JP2007153680A - 建材板およびこれを用いた音響パネル - Google Patents

Abstract

【課題】良好な調湿性能を有するとともに吸音特性を任意に変化させることができ、しかも不燃性能にも優れる建材板を得ることにある。
【解決手段】珪藻土または珪藻土とパーライトからなる粒状物をニカワなどの天然接着剤からなるバインダーで固着して建材板１とする。また、建材板の表面から３０ｍｍまでの深さに凹凸形状を形成することが好ましい。さらに、この建材板１の裏面に厚さ４０〜５０ｍｍの支持材２を設けて音響パネルとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、珪藻土または珪藻土とパーライトとを用いた建材板およびこの建材板を用いた音響パネルに関する。

珪藻土あるいはパーライトを用いた建材板としては、特開平９−１３２４７４号公報に開示された板材がある。このものは、珪藻土粉砕物１０〜３０％、金属粉５〜１５％、水ガラス２５〜６５％、シリコン１０〜３０％、セメント２〜８％を混合し、これを型枠に流し込み、８０℃に加熱して発泡状態の成形板とするものである。この板材は、良好な調湿性能を示し、吸音性能も有しているとされている。

また、特開２００１−６４０７３号公報には、セメント６０％、珪藻土２４％、パーライトモルタル８．５％、補強ラス０．００４７％の組成を有するパネルが開示されており、不燃性、吸水性、吸音性、脱臭性などの特性を有しているとされている。

これらの先行発明における建材板にあっては、珪藻土本来の調湿性に由来して良好な調湿性能を示し、かつ不燃性を示すものではあるが、バインダーが無機質であり、吸湿性がないため、バインダーが調湿性能に影響した。また、有機系粘着剤を使用すると、不燃性が充分得られない。また、可聴周波数域での吸音率の周波数特性を任意に変化させることができなかった。
特開平９−１３２４７４号公報 特開２００１−６４０７３号公報

よって、本発明における課題は、良好な調湿性能を有するとともに吸音特性を任意に変化させることができ、しかも不燃性能にも優れる建材板を得ることにある。

かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、珪藻土または珪藻土とパーライトからなる粒状物を天然接着剤からなるバインダーで固着してなる建材板である。
請求項２に係る発明は、珪藻土とパーライトとの混合比が重量比で、珪藻土：パーライト＝１００：０〜２０：８０である請求項１記載の建材板である。

請求項３にかかる発明は、天然接着剤の配合量が、重量比で粒状物：天然接着剤＝１００：５〜１００：３５である請求項１または２記載の建材板である。
請求項４にかかる発明は、天然接着剤がニカワである請求項１ないし３のいずれかに記載の建材板である。
請求項５にかかる発明は、表面から３０ｍｍまでの深さで、凹凸形状が形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の建材板である。

請求項６にかかる発明は、粒径０．５ｍｍ未満の粒状物を用いて第１層を形成し、この第１層上に粒径１０〜１５ｍｍの粒状物を用いて第２層を形成し積層してなる請求項１ないし５のいずれかに記載の建材板である。
請求項７にかかる発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の建材板の厚さを３０〜６０ｍｍとし、この建材板の裏面に厚さ４０〜５０ｍｍの支持材を設けてなる音響パネルである。

本発明にあっては、珪藻土を主体としているので、優れた調湿性能を具備し、珪藻土もパーライトも不燃材料であり、バインダーにニカワなどの天然接着剤を用いることで、無機材料からなるバインダーを用いたものに比較して調湿性が向上する。また、珪藻土もパーライトも多孔質であることとに加え、建材板内にも多数の空隙が存在するので、軽量となる。さらに、接着剤量を調整することにより不燃材料となる。

また、使用する粒状物の粒度を変化させたり、板厚を変化させたり、表面に凹凸形状を形成したりすることで、吸音率あるいは吸音率の周波数特性を変化させることができ、好みの吸音特性を付与することができる。
また、音響パネルとして用いる際には、パネル背後の空気層の厚さを変化させることによっても吸音特性を変化させることが可能となる。

本発明の建材板は、珪藻土または珪藻土とパーライトからなる粒状物を天然接着剤からなるバインダーで固着してなる板状のものであり、多数の粒状物が互いにバインダーによって固着されて一体化されており、その内部には径０．１〜５ｍｍ程度の多数の空隙が存在するものである。また、この建材板は、法令上の不燃または準不燃であり、垂直入射吸音率（以下、単に吸音率とする）が可聴周波数領域で２０〜９０％である。また、密度が０．２５〜０．６ｇ／ｃｍ^３で、厚さが通常２５〜１００ｍｍとなっている。

本発明で用いられる珪藻土とは、採掘された珪藻土を焼成し、破砕した粒状物で、その内部に０．１〜０．２μｍの微細孔が無数存在し、この微細孔が調湿性を付与するものである。この珪藻土は、分級されて粒径１０〜１５ｍｍの範囲の粒度領域Ａのもの、粒径０．５〜１０ｍｍ未満の範囲の粒度領域Ｂのもの、粒径０．５ｍｍ未満の範囲の粒度領域Ｃのものに分けられ、これらの単独または２種以上を混合して使用される。

本発明で用いられるパーライトとは、真珠岩、黒曜石などの火山岩を粉砕した後、これを急速加熱して膨張させ、破砕した粒状物であって、内部に無数の小気泡を有し、軽量なガラス質のものである。
このパーライトも珪藻土と同様に３種の粒径範囲Ａ、Ｂ、Ｃに分級され、これらを単独または２種以上を混合して使用される。

本発明では、珪藻土または珪藻土とパーライトとの混合物を粒状物と称する。粒状物が珪藻土とパーライトとの混合物からなるものでは、その両者の混合比は、重量比で、珪藻土：パーライト＝１００：０〜２０：８０とされる。パーライトの量がこの範囲を超えると建材板の機械的強度が低下する。

また、本発明で使用されるバインダーとしては、天然接着剤が用いられる。この天然接着剤としては、デンプン、セルロース、柿渋、漆などの植物性のものやゼラチン、コラーゲン、ニカワなどの動物性のものなどが単独または２種以上が混合して用いられる。

バインダーとして、このような天然接着剤を用いることで、ポリイソシアネート、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などの有機系合成樹脂を用いるよりも不燃性が向上することが判明した。すなわち、同量の天然接着剤と有機系合成樹脂を用いたものを比較すると、天然接着剤を用いたものの方が不燃性が向上することが実験で明らかになった。

バインダーの配合量は、重量比で粒状物：バインダー＝１００：５〜１００：３５の範囲とされる。バインダーがこの範囲未満では、粒状物間の結合力がほとんど得られず、形状を維持できなくなる。また、この範囲を越えると不燃性能が低下する。
この天然接着剤からなるバインダーには、必要に応じて防腐剤、抗菌剤などを添加して腐敗を防止することが好ましい。

本発明の建材板は、上記粒状体にバインダーを添加し、ドラムミキサーなどの混合機などを用いて混合し、これを型に流し込み、温度７０〜２００℃、圧力０．１〜１．０ＭＰａ、時間１〜３０分（厚さ１ｍｍ当たり）の条件で加熱加圧処理することで製造される。

この製造に際して、粒状物の粒度を変更することで得られる建材板の吸音特性を変化させることができる。
例えば、粒状物の粒度の異なるもの、すなわち上述の粒度領域Ａのもの、粒度領域Ｂのもの、粒度領域Ｃのものの三者の混合割合を変化させて混合して用いることや、建材板を２層以上の複層構造とし、表面側の層を粒度の粗い粒状物から構成し、内面側の層を粒度の細かい粒状物から構成することなどがある。

具体的には、粒径０．５ｍｍ未満の粒状物（粒度領域Ｃ）を用いて第１層を作成し、この第１層上に粒径１０〜１５ｍｍの粒状物（粒度領域Ａ）を用いて第２層を作成し積層したものなどがある。

また、図１に示すように、建材板１の表面を凹凸形状とし、この凹凸形状を変化させることによっても、吸音特性を変化させることが可能である。この場合、建材板１の表面から３０ｍｍまでの深さの範囲で凹凸形状を形成することが、建材板の機械的強度を確保する点で好ましい。
図２は、この表面の凹凸形状の他の例を示すもので、このように凹凸形状はいかなる形状であってもよい。
このような凹凸形状を形成することにより、吸音周波数帯域が偏らず広い周波数領域で高い吸音率を得ることができる。また、凹凸形状の深さを変化させれば、特定の周波数域での吸音率を高めることもできる。
この建材板は、構造壁に空気層を介して取り付けられると吸音効果が増加する。

本発明の音響パネルは、図３に示すように、上述の建材板１の裏面側に厚さ４０〜５０ｍｍの支持材２を一体に取り付けたものである。支持材２としては、軽量鉄骨、木柱などが用いられる。
この音響パネルは、図３にあるように、建築物のコンクリートなどからなる構造壁３に支持材２を介して貼り付けられて使用され、建材板１の背後に厚さ４０〜５０ｍｍの背後空気層４が形成されるようにする。
このものでは、背後空気層４の体積によっても吸音特性を変化させることができる。

以下、具体例を示す。
（実験例１）
珪藻土として、粒径５〜１５ｍｍのものを、パーライトとして粒径０．１〜５．０ｍｍのものを用いて、両者の混合比を変化させて、厚さ３０ｍｍの建材板を作製した。バインダーにはニカワを用い、その添加量は１５〜４０ｗｔ％とした。
成形条件は、温度１２０℃、圧力０．５ＭＰａ、時間６０分とした。

得られた建材板について、その吸湿率、密度、不燃性、剛性を評価した。吸湿率は、ＪＩＳ Ｚ−２１０１の１．２（４）に準拠して、室温３５℃、湿度９５％ＲＨで３日放置前後の重量増加を測定した。不燃性については、建築基準法施行令第１０８条の２に規定された発熱性試験（ＩＳＯ ５６６０−１準拠、コーンカロリーメータ試験）によって実施した。剛性については、ＪＩＳ Ａ−５９０８：１９９４による曲げ強さ試験によって行った。

結果を表１に示す。
表１には、比較としてコンクリート板、ガラスウール板についての値も示してある。
表１の吸湿率の欄における×は、０％を示し、不燃性の欄における◎は不燃相当、○は準不燃相当、×は可燃相当を示し、剛性の欄における◎は曲げ強さ１５ｋｇ／ｃｍ^２以上を、○は１０〜１５ｋｇ／ｃｍ^２を、△は５〜１０ｋｇ／ｃｍ^２を、×は５ｋｇ／ｃｍ^２以下を示す。

この表１の結果から、粒状物として珪藻土とパーライトとの混合物を用いる場合には、両者の混合比を珪藻土：パーライト＝１００：０〜２０：８０とすることが得られる建材板の機械的強度が高いものとなることがわかる。また、パーライトが多くなると、吸湿率が少し高くなり、やや軽量となることもわかる。

（実験例２）
粒径５〜１５ｍｍの珪藻土７５重量部と粒径０．１〜５．０ｍｍのパーライト２５重量部からなる粒状物に対して、バインダーの配合量を３〜４０ｗｔ％と変化させて配合し、建材板を作製した。バインダーには、ニカワを用いた。成形条件は実験例１と同様とした。
得られた建材板について、同様にその吸湿率、密度、不燃性、剛性を評価した。

結果を表２に示した。
また、表２には、比較のためにバインダーとして、メチレンジイソシアネート（ＭＤＩ）を３０ｗｔ％用いたものも示してある。
表２の不燃性の欄における表示を先の例と同じである。吸湿率の○は８〜１０％を示す。

表２の結果から、バインダーの配合量を粒状物に対して５〜３５ｗｔ％とすることが好ましいことがわかる。また、ニカワをバインダーとすることにより、ＭＤＩを用いるものよりもはるかに、不燃性を高めることがわかる。

（実験例３）
粒状物として、珪藻土の粒径１０〜１５ｍｍの粒度領域（Ａ）のものと、粒径０．５〜１０ｍｍ未満の粒度領域（Ｂ）のものと、粒径０．５ｍｍ未満の粒度領域（Ｃ）のものを当量混合したものを用い、これにバインダーとして抗菌剤を含むニカワを１５ｗｔ％配合して、厚さ３０ｍｍの建材板を作製した。成形条件は、実験例１と同様である。

この建材板の吸音率の周波数特性を測定した。その結果を図４に示す。
図４に示したグラフから、この建材板は、周波数１．７ＫＨｚ付近に吸音率９０％の吸音ピークを有することがわかる。

（実験例４）
粒状物として、珪藻土の粒径１０〜１５ｍｍの粒度領域（Ａ）のものと、粒径０．５〜１０ｍｍ未満の粒度領域（Ｂ）のものと、粒径０．５ｍｍ未満の粒度領域（Ｃ）のものを当量混合したものを用い、これにバインダーとして抗菌剤を含むニカワを１５ｗｔ％配合して、厚さ６０ｍｍの建材板を作製した。成形条件は、実験例１と同様である。

この建材板の吸音率の周波数特性を測定した。その結果を図５に示す。
図５に示したグラフから、この建材板は、周波数８００Ｈｚ付近に吸音率９５％の吸音ピークがあり、５００Ｈｚ付近で吸音率７０％、１．３ＫＨｚ付近で３０％であることがわかる。

実験例３と実験例４の結果から、上述のように、建材板にその表面から深さ３０ｍｍまでに凹凸形状を形成することで、広い周波数領域で高い吸音性能を付与しうることが想定される。

本発明の建材板の例を示す概略断面図である。 本発明の建材板の例を示す概略断面図である。 本発明の音響パネルの例を示す概略断面図である。 実験例における結果を示す図表である。 実験例における結果を示す図表である。

符号の説明

１・・建材板、２・・支持材

Claims (7)

1. 珪藻土または珪藻土とパーライトからなる粒状物を天然接着剤からなるバインダーで固着してなる建材板。
2. 珪藻土とパーライトとの混合比が重量比で、珪藻土：パーライト＝１００：０〜２０：８０である請求項１記載の建材板。
3. 天然接着剤の配合量が、重量比で粒状物：天然接着剤＝１００：５〜１００：３５である請求項１または２記載の建材板。
4. 天然接着剤がニカワである請求項１ないし３のいずれかに記載の建材板。
5. 表面から３０ｍｍまでの深さで、凹凸形状が形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の建材板。
6. 粒径０．５ｍｍ未満の粒状物を用いて第１層を形成し、この第１層上に粒径１０〜１５ｍｍの粒状物を用いて第２層を形成し積層してなる請求項１ないし５のいずれかに記載の建材板。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の建材板の厚さを３０〜６０ｍｍとし、この建材板の裏面に厚さ４０〜５０ｍｍの支持材を設けてなる音響パネル。
   

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