隔音结构、隔断结构、窗部件以及笼状物的制作方法

文档序号:15884737发布日期:2018-11-09 18:38阅读:340来源:国知局
隔音结构、隔断结构、窗部件以及笼状物的制作方法

本发明涉及一种隔音结构、利用该隔音结构的隔断结构、窗部件以及笼状物(cage)。

背景技术

一般的噪声大多存在于宽频带的频率内,低频声音感知为压力,由于耳朵的结构对中频带(1000hz~4000hz左右)的灵敏度良好,因此中频带感知为很大,高频声音感知为刺耳。因此,对于宽频带的噪声,需要在宽频带上采取措施。

例如,在风噪声等中还有如白噪声那样具有从低频区域到高频区域的声压的噪声,需要对宽频带噪声采取措施。尤其,在各种设备(影印机等办公设备、吸尘器或空气净化器等家电、汽车及电车等)内的噪声措施中设备的大小受到限制,因此要求能够以小空间进行隔音的隔音结构。

以往,作为针对宽频带频率噪声的一般的隔音材料,使用了聚氨酯海绵和玻璃棉等。但是,当将聚氨酯海绵和玻璃棉等用作隔音材料时,由于体积对增加吸收率是必要的,因此在设备内大小受到限制时存在无法得到充分的隔音性能的问题。并且,存在材料并不耐于环境而是导致材料劣化的问题。而且,由于是纤维状,因此导致因纤维的尘埃而污染环境,存在无法在洁净室内或具有精密设备的环境、并且污染成为问题的生产场所等中使用,对管道风扇等产生影响等问题。并且,聚氨酯海绵和玻璃棉等所具有的孔是三维孔洞,因此存在光的透射率低的问题。

另一方面,作为吸收特定频带的声音的隔音结构,存在利用膜振动的隔音结构和利用亥姆霍兹共振的隔音结构。

利用膜振动的隔音结构通过膜振动的共振频率来发生吸音,因此虽然通过共振频率而吸收增加,但在其他频率中吸音减小,吸音的频带的宽频带化会很难。

例如如专利文献1所示,利用亥姆霍兹共振的隔音结构具有在形成有许多贯穿孔的板状部件的背面配置屏蔽板而设置声学上封闭的封闭空间的结构。

对于这种利用亥姆霍兹共振的隔音结构,当声音从外部侵入贯穿孔时成为连结有如下部分的结构,即,贯穿孔内的空气通过声音移动的运动方程所支配的部分和封闭空间内的空气通过声音反复膨胀压缩的弹簧方程所支配的部分。通过每个方程,贯穿孔内的空气的移动成为压力相位比局部速度相位前进90度的线圈行为,封闭空间内的空气的移动成为压力相位比局部速度相位滞后90度的电容器行为。因此,亥姆霍兹共振整体作为声音的等效电路而成为所谓的lc串联电路,具有通过贯穿孔面积和长度、封闭空间的体积确定的共振。在该共振时,声音在贯穿孔内多次往复,在此期间,通过与贯穿孔的摩擦,以特定频率强烈地发生吸音。

并且,专利文献2中,作为不具有封闭空间而具有贯穿孔的隔音结构,记载有隔音片,该隔音片具有:片材,具有多个贯穿孔;以及集音部,具有中心与片材的贯穿孔几乎一致的贯穿孔,具有随着从片材的距离增大而直径增大的形状,并且设置在片材的外部。

并且,专利文献3中公开了如下吸音体,其被成为框架的隔断壁隔开,并被由板状部件制成的后壁(刚性壁)封闭,前部被覆盖形成开口部的空腔的开口部的膜材料(膜状吸音材料)包覆,在其上载置按压板,并且在从最不容易生成通过膜材料的声波产生位移的区域即开口部的周缘部的固定端距离膜状吸音材料表面的尺寸的20%的范围内的区域(角部分)形成有亥姆霍兹共振用共振孔。在该吸音体中,除了共振孔以外,空腔被封闭。该吸音体同时发挥通过膜振动的吸音作用和通过亥姆霍兹共振的吸音作用。

以往技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008-9014号公报

专利文献2:日本特开2015-152794号公报

专利文献3:日本特开2009-139556号公报



技术实现要素:

发明要解决的技术课题

如专利文献1中所记载,设为在形成有许多贯穿孔的板状部件的背面设置有封闭空间的结构,在利用亥姆霍兹共振来吸音的结构中,为了制作封闭空间,在板状部件的背面需要不会使声音通过的屏蔽板,并且,由于使用共振作为原理,因此能够吸音的频带很窄且很难宽频带化。

为了解决这种课题,还尝试了将多个孔沿厚度方向或水平方向设置多个或者设置多个背面空间,但由于需要设置多个单元,因此尺寸增大,并且由于需要单独制造,因此存在结构和零件复杂化,零件数量也会增加这种问题。

而且,由于在背后需要封闭空间,因此存在封闭空间的体积尺寸变大的问题,并且,还存在不能确保通气性和废热的问题。

并且,为了遵循弹簧方程,上述封闭空间内的空气通过声音反复膨胀压缩的现象限定于声音的波长充分大于封闭空间的长度的情况。当声音的波长大约为封闭空间的长度或小于该长度时,由于在封闭空间内发生声音的干涉或共振,因此不会成为简单的弹簧方程,从而亥姆霍兹共振的前提被破坏。

并且,另一方面,为了使背后封闭空间作为弹簧而相对于波长的长声音进行共振,需要根据声音的波长增加封闭空间本身的尺寸,并且在相对于波长过小的封闭空间中不会发挥作用。

因此,为了得到亥姆霍兹共振,相对于成为隔音对象的声音的波长,封闭空间的大小的上限和下限均受到限制。

因此,例如当考虑到在常温下相对于空气的亥姆霍兹共振时,为了对应于100000hz,必须将具有贯穿孔的板状部件与屏蔽板之间的距离设为距第一条件约小于3.4mm,即使为10000hz,也必须小于34mm,从而确定大小的上限。但是,在该情况下,例如与波长为100hz的3.4m相比,封闭空间过小并且很难有效地产生亥姆霍兹共振。可听范围的频带非常宽,扩展到20~20000hz,多出3位数,该范围外的声音也能够通过振动等感知。这表示与3位数以上的波长范围相关。因此,当以吸收高频侧的声音的方式设计了亥姆霍兹共振器时,在低频侧,封闭空间尺寸相对于波长尺寸变得过小而很难产生共振。另一方面,当以吸收低频侧的声音的方式设计了亥姆霍兹共振器时,在高频侧,封闭空间尺寸相对于波长尺寸变得过大而亥姆霍兹共振的前提破坏。因此,在亥姆霍兹共振中,不仅从使用共振的方面考虑,而且从封闭空间的作为弹簧的行为考虑,宽频带化也很困难。

另一方面,专利文献2中记载的隔音片根据片材本身的重量依据质量规则通过反射来进行隔音,贯穿孔部分并不有助于隔音,通过设计贯穿孔的周边的结构,即使钻开贯穿孔,也会以尽可能接近原始片材所具有的隔音性能的性能保持。因此,无法得到比质量规则高的隔音性能,并且由于声音被反射,因此存在无法很好地吸收的问题。

反射声音来进行隔音的方法被称为隔音,但仅通过吸收的较小的反射,很多情况下例如在设备内噪声中已反射的噪声最终会从其他部位放射出,有时无法抑制噪声。并且在抑制室内的混响等中没有效果。因此,在进行如设备噪声等的隔音这种需要通过吸收进行隔音的许多情况下,基于反射的隔音片无法显现充分的隔音性能。

并且,专利文献3中,由于需要同时利用由膜振动引起的吸音作用和由亥姆霍兹共振引起的吸音作用,因此成为框架的隔断壁的后壁被板状部件封闭,与专利文献1相同地,存在没有使风和热通过的能力且变得充满热量,从而不适合设备和汽车等的隔音的问题。

本发明的目的在于消除上述现有技术的问题点,并提供一种在宽频带内显现高隔音性能,能够轻量化,能够小型化,能够确保通气性,并且具有光的透射性的隔音结构。

用于解决技术课题的手段

本发明人等为了实现上述目的而进行深入研究的结果,发现通过如下能够解决上述课题,从而完成了本发明,即,一种隔音结构,其具备板状部件,该板状部件具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔,该隔音结构中,贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm,当将贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,贯穿孔的平均开口率rho在如下范围内,该范围大于0且小于1,并且以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限且以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限。

即,发现了通过以下结构能够实现上述目的。

[1]一种隔音结构,其具备板状部件,该板状部件具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔,该隔音结构中,

贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm,

当将贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,贯穿孔的平均开口率rho在如下范围内,该范围大于0且小于1,并且以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限且以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限。

[2]根据[1]所述的隔音结构,其中,多个贯穿孔的平均开口率为2%以上。

[3]根据[1]或[2]所述的隔音结构,其中,多个板状部件排列在厚度方向上。

[4]根据[1]至[3]中任一项所述的隔音结构,其中,贯穿孔的所述内壁面的表面粗糙度ra为0.1μm~10.0μm。

[5]根据[1]至[4]中任一项所述的隔音结构,其中,贯穿孔的内壁面以多个粒子状形状形成,形成在内壁面的凸部的平均粒径为0.1μm~10.0μm。

[6]根据[1]至[5]中任一项所述的隔音结构,其中,板状部件的形成材料为金属。

[7]根据[1]至[6]中任一项所述的隔音结构,其中,板状部件的形成材料为铝。

[8]根据[1]至[7]中任一项所述的隔音结构,其中,多个贯穿孔被无规地排列。

[9]根据[1]至[8]中任一项所述的隔音结构,其中,多个贯穿孔包含两种以上不同孔径的贯穿孔。

[10]根据[1]至[9]中任一项所述的隔音结构,其中,贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且50μm以下。

[11]根据[1]至[10]中任一项所述的隔音结构,其中,至少一部分贯穿孔的形状为在贯穿孔的内部成为最大直径的形状。

[12]一种隔断结构,其具有[1]至[11]中任一项所述的隔音结构。

[13]一种窗部件,其具有[1]至[11]中任一项所述的隔音结构。

[14]一种笼状物,其具有[1]至[11]中任一项所述的隔音结构。

发明效果

根据本发明,能够提供一种在宽频带内显现高隔音性能,能够轻量化,能够小型化,能够确保通气性,并且具有光的透射性的隔音结构。

附图说明

图1是概念性地表示本发明的隔音结构的一例的主视图。

图2是图1所示的隔音结构的剖视图。

图3是概念性地表示利用本发明的隔音结构的形态的一例的立体图。

图4是概念性地表示本发明的隔音结构的另一例的立体图。

图5a是用于说明本发明的铝板的优选制造方法的一例的示意性剖视图。

图5b是用于说明本发明的铝板的优选制造方法的一例的示意性剖视图。

图5c是用于说明本发明的铝板的优选制造方法的一例的示意性剖视图。

图5d是用于说明本发明的铝板的优选制造方法的一例的示意性剖视图。

图5e是用于说明本发明的铝板的优选制造方法的一例的示意性剖视图。

图6是表示贯穿孔的内壁面的afm测定的结果的图。

图7是拍摄了贯穿孔的内壁面的图。

图8是表示频率与声学特性之间的关系的曲线图。

图9是表示平均开口率与吸收率之间的关系的曲线图。

图10是表示平均开口直径与吸收率之间的关系的曲线图。

图11是表示频率与吸收率之间的关系的曲线图。

图12是表示频率与吸收率之间的关系的曲线图。

图13是表示频率与吸收率之间的关系的曲线图。

图14是表示频率与吸收率之间的关系的曲线图。

图15是表示频率与吸收率之间的关系的曲线图。

图16是表示平均开口直径、平均开口率以及吸收率之间的关系的曲线图。

图17是表示平均开口直径、平均开口率以及吸收率之间的关系的曲线图。

图18是表示平均开口直径、平均开口率以及吸收率之间的关系的曲线图。

图19是表示平均开口直径与吸收率成为极大值的平均开口率之间的关系的曲线图。

图20是表示平均开口直径与极大吸收率之间的关系的曲线图。

图21是表示平均开口直径与吸收率之间的关系的曲线图。

图22是表示平均开口率与声学特性之间的关系的曲线图。

图23是表示平均开口率与声学特性之间的关系的曲线图。

图24是表示平均开口直径与最佳平均开口率之间的关系的曲线图。

图25是表示平均开口直径与最佳平均开口率之间的关系的曲线图。

图26是表示平均开口率与最大吸收率之间的关系的曲线图。

图27是表示平均开口率与最大吸收率之间的关系的曲线图。

图28是具有本发明的隔音结构的隔音部件的一例的剖视示意图。

图29是表示距离与眼睛分辨率之间的关系的曲线图。

图30是表示频率与吸收率之间的关系的曲线图。

图31是用于说明视觉辨认性的测定方法的示意图。

图32是拍摄了测定视觉辨认性后的结果的图。

图33是拍摄了测定视觉辨认性后的结果的图。

具体实施方式

以下,对本发明进行详细说明。

以下记载的构成要件的说明根据本发明的代表性实施方式而完成,但本发明并不限定于这种实施方式。

另外,本说明书中,用“~”表示的数值范围表示将记载于“~”前后的数值作为下限值和上限值而包含的范围。

[隔音结构]

本发明的隔音结构,其具备板状部件,该板状部件具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔,该隔音结构中,贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm,

当将贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,贯穿孔的平均开口率rho在如下范围内,该范围大于0且小于1,并且以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限且以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限。

利用图1和图2对本发明的隔音结构的结构进行说明。

图1是表示本发明的隔音结构的优选实施方式的一例的示意性主视图,图2是图1的剖视图。

如图1和图2所示,隔音结构10是在板状部件12上形成多个沿厚度方向贯穿的贯穿孔14而成的结构。

这种隔音结构10用于影印机、送风机、空调设备、换气扇、泵类、发电机、管道、此外还有涂布机或旋转机、输送机等发出声音的各种类型的制造设备等工业设备、汽车、电车、航空器等交通运输设备、冰箱、洗衣机、烘干机、电视机、复印机、微波炉、游戏机、空调、风扇、pc、吸尘器、空气净化器、换气扇等一般家用设备等中,并且适当配置在各种设备中从噪声源发出的声音所通过的位置上。

例如,如图3所示,配置在与噪声源52连通的配管50的开放端,并吸收从噪声源52发出的声音。

形成在板状部件12的多个贯穿孔14的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm。

在此,隔音结构10具有如下结构,即当将多个贯穿孔14的平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件12的厚度设为t(μm)时,贯穿孔14的平均开口率rho在如下范围内,该范围大于0且小于1,并且以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限且以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限。

如后述,本发明的隔音结构以上述范围的平均开口率具有平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm的微细的贯穿孔,由此在声音通过微细的贯穿孔时通过贯穿孔的内壁面与空气之间的摩擦来吸音。即,即使具有封闭空间,封闭空间的体积也与现有亥姆霍兹共振的最佳的体积不同,并且以与该封闭空间的共振不同的机理来吸音。这样,隔音结构10并不使用亥姆霍兹共振的原理,即,并不将贯穿孔内的空气层与封闭空间内的空气层的连结作为质量弹簧发挥作用以引起共振而吸音的原理。

如上所述,设为在形成有许多贯穿孔的板状部件的一个面侧(以下,还称为背面)设置有封闭空间的结构,在利用亥姆霍兹共振来吸音的结构中,为了制作封闭空间,在板状部件的背面需要不会使声音通过的屏蔽板,并且,由于将共振用作原理,因此能够吸音的频带很窄且很难宽频带化。

为了解决这种课题,还尝试了将多个孔沿厚度方向或水平方向设置多个或者设置多个背面的封闭空间,但由于需要设置多个单元,因此尺寸增大,并且由于需要单独制造,因此存在结构和零件复杂化、零件数量也会增加这种问题。

而且,由于在背后需要封闭空间,因此存在封闭空间的体积尺寸变大的问题,并且,还存在不能确保通气性和废热的问题。

并且,在不具有封闭空间而具有贯穿孔的隔音结构中,提出了通过设计贯穿孔的周边的结构,即使钻开贯穿孔,也会以尽可能接近原始片材所具有的隔音性能的性能保持的结构,但无法得到更高的隔音性能,并且由于声音被反射,因此存在无法很好地吸收的问题。

相对于此,本发明人等发现通过设为如下隔音结构,可以不与背面的封闭空间共振而得到吸音效果,该隔音结构具备板状部件,该板状部件具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔,该隔音结构中,贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm,当将多个贯穿孔14的平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件12的厚度设为t(μm)时,贯穿孔14的平均开口率rho在如下范围内,该范围大于0且小于1,并且以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限且以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限。

本发明人等推测本发明的隔音结构的吸音机理是声音通过微细的贯穿孔时由贯穿孔的内壁面与空气之间的摩擦引起的声能向热能的变化。该机理是由于贯穿孔尺寸微细而发生的,因此与基于共振的机理不同。通过贯穿孔作为空气中的声音而直接通过的路径的阻抗远远小于暂且转换为膜振动后再次作为声音而放射的路径的阻抗。因此,与膜振动相比,声音更容易通过微细的贯穿孔的路径。当通过该贯穿孔部分时,声音从整个板状部件的宽面积集中通过到贯穿孔的窄面积。声音聚集在贯穿孔中,由此局部速度变得极大。由于摩擦与速度相关,因此摩擦在微细的贯穿孔内变大并转换为热。

当贯穿孔的平均开口直径小时,贯穿孔的边缘长度相对于开口面积的比率变大,因此认为能够增加在贯穿孔的缘部和内壁面产生的摩擦。通过增加通过贯穿孔时的摩擦,能够将声能转换为热能来吸收声音。

并且,根据本发明人等的研究,发现贯穿孔的平均开口率存在最佳的比例,尤其当平均开口直径为50μm左右以上而比较大时,平均开口率越小,吸收率变得越高。当平均开口率大时声音通过许多贯穿孔中的每一个贯穿孔,相对于此,当平均开口率小时贯穿孔的数量减少,因此认为通过一个贯穿孔的声音变多,通过贯穿孔时的空气的局部速度变得更大,从而进一步增加在贯穿孔的缘部和内壁面产生的摩擦。

这样,本发明的隔音结构不需要在背面具有封闭空间而以具有贯穿孔的板状部件单体发挥作用,因此能够减小尺寸。

并且,如上所述,本发明的隔音结构利用声音通过贯穿孔时的摩擦来吸音,因此能够与声音的频带无关地吸音,并且能够在宽频带吸音。

并且,在背面不具有封闭空间,因此能够确保通气性。

并且,具有贯穿孔,因此能够在散射的同时透射光。

并且,通过形成微细的贯穿孔来发挥作用,因此选择材料的自由度高,对于周边环境的污染或耐环境性能的问题,也能够根据其环境而选择材料,因此能够减少问题。

并且,板状部件具有微细的贯穿孔,因此即使在板状部件上附着有水等液体时,由于表面张力而使得水避开贯穿孔的部分从而不会堵住贯穿孔,因此不易降低吸音性能。

并且,是薄的板状(膜状)部件,因此能够根据所配置的部位来使其弯曲。

本发明的吸音的机理不需要在板状部件的背后具有封闭空间。即,隔音结构仅作为板状部件发挥作用,不需要设置以通过与隔音结构一体化的共振现象引起的吸音为目的的背面的封闭空间结构。

但是,即使对窗户的房间墙壁等封闭空间构成于板状部件的后方,也能够得到相同的功能。另外,本申请中,将板状部件的声音入射的一侧的面设为表面,将相反一侧的面设为背面,将板状部件的背面侧的空间设为背后的空间。

该情况下,将板状部件分离到亥姆霍兹共振破坏的程度时可以得到平坦的特性。具体而言,在常温常压的环境下,需要分离3.4mm以上(100000hz),优选为17mm以上(20000hz可听范围上限),更优选为34mm以上(10000hz)最优选为85mm以上(4000hz)。并且,在板状部件的背后不具有封闭空间的开放系统的情况也为优选特性。

另外,关于“声音的入射方向”,例如当扬声器或机械噪声等噪声源明确时,能够将其本身的方向确定为入射方向。并且,作为定量确定“声音的入射方向”的方法,使用麦克风阵列或波束成形、pu探针,并且与声压的振幅信息一同测定声压的相位信息和粒子速度,由此能够确定声源的方向。

通过使用由onosokkico.,ltd.制造的三维强度探针mi-6420、由microflown制造的pu探针(声压-粒子速度探针)、bruel&kjaer公司的麦克风阵列系统等,不仅能够确定声压的强度,还能够确定位置。在具有充分的空间的宽自由空间中,优选使用麦克风阵列系统从整个空间确定每个频率的噪声源,当管道内等宽度有限时,能够用小型强度探针或pu探针来确定。

在此,从吸音性能等观点考虑,贯穿孔的平均开口直径的上限值小于100μm,优选为80μm以下,更优选为70μm以下,进一步优选为50μm以下,最优选为30μm以下。这是因为,贯穿孔的平均开口直径越小,贯穿孔中有助于摩擦的贯穿孔的边缘长度相对于贯穿孔的开口面积的比率变得越大,从而容易产生摩擦。

并且,平均开口直径的下限值优选为0.5μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为2μm以上。若平均开口直径过小,则通过贯穿孔时的粘性抵抗过高而声音不会充分地通过,因此即使将开口率设为较高,也不会充分地得到吸音效果。

并且,对于贯穿孔的平均开口率rho,如上所述,将平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,贯穿孔的平均开口率rho在如下范围内,该范围大于0且小于1,并且以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限且以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限。

并且,平均开口率rho优选在rho_center-0.050×(phi/30)-2以上且rho_center+0.505×(phi/30)-2以下的范围内,更优选在rho_center-0.048×(phi/30)-2以上且rho_center+0.345×(phi/30)-2以下的范围内,进一步优选在rho_center-0.085×(phi/20)-2以上且rho_center+0.35×(phi/20)-2以下的范围内,尤其优选在(rho_center-0.24×(phi/10)-2)以上且(rho_center+0.57×(phi/10)-2)以下的范围内,最优选在(rho_center-0.185×(phi/10)-2)以上且(rho_center+0.34×(phi/10)-2)以下的范围内。对于该方面,通过后述模拟进行详细说明。

另外,对于贯穿孔的平均开口直径,使用高分辨率扫描型电子显微镜(sem),以200倍的倍率从板状部件的一个面拍摄板状部件的表面,在所得sem照片中,提取20个周围以环状连接的贯穿孔,读取其开口直径并计算出它们的平均值作为平均开口直径。如果,当在1张sem照片内贯穿孔小于20个时,在周边的其他位置拍摄sem照片并进行计数直至总数量成为20个。

另外,对于开口直径,分别测量贯穿孔部分的面积,并利用替换为相同面积的圆时的直径(当量圆直径)进行了评价。即,贯穿孔的开口部的形状并不限定于大致圆形,因此当开口部的形状为非圆形状时,以相同面积的圆的直径进行了评价。因此,例如即使当为如两个以上的贯穿孔一体化的形状的贯穿孔时,也将它们视作一个贯穿孔,并将贯穿孔的当量圆直径作为开口直径。

这些作业例如能够使用“imagej”(https://imagej.nih.gov/ij/),并通过粒子分析(analyzeparticles)来计算所有当量圆直径、开口率等。

并且,对于平均开口率,使用高分辨率扫描型电子显微镜(sem),以200倍的倍率从正上方拍摄板状部件的表面,对于所得sem照片的30mm×30mm视场(5部位),用图像分析软件等进行二值化并观察贯穿孔部分和非贯穿孔部分,根据贯穿孔的开口面积的总计和视场的面积(几何面积),从比率(开口面积/几何面积)来计算,并计算出各视场(5部位)中的平均值作为平均开口率。

在此,本发明的隔音结构中,多个贯穿孔可以被规则地排列,也可以被无规地排列。从微细的贯穿孔的生产性、吸音特性的稳健性以及抑制声音的衍射等观点考虑,优选被无规地排列。关于声音的衍射,若贯穿孔被周期性地排列,则随着该贯穿孔的周期而产生声音的衍射现象,会担心声音通过衍射而弯曲并且噪声的前进方向被分成多个。无规是指成为不具有如完美地排列的周期性的配置的状态,成为显现由各贯穿孔引起的吸收效果,但不产生由贯穿孔间最小距离引起的衍射现象的配置。

并且,本发明的实施例中具有通过卷状连续处理中的蚀刻处理制作出的样品,但为了批量生产,表面处理等一并形成无规的图案比制作周期性排列的工艺更容易,因此从生产性的观点考虑,也优选被无规地排列。

另外,本发明中,如下定义贯穿孔被无规地配置。

当为完美的周期性结构时,显现强衍射光。并且,即使如只有一小部分周期性结构的位置不同,也由于其余的结构而显现衍射光。衍射光是叠加来自周期性结构的基本单元的散射光而形成的波,因此即使只要一小部分被干扰,由其余的结构引起的干涉也是产生衍射光的机理。

因此,随着周期性结构干扰的基本单元增加,加强衍射光的干涉的散射光减少,由此衍射光的强度减小。

因此,本发明中的“无规”是表示总体的至少10%的贯穿孔偏离周期性结构的状态。根据上述讨论,为了抑制衍射光,偏离周期性结构的基本单元越多越好,因此优选总体的50%偏离的结构,更优选总体的80%偏离的结构,进一步优选总体的90%偏离的结构。

作为偏离的验证,能够通过采取容纳5个以上贯穿孔的图像并对其进行分析来进行。所容纳的贯穿孔的数量越多,能够进行精度更高的分析。图像不仅能够通过光学显微镜、sem来使用,而且只要是能够识别多个贯穿孔的位置的图像,仍能够使用。

在已拍摄的图像中,关注一个贯穿孔而测定与其周围的贯穿孔之间的距离。将最近的距离设为a1,将第二、第三、第四近的距离分别设为a2、a3、a4。此时,当a1至a4中两个以上的距离一致(例如,将该一致的距离设为b1)时,能够判断该贯穿孔为对b1的距离具有周期性结构的孔。另一方面,当a1至a4中的哪一个距离都不一致时,能够判断该贯穿孔为偏离周期性结构的贯穿孔。对图像上的所有贯穿孔进行该作业并进行判断。

在此,对于上述“一致”,当将所关注的贯穿孔的孔径设为φ时,直至偏离φ前设为一致。也就是说,当为a2-φ<a1<a2+φ的关系时,a2与a1设为一致。为是因为,由于衍射光被认为是来自各贯穿孔的散射光,因此认为在孔径φ的范围内会产生散射。

接着,例如对“对b1的距离具有周期性结构的贯穿孔”的数量进行计数,并求出相对于图像上的所有贯穿孔的数量的比例。当将该比例设为c1时,比例c1为具有周期性结构的贯穿孔的比例,1-c1成为偏离周期性结构的贯穿孔的比例,1-c1成为确定上述“无规”的数值。当存在多个距离例如“对b1的距离具有周期性结构的贯穿孔”和“对b2的距离具有周期性结构的贯穿孔”时,对b1和b2分别单独进行计数。如果设为对b1的距离的周期性结构的比例为c1、对b2的距离的周期性结构的比例为c2,则在(1-c1)和(1-c2)均为10%以上时,其结构成为“无规”。

另一方面,当(1-c1)和(1-c2)中的任一个小于10%时,成为其结构具有周期性结构而非“无规”。这样,当对偏离的比例c1、c2、……也满足“无规”的条件时,将其结构定义为“无规”。

并且,多个贯穿孔可以是包含一种开口直径的贯穿孔,也可以是包含两种以上的开口直径的贯穿孔。从生产性的观点、耐久性的观点等考虑,优选包含两种以上的开口直径的贯穿孔。

作为生产性,与上述无规排列相同地,从大量地进行蚀刻处理的观点考虑,容许孔径的偏差会提高生产性。并且,作为耐久性的观点,由于灰尘和尘埃的尺寸根据环境而不同,因此如果设为一种开口直径的贯穿孔,则在主要尘埃的尺寸与贯穿孔大致吻合时,会对所有孔带来影响。通过设置多种开口直径的贯穿孔,从而成为能够在各种环境下适用的装置。

并且,根据国际公开wo2016/060037号中记载的制造方法等,能够形成孔径在贯穿孔内部涨大的、在内部成为最大直径的贯穿孔。根据该形状,贯穿孔尺寸程度的尘埃(灰尘、调色剂、无纺布或散开的发泡体等)难以堵塞内部,从而具有贯穿孔的膜的耐久性提高。

比贯穿孔的最外侧表面的直径大的尘埃不会侵入贯穿孔内,而小于直径的尘埃能够通过内部直径的增大而直接通过贯穿孔内。

由此可知,如果考虑内部以相反的形状变窄的形状,则通过贯穿孔的最外侧表面的尘埃捕获在内部直径小的部分,与尘埃容易保持原样地残留的情况相比,在内部成为最大直径的形状对抑制尘埃的堵塞方面有利。

并且,如所谓的锥形那样,在膜的任一个表面成为最大直径,且内部直径大致单调减少的形状中,从成为最大直径的一侧进入满足“最大直径>尘埃的尺寸>另一表面的直径”的关系的尘埃时,内部形状如斜坡那样发挥作用,并在中途堵塞的可能性变得更大。

并且,从进一步增加声音通过贯穿孔内时的摩擦的观点考虑,优选贯穿孔的内壁面被粗糙化(参考图7)。具体而言,贯穿孔的内壁面的表面粗糙度ra优选为0.1μm以上,更优选为0.1μm~10.0μm,更优选为0.2μm以上且1.0μm以下。

在此,能够通过用afm(原子力显微镜(atomicforcemicroscope))测量贯穿孔内来测定表面粗糙度ra。作为afm,例如能够使用hitachihigh-techsciencecorporation制造的spa300。能够使用omcl-ac200ts并在dfm(动态力模式(dynamicforcemode))模式下测定悬臂。贯穿孔的内壁面的表面粗糙度为几微米左右,因此从具有几微米的测定范围和精度的观点考虑,优选使用afm。

另外,图7是对后述实施例1的样品拍摄了sem照片的图。

并且,通过从贯穿孔内的sem图像将贯穿孔内的凹凸的各凸部视作粒子,能够计算出凸部的平均粒径。

具体而言,将以2000倍的倍率拍摄的sem图像(1mm×1mm左右的视场)取为imagej,以使凸部变白的方式将其二值化为白黑,并通过粒子分析(analyzeparticles)来求出其各凸部的面积。对各凸部求出其各面积和假定为相同面积的圆的当量圆径,并计算出其平均值作为平均粒径。

例如,后述实施例1的粒径分布成1~3μm左右,平均时为2μm左右。该凸部的平均粒径优选为0.1μm以上且10.0μm以下,更优选为0.15μm以上且5.0μm以下。

在此,在后述模拟结果中,在通过与实施例1对应的设计的模拟计算之后测量了贯穿孔内的速度。贯穿孔内的速度在声压为1[pa](=94db)时成为5×10-2(m/s)左右,在声压为60db时成为1×10-3(m/s)左右。

当吸收频率为2500hz的声音时,根据局部速度得知,以声波为媒介的介质的局部移动速度。由此,假设粒子在贯穿孔的贯穿方向上振动而求出移动距离。由于声音进行振动,因此其距离振幅成为能够在半个周期内移动的距离。在2500hz时,一个周期为1/2500秒,因此其一半的时间能够在相同方向上。从局部速度求出的声波半个周期内的最大移动距离(声学移动距离)在94db时为10μm,在60db时为0.2μm。因此,通过具有该声学移动距离程度的表面粗糙度而摩擦增加,因此优选上述表面粗糙度ra的范围以及凸部的平均粒径的范围。

在此,从贯穿孔的视觉辨认性的观点考虑,形成在板状部件的多个贯穿孔的平均开口直径优选为50μm以下,更优选为20μm以下。

当将本发明的隔音结构中使用的具有微细的贯穿孔的板状部件配置在壁表面或可见位置时,如果贯穿孔本身可见,则损害设计性,并且担心孔看起来是开放的,因此优选难以看到贯穿孔。如果在房间内的隔音壁、调音壁、隔音板、调音板以及机械的外装部分等各种位置都可以看到贯穿孔,则会出现问题。

首先,对一个贯穿孔的视觉辨认性进行研究。

以下,在视力为1的情况下对人眼分辨率进行讨论。

视力为1的定义是分解1角分来观看的情况。这表示在30cm的距离下能够分87μm。图29中示出视力为1时的距离与分辨率之间的关系。

贯穿孔是否可见与上述视力密切相关。如通过landolt环的间隙部分的识别来进行视力检查那样,在是否会看到两点和/或两条线段之间的空白取决于分辨率。即,就小于眼睛分辨率的开口直径的贯穿孔而言,贯穿孔的边缘之间的距离无法用眼睛分辨,因此很难视觉辨认。但能够识别眼睛分辨率以上的开口直径的贯穿孔的形状。

当视力为1时,100μm的贯穿孔能够从35cm的距离分解,但如果50μm的贯穿孔不接近到18cm、20μm的贯穿孔不接近到7cm的距离,则无法进行分解。因此,即使在能够视觉辨认并感知100μm的贯穿孔时,通过使用20μm的贯穿孔,除非接近1/5的极近的距离,否则无法识别。因此,小的开口直径更有利于隐藏贯穿孔。将隔音结构用于墙壁或车内时距观察者的距离一般成为数10cm的距离,但此时开口直径为100μm左右成为其边界。

接着,对通过贯穿孔发生的光散射进行讨论。由于可见光的波长为400nm~800nm(0.4μm~0.8μm)左右,因此在本发明中讨论的数10μm的开口直径充分大于光学波长。此时,在可见光中散射截面积(表示物体散射的强度的量,单位为面积)与几何截面积大致一致,即在本次情况下与贯穿孔的截面积大致一致。即,得知可见光散射的大小与贯穿孔的半径(当量圆直径的一半)的平方成比例。因此,贯穿孔越大,光散射的强度以贯穿孔的半径的平方越增强。贯穿孔单体的可见度与光的散射量成比例,因此即使在平均开口率相同时,也容易看到各贯穿孔大的情况。

最后,对关于贯穿孔的排列不具有周期性的无规排列和周期性排列之间的差异进行研究。在周期性排列中,与其周期相应地发生光的衍射现象。此时,透射的白色光、反射的白色光以及宽光谱的光等被照射时,以各种方式看到颜色,如光进行衍射并且颜色错位而看起来像彩虹、颜色以特定角度强烈反射等,因此图案很显眼。在后述实施例中,相对于镍周期性地形成多个贯穿孔,但如果尝试将该镍膜在荧光灯中加水印,则看到由衍射光引起的颜色的蔓延。

另一方面,当无规地排列时,不发生上述衍射现象。对于形成有在后述实施例中制作的微细的贯穿孔的铝膜,均确认到即使尝试在荧光灯中加水印也不会看到由衍射光引起的颜色变化。并且,确认到即使以反射配置观察,外观也具有与普通铝箔相同的金属光泽,并且不会发生衍射反射。

并且,在图1所示的例子中,将形成有多个贯穿孔14的一个板状部件12作为隔音结构10,但并不限定于此,也可以将形成有多个贯穿孔的两个以上的板状部件设为沿厚度方向排列的结构。即,也可以设为沿厚度方向排列两个以上本发明的隔音结构10的隔音结构。

例如,图4所示的隔音结构20沿厚度方向排列了两个形成有多个贯穿孔14的板状部件12。

当沿厚度方向排列两个以上的板状部件12时,板状部件12彼此可以相接,也可以分开。

当分开配置板状部件12彼此时,可以在板状部件12之间的不妨碍声音的通过的位置配置间隔。

在此,如上所述,本发明中的吸音的机理是向声音通过贯穿孔时由摩擦引起的热能的转换。因此,通过贯穿孔时的空气的局部速度越大,吸音性能变得越高。因此,当为排列有两个以上的板状部件12的结构时,优选板状部件12彼此分开配置。通过分开配置板状部件12彼此,由于配置在声音的通过方向的前部的板状部件12的影响,能够抑制通过配置在后部的板状部件12的贯穿孔14时的局部速度下降,从而能够更好的吸音。

在此,若增加板状部件之间的距离,则不仅尺寸变大,而且板状部件之间的距离成为波长的程度,由此显现声音的干涉并且在平坦的吸音特性中消失。因此,作为典型的波长,优选3400hz的声音的波长的长度优选小于100mm,更优选10000hz的声音的波长的长度小于34mm。

另一方面,若板状部件之间的距离接近,则前部的板状部件的贯穿孔中由于摩擦降低的局部速度的影响会影响到后部的板状部件中的吸音。因此,适当地分开会提高效率。

从良好地抑制通过后部的板状部件12的贯穿孔14时的局部速度下降的观点考虑,板状部件12彼此之间的距离优选为5mm以上且100mm以下,更优选为10mm~34mm。

并且,板状部件的厚度并没有限定,但认为厚度越厚,声音通过贯穿孔时受到的摩擦能变得越大,因此更加提高吸音性能。并且,当极为薄时很难处理且容易破裂,因此优选足够厚到能够保持的程度。另一方面,对于小型化、通气性以及光的透射性,优选厚度较薄。并且,当在贯穿孔的形成方法中使用蚀刻等时,厚度越厚,制作时越花费时间,因此从生产性的观点考虑,优选厚度较薄。

从吸音性能、小型化、通气性以及光的透射性的观点考虑,板状部件的厚度优选为5μm~500μm,更优选为7μm~300μm,尤其优选为10μm~100μm。

板状部件的材质并没有限定,能够利用铝、钛、镍、坡莫合金、42合金、可伐合金(kovar)、镍铬合金、铜、铍、磷青铜、黄铜、锌白铜、锡、锌、铁、钽、铌、钼、锆、金、银、铂、钯、钢、钨、铅及铱等各种金属;pet(聚对苯二甲酸乙二酯)、tac(三乙酰纤维素)、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基戊烯、cop(环烯烃聚合物)、聚碳酸酯、zeonor、pen(聚萘二甲酸乙二酯)、聚丙烯及聚酰亚胺等树脂材料;等。而且还能够使用薄膜玻璃等玻璃材料;cfrp(碳纤维增强塑料:carbonfiberreinforcedplastics)及gfrp(玻璃纤维增强塑料:glassfiberreinforcedplastics)这种纤维增强塑料材料。

从杨氏模量高、厚度薄也不易引起振动、以及容易得到在微小的贯穿孔中由摩擦引起的吸音效果等观点考虑,优选使用金属材料。其中,从重量轻、容易通过蚀刻等而形成微小的贯穿孔、以及可得性和成本等观点考虑,优选使用铝。

并且,当使用金属材料时,从抑制生锈等观点考虑,可以在表面实施金属镀层。

而且,可以通过至少在贯穿孔的内表面实施金属镀层,从而将贯穿孔的平均开口直径调整到更小的范围内。

并且,作为板状部件的材料,通过使用像金属材料那种具有导电性且不带电的材料,微小的灰尘和尘埃等不会因静电而吸引到膜上,能够抑制灰尘和尘埃等堵塞在板状部件的贯穿孔中而导致的吸音性能下降。

并且,使用金属材料作为板状部件的材料,由此能够提高耐热性。并且,能够提高耐臭氧性。

并且,当使用金属材料作为板状部件时,能够屏蔽电波。

并且,金属材料对由远红外线引起的辐射热的反射率大,因此通过使用金属材料作为板状部件的材料,也可以作为防止由辐射热引起的传热的隔热材料而发挥作用。此时,板状部件上形成有多个贯穿孔,但贯穿孔的开口直径小,因此板状部件作为反射膜发挥作用。

已知在金属中开有多个微细的贯穿孔的结构作为频率的高通滤波器发挥作用。例如,微波炉的金属网带有的窗具有使作为高频的可见光通过并且屏蔽微波炉中使用的微波的性质。此时,当将贯穿孔的孔径设为φ、将电磁波的波长设为λ时,作为满足φ<λ的关系的长波长成分不会通过,且φ>λ的短波长成分会透射的滤波器发挥作用。

在此,考虑对辐射热的响应。辐射热是指根据物体温度而从物体发射远红外线,并且该远红外线被传递到其他物体的传热机构。已知根据维恩辐射定律(wien'sradiationlaw),室温程度的环境下的辐射热以λ=10μm为中心而分布,并且在长波长侧直至其3倍左右的波长(直至30μm),有效地有助于通过辐射而传递热。如果考虑上述高通滤波器的孔径φ与波长λ之间的关系,则当φ=20μm时较强地屏蔽λ>20μm的成分,而当φ=50μm时成为φ>λ的关系,从而导致辐射热通过贯穿孔而传播。即,孔径φ为数10μm,因此根据孔径φ的不同,辐射热的传播性能较大改变,得知孔径φ即平均开口直径越小,越作为辐射热截止滤波器而发挥作用。因此,从作为防止由辐射热引起的传热的隔热材料的观点考虑,形成在板状部件的贯穿孔的平均开口直径优选为20μm以下。

另一方面,当隔音结构整体需要透明性时,可以使用能够制成为透明的树脂材料或玻璃材料。例如,pet薄膜在树脂材料中杨氏模量比较高、容易获得且透明性也高,因此能够形成贯穿孔且制成合适的隔音结构。

并且,板状部件根据其材料而适当地进行表面处理(镀覆处理、氧化被膜处理、表面涂敷(氟、陶瓷)等),由此能够提高板状部件的耐久性。例如,使用铝作为板状部件的材料时,通过进行铝阳极化处理(阳极氧化处理)或勃姆石处理,能够在表面形成氧化被膜。通过在表面形成氧化被膜,能够提高耐腐蚀性、耐磨耗性以及耐划伤性等。并且,通过调整处理时间而调整氧化被膜的厚度,由此能够进行由光学干涉引起的色调的调整。

并且,能够对板状部件实施着色、装饰、点缀以及设计等。作为实施这些的方法,根据板状部件的材质或表面处理的状态来选择适当的方法即可。例如,能够使用利用了喷墨法的印刷等。并且,当使用铝作为板状部件的材料时,通过进行彩色铝阳极化处理,能够进行耐久性高的着色。彩色铝阳极化处理指在表面上进行铝阳极化处理之后,使染料渗透,然后对表面进行封口处理的处理。据此,能够制成金属光泽的有无和颜色等设计性高的板状部件。并且,通过在形成贯穿孔之后进行铝阳极化处理,仅在铝部分形成阳极氧化被膜,因此能够在不会导致染料覆盖贯穿孔且吸音特性不会下降的情况下进行装饰。

通过结合上述铝阳极化处理,能够附着各种颜色和设计。

<铝基材>

被用作板状部件的铝基材并没有特别限定,例如能够使用jis标准h4000中记载的合金号1085、1n30、3003等公知的铝基材。另外,铝基材是以铝为主成分且含有微量的异元素的合金板。

作为铝基材的厚度,并没有特别限定,优选为5μm~1000μm,更优选为7μm~200μm,尤其优选为10μm~100μm。

以下,对能够与具有本发明的隔音结构的隔音部件进行组合的结构部件的物性或特性进行说明。

[阻燃性]

当使用具有本发明的隔音结构的隔音部件作为建材或设备内隔音材料时,要求其为阻燃性。

因此,板状部件优选为阻燃性板状部件。当使用树脂作为板状部件时,例如可使用作为阻燃性pet薄膜的lumirror(注册商标)非卤素阻燃型zv系列(torayindustries,inc.制造)、teijintetoron(注册商标)uf(teijinlimited制造)和/或作为阻燃性聚酯类薄膜的dialamy(注册商标)(mitsubishiplastics,inc.制造)等。

并且,通过使用铝、镍、钨及铜等金属材料,也能够赋予阻燃性。

[耐热性]

伴随环境温度的变化,有可能由于本发明的隔音结构的结构部件的膨胀伸缩而使隔音特性发生变化,因此构成该结构部件的材质优选耐热性尤其低热收缩的材质。

当使用树脂作为板状部件时,例如优选使用teijintetoron(注册商标)薄膜sla(teijindupontfilmsco.,ltd.制造)、pen薄膜teonex(注册商标)(teijindupontfilmsco.,ltd.制造)和/或lumirror(注册商标)非退火低收缩型(torayindustries,inc.制造)等。并且,通常还优选使用热膨胀系数比塑料材料小的铝等金属膜。

[耐候性/耐光性]

当具有本发明的隔音结构的隔音部件配置在室外或光线照射的场所时,结构部件的耐侯性成为问题。

因此,当使用树脂作为板状部件时,优选使用特殊聚烯烃薄膜(artply(注册商标)(mitsubishiplastics,inc.制造))、丙烯酸树脂薄膜(acryprene(mitsubishirayonco.,ltd.制造))和/或scotchcalfilm(商标)(3m公司制造)等耐侯性薄膜。

并且,通过使用铝等金属材料,也能够对紫外线等赋予耐光性。

关于耐湿性,也优选适当地选择具有高耐湿性的板状部件。关于吸水性、耐化学品性,也优选适当地选择板状部件。

[尘埃]

在长期的使用过程中,尘埃会附着于板状部件表面,有可能影响本发明的隔音结构的隔音特性。因此,优选防止尘埃的附着或去除所附着的尘埃。

作为防止尘埃的方法,优选使用难以附着尘埃的材质的板状部件。例如,通过使用导电性薄膜(flecria(注册商标)(tdkcorporation制造)和/或ncf(nagaokasangyoco.,ltd.制造))等,使板状部件不带电,由此能够防止由带电引起的尘埃的附着。并且,通过选择如铝等金属材料那种板状部件本身具有导电性的板状部件,能够防止由静电引起的尘埃的附着。

并且,通过使用氟树脂薄膜(di-nocfilm(商标)(3m公司制造))和/或亲水性薄膜(miraclean(lifeguard,inc.制造)、rivex(rikentechnoscorp.制造)和/或sh2clhf(3m公司制造)),也能够抑制尘埃的附着。而且,通过使用光催化薄膜(laclean(kimotoco.,ltd.制造)),也能够防止板状部件的污染。通过将包含这些具有导电性、亲水性和/或光催化性的喷雾和/或氟化合物的喷雾喷涂于板状部件上,也能够得到相同的效果。

并且,能够通过二氧化硅涂层形成包含孔内部的亲水性表面,另一方面能够通过氟涂层制成疏水性表面,而且能够通过同时使用这些涂层而制成容易剥离亲水性污染和疏水性污染的防污涂层。

除了如上述那样使用特殊的膜以外,通过在板状部件上上设置盖,也能够防止污染。作为盖,能够使用具有薄膜材料(saranwrap(注册商标)等)、尘埃无法通过的大小的网眼的网布(金属制、塑料制等)、无纺布、聚氨酯、气凝胶、多孔状薄膜等。

例如,如图28所示的隔音部件30,在板状部件12上以规定的距离分开覆盖膜的方式配置盖32,由此能够防止风或尘埃直接撞击到板状部件12上。

并且,当使用特别薄膜材料等作为盖时,不会贴附于本发明的板状部件12而隔开距离,从而不妨碍本发明的贯穿孔的效果,因此优选。并且,薄膜材料不具有强烈的膜振动而使声音通过,因此若以拉伸薄膜材料的状态进行固定,则容易引起膜振动,因此优选薄膜材料为被松驰地支撑的状态。

作为去除所附着的尘埃的方法,能够通过发射板状部件的声音并强烈地振动板状部件来去除尘埃。并且,通过利用鼓风机或擦拭也能够得到相同的效果。

[风压]

当强风吹到膜时,板状部件成为被挤压的状态,有可能使共振频率发生变化。因此,通过在板状部件上覆盖无纺布、聚氨酯和/或薄膜等,能够抑制风的影响。

[隔音结构的制造方法]

接着,对于本发明的隔音结构的制造方法,以使用铝基材的情况为例来进行说明。

使用了铝基材的隔音结构的制造方法具有如下工序:

被膜形成工序,在铝基材的表面上形成以氢氧化铝为主成分的被膜;

贯穿孔形成工序,在被膜形成工序之后,通过进行贯穿孔形成处理而形成贯穿孔;以及

被膜去除工序,在贯穿孔形成工序之后去除氢氧化铝被膜。

通过具有被膜形成工序、贯穿孔形成工序以及被膜去除工序,能够较佳地形成平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm的贯穿孔。

接着,利用图5a~图5e,对隔音结构的制造方法的各工序进行说明,之后对各工序进行详细说明。

图5a~图5e是表示使用了铝基材的隔音结构的制造方法的优选实施方式的一例的示意性剖视图。

如图5a~图5e所示,隔音结构的制造方法具有如下工序:被膜形成工序(图5a和图5b),对铝基材11的一个主面实施被膜形成处理而形成氢氧化铝被膜13;贯穿孔形成工序(图5b和图5c),在被膜形成工序之后,实施电解溶解处理而形成贯穿孔14,并在铝基材11和氢氧化铝被膜13上形成贯穿孔;以及被膜去除工序(图5c和图5d),在贯穿孔形成工序之后,去除氢氧化铝被膜13并制作包含具有贯穿孔14的板状部件12的隔音结构。

并且,隔音结构的制造方法优选具有粗糙化处理工序(图5d和图5e),该工序中,在被膜去除工序之后,对具有贯穿孔14的板状部件12实施电化学粗糙化处理,从而使板状部件12的表面粗糙化。

氢氧化铝被膜上容易形成小孔,因此在形成氢氧化铝被膜的被膜形成工序之后,在贯穿孔形成工序中实施电解溶解处理而形成贯穿孔,由此能够形成平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm的贯穿孔。

〔被膜形成工序〕

本发明中,板状部件的制造方法所具有的被膜形成工序是对铝基材的表面实施被膜形成处理而形成氢氧化铝被膜的工序。

<被膜形成处理>

上述被膜形成处理并没有特别限定,例如能够实施与现有公知的氢氧化铝被膜的形成处理相同的处理。

作为被膜形成处理,例如能够适当地采用日本特开2011-201123号公报的<0013>~<0026>段中记载的条件和装置。

本发明中,被膜形成处理的条件根据所使用的电解液而发生各种变化,因此无法同样地确定,通常合适的是电解液浓度为1~80质量%、液温为5~70℃、电流密度为0.5~60a/dm2、电压为1~100v、电解时间为1秒~20分钟,并且被调整为所希望的被膜量。

本发明中,作为电解液,优选使用硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸或这些酸中的两种以上的混合酸来进行电化学处理。

当在含有硝酸、盐酸的电解液中进行电化学处理时,可以在铝基材与反电极之间施加直流电,也可以施加交流电。当对铝基材施加直流电时,电流密度优选为1~60a/dm2,更优选为5~50a/dm2。当连续地进行电化学处理时,优选通过经由电解液向铝基材供电的液体供电方式。

本发明中,通过被膜形成处理形成的氢氧化铝被膜的量优选为0.05~50g/m2,更优选为0.1~10g/m2

〔贯穿孔形成工序〕

贯穿孔形成工序是在被膜形成工序之后实施电解溶解处理而形成贯穿孔的工序。

<电解溶解处理>

上述电解溶解处理并没有特别限定,能够使用直流电或交流电,并且能够在电解液中使用酸性溶液。其中,优选使用硝酸、盐酸中的至少一个以上的酸来进行电化学处理,进一步优选除了这些酸以外,还使用硫酸、磷酸、草酸中的至少一个以上的混合酸来进行电化学处理。

本发明中,作为电解液的酸性溶液除了上述酸以外,还能够使用记载于美国专利第4,671,859号、美国专利第4,661,219号、美国专利第4,618,405号、美国专利第4,600,482号、美国专利第4,566,960号、美国专利第4,566,958号、美国专利第4,566,959号、美国专利第4,416,972号、美国专利第4,374,710号、美国专利第4,336,113号、美国专利第4,184,932号这些各说明书等中的电解液。

酸性溶液的浓度优选为0.1~2.5质量%,尤其优选为0.2~2.0质量%。并且,酸性溶液的液温优选为20~80℃,更优选为30~60℃。

并且,以上述酸为主体的水溶液能够通过向浓度为1~100g/l的酸的水溶液中以从1g/l到饱和的范围添加如下化合物中的至少一种来使用,该化合物为硝酸铝、硝酸钠、硝酸铵等具有硝酸离子的硝酸化合物、氯化铝、氯化钠、氯化铵等具有盐酸离子的盐酸化合物、硫酸铝、硫酸钠、硫酸铵等具有硫酸离子的硫酸化合物。

并且,以上述酸为主体的水溶液中也可以溶解有铁、铜、锰、镍、钛、镁、二氧化硅等铝合金中所含的金属。优选使用向酸的浓度为0.1~2质量%的水溶液中以铝离子成为1~100g/l的方式添加氯化铝、硝酸铝、硫酸铝等而成的溶液。

电化学溶解处理中主要使用直流电流,而当使用交流电流时,其交流电源波并没有特别限定,可使用正弦波、矩形波、梯形波、三角波等,其中,优选矩形波或梯形波,尤其优选梯形波。

(硝酸电解)

本发明中,通过使用了以硝酸为主体的电解液的电化学溶解处理(以下,还简称为“硝酸溶解处理”。),能够容易地形成平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm的贯穿孔。

在此,从容易控制形成贯穿孔的溶解点的理由考虑,优选硝酸溶解处理为使用直流电流,在将平均电流密度设为5a/dm2以上、且将电量设为50c/dm2以上的条件下实施的电解处理。另外,平均电流密度优选为100a/dm2以下,电量优选为10000c/dm2以下。

并且,硝酸电解中的电解液的浓度和温度并没有特别限定,能够使用高浓度例如硝酸浓度为15~35质量%的硝酸电解液在30~60℃的条件下进行电解,或者使用硝酸浓度为0.7~2质量%的硝酸电解液在高温例如80℃以上的条件下进行电解。

并且,能够使用在上述硝酸电解液中混合浓度为0.1~50质量%的硫酸、草酸、磷酸中的至少一种而成的电解液来进行电解。

(盐酸电解)

本发明中,通过使用了以盐酸为主体的电解液的电化学溶解处理(以下,还简称为“盐酸溶解处理”。),也能够容易地形成平均开口直径为1μm以上且小于100μm的贯穿孔。

在此,从容易控制形成贯穿孔的溶解点的理由考虑,优选盐酸溶解处理为使用直流电流,在将平均电流密度设为5a/dm2以上、且将电量设为50c/dm2以上的条件下实施的电解处理。另外,平均电流密度优选为100a/dm2以下,电量优选为10000c/dm2以下。

并且,盐酸电解中的电解液的浓度和温度并没有特别限定,能够使用高浓度例如盐酸浓度为10~35质量%的盐酸电解液在30~60℃的条件下进行电解,或者使用盐酸浓度为0.7~2质量%的盐酸电解液在高温例如80℃以上的条件下进行电解。

并且,能够使用在上述盐酸电解液中混合浓度为0.1~50质量%的硫酸、草酸、磷酸中的至少一种而成的电解液来进行电解。

〔被膜去除工序〕

被膜去除工序是通过进行化学溶解处理而去除氢氧化铝被膜的工序。

上述被膜去除工序例如能够通过实施后述酸蚀刻处理或碱蚀刻处理来去除氢氧化铝被膜。

<酸蚀刻处理>

上述溶解处理是使用比铝优先溶解氢氧化铝的溶液(以下,称为“氢氧化铝溶解液”。)来溶解氢氧化铝被膜的处理。

在此,作为氢氧化铝溶解液,例如优选为含有选自由硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸、铬化合物、锆类化合物、钛类化合物、锂盐、铈盐、镁盐、氟硅酸钠、氟化锌、锰化合物、钼化合物、镁化合物、钡化合物及卤素单质组成的组中的至少一种的水溶液。

具体而言,作为铬化合物,例如可举出氧化铬(iii)、铬酸酐(vi)等。

作为锆类化合物,例如可举出氟化锆铵、氟化锆、氯化锆。

作为钛化合物,例如可举出氧化钛、硫化钛。

作为锂盐,例如可举出氟化锂、氯化锂。

作为铈盐,例如可举出氟化铈、氯化铈。

作为镁盐,例如可举出硫化镁。

作为锰化合物,例如可举出高锰酸钠、高锰酸钾。

作为钼化合物,例如可举出钼酸钠。

作为镁化合物,例如可举出氟化镁五水合物。

作为钡化合物,例如可举出氧化钡、乙酸钡、碳酸钡、氯酸钡、氯化钡、氟化钡、碘化钡、乳酸钡、草酸钡、过氯酸钡、硒酸钡、亚硒酸钡、硬脂酸钡、亚硫酸钡、钛酸钡、氢氧化钡、硝酸钡或它们的水合物等。

上述钡化合物中,优选氧化钡、乙酸钡、碳酸钡,尤其优选氧化钡。

作为卤素单质,例如可举出氯、氟、溴。

其中,优选上述氢氧化铝溶解液为含有酸的水溶液,作为酸,可举出硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸等,也可以是两种以上的酸的混合物。

作为酸浓度,优选为0.01mol/l以上,更优选为0.05mol/l以上,进一步优选为0.1mol/l以上。虽然没有特别的上限,但通常优选为10mol/l以下,更优选为5mol/l以下。

通过使形成有氢氧化铝被膜的铝基材与上述溶解液接触而进行溶解处理。接触方法并没有特别限定,例如可举出浸渍法、喷雾法。其中,优选浸渍法。

浸渍法是将形成有氢氧化铝被膜的铝基材浸渍于上述溶解液中的处理。若在浸渍处理时进行搅拌,则可以进行没有不均的处理,因此优选。

浸渍处理的时间优选为10分钟以上,更优选为1小时以上,进一步优选为3小时以上、5小时以上。

<碱蚀刻处理>

碱蚀刻处理是通过使上述氢氧化铝被膜与碱溶液接触而溶解表层的处理。

作为碱溶液中使用的碱,例如可举出苛性碱、碱金属盐。具体而言,作为苛性碱,例如可举出氢氧化钠(苛性钠)、苛性钾。并且,作为碱金属盐,例如可举出偏硅酸钠、硅酸钠、偏硅酸钾及硅酸钾等碱金属硅酸盐;碳酸钠及碳酸钾等碱金属碳酸盐;铝酸钠及铝酸钾等碱金属铝酸盐;葡萄糖酸钠及葡萄糖酸钾等碱金属醛糖酸盐;磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠及磷酸三钾等碱金属磷酸氢盐。其中,从蚀刻速度快的观点和廉价的观点考虑,优选苛性碱的溶液、以及含有苛性碱和碱金属铝酸盐这两者的溶液。尤其优选氢氧化钠的水溶液。

碱溶液的浓度优选为0.1~50质量%,更优选为0.2~10质量%。当在碱溶液中溶解有铝离子时,铝离子的浓度优选为0.01~10质量%,更优选为0.1~3质量%。碱溶液的温度优选为10~90℃。处理时间优选为1~120秒。

作为使氢氧化铝被膜与碱溶液接触的方法,例如可举出使形成有氢氧化铝被膜的铝基材通过加入有碱溶液的槽中的方法、将形成有氢氧化铝被膜的铝基材浸渍于加入有碱溶液的槽中的方法、以及将碱溶液喷洒在形成有氢氧化铝被膜的铝基材的表面(氢氧化铝被膜)的方法。

〔粗糙化处理工序〕

本发明中,隔音结构的制造方法可具有的任意的粗糙化处理工序是对去除了氢氧化铝被膜的铝基材实施电化学粗糙化处理(以下,还简称为“电解粗糙化处理”。),并对铝基材的表面及背面进行粗糙化的工序。

另外,上述实施方式中,设为在形成贯穿孔之后进行粗糙化处理的结构,但并不限定于此,也可以设为在粗糙化处理之后形成贯穿孔的结构。

本发明中,通过使用了以硝酸为主体的电解液的电化学粗糙化处理(以下,还简称为“硝酸电解”。),能够容易地对表面进行粗糙化。

或者,通过使用了以盐酸为主体的电解液的电化学粗糙化处理(以下,还简称为“盐酸电解”。)也能够进行粗糙化。

〔金属包覆工序〕

本发明中,从能够将通过上述电解溶解处理形成的贯穿孔的平均开口直径调整到0.1μm~20μm左右的小范围内的理由考虑,优选隔音结构的制造方法具有金属包覆工序,该工序中,在上述被膜去除工序之后,用除铝以外的金属包覆至少包含贯穿孔的内壁的铝基材的一部分或全部表面。

在此,“用除铝以外的金属包覆至少包含贯穿孔的内壁的铝基材的一部分或全部表面”是表示包含贯穿孔的内壁的铝基材的整个表面中,至少贯穿孔的内壁被包覆,可以包覆除内壁以外的表面,也可以包覆一部分或全部表面。

金属包覆工序是对具有贯穿孔的铝基材例如实施后述置换处理和镀覆处理的工序。

<置换处理>

上述置换处理是在至少包含贯穿孔的内壁的铝基材的一部分或全部表面上置换镀覆锌或锌合金的处理。

作为置换镀液,例如可举出120g/l氢氧化钠、20g/l氧化锌、2g/l结晶氯化铁、50g/l罗谢尔盐、1g/l硝酸钠的混合溶液等。

并且,可使用市售的zn或zn合金镀液,例如能够使用由okunochemicalindustriesco.,ltd.制造的substarzn-1、zn-2、zn-3、zn-8、zn-10、zn-111、zn-222、zn-291等。

铝基材在这种置换镀液中的浸渍时间优选为15秒~40秒,浸渍温度优选为20~50℃。

<镀覆处理>

通过上述置换处理,当在铝基材的表面置换镀覆锌或锌合金而形成锌被膜时,例如优选在通过后述非电解电镀将锌被膜置换为镍之后,实施通过后述电解电镀析出各种金属的镀覆处理。

(非电解电镀处理)

作为非电解电镀处理中使用的镍镀液,能够广泛使用市售品,例如可举出含有30g/l硫酸镍、20g/l次磷酸钠、50g/l柠檬酸铵的水溶液等。

并且,作为镍合金镀液,可举出磷化合物成为还原剂的ni-p合金镀液或硼化合物成为还原剂的ni-b镀液等。

在这种镍镀液或镍合金镀液中的浸渍时间优选为15秒~10分钟,浸渍温度优选为30℃~90℃。

(电解电镀处理)

作为电解电镀处理,例如在电镀cu时的电镀液例如可举出如下电镀液,即,在纯水中添加60~110g/l硫酸cu、160~200g/l硫酸以及0.1~0.15ml/l盐酸,而且将由okunochemicalindustriesco.,ltd.制造的1.5~5.0ml/ltoplucinasf基质wr、0.5~2.0ml/ltoplucinasf-b以及3.0~10ml/ltoplucinasf整平剂作为添加剂而添加的电镀液。

在这种铜镀液中的浸渍时间基于cu膜的厚度,因此并没有特别限定,例如当附着2μm的cu膜,优选以2a/dm的电流密度浸渍约5分钟,浸渍温度优选为20℃~30℃。

〔水洗处理〕

本发明中,优选在上述各处理的工序结束之后进行水洗。水洗时能够使用纯水、井水、自来水等。为了防止处理液进入下一工序,可以使用夹持装置。

对于这种隔音结构的制造,可以使用切片状的铝基材进行制造,也可以通过卷对卷(rolltoroll,以下还称为rtor)方式进行。

众所周知,rtor是指从卷绕长的原材料制成的卷材中提取原材料,一边沿长边方向输送一边进行表面处理等各种处理,并将处理过的原材料再次卷绕成卷状的制造方法。

在如上述那种铝基材上形成贯穿孔的制造方法能够根据rtor容易且有效地形成20μm左右的贯穿孔。

并且,贯穿孔的形成方法并不限定于上述方法,根据板状部件的形成材料等以公知的方法进行即可。

例如,当使用pet薄膜等树脂薄膜作为板状部件时,能够通过激光加工等吸收能量的加工方法或冲孔、针加工等通过物理接触进行的机械加工方法来形成贯穿孔。

本发明的隔音结构并不限定于上述工业设备、运输设备以及一般家用设备等各种设备中使用的结构,也能够用于配置在建筑物的房间内且将房间内隔开的固定隔断结构(分区)等固定壁中,以及配置在建筑物的房间内且将房间内隔开的可动隔断结构(分区)等可动壁中。

这样,通过将本发明的隔音结构用作分区,能够在进行了间隔断的空间之间良好地屏蔽声音。并且,尤其在可动式分区的情况下,本发明的结构薄而轻,并且携带容易,因此优点较大。

并且,本发明的隔音结构具有光透射性和通气性,因此也能够较佳地用作窗部件。

或者,作为防止噪声的用途,也能够用作包围成为噪声源的设备例如空调室外机或热水器等笼状物。通过该部件包围噪声源,由此能够在确保放热性和通气性的状态下吸收声音,从而防止噪声。

并且,也可以用于宠物饲养用笼状物中。将本发明的部件适用于饲养宠物的全部或一部分笼状物中,例如通过以该部件替换宠物笼的一个面,能够制成重量轻且具有吸音效果的宠物笼。通过使用该笼状物,能够使笼状物内的宠物免受外部的噪声,并且,能够抑制笼状物内的宠物的叫声外漏。

除了上述以外,本发明的隔音结构还能够用作如下隔音部件。

例如,作为具有本发明的隔音结构的隔音部件,可举出:

建材用隔音部件:作为建材用途而使用的隔音部件;

空调设备用隔音部件:设置在换气口、空调用管道等上,且防止来自外部的噪声的隔音部件;

外部开口部用隔音部件:设置在房间的窗户上,且防止来自室内或室外的噪声的隔音部件;

天花板用隔音部件:设置在室内的天花板上,且控制室内的声音的隔音部件;

地板用隔音部件:设置在地板上,且控制室内的声音的隔音部件;

内部开口部用隔音部件:设置在室内的门、拉门部分,且防止来自各房间的噪声的隔音部件;

卫生间用隔音部件:设置在卫生间内或门(室内外)部,且防止来自卫生间的噪声的隔音部件;

阳台用隔音部件:设置在阳台上,且防止来自自家阳台或相邻阳台的噪声的隔音部件;

室内调音用部件:用于控制房间的声音的隔音部件;

简单隔音室部件:能够简单组装,且移动也简单的隔音部件;

宠物用隔音室部件:包围宠物的房间而防止噪声的隔音部件;

娱乐设施:设置在游戏中心、体育中心、音乐厅、电影院的隔音部件;

施工现场的临时围墙用隔音部件:覆盖施工现场来防止噪声向周围泄漏的隔音部件;

隧道用的隔音部件:设置在隧道内,且防止泄漏于隧道内部和外部的噪声的隔音部件;等。

实施例

以下,根据实施例对本发明进一步进行详细说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等,在不脱离本发明的宗旨的范围内,能够适当进行变更。因此,本发明的范围并不应被以下所示的实施例限定性地解释。

[实施例1]

<隔音结构的制作>

对平均厚度为20μm、大小为210mm×297mm(a4尺寸)的铝基材(jish-4160、合金号:1n30-h、铝纯度:99.30%)的表面实施以下所示的处理,从而制作了隔音结构10。

(a1)氢氧化铝被膜形成处理(被膜形成工序)

使用温度保持在50℃的电解液(硝酸浓度为10g/l、硫酸浓度为6g/l、铝浓度为4.5g/l、流量为0.3m/s),将上述铝基材作为阴极,并在电量总和为1000c/dm2的条件下实施了20秒钟的电解处理,从而在铝基材上形成了氢氧化铝被膜。另外,用直流电源进行了电解处理。电流密度设为50a/dm2

在氢氧化铝被膜形成后,通过喷雾器进行了水洗。

(b1)电解溶解处理(贯穿孔形成工序)

接着,使用温度保持在50℃的电解液(硝酸浓度为10g/l、硫酸浓度为6g/l、铝浓度为4.5g/l、流量为0.3m/s),将铝基材作为阳极,并在电量总和为600c/dm2的条件下实施了24秒钟的电解处理,从而在铝基材和氢氧化铝被膜上形成了贯穿孔。另外,用直流电源进行了电解处理。电流密度设为25a/dm2

在贯穿孔的形成后,通过喷雾器进行水洗并使其干燥。

(c1)氢氧化铝被膜的去除处理(被膜去除工序)

接着,将电解溶解处理后的铝基材在氢氧化钠浓度为50g/l、铝离子浓度为3g/l的水溶液(液温35℃)中浸渍32秒钟之后,在硝酸浓度为10g/l、铝离子浓度为4.5g/l的水溶液(液温50℃)中浸渍40秒钟,从而溶解并去除了氢氧化铝被膜。

然后,通过喷雾器进行水洗并使其干燥,从而制作了具有贯穿孔的隔音结构10。

测定了制作出的隔音结构的贯穿孔的平均开口直径和平均开口率的结果,平均开口直径为24μm,平均开口率为5.3%。

并且,使用afm(hitachihigh-techsciencecorporation制造的spa300)测定了制作出的隔音结构的贯穿孔的内壁面的表面形状。使用omcl-ac200ts并通过dfm(dynamicforcemode)模式测定了悬臂。

将结果示于图6。

并且,图7中示出拍摄了贯穿孔的内壁面的sem照片的图。

从图6和图7得知,贯穿孔的内壁面被粗糙化。并且,ra为0.18(μm)。此时的比表面积为49.6%。

[评价]

<声学特性>

在丙烯酸制成的自制声管中使用四个麦克风并通过传递函数法测定了制作出的隔音结构的声学特性。该方法依据“astme2611-09:基于传递矩阵法测量声学材料的正常发声声传播的标准测试方法(standardtestmethodformeasurementofnormalincidencesoundtransmissionofacousticalmaterialsbasedonthetransfermatrixmethod)”。该测定法例如是与使用了由nihononkyoengineeringco.,ltd.提供的winzac的四个麦克风测定法相同的测定原理。通过该方法,能够在宽的光谱频带中测定传声损失。尤其,通过同时测定透射率和反射率,并将吸收率作为1-(透射率+反射率)而求出,从而还准确地测定了样品的吸收率。在100hz~4000hz的范围内进行了传声损失测定。声管的内径为40mm,能够充分地测定至4000hz以上。

本次,将隔音结构松驰地插入到声管中,并测定了隔音结构的垂直声学透射率、反射率以及吸收率。将测定结果示于图8。得知吸收率的比例随着成为高频而增加,在3000hz达到43%。

[实施例2~17、比较例1以及比较例2]

参考国际公开wo2016/060037号和国际公开wo2016/017380号,对实施例1中的隔音结构的制作条件进行各种变更,从而制作了平均开口直径和平均开口率不同的隔音结构。

另外,比较例1的隔音结构是没有贯穿孔且厚度为20μm的铝基材。

并且,通过用冲头在厚度为20μm的铝基材中央部形成直径为4mm的贯穿孔,制作了比较例2的隔音结构。

对于制作出的各隔音结构,以与实施例1相同的方式测定了吸收率。

将各实施例和比较例的平均开口直径和平均开口率以及在2000hz~4000hz的范围内进行了平均的吸收率的测定结果示于表1。

并且,图9中示出表示已测定的吸收率与平均开口率之间的关系的曲线图。如图9所示,得知具有平均开口率越小,吸收率变得越高的倾向。并且,得知与没有贯穿孔的比较例1相比,本发明的实施例的吸收率高。

[表1]

并且,图10中示出表示已测定的吸收率与平均开口直径之间的关系的曲线图。如图10所示,得知具有平均开口直径越小,吸收率变得越高的倾向。并且,得知与没有贯穿孔的比较例1相比,本发明的实施例的吸收率高。

这样,得知贯穿孔的平均开口直径和平均开口率均越小,吸收率变得越高。

[实施例18~20]

将铝基材(板状部件)的厚度分别设为20μm、50μm、120μm,并以接近平均开口直径和平均开口率的方式改变了制作条件,从而制作了隔音结构。

并且,对于制作出的各隔音结构,以与实施例1相同的方式测定了吸收率。

将各实施例的平均开口直径和平均开口率以及3000hz的频率下的吸收率的测定结果示于表2。并且,图11中示出各实施例中的频率与吸收率的测定结果的曲线图。

从表2和图11得知,板状部件的厚度越厚,吸收率变得越高。

[表2]

[实施例21~24]

将实施例1的隔音结构和实施例7的隔音结构分别隔开0mm、5mm、10mm、10mm的间隔并沿厚度方向排列而制成隔音结构。即,实施例21中制成层叠两个隔音结构的结构。并且,实施例22~24中制成分别隔着5mm、10mm厚度的间隔排列两个隔音结构的结构。并且,实施例21~23中制成在噪声源侧配置实施例7的隔音结构的结构,实施例24中制成在噪声源侧配置实施例1的隔音结构的结构。

对于实施例21~24的隔音结构,以与实施例1相同的方式测定了吸收率。

将各实施例的3000hz的频率下的吸收率的测定结果示于表3。并且,图12中示出各实施例中的频率与吸收率的测定结果的曲线图。

从表3和图12得知,通过沿厚度方向排列多个隔音结构,吸收率变得比一个隔音结构时更高。并且,根据实施例23与实施例24的对比,得知即使交换隔音结构的位置也没有很大差别。并且,根据实施例21~23的对比,得知在两个隔音结构之间的距离为10mm时吸收率变得更高。

[表3]

在此,为了估计沿厚度方向排列有两个隔音结构的结构的效果,进行了简单的计算。作为(计算吸收率)=(实施例7的吸收率)+(实施例7的透射率)×(实施例1的吸收率),计算出在具有两个隔音结构时的吸收率。作为背景,本次测定的频带中,声波的波长为100mm适度以上,该实施例的范围的两个隔音结构之间的距离充分小,因此通过上述计算,能够估计沿厚度方向排列有两个隔音结构的结构的效果。

图13中示出比较了计算结果与实施例23的曲线图。

如图13所示,得知计算结果与实验结果良好得一致。即,通过将两个隔音结构之间的距离设为10mm,第二个隔音结构不会受到第一个隔音结构的阻碍而得到几乎两个隔音结构份的吸收率。

认为本发明的隔音结构的吸音原理取决于声波(空气)通过微细的贯穿孔时的摩擦。因此,为了吸音,需要在贯穿孔位置具有充分的局部速度。认为当两个隔音结构之间的距离过短时,在第一个隔音结构的贯穿孔受到摩擦而减速的影响也会残留在到达第二个隔音结构的时点,从而无法得到充分的局部速度,因此第二个隔音结构的吸收率降低,作为整体的吸收率也降低。

相对于此,认为通过将两个隔音结构之间的距离设为10mm,在第二个隔音结构的贯穿孔位置上的局部速度也得到充分的速度,从而得到几乎两个隔音结构份的吸收率。

[实施例25]

为了测定到更高的频率区域,代替在实施例1中用于声学特性的测定的内径为40mm的声管,使用内径为20mm的声管来进行了测定。此时,能够测定到11000hz左右。

使用该声管测定了平均开口直径为20μm、平均开口率为4.2%、厚度为20μm的隔音结构。将结果示于图14。

从图14得知,由贯穿孔引起的吸收率直至10000hz以上显示平坦的特性,并且吸收高达40%~50%程度的高频。

这样,由微细的贯穿孔引起的吸收显示出在特定的频率下不具有吸收峰值,并且遍及宽频带而吸收到高频。

[实施例26~30]

作为铝以外的材料,使用透明且在树脂薄膜中杨氏模量比较高的pet薄膜,并以相同方式进行了由贯穿孔引起的吸收的测定。pet薄膜使用了由torayindustries,inc.制造的lumirror。

作为实施例26,将紫外短脉冲激光用于厚度为20μm的pet薄膜,并调整输出而进行了钻孔。为了符合实施例1,发现平均开口直径成为24μm的条件,通过移动薄膜来连续地进行钻孔,并进行平均开口率成为5.3%的数量的钻孔,从而制作了隔音结构。

作为实施例27~30,使用厚度分别为50μm、100μm、180μm、250μm的pet薄膜并以相同方式发现条件,以平均开口直径成为24μm、平均开口率成为5.3%的方式进行调整而进行了钻孔,从而制作了隔音结构。

使用sem测定了贯穿孔的平均开口率和平均开口直径。

对于制作出的各隔音结构,以与实施例1相同的方式测定了吸收率。

将各实施例的厚度、平均开口直径和平均开口率以及在2000hz~4000hz的范围内进行了平均的吸收率和反射率的测定结果示于表4。

[表4]

根据表1和表4,在比较实施例1和实施例26~30时,板状部件的材料为铝时的吸收率大于pet薄膜时的吸收。认为这是铝比pet薄膜的杨氏模量大,因此由膜振动引起的传出声抑制得较小并且贯穿孔的效果变得更强的结果。

并且,根据实施例26~30的对比,得知当pet薄膜的厚度为50μm时吸收增加,而且若厚度变厚,则吸收减小。得知pet薄膜变得越厚,透射pet薄膜的声音越减少,在pet薄膜表面反射的声音增加。因此,认为是通过增加厚度,在通过贯穿孔而转变为摩擦热之前通过反射返回的声音增加,从而吸收率下降的现象。

这样,即使在贯穿孔的平均开口率变化的情况下,后述模拟结果中也示出通过透射率和反射率而吸收具有极大值的行为。

并且,根据实施例26~30的结果得知,由微细的贯穿孔引起的宽频带吸收的效果并不限定于使用了铝基材的隔音结构,能够广泛适用于材料中。

[实施例31]

作为实施例31,将板状部件的材料设为镍,并且制成具有平均开口直径为19.5μm、平均开口率为6.2%的贯穿孔的板状部件,除此以外,以与实施例31相同的方式制作了隔音结构。

另外,当使用镍作为板状部件的材料时的微细的贯穿孔的形成方法如下。

首先,对硅基板使用基于光刻的蚀刻法,在硅基板的表面形成多个以规定的排列图案形成的直径为19.5μm的圆柱形凸部。相邻的凸部之间的中心间距离设为70μm,排列图案设为方形网格排列。此时,凸部所占的面积比例成为约6%。

接着,使用镍电铸法,以形成有凸部的硅基板为原型而将镍沉积在硅基板,从而形成了厚度为20μm的镍膜。然后,将镍膜从硅基板剥离并进行了表面抛光。由此,制作了以方形网格排列形成有多个贯穿孔的镍制板状部件。

使用sem对制作出的膜进行评价的结果,平均开口直径为19.5μm,平均开口率为6.2μm,厚度为20μm。并且,确认到贯穿孔沿厚度方向完全贯穿了板状部件。

对于制作出的隔音结构,以与实施例1相同的方式测定了吸收率。将测定结果示于图30。

从图30所示的结果得知,遍及1000hz~9000hz的宽频带而具有约40%以上的吸收率。例如,在3000hz下具有46.5%的吸收率,在7000hz下具有47.3%的吸收率。

并且,将使用后述comsolver5.1的声学模块进行了所对应的模拟的结果示于图30。模拟结果与实测结果良好地一致,从模拟结果也得知在宽频带中吸收声音。

这样,得知即使在使用镍作为板状部件的材料时,也会显现由微细的贯穿孔引起的宽频带吸收的效果。

[评价2]

<视觉辨认性>

接着,对在实施例1中制作出的铝膜和在实施例31中制作出的镍膜进行了贯穿孔的视觉辨认性的评价。

具体而言,如图31所示,将板状部件12载置于厚度为5mm的亚克力板t上,在与板状部件12相反的方向上,从亚克力板t的主面垂直地分开50cm的位置上配置有点光源l(nexus5(lgelectronics.制造)的白光)。并且,从板状部件12的主面垂直地分开30cm的位置上配置有照相机c(iphone5s(appleinc.制造))。

点亮点光源,从照相机的位置目视评价了透射板状部件12的贯穿孔的光。

接着,用照相机拍摄了透射光。确认到所拍摄的结果与目视观察时相同。

图32中示出镍膜的拍摄结果,图33中示出铝膜的拍摄结果。

如上所述,在实施例31中制作出的镍膜中,贯穿孔被规则地排列。因此,如图32所示,看到通过光的衍射,彩虹色散开。另一方面,在实施例1中制作出的铝膜中,贯穿孔被无规地排列。因此,如图33所示,不发生光的衍射,并且白色光源保持原样而被看到。

[模拟1]

为了验证假设并且为了了解更宽范围的吸音特性的行为,进行了模拟。本发明的隔音结构的体系是膜振动与空气中的声波相互作用体系,而且由贯穿孔引起的摩擦很重要,因此通过在声音与振动的耦合分析中增加由热声引起的摩擦吸音来进行了分析。

具体而言,使用有限元法的分析软件即comsolver5.1(comsol公司)的声学模块进行了设计。通过使用声学模块内的热声模型,能够计算在流体中(也包含空气)透射的声波和由墙壁的摩擦引起的吸音。并且,本次通过输入实际材料的物性值,薄膜的膜振动也被计入计算中。通过将边缘部设为周期性结构,从而根据平均开口直径和平均开口率构建了在水平方向上无限大的薄膜中形成贯穿孔的模型。通过将边缘部的支撑设为辊固定,并且设为在膜的垂线方向上约束可自由移动的膜,从而对可自由移动的薄膜进行了模型化。

首先,设定与实施例1对应的材质、厚度、平均开口直径以及平均开口率,并对实验和模拟中的吸收率进行了比较。将结果示于图15。得知基于实验和模拟的吸收率总体上良好地一致,尤其在高频侧颇为良好地一致。

其结果,明确了作为本发明的隔音结构的吸音机理,通过微细的贯穿孔的声音的由摩擦引起的吸音为主要原因,以及在实验中通过松驰地固定于声管的方法进行了测定,但该方法中能够测定为垂直入射于无限大的膜的声学特性。

[模拟2]

基于在模拟1中与实验良好地一致,在模拟中求出了平均开口直径和平均开口率的最佳值。

首先,将铝基材(板状部件)的厚度固定为20μm,并且无视板状部件的膜振动而仅求出了由微小的贯穿孔的摩擦引起的吸收率。对平均开口直径和平均开口率进行各种变更而求出了频率为3000hz下的吸收率。将结果示于图16。并且,对于一些实施例,在曲线图上绘制了其平均开口直径和平均开口直率。并且,图16中,用双点划线表示吸收率为45%的边界,用单点划线表示30%的边界,用虚线表示10%的边界。

关于吸收率成为最大的条件,是平均开口直径与平均开口率成反的关系。当与实施例相比时,实施例1和实施例7是吸收率成为最大的平均开口直径与平均开口率的组合,并且在实际的实验中吸收也会增加。实施例2的平均开口率接近于实施例7,但作为平均开口直径与平均开口率的组合,成为比实施例7的吸收率低的区域,在实际实验中吸收率也减小。这样得知实验与模拟中的吸收率密切相关。

基于此,在更宽的平均开口直径的区域进行了相同设定的计算。将结果示于图17和图18。在平均开口直径大的区域中最佳平均开口率成为1%以下的区域,因此计算范围被分成两种。并且,图17和图18中,用双点划线表示吸收率为45%的边界,用单点划线表示30%的边界,用虚线表示10%的边界。

作为特征,当平均开口直径大于70μm左右时,无论平均开口率如何,与平均开口直径更小的情况相比,吸收率的最大值都会减小。即,得知为了充分得到微小的贯穿孔的吸收的效果,更优选将贯穿孔本身减小为70μm左右以下。

图19中示出表示吸收率成为极大值的平均开口率与平均开口直径之间的关系的曲线图,图20中示出表示吸收率的极大值与平均开口直径之间的关系的曲线图。如图20所示,得知在70μm左右以上的平均开口直径中,吸收率的极大值相对于平均开口直径大致线性地减小。

将板状部件的厚度变更为50μm而进行了与上述相同的模拟。图21中示出表示吸收率的极大值与平均开口直径之间的关系的曲线图。

得知当板状部件的厚度为50μm时,与厚度为20μm的情况相同地,大于70μm的平均开口直径中吸收率的极大值也减小。得知最大吸收率由贯穿孔的平均开口直径确定,几乎与板状部件的厚度无关。得知当平均开口直径为50μm以下而较小时,最大吸收率成为50%,而当平均开口直径比上述值大时,吸收率会减小。平均开口直径为100μm时吸收率减小到45%,平均开口直径为200μm时吸收率减小到30%。因此,明确了优选平均开口直径较小。

并且,根据该结果,认为吸收率的极大值是由平均开口直径确定的稳健的值,几乎不取决于板状部件的厚度。

[模拟3]

将板状部件的厚度固定为20μm、将贯穿孔的平均开口直径固定为20μm,并改变平均开口率而进行了透射率、反射率以及吸收率的模拟。将结果示于图22。

并且,将厚度固定为50μm、将平均开口直径固定为20μm,并改变平均开口率而进行了相同的模拟。将结果示于图23。

根据图22和图23,平均开口率变得越大,反射变得越小,透射变得越大。在其中明确了在透射与反射变得大致相等的条件下吸收被最大化。这是与在实施例26~30中观察的、吸收率的极大值相对于厚度的变化的情况相同的行为。

因此,明确了当微细的贯穿孔的吸收被极大化时,透射率与反射率变得相等。

[模拟4]

根据迄今为止的结果,明确了并非平均开口率越小,吸收变得越大,并且由于板状部件的厚度和贯穿孔的平均开口直径而存在最佳平均开口率。

并且,得知吸收大的区域以最佳平均开口率为中心而平缓地扩散。

为了确定最佳平均开口率,将板状部件的厚度分别变更为10μm、20μm、30μm、50μm以及70μm,并且将贯穿孔的平均开口直径变更为20μm~140μm的范围,从而在各条件下计算并求出吸收率被最大化的平均开口率和此时的吸收率。将结果示于图24。

当贯穿孔的平均开口直径小时,最佳平均开口率根据板状部件的厚度而不同,但贯穿孔的平均开口直径为100μm左右以上时,0.5%~1.0%这一非常小的平均开口率成为最佳值。

即,为了在平均开口直径为100μm以上的贯穿孔中得到大吸收率,需要降低平均开口率,很难制成得到高开口率且大吸收率的结构。

另一方面,本发明的隔音结构所具有的小于100μm的平均开口直径的贯穿孔中,最佳平均开口率成为平均开口直径的函数,因此有能够实现高开口率结构的条件。并且,如上述那样,最大吸收率也成为45%以上的较大的值,因此能够实现高开口率且高吸音。

而且根据图21,平均开口直径优选为最大吸收率成为48%以上的80μm以下,更优选为最大吸收率成为49%以上的70μm以下,最优选为最大吸收率大致达到50%的最大值的50μm以下。

[模拟5]

通过上述相对于贯穿孔的平均开口直径的最佳平均开口率,详细地进行了平均开口直径为100μm以下时的计算。关于分别为10μm、20μm、30μm、50μm、70μm的厚度,图25中以双对数曲线图示出表示贯穿孔的每个平均开口直径的最佳平均开口率。根据图25的曲线图,发现了最佳平均开口率相对于贯穿孔的平均开口直径,大致以-1.6次方发生变化。

更具体而言,明确了当将最佳平均开口率设为rho_center、将贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,通过以幂函数近似图25的双对数曲线图,从而最佳平均开口率rho_center通过

rho_center=a×phi-1.6

a=2+0.25×t来确定。

这样,明确了尤其当贯穿孔的平均开口直径小时,并非是平均开口率越小,吸收率变得越大,最佳平均开口率由板状部件的厚度和贯穿孔的平均开口直径确定。最佳平均开口率随着板状部件的厚度的增加而增大,并且随着平均开口直径的增大而减小。

如上所述,吸收率增大的范围以最佳平均开口率为中心而平缓地扩散。为了该详细的分析,将在板状部件的厚度为50μm的模拟中改变了平均开口率的结果示于图26。贯穿孔的平均开口直径设为10μm、15μm、20μm、30μm以及40μm,平均开口率从0.5%变为99%。

在任何平均开口直径中,吸收率增大的平均开口率的范围均在最佳平均开口率的周边扩展。作为特征,贯穿孔的平均开口直径小时,吸收率增大的平均开口率的范围遍及宽范围。并且,比最佳平均开口率大的平均开口率侧的吸收率增大的范围更宽。

吸收率的最大值在0.1μm以上且小于100μm的平均开口直径的范围内,无论哪个平均开口直径均为50%,因此将吸收率成为30%、40%、45%的下限的开口率和上限的开口率分别示于表5。并且,将距离最佳平均开口率的各吸收率的范围示于表6。

例如,当贯穿孔的平均开口直径为20μm时,最佳平均开口率为11%且吸收率为40%以上的平均开口率的下限成为4.5%,上限成为28%。此时,以最佳平均开口率为基准且吸收率为40%的平均开口率的范围成为(4.5%-11.0%)=-6.5%~(28.0%-11.0%)=17.0%,因此表6中示出为-6.5%~17.0%。

[表5]

[表6]

根据表6,比较了贯穿孔的每个平均开口直径的吸收率的宽度的结果,当将贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)时,吸收率的宽度大致以100×phi-2的比率发生变化。因此,对于吸收率为30%、40%、45%中的每一个,能够针对每个平均开口直径确定适当的范围。

即,吸收率为30%的范围需要在如下范围内,该范围中,使用上述最佳平均开口率rho_center,作为基准使用贯穿孔的平均开口直径为20μm时的范围,

rho_center-0.085×(phi/20)-2

为下限的平均开口率,

rho_center+0.35×(phi/20)-2

为上限的平均开口率。其中,平均开口率限制在大于0且小于1(100%)的范围内。

优选在吸收率为40%的范围内,并且优选在

rho_center-0.24×(phi/10)-2

为下限的平均开口率,

rho_center+0.57×(phi/10)-2

为上限的平均开口率的范围内。其中,为了尽可能减小误差,将平均开口直径的基准设为10μm。

进一步优选在吸收率为45%的范围内,并且进一步优选在

rho_center-0.185×(phi/10)-2

为下限的平均开口率,

rho_center+0.34×(phi/10)-2

为上限的平均开口率的范围内。

而且,为了确定更小吸收率时的最佳平均开口率的范围,在平均开口率小的范围内进行了精确计算。作为代表性的例子,将板状部件的厚度为50μm、贯穿孔的平均开口直径为30μm时的结果示于图27。

对于吸收率为10%、15%以及20%中的任一个,将成为该吸收率的平均开口率的范围和近似式分别示于表7和表8。另外,表8中,将“rho_center”记为“rc”。

[表7]

[表8]

根据表7和表8,吸收率10%的范围需要在如下范围内,该范围中,使用上述最佳平均开口率rho_center,作为基准使用贯穿孔的平均开口直径为30μm时的范围,

rho_center-0.052×(phi/30)-2

为下限的平均开口率,

rho_center+0.795×(phi/30)-2

为上限的平均开口率。其中,平均开口率限制在大于0且小于1(100%)的范围内。

优选吸收率成为15%以上,其范围成为

rho_center-0.050×(phi/30)-2

为下限的平均开口率,

rho_center+0.505×(phi/30)-2

为上限的平均开口率的范围。

更优选吸收率成为20%以上,其范围成为

rho_center-0.048×(phi/30)-2

为下限的平均开口率,

rho_center+0.345×(phi/30)-2

为上限的平均开口率的范围。

进一步优选容纳在上述的吸收率成为30%以上、40%以上或45%以上的平均开口率的范围内,从而能够进一步增大吸收率。

如上所述,利用模拟明确了贯穿孔内的由摩擦引起的吸音现象的特征。并且,根据板状部件的厚度、贯穿孔的平均开口直径以及平均开口率确定吸收率的大小,从而确定了其最佳值范围。

根据以上内容,本发明的效果是显而易见的。

符号说明

10、20-隔音结构,11-铝基材,12-板状部件,13-氢氧化铝被膜,14-贯穿孔,30-隔音部件,32-盖,50-配管,52-噪声源。

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