JP4304863B2 - 防音管部材 - Google Patents

Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、建築物の給排水装置や空調装置などの配管等に適用される防音管部材に関する。詳細には現場での防音層の取付作業を省くことができる防音管部材に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ますます室内環境、居住空間の快適性が求められる中で、騒音対策についても大きくクローズアップされており、配管等の給排水騒音の合理的かつ確実な防止対策は業界間でも開発が進められつつある。
【0003】
このような要望に応えるべく提案されたものとして、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防音部材を、現場で粘着剤などを用いて管の周りに取り付けるようにしたものがある。
【0004】
ところが、上述の防音部材を現場で管の周りに取り付けるようにしたものにあっては、建築物の給排水装置や空調装置などの配管自体、太さや長さが様々である上、直管やＬ管などその形状も様々に異なる配管場所に対応できる様に多種多様であることから、現場でこれらの管の周りに防音部材を隙間なく、しかも確実に取り付ける作業は大変に煩雑であった。
【0005】
また、一旦取り付けた後も、経時とともに或いは取り扱い時に、防音部材が剥がれてしまうことがあり、防音効果が損なわれていた。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、現場での防音層の取付作業を省くことができる防音管部材を提供することを目的とするものである。
【発明の開示】
【0007】
本発明は、建築物の給排水装置や空調装置などの配管として適用される防音管部材に関するものであって、当該防音管部材を構成する硬質樹脂管の周りに、樹脂層を形成し、該樹脂層を発泡させることにより、層内部と外皮部分とで発泡倍率が異なっており、前記外皮部分が未発泡若しくは低発泡となるようにした発泡樹脂層を一体に設けたことを特徴としている。このため、この防音管部材にあっては、現場での防音層の取付作業を省くことができる。また、この防音管部材にあっては、硬質樹脂管周りの発泡樹脂層が吸音性と遮音性とを兼備しており、従来の防音管のように、吸音層と遮音層とを別々に設けるという手間を省くことができる。
【0008】
前記発泡樹脂層の発泡倍率としては２〜５０が好ましく、この発泡樹脂層における外皮部分としては０．１〜５ｍｍの厚みを有することが望ましい。
【0009】
また、発泡樹脂層中には、同発泡樹脂層における双極子モーメント量を増加させる活性成分を配合することもできる。発泡樹脂層中に配合される活性成分としては、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルスルフィドなどのメルカプトベンゾチアジル基を含む化合物、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″テトラハイドロフタリミデメチル）−５′−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル｝ベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール基を持つ化合物、あるいはエチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレートなどのジフェニルアクリレート基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上が好ましい。
【0010】
また、前記活性成分の配合量としては、発泡樹脂層を構成する高分子１００重量部に対して１０〜２００重量部の割合がよい。
【0011】
本発明の防音管部材は、例えば前記硬質樹脂管が直管であって、その周りに前記発泡樹脂層が他の防音管部材に嵌め込まれる両端部を残して設けられていて、これをスライド可能とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の防音管部材を図面に示した実施の形態に従って詳細に説明する。本発明の防音管部材は、建築物の給排水装置や空調装置などの配管として適用されるものであり、当該防音管部材を構成する硬質樹脂管の周りに、樹脂層を形成し、該樹脂層を発泡させることにより、層内部と外皮部分とで発泡倍率が異なっており、前記外皮部分が未発泡若しくは低発泡となるようにした発泡樹脂層を一体に設けたことを特徴とするものである。
【0013】
前記硬質樹脂管は、従来より用いられているポリ塩化ビニルやポリエチレンを素材とするものであり、これを直管やＬ管などの形状に成形したものである。尚、硬質樹脂管の形状、太さ、長さなどは、用途や使用状態、使用箇所に応じて適宜決定される。
【0014】
本発明の防音管部材における発泡樹脂層は、発泡構造をなす層内部が吸音層として機能し、未発泡若しくは低発泡の外皮部分が遮音層として機能するようになっており、これら層内部と外皮部分とによって、前記硬質樹脂管内を流体が流れる際に生じる騒音が当該防音管部材外部の環境へ漏れ出るのを防止している。
【0015】
この発泡樹脂層は、ウレタン、クロロプレン、スチレンブタジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル、スチレンなどの従来より発泡成形用の高分子材料として用いられている樹脂をベースとし、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。
【0016】
この発泡樹脂層の厚みとしては３〜２０ｍｍの範囲が好ましい。というのは厚さが３ｍｍを下回ると、十分な吸音効果が得られなくなり、厚みが２０ｍｍを上回る場合には嵩高となってしまい、結果として、当該防音管部材を施工場所のスペース内に配管できないという事態を招く恐れがあるからである。
【0017】
また発泡樹脂層の発泡倍率としては、良好な吸音性を確保するという点からは２〜５０倍が好ましい。
【0018】
またこの発泡樹脂層において遮音層として機能する外皮部分は、０．１〜５ｍｍの厚みを有していて、良好な遮音性が確保されている。外皮部分の厚みが０．１ｍｍを下回る場合には十分な遮音性とが得られなくなる。一方、外皮部分の厚さが５ｍｍを上回るようにした場合、発泡樹脂層全体として十分な発泡成形が行われていないことになり、吸音層としての発泡部分における吸音性が低くなる。
【0019】
尚、外皮部分における遮音性を高めるため、発泡樹脂層中にフィラーを充填することもできる。もちろんこの場合、フィラーは外皮部分だけではなく、発泡部分にも充填されることになり、発泡樹脂層全体が遮音層として機能するようになる。この発泡樹脂層中に充填されるフィラーとしては、炭酸カルシウム、タルク、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化チタン、バライト、酸化鉄、酸化亜鉛、グラファイトなどを挙げることができる。尚、フィラーの充填量としては、十分な遮音性を確保しながらも、該発泡樹脂層の機械的強度が低下することがないよう、５０〜９５重量％とするのが望ましい。
【0020】
また発泡樹脂層には、発泡樹脂層における双極子モーメント量を増加させる活性成分を配合することもできる。活性成分とは、該発泡樹脂層における双極子モーメントの量を飛躍的に増加させる成分であり、当該活性成分そのものの双極子モーメント量が大きいもの、あるいは活性成分そのものの双極子モーメント量は小さいが、当該活性成分が含まれることで、発泡樹脂層における双極子モーメント量が飛躍的に増加するような成分をいう。
【0021】
ここで、防音管部材の発泡樹脂層における吸音性と双極子モーメント量との間の関係について説明する。一般に発泡構造を持つ吸音材に音のエネルギーが加わったとき、音は気泡内を衝突しながら通り抜け、この際に摩擦熱として消費されて、その減衰が計られることは知られている。
【0022】
本発明者らは、上述の音エネルギーの減衰メカニズムとは別の減衰メカニズムがあり、これらが共働して音エネルギーを減衰しているという理論を提唱している。すなわち、吸音材（発泡樹脂層）に音が衝突すると振動が発生する。このとき、図２に示すように吸音材（発泡樹脂層）１１内部に存在する双極子１２に変位が生じる。双極子１２に変位が生じるとは、吸音材（発泡樹脂層）１１内部における各双極子１２が回転したり、位相がズレたりすることをいう。
【0023】
図１に示すような音のエネルギーが加わる前の吸音材（発泡樹脂層）１１内部における双極子１２の配置状態は安定な状態にあると言える。ところが、図２に示すように、吸音材（発泡樹脂層）１１に音エネルギーが加わることで、吸音材（発泡樹脂層）１１内部に存在する双極子１２に変位が生じ、吸音材（発泡樹脂層）１１内部における各双極子１２は不安定な状態に置かれることになり、各双極子１２は、図１に示す安定な状態に戻ろうとする。
【0024】
このとき、エネルギーの消費が生じるのである。こうした、吸音材（発泡樹脂層）表面における摩擦熱の発生と、吸音材（発泡樹脂層）内部における双極子の変位、双極子の復元作用によるエネルギー消費とを通じて、吸音効果が生じるものと考えられるのである。
【0025】
上述の吸音効果が生じるメカニズムから、図１及び図２に示すような吸音材（発泡樹脂層）１１内部における双極子モーメントの量が大きくなればなる程、その吸音材（発泡樹脂層）１１の持つ吸音性能も高くなると考えられる。
【0026】
このことから、前述の活性成分を配合することで、発泡樹脂層における双極子モーメントの量は、同じ条件の下で３倍とか、１０倍とかいった量に増加することになり、これに伴って、エネルギーが伝達されたときの双極子の復元作用によるエネルギー消費量も飛躍的に増大し、予測を遥かに超えた吸音性能が生じることになると考えられる。
【0027】
このような作用効果を導く活性成分としては、例えばＮ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルスルフィドなどのベンゾチアジル基を含む化合物、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″テトラハイドロフタリミデメチル）−５′−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル｝ベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール基を持つ化合物、あるいはエチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレートなどのジフェニルアクリレート基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上を挙げることができる。
【0028】
前記活性成分の配合量としては、発泡樹脂層を構成する高分子１００重量部に対して１０〜２００重量部の割合が好ましい。というのは、活性成分の配合量が前記範囲外の場合には、活性成分を配合したことによる吸音性の飛躍的な向上が見られないことになるからである。
【0029】
上記の如く、活性成分が配合された発泡樹脂層は、双極子モーメントの量が飛躍的に増加し、もって優れた音エネルギーを吸収する性能（吸音性）を発揮するに至るのであるが、この発泡樹脂層における双極子モーメントの量は、図３に示す２−５０間における誘電率（ε′）の差として表される。すなわち図３に示す２−５０間における誘電率（ε′）の差が大きければ大きいほど、双極子モーメントの量が大きいということになる。
【0030】
さて、図３は誘電率（ε′）と誘電損率（ε″）との関係を示したグラフである。このグラフに示すように、誘電率（ε′）と誘電損率（ε″）との間には、誘電損率（ε″）＝誘電率（ε′）×誘電正接（ｔ２ｎδ）といった関係が成り立っている。
【0031】
本発明者は、吸音材料についての研究を通して、ここでいう誘電損率（ε″）が高ければ高いほど、エネルギー吸収性能（吸音性）も高いということを見い出したのである。
【0032】
この知見に基づいて、上述の発泡樹脂層における誘電損率（ε″）を調べたところ、周波数１１０Ｈｚにおける誘電損率が５０以上であるとき、当該発泡樹脂層は優れたエネルギー吸収性能（吸音性）を有していることが解った。
【0033】
上述の如き優れた吸音性と遮音性とを兼備した発泡樹脂層が前記硬質樹脂管の周りに連続した層として一体に成形されているのである。つまり本発明の防音管部材は、防音層を粘着層を介して硬質樹脂管に取り付けた従来の防音管とは異なり、発泡樹脂層が硬質樹脂管と一体なるように、硬質樹脂管周りに連続した層として成形されているので、現場での取付作業は全く不要なのである。
【0034】
本発明の防音管部材の具体的な成形方法としては種々の方法が考えられる。例えば硬質樹脂管をコアとし、これを金型内に装填して前記硬質樹脂管周りに樹脂層を形成する。そして、これを発泡成形することで硬質樹脂管の周りに未発泡若しくは低発泡の外皮部分を有する発泡樹脂層を設けるという方法がある。
【0035】
また、別の方法としては、硬質樹脂管の周面に樹脂を吹き付けて樹脂層を形成し、これを予定する防音管部材の内径を有する金属パイプ内に入れ、次いで硬質樹脂管側から加熱し、前記樹脂層を発泡させて発泡樹脂層を形成するといった方法が考えられる。
さらに別の方法としては、硬質樹脂管とその周面に設ける発泡樹脂層とを同時に押し出し成形した後に、前記硬質樹脂管側から加熱して前記樹脂層を発泡させて発泡樹脂層を形成するといった方法が考えられる。
【0036】
また、図４に示す防音管部材のように、硬質樹脂管が直管の場合には、その周りに発泡樹脂層が他の防音管部材に嵌め込まれる両端部を残して設け、発泡樹脂層が硬質樹脂管周面をスライド可能とすることもできる。すなわち図４に示す形態は、硬質樹脂管２０（直管）のＬ管に嵌まり込む両端部分を残して発泡樹脂層２１を形成し、これをスライド可能としたものである。この場合、当該防音管部材を施工場所の状況に応じて現場で適宜長さに切断する必要が生じたときに、発泡樹脂層２１を硬質樹脂管２０の一側方にスライドさせておき、同硬質樹脂管２０の他方端のみを切断すればよく、硬質樹脂管２０の長さ調節をより効率的に行うことができる。
【0037】
尚、本発明の防音管部材は、上記遮音性と吸音性とを兼備した発泡樹脂層の外側及びまたは内側に割振層や防振層など、給排水騒音をより効果的に低減化できるようなものであれば自由に追加して用いることができる。尚、この場合、追加使用する制振層や防振層も、発泡樹脂層と同じく硬質樹脂管周りに連続して一体に成形することはいうまでもない。具体的には発泡樹脂層と制振層と防振層とからなるもの、発泡樹脂層と制振層とからなるもの、発泡樹脂層と防振層とからなるものといった形態を採ることができる。また、図５に示すように、遮音性と吸音性とを兼備した発泡樹脂層２１を硬質樹脂管２０周りに連続して一体に成形するとともに、さらにその発泡樹脂層２１の外周りに遮音層２２を設けて遮音性能の向上を計ることもできる。
【0038】
このように、当該防音部材の用途や使用状態に応じて、上記各層の種類や積層順、各層の厚さや層の数など適宜決定し用いることにより、その用途や使用状態に最適な防音管部材を造り出すことができる。
【0039】
上記制振層としては、例えば上記塩化ビニル系樹脂にゴムを配合したものを挙げることができる。この場合においてゴムとしては、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｎ５０Ｒ）、スチレン−ブタジエンゴム（Ｓ５０Ｒ）、ブタジエンゴム（５０Ｒ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などがある。ゴムの配合は、常温で良好な粘弾性特性を得るためであり、その配合量は１０〜８０重量％が好ましい。この範囲よりも配合量が多かったり少なかったりした場合には、常温での十分な粘弾性特性が得られなくなる。
【0040】
この制振層にはフィラーを充填して制振性の改善を計ることができる。フィラーとしては、発泡樹脂層の説明箇所で例示したものと同じものを用いることができる。
【0041】
また防振層としては、例えばアクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｎ５０Ｒ）、スチレン−ブタジエンゴム（Ｓ５０Ｒ）、ブタジエンゴム（５０Ｒ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などのゴム系材料を主体とするもの、これらゴム系材料に樹脂をブレンドしたものなどを用いることができる。また防振層には、これに必要に応じて（硬度調整のため）、カーボンブラックや炭酸カルシウムなどのフィラーを充填することもできる。
【0042】
遮音層としては、例えば塩化ビニル単独で重合した樹脂のほか、塩化ビニル単量体と共重合し得る単量体のうちの少なくとも１種以上とランダム共重合またはブロック共重合して得られる、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体などの塩化ビニル共重合樹脂、あるいは塩化ビニル単量体とグラフト共重合し得る樹脂とグラフト共重合して得られる、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニルグラフト共重合体、ポリウレタン−塩化ビニルグラフト共重合体などの塩化ビニルグラフト共重合樹脂などの塩化ビニル系樹脂に、炭酸カルシウム、タルク、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化チタン、バライト、酸化鉄、酸化亜鉛、グラファイトなどのフィラーを充填したちの挙げることができる。この場合フィラーは、前述の発泡樹脂層の場合と同じように、５０〜９５重量％の充填量がよい。
【0043】
尚、本発明の範囲は、「請求の範囲」に定義されており、その範囲に含まれる全ての変更、形態を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、吸音材（発泡樹脂層）中の双極子の状態を示した模式図である。
【図２】図２は、吸音材（発泡樹脂層）に音エネルギーが加わったときの双極子の状態を示した模式図である。
【図３】図３は、誘電率（ε′）と誘電損率（ε″）との関係を示したグラフである。
【図４】図４は、硬質樹脂管（直管）のＬ管に嵌まり込む両端部分を残して発泡樹脂層を形成し、これをスライド可能とした防音管部材を示した斜視図である。
【図５】図５は、本発明の防音管部材の別例を示した要部拡大断面図である。

Claims (4)

1. 建築物の給排水装置や空調装置などの配管として適用される防音管部材であって、当該防音管部材を構成する硬質樹脂管の周りに、樹脂層を形成し、該樹脂層を発泡させることにより、層内部と外皮部分とで発泡倍率が異なっており、前記外皮部分が未発泡若しくは低発泡となるようにし、
   ウレタン、クロロプレン、スチレンブタジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル又はスチレンからなるベース樹脂に、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルスルフィドなどのベンゾチアジル基を含む化合物、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″テトラハイドロフタリミデメチル）−５′−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル｝ベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール、２−｛２′−ハイドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール基を持つ化合物、あるいはエチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレートなどのジフェニルアクリレート基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上の双極子モーメント量を増加させる活性成分が配合されている発泡樹脂層を一体に成形してなり、
   前記硬質樹脂管は直管であって、その周りに発泡樹脂層が他の防音管部材に嵌め込まれる両端部を残して設けられていて、スライド可能であることを特徴とする防音管部材。
2. 前記発泡樹脂層の発泡倍率が２〜５０であることを特徴とする請求項１記載の防音管部材。
3. 前記外皮部分が０．１〜５ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１または２記載の防音管部材。
4. 前記活性成分が発泡樹脂層を構成する高分子１００重量部に対して１０〜２００重量部の割合で配合されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の防音管部材。

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