JP2003308075A

JP2003308075A - 吸音材及び吸音制振材

Info

Publication number: JP2003308075A
Application number: JP2002114728A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Ishikawa; 和久石川; Hiroto Atsumi; 寛人渥美
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP4050085B2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】本発明の吸音制振材１は、金属、プラス
チック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた粉体を
混合して集合体２として構成した吸音材に制振シート４
或いは５を配置している。また、粉体の表面に粘弾性体
を塗布した構成としても良い。【効果】本発明によれば、広い周波数領域に亘って最
も適した構成の吸音材、吸音制振材を選択し、提供する
ことが可能である。また、廃材を有効利用するため環境
にも配慮した吸音材、吸音制振材を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音源の周囲に取り
付けられ、この音源から発生する空気伝搬音、固体伝搬
音、振動等を低減する吸音材及び吸音制振材に関する。

【０００２】

【従来の技術】我々の周囲には例えば恒常的に交通車両
や船舶等の乗物から発生する音や振動あるいは工場の機
械類から発生する音や振動等様々な音や振動が発生して
おり、時にはこれらの音や振動が日常生活に支障を来す
場合も少なくない。

【０００３】このような環境条件を良くするために従来
から恒常的に発生する音や振動を低減するような方法が
種々なされている。例えば、周波数帯域が５００Ｈｚを
超えるような騒音に対してはグラスウールやロックウー
ル等の多孔質吸音材を使用すると効果的な吸音が得られ
ることが知られている。また、５００Ｈｚ以下の騒音に
対しては多孔質吸音材の厚さを厚くしたり、さらに低周
波数帯域に対しては吸音材の背後に空気層を設けるなど
の試みがなされている。

【０００４】あるいは、特開平８−１５２８９０号に開
示されているように、通気度が５〜１００倍異なる高密
度と低密度の繊維集合体を少なくとも２層以上積層した
吸音構造体も提案されている。この発明は、空気の粘性
抵抗を利用し、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換
して吸音する多孔質吸音構造体に、さらに密度が異なる
繊維集合体を積層することで、高密度部分が付加質量、
低密度部分がバネの役割を担う、いわゆる動吸振機を構
成させて特に低周波数帯域の吸音率を向上させたもので
ある。

【０００５】一方、最近では環境問題に対する配慮から
さまざまな資源の再利用が叫ばれている。電力ケーブ
ル、通信ケーブル、光ファイバケーブル等のケーブル類
やケーブル接続部についても再利用することが行われて
いる。従来ケーブル類やケーブル接続部の再利用は導体
と被覆材を分離して行われているが、導体径が大きい場
合はケーブル類やケーブル接続部を一定の長さに切断
し、一旦ケーブルコアまで解体後、ケーブルコアを剥線
機により導体から被覆材をはがして分離している。この
ように導体径が大きい場合は被覆材に導体が付着するよ
うなことがないため被覆材は再処理工程に回すことがで
きるが、導体径が小さい場合は上記のような方法は困難
であるため、ケーブル類やケーブル接続部を自動粉砕機
に投入して導体と被覆材を一緒に細かく切断、粉砕し、
粉砕片から導体と被覆材を比重差によって分離する方法
がとられている。この場合には被覆材中に導体が残留す
ることが多いため、特開２００１−３５２８５号に記載
されているようにさらに導体を分離する方法も提案され
ている。

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の技術には、次のような解決すべき課題があっ
た。即ち、周波数帯域でも例えば５００Ｈｚ以下の周波
数帯域に対してはグラスウールやロックウール等の多孔
質吸音材の厚さを厚くしたり、吸音材の背後に空気層を
設けるなどの試みがなされているが、十分な吸音効果を
得ようとすると重量が重くなることやスペースを広くと
らなければならない等の問題が生じていた。

【０００６】また、特開平８−１５２８９０号に開示さ
れているような技術では、特に１００Ｈｚ以下のいわゆ
る低周波帯域においては十分な吸音効果が得られていな
いのが現状である。さらに、低周波帯域の音や振動は空
気伝搬音だけではなく、建物や窓のがたつきなども発生
させるため、固体伝搬音及び振動を防止する対策を同時
に行う必要があり、従来の吸音材では制振性についてそ
の対策が困難であった。

【０００７】さらに、そもそも従来は金属、プラスチッ
ク、ガラス等の廃材、中でもケーブル類やケーブル接続
部の廃材を再利用して吸音材や吸音制振材に用いるとい
う発想はなく、たとえ用いたとしても現在の分別方法で
は極めてコスト高となるという問題が生じる。

【０００８】本発明は音源の周囲の建物の壁面や天井あ
るいは高速道路の防音壁等に取り付けられ、交通車両、
船舶、工場等の各種機械類のような外部から発生する空
気伝搬音、固体伝搬音、振動の低減に効果的な金属、プ
ラスチック、ガラス等の廃材を利用した吸音材や吸音制
振材を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。〈構成１〉金属、プラスチック、ガラスからなる廃材を
粉砕して得られた粉体を1種若しくは2種以上混合して集
合体としたことを特徴とする吸音材。

【００１０】〈構成２〉上記金属、プラスチック、ガラ
スからなる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファ
イバケーブルを混在させたものであることを特徴とする
構成１に記載の吸音材。

【００１１】〈構成３〉上記粉体の粒径を音源側に近づ
くほど大きくなるように粒径分布が調整されていること
を特徴とする構成１または構成２に記載の吸音材。

【００１２】〈構成４〉上記粉体の粒径を音源側に近づ
くほど小さくなるように粒径分布が調整されていること
を特徴とする構成１または構成２に記載の吸音材。

【００１３】〈構成５〉上記集合体の音源側に粘弾性体
からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成1
から構成４までのいずれかの構成に記載の吸音材。

【００１４】〈構成６〉上記集合体の音源側に独立気泡
発泡体を積層したことを特徴とする構成1から構成４ま
でのいずれかの構成に記載の吸音材。

【００１５】〈構成７〉上記集合体の音源側に金属性薄
膜を積層したことを特徴とする構成1から構成４までの
いずれかの構成に記載の吸音材。

【００１６】〈構成８〉上記集合体の剛壁側に粘弾性体
からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成1
から構成７までのいずれかの構成に記載の吸音材。

【００１７】〈構成９〉金属、プラスチック、ガラスか
らなる廃材を粉砕して得られた粉体の表面に粘弾性体を
塗布し、上記粘弾性体塗布粉体を1種若しくは2種以上混
合して集合体としたことを特徴とする吸音制振材。

【００１８】〈構成１０〉上記金属、プラスチック、ガ
ラスからなる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光フ
ァイバケーブルを混在させたものであることを特徴とす
る構成９に記載の吸音制振材。

【００１９】〈構成１１〉上記粉体の粒径を音源側に近
づくほど大きくなるように粒径分布が調整されているこ
とを特徴とする構成９または構成１０に記載の吸音制振
材。

【００２０】〈構成１２〉上記粉体の粒径を音源側に近
づくほど小さくなるように粒径分布が調整されているこ
とを特徴とする構成９または構成１０に記載の吸音制振
材。

【００２１】〈構成１３〉上記集合体の音源側に粘弾性
体からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成
９から構成１２までのいずれかの構成に記載の吸音制振
材。

【００２２】〈構成１４〉上記集合体の音源側に独立気
泡発泡体を積層したことを特徴とする構成９から構成１
２までのいずれかの構成に記載の吸音制振材。

【００２３】〈構成１５〉上記集合体の音源側に金属性
薄膜を積層したことを特徴とする構成９から構成１２ま
でのいずれかの構成に記載の吸音制振材。

【００２４】〈構成１６〉上記集合体の剛壁側に粘弾性
体からなる制振シートを積層したことを特徴とする構成
９から構成１５までのいずれかの構成に記載の吸音制振
材。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
例を用いて説明する。

【００２６】図１は本発明における吸音材の一実施の形
態を表した断面図である。図１において、吸音材１は電
力ケーブル、通信ケーブル、光ファイバケーブル、ケー
ブル接続部等の廃材を例えば自動粉砕機等により細かく
粉砕して得られた粉体を混合して集合体２としたもので
ある。例えば、金属線を含むケーブル類と、光ファイバ
ケーブルを混在させたものを粉砕すれば、金属、プラス
チック、およびガラスの粉体を適量に混合した集合体を
容易に製造できる。そしてこの集合体２は複数の集合体
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが積層されたものとなってい
る。これらの集合体２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはそれぞれ
構成する粉体の粒径が異なっており、例えば音源側から
剛壁３側にかけて粒径の小さい集合体から粒径の大きい
集合体というように傾斜的に粒径を異ならせてある。ま
た、集合体２の音源側には粘弾性体からなる制振シート
４が積層されている。そして剛壁３側にも粘弾性体から
なる制振シート５が積層されている。

【００２７】このように本実施の形態に示すような吸音
材では、粉体を集合しているために、音波が入射すると
粉体同士の隙間の空気が振動し、この空気の粘性抵抗に
よって音波のエネルギーが熱エネルギーに変換されて吸
音が行われる。また、粉体からなる集合体は同等の粒径
の粉体を集合しても良いが、粒径を異ならせる場合は例
えば音源側の粉体の粒径を小さくし、剛壁側にかけて粒
径を大きくするように粒径を傾斜させると、粒径の小さ
い部分は付加質量、即ち錘の役割を果たし、粒径の大き
い部分はバネ、いわゆる空気バネの役割を果たして吸音
が行われる。

【００２８】次に音源側に粘弾性体からなる制振シート
４を積層した場合は、制振シート４の部分が膜振動する
ことにより吸音が行われる。この場合は制振シート４の
部分は膜振動による付加質量、粉体の集合体２の部分が
バネとして作用することになる。そして剛壁側に粘弾性
体からなる制振シート５を積層した場合は、固体伝播音
や建物等から伝わってくる振動を低減することができ
る。

【００２９】また、音源側に粘弾性体からなる制振シー
ト４の代わりに独立気泡発泡体を積層したり、アルミニ
ウム等の金属性薄膜を積層しても良い。いずれも粘弾性
体からなる制振シートを積層した場合と同等の効果を奏
することができる。さらに、粘弾性体からなる制振シー
トや独立気泡発泡体、金属性薄膜、あるいは剛壁側の粘
弾性体からなる制振シート等は使用目的や必要とする特
性によっては設けない場合もあり得るが、このような場
合でも本発明の範囲内であることに変わりはない。要す
るに本発明の目的に応じて適宜最も適正な構成を取れば
良い。

【００３０】なお、本発明の粉体からなる集合体は本実
施の形態のように複数の集合体を積層しても良いが単体
の集合体を用いてももちろん本発明の効果を奏すること
ができる。このとき、粉体の粒径を傾斜的に異ならせる
場合には単体の集合体の中で例えば音源側から剛壁側に
かけて粉体の粒径を小さいものから大きいものに徐々に
傾斜させるようにすれば良い。

【００３１】ところで、ケーブル類やケーブル接続部等
の廃材を粉砕して得られた粉体の表面に粘弾性体を塗布
するとさらに吸音効果が増すとともに制振性も向上す
る。これは、粉体の表面に粘弾性体を塗布することによ
り、音波が入射すると粘弾性体が振動して粘弾性体の粘
性抵抗によっても音波のエネルギーが熱エネルギーに変
換され吸音が行われるからであり、また粘弾性体を塗布
することにより制振性も併せ持つことになるからであ
る。もちろん粘弾性体を表面に塗布した粉体は図１で説
明した実施の形態と同様に粒径を異ならせて例えば音源
側から剛壁側にかけて粒径を徐々に大きくしていった
り、音源側の表面に粘弾性体からなる制振シートや独立
気泡発泡体、金属性薄膜を積層しても良い。また、剛壁
側には粘弾性体からなる制振シートを積層することもで
きる。要するに図１の実施の形態のところで説明したよ
うに本発明の目的に応じて適宜最も適正な構成を取れば
良い。

【００３２】次に、本発明による吸音機構の原理を説明
する。図２は前述した本発明の吸音機構を模式的に説明
した図である。即ち図２において示すように、本発明の
吸音機構は空気の粘性抵抗による吸音機構（ａ）と弾性
効果と粘性抵抗を組み合わせた粘弾性体の吸音機構
（ｂ）、それに錘と弾性効果を組み合わせた動吸振機に
よる吸音機構（ｃ）とが加わった作用により実現される
ものである。

【００３３】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。

【００３４】〈実施例１〉電力ケーブルの廃材を粉砕し
て得られた平均粒子径が８５μｍである粉体を加熱、圧
着して厚さ２５ｍｍの吸音材を得た。

【００３５】〈実施例２〉光ファイバケーブルの廃材を
粉砕して得られた平均粒子径が４３μｍである粉体を加
熱、圧着して厚さ２５ｍｍの吸音材を得た。

【００３６】〈実施例３〉ケーブル接続部の廃材を粉砕
して得られた平均粒子径が９６μｍである粉体を加熱、
圧着して厚さ２５ｍｍの吸音材を得た。

【００３７】〈実施例４〉実施例１、２及び３で用いた
粉体を混合した後、加熱、圧着して厚さ２５ｍｍの吸音
材を得た。

【００３８】〈実施例５〉音源側から順番に実施例２の
吸音材、実施例１の吸音材、実施例３の吸音材を積層
し、粒径を傾斜的に異ならせた厚さ７５ｍｍの吸音材を
得た。

【００３９】〈実施例６〉実施例１で用いた粉体の表面
にポリアミド共重合体からなる粘弾性体を塗布した後、
加熱、圧着して厚さ２５ｍｍの吸音制振材を得た。

【００４０】〈実施例７〉実施例１の吸音材の音源側の
表面に厚さ０．０５ｍｍのポリアミド共重合体からなる
粘弾性体の制振シート積層して吸音制振材を得た。

【００４１】〈実施例８〉実施例１の吸音材の音源側の
表面に厚さ３ｍｍの独立気泡発泡体を積層して吸音材を
得た。

【００４２】〈実施例９〉実施例１の吸音材の音源側の
表面に厚さ０．０２ｍｍのアルミニウム製薄膜を積層し
て吸音材を得た。

【００４３】〈実施例１０〉実施例１の吸音材と剛壁と
の間に厚さ２ｍｍのポリアミド共重合体からなる粘弾性
体の制振シート積層して吸音制振材を得た。

【００４４】上記の１〜１０までの実施例につき、それ
ぞれ吸音特性の指標となる吸音率と制振性の指標となる
損失係数を測定した。

【００４５】ここで、吸音率の測定は、JIS A 1405「音
響−インピーダンス管による吸音率及びインピーダンス
の測定−定在波比法」に従い、垂直入射吸音率を測定し
た。また、損失係数の測定は、JIS G 0602「制振鋼板の
振動減衰特性試験方法」に準拠し、試験片の保持は中央
支持方式、試験片の加振は電磁加振器、損失係数算出方
法は半値幅法により行った。なお、吸音率はオンテック
Ｒ＆Ｄ社製音響管式吸音特性測定システム、損失係数は
リオン製の測定器を用いて行った。

【００４６】図３は本発明の実施例における各周波数毎
の吸音率、図４は各周波数毎の損失係数の値をそれぞれ
示したものである。

【００４７】図３からわかるように、本発明では様々な
吸音特性を示す吸音材を提供することが可能である。即
ち、実施例１から実施例４については４００Ｈｚ付近か
ら２０００Ｈｚ付近まで吸音率の向上が見られる。これ
は比較的周波数の高い領域において吸音効果が優れてい
ることを表している。

【００４８】また、音源側から剛壁側にかけて粉体の粒
径を順に大きくなるようにした実施例５は、実施例１か
ら実施例４に比べて２００Ｈｚ付近から２０００Ｈｚ付
近まで高い吸音効果を示している。これは粒径分布を傾
斜させるとより吸音効果が高くなり、かつ低周波数領域
においても優れた吸音効果を有していることを示してい
る。

【００４９】さらに、実施例１の粉体の表面に粘弾性体
を塗布した実施例６は実施例１から実施例４と同傾向を
示しているが、実施例１から実施例４よりも４００Ｈｚ
付近から２０００Ｈｚ付近まで優れた吸音効果を示して
いる。

【００５０】一方、実施例７及び実施例８は前述した実
施例１から実施例６までとは異なる吸音特性を示し、実
施例７は３００Ｈｚ付近、実施例８は６００Ｈｚ付近に
吸音率のピークを有している。従って、これら実施例７
及び実施例８は１０００Ｈｚ以下の比較的低周波数領域
の吸音特性に優れていることがわかる。

【００５１】そして、実施例９は１０００Ｈｚ以上の周
波数領域において優れた吸音の特性を示し、実施例１０
は実施例１から実施例４とほぼ同程度の吸音特性を示し
ている。このように本発明では、いろいろな周波数領域
において最も適した構成の吸音材を提供することができ
る。

【００５２】次に図４は制振性を表す損失係数を示した
ものであるが、制振特性においても本発明は各周波数に
おいて最も適した構成を採ることができ、粘弾性体から
なる制振シートを剛壁に配置した実施例１０が最も優れ
た制振効果を有し、次いで実施例１に制振性を持たせた
実施例６の順になっている。

【００５３】それに対して吸音材ではあるが、例えば実
施例９は２０００Ｈｚ付近の周波数に対して最も優れた
制振効果を有している。その他の実施例においても５０
０Ｈｚ付近の周波数に損失係数のピークを有しているも
のが多いが、実施例１、実施例５のように１００〜４０
００Ｈｚの周波数領域においてほぼフラットな制振特性
を有している例もある。このように制振特性においても
本発明はいろいろな周波数領域において最も適した構成
の吸音制振材を提供することが可能である。

【００５４】以上より、本発明の吸音材、吸音制振材は
様々な用途に対して幅広く適用可能であり、低周波数か
ら高周波数まで広い範囲に亘って良好な吸音効果、制振
効果を奏することができる。

【００５５】

【発明の効果】上記したように本発明によれば、金属、
プラスチック、ガラスからなる廃材を粉砕して得られた
粉体を混合して集合体として構成したり、これらの集合
体を粒径分布を異ならせて配置したりしたので、広い周
波数領域に亘って優れた吸音特性を有する吸音材を提供
することができる。また、粉体の表面に粘弾性体を塗布
して制振効果を持たせたので吸音効果に加えて制振効果
も併せて有している優れた吸音制振材を提供することが
可能である。そして、電力ケーブルや光ファイバケーブ
ル、ケーブル接続部等の廃材を有効利用できるため環境
にも配慮した吸音材、吸音制振材を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における吸音材の一実施の形態を表した
断面図である。

【図２】本発明の吸音機構を模式的に説明した図であ
る。

【図３】本発明の実施例における各周波数毎の吸音率の
値を示した図である。

【図４】本発明の実施例における各周波数毎の損失係数
の値を示した図である。

【符号の説明】

１吸音制振材２粉体からなる集合体３剛壁４制振シート５制振シート

フロントページの続きＦターム(参考） 2E001 DF04 FA03 FA14 FA30 GA03 GA24 GA42 GA82 HA11 HB04 HD00 JA06 JB01 JD00 4F100 AB01A AB01B AB10 AG00A AK01A AK46 BA01 BA02 BA03 BA07 BA10A BA10C BA41A DJ02B JH01 JH02 JK07B JK07C JK20B JK20C JL16A JM02B 5D061 AA06 AA12 AA16 AA40 BB37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属、プラスチック、ガラスからなる廃
材を粉砕して得られた粉体を1種若しくは2種以上混合し
て集合体としたことを特徴とする吸音材。
【請求項２】前記金属、プラスチック、ガラスからな
る廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケー
ブルを混在させたものであることを特徴とする請求項１
に記載の吸音材。
【請求項３】前記粉体の粒径を音源側に近づくほど大
きくなるように粒径分布が調整されていることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の吸音材。
【請求項４】前記粉体の粒径を音源側に近づくほど小
さくなるように粒径分布が調整されていることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の吸音材。
【請求項５】前記集合体の音源側に粘弾性体からなる
制振シートを積層したことを特徴とする請求項1から請
求項４までのいずれかの請求項に記載の吸音材。
【請求項６】前記集合体の音源側に独立気泡発泡体を
積層したことを特徴とする請求項1から請求項４までの
いずれかの請求項に記載の吸音材。
【請求項７】前記集合体の音源側に金属性薄膜を積層
したことを特徴とする請求項1から請求項４までのいず
れかの請求項に記載の吸音材。
【請求項８】前記集合体の剛壁側に粘弾性体からなる
制振シートを積層したことを特徴とする請求項1から請
求項７までのいずれかの請求項に記載の吸音材。
【請求項９】金属、プラスチック、ガラスからなる
廃材を粉砕して得られた粉体の表面に粘弾性体を塗布
し、前記粘弾性体塗布粉体を1種若しくは2種以上混合し
て集合体としたことを特徴とする吸音制振材。
【請求項１０】前記金属、プラスチック、ガラスから
なる廃材は、金属線を含むケーブル類と、光ファイバケ
ーブルを混在させたものであることを特徴とする請求項
９に記載の吸音制振材。
【請求項１１】前記粉体の粒径を音源側に近づくほど
大きくなるように粒径分布が調整されていることを特徴
とする請求項９または請求項１０に記載の吸音制振材。
【請求項１２】前記粉体の粒径を音源側に近づくほど
小さくなるように粒径分布が調整されていることを特徴
とする請求項９または請求項１０に記載の吸音制振材。
【請求項１３】前記集合体の音源側に粘弾性体からな
る制振シートを積層したことを特徴とする請求項９から
請求項１２までのいずれかの請求項に記載の吸音制振
材。
【請求項１４】前記集合体の音源側に独立気泡発泡体
を積層したことを特徴とする請求項９から請求項１２ま
でのいずれかの請求項に記載の吸音制振材。
【請求項１５】前記集合体の音源側に金属性薄膜を積
層したことを特徴とする請求項９から請求項１２までの
いずれかの請求項に記載の吸音制振材。
【請求項１６】前記集合体の剛壁側に粘弾性体からな
る制振シートを積層したことを特徴とする請求項９から
請求項１５までのいずれかの請求項に記載の吸音制振
材。