としての取り扱い性を向上させるために、吸音性粉体
層の音波が透過する側に多孔質材層を積層させることに
よって、粉体層の厚みを大幅に減らした吸音材を提案し
ている（特願平６−２５７２１７）。さらに、本出願人
は、吸音特性に優れた粉体をシート状に成形した粉体保
持シートを提案している。この粉体保持シートは、粉体
層の厚みが薄く切断・加工が可能であり、材料としての
取り扱い性が高く、粉体のこぼれ、偏り等に起因する性
能劣化はみられず、低周波数帯域の音波に対して吸音特
性が優れた吸音材である。

【０００８】しかし、現在では、これら吸音材よりも、
低周波数域において吸音率がさらに高く、厚みがより薄
いものの開発が望まれている。また、粉体を利用した吸
音材については、低周波数域において吸音率が高く、厚
みがより薄い吸音材の開発が望まれているのが現状であ
る。粉体を利用した吸音材が、経時安定性が高く、性能
劣化がないとさらに望ましい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、厚みが薄くても低周波数域での吸音率が高
く、材料としての取り扱い性に優れた吸音材を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の吸音材
は、粉体粒子をバインダーを介して互いに接着し成形し
てなる吸音材であって、ヤング率が１．０×１０⁶N/m²
以下であることを特徴とする。前記粉体粒子からなる粉
体が、０．１〜１０００μｍの平均粒径と０．１〜１．
５g/cm³の範囲のかさ密度とを有すると好ましい。

【００１１】前記粉体粒子が、粒状粒子とこの粒状粒子
の表面に付着した微小繊維体とからなり、前記微小繊維
体が１×１０²N/m以下のバネ定数を有すると好ましい。
本発明の第２の吸音材は、粒状粒子と、この粒状粒子の
表面に付着したバネ定数１×１０²N/m以下の微小繊維体
と、バインダーとを含み、このバインダーを介して前記
微小繊維体同士が接着することによって前記粒状粒子が
互いに接着され成形されてなる吸音材であって、ヤング
率が１．０×１０⁶N/m²以下であることを特徴とする。

【００１２】本発明の第３の吸音材は、上記吸音材と、
この吸音材の表面に積層された多孔質材とを備え、前記
多孔質材は１０〜５００kg/cm³のかさ密度と１．０×１
０³〜１．０×１０⁸N/m²のヤング率とを有し、前記吸
音材側が音波の入射側となっている。

【００１３】

【発明の実施の形態】

〔第１および第２の吸音材〕本発明の第１の吸音材は、
たとえば、図１に示すような構造の成形体である。この
吸音材は、粉体粒子をバインダーを介して互いに接着し
成形してなる吸音材であって、そのヤング率が１．０×
１０⁶N/m²以下である。吸音材のかさ密度については特
に限定はないが、たとえば、１００〜７００kg/cm³であ
ると好ましい。

【００１４】粉体粒子としては、たとえば、粒子の振動
により吸音作用を発現する粉体粒子が用いられ、好まし
いものとして後述のものを使用することができる。第１
の吸音材の内部の構造は、たとえば図２に示すような構
造を有する。粉体粒子１はバインダー３を介して接触点
２において互いの粉体粒子１が振動可能になるように接
着されており、これによって吸音材は成形されたもの、
すなわち成形体となっている。

【００１５】通常、低周波数域で吸音性を発揮する粉体
粒子からなる層のヤング率は１．０×１０⁴〜１．０×
１０⁶N/m²であるため、バインダーを用いる粉体粒子の
成形は、得られる成形体のヤング率の増大をおこさない
ように行う必要がある。バインダーとしては、バインダ
ーを介して粉体粒子を互いに接着し成形してなる吸音材
のヤング率が１．０×１０⁶N/m²以下になるものであれ
ば特に限定はなく、たとえば、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；コーン
スターチ、タピオカ等の天然デンプン；ＰＶＡｃ（酢酸
ビニル）等の水性バインダー等を挙げることができる。

【００１６】バインダーを粉体粒子に付着させて、バイ
ンダーを介して互いに接着し成形する方法としては、た
とえば、粉体粒子を攪拌させながら、スプレー等でバイ
ンダーを塗布した後、型枠等に入れて成形する方法、流
動層装置等を用いて、流動中の粉体粒子の表面にバイン
ダーをコーティングさせた後、型枠等に入れて加熱成形
する方法等を挙げることができる。

【００１７】なお、使用するバインダーの種類およびバ
インダー付着方法については、上記から適宜選択するこ
とができる。粉体粒子としては、粉体粒子からなる粉体
が、０．１〜１０００μｍの平均粒径と０．１〜１．５
g/cm³の範囲のかさ密度とを有するもの、または、粉体
粒子からなる粉体が、粒状粒子と前記粒状粒子の表面に
付着した微小繊維体とからなる粉体で、微小繊維体が１
×１０²N/m以下のバネ定数を有するものが挙げられる。

【００１８】粉体としては、０．１〜１０００μｍの平
均粒径と０．１〜１．５g/cm³の範囲のかさ密度とを有
する粉体が望ましい。平均粒径またはかさ密度が前記範
囲を外れると、低音域での吸音特性に劣るおそれがあ
る。低音域での吸音特性をより高めるという点からは、
粉体として、１〜３００μｍの平均粒径と０．１〜０．
８g/cm³の範囲のかさ密度とを有する粉体がより望まし
い。本発明に用いられる粉体としては、フラット型また
はピーク型の、吸音率の周波数特性と持つものが挙げら
れる。吸音率の周波数特性がフラット型またはピーク型
でないと、低音域での吸音特性に劣るおそれがある。

【００１９】フラット型の、吸音率の周波数特性を有す
るとは、特定の周波数以上の周波数の音波が入射した時
に、ほぼ一定の吸音率を有することである。ここで、特
定の周波数は、粉体層の厚みによって変化するため、そ
の値には特に限定はない。フラット型の、吸音率の周波
数特性を有する粉体としては、・バーミキュライト（平均粒径：２００〜４００μｍ，
かさ密度：０．１g/cm³）・湿式シリカ（平均粒径：４００〜５００μｍ，かさ密
度：約０．１〜０．２g/cm³）・軟質炭酸カルシウム（平均粒径：１〜２μｍ，かさ密
度：約０．４g/cm³）・ナイロンパウダー（平均粒径：１８０〜５００μｍ，
かさ密度：約０．５g/cm ³）・フェライト仮焼品（平均粒径：１．３〜１．５μｍ，
かさ密度：約１．０g/cm ³）・金マイカ（平均粒径：６５０μｍ，かさ密度：約０．
５〜０．６g/cm³）等が挙げられ、それぞれ単独で使用されたり、あるい
は、２以上の粉体が併用されたりする。

【００２０】ピーク型の吸音率の周波数特性を有すると
は、吸音率の周波数特性曲線が上に凸の極大値を有する
ことである。ここで、上に凸の極大値となる周波数は、
粉体層の厚みによって変化するため、その値には特に限
定はない。ピーク型の吸音率の周波数特性を有する粉体
としては、シリカ、マイカ、タルク等が挙げられる。よ
り具体的には、たとえば、・金マイカ（平均粒径：４０μｍ，かさ密度：約０．４
g/cm³）・湿式シリカ（平均粒径：７〜１５０μｍ，かさ密度：
約０．１〜０．３g/cm³）・球状シリカ（平均粒径：３〜２８μｍ，かさ密度：約
０．３〜０．９g/cm³）・タルク（平均粒径：１．５〜９．４μｍ，かさ密度：
約０．３〜０．５g/cm³）・アクリル樹脂微粉体（平均粒径：１〜２μｍ，かさ密
度：約０．３g/cm³）・ケイ酸カルシウム粉体（平均粒径：２０〜３０μｍ，
かさ密度：約０．１g/cm ³）・パーライト粉体（平均粒径：１００〜１５０μｍ，か
さ密度：約０．１〜０．２g/cm³）・フッ素樹脂粉体（平均粒径：５〜２５μｍ，かさ密
度：約０．４〜０．５g/cm ³）・ベントナイト（平均粒径：０．３〜３．５μｍ，かさ
密度：約０．５〜０．８g/cm³）・シラスバルーン（平均粒径：３０〜５０μｍ，かさ密
度：約０．２〜０．３g/cm³）・溶融シリカ（平均粒径：５〜３２μｍ，かさ密度：約
０．５〜０．８g/cm³）・炭化ケイ素粉体（平均粒径：０．４〜５．０μｍ，か
さ密度：約０．６〜１．１g/cm³）・ナイロンパウダー（平均粒径：５〜２５０μｍ，かさ
密度：約０．３〜０．５g/cm³）・アクリル樹脂粉体（平均粒径：４５μｍ，かさ密度：
約０．６〜０．７g/cm³）・炭素繊維粉体（平均繊維径：１４〜１８μｍ，繊維
長：１００〜２００μｍ，かさ密度：約０．５〜０．６
g/cm³）・二酸化チタン粉体（平均粒径：０．１〜０．２５μ
ｍ，かさ密度：約０．５〜０．７g/cm³）・炭酸カルシウム粉体（平均粒径：３〜３０μｍ，かさ
密度：約０．６〜１．０g/cm³）・塩化ビニル樹脂粉体（平均粒径：１３０μｍ，かさ密
度：約０．５g/cm³）・バリウムフェライト磁粉（平均粒径：１．８〜２．２
μｍ，かさ密度：約１．５g/cm³）・シリコーンパウダー（平均粒径：０．３〜０．７μ
ｍ，かさ密度：約０．２〜０．３g/cm³）等が挙げられ、それぞれ単独で使用されたり、あるい
は、２以上の粉体が併用されたりする。

【００２１】粉体として、粒状粒子と前記粒状粒子の表
面に付着した微小繊維体とからなる粉体で、微小繊維体
が１×１０²N/m以下（好ましくはバネ定数１０N/m 以
下）のバネ定数を有する粉体を用いることがより一層望
ましい。この粉体を用いることにより、低音域での吸音
特性がより向上する。微小繊維体のバネ定数が前記範囲
を外れると、低音域での吸音特性に劣るおそれがある。
なお、粒状粒子からなる粉体としては、たとえば、上述
した、０．１〜１０００μｍの平均粒径と０．１〜１．
５g/cm³の範囲のかさ密度とを有する粉体であり、好ま
しくは、１〜３００μｍの平均粒径と０．１〜０．８g/
cm³の範囲のかさ密度とを有する粉体が望ましい。

【００２２】具体的には、図３に示すように、粒状粒子
４からなる粉体の該粒状粒子４の表面に微小繊維体５か
らなる粉体の該微小繊維体５を付けることで、粒状粒子
４からなる粉体よりさらに吸音特性を低音域化して、低
周波域での吸音性能を高めることができ、成形体の厚み
をより低減して取扱い性を向上させることが可能とな
る。

【００２３】粒状粒子に付着させる微小繊維体として
は、金属ウィスカーなどのウィスカー、プラスティック
繊維、植物繊維、ガラス繊維やそれらが凝集した構造体
等が用いられる。より具体的には、チタン酸カリウムウ
ィスカー、炭化ケイ素ウィスカー、酸化亜鉛ウィスカ
ー、ケイ酸カルシウム針状粉体、セピオライト等が挙げ
られる。繊維径および繊維長についても特に限定はされ
ないが、通常平均繊維径が０．１〜１０μｍの範囲であ
り、繊維長は数μｍから数十μｍまでの範囲内である。

【００２４】微小繊維体は、これらに限定されるもので
はなく、バネ定数が１×１０²N/m以下のものであれば良
く、望ましくはバネ定数が１０N/m 以下のものである。
さらには、粒状粒子と微小繊維体との混合割合は特に限
定はされないが、粒状粒子からなる粉体と微小繊維体か
らなる粉体との重量比率は、たとえば、２０：１〜１：
１０の範囲内であり、５：１〜１：３の範囲内が好まし
い。微小繊維体粉体の比率が、前記範囲を外れると低音
域での吸音特性に劣るおそれがある。粒状粒子への微小
繊維体の付着方法についても特に限定はされないが、た
とえば、希釈したバインダーに微小繊維体を混合し、熱
風中を流動している粒状粒子にスプレーする方法や、あ
るいは、熱融着性バインダーをコーティングした粒状粒
子と微小繊維体を混合加熱するという方法などがある。

【００２５】第１の吸音材は粉体粒子を含んでおり、そ
の吸音機構を説明する。第１の吸音材（成形体）に音波
が入射すると、粉体粒子を含んだ成形体の縦振動モード
が励起され、そのモードが生じる周波数帯域、すなわち
低周波数域では吸音率が大きくなる。これに対して、通
常、ロックウール、グラスウール等のかさ密度が５００
kg/cm³以下の多孔質材では、５００Hz以上の中高音域で
吸音特性を示すが、低周波数域での吸音作用はほとんど
ない。第１の吸音材において、吸音率が大きくなる周波
数をピーク周波数（ｆｒ１）とすると、ｆｒ１は、成形
体のヤング率Ｅ、成形体のかさ密度ρ、成形体の厚みｔ
で次式（１）のように表すことができる。ｆｒ１＝（Ｅ／ρ）^1/2／４ｔ（１）成形体のヤング率Ｅ、かさ密度ρとしては、前述の示す
ように、ヤング率が１．０×１０⁶N/m²以下で、かさ密
度については特に限定はないが、たとえば、１００〜７
００kg/cm³であると好ましい。

【００２６】なお、成形体のヤング率Ｅは粉体粒子表面
のバネ定数の大きさにより左右される。通常、粒状粒子
表面のバネ定数は１０²N/mよりも大きいため、前記微小
繊維体のバネ定数が１×１０²N/m以下と粒状粒子１個の
バネ定数よりも小さければ、吸音特性をさらに低音域化
することができる。次に、本発明の第２の吸音材は、た
とえば、図１に示すような第１の吸音材と同様の構造の
成形体である。この吸音材は、粒状粒子と、この粒状粒
子の表面に付着したバネ定数１×１０²N/m以下の微小繊
維体と、バインダーとを含み、このバインダーを介して
前記微小繊維体同士が接着することによって前記粒状粒
子が互いに接着され成形されてなる吸音材であって、ヤ
ング率が１．０×１０⁶N/m²以下であることを特徴とす
る。吸音材のかさ密度については特に限定はないが、た
とえば、１００〜７００kg/cm³であると好ましい。第２
の吸音材において使用される粒状粒子は粒子の振動によ
り吸音作用を発現するものであり、この粒状粒子、粒状
粒子の表面に付着したバネ定数１×１０²N/m以下の微小
繊維体およびバインダーや、第２の吸音材の製造方法お
よび吸音機構等は、前記第１の吸音材で説明したものと
同様である。

【００２７】第２の吸音材の内部の構造は、たとえば図
４に示すような構造を有する。粒状粒子４の表面には微
小繊維体５が付着しており、バインダー３を介して微小
繊維体５同士が接着することによって、粒状粒子４が互
いに振動可能になるように接着され成形される。これに
よって吸音材は成形されたもの、すなわち成形体となっ
ている。

【００２８】第２の吸音材では、微小繊維体同士がバイ
ンダーを介して接着することによって、粒状粒子が互い
振動可能に接着され成形体となっているため、吸音特性
をさらに低音域化することができる。これは、バインダ
ーが粒状粒子の表面に付着した微小繊維体同士を接着
し、微小繊維体が有しているばね定数１×１０²N/m以下
という物性を活かしたまま成形体を得ることができ、バ
インダーによる成形体のヤング率の増加が抑制されるた
めである。成形体の厚みｔを低減すると、前述のピーク
周波数（ｆｒ１）の式でｆｒ１が大きくなってしまい、
低周波数域での吸音作用が期待できなくなる。しかしな
がら、第２の吸音材では成形体のヤング率Ｅの増加が抑
制されているので、成形体の厚みを低減しても低周波数
域での吸音作用を発現することができ、取扱い性を向上
させることが可能になる。

【００２９】本発明の第１および第２の吸音材の厚みに
ついては特に限定はなく、たとえば、５０mm以下である
と、取扱い性が向上するために好ましく、３０mm以下で
あるとさらに好ましい。なお、ピーク周波数（ｆｒ１）
は、成形体物性である（Ｅ／ρ）^1/2および成形体の厚
みｔから影響を受けるので、要求される吸音特性に応じ
て、粉体粒子（粒状粒子）、バインダー、微小繊維体等
の種類、バインダー付着方法、成形体の厚み等を適宜選
択する必要がある。

【００３０】本発明の第１および第２の吸音材に用いら
れる粉体粒子は、粒子の振動により吸音性能が発現する
ようになっている。第１および第２の吸音材は、粒子の
振動により吸音性能が発現する粉体粒子をバインダーを
介して互いに接着し成形して、一体化した成形体からな
る吸音材であるため、取扱い性が高まるとともに、粉体
のこぼれ、偏り等による吸音特性の低下が抑制される。
さらに、第１および第２の吸音材のヤング率は１．０×
１０⁶N/m²以下であるため、吸音材の厚みがうすくても
低周波数域での吸音特性が優れるようになる。〔第３の吸音材〕本発明の第３の吸音材は、第１または
第２の吸音材（以下、第１または第２の吸音材を「成形
体」ということがある。）と、この吸音材の表面に積層
された多孔質材とを備え、前記多孔質材は１０〜５００
kg/cm³のかさ密度と１．０×１０ ³〜１．０×１０⁸N/
m²のヤング率とを有し、第１または第２の吸音材側が音
波の入射側となっている。第３の吸音材は、たとえば、
図５に示すように、成形体６と、多孔質材７とを積層し
た構造を有する。成形体６のヤング率は１．０×１０⁶N
/m²以下である。成形体６のかさ密度については特に限
定はないが、たとえば、１００〜７００kg/cm³であると
好ましい。

【００３１】多孔質材は、１０〜５００kg/m³のかさ密
度と１．０×１０³〜１．０×１０ ⁸N/m²のヤング率と
を有するものであれば特に限定はない。多孔質材の具体
例としては、ロックウール、グラスウール等の無機系多
孔質材、不織布、木質ファイバーボード等の有機系多孔
質材、ロックウール繊維とバインダーとからなるロック
ウール吸音板；ロックウール、ガラスウール等の無機繊
維をフェノール樹脂等のバインダーで成形したボード；
ウレタンボード等の発泡性ボード等を挙げることができ
る。

【００３２】成形体および多孔質材の厚みについては特
に制限はないが、成形体の厚みが２〜３０mmで、多孔質
材の厚みが５〜５０mmであると、多孔質材を成形体に積
層した時の厚みが薄くて取り扱い性に優れ、低周波数域
での吸音作用を付与できるため好ましい。また、成形体
と多孔質材との厚みの比率〔成形体：多孔質材〕が、
４：１〜１：２０であると、以下に詳しく説明する低周
波数域でのピーク周波数（ｆｒ２）を設定できるため好
ましい。

【００３３】第３の吸音材では、成形体の表面に多孔質
材が積層されている。成形体に多孔質材を積層する方法
については特に限定はないが、たとえば、接着剤を使用
して積層する方法、熱融着性のバインダーを使用して積
層する方法、粘着テープで接着する方法等がある。第３
の吸音材は、第１または第２の吸音材と多孔質材とが積
層され、一体化されている。第３の吸音材は、異なるか
さ密度の素材を積層したものであるので、、後述の共振
による吸音作用が生じるため厚みを薄くすることがで
き、材料としての取り扱い性に優れている。

【００３４】第３の吸音材においては、成形体側が音波
の入射側であり、多孔質材側が音波の透過側である。音
波の入射側および透過側を逆にすると、低周波数域での
吸音作用が低下するために好ましくない。ロックウール
等のかさ密度５００kg/m³以下の多孔質材単独では、中
高音域においては吸音特性を示すが、低周波数域での吸
音作用は非常に小さい。それにもかかわらず、第３の吸
音材では低周波数域での吸音率が高いが、この理由は以
下のようであると考えられている。すなわち、図５で示
した構造で説明すると、音波の入射側にある成形体６を
「質量（おもり）」、音波の透過側にある多孔質材７を
「バネ」とした共振現象が起こり、共振による吸音作用
によって、低周波数域での吸音性能が高くなると考えら
れる。また、第３の吸音材において音波の入射側および
透過側を逆にすると、低周波数域での吸音作用が低下す
るのは、上述のような共振による吸音作用が得られなく
なるためである。また、成形体および多孔質材は、上記
の範囲のかさ密度およびヤング率とを有する必要があ
る。この範囲外であると、音波が入射した際に多孔質材
の共振現象が起こらないか、または、共振現象が起こっ
てもその共振レベルが小さくなるおそれがあり、低周波
数域での吸音性能は期待できなくなる。

【００３５】吸音材として多孔質材を単独で使用する
と、低周波数域での吸音作用はほとんどないか、あって
も吸音作用は小さい。そのために、これ単独で低周波数
域での吸音率を上げるためには、多孔質材を厚くして使
用する必要がある。それに対して、第３の吸音材では、
上述のように共振による吸音作用が得られるため、吸音
材全体の厚さを薄くすることができる。

【００３６】共振作用による吸音機構では、バネ−質量
系の共振が生じる周波数帯域で吸音率が大きくなる。共
振現象によって吸音率が大きくなる周波数を共振周波数
（ｆｒ２）とすると、ｆｒ２は次に示す式（２）で表さ
れる。なお、式（２）で、ρ ₁は成形体のかさ密度、ｔ
₁は成形体の厚み、Ｅ₂は多孔質材のヤング率、ｔ₂は
多孔質材の厚みを示す。ｆｒ２＝〔（Ｅ₂／ｔ₂）／（ρ₁×ｔ₁）〕^1/2 （２）上記で、ρ₁×ｔ₁は成形体の面重量、Ｅ₂／ｔ₂は多
孔質材の単位面積当たりのバネ定数であるので、共振周
波数（ｆｒ２）は、成形体の面重量および多孔質材のバ
ネ定数によって決定される。成形体および多孔質材にお
ける厚み、材質、かさ密度、ヤング率等の物性について
は、低周波数域での吸音性能と、厚みを薄くすることお
よび材料としての取り扱い性等とのバランスを取りつつ
適宜選択する必要がある。

【００３７】第３の吸音材は、成形体と多孔質材とが積
層され、一体化された吸音材であるため、取扱い性が高
まるとともに、成形体の優れた吸音特性に加えて、音波
の入射側にある成形体を「質量（おもり）」、音波の透
過側にある多孔質材を「バネ」とする共振現象が起こ
り、共振による吸音作用がさらに加わるために、低周波
数域において幅広い周波数での吸音作用を得ることがで
きる。

【００３８】以上に説明した、第１〜３の吸音材は、薄
型の低周波数域吸音材として、たとえば、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材
料、騒音を発生する機器の防音カバーの内貼り用材料等
に利用することができる。さらに、２重パネルや２重壁
パネル等の間隙に設置することによって、床衝撃音の低
減、遮音性の向上等の効果を得ることができる。

【００３９】

【実施例】以下に、本発明の具体的な実施例および比較
例を示すが、本発明は下記実施例に限定されない。（実施例１）粉体粒子からなる粉体としてガラスバルー
ン粉体（平均粒径１５０μｍ、密度１８０kg/m³）を用
い、これを容器内で攪拌しながら、バインダーである水
性ウレタンエマルジョンをスプレー散布し、金属型枠に
充填した後、熱風乾燥機で加熱成形して、成形体となっ
た吸音材（１）を得た。吸音材（１）の厚みは３０mmで
あり、かさ密度は３５０kg/m³、ヤング率は５×１０⁵N
/m²である。

【００４０】なお、粉体粒子としては、前記ガラスバル
ーン粉体に限定されるものではなく、粒子の振動により
吸音作用を発現する粉体粒子であればよい。吸音材
（１）について、ＪＩＳＡ１４０９「残響室吸音率の
測定方法」に基づいて吸音性能を計測した結果を表１に
示す。（実施例２）粉体粒子として、粒状粒子であるガラスバ
ルーン粉体（平均粒径１５０μｍ、密度１８０kg/m³）
に、ケイ酸カルシウム針状粉体（バネ定数１６ N/m、平
均繊維長５〜２０μｍ、平均繊維径０．８μｍ）を付着
させた粉体粒子（ガラスバルーン粉体とケイ酸カルシウ
ム針状粉体の配合割合は重量比率で１：１）を用いた。
これを容器内で攪拌しながら、バインダーである水性ウ
レタンエマルジョンをスプレー散布し、金属型枠に充填
した後、熱風乾燥機で加熱成形して、成形体となった吸
音材（２）を得た。吸音材（２）の厚みは３０mmであ
り、かさ密度は３００kg/m³、ヤング率は１×１０⁵N/m
²である。

【００４１】吸音材（２）について、ＪＩＳＡ１４０
９「残響室吸音率の測定方法」に基づいて吸音性能を計
測した結果を表１に示す。なお、粉体粒子としては、前
記ガラスバルーン粉体にケイ酸カルシウム針状粉体を付
着させた粉体粒子に限定されるものではなく、粒子の振
動により吸音作用を発現する粉体粒子であればよい。中
でも、粉体粒子が、粒状粒子とこの粒状粒子の表面に付
着した微小繊維体とからなり、前記微小繊維体が１×１
０²N/m以下のバネ定数を有するものや、さらに、バイン
ダーを介して前記微小繊維体同士が接着することによっ
て粒状粒子が互いに接着され成形体となるものが一層好
ましい。つまり、成形体の厚みを薄くしても、吸音特性
に優れた粉体粒子を用いているため、低周波数域での吸
音性能を発現することができる。したがって、粉体粒子
を成形してなる吸音材において、吸音性能と取扱い性と
を両立させることが可能になる。

【００４２】（実施例３）実施例３の吸音材（３）は、
図６に示すような断面構造を有している。吸音材（３）
は、実施例２と同様にして得られた成形体８（厚み２m
m、かさ密度３００kg/m³、ヤング率１×１０⁵N/m²）
と、ロックウール吸音板９（厚み１２mm、密度４００kg
/m³、ヤング率７×１０⁶N/m²）とを積層したものであ
り、その総厚みは１４mmである。なお、成形体８側を音
波の入射側にした。

【００４３】吸音材（３）について、ＪＩＳＡ１４０
９「残響室吸音率の測定方法」に基づいて吸音性能を計
測した結果を表１に示す。（実施例４）実施例４の吸音材（４）は、図７に示すよ
うな断面構造を有している。吸音材（３）は、実施例２
と同様にして得られた成形体１０（厚み１０mm、かさ密
度３００kg/m³、ヤング率１×１０⁵N/m²）と、ロック
ウールファイバー１１（厚み２０mm、密度２４kg/m³、
ヤング率３×１０³N/m²）とを積層したものであり、そ
の総厚みは３０mmである。なお、成形体１０側を音波の
入射側にした。

【００４４】吸音材（４）について、ＪＩＳＡ１４０
９「残響室吸音率の測定方法」に基づいて吸音性能を計
測した結果を表１に示す。なお、吸音材（３）、吸音材
（４）は、成形体と多孔質材との積層体となっているた
め、成形体単独の吸音作用に加えて、多孔質材をバネ、
成形体を質量としたバネ−質量系の共振現象による吸音
作用がさらに加わり、低周波数域での吸音作用が高ま
る。

【００４５】吸音材（３）、吸音材（４）では、成形体
を構成する粉体粒子の種類、物性、厚み等については、
上記実施例に限定されず、要求される吸音特性に応じて
適宜選択される。また、同様に、多孔質材の種類とし
て、ロックウール吸音板やロックウールファイバーに限
定されるものではなく、１０〜５００kg/cm³のかさ密度
と１．０×１０³〜１．０×１０⁸N/m²のヤング率とを
有するものであればよい。この物性をはずれると、音波
が入射した際に多孔質材をバネにした共振現象は起こら
ないか、または、共振レベルが小さくなることがあり、
低周波数域での吸音性能の向上は期待できなくなる。

【００４６】（比較例１）多孔質吸音材であるロックウ
ールファイバー（厚み３０mm、密度２４kg/m³、ヤング
率３×１０³N/m²）を比較吸音材（１）として使用し、
これについて、ＪＩＳＡ１４０９「残響室吸音率の測
定方法」に基づいて吸音性能を計測した結果を表１に示
す。

【００４７】（比較例２）多孔質吸音材であるロックウ
ール吸音板（厚み１２mm、密度４００kg/m³、ヤング率
７×１０⁶N/m²）を比較吸音材（２）として使用し、こ
れについて、ＪＩＳＡ１４０９「残響室吸音率の測定
方法」に基づいて吸音性能を計測した結果を表１に示
す。

【００４８】

【表１】

【００４９】吸音材（１）〜吸音材（４）と、比較吸音
材（１）および比較吸音材（２）とで、吸音性能を比較
すると以下のとおりである。５００Hz以下における低周
波数域において、吸音材（１）の吸音率は、常に比較吸
音材（１）および比較吸音材（２）の吸音率よりも優れ
ている。また、比較吸音材（１）および比較吸音材
（２）では、２５０Hz以下における吸音率は約０．２以
下であるが、吸音材（２）では、２５０Hz以下における
吸音率は０．７であり、優れた吸音性能を示すことがわ
かる。

【００５０】成形体と多孔質材とを積層した吸音材
（４）では、吸音率が高くなる周波数域が広がり、これ
と比較吸音材（１）および比較吸音材（２）とを比較す
ると、低周波数域である１２５〜５００Hzでの吸音性能
が向上することがわかる。同様に、吸音材（３）と比較
吸音材（２）とを比較すると、多孔質吸音材であるロッ
クウール吸音板に成形体を積層し、成形体側を音波の入
射側にすると、低周波数域である１２５〜５００Hzでの
吸音性能が向上することがわかる。

【００５１】吸音材（１）〜吸音材（４）は、いずれ
も、粉体のこぼれ、偏り等がなく、吸音性材料としての
取扱い性が向上し、比較吸音材（１）、比較吸音材
（２）と同様に取り扱うことができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明の第１および第２の吸音材は、い
ずれも、粒子の振動により吸音性能を発現する性質を有
する粉体粒子をバインダーを介して互いに接着し成形し
て、一体化した成形体からなる吸音材であるため、材料
としての取扱い性が高まるとともに、粉体のこぼれ、偏
り等による吸音特性の低下が抑制され、経時的な性能劣
化はない。さらに、第１および第２の吸音材のヤング率
は１．０×１０⁶N/m²以下であるため、吸音材の厚みが
うすくても低周波数域での吸音特性が優れるようにな
る。

【００５３】本発明の第３の吸音材は、前記第１または
第２の吸音材（成形体）と多孔質材とが積層され、一体
化された吸音材であるため、材料としての取扱い性が高
まるとともに、成形体の優れた吸音特性に加えて、音波
の入射側にある成形体を「質量（おもり）」、音波の透
過側にある多孔質材を「バネ」とする共振現象が起こ
り、共振による吸音作用がさらに加わるために、低周波
数域において幅広い周波数でのさらに優れた吸音作用を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の吸音材にかかる１実施例を示す
図。

【図２】本発明の第１の吸音材にかかる１実施例の内部
構造を示す概念図。

【図３】粒状粒子の表面に微小繊維体を付けた粉体粒子
の概念図。

【図４】本発明の第２の吸音材にかかる１実施例の内部
構造を示す概念図。

【図５】本発明の第３の吸音材にかかる１実施例を示す
図。

【図６】実施例３における吸音材を示す断面図。

【図７】実施例４における吸音材を示す断面図。

【符号の説明】

１粉体粒子２接触点３バインダー４粒状粒子５微小繊維体６成形体７多孔質材８成形体９ロックウール吸音板１０成形体１１ロックウールファイバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｄ 11/162 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉体粒子をバインダーを介して互いに接着
し成形してなる吸音材であって、ヤング率が１．０×１
０⁶N/m²以下であることを特徴とする吸音材。
【請求項２】前記粉体粒子からなる粉体が、０．１〜１
０００μｍの平均粒径と０．１〜１．５g/cm³の範囲の
かさ密度とを有する請求項１に記載の吸音材。
【請求項３】前記粉体粒子が、粒状粒子とこの粒状粒子
の表面に付着した微小繊維体とからなり、前記微小繊維
体が１×１０²N/m以下のバネ定数を有する請求項１に記
載の吸音材。
【請求項４】粒状粒子と、この粒状粒子の表面に付着し
たバネ定数１×１０²N/m以下の微小繊維体と、バインダ
ーとを含み、このバインダーを介して前記微小繊維体同
士が接着することによって前記粒状粒子が互いに接着さ
れ成形されてなる吸音材であって、ヤング率が１．０×
１０⁶N/m²以下であることを特徴とする吸音材。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の吸音材
と、この吸音材の表面に積層された多孔質材とを備え、
前記多孔質材は１０〜５００kg/cm³のかさ密度と１．０
×１０ ³〜１．０×１０⁸N/m²のヤング率とを有し、前
記吸音材側が音波の入射側となっている吸音材。