JP4236816B2 - 防音壁として適したプレート - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、ガラスの場合による破損時の破片飛散防止のために単繊維プラスチックフィラメントを埋め込まれたそれ自体壊れやすいアクリルガラスからなる防音部材として適したプレートに関する。
【０００２】
砕けた破片の発生及び落下に対して保護された冒頭に記載した種類のプレートは、例えば欧州特許第０４０７８５２号明細書から公知である。ここに開示されたプレートはプレート断面に対してほぼ中央の単繊維プラスチックフィラメント又は前記フィラメントからなる格子状の織物が埋め込まれている。プラスチックフィラメントとしてポリアミドからなる単繊維フィラメントが特に適している。前記の欧州特許第０４０７８５２号明細書には、埋め込まれたプラスチックフィラメントがほとんど不可視であり、その結果、この部材を通した透明性は維持されることが強調されている。さらに、このプラスチックフィラメントがプレートの中央に埋め込まれているという事実に基づき、気候の影響に対して最適な保護がなされている。プレートの清浄化は全く問題なく、特に低温（−２０℃）でも砕けた破片の発生及び落下に対して保護されている。しかし、この中央の配置がこのようなプレートの製造に関するかなり高い要求を課していることが確認ができる。
【０００３】
欧州特許第０８２６８３２号明細書からは、プラスチック材料からなるフィラメントを含有し、前記フィラメントが中央に配置されていないアクリルポリマーからなる破壊安全性の防音プレートは公知である。むしろ、このフィラメントは、場合によりクラッシュにさらされる表面とは反対の表面に関して、プレートの全体の厚さの２０〜３５％の距離に配置されている。前記の欧州特許第０８２６８３２号明細書の記述からは、意想外に、中央配置でない破壊安全性の防音部材が得られているとしている。しかし、ここで主張された効果を信頼性を得るために適用した試験方法は比較的信憑性に乏しい、それというのも加えられた衝突エネルギーは不十分な高さの範囲にあるためである。それに対して、欧州特許第０４０７８５２号明細書による部材は容易にＤＩＮ５２２９０に基づくテストに合格しており、つまり両側を固定せずに載せた該当するプレートは９ｍの高さから落下する４．１ｋｇの質量を有する鋼球の衝突時にこなごなに破砕されず、飛散する破片は生じなかった。特に、生じた全ての破片は埋め込まれたフィラメントによって繋がっていた。
【０００４】
本発明の場合、予期せずかつ意想外に、埋め込まれた少なくとも１つのフィラメントが、前記フィラメントの末端部を通過して想定される直線から１ｍｍ以上の最大たるみを有する冒頭に記載した種類のプレートを用いて破壊安全性と防音保護とを同時に達成できることが見出された。
【０００５】
アクリルガラスマトリックス中でのプラスチックフィラメントのある意味でこの「垂れ下がった」配置は、一定の状況下では、関連する試験の場合、例えばＺＴＶ−ＬＳＷ８８ ３．４．２．によるるかつ連邦交通大臣（Bundesminister fuer Verkehr）の指針ＬＳ３：「道路沿いの防音壁の施工のための付加的な技術的規定及び基準（Zusaetzliche Technische Vorschriften und Richtlinien fuer die Ausfuehrung von Laermschutzwaenden an Strassen）」による試験の場合に防音壁として適した本発明によるプレートの有利な挙動が生る。最大たるみ（maximale Auslenkung）とは本発明の範囲内で、それぞれのフィラメントの両端部の間に生じる想定された線とフィラメントとの最大の距離であると考えられる。有利な実施態様において、本発明によるプレートは最大たるみは３ｍｍ以上であることを特徴とする。さらに、本発明によるプレートにおいて最大たるみが５ｍｍ以上であるのがさらに有利である。
【０００６】
最大たるみはこの場合、フィラメントがプレートの外側になるようなことはなく、むしろ本発明の範囲内で、プラスチックフィラメントは実際に埋め込まれていることが保障される。最大たるみ（さらに簡単にプラスチックフィラメントの湾曲として表される）は従って本発明の場合、フィラメントの太さ、つまりフィラメントの直径を差し引いたプレートの厚さよりも大きくない。
【０００７】
プラスチックフィラメントのたるみは本発明に場合の１実施態様においてプレート平面に対してほぼ垂直方向であることができる。埋め込まれたフィラメントのこのような態様は、例えば、フィラメントが重力の影響下で横型のチャンバ法（liegenden Kammerverfahren）によるアクリルガラス成形材料中にキャスティング目的で埋め込まれることにより達成することができる。
【０００８】
この実施態様とは別に、プラスチックフィラメントのたるみがプレート平面に対してほぼ水平方向であるのも有利である。フィラメント配置のこのような態様は、例えばプレートをいわゆるロステロ法（Rostero-Verfahren）によりキャスティングすることにより自由に得られる。この方法の場合通常である縦置きのチャンバの場合、フィラメントは重力の影響下でプレート平面に対して平行に湾曲するか又はたるむ。
【０００９】
本発明によるプレートのもう一つの有利な態様は、前記プレートはフィラメントのたるみがプレート平面に対して垂直方向であるフィラメント並びにフィラメントのたるみがプレート平面に対して水平後方であるフィラメントを有するように前記プレートがフィラメントを含有するように設計される。安全フィラメントのこのような配置は例えば、２つの異なる長さのフィラメントを使用し、従って一方のフィラメントはガラス表面に対して平行であり、他方のフィラメントはプレー平面に対して垂直であることにより得られる。同様にそれぞれガラス表面に対して垂直もしくは水平のたるみの１５ｍｍの２枚のプレートを張り合わせて３０ｍｍの厚さのプレートにし、それにより本発明によるプレートが得られる。特別な場合は、巻き線状の埋め込まれたポリアミドフィラメントからなり、これは特に有利な破壊挙動を示す。この場合、透明なポリアミドフィラメントを使用するのが有利である、それというのもプラスチックの透明性が著しく損なわれるためである。
【００１０】
本発明によるプレートの措置及び製造に応じて、ポリマーマトリックス中でのプラスチックフィラメントのほとんど任意の整列が可能である。プラスチック平面に対する垂直方向又は水平方向の配置の他に、この限界値の間での自由な段階にあるたるみを達成することができる。
【００１１】
本発明によると、このフィラメントはプレートの一方の表面に対してほぼ平行方向に延在することができる。
【００１２】
さらに、本発明はポリマーマトリックス中に、表面に対して平行方向に延在するのではなく、例えば斜めに延在するフィラメントを埋め込むことも可能である。
【００１３】
これは、特に有利な実施態様における第１の態様に関して、少なくとも１つのフィラメントのフィラメント末端部がプレート平面における表面に対して及び／又はプレートのエッジの一つに対してほぼ同じ距離を有することを意味する。前記の条件が満たされる限り、フィラメントはプレート平面における表面に対して及び／又はプレートのエッジの一つに対してほぼ平行に埋め込まれている。
【００１４】
また、第２の態様に関して、フィラメント末端部の距離がプレート平面における表面に対して及び／又はプレートのエッジの一つに対して異なっている実施態様も有利である。後に挙げた状況からはちょうど、本発明による防音部材の製造が先行技術の部材の製造と比較して明らかに簡素化されていることが解る。それというのも、破壊特性において欠点を有さずに明らかに大きな許容性を受け入れる余地があるためである。
【００１５】
基本的に見て、埋め込まれたプラスチックフィラメントは１方向でのみ相互に平行に延在するか、又は２方向以上で相互に平行に延在するように配置されている。その際、後に挙げた場合には、２つの方向が９０゜の角度を形成するか又は９０゜ではない角度を形成することも可能である。
【００１６】
プラスチックフィラメントとしてポリアミド又はポリプロピレンからなる単繊維フィラメントが特に適しており、それというのもフィラメントを取り囲むアクリルガラスに対するその付着は比較的わずかであり、従って場合により低温の場合でも破壊強さの損失はわずかであるためである。アクリルガラスの破損の際に単繊維プラスチックフィラメントは伸び、その結果破断しないか又は場合によりわずかな部分破断し、それにより生じた破片は飛散しない。単繊維フィラメントの直径は０．２〜２．０ｍｍの間にあるのが有利である。隣接するフィラメント間の横側の間隔は８〜１００ｍｍの範囲内にあることができる。しかしながら、より小さな及びより大きな間隔も実現できる。
【００１７】
さらに、少なくとも一部のフィラメント又は全てのフィラメントはコントラストが強く着色されていてもよい。例えば黒色の着色は防音部材の造形のために用いられ、他方ではそれにより鳥類から部材を保護することもできる。
【００１８】
本発明によるプレートはアクリルガラスからなり、当業者には自体公知の材料から製造される。このプレートは有利にメチルメタクリレート−シロップからキャスティングすることができる。プレートのサイズは約１ｍ×２ｍ〜２ｍ×３ｍの範囲内で変動する。このプレートの厚さは例えば５〜３０ｍｍ、有利に１２〜２５ｍｍ、特に１５〜２０ｍｍの範囲内にある。
【００１９】
本発明によるプレートは一連の特に有利な特徴の点で有利である：
本発明によるプレートは、特に高い破壊速度で又は低温で、著しく良好な破片飛散防止特性を有する。＞３ｍｍのフィラメントのたるみ、フィラメント末端部のずらされた配置、又はポリアミドフィラメントの二重層の配置もしくは安全フィラメントの網目状のたるんだ配置が特に有利である。
【００２０】
ここに記載されたプレートは有利に鉄道分野もしくはリニアモータ分野における防音壁としての使用のために適している、それというのもここでは特に高い破壊速度が生じることがあるためである。本発明によるプレートのもう一つの利点は、片側が固定された場合に生じ、著しくたるんだ２つの層又はたるんだ網は、中央に配置された表面に対して平行に位置するポリアミドフィラメントプレートと比べて優れた飛散防止を示す。
【００２１】
次に、本発明を添付図面を示しながら実施例により詳説する。
【００２２】
図１中で符号１は埋め込まれたプラスチックフィラメントを有するアクリルガラスからなるプレートを表す。符号２はポリマーマトリックスであり、符号３はポリアミドフィラメントを表す。４及び４′はフィラメントの始端部及び終端部を表す。フィラメント始端部及び終端部と表面５との距離は、フィラメント始端部及び終端部と表面６との距離と同じである。フィラメント３はフィラメント始端部４とフィラメント終端部４′との間の半分の距離に最大たるみを有する、つまり４と４′との間を結ぶ想定される線、つまり４と４′との間を結ぶ直線から逸脱している。
【００２３】
図２中には、表面５もしくは表面６に対して４と４′との同じ距離を示すが、両方の表面５及び６に対する距離は異なる本発明によるもう一つの実施態様が示されている。つまりフィラメントは中央ではなく、つまり対称でなく、むしろ示されたフィラメントは非対称に埋め込まれている。
【００２４】
図３に示された実施態様は、ポリマーマトリックス中に「斜めに」埋め込まれたフィラメントである。これは特に、フィラメントの末端部４及び４′の距離がプレート平面中の一方の同じ表面に対して（面５又は６）に対して異なっている特徴を満たす。
【００２５】
本発明によるフィラメント配置のもう一つの態様は図４により記載されている。これは２つの可視の埋め込まれたフィラメント３及び３′を有し、このフィラメントは交互に配置されている。つまり、一方のフィラメント３′はもう一方の見えるように図示されたフィラメント３よりも著しく「垂れ下がっている」か又は「たるんでいる」。２つの見えるように図示されたフィラメント３及び３′はプレート中の一連のフィラメントの代わりであってもよいことは明らかである。さらに、フィラメントの一方があまりたるんでいないか又はあまり垂れ下がっておらずに埋め込まれており、第２の図示されたフィラメント（符号３′）は通常の状態よりも相対的に著しくたるんでいることも明らかである。図４ｂにはフィラメント３及び３′の状態を図４ａからの線Ａ−Ａに沿った断面図により詳説される。
【００２６】
本発明による防音部材のもう一つの実施態様が図５に示されている。これは相互に多層配置のフィラメントである。これは直接相互にたるんで配置されていることができ、多層に配置されたフィラメントを有する実施態様も本発明に属する。
【００２７】
前記の図４ａ、４ｂ及び５ａ、５ｂと同様に、図６は断面図だけではなく、上から見た図で本発明によるプラスチックフィラメントの配置のもう一つの実施態様を示す。図６ａ、６ｂはたるんだフィラメントの網目状の配置も可能であることを明確に示す。
【００２８】
図７はもう一つの実施態様の断面図でフィラメントの最大たるみを明確に示す。この距離はフィラメント太さを差し引いたプレートの厚さが最大である。
【００２９】
図８にはもう一つの実施態様が示されている。ここでは、フィラメントのたるみを変化させた実施態様が断面図で示されている。この最大たるみは例えば約２０ｍｍのプレートの厚さの場合、たいてい緊張されたフィラメントで１ｍｍから最大のたるみを有するフィラメントで１９ｍｍに増大する。
【００３０】
最後に、図９により本発明の範囲内で可能なもう一つの実施態様を示す。断面図中ではフィラメントの波状の配置が確認できる。
【００３１】
最後に、図１０は埋め込まれたプラスチックフィラメントの配置が、プレート表面に対して平行方向に延在するたるみ又は最大たるみを有する一つの実施態様を明確にする。すでに示唆されたように、フィラメントのこのような配置はロステロ法の場合に容易に得ることができる。
【００３２】
次の実施例は本発明による防音部材の有利な特性を裏付ける。
【００３３】
例１：
図１によるアクリルガラスプレートの製造のために、２０ｍｍで周囲を取り囲む封止を備えた２×３ｍのサイズの研磨されたシリケートガラスからなる２枚のプレートからチャンバを形成した。このチャンバ内にそれぞれ３０ｍｍの間隔で相互に平行に２ｍｍの直径を有する単繊維のポリアミドフィラメントを張った。このポリアミドフィラメントの長さは５ｍｍのポリアミドフィラメントのたるみが実現されるように決定された。その後、チャンバ中にラジカル形成開始剤を含有するメチルメタクリレートシロップを充填した。充填されたチャンバは水浴中にもたらされ、シロップは熱供給により高分子量のポリメチルメタクリレートからなるプレートに硬化した。このチャンバを横置きで重合させると、フィラメントのたるみはＰＭＭＡ−表面に対し垂直方向に行われる。離型後に、ポリアミドフィラメントが埋め込まれた約２×３ｍのサイズ及び２０ｍｍの厚さのキャスティングされたアクリルガラスプレートが得られる。ポリアミドフィラメントの位置及びフィラメントのたるみは超音波音響測深器（測定周波数１０メガヘルツ）を用いて測定し、ＰＭＭＡ−表面とポリアミドフィラメントとの距離を測定するために測深器の測定ヘッドは送信機と受信機とを備えている。プレートの中央では４ｍｍの最大たたるみが測定された。
【００３４】
こうして得られたプレートを振り子試験にかけた。一般にこの試験の実施のために４００ｋｇの梨型鋼を１．６メータの高さに持ち上げ、それを用い手プレートを破壊する。２５ｃｍ^２より大きくなくかつ＜１５゜の角度を有する飛散した破片の発生が評価基準として利用される。
【００３５】
振り子試験の実施：
２×３ｍのサイズのプレートの３辺を鋼製枠構造体に取り付けた。プレートのそれぞれの角に約１５ｃｍの間隔で安全保持装置の収容のために用いられる穴が存在し、つまり、鋼製の縄が用いられ、この縄はアクリルガラスプレートの４箇所の穴を通し、枠構造体に固定されている。この構造は透明防音壁の通常の取り付けに相当する。アクリルガラスからエネルギー減衰壁までの間隔は１．２４ｍである。通常の場合、この梨型鋼はアクリルガラスを破壊し、この木壁により止められる。
【００３６】
アクリルガラス板を１．６ｍの高さからプレートに衝突する「梨型鋼」により破壊した。この梨型鋼は２つの部分球を溶接したものからなる。衝突速度は５．６ｍ／秒であり、エネルギーは６．２７８ジュールである。この測定は２０℃並びに−２０℃で実施し；両方とも飛散した破片は生じなかった。破壊エネルギーに対して、破壊物の方向にフィラメントのたるみがあるか又は反対方向にフィラメントのたるみがあるかは問題にならなかった。
【００３７】
例２ 複合部材の製造：
図１０に従って、ロステロ炉中で２０ｍｍの厚さの封止材でチャンバを組み立てた。このチャンバ内へ３０ｍｍの間隔でポリアミドフィラメントをはめ込み、このフィラメントは表面に対して平行方向で５ｍｍのたるみを有していた。使用したポリアミドフィラメントの直径は２ｍｍであった。こうして製造されたチャンバを、ラジカル形成開始剤を含有するメチルメタクリレートシロップで充填した。充填後にチャンバを排気し、５０℃に加熱することにより重合を開始させた。重合チャンバを垂直に配置することにより、ポリアミドフィラメントは表面に対して水平方向にたるんだ。プレートが完全に硬化した後、プレートを離型し、破壊試験を行った。−２０℃でも並びに＋２０℃でも飛散した破片は生じなかった。
【００３８】
例３：
例１と同様に行うが、単繊維ポリアミドフィラメントの代わりに２ｍｍの直径の単繊維フィラメントからなる５０×５０ｍｍのメッシュ幅を有し８ｍｍの最大たるみを有するポリアミド格子網を用いて製造した。このプレートは２０ｍｍの厚さを有し、振り子試験にかけたが、プレートの３辺ではなく１辺に取り付けた。２０℃での振り子試験の際に、このプレートの場合に飛散した破片は生じなかった。
【００３９】
例４：
例１と同様に行った。振り子試験を８ｍの高さで実施した。衝突速度は１２．５３ｍ／秒であり、エネルギーは３１．３９２ジュールであった。２０℃で飛散した破片は生じなかった。破壊エネルギーにとって、破壊物の方向にフィラメントのたるみがあるか又は反対方向にたるみがあるかは問題にならなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による第１のフィラメント配置の防音部材の断面図
【図２】 本発明による第２のフィラメント配置の防音部材の断面図
【図３】 本発明による第３のフィラメント配置の防音部材の断面図
【図４】 図４ａは本発明による第４のフィラメント配置の防音部材の断面図を表し、図４ｂは図４ａのＡ−Ａ線に沿った断面図を表す
【図５】 図５ａは本発明による第５のフィラメント配置の防音部材の断面図を表し、図５ｂは図５ａのＡ−Ａ線に沿った断面図を表す
【図６】 図６ａは本発明による第６のフィラメント配置の防音部材の断面図を表し、図６ｂは図６ａのＡ−Ａ線に沿った断面図を表す
【図７】 本発明による第７のフィラメント配置の防音部材の断面図
【図８】 本発明による第８のフィラメント配置の防音部材の断面図
【図９】 本発明による第９のフィラメント配置の防音部材の断面図
【図１０】 プレート平面に対して垂直方向にたるんで埋め込まれたプラスチックフィラメントを有するロステロ法により製造したプレートの斜視図
【符号の説明】
１ プレート
２ ポリマーマトリックス
３ フィラメント
４，４′ フィラメント末端部
５ 表面
６ 表面

Claims (15)

1. ガラスの破損時の破片飛散防止のために単繊維プラスチックフィラメントが埋め込まれた、それ自体壊れやすいアクリルガラスからなる、防音壁として適したプレートにおいて、少なくとも１つのフィラメントが、このフィラメントの両端部を通過して想定される直線から１ｍｍ以上の最大たるみを有することを特徴とする、防音壁として適したプレート。
2. 最大たるみが３ｍｍ以上である、請求項１記載のプレート。
3. 最大たるみが５ｍｍ以上である、請求項１又は２記載のプレート。
4. たるみがプレート平面に対してほぼ垂直方向である、請求項１から３までのいずれか１項記載のプレート。
5. たるみがプレート平面に対してほぼ水平方向である、請求項１から３までのいずれか１項記載のプレート。
6. プレートは、フィラメントのたるみがプレート平面に対してほぼ垂直方向であるフィラメント、並びにフィラメントのたるみがプレート平面に対してほぼ水平方向であるフィラメントを含有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のプレート。
7. 少なくとも１つのフィラメントのフィラメント末端部が、プレート平面内の同じ表面に対して及び／又はプレートの同じエッジに対してほぼ同じ距離を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載のプレート。
8. 少なくとも１つのフィラメントのフィラメント末端部の距離がプレート平面内の同じ平面に対して及び／又はプレートの同じエッジに対して異なっている、請求項１から６までのいずれか１項記載のプレート。
9. 埋め込まれたフィラメントが１方向で相互に平行に延在する、請求項１から８までのいずれか１項記載のプレート。
10. 埋め込まれたフィラメントが２方向で相互にそれぞれ平行に延在する、請求項１から８までのいずれか１項記載のプレート。
11. ２つの方向がほぼ９０゜の角度を形成する、請求項１０記載のプレート。
12. ２つの方向が９０゜とは異なる角度を形成する、請求項１０記載のプレート
13. プラスチックフィラメントが０．２〜２．０ｍｍの直径を有するポリアミドからなる単繊維フィラメントである、請求項１から１２までのいずれか１項記載のプレート。
14. プラスチックフィラメントが８〜１００ｍｍの側面の間隔で延在する、請求項１から１３までのいずれか１項記載のプレート。
15. フィラメントの少なくとも１部が強いコントラストに着色されており、それによりこの部材の造形及び／又は鳥類保護に利用される、請求項１から１４までのいずれか１項記載のプレート。

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