JP2003048789A

JP2003048789A - 吸音板及び吸音体

Info

Publication number: JP2003048789A
Application number: JP2001234315A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nagase; 公一長瀬; Atsushi Tabata; 淳田端; Nobuaki Kobayashi; 信明小林
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-21
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: JP3911138B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は軽量であり、自立するだけの
強度を有し、安価に製造でき、長期に渡って安定に使用
することが可能であると共に５００Ｈｚ以上の音域にお
ける吸音性能に優れた吸音板を提供することである。【解決手段】本発明はセメント１００質量部に対して
無機粉体を０〜４０質量部、水を２５〜４０質量部、減
水剤を０〜０．５質量部及びメチルセルロース系増粘剤
を０〜０．２質量部、となるように調整した結合材１０
０容量部に対して、粒径が０．１〜２ｍｍの第１の超軽
量骨材に対して粒径が２〜５ｍｍの第２の超軽量骨材を
０〜５０質量％となるように調整した超軽量骨材混合物
を２００〜６５０容量部を均一に混練した混練物を、型
枠に打ち込み加圧成形後硬化させた吸音板であって、こ
の吸音板中の連続した空隙がこの吸音板の体積の１５〜
４５％であることを特徴とする吸音板を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路、鉄道等の防
音壁、建造物の壁、天井及び鉄道の軌道下部などの床部
に好適に使用される吸音板及び吸音体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、高速道路や鉄道等の吸音
板としては、保護材として樹脂シートで包まれたグラス
ウールやロックウール製の吸音板、アルミ繊維の吸音板
及び樹脂ビーズやガラス発泡体を熱溶着で固めた多孔質
吸音板を支持部材で固定し、単体もしくは空気層と併用
して吸音体とし、穴開き金属板で表面保護したものが使
用されている。

【０００３】建造物の壁や天井には、セラミックやガラ
ス発泡体を使用したセメント系の多孔質板が用いられて
いる。近年では、発泡合成樹脂硬化物を骨材として使用
した軽量セメント系吸音板も機械室等に採用されている
（特許第３０７５７０８号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高速道路や
鉄道で使用されている前記の吸音板は、降雨などにより
樹脂シート内に水がたまり、吸音材であるグラスウール
やロックウール製吸音板の吸音性能が極端に低下する問
題や、耐候性に問題のある樹脂系材料や、自立の難しい
シート状や繊維状の吸音板を使用しているため、製作に
手間の掛かる穴開き金属板を保護板として使用する必要
があるため、吸音板を構成する部品点数が多く、コスト
ダウンを図るのに限界がある。また、樹脂製品はそのま
までは耐火性能を確保できない。

【０００５】主に建築用として用いられる耐火性に優れ
るセラミックやセメント系の多孔質板は、重量がかさむ
ため、比較的小形の板として施工せざるをえず、施工性
が悪くコストも掛かる。

【０００６】パーライトやガラス発泡体などの軽量骨材
を使用したセメント系多孔質吸音板も開発されてはいる
が、パーライトは高価であり、ガラスはセメント中のア
ルカリにより長期劣化が指摘されるなどの問題がある。

【０００７】このような材料物性や価格の問題を解決で
きる吸音板として、発泡合成樹脂を使用した吸音板（特
許第３０７５７０８号公報）が開発されている。しか
し、この吸音板は５００Ｈｚ以下の音域においては充分
な吸音性を示すものの、それ以上の音域においての吸音
性能は充分でなく、人間の聴力の感度の良い２００Ｈｚ
〜８ｋＨｚの音域をカバーすることができなかった。

【０００８】また、従来の吸音材に共通する他の問題
は、吸音材の厚さを一定にしたときに、吸音特性を制御
することが難しいことである。

【０００９】本発明はこれらの問題点に鑑み成されたも
のであり、軽量であり、自立するだけの強度を有し、安
価に製造でき、長期に渡って安定に使用することが可能
であると共に５００Ｈｚ以上の音域における吸音性能に
優れた吸音板を提供することを課題とする。さらに、こ
の吸音板を用いた吸音体を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決するために以下のように構成した。請求項１の発
明は、セメント１００質量部に対して無機粉体を０〜４
０質量部、水を２５〜４０質量部、減水剤を０〜０．５
質量部及びメチルセルロース系増粘剤を０〜０．２質量
部、となるように調整した結合材１００容量部に対し
て、粒径が０．１〜２ｍｍの第１の超軽量骨材に対して
粒径が２〜５ｍｍの第２の超軽量骨材を０〜５０質量％
となるように調整した超軽量骨材混合物を２００〜６５
０容量部を均一に混練した混練物を、型枠に打ち込み加
圧成形後硬化させた吸音板であって、この吸音板中の連
続した空隙がこの吸音板の体積の１５〜４５％であるこ
とを特徴とする吸音板である。

【００１１】請求項１の吸音板は、セメントを主成分と
するペースト状の結合材により超軽量骨材混合物表面を
被覆し、超軽量骨材同士を点接触状態で結合させ、この
吸音板中の連続した空隙を吸音板の体積の１５〜４５％
となるように加圧形成したものである。このように本吸
音板は、内部に複雑に連続した空隙を有しており、流れ
抵抗が大きいので吸音性能に優れている。

【００１２】また、超軽量骨材混合物として、粒径の異
なる骨材を混合して用いることにより、吸音板内部に形
成される空隙の形状を複雑に変化させることで吸音性能
及び実績率を制御することが可能である。

【００１３】また、骨材として後記するような発泡合成
樹脂等の超軽量骨材を用いているので非常に軽量であ
る。さらに、この超軽量骨材がセメントを主成分とする
結合材により互いに結合されているので、力学的強度に
優れ、特別な支持部材を用いることなく単独で自立する
ことが可能である。

【００１４】請求項１中において、無機粉体、減水剤、
メチルセルロース系増粘剤は結合材に対しては任意成分
であり、これらの成分を添加しなくとも本発明の効果は
得られる。また、第２の超軽量骨材は、超軽量骨材混合
物に対して任意成分であり、第２の超軽量骨材を混合し
なくとも本発明の効果は得られる。

【００１５】請求項２の発明は、前記第１の超軽量骨材
及び前記第２の超軽量骨材がそれぞれ、（１）発泡合成
樹脂の粉砕物、（２）発泡合成樹脂の粉砕物であり、表
面が無機粉体により被覆されているもの、（３）発泡合
成樹脂の粉砕物が加熱減容されたもの及び（４）粗粉砕
と加熱減容を施された発泡合成樹脂の粉砕物、よりなる
群から選択された１種以上のものを混合したものである
ことを特徴とする請求項１記載の吸音板である。

【００１６】第１の超軽量骨材及び／又は第２の超軽量
骨材として発泡スチロール等の発泡合成樹脂の粉砕物を
用いれば、得られる吸音板は非常に軽量なものとなる。

【００１７】第１の超軽量骨材及び／又は第２の超軽量
骨材として、発泡合成樹脂を粉砕してその表面を有機系
接着剤により無機粉体で被覆したものを用いれば、セメ
ントを主成分とする結合材と混合したときに、骨材分離
を生じにくく、結合材と均一に混合する。

【００１８】第１の超軽量骨材及び／又は第２の超軽量
骨材として、発泡合成樹脂の粉砕物を熱風中で転動する
などして加熱減容したものを用いれば、発泡合成樹脂の
密度が均一に増加するので、セメントを主成分とする結
合材と混合した際に骨材分離が生じにくい。また、減容
処理により密度を増した発泡合成樹脂は静電気を生じ難
いので、結合材と均一に混合することが可能となる。

【００１９】第１の超軽量骨材及び／又は第２の超軽量
骨材として、予め所定の大きさに粉砕した発泡合成樹脂
を遠赤外線等の照射により加熱してその体積を収縮させ
たものを、再度粉砕したものを用いれば、加熱減容後粉
砕された発泡合成樹脂表面に存在する発泡に由来する細
かな凹凸のために、セメントを主成分とする結合材と馴
染み易く、骨材分離することなく結合材と均一に混合す
る。さらに、加熱減容を行うことで、発泡合成樹脂の密
度は増大し、それに伴い力学的強度も増加する。

【００２０】請求項３の発明は、前記吸音板の厚さを１
０〜１００ｍｍとすることを特徴とする請求項１又は２
記載の吸音板である。請求項３の発明において、吸音板
の厚さを変更することで、吸音特性を変化させることが
可能となる。

【００２１】請求項４の発明は、前記結合材に、ポリプ
ロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、炭素繊維、
アラミド繊維、スチール繊維及びステンレス繊維よりな
る群から選択された複数の繊維を合計で０．０５〜１．
０質量部添加することを特徴とする請求項１〜３のいず
れか一項に記載の吸音板である。請求項４の発明におい
て、結合材に前記の繊維を添加することで前記混合物を
加圧成形する際の成形特性を向上することが可能とな
る。また、得られる吸音体の曲げ強度を向上することが
可能となるとともにひび割れ等を抑えることが可能とな
る。

【００２２】請求項５の発明は請求項１〜４のいずれか
一項に記載された吸音板とこの吸音板と空気層を介して
所定の間隔で対向する構造部材とからなる吸音体であ
る。請求項５の発明は、前記空気層が吸音板と構造部材
との間に介在した吸音体であり、後記のように空気層の
厚さを変更することで、吸音特性を選択することが可能
となる。また、この吸音体は構造部材と吸音板とが一体
となった構造を有しており吸音板単独の場合に比べて力
学的強度に優れている。

【００２３】請求項６の発明は、前記吸音体の厚さを一
定として、前記吸音板の厚さと前記空気層の厚さを変更
することを特徴とする請求項５記載の吸音体である。請
求項６の発明は、前記の吸音体において空気層の厚さと
吸音板の厚さを変更することで吸音体の吸音特性を変化
させることが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の説明
を行うが、本発明はこの実施の形態の記述のみに限定さ
れるものではなく、本発明の技術的思想を具現化する種
々の変更が加えられうる。

【００２５】本発明は、セメント１００質量部に対して
無機粉体を０〜４０質量部、水を２５〜４０質量部、減
水剤を０〜０．５質量部及びメチルセルロース系増粘剤
を０〜０．２質量部、となるように調整した結合材１０
０容量部に対して、粒径が０．１〜２ｍｍの第１の超軽
量骨材に対して粒径が２〜５ｍｍの第２の超軽量骨材を
０〜１００質量％となるように調整した超軽量骨材混合
物を２００〜６５０容量部を均一に混練した混合物を、
型枠に打ち込み加圧成形後硬化させた吸音板であって、
この吸音板中の連続した空隙がこの吸音板の体積の１５
〜４５％であることを特徴とする吸音板である。

【００２６】ここで、無機粉体は、添加量が吸音音域レ
ベルに影響を及ぼすものであり、無機粉体を添加するこ
とにより高音域において、吸音性能のピーク周波数を調
整できる。無機粉体のより具体的な添加量は、吸音板が
吸音すべき音域を考慮して決定されることが望ましい
が、少なくともセメント１００質量部に対して０〜４０
質量部であることが望ましい。無機粉体の添加量が４０
質量部以内であれば、無機粉体は結合材中で均一に分散
し、所謂ダマ（無機粉体の凝集物）となることはない。
また得られる結合材も粉っぽくなることは無く良好なペ
ースト状の結合材が得られる。この無機微粒粉体として
は、石粉、フライアッシュ等が好適である。

【００２７】減水剤は、セメント粒子の分散性を良好に
し、使用水量を減少させることで、得られる吸音板の力
学的強度向上及び硬化後の収縮によるひび割れ発生の抑
制する効果がある添加剤であり、公知の高性能減水剤で
あるメラミンスルホン化縮合物、ポリカルボン酸等を使
用することができる。その添加量は、セメント１００質
量部に対して０〜０．５質量部であることが好ましい。

【００２８】メチルセルロース系増粘剤は、結合材の粘
性を高め、加圧成形時の形状保持性を向上させるために
用いられるものである。その添加量はセメント１００質
量部に対して０〜０．２質量部の範囲が好適である。添
加量が０．２質量部以内であれば、吸音板の強度物性を
低下させない。

【００２９】また、結合材と超軽量骨材混合物との混合
物を型枠に打ち込み加圧形成させる際の形成保持特性を
向上し、硬化後のひび割れを防止するために、結合材に
は、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、
炭素繊維、アラミド繊維、スチール繊維及びステンレス
繊維よりなる群から選択された１種以上の繊維を合計で
０．０５〜１．０質量部添加することが望ましい。繊維
の合計の添加量が０．０５質量部以上であれば、型枠に
打ち込んだ際の形成保持特性の向上効果及び硬化後のひ
び割れ防止効果が実用上十分な程度に見られる。また繊
維の合計の添加量が１．０質量部以下であれば、繊維
が、ダマ状になり吸音板の吸音特性や、空隙率等に与え
る悪影響を避けることができる。

【００３０】また、骨材としては、粒径が０．１〜２ｍ
ｍの第１の超軽量骨材と粒径が２〜５ｍｍの第２の超軽
量骨材とを質量比率で、１：０〜１：１（第１の超軽量
骨材：第２の超軽量骨材）となるように混合したものを
用いることが望ましい。第１の超軽量骨材と第２の超軽
量骨材との混合比率は、得られる吸音板の圧縮強度、空
隙率等の物性に影響を与える。

【００３１】両超軽量骨材の混合比率を１：０〜１：１
（第１の超軽量骨材：第２の超軽量骨材）とすること
で、圧縮強度に優れ、空隙率の小さな吸音板を得ること
が可能となる。両者の混合比率は３：２〜１：１（第１
の超軽量骨材：第２の超軽量骨材）の範囲であればより
一層望ましい。混合比率をこの範囲とすることで、より
圧縮強度に優れた空隙率の小さな吸音板を得ることが可
能となる。

【００３２】また、超軽量骨材混合物（第１の超軽量骨
材と第２の超軽量骨材との混合物）は結合材１００容量
部に対して２００〜６５０容量部混合することが望まし
い。超軽量骨材混合物の混合量が２００容量部以上であ
れば、過剰な結合材により吸音板中の空隙が埋められて
しまい空隙率が小さくなり過ぎることが無い。また、超
軽量骨材混合物の混合量が６５０容量部以下であれば、
超軽量骨材同士を結合するための結合材が不足すること
はないとともに、充分な力学的強度を有する吸音板を得
ることができる。

【００３３】超軽量骨材としては、発泡合成樹脂に種々
の処理を施したものを用いることが可能である。特に本
発明に好適な発泡合成樹脂としては、入手の容易さ及び
資源リサイクルの観点から発泡ポリスチレン（所謂発泡
スチロール）を用いることが最も好適である。以下に発
泡ポリスチレン（以下ＥＰＳとも言う）を原料とした超
軽量骨材を例示する。

【００３４】（１）超軽量骨材ＡＥＰＳを粉砕機で所定粒径に粉砕した粉砕物を超軽量骨
材として用いることが可能である。このようにＥＰＳを
粉砕することで、ＥＰＳ粉砕物の表面に破砕面が露出
し、表面が微細な凹凸状となるため結合材と馴染易い超
軽量骨材を得ることが可能となる。用いる粉砕機は、Ｅ
ＰＳを所定粒径に粉砕できるものであれば特に制限は無
く、例えば２軸型、カット型等が使用できる。

【００３５】（２）超軽量骨材Ｂ（１）で得られたＥＰＳ粉砕物表面を無機粉体で被覆す
ることで、より一層結合材との馴染み性に優れ、骨材分
離し難い超軽量骨材を得ることができる。より具体的に
は、粘着性のある水分散性樹脂水溶液をＥＰＳ粉砕物表
面に付着させ、その後このＥＰＳ粉砕物表面に無機粉体
をまぶすことにより、表面が無機粉体で被覆されたＥＰ
Ｓ粉砕物を得ることができる。

【００３６】ここで、水分散性樹脂としては、ラテック
スエマルジョン、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル
エマルジョン、メチルセルロース、ポリブテンエマルジ
ョン等が使用できるが、腐食しにくく、少量で粘着性を
発揮するラテックスエマルジョン、ポリブテンエマルジ
ョンが特に好適である。これらの水分散性樹脂を０．５
〜５質量％水溶液として用いることで、ＥＰＳ粉砕物表
面に対する無機粉体の付着性に優れた水分散性樹脂水溶
液を得ることが可能となる。

【００３７】用いる無機粉体としては、有害物質を含有
せず、水反応のみでは水和反応を生じない石粉、フライ
アッシュ等が好適である。

【００３８】（３）超軽量骨材ＣＥＰＳ粉砕物を熱風中で転動させることにより減容され
たものを超軽量骨材として用いることも可能である。よ
り具体的に言うと、所定温度かつ所定風速の熱風が送風
されている加熱処理装置中に、ＥＰＳ粉砕物を投入し、
ＥＰＳ粉砕物を浮遊保持又は転動させながら熱風により
加熱することでＥＰＳ粉砕物を効果的に減容し、均一に
比重を増加させ、表面を一様に硬質化させることで得ら
れる軽くて硬い減容ＥＰＳを超軽量骨材として用いるこ
とができる。

【００３９】ここで、前記所定温度は１２０±５℃であ
ることが好適である。熱風の温度が１１５℃以上の温度
であればＥＰＳ粉砕物の減容の進行する速度は実用上許
容できるだけの速さである。また、熱風の温度が１２５
℃以下であれば、ＥＰＳ粉砕物が溶融して塊状となるこ
とを防ぐことが可能である。また、熱風の風速は、熱風
の温度及び目標とする減容ＥＰＳの粒径等を考慮して決
定されるべきものであるが、ＥＰＳ粉砕物の減容に必要
な熱量を供給できるものであれば特に限定はない。

【００４０】このようにして得られた減容ＥＰＳは比重
が増加しているので、結合材と混練した際に骨材分離が
生じ難い。また、減容により静電気が発生し難くなって
いるので、結合材と混練した際に良好な分散性が得られ
る。さらに、減容ＥＰＳは、減容により比重が増加する
とともに硬質化しているので、得られる吸音板の力学的
強度を大きくすることが可能である。

【００４１】（４）超軽量骨材Ｄ粗粉砕と加熱減容を施されたＥＰＳの粉砕物を超軽量骨
材として用いることが可能である。より具体的に言う
と、まず、ＥＰＳを粒径が２０ｍｍ以下となるまで粗粉
砕する。続いて、粗粉砕したＥＰＳをベルトコンベア上
に厚さ２５ｍｍ程度となるように堆積して、遠赤外線照
射により９５〜１０５℃の温度とされた雰囲気中を所定
時間を掛けて通過させる。この際、採用する加熱方法
は、ＥＰＳ粗粉砕物が均一に加熱され表面付近のみが溶
融されることが無いような加熱方法であれば特に限定は
無いが、遠赤外線照射が最も好ましい。この方法を用い
ることで、内部まで均一な強度を有する超軽量骨材が得
られる。

【００４２】また、ＥＰＳ粗粉砕物をベルトコンベア上
に堆積させる際の厚さは、ＥＰＳ粗粉砕物全体が加熱さ
れるような厚さであれば特に限定はないが、本発明者ら
の評価によれば２５ｍｍ程度が最も好ましい。厚さが２
５ｍｍよりも大きすぎる場合には、下層に堆積したＥＰ
Ｓにまで充分に熱が行き届かない。また、厚さが２５ｍ
ｍよりも小さすぎる場合には、ＥＰＳ粗粉砕物の単位時
間あたりの処理量が減少してしまう。このようにして得
られる減容されたＥＰＳを所定粒径となるまで再度粉砕
することにより超軽量骨材が得られる。

【００４３】この超軽量骨材は、加熱により減容されて
いるために、比重が増大するとともに硬質化しており、
前記の超軽量骨材Ａ〜Ｃに比べ、得られる吸音板のかさ
密度は増大するが、力学的強度を大きくすることが可能
である。また、この超軽量骨材は、加熱により減容させ
たものを再度粉砕しているので、超軽量骨材表面が破砕
面となり、表面に微細な凹凸が多数存在しているため
に、結合材と混練した際に馴染み易く骨材分離が発生し
難い。

【００４４】以上ＥＰＳを用いた４種の超軽量骨材を示
したが、これら４種の骨材を第１の超軽量骨材及び第２
の超軽量骨材として単独で用いても構わないし、２種か
ら４種を任意の割合で混合して用いても構わない。

【００４５】前記した結合材と超軽量骨材混合物（第１
の超軽量骨材と第２の超軽量骨材との混合物）とを所定
割合で混練し、型枠に打ち込み加圧成形後硬化すること
で、連続した空隙がこの吸音板の体積の１５〜４５％で
あるような吸音板を得ることが可能となる。吸音板中の
連続した空隙が吸音板の体積に対して１５％以上であれ
ば、吸音板のかさ密度が大きくなりすぎる事はなく、取
り扱い性に優れた吸音板を得ることが可能である。ま
た、結合材が硬化する際にひび割れが発生することを抑
制することができる。また、吸音板中の連続した空隙が
吸音板の体積に対して４５％以下であれば、吸音板中の
空隙率が大きくなりすぎ吸音性能が低下することを避け
ることができる。また、空隙率が大きくなることにより
吸音板の力学的強度が低下することを避けることができ
る。

【００４６】吸音板の厚さは１０〜１００ｍｍであるこ
とが好ましい。吸音板の厚さが１０ｍｍであれば、吸音
板の単位面積あたりの重量が小さいので、吸音板を大面
積としても実用上充分な取り扱い性を有するとともに、
実用上許容できる程度の吸音性能を得ることが可能とな
る。また、吸音板の厚さが１００ｍｍ以下であれば、充
分な吸音性能を有するとともに、吸音板を大面積とした
ときにも実用上許容できる程度の取り扱い性を有してい
る。

【００４７】本発明の吸音板は、単独で用いることも可
能であるが、吸音板と所定の間隔を保って板材を配置し
吸音板と板材とを一体に形成して、吸音板／空気層／板
材という断面構造を有する吸音体とすることが望まし
い。この吸音体においては、吸音板を板材により補強し
ているので、力学的強度に優れている。また、空気層の
厚さと吸音板の厚さとを変更することで、吸音し易い音
域を変更することが可能となる。

【００４８】

【実施例】以下に、本発明の吸音板の実施例を説明す
る。結合材としては表１に示した材料を混練してペース
ト状とした１１種類の結合材を用いた。

【００４９】

【表１】

【００５０】結合材１〜８では、基本配合を同一として
無機粉体であるフライアッシュの使用量を変更した。ま
た、結合材９，１０においては、結合材３を基準配合と
して普通ポルトランドセメントの配合比率を増加した。
結合材１１では無機粉体を使用せず、減水剤として液体
のものを用いた。尚、粉体減水剤としては、ポリティー
Ｎ１００Ｋ（ポリカルボン酸系高性能減水剤）を用い
た。また、結合材１１に添加した液体減水剤としてはレ
オビルド４０００（高縮合トリアミン系化合物）を用い
た。表２に示した樹脂エマルジョンとしては、アクリル
系エマルジョンを用いた。この樹脂エマルジョンは、結
合材の接着性を向上させるために添加するものである。
また、ポリプロピレン繊維としては直径が１５〜５０μ
ｍであり、長さが３〜６ｍｍのものを用いた。このよう
にして得られた結合材と超軽量骨材混合物とを表２に示
した配合割合で混練した混練物を型枠に打設して加圧し
ながら硬化させて、所定の厚さの２１種類の吸音板を得
た。

【００５１】超軽量骨材としては、ＥＰＳに各種の処理
を施した超軽量骨材Ａ〜Ｄを用いた（「発明の実施の形
態」参照）。配合番号１〜１７までの吸音板においては
第１の超軽量骨材として超軽量骨材Ａを、第２の超軽量
骨材として超軽量骨材Ｄを用いた。配合番号１８〜２０
までの吸音板においては第１の超軽量骨材として超軽量
骨材Ｂを、第２の超軽量骨材としては超軽量骨材Ｄを用
いた。配合番号２１の吸音板においては第１の超軽量骨
材及び第２の超軽量骨材として超軽量骨材Ｃを用いた
（表２「超軽量骨材種類」欄）。

【００５２】超軽量骨材混合物としては０．１〜２ｍｍ
の粒径を有する第１の超軽量骨材と２〜５ｍｍの粒径を
有する第２の超軽量骨材とを表２に示した質量割合で混
合したものを用いた（表２「超軽量骨材混合物配合
比」欄）。

【００５３】また、表２中の「形成時加圧量」とは、結
合材と超軽量骨材混合物との混練物を加圧して硬化させ
る際に、加圧前の混練物の体積に対してどの程度混練物
を圧縮しながら硬化させたかを表すものである。例え
ば、形成時加圧量が４０容量％であるとは、混練物の加
圧前の体積を４０％減少させるだけの圧力を掛けながら
硬化させたことを示す。換言すれば、混練物を加圧前の
体積の６０％にまで圧縮しながら硬化させたことを意味
する。

【００５４】

【表２】

【００５５】このようにして得られた２１種類の吸音板
の、かさ密度、圧縮強度及び空隙率の調査を行い、表２
に示した。尚、得られた全ての吸音板は、加圧形成時に
崩れない程度の粘性を有していた。

【００５６】配合番号１〜６は、無機粉体（フライアッ
シュ）を含有しない結合材を用いて、第１の超軽量骨材
と第２の超軽量骨材の混合割合を１：０〜１：１に変動
させて吸音板の物性を比較したものである。その結果、
第２の超軽量骨材の混合割合が高くなるほど概ね吸音板
の圧縮強度が大きくなることが明らかとなった。これ
は、配合番号１〜６においては、第２の超軽量骨材とし
て加熱減容により硬質化した超軽量骨材Ｄを用い、第１
の超軽量骨材としてＥＰＳを粉砕しただけの超軽量骨材
Ａを用いていることが原因と思われる。超軽量骨材Ｄの
方が超軽量骨材Ａよりも骨材強度が高いため、超軽量骨
材Ｄの混合割合が高くなるほど吸音板の圧縮強度が高く
なったものと思われる。

【００５７】また、空隙率は、第２の超軽量骨材の混合
割合が高くなるにつれて減少していき、第２の超軽量骨
材の混合割合が０．４となる配合番号５において最小値
１４．９容量％となり、その後、再び第２の超軽量骨材
の混合割合が増加するにつれて減少する。これは、配合
番号５において最も超軽量骨材の実績率が大きいことを
意味する。

【００５８】結合材が無機粉体を７．２質量部含む以外
は配合番号１（結合材１）と同様の配合である配合番号
７（結合材２）と配合番号１とを比較すると、配合番号
７の方が形成時加圧量が１０％少ない（形成時の圧縮量
が少ない）にも関わらず、空隙率が小さい値を示した。
これは、無機粉体を使用することで吸音板の実績率が増
加することを示している。しかし、無機粉体の使用量
は、実績率（空隙率）及びかさ密度に対して大きな影響
は与えないようである。それは、超軽量骨材混合物と結
合材の配合割合をほぼ一定に保った上で、無機粉体（フ
ライアッシュ）の使用量を変化させた配合番号１１〜１
６（結合材３〜８）を比較することで明らかである。

【００５９】また、前記のように結合材３，９，１０に
おいては、この順番にセメントの配合比率を増加してい
るが、結合材中のセメントの配合比率のみを変化させた
配合番号１０（結合材３）と配合番号１７（結合材９）
とを比較すると、結合材中のセメント量を増加させた配
合番号１７において空隙率が減少している。同様の傾向
は、配合番号１１（結合材３）、配合番号１８（結合材
９）及び配合番号２０（結合材１０）の比較からも明ら
かに認められ、結合材中のセメント量を増加させるとと
ともに空隙率が減少する傾向が顕著に認められる。な
お、配合番号１８及び配合番号２０では第１の超軽量骨
材として超軽量骨材Ｂを用いており、配合番号１１では
第１の超軽量骨材として超軽量骨材Ａを用いているた
め、これら３者の条件は必ずしも同等とは言えないが、
超軽量骨材Ｂは、超軽量骨材Ａの表面に無機粉体をまぶ
しただけであるので、第１の超軽量骨材の種類の違いは
吸音板の空隙率に影響を与えないものとしてこれら３者
の空隙率の評価を行った。

【００６０】また、配合番号８及び配合番号１０、配合
番号９及び配合番号１１並びに配合番号１８及び配合番
号１９は同一配合において形成時加圧量を１０％変化さ
せて空隙率に与える影響を調査したものである。その結
果、形成時加圧量が大きいものの方が空隙率が小さく、
配合番号８及び配合番号１０では、４．３容量％の違い
が、配合番号９及び配合番号１１では、１０．８容量％
の違いが、配合番号１８及び配合番号１９では１．１容
量％の違いが見られる。第２の超軽量骨材の混合割合が
０．４の時（配合番号５）の時に空隙率が最も小さくな
ることが配合番号１〜６の比較から明らかとなっている
が、形成時加圧量の空隙率に与える影響の調査から、超
軽量骨材の混合割合がこの値を持つ配合番号９、配合番
号１１、配合番号１８及び配合番号１９が低加圧でも締
め固め性に優れていることが明らかとなった。

【００６１】このようにして得られた２１種類の吸音板
の吸音率を垂直入射吸音率法（ＪＩＳＡ１４０５）に
より調査した。調査には２０ｍｍの厚さの吸音板を用
い、音源と吸音板との間の空気層の厚さを０ｍｍと２８
ｍｍに変化して測定を行った。その結果を表３に示す。

【００６２】

【表３】

【００６３】図１は、空気層を０ｍｍとした際の吸音板
の、縦軸を吸音率とし、横軸を配合番号として、各周波
数毎に結んだ吸音挙動を示すグラフである。図１より先
ず読み取れるのは、空気層０ｍｍの条件においては、若
干の例外はあるが音の周波数が大きくなるとともに吸音
率が増加することが読み取れる。比較的低い周波数領域
（１２５，２５０，５００Ｈｚ）においては、配合番号
２１の吸音材を除いて吸音率はほぼ一定であり、吸音板
の製造条件にはあまり影響されないようである。また、
高い周波数領域（２ｋＨｚ及び４ｋＨｚ）における吸音
率が他の音域に比べて突出して大きいことが読み取れ、
本発明の吸音板においては従来問題とされてきた５００
Ｈｚ以上の音域における吸音性能が格段に向上している
ことが読み取れる。

【００６４】さらに、図１より配合番号１〜６において
は、４ｋＨｚの吸音率が低いことがわかる。これは配合
番号１〜６では結合材に無機粉体（フライアッシュ）を
使用していないためと推測される。

【００６５】ただ、結合材に使用する無機粉体の量を変
化させた配合番号１１〜１６においては無機粉体の量が
多くなるとともに４ｋＨｚにおける吸音率が微減する傾
向が見られる。このことより、無機粉体の使用量の大小
は、あまり４ｋＨｚの吸音率に影響を与えるものではな
く、ある一定量の無機微粒粉体を限定して使用すること
で４ｋＨｚの吸音率を向上させることが可能なものと推
測される。

【００６６】また、配合番号１８及び配合番号２０にお
いて特に４ｋＨｚの吸音率が高くなっているが、これ
は、配合番号１８及び配合番号２０においては、無機粉
体量が４ｋＨｚの吸音率を高めるための最適値に近いも
のであることが影響しているものと思われる。

【００６７】配合番号２１の吸音板は他の吸音板と吸音
挙動が若干異なっており、５００Ｈｚと１ｋＨｚにおけ
る吸音性能が飛びぬけて優れている。これは、配合番号
２１においては、配合番号１の超軽量骨材Ａの代わりに
超軽量骨材としてＥＰＳ粉砕物を熱風中で転動させて減
容したもの（超軽量骨材Ｃ）を用いたことが原因と思わ
れる。つまり、配合番号２１の吸音板は配合番号１の吸
音板よりも加圧量が１０％小さいが、加圧時の変形が小
さな超軽量骨材Ｃを用いることにより、５００Ｈｚ及び
１ｋＨｚを吸音するために必要な空隙を得たためと思わ
れる。

【００６８】図２は、空気層を２８ｍｍ設けた際の吸音
板の、縦軸を吸音率とし、横軸を配合番号として、各周
波数毎に結んだ吸音挙動を示すグラフである。図１と比
較しながら論を進めるが、空気層を２８ｍｍ設けた図２
においては、４ｋＨｚの吸音率が空気層０ｍｍの場合に
比べて減少していることが読み取れる。配合番号１，
２，６においては４ｋＨｚの吸音率は空気層の有無によ
らずほぼ同程度であるが、配合番号７〜２０においては
４ｋＨｚの吸音率が大幅に減少している。

【００６９】また、２ｋＨｚの吸音率は、評価を行った
全試料において空気層０ｍｍの場合よりも下回ってい
た。それに対し、５００Ｈｚ及び１ｋＨｚにおける吸音
率は空気層０ｍｍの場合に比べて大きく増加している。
１ｋＨｚにおける吸音率は、配合番号６と配合番号７と
の間で急激に増加しているが、これは、配合番号１，
２，６においては無機粉体を使用していないことが関係
しているかもしれない。５００Ｈｚの吸音率は配合番号
９と配合番号１０との間で急激に減少しているが、この
理由は定かではない。１２５Ｈｚ及び２５０Ｈｚにおけ
る吸音率は、若干の例外はあるものの空気層０ｍｍより
も増加しているようである。

【００７０】このように、空気層を設けることにより、
吸音板の吸音挙動が大きく変化することがわかる。空気
層が０ｍｍの場合には、２ｋＨｚ及び４ｋＨｚにおける
吸音率が他の音域に比べて突出して高かったが、２８ｍ
ｍの吸音層を設けることで、２ｋＨｚ及び４ｋＨｚにお
ける吸音率が明らかに減少して（図４（ｅ），
（ｆ））、替わりに１２５〜１ｋＨｚの吸音率が増加す
る傾向が見られる。特に５００Ｈｚ及び１ｋＨｚにおい
て吸音率の増加が著しい（図３（ｃ），図４（ｄ））。
これは、空気層と吸音板との組み合わせにより、５００
〜１ｋＨｚに共振が生じたためにこの帯域を中心として
吸音板内部における空気の粒子速度が大きくなり、吸音
板の吸音音域が低周波数側の５００Ｈｚ〜１ｋＨz付近
にシフトしたものとおもわれる。

【００７１】このように、空気層と吸音板を組み合わせ
て用いることで、吸音特性を変更することが可能であ
る。

【００７２】また、図１，図２より配合番号１８の吸音
板が、空気層の有無に関わらず、評価を行った全周波数
において比較的良好な吸音性能を示しているようであ
る。

【００７３】

【発明の効果】本発明は前記のように構成したので次に
示すような顕著な効果を奏する。本発明の吸音板は、超
軽量骨材同士を結合材で点接触状態で結合させたもので
あり、吸音板内部に連続した気泡を有するので、軽量で
あるとともに吸音性能に優れている。特に、従来問題と
されていた５００Ｈｚ以上の音域における吸音性能を高
めることが可能となった（請求項１）。

【００７４】また、本発明は、超軽量骨材として発泡合
成樹脂に種々の処理を施したものを使用しているので、
資源リサイクル性に非常に優れている。特に、発泡合成
樹脂としてＥＰＳを用いたときにその効果が大きい（請
求項２）。

【００７５】また、本発明の吸音板は、吸音板の厚さを
１０〜１００ｍｍと変化させることで、所望の吸音性能
を得ることが可能となる（請求項３）。また、結合材
に、各種繊維状物質を混入することで、加圧成形時の形
成特性を向上するとともに、力学的強度に優れた吸音板
を得ることが可能となる（請求項４）。

【００７６】また、本発明の吸音板と対向するように構
造部材を設け、構造部材と吸音板との間に空気層を介設
した吸音体とすることで、吸音特性を変化させることが
可能になるとともに、力学的強度に優れた吸音体を得る
ことができる（請求項５）。さらに、前記吸音体におい
て空気層と吸音体の厚さの比率を変更することで所望の
吸音性能を有する吸音板を得ることが可能となる（請求
項６）。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気層０ｍｍの場合の吸音板の吸音性能を示
すグラフである。

【図２】空気層２８ｍｍの場合の吸音板の吸音性能を
示すグラフである。

【図３】各周波数における吸音板の吸音性能を示すグ
ラフである。

【図４】各周波数における吸音板の吸音性能を示すグ
ラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｅ０１Ｆ 8/02 Ｃ０４Ｂ 24:38 Ａ //(Ｃ０４Ｂ 28/02 16:08 24:26 16:06 Ｚ 24:38 111:40 16:08 111:52 16:06）Ｅ０１Ｆ 8/00 111:40 111:52 (72)発明者小林信明東京都新宿区西新宿一丁目25番１号大成建設株式会社内Ｆターム(参考） 2D001 AA01 CA01 CB01 CC01 CD03 4G012 PA15 PA19 PA20 PA23 PA24 PA27 PB32 PB40 PC03 PC08 PC12 PE03 4G019 LA02 LC02 LC03 LC13 LD02 4G054 AA01 AC01 AC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント１００質量部に対して無機粉体
を０〜４０質量部、水を２５〜４０質量部、減水剤を０
〜０．５質量部及びメチルセルロース系増粘剤を０〜
０．２質量部、となるように調整した結合材１００容量
部に対して、粒径が０．１〜２ｍｍの第１の超軽量骨材
に対して粒径が２〜５ｍｍの第２の超軽量骨材を０〜５
０質量％となるように調整した超軽量骨材混合物を２０
０〜６５０容量部を均一に混練した混練物を、型枠に打
ち込み加圧成形後硬化させた吸音板であって、この吸音
板中の連続した空隙がこの吸音板の体積の１５〜４５％
であることを特徴とする吸音板。
【請求項２】前記第１の超軽量骨材及び前記第２の超
軽量骨材がそれぞれ、（１）発泡合成樹脂の粉砕物、
（２）発泡合成樹脂の粉砕物であり、表面が無機粉体に
より被覆されているもの、（３）発泡合成樹脂の粉砕物
が加熱減容されたもの及び（４）粗粉砕と加熱減容を施
された発泡合成樹脂の粉砕物、よりなる群から選択され
た１種以上のものを混合したものであることを特徴とす
る請求項１記載の吸音板。
【請求項３】前記吸音板の厚さを１０〜１００ｍｍと
することを特徴とする請求項１又は２記載の吸音板。
【請求項４】前記結合材に、ポリプロピレン繊維、ポ
リビニルアルコール繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ス
チール繊維及びステンレス繊維よりなる群から選択され
た１種以上の繊維を合計で０．０５〜１．０質量部添加
することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記
載の吸音板。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一項に記載され
た吸音板とこの吸音板と空気層を介して所定の間隔で対
向する構造部材とからなる吸音体。
【請求項６】前記吸音体の厚さを一定として、前記吸
音板の厚さと前記空気層の厚さを変更することを特徴と
する請求項５記載の吸音体。