JP2010169153A - 防音性合成樹脂管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた吸音性と遮音性を有する防音性合成樹脂管であって、制振作用に優れ、安価に製造することができ、不織布または連続気泡フォームからなる吸音層表面に柔軟性のある遮音層が形成されてなる防音性合成樹脂管およびその製造方法の提供。
【解決手段】硬質ポリ塩化ビニルまたはポリエチレンテレフタレートの合成樹脂管１表面に、有機系繊維または無機系繊維の圧縮体またはニードルパンチされたフェルトである不織布または連続気泡フォームとからなる吸音層２と、該吸音層２の表面に不燃性無機化合物微粉と水性ポリマーディスパージョンもしくは再乳化型粉末樹脂であるポリマー混和剤とからなる遮音層３を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、優れた吸音性と遮音性を有する防音性合成樹脂管であって、制振作用に優れ、安価に製造できるものであり、不織布または連続気泡フォームからなる吸音層表面に不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤とからなる柔軟性のある遮音層が形成されてなる、低層住宅やビル等の配管で排水時に発生する流水音を遮断するのに好適な防音性合成樹脂管に関する。

防音材は、通常音波を熱に変換して音量を低下させる吸音層と、吸音層を透過してきた音を発生した方向に反射する遮音層とから構成される。したがって、防音効果は吸音層の吸音効果と遮音層の反射効果の組み合わされたものとして定義されている。
従来、住宅用排水管には、合成樹脂管表面に水硬性材料（例えば、繊維強化モルタル等）で被覆した被覆二層合成樹脂管が主として使用されてきた。これ自体は、安価で、耐火性があり、施工も容易で、かつ、水の流れが良好であるという優れたものであるため、広く使用されてきたが、この種の二層管は、吸音材層を有していないため、遮音性能が低い。

この対策として、住宅やビル等の排水により発生する音を遮断するために、配管の外周にグラスウール、ロックウール等の吸音材や、これらの吸音材からなる吸音シートを巻き付けて針金等で固定することが行われている。
また、配管等においては、筒状に成形した遮音シートの内周面に、軟質吸音材を積層し、長手方向に亘って割り溝を設けた配管用遮音材が提案されている（特許文献１）。
しかしながら、現場でグラスウール等の吸音材や吸音シートを配管に巻き付けて針金等で固定する方法は、施工に手間がかかり、吸音効果はともかく、防音効果は十分なものとは言えない。また、筒状に曲成して割り溝を設けた吸音材を形成するには、特別な工程を必要とし、コストアップの要因となる。

吸音材として、かさ密度０．０２〜０．２、厚み２０〜５０ｍｍの不織布の片側面から炭酸カルシウム、酸化鉄、フライアッシュ又は硫酸バリウム等の無機粉末を含有するスラリーを含浸させて形成した含浸層を有し、該含浸層のかさ密度を０．１〜１．８、厚み２〜５ｍｍとした遮音用含浸不織布（特許文献２）の提案があるが、これは、遮音材が組み込まれていないため、吸音性はあるが、この層を通過した音はそのまま外部に放散するため、防音性としては問題がある。

また、配管部材と、前記配管部材の外周を囲着する配管防音部材からなる配管防音構造であって、前記配管防音部材が、吸音材、遮音材、防振材及び制振材からなる防音材からなり、前記配管防音部材が少なくとも前記吸音材を含む２層以上の防音材層を備えており、前記吸音材が８５重量％以上の無機質人造繊維の不織布からなり、その表面及び裏面の一方又は双方に遮蔽層が設けられた配管防音構造（特許文献３）が提案されている。
これは、吸音材層、遮音材層を設けた防音材構造を示しているが、それぞれの層は粘着材層、接着剤層等を用いて接合されているものであり、遮音材層が排水時の振動や結露水等で剥離する危険がある上、高価なゴムやプラスチックシートを用いるため、コストダウンさせることが困難である。

さらに、遮音層と吸音層の二層からなる配管用防音材の配管で、遮音層（アスファルトに熱可塑性ポリマー、無機充填剤を添加後均一に混合して得られたもの）と吸音層は接着固定され、配管に施工する際、配管の直線部分は、吸音層の配管側にシワを配管と平行に発生させ、配管と配管用防音材とが部分的に接触して空気層が形成されるようにする配管の遮音方法（特許文献４）の提案がある。
この場合、吸音層と遮音層を設けているため、防音効果は高いと思われるが、遮音層が高価である上、吸音層の配管側に、配管に対して高精度に平行にシワを作製することは、工程的に面倒、煩雑であり、問題がある。

特開平０４−１１１３０号公報 特開２００４−１３１８９４号公報 特開２００７−１４６９６４号公報 特開２００７−３２１８９１号公報

本発明は、合成樹脂管表面に、不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤とからなる遮音層と、不織布または連続気泡フォームからなる吸音層との２層からなる防音層を有する防音性合成樹脂管であって、防音性、制振性が高く、安価に製造、施工が可能であり、流水の衝撃等による振動、騒音を効果的に防止し、低層住宅用の防音性排水管として優れた効果を有する防音性合成樹脂管およびその製造方法の提供を目的とする。

本発明は、
［１］合成樹脂管の外表面に不織布または連続気泡フォームからなる吸音層が形成され、前記吸音層の表面に不燃性無機化合物微粉およびポリマー混和剤からなる遮音層が形成されていることを特徴とする防音性合成樹脂管、

［２］前記合成樹脂管が、硬質ポリ塩化ビニルまたはポリエチレンテレフタレートからなることを特徴とする上記［１］に記載の防音性合成樹脂管、
［３］前記ポリマー混和剤が、水性ポリマーディスパージョンまたは再乳化型粉末樹脂であることを特徴とする上記［１］または［２］に記載の防音性合成樹脂管、
［４］前記不燃性無機化合物微粉が、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、タルク、高炉スラグ、砂、硅砂、ポゾラン、マイカ、珪藻土、酸化チタン、酸化鉄、フェライトおよびフライアッシュのうちの少なくとも１種であることを特徴とする上記［１］〜［３］のいずれかに記載の防音性合成樹脂管、
［５］前記不織布が、有機系繊維または無機系繊維の圧縮体またはニードルパンチされたフェルトであることを特徴とする上記［１］〜［４］のいずれかに記載の防音性合成樹脂管、

［６］低層住宅用排水管用であることを特徴とする請求項１〜５に記載の防音性合成樹脂管、

［７］合成樹脂製パイプの外表面に不織布または連続気泡フォームからなる吸音層を形成した後、前記吸音層の表面に不燃性無機化合物微粉およびポリマー混和剤からなるスラリーを塗布、吹き付けまたは浸漬することにより遮音層を形成することを特徴とする防音性合成樹脂管の製造方法、
［８］筒状に成形された不織布または連続気泡フォームからなる吸音層の外表面に不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤とからなる遮音層が形成された配管用防音材に、合成樹脂管を挿入することを特徴とする防音性合成樹脂管の製造方法、
を開発することにより上記の課題を解決した。

本発明の防音性合成樹脂管は、不織布または連続気泡フォームからなる吸音層と不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤からなるスラリーの硬化物（以下、「スラリー硬化物」と略称する。）からなる遮音層とからなり、従来の耐火性二層管に比し、軽量であって防音性に優れており、安価に製造可能である。
内側の吸音層は、不織布または連続気泡フォームからなるため、振動をよく吸収し、合成樹脂管自体の振動およびその内部の液の流れに基づく振動の伝達を効率よく制御できる。
また、表面層の遮音層は、不燃性無機化合物微粉からなるにもかかわらず、ポリマー混和剤の粘弾性により、ある程度の弾力性、可撓性を有するため、施工も容易であるという特徴がある。

具体的には、本発明は、以下の点にメリットがある。
（１）合成樹脂管表面は、不燃性のスラリー硬化物で被覆されているため、吸音層に無機系繊維を使用したときは不燃性を有しているとともに、施工時に吸音層の不織布繊維の飛散を防止することができる。
（２）合成樹脂管の表面は、不織布製吸音層と弾性のあるスラリー硬化物による遮音層を有しているため、排水管等としての振動に対する防音性は抜群に高い。
（３）弾性のあるスラリー硬化物を使用しているため、スラリーの硬化後であっても、柔軟性があり、成形加工が容易である。

スラリー硬化物は、それ自体がある程度の難燃性能を有しているため、筒状とした防音材に合成樹脂管をその内部に挿入することにより、戸建て住宅等の低層住宅用の難燃性がある排水等配管用防音パイプを容易に製造することができる。

本発明の防音性合成樹脂管の断面図。

以下、図面を参照して、本発明を説明する。
図１に、合成樹脂管１の表面に、吸音層２である不織布または連続気泡フォーム、および、その外側に遮音層３である不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤とからなるスラリー硬化物層とが形成された本発明の防音性合成樹脂管を示す。なお、吸音層２と遮音層３の間に、スラリー含浸層が形成されていてもよい。

本発明において使用する合成樹脂管は、耐熱性のない通常の建築物の排水管等に一般的に使用されているポリ塩化ビニル管、ポリエチレンテレフタレート管等である。
本発明における吸音材層は、不織布または連続気泡フォームが使用可能ではあるが、特に、不織布が好ましい。不織布としては、原材料の繊維は有機系繊維または無機系繊維のいずれであってもよい。

本発明における遮音層は、不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤のスラリー硬化物とからなるものである。
不燃性無機化合物微粉としては、安価で入手しやすく、取り扱いが安全で、耐熱性のあるものであれば、ほとんどのものを使用することができる。例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、タルク、高炉スラグ、砂、硅砂、ポゾラン、マイカ、珪藻土、酸化チタン、酸化鉄、フェライトおよびフライアッシュを挙げることができる。

本発明において、遮音層に使用する不燃性無機化合物微粉としては、特に、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、タルク、高炉スラグ、砂、硅砂の使用が有効である。中でも、難燃性付与のためには、難燃材として用いられている炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウムを用いることが好ましい。
これらの不燃性無機化合物微粉は、水硬性材料、特に、セメント系材料とは異なり、水和反応が進むことにより硬化が進むことはなく、硬化することにより脆くなって靱性が低下し、耐久性が低下するということがない。また、この結果、不燃性無機化合物とポリマー混和剤のスラリーの硬化物層は、外からの振動を吸収し、外部への伝導を効果的に遮断できる性能がある。

本発明におけるポリマー混和剤としては、その配合により、遮音層に粘弾性を付与するものであり、例えば、ゴム系ラテックス、樹脂エマルジョン（再乳化型粉末樹脂であってもよい。）等の水性ディスパージョン、好ましくは、ゴム系ラテックス、例えば、天然ゴム（ＮＲ系）ラテックス、合成ゴム系ラテックス（スチレン−ブタジエンゴム；ＳＢＲ系、クロロプレンゴム；ＣＲ系、メタクリル酸メチル−ブタジエンゴム；ＭＢＲ系、アクリロニトリル−ブタジエンＮＢＲ系、イソプレンゴム；ＩＲ系など）等を配合することが必要である。
前記樹脂エマルジョンとしては、再乳化型粉末樹脂（ＪＩＳ Ａ ６２０３）を水中に分散したもの、または、各種熱可塑性樹脂もしくはゴム等との混合エマルジョンも使用することができる。

ポリマー混和剤の機能としては、安価で、密度が適度にあり、破断時の伸び率が１０％以上ある、遮音性に優れた遮音層を形成することができることが求められる。
また、これらのポリマー混和剤は、目的に応じて選択することが必要であり、ワーカビリティー、コンシスタンシー等を考慮し、例えば、耐光性、難燃性を目的とするときはＣＲ系を、伸びの性能を目的とするときはＮＲ系、ＭＢＲ系等を選択することになる。樹脂系の場合に伸びを確保するためには、配合比を多くする必要がある。

前記遮音層は、配管のサイズにより最低限の必要な破断時の伸び率が異なり、小径管ほど曲率が小さくなるため、大きな破断時の伸び率が必要となる（ポリマー混和剤配合比率が高くなる。）。通常、建築で使用される一般的な配管サイズ（呼び径２０〜１５０ｍｍφ）では１０％以上が必要である。
不燃性無機化合物微粉（Ｃ）とポリマー混和剤（Ｐ）の配合比（Ｐ／Ｃ）は、使用する材料、目的とするスラリー硬化物の破断時の伸び率等により変わるが、セレタックＧ（登録商標）でＰ／Ｃ＝３０〜２００％であれば、１０％以上の破断時の伸び率を確保することができる。破断時の伸び率を大きくしたいときは、Ｐ／Ｃを大きくすればよい。

また、使用する硬化前の不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤のスラリーの粘度は、不織布の面重量（密度）、不織布層の厚さ、含浸層の厚さ等を考慮して決定する必要がある。該スラリーは、粘度を調整することにより、それ自体保型性を付与することができるため、不織布層に含浸させない時においても、吸音層表面に安定しており、引張強度および曲げ強度があり、気密性、耐熱性のある遮音層を形成する。

吸音層として使用する不織布のための有機系繊維としては、ポリエチレンテレフタレート系（以下、「ＰＥＴ系ポリエステル」という）、ポリアミド（６−ナイロン、６，６ナイロン等）、アクリル系繊維、木綿、羊毛等、各種のものが使用することができる。無機系繊維としては、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維等が挙げられる。
制振、吸音効果の点で、不織布またはフェルトを使用することが好ましい。特に好ましいものの例としては、ポリエステル等の合成繊維からなる不織布が挙げられ、耐火性の点からは、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維等の不織布が好ましい。

なお、本発明においては、フェルトとは、圧縮した繊維層、ニードルパンチしたフェルト等を含むものである。
使用するフェルト層の厚さは、目的、吸音性、材質や使用箇所により変更が必要であるが、通常２〜３０ｍｍ、好ましくは３〜１５ｍｍである。

連続気泡フォームとしては、発泡ウレタンフォーム等の連続気泡フォームも使用可能であり、フェルト層とほぼ同一程度の厚さで使用することができる。連続気泡フォームは、不織布に比して、スラリー硬化物含浸層に対する補強効果が小さく、不織布に比してメリットは小さい。以下においては、不織布を代表として説明する。

本発明における配管用防音材は、内面は不織布の吸音層であり、その外表面を不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤とからなるスラリー硬化物による遮音層で被覆されているものである。したがって、この防音材は、処理したい発生源の壁面等に貼り付けることにより防音することできる。この場合、その外表面を、さらに、樹脂フィルム、織布、表面コート材、遮音シート、その他の表面材で被覆することは自由である。
前記遮音層は、不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤とからなるスラリーの硬化に際し、ある程度の収縮が避けられないが、内面に不織布層があるため、それらの歪みは吸収され、内部に対する形状保持性、成形性に悪影響を与えない。また、該遮音層は、遮音性に優れていることはもちろんであるが、排水管等の被覆に使用したとき、振動がかかっても、前記吸音層の助けもあって、ひび割れの危険がないものである。

前記スラリー硬化物による遮音層の厚さは、適宜選ぶ必要があるが、通常０．５〜５ｍｍ、スラリー含浸層を厚くしすぎると、防音材の柔軟性が低下するため、好ましくは１〜３ｍｍ程度で、遮音性を発揮することができる。

特に、前記防音材は、遮音層が不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤とからなるスラリー硬化物であるため、ある程度の加工は可能ではある。Ｙ字管、Ｔ字管、継手等においては、予め不織布等の吸音層を、これらの防音性を必要とするものに巻き付け、接着テープまたは紐等を用いて固定した後、その表面に、不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤とからなるスラリーを、浸漬法、吹き付け法またはコーターを使用した塗布法等により均一なスラリー層として形成することが好ましい。このようにすれば、遮音層が、成形困難な形状であっても、不定形のスラリーで形成することにより、遮音層のスラリー硬化物層を一体的に均一に形成することが可能である。

以上から明らかなように、本発明の防音性合成樹脂管は、吸音層と遮音層の間に接着剤は使用しない。吸音層の不織布層の一表面側のみに、硬化物となって遮音層となるスラリーを塗布または含浸させ、硬化させることにより、表面側に重量のある遮音層を形成する。音源からの音波は、その一部が吸音層で熱として変換されて吸音され、この吸音層を透過してきた音波を遮音層で反射させ、音源の反対側または排水管等の外部に音波の漏れることを防止するものである。このため、遮音層は重量が必要であるが、防音性合成樹脂管としては軽量であることが求められており、遮音層の厚みで、これを調整することになる。

本発明の防音性合成樹脂管における防音材は、柔軟性に富み、成形性に優れているため、防音性を必要とする合成樹脂管の防音被覆材として好適である。
すなわち、（ａ）予め吸音層を筒状に成形し、その外表面側からスラリーを含浸させて筒状の防音材とした後、合成樹脂管に嵌入してもよく、また、（ｂ）筒状の吸音層を合成樹脂管に嵌入した後、その外表面側からスラリーを含浸させて、防音性を有する合成樹脂管を作製してもよい。本発明の方法は、遮音層につなぎ目ができず、好ましい方法である。この防音性合成樹脂管は、通常、アパート、戸建て住宅等の建築物のトイレ、風呂場、台所等の排水に用いられている排水管等に利用することができる。これらの排水管は、排水騒音を大幅に低減することが可能である。

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
長さ１．４ｍ、呼び径１００ｍｍφの硬質塩化ビニルパイプ（ＰＶＣ管；重量４．７８ｋｇ、外径約１１４ｍｍφ）に、ＰＥＴフェルト（２０デニール、厚さ５ｍｍ、面重量４００ｇ／ｍ²）を巻き付け、その表面に不燃性無機化合物微粉（主成分：炭酸カルシウム粉体）とポリマー混和剤（商品名：セレタック混和剤Ｇ（登録商標）；アクリル−ＥＶＡ系ポリマーエマルジョン、固形分濃度５６％）のスラリーとを不燃性無機化合物微粉：ポリマー混和剤＝１：１で混合したものを塗布し、厚さ１ｍｍ（面重量２ｋｇ／ｍ²）のスラリー硬化物による遮音層を形成し、防音性合成樹脂管とした。
該防音性合成樹脂管を用い、半無響室（Ｗ：２ｍ×Ｌ：３ｍ×Ｈ：２ｍ）内の試験装置（リオン社製：ＮＡ−２９）にセットして、一定流量：４リットル／秒の水を定常的に流し、管壁面から５０ｃｍ、床面から１１０ｃｍの高さにセットしたマイクを用いて、発生する騒音を測定した。等価騒音レベル（Ｌｅｑ）として１０秒間測定し、その値を騒音値とした。また、そのときのオクターブ周波数分析の結果を表１に示す。測定値は、ともにＡ特性で計測したものである。

［比較例１］
実施例１と同様に、長さ１．４ｍの呼び径１００ｍｍφの硬質塩化ビニルパイプ（ＰＶＣ管：重量４．７８ｋｇ、外径約１１４ｍｍφ）に、ＰＥＴフェルト（２０デニール、厚さ５ｍｍ、面重量４００ｇ／ｍ²）を巻きつけた防音性合成樹脂管を用いて、半無響室にセットして、一定流量：４リットル／秒の水を定常的に流し、管壁面から５０ｃｍ、床面から１１０ｃｍの高さにセットしたマイクを用いて、発生する騒音を測定した。

［比較例２］
比較例１において、前記ＰＥＴフェルトの外側にゴム系遮音シート（厚さ１ｍｍ、面重量２ｋｇ／ｍ²）を巻いたＰＶＣ管を用いて、発生する騒音測定を行った。

１ 合成樹脂管
２ 吸音層
３ 遮音層

Claims (8)

1. 合成樹脂管の外表面に不織布または連続気泡フォームからなる吸音層が形成され、前記吸音層の表面に不燃性無機化合物微粉およびポリマー混和剤からなる遮音層が形成されていることを特徴とする防音性合成樹脂管。
2. 前記合成樹脂管が、硬質ポリ塩化ビニルまたはポリエチレンテレフタレートからなることを特徴とする請求項１記載の防音性合成樹脂管。
3. 前記ポリマー混和剤が、水性ポリマーディスパージョンまたは再乳化型粉末樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の防音性合成樹脂管。
4. 前記不燃性無機化合物微粉が、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、タルク、高炉スラグ、砂、硅砂、ポゾラン、マイカ、珪藻土、酸化チタン、酸化鉄、フェライトおよびフライアッシュのうちの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の防音性合成樹脂管。
5. 前記不織布が、有機系繊維または無機系繊維の圧縮体またはニードルパンチされたフェルトであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の防音性合成樹脂管。
6. 低層住宅用排水管用であることを特徴とする請求項１〜５に記載の防音性合成樹脂管。
7. 合成樹脂製パイプの外表面に不織布または連続気泡フォームからなる吸音層を形成した後、前記吸音層の表面に不燃性無機化合物微粉およびポリマー混和剤からなるスラリーを塗布、吹き付けまたは浸漬することにより遮音層を形成することを特徴とする防音性合成樹脂管の製造方法。
8. 筒状に成形された不織布または連続気泡フォームからなる吸音層の外表面に不燃性無機化合物微粉とポリマー混和剤とからなる遮音層が形成された配管用防音材に、合成樹脂管を挿入することを特徴とする防音性合成樹脂管の製造方法。

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