JP5433314B2 - 防音材、防音性合成樹脂管部材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
したがって、防音効果とは、吸音層の吸音効果と遮音層の反射効果を組み合わせたものとして定義されている。
また、筒状に成形した遮音シートの内周に軟質吸音材を積層し、長手方向にわたって割り溝を設けた配管用遮音材も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、防音材を筒状に成形し、割り溝を設けた吸音材の作製は、特別な工程を必要とし、コストアップの要因となる上、得られた筒状の防音材がかさばり、保管、運搬する際に、多大のスペースを必要とするという課題を有している。
この不織布は、吸音性はあるものの、遮音材が組み込まれておらず、この不織布層を通過した音は、そのまま外部に放散するため、防音性に問題がある。
これは、吸音材層、遮音材層を設けた防音材構造を示しているが、各層は、粘着材層、接着剤層等を用いて接合されており、遮音材層が排水時の振動や結露水等により剥離する危険性がある上、高価なゴムやプラスチックシートを用いるため、コスト高となる。
この方法においては、吸音層と遮音層とを設けているため、防音効果は高いと推量されるが、遮音層が高価である上、吸音層の配管側に、配管に対して平行に高精度にシワを形成することは、工程的に面倒で、煩雑である。
[1]水硬性無機組成物とポリマー混和剤とからなる、破断時の伸び率が5%以上の弾性モルタルを、不織布又は連続気泡フォームに含浸させた含浸層からなる遮音層と、前記弾性モルタル非含浸の不織布又は連続気泡フォームとからなる吸音層の2層からなることを特徴とする防音材、
[2]水硬性無機組成物とポリマー混和剤とからなる、破断時の伸び率が5%以上の弾性モルタル層からなる遮音層と、前記弾性モルタル非含浸の不織布又は連続気泡フォームからなる吸音層の2層からなることを特徴とする防音材、
[3]水硬性無機組成物とポリマー混和剤とからなる、破断時の伸び率が5%以上の弾性モルタル層と、前記弾性モルタルを不織布又は連続気泡フォームに含浸させた含浸層の2層からなる遮音層と、前記弾性モルタル非含浸の不織布又は連続気泡フォームからなる吸音層の3層からなることを特徴とする防音材、
[5]前記ポリマー混和剤が、水性ポリマーディスパージョン、ポリマー水溶液及び再乳化型粉末樹脂のうちから選ばれた少なくともいずれか1種であることを特徴とする上記[1]〜[4]のいずれかに記載の防音材、
[6]前記不織布が、有機系繊維又は無機系繊維の圧縮体又はフェルトであることを特徴とする上記[1]〜[5]のいずれかに記載の防音材、
[7]前記弾性モルタルの密度が、1.3g/cm3以上であることを特徴とする上記[1]〜[7]のいずれかに記載の防音材、
[8]前記遮音層の、前記吸音層との接触面との反対側の表面が不織布又は連続気泡フォームで被覆されていることを特徴とする上記[1]〜[7]のいずれかに記載の防音材、
を開発することにより、上記の課題を解決した。
[9]上記[1]〜[7]のいずれかに記載の防音材が、前記吸音層を内面にして、合成樹脂管又はその継手の外面に、少なくとも1重に設けられていることを特徴とする防音性合成樹脂管部材、
[10]排水用配管材料として用いられることを特徴とする上記[9]記載の防音性合成樹脂管部材、
[12]上記[9]記載の防音性合成樹脂管部材を製造する方法であって、前記防音材をシート状に成形し、合成樹脂管又はその継手の外面に、少なくとも1重に巻き付けることを特徴とする防音性合成樹脂管部材の製造方法、
[13]上記[9]記載の防音性合成樹脂管部材を製造する方法であって、不織布又は連続気泡フォームからなる吸音層を合成樹脂管又はその継手の外面に、少なくとも1重に巻き付けた後、水硬性無機組成物とポリマー混和剤とからなる、硬化後の破断時の伸び率が5%以上の弾性モルタルを、前記吸音層に塗布、吹き付け又は含浸させることにより、前記吸音層の外面に遮音層を形成することを特徴とする防音性合成樹脂管部材の製造方法、
を開発することにより、上記の課題を解決した。
また、本発明に係る合成樹脂管部材は、前記防音材を合成樹脂管等の外面に形成したものである。
前記弾性モルタルは、硬化体となった後でも、破断時の伸び率が5%以上あり、モルタル自体の面密度が比較的高く、防音性に優れた製品を安価で製造することができる。
特に、不織布の一側面側から、その一部に弾性モルタルを直接塗布、吹き付け又は含浸等させて被覆することにより、上記の2層又は3層を形成するため、これらの層は一体化しており、吸音層と遮音層の剥離の心配はほとんどない。遮音層が弾性モルタルのみからなる場合においても、不織布等の表面の微細な起毛部分等に前記弾性モルタルが食い込むことにより、一体化させることが可能である。
さらに、遮音層は、不織布等で強化された弾性モルタル層であるため、強い振動を受けても、内面の不織布等からなる吸音層の振動吸収性と併せて、ひび割れの危険性もなく、安全に使用することができる。
(1)吸音層と弾性モルタルもしくはその含浸層からなる遮音層との2層、又は、吸音材層と弾性モルタル含浸層と弾性モルタル層との3層からなる防音材及び前記防音材の遮音層表面が不織布等で被覆された防音材及び該防音材が外面に形成された防音性に優れた合成樹脂管部材を安価で提供することができる。
(2)防音材表面は、弾性モルタル又は弾性モルタルを含浸した遮音層で被覆されているため、吸音層に無機系繊維を使用した場合、耐火性を有するとともに、施工時に吸音層の不織布繊維の飛散を防止することができる。
(3)本発明に係る防音材は、壁面被覆のみならず、配管等の被覆も可能であり、排水管を被覆することにより、住宅等の排水騒音のみならず、配管等の振動も吸収することができる。
(4)吸音層に弾性モルタルを塗布、吹き付け又は含浸させているため、接着剤を使用しなくても、吸音層と遮音層との剥離を確実に防止することができる。特に、排水管等の振動による弾性モルタル含有層の剥離に対する抵抗力が抜群に高い。
(5)弾性モルタルを使用しているため、弾性モルタル硬化後であっても、柔軟性があり、成形加工が容易である。
前記防音材がシート状の場合は、住宅等において音波発生源となる不定形の物品(例えば、排水管、その継手等)や、凹凸がある壁面等であっても、吸音層は柔軟性に優れているため、容易に貼り付けることができ、その後、弾性モルタルを塗布、吹き付け又は含浸さて被覆することにより、安価で容易に防音性を付与することができる。
また、弾性モルタルは、それ自身が、ある程度の耐火性能を有しているため、筒状とした防音材の内部に合成樹脂管等を挿入することにより、戸建て住宅用の耐火性を有する排水等配管用防音性合成樹脂管等を容易に製造することができる。
本発明に係る防音材は、内側から、不織布等からなる吸音層と、弾性モルタルもしくはその含浸層からなる遮音層との2層構造、あるいはまた、前記吸音層と前記弾性モルタル含浸層と弾性モルタル層の3層構造である。また、これらの遮音層表面を不織布等の吸音材で被覆してもよい。
また、図2に、破断時の伸び率が5%以上の弾性モルタルの単独層3と、該弾性モルタルが含浸されている不織布等からなる遮音層2と、前記弾性モルタルを含浸させていない不織布等からなる吸音層1との3層からなる防音材を示す。
また、前記弾性モルタルは、運搬等の取扱いを考慮するときは、軽量であるほど好ましいが、その遮音性は、密度が高いほど有効であるため、両者のバランスから、硬化後の密度は、1.3g/cm3以上、好ましくは、1.4g/cm3以上、より好ましくは、1.5g/cm3以上である。
前記ポリマー混和剤としては、水性ポリマーディスパージョン、再乳化型粉末樹脂(JIS A 6203)、ポリマー水溶液、液状ポリマー(モノマー)が挙げられる。セメントとの混和性があり、セメントノロ又はモルタルに伸び率を付与できるものであれば、いずれを用いても差し支えないが、本発明においては、水性ポリマーディスパージョン、ポリマー水溶液又は再乳化型粉末樹脂が好ましい。
また、前記ビニル系樹脂としては、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、乳酸ビニル、酪酸ビニル、ピバル酸ビニル、ビニルバーサタイト及び安息香酸ビニルのうちの少なくとも1種をモノマー成分として構成される重合体(ホモポリマー又はコポリマー)が挙げられる。これらのモノマー成分とそれ以外の他のモノマー成分からなる共重合体としては、具体的には、EVA樹脂(エチレン・酢酸ビニル共重合体)、酢酸ビニル・アクリル共重合体樹脂、エチレン・塩化ビニル共重合体樹脂、酢酸ビニル・ビニルバーサタイト共重合体樹脂等が挙げられる。
前記エマルジョンとしては、弾性モルタルによるシート状成形体が所望の可撓性(弾力性)、寸法安定性、耐衝撃性、耐ひび割れ性を有し、さらに好ましくは、耐候性をも備えるものとなるものがよい。具体的には、樹脂エマルジョンとしては、(メタ)アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、塩化ビニリデン系エマルジョン、塩化ビニル系エマルジョン、エポキシ系エマルジョン等が挙げられる。また、ゴムエマルジョン(ラテックス)としては、SBRエマルジョン、NBRエマルジョン等が挙げられる。
これらのエマルジョンは、1種単独で用いてもよく、あるいはまた、必要に応じて2種以上を任意に組み合わせて使用することもできる。
なお、これらの合成樹脂やゴムの分子量や重合度等は、得られるシート状成形体が上記特性を有するものであれば、特に制限されず、適宜選択することができる。
なお、前記ポリマー混和剤は、水硬性無機組成物等に比べて、相当高価であるため、防音材としての物性が許す限り、少量の配合量とすることが好ましい。
前記水硬性材料としては、価格、得られる弾性モルタルの物性(密度、遮音性)等から、最も好適な材料はセメントである。セメントとしては、例えば、普通、早強、中庸熱及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらにフライアッシュや高炉スラグ等を混合した高炉セメント等を使用することができる。寒冷地や冬季の使用においては、効果促進のために、早強ポルトランドセメント等の使用が好ましい。
非水硬性無機系粉は硬化体の伸び率を低下させる傾向があるため、配合する割合は、セメント100重量部に対して川砂、山砂等では100〜800重量部位である。発泡系材料の場合には、予めテストにより遮音性能を測定しておくことが好ましい。
ポリマー混和剤と水硬性無機組成物とを併用することにより、安価で、密度が適度であり、破断時の伸び率が5%以上、遮音性に優れた遮音層を形成することができる。
また、硬化速度が速く、かつ、得られる硬化体強度が大きく、弾性率が大きいときは、硬化後の運搬安定性、加工性、防音性合成樹脂管等としての配管施工後の振動吸収性の面からも、破断時の伸び率は、上記範囲であることが好ましい。
また、前記弾性モルタルは、それ自体、長期の水中養生を行わなくても強度発現に優れ、特に、引張強度及び曲げ強度が大きく、伸び能力も大である。硬化後は、ポリマーフィルムの形成による水密、気密性があるため、吸水及び透水に対する抵抗性が優れている。
また、前記不織布に代えて、発泡ウレタンフォーム等の連続気泡フォームも使用可能であり、フェルト層とほぼ同一程度の厚さで使用することができる。
ただし、連続気泡フォームは、不織布に比べて、弾性モルタル含浸層に対する補強効果が小さい。
なお、その外面を、さらに、不織布、樹脂フィルム、織布、表面コート材、遮音シート、その他の表面材で被覆するのは自由である。不織布等で被覆したときは、弾性モルタル層又は弾性モルタル含浸層による遮音層を透過した音波が、その外面で吸収緩和されるため、より優れた防音効果が得られる。
一方、不織布に代えて連続気泡フォームを用いた場合は、不織布に比べて弾性モルタルの浸透性に劣るため、通常の含浸操作では、弾性モルタル含浸層の形成が少なく、3層にならずに、弾性モルタル層及び連続気泡フォームからなるほぼ2層の防音材になる。この場合においても、弾性モルタル層又は弾性モルタル層と含浸層の合計の厚さは、0.5〜5mm確保することが好ましい。
特に、吸音層を予め合成樹脂管等に被覆するように作製しておき、これに弾性モルタルを含浸させることにより、継ぎ目のない防音材で被覆された耐火性及び防音性を有する合成樹脂管等を製造することができる。
ただし、本発明に係る防音材の適用対象となる配管は、上記のような合成樹脂製のものに限られず、鋳鉄管、塩化ビニルライニング鋼管、鋳鉄製特殊継手等であってもよい。これらに被覆した場合も、前記防音材は、優れた防音効果を発揮し得る。
音源からの音波は、吸音層でその一部を熱として変換して吸音され、この吸音層を透過してきた音波を遮音層で反射させ、音源の反対側又は排水管等の外部に音波が漏れることを防止することができる。
すなわち、合成樹脂管等を被覆する場合、(a)シート状に成形した防音材を合成樹脂管等に巻き付けてもよく、(b)予め吸音材を筒状に成形し、その表面側から弾性モルタルを塗布、吹き付け又は含浸させて筒状の防音材を作製した後、合成樹脂管等を挿入してもよく、(c)吸音材を合成樹脂管等の外面に巻き付けた後、前記吸音層の表面側から弾性モルタルを含浸させて防音性を有する合成樹脂管等としてもよい。(b)及び(c)の方法は、継ぎ目ができないため、好ましい方法である。
この防音性を有する合成樹脂管等は、通常、アパート、戸建て住宅等の建築物のトイレ、風呂場、台所等の排水管等に利用することができ、排水騒音を大幅に低減することが可能である。
なお、合成樹脂管等の外面に前記防音材を形成する場合、該防音材の形成は、必ずしも1重でなくてもよく、設計厚さに応じて、予め2重以上としたり、あるいはまた、合成樹脂管等の外面に連続して巻き付けたりして複数重になるようにしてもよい。
このように、隔壁等の防音材による被覆は、通常、アパート、戸建て住宅等の建築物の部屋、トイレ、風呂場、台所等の壁面に利用することができ、振動を防止し、防音性を有する居住区とすることができる。
[実施例1]
長さ1.4mの呼称径φ100mm硬質塩化ビニルパイプ(PVC管;重量4.78kg、外径約114mmφ)に、PETフェルト(材質PET;20デニール、厚さ5mm、面重量400g/m2)に硬化後の破断時の伸び率が153%の弾性モルタル(主成分:ポルトランドセメント、ポリマー混和剤:セレタックG(固形分56重量%、アクリル・EVA系エマルジョン)、Em/P=1、密度1.7g/cm3)を厚さ1mmまで含浸させた防音材(内側:フェルト層、外側:含浸層)を巻いたPVC管を作製した。
これを、半無響室(W:2m×L:3m×H:2m)内の試験装置(リオン社製 NA−29)にセットして、一定流量:4リットル/秒の水を定常的に流し、管壁面から50cm、床面から110cmの高さにセットしたマイクを用いて、発生する騒音を測定した。
等価騒音レベル(LAeq)として10秒間測定した値を騒音値とした。
また、そのときのオクターブ周波数分析の結果も併せて表1に示す。測定値は、いずれもA特性で計測したものである。
長さ1.4mの呼称径φ100mm硬質塩化ビニルパイプ(PVC管;重量4.78kg、外径約114mmφ)に、PETフェルト(材質PET;20デニール、厚さ10mm、面重量400g/m2)に硬化後の破断時の伸び率が100%の弾性モルタル(主成分:ポルトランドセメント、ポリマー混和剤:セレタックG(固形分56重量%、アクリル・EVA系エマルジョン)、Em/P=0.5、密度=2g/cm3)を厚さ1mmまで含浸させた防音材(内側:フェルト層、外側:含浸層)を巻いたPVC管を作製した。
これを用いて、実施例1と同様に、騒音測定を行った。これらの結果を表1に示す。
長さ1.4mの呼称径φ100mm硬質塩化ビニルパイプ(PVC管;重量4.78kg、外径約114mmφ)に、PETフェルト(材質PET;20デニール、厚さ5mm、面重量400g/m2)を巻いたPVC管を用いて、実施例1と同様にして、騒音測定を行った。これらの結果を表1に示す。
比較例1において、PETフェルトの外側にゴム系遮音シート(厚さ1mm、面重量2kg/m2)を巻いたPVC管を用いて、実施例1と同様にして、騒音測定を行った。これらの結果を表1に示す。
水硬性無機組成物の粉体として白セメント20重量部と砂(六呂屋9号砂)及び少量の添加剤と、ポリマー混和剤としてセレタックG(固形分56重量%、アクリル・EVA系エマルジョン)とを、表2のNo.1〜4に示す配合比(重量部)で混和させた弾性モルタルを調製し、硬化前及び硬化後のモルタルの性状を測定した。
これらの結果を表2に示す。
なお、硬化体の伸びの測定は、硬化体が脆く、チャックで挟むことができないため、フェルト上にシート状に作製したものを用いて行った。
これを用いて、実施例1と同様に、騒音測定を行った。これらの結果を表3に示す。
これにより、強度が向上し、靱性を保持するようになり、実用性を獲得し、軽量かつ柔軟性に富み、振動に対して強く、保存や移動等によっても、弾性モルタル層が破損されにくいものとなった。また、吸音層から遮音層である弾性モルタル層の剥離の心配がなく、流水の衝撃等による騒音防止等に優れた効果を有し、加工性に優れ、防音性を有する合成樹脂管となった。
また、合成樹脂管等又は音波発生源の表面を、吸音層に無機系の不織布等を用いた防音材で被覆することにより、耐火性及び防音性を付与することができ、不燃性あるいは難燃性の排水用複合管又は隔壁等としても使用可能となる。
2 弾性モルタル含浸層(遮音層)
3 弾性モルタル層
Claims (13)
- 水硬性無機組成物とポリマー混和剤とからなる、破断時の伸び率が5%以上の弾性モルタルを、不織布又は連続気泡フォームに含浸させた含浸層からなる遮音層と、前記弾性モルタル非含浸の不織布又は連続気泡フォームとからなる吸音層の2層からなることを特徴とする防音材。
- 水硬性無機組成物とポリマー混和剤とからなる、破断時の伸び率が5%以上の弾性モルタル層からなる遮音層と、前記弾性モルタル非含浸の不織布又は連続気泡フォームからなる吸音層の2層からなることを特徴とする防音材。
- 水硬性無機組成物とポリマー混和剤とからなる、破断時の伸び率が5%以上の弾性モルタル層と、前記弾性モルタルを不織布又は連続気泡フォームに含浸させた含浸層の2層からなる遮音層と、前記弾性モルタル非含浸の不織布又は連続気泡フォームからなる吸音層の3層からなることを特徴とする防音材。
- 前記水硬性無機組成物が、セメント、又は、セメントと非水硬性無機系粉とからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の防音材。
- 前記ポリマー混和剤が、水性ポリマーディスパージョン、ポリマー水溶液及び再乳化型粉末樹脂のうちから選ばれた少なくともいずれか1種であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の防音材。
- 前記不織布が、有機系繊維又は無機系繊維の圧縮体又はフェルトであることを特徴とする請求項1〜5に記載の防音材。
- 前記弾性モルタルの密度が、1.3g/cm3以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の防音材。
- 前記遮音層の、前記吸音層との接触面との反対側の表面が不織布又は連続気泡フォームで被覆されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の防音材。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の防音材が、前記吸音層を内面にして、合成樹脂管又はその継手の外面に、少なくとも1重に設けられていることを特徴とする防音性合成樹脂管部材。
- 排水用配管材料として用いられることを特徴とする請求項9記載の防音性合成樹脂管部材。
- 請求項9記載の防音性合成樹脂管部材を製造する方法であって、前記防音材を、前記吸音層を内側とし、前記遮音層を外側として、少なくとも1重の筒状に成形し、前記防音材の内面に、合成樹脂管又はその継手を挿入することを特徴とする防音性合成樹脂管部材の製造方法。
- 請求項9記載の防音性合成樹脂管部材を製造する方法であって、前記防音材をシート状に成形し、合成樹脂管又はその継手の外面に、少なくとも1重に巻き付けることを特徴とする防音性合成樹脂管部材の製造方法。
- 請求項9記載の防音性合成樹脂管部材を製造する方法であって、不織布又は連続気泡フォームからなる吸音層を合成樹脂管又はその継手の外面に、少なくとも1重に巻き付けた後、水硬性無機組成物とポリマー混和剤とからなる、硬化後の破断時の伸び率が5%以上の弾性モルタルを、前記吸音層に塗布、吹き付け又は含浸させることにより、前記吸音層の外面に遮音層を形成することを特徴とする防音性合成樹脂管部材の製造方法。
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