JP7163004B2

JP7163004B2 - 板材パネル

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Publication number: JP7163004B2
Application number: JP2016207351A
Authority: JP
Inventors: 健一佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2022-10-31
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: JP2018066245A

Description

本発明は、間仕切壁として使用される板材パネルに関するものである。

間仕切壁等において、曲面形状を構成することがある。合板や石膏ボードなどの壁材は曲面を形成できないので、板材を湾曲させて曲面を形成していた。しかし、板材を所望の形状に湾曲させるためには、熟練した工員の技術が必要であった。出願人は、この問題を解決するため、装飾性及び強度を保ちつつ熟練工でなくても簡単に曲面を形成でき、取り付け取り外しの容易な板材パネルを、特許文献１に開示した。

特許文献１に開示された板材パネルは、さらに改善することができる。具体的には、壁面や天井面に施工した場合の音響効果である。壁面や天井面においては、反射係数が小さく吸音性能の高いものが好まれる。特許文献１に開示された板材パネルには、音響効果を改善する余地があった。

特開２０１２－１７２３２８号公報

本発明は、フラットな状態で輸送が可能であって経済的であり、装飾性及び強度を保ちつつ熟練工でなくても簡単に曲面を形成でき、取り付け取り外しの容易な板材パネルであって、吸音性能の高いものを提供することを課題とする。

特許文献１に開示された板材パネルは、２枚の硬質材の間に軟質材を挟んで構成されている。ここで、軟質材は、十分な吸音効果を有するものとすることができる。軟質材の吸音効果を活用して、板材パネル全体の吸音効果を実現する。

本発明の板材パネルは、
硬質材と軟質材とを板厚方向に積層して構成され前記板厚方向に見た平面視の形状が長方形状の板材パネルであって、
表面の第１の硬質材の層、裏面の第２の硬質材の層、及び前記第１の硬質材の層と前記第２の硬質材の層の間に設けられた軟質材の層（中間軟質材層）を含み、
前記第１の硬質材の層及び前記第２の硬質材の層以外の層は軟質材の層であり、
前記第１の硬質材の層には前記長方形の縦辺に平行な複数のスリット（表面側スリット）が形成され、
各前記表面側スリットは、その長さが前記縦辺の長さの２分の１～４分の３であり、その一端が前記長方形の横辺に接し、その深さが前記中間軟質材層に達し前記第２の硬質材の層には達せず、
前記複数の表面側スリットにはその一端が前記長方形の一方の横辺に接するもの（表面上側スリット）とその一端が前記長方形の他方の横辺に接するもの（表面下側スリット）とを含み、
平面視における、前記表面側スリットの面積は、前記長方形の面積に対して１５％～４０％であり、
前記第２の硬質材の層には前記縦辺に平行な複数のスリット（裏面側スリット）が形成され、
前記裏面側スリットは、その長さが前記縦辺の長さの２分の１～４分の３であり、その一端が前記横辺に接し、その深さは前記第２の硬質材の層を貫通し前記第１の硬質材の層には達せず、
前記複数の裏面側スリットにはその一端が前記一方の横辺に接するもの（裏面上側スリット）とその一端が前記他方の横辺に接するもの（裏面下側スリット）とを含み、
前記表面側スリットと前記裏面側スリットとは、前記横辺を側方から見た側面視において前記横辺の延びる方向に表裏入れ違いの位置に配され、
前記中間軟質材層は連続気泡の発泡材であることを特徴とする。

この特徴によれば、吸音性能の高い板材パネルが提供される。特許文献１に開示された板材パネルとの相違は、（１）表面側スリットの面積は、硬質材の長方形の面積に対して１５％～４０％である点、（２）中間軟質材層は連続気泡の発泡材である点、の２点である。この相違によって、吸音効果を高めることができる。連続気泡の発泡材としては、ウレタンフォーム等が知られている。

以下、特許文献１に開示された板材パネルと共通のメリットを説明する。
「硬質材」とは、加圧変形によって所望の曲面を得ることが困難な材質を言う。木、金属、プラスチック等の多くが硬質材に含まれる。
「軟質材」とは、加圧変形によって所望の曲面を得ることが容易な材質を言う。ゴム、軟性の合成樹脂等の多くが軟質材に含まれる。また、かかる軟質材は板材パネルの表面に加わる圧力を吸収する弾性を有する。
「スリット」とは、板材パネルの外側から見て帯状（太さを持った直線状）であるような板材内部に向けての切り込みを言う。
スリットは硬質材を貫通している。また、スリットの長さが縦辺の長さの２分の１～４分の３であり、上側スリットと下側スリットがあるので、いずれの長方形の横辺に平行な線上でもスリットがあり、長方形の横辺方向については特許文献１と同様に簡単に曲面を形成することができる。
スリットの長さは縦辺の長さの２分の１～４分の３である。２分の１以上の長さであり、横辺に平行な全ての直線はスリットと交わる。板材パネルの横辺方向について曲面を形成することができる。４分の３以下の長さであり、縦辺を貫いていない。
板材パネルがスリットによって分離されないので板材パネルを貫通するようにスリットを形成してもよい。勿論、板材パネルを貫通させずに、板材パネルの中間までの深さのスリットとしてもよい。
表面の層をスリットが貫通している限り、表面の層の硬質材の材質はいかなるものであってもよい。木材、金属材等を任意に選択して装飾性を持った板材パネルとすることができる。

本発明の板材パネルは、
前記表面上側スリットと前記表面下側スリットとが前記横辺の延びる方向に交互に配され、
前記裏面上側スリットと前記裏面下側スリットとが前記横辺の延びる方向に交互に配されていることを特徴とする。

この特徴によれば、特許文献１に開示された板材パネルと同様に、上側スリットと下側スリットとを交互に配することにより、上辺の近くや下辺の近くにおいてもスリットの間隔が小さくなり曲面の形成が容易である。
また、スリットの間隔が小さくなることによって表面の硬質材は細長い形状に分離される。板材パネルの表面に加わる圧力に対して、表面の硬質材は分離された細長い形状毎に変形して圧力を分散し吸収する。１つの細長い形状の部分にかかる圧力が隣接する細長い形状の部分に応力として伝達されるとしても、小さな応力である。これにより、板材パネルの表面に加わる圧力によって表面の硬質材が破損する可能性が小さくなる。

本発明の板材パネルは、
前記第１の硬質材の層及び前記第２の硬質材の層は木材の層であり、前記縦辺がその木材の木目方向の辺であることを特徴とする。

この特徴によれば、特許文献１に開示された板材パネルと同様に、表面の層を木材の層とすることにより、木質感による装飾性を得ることができる。
木材を細長い形状にする場合、その木材の長手方向に木目が入っていることによって変形による破損の可能性が小さくなる。スリットは縦辺に平行に形成されるので、縦辺を木目方向の辺とすれば、細長い形状の部分は、木目方向に長くなる。なお、ここで「木目方向の辺」とは厳密に木目と平行な辺である必要はない。長方形の板の縦方向又は横方向のうち木目により近い方向の辺としてよい。

なお、前記中間軟質材層は、前記板厚方向の力に対して７５ｋＰａ以上の引張強度を有するように構成できる。

連続気泡の発泡材である中間軟質材層は、軽量で柔軟な層となる。このため、外部からの力に対する板材パネル全体の耐性が、使用目的によっては不十分となってしまうことも否定できない。この特徴によれば、板材パネルの表面から押す力に対して、十分な耐性を保証することができる。

また、前記中間軟質材層は、９０ｋｇ／ｍ３以上の比重を有するように構成にすることができる。

この特徴によれば、中間軟質材層に一定以上の比重を持たせて物質の密度を上げることで、耐性を保証することができる。板材パネルの表面から押す力のみでなく、剪断力等への耐性も保証することができる。

本発明によれば、フラットな状態で輸送が可能であって経済的であり、装飾性及び強度を保ちつつ熟練工でなくても簡単に曲面を形成でき、取り付け取り外しの容易な板材パネルであって、吸音性能の高いものを提供することができる。

図１は、本発明の板材パネルの例を示す斜視図である。図２は、板材パネルの側面図である。図３は、曲面を形成した状態の例を示す図である。図４は、曲面を形成した状態の例を示す図である。図５は、連続気泡の発泡材を示す概念図である。図６は、板材パネルの平面図である。図７は、壁への設置を示す図である。図８は、測定条件を示す図である。図９は、測定対象を示す図である。図１０は、測定結果を示す図である。

以下、本発明の実施例を示す。

（板材パネルの基本構成）
図１は、本発明の板材パネルの例を示す斜視図である。板材パネル１は、表面の硬質材の層２、裏面の硬質材の層３及び中間の軟質材の層４が積層されている。表面の硬質材の層２及び裏面の硬質の層３は例えばプライウッドで構成され、中間の軟質材の層４は連続気泡の発泡材で構成されている。

表面の硬質材の層２には、複数の表面上側スリット５及び複数の表面下側スリット６が交互に設けられている。図２は、板材パネルの側面図である。表面上側スリット５及び表面下側スリット６は、表面の硬質材の層２を貫通し、中間の軟質材の層４の内部に到達している。

なお、裏面にも、表面と同様にスリットが設けられている。

以上の構成の板材パネル１は、横辺を湾曲させて曲面を形成することができる。図３は、曲面を形成した状態の例を示す図である。軟質材の層４は柔軟であり、湾曲することができる。表面の硬質材の層２及び裏面の硬質材の層３は、凸に湾曲する場合にはスリットを拡げ、凹に湾曲する場合にはスリットを狭め、スリット以外の部分は平面のままで全体として軟質材の層４の湾曲に合わせて変形する。

図４は、曲面を形成した状態の例を示す図である。図３と相違する波打った形状に湾曲させることもできる。

（発泡材の構造）
軟質材の層４は、連続気泡の発泡材によって形成されている。図５は、連続気泡の発泡材を示す概念図である。発泡材は生産時に存在する気泡によって略球形の小さな孔を無数に有している。連続気泡の発泡材は、（Ａ）に示すように、孔３１が結合して連続している。これに対し、独立気泡の発泡材は、（Ｂ）に示すように、孔３１が結合していない。

連続気泡の発泡材は、一側（図の上方又は下方）から侵入した流体が他側に流れることができる。独立気泡の発泡材は、できない。吸音効果でみると、連続気泡の発泡材は、空気が一側から他側に連続し、音が発泡材を通過することができ、反射が少ないので、吸音効果が高い。一方、独立気泡の発泡材は、音が発泡材を通過することができないので、吸音効果が低い。

（スリットの面積）
図６は、板材パネルの平面図である。表面の硬質材の層２の横幅をＷ、縦幅をＨとする。長方形状の表面の硬質材の層２の面積は、Ｗ×Ｈとなる。

表面上側スリット５の長さをＬ１、表面下側スリット６の長さをＬ２とする。表面上側スリット５の幅をＷＳ１、下側スリット５の幅をＷＳ２とする（ＷＳ２については非図示）。表面上側スリット５の数をＮ１（図ではＮ１＝９）、表面下側スリット６の数をＮ２（図ではＮ２＝８）とする。スリットの面積（表面上側スリット５の面積と表面下側スリット６の面積との合計）は、Ｎ１×ＷＳ１×Ｌ１＋Ｎ２×ＷＳ２×Ｌ２となる。

一例として、スリットの間隔をＷＢとし、ＷＢ＝１２ｍｍ、ＷＳ１＝ＷＳ２＝１．６ｍｍとすると、図では、Ｗ＝１２ｍｍ×９＋０．６ｍｍ×８＝１２０．８ｍｍとなる。また、Ｈ＝１２０ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝８０ｍｍ（＝Ｈ×２／３）とする。表面の硬質材の層２の面積は、１４，４９６ｍｍ^２、スリットの面積は２，１７６ｍｍ^２となる。スリットの面積の表面の硬質材の層２の面積に対する比率は、およそ１５％である。

上下のスリットの幅ＷＳ１とＷＳ２が等しいものとし（ＷＳとする）、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｒ×Ｈとする（本事例ではＲ＝２／３）と、隣接する２つのスリットの間では、スリットの面積の表面の硬質材の層２の面積に対する比率はＷＳ／（ＷＢ＋ＷＳ）×２Ｒとなる。図面左右両端における多少の変動があるが、実際に用いる板材パネルでは両端の面積は全体の面積に対して小さいので、スリットの面積の表面の硬質材の層２の面積に対する比率はおおよそＷＳ／（ＷＢ＋ＷＳ）×２Ｒとなる。ＷＢ、ＷＳ、Ｒを設計して定めることが可能である。

（吸音効果）
スリットの面積の表面の硬質材の層２の面積に対する比率が１５％以上あると、音の回折によって、表面の硬質材の層２に向かう音は、軟質材の層４に向かうと考えられる。これにより、軟質材の層４による吸音が期待される。軟質材の層４は、連続気泡の発泡材であり、裏面側にもスリットが設けられているので、音を裏面側に通す。すなわち、遮音が小さく吸音が大きい。

吸音効果としては、スリットの面積の表面の硬質材の層２の面積に対する比率が大きいほうが高いが、板材パネルの強度の点で、スリットの面積の表面の硬質材の層２の面積に対する比率は４０％以下であることが好ましい。

（壁への設置）
図７は、壁への設置を示す図である。壁面に垂直に切断した断面図である。板材パネル１と壁８との間には、緩衝材７を充填する。緩衝材７は、ミネラルウール（岩綿）等の吸音効果の高いものとすることが好ましい。

設置した際に、板材パネル１が十分な強度を有するためには、連続気泡の発泡材であり軽量で柔軟な中間の軟質材の層４の強度が重要である。中間の軟質材の層４として、９０ｋｇ／ｍ^３以上の比重を有する発泡材を用いて、耐性を保証することが好ましい。

（吸音効果の測定）
実際の吸音効果を計算のみで求めることは困難であるので、吸音効果を実験的に測定した。測定に用いた板材パネル１は、表面の硬質材の層２及び裏面の硬質材の層３として厚さ４ｍｍのプライウッドを用い、中間の軟質材の層４として英国カーペンター社の製品ファイアシール（厚さ１２ｍｍ）を用いたものである。スリットの態様は、上記（スリットの面積）に述べたとおりである。

ここで、中間の軟質材の層４として用いた英国カーペンター社の製品ファイアシール（厚さ１２ｍｍ）は、９０ｋｇ／ｍ^３の比重を有し、硬質材の層２からの力に対して７８．６ｋＰａの引張強度を有する。

図８は、測定条件を示す図である。測定は、室内において壁面を模擬した床面８に緩衝材７を置き、その上に板材パネル１を置いて行った。緩衝材７としてはミネラルウール（岩綿）を用いた。

板材パネル１の配置される床面は、湾曲方向（図上左右方向）に４ｍ、それに垂直な方向（図面上下）に３ｍの、１２ｍ^２の面積である。

測定は、波打った形状の板材パネル１を用い、波打ちの長さｄは６９０ｍｍとした。

上方から白色音（周波数特性が平坦な音：音圧はｉ）を板材パネル１に当て、室内の数か所で集音し、集音された音圧を周波数１／３オクターブ刻みで積算し、その平均値（反射音圧ｒ）を求めた。吸音係数は、（ｉ－ｒ）／ｉとして求められる。

実験は、壁面から波打ちの底部までの距離ｈ１及び浪打ちの頂部までの距離ｈ２を相違させた以下の（Ａ）（Ｂ）について行った。
（Ａ）ｄ＝６９０ｍｍ、ｈ１＝１６０ｍｍ、ｈ２＝２９０ｍｍ
（Ｂ）ｄ＝６９０ｍｍ、ｈ１＝３００ｍｍ、ｈ２＝３４０ｍｍ
ｈ２－ｈ１の値の大きな（Ａ）は、ｈ２－ｈ１の値が小さな（Ｂ）よりも、湾曲部の曲率半径が小さい。図９は、測定対象を示す図である。曲率半径の相違が図に表れている。

図１０は、測定結果を示す図である。図において、測定された値を黒丸で示し、間を折線でつないでいる。各々の測定点の周波数値は、その周波数を中心周波数とする１／３オクターブ幅（中心周波数から上下にそれぞれ１／６オクターブ）を示す。１／３オクターブの反射音圧ｒを測定し、図には１／３オクターブ幅の吸音係数（ｉ－ｒ）／ｉを示した。

１２５～４０００Ｈｚにおいて、（Ａ）（Ｂ）の両方とも、０．６以上の吸音係数が測定された。間仕切壁として用いるのに十分な吸音性能である。

なお、２５０～２０００Ｈｚにおいて（Ａ）のほうが（Ｂ）よりも高い吸音係数であった。これは、低音ほど回折して吸音され、高音ほど発泡材の吸音性能が高いという環境において、板材パネル１の曲率半径が小さい形状により比較的高音まで回折しているものと推察される。

以上詳細に説明したように、本実施例の板材パネルでは、十分な耐性を有する発泡材を使用して、十分に大きな吸音係数を実現することができた。

フラットな状態で輸送が可能であって経済的であり、装飾性及び強度を保ちつつ熟練工でなくても簡単に曲面を形成でき、取り付け取り外しの容易な板材パネルであって、吸音性能の高いものである。建築業者等による活用が期待できる。

１板材パネル
２硬質材の層
３硬質材の層
４軟質材の層
５表面上側スリット
６表面下側スリット
７緩衝材
８壁

Claims

硬質材と軟質材とを板厚方向に積層して構成され前記板厚方向に見た平面視の形状が長方形状の板材パネルであって、
表面の第１の硬質材の層、裏面の第２の硬質材の層、及び前記第１の硬質材の層と前記第２の硬質材の層の間に設けられた軟質材の層（中間軟質材層）を含み、
前記第１の硬質材の層及び前記第２の硬質材の層以外の層は軟質材の層であり、
前記第１の硬質材の層には前記長方形の縦辺に平行な複数のスリット（表面側スリット）が形成され、
各前記表面側スリットは、その長さが前記縦辺の長さの２分の１～４分の３であり、その一端が前記長方形の横辺に接し、その深さが前記中間軟質材層に達し前記第２の硬質材の層には達せず、
前記複数の表面側スリットにはその一端が前記長方形の一方の横辺に接するもの（表面上側スリット）とその一端が前記長方形の他方の横辺に接するもの（表面下側スリット）とを含み、
平面視における、前記表面側スリットの面積は、前記長方形の面積に対して１５％～４０％であり、
前記第２の硬質材の層には前記縦辺に平行な複数のスリット（裏面側スリット）が形成され、
各前記裏面側スリットは、その長さが前記縦辺の長さの２分の１～４分の３であり、その一端が前記横辺に接し、その深さは前記第２の硬質材の層を貫通し前記第１の硬質材の層には達せず、
前記複数の裏面側スリットにはその一端が前記一方の横辺に接するもの（裏面上側スリット）とその一端が前記他方の横辺に接するもの（裏面下側スリット）とを含み、
前記表面側スリットと前記裏面側スリットとは、前記横辺を側方から見た側面視において前記横辺の延びる方向に表裏入れ違いの位置に配され、
前記中間軟質材層は連続気泡の発泡材であることを特徴とする、板材パネル。
前記表面上側スリットと前記表面下側スリットとが前記横辺の延びる方向に交互に配され、
前記裏面上側スリットと前記裏面下側スリットとが前記横辺の延びる方向に交互に配されていることを特徴とする、請求項１に記載の板材パネル。
前記第１の硬質材の層及び前記第２の硬質材の層は木材の層であり、前記縦辺がその木材の木目方向の辺であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の板材パネル。