JP7414506B2 - soundproof structure - Google Patents
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- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Description
本発明は、防音構造体に関する。 The present invention relates to a soundproof structure.
自動車内には多くの音源がある。車内および車外における騒音からの静粛性が要求されることから、自動車には様々な防音対策が施されている。特に、エンジンやトランスミッション、駆動系のような大きな音を発生する部分（固有音源）については、発生源に近い位置で防音対策が必要である。このため、これらの音源に対しては吸遮音性能に優れる専用の防音カバーが使用されている。ここで、相次ぐ法改正による車外騒音レベル規制の強化や、車内騒音の静粛化が車の価値（高級感）に直結する点も相俟って、自動車における低騒音化部品の要求は非常に高い。特に、２０１３年度に欧州連合（ＥＵ）において導入された車外騒音規制は、最終的に従来規制値に対して－３ｄＢ（音圧エネルギーとして１／２に低減が必要）と厳しいものとなっている。これにはエンジンルーム内の主騒音発生源としてのエンジン本体およびトランスミッション等固有音源への騒音低減対策が不可欠である。これまでも、エンジン上面側のエンジントップカバー等の様々な防音部品が使用されているが、さらなる性能の向上が求められている。また、低燃費化の観点から、防音対策は軽量化の要請にも応えられるものであることが好ましい。 There are many sound sources inside a car. 2. Description of the Related Art Various soundproofing measures are taken in automobiles because of the need for quietness from noise inside and outside the vehicle. In particular, for parts that generate loud noise (inherent sound sources) such as engines, transmissions, and drive systems, soundproofing measures are required at locations close to the sources. For this reason, dedicated soundproof covers with excellent sound absorption and insulation performance are used for these sound sources. The demand for low-noise parts for automobiles is extremely high due to the tightening of regulations on noise levels outside vehicles due to successive legal amendments, and the fact that reducing noise inside the car is directly linked to the value (luxury) of the car. . In particular, the external noise regulations introduced in the European Union (EU) in 2013 have become stricter, with the final value being -3 dB (sound pressure energy needs to be reduced by half) compared to the previous regulation value. . To achieve this, it is essential to take measures to reduce noise from the main noise sources in the engine room, such as the engine itself and the transmission. Various soundproofing parts, such as engine top covers on the upper side of the engine, have been used up until now, but there is a need for further improvements in performance. Further, from the viewpoint of reducing fuel consumption, it is preferable that the soundproofing measures meet the demand for weight reduction.
防音を狙った防音構造体の構成は種々知られているが、なかでも「音響メタマテリアル」と称される材料がある。「音響メタマテリアル」とは、自然界に存在する物質が通常示さないような音響的性質を示すように設計された人工媒質である。従来、所望の防音効果を示す音響メタマテリアルの開発が鋭意行われており、各種の提案がなされている。 There are various known configurations of soundproof structures aimed at soundproofing, among which there is a material called "acoustic metamaterial." An "acoustic metamaterial" is an artificial medium designed to exhibit acoustic properties not normally exhibited by naturally occurring materials. Hitherto, efforts have been made to develop acoustic metamaterials that exhibit desired soundproofing effects, and various proposals have been made.
ここで、均質な材料からなる一重壁にある周波数の音波が垂直に入射したときの当該一重壁による透過損失（ＴＬ；Transmission Loss）の値は、上記周波数（ｆ）および上記一重壁の面密度（ｍ）を用いて、ＴＬ≒２０ｌｏｇ１０（ｍ・ｆ）－４３［ｄＢ］と算出されることが知られている（質量則）。すなわち一般に、防音材料が軽量であるほど、また、音波の周波数が小さいほど、透過損失（ＴＬ）は小さくなり、防音性能が低下することとなる。例えば５００Ｈｚの音波の場合、２０ｄＢのＳＴＬを達成するには、コンクリート壁では１２ｃｍ、ウレタンフォーム遮音材では３５ｃｍ超ものサイズが必要となる。 Here, when a sound wave of a certain frequency is perpendicularly incident on a single wall made of a homogeneous material, the value of transmission loss (TL) due to the single wall is the above frequency (f) and the areal density of the single wall. (m), it is known that TL≈20log 10 (m·f)−43 [dB] is calculated (mass law). That is, in general, the lighter the soundproofing material is, and the lower the frequency of the sound wave, the smaller the transmission loss (TL) and the lower the soundproofing performance. For example, in the case of a 500 Hz sound wave, achieving an STL of 20 dB would require a concrete wall of 12 cm and a urethane foam sound insulation material of over 35 cm.
このような状況に鑑み、例えば非特許文献１では、連続的に形成された複数の筒状セルを有するアラミド繊維シート製ハニカムによってラテックスゴム製の膜が気密に支持されてなる格子状構造体からなる音響メタマテリアルが提案されている。ここで、非特許文献１に開示されている格子状構造体においては、ラテックスゴム製の膜が複数の筒状セルによって正六角形（一辺の長さが３．６５ｍｍ）の形状を有する区画部に区画されている。 In view of this situation, for example, in Non-Patent Document 1, a lattice-like structure in which a latex rubber membrane is airtightly supported by an aramid fiber sheet honeycomb having a plurality of continuously formed cylindrical cells is proposed. An acoustic metamaterial has been proposed. Here, in the lattice-like structure disclosed in Non-Patent Document 1, a membrane made of latex rubber is divided into compartments having a regular hexagonal shape (one side length is 3.65 mm) by a plurality of cylindrical cells. It is sectioned.
非特許文献１によれば、このような音響メタマテリアルを用いることで、軽量でも特に低周波数の音波に対する防音性能に優れた材料を提供できるとされており、実験によって５００Ｈｚ未満の周波数の音波については２５ｄＢを超えるＳＴＬを達成可能であることも開示されている。 According to Non-Patent Document 1, by using such an acoustic metamaterial, it is possible to provide a material that is lightweight but has excellent sound insulation performance, especially against low-frequency sound waves, and experiments have shown that it is possible to provide a material that is lightweight but has excellent sound insulation performance against sound waves at frequencies below 500 Hz. It is also disclosed that STL of over 25 dB can be achieved.
しかしながら、非特許文献１に記載されているような上記音響メタマテリアルを防音材として用いた場合には、２０００Ｈｚ以下の周波数域の広い範囲にわたって十分な防音性能を発揮することができない場合があることが本発明者らの検討により判明した。 However, when the acoustic metamaterial described in Non-Patent Document 1 is used as a soundproofing material, sufficient soundproofing performance may not be exhibited over a wide frequency range of 2000Hz or less. This was found out through investigation by the present inventors.
また、上述したような防音材（音響メタマテリアル）を車両等に適用する際には、当該防音材を配置するための基板と積層することが一般的である。しかしながら、本発明者らの検討によれば、防音材が適用される基板が曲面を有するものである場合には、上記音響メタマテリアルを防音材として用いてそのまま基板の曲面に適用しても当該曲面に防音材が追従することができず、十分な防音性能が得られないことも判明した。この場合、防音材を無理やり湾曲させて基板の曲面に追従させようとすると、防音材の内部において応力が発生し、ひいては防音材の構成部材に変形が生じる。その結果、やはり当初の設計どおりの防音性能を得ることはできず、さらには防音材の外力に対する強度も低下するという問題がある。 Furthermore, when applying the above-mentioned soundproofing material (acoustic metamaterial) to a vehicle or the like, it is common to laminate it with a substrate on which the soundproofing material is placed. However, according to the studies of the present inventors, if the board to which the sound insulating material is applied has a curved surface, even if the above-mentioned acoustic metamaterial is used as a sound insulating material and is directly applied to the curved surface of the board, the It was also found that the soundproofing material was unable to follow the curved surface, making it impossible to obtain sufficient soundproofing performance. In this case, if the soundproofing material is forcibly curved to follow the curved surface of the board, stress will be generated inside the soundproofing material, and as a result, the constituent members of the soundproofing material will be deformed. As a result, it is still not possible to obtain the soundproofing performance as originally designed, and furthermore, there is a problem that the strength of the soundproofing material against external forces is reduced.
そこで本発明は、２０００Ｈｚ以下の周波数域の広い範囲にわたって高い防音性能を発揮しうるとともに、曲面を有する基板に適用された場合であっても十分な防音性能を発現でき、しかも外力に対する強度の低下を抑制しうる手段を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can exhibit high soundproofing performance over a wide frequency range of 2000 Hz or less, and can also exhibit sufficient soundproofing performance even when applied to a board with a curved surface, while reducing the strength against external forces. The purpose is to provide a means to suppress this.
本発明者らは、２０００Ｈｚ以下の周波数域の広い範囲にわたって高い防音性能を発揮することを可能とする手段を提供することを目的として検討を行った。その結果、非特許文献１に開示されているような、弾性を有するシートと、当該シートを複数の区画部に区画する複数の中空セルから構成されて当該シートを支持する支持部とを有する防音材（音響メタマテリアル）において、当該区画部を構成するシートの面剛性および面密度が所定の関係を満足するように制御することによって２０００Ｈｚ以下（特に４００～１０００Ｈｚ）の周波数域の広い範囲にわたって高い防音性能が発揮されうることを見出した。 The present inventors conducted studies with the aim of providing means that can exhibit high soundproofing performance over a wide frequency range of 2000 Hz or less. As a result, as disclosed in Non-Patent Document 1, a soundproofing device having an elastic sheet and a supporting portion that supports the sheet and is composed of a plurality of hollow cells that divide the sheet into a plurality of partitions material (acoustic metamaterial), by controlling the surface stiffness and surface density of the sheets constituting the partitioned portions to satisfy a predetermined relationship, it is possible to achieve high It has been found that soundproofing performance can be demonstrated.
また、防音材を基板上に配置する際には、上記シートが当該支持部に対して基板側に配置されるように、かつ、上記中空セルのそれぞれによって区画される上記区画部の法線が当該基板に対して略垂直となるように配置することで、曲面を有する基板に防音材を適用した場合に生じる上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In addition, when placing the soundproofing material on the substrate, the sheet should be placed on the substrate side with respect to the supporting portion, and the normal line of the partitioned portion partitioned by each of the hollow cells should be The present inventors have discovered that the above-mentioned problem that occurs when a soundproofing material is applied to a curved board can be solved by arranging it substantially perpendicular to the board, and have completed the present invention.
すなわち、本発明の一形態によれば、曲面を有する基板と、当該基板上に配置された防音材とを有する防音構造体が提供される。ここで、前記防音材は、弾性を有するシートと、前記シートを複数の区画部に区画する複数の中空セルから構成されて前記シートを支持する支持部とを備える。そして、当該防音材は、上記区画部におけるシートの面剛性（ｋ）および面密度（ｍ）が下記数式１の関係を満足する点に特徴を有している。 That is, according to one embodiment of the present invention, a soundproof structure is provided that includes a substrate having a curved surface and a soundproofing material disposed on the substrate. Here, the soundproofing material includes an elastic sheet and a support section that supports the sheet and is configured from a plurality of hollow cells that partition the sheet into a plurality of partitions. The soundproofing material is characterized in that the surface rigidity (k) and surface density (m) of the sheet in the partitioned portion satisfy the relationship expressed by Equation 1 below.
また、当該防音構造体においては、上記シートが上記支持部に対して基板側に配置されるように、かつ、上記中空セルのそれぞれによって区画される上記区画部の法線が上記基板に対して略垂直となるように、上記防音材が上記基板上に配置されている点にも特徴がある。 Further, in the soundproof structure, the sheet is disposed on the substrate side with respect to the supporting portion, and the normal line of the partitioned portion partitioned by each of the hollow cells is with respect to the substrate. Another feature is that the soundproofing material is arranged on the substrate so as to be substantially vertical.
本発明に係る防音構造体によれば、２０００Ｈｚ以下の周波数域の広い範囲にわたって高い防音性能を発揮しうるとともに、曲面を有する基板に適用された場合であっても十分な防音性能を発現でき、しかも外力に対する強度の低下を抑制することができる。 The soundproofing structure according to the present invention can exhibit high soundproofing performance over a wide frequency range of 2000 Hz or less, and can also exhibit sufficient soundproofing performance even when applied to a substrate having a curved surface. Moreover, a decrease in strength against external forces can be suppressed.
本発明の一形態は、曲面を有する基板と；弾性を有するシートと、前記シートを複数の区画部に区画する複数の中空セルから構成されて前記シートを支持する支持部とを備え、前記区画部における前記シートの面剛性（ｋ）および前記シートの面密度（ｍ）が下記数式１の関係を満足し、前記基板上に配置された防音材と；を有し、前記シートが前記支持部に対して基板側に配置されるように、かつ、前記中空セルのそれぞれによって区画される前記区画部の法線が前記基板に対して略垂直となるように、前記防音材が前記基板上に配置されている、防音構造体である。 One form of the present invention includes: a substrate having a curved surface; a sheet having elasticity; and a support portion configured from a plurality of hollow cells that partition the sheet into a plurality of partitions and supporting the sheet; The surface stiffness (k) of the sheet and the surface density (m) of the sheet at the support portion satisfy the relationship of Formula 1 below, and the sheet has a soundproofing material disposed on the substrate; The sound insulating material is placed on the substrate so that the sound insulating material is disposed on the substrate side, and the normal line of the division section defined by each of the hollow cells is substantially perpendicular to the substrate. It is a soundproof structure in which
数式１における面剛性（ｋ）および面密度（ｍ）の算出方法については、後述する。 A method for calculating the surface stiffness (k) and surface density (m) in Equation 1 will be described later.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに制限されない。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。本明細書において、範囲を示す「Ｘ～Ｙ」は「Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温（２０～２５℃）／相対湿度４０～５０％の条件で行う。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the technical scope of the present invention should be determined based on the claims and is not limited to the following embodiments. Note that the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation and may differ from the actual ratios. In this specification, the range "X to Y" means "more than or equal to X and less than or equal to Y." Further, unless otherwise specified, operations and measurements of physical properties, etc. are performed at room temperature (20 to 25°C)/relative humidity of 40 to 50%.
図１は、本発明の一実施形態に係る防音構造体の外観を示す側面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る防音構造体を構成する防音材の外観を示す斜視図である。図３は、本発明の一実施形態に係る防音構造体を構成する防音材の上面図である。 FIG. 1 is a side view showing the appearance of a soundproof structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a soundproofing material that constitutes a soundproofing structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a top view of a soundproofing material that constitutes a soundproofing structure according to an embodiment of the present invention.
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る防音構造体１は、区画部におけるシートの面剛性（ｋ）およびシートの面密度（ｍ）が上述した数式１の関係を満足する防音材１０と、基板２０とを有する。図１～図３に示すように、本発明の一実施形態に係る防音材１０は、連続的（規則的）に配列された複数の中空セル１００ａから構成される複数の格子状構造体１００（支持部）と、弾性を有するラテックスゴムから構成されるラテックスゴムシート１１０とを備えている。ここで、複数の格子状構造体１００は、互いに独立して存在するように（すなわち、他の格子状構造体とは別体として構成された状態で）ラテックスゴムシート１１０上に配置されている。ラテックスゴムシート１１０は、格子状構造体１００の両側の開口部のうち一方の側を塞ぐように当該格子状構造体１００に気密に接合されており、シート状基材として機能する。なお、本実施形態におけるラテックスゴムシート１１０の厚さは０．２５ｍｍ（２５０μｍ）である。一方、本実施形態において、格子状構造体１００は、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂から構成されている。 As shown in FIG. 1, a soundproofing structure 1 according to an embodiment of the present invention has a soundproofing structure in which the surface rigidity (k) of the sheet and the surface density (m) of the sheet in the partition portion satisfy the relationship of Equation 1 described above. It has a material 10 and a substrate 20. As shown in FIGS. 1 to 3, a soundproofing material 10 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of lattice-like structures 100 ( A latex rubber sheet 110 made of elastic latex rubber is provided. Here, the plurality of lattice-like structures 100 are arranged on the latex rubber sheet 110 so as to exist independently from each other (that is, configured separately from other lattice-like structures). . The latex rubber sheet 110 is airtightly joined to the lattice-like structure 100 so as to close one side of the openings on both sides of the lattice-like structure 100, and functions as a sheet-like base material. Note that the thickness of the latex rubber sheet 110 in this embodiment is 0.25 mm (250 μm). On the other hand, in this embodiment, the lattice-like structure 100 is made of polypropylene (PP) resin.
また、図１に示すように、本実施形態に係る防音構造体１において、基板２０は曲面を有している。そして、防音材１０を構成するラテックスゴムシート１１０が格子状構造体１００に対して基板２０側に配置されるように、当該防音材１０は基板２０上に配置されている。この際、ラテックスゴムシート１１０は柔軟であることから、基板２０の有する曲面に追従するように変形している。その結果、図１に示すように、それぞれの格子状構造体１００は、自身が接合されているラテックスゴムシート１１０の変形に対応するようにその相対的な配置を決定することになる。すなわち、格子状構造体１００の有する中空セル１００ａのそれぞれによって区画される区画部の法線（例えば、図１に示す仮想線ｈ）が基板２０に対して垂直となるように、防音材１０は基板２０上に配置されている。言い換えれば、格子状構造体１００の有する中空セル１００ａのそれぞれによって区画される区画部に対応するラテックスゴムシート１１０が基板２０と平行になるように、防音材１０は基板２０上に配置されている。ここで、本明細書において、「防音材が基板上に配置される」とは、防音材が基板の鉛直上方に配置されることのみを意味するわけではない。防音材を構成するシートが支持部に対して基板側に配置されるように防音材と基板とが配置されている限り、防音材は基板に対して任意の方向に配置されうる。例えば、防音材１０が基板２０の鉛直下方に配置されてもよい。 Moreover, as shown in FIG. 1, in the soundproof structure 1 according to this embodiment, the substrate 20 has a curved surface. The soundproofing material 10 is placed on the substrate 20 such that the latex rubber sheet 110 constituting the soundproofing material 10 is placed on the substrate 20 side with respect to the grid structure 100. At this time, since the latex rubber sheet 110 is flexible, it deforms to follow the curved surface of the substrate 20. As a result, as shown in FIG. 1, each lattice-like structure 100 determines its relative position to correspond to the deformation of the latex rubber sheet 110 to which it is joined. That is, the soundproofing material 10 is arranged so that the normal line (for example, the imaginary line h shown in FIG. 1) of the section sectioned by each of the hollow cells 100a of the lattice-like structure 100 is perpendicular to the substrate 20. It is arranged on the substrate 20. In other words, the soundproofing material 10 is arranged on the substrate 20 such that the latex rubber sheets 110 corresponding to the partitions defined by each of the hollow cells 100a of the lattice-like structure 100 are parallel to the substrate 20. . Here, in this specification, "the soundproofing material is disposed on the substrate" does not only mean that the soundproofing material is disposed vertically above the substrate. As long as the soundproofing material and the substrate are arranged so that the sheet constituting the soundproofing material is arranged on the substrate side with respect to the support part, the soundproofing material can be arranged in any direction with respect to the substrate. For example, the soundproofing material 10 may be placed vertically below the substrate 20.
このように格子状構造体１００の有する中空セル１００ａのそれぞれによって区画される区画部の法線が基板２０に対して垂直となるように防音材１０は基板２０上に配置されることで、２０００Ｈｚ以下の周波数域の広い範囲にわたって高い防音性能を発揮しうるとともに、曲面を有する基板に適用された場合であっても十分な防音性能を発現でき、しかも外力に対する強度の低下を抑制することが可能となる。さらに、曲面を有する基板に対して防音材が追従できない場合には当該基板の上部の空間にデッドスペースが発生することとなる。これに対し、本形態に係る防音構造体によれば、基板が有する曲面に対して防音材が追従できる結果、このようなデッドスペースの発生を防止することができ、スペース効率の向上にも寄与することができる。 In this way, the soundproofing material 10 is placed on the substrate 20 so that the normal line of the section defined by each of the hollow cells 100a of the lattice-like structure 100 is perpendicular to the substrate 20. It can exhibit high soundproofing performance over a wide range of frequency ranges as below, and even when applied to a board with a curved surface, it can exhibit sufficient soundproofing performance, and it is also possible to suppress the decrease in strength against external forces. becomes. Furthermore, if the soundproofing material cannot follow a board having a curved surface, a dead space will occur above the board. On the other hand, according to the soundproof structure according to the present embodiment, the soundproofing material can follow the curved surface of the board, so the generation of such dead space can be prevented, which also contributes to improving space efficiency. can do.
なお、上述したように、図１に示す形態の防音構造体においては、格子状構造体の有する中空セルのそれぞれによって区画される区画部の法線が基板に対して垂直となるように、防音材が基板上に配置されている。ただし、本発明において、上記法線と基板との角度は垂直（９０°）のみに限定されず、「略垂直」であればよい。「略垂直」とは、法線の垂直からのずれが１５°以内であることを意味し、好ましくは１２°以内であり、より好ましくは１０°以内であり、さらに好ましくは７°以内であり、さらにより好ましくは５°以内であり、いっそう好ましくは２°以内であり、特に好ましくは１°以内であり、最も好ましくは０°（垂直）である。 As described above, in the soundproofing structure shown in FIG. material is placed on the substrate. However, in the present invention, the angle between the normal line and the substrate is not limited to only perpendicular (90°), but may be "substantially perpendicular". "Substantially perpendicular" means that the deviation of the normal line from the vertical is within 15 degrees, preferably within 12 degrees, more preferably within 10 degrees, and still more preferably within 7 degrees. , even more preferably within 5°, even more preferably within 2°, particularly preferably within 1°, and most preferably 0° (vertical).
また、図２および図３に示すように、本実施形態に係る防音材１０において、格子状構造体１００を構成する中空セル１００ａの延在方向に垂直な断面（図３の紙面）における中空セル１００ａの断面形状は長方形である。これにより、本実施形態に係る格子状構造体１００は、シート状基材としてのラテックスゴムシート１１０を支持するとともに、ラテックスゴムシート１１０を複数の（図２および図３では多数の）区画部に区画している。そして、当該複数の区画部は、同一の外郭形状を有する当該複数の区画部が規則的に配列されてなる規則配列構造を構成している。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, in the soundproofing material 10 according to the present embodiment, the hollow cells in a cross section perpendicular to the extending direction of the hollow cells 100a constituting the lattice-like structure 100 (on the paper surface of FIG. 3) The cross-sectional shape of 100a is rectangular. Thereby, the lattice-like structure 100 according to the present embodiment supports the latex rubber sheet 110 as a sheet-like base material, and divides the latex rubber sheet 110 into a plurality of (many in FIGS. 2 and 3) partitions. It is divided. The plurality of partitions constitute a regular array structure in which the plurality of partitions having the same outline shape are regularly arranged.
上述したように、図２および図３に示すような構成を有する防音材は、非常に簡単な構成で優れた防音性能を実現することができる。特に、軽量かつ簡便な構成であるにもかかわらず２０００Ｈｚ以下の周波数域の広い範囲にわたって高い防音性能を発揮することができるという従来の技術では達成し得なかった特性を発現することができる。 As described above, the soundproofing material having the configuration shown in FIGS. 2 and 3 can achieve excellent soundproofing performance with a very simple configuration. In particular, it is possible to exhibit characteristics that could not be achieved with conventional technology, such as being able to exhibit high soundproofing performance over a wide frequency range of 2000 Hz or less despite having a lightweight and simple configuration.
本発明者らは、上述した実施形態のような防音材がこのように優れた防音性能を示すメカニズムについて精力的に検討を進めた。その結果、車両等に従来適用されていた防音材とは異なるメカニズムが関与していることを突き止め、本発明を完成させるに至った。そして、最終的に見出されたメカニズムは、車両等に適用される防音材に関する従来の常識を覆すものであった。以下、本実施形態に係る防音材が優れた防音性能を発揮するメカニズムと、本発明者らによって解明された当該メカニズムに基づき完成された本願発明の構成について、順を追って説明する。 The present inventors have actively studied the mechanism by which the soundproofing material of the embodiment described above exhibits such excellent soundproofing performance. As a result, they discovered that a mechanism different from that involved in soundproofing materials conventionally applied to vehicles and the like was involved, leading to the completion of the present invention. The mechanism that was finally discovered overturned conventional wisdom regarding soundproofing materials applied to vehicles and the like. Hereinafter, the mechanism by which the soundproofing material according to the present embodiment exhibits excellent soundproofing performance and the structure of the present invention completed based on the mechanism elucidated by the present inventors will be explained in order.
まず、本発明に係る防音材の防音性能（＠５００Ｈｚ）を、従来公知の防音材における性能トレンドと対比する形で図４に示す。図４に示すように、従来公知の防音材では、構成材料の密度が大きくなるにつれて防音性能（透過損失）が向上するという性能トレンドが存在していた。このような従来公知の防音材における性能トレンドは「質量則」として知られているものである。この質量則に従う防音材における透過損失の理論値（ＴＬ）は、対象とする音波の周波数（ｆ）および防音材の面密度（ｍ；単位面積当たりの質量）を用いて、下記数式２に従って算出される。 First, the soundproofing performance (@500Hz) of the soundproofing material according to the present invention is shown in FIG. 4 in comparison with the performance trend of conventionally known soundproofing materials. As shown in FIG. 4, in conventionally known soundproofing materials, there has been a performance trend in which the soundproofing performance (transmission loss) improves as the density of the constituent materials increases. This performance trend in conventionally known soundproofing materials is known as the "mass law." The theoretical value (TL) of transmission loss in a soundproofing material according to this mass law is calculated according to the following formula 2 using the frequency (f) of the target sound wave and the areal density (m; mass per unit area) of the soundproofing material. be done.
このため、防音材の面密度を大きくすれば防音性能（透過損失（ＴＬ））を向上できるが、その一方で、防音性能を向上させるには防音材の面密度を大きくせざるを得ない、というのが質量則に基づく従来技術における常識であった（図５）。言い換えれば、２０００Ｈｚ以下の周波数域の広い範囲にわたって高い防音性能を発揮する防音材を軽量の材料から構成することは不可能であると信じられていたのである。これに対し、本発明に係る防音材は、この性能トレンドから大きく外れるようにして優れた防音性能を示す（すなわち、低密度（軽量）でも相対的に高い防音性能を示す）ものである（図６）。 For this reason, soundproofing performance (transmission loss (TL)) can be improved by increasing the areal density of the soundproofing material, but on the other hand, in order to improve the soundproofing performance, it is necessary to increase the areal density of the soundproofing material. This was common knowledge in the prior art based on the mass law (Figure 5). In other words, it was believed that it would be impossible to construct a soundproofing material that exhibits high soundproofing performance over a wide frequency range below 2000 Hz from lightweight materials. On the other hand, the soundproofing material according to the present invention exhibits excellent soundproofing performance that deviates significantly from this performance trend (that is, shows relatively high soundproofing performance even with low density (light weight)) (Fig. 6).
より詳細に説明すると、図６に示すように、ハニカム構造を有する格子状構造体（支持部）のみでは防音性能はまったく発揮されない。また、一重壁からなる防音材の場合、弾性を有するシート（ゴム膜）のみでは質量則に従った防音性能（高周波数域では透過損失が増大するものの低周波数域では透過損失が低減する）が発揮されるに留まる。したがって、低周波数域（特に２０００Ｈｚ以下の領域）での防音性能を発揮させるためには、例えば鉄板のように面密度が非常に大きい（つまり、重い）材料を用いる必要があった。これに対し、上述したような構成を有する本発明に係る防音材は、高周波数域においては質量則に沿った防音性能を発揮し、周波数の減少に伴って透過損失の値も減少する。一方、本発明に係る防音材は軽量であるにもかかわらず、ある周波数（共振周波数）を境に低周波数域（特に２０００Ｈｚ以下の領域）側においても優れた防音性能を発揮することができる。 To explain in more detail, as shown in FIG. 6, the lattice-like structure (support part) having a honeycomb structure alone does not exhibit soundproofing performance at all. In addition, in the case of soundproofing materials consisting of a single wall, the soundproofing performance according to the mass law (transmission loss increases in the high frequency range, but decreases in the low frequency range) is not achieved with only an elastic sheet (rubber membrane). It remains to be demonstrated. Therefore, in order to exhibit soundproofing performance in a low frequency range (particularly in a region below 2000 Hz), it is necessary to use a material with a very high areal density (that is, heavy), such as a steel plate, for example. On the other hand, the soundproofing material according to the present invention having the above-described configuration exhibits soundproofing performance in accordance with the mass law in a high frequency range, and the value of transmission loss also decreases as the frequency decreases. On the other hand, although the soundproofing material according to the present invention is lightweight, it can exhibit excellent soundproofing performance even in a low frequency range (particularly a region below 2000 Hz) beyond a certain frequency (resonance frequency).
このような低周波数域における防音性能の著しい向上は、質量則によっては説明することができない。そこで、本発明者らは、従来の技術からは説明のつかないこのような現象を説明するためのモデルとして、種々のパターンについて鋭意検討を行った。その過程で、本発明者らは、驚くべきことに、低周波数域における防音性能が、質量則とは異なる遮音原理である「剛性則」に従って発揮されていることを発見した。以下、この点について説明する。 Such a significant improvement in soundproofing performance in the low frequency range cannot be explained by the mass law. Therefore, the present inventors have conducted intensive studies on various patterns as models for explaining such phenomena that cannot be explained using conventional techniques. In the process, the present inventors surprisingly discovered that soundproofing performance in the low frequency range is achieved according to the "rigidity law," which is a soundproofing principle different from the mass law. This point will be explained below.
剛性則に従う防音材における透過損失の理論値（ＴＬ）は、対象とする音波の周波数（ｆ）、防音材の面密度（ｍ；単位面積当たりの質量）および防音材の面剛性（Ｋ）を用いて、下記数式３に従って算出される。なお、面剛性（Ｋ）は、支持部（格子状構造体）によって区画されたシートの区画部の１つを、質量ｍのマスを有し、音波の入射に対して振動するマスバネモデルに近似したときのバネ定数であり、Ｋが大きいほど入力に対する変形しにくさが大きいことに相当する。 The theoretical value (TL) of the transmission loss in a soundproofing material according to the stiffness law is determined by the frequency of the target sound wave (f), the areal density of the soundproofing material (m; mass per unit area), and the surface stiffness (K) of the soundproofing material. It is calculated according to Equation 3 below. The surface stiffness (K) is calculated by approximating one of the partitions of the sheet partitioned by the support part (lattice-like structure) to a mass spring model that has a mass m and vibrates in response to the incidence of sound waves. The larger K corresponds to the greater the resistance to deformation in response to input.
そして、この式をＴＬが極小値をとる条件で周波数（ｆ）について解くと、共振周波数（ｆ０）の値は、下記数式４のように表される（図７）。 When this equation is solved for the frequency (f) under the condition that TL takes the minimum value, the value of the resonant frequency (f 0 ) is expressed as shown in Equation 4 below (FIG. 7).
このことに基づき、本発明者らは、質量則（図５）および剛性則（図７）の双方が防音性能の発現に関与していると仮定した場合のモデル式の作成を試みた。そして、このモデル式が実際に測定された透過損失（ＴＬ）の結果と整合することを確認し、本形態に係る防音材による防音性能の発揮メカニズムには質量則および剛性則の双方が関与していることを検証するに至ったのである（図８）。 Based on this, the present inventors attempted to create a model formula assuming that both the mass law (FIG. 5) and the stiffness law (FIG. 7) are involved in the expression of soundproofing performance. We confirmed that this model formula was consistent with the results of actually measured transmission loss (TL), and found that both the mass law and the stiffness law are involved in the mechanism by which the soundproofing performance of the soundproofing material according to this embodiment is achieved. We have come to the conclusion that this is the case (Figure 8).
本形態に係る防音材による防音性能の発揮メカニズムにおいて、質量則のみならず剛性則も関与している理由については完全には明らかとはなっていないが、弾性を有するシートの区画部はそれぞれ、支持部（筒状セルを有する格子状構造体）によって区画されていることによりシートの剛性が向上している（すなわち、振動しにくくなっている）と考えられる。したがって、本発明者らは、上述したマスバネモデルによる近似によって、メカニズムがうまく説明されうるのではないかと推測している。 Although it is not completely clear why not only the mass law but also the stiffness law is involved in the soundproofing performance exertion mechanism of the soundproofing material according to this embodiment, It is thought that the rigidity of the sheet is improved (that is, it is less likely to vibrate) because it is partitioned by the support portion (lattice-like structure having cylindrical cells). Therefore, the present inventors speculate that the mechanism may be well explained by approximation using the above-mentioned mass spring model.
以上のようなメカニズムを前提として、本発明者らは、防音材の防音特性の設計に必要な要素についてさらに検討を進めた。その過程で、本発明者らは、弾性を有するシートの区画部のそれぞれを面積が等しくなる半径ａの円板で近似し、荷重ｐが入力されたときの当該区画部の面剛性（ｋ；本明細書では、本近似に従う場合の面剛性の値を小文字のｋで表すものとする）を、当該円板が周辺固定・等分布荷重モードで振動するときの平均たわみ（ｗａｖｅ）を用いて下記数式５のように算出した。本明細書では、このｋの値が数式１において用いられるのである。 Based on the above mechanism, the present inventors further investigated the elements necessary for designing the soundproofing properties of soundproofing materials. In the process, the present inventors approximated each of the sections of the elastic sheet by a disk with a radius a and an equal area, and the surface stiffness (k; In this specification, the value of the surface stiffness in accordance with this approximation is expressed by a lower case k), using the average deflection ( wave ) when the disk vibrates in a peripherally fixed and uniformly distributed load mode. It was calculated as shown in Equation 5 below. In this specification, this value of k is used in Equation 1.
なお、数式５において、νは区画部におけるシートのポアソン比であり、Ｅは区画部におけるシートのヤング率［Ｐａ］であり、ｈは区画部におけるシートの膜厚［ｍ］である。また、区画部を円板に近似した際の半径ａは、区画部の面積等価円半径［ｍ］である。一例として、区画部が１辺の長さがｌ（エル）の六角形である場合、当該区画部（六角形）の面積Ｓｈｅｘは、下記数式６のように算出される。 In Equation 5, ν is the Poisson's ratio of the sheet in the partition, E is the Young's modulus [Pa] of the sheet in the partition, and h is the film thickness [m] of the sheet in the partition. Furthermore, the radius a when the partition is approximated as a disk is the area-equivalent circular radius [m] of the partition. As an example, if the partition is a hexagon with a side length of l (L), the area of the partition (hexagon) Shex is calculated as shown in Equation 6 below.
そうすると、この区画部（六角形）の等価円半径ａｅｑ（区画部（六角形）の面積と等しい面積を有する円の半径）は、下記数式７のように算出される。 Then, the equivalent circular radius a eq (radius of a circle having an area equal to the area of the partition (hexagon)) of this partition (hexagon) is calculated as shown in Equation 7 below.
また、他の例として、区画部の形状が長方形であって当該長方形の辺の長さがｐおよびｑである場合、当該区画部（長方形）の面積Ｓｒｅｃは、下記数式８のように算出される。 As another example, if the shape of the partition is a rectangle and the lengths of the sides of the rectangle are p and q, the area S rec of the partition (rectangle) is calculated as shown in Equation 8 below. be done.
そうすると、この区画部（長方形）の等価塩半径ａｅｑ（区画部（長方形）の面積と等しい面積を有する円の半径）は、下記数式９のように算出される。 Then, the equivalent salt radius a eq (radius of a circle having an area equal to the area of the partition (rectangle)) of this partition (rectangle) is calculated as shown in Equation 9 below.
そして、このようにして算出された面剛性（ｋ）の値を、上述した数式４における面剛性（Ｋ）の値として採用すると、共振周波数（ｆ０）の値は、下記数式１０のように表すことができる。 Then, if the value of the surface stiffness (k) calculated in this way is adopted as the value of the surface stiffness (K) in the above-mentioned formula 4, the value of the resonance frequency (f 0 ) is calculated as shown in the following formula 10. can be expressed.
なお、区画部におけるシートの面密度（ｍ）は、下記数式１１のように表すことができる。 Note that the areal density (m) of the sheet in the partitioned portion can be expressed as shown in Equation 11 below.
数式３において、ρは前記区画部におけるシートの密度［ｋｇ／ｍ３］であり、ｈは前記区画部におけるシートの膜厚［ｍ］である。 In Equation 3, ρ is the density [kg/m 3 ] of the sheet in the partition, and h is the thickness [m] of the sheet in the partition.
このため、数式１０と数式１１とから、共振周波数（ｆ０）の値は、区画部におけるシートの密度（ρ；単位体積当たりの質量；ｋｇ／ｍ３）の値と、上述した区画部におけるシートの膜厚［ｍ］の値を用いて、下記数式１２のように表すことができる。このことは、区画部のサイズや形状、区画部におけるシートの材質および膜厚を種々変更することにより、防音材が示す共振周波数（ｆ０）の値を制御可能であることを意味する。 Therefore, from Equation 10 and Equation 11, the value of the resonant frequency (f 0 ) is determined by the value of the sheet density (ρ; mass per unit volume; kg/m 3 ) in the partition and the value of the sheet density (ρ; mass per unit volume; kg/m 3 ) in the partition. Using the value of the film thickness [m] of the sheet, it can be expressed as in Equation 12 below. This means that the value of the resonant frequency (f 0 ) exhibited by the soundproofing material can be controlled by variously changing the size and shape of the partition, and the material and film thickness of the sheet in the partition.
上述したように、本発明が解決しようとする課題は、２０００Ｈｚ以下の周波数域の広い範囲にわたって高い防音性能を発揮しうる防音材を提供するというものである。そして、図７および図８に示すように、共振周波数（ｆ０）を境にして、周波数が小さくなるほど剛性則に従う防音性能（透過損失の値）は優れたものとなる。したがって、本発明者らは、共振周波数（ｆ０）をある程度以上の値に設定することで、２０００Ｈｚ以下の周波数域の音に対する防音性能を向上させることができるのではないかと考えた。そして、この考えのもと、上述した数式１０に従い、弾性を有するシートと、前記シートを支持するとともに前記シートを区画部に区画する支持部とを備える防音材において、区画部のサイズや形状、区画部におけるシートの材質および膜厚を種々変更することにより、異なる共振周波数（ｆ０）を有する防音材を多数作製し、そのそれぞれについて（特に２０００Ｈｚ以下の周波数域における）防音性能を評価した。その結果、上記区画部におけるシートの面剛性（ｋ；上記数式５により算出される）およびシートの面密度（ｍ；上記数式９により算出される）が下記数式１の関係を満足することで、特に２０００Ｈｚ以下の周波数域においても優れた防音性能を発揮しうることを確認した。下記数式１は、上述した近似に基づき算出される共振周波数（ｆ０）が９００［Ｈｚ］よりも大きいことを意味している。 As described above, the problem to be solved by the present invention is to provide a soundproofing material that can exhibit high soundproofing performance over a wide frequency range of 2000 Hz or less. As shown in FIGS. 7 and 8, the soundproofing performance (transmission loss value) according to the stiffness law becomes better as the frequency decreases beyond the resonance frequency (f 0 ). Therefore, the present inventors thought that by setting the resonant frequency (f 0 ) to a value above a certain level, it would be possible to improve the soundproofing performance against sounds in the frequency range of 2000 Hz or less. Based on this idea, according to the above-mentioned formula 10, in a soundproofing material including a sheet having elasticity and a support part that supports the sheet and divides the sheet into compartments, the size and shape of the compartments, A large number of soundproofing materials having different resonance frequencies (f 0 ) were produced by variously changing the material and film thickness of the sheets in the compartments, and the soundproofing performance of each of them (especially in the frequency range of 2000 Hz or less) was evaluated. As a result, the sheet surface rigidity (k; calculated by the above formula 5) and the sheet surface density (m; calculated by the above formula 9) in the partitioned portion satisfy the relationship of the following formula 1, In particular, it was confirmed that excellent soundproofing performance could be exhibited even in the frequency range of 2000 Hz or less. Equation 1 below means that the resonance frequency (f 0 ) calculated based on the approximation described above is greater than 900 [Hz].
ここで、数式１における左辺の値の形態は特に制限されず、防音材に対して防音性能を発揮させたい周波数領域に応じて適宜設定することができる。一般に、数式１における左辺の値を大きくするほど共振周波数は高周波数側にシフトすることから、このことを考慮して適宜設定すればよい。一例として、数式１における左辺の値は、好ましくは１４００Ｈｚ以上であり、より好ましくは２０００Ｈｚ以上であり、さらに好ましくは３０００Ｈｚ以上であり、いっそう好ましくは４０００Ｈｚ以上であり、特に好ましくは５０００Ｈｚ以上である。数式１における左辺の値は、例えば１００００Ｈｚ以上であり、例えば５００００Ｈｚ以上であり、例えば１０００００Ｈｚ以上である。なお、本発明に係る技術的思想の範囲内で防音性能を発揮する防音材において、数式１における左辺の値の上限値としては、好ましくは１００００００Ｈｚ以下であり、より好ましくは８０００００Ｈｚ以下であり、さらに好ましくは６０００００Ｈｚ以下である。 Here, the form of the value on the left side in Equation 1 is not particularly limited, and can be appropriately set according to the frequency range in which the soundproofing material is desired to exhibit soundproofing performance. In general, the larger the value on the left side of Equation 1, the more the resonance frequency shifts to the higher frequency side, so it may be set appropriately with this in mind. As an example, the value on the left side of Formula 1 is preferably 1400 Hz or more, more preferably 2000 Hz or more, still more preferably 3000 Hz or more, even more preferably 4000 Hz or more, and particularly preferably 5000 Hz or more. The value on the left side of Equation 1 is, for example, 10,000 Hz or more, for example, 50,000 Hz or more, and, for example, 100,000 Hz or more. In addition, in a soundproof material that exhibits soundproofing performance within the scope of the technical idea of the present invention, the upper limit of the value on the left side of Formula 1 is preferably 1,000,000 Hz or less, more preferably 800,000 Hz or less, and Preferably it is 600,000 Hz or less.
ところで、非特許文献１に開示された技術においては、セルサイズが大きすぎる結果、弾性を有するシートの面剛性が小さくなり、（ｋ／ｍ）１／２／２πの値が十分に大きくはならないため、特に２０００Ｈｚ以下の周波数域において優れた防音性能を発揮することができないと考えられる。 By the way, in the technique disclosed in Non-Patent Document 1, as a result of the cell size being too large, the surface rigidity of the elastic sheet becomes small, and the value of (k/m) 1/2 /2π does not become sufficiently large. Therefore, it is considered that excellent soundproofing performance cannot be exhibited particularly in the frequency range of 2000 Hz or less.
また、従来、複数のセルが並設されてなるコア層と、当該コア層の両面に配置されたスキン層とからなる樹脂構造体が種々の用途で提案されており、当該樹脂構造体に吸音性や遮音性を持たせることも試みられている。しかしながら、このような樹脂構造体に吸音性や遮音性を持たせることを意図している従来の技術は、コア層を構成するセルの内外を連通させる連通孔をスキン層に設けることを前提としている。そして、このようにスキン層に連通孔が設けられている場合もまた、やはり弾性を有するシートの面剛性を十分に確保することができない。その結果、（ｋ／ｍ）１／２／２πの値が十分に大きくはならないため、特に２０００Ｈｚ以下の周波数域において優れた防音性能を発揮することはできない。一方、上記と同様の構造を有する樹脂構造体において、上述したような連通孔をスキン層に設けることを前提としていない技術も従来提案されているが、これらの技術は吸音や遮音、防音などに関するものではない。これらの技術の中には、例えば、曲げ剛性や曲げ強度といった機械的強度を向上させることを目的として、容器、棚、パレット、パネル等の剛性が求められる用途への適用を意図したものがある。さらに、同様の樹脂構造体を用いる別の提案では、スキン層に当該スキン層の弾性率を低下させるための耐衝撃性改良材を必須に含有させることとされていることから、当該スキン層は本願発明における「弾性を有するシート」には該当しない可能性が高い。また、同様の樹脂構造体を用いるさらに別の提案では、厚みが０．０５～数ｍｍ程度の金属部材をスキン層として配置することとしており、やはり剛性が高い材料がスキン層に用いられている。このため、スキン層に連通孔を設けない樹脂構造体に関する従来技術においては、本願発明における面剛性の値が大きくなりすぎる結果、（ｋ／ｍ）１／２／２πの値が測定できない程度に大きい（高周波数側の）値になるものと考えられる。 In addition, resin structures consisting of a core layer in which a plurality of cells are arranged in parallel and skin layers arranged on both sides of the core layer have been proposed for various uses, and the resin structures have been proposed to have sound absorbing properties. Attempts have also been made to make it more attractive and sound insulating. However, conventional techniques intended to provide sound absorbing or sound insulating properties to such resin structures are based on the premise that communicating holes are provided in the skin layer to communicate the inside and outside of the cells that make up the core layer. There is. Even when the skin layer is provided with communication holes in this way, it is still not possible to ensure sufficient surface rigidity of the elastic sheet. As a result, the value of (k/m) 1/2 /2π does not become sufficiently large, making it impossible to exhibit excellent soundproofing performance particularly in the frequency range of 2000 Hz or less. On the other hand, in the case of resin structures having a structure similar to that described above, technologies have been proposed that do not assume the provision of communicating holes in the skin layer as described above, but these technologies are not premised on providing sound absorption, sound insulation, soundproofing, etc. It's not a thing. Some of these technologies are intended to be applied to applications that require rigidity, such as containers, shelves, pallets, and panels, with the aim of improving mechanical strength, such as bending stiffness and bending strength, for example. . Furthermore, in another proposal using a similar resin structure, the skin layer must contain an impact resistance modifier to reduce the elastic modulus of the skin layer. There is a high possibility that this does not correspond to the "elastic sheet" in the present invention. In yet another proposal using a similar resin structure, a metal member with a thickness of about 0.05 to several mm is arranged as a skin layer, and a highly rigid material is also used for the skin layer. . For this reason, in the conventional technology related to resin structures in which communicating holes are not provided in the skin layer, the value of surface stiffness in the present invention becomes too large, to the extent that the value of (k/m) 1/2 /2π cannot be measured. It is thought that the value will be large (on the high frequency side).
以下、防音材１０の構成要素について、より詳細に説明する。 Hereinafter, the constituent elements of the soundproofing material 10 will be explained in more detail.
（弾性を有するシート）
弾性を有するシート（図１および図２に示すラテックスゴムシート２００に相当）の構成材料について特に制限はなく、弾性を有する材料であれば種々の材料が用いられうる。本明細書において、シートが「弾性を有する」とは、ヤング率の値が０．００１～７０［ＧＰａ］の範囲内の値である材料から構成されていることを意味する。なお、ヤング率の値は、樹脂についてはＪＩＳ Ｋ７１６１－１（２０１４年）により測定されうる。また、金属のヤング率についてはＪＩＳ Ｚ２２４１（２０１１年）により測定されうる。そして、ゴムのヤング率についてはＪＩＳ Ｚ６２５１（２０１０年）により測定されうる。弾性を有するシートの構成材料としては、上述した実施形態において用いられているラテックスゴムのほか、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのゴム材料が同様に用いられうる。また、樹脂材料や金属材料、紙材料などが弾性を有するシートとして用いられてもよい。さらに、エアークッションなどの緩衝機能を有する材料もまた、用いられうる。これらの材料はいずれも、ゴム材料も含め、本形態に係る防音材の効果を発現できる程度に高い弾性を有するものである。樹脂材料としては、ポリエチレン（例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなど）、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン－酢酸ビニル樹脂、スチレン－ブタジエン樹脂等が例示される。また、熱硬化性樹脂としては、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、レゾルシン樹脂、アルキルレゾルシン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステル等が用いられうる。なお、これらの樹脂を生成するウレタン樹脂プレポリマー、尿素樹脂プレポリマー（初期縮合体）、フェノール樹脂プレポリマー（初期縮合体）、ジアリルフタレートプレポリマー、アクリルオリゴマー、多価イソシアナート、メタクリルエステルモノマー、ジアリルフタレートモノマー等のプレポリマー、オリゴマー、モノマー等の樹脂前駆体が用いられてもよい。金属材料としては、銅、アルミニウムなどが挙げられる。弾性を有するシートの構成材料は上記のものに限定されず、その他の材料が用いられてももちろんよい。なお、弾性を有するシートの構成材料としてはゴム材料が好ましく、なかでもラテックスゴムまたはＥＰＤＭゴムがより好ましい。これらのゴム材料を弾性を有するシートの構成材料として用いることで、本発明に係る防音体による防音効果が好適に発現しうる。また、これらのゴム材料は軽量であるという点で、特に車両用途への適用を考慮すると、低燃費化への寄与も大きいため、特に好ましい材料であると言える。さらに、低コスト化の観点からは、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂もまた、弾性を有するシートの構成材料として好ましいものである。
(elastic sheet)
There is no particular restriction on the constituent material of the elastic sheet (corresponding to the latex rubber sheet 200 shown in FIGS. 1 and 2), and various materials may be used as long as they are elastic. In this specification, the sheet "has elasticity" means that it is made of a material having a Young's modulus value within the range of 0.001 to 70 [GPa]. Note that the value of Young's modulus for resins can be measured according to JIS K7161-1 (2014). Further, Young's modulus of metal can be measured according to JIS Z2241 (2011). The Young's modulus of rubber can be measured according to JIS Z6251 (2010). In addition to the latex rubber used in the above-described embodiments, materials for forming the elastic sheet include chloroprene rubber (CR), styrene-butadiene rubber (SBR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), and acrylonitrile-butadiene. Rubber materials such as rubber (NBR) can be used as well. Further, a resin material, a metal material, a paper material, or the like may be used as the elastic sheet. Additionally, materials with a cushioning function, such as air cushions, may also be used. All of these materials, including rubber materials, have high elasticity to the extent that they can exhibit the effects of the soundproofing material according to this embodiment. Examples of resin materials include polyethylene (e.g., low-density polyethylene, high-density polyethylene, etc.), polyolefin resins such as polypropylene, polyvinyl chloride resin, acrylic resin, methacrylic resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, vinyl acetate resin, ethylene-acetic acid resin. Examples include vinyl resin and styrene-butadiene resin. Further, as the thermosetting resin, silicone resin, urethane resin, melamine resin, thermosetting acrylic resin, urea resin, phenol resin, resorcinol resin, alkylresorcinol resin, epoxy resin, thermosetting polyester, etc. can be used. In addition, urethane resin prepolymers, urea resin prepolymers (initial condensates), phenolic resin prepolymers (initial condensates), diallyl phthalate prepolymers, acrylic oligomers, polyvalent isocyanates, methacrylic ester monomers, which produce these resins, Resin precursors such as prepolymers, oligomers, and monomers such as diallyl phthalate monomers may also be used. Examples of the metal material include copper and aluminum. The constituent material of the elastic sheet is not limited to those mentioned above, and other materials may of course be used. In addition, as a constituent material of an elastic sheet, a rubber material is preferable, and latex rubber or EPDM rubber is especially preferable. By using these rubber materials as constituent materials of an elastic sheet, the soundproofing effect of the soundproofing body according to the present invention can be suitably expressed. Moreover, these rubber materials are particularly preferable materials because they are lightweight and contribute greatly to lower fuel consumption, especially when considering application to vehicle applications. Furthermore, from the viewpoint of cost reduction, polyolefin resins such as polypropylene are also preferable as constituent materials of the elastic sheet.
弾性を有するシートの膜厚は、防音材の防音効果の観点から、好ましくは１０～１０００μｍであり、より好ましくは１００～５００μｍである。 The thickness of the elastic sheet is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 100 to 500 μm, from the viewpoint of the soundproofing effect of the soundproofing material.
（支持部（格子状構造体））
支持部は、上述した弾性を有するシートを支持する機能を有する。この支持部は、上述した弾性を有するシートを（気密的に区画された）複数の区画部に区画する複数の中空セルから構成される。このような機能を発現可能な構成を有するものであれば、支持部の具体的な構成について特に制限はない。
(Support part (lattice structure))
The support portion has the function of supporting the elastic sheet described above. This support section is composed of a plurality of hollow cells that partition the elastic sheet described above into a plurality of (airtightly partitioned) sections. There is no particular restriction on the specific configuration of the support portion as long as it has a configuration that can express such a function.
支持部の構成材料について特に制限はなく、上述した実施形態において用いられているポリプロピレン樹脂のほか、従来公知の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が用いられうる。また、金属材料やその他の材料が支持部の構成材料として用いられてもよい。これらの材料はいずれも、弾性を有するシートを保持してこれを区画部に区画するのに適した物性を有している。 There are no particular restrictions on the material constituting the support part, and in addition to the polypropylene resin used in the embodiments described above, conventionally known thermoplastic resins or thermosetting resins can be used. Further, metal materials or other materials may be used as the constituent material of the support portion. All of these materials have physical properties suitable for holding the elastic sheet and dividing it into compartments.
熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン樹脂のほか、ポリエチレン（例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなど）等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン－酢酸ビニル樹脂、スチレン－ブタジエン樹脂等が例示される。また、熱硬化性樹脂としては、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、レゾルシン樹脂、アルキルレゾルシン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステル等が用いられうる。なお、これらの樹脂を生成するウレタン樹脂プレポリマー、尿素樹脂プレポリマー（初期縮合体）、フェノール樹脂プレポリマー（初期縮合体）、ジアリルフタレートプレポリマー、アクリルオリゴマー、多価イソシアナート、メタクリルエステルモノマー、ジアリルフタレートモノマー等のプレポリマー、オリゴマー、モノマー等の樹脂前駆体が用いられてもよい。なかでも、成形が容易であるという観点からは、熱可塑性樹脂が好ましく用いられ、特に塩化ビニル樹脂やポリオレフィン樹脂は軽量であって、かつ耐久性に優れ、安価であるという利点から、好ましい。 In addition to polypropylene resin, thermoplastic resins include polyolefin resins such as polyethylene (e.g., low-density polyethylene, high-density polyethylene, etc.), polyvinyl chloride resin, acrylic resin, methacrylic resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, and vinyl acetate resin. , ethylene-vinyl acetate resin, styrene-butadiene resin, etc. Further, as the thermosetting resin, urethane resin, melamine resin, thermosetting acrylic resin, urea resin, phenol resin, resorcinol resin, alkylresorcinol resin, epoxy resin, thermosetting polyester, etc. can be used. In addition, urethane resin prepolymers, urea resin prepolymers (initial condensates), phenolic resin prepolymers (initial condensates), diallyl phthalate prepolymers, acrylic oligomers, polyvalent isocyanates, methacrylic ester monomers, which produce these resins, Resin precursors such as prepolymers, oligomers, and monomers such as diallyl phthalate monomers may also be used. Among these, thermoplastic resins are preferably used from the viewpoint of ease of molding, and vinyl chloride resins and polyolefin resins are particularly preferred because they are lightweight, have excellent durability, and are inexpensive.
上述したように、図１～図３に示す実施形態において、支持部は、連続的に（規則的に）配列された複数の中空セルを有する複数の格子状構造体から構成されている。そして、支持部を構成する当該複数の中空セルの少なくとも一部は、延在方向に垂直な断面形状が同一である当該中空セルが規則的に配列されてなる格子状構造体を構成していることが好ましい。このような構成とすることにより、製造が容易で、かつ同一形状の多数の区画部の存在によって所望の周波数域の音波に対する防音性能を特異的に発現させることができる。この際、防音性能をよりいっそう発揮させるという観点から、支持部の面積に占める上記格子状構造体の面積の割合は、好ましくは８０～１００％であり、より好ましくは９０～１００％であり、さらに好ましくは９５～１００％であり、いっそう好ましくは９８～１００％であり、特に好ましくは９９～１００％であり、最も好ましくは１００％である。 As mentioned above, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the support part is composed of a plurality of lattice-like structures having a plurality of continuously (regularly) arranged hollow cells. At least some of the plurality of hollow cells forming the support part constitute a lattice-like structure in which the hollow cells having the same cross-sectional shape perpendicular to the extending direction are regularly arranged. It is preferable. With such a configuration, it is easy to manufacture, and the presence of a large number of partitions having the same shape makes it possible to specifically exhibit soundproofing performance against sound waves in a desired frequency range. At this time, from the viewpoint of further demonstrating soundproofing performance, the ratio of the area of the lattice structure to the area of the support part is preferably 80 to 100%, more preferably 90 to 100%, More preferably, it is 95 to 100%, even more preferably 98 to 100%, particularly preferably 99 to 100%, and most preferably 100%.
上述した格子状構造体における中空セルの断面形状（中空セルの延在方向に垂直な断面における中空セルの断面形状）は、図２および図３に示すような長方形に限定されず、その他の形状であってもよい。同一の断面形状を有する正多角形を連続的に形成することによって多数の筒状セルを配置するのであれば、断面形状としては長方形のほか、正四角形（正方形）、正三角形、正六角形が採用されうる。これらの形状を採用することで、製造が容易でかつ優れた強度を示す支持体が提供されうる。また、中空セルの断面形状は円形や楕円形であってもよい。なお、格子状構造体の断面を複数の正多角形が規則的に配置されたパターンとするのであれば、例えば、アルキメデスの平面充填法により、（正三角形４個，正六角形１個）、（正三角形３個，正四角形（正方形）２個）×２通り、（正三角形１個，正四角形（正方形）２個，正六角形１個）、（正三角形２個，正六角形２個）、（正三角形１個，正十二角形２個）、（正四角形（正方形）１個，正六角形１個，正十二角形１個）、（正四角形（正方形）１個，正八角形２個）のいずれかの組み合わせにより格子状構造体の断面が上記パターンを有するように構成することができる。 The cross-sectional shape of the hollow cells in the above-mentioned lattice structure (the cross-sectional shape of the hollow cells in the cross section perpendicular to the extending direction of the hollow cells) is not limited to the rectangular shape shown in FIGS. 2 and 3, but may have other shapes. It may be. If a large number of cylindrical cells are to be arranged by continuously forming regular polygons with the same cross-sectional shape, the cross-sectional shape can be a rectangle, a regular quadrilateral (square), a regular triangle, or a regular hexagon. It can be done. By adopting these shapes, a support that is easy to manufacture and exhibits excellent strength can be provided. Moreover, the cross-sectional shape of the hollow cell may be circular or oval. Note that if the cross section of the lattice-like structure is a pattern in which a plurality of regular polygons are regularly arranged, for example, (4 regular triangles, 1 regular hexagon), ( 3 equilateral triangles, 2 equilateral quadrilaterals (squares)) x 2 ways, (1 equilateral triangle, 2 equilateral quadrilaterals (squares), 1 regular hexagon), (2 equilateral triangles, 2 regular hexagons), ( (1 regular triangle, 2 regular dodecagons), (1 regular quadrilateral (square), 1 regular hexagon, 1 regular dodecagon), (1 regular quadrilateral (square), 2 regular octagons) By using any combination, the cross section of the lattice-like structure can be configured to have the above pattern.
格子状構造体を構成する中空セルのサイズについては、上述した数式１を満足するものであれば具体的な値について特に制限はない。また、中空セルの壁の厚さは、好ましくは１０～１５０μｍであり、より好ましくは３０～１００μｍである。 Regarding the size of the hollow cells constituting the lattice-like structure, there is no particular restriction on the specific value as long as it satisfies Equation 1 described above. Further, the wall thickness of the hollow cell is preferably 10 to 150 μm, more preferably 30 to 100 μm.
本形態においては、格子状構造体（支持部）の延在方向の高さが大きいほど、２０００Ｈｚ以下の低周波数域の広い範囲にわたって特に優れた防音性能が発揮されうる傾向にある。このような観点から、格子状構造体（支持部）は高さが均一な構造体であることが好ましい。また、この場合において、格子状構造体の延在方向の高さは、好ましくは５ｍｍ以上であり、より好ましくは６ｍｍ以上であり、さらに好ましくは１３ｍｍ以上であり、いっそう好ましくは１９ｍｍ以上であり、特に好ましくは２２ｍｍ以上であり、最も好ましくは２５ｍｍ以上である。 In this embodiment, the greater the height in the extending direction of the lattice-like structure (support part), the more excellent soundproofing performance tends to be exhibited over a wider range of low frequencies of 2000 Hz or less. From this point of view, it is preferable that the lattice-like structure (support part) is a structure having a uniform height. Further, in this case, the height of the lattice-like structure in the extending direction is preferably 5 mm or more, more preferably 6 mm or more, still more preferably 13 mm or more, even more preferably 19 mm or more, Particularly preferably, the length is 22 mm or more, and most preferably 25 mm or more.
本形態に係る防音材は、上述したように、軽量であることが好ましい。この観点から、本形態に係る防音材の全体としての面密度は、好ましくは３．２４ｋｇ／ｍ２未満であり、より好ましくは２．０ｋｇ／ｍ２以下であり、さらに好ましくは１．５ｋｇ／ｍ２以下であり、特に好ましくは１．０ｋｇ／ｍ２以下である。 As mentioned above, the soundproofing material according to this embodiment is preferably lightweight. From this point of view, the overall areal density of the soundproofing material according to the present embodiment is preferably less than 3.24 kg/m 2 , more preferably 2.0 kg/m 2 or less, and even more preferably 1.5 kg/m 2 . m 2 or less, particularly preferably 1.0 kg/m 2 or less.
以上、図１～図３を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態に係る防音材の構成について説明したが、これらの実施形態のみには制限されず、適宜変更が加えられて実施されうる。例えば、図９および図１０に示すように、複数の格子状構造体１００の基板２０とは反対側の開口断面（各図における上面）に前記複数の格子状構造体１００を互いに連結するための連結部（ここでは伸縮性テープ３０）が設けられてもよい。このような構成とすることで、防音材１０を構成する複数の格子状構造体１００が基板２０とは反対側に向かうにつれて互いに離隔することによる防音材１０の強度の低下を抑制することができる。 Although the structure of the soundproofing material according to the preferred embodiments of the present invention has been described above with reference to FIGS. 1 to 3, the present invention is not limited to these embodiments and may be implemented with appropriate changes. For example, as shown in FIGS. 9 and 10, a cross section of the opening of the plurality of lattice structures 100 on the side opposite to the substrate 20 (the upper surface in each figure) is used to connect the plurality of lattice structures 100 to each other. A connecting portion (here elastic tape 30) may be provided. With this configuration, it is possible to suppress a decrease in the strength of the soundproofing material 10 due to the plurality of lattice-like structures 100 forming the soundproofing material 10 becoming separated from each other toward the side opposite to the substrate 20. .
また、図１～図３では、複数の中空セル１００ａが規則的に配列されて格子状構造体１００を構成している場合を例に挙げて説明したが、複数の中空セル１００ａは必ずしも格子状構造体１００を構成する必要はなく、他の中空セルから独立して存在するように弾性を有するシート上に配置されてもよい。このような形態としては、例えば、図１１Ａに示すように、断面形状が円形である複数の中空セル１００ａがそれぞれ他の中空セル１００ａから独立存在するように配置される形態が挙げられる。図１１Ｂは、中空セル１００ａの断面形状を正方形とした例である。このような構成によっても、本形態に係る防音構造体の作用効果を同様に発現することができる。 Further, in FIGS. 1 to 3, the case where the plurality of hollow cells 100a are regularly arranged to form the lattice-like structure 100 has been described as an example, but the plurality of hollow cells 100a are not necessarily arranged in a lattice-like structure. The structure 100 does not need to be constructed and may be placed on an elastic sheet so as to exist independently from other hollow cells. Examples of such a configuration include, for example, a configuration in which a plurality of hollow cells 100a each having a circular cross-sectional shape are arranged so as to exist independently from other hollow cells 100a, as shown in FIG. 11A. FIG. 11B is an example in which the hollow cell 100a has a square cross-sectional shape. Even with such a configuration, the effects of the soundproof structure according to the present embodiment can be similarly achieved.
また、複数の中空セル１００ａが規則的に配列されて格子状構造体１００を構成し、複数の格子状構造体１００が互いに独立して存在するように弾性を有するシート上に配置される場合、互いに独立した複数の格子状構造体が配置されるパターンは図２の形態のみに限られない。例えば、図１２Ａに示すように矩形状の支持体の向かい合う辺の中点同士を結んだ線に沿って十字に分割されるように複数の格子状構造体をそれぞれ独立して配置する形態が例示される。また、図１２Ａに示される互いに独立して存在するように配置された４つの格子状構造体を連結部（ここでは伸縮性テープ）を用いて連結した様子を図１２Ｂに示す。 Further, when a plurality of hollow cells 100a are regularly arranged to constitute a lattice-like structure 100, and the plurality of lattice-like structures 100 are arranged on an elastic sheet so as to exist independently of each other, The pattern in which a plurality of mutually independent lattice-like structures are arranged is not limited to the form shown in FIG. 2. For example, as shown in FIG. 12A, a plurality of lattice-like structures are arranged independently so as to be divided into crosses along a line connecting the midpoints of opposite sides of a rectangular support. be done. Further, FIG. 12B shows how the four lattice-like structures shown in FIG. 12A, which are arranged so as to exist independently of each other, are connected using a connecting part (here, an elastic tape).
さらに、複数の中空セル１００ａが規則的に配列されて格子状構造体１００を構成し、複数の格子状構造体１００が互いに独立して存在するように弾性を有するシート上に配置される場合、当該格子状構造体１００は、基板２０とは反対側の開口断面に、中空セル１００ａの延在方向に沿った切り欠き部を有してもよい。例えば、図１３Ａに示す防音材１０は、図２に示す防音材と同様の格子状構造体１００を有するものであるが、当該格子状構造体１００の基板２０とは反対側の開口断面に、中空セル１００ａの延在方向に沿った切り欠き部１００ｂが設けられている。このような切り欠き部３０を設けることで、切り欠き部が開くように格子状構造体１００が変形しやすくなる。その結果、切り欠き部が開くように格子状構造体１００が変形するような曲面を有する基板２０に防音材１０が配置される場合によりいっそう追従しやすくなり、本発明の作用効果がより顕著に発現しうる。なお、切り欠き部を設けるパターンは図１３Ａの形態のみに限られず、単一の格子状構造体からなる支持部に切り欠き部を設けることによって本発明に係る防音構造体の構成としてもよい。例えば、図１３Ｂに示すように矩形状の格子状構造体の対角線に沿って十字に切り欠き部を設けてもよいし、図１３Ｃに示すように矩形状の格子状構造体の向かい合う辺の中点同士を結んだ線に沿って十字に切り欠き部を設けてもよい。 Furthermore, when a plurality of hollow cells 100a are regularly arranged to constitute a lattice-like structure 100, and the plurality of lattice-like structures 100 are arranged on an elastic sheet so as to exist independently of each other, The lattice-like structure 100 may have a cutout along the extending direction of the hollow cells 100a in the opening cross section on the side opposite to the substrate 20. For example, the soundproofing material 10 shown in FIG. 13A has a lattice-like structure 100 similar to the soundproofing material shown in FIG. A notch 100b is provided along the extending direction of the hollow cell 100a. By providing such a notch 30, the lattice-like structure 100 is easily deformed so that the notch opens. As a result, when the soundproofing material 10 is arranged on the substrate 20 having a curved surface such that the lattice-like structure 100 deforms so that the notch opens, it becomes easier to follow the soundproofing material 10, and the effects of the present invention are more pronounced. It can be expressed. Note that the pattern in which the cutout portion is provided is not limited to the form shown in FIG. 13A, and the soundproof structure according to the present invention may be configured by providing the cutout portion in the support portion made of a single lattice-like structure. For example, as shown in FIG. 13B, cutouts may be provided in a cross shape along the diagonal of the rectangular lattice structure, or in the opposite sides of the rectangular lattice structure as shown in FIG. 13C. A cross-shaped cutout may be provided along a line connecting the points.
さらに、基板は開口部を有するものであってもよい。このような場合、防音材の基板への配置形態は特に制限されないが、防音材が基板の開口部を覆うように、当該開口部の周縁に沿うように弾性を有するシートを基板に固定することが好ましい。このような構成によれば、基板が開口部を有する場合であっても、開口部以外の部位に存在する曲面に対して防音材を確実に追従させることが可能となる。なお、この際には、固定手段としてゴムシート等の別の部材をシートと基板（開口部の周縁部）との間に配置してもよいが、開口部に対応する部位にはこのような別の部材は配置しないことが好ましい。また、基板が開口部を有さない場合であっても同様に、弾性を有するシートと基板との間にゴムシートなどの固定手段が配置されてももちろんよい。 Furthermore, the substrate may have an opening. In such a case, the manner in which the soundproofing material is arranged on the board is not particularly limited, but an elastic sheet may be fixed to the board along the periphery of the opening so that the soundproofing material covers the opening in the board. is preferred. According to such a configuration, even if the substrate has an opening, it is possible to reliably make the soundproofing material follow the curved surface existing in a portion other than the opening. In this case, another member such as a rubber sheet may be placed between the sheet and the substrate (periphery of the opening) as a fixing means, but such a member may be placed in the area corresponding to the opening. Preferably, no other member is provided. Furthermore, even if the substrate does not have an opening, a fixing means such as a rubber sheet may be disposed between the elastic sheet and the substrate.
本形態に係る防音材は、基板上に配置されて防音構造体を構成することで、種々の音源由来の騒音を遮蔽する用途に好適に用いられうる。 The soundproofing material according to this embodiment is arranged on a substrate to form a soundproofing structure, and can be suitably used for shielding noise from various sound sources.
防音構造体を構成する基板としては、基本的に通気性のない金属板（鉄板、アルミニウム板など）や樹脂板などが用いられうる。基板の厚さは、金属板の場合には０．５～２．０ｍｍの範囲が好ましく、樹脂板の場合には０．５～２０ｍｍの範囲が好ましい。 As the substrate constituting the soundproof structure, a metal plate (iron plate, aluminum plate, etc.), a resin plate, or the like, which basically has no air permeability, can be used. The thickness of the substrate is preferably in the range of 0.5 to 2.0 mm in the case of a metal plate, and preferably in the range of 0.5 to 20 mm in the case of a resin plate.
本形態に係る防音構造体を構成する基板は、曲面を有するものである。この「曲面」とは、平坦面以外の任意の面形状を意味するが、好ましくは防音材が配置される側に対して突出している（凸である）曲面である。 The substrate constituting the soundproof structure according to this embodiment has a curved surface. This "curved surface" means any surface shape other than a flat surface, but preferably a curved surface that protrudes (is convex) from the side on which the soundproofing material is arranged.
基板が有する曲面の曲率半径や曲げ深さの大きさについて特に制限はなく、防音材が適用される部位の形状に応じて任意の値が採用される。屈曲面を有する基板は、その曲面にひねり構造を有してもよい。ここでいう「ひねり」とは、曲面における曲率半径が一定でなかったり、開き角が一定でなかったりすることにより得られる形状を意味する。また、曲面を有する基板は曲面以外の部位に平坦面を有してもよい。 There are no particular restrictions on the radius of curvature or the bending depth of the curved surface of the substrate, and any value may be adopted depending on the shape of the area to which the soundproofing material is applied. A substrate having a curved surface may have a twisted structure on the curved surface. The term "twist" as used herein means a shape obtained when the radius of curvature of a curved surface is not constant or the opening angle is not constant. Further, a substrate having a curved surface may have a flat surface at a portion other than the curved surface.
本形態に係る防音材およびこれを用いた防音構造体は非常に軽量に構成することが可能である。本形態に係る防音材および防音構造体は、このように軽量化が可能であることから、車両に搭載されて用いられることが好ましい。特に、エンジンやトランスミッション、駆動系のような大きな音を発生する部分（固有音源）から発生する騒音に対する防音用途に適用されることが最も好ましい。適用部位の一例として、エンジンコンパートメントにおいては、エンジンヘッドカバー、エンジンボディカバー、フードインシュレーター、ダッシュ前インシュレーター、エアボックスの隔壁、エアインテークのエアクリーナー、ダストサイドダクト、アンダーカバーなどに適用可能である。また、キャビンにおいては、ダッシュインシュレーター、ダッシュパネル、フロアのカーペット、スペーサー、ドアのドアトリム、ドアトリム内の防音材、コンパートメント内の防音材、インストパネル、インストセンターボックス、インストアッパーボックス、エアコンの筐体、ルーフのトリム、ルーフトリム内の防音材、サンバイザー、後席向けエアコンダクト、電池搭載車両における電池冷却システムの冷却ダクト、冷却ファン、センターコンソールのトリム、コンソール内の防音材、パーセルトリム、パーセルパネル、シートのヘッドレスト、フロントシートのシートバック、リアシートのシートバックなどに適用可能である。さらに、トランクにおいては、トランクフロアのトリム、トランクボード、トランクサイドのトリム、トリム内の防音材、ドラフターカバーなどに適用可能である。また、車両の骨格内やパネル間にも適用することができ、例えば、ピラーのトリム、フェンダーに適用可能である。さらには、車外の各部材、例えば、フロア下のアンダーカバー、フェンダープロテクター、バックドア、ホイールカバー、サスペンションの空力カバーなどにも適用可能である。したがって、防音構造体を構成する基板としては、上述した各種の適用部位の構成材料としての金属板や樹脂板等をそのまま用いることができる。 The soundproofing material according to this embodiment and the soundproofing structure using the same can be constructed to be extremely lightweight. Since the soundproofing material and the soundproofing structure according to the present embodiment can be reduced in weight in this way, it is preferable that the soundproofing material and the soundproofing structure be used while being mounted on a vehicle. In particular, it is most preferable to apply it to soundproofing applications for noise generated from loud noise generating parts (specific sound sources) such as engines, transmissions, and drive systems. As an example of application parts, in an engine compartment, it can be applied to an engine head cover, an engine body cover, a hood insulator, a front dash insulator, an air box bulkhead, an air intake air cleaner, a dust side duct, an under cover, etc. In addition, in the cabin, dash insulators, dash panels, floor carpets, spacers, door trims, soundproofing materials inside door trims, soundproofing materials inside compartments, instrument panels, instrument center boxes, instrument upper boxes, air conditioner casings, Roof trim, soundproofing material in roof trim, sun visor, air conditioning duct for rear seats, cooling duct for battery cooling system in battery-equipped vehicles, cooling fan, center console trim, soundproofing material in console, parcel trim, parcel panel It can be applied to seat headrests, front seat seat backs, rear seat seat backs, etc. Furthermore, in the trunk, it can be applied to the trunk floor trim, trunk board, trunk side trim, soundproofing material in the trim, drafter cover, etc. It can also be applied within the framework of a vehicle or between panels, for example, to pillar trims and fenders. Furthermore, it can also be applied to various parts outside the vehicle, such as an undercover under the floor, a fender protector, a back door, a wheel cover, and an aerodynamic cover for a suspension. Therefore, as the substrate constituting the soundproof structure, the metal plates, resin plates, etc. that are the constituent materials of the various application parts mentioned above can be used as they are.
なお、本形態に係る防音構造体を音源に対して配置する際の配置形態について特に制限はない。本形態に係る防音構造体を音源に対して配置する際には、格子状構造体（支持部）を構成する中空セルの延在方向に音源が位置するように配置することが好ましい。また、このように配置する際には、防音材を構成する弾性を有するシートが音源側に位置するように配置してもよいし、防音材を構成する筒状セルの開口部が音源側に位置するように配置してもよい。 Note that there is no particular restriction on the arrangement form when the soundproof structure according to this embodiment is arranged with respect to the sound source. When arranging the soundproof structure according to the present embodiment with respect to a sound source, it is preferable to arrange the sound source so that the sound source is located in the extending direction of the hollow cells forming the lattice-like structure (support part). In addition, when arranging in this way, the elastic sheet constituting the soundproofing material may be located on the sound source side, or the opening of the cylindrical cell constituting the soundproofing material may be located on the sound source side. You may arrange it so that it is located.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.
《防音構造体の防音性能の評価》
後述する実施例および比較例で作製した防音構造体について、各周波数の音波に対する防音性能を測定した。具体的には、図１４に示すような、開口部の周囲に曲面状の囲いを有する鉄壺からなる遮音ボックスを用意し、この曲面を有する囲いを基板に見立てて、実施例および比較例の防音材の性能を評価した。具体的には、上記で用意した遮音ボックスの内部にスピーカー（音源）を配置し、遮音ボックスの開口部にサンプル（防音材）を配置した。また、遮音ボックスの開口部におけるサンプル（防音材）の周囲からの音漏れを防止するために、サンプル（防音材）の周囲にゴムシートを配置した。そして、遮音ボックスの内部に設置したスピーカー（音源）から音を発生させて、サンプル（防音材）を配置しない場合（コントロール）に対する挿入損失［単位：ｄＢ］を測定することにより、防音性能を評価した。ある周波数における挿入損失の値が大きいほど、当該周波数の音波に対する防音性能に優れることを意味する。なお、音源の発生条件は以下のとおりとした：
スペクトルレベル：ホワイトノイズ（１００～８１９２Ｈｚ）
Ｆｍａｘ：８１９２Ｈｚ
平均値：３００回の加算平均（１回の測定において時間を少しずつずらしながら３００回の測定を行い、その加算平均を測定値とした）
オーバーラップ：７５％。
《Evaluation of soundproofing performance of soundproofing structure》
The soundproofing performance against sound waves of each frequency was measured for the soundproofing structures produced in Examples and Comparative Examples described below. Specifically, as shown in FIG. 14, a sound insulating box made of an iron jar with a curved enclosure around the opening was prepared, and the curved enclosure was used as a substrate to conduct the experiments in the Examples and Comparative Examples. The performance of soundproofing materials was evaluated. Specifically, a speaker (sound source) was placed inside the sound insulation box prepared above, and a sample (sound insulation material) was placed in the opening of the sound insulation box. In addition, a rubber sheet was placed around the sample (soundproofing material) in order to prevent sound leakage from around the sample (soundproofing material) at the opening of the soundproofing box. Then, the sound insulation performance was evaluated by emitting sound from a speaker (sound source) installed inside the sound insulation box and measuring the insertion loss [unit: dB] compared to the case where no sample (sound insulation material) was placed (control). did. The larger the insertion loss value at a certain frequency, the better the soundproofing performance against sound waves at that frequency. The conditions for generating the sound source were as follows:
Spectral level: White noise (100-8192Hz)
Fmax : 8192Hz
Average value: Added average of 300 times (measured 300 times while changing the time little by little in each measurement, and the added average was used as the measured value)
Overlap: 75%.
《防音材の作製》
［比較例］
弾性を有するシート（ラテックスゴムからなるシート；膜厚０．２５ｍｍ）と、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる略正方形状のハニカム構造体（多数の正六角形断面を有するハニカム支持体）（支持体厚さ２５ｍｍ）とを準備した。ここで、ハニカム構造体を構成する中空セルのサイズ（ハニカム構造体の断面形状の正六角形における対向する平行な辺の距離）を４ｍｍとした。次いで、上記シートの一方の面に、上記ハニカム構造体の開口断面を気密的に接着して、平板状の構造を有する本比較例の防音材を作製した。
《Preparation of soundproofing material》
[Comparative example]
A substantially square honeycomb structure (honeycomb support with many regular hexagonal cross sections) made of an elastic sheet (sheet made of latex rubber; film thickness 0.25 mm) and polyvinyl chloride (PVC) (support thickness 25 mm) was prepared. Here, the size of the hollow cells constituting the honeycomb structure (the distance between opposing parallel sides in the regular hexagonal cross-sectional shape of the honeycomb structure) was set to 4 mm. Next, the open cross section of the honeycomb structure was airtightly adhered to one surface of the sheet to produce a soundproofing material of this comparative example having a flat plate-like structure.
このようにして得られた防音材について、全体の面密度は１．８８ｋｇ／ｍ２、支持体の面密度は１．６４ｋｇ／ｍ２、シートの面密度ｍは０．２４ｋｇ／ｍ２、シートの面剛性ｋは８２４７４Ｎ／ｍｍ、（ｋ／ｍ）１／２／２πの値は２９３５Ｈｚであった。この防音材の防音性能の評価を行った様子を撮影した写真を図１５Ａに示す。図１５Ａに示すように、本比較例の防音材を配置した場合には、基板に見立てた曲面を有する囲いと、中空セルによって区画される区画部の法線とが略垂直とはならない部位が発生した。 Regarding the soundproofing material obtained in this way, the overall areal density is 1.88 kg/m 2 , the areal density of the support is 1.64 kg/m 2 , the areal density m of the sheet is 0.24 kg/m 2 , and the areal density of the sheet is 0.24 kg/m 2 . The surface stiffness k was 82474 N/mm, and the value of (k/m) 1/2 /2π was 2935 Hz. FIG. 15A shows a photograph taken during which the soundproofing performance of this soundproofing material was evaluated. As shown in FIG. 15A, when the soundproofing material of this comparative example is arranged, there are areas where the enclosure having a curved surface that resembles a substrate and the normal line of the partition section partitioned by hollow cells are not substantially perpendicular. Occurred.
ここで、本比較例について、防音性能を評価して得られた挿入損失の結果を図１５Ｂに示す。なお、図１５Ｂに示す結果において、直線のグラフは本比較例の防音材が質量則に従うと仮定した場合に想定される挿入損失のグラフを示す（以下同様）。 Here, FIG. 15B shows the insertion loss results obtained by evaluating the soundproofing performance of this comparative example. Note that in the results shown in FIG. 15B, the straight line graph represents the expected insertion loss when it is assumed that the soundproofing material of this comparative example follows the mass law (the same applies hereinafter).
［実施例１］
図２に示すような格子状構造体を押出成形を利用することにより作製した。より詳細には、略正方形状（サイズは約１ｃｍ角）の中空セルが４０個配列した格子状構造体をポリプロピレンの押出成形により作製し、格子状構造体の高さに対応する長さにカットした。次いで、カットされた複数の格子状構造体を、中空セルが規則的に配列するように１６個積層し、すべての積層面を接着剤を用いて接着することにより格子状構造体を作製した。同じ格子状構造体を２つ作製し、弾性を有するシート（ラテックスゴムからなるシート；膜厚０．２５ｍｍ）の一方の面に並べて配置し、格子状構造体の開口断面を気密的に接着して、本実施例の防音材を作製した。このようにして得られた防音材について、全体の面密度は４．９９ｋｇ／ｍ２、支持体の面密度は４．７５ｋｇ／ｍ２、シートの面密度ｍは０．２４ｋｇ／ｍ２、シートの面剛性ｋは４２２４８Ｎ／ｍｍ、（ｋ／ｍ）１／２／２πの値は２１０１Ｈｚであった。この防音材の防音性能の評価を行った様子を撮影した写真を図１６Ａに示す。図１６Ａに示すように、本実施例の防音材を配置した場合には、基板に見立てた曲面を有する囲いと、中空セルによって区画される区画部の法線とが、すべての部位において略垂直となった。
[Example 1]
A lattice-like structure as shown in FIG. 2 was produced using extrusion molding. More specifically, a lattice-like structure in which 40 approximately square-shaped (approximately 1 cm square) hollow cells are arranged is manufactured by extrusion molding of polypropylene, and cut into a length corresponding to the height of the lattice-like structure. did. Next, 16 of the cut lattice-like structures were laminated so that the hollow cells were regularly arranged, and all the laminated surfaces were adhered using an adhesive to produce a lattice-like structure. Two identical lattice-like structures were made, placed side by side on one side of an elastic sheet (sheet made of latex rubber; film thickness: 0.25 mm), and the open cross-sections of the lattice-like structures were airtightly adhered. Thus, the soundproofing material of this example was produced. Regarding the soundproofing material obtained in this way, the overall areal density is 4.99 kg/m 2 , the areal density of the support is 4.75 kg/m 2 , the areal density m of the sheet is 0.24 kg/m 2 , the sheet is The surface stiffness k was 42248 N/mm, and the value of (k/m) 1/2 /2π was 2101 Hz. FIG. 16A shows a photograph taken during which the soundproofing performance of this soundproofing material was evaluated. As shown in FIG. 16A, when the soundproofing material of this example is arranged, the enclosure having a curved surface that looks like a substrate and the normal line of the section sectioned by the hollow cells are approximately perpendicular in all parts. It became.
ここで、本実施例について、防音性能を評価して得られた挿入損失の結果を図１６Ｂに示す。 Here, FIG. 16B shows the insertion loss results obtained by evaluating the soundproofing performance of this example.
［実施例２］
上述した比較例の防音材において、支持部に図１３Ｂに示すようなＸ字の切り欠き部を形成したこと以外は、上記比較例と同様の手法により、本実施例の防音材を作製した。なお、切り欠き部の深さは、支持体の厚みの８０％とした。このようにして得られた防音材について、全体の面密度は１．８８ｋｇ／ｍ２、支持体の面密度は１．６４ｋｇ／ｍ２、シートの面密度ｍは０．２４ｋｇ／ｍ２、シートの面剛性ｋは８２４７４Ｎ／ｍｍ、（ｋ／ｍ）１／２／２πの値は２９３５Ｈｚであった。本実施例について、防音性能を評価して得られた挿入損失の結果を図１７に示す。
[Example 2]
The soundproofing material of this example was produced in the same manner as in the comparative example, except that an X-shaped notch as shown in FIG. 13B was formed in the support portion of the soundproofing material of the comparative example described above. Note that the depth of the notch was 80% of the thickness of the support. Regarding the soundproofing material obtained in this way, the overall areal density is 1.88 kg/m 2 , the areal density of the support is 1.64 kg/m 2 , the areal density m of the sheet is 0.24 kg/m 2 , and the areal density of the sheet is 0.24 kg/m 2 . The surface stiffness k was 82474 N/mm, and the value of (k/m) 1/2 /2π was 2935 Hz. FIG. 17 shows the insertion loss results obtained by evaluating the soundproofing performance of this example.
［実施例３］
上述した比較例の防音材において、支持部に図１３Ｃに示すような十字の切り欠き部を形成したこと以外は、上記比較例と同様の手法により、本実施例の防音材を作製した。なお、切り欠き部の深さは、支持体の厚みの８０％とした。このようにして得られた防音材について、全体の面密度は１．８８ｋｇ／ｍ２、支持体の面密度は１．６４ｋｇ／ｍ２、シートの面密度ｍは０．２４ｋｇ／ｍ２、シートの面剛性ｋは８２４７４Ｎ／ｍｍ、（ｋ／ｍ）１／２／２πの値は２９３５Ｈｚであった。本実施例について、防音性能を評価して得られた挿入損失の結果を図１８に示す。
[Example 3]
The soundproofing material of this example was produced in the same manner as in the comparative example, except that a cross-shaped notch as shown in FIG. 13C was formed in the support portion of the soundproofing material of the comparative example described above. Note that the depth of the notch was 80% of the thickness of the support. Regarding the soundproofing material obtained in this way, the overall areal density is 1.88 kg/m 2 , the areal density of the support is 1.64 kg/m 2 , the areal density m of the sheet is 0.24 kg/m 2 , and the areal density of the sheet is 0.24 kg/m 2 . The surface stiffness k was 82474 N/mm, and the value of (k/m) 1/2 /2π was 2935 Hz. FIG. 18 shows the insertion loss results obtained by evaluating the soundproofing performance of this example.
［実施例４］
上述した比較例の防音材において、支持部を図１２Ａに示すような４つの格子状構造体に分割し、これらが互いに独立して存在するようにシート上に配置したこと以外は、上記比較例と同様の手法により、本実施例の防音材を作製した。このようにして得られた防音材について、全体の面密度は１．８８ｋｇ／ｍ２、支持体の面密度は１．６４ｋｇ／ｍ２、シートの面密度ｍは０．２４ｋｇ／ｍ２、シートの面剛性ｋは８２４７４Ｎ／ｍｍ、（ｋ／ｍ）１／２／２πの値は２９３５Ｈｚであった。本実施例について、防音性能を評価して得られた挿入損失の結果を図１９に示す。
[Example 4]
In the soundproofing material of the comparative example described above, the support part was divided into four lattice-like structures as shown in FIG. 12A, and these were arranged on the sheet so that they existed independently of each other. The soundproofing material of this example was produced using a method similar to that described above. Regarding the soundproofing material obtained in this way, the overall areal density is 1.88 kg/m 2 , the areal density of the support is 1.64 kg/m 2 , the areal density m of the sheet is 0.24 kg/m 2 , and the areal density of the sheet is 0.24 kg/m 2 . The surface stiffness k was 82474 N/mm, and the value of (k/m) 1/2 /2π was 2935 Hz. FIG. 19 shows the insertion loss results obtained by evaluating the soundproofing performance of this example.
［実施例５］
上述した実施例４の防音材において、互いに独立して存在する格子状構造体の隣接部を連結部としての金属箔テープを用いて連結したこと以外は、上記実施例４と同様の手法により、本実施例の防音材を作製した。このようにして得られた防音材について、全体の面密度は１．８８ｋｇ／ｍ２、支持体の面密度は１．６４ｋｇ／ｍ２、シートの面密度ｍは０．２４ｋｇ／ｍ２、シートの面剛性ｋは８２４７４Ｎ／ｍｍ、（ｋ／ｍ）１／２／２πの値は２９３５Ｈｚであった。本実施例について、防音性能を評価して得られた挿入損失の結果を図２０に示す。
[Example 5]
In the soundproofing material of Example 4 described above, the same method as in Example 4 was used, except that adjacent parts of the lattice structures that existed independently from each other were connected using metal foil tape as a connecting part. The soundproofing material of this example was produced. Regarding the soundproofing material obtained in this way, the overall areal density is 1.88 kg/m 2 , the areal density of the support is 1.64 kg/m 2 , the areal density m of the sheet is 0.24 kg/m 2 , and the areal density of the sheet is 0.24 kg/m 2 . The surface stiffness k was 82474 N/mm, and the value of (k/m) 1/2 /2π was 2935 Hz. FIG. 20 shows the insertion loss results obtained by evaluating the soundproofing performance of this example.
［実施例６］
上述した実施例４の防音材において、互いに独立して存在する格子状構造体の隣接部を連結部としての伸縮性テープ（カプトンテープ）を用いて連結したこと以外は、上記実施例４と同様の手法により、本実施例の防音材を作製した。このようにして得られた防音材について、全体の面密度は１．８８ｋｇ／ｍ２、支持体の面密度は１．６４ｋｇ／ｍ２、シートの面密度ｍは０．２４ｋｇ／ｍ２、シートの面剛性ｋは８２４７４Ｎ／ｍｍ、（ｋ／ｍ）１／２／２πの値は２９３５Ｈｚであった。本実施例について、防音性能を評価して得られた挿入損失の結果を図２１に示す。
[Example 6]
The soundproofing material of Example 4 described above was the same as Example 4 above, except that adjacent parts of the lattice structures that existed independently from each other were connected using elastic tape (Kapton tape) as a connecting part. The soundproofing material of this example was produced by the method described below. Regarding the soundproofing material obtained in this way, the overall areal density is 1.88 kg/m 2 , the areal density of the support is 1.64 kg/m 2 , the areal density m of the sheet is 0.24 kg/m 2 , and the areal density of the sheet is 0.24 kg/m 2 . The surface stiffness k was 82474 N/mm, and the value of (k/m) 1/2 /2π was 2935 Hz. FIG. 21 shows the insertion loss results obtained by evaluating the soundproofing performance of this example.
上述した挿入損失のグラフの結果からわかるように、各実施例の防音材は比較例の防音材と比較して、２０００Ｈｚ以下（特に、１０００Ｈｚ以下）の周波数域の広い範囲にわたって高い挿入損失の値を示した。したがって、本発明の実施例に係る防音構造体によれば、曲面を有する基板に適用された場合であっても、２０００Ｈｚ以下の周波数域の広い範囲にわたって高い防音性能を発現可能であることがわかる。また、外力に対する強度の低下を抑制することも期待できる。 As can be seen from the results of the insertion loss graphs above, the soundproofing materials of each example have higher insertion loss values over a wide frequency range of 2000Hz or less (especially 1000Hz or less) compared to the soundproofing material of the comparative example. showed that. Therefore, it can be seen that the soundproofing structure according to the embodiment of the present invention can exhibit high soundproofing performance over a wide frequency range of 2000 Hz or less even when applied to a substrate having a curved surface. . It can also be expected to suppress a decrease in strength against external forces.
１ 防音構造体、
１０ 防音材、
２０ 基板、
３０ 伸縮性テープ（連結部）
１００ 格子状構造体（支持部）、
１００ａ 中空セル、
１００ｂ 切り欠き部、
１１０ ラテックスゴムシート（弾性を有するシート）、
ｈ 中空セルによって区画される区画部の法線。
1 soundproof structure,
10 Soundproofing material,
20 substrate,
30 Elastic tape (connection part)
100 lattice structure (support part),
100a hollow cell,
100b notch part,
110 latex rubber sheet (elastic sheet),
h Normal line of the section sectioned by hollow cells.
Claims (7)
弾性を有するシートと、前記シートを複数の区画部に区画する複数の中空セルから構成されて前記シートを支持する支持部とを備え、前記区画部における前記シートの面剛性（ｋ）および前記シートの面密度（ｍ）が下記数式１の関係を満足し、前記基板上に配置された防音材と、
を有し、
前記複数の中空セルの少なくとも一部は、延在方向に垂直な断面形状が同一である前記中空セルが規則的に配列されてなる格子状構造体を構成し、
前記格子状構造体が、前記基板とは反対側の開口断面に、前記中空セルの延在方向に沿った切り欠き部を有するか、あるいは、前記支持部が、複数の前記格子状構造体を有し、前記複数の格子状構造体は互いに独立して存在するように前記シート上に配置され、
前記シートが前記支持部に対して基板側に配置されるように、かつ、前記中空セルのそれぞれによって区画される前記区画部の法線が前記基板に対して略垂直となるように、前記防音材が前記基板上に配置されている、防音構造体：
A sheet having elasticity, and a support section configured from a plurality of hollow cells that partitions the sheet into a plurality of partitions and supports the sheet, and the surface rigidity (k) of the sheet in the partitions and the sheet A soundproofing material whose areal density (m) satisfies the relationship of Formula 1 below and is disposed on the substrate;
has
At least some of the plurality of hollow cells constitute a lattice-like structure in which the hollow cells having the same cross-sectional shape perpendicular to the extending direction are regularly arranged,
The lattice-like structure has a cutout along the extending direction of the hollow cells in the opening cross section on the side opposite to the substrate, or the supporting part has a plurality of the lattice-like structures. and the plurality of lattice-like structures are arranged on the sheet so as to exist independently of each other,
The soundproofing section is arranged such that the sheet is disposed on the substrate side with respect to the support section, and the normal line of the division section defined by each of the hollow cells is approximately perpendicular to the substrate. A soundproof structure in which a material is disposed on the substrate:
前記切り欠き部は、矩形状の格子状構造体の対角線に沿って十字に設けられるか、または矩形状の格子状構造体の向かい合う辺の中点同士を結んだ線に沿って十字に設けられる、請求項１～３のいずれか１項に記載の防音構造体。The cutout portion is provided in a cross shape along a diagonal line of the rectangular lattice structure, or is provided in a cross shape along a line connecting midpoints of opposite sides of the rectangular lattice structure. , the soundproof structure according to any one of claims 1 to 3.
矩形状の前記支持部の向かい合う辺の中点同士を結んだ線に沿って十字に分割されるように前記複数の格子状構造体が配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載の防音構造体。According to any one of claims 1 to 3, the plurality of lattice-like structures are arranged so as to be divided into crosses along a line connecting midpoints of opposite sides of the rectangular support part. Soundproof structure as described.
前記複数の格子状構造体の前記基板とは反対側の開口断面に前記複数の格子状構造体を互いに連結するための連結部が設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の防音構造体。 The supporting portion has a plurality of the lattice-like structures, and the plurality of lattice-like structures are arranged on the sheet so as to exist independently of each other, and
According to any one of claims 1 to 3 , wherein a connecting portion for connecting the plurality of lattice-like structures to each other is provided in an opening cross section of the plurality of lattice-like structures on a side opposite to the substrate. Soundproof structure as described.
前記シートは、前記防音材が前記開口部を覆うように、前記開口部の周縁に沿って前記基板に固定されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の防音構造体。 the substrate has an opening;
The soundproof structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the sheet is fixed to the substrate along the periphery of the opening so that the soundproofing material covers the opening.
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