JPH0830275A

JPH0830275A - 吸音材

Info

Publication number: JPH0830275A
Application number: JP6188792A
Authority: JP
Inventors: Tomotatsu Ogawa; 智達小川; Masami Aoki; 正己青木; Nobuhiro Sakai; 展弘酒井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量でかつ耐久，耐候性に優れた低コストの
吸音材を提供する。【構成】合成樹脂多孔質材料及び／又は無機系多孔質
材料と気泡剤とセメントと水との混和により形成された
軽量モルタル吸音材で、かつ、４０〜８０％の空隙率を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築物の床，壁，天井
および鉄道軌道面、鉄道・道路用防音壁に軽量吸音材と
して利用される合成樹脂多孔質材料及び／又は無機系多
孔材料混入軽量モルタルを使用した吸音材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の建築物の外壁等に用いられている
のは、軽量気泡コンクリートであり、比重０．８、空隙
率８０％以上のものであり、大部分が独立気泡であり、
連続気泡部分が少ない構造となっている。また、鉄道軌
道面用吸音材としては、砕石や軽石をバインダーで固化
した吸音材が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】外壁等に用いられてい
る軽量気泡コンクリートは、吸音率が２０％以下であ
り、自動車交通騒音・鉄道騒音対策の吸音材としては吸
音性能が不足している。また、鉄道軌道面用吸音材とし
ての砕石や軽石をバインダーで固化した吸音材は、吸音
率は特定の周波数で大きくなるが、その前後の周波数
は、ほとんど吸音しない。さらには、バインダーが高価
なためにコスト高となっていた。

【０００４】昨今の自動車保有台数の増加、鉄道の高速
化に伴い、自動車交通騒音・鉄道騒音対策用の軽量かつ
耐久性に優れた吸音材に関する要求は高まる一方であ
る。

【０００５】そこで、この発明は、このような要求に応
ずるべく、軽量でかつ耐久・耐候性に優れた低コストの
吸音材の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、この発明の吸音材は、合成樹脂多孔質材料及び／又
は無機系多孔質材料と起泡剤とセメントと水との混和に
より形成された軽量モルタルの吸音材で、かつ、４０〜
８０％の空隙率を有するように構成した。

【０００７】

【作用】従来の軽量発泡コンクリートに比較し、本発明
の吸音材は、複雑な経路を有する連続気泡によって構成
されているので、吸音性能が格段に向上する。本発明で
空隙率を４０〜８０％と規定したのは、空隙率４０％以
下では、連続気泡が減少し、独立気泡が増加するので音
波の伝播経路が減少し、吸音率が２０％以下となり、吸
音材として十分な吸音性能が得られなくなる為である。
空隙率８０％以上では音波の伝播経路が直線的になるた
め、音波の減衰が小さくなり、吸音性能は低下する。前
記組成に加えて、砂と、圭砂と、減水剤と、ポリマー及
び繊維質から選ばれた１種類もしくは数種類を含むこと
により、吸音性能を低下させずに、曲げ強度、圧縮強度
および耐衝撃性、脆性を向上させた吸音材を提供でき
る。また、短繊維を素材とする繊維集合体、連通性のウ
レタンフォームもしくはセラミックフォームと、軽量モ
ルタル吸音材を、積層体構造にすることによって、音波
の減衰及び伝播経路を大きくすることで、さらに優れた
吸音性能を発揮することが可能である。さらに、屋外に
て本発明品を使用する場合、降雨時に水が細孔に進入し
て充満し、音波が細孔に進入せずに反射するため、吸音
効果が著しく低下する。そこで軽量モルタル吸音材の表
面及び／又は内部に撥水処理し、吸水を防止することに
より、吸音効果を保持し、かつ低温時の耐凍結融解性を
改善することが可能となる。さらに、連続気泡により内
部に浸入した水も透水する。また、合成樹脂を含まない
ものに比べてヒビ割れも発生しにくい。

【０００８】

【実施例】以下にこの発明の好適な実施例を説明する。

【０００９】実施例１モルタルミキサーの中にセメント１００重量部、直径２
mm以下の半硬質ウレタンチップ７．５重量部を投入し
て、１分間撹拌した後、起泡剤３重量部、水４５重量部
を加えて、約２０分間混練して、空隙率５６％の発泡ウ
レタンチップ混入軽量モルタル吸音材を得た。空隙率の
調整は、起泡剤の量および混練時間によって制御可能で
ある。発泡ウレタンチップには、軟質ウレタン，硬質ウ
レタン，半硬質ウレタンを粉砕機等によって、チップ化
したものが使用できる。また、起泡剤には、アニオン
系，カチオン系等の合成界面活性剤，加水分解タンパク
系起泡剤，樹脂石けん系起泡剤が好適に使用できる。図
１に示すグラフは、符号Ａは空隙率４６％、符号Ｂは空
隙率５６％、符号Ｃは空隙率６７％、符号Ｄは８０％の
ものであり、それぞれ厚さ６０mm時の、周波数と垂直入
射吸音率との関係を示すグラフである。

【００１０】実施例１では発泡ウレタンチップを用いた
が、無機系多孔質材料を用いることもできる。無機系多
孔質材料としては、パーライト，メサライト，ライオナ
イト，石炭殻，軽石等が好適に使用できる。また、発泡
ウレタンチップ以外の合成樹脂多孔質材料としてスチレ
ンビーズ等も使用できる。さらに、これらを併用するこ
ともできる。以下に説明する実施例２以下においても合
成樹脂多孔質材料又は無機系多孔質材料あるいは両方を
使用することができる。

【００１１】実施例２曲げ強度、圧縮強度および耐衝撃性，脆性を向上させる
ために、モルタルミキサーの中にセメント１００重量
部、直径２mm以下の半硬質ウレタンチップ７．５重量
部，ガラス繊維３重量部を投入して、１分間撹拌した
後、起泡剤３重量部，水４５重量部，エチレン酢酸ビニ
ル２０重量部を加えて、約２０分間混練して、空隙率５
０％の発泡ウレタンチップ混入軽量モルタルを得た。曲
げ強度が、ポリマー及び繊維質無添加時＝１０kg／cm²
に対し、ポリマー及び繊維質添加時＝２５kg／cm²に改
善できた。ポリマーには、ゴムラテックス，樹脂エマル
ジョン，再乳化形粉末樹脂が好適に使用できる。また繊
維質には、ガラス繊維，カーボン繊維，及びナイロン，
ビニロン等の合成樹脂繊維が好適に使用できる。

【００１２】実施例３図２に示す実施例では、あらかじめ製品に適した形状に
成形された短繊維を素材とする繊維集合体１０と、発泡
ウレタンチップ混入軽量モルタル２０を積層することに
より吸音材１を得た。積層方法は、発泡ウレタンチップ
混入軽量モルタル２０を適量注型した後、短繊維を素材
とする繊維集合体１０を積層し、再度発泡ウレタンチッ
プ混入軽量モルタル２０を注型し、積層構造にした。積
層構造にすることによって、吸音効果を向上させること
ができる。また、短繊維を素材とする繊維集合体１０の
かわりに、連通性のウレタンフォームもしくはセラミッ
クフォームを使用しても、同様の吸音効果向上が得られ
る。繊維集合体１０は、繊維径分布の中心が３０デニー
ル以下の短繊維を素材として平均見かけ密度０．０４〜
０．１５ｇ／cm³の繊維集合体に成形して成るものであ
る。３０デニール以下の細い短繊維を用いるとともに見
かけ密度を所定範囲に納めることで繊維集合体１０内部
の通気抵抗を大きくして吸音特性を良好にしている。仮
りに、３０デニール以上の繊維を用いると、同一見かけ
密度において粗な状態になり、通気抵抗が上がらず吸音
特性の劣ったものになる。そこで、これを見かけ密度の
高いものにするだけで吸音性を改善しようとすると、硬
くなりすぎて音を放射し易くなり、逆に防音性能は低下
する。さらに、見かけ密度を高くすることは、匡体１の
重量をアップすることになり、軽量化が図れない。これ
らの視点から、見かけ密度の上限は０．１５ｇ／cm³に
設定する必要がある。一方３０デニール以下の細い繊維
を用いても、見かけ密度が０．０４ｇ／cm³以下では、
通気抵抗が大きくならず、吸音性を期待することができ
ず防音性能が不充分となる。使用する短繊維は、基本的
には３０デニール以下とし、高吸音性能を実現するため
には１５デニール以下、好適には６〜８デニールの短繊
維を用いることが望ましい。短繊維の材質としては、例
えば、ポリエステル，ポリプロピレン，ポリエチレン，
ナイロン，ビニロン等の合成繊維の他に、羊毛，綿，麻
等の天然繊維を使用することもできる。さらに、これら
の繊維を使用した布から開繊した短繊維を使用すること
もできる。この場合、歴青質あるいはその類似材料を溶
融紡糸あるいはその他の方法で繊維状にし、これを前述
した短繊維の中に１０重量％以上混入するか、あるいは
単独で使用した繊維集合体の成形品を使用することによ
っても、大きな遮音吸音効果が得られる。歴青質の類似
材料としては、歴青質の脆さや温度依存性を樹脂やゴム
あるいは熱可塑性エラストマー等で改質した歴青質を３
０重量％以上含むものが使用される。このような歴青質
またはその類似材料を繊維状にしたものを使用して大き
な遮音吸音効果が得られる理由は、歴青質の制振性（高
ダンピング性）が繊維集合体の中に付与され、遮音吸音
性のみならず、振動を抑制する機能が得られるためであ
る。

【００１３】実施例４図３に示す実施例では、積層回数を５層にし、さらに吸
音効果を向上させたものである。積層回数は５層以上で
も良い。

【００１４】実施例５図４に示す吸音材１は発泡ウレタンチップ混入軽量モル
タル２０の表面にケイ酸ジルコニア系撥水剤３０を１ｍ
²あたり２００ｇ塗布したものである。撥水処理をしな
い場合、吸水率は５０体積％であり、著しく吸音率は低
下したが、撥水処理後は１％以下になり、吸音性能は低
下しない。前記撥水剤３０の他に、シリコーンオイル，
シリカ系の撥水剤３０が好適に使用でき、同様の撥水お
よび吸音効果が得られた。モルタルミキサーによる混練
り時に、セメント１００重量部に対して、シリコーンオ
イル３０重量部投入した場合も、上述同様の効果が得ら
れた。

【００１５】実施例６図５に示す吸音材１は、実施例５の撥水処理に加えて、
さらに排水性を向上させるため、発泡ウレタンチップ混
入軽量モルタル２０の上面を５度傾斜させたものであ
り、かつ排水ドレインとして底面に空気層４０をもたせ
たものである。傾斜角は大きい程、排水性が向上し、吸
水率は低下するが、一般に吸音性能は、吸音材厚さと比
例関係にある為、限定された厚さ内で、傾斜角を大きく
すると、吸音性能は低下する。傾斜角度５度の場合、吸
水率は０．５％以下であり、十分な撥水性が得られた。
空気層４０の存在により吸音性能の低下は防止できる。

【００１６】比較例１建築物の外壁用吸音材として、比重０．８、空隙率８０
％以上であり、構造がほとんど独立気泡で連続気泡部分
が少ない軽量発泡コンクリートを比較例１とした。

【００１７】比較例２鉄道軌道面用吸音材として、砕石や軽石をバインダーで
固化したものを比較例２とした。

【００１８】図６に示すグラフは、符号Ａは実施例１、
符号Ｂは実施例３、符号Ｃは実施例４、符号Ｄは実施例
５、符号Ｅは比較例１、符号Ｆは比較例２のものであ
り、それぞれ厚さ１００mm時の、周波数と垂直入射吸音
率との関係を示すグラフである。比較例１のものは、連
続気泡部分が少ないため、吸音率は２０％以下であり、
吸音性能が明らかに不足している。比較例２のものは、
吸音率が特定の周波数で大きくなるが、その前後の周波
数はほとんど吸音しないことが判明している。

【００１９】図７は吸音材１を鉄道軌道面用としたもの
を示し、上述した各吸音材１のいずれか１又は２以上の
ものを砕石や軽石をバインダーで固化した従来のものに
かえて使用した。また、防音壁２としては、繊維集合体
１０と同一のものの表面に撥水剤３０を塗布したものを
使用したが、吸音材１と同一のものを使用することもで
きる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の吸音材
は、合成樹脂多孔質材料及び／又は無機系多孔質材料と
起泡剤とセメントと水との混和により形成された軽量モ
ルタル吸音材で、かつ、４０〜８０％の空隙率を有し、
複雑な経路を有する連続気泡によって構成されているの
で、吸音性能が格段に向上する。また、本発明で空隙率
を４０〜８０％と規定したのは、空隙率４０％以下で
は、連続気泡が減少し、独立気泡が増加するので音波の
伝播経路が減少し、吸音率が２０％以下となり、吸音材
として十分な吸音性能が得られなくなる為である。空隙
率８０％以上では音波の伝播経路が直線的になるため、
音波の減衰が小さくなり、吸音性能は低下する。

【００２１】前記組成の吸音材に加えて、砂と、圭砂
と、減水剤と、ポリマー及び繊維質から選ばれた１種類
もしくは数種類を含むことにより、吸音性能を低下させ
ずに、曲げ強度、圧縮強度および耐衝撃性、脆性を向上
させることができる。

【００２２】また、短繊維を素材とする繊維集合体、連
通性のウレタンフォームもしくはセラミックフォーム
と、軽量モルタル吸音材を、積層体構造にすることによ
って、音波の減衰及び伝播経路を大きくすることで、さ
らに優れた吸音性能を発揮することが可能である。

【００２３】さらに、屋外にて本発明品を使用する場
合、降雨時に水が細孔に浸入して充満し、音波が細孔に
進入せずに反射するため、吸音効果が著しく低下する。
そこで軽量モルタル吸音材の表面及び／又は内部に撥水
処理し、吸水を防止することにより、吸音効果を保持
し、かつ低温時の耐凍結融解性を改善することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸音材の空隙率の違いによる吸音率の変化を示
すグラフ。

【図２】実施例３の吸音材を示す断面図。

【図３】実施例４の吸音材を示す断面図。

【図４】実施例５の吸音材を示す断面図。

【図５】実施例６の吸音材を示す断面図。

【図６】実施例１〜６と比較例１，２との吸音率を示す
グラフ。

【図７】この発明の吸音材を鉄道軌道面用吸音材とした
図。

【符号の説明】

１吸音材１０繊維集合体２０発泡ウレタンチップ混入軽量モルタル３０撥水剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂多孔質材料及び／又は無機系多
孔質材料と起泡剤とセメントと水との混和により形成さ
れた軽量モルタル吸音材で、かつ、４０〜８０％の空隙
率を有することを特徴とする吸音材。
【請求項２】合成樹脂多孔質材料として発泡ウレタン
チップを用いたことを特徴とする請求項１に記載の吸音
材
【請求項３】請求項１記載の組成に加えて、砂と、圭
砂と、減水剤と、ポリマー及び繊維質から選ばれた１種
類もしくは数種類を含むことを特徴とする吸音材。
【請求項４】短繊維を素材とする繊維集合体、連通性
のウレタンフォームもしくはセラミックフォームと、請
求項１ないし３のいずれか１項に記載の吸音材を、積層
構造にしたことを特徴とする吸音材。
【請求項５】表面及び／又は内部に撥水処理したこと
を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
吸音材。
【請求項６】表面に５°以上の勾配を有することを特
徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の吸音
材。
【請求項７】底面に空気層をもたせたことを特徴とす
る請求項１ないし６のいずれか１項に記載の吸音材。