專利名稱：吸音材料、吸音材料的制造方法以及吸音板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸音材料、吸音材料的制造方法以及吸音板。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的吸音材料，已知有玻璃綿、石棉等多孔質(zhì)吸音材料。但是，玻璃綿、石棉等存在有如下問題因產(chǎn)生纖維或粉塵等而損害周圍的環(huán)境、或者由于塵埃、濕氣、藥品、油脂等的影響而使吸音特性劣化、或者外觀失去光澤且美觀性的自由度低。
此外，通常不將玻璃綿、石棉等單獨(dú)使用，為了使外觀良好或者為了耐久性而需要與布或網(wǎng)等透氣性好的材料組合使用，由此存在美觀性受限的問題。
此外，公知有在由金屬、木材、塑料等構(gòu)成的板狀部件上設(shè)置通孔，在通孔的與音源相反側(cè)設(shè)有背后空氣層的吸音板。但是，在這些吸音板中，由于通孔的直徑較大，可被肉眼識別，故存在損害美觀性的問題。此外，與玻璃綿、石棉等情況同樣，需要與布或網(wǎng)等透氣性好的材料組合使用，由此存在美觀性受限的問題。
另外，也已知通孔的直徑為數(shù)百微米的吸音板(例如，專利文獻(xiàn)1)，但由于該吸音材料上的通孔由鉆孔機(jī)穿孔或利用光刻技術(shù)設(shè)置，所以存在制造成本高的問題。而且，隨著板厚增大，通孔的縱橫比增大，因此存在難以制造厚度大的吸音板的問題。
進(jìn)而，也探討對吸音材料應(yīng)用通過使金屬粉末之間稀松地結(jié)合的公知的燒結(jié)法或在熔融金屬中吹入氣體而發(fā)泡的公知的發(fā)泡法而形成的金屬制的多孔質(zhì)板。
但是，在上述多孔質(zhì)板中，雖然其內(nèi)部存在多個空孔，但空孔的方向不是沿著板的厚度方向一致，此外，由于空孔的一端或兩端被封閉而難以形成通孔，或者由于在切片時發(fā)生變化或變形，容易引起空孔的閉塞，在切片之后，空隙率與開口率不一致，難以進(jìn)行開口率的控制，存在各產(chǎn)品的吸音特性不穩(wěn)定的問題。
進(jìn)而，已知有將金屬粉末和粉末狀的鹽混合，僅將金屬粉末加熱使其熔融，然后冷卻，僅將鹽除去，由此，得到多孔質(zhì)金屬體的方法。但是，由于在該方法制造的多孔質(zhì)金屬體中形成具有三維網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的空孔，因此空孔的方向沿板厚的方向不一致，另外，在切片之后空隙率與開口率不一致，難以控制開口率，存在各產(chǎn)品的吸音特性不穩(wěn)定的問題。
專利文獻(xiàn)1(日本)特開2005-173398號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述情況而構(gòu)成的，其目的在于提供一種制造成本低、美觀性及吸音特性好的吸音材料及其制造方法以及具有該吸音材料的吸音板。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采樣以下的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明第一方面，提供一種吸音材料，其包括由金屬制成的板狀部件；在所述板狀部件上沿所述板狀部件的板厚方向配置的直徑10-200μm的多個通孔。
此外，本發(fā)明第二方面，提供一種吸音材料的制造方法，包括以下步驟將金屬粉末與通孔形成劑的粉末混合；一邊使所述金屬粉末和所述通孔形成劑的粉末分別纖維狀地向一個方向延伸，一邊將其固化成形，從而形成塊狀體；通過沿延伸方向的垂直方向?qū)⑺鰤K狀體切片而形成板狀部件；從所述板狀部件中除去所述通孔形成劑而形成直徑10-200μm的多個通孔。
本發(fā)明還提供一種吸音材料，其采用上述吸音材料的制造方法而制成。
在本發(fā)明的吸音材料中，優(yōu)選所述通孔的開口率在10％-80％的范圍內(nèi)。
此外，在本發(fā)明的吸音材料的制造方法中，優(yōu)選形成所述塊狀體時，通過熱擠壓法擠壓所述金屬粉末與所述通孔形成劑粉末的混合物。
熱擠壓法優(yōu)選在低于金屬粉末以及通孔形成劑的粉末熔融的溫度之下進(jìn)行。
進(jìn)而，在本發(fā)明的吸音材料的制造方法中，優(yōu)選所述金屬粉末是Al、Mg、Sn、Cu中的任一種金屬粉末，或者以它們之一為主的合金粉末，或者所述金屬粉末和所述合金粉末的混合物。
另外，在本發(fā)明的吸音材料的制造方法中，優(yōu)選所述通孔形成劑由水溶性的鹽構(gòu)成，更加理想的是所述通孔形成劑為NaCl或KCl，最好是NaCl。
另外，本發(fā)明提供一種吸音板，包括兩個或多個本發(fā)明第一方面所述的吸音材料，所述吸音材料隔開規(guī)定間隔而可相對滑動地配置；配置在所述吸音材料之間的一個或多個空氣層。
進(jìn)而，本發(fā)明還提供一種吸音板，包括本發(fā)明第一方面所述的吸音材料；與所述吸音材料隔開規(guī)定間隔而可相對滑動地配置的剛體；配置在所述吸音材料和所述剛體之間的空氣層。
本發(fā)明的上述吸音板還包括配置在所述空氣層中的多孔質(zhì)吸音材料。作為多孔質(zhì)吸音材料，例如，可以使用玻璃綿、石棉等多孔質(zhì)吸音材料。另外，還包括在所述吸音材料的空氣層一側(cè)上安裝的加強(qiáng)部件。
根據(jù)本發(fā)明的吸音材料，由于沿著板狀部件的板厚方向設(shè)有200μm以下的多個通孔，故能夠提高吸音特性。此外，通過使通孔的直徑為200μm以下，通孔不醒目，不會損害美觀性。
此外，根據(jù)本發(fā)明的吸音材料，由于一邊將金屬粉末和通孔形成劑粉末纖維狀地向一個方向延伸一邊將其固化成形而形成塊狀體，并且在沿延伸方向的垂直方向?qū)⒃搲K狀體切片為板狀之后，除去通孔形成劑，從而形成通孔，因此，通孔的一端或兩端被封閉的可能性小。由此，能夠構(gòu)成將縱橫比大的通孔沿著板厚方向延伸設(shè)置的吸音材料。這樣的吸音材料吸音特性優(yōu)良。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的吸音材料，由于通孔的開口率在10％以上、80％以下的范圍，故能夠避免制造上的不穩(wěn)定性和作為面板的強(qiáng)度低下。
此外，根據(jù)本發(fā)明的吸音材料的制造方法，由于一邊將金屬粉末和通孔形成劑粉末纖維狀地向一個方向延伸一邊將其固化成形而形成塊狀體，并且在沿延伸方向的垂直方向?qū)⒃搲K狀體切片為板狀之后，除去通孔形成劑，從而形成通孔，因此，通孔的一端或兩端被封閉的可能性小，能夠以低成本制造具有沿板厚方向延伸并且縱橫比大的通孔的吸音材料。而且，也能夠增大吸音材料的板厚(通孔的長度)。這樣的吸音材料的吸音特性優(yōu)良。
根據(jù)本發(fā)明的吸音板，由于將吸音材料相互之間或吸音材料與剛體相對配置，并且在吸音材料相互之間或吸音材料與剛體之間設(shè)置空氣層，所以能夠通過吸音材料的通孔和空氣層構(gòu)成所謂亥姆霍茲共鳴器，能夠大幅地提高吸音特性。此外，由于吸音材料自身美觀性優(yōu)良，因此吸音板自身的美觀性也提高。
根據(jù)本發(fā)明的吸音板，由于在吸音材料和剛體之間的空氣層中配置多孔質(zhì)吸音材料，所以能夠進(jìn)一步提高吸音特性。
此外，根據(jù)本發(fā)明的吸音板，由于在吸音材料的空氣層一側(cè)的面上安裝有加強(qiáng)部件，所以能夠提高吸音材料自身的強(qiáng)度，由此能夠使吸音板的面板面大型化。


圖1是表示本發(fā)明實施方式的吸音材料的立體圖。
圖2是圖1的吸音材料的局部剖面示意圖。
圖3是表示本發(fā)明實施方式的吸音板的一例的剖面示意圖。
圖4是表示本發(fā)明實施方式的吸音板的另一例的剖面示意圖。
圖5是表示本發(fā)明實施方式的吸音板的又一例的剖面示意圖。
圖6是表示本發(fā)明實施方式的吸音板的其它例的剖面示意圖。
圖7是用于說明本發(fā)明實施方式的吸音材料的制造方法的流程圖。
圖8A～8C是用于說明本發(fā)明實施方式的吸音材料的制造方法中的一個工序的示意圖。
圖9是表示實施例1的吸音板的吸音特性的圖、是表示吸音率的頻率依賴性的圖表。
圖10是表示實施例1的吸音板的吸音特性的圖、是表示在背后空氣層中填充有玻璃綿的情況下的吸音率的頻率依賴性的圖表。
附圖標(biāo)記說明1、1A、1B...吸音材料，2、2d...板狀部件，2a...一面(板狀部件的設(shè)有通孔的面)，2b...另一面(板狀部件的設(shè)有通孔的面)，2c...金屬面，3...通孔，10、20、30、40...吸音板，50...塊狀體，51...通孔形成劑具體實施方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。另外，在以下的說明中參照的附圖用于說明吸音材料、吸音板以及吸音材料的制造方法，圖示的各部分的大小及厚度、尺寸等有時與實際的吸音材料等的尺寸關(guān)系不同。
(吸音材料)以下，參照圖1以及圖2說明本實施方式的吸音材料。圖1是表示本實施方式的吸音材料的立體圖，圖2是圖1的吸音材料的局部放大剖面示意圖。
如圖1所示，本實施方式的吸音材料1由金屬制的板狀部件2構(gòu)成，由后述的制造方法制造而成。該板狀部件2具有一面2a和另一面2b，該一面2a和另一面2b具有成為板狀部件的外面的各面中最大的面積。
一面2a和另一面2b沿著板狀部件2的厚度方向相互相對。在該一面2a和另一面2b上，如圖2所示，設(shè)有多個通孔3...。另一方面，一面2a和另一面2b上未設(shè)有通孔3...的區(qū)域為金屬面2c。
板狀部件2的材質(zhì)優(yōu)選是金屬，更加理想的是Al、Mg、Sn、Cu中任一種、或者是以它們之一為主的金屬、或者是所述金屬與所述合金的混合體，最好是Al。
另外，板狀部件2的厚度t優(yōu)選為0.5mm以上、10mm以下的范圍，更加理想的是1mm以上、5mm以下的范圍。另外，板狀部件2的厚度t相當(dāng)于通孔3的板厚方向的長度。若板狀部件2的厚度t(通孔的長度)為0.5mm以上，則板狀部件2自身的強(qiáng)度不會降低，而且吸音特性也不會降低，因此是理想的。
此外，若板狀部件2的厚度(通孔的長度)為10mm以下，則通孔3的一端或兩端不會被阻塞，而且吸音特性也不會降低。
如圖2所示，通孔3沿板狀部件2的厚度方向延伸，并且貫通板狀部件2。通孔3的俯視形狀優(yōu)選為圓形，但也可以是橢圓形、四邊形、角為曲面的多邊形。另外，也可以通過將鄰接的通孔3...之間互相連接，而存在一部分俯視形狀為不規(guī)則形狀的通孔。
通孔3的直徑d(孔的剖面面積的等價圓直徑)優(yōu)選200μm以下的范圍，更加理想的是10μm以上、200μm以下的范圍，最好是50μm以上、200μm以下的范圍。若小于50μm，則難以除去通孔形成劑。此外，通孔3的直徑d可以均勻，也可以是每個通孔各不相同。
通孔3的直徑若超過200μm，則通孔3容易由肉眼識別，由于損害了吸音材料1的美觀性，因而不理想。
此外，通孔3的俯視形狀以及大小優(yōu)選沿板狀部件2的厚度方向一定，但也可以沿板狀部件2的厚度方向逐漸地變化大小。即，圖2所示的通孔3其俯視形狀以及大小都是沿著板狀部件2的厚度方向一定，通孔3的壁面3a為相對于一面2a和另一面2b正交的關(guān)系，但通孔3的壁面也可以是錐形面。
此外，通孔3...的開口率σ優(yōu)選為10％以上、80％以下的范圍，更加理想的是20％以上、60％以下的范圍。在此，通孔3...的開口率σ是指通孔3...的開口面積相對于一面2a或另一面2b的面積的比率。若開口率σ為10％以上，則不會使通孔3...不夠，吸音特性不會降低，進(jìn)而容易去除后述的制造工序中的通孔形成劑。此外，若開口率σ為80％以下，則通孔3...之間不會連接，吸音材料1的強(qiáng)度也足夠。
上述吸音材料1最好將一面2a或另一面2b與音源位置相對配置。吸音材料1與音源位置相反一側(cè)的面與空氣層相接，該空氣層和吸音材料1的通孔3...連通而構(gòu)成所謂亥姆霍茲共鳴器，由此得到吸音性能。
由于亥姆霍茲共鳴器的吸音性能由板狀部件2的厚度t(通孔的長度)、通孔3的直徑d、通孔3...彼此的間隔以及通孔3...的開口率等決定，所以為了配合要吸音的聲音的頻率等音響特性而得到最大的吸音率，在上述最佳范圍中適當(dāng)設(shè)定即可。
具體來說，為了使文獻(xiàn)(Dah-You Maa，“Potential of microperforated panelabsorber”，J.Acoust.Soc.Am.，Vol.104，No.5，November，1998)中公開的下述算式(1)所表示的最大吸音率α0增大，只要設(shè)定板狀部件2的厚度t(通孔的長度)、通孔3的直徑d以及通孔3...的開口率σ即可。另外，算式(1)中的r由算式(2)算出，算式(2)中的kr由算式(3)算出，算式(3)中的k由算式(4)算出。此外，在算式(1)～(4)中，t是板狀部件2的厚度，d是通孔3的直徑，σ是通孔3的開口率，η是空氣的粘度，ρ0是空氣的密度，c是空氣中的聲速，ω是角頻率。
α0＝4r/(1+r)2...(1)r＝(32ηt/σρ0cd2)kr...(2)kr＝(1+k2/32)1/2+(21/2d/32t)k...(3)k＝d(ωρ0/4η)1/2...(4)如以上所說明的，根據(jù)本實施方式的吸音材料1，由于沿著板狀部件2的板厚方向設(shè)有200μm以下的多個通孔3...，故能夠提高吸音特性。此外，通過使通孔的直徑為200μm以下而使通孔3...不醒目，不會損害美觀性。
進(jìn)而，根據(jù)上述吸音材料1，由于通孔3...的開口率為10％以上、80％以下的范圍，故能夠?qū)崿F(xiàn)更好的吸音特性。
(吸音板)接著，參照圖3～圖6說明具有上述吸音材料的吸音板。
圖3以剖面示意圖表示吸音板的一例。
圖3所示的吸音板10構(gòu)成為將兩個上述吸音材料1A(1)、1B(1)隔開規(guī)定的間隔而使其相互相對配置。通過將吸音材料1A、1B分離配置，在吸音材料1A、1B之間形成空氣層11。通過在吸音材料1A、1B之間設(shè)置空氣層11，吸音材料1A、1B的通孔3...與空氣層11連通，由此構(gòu)成所謂亥姆霍茲共鳴器。由此，能夠大幅度地提高吸音特性。
吸音材料1A、1B的間隔m1、換言之空氣層11的厚度，優(yōu)選5mm以上、1000mm以下的范圍，更加理想的是50mm以上、500mm以下的范圍。若空氣層11的厚度超出該范圍，則得不到良好的吸音特性。
此外，在圖3所示的吸音板10中，由于具有相同結(jié)構(gòu)的吸音材料1A、1B，故可以將任何一個吸音材料1A、1B朝向音源配置。由此，在施工時能夠與音源的位置無關(guān)地自由設(shè)置吸音板10的方向，設(shè)置的自由度提高。
接著，圖4中以剖面示意圖表示吸音板20的另一例。
圖4所示的吸音板將上述吸音材料1A和板狀的剛體21隔開規(guī)定的間隔而相互相對配置。通過將吸音材料1A和剛體21分離配置，與圖3的情況同樣，在吸音材料1A和剛體21之間形成空氣層22。通過在吸音材料1A和剛體21之間設(shè)置空氣層22，吸音材料1A的通孔3...和空氣層22連通而構(gòu)成所謂亥姆霍茲共鳴器，由此，可大幅度地提高吸音性能。
吸音材料1A和剛體21的間隔m2、即空氣層22的厚度優(yōu)選5mm以上、1000mm以下的范圍，更加理想的是50mm以上、500mm以下的范圍。若空氣層22的厚度超出該范圍，則得不到良好的吸音特性。
此外，在圖4所示的吸音板20中，優(yōu)選將吸音材料1A朝向音源側(cè)配置。由此，聲波高效率地射入吸音材料1A的通孔3中而得到良好的吸音特性。
接著，圖5中以剖面示意圖表示吸音板的又一例。
圖5所示的吸音板30將上述吸音材料1A和板狀的剛體21隔開規(guī)定的間隔而互相相對配置，進(jìn)而在吸音材料1A與剛體21之間(空氣層22)配置多孔質(zhì)吸音材料31。通過將吸音材料1A和剛體21分離配置，與圖3以及圖4的情況同樣，在吸音材料1A與剛體21之間形成空氣層22。通過在吸音材料1A與剛體21之間設(shè)置空氣層22，吸音材料1A的通孔3...和空氣層22連通而構(gòu)成所謂亥姆霍茲共鳴器，由此，可大幅度地提高吸音性能。
此外，通過在空氣層22中配置多孔質(zhì)吸音材料31，能夠進(jìn)一步提高吸音板30的吸音特性。多孔質(zhì)吸音材料31可以使用例如玻璃綿、石棉等。
該吸音板30中的吸音材料1A和剛體21的間隔m3、即空氣層22的厚度優(yōu)選5mm以上、1000mm以下的范圍，更加理想的是50mm以上、500mm以下的范圍。若空氣層22的厚度超出該范圍，則得不到良好的吸音特性。
此外，在圖5所示的吸音板30中，與圖4所示的吸音板20的情況同樣，優(yōu)選將吸音材料1A朝向音源側(cè)配置。由此，聲波高效地射入吸音材料1A的通孔3中而得到良好的吸音特性。
接著，圖6中以剖面示意圖表示吸音板的其它例。
圖6所示的吸音板40將上述吸音材料1A和板狀的剛體21隔開規(guī)定的間隔而互相相對配置，進(jìn)而在吸音材料1A的剛體一側(cè)的面1a(空氣層22側(cè)的面)接合加強(qiáng)部件41。加強(qiáng)部件41和剛體21可以分離也可以接合。此外，加強(qiáng)部件41可以安裝在吸音材料1A的剛體側(cè)的面1a或與剛體側(cè)的面相反側(cè)的面1b中的任一個面上，但從提高吸音板40美觀性的觀點出發(fā)，優(yōu)選安裝在吸音材料1A的剛體21側(cè)的面1a上。
加強(qiáng)部件41可以使用例如鋁等金屬制的蜂窩面板、井字形面板、加強(qiáng)筋等具有空隙的部件。由此，不會由于加強(qiáng)部件41而將通孔3和空氣層22遮斷。
通過將吸音材料1A和剛體21分離配置，與圖3～圖5的情況同樣，在吸音材料1A和剛體21之間形成空氣層22。另外，在圖6所示的吸音板40中，由于加強(qiáng)材料41的空隙和空氣層22連通，加強(qiáng)材料41的空隙包含在空氣層22的一部分中。
通過在吸音材料1A與剛體21之間設(shè)置空氣層22，由吸音材料1A的通孔3...和空氣層22構(gòu)成所謂亥姆霍茲共鳴器。由此，能夠大幅度地提高吸音特性。
另外，通過在吸音材料1A上安裝加強(qiáng)部件41，能夠提高吸音材料1A自身的強(qiáng)度。
該吸音板40中的吸音材料1A與剛體21的間隔m4、即空氣層22的厚度優(yōu)選5mm以上、1000mm以下的范圍，更加理想的是50mm以上、500mm以下的范圍。若空氣層22的厚度超出該范圍，則得不到良好的吸音特性。
此外，在圖6所示的吸音板40中，與圖4以及圖5所示的吸音板20、30的情況同樣，優(yōu)選將吸音材料1A朝向音源側(cè)配置。由此，聲波高效地射入吸音材料1A的通孔3中而得到良好的吸音特性。
另外，加強(qiáng)部件41不僅可以安裝在圖6所示的吸音板40上，也可以安裝在圖3～圖5所示的吸音板10、20、30的各吸音材料1A上。
此外，多孔質(zhì)吸音材料31不僅可以安裝在圖5所示的吸音板30上，而且也可以安裝在圖3、圖4以及圖6所示的吸音板10、20、40上。
根據(jù)上述各吸音板10～40，由于將吸音材料1A、1B彼此或吸音材料1A和剛體31相對配置，并且在吸音材料1A、1B彼此或吸音材料1A和剛體21之間設(shè)置空氣層11、22，故通過吸音材料的通孔3...和空氣層11、22構(gòu)成所謂亥姆霍茲共鳴器，能夠大幅度地提高吸音特性。此外，由于吸音材料1A、1B自身的美觀性良好，也可以提高吸音板10～40自身的美觀性。
(吸音材料的制造方法)接著，說明本實施方式的吸音材料1的制造方法。
圖7表示吸音材料1的制造方法的流程圖。如圖7所示，本實施方式的吸音材料1的制造方法包括混合工序S1，其將金屬粉末和通孔形成劑的粉末混合；熱擠壓工序S2，其一邊使金屬粉末和通孔形成劑的粉末纖維狀地向一個方向延伸，一邊將其固化成形，從而形成塊狀體；切片工序S3，其將塊狀體沿著延伸方向的垂直方向切片成板狀；通孔形成劑除去工序S4，其除去通孔形成劑而設(shè)置通孔。
以下，詳細(xì)說明各工序。
(混合工序S1)在混合工序S1中，將金屬粉末和通孔形成劑的粉末混合而調(diào)制混合粉末。作為混合方式使用公知的混合方式即可。
作為金屬粉末，可以使用Al、Mg、Sn、Cu中的任一種金屬粉末、或者以它們之一為主的合金粉末、或者所述金屬粉末與所述合金粉末的混合粉末，但從輕量性、抗蝕性、加工容易性、材料成本等觀點來看，優(yōu)選Al。此外，金屬粉末從在后述的熱擠壓工序S2中將金屬粉末加工成纖維狀的觀點來看，優(yōu)選使用平均粒徑在30μm～1000μm范圍的粉末。此外，金屬粉末的粒度范圍優(yōu)選10μm～2000μm的范圍。
接著，作為通孔形成劑，優(yōu)選由水溶性的鹽構(gòu)成，更加理想的是NaCl或KCl，最好是NaCl。這些通孔形成劑具有高熔點，在后述的熱擠壓工序S2中不與金屬粉末反應(yīng)而被加工成纖維狀。此外，這些通孔形成劑都是水溶性的，在后述通孔形成劑除去工序中可以容易地除去。另外，通孔形成劑的材質(zhì)不限于上述所列舉的，只要是通過熱擠壓等加工而形成在一個方向上延伸的纖維、然后能夠容易地除去，則任何材料都可。
另外，通孔形成劑的粉末優(yōu)選使用平均粒子直徑50μm～1000μm范圍的粉末。通孔形成劑的粉末的粒度范圍優(yōu)選30μm～2000μm的范圍。在粉末的粒徑小于該范圍的下限的情況下，在擠壓之后，通孔形成劑過細(xì)、即孔徑過小，難以除去通孔形成劑。此外，在粉末的粒子直徑大于該范圍的上限的情況下，必須提高擠壓工序中的擠壓比，擠壓力也提高，需要模具的強(qiáng)固化、裝置的大型化(耗費(fèi)成本)。
另外，金屬粉末以及通孔形成劑粉末的平均粒徑以及粒度范圍優(yōu)選為上述范圍，但不特別限定于此，根據(jù)加工條件、尤其是擠壓比的組合，只要通孔的直徑為200μm以下的范圍，則怎樣的值都可以。
金屬粉末和通孔形成劑的粉末的混合比優(yōu)選體積比為金屬粉末∶通孔形成劑＝90∶10～20∶80的范圍，更加理想的是80∶20～40∶60的范圍。通過在所述范圍內(nèi)調(diào)整金屬粉末和通孔形成劑的混合比，能夠控制吸音材料的通孔的開口率。若通孔形成劑的混合比降低，則會不形成足夠的通孔，開口率降低。此外，若通孔形成劑的混合比增大，則通孔的直徑增大，難以將直徑抑制在200μm以下，而且開口率會增大。
(熱擠壓工序S2)接著，在熱擠壓工序S2中，對上述混合粉末實施熱擠壓加工，由此，一邊使金屬粉末和通孔形成劑的粉末纖維狀的在一個方向上延伸，一邊將其固化成形，從而形成塊狀體。關(guān)于熱擠壓加工的條件，優(yōu)選將擠壓比設(shè)為3～500的范圍，在使用Al作為金屬粉末時，優(yōu)選將擠壓溫度設(shè)為300℃～600℃的范圍。若超出該條件，則難以形成塊狀體。
另外，擠壓不必進(jìn)行熱處理，只要能夠滿足金屬粉末和通孔形成劑粉末都纖維狀地延伸而形成塊狀體的條件，則也可以是冷擠壓。
通過該熱擠壓加工，金屬粉末由于壓力以及溫度的影響，其金屬粒子相互結(jié)合，結(jié)合后的金屬沿著擠壓方向纖維狀地延伸。此外，關(guān)于通孔形成劑的粉末，由于壓力以及溫度的影響，其粒子相互一體化并沿著擠壓方向纖維狀地延伸，或者粒子自身沿著擠壓方向纖維狀地延伸。然后，纖維狀地延伸的金屬以及通孔形成劑相互一體化而整體固化成形，形成塊狀體。在與塊狀體的擠壓方向正交的剖面上，纖維狀地延伸的金屬以及通孔形成劑成為以馬賽克狀分布的狀態(tài)。另外，通過熱擠壓加工而形成的塊狀體中的纖維的延伸方向與擠壓方向一致。
(切片工序S3)接著，在切片工序S3中，將上述塊狀體沿著延伸方向(擠壓方向)的垂直方向切片成板狀。圖8表示切片工序的示意圖。
圖8A是塊狀體50的剖面示意圖。在圖8(A)中，在塊狀體50的剖面上繪制的多個平行線是以纖維狀延伸的通孔形成劑51。該通孔形成劑51在與擠壓方向相同的方向上以纖維狀拉伸。
接著，在圖8(B)中，將塊狀體50沿擠壓方向的垂直方向切片成板狀。圖8(B)中的點劃線是表示切片面的線。在本實施方式中，優(yōu)選擠壓方向與切片面(切片方向)互相垂直。通孔形成劑51通過切片而在切片面上露出，得到如圖8(C)所示的板狀部件2d。
(通孔形成劑除去工序S4)接著，在通孔形成劑除去工序S4中，從板狀部件2d中除去通孔形成劑51而形成通孔。作為除去方法，可以使用使通孔形成劑溶解析出(溶出)或揮發(fā)的方法。特別是在作為通孔形成劑使用水溶性的鹽的情況下，優(yōu)選使用溶解析出法。具體來說，將塊狀體浸漬在水中并放置1小時～24小時，將通孔形成劑51從板狀部件2d溶解析出即可。
這樣得到本實施方式的吸音材料1。
另外，根據(jù)上述切片工序，板狀部件2d的切片面成為構(gòu)成吸音材料1的板狀部件2的一面2a以及另一面2b。因此，吸音材料1的一面2a以及另一面2b相對于擠壓方向垂直正交。另一方面，雖然經(jīng)由切片工序以及通孔形成劑除去工序而形成通孔3...，但由于該通孔3通過除去通孔形成劑51而形成，所以沿著與擠壓方向相同的方向延伸。由于以上情況，吸音材料1中設(shè)置的通孔3...與一面2a以及另一面2b垂直正交。因此，在設(shè)置制造的吸音材料1時，通過將吸音材料1的一面2a或另一面2b的面方向朝向音源設(shè)置，成為音源位于通孔3的延伸方向的關(guān)系，由此能夠最大限度地有效發(fā)揮吸音材料1的吸音特性。
根據(jù)上述吸音材料1的制造方法，由于一邊使金屬粉末和通孔形成劑的粉末纖維狀地在一個方向上延伸一邊將其固化成形，形成塊狀體，將該塊狀體沿延伸方向的垂直方向切片成板狀之后，去除通孔形成劑，從而形成通孔3...，所以通孔3...的一端或兩端被封閉的可能性小，能夠以低成本制造具有沿板厚方向延伸并且縱橫比大的通孔3...的吸音材料1。而且，也可以增加吸音材料1的板厚。這樣的吸音材料1的吸音特性良好。
此外，在通過上述制造方法制造的吸音材料1中，通過將塊狀體沿延伸方向的垂直方向切片成板狀，形成通孔3...，因此通孔3...的一端或兩端被封閉的可能性小，成為具有沿板厚方向延伸并且縱橫比大的通孔3...的吸音材料1。這樣的吸音材料1的吸音特性良好。
實施例(實施例1)以體積比為金屬粉末∶通孔形成劑＝55∶45的比例將平均粒徑為420μm的NaCl粉末(通孔形成劑)和平均粒徑為200μm的Al粉末(金屬粉末)混合而調(diào)制混合粉末。
接著，將得到的混合粉末以擠壓比6.9、擠壓溫度450℃的條件進(jìn)行熱擠壓加工，形成圓柱狀的塊狀體。通過將得到的塊狀體在與擠壓方向正交的方向上切片而得到厚度1mm的板狀部件。然后，將該板狀部件在水中浸漬6小時而將NaCl溶解析出，從而制造實施例1的吸音材料。
關(guān)于實施例1的吸音材料，以掃描型電子顯微鏡觀察，則觀察到多個平均直徑為100μm左右的通孔。此外，根據(jù)通孔形成劑和金屬粉末的混合比算出通孔的開口率為45％。
接著，通過傳遞函數(shù)法(依照ISO10534-2)測定實施例1的吸音材料的垂直吸音特性。具體來說，將實施例1的吸音材料配置在長度400mm、內(nèi)徑40mm的中空圓筒狀的音響管的一端部，將背后空氣層形成為150mm。另外，背后空氣層的與吸音材料相反側(cè)的面設(shè)為剛體。此外，在音響管的另一端配置揚(yáng)聲器。進(jìn)而，在音響管的一端與另一端之間隔開規(guī)定的間隔而設(shè)置兩個麥克風(fēng)。
揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)分別連接到測量用的運(yùn)算裝置。這樣，構(gòu)成基于傳遞函數(shù)法(依照ISO10534-2)的垂直入射吸音特性的測定裝置。
而且，從揚(yáng)聲器向音響管內(nèi)發(fā)射具有某一頻帶的聲音，測定管內(nèi)具有的兩個麥克風(fēng)之間的傳遞函數(shù)，并基于該傳遞函數(shù)來計算垂直入射吸音特性率。
圖9表示結(jié)果。另外，圖9也一并示出由上述算式(1)計算出的垂直入射吸音率的計算值。
如圖9所示，可知實測值與計算值非常一致，得到了好的吸音特性。
此外，在通過傳遞函數(shù)法(依照ISO10534-2)測定實施例1的吸音材料的垂直吸音特性時，除了在實施例1的吸音材料和剛體之間的150mm厚的背后空氣層中填充玻璃綿之外，與上述同樣地對實施例1的吸音材料的垂直吸音特性進(jìn)行測定。圖10表示結(jié)果。另外，圖10中也一并示出圖9中的吸音板的實測值。
由圖10所示可知，在背后空氣層中填充有玻璃綿的情況下，與未填充玻璃綿的情況相比，表示0.8以上的吸音率的頻帶范圍擴(kuò)大，吸音特性得到進(jìn)一步的改善。該頻帶范圍的擴(kuò)大被認(rèn)為是在空氣層中填充玻璃綿所引起的。
(比較例1)在厚度1mm的鋁板上，用鉆孔機(jī)以200μm的間距鉆出直徑200μm的多個通孔，從而制造比較例1的吸音材料。另外，各通孔網(wǎng)格狀地配置。
除了使用該比較例1的吸音材料之外，與實施例1同樣地測定垂直入射吸音率，得到與實施例1的情況大致同等的吸音特性。
但是，在制造比較例1的吸音材料時，由于用鉆孔機(jī)穿孔而形成通孔，因此吸音材料的制造需要大量時間。
權(quán)利要求
1.一種吸音材料，包括由金屬制成的板狀部件；在所述板狀部件上沿所述板狀部件的板厚方向配置的直徑10-200μm的多個通孔。
2.一種吸音材料的制造方法，包括以下步驟將金屬粉末與通孔形成劑的粉末混合；一邊使所述金屬粉末和所述通孔形成劑的粉末分別纖維狀地向一個方向延伸，一邊將其固化成形，從而形成塊狀體；通過沿延伸方向的垂直方向?qū)⑺鰤K狀體切片而形成板狀部件；從所述板狀部件中除去所述通孔形成劑而形成直徑10-200μm的多個通孔。
3.一種吸音材料，其采用權(quán)利要求2所述的吸音材料的制造方法而制成。
4.如權(quán)利要求1所述的吸音材料，其特征在于，所述通孔的開口率在10％-80％的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求2所述的吸音材料的制造方法，其特征在于，形成所述塊狀體時，通過熱擠壓法擠壓所述金屬粉末與所述通孔形成劑粉末的混合物。
6.如權(quán)利要求2所述的吸音材料的制造方法，其特征在于，所述金屬粉末是Al、Mg、Sn、Cu中的任一種金屬粉末、或者是以這些金屬之一為主要原材料的合金、或者是這些金屬粉末之一與所述合金的混合粉末。
7.如權(quán)利要求2所述的吸音材料的制造方法，其特征在于，所述通孔形成劑由水溶性的鹽構(gòu)成。
8.一種吸音板，包括兩個或多個權(quán)利要求1所述的吸音材料，所述吸音材料隔開規(guī)定間隔而可相對滑動地配置；配置在所述吸音材料之間的一個或多個空氣層。
9.一種吸音板，包括權(quán)利要求1所述的吸音材料；與所述吸音材料隔開規(guī)定間隔而可相對滑動地配置的剛體；配置在所述吸音材料和所述剛體之間的空氣層。
10.如權(quán)利要求8所述的吸音板，其特征在于，還包括配置在所述空氣層中的多孔質(zhì)吸音材料。
11.如權(quán)利要求9所述的吸音板，其特征在于，還包括配置在所述空氣層中的多孔質(zhì)吸音材料。
12.如權(quán)利要求8所述的吸音板，其特征在于，還包括在所述吸音材料的空氣層一側(cè)上安裝的加強(qiáng)部件。
13.如權(quán)利要求9所述的吸音板，其特征在于，還包括在所述吸音材料的空氣層一側(cè)上安裝的加強(qiáng)部件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造成本低、美觀性以及吸音特性優(yōu)良的吸音材料及其制造方法以及具有該吸音材料的吸音板，該吸音材料由金屬制的板狀部件(2)構(gòu)成，在板狀部件(2)上，沿其板厚方向設(shè)有直徑200μm以下的多個通孔。
文檔編號G10K11/162GK101042865SQ20071008788
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者平工達(dá)也, 中谷隆雄, 多田吉宏 申請人:雅馬哈株式會社, 國立大學(xué)法人德島大學(xué)