自然界では、コウモリは超音波エコーロケーションを利用して獲物を見つけますが、同時に獲物は防御機能も進化させています。一部の蛾は、音の反射によって自分の位置が明らかにならないように、羽の細かい構造を通して超音波を効果的に吸収できます。科学者が自然界で音響材料を発見したのはこれが初めてです。蛾の羽は超音波（振動周波数は20,000Hz以上）を対象としていますが、その吸音原理は私たちの生活の中で目にするあらゆる種類の吸音材と一致していますが、後者は周波数に合わせて同様の設計を調整しています。人間の聴覚に合わせた帯域（20Hz〜20000Hz）。今日はNVH関連の発泡材料についてお話しましょう。
音は物体の振動から発生し、媒体を伝播して人間の聴覚器官で知覚できる波動現象です。NVHとは、騒音（ノイズ）、振動（振動）、ハーシュネス（ハーシュネス）を指します。このうち、騒音と振動が私たちに最も直接的に感じられるのに対し、音のハーシュネスは主に振動と騒音に対する人体の主観的な知覚を説明するために使用されます。 。不快感。これら 3 つは機械振動において同時に現れ、切り離すことができないため、一緒に研究されることがよくあります。
下図に示すように、音が音響構造部品の材料または表面に入ると、音のエネルギーの一部は反射され、一部は材料を透過し、一部は材料に吸収されます。つまり、伝播中の音と周囲の媒体との間の摩擦、または構成材料の衝撃です。振動、音のエネルギーが熱に変換されて失われるプロセス。一般に、どのような材質でも音を吸収したり反射したりする可能性はありますが、吸収や反射の度合いは大きく異なります。
NVH材は主に吸音材と遮音材の2つに分類されます。音波が吸音材に入射すると、吸音材内の空気や繊維が振動し、スポンジを叩くように音のエネルギーが熱エネルギーに変換され、その一部が消費されます。パンチ。
遮音材は、拳がシールドに直接当たってノイズを遮断するのと同じように、ノイズを遮断するために使用される素材です。遮音材は緻密で無孔であり、音波が透過しにくく、音エネルギーの大部分が反射して遮音効果が得られます。
多孔質構造の発泡材料は吸音性において独特の利点を持っています。緻密な微多孔質構造を持つ材料は、優れた遮音効果もあります。一般的な NHV 吸音フォームには、ポリウレタン、ポリオレフィン、ゴム樹脂、ガラスが含まれます。発泡体、発泡金属など、素材自体の特性が異なるため、吸音・消音効果が異なります。
ポリウレタンフォーム
ポリウレタンフォーム素材は独自のネットワーク構造を持ち、入ってくる音波エネルギーを大量に吸収して優れた吸音効果を達成すると同時に、高い反発力と優れた緩衝機能を備えています。しかし、一般的なポリウレタンフォームは強度が低いため遮音効果が低く、時間の経過とともに吸音性能も低下します。また、燃やすと有毒なガスが発生し、環境にも優しくありません。
XPE/IXPE/IXPP ポリオレフィンフォーム素材
XPE/IXPE/IXPPは、化学架橋/電子架橋されたポリエチレン/ポリプロピレンフォーム素材で、自然な吸音性、断熱性、クッション性、環境保護性を備え、内部の微細な独立気泡構造は遮音性と騒音低減に優れています。素晴らしい演技。
ゴムフォーム
発泡ゴムは理想的なNVH材料であり、シリコーン、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（EPDM）、ニトリル・ブタジエンゴム（NBR）、ネオプレン（CR）、スチレン・ブタジエンゴム（SBR）などの材料は以前のものよりも優れています。 2つの材料。, 密度が高く、内部は小さな空隙や半開放構造で満たされており、音のエネルギーを吸収しやすく、透過しにくく、音波を減衰させます。
メラミン樹脂発泡体
メラミン樹脂発泡体（メラミンフォーム）は優れた吸音材です。十分な開口部を備えた三次元グリッド構造システムを採用しています。振動を吸収・吸収し、同時に反射波を効果的に除去します。同時に、難燃性、断熱性、軽量性、加工形状などの点で、従来の発泡材料に比べて多機能でバランスのとれた利点を持っています。
発泡アルミニウム
溶融した純アルミニウムまたはアルミニウム合金に添加剤を加えて発泡箱に送り、ガスを注入して液体発泡体を形成し、液体発泡体を固化させて金属材料を形成します。優れた遮音性能を持ち、吸音性能は比較的長持ちし、有効耐用年数は70年以上に達し、100％リサイクルして再利用できます。
発泡ガラス
砕いたガラス、発泡剤、変性添加剤、発泡促進剤等を細かく粉砕して均一に混合し、高温で溶解、発泡、焼鈍した無機非金属ガラス素材です。
現実には、さまざまな周波数帯域の音波を完全に吸収できる材料は存在しないことが多く、アプリケーションで完璧に機能できる材料もありません。より優れた吸音効果を達成するために、上記の吸音発泡体とそれらを各種の吸音・遮音材と組み合わせて、さまざまな発泡強化複合材料を形成し、同時に効果を達成することがよく見られます。材料吸音と構造吸音の高周波と低周波の異なる周波数帯域における材料の吸音性能を実現します。たとえば、吸音フォームとさまざまな不織布プロセスの複合プロセスは、後者のユニークな三次元構造を最大限に活用して音波の振動をより効果的に低減し、吸音と騒音低減の無限の可能性を生み出します。）フォームサンドイッチ層複合材料を使用し、スキンの両面が炭素繊維強化材料で接着されており、機械的剛性が高く、衝撃強度が強いため、より優れた衝撃吸収性と騒音低減を実現します。
現在、NVHフォーム材料は輸送、建設工学、産業騒音低減、車両製造などの分野で広く使用されています。
交通機関
我が国の都市交通建設は急速な発展段階に入り、自動車、電車、都市鉄道、リニアモーターカーなどの騒音問題が広く注目を集めています。将来的には、吸音フォームとその複合材料は、高速道路や都市交通の遮音と騒音低減に大きな応用の可能性を秘めています。
工事
建築と構造の点では、優れた音響性能に加えて、材料には安全性に対する非常に高い要求があり、難燃性は無視できない厳しい指標です。従来の発泡プラスチック (ポリオレフィン、ポリウレタンなど) は、それ自身の可燃性により可燃性です。燃焼すると溶けて水滴が発生します。燃える飛沫はすぐに火災の延焼を引き起こします。関連する難燃剤の規制や基準に準拠させるためには、多くの場合、難燃剤を添加する必要がありますが、その多くは高温の熱にさらされると分解し、大量の煙、有毒ガス、腐食性ガスを発生します。二次災害や環境汚染を引き起こします。したがって、建設分野では、難燃性、低煙、低毒性、効果的な火災荷重軽減を備えた吸音材が、スポーツ会場、映画館、ホテル、コンサートホールなどの商業建築物であれ、この大きな市場開発の機会に直面することになります。住宅など。
産業用騒音の低減
産業騒音とは、機械振動、摩擦衝撃、気流の乱れなどにより工場の製造工程で発生する騒音を指します。産業用騒音源は多数かつ分散しているため、騒音の種類はより複雑であり、連続的な生産音源の特定も困難であり、管理が非常に困難です。
このため、工業地域における騒音対策では、吸音、遮音、騒音低減、制振、騒音低減、構造共振の破壊、配管吸音ラッピングなどの対策を組み合わせて騒音を適正な騒音に戻すことが行われています。人にとって許容できるレベル。これは吸音材の潜在的な応用分野でもあります。
車両製造
自動車の騒音発生源は、主にエンジン音、車体共振音、タイヤ音、シャーシ音、風切り音、室内共鳴音に分けられます。キャビン内の騒音が低減されることで、ドライバーと乗員の快適性が大幅に向上します。設計上はシャーシの剛性向上と低周波共振領域の排除に加え、主に絶縁と吸収によるノイズ除去を行っています。省エネの観点から、使用される材料には軽量化が求められます。安全性の観点から、材料には耐火性、耐熱性が求められます。吸音フォームやさまざまな多機能複合材料の出現により、車両の耐騒音性、安全性、信頼性、省エネ、環境保護を向上させる新たな可能性がもたらされます。
投稿日時: 2022 年 8 月 17 日