遮音の仕組みと遮音材料：防音の基礎知識3

一般的な防音対策には、吸音、遮音、防振の3つがあります。前回は、その中から吸音を解説しました。今回は、遮音の仕組みと遮音材料について掘り下げます。

今すぐ、技術資料をダウンロードする！（ログイン）

1. 遮音の仕組み

遮音とは、遮音材料で音を遮ることです（図1）。ある材料に音が入射した時（E_i）に、その音のエネルギーは反射したり（E_r）、材料内において熱エネルギー（摩擦熱）となって吸収され（E_a）、元のエネルギーよりも小さくなって背面に抜けます（E_t）。

透過率τとは、入射する音のエネルギーE_iに対し、背面に透過するエネルギーE_tの比です。つまり透過率τは、E_t/E_iで表されます。透過損失TLとは、透過率τの逆数をdB表示したもので、TL=10×log₁₀(1/τ)の式で表します。この透過損失は、遮音の程度を表したもので、数値が大きいほど遮音性能は高くなります。

遮音を考える上で最も大切な法則に、質量則があります。質量則とは、ガラスやコンクリートのような単一の材料で構成された材料は、基本的には単位面積当たりの質量（面密度）が大きいほど、また同じ面密度（厚さ）であれば周波数が高いほど、透過損失（遮音性能）が大きくなるという法則です。透過損失をTL₀dB、周波数をfHz、面密度をmkg/m²で示すと、透過損失は、TL₀=20×log₁₀(f・m)-42.5(dB)の式で求めることができます。この質量則からは、面密度（厚さ）を倍にしても、遮音性能は約5～6dB程度しか増えないことも分かります。

そしてもう一つ、均質単板の透過損失を左右する、コインシデンス効果という現象も重要です。これは透過損失（遮音性能）が特定の周波数において、質量則で算出される値に比べて著しく低下する現象のことです（図2）。材料が硬いほど、同一の材料では厚みが厚いほど、低い周波数で効果が生じます。

2. 遮音材料の種類と特徴

遮音材料とは、材料に音が入射した時に、音のエネルギーを透過させにくい材料です。しかし、遮音目的に特化した遮音材料と呼ばれる材料群が、数多く製造・販売されているわけではありません。通常、石こうボードや合板、コンクリートブロックなどの身近な建築材料が、遮音材料として用いられています。

遮音材料は、構造から4種類に分類されます。一重壁、二重壁、複合材料、窓･扉の4つです。一般的な遮音材料として、軽量・施工時の省力化といったメリットから、ボード系の乾式壁が多く用いられます。また、遮音特性だけでなく、耐火性能、強度、耐水性などが必要とされる場合もあるので、使用の際には併せて考慮しましょう。近年ではボード構成や下地の組み方を工夫することで、より高い遮音性能を有する遮音壁構造も開発されており、材料単体だけでなく、下地や構造まで含めた点から比較・選定していくことが大切です。

それでは、遮音材料を4つの種別ごとに見ていきましょう。

1：一重壁

一重壁の遮音材料には、コンクリート壁やガラスのように、単一の材料で構成されたものが該当します。中高音域では質量則やコインシデンス効果で性能は近似しますが、低音域においては板が振動しやすい周波数（共振する周波数）を中心に、性能が低下します。

例えば単板ガラスの場合、厚さによってコインシデンス効果が生じる周波数が変わります。周波数によっては、薄いガラスの方が、厚いガラスより遮音性能が高くなる場合があります（図3、1,500Hz周辺）。

2：二重壁

二重壁の遮音材料には、ボード系の中空壁や、間仕切り壁などが該当します。

続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

協力：一般社団法人日本音響材料協会