JP2013164541A - 防音材及びそれを用いた防音配水管 - Google Patents

防音材及びそれを用いた防音配水管 Download PDF

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Abstract

【課題】優れた防音性能を有しており、しかもその防音性能が製造時や施工時に損なわれ難い防音材及び防音配水管を提供する。
【解決手段】柔軟材層13とポリマー層12とを備えた防音材11であって、前記ポリマー層12が、ポリマー材料を柔軟材層13表面に塗布し、該ポリマー材料が柔軟材層13内部に入り込んだ状態で硬化させることで形成されており、前記ポリマー層12のバネ定数は前記柔軟材層13のバネ定数よりも大きい。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車等の交通運輸関連、建築土木工業関連、生活用品など幅広い用途に適用される防音材及びそれを用いた防音配水管に関する。詳細には優れた防音性能を有しており、しかもその防音性能が製造時や施工時に損なわれ難い防音材及び防音配水管に関する。
近年、生活環境の変化から防音材に対する要求が高まっており、自動車等の交通運輸関連、建築土木工業関連、生活用品など、幅広い用途に展開がなされている。防音材は騒音を軽減させるための材料であり、用途や使用状態に応じて求められる性能に適合させるべく吸音材や遮音材といった材料を組み合わせて作られている。
例えば自動車の騒音源となるエンジンルームと車室内とを隔てるパネルに適用される防音材としては、発泡樹脂系吸音層と、繊維系吸音層を積層させるとともに、これら吸音層の界面に前記発泡樹脂系吸音層の樹脂と繊維系吸音層の繊維を複合させた遮音層を介装させたものが提案されている(例えば特許文献1参照)。
また、配管等の給排水騒音を対策する防音材としては、アスファルト系シートからなる遮音層に、エアークッションシート、グラスウール、フェルトなどからなる吸音層を積層して一体化したものがある(例えば特許文献2参照)。
特開2009−226675号公報 特開2003−108145号公報
ところが、上述の防音材は、いずれも吸音層と遮音層を接着剤で貼り合わせることで一体化されていることから、製造時や施工時に層間に剥離を生じることがあり、この場合、予定していた防音性能を得ることができないという不具合を招いていた。また、各層を貼り合わせて一体化した防音材は、各層をそれぞれ予め成形した後、所定の大きさ、形にカットし、その後、貼り合わせるという多くの工程を要し、その分、製造コストがかかるという問題もあった。
本発明は、このような技術的課題に着目しなされたものであり、優れた防音性能を有しており、しかもその防音性能が製造時や施工時に損なわれ難い防音材及び防音配水管を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、柔軟材層とポリマー層とを備えた防音材であって、前記ポリマー層が、ポリマー材料を柔軟材層表面に塗布し、該ポリマー材料が柔軟材層内部に入り込んだ状態で硬化させることで形成されており、前記ポリマー層のバネ定数が前記柔軟材層のバネ定数よりも大きいことを特徴とする防音材をその要旨とした。
請求項2に記載の発明は、ポリマー材料が、熱硬化性樹脂、ラテックス及び水系エマルジョン樹脂から選ばれるいずれか1種若しくは2種以上からなることを特徴とする請求項1記載の防音材をその要旨とした。
請求項3に記載の発明は、熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、及びケイ素樹脂から選ばれる1種若しくは2種以上であることを特徴とする請求項2に記載の防音材をその要旨とした。
請求項4に記載の発明は、ラテックスが、ポリブタジエン(PB)、ニトリルゴム(NBR)、天然ゴム(NR)、ブチルゴム(IIR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、フッ素系ゴム、及びシリコンゴムから選ばれる1種若しくは2種以上からなることを特徴とする請求項2に記載の防音材をその要旨とした。
請求項5に記載の発明は、水系エマルジョン樹脂が、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリ酢酸ビニル(PVA)及びポリウレタンから選ばれる1種若しくは2種以上であることを特徴とする請求項2に記載の防音材をその要旨とした。
請求項6に記載の発明は、ポリマー材料中に、p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、及びN,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミンの中から選ばれる化合物のいずれか1種若しくは2種以上が含まれていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の防音材をその要旨とした。
請求項7に記載の発明は、化合物がポリマー材料100重量部に対して1〜200重量部の割合で含まれていることを特徴とする請求項6に記載の防音材をその要旨とした。
請求項8に記載の発明は、ポリマー層の柔軟材層が配されない側面に不織布、織物、編物、紙、発泡樹脂シートまたはこれらの複合物から選ばれるいずれか1種からなる多孔質層が配されており、前記ポリマー層を構成するポリマー材料が前記多孔質層内部に入り込んだ状態で硬化されていることを特徴とする防音材。
請求項9に記載の発明は、請求項1〜8のいずれか1項に記載の防音材が配管周りに該防音材の柔軟材層を内側にして取り付けられていることを特徴とする防音配水管をその要旨とした。
請求項10に記載の発明は、防音材のポリマー層又は多孔質層の外周側に熱収縮性フィルムが配されており、前記熱収縮性フィルムの熱収縮によって、前記防音材が配管周りに取り付けられていることを特徴とする請求項9に記載の防音配水管をその要旨とした。
本発明の防音材は、柔軟材層と、この柔軟材層のバネ定数よりも大きなバネ定数を有するポリマー層とを組み合わせたことにより、優れた防音性能が発揮されるようになっている。またこの防音材は、前記ポリマー層がポリマー材料を柔軟材層表面に塗布し、該ポリマー材料が柔軟材層内部に入り込んだ状態で硬化させることで形成されており、柔軟材層内部に入り込んだポリマー層のアンカー効果により、製造時や施工時に層間に剥離を生じる恐れがなく、各層を貼り合わせて一体化した防音材のように、各層をそれぞれ予め成形した後、所定の大きさ、形にカットし、その後、貼り合わせるという多くの工程の必要がなく、その分、製造コストを低減化することができる。
本発明の防音材を示す要部拡大断面図。 本発明の防音材の別例を示す要部拡大断面図。
以下、本発明の防音材を図面に従ってさらに詳しく説明する。本発明の防音材は、自動車等の交通運輸関連、建築土木工業関連、生活用品など幅広い用途に適用が可能である。
本発明の防音材は柔軟材層とポリマー層とを備えたものである。柔軟材層とポリマー層とはそのバネ定数が互いに相違しており、ポリマー層は、柔軟材層よりも大きなバネ定数を有している。バネ定数とは、荷重を全体として柔らかく受け止め、クッションとして作用する緩衝性の大小の度合(或いは固有振動数)を表す数値であり、その数値が低ければ緩衝性は大きくなり、高ければ緩衝性は小さくなる。本発明の防音材は、バネ定数が異なる二種の材料を組み合わせることで優れた防音性能を導き出しているのである。
柔軟材層としては、そのバネ定数がポリマー層のバネ定数よりも小さい限り、その材料や構成、形態は特に限定されない。柔軟材層の厚みも任意であるが、ポリマー層のバネ定数よりも小さく、取り扱い性が低下することにならない範囲で適宜決定すると良い。柔軟材層の具体的な形態としては、発泡樹脂層や繊維層などの多孔質材料を挙げることができる。
発泡樹脂層としては、例えばウレタン、スチレンブタジエン共重合体、エチレン酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレンなどの樹脂を用い、これに発泡剤、触媒などを加えて発泡成形したものである。発泡樹脂層は連続気泡構造とするのが望ましい。発泡倍率としては任意であるが、上記バネ定数を確保するという点からは8〜60倍の倍率が好ましい。また、発泡樹脂層には、穴開け加工やスリット加工などを施すこともできる。
一方、繊維層としては、例えば不織布、フェルト、紙、織物、編物或いはこれらの複合物を挙げることができる。これら繊維層の素材としては、ナイロン6(登録商標)、ナイロン6,6(登録商標)などのポリアミド繊維、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維、アクリル繊維などの合成繊維、アセテートやレーヨンなどの半合成繊維、ガラス繊維や炭素繊維などの無機繊維を挙げることができ、これらの繊維から選ばれる1種を用いて或いは2種以上を混紡して上記繊維形態とすることができる。
尚、繊維層を構成する構成繊維の繊維径や繊維長などは任意であり、また繊維層の目付、織組織や編組織などは、該防音材の用途や使用状態に応じて適宜決定すればよい。
この柔軟材層の表面にポリマー層が設けられているのである。ポリマー層は、上記柔軟材層表面にポリマー材料を塗布し、該ポリマー材料が柔軟材層内部に入り込んだ状態でこれを硬化させることで形成されている。この場合、ポリマー層は、ポリマー材料が柔軟材層内部に入り込んだ状態で硬化して形成されているため、柔軟材層内部に入り込んだポリマー層によるアンカー効果により、施工時に層間に剥離を生じる恐れがなく、各層を貼り合わせて一体化した防音材のように、各層をそれぞれ予め成形した後、所定の大きさ、形にカットし、その後、貼り合わせるという多くの工程の必要がなく、その分、製造コストを低減化することができるというメリットがある。
柔軟材層表面に塗布するポリマー材料としては、熱硬化性樹脂、ラテックス及び水系エマルジョン樹脂から選ばれるいずれか1種若しくは2種以上を挙げることができる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、及びケイ素樹脂から選ばれる1種若しくは2種以上を挙げることができる。
ラテックスとしては、ポリブタジエン(PB)、ニトリルゴム(NBR)、天然ゴム(NR)、ブチルゴム(IIR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、フッ素系ゴム、及びシリコンゴムから選ばれる1種若しくは2種以上を挙げることができる。
水系エマルジョン樹脂としては、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリ酢酸ビニル(PVA)及びポリウレタンから選ばれる1種若しくは2種以上を挙げることができる。
ポリマー材料には、例えばマイカ鱗片、ガラス片、グラスファイバー、カーボンファイバー、炭酸カルシウム、バライト、沈降硫酸バリウムなどなどのフィラーを充填することができる。尚、フィラーの充填量としては、50〜95重量%の範囲が望ましい。またポリマー材料には、腐食防止剤、染料、酸化防止剤、制電剤、安定剤、湿潤剤などを必要に応じて適宜加えることもできる。
またポリマー材料には、p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、及びN,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミンの中から選ばれる化合物のいずれか1種若しくは2種以上を含有させることもできる。
ポリマー材料中にこれらの化合物を含ませることにより、上記柔軟材層と組合せて防音材としたとき、その防音性能が飛躍的に向上することになる。この化合物の含有量としては、樹脂材料100重量部に対して1〜200重量部の割合とすることが望ましい。
上記ポリマー材料の柔軟材層への塗布には、ロールナイフコーターなどを用いたロール塗布方法、スプレーガンを用いた噴霧方法、ヘラや刷毛を用いた塗布方法或いは浸漬法などを用いることができる。これらの塗布方法を用いてポリマー材料を柔軟材層の表面に塗布することにより、ポリマー材料は、柔軟材層の内部に一部浸透することになり、この状態でポリマー材料を硬化させることで柔軟材層内部にポリマー材料が浸透し硬化したポリマー層が形成されることになる。
上記ポリマー材料の柔軟材層への塗布量としては任意であるが、ポリマー材料の柔軟材層への塗布量は、十分な防音性能を得ることができ、かつポリマー層の一部が柔軟材層内部に入り込むことによるアンカー効果により層間剥離を防止するという効果を得ることができる範囲で適宜決定すると良い。
また本発明の防音材は、ポリマー層の柔軟材層が配されない側面に不織布、織物、編物、紙、発泡樹脂シートまたはこれらの複合物から選ばれるいずれか1種からなる多孔質層を配し、前記ポリマー層を構成するポリマー材料が前記多孔質層内部に入り込んだ状態で硬化されている形態とすることもできる。このような態様を採った場合、防音材を構成するポリマー層の外周が多孔質層で覆われているため、その保護が図られると共に、該防音材の取り扱い性が一層向上することになる。多孔質層の構成材料、厚さ、目付は任意であり、ポリマー層の保護、取り扱い性の向上を目的とすることから、外装材としての役割を果たすことができれば十分であり、該防音材の用途や使用状態を考慮して適宜決定すればよい。また、多孔質層を構成する不織布、織物、編物、紙、発泡樹脂シートまたはこれらの複合物のうち、不織布が最も好適である。不織布としては、ケミカルボンド不織布、サーマルボンド不織布或いはエアレイド不織布など乾式不織布が好ましい。
尚、本発明は、下記実施例に限定されるものではなく、「特許請求の範囲」に記載された範囲で自由に変更して実施することができる。
本発明の防音材は、自動車等の交通運輸関連、建築土木工業関連、生活用品など、幅広い用途に適用することができ、例えば配管周りに柔軟材層を内側にして取り付けることにより、優れた防音性能を有する防音配水管を得ることができる。この場合、防音材の外周に熱収縮性フィルムを配しておき、この熱収縮性フィルムを熱収縮させることによって、前記防音材を配管周りに取り付けることができ、テープや粘着剤を用いて防音材を配管周りに取り付ける場合に比べて取り付け作業が容易となり、しかも防音材の内側の柔軟材層が配管周り固定されないことから、防音配水管の適用場所に応じてカットする際、防音材をスライドさせることができるという利点がある。
以下、本発明の防音材を実施例に従いさらに詳しく説明する。
実施例1
図1に示すように、ウレタンチップを接着剤によってシート状に固めた柔軟材層13の一方面側にSBRラテックスを固形分で800g/mの塗布量となるようにスプレー散布し、前記SBRラテックスの一部が前記柔軟材層13に浸透した状態で乾燥して前記SBRラテックスを硬化させることにより、柔軟材層13よりもバネ定数が大きいポリマー層12を形成して防音材11を作製した。
実施例2
ウレタンチップ製の柔軟材層13を用い、この柔軟材層13の表面にSBRラテックスの塗布量が固形分で1600g/mとなるようにスプレー散布して柔軟材層13よりもバネ定数が大きいポリマー層12を形成した以外は実施例1と同様にして防音材11を得た。
実施例3
ウレタンチップ製の柔軟材層13を用い、この柔軟材層13の表面にSBRラテックスの塗布量が固形分で2640g/mとなるようにスプレー散布して柔軟材層13よりもバネ定数が大きいポリマー層12を形成した以外は実施例1と同様にして防音材11を得た。
実施例4
図1に示すように、ウレタンチップを接着剤によってシート状に固めた柔軟材層13の一方面側にPVAの水系エマルジョンを固形分で800g/mの塗布量となるようにスプレー散布し、前記PVAの一部が前記柔軟材層13に浸透した状態で乾燥して前記PVAを硬化させることにより、柔軟材層13よりもバネ定数が大きいポリマー層12を形成して防音材11を作製した。
実施例5
ウレタンチップ製の柔軟材層13を用い、この柔軟材層13の表面にPVAの水系エマルジョンの塗布量が固形分で1600g/mとなるようにスプレー散布して柔軟材層13よりもバネ定数が大きいポリマー層12を形成した以外は実施例4と同様にして防音材11を得た。
実施例6
ウレタンチップ製の柔軟材層13を用い、この柔軟材層13の表面にPVAの塗布量が固形分で2640g/mとなるようにスプレー散布して柔軟材層13よりもバネ定数が大きいポリマー層12を形成した以外は実施例4と同様にして防音材11を得た。
実施例7
図2に示すように、フェルトからなる柔軟材層23を用い、この柔軟材層23の一方面側にSBRラテックスを固形分で800g/mの塗布量となるようにスプレー散布し、前記SBRラテックスの一部が前記柔軟材層23に浸透した状態で乾燥して前記SBRラテックスを硬化させることにより、柔軟材層23よりもバネ定数が大きいポリマー層22を形成して防音材21を作製した。
実施例8
フェルト製の柔軟材層23を用い、この柔軟材層23の表面にSBRラテックスの塗布量が固形分で1600g/mとなるようにスプレー散布して柔軟材層23よりもバネ定数が大きいポリマー層12を形成した以外は実施例7と同様にして防音材21を得た。
実施例9
フェルト製の柔軟材層23を用い、この柔軟材層23の表面にSBRラテックスの塗布量が固形分で2640g/mとなるようにスプレー散布して柔軟材層23よりもバネ定数が大きいポリマー層22を形成した以外は実施例7と同様にして防音材21を得た。
実施例10
図2に示すように、フェルトからなる柔軟材層23を用い、この柔軟材層23の一方面側にPVAの水系エマルジョンを固形分で800g/mの塗布量となるようにスプレー散布し、前記PVAの一部が前記柔軟材層23に浸透した状態で乾燥して前記PVAを硬化させることにより、柔軟材層23よりもバネ定数が大きいポリマー層12を形成して防音材21を作製した。
実施例11
フェルト製の柔軟材層23を用い、この柔軟材層23の表面にPVAの水系エマルジョンの塗布量が固形分で1600g/mとなるようにスプレー散布して柔軟材層23よりもバネ定数が大きいポリマー層22を形成した以外は実施例10と同様にして防音材21を得た。
実施例12
フェルト製の柔軟材層23を用い、この柔軟材層23の表面にPVAの塗布量が固形分で2640g/mとなるようにスプレー散布して柔軟材層23よりもバネ定数が大きいポリマー層22を形成した以外は実施例10と同様にして防音材21を得た。
比較例1
図1に示すように、ウレタンチップを接着剤によってシート状に固めた柔軟材層の一方面に、オレフィン系樹脂を用いて予めシート状に成形した遮音シートを接着剤を介して貼り合わせてなる防音材を作製した。
上記実施例1〜12並びに比較例1の各防音材をそれぞれ配管の周りに柔軟材層が内側となるように巻き付けると共に、該防音材の表面に筒状の熱収縮性フィルムを配置し、該熱収縮性フィルムを熱収縮させることで防音材を配管周りに固定して防音配水管を作製した。
得られた実施例1〜12、並びに比較例1の各防音材を取り付けた防音配水管について、その防音性能を評価した。その評価方法は、立てて配置した防音配水管に水を流したときの排水騒音を該防音配水管から1m離れた所に設置した騒音計(LA−210、小野測器株式会社製)で拾い、騒音レベルを測定し、FFTアナライザー(CF−350、小野測器株式会社製)で周波数分析を行った。尚、サンプルシートを取り付けていない配管等(排水管)に水を流した場合の排水騒音についても測定した。
各防音配水管の防音性能は、比較例1に係る防音配水管が71.7dBであったのに対し、実施例1に係る防音配水管が86.6dB、実施例2に係る防音配水管が71.4dB、実施例3に係る防音配水管が71.7dB、実施例4に係る防音配水管が79.4dB、実施例5に係る防音配水管が72.9dB、実施例6に係る防音配水管が71.0dB、実施例7に係る防音配水管が75.0dB、実施例8に係る防音配水管が72.2dB、実施例9に係る防音配水管が70.8dB、実施例10に係る防音配水管が71.9dB、実施例11に係る防音配水管が70.0dB、実施例12に係る防音配水管が71.0dBとなり、本発明の防音材が、従来の防音材と同程度の優れた防音性能を有していることが確認された。
11、21・・・防音材
12、22・・・ポリマー層
13、23・・・柔軟材層

Claims (10)

  1. 柔軟材層とポリマー層とを備えた防音材であって、
    前記ポリマー層が、ポリマー材料を柔軟材層表面に塗布し、該ポリマー材料が柔軟材層内部に入り込んだ状態で硬化させることで形成されており、前記ポリマー層のバネ定数が前記柔軟材層のバネ定数よりも大きいことを特徴とする防音材。
  2. ポリマー材料が、熱硬化性樹脂、ラテックス及び水系エマルジョン樹脂から選ばれるいずれか1種若しくは2種以上からなることを特徴とする請求項1記載の防音材。
  3. 熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、及びケイ素樹脂から選ばれる1種若しくは2種以上であることを特徴とする請求項2に記載の防音材。
  4. ラテックスが、ポリブタジエン(PB)、ニトリルゴム(NBR)、天然ゴム(NR)、ブチルゴム(IIR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、フッ素系ゴム、及びシリコンゴムから選ばれる1種若しくは2種以上からなることを特徴とする請求項2に記載の防音材。
  5. 水系エマルジョン樹脂が、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリ酢酸ビニル(PVA)及びポリウレタンから選ばれる1種若しくは2種以上であることを特徴とする請求項2に記載の防音材。
  6. ポリマー材料中に、p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、及びN,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミンの中から選ばれる化合物のいずれか1種若しくは2種以上が含まれていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の防音材。
  7. 化合物がポリマー材料100重量部に対して1〜200重量部の割合で含まれていることを特徴とする請求項6に記載の防音材。
  8. ポリマー層の柔軟材層が配されない側面に不織布、織物、編物、紙、発泡樹脂シートまたはこれらの複合物から選ばれるいずれか1種からなる多孔質層が配されており、前記ポリマー層を構成するポリマー材料が前記多孔質層内部に入り込んだ状態で硬化されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の防音材。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の防音材が配管周りに該防音材の柔軟材層を内側にして取り付けられていることを特徴とする防音配水管。
  10. 防音材の外周に熱収縮性フィルムが配されており、前記熱収縮性フィルムの熱収縮によって、前記防音材が配管周りに取り付けられていることを特徴とする請求項9に記載の防音配水管。
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