JP2016083806A

JP2016083806A - エネルギー減衰性内外装材

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Publication number: JP2016083806A
Application number: JP2014217055A
Authority: JP
Inventors: 山田　耕平; Kohei Yamada; 耕平山田; 光雄堀; Mitsuo Hori
Original assignee: Daiwa KK
Current assignee: Daiwa KK
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2016-05-19

Abstract

【課題】薄く小スペースでありながら、しかも優れた防音性能を有するエネルギー減衰性内外装材の提供。【解決手段】有機減衰フィラーを含むポリマー層または有機減衰フィラーを含むポリマーが付着した繊維層からなり、前記ポリマーは官能基が導入された変性ポリマーであり、前記有機減衰フィラーは前記官能基を介してポリマーに結合しており、更にポリマー中にフタロシアニン化合物、ヨウ素系化合物及び金属イオンの少なくとも１種が含まれるエネルギー減衰性内外装材。有機減衰フィラーが、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）等から選択された１種以上の化合物からなるエネルギー減衰性内外装材。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば住宅やホテルの床材、壁材、天井材、或いは屋根や軒のパネルなどの建築用内外装材、フロアマット、アンダーカーペット、天井材、ドアトリムなどの自動車用内外装材に適用されるエネルギー減衰性内外装材に関する。

住宅の室内空間の静寂性や快適性を考えたとき、床や壁、天井を通じて伝播する騒音、振動、衝撃、放射熱を減衰させることが重要である。従来、例えば部屋と部屋とを区切る界壁は、それぞれの部屋を区切るスタット材に内装材として石膏ボードを配置し、各石膏ボード間にグラスウールの層を配置することで、所定の防音性能が引き出されるように設計されていた（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−３１６４６７号公報

ところが、従来の界壁の場合、十分な防音性能を確保しようとした場合、図に示すように、内装材として石膏ボードを２枚、３枚と用いてこれらを重ね、さらに石膏ボード間にはグラスウール層を配置するという構造を取っていた。

このため、十分な防音性能を確保しようとすれば、その分だけ壁厚が厚くなり、室内スペースが狭くなるといった不具合を生じていた。

本発明は、このような技術的課題に鑑みなされたものであり、薄く小スペースでありながら、しかも優れた防音性能を有するエネルギー減衰性内外装材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、有機減衰フィラーを含むポリマー層または有機減衰フィラーを含むポリマーが付着した繊維層からなり、前記ポリマーは官能基が導入された変性ポリマーであり、前記有機減衰フィラーは前記官能基を介してポリマーに結合していることを特徴とするエネルギー減衰性内外装材をその要旨とした。

請求項２に記載の発明は、有機減衰フィラーは、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から選択された１種若しくは２種以上の化合物からなることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー減衰性内外装材をその要旨とした。

請求項３に記載の発明は、官能基が、ヒドロキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ニトロ基、アミノ基及びスルホ基の中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギー減衰性内外装材をその要旨とした。

請求項４に記載の発明は、ポリマー中にフタロシアニン化合物、ヨウ素系化合物及び金属イオンの少なくとも１種がさらに含まれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー減衰性内外装材をその要旨とした。

本発明のエネルギー減衰性内外装材は、有機減衰フィラーを含むポリマー層または有機減衰フィラーを含むポリマーが付着した繊維層からなるので、軽量且つ単純な構造からなり、振動や衝撃をポリマー中に含まれる有機減衰フィラーが熱に変換して効果的に減衰させるので、振動、衝撃による共鳴音を確実に抑えることができる。

また、本発明のエネルギー減衰性内外装材を構成するポリマーは官能基が導入された変性ポリマーであり、前記官能基を介して前記有機減衰フィラーがポリマーに結合していることから、単にポリマー中に有機減衰フィラーを配合した場合のように、経時と共に有機減衰フィラーがポリマー中からブリードアウトしてしまい、有機減衰フィラーの効果が発揮されなくなるといった不具合が発生することがない。

また、本発明のエネルギー減衰性内外装材にあっては、ポリマー中に含まれる有機減衰フィラーが熱エネルギーを電気エネルギーに変換して減衰させるので、熱を室内側に伝播させないように断熱するための空気層を設ける必要が無く、その分室内空間を大きく取ることができる。

本発明の壁用内装材の構造を示す模式図。図１に示す内装材の２００Ｈｚにおける損失係数を示すグラフ。図１に示す内装材の垂直入射吸音率を示すグラフ。本発明の壁用内装材の別例を示す模式図。従来の壁用内装の構造を示す模式図。

以下、本発明のエネルギー減衰性内外装材を図面に示した形態に従って詳しく説明する。本発明のエネルギー減衰性内外装材は、例えば住宅の床材、壁材、天井材、或いは屋根や軒のパネルなどに好適に適用できる。

図１に示すエネルギー減衰性内外装材は、エネルギー減衰性を有する吸音層を備えており、この吸音層の内側に不織布層を介してエネルギー減衰性を有する制振層が配置され、その外側に粘着層が設けられている。

吸音層及び制振層に含まれる有機減衰フィラーは、音、振動、衝撃、電磁波、電気及び熱のエネルギーを熱または電気のエネルギーに変換して減衰することが可能な化合物である。具体的には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から選択された１種若しくは２種以上の化合物を挙げることができる。

吸音層または減衰層は、上記有機減衰フィラーが結合したポリマーを層状に成形したり（好ましくは発泡成形）、有機減衰フィラーが結合したポリマーを繊維層に塗布または含浸して付着させたりすることで作製することができる。有機減衰フィラーが結合するポリマーには、用途や使用状態に応じて、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、ゴム、あるいは水系エマルジョン樹脂などを用いることができる。

熱可塑性樹脂としては、汎用プラスチック及びエンジニアリングプラスチックから選ばれる１種若しくは２種以上を挙げることができ、汎用プラスチックとしては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン、それらの共重合体、好ましくはカルボン酸とエポキシ等の極性基をグラフト又は共重合させたポリオレフィン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレン共重合体（ＡＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、塩素化ポリエチレン（ＣＰＥ）、及びエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）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。

エンジニアリングプラスチックとしては、例えばポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＥ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、およびポリアミドイミド（ＰＡＩ）の群から選ばれる１種若しくは２種以上、若しくはこれらの共重合体を挙げることができる。

熱可塑性エラストマーとしては、例えば熱可塑性スチレン（ＴＰＳ）、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）、熱可塑性加硫エラストマー（ＴＰＶ）、熱可塑性塩化ビニル系エラストマー（ＴＰＶＣ）、熱可塑性ポリアミド系エラストマー（ＰＥＢＡＸ）、有機過酸化物で部分架橋してなるブチルゴム系熱可塑性エラストマーから選ばれる１種若しくは２種以上、若しくはこれらの共重合体、或いはスチレン−ビニルイソプレンブロック共重合体からなる熱可塑性エラストマー、ポリプロピレン及びスチレン系エラストマーの混合物又は共重合体を挙げることができる。

熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、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、若しくはこれらの共重合体を挙げることができる。

ゴムとしては、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、若しくはこれらの共重合体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）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。

上記ポリマーは、有機減衰フィラーの種類に応じてヒドロキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ニトロ基、アミノ基及びスルホ基の中から選ばれた官能基が置換された変性ポリマーであり、有機減衰フィラーはこれらの官能基を介してポリマーに結合している。このため、経時と共に有機減衰フィラーがポリマー中からブリードアウトしてしまい、有機減衰フィラーの効果が発揮されなくなるといった不具合が発生することがない。

ポリマーに結合させる有機減衰フィラーの量としては、ポリマー１００重量部に対し１〜２００重量部の割合で含まれていることが望ましい。有機減衰フィラーの含有量が１重量部を下回る場合、十分なエネルギー減衰性を得ることができず、２００重量部を上回る場合には、範囲を超える分だけの減衰性が得られず不経済となるからである。

この有機減衰フィラーの量に応じてポリマーに置換させる官能基の数も決定することになる。すなわち、有機減衰フィラーの量と官能基の数を対応させるようにポリマーを設計する必要がある。仮に有機減衰フィラーの量よりもポリマーの官能基の数が少ない場合には、ポリマーに結合できない有機減衰フィラーが生じることになり、その有機減衰フィラーは経時と共にポリマー中からブリードアウトし、その分だけ、エネルギー変換性能が低下することになる。一方、有機減衰フィラーの量よりもポリマーの官能基の数が多い場合には、ポリマー中の官能基同士が結合したり、他のポリマーの官能基と結合したりするなど、官能基を介して架橋したかのような構造を取ることがあり、その結果、十分なエネルギー変換性能が発揮されなくなるといった不具合が発生する恐れがある。

上記ポリマー中には有機減衰フィラーの他にフタロシアニン化合物、ヨウ素系化合物及び金属イオンの少なくとも１種をさらに含ませることもできる。これらフタロシアニン化合物、ヨウ素系化合物及び金属イオンは、単独で抗菌、抗ウイルス性、消臭、アレルゲン低減効果などの複数の機能を発揮するためより好ましい。

フタロシアニン化合物としては、具体的には下記式に示す金属フタロシアニン化合物又はその誘導体（式中の金属Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｏｓから選択される金属である。）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。このフタロシアニン化合物は、単独で優れた抗菌性、抗ウイルス性、消臭性、アレルゲン低減効果を発揮するので好ましい。

ヨウ素系化合物は、優れた抗菌、抗ウイルス性、消臭性、アレルゲン低減効果を有するものである。このヨウ素系化合物としては、ヨウ素を担体に担持、吸蔵させて複合化したヨードホール、あるいは前記ヨードホールをゲスト分子として、これをホスト分子に包接させたヨウ素包接体、１−（ジヨードメチルスルホニル）−４−メチルベンゼン及び３−ヨード−２−プロピニルブチルカーボネートからなるヨウ素系抗菌剤を挙げることができる。特に１−（ジヨードメチルスルホニル）−４−メチルベンゼン及び３−ヨード−２−プロピニルブチルカーボネートからなるヨウ素系化合物は、細菌やウイルスを直ぐに死滅させるのではなく、細胞壁のみを破壊してダメージを与えることで、細菌やウイルスから警報フェロモンを放出させ、周囲の細菌やウイルスを退散させるというメカニズムで抗菌、抗ウイルス性が発揮されるようになっている。

金属イオンとしては、銀や銅などの金属を含む金属繊維を用いる態様を挙げることができる。金属繊維からは銀や銅などの金属イオンが放出されるため、この金属イオンにより優れた抗菌、抗ウイルス性が発揮されることになる。

上記ポリマー中には、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、沈降硫酸バリウム等の物質や、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ができる。

吸音層または制振層として発泡層の形態を採る場合、発泡層を構成するポリマーとしては、例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、フッ素樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ、フェノール、メラミン、ウレタン及びケイ素樹脂の中から選ばれる少なくとも１種が望ましい。これらのポリマー素材を熱分解型発泡剤を用いた気泡発生手段など従来公知の気泡発生手段を用いて発泡成形することにより減衰層を得ることができる。発泡レベルとしては特に限定されないが、吸音性や制振性を求める用途には連続気泡構造とするのが望ましく、防振性や衝撃吸収性、断熱性を求める用途には独立気泡構造とするのが望ましい。

この吸音層または制振層は、単独で優れた制振性、吸音性、防振性、衝撃吸収性、電磁波吸収性、帯電防止性、断熱性といった性質を併せ持つため、複数の性能が同時に要求される用途にも使用することができる。

図１に示すエネルギー減衰性内外装材は、有機減衰フィラーが結合したポリマーのエマルジョンを繊維層に付着させた吸音層及び制振層を用い、吸音層の内側に不織布層を配し、不織布層を介して制振層、この制振層の外面側に粘着剤層を設けたものである。そして、前記粘着剤層を介して壁面内面、床材下面、天井材上面に該エネルギー減衰性内外装材を固定してエネルギー減衰性に優れる構造をとした。

吸音層または制振層を構成する繊維層としては、織物、編物、紙、不織布、フィルム及びこれらの複合物などを挙げることができる。繊維層を構成する繊維素材としては特に限定されず、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系繊維、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系繊維、或いはポリビニルアルコール系繊維といった合成繊維、レーヨン繊維などの再生繊維、アセテート繊維などの半合成繊維、綿や麻などの植物繊維、羊毛繊維や羽毛繊維などの動物性繊維から選ばれる１種若しくは２種以上をを挙げることができる。有機減衰フィラーが結合するポリマーの繊維層への付着量は任意であるが、好ましくは１０〜６００ｇ／ｍ^２である。

粘着剤層としては、例えばポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂等の粘着剤、ブチルゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等のゴム系粘着剤、を挙げることができ、これらは単独で用いても２種以上を併用してもよい。これらの粘着剤の中でも、粘着性に優れると共にエネルギー減衰性を持つブチルゴムが好ましい。

粘着層に変えて接着層を用いる場合、接着剤層としては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体などを挙げることができる。これらの中でもポリプロピレンは比較的融点が高く、接着性も優れているため好適である。

また、本発明のエネルギー減衰性内外装材は、金属屋根に適用することもできる。この場合、有機減衰フィラーを含むポリマー層または有機減衰フィラーを含むポリマーが付着した繊維層中に含まれる有機減衰フィラーが金属屋根の振動を抑制し、金属屋根からの共鳴音を吸音し、金属屋根から伝播する熱または赤外線を減衰するので、軽く、スペースを取らずに振動、騒音を抑え、断熱効果を発揮し、静寂性、快適性に優れる室内空間の形成に寄与する。また、吸音層が結露を抑える働きもある。

尚、本発明は、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。

図１に示すエネルギー減衰性内外装材の２００Ｈｚにおける制振性能を測定した結果を図２に示した。また、図２には、不織布として雑フェルトを用いたものと、不織布を用いたもの、不織布単独のものについて、損失係数を測定したところ、不織布単独のものに比べて、不織布として雑フェルトを用いたもの、および不織布を用いたものは、いずれも優れた性能を有していることが確認された。

図１に示すエネルギー減衰性内外装材として不織布を用いたもの、不織布単独のものについて、垂直入射吸音率を測定し、その結果を図３に示した。図３から、不織布を用いた本発明のエネルギー減衰性内外装材が不織布単独のものに比べて優れた吸音性を有していることが確認された。

図４には、２枚の石膏ボード間に有機減衰フィラーが結合するポリマーからなるフィルムを積層した積層物で構成された界壁を示した。この場合、図５に示す２枚の石膏ボードで構成された界壁に比べて、その音圧透過損失（ｄＢ）は２０００Ｈｚ付近で減衰し、その遮音性能が１ランクアップしていることが確認された。

本発明は、例えば住宅やホテルの床材、壁材、天井材、或いは屋根や軒のパネルなどの建築用内外装材、フロアマット、アンダーカーペット、天井材、ドアトリムなどの自動車用内外装材などに好適に使用することができる。

Claims

有機減衰フィラーを含むポリマー層または有機減衰フィラーを含むポリマーが付着した繊維層からなり、
前記ポリマーは官能基が導入された変性ポリマーであり、前記有機減衰フィラーは前記官能基を介してポリマーに結合していることを特徴とするエネルギー減衰性内外装材。
有機減衰フィラーは、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から選択された１種若しくは２種以上の化合物からなることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー減衰性内外装材。
官能基が、ヒドロキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ニトロ基、アミノ基及びスルホ基の中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギー減衰性内外装材。
ポリマー中にフタロシアニン化合物、ヨウ素系化合物及び金属イオンの少なくとも１種がさらに含まれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー減衰性内外装材。