JP2010018961A

JP2010018961A - 吸音及び遮音複合材料

Info

Publication number: JP2010018961A
Application number: JP2008178071A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Mizuta; 正明水田; Masao Sakai; 正夫坂井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】５００Hz以下の騒音を一層効率的に吸収・遮断できる吸音及び遮音複合材料を提供する。
【解決手段】多孔性無機物、金属粒子及びバインダーを含有する複合材料組成物が、開孔を有する繊維シートに含浸されてなるシート部材の少なくとも片面にプラスチック発泡体部材が積層されている吸音及び遮音複合材料。さらに上記材料の構成が、難燃シートの片面に、シート部材及びプラスチック発泡体部材がこの順に積層されている吸音及び遮音複合材料。
【選択図】なし

Description

本発明は、種々の騒音、特に低周波域の騒音である５００Hz以下の騒音を効率的に吸収し、該騒音を遮断することができる吸音及び遮音複合材料、並びに吸音及び遮音複合構造体に関する。

これまでに種々の吸音遮音材が商品化されている。このうち、無機物多孔体を用いたものとしては、焼結金属型、泡ガラス型、陶磁器型、セメント型などがあげられ、有機物を用いたものとしては、ゴムスポンジ、プラスチックフォーム、天然高分子多孔体、繊維集合体などがあげられる。これらは、単品および複合体として厚さ数１０mmのものとして使用されているが、８００Ｈｚ以下、特に５００Hz以下といった低周波域の騒音を有効に遮断できないとの問題がある。このような低周波域の騒音は、人によって体調不良などの障害を引き起こすので、効率的に遮断する手段の開発が望まれている。
これに対して、特許文献１には、多孔性無機物、金属粒子及びバインダーを含有する複合材料組成物が、開孔を有するシートに含浸されていることを特徴とする吸音及び遮音複合材料が開示されているが、ここに開示の実施例に記載の吸音及び遮音複合材料では、５００Hz以下の騒音の吸収、遮断効果が十分でないとの問題が判明した。

特開平６−１９１９６０号公報

本発明は、８００Ｈｚ以下、特に５００Hz以下の騒音を一層効率的に吸収・遮断できる吸音及び遮音複合材料を提供することを目的とする。
本発明は、又、８００Ｈｚ以下、特に５００Hz以下の騒音を一層効率的に吸収・遮断できる吸音及び遮音複合構造体を提供することを目的とする。

本発明は、特許文献１に記載の吸音及び遮音複合材料に、プラスチック発泡体部材を積層すると、又、特定の空気層を介した構造体とすると、上記課題を解決できるとの知見に基づいてなされたものである。
すなわち、本発明は、多孔性無機物、金属粒子及びバインダーを含有する複合材料組成物が、開孔を有する繊維シートに含浸されてなるシート部材の少なくとも片面にプラスチック発泡体部材が積層されていることを特徴とする吸音及び遮音複合材料を提供する。
本発明は、又、基板の１つの表面から外側方向に向かって少なくとも１０ｍｍの空気層を介して、上記吸音及び遮音複合材料のプラスチック発泡体部材表面が、基板の該表面に対面するように配置されてなる吸音及び遮音複合構造体を提供する。
本発明は、又、基板の１つの表面から外側方向に向かって少なくとも５０ｍｍの空気層を介して、多孔性無機物、金属粒子及びバインダーを含有する複合材料組成物が開孔を有する繊維シートに含浸されてなるシート部材の表面が、基板の該表面に対面するように配置されてなる吸音及び遮音複合構造体を提供する。

本発明で使用する多孔性無機物としては、シラス発泡体、泡ガラス、セラミックス、パーライト、蛭石、シラス、天然沸石（ゼオライト）、カーボン（活性炭を含む）などの粒径が１μ〜５mm、好ましくは５μ〜５００μの粒子状物（粉状物を含む）があげられる。本発明では、これらの一種又は二種以上の混合物を使用することができる。
特にこれらの一種を使用する場合には、空孔半径が２Å〜１５Åの細孔を有するものを用いるのが好ましく、特に好ましくは３Å〜１０Åの細孔を有するものである。このような多孔性無機物としては、天然沸石などがあげられる。天然沸石としては、粒度範囲が５０mm〜６１μ以下の範囲のものがあるが、最も望ましい粒度は６０μ〜２５０μであり、３Å〜１０Åの細孔を有し、成分 SiO₂ ７０重量％（以下、％と略称する）、Al₂O₃ １０〜１５％、Fe₂O₃ １〜２％、MnO 0.０５％以上、CaO ２％等で構成されたものがあげられる。天然沸石は、例えば、商品名イズカライト：出雲化学（株）として容易に入手することができる。

二種以上の混合物を使用する場合には、上述した空孔半径が２Å〜１５Åの細孔を有する多孔性無機物と、上述した他の多孔性無機物とを併用するのがよい。ここで、他の多孔性無機物としては、シラス発泡体が好ましく、粒径が５μ〜５００μ、望ましくは２０μ〜６０μ、かさ比重が0.１３ｇ／cm³ 〜0.５０ｇ／cm³ 、望ましくは0.３ｇ／cm³ 〜0.５ｇ／cm³ 、成分 SiO₂ ７０〜８０％、Al₂O₃ １０〜１４％、Fe₂O₃ １〜３％、Na₂O 0.２〜５％、K₂O １〜５％、ロス２〜５％の範囲のものを用いるのがよい。
本発明で使用する金属粒子としては、粒径５μ〜５００μの鉄粉、銅粉、アルミニウム粉、ステンレス粉などの金属粉があげられるが、アルミニウム粉が好ましい。これは、他の金属と比較して、軽くて、安価であるからである。アルミニウム粉としては、任意の純度のアルミニウムの粉砕物で、球状か又はこれに近い形の粒子からなる粉末があげられるが、９９％以上の純分のアルミニウムの粉砕物を使用するのが好ましい。粒度としては８５０μ〜４５μが例示されるが、２００μ〜１０μのものを使用すると最も優れた吸音遮音効果が得られる。

本発明では、上記原材料を成形するためのバインダーとしては、種々の有機及び／又は無機バインダーを使用することができる。例えば、有機バインダーとしては、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコールなどがあげられる。又、無機バインダーとしては、珪酸アルカリ金属塩などがあげられる。このうち、不然又は準不燃材料である無機質バインダーが好ましく、特に珪酸ソーダが好ましい。それは、前記無機材料を攪拌混合した後、珪酸ソーダを添加して、再度混合攪拌してスラリー化する工程でスラリーの粘度調整をする場合、水を添加できるからである。又、珪酸ソーダは、この後の乾燥工程に於いてある一定温度以上で固化させる珪酸ソーダがバインダー作用を果たしながらかつ球形のカルメラ状となり、これが更に気孔を作り吸音材としての効果を向上させるからである。

本発明では、空孔半径が２Å〜１５Åの細孔を有する多孔性無機物と金属粒子及びバインダーの割合、又は空孔半径が２Å〜１５Åの細孔を有する多孔性無機物と他の多孔性無機物と金属粒子及びバインダーの割合を任意とすることができるが、空孔半径が２Å〜１５Åの細孔を有する多孔性無機物と金属粒子の比率を３／１〜１／３（重量比）とするのが好ましい。又、空孔半径が２Å〜１５Åの細孔を有する多孔性無機物と他の多孔性無機物と金属粒子の割合を、３／１／１〜１／３／３（重量比）とするのが好ましい。又、これらの粒子混合物とバインダー（例えば、水などの溶剤を２０〜８０％含有する）の割合を４／１〜１／３（重量比）とするのが好ましい。

本発明では、上記粒状原料と混合攪拌して均一化したものに液状バインダーを加えて、再度混合攪拌して得たスラリーを、開孔を有する繊維状のシート（グラスペーパー、不織布、金属繊維布）に施す。これは、例えば、ロールコーター、ナイフコーター、ナイフロール式コーター、逆ナイフ式コーター、ナイフブランケット式コーターなどの含浸機又はスプレーノズル機などを用いて、該スラリーをシートに塗布又は吹き付け等により行うことができる。この後、常法により乾燥してシート状の吸音及び遮音複合材料（約0.4 mm厚）を得る。この際、含浸量は任意とすることができるが、５０〜７００ｇ／ｍ² （乾燥基準）、好ましくは１００〜５００ｇ／ｍ² とするのがよい。
この際、上記粒状原料と混合攪拌して均一化したものに液状バインダーを加えて、再度混合攪拌して得たスラリーに、繊維状のシートを破砕したものや該繊維状のシートを構成する繊維自体を加えた繊維入りスラリーを調製し、これを騒音発生源である機械等に吹き付けて形成することを利用して、本発明の吸音及び遮音複合構造体を構成することもできる。このようにすることにより、複雑な構造体に対しても容易に適用することができる。

本発明では、このようにして製造した１枚のシートを吸音及び遮音複合材料として使用することができるが、複数枚積層して使用するのが好ましい。例えば、該スラリーを含浸させたシートを複数枚重合わせた後、乾燥することにより積層シートを製造することができる。又、上記方法により製造した乾燥した１枚のシートに液状バインダーを塗布し、その上に同じく乾燥したシートを重合わせ、この操作を繰り返して所望の枚数にした後、乾燥することにより積層シートを製造することができる。この際、最外層にアルミニウムシートなどの金属シート（１００μ〜１０００μ）などの難燃性シートを設けると一層効果的に遮音効果を達成することができる。乾燥は、１４０〜２２０℃、好ましくは１５０〜１８０℃で行うのがよい。

より具体的には、２層シートの場合は、スラリーを含浸させた繊維シート１層とアルミシート１層を液状バインダーを介して積層化する。３層シートの場合は、スラリーを含浸させた繊維シート２層とアルミシート１層を裏打ち（繊維シート２層の間に液状バインダーを介して積層した後、さらに液状バインダーを介してアルミニウムシート１層を加える）する。４層シートの場合は、繊維３層を前述したようにして積層した後、アルミニウム１層を積層する。このようにして、２〜１０層の積層を行うことができる。４層構造を基本形態とし４層以上の積層では上記の基本形態を変更しない限り吸音、遮音効果は更に向上するからである。
このようにして製造することにより、４層積層品で厚みが約２mm、面密度は２〜３kg／ｍ² のものが得られる。第２の発明では、上記原料の多孔性無機物、金属粒子及びバインダーに加えて、繊維を使用することが必要である。ここで、繊維としては、各繊維ごとにばらばらになったものはもとより、該繊維を編んで造ったシートの粉砕物、例えばチップ状のものを使用することができる。この際、有機バインダー、例えば、酢酸ビニル樹脂系エマルジョンバインダー（酢酸ビニル添加量１０〜５０％、水分量９０〜５０％）をバインダー全量の２０〜６０％、好ましくは５０％添加し、被着体への接着性を向上させるのがよい。繊維を使用すると、無機物と金属粒子の剥離を効率的に防ぐことができる。

ここで、空孔半径が２Å〜１５Åの細孔を有する多孔性無機物と金属粒子と繊維の比率を３／１／１〜１／３／２（重量比）とするのが好ましい。又、空孔半径が２Å〜１５Åの細孔を有する多孔性無機物と他の多孔性無機物と金属粒子と繊維の割合を、３／１／１／１〜１／３／３／２（重量比）とするのが好ましい。又、これらの粒子混合物とバインダー（例えば、水などの溶剤を２０〜８０％含有する）の割合を４／１〜１／３（重量比）とするのが好ましい。
繊維としては、直径数μのガラス繊維のチョップドストランド（ガラス繊維を短かくカットしたもの）を使用するのが好ましい。この配合原料を混合機で攪拌して粘弾性液（粘度２００cp〜７００cp）を作り、この粘弾性液を圧縮空気を利用したエアー・スプレーやエアーレススプレー機で被着体に吹付ける。この場合の吹付厚さは１mm〜１０mmとするのが望ましい。更に同一形状のものを多量に作る場合は、金型の表面に離型剤を塗布し、粘弾性液をスプレー又は刷毛塗りし、適度に硬化させてから取除き乾燥させることにより、同一形状のものを多量に作ることができる。

本発明では、上記のようにして製造したシート部材の少なくとも片面に、プラスチック発泡体部材を積層して吸音及び遮音複合材料とすることを特徴とする。ここで用いるプラスチック発泡体部材としては、ポリオレフィン発泡体、ポリスチレン発泡体、ポリウレタン発泡体、シリコーン発泡体などを用いることができ、このうち連続気泡を有する発泡体を用いるのが好ましい。これらのプラスチック発泡体としては、かさ密度が０.０１〜０.１ｇ/ｃｍ³程度のものを用いるのが好ましい。プラスチック発泡体部材は、任意の形状とすることができるが、シート状であるのが好ましく、厚さが３〜５０ｍｍであるのが好ましく、より好ましくは１０〜３０ｍｍである。このプラスチック発泡体部材は、上記シート部材に、公知の接着剤、例えば、酢酸ビニル樹脂系エマルジョンなどの接着剤を用いて積層することができる。
本発明では、さらに、シート部材を構成するシ−ト間にプラスチック発泡体部材を挟み、サンドイッチ構造とすることもできる。この際、プラスチック発泡体部材の厚みは、１〜１０ｍｍ程度とするのが好ましい。

本発明の吸音及び遮音複合材料は、基板の１つの表面から外側方向に向かって少なくとも１０ｍｍ、好ましくは少なくとも５０ｍｍ、特に好ましくは８０〜１５０ｍｍの空気層を介して、その表面（プラスチック発泡体部材表面）が、基板の該表面に対面するように配置されてなる構造体を構成するように用いるのが好ましい。ここで、基板としては、多孔性材料、柔軟材料、膜状材料、穴明き材料から成形される基板、成形吸音板、特殊吸音構造体などに加えて、天然の木材、合成木材、化粧版、石膏ボード、人工又は天然石板、金属板（ブリキ板、銅板、アルミ板、亜鉛板など）やこれらの複合板など各種板材を用いることができる。基板の厚みは任意とすることができるが、１０〜１００ｍｍ程度とするのが好ましい。本発明の吸音及び遮音複合構造体は、建物の壁材や間仕切壁などとして好適に使用することができる。
本発明では、又、基板の１つの表面から外側方向に向かって少なくとも５０ｍｍの空気層を介して、多孔性無機物、金属粒子及びバインダーを含有する複合材料組成物が開孔を有する繊維シートに含浸されてなるシート部材の表面が、基板の該表面に対面するように配置して、吸音及び遮音複合構造体とすることもできる。特に、難燃性シートの片面にシート部材が積層されたものを用いる場合には、対面するシート部材表面と基板表面の間の空気層の厚みは、８０〜１５０ｍｍであるのが好ましい。
次に、実施例及び比較例を示して本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

シラスバルーン（粒度範囲２０μ〜６０μ）２５〜２０％、多孔性ゼオライト粒子（粒径６０μ〜２５０μ）１０〜１５％、アルミニウム粉（純度９９％、１０μ〜２００μ）１５〜２０％、及び硅酸ソーダ３号５０〜４５％を混合、攪拌（プロペラ羽根５０〜１００r.p.m ５分攪拌）して１００cp〜１０００cpの粘度をもつスラリー状の混合液を得た。
この混合液を、グラス繊維不織布（厚み５〜１０μ、坪量３６ｇ／ｍ2 、巾１０００mm) に、ナイフコーターで塗布した後、熱風乾燥機にて１５０℃で５〜１０分乾燥（水分蒸発）して、本発明のシート状（１層）吸音及び遮音複合材料を得た（厚さ 0.５mm、重量３００ｇ／ｍ²）。このようにして得たシート状吸音及び遮音複合材料（グラス繊維不織布）とアルミニウムシート（１００μ〜１５０μ、真比重2.６ｇ／cm³ 、巾１０００mm）の間に硅酸ソーダ３号を塗布し、重合わせてグラス繊維不織布／グラス繊維不織布／グラス繊維不織布／アルミニウムシートからなる４層構造とし、次いで熱風乾燥機にて１５０℃で５〜１０分乾燥（水分蒸発）して、シート状吸音及び遮音複合材料（４層構造シート）を製造した（寸法４５０×９００ｍｍ：厚さ２.０mm、重量２０００ｇ／ｍ²）。

同様にして製造したグラス繊維不織布／グラス繊維不織布／グラス繊維不織布／アルミニウムシートからなる４層構造のシートのグラス繊維不織布表面に、シリコーン発泡体（厚さ２５ｍｍ：かさ密度０.０３〜０.０５ｇ/ｃｍ³）を、酢酸ビニル樹脂系エマルジョン接着剤を用いて積層し、本発明の吸音及び遮音複合材料（４層構造シート＋シリコーン発泡体：寸法４５０×９００ｍｍ：厚み２７ｍｍ）を製造した。
この４層構造シートが、基板である石板の１つの表面から１０ｍｍ又は５０ｍｍの距離を隔てて、その表面（グラス繊維不織布表面）が基板の該表面に対面するように配置した構造として、ＪＩＳＡ１４０９残響室法吸音率測定方法により、１００〜８００Ｈｚの音に対する吸音率を測定した。
又、吸音及び遮音複合材料（４層構造シート＋シリコーン発泡体）についても、吸音及び遮音複合材料（４層構造シート＋シリコーン発泡体）を、基板である石板の１つの表面から１０ｍｍ又は８３ｍｍの距離を隔てて、その表面（シリコーン発泡体表面）が基板の該表面に対面するように配置した構造として、ＪＩＳＡ１４０９残響室法吸音率測定方法により、１００〜８００Ｈｚの音に対する吸音率を測定した。
結果を表１に示す。

表１残響室法吸音率

表１の結果から明らかなように、４層構造シートを用いた本発明の吸音及び遮音複合構造体は、空気層の厚みが５０ｍｍ以上である１００ｍｍの場合、２５０Ｈｚ以下の低音を効果的に吸収し、優れた遮音効果を奏することがわかる。
一方、４層構造シート＋シリコーン発泡体を用いた本発明の吸音及び遮音複合構造体は、空気層の厚みが１０ｍｍでも８００Ｈｚ以下、特に５００Ｈｚ以下の低音を効果的に吸収し、優れた遮音効果を奏することがわかる。さらに、空気層の厚みが５０ｍｍ以上である８３ｍｍの場合、８００Ｈｚ以下、特に５００Ｈｚ以下、さらには２００Ｈｚ以下の低音を効果的に吸収し、優れた遮音効果を奏することがわかる。
従って、本発明の吸音及び遮音複合構造体は、低音のよる体調不良などの障害に苦しむ人にとって、好ましいものである。

Claims

多孔性無機物、金属粒子及びバインダーを含有する複合材料組成物が、開孔を有する繊維シートに含浸されてなるシート部材の少なくとも片面にプラスチック発泡体部材が積層されていることを特徴とする吸音及び遮音複合材料。
難燃性シートの片面に、シート部材及びプラスチック発泡体部材がこの順に積層されている請求項１記載の吸音及び遮音複合材料。
シート部材が、多孔性無機物、金属粒子及びバインダーを含有する複合材料組成物を開孔を有する繊維シートに含浸して得たシートを少なくとも３枚積層したものである請求項１又は２記載の吸音及び遮音複合材料。
基板の１つの表面から外側方向に向かって少なくとも１０ｍｍの空気層を介して、請求項１〜３のいずれか１項記載の吸音及び遮音複合材料のプラスチック発泡体部材表面が、基板の該表面に対面するように配置されてなる吸音及び遮音複合構造体。
基板の１つの表面から外側方向に向かって少なくとも５０ｍｍの空気層を介して、多孔性無機物、金属粒子及びバインダーを含有する複合材料組成物が開孔を有する繊維シートに含浸されてなるシート部材の表面が、基板の該表面に対面するように配置されてなる吸音及び遮音複合構造体。