JP2012503726A - 多機能な下敷き遮音マットおよびシステム - Google Patents

Abstract

土台と仕上げ床の間に流し込み下敷きと共に配置された遮音マットであり、土台と接触して糸をからませてなる下部層と、下部層に接続されて設けられ、耐水性の不織ポリマー繊維物でなっていて、その上に下敷材が流し込まれる上部層、でなっている。
【選択図】図２

Description

この出願は、米国特許法３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ１１９（ｅ）に基づき米国仮出願番号６１／１００，５２９号で優先権を主張する。

本発明は、音の伝達を小さくすることを目指した床張りシステムに関するものであり、特に、遮音性能を改善すると共に、従来の流し込み下敷きを設置するときに起きる潜在的な水分残留をなくす、改善された不織マットに関するものである。

従来の床張りシステムは、流し込みコンクリートあるいは合板の土台でなっていて、音の伝達を小さくするために、土台と仕上げ床（典型的には、セラミックタイル、ビニールタイルあるいは硬質木材）の間に音響マットと下敷きを種々組合せて使用されてきた。

歩行者の足音、スポーツ活動、玩具の落下、あるいは家具の移動による摩擦などがある床でその下にある部屋を、音響的に遮蔽するために、音を減衰したあるいは浮かせた床システムが知られている。このような騒音の発生は、一般に厚いカーペット類で減少でき、ビニール、リノリウム、タイル、硬質木材、木材ラミネート、および装飾コンクリート仕上げなどの硬質表面が使用されており、多家族部屋の間の音を断絶する規準によって、音を減衰できる床が望ましく、また必要になる。

下階への音の伝達は、下敷き床を土台から離して弾力的に支持、あるいは音響的に断絶および／または緩和することにより小さくすることができる。床システム全体が、下階への音の伝達に関係してくる。音を受ける床表面が、土台から離れていると、音の伝達は非常に小さくなるであろう。音響的な緩和材料は、伝達された音を小さくすることができる。同様に、下階の天井を上階の土台から離しておくと、下階への音の伝達が制限される。

音を減衰する床は、典型的にアメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）の音響伝達度（ＳＴＣ）に関する規格Ｅ９０、および音断絶度（ＩＩＣ）に関する規格Ｅ４９２によって評価される。ＩＩＣの数字が大きい程、下階に伝達される音が小さくなる。ＳＴＣの数字が大きい程、下階に伝達される空気伝達音が小さくなる。

国際建築基準（ＩＢＣ）は、多家族建物の部屋と部屋の間の床／天井が、ＩＩＣの値で５０以下でないこと、ＳＴＣの値で５０以下でないことを定めている。ＩＩＣの値５０は、多くの建築基準に合ってはいるが、経験上、高級コンドミニアムでのＩＩＣの値が５５未満の床−天井システムは、このレベルでは音が聞こえ、不快であると考えられて許容できない。

従来の床システムは、仕上げ床と土台の間に流し込み下敷きがなされ、典型的に仕上げ床のために、滑らかな一枚板状にしている。適切な流し込み下敷き材は、イリノイ州シカゴのユナイテッド・ステイツ・ジプサム社（ＵＳＧ）によって販売されているレベルロック（ＬＥＶＥＬＲＯＣＫ）床下敷き材である。レベルロック床下敷き材は、焼き石膏（パリプラスター）、ポートランドセメントおよびクリストバル石（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃａ）の混合物である。

下敷きは、床システムの一部で、繊維物、ポリマー、あるいは両者の組合わせ、あるいはゴム状マットで音を断絶している。水拭きマットおよび音響マットの製造者は、床／天井の音断絶（ＩＩＣとＳＴＣ）に使用できる糸をからませたマットを製造している。

これらのマットは、典型的には土台と流し込み下敷き材の間に挟まれ、ナイロン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなど種々の石油化学材料のマトリックスに、ある種の裏材をしている。裏材の機能は、下敷き材が流し込まれる場を作ることである。

これらの裏材は、空隙に水が漏れて、悪い結果を招く懸念がある。潜在的にある問題の１つは、流し込まれた硬化前下敷きスラリー中にある過剰の水が、細菌とカビの成長を促進することであり、第２は、水分がナイロンなどの材料に影響を与え、ポリマーに吸収されて、寸法を変えることである。この寸法変化が起きると、しばしば継ぎ目で溢れ、また下敷き自体に亀裂を引き起こすことがある。

市場にある現行のマットは、一般に裏材が薄く、音響マットとして音の減衰性能に殆ど寄与していない。音響マットのＩＩＣおよびＳＴＣ性能は、断絶効果によって達成される。

この多機能な下敷きマットは、従来のマットの規格に合い、欠点を克服したものであり、音を遮蔽すると共に撥水性であり、歩行にも耐える耐久性能を有している。この上に下敷き材を流し込むベースとして用いると、下敷き材スラリーからの水分が、土台あるいは関連建築材料へ移動しなくなる。

これらの目的を達成する１つの方法は、ベースまたはポリマーファイバーがからまった下部層と、ベース層材料から離れて音吸収性、かつ撥水性の不織繊維物でなる上部層、を有する複合マットを用いることである。

上部層は、好ましくは２つの異なる材料の複合物であり、その１つは、音減衰特性を有し、また下敷き材が流し込まれたときに耐水性と耐久性を有するものである。上部層と下部層は、互いに異なっており、それぞれ不連続な音響特性を有しているので、床を通して２つの層の間に伝わってきた音のエネルギー量を減している。

特に、遮音マットは、土台と仕上げ床の間に、流し込み下敷きと共に配置される。このマットは、ポリマー繊維をからませた下部層と、下部層に接続された耐水性の不織ポリマー繊維で、その上に下敷き材が流し込まれる上部層でなっている。

好ましい実施形態では、土台と仕上げ床の間に位置するように遮音下敷きシステムが設けられる。このシステムは、音を断絶し、土台と接触している空間のある支持構造の下部層と、下部層に接続され、音断絶性の撥水性、耐久性不織ポリマー繊維物の上部層を、有する音減少マットである。そして下敷き材が、音響マットの上部層の上に流し込まれる。

下敷きシステムの縦断面図である。 下敷きシステムの好ましい実施形態の縦断面図である。

図１を参照すると、層は概略的に示し、寸法は必ずしも合わせていない。この床張りシステムは、一般に１０で表され、土台１２を有した構造体に使用される。土台１２は、合板あるいは配向性ストランドボード（ＯＳＢ）の少なくとも１層を概略的に示している。土台１２は、流し込みコンクリートあるいはコンクリート板のいずれであってもよい。ここには上の２つだけを示したが、従来からの如何なる土台材料も床張りシステム１０での使用に適している。公知であるように、土台１２は、典型的には木材または鉄鋼からいくつかの形状に作られた枠部材（図示していない）により、あるいは流し込みコンクリートデッキあるいはコンクリート板により支持されている。

床張りシステム１０は、土台１２と仕上げ床１６の間に置かれ、一般的に１４で表されるレベルロック床下敷き材などの流し込み下敷き材を有している。ここで、仕上げ床１６は、典型的にセラミックタイル、ビニールタイル、硬質木材（ラミネート木材床、加工木材床を含む）、あるいはその他カーペット以外の硬質材料である、

カーペットとパッドを設置しての音響特性は、音響マットシステムの必要性を典型的になくすようなものであることに注意されたい。しかしながら、今日オフィスビルで使用されている薄いカーペットタイルのいくつかは、遮音度が低く、下敷き材と音響マットをもつ音響システムで床をカバーする必要性もまた出てくる。

仕上げ床１６は、モルタル、漆喰あるいは化学接着剤などの接着層１８によって下敷き１４に固定される。木材床の場合には、仕上げ床１６は、下敷き材の上に浮いて置いていることがあり、あるいは種々の作業要因と製造者の推薦に依り接合させている。

音減少マット（ＳＲＭ）２０は、土台１２の上に配置され、ポリマー材料で作られる。好ましい実施形態では、音減少マット２０は、支持体であると同時に糸をからませたような空隙のある構造体であるか、あるいは土台１２との接触が全体的に少ない形態である下部層２２を有している。

下部層２２は、音響的に隔離された空間を作る遮音特性があるので、断絶層となる。さらに、下部層２２は、ナイロン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンのような材料から作られるのが好ましい。下部層２２の好ましい厚さ、すなわち高さは１／８〜１インチ（０．６３５〜２．５４ｃｍ）の範囲である。

また、下部層２２は、床張りシステム１０の重量と床の上の重さを同時に支え、一方、音の隔離バリアとして機能する空気の層を持つに充分な密度である。下部層２２の厚さは、床システム１０の状況と所望する遮音性能により変わってくる。

上部層２４は、遮音マット（ＳＲＭ）２０の下部層２２に支持あるいは接合され、熱溶融、接着剤、同時成型あるいは同様の製造技術によって下部層に接合される。

上部層２４の望ましい材料は、ウィスコンシン州ニーナー（Ｎｅｅｎａｈ）にあるキンバリー・クラーク社（Ｋｉｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって製造された“ソルベント・アコースティックス（Ｓｏｒｂｅｎｔ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ）”の５．５オンス／平方ヤード（１４２ｇ／平方メートル）ピン結合ＭＢ繊維物である。このピン結合繊維物は、望ましい遮音特性を持ち、同時に耐水性であることが分かった。この織物２４の特性を、以下に示す。

名称：５．５オンス／平方ヤード（１４２ｇ／平方メートル）ピン結合ＭＢ繊維物
色：白
単位面積当たりの重量：５．５オンス／平方ヤード（１４２ｇ／平方メートル）
バルク：０．１０インチ（０．２５４ｃｍ）
端部単位面積当たりの重量：５．２１オンスの／平方ヤード（１４７．７ｇ／平方ｍ）
平均ロール厚さ：０．０６ポンド（０．０２７１ｋｇ）
オイルキャパシティー：１３５０％
ピン結合テスト：１８２７グラム重
色（白色度）Ｒｄ：９８

このように、このマット２０は、２つの別個の層を有していて、それぞれが遮音特性を持っているが、上部層２４のみが耐水性である。さらに、下部層２２と上部層２４の２つの層は、材料が連続しておらず断絶しているので、床張りシステム１０を通る音の伝達を小さくする上に顕著な要因となっている。

図２を参照すると、別の床張りシステムを符合３０で示している。このうちシステム１０と同じ成分は、同じ符合番号で描いている。それぞれの層は概略で示し、必ずしも同じ縮尺でない。

マット３２は、マット２０と同じであるが、上部層３４は、上記した耐水性である不織溶融成型ポリプロピレン繊維物２４の上に、約１／８インチ（０．３１７５ｃｍ）で耐久性の撥水性材料層３６が挟まれているのが好ましい。ここでは、単一の層として概略的に記載したが、材料３６は、好ましくはアメリカ合衆国ウィスコンシン州ニーナにあるキンバリー・クラーク社が製造したＳＭ−２５０である。ＳＭ−２５０は、主にポリプロピレン繊維物で製造されて、溶融成型の中心層を挟んで２つのスパンボンド材料層でなる三層ラミネートである。三層全ては、超音波でラミネートされている。

“ＳＭ−２５０”３６の目的は、耐水性と耐久性を高めること、そして、断絶した下部層２２の上に音を鈍らせる層をもった異なる材料の組合せによる遮音特性を与えること、および、音響マットが晒される物の移動に耐える耐磨耗性表面であること、である。物の移動は、音響マット３２の適用の後、下敷き材１４が流し込まれる前に晒される。

より好ましい“ＳＭ−２５０”３６は、キンバリー・クラーク社のブロックイット（Ｂｌｏｃｋ−Ｉｔ、商品名）２００−シリーズ自動車カバー織物であり、次の特性をもっている。

単位面積当たりの重量：２．５ｏｓｙ
厚さ：０．０２６インチ（０．０６６０４ｃｍ）
グラブ引張強度：機械方向；３６ポンド（１６．３０８ｋｇ）
横方向；３０ポンド（１３．５９ｋｇ）
トラップ引裂強度：機械方向；１４ポンド（６．３４ｋｇ）
横方向；１２ポンド（５．４３６ｋｇ）
テーバー摩擦強度：５（視覚判定）
フレージャー気孔率：３３ｆｔ^３／ｆｔ^２／分（１１ｍ^３／ｍ^２／分）
ＭＶＴＲ ：４３００ｇ／ｍ^２／日
ハイドロヘッド（Ｈｙｄｒｏｈｅａｄ）：４８ｃｍ（１２１．９２ｃｍ）
ＵＶ安定剤：１．２５％

上記データにおける、グラブ引張強度（Ｇｒａｂ Ｔｅｎｓｉｌｅ）は、材料の有効強度を測定する。試料を両端で固定し、一定速度で引張り、破断点前の結果を得る。

トラップ引裂強度（Ｔｒａｐ Ｔｅａ）は、一定速度で引き伸したときの引裂きの進行に対する抵抗力を測定する。台形に切った繊維状物試料の平行でない両端に沿って固定して一端部をカットして引っ張り、負荷と直角方向の引裂きを起させる。

テーバー摩擦強度（Ｔａｂｅｒ Ａｂｒａｓｉｏｎ）は、コントロールされた圧力で繰返しの回転摩擦および研磨を受けたときの繊維物の摩擦抵抗に関するものである。摩擦強度は、繊維物の持続性あるいは耐久性の一般的な指標である。

フレージャー気孔率（Ｆｒａｚｉｅｒ Ｐｏｒｏｓｉｔｙ）は、所定の表面圧力差で繊維物を通る空気の流速と容量を測定するものである。コントロールされた条件下で、吸引ファンにより既知面積の繊維物に空気を通す。空気流量は、所定の圧力差で調節していく。結果は、空気流量（立方フィート／分）で表わされる。空気流速と容量は、繊維物の通気性の指標である。

キンバリー・クラーク社は、繊維物をテストするのに以下にリストしたＡＳＴＭ方法を参照として挙げている。
グラブ引張強度：ＡＳＴＭ Ｄ５０３４−９５およびＤ１１１７
トラップ引裂強度：ＡＳＴＭ Ｄ５７３３−９５
テーバー摩擦強度：ＡＳＴＭ Ｄ５０３５
フレージャー気孔率：ＡＳＴＭ Ｄ７３７−９６

この出願に使用されるＳＭ−２５０は、ＣＡＳ／ＥＩＮＥＣＳ−Ｎｏ．９００３−０７−０のポリプロピレンを８０〜１００％、ＣＡＳ／ＥＩＮＥＣＳ−Ｎｏ．１３３３−８６−４／２１５−６０９−９のカーボンブラックを０．１〜１％、ＣＡＳ／ＥＩＮＥＣＳ−Ｎｏ．１３４６３−６７−７／２３６−６７５−５０．１−０．５％の二酸化チタンを０．１〜１％、およびＵＶ安定剤を１〜５％でなっている。

好ましい実施形態では、２つの材料（ＳＭ−２５０ ３６とピン結合ＭＢ繊維物２４）が、互いにラミネートされており、好ましくは、接着剤がその１つとして役割をするが、他の接合技術も考えられる。

このように、このマット３２（図２参照）は、２つの別個の層でなっていて、それぞれが音断絶特性を有するが、上部層３４のみが撥水性で耐久性である。下部層２２と上部層３４の２つの層は、材料が不連続であり、そして音断絶特性を有しており、床張りシステム３０を通っての音の伝達を小さくする重要な要因である。

さらに、上部層３４の音断絶特性を持つ音減少マット３２は、下部層２２を０．１２５〜０．３７５インチ（０．３１８〜０．９５３ｃｍ）の範囲のより薄い厚さにし、下敷き１４を０．５〜１インチ（１．２７−２．５４ｃｍ）の範囲のより薄い厚さにすることができ、音響システム３０の全体音響プロファイルを低くして、音の減衰を達成している。

マット３２の耐水性をテストするに際し、水をマットの上４フィート（１．２２ｍ）の高さから流す。このテストでは、現場での濡れた床下敷き１４での流し込みをシミュレートするように意図した。

水は完全に跳ね返り、マット３２に浸透しないことがわかった。従って、下敷き１４のスラリーがマット３２に注がれた時、スラリー中の水分は、マット３２によって防護されて、土台１２にまで浸透しない。適切な耐水性テストは、ＡＳＴＭ Ｄ１７７６のハイドロヘッドテスト（Ｈｙｄｒｏｈｅａｄ Ｔｅｓｔ）である。

設置に際し、先ず、下部層２２を土台に接するようにして土台１２の上にマット２０、３２を置く。次に、下敷き１４を設置する。好ましい実施形態では、流し込みの下敷き１４は、ＵＳＧ−レベルロック（ＬＥＶＥＬＲＯＣＫ）床下敷きセメントであり、これは、主成分の焼き石膏、ポートランドセメントおよびその他添加物を含む成分を種々に配合にした組成物である。

この下敷きセメント１４は、現場で水と砂を種々の比率（所望する強度により）で合わせ、土台の上にポンプで送って種々の厚さにする。一般に、音響マットは、床の耐久性を犠牲にして、その上に適用された下敷きを厚くすることが要求される。

しかしながら、この音響マットが比較的薄い厚さにより、−特にこの発明のＳＲＭ断絶特性に寄与する層が、使用される下敷きの厚さを薄くできる可能性がある。他の注入型下敷きも考えられる。

下敷き１４を設置して出来上った床１６は、公知のようにして適用される。上記のように構築された同様の床システムは、ロビンソンロール重量テストを使用してテストされ、満足な結果が達成された。

この多機能の遮音下敷きマットおよびシステムの特別の実施形態を、ここに記載したが、これは、当業者により、広い様態で本発明から、そして以下の特許請求の範囲から逸脱することなしに、変更、修正することができる。

Claims (10)

1. 土台と仕上げ床の間に流し込み下敷きと共に配置された遮音マットであって、
   土台と接触していても空間のある支持材となる下部層と、
   前記下部層に接続されて設けられ、耐水性の不織ポリマー繊維物でなっていて、その上に前記下敷材が流し込まれる上部層、でなることを特徴とする遮音マット。
2. 前記上部層が、前記不織ポリマー繊維物の上に、さらに耐水性および耐久性の繊維物を有することを特徴とする請求項１に記載の音減少マット。
3. 前記耐水性および耐久性の繊維物が、前記不織ポリマー繊維物にラミネートされていることを特徴とする請求項２に記載の音減少マット。
4. 前記耐水性および耐久性の繊維物が、キンバリー・クラーク社によって製造されたＳＭ−２５０ポリプロピレンであることを特徴とする請求項２に記載の音減少マット。
5. 前記上部層の上約４フィート（１．２２ｍ）の高さから落した水が、跳ね返ることを特徴とする請求項２に記載の音減少マット。
6. 前記上部層の２つの前記繊維物がともに、前記マットへの遮音特性をもつことを特徴とする請求項２に記載の音減少マット。
7. 前記下部層が、約１／８〜１インチ（０．６３５〜２．５４ｃｍ）であることを特徴とする請求項１に記載の音減少マット。
8. 前記下部層が、０．１２５〜０．３７５インチ（０．３１８−０．９５３ｃｍ）の厚さ範囲であり、下敷きが０．５〜１インチ（１．２７−２．５４ｃｍ）の厚さ範囲であることを特徴とする請求項２に記載の音減少マット。
9. 前記上部層が、ピン結合ＭＢ（溶融成型）ポリプロピレン不織繊維物を、キンバリー・クラーク社によって製造されたＳＭ−２５０繊維物にラミナートして製造されていることを特徴とする請求項２に記載のマット。
10. 土台と仕上げ床の間に配置された遮音下敷きシステムであって、
    音を断絶し、土台と接触している空間のある支持構造の下部層と、下部層に接続され、音断絶性の撥水性、耐久性不織ポリマー繊維物の上部層とを有する音減少マット、および前記上部層の上に流し込みされる下敷き、で構成されて、
    前記上部層と前記下部層の両方が、音を断絶するが、上部層のみが撥水性であることを特徴とする遮音下敷きシステム。

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