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    本發明提供一種聲響穿透性材料，係使用纖維交織而成之材料，具有自立性且具有高性能之聲響穿透性。本發明之聲響穿透性材料，係纖維互相交織而成者，前述聲響穿透性材料之特徵為塔柏剛性為5mN‧m以上、彎曲抗力為100mN以上、孔隙率為50%以上、且厚度為3mm以下。
    公开号:TW201319368A
    申请号:TW101133250
    申请日:2012-09-12
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Fukushi Kawakami；Takayuki Sano
    申请人:Tomoegawa Co Ltd；
    IPC主号:G10K11-00
    专利说明:
    聲響穿透性材料與包含使用該材料的建築用途之聲響調整面構造、用於麥克風之風擋、保護用格柵、聲響穿透性投影幕及揚聲器
    本發明係關於纖維材料交織所成之聲響穿透性材料，更詳細言之係關於具有自立性之聲響穿透性材料。再者，本發明係關於包含使用該聲響穿透性材料的建築用途之聲響調整面構造、用於麥克風之風檔、保護用格柵、聲響穿透性投影幕及揚聲器。
    在建築、電子機器等各種領域中，需求穿透聲響之材料。聲響穿透性材料例如可舉出揚聲器之紗綸網(saran net)等之網目(mesh)構造物、建築壁面所使用之有孔板等。
    已提出一種聲響穿透性之板狀構件或薄片狀構件(專利文獻1)，係與該等以往聲響穿透性材料不同，外觀上具有硬的質感且無開口或是即使有開口也無法視認，因此看起來像無穿透性者，但為聲響幾乎完全穿透之材料。
    此外，已報告有一種板狀之聲響穿透性材料，其係在硬質板上，於每單位面積內大量設置外觀上無法視認程度之微細孔，藉此而得到聲響穿透性(專利文獻1及2、非專利文獻1)。藉由該聲響穿透性材料而可得硬質之聲響穿透性材料，故已提議將其應用作為電影之屏幕，並在屏幕背面設置揚聲器而提高臨場感等。 [先前技術文獻] (專利文獻)
    (專利文獻1)日本特開2010-59658號公報
    (專利文獻2)日本特開2010-210778號公報
    (非專利文獻)
    (非專利文獻1)中井、川上、和田、佐野，「多孔板之音響特性」，日本音響學會 建築音響研究會資料(AA2009-18)，2009.03.11。
    在建築材料等之用途中，設立聲響穿透性材料時，要求即使不設置補助機構等也可藉由聲響穿透性材料本身強度而保持立起狀態之自立性。根據專利文獻1之聲響穿透性材料，若使聲響穿透性材料具有自立性，則會有損及聲響穿透性之問題。此外，根據專利文獻2、非專利文獻1之聲響穿透性材料，雖具有自立性，但因必須大量設置微細孔，故需特殊穿孔技術或培養熟練之工作人員，有製造成本提高之問題。在此，本發明之目的為提供一種聲響穿透性材料，係使用纖維交織所成之材料，具有自立性且同時具有高性能之聲響穿透性。
    本案發明者檢討兼具自立性與聲響穿透性之纖維材料，結果發現問題在於擔保自立性之纖維材料所使用之纖維量較多，使纖維密度變得過高，而緊密之纖維交織會妨礙聲響穿透。
    亦即，材料境界面中聲響能量反射率| r2 |(在此r為音壓反射率)係以下式(1)表示。
    聲響能量反射率| r2 |係材料表面之普通聲響阻抗Zn為Zn=ρ c(ρ c係空氣之特性阻抗)，或者，固有聲響阻抗ζ(Zn除以ρ c之值)為ζ≡Zn/(ρ c)=1時，最小值為| r2 |=0，入射音能量全部進入材料內部，外表上，吸音率α=1-| r2 |係最大值為1(子安勝，「吸音之基礎事項」，聲響技術，No.71/sep.1990)。此條件下，Zn=ρ c係材料之條件等於空氣，材料所含空氣的量，亦即孔隙率(多孔度=porosity(多孔度)；內部所含空氣量相對於材料外表之容積。具體定義係如後述)越大的材料，則進入內部之入射音能量的量越大。因此，若材料內部之條件，例如flow resistivity(單位厚度流動阻力)或tortuosity(迂迴度)等(中川博，「有關於聲響材料(其3)」，日東紡工程技術新聞)之條件相等，則材料內部所吸收之能量Eh也固定，孔隙率越大則穿過背後之聲響能量的量，亦即穿透率τ(τ=| t | 2=Et/Ei；穿透能量Et對於入射能量Ei之比例。t為聲壓穿透率)為最大(τ≒1)，亦即，設置在揚聲器或麥克風前時的插入耗損(沒有試料時與有試料時的程度差異(dB))可為最小，可知可實現接近全聲響穿透性之條件(參照第12圖)。
    再者，發現具有自立性之材料中，為了獲得充分聲響穿透性，不僅是所使用材料之孔隙率，與其厚度之關係亦為重要，再者，發現若為孔隙率高、且厚度為特定值以下之材料，則可展現十分高之聲響穿透性。
    亦即，本發明(1)係一種聲響穿透性材料，係纖維互相交織所成者，其中，前述聲響穿透性材料係塔柏剛性為5mN‧m以上、彎曲抗力為100mN以上、孔隙率為50%以上且厚度為3mm以下者。
    本發明(2)係如前述發明(1)所述之聲響穿透性材料，其中，前述纖維為金屬纖維者。
    本發明(3)係如前述發明(1)或(2)所述之聲響穿透性材料，其中，插入耗損於63Hz至8kHz之各1/1倍頻帶域為5dB以下者。
    本發明(4)係前述發明(1)至(3)任一項所述之聲響穿透性材料，其中，前述聲響穿透性材料係將金屬纖維壓縮成形所得之材料者。
    本發明(5)係一種聲響調整面構造(例如，第1圖中之聲響調整面構造1)，係具備前述發明(1)至(4)中任一項所述之聲響穿透性材料(例如第1圖中之聲響穿透性材料2)與具有設置於其背面之吸音性構造及/或反射性構造之聲響調整機構(例如第1圖中之聲響調整機構3)者。
    本發明(6)係如前述發明(5)之聲響調整面構造，其中，前述聲響調整機構係可改變吸音性構造及/或反射性構造之配置比例之可變聲響調整機構者。
    本發明(7)係如前述發明(6)之聲響調整面構造(例如，殘響可變壁600)，其中，係在建築物的壁面及/或在天花板的內裝中者，前述聲響穿透性材料係以與前述建築物的壁面及/或天花板間形成空間之方式配置(例如第3圖中之聲響穿透性材料2)，前述可變聲響調整機構(例如可變聲響調整機構610)係配置於前述空間，並具有可開關之構成之簾幕或吸音遮蔽物(例如簾幕613)，且藉由前述簾幕或遮蔽物之開閉而調整面的吸音特性。
    本發明(8)係如前述發明(5)之聲響調整面構造(例如殘響調整壁700)，其中，係在建築物的壁面及/或在天花板的內裝中者，前述聲響穿透性材料係以與前述建築物的壁面及/或天花板間形成空間之方式配置(例如第4圖中之聲響穿透性材料2)前述聲響調整機構係配置於前述空間，並具有吸音性構造及/或反射性構造(例如吸音材701、空氣層702、合板704、空間A)。
    本發明(9)係一種建築物之內裝構造，係具有前述發明(5)至(8)中任一項所述之聲響調整面構造者。
    本發明(10)係一種麥克風用風檔，係用以減輕麥克風之風切聲者，其中，前述風檔具有配置在遮蔽對於麥克風之風的位置之聲響穿透性材料，且前述聲響穿透性材料係前述發明(1)至(4)中任一項所述之聲響穿透性材料。
    本發明(11)係一種保護用格柵，係配置於麥克風或揚聲器的前面者，其中，前述格柵係以前述發明(1)至(4)中任一項所述之聲響穿透性材料所構成。
    本發明(12)係一種聲響穿透性投影幕，係具有前投影型之影像投射面，且以在該影像投射面背後配置揚聲器並發出聲音之方式構成並使用者，其中，至少前述影像投射面係以前述發明(1)至(4)中任一項所述之聲響穿透性材料構成者。
    本發明(13)係一種揚聲器，係具有音箱及低音單元者，其中，前述音箱內具備前述發明(1)至(4)中任一項所述之聲響穿透性材料、配置於前述聲響穿透性材料背後之由多孔性吸音材料構成的吸音材、以及配置於前述吸音材背後之具有空氣層的吸音構造，且前述吸音構造係設置於前述音箱的內壁。
    本發明(14)係如前述發明(13)所述之揚聲器，其中，前述揚聲器為密閉型者。
    根據本發明之聲響穿透性材料，藉由使塔柏剛性為5mN‧m以上、彎曲抗力為100mN以上、孔隙率為50%以上，且厚度為3mm以下，可得到具有自立性並具有高性能之聲響穿透性材料。
    1‧‧‧聲響調整面構造
    2‧‧‧聲響穿透性材料
    3‧‧‧聲響調整機構
    4‧‧‧骨架
    6‧‧‧內裝構造
    41‧‧‧空間
    42‧‧‧支柱
    43‧‧‧支架
    44‧‧‧間柱
    210‧‧‧屏幕部
    220‧‧‧外蓋部
    221‧‧‧外蓋部
    222‧‧‧主體外蓋部
    223‧‧‧圓形鍔
    250‧‧‧麥克風裝置
    251‧‧‧麥克風
    253‧‧‧氣密橡膠襯墊
    300‧‧‧表面聲壓測定用麥克風裝置
    421‧‧‧固定面
    600‧‧‧殘響可變壁
    700‧‧‧殘響可變壁
    2511‧‧‧圓筒狀之主體部
    2512‧‧‧集音部
    第1圖(a)係本發明聲響調整面構造之截面圖，第1圖(b)係本發明聲響調整面構造之分解圖。
    第2圖係表示將聲響調整面構造使用於建築內裝時之概略構成圖。
    第3圖係外觀不改變之殘響可變壁600之概略構成圖。
    第4圖係外觀不改變之殘響調整壁700之概略構成圖。
    第5圖(a)及(b)係使用聲響穿透性材料的球形風檔(音場麥克風用)之概略構成圖。
    第6圖(a)至(c)表示附有圓筒形風檔之表面聲壓測定用麥克風裝置之概略構成圖。
    第7圖係概略表示測定方法1中用以評價聲響穿透性之插入耗損△(dB)之測定方法。
    第8圖係關於測定方法2之補助說明圖。
    第9圖係表示有無聲響穿透性材料(TTP)之背後吸音材(GW)之吸音率α0的比較試驗之結果。
    第10圖(1)至(3)係表示各試料之聲響穿透性在測定方法2中測定之結果。
    第11圖(A)係概略表示進行風切聲減低試驗系統，第11圖(B)係表示風切聲減低試驗結果之圖表。
    第12圖係有關穿過背後之聲響能量的量之補足說明圖。
    本發明係纖維互相交織所成之聲響穿透性材料。亦即，本發明之聲響穿透性材料係塔柏剛性為5mN‧m以上、彎曲抗力為100mN以上。藉由該範圍而使聲響穿透性材料具有自立性。此外，在如此般具有自立性之聲響穿透性材料中，設定孔隙率為50%以上、厚度3mm以下，藉此可得具有高聲響穿透性之材料。
    本發明之聲響穿透性材料之塔柏剛性為5mN‧m以上，較佳為8mN‧m以上，更佳為10mN‧m以上。塔柏剛性之上限值並無特別限定，但例如為100mN‧m。藉由具有該範圍之塔柏剛性，可得具有自立性之材料。塔柏剛性係根據JIS-P8125測定。另外，可根據相關業者之知識並藉使用纖維之硬度、聲響穿透性材料之密度、壓縮成形中之壓力，調整塔柏剛性的值。
    本發明之聲響穿透性材料之彎曲抗力為100mN以上，較佳為150mN以上，更佳為200mN以上。彎曲抗力之上限並無特別限定，但例如為2000mN。藉由具有該範圍之塔柏剛性，可得具有自立性之材料。彎曲抗力係根據JIS-P8125之塔柏剛性試驗進行測定所得的值。另外，可根據相關業者之知識並藉使用纖維之硬度、聲響穿透性材料之密度、壓縮成形中之壓力，調整彎曲抗力的值。
    本發明之聲響穿透性材料之孔隙率為50%以上，較佳為60至90%，更佳為70至90%。孔隙率之上限並無特別限定，但例如為95%。纖維交織所成之材料中，藉由選擇孔隙率為該範圍內之材料，可發揮具有自立性，且發揮確保聲響穿透性之效果。此外因較佳之範圍、更佳之範圍中的孔隙率不會過高，在作為壁材等使用時，也不會透過聲響穿透性材料而透視到相反側。
    若考慮聲響穿透之角度依存性，則聲響穿透性材料之孔隙率特佳為80至90%。藉由在如此範圍，使聲音的入射角度幾乎沒有對於材料之依存，可發揮高聲響穿透性。
    孔隙率係不存在纖維之空間對聲響穿透性材料體積的比例，由聲響穿透性材料之體積與重量及纖維素材之比重算出。
    孔隙率(%)=(1-聲響穿透性材料之重量/(聲響穿透性材料之體積×纖維之比重))×100
    另外，可根據相關業者之知識，並藉使用纖維之大小與量、纖維交織材料的密度、壓縮成形之壓力，調整孔隙率的值。
    在此，聲響穿透性材料之厚度為3mm以下，較佳為50μm至2000μm，更佳為100μm至1500μm，特佳為500μm至1000μm。在具有上述孔隙率之材料中，藉由使厚度為該範圍，可得具有高聲響穿透性之材料。
    本發明之聲響穿透性材料係纖維交織所成。聲響穿透性材料所使用之纖維可舉出金屬纖維、或氟纖維。該等中，藉由使用金屬纖維而容易確保自立性。
    金屬纖維並無特別限定，但可舉出由以不鏽鋼，鋁，黃銅，銅，鈦，鎳，金，鉑，鉛等金屬材料為素材之纖維選出之1種或2種以上之組合。
    氟纖維較佳為由熱可塑性氟樹脂選擇，例如可列舉：聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯(TEE)、全氟醚(PFE)、四氟乙烯與六氟丙烯之共聚物(FEP)、四氟乙烯與乙烯或丙烯之共聚物(ETFE)、偏氟乙烯系樹脂(PVDF)、聚氯三氟乙烯樹脂(PCTFE)、氟乙烯系樹脂(PVF)。
    此外，本發明之聲響穿透性材料所使用纖維的徑並無特別限定，但例如較佳為0.1至100μm，更佳為0.5至50μm，又更佳為1至40μm。藉由如此範圍之纖維徑，可提高纖維強度，並容易獲得適度之聲響穿透性。
    該聲響穿透性材料可藉由將纖維壓縮成形之方法、或將含有纖維之原料以濕式抄造法進行抄紙而製得。
    藉由壓縮成形使用金屬纖維或氟纖維製造本發明之聲響穿透性材料時，首先將纖維集中並藉由進行預備壓縮等使形成網。此外為了賦予纖維間之結合，可在纖維間含浸黏合劑(binder)。該黏合劑並無特別限定，但例如可使用丙烯酸系接著劑、環氧系接著劑、胺甲酸乙酯系接著劑等有機系黏合劑，除此之外可使用膠質氧化矽、水玻璃、矽酸鈉等無機質接著劑。另外可在纖維表面預先被覆熱接著性樹脂，積層金屬纖維之集合體後加熱並接著，以此方式取代含浸黏合劑。相對於薄片之面重量1000g/m2，黏合劑之含浸量較佳為5至130g，更佳為20至70g。
    將金屬纖維之集合體在加熱下加壓使形成薄片。考慮使用之黏合劑或熱接著性樹脂之乾燥溫度或硬化溫度而設定加熱條件，但加熱溫度通常為50至1000℃左右。考慮纖維之彈性、聲響穿透性材料之厚度、聲響穿透性材料之光穿透率而調節加壓壓力。另外，藉由噴霧法使含浸黏合劑時，較佳為在噴霧處理前將金屬纖維層以沖壓加工等使成形為特定厚度。
    使用金屬纖維時之聲響穿透性材料，可將含有金屬纖維之漿液藉由濕式抄造法形成薄片。另外，製造含有金屬纖維之漿液時，因金屬纖維在水中之分散性不佳，可添加少量具有增黏作用之聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，羧甲基纖維素(CMC)等之高分子水溶液。此外，抄造方法例如長網抄紙、圓網抄紙、傾斜線抄紙等，視需要可採用各種方法。
    使用濕式抄造法時，較佳為使在網上形成含水薄片之前述金屬纖維經過纖維交織處理步驟而製造。在此，纖維交織處理步驟例如較佳為採用在抄紙後於金屬纖維薄片面上噴射高壓噴射水流之纖維交織處理步驟，具體而言，在垂直於薄片流動方向之方向上配列複數噴嘴，並由該複數噴嘴同時噴射高壓噴射水流，藉此可使薄片整體之金屬纖維彼此交織。
    此外，金屬纖維材料之製造方法較佳為含有燒結步驟，該步驟係在上述濕式抄造步驟後，將所得金屬纖維材料在真空中或非氧化環境中，以金屬纖維熔點以下之溫度進行燒結。因金屬纖維交織，故可提升燒結後之金屬纖維材料之強度。
    使用氟纖維時之聲響穿透性材料之製造方法，係將氟纖維與具有自黏著功能之物質，藉由濕式抄造法混抄並乾燥而得之氟纖維混抄紙材料，以氟纖維之軟化點以上溫度進行熱壓著使氟纖維之纖維間熱熔著後，將具有自黏著功能之物質藉由溶媒除去，視需要可進行再乾燥而製成。在此，具有自黏著功能之物質可使用通常製紙所使用之木材、綿、麻、禾稈等植物纖維所成的天然紙漿；聚乙烯醇(PVA)、聚酯、芳香族聚醯胺、丙烯酸系、聚烯烴系之熱可塑性合成高分子所成的合成紙漿或合成纖維，復可使用天然高分子或合成高分子所成之製紙用紙力增強劑等，只要是具有自黏著性功能並可與氟纖維混合分散在水中者即可，並不限定於該等。 (物性) 聲響穿透性
    本發明之聲響穿透性材料較佳為具有以下性質：根據以下測定方法1所測定之頻率特性的差(以下稱為「插入耗損」)，於中心頻率63Hz至8kHz之各1/1倍頻帶域為5dB以內(較佳為2dB以內)。另外，聲響穿透性材料較佳為於中心頻率31.5Hz至16kHz之各1/3倍頻帶域為6dB以內(較佳為3dB以內)。使用連續正弦波掃描時，以在1/3倍頻帶域評價時為準。
    聲響穿透性之評價方法可預想各種方法。更具體而言，在無響室或者高度吸音性室中，麥克風與揚聲器以前者對於後者為直接音領域(近似直接音充分大於間接音(反射音/殘響音)之音源領域)之方式相對向而設置，於該等之間將該試料以與基準線(連結麥克風與揚聲器之線)垂直之方式放置時，以未放置試料時麥克風對於揚聲器之回應級數差(dB)作為插入耗損△(dB)進行評價。此外，由揚聲器發聲之訊號可為正弦波、粉紅雜訊、顫音(FM音)之任一者，此外持續時間可為連續、短音之任一者，再者，用於帶域制限之濾波器可在音源側或受音側，或者可為短音或連續頻率掃描音。同時，試料之位置可在揚聲器前、麥克風前、兩者中間之任一者，該等係只要測定系統視為線形系統則有成為幾乎同樣結果之性質。此外，在此試料係規定置於基準線之直角處進行評價，但視需要可設置使其對於基準線具有角度，以評價其角度依存性。另外，因測定方法而產生不同結果時，在說明書之聲響穿透性中，係以下述測定方法1之方法所得結果為優先。
    測定方法1：插入耗損最簡便之測定方法，係在無響室、或以此為準之高度吸音性室中，以使揚聲器與麥克風連結的軸(以下稱為「揚聲器-麥克風軸」)與聲響穿透材料之法線方向所成的角度θ=0°(如第7圖之狀態係角度θ=0)之方式，放出由20Hz至20kHz間之連續正弦波掃描音(對於背景雜訊之S/N比為20dB以上之聲音)，在由揚聲器起隔離數10cm至數m(較佳為30cm至5m左右)之位置設置麥克風或是聲級計等受音後，測定以能階記錄器(level recorder)等記錄時之頻率回應特性，與將該構件設置在揚聲器或者麥克風前或是兩者中間時之頻率回應特性的差，以其作為插入耗損△(dB)。
    本發明之聲響穿透性材料係藉由根據以下測定方法2所測定之插入耗損進行評價，藉此可評價聲音的入射角依存性。
    測定方法2：將揚聲器-麥克風軸與聲響穿透材料之法線方向所成角度作為θ(如第7圖之狀態作為角度θ=0。)，測定θ=0至90度之每個任意角度之插入耗損△(dB)，並可以每個代表角度θ i鄰接±△θ內所含n個插入耗損之能量平均值(dB平均)作為各該角度之平均插入耗損△i(dB)(第8圖)。藉此而可評價角度之插入耗損依存性。例如，在取得i=15度、45度、75度等各角度之各鄰接±10度之3個角度的能量平均值(dB平均)時，可藉由下記式(a)至(c)或(d)至(f)求取。
    [數學式2] (上述式(e)至(f)中，L'5、L5等分別為將該構件設置在θ=5度時之麥克風之頻率回應(dB)、設置前之頻率回應(dB))。在該例中可從各種角度進行評價，適合於本發明材料之評價。 風切聲減少效果
    本發明之風檔，在風切聲減少效果評價方法中，對於風速2.7m/s之風，以在1/1倍頻帶域具有△20dBA以上的風切聲減少效果為佳。在此，風切聲減少效果評價試驗中，從無響室中送風機等以2.7m/s之風速(可確認產生風切聲，或是可觀測風切聲之減少的範圍)送風，相對於無風檔時觀測之麥克風出力回應，裝設該風檔之狀態下所測定之回應為雜音等級(dBA)減少S(dBA)時，則風切聲減少效果為△S(dBA)。 (使用於建築物內壁之聲響調整面構造)
    第1圖係本發明之聲響調整面構造之概略構成圖。第1圖(a)係本發明之聲響調整面構造之截面圖，第1圖(b)係本發明之聲響調整面構造之分解圖。本發明之聲響調整面構造1具有：作為化妝板使用之成形為板狀的上述聲響穿透性材料2、以及具有配置於該聲響穿透性材料背後之吸音性構造及/或反射性構造之聲響調整機構3。藉由使用本發明之聲響穿透性材料作為聲響調整面構造之化妝板，不僅是聲響穿透之特性，因該材料本身具有自立性故表面呈現與硬質無孔板同等之質感，提供「堅固吸音材」之成果，可使用於美術館之壁面等構成靜謐之空間。此外，視需要可在該聲響穿透性材料背後，藉由蜂巢構造或延展金屬等之金屬網目等不會對聲響穿透性造成影響之材料/構造進行補強。
    聲響調整機構3中吸音性構造係例如可藉由配置吸音材而實現。吸音材可使用公知材料，例如可使用玻璃棉、羊毛氈(needle felting)、胺甲酸乙酯泡綿、海綿、岩棉板等。此外，吸音性構造可具有配置於吸音材及該吸音材背後之空氣層。藉由設置如此般之空氣層，可擴張至低音域為止之吸音力。
    聲響調整機構3中反射性構造係例如可藉由什麼都不配置或配置反射材而實現。反射材可使用公知材料，例如可舉出合板、石膏板、水泥板、可撓性板等未形成孔的板。
    為了支撐該構造，該等聲響調整面構造較佳為復具有骨架4，該骨架4具有收納聲響調整機構3之空間41、形成用以固定聲響穿透性材料2之固定面421的支柱42(第1圖(b))。藉由如此面板化，而可簡易地裝設在產生例如顫動迴聲之類之聲響阻礙的室之後面，而可圖解決問題。
    此外，設置骨架4時，聲響調整面構造1係具有骨架4、收納於該骨架4之空間41內之聲響調整機構3、裝設於骨架之支柱42之固定面421的聲響穿透性材料2。骨架4可視需要於中間設置支架43或間柱44以補強整體(參照第2圖)。此時亦與上述相同，較佳為在吸音材背後適當設置空氣層。
    本發明之聲響調整面構造之作用，係使聲音到達本發明之聲響調整面構造、穿過聲響穿透性材料、到達吸音性構造並被吸收，或是到達反射性構造並被反射。此時，因藉由使用本發明之聲響穿透性材料而可防止壁面表面的聲音折返，故容易反映配置於聲響穿透性材料背後之物的聲響特性，可有效利用於作為可簡易地解決辦公大樓會議室之聲響阻礙之聲響改善面板或住宅之音響室/AV室等中之音場調整面板。
    本發明之聲響調整面構造1，例如藉由使用作為建築物之內裝構造而提供以往沒有的「堅固吸音面」，可在需要平坦硬質之內裝面的空間提供有效果之吸音處理。
    第2圖係表示使用本發明之聲響調整面構造1之建築物之內裝構造之概略構成的圖。內裝構造6具有橫向並置排列聲響調整面構造1之構造，視需要可在中間設置支架43或間柱44以補強整體，此外可如上述般在吸音材背後設置空氣層以延伸對低域側之吸音力。
    內裝構造6例如可構成壁面，聲響調整面構造1之高度可為壁面底端F至天花板端R為止之長度。藉由使用本發明之聲響穿透性材料，即使如此般連續形成面較大時，因具有自立性故容易加工，此外，施工後也難以形成皺折或下垂。
    當然該聲響調整面構造之表面可為連續的。於其中使用本發明之聲響穿透性材料使具有完全相同之表面，且藉由背後不具有吸音材之反射性構造(第9圖(0)參照)，或者在作為表面化妝材之本發明之聲響穿透性材料的背後配置合板或石膏板等材料之反射性構造，藉由調整配置該等面的室內之總吸音力，完全不用改變室內設計即可因應室之用途提供最適當之殘響特性。
    此外可省略內裝構造6之背後吸音材，如第3圖般僅以表面材，亦即本發明之聲響穿透性材料構成，並在背後設置簾幕或吸音遮蔽物(吸音百葉窗)等可變吸音機構，完全不用改變室內設計即可構成殘響可變壁或殘響可變天花板，可以使室內殘響特性自在地改變之方式構成。因不改變室內設計，故不會對於在室者或(廳院時等)觀眾、演奏者造成不適應感，因此非常適合作為聲響效果之可變手段。
    更具體而言，第3圖係表示利用本發明聲響穿透性材料作為表面材之聲響調整面構造的應用例之殘響可變壁600。第3圖係意圖使用於廳院或住宅之AV室、或者錄音室或音樂預演室等之殘響可變壁的例子。使用本發明之聲響穿透性構件作為表面構件，故可不改變表面設計，操作背後之可變聲響調整機構而使壁面/天花板面之吸音力改變，並改變室之殘響時間特性。藉由該構造而發揮改變聲響條件卻不改變表面設計之效果。
    更詳細言之，第3圖表示殘響可變壁600之概略構成圖，該圖係由房間上方觀點所見之截面圖。殘響可變壁600具有設置於壁面一面之聲響穿透性材料2、配置於該聲響穿透性材料背後之可變聲響調整機構610。
    可變聲響調整機構610例如具有：裝設於設置在前述聲響穿透性材料2背後空間之天花板部的簾幕軌道並具有聲音吸收性之簾幕613、以及收納前述簾幕之簾幕箱615。簾幕613可具有可以電動開閉地開閉機構。
    上述之可變聲響調整機構610係可藉由開閉配置於聲響穿透材料背後之簾幕613而改變壁面之聲響特性。亦即，壁面外觀並不因聲響穿透性材料存在而有改變，藉由開閉簾幕而改變吸音性材料所佔面積，故可改變殘響可變壁600之聲響特性。亦即，以往為了改變聲響特性必須設置吸音材或反射材，故大大改變外觀，但可不改變外觀而改變聲響特性。該殘響可變壁600尤其在音樂會廳院，電影館等之外觀設計受限制之空間中可發揮高效果。
    將本發明之聲響穿透性材料作為表面材利用之聲響調整面構造的應用例有殘響調整壁。第4圖係本發明之殘響調整壁700之概略構成圖。藉由該構成而可在表面設計統一下提供由完全反射面至完全吸音面。
    殘響調整壁700具有以在壁之前面形成空間之方式配置之聲響穿透性材料2、配置於聲響穿透性材料背後所形成之前述空間之吸音性構造及/或反射性構造。例如在聲響穿透性材料2背後配置由吸音材701及空氣層702所成之吸音性構造，藉此可形成吸音面。此外，在聲響穿透性材料2背後配置合板704所成之反射性構造，藉此可形成強反射面。或者，在聲響穿透性材料2背後配置作為反射性構造之空間A(省略背後材料)，藉此可形成弱反射面。如此般選擇聲響穿透性材料背後之材料，藉此可實現不考慮設計性之自在的吸音特性。另外在吸音面背後沒有空氣層亦可，但藉由設置該空氣層可使吸音面之吸音性擴張至更低音域。 (用於麥克風之風檔)
    本發明之聲響穿透性材料係藉由其特殊構造，而具有將相當於電氣訊號之直流成份的風有效地阻擋、使相當於交流訊號之聲響訊號依其目標無損失地通過之如高通濾波器的功能，可有效地用於構成麥克風之風檔(windscreen)。用於麥克風之風檔只要能遮蔽對於麥克風的風，則其構造並無特別限定。本發明之聲響穿透性材料係塔柏剛性、彎曲抗力、孔隙率、厚度為特定範圍，藉此可兼具自立性及聲響穿透性，藉此可有效減少風切聲。再者，因該材料具有自立性，故並非如以往(海綿製或胺甲酸乙酯製)之充填型風檔，藉由在球形、長方體、圓錐形、球截形型、流線型等形態之表面配置本發明之聲響穿透性材料，可構成中空構造之風檔。
    中空構造之風檔200之概略構成圖表示於第5圖。中空構造之風檔200具有本發明之聲響穿透性材料所構成之屏幕部210、防水保護用外蓋部220。如此般組合屏幕部210與防水保護用外蓋部220而構成風檔200(第5圖(b))。如此般構成並將麥克風插入於防水保護用外蓋部220而使用。
    防水保護用外蓋部220係由覆蓋本發明之聲響穿透性材料所構成之麥克風集音部的先端外蓋部221、與金屬筒等硬質圓筒形材料所構成，且具有密著於麥克風主體部之主體外蓋部222。此外，主體外蓋部222之周圍可設置用以固定屏幕部210位置之圓形鍔223。
    使用該風檔之麥克風裝置250具有圓筒狀之主體部2511，具備在該主體部先端形成集音部2512之麥克風251、覆蓋該麥克風之防水保護用外蓋部220、至少覆蓋前述集音部2512之中空構造之屏幕部210、用以維持前述屏幕部210與屏幕內部之氣密性之氣密橡膠襯墊253、將前述屏幕部210與防水用外蓋部220透過前述橡膠襯墊固定之金屬板254(第5圖(a))。
    此外，使用本發明之聲響穿透性材料時，可構成利用上述自立性之中空型風檔，故特別適合使用作為表面聲壓測定用麥克風之風檔。藉由使用本發明之聲響穿透性材料，即使在風速大之強風下，表面之防風層不會飄動、共鳴，可有效減少甚至阻斷風的侵入，尤其最適合構成低音域之風檔、在強風下使用之風檔。 (附有圓筒形風檔之表面聲壓測定用麥克風裝置)
    第6圖係本發明之附有圓筒形風檔之表面聲壓測定用麥克風裝置300的概略構成圖。本發明之表面聲壓測定用麥克風裝置300，具備具有架體321與形成在該架體上面之聲響穿透性材料322之風檔320、以及設置在該風檔內部之麥克風330。此外，架體321之外緣可設置用以使風平滑流動之流線緣部323。在此，架體321之形狀並無特別限定，但例如可舉出圓筒形狀等。此外架體321之高度h並無特別限定，但由至今之研究(川上福司、稻本進、寺薗信一、井上保雄、佐野隆之，「低頻率聲測定用防水型風檔之開發」，日本聲響學會研究發表會草稿集，2011.03，36頁，(1-12-23))可知，圓形(球截形時)或圓筒之直徑為d時，最適當之平衡係高度h=10mm時為d≒70mm左右。欲延長風檔效果至低域為止時，在沒有其他理由下，較佳為保持該基本平衡(高度h：直徑d=1：7)而使d,h以1倍頻(效果延長至低域)倍增之形式加大。
    在一般之用途中，筒之高度h較佳為1mm至數10mm之範圍，更佳為1mm至50mm之範圍，又更佳為10mm至30mm之範圍。此外，高度h低於1mm時無法獲得充分風切聲防止效果，故較為不佳。此外，高度h高於數10cm時會因風檔周圍部之空氣亂流而產生新的風切音，亦即產生在障壁效果(防音牆效果)之波程差(有無障壁時由音源至受音點之距離的差)，會使插入耗損擴大，並因音源位置，亦即入射角不同，結果產生指向性，故較為不佳。因此，周圍部形狀較佳為直角三角形或具有1/4圓截面之黏土等的充填型傾斜材，經塗層處理使成為如第6圖之流線緣部323之流線形截面。要達成該措施時，尤其藉由使架體高度為10mm前後或10mm以上，而使麥克風與風檔之間形成適當空間並可確認風切聲顯著減少。此外，藉由重疊複數本發明之架體321，可調整該高度(第6圖(a)至(c))。
    架體形狀較佳為圓筒狀，圓筒直徑d並無特別限定，但較佳為保持因應上述高度h之略相似形態並依照用途(低域之風切聲減少極限)改變。一般較佳為5mm以上，更佳為30mm以上，又更佳為70mm以上，較佳為因應徑拡大而高度h也變大。圓筒徑上限並無特別限定，但例如為200mm左右。
    本發明之表面麥克風裝置300可貼附於汽車或飛機等機體或車體之表面B以測試移動中之雜音，此外可設置在導管管壁表面並不受風切聲影響而收音導管傳播之雜音，故使用於ANC(active noise control)等時，可提供有效控制、減少大的雜音之效果。
    本發明之聲響穿透性材料係可使用作為配置於麥克風或揚聲器前面之保護用格柵。此外，配置在揚聲器前面時，不僅可使用作為揚聲器，也可使用作為隱藏形成於前面檔板之檔板孔等孔或可變衰減器之把手的化妝板。
    此外，利用聲響穿透性及自立性，而可將本發明之聲響穿透性材料使用作為電影用屏幕。此時較佳為以本發明之聲響穿透性材料形成前投影型之影像投影面，並在該聲響穿透性材料背後配置揚聲器而使用。如此般，即使在屏幕背面配置揚聲器，藉由使用本發明之聲響穿透性材料而不會遮音，因聲音穿透故提高聲音之定位性。
    利用本發明之聲響穿透性材料而可構築低音域之吸音構造。亦即，該吸音構造具有：本發明之聲響穿透性材料、配置於前述聲響穿透性材料背後之多孔質吸音材料所成的吸音材、以及配置在前述吸音材背後之空氣層。以往玻璃棉單體難以吸收低音域，但藉由具有如此構造而更可吸音至低音域。另外，多孔質吸音材料可舉出玻璃棉、發泡胺甲酸乙酯等。
    在密閉型、或者具有以此為準之形態之音箱的揚聲器中，取代以往玻璃棉等僅吸音中高音域之箱內吸音材，採用以本發明之聲響穿透性材料所成的中空構造、或是其內部以玻璃棉等多孔質吸音材充填之構造，藉此具有主要在低音域之大吸音力，可圖由前面放出的聲音之質(音質)、量(音量)的提升。在此，低音域是指由揚聲器放出之音的音域中，尤其是由揚聲器單元(例如低音揚聲器單元)前面所發出的聲音(在此假設為順相音)與由揚聲器單元背面發出的聲音(在此假設為逆相音)因干渉相抵消有問題的音域，更具體來說是指例如500Hz以下之音域。如此之低音域中，揚聲器背面所放出之逆相音，在密閉型音箱內藉由音的反射或迴繞，透過揚聲器單元之錐形等要件而放出於前面。此時由揚聲器單元前面放出之順相音與逆相音相交使聲音抵消。藉由在音箱內配置本發明之吸音構造使逆相音被吸音，故可防止與順相音干渉而抵消，可提高音之量感及質。
    更具體來說，具有音箱及低音揚聲器單元之揚聲器中，在前述音箱內具備本發明之聲響穿透性材料、配置於前述聲響穿透性材料背後之多孔質吸音材料所成的吸音材、以及具有配置於前述吸音材背後之空氣層的吸音構造。該吸音構造係設於前述音箱內壁，並由揚聲器內壁，照順序積層空氣層、吸音材、聲響穿透性材料。
    此外，本發明之聲響穿透性材料利用其聲響穿透性，可使用在各種領域中。 (實施例) 實施例1
    使用不鏽鋼AISI316L之線徑30μm之纖維，以均一之方式將其重疊製成棉狀的網。量取該網使坪重成為950g/m2，並在平板間壓縮使厚度成為800μm。將經壓縮成為板狀者放入燒結爐，在真空環境中以1100℃加熱燒結作為樣品。 實施例2
    使用不鏽鋼AISI316L之線徑6.5μm與12μm之纖維，分別以與實施例1同様方式製作網。將該網以7：3之重量比表裡相合。量取該表裡相合網使坪重成為850g/m2，並在平板間壓縮使厚度成為400μm。除該等條件以外，以與實施例1同様步驟製成樣品。 實施例3
    使用銅之線徑30μm之纖維，以與實施例1同様方式製作網。量取該網使坪重成為1100g/m2，並在平板間壓縮使厚度成為800μm。將壓縮經成為板狀者放入燒結爐，在真空環境中以900℃加熱燒結作為樣品。 實施例4
    使用鋁之線徑30μm之纖維，以與實施例1同様方式製作網。量取該網使坪重成為800g/m2，並在平板間壓縮使厚度成為1000μm。將經壓縮成為板狀者放入燒結爐，在氫環境中以800℃加熱燒結作為樣品。 比較例1
    以鋁作為原料並以熔融紡絲法製作線徑100μm之纖維，該纖維為了製成纖維時成為綿狀，量取該纖維使坪重成為1650g/m2，在輥間壓縮使厚度成為5000μm作為樣品。 比較例2
    使用鋁之線徑100μm之纖維，以與實施例1同様方式製作網。量取該網使坪重成為1500g/m2，並在平板間壓縮使厚度成為1000μm。將該壓縮成為板狀者放入燒結爐，在真空環境中以900℃加熱燒結作為樣品。 比較例3
    以氟纖維薄片「Tomifleck F」R-250(新巴川製紙所製)作為樣品。 比較例4
    以不鏽鋼纖維薄片「Tomifleck SS」SS8-50M(新巴川製紙所製)作為樣品。
    (自立性)
    抓著5cm正方形試料端部並抓著相對端部，沒有折曲則評價自立性為「有」，有折曲時則自立性為「無」。 (塔柏剛性‧彎曲抗力)
    依照塔柏剛性試驗(JIS-P8125)進行測定。 (厚度)
    以測微器測定。 (孔隙率)
    由試料外尺寸算出之體積、試料全體質量與纖維之比重，藉由下式算出孔隙率。
    孔隙率(%)=(1-聲響穿透性材料之重量/(聲響穿透性材料之體積×纖維之比重))×100 (聲響穿透性) 測定方法1
    根據本說明書中說明之測定方法1，評價聲響穿透性。傳送頻率數特性有使用連續正弦波掃描、FM短音、定常態粉紅雜訊、FM震音等各種方法，但在此係如第7圖所示般，從裝設有效徑10數cm之揚聲器a之約2250cm3的發聲裝置釋出連續正弦波掃描音，在其前面設置各實施例及各比較例之聲響穿透性材料b，以設置在揚聲器a前面約1500mm之麥克風c測定之聲壓回應實效值作為傳送頻率特性，記錄於能階記錄器等。測定並確認該狀態下有/無聲響穿透性材料b之改變，作為插入耗損△(dB)。揚聲器a釋出之音源，係將20Hz至20kHz之不啟動頻率變調之連續正弦波掃描作為訊號使用。在此使用之聲音係使相對於背景雜訊之S/N比為20dB以上。插入耗損由下式求出。
    插入耗損△(dB)=無試料時之麥克風的頻率回應(dB)-放置試料時的頻率回應(dB)
    在此，聲音穿透性係插入耗損△(dB)於中心頻率63Hz至8kHz之各1/1倍頻帶域為2dB以內時、或是中心頻率31.5Hz至16kHz之各1/3倍頻帶域為3dB以內時為「良」，分別在5dB以內、6dB以內任一者時為「稍差」，分別超過5dB及6dB時為「差」。此外，因使用連續正弦波掃描故在上述1/1及1/3倍頻帶域進行評價。 測定方法2
    揚聲器-麥克風軸與聲響穿透材料之法線方向所成角度θ=0°、15°之聲響穿透性，除了該角度及使用FM短音作為音源以外，以與上述測定方法1相同條件使用下述聲響穿透材料P至R進行評價。結果示於第10圖。在此所使用之聲響穿透性材料P至R之詳細資料如下。
    P：使用實施例1之聲響穿透性材料。
    Q：使用除了孔隙率為74%、厚度為1.10mm以外以與實施例1相同方法所製作之聲響穿透性材料。
    S：使用實施例2之聲響穿透性材料。
    R：使用除了孔隙率為65%、厚度為1.03mm以外以與實施例1相同方法所製作之聲響穿透性材料。
    另外，上述Q、R與表記樣品，除了聲響穿透性材料以外，使用裝設金屬網目補強之材料。
    從根據測定方法2之聲響穿透性評價之結果可知，試料P即使在θ=15°時也有高聲響穿透性。亦即，可知實施例1之材料之聲響穿透性，幾乎沒有觀察到聲響入射角度之依存性。 (吸音構造之實施試驗：有無聲響穿透性材料(TTP)對於背後吸音材(GW)之吸音率α0之比較)
    使用試料為約1mm厚之聲響穿透性材料(實施例4)及玻璃棉(GW)進行吸音試驗。結果示於第9圖。在此，橫軸係頻率(Hz)、縱軸係垂直入射吸音率α0。
    [a]表示30mm厚玻璃棉(GW)單體之聲響穿透性材料(TTP)無(1)/有(2)之α0實測值。
    [b]表示25mm厚玻璃棉(GW)單體之TTP無(1’)/有(2’)之α0實測值。在本構造中，TTP與GW間形成5mm空氣層。
    根據該等結果，在表面配置本發明之聲響穿透性材料(TTP)之(2)(2’)都顯示與GW單體(1)(1’)同等或以上的值，顯示具有全聲響穿透性。因此，(0)係TTP單體之α0為0.2以下，可作為反射性部位而利用於殘響可變。 (風切聲減低試驗)
    以第11圖(a)所示系統進行風切聲減低試驗。另外，在此使風速為2.7m/s。在此，風切聲減低效果評價試驗中，在可忽略室內風之折返的程度，由離開壁之位置之送風機(FAN)送風，求每1/1倍頻帶域中，相對於無風檔所觀測之麥克風出力回應，在裝設以該聲響穿透性材料所製作之風檔之狀態下測定之回應減低度S(dB)，並以之表示風切聲減低效果△S(dBA)。結果表示於第11圖(b)。此外，實施例1至4、比較例1至4之試料中也與(b1)所示系統同樣進行風切聲減低試驗。表1之評價中「優」為△30dBA以上，「良」為△20dBA以上，「差」為未滿△20dBA。 (產業上之可利用性)
    根據本發明可得具有自立性且具有高聲響穿透性之材料，故可使用作為吸音性壁面構造之表面構件等。產業上之可利用性之例包括麥克風之風檔、保護用格柵、聲響穿透性投影幕及揚聲器。
    理由：須用整個圖式[第1圖(a)及(b)]才能顯示完整技術特徵。
    1‧‧‧聲響調整面構造
    2‧‧‧聲響穿透性材料
    3‧‧‧聲響調整機構
    4‧‧‧骨架
    41‧‧‧空間
    42‧‧‧支柱
    421‧‧‧固定面
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] 一種聲響穿透性材料，係纖維互相交織所成者，前述聲響穿透性材料係塔柏剛性為5mN‧m以上、彎曲抗力為100mN以上、孔隙率為50%以上且厚度為3mm以下。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之聲響穿透性材料，其中，前述纖維為金屬纖維。
    [3] 如申請專利範圍第1項或第2項所述之聲響穿透性材料，其中，插入損耗(insertion loss)於63Hz至8kHz之各1/1倍頻帶域(octave band)為5dB以下。
    [4] 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之聲響穿透性材料，其中，前述聲響穿透性材料係將金屬纖維壓縮成形所得之材料。
    [5] 一種聲響調整面構造，係具備申請專利範圍第1至4項中任一項所述之聲響穿透性材料、與具有設置於聲響穿透性材料背面之吸音性構造及/或反射性構造之聲響調整機構。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之聲響調整面構造，其中，前述聲響調整機構係可改變吸音性構造及/或反射性構造之配置比例之可變聲響調整機構。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述之聲響調整面構造，其中，係在建築物的壁面中及/或在天花板的內裝中，並以與前述建築物的壁面及/或天花板間形成空間之方式配置前述聲響穿透性材料，前述可變聲響調整機構係配置於前述空間，並具有可開關地構成之簾幕或吸音遮蔽物，且藉由前述簾幕或遮蔽物之開關而調整面的吸音特性。
    [8] 如申請專利範圍第5項所述之聲響調整面構造，其中，係在建築物的壁面中及/或在天花板的內裝中，並以與前述建築物的壁面及/或天花板間形成空間之方式配置前述聲響穿透性材料，前述聲響調整機構係配置於前述空間，並具有吸音性構造及/或反射性構造。
    [9] 一種建築物之內裝構造，係具有申請專利範圍第5至8項中任一項所述之聲響調整面構造。
    [10] 一種用於麥克風之風檔，係用以減輕麥克風之風切聲，其中，前述風檔具有配置在遮蔽對於麥克風之風的位置之聲響穿透性材料，且前述聲響穿透性材料係申請專利範圍第1至4項中任一項所述之聲響穿透性材料。
    [11] 一種保護用格柵，係配置於麥克風或揚聲器的前面，其中，前述格柵係以申請專利範圍第1至4項中任一項所述之聲響穿透性材料所構成。
    [12] 一種聲響穿透性投影幕，係具有前投影型之影像投射面，且以在該影像投射面背後配置揚聲器並發出聲音之方式而構成並使用者，其中，至少前述影像投射面係以申請專利範圍第1至4項中任一項所述之聲響穿透性材料所構成。
    [13] 一種揚聲器，係具有音箱(speaker box)及低音揚聲器單元(woofer unit)，其中，前述音箱內具備申請專利範圍第1至4項中任一項所述之聲響穿透性材料、配置於前述聲響穿透性材料背後之包含多孔性吸音材料的吸音材、及配置於前述吸音材背後之具有空氣層的吸音構造，且前述吸音構造係設置於前述音箱的內壁。
    [14] 如申請專利範圍第13項所述之揚聲器，其中，前述揚聲器為密閉型。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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