JP3009059B2

JP3009059B2 - 発泡結合性組成物及びその製造方法

Info

Publication number: JP3009059B2
Application number: JP50513692A
Authority: JP
Inventors: コーンウェル．チャールス．エル
Original assignee: ブッシャー．ブーン; ブッシャー．ウェンディ
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 2000-02-14
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: WO1993001148A1; JPH06508596A; CA2111979C; CA2111979A1; AU1258992A; US5250578A

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は、音波を吸収し、断熱及び耐火機能を発揮す
ることの出来る、相互に接続されたセル状構造体を有す
る結合性組成物に関する。この結合性組成物は、セメン
ト、骨材、水、及び発泡安定化組成物を利用して形成さ
れる。

発明の背景本発明と同一発明者による米国特許第3,819,388号に
は、鉱物性セメント、軽量な有機骨材、非イオン系界面
活性剤、水、及び選択的にポリ塩化ビニルアセテートか
ら軽量のセル状結合性組成物を形成する方法が開示され
ている。非イオン系界面活性剤は、発泡添加剤として機
能し、組成物の全体にセルが均一に配分されたセル式構
造体を有する結合性組成物を提供する。この非イオン系
界面活性剤は、使用時に、アニオン系界面活性剤と組み
合わせることが出来る。水は、工程で使用され、セメン
トを凝固可能にするために必要とされる。

米国特許第4,077,809号には、室にて薄膜形成剤であ
る特定の合成樹脂エマルジョンを含めて水溶液形成組成
物にする水溶性発泡組成物を安定化させる改良技術が開
示されている。これらエマルジョンの合成樹脂及び可塑
剤成分は、約10℃−25℃のガラス遷移温度を有する。こ
れらエマルジョン中の適当な成分は、ビニルアセテー
ト、アクリレート単独重合体、共重合体、又はタールポ
リマー、スチレン、ブタジエン、樹脂である。

本発明は、上述の発泡結合性製品、及びかかる製品の
製造に利用される方法を更に改良するものである。本発
明の特別な特徴及び利点は、以下の説明から明らかにな
るであろう。本発明の発泡結合性組成物は、ポンピン
グ、吹付け、被覆又はこて塗りのような従来の技術を利
用して凝固可能な軽量なセル状組成物を提供して、最終
製品を形成することが出来る。しかし、本発明の組成物
は、鉱物性セメント及び骨材の従来の混合体の密度より
も明らかに小さい密度の最終製品を提供するものであ
る。例えば、本発明の音波吸収発泡結合性組成物に使用
されるセメントが、ポルトランドセメント又はアルミン
酸カルシウムセメントである場合には、製品の空気乾燥
密度が20〜90ポンド/f³（約550〜2500g/cm²）の範囲に
なるように製造することができ、また石膏セメントであ
る場合には、12〜30ポンド/f³（約330〜830g/cm³）の範
囲になるように製造することができる。

発明の目的及簡単な説明本発明は、音の吸収、断熱及び耐火性機能を発揮する
ことの出来る安定的で且つ軽量なセル状結合性組成物を
提供することを目的とする。本発明の結合性組成物は、
従来の鉱物性セメント及び骨材組成物の密度よりも明ら
かに小さい密度を有する。本発明の結合性組成物は、表
面部の少なくとも20〜100％に音波の到達に適応する開
口部が形成された相互に連結する開口セル状構造体から
なり、これにより該構造体に到達する音波を吸収するこ
とを可能にしたものである。

本発明のセル状組成物は、鉱物性セメント、骨材、水
及び少なくとも１つの水溶性薄膜形成剤及び少なくとも
１つの発泡剤を含む発泡安定化組成物を利用して製造さ
れる。好適な薄膜形成剤は、合成樹脂のエマルジョンで
ある。この樹脂は、約10℃−25℃の遷移温度を有するこ
とが望ましい。安定化された組成物は、従来の空気混入
セメントに使用される量を著しく上廻る量の空気を組成
物混合体に導入することができる。本発明の方法で得ら
れる結合性組成物は、吹付け、注型、又はコテ塗りのよ
うな従来の技術を利用して混合し且つ塗布する。本発明
への使用に適した鉱物性セメントは、ポルトランドセメ
ント、カルシウムセメント、石膏セメント、マグネシア
セメント等がある。

図面の簡単な説明図１は、音と本発明の結合性組成物から形成された吸
音パネルとの間の相互作用を示す概略図である。

図２は、1/3オクターブ帯域の中央周波数（Hz）に対
する後方透過損失の密度が大きい２−3/8インチの吸音
パネルの透過損失を示すグラフである。

図３は、1/2オクターブ帯域の中央周波数に対する２
・1/8インチ（約60mm）の吸音パネルの吸収率を示すグ
ラフである。

本発明の好適な実施例の説明本発明の安定的な軽量なセル状組成物は、鉱物性セメ
ント、骨材及び水を利用して製造される。この組成物の
使用に適した鉱物性セメントは、ポルトランドセメン
ト、カルシウムセメント、石膏セメント、マグネシアセ
メント等がある。この骨材は、任意の熱膨張した軽量な
鉱物、又は従来の砂とすることが出来る。より具体的に
は、適当な骨材は、パーライト、バミュキュライト、膨
張けつ岩及び粘土のような軽量な物を含み、又はより大
きい圧縮強度を備える高密度の砂とすることが出来る。
更に、所望であれば、ポリエステル繊維、又はガラス繊
維のような強化繊維材料を使用することも可能である。
かかる繊維を使用する場合、該繊維は、チョップド繊
維、又は繊維織地の何れかとして存在させることが可能
である。

セメント及び骨材を使用して形成された製品の密度を
顕著に低下させることは、結合性組成物を提供するのに
利用されるセメント、骨材等からなる結合性スラリー中
に、空気混入コンクリートを製造するときに従来、導入
されていた空気量を実質的に上廻る量の空気セルを含め
ることにより、実現することが出来る。本発明におい
て、この過剰な量の空気セルは、発泡安定化組成物を結
合性スラリーに含めることにより提供される。発泡安定
化組成物は、少なくとも１つの水溶性薄膜形成材と、少
なくとも１つの発泡剤とを含む。選択的に、減水剤、又
は可塑剤を発泡安定化組成物に含めることが出来る。組
成物により提供される安定化した発泡剤は、スラリー組
成物を曝気し、又は望ましくは、スラリーを水溶性発泡
組成物と相互に混合することにより、導入することが出
来る。

相当の量の空気を結合性組成物に含めるために、発泡
材の起泡の安定性を増すために、発泡組成物中に薄膜形
成剤を含ませることが好ましい。現在の好適な安定剤
は、室温にて薄膜を形成し、使用される鉱物性セメント
と適合可能である。合成樹脂エマルジョンのような冷水
可溶性有機化合物である。

本発明の使用に適したエマルジョンの例は、総固形分
が47％−55％であり、良好な発泡安定剤であることが確
認されることが望ましいエマルジョンである。かかるエ
マルジョンは、全体として、本発明の結合性組成物中に
その他の成分に対し、重量比で１乃至96部分の量で存在
する。かかるエマルジョンは、次の樹脂を使用して形成
することが出来る。即ち、ビニルアセテート単独重合
体、ボーデン（Borden）社が製造するポリコ（Polyco）
2151のようなビニルアセテートアクリル系共重合体、内
部が可塑化された塩化ビニル共重合体、外部が可塑化さ
れた塩化ビニル共重合体、ローム・アンド・ハース（Ro
hm ＆ Haas）社が製造するロープレックス（Rhoplex）A
C35のようなポリアクリル系エマルジョン、カルボキシ
ルスチレン・ブタジエン共重合体、塩化ビニル−塩化ビ
ニリデン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン−アク
リル系タールポリマー等である。

改良された結合性組成物を提供するため、本発明のそ
の他の成分と組み合わせて使用するのに有用な１つの最
適な樹脂エマルジョンは、UCARラテックス（Latex）413
である。UCARラテックス413は、鉱物を含むポルトラン
ドセメントの性質を向上させ得るようにしたアクリル系
エマルジョン重合体である。従来、セメント混合体は、
建築用パネル構造体、各種の基層の上に適用される化粧
しっくい型被覆及び床張り、並びにパッチング製品にお
いて重合体により改質されていた。UCARラテックス413
で改質された結合性フォーミュレーションは、圧縮、曲
げ、結合性及び摩耗特性の向上を呈した。UCARラテック
ス413を使用して形成された改質モルタルは、コンクリ
ート、レンガ、金属、断熱発泡材及び木を含む各種の基
層に対する優れた接着性を呈した。UCARラテックス413
を含む改質モルタルは、紫外線に対して安定し、又、太
陽光線への露出に起因する脱色抵抗性を備えている。UC
ARラテックス413の物理的性質は、固体重量が47±1.0
％、pH8.5−10、密度40−100cps（60RPMにおける＃３ス
ピンドルBkfld粘度）、ガロン（（約3.8dm³）当たりの
重量8.8（約4000g）ポンド、100メッシュを利用したと
きのろ過可能な固体分は、100ppm（最大）である。

本発明の組成物を提供するのに利用可能な発泡剤、又
は界面活性剤は、全体として、５％重量部以下、望まし
くは0.5％−４％重量部の量で使用する。結合性組成物
がより軽量でなければならない場合、組成物を形成する
スラリーには、より多くの空気を導入する必要がある。
これは、より多量の発泡剤をスラリーに含めることによ
り実現される。何となれば、本発明においては、多量の
発泡剤の使用により、より多くの表面が開口した相互連
結気泡セルが得られ、より多くの空気の導入が可能にな
るからである。利用される発泡剤は、非イオン系界面活
性剤、アニオン系界面活性剤、又はこれら界面活性剤の
組み合わせたものとすることが出来る。使用時、発泡界
面活性剤は、セメント、骨材等を調製した結合性スラリ
ーと混合させ、水セメントが凝固するまで、湿潤な組成
物の全体が発泡膨張状態で安定化されるようにする。セ
メントは、凝固後乾燥させ、これにより相互に連結し表
面に開口した気泡によるセル構造を持った軽量で有用な
発泡結合性組成物を得ることができる。この方法は、セ
メント、骨材等十分に貯蔵及び出荷が可能な乾燥成分の
全てを事前に混合しておくのに特に適している。この事
前混合体は、次に水でスラリー化し、結合性スラリーと
して基体上に吹付けたり鋳込んだり、又は成形を行い得
るように準備される。

組み合わせて利用される一又は複数の界面活性剤とす
ることが出来る発泡成分又は且面活性剤成分は、起泡活
性度の大きい表面活性剤から選択される。この界面活性
剤で形成される起泡は、空気を結合性組成物に導入する
手段となる。形成された起泡は上述した薄膜形成剤の加
入により安定化され消泡が起こりにくくなる。この発泡
成分は、アニオン系界面活性剤と非イオン界面活性剤と
の組み合わせであることが望ましい。

所望の発泡特性を有する適当な界面活性剤は、ユニオ
ン・カーバイド・ケミカル・アンド・プラスチックス
（Union Carbide Chemical ＆ Plastics）社が製造する
テルギトール（Tergitol）15−Ｓ−９のようなポリエチ
レン・グリコール（９）エチレン・オキシエタノール、
ICIアメリカ（America）社等が製造するレネックス（Re
nex）30のようなノニルフェノールポリエチレンオキシ
エタノール、オクチルフェノオキシポリエキソオキシエ
タノール及びポリオキシエチレン（12）トリデシルエー
テルである。利用可能な適当なアニオン系界面活性剤
は、硫酸ナトリウムアルキルフェノオキシポリエチレノ
オキシエタノール、C12−C15線状一次アルコールエタオ
キシ硫酸アンモニア塩、アルキルアルコール硫酸、アル
キルアリルポリエーテルスルホン酸塩のナトリウム塩、
ウルホ琥珀酸ナトリウムのジヘキシルエステル、アルコ
（Arco）社等が製造するウルトラウェット（Untrawet）
30DS（30％固体）のようなデシルベンゼンスルホン酸塩
ナトリウムである。使用するのに好適な界面活性剤は、
９モルのエチレン酸化物と組み合わせたポリエチレング
リコールエーテルである。テルギトール15−Ｓ−59は、
優れた発泡組成物である。更に、粉末であり、混合工程
中に発泡する洗剤発泡剤を形成する粉末であるシホーネ
ート（siponate）石鹸も又使用に適している。

本発明の現在の好適な組成物は、重量部で表示した以
下の比率による次の成分を含む。

本発明のより好適な組成物は、重量部で示した以下の
比率による次の組成を含む。

適当な揺変性剤及び粘度調整剤は、ゼオシックス（Ze
othix）265、エアロシル（Aerosil）、ハイシル（Hi−S
il233）及びマイクロシル（Microsil）がある。これら
又は同様の成分を揺変性剤として使用する場合、凝固期
間中に材料が分離する傾向は軽減される。

ゼオシックス（Zeothix）265は、析出された非結晶の
水酸化二酸化ケイ素である。その典型的な特性は、油吸
収率がcc/100g200−240、平均粒子寸法が1.5−2.0μ
ｍ、表面積がBET m²/g200−300、密度25℃2.0g/ml、反
射率1.45−1.46、充填したときの嵩密度５−７ポンド/f
³（約138.5−194g/cm³）であり、粉末の形態で存在す
る。ゼイオシックス265は、JMフーバー（JM Huber）社
が製造するものである。

エアロシル（Aerosil）は、酸素−水素ガスによりフ
レーム加水分解法により四塩化ケイ素から製造されたシ
リカである。主要な粒子の直径は、約0.7〜40ナノメー
ター（ミリμｍ）の範囲で異なる。その製造は、非結晶
である。エアロシルは、デグサ（Degussa）社が製造す
るものである。Cab−Ｏ−Silとして公知の化合物は、同
一の物質である。

Hi−Silは、粉末形態で超微粒子の球状粒子として析
出された平均直径0.022μｍの合成揺変性非結晶シリカ
（二酸化ケイ素）に対するPPGインダストリーブ社の商
標名である。

揺変性剤として有用な更なる材料は、ペンシルベニア
・グラスサンド（Pennsylvania Glass Sand）社のシリ
カ粉末に対する商標名であるスパーシル（Supersil）が
含まれる。二酸化ケイ素であるシリカ粉末は、化学的分
析の結果、シリカ99.7％であり、200メッシュスクリー
ンを透過することが可能である。非晶質シリカは、99.5
％のシリカである。その粒子寸法は、直径40μｍ以下で
ある。非結晶シリカは、ポルトランドセメントと共に使
用したとき、材料の耐食性を増し、基層に対する被覆材
の接着力を増大させる。シリカ粉末に代えて、カルシウ
ム・カーボネートを利用して、同様の結果を得ることが
出来る。相違が観察されるならば、それは、固さ及び摩
耗抵抗性の性質によるものである。シリカ粉末は、その
物理的性質がカルシウム・カーボネートよりも僅かに優
れている。

マイカは、広範囲のアルミノケイ酸塩型式の有機物を
意味する。マスコバイト・マイカは、基礎ヘキ開が完全
であることを物理的特徴とする、錯水酸化系カリウム・
ケイ素アンモニアである。公称325のメッシュの湿潤粉
砕マイカ粉末に粉砕したとき、マイカは、黄白色から銀
灰色となり、その粒子は、層状となる。

フライアッシュは、道路のような塩を含む環境にて結
合性組成物を有効に利用することを許容する点で有利な
添加剤である。フライアッシュは、塩による結合性組成
物の劣化を防止する働きをする。更に、この材料は、多
機能性充填剤であり、化学的に不活性である。音吸収コ
ンクリートにフライアッシュを含めることは、材料の耐
火性を増し、混合材料の流動性を向上させるが、ミキサ
ーに対する抵抗性を小さくする。フライアッシュは、石
炭を発電装置で燃焼させた後の石炭の誘導体である。直
径５乃至300μｍの範囲の高強度の球の形態の中空の硬
化ガラス内側ケイ酸塩は、かかる工程の副産物である。
フライアッシュは、著しく異なり、以下の表１には、各
種の成分の重量比で表した化学的分析結果が示してあ
る。

アッシュアは、表１に掲げた範囲以外の分析結果とな
ることが多い。フリークの変化は、特に、鉄及びカルシ
ウムの場合に見られるが、この種の極端な値は通常、個
々のクロラリー、又は個々の鉱層からの石炭からのアッ
シュに見られ、幾つかのクロラリーから必要な石炭の殆
んどを受け取る大型の近代的な発電所の出力を示すもの
ではない。

以下の表２には、４つの異なる箇所からのフライアッ
シュの重量で示した化学的分析結果が示してあり、何ら
修正を加えずに、この凝固剤に対する相対的反応性を示
す。

ワイオシング州・ギレットのフライアッシュは、地下
礫層鉱山からのものである。鉱層は、約70フィートの厚
さであり、分析結果は、一定である。これは、試験した
アッシュ内、最も反応性に富むものである。存在するカ
ルシウム酸化物及び酸化マグネシウムの量がこの反応の
原因となる。非反応性アッシュは、少量の酸化カルシウ
ム及び酸化マグネシウムを混合中に添加することによ
り、反応性を得られうように改質させることが出来る。
通常のコンクリートの使用の場合、硫化物がコンクリー
トに付着するのを阻止するため、硫化物環境内では、等
級Ｆを使用することが望ましい。

所望であれば、更なる適当な添加剤は、着色剤であ
る。二酸化チタニウム、二酸化鉄、酸化鉄及び酸化クロ
ムは、本発明の組成物における色顔料として有用であ
る。

相互に接続したセル状構造体を有する本発明の組成物
を製造するのに利用される組成を組み合わせる現在の好
適な方法は、各成分の正確な比率をブレンダー、望まし
くはリボン型式ブレンダー内に投入する工程と、均一な
混合体が得られるまで、それを混合する工程と、を備え
ている。結合性スラリーは、セメント、発泡剤、骨材、
ラテックスアクリル系エマルジョン重合体、及び存在す
るならば、極めて低密度の組成物が所望のとき、フライ
アッシュ、又はポリエステル繊維のようなその他の添加
剤を水中に分散させたものから成り、この結合性スラリ
ーは、モルタルミキサー（パドルミキサー）、又はリボ
ンミキサーのような装置でバッチ毎に混合することが望
ましい。これらのミキサーのRPMは、スラリーを形成す
る予め選択した値に設定する。次に、形成された接合性
スラリーは、ポンピング、吹付け、注型、又はこて塗り
により基層、又は成形体に塗布し、その後に、凝固圧つ
乾燥させ、本発明の軽量な組成物を製造することが出来
る。

本発明の結合性組成物の具体的な例を以下に掲げる。

以下の表３に掲げた実施例１−６は、発泡安定組成物
の例である。

以下の表４に掲げた実施例７−11は、発泡安定化組成
物を加え、又は加えずに、ポルトランドセメント及び骨
材を含むフォーミュレーションを示すものである。これ
らの組成は、重量による部分で示してある。

上述のように、本発明の結合性組成物は、顕著な音吸
収機能を発揮する。音吸収特性を有する本発明の好適な
実施例は、以下の実施例14に掲げてある。

実施例14 実施例14において、テルギトール15−Ｓ−９に代え
て、シプーネート石鹸を使用することが出来、その場
合、シブーネート石鹸は、0.5乃至10重量部の量で存在
する。更に、パーライトに代えて、10乃至350重量部の
バミュキュライトを使用することも可能である。

特別な効果を付与し得るように含めることの出来る更
なる添加剤には、０乃至５重量部のミクロシル、又はハ
イシル揺変性剤、又は０乃至25重量部の織地がある。

組成物の湿潤密度は、20ポンド/f³乃至90ポンド/f
³（約550−2500g/cm³）の範囲で変化させることが出来
る。

実施例14におけるような組成物は、コンクリートの耐
久性を有する鉱物セメント組成物を利用して、音を吸収
し得るように開発されたものである。この音吸収材料
は、それ自体を利用し、又は殆どあらゆる基層に接着、
又は糊付けすることが可能である。軽量な音吸収パネル
は、多数の寸法で製造することが出来る。これは、古い
壁、トンネル、家、空港、鉄道及びその他の構造体の改
築を許容するものである。本発明の結合性音吸収材料
は、抜群の全天候音吸収特性、及び音伝達損失特性を備
える。本発明の材料の各種のパネルが試験されており、
以下に更に説明するように、音減衰率（NRC）が0.95で
あることが判明している。

図１には、音は、バリアーと３つの方法で相互作用す
る状態が概略図で示してある。音の一部は、バリアーを
通じて透過され、その一部は、バリアーにより音発生源
に反射され、又は、頂縁で屈折させて、あらゆる異なる
方向に向けることが出来る。

本発明の結合性組成物を利用して行った音吸収試験
は、特定の周波数帯域における表面の音吸収率が、拡散
作用を別にして、無作為に入力した音エネルギの一部が
吸収されるか、又は反射されないようにして実施したも
のである。測定単位は、セービン/f²である。音減衰率
（NRC）は、0.05に最も近い整数の倍数で表現した250、
500、1,000、2,000（Hz）における平均音吸収率であ
る。

試験中の測定は、ASTM指定C423−89「反響室法による
音吸収及び音吸収率の標準試験法」に従って行った。標
準的な装置は、ASTMEC95−83「音吸収試験中の試験片の
標準取り付け法」によるものを利用した。

利用した試験片は、幅12インチ（約300mm）×長さ36
インチ（約900mm）×厚さ４・1/2インチ（約115mm）の
コンクリート試験パネルを型式Ａの取り付け具に並べて
配置し、幅８フィート（約2,400mm）×長さ９フィート
（約2,700mm）×厚さ４・1/2インチ（約115mm）の試験
片を形成するものを使用した。幅３インチ（約76mm）×
長さ1/2インチ（約12.7mm）×厚さ４・1/2インチ（約11
5mm）の試験片は、音吸収材料で形成した。この試験片
の頂部面を粗いサンドペーパーを使用して手で磨いて粗
にし、ナバジョー褐色アクリル系ラテックス・ステイン
を吹き付けた。縁部分の吸収を最小にするため、四側部
の全てで試験片の周りに木製フレームを形成した。この
試験片の重量は、1,869ポンド（約840kg）であった。音
吸収率を計算するのに利用した面積は、試験片の表面積
である72f²（約6.6m²）とした。

この試験片の音吸収及び音吸収率の計算値、及びそれ
ぞれの計算測定値が以下の表５に掲げてある。

表５に示すように、試験した本発明の結合性組成物
は、NRC値が0.95であり、このことは、優れた音吸収性
を備えることを意味する。

バリアーの透過性に関して、バリアーを透過する音エ
ネルギ量は、標準試験方法ASTM E90−75により測定し、
その結果、バリアーが減衰させる音エネルギを求めるこ
とが出来る。この方法で測定された減衰量は、透過損失
（TL）と称され、デシベル（dB）で表示される。TLの数
値が大きければ大きい程、バリアーの音減衰程度が大き
いことを示す。0dBのTLは、バリアーが音を全く減衰さ
せず、全てのエネルギを透過させることを意味する。20
dBのTLが、バリアーがその最初の値の10％まで音エネル
ギを減衰させたことを意味し、40dBは１％、及び60dBは
0.1％の減衰率であることを意味する。大部分の適用例
において、バリアーが効果的に機能するためには、TL
は、少なくとも24dBであることが望ましい。バリアー構
造体のTL特性は、周波数と共に変化する。故に、このTL
は、通常、100Hz乃至5000Hzの1/3オクターブ周波数帯域
で表現される。多くの目的にとって、周波数の関数とし
て詳細なTLデータを使用することは不便であることが多
いため、音透過等級、即ち、STCと呼ばれる特殊な測定
値が考案されている。バリアーに対するSTCは、標準方
法ASTM E413−73に従い、100乃至5,000HzからのTLデー
タを１つの値に組み合わせることにより得られる。この
場合にも、STC値が大きければ大きい程、バリアーの音
減衰程度は、大きい。本発明の相互に接続した結合性セ
ル状材料は、メッシュで補強した高密度のセメントで充
填したとき、バリアのSTC値が40となることが判明し
た。その試験データ及び試験結果は、図２及び図３に示
してある。図２には、1/3オクターブ帯域の中央周波数
（Hz）に対する高密度の充填透過損失の２−3/8インチ
（約60mm）の音吸収パネルに対する透過損失が示してあ
り、図３には、1/2オクターブ帯域の中央周波数（Hz）
に対する２−3/8インチ約60mmの音捕獲吸収率が示して
ある。

音がバリアーに衝突したときのバリアーによる音吸収
に関し、音エネルギの一部は、反射され、又その一部が
吸収される。その吸収は、通常、２つの方法の何れか、
即ち、バリアーを透過するか、又は音響エネルギーがバ
リアー材料により熱に変換されるかして行われる。材料
により吸収される音エネルギ量は、標準試験方法ASTMC4
23−84Aにより求められる。吸収量は、吸収された音エ
ネルギとバリアー表面に入射する音エネルギとの比とし
て示される。この比は、吸収率と称され、通常、Ａで表
示される。吸収される音エネルギが大きければ大きい
程、この率は1.0に近くなる。このため、Ａ＝０のと
き、吸収される音エネルギは、０であり、入射音エネル
ギの全てが反射される。これとは逆に、Ａ＝1.0の場
合、全ての音エネルギが吸収され、反射される入射エネ
ルギは、０となる。材料の音吸収特性は、周波数と共に
変化し、TLデータの場合と同様に、音吸収データは、10
0乃至5,000Hzに対し1/3オクターブ周波数帯域の関数と
して表示される。音吸収データは、音減衰率NRCと称さ
れる単一の値に組み合わされることが多く、この値は、
0.05に最も近い倍数まで丸めた250、500、1,000、2,000
HzにおけるＡの平均値から求められる。NRCの値が大き
ければ大きい程、この周波数帯域における平均音吸収率
は、大きくなる。

本発明の音吸収結合性組成物を提供するためには、こ
の組成物を構成する成分を混合する順序が重要である。
実験例14に掲げた音吸収組成物に関し、材料は表示した
順序で添加され、最初に、ミキサーを使用する前に、水
で洗浄する。次に、新鮮な飲用可能な水を定量ミキサー
に供給する。このミキサーが回転する間、減水剤、洗剤
及びアクリル系ラテックスを水に添加する。良好な発泡
領域が形成されたならば、鉱物性セメント及びフライア
ッシュを添加する。均一な混合体が得られるまで、約1.
5乃至２分間、この混合を続行する。次に、骨材を添加
し、均一な混合体が得られるまで、この混合を続行す
る。次に、キキサー内の組成物を金型に空けて、金型表
面の全体に慎重に均一に分配する。骨材を組成物に添加
したとき、過剰混合が生じたならば、その組成物の密度
は、低下する。過剰混合は、発泡を解消し、故に、より
高密度にする。

利用可能な金型は、プラスチック、ガラス繊維、真空
成形膜、又は鉱物性セメントで形成することが出来る。
金型の表面は、所望の外観値に相当する。製造すべきパ
ネルの外面は、広範囲の色、肌触り、又はデザインとす
ることが出来る。通常、金型は、傾動型に設計されてお
り、鋳造部品は、その未加工の状態で垂直に取り出すこ
とが出来る。持上げリングが、成形部品に成形される強
化鋼に取り付けられる。音吸収材料は、金型の表面に等
しくなるよう、下を向いた状態で注型することが出来
る。別の方法は、高密度のコンクリートを最初に金型に
注入し、その後、成形前、又は成形中に、強化鋼を所定
位置に配置し、コンクリートで覆う方法である。更なる
金型を配意し、金型全体に境界部分が形成されるように
する。数時間後、その境界成形品を取り出し、音吸収コ
ンクリートを注入して、その境界と同一の高さにする。
一般に、殆どの目的上、２乃至５インチ（約50mm乃至10
0mm）の厚さで十分である。

本発明の組成物は、乾燥状態で混合し、袋、又はその
他の適当な容器に入れて出荷することが出来る。組成物
を使用する用意が出来たとき、その袋は、リボン又はモ
ルタル混合体に空けて、均一になるまで混合させる。上
述のように、過剰混合は、形成される製品の密度を高く
する。少量の減水剤を予め混合することが出来る。かか
る減水剤は、最近やっと利用可能になったものである。
ポルトランドセメントに対して約0.5％乃至1.5％の減水
剤を混合することにより、セメントスラリーの「スラン
プ」、又は特性を低下させずに、10％−25％少ない水で
軽量な音吸収コンクリートに対する実用的なペーストを
形成することが可能となる。適当な減水剤の例は、ICI
U.S.社が製造する「マイティ（Mgihty）」があり、これ
は、米国特許第3,686,133号に記載されたように、一部
ホルムアルデヒドで凝縮したナフタリン・スルホン酸の
ナトリウム塩の約90％の重合体と、約10％のグルコン酸
塩ナトリウムとから成るものである。アメリカン・アド
ミキサーズ（American Admixtures）社が製造するメル
メント（Melment）Ｆ−10は、重合体組成物にナフタリ
ン環に代えて、メラミン環を使用する点を除いて、マイ
ティと同様である。別の減水剤は、ダイヤモンド・シャ
ムロック（Diamons−Shamrock）社が製造するローマ（L
oma）Ｄがあり、これは、マイティ90％の重合体組成物
と同一である。もう一つの公知の減水剤は、フォックス
・インダストリーズ（Fox Industries）社が製造するFX
−32がある。これは、水含有量を15％−25％に少なくす
るポルトランドセメント用の触媒性初期強度の大きい減
水である。

骨材、石膏セメントスラリーを使用し、又は使用せず
に、ポルトランドセメントのポリプロピレン、ポリスチ
レン、又はポリアクリレートのような天然の撥水性の重
合体の金型に注入したとき、凝結後の成形品は、金型の
形状を呈する。しかし、金型の表面と接触していた面
は、無光沢又は半光沢となる。部分的な光沢の場合、約
一日、空気に晒した後、又は上述のように減水剤の１つ
をセメントの重量に基づいて約0.25％乃至2.0％混合し
たときに、その光沢が失われる。減水剤混合体は、性能
を向上させる。これら混合体は、潤滑性薄膜を形成し、
セメント及び骨材の双方を包み込み、固体同士の摩擦を
軽減する。収縮が軽減され、不透過性及び加工性が増
す。プラスチック金型は、表面に離型剤を必要とせずに
何回も使用することが出来る。プラスチック金型と音吸
収コンクリート複合パネルとの間の真空圧を除去するた
め、空気圧を使用することがある。

又、相互に接続したセル状構造体を有する音吸収コン
クリートは、断熱性及び耐火性に優れる。例えば、厚さ
２インチの（50mm）の材料は、両側部が800゜F（約425
℃）以上とならずに、４時間以上、2,000゜F約1,100℃
の温度に耐えることが出来る。音吸収パネルは、必要な
場合に、補強剤を使用して異なる厚さ及び寸法で形成す
ることが出来る。推奨可能な着色剤は、優れた均一な色
を提供し、耐水性を増し、材料の強度を増すアクリル・
ラテックス重合体であることが判明している。

当業者に明らかであるように、上述の記載の範囲内で
各種の変形例が採用可能である。当業者の能力に属する
かかる変形例は、本発明の一部を構成するものであり、
請求の範囲に包含されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者コーンウェル．チャールス．エルアメリカ合衆国．22307．バージニア州. アレキサンドリア．マーラン．ドライブ．7104 (56)参考文献特開昭61−97179（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント、骨材、水、減水剤および発泡安
定化組成物からなり、表面部の少なくとも20〜100％に
音波の到達に適応する開口部が形成された相互に連結す
る開口セル状構造を有し、かつ乾燥空気中での密度が20
〜90ポンド/f³（約550〜2500g/cm³）であるような音波
吸収能を持った結合性組成物であって、前記発泡安定化
組成物が、少なくとも１種の水溶性薄膜形成剤と少なく
とも１種の発泡剤とからなることを特徴とする音波吸収
結合性組成物。
【請求項２】更にフライアッシュを加えてなることを特
徴とする請求項１記載の音波吸収結合性組成物。
【請求項３】更に着色剤を加えてなることを特徴とする
請求項１記載の音波吸収結合性組成物。
【請求項４】前記セメントが、ポルトランドセメント、
カルシウムセメント、石膏セメント及びマグネシアセメ
ントから成る群から選択されることを特徴とする請求項
１記載の音波吸収結合性組成物。
【請求項５】前記骨材が、パーライト、バーミュキュラ
イト、膨張頁岩、粘土及び砂から成る群から選択される
ことを特徴とする請求項１記載の音波吸収結合性組成
物。
【請求項６】前記水溶性薄膜形成剤が、樹脂エマルジョ
ンであることを特徴とする請求項１記載の音波吸収結合
性組成物。
【請求項７】前記減水剤が、0.83〜３重量％の量で含ま
れることを特徴とする請求項１記載の音波吸収結合性組
成物。
【請求項８】前記発泡剤が、非イオン界面活性剤、アニ
オン系界面活性剤及びその混合体から成る群から選択さ
れることを特徴とする請求項１記載の音波吸収結合性組
成物。
【請求項９】更に繊維状材料を加えてなることを特徴と
する請求項１記載の音波吸収結合性組成物。
【請求項１０】前記繊維状材料が、繊維ガラス又はポリ
エステル繊維から成ることを特徴とする請求項９記載の
音波吸収結合性組成物。
【請求項１１】更にシリコン含有化合物を加えてなるこ
とを特徴とする請求項１記載の音波吸収結合性組成物。
【請求項１２】前記セメントが100重量部の量で存在
し、前記骨材が10〜350重量部の量で存在し、前記水溶
性薄膜形成剤が１〜96重量部の量で存在し、前記減水剤
が０重量部よりも多く３重量部よりも少ない量で存在
し、前記発泡剤が0.5〜５重量部の量で存在することを
特徴とする請求項１記載の音波吸収結合性組成物。
【請求項１３】セメント、骨材、水、減水剤および発泡
安定化組成物からなり、表面部の少なくとも20〜100％
に音波の到達に適応する開口部を形成した相互に連結す
る開口セル状構造を有し、かつ乾燥空気中での密度が20
〜90ポンド/f³（約550〜2500g/cm³）であるような音波
吸収能を持った結合性組成物を製造する方法であって、（ａ）水と減水剤とを混合した後、これに少なくとも
１種の水溶性薄膜形成剤と少なくとも１種の発泡剤を加
えて混合する工程と、（ｂ）前記（ａ）で得られた混合体が発泡したときに
セメントを加える工程と、（ｃ）前記（ｂ）で得られた混合体に骨材を加え、得
られた混合体が十分に均一になるように混合する工程
と、（ｄ）前記（ｃ）で得られた均一混合体を鋳型に注入
する工程と、からなることを特徴とする音波吸収結合性組成物の製造
方法。
【請求項１４】前記工程（ｂ）において、更にフライア
ッシュを加えることを特徴とする請求項13記載の音波吸
収結合性組成物の製造方法。
【請求項１５】前記水溶性薄膜形成剤が、樹脂エマルジ
ョンであることを特徴とする請求項13記載の音波吸収結
合性組成物の製造方法。
【請求項１６】前記発泡剤が、非イオン界面活性剤、ア
ニオン系界面活性剤及びその混合体から成る群から選択
されることを特徴とする請求項13記載の音波吸収結合性
組成物の製造方法。
【請求項１７】前記セメントが、ポルトランドセメン
ト、カルシウムセメント、石膏セメント及びマグネシア
セメントから成る群から選択されることを特徴とする請
求項13記載の音波吸収結合性組成物の製造方法。
【請求項１８】前記骨材が、パーライト、バーミュキュ
ライト、膨張頁岩、粘土及び砂から成る群から選択され
ることを特徴とする請求項13記載の音波吸収結合性組成
物の製造方法。
【請求項１９】前記セメントが100重量部の量で存在
し、前記骨材が10〜350重量部の量で存在し、前記水溶
性薄膜形成剤が１〜96重量部の量で存在し、前記減水剤
が０重量部よりも多く３重量部よりも少ない量で存在
し、前記発泡剤が0.5〜５重量部の量で存在することを
特徴とする請求項13記載の音波吸収結合性組成物の製造
方法。