JP7232632B2 - 多孔質シートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多孔質シート及び該多孔質シートを製造する方法に関し、特に、建物の床、壁、屋根などに使われて吸音性などの防音性を付与するのに好適な多孔質シート及びその製造方法に関する。

一般的な床は、コンクリート等の下地にセラミックや石材製または合成樹脂系の床材や木質の床材（フローリング）が敷設されている。さらに室内の上層階においては、歩行や車輪の通過などに伴う階下への衝撃音等を低減することを目的として、多孔質シートからなる下張材が下地の上に敷設され、その上に合成樹脂製床材や木質系床材が敷設された床構造が知られている。
特許文献１においては、床の下張材が２層以上の軟質の発泡樹脂シートの積層体によって構成されている。これによって、歩行性と衝撃吸収性の両立を図っている。
特許文献２においては、床の下張材が連続気泡型ウレタンシートと不織布との積層体によって構成されている。これによって、遮音効果と接着性の向上を図っている。

特開２０１４－２９０６５号公報 特開２０１４－１２９４７号公報

多孔質シートからなる下張材を厚くすると衝撃音を低減する効果はあるものの、下張材のクッション性により歩行性が悪くなる。一方、下張材を薄くすると衝撃音の低減効果が悪くなる。この点は前掲特許文献１、２の床材においても同様である。
さらには床に限らず、壁、屋根、その他各種設備における防音用多孔質シートは、省スペース化などのために薄肉化が求められることが多いが、薄肉にすると所要の防音性が得られない。
本発明は、かかる事情に鑑み、例えば床の下張材等に使われる多孔質シートにおいて、薄くても、高い防音性（吸音性、遮音性を含む）が得られるようにすることを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る多孔質シートは、軟質平板状の発泡樹脂からなり、みかけ密度が相対的に高い高密度部と相対的に低い低密度部とが、厚さ方向と直交する面内に互い違いに分布されていることを特徴とする。
当該特徴を有する多孔質シートによれば、高密度部と低密度部との面内分布によって音を効果的に吸収したり乱反射させたりできる。これによって、薄肉であっても高い防音性が発揮される。
ここで、みかけ密度とは、多孔質シートの樹脂部（実部）だけではなく気孔（内部空間）をも含んだ単位体積当たりの質量をいう。

互いに隣接する高密度部と低密度部との間の前記みかけ密度の変化が連続的であることことが好ましい。
これによって、音の乱反射効果が高まり、防音性を一層向上できる。

前記多孔質シートが、床の下地と床材の間に敷設される下張材であることが好ましい。
これによって、床の防音性と歩き心地を両立させることができる。
この場合、前記高密度部と低密度部との前記みかけ密度の比が１．１～５．０であることが好ましい。これによって、軽量床衝撃音を許容レベルにすることができる。

本発明方法は、前記多孔質シートを製造する方法であって、
前記多孔質シートとなるべき実質的に均一なみかけ密度の発泡樹脂シートを用意し、前記発泡樹脂シートには、厚さ方向に突出する山部と前記厚さ方向に凹んだ谷部とが、前記厚さ方向と直交する面内に互い違いに分布されており、
加熱加圧装置によって、前記発泡樹脂シートを圧縮して平坦化するとともに加熱することを特徴とする。
これによって、前記発泡樹脂シートから前記多孔質シートを容易に製造することができる。
「実質的に均一なみかけ密度」とは、みかけ密度のばらつき（高密度部分と低密度部分との比）が１．１未満であることを言う。

本発明によれば、薄くても、高い防音性が得られる多孔質シートを提供できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る多孔質シートを下張材として含む床の拡大断面図である。 図２は、前記多孔質シートのみかけ密度分布を示すグラフである。 図３は、前記多孔質シートの斜視図である。 図４は、前記多孔質シートの製造工程の解説図である。 図５は、実施例及び比較例に用いた成形前の発泡樹脂体の断面の写真である。 図６（ａ）は、実施例１における多孔質シートの高密度部の断面の写真である。図６（ｂ）は、実施例１における多孔質シートの低密度部の断面の写真である。 図７（ａ）は、実施例３における多孔質シートの高密度部の断面の写真である。図７（ｂ）は、実施例３における多孔質シートの低密度部の断面の写真である。

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、建物の床１を示したものである。床１は、下地２と、下張材３と、床材４を備えている。コンクリート等の下地２の上に下張材３が敷設され、下張材３の上に好ましくはポリ塩化ビニル製の床材４が敷設されている。下地２と下張材３との間には接着層５が介在されている。下張材３と床材４との間には接着層６が介在されている。接着層５，６は、セメントその他の接着剤でもよく両面粘着テープでもよい。
床材４と下張材３とは、互いに別体になっていて別々に敷設されるのに限らず、互いに積層一体化されていて一体的に敷設されるようになっていてもよい。

下張材３は、軟質平板状の発泡樹脂からなる多孔質シートによって構成されている。
前記発泡樹脂の気孔は、連続気泡でもよく、独立気泡でもよい。
前記発泡樹脂の材質は、発泡成形、プロファイル加工、熱プレス等の加工が可能な樹脂であれば特に限定はなく、例えばウレタン、メラミン、オレフィンなどの樹脂が挙げられる。加工性の観点からは、多孔質シートの材質は、ウレタンが好ましく、更に耐加水分解性の観点からは、エステル型ウレタンよりもエーテル型ウレタンが好ましい。

下張材３の上面及び下面は、巨視的には凹凸が無い平坦面になっている。なお、微視的には下張材３の上面及び下面には多数の気孔による凹凸が形成されている。
下張材３の厚さは、全域にわたって均一であり、好ましくは３ｍｍ～１０ｍｍ程度である。３ｍｍより小さいと、軽量床衝撃音を十分に低減できない。１０ｍｍより大きいと、歩き心地が悪くなる。

図２に示すように、下張材３のみかけ密度は、場所によって異なり、面内方向に沿って周期的に変化している。このため、下張材３には、みかけ密度が相対的に高い高密度部３ａと、相対的に低い低密度部３ｂとが設けられている。図１及び図３に示すように、これら高密度部３ａと低密度部３ｂとが、下張材３の厚さ方向と直交する面内に互い違いに分布されている。詳しくは、図３に示すように、高密度部３ａ及び低密度部３ｂが、それぞれ斜め格子状のパターンになるように分布されている。各高密度部３ａのまわりを４つ（複数）の低密度部３ｂが環状に囲んでいる。かつ各低密度部３ｂのまわりを４つ（複数）の高密度部３ａが環状に囲んでいる。
なお、高密度部３ａ及び低密度部３ｂの分布は、斜め格子状に限らず、三角格子状であってもよく、正方格子状であってもよく、その他のパターンになっていてもよい。

高密度部３ａにおいては、樹脂部の網目構造が潰され、気孔（セル）の膜が破壊されている（図７（ａ）及び同図（ｂ）参照）。または、高密度部３ａにおいては、低密度部３ｂよりも樹脂部の網目構造が圧縮されて、気孔が扁平、狭小または細小になっている（図６（ａ）及び同図（ｂ）参照）。高密度部３ａにおいては、低密度部３ｂよりも樹脂部及び気孔が密集されている（図６、図７参照）。
低密度部３ｂにおいては、高密度部３ａよりも樹脂部の網目構造の破壊度又は圧縮度が小さく、気孔が高密度部３ａよりも大きい（図６、図７参照）。
高密度部３ａは、低密度部３ｂよりも硬い。

図２に示すように、互いに隣接する高密度部３ａと低密度部３ｂとの間のみかけ密度の変化は連続的である。すなわち、１の高密度部３ａから隣接する低密度部３ｂへ向けてみかけ密度が連続的に減少している。好ましくは、前記みかけ密度の変化は概略正弦波状である。高密度部３ａの中心部が最もみかけ密度が高い。低密度部３ｂの中心部が最もみかけ密度が低い。高密度部３ａの中心部と低密度部３ｂの中心部とのみかけ密度比は、好ましくは１．１～５．０であり、より好ましくは１．３～４．８である。

高密度部３ａの配置間隔は、好ましくは３ｍｍ～１００ｍｍである。同じく、低密度部３ｂの配置間隔は、好ましくは３ｍｍ～１００ｍｍである。３ｍｍより小さいものは加工しにくい。配置間隔が１００ｍｍより大きいと、歩行性が悪化する。

下張材３（多孔質シート）は、次のようにして製造される。
図４に示すように、下張材３となる発泡樹脂体３０を用意する。発泡樹脂体３０は、下張材３と同じ樹脂材質（例えばウレタン、メラミン、オレフィン）で構成され、厚肉のシート状になっている。

前記発泡樹脂体３０として、例えばイノアック株式会社製ＥＣＳ，Ｆ２やアキレス株式会社製ＹＨＡ，ＨＴなどのウレタンフォーム、積水化学工業株式会社製ソフトロンなどのポリオレフィンフォームを用いることができる。発泡樹脂体３０のみかけ密度は、プロファイル加工性（波型形状へのカット性）及びシート加工性の観点から、１５ｋｇ／ｍ^３～４０ｋｇ／ｍ^３程度が好ましい。
発泡樹脂体３０の厚さは、下張材３の厚さの２倍以上である。発泡樹脂体３０のみかけ密度は、全域にわたって実質的に均一であり、かつ低密度部３ｂの中心部よりも低密度である。発泡樹脂体３０の全域にわたって同程度の大きさの気孔が均一に分布している（図５参照）。

前記の発泡樹脂体３０をプロファイル加工機７に導入する。
プロファイル加工機７は、一対のロール７ａと、カッター７ｂを有している。詳細な図示は省略するが、各ロール７ａの外周面には、山部と谷部が設けられている。これら一対のロール７ａ間に発泡樹脂体３０を通すことで、発泡樹脂体３０を波形に圧縮変形させる。該変形された状態の発泡樹脂体３０をカッター７ｂによって厚さ方向に２つの発泡樹脂シート３１に分割する。

前記のプロファイル加工によって、各発泡樹脂シート３１の分割面（厚さ方向と直交する面内）には、山部３１ａと谷部３１ｂが互い違いに分布するように形成される。山部３１ａは、厚さ方向（図４において上下方向）に突出されている。谷部３１ｂは、厚さ方向に凹んでいる。発泡樹脂シート３１における前記分割面とは反対側の面は平坦面になっている。発泡樹脂シート３１は、山部３１ａにおいて相対的に厚肉になり、谷部３１ｂにおいて相対的に薄肉になっている。

これら山部３１ａ及び谷部３１ｂの分布パターン及び間隔は、下張材３の高密度部３ａ及び低密度部３ｂと同じである。言い換えると、山部３１ａ及び谷部３１ｂの分布パターン及び間隔によって、高密度部３ａ及び低密度部３ｂの分布パターン及び間隔が決まる。
発泡樹脂シート３１における最小厚さ（平坦な底面から谷部３１ｂまでの厚さ）は、下張材３の厚さより大きい。発泡樹脂シート３１のみかけ密度は、発泡樹脂体３０のみかけ密度と等しく、全域にわたって実質的に均一であり、かつ低密度部３ｂの中心部よりも低密度である。

続いて、加熱加圧装置８の一対の平らなプレス板８ａの間に発泡樹脂シート３１を挟んで圧縮するとともに、ヒータ８ｂによって加熱する。
加圧力は、発泡樹脂シート３１が所望の厚さまで圧縮され、かつ気泡がある程残る大きさに設定する。一対のプレス板８ａの外周部どうし間にスペーサ８ｃを設け、該スペーサ８ｃの高さを調整することによって、発泡樹脂シート３１の圧縮度を設定できる。
加熱温度は、好ましくは発泡樹脂シート３１の樹脂材質が熱変形（熱塑性変形）を起こす温度範囲に設定する。
圧縮加熱時間は、発泡樹脂シート３１が所望の厚さの平板形状まで熱塑性変形するための熱量を発泡樹脂シート３１に過不足なく与え得る時間に設定する。
これによって、発泡樹脂シート３１の気泡が圧縮又は破裂され、樹脂部が熱塑性変形して圧縮される。この結果、発泡樹脂シート３１が薄肉の平板状に成形されるとともに全域にわたってみかけ密度が高くなる。しかも、山部３１ａが谷部３１ｂよりも初期厚さが大きい部分だけ強く圧縮されることでみかけ密度がより高くなる。
このようにして、発泡樹脂シート３１から下張材３が作製される。山部３１ａが高密度部３ａとなり、谷部３１ｂが低密度部３ｂとなる。
加熱加圧装置８における、発泡樹脂シート３１を平らに成形する平坦化手段は、前記一対のプレス板８ａ，８ａに限らず、一対の円筒状のロールやベルト式プレス等でもよい。ロールやベルト式プレスを用いることで、発泡樹脂シート３１を搬送しながら連続的に成形できる。

前記の下張材３を建物の施工現場に搬入し、コンクリート等の下地２の上に敷設、下張材３の上に床材４を敷設する。
下張材３（多孔質シート）よれば、厚みを薄くできる。かつ高密度部３ａと低密度部３ｂとのパターンによって、薄くても、高い防音性（吸音性、遮音性）が得られる。特に、軽量床衝撃音を十分に低減することができる。更に、高密度部３ａから低密度部３ｂへ向けて、みかけ密度が連続的に変化することによって、音の乱反射効果が高まり、防音性を一層向上できる。加えて、厚みを薄くするとともに適度な硬さの高密度部３ａを適度な間隔で分布させることによって、歩き心地を良好にできる。この結果、下張材３の防音性と歩行性を両立させることができる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、高密度部３ａ及び低密度部３ｂの分布パターンは、規則的に限らず、不規則的であってもよい。
高密度部３ａと低密度部３ｂとの間のみかけ密度の変化が不連続的であってもよい。
本発明の多孔質シートの用途は、床の下張材用に限らない。当該多孔質シートを建物の壁に設けることで、壁に吸音性を持たせたり、屋根材の裏面に積層することで屋根に雨音の低減効果を持たせたりしてもよい。更には建物以外の用途にも適用可能である。

実施例を説明する。本発明が以下の実施例に限定されるものではない。
＜下張材（多孔質シート）の作製＞
発泡樹脂体３０として、エーテル型ポリウレタン（イノアック株式会社製ＥＣＳ）を用意した。プロファイル加工機７によって前記発泡樹脂体３０をプロファイル加工することによって、発泡樹脂シート３１を製造した（図４参照）。
発泡樹脂シート３１の底面から谷部３１ｂの中心部までの厚さは１０ｍｍであった。
発泡樹脂シート３１の底面から山部３１ａの中心部までの厚さは１１ｍｍであった。
隣接する山部３１ａどうし間の間隔（山部３１ａの配置ピッチ）は、３０ｍｍであった。

得られた発泡樹脂シート３１を加熱加圧装置８にて加熱圧縮した。
スペーサ８ｃの高さは、３ｍｍであった。
加熱温度は、２００℃であった。
圧縮加熱時間は、３分間であった。
これによって、高密度部３ａと低密度部３ｂとのみかけ密度比が１．１、厚さ３ｍｍの下張材３（多孔質シート）を作製した。

＜床シートサンプルの作製＞
ポリ塩化ビニル製の床材４（田島ルーフィング株式会社製ビュージスタＶＳＨ－４０２)を５０ｃｍ×６０ｃｍの大きさにカットするとともに、前記実施例１の下張材３を同じ大きさにカットして、前記床材４の裏面に実施例１の下張材３を両面テープ（大共株式会社製Ｐ－０６０）を介して貼付けた。
これら床材４と下張材３からなる床シートサンプルを、残響室の２階の床のコンクリート下地２上に両面テープ （大共株式会社製Ｐ－０６０）を介して貼付けた。下地２を構成するコンクリートスラブの厚さは２００ｍｍであった。

＜防音性評価＞
前記床シートサンプルについて、ＪＩＳ Ａ１４１８-１（２０００）に準拠して残響室における軽量床衝撃音レベルＬＬを測定したところ、ＬＬ－５０であった。ＬＬ－５０以下が合格レベルである。

＜歩行性評価＞
また、１０人の評価者に床シートサンプル上を歩いてもらい、歩き心地の官能評価を行った。結果は合格レベルであった（表１）。
なお、表１において、「◎」は、１０人中８人以上が歩行感が良いと判断したことを示す。「○」は、１０人中６人若しくは７人が歩行感が良いと判断したことを示す。「△」は、１０人中４人若しくは５人が歩行感が良いと判断したことを示す。ここまでが実用上問題がなく合格レベルである。「×」は、歩行感が良いと判断したのが１０人中３人以下であることを示し、不合格レベルである。

前記加熱圧縮する前の発泡樹脂シート３１の一部、ならびに加熱圧縮後の下張材３（多孔質シート）の高密度部３ａ及び低密度部３ｂの一部をそれぞれカッターで切断し、断面を観察した。観察には、株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープを用いた。
加熱圧縮する前の発泡樹脂シート３１の断面を図５に示す。実施例１の高密度部３ａの断面を図６（ａ）に示し、低密度部３ｂの断面を図６（ｂ）に示す。これら断面の写真はすべて同じ倍率及び照明条件で撮影したものであり、写真の上下方向はシート３１，３の厚み方向と一致している。図６のスケールは図５と同じである。
図６（ａ）に示すように、実施例１の高密度部３ａにおいては、低密度部３ｂよりも樹脂部の網目構造が厚さ方向（図６の上下）に圧縮されて、気孔が扁平、狭小または細小になっていた。図６（ｂ）に示すように、低密度部３ｂにおいては、高密度部３ａよりも樹脂部の網目構造の圧縮度が小さく、気孔が高密度部３ａよりも平均して大きかった。

実施例２では、加熱圧縮前の発泡樹脂シート３１の底面から山部３１ａの中心部までの厚さを１３ｍｍとした。
それ以外は実施例１と同様にして、厚さ３ｍｍの下張材３（多孔質シート）を作製した。したがって、下張材３（多孔質シート）の高密度部３ａと低密度部３ｂとのみかけ密度比は１．３であった。
さらに実施例１と同様にして床シートサンプル作製し、実施例１と同様の評価を行った。
軽量床衝撃音レベルは、ＬＬ－４５であった。
歩き心地は、「○」であった。

実施例３では、加熱圧縮前の発泡樹脂シート３１の底面から山部３１ａの中心部までの厚さを３３ｍｍとした。
それ以外は実施例１と同様にして、厚さ３ｍｍの下張材３（多孔質シート）を作製した。したがって、下張材３（多孔質シート）の高密度部３ａと低密度部３ｂとのみかけ密度比は３．３であった。
さらに実施例１と同様にして床シートサンプルを作製し、実施例１と同様の評価を行った。
軽量床衝撃音レベルは、ＬＬ－４５であった。
歩き心地は、「○」であった。

実施例３の高密度部３ａの断面を図７（ａ）に示し、低密度部３ｂの断面を図７（ｂ）に示す。撮影に用いた装置及び撮影方法は図５、図６と同じであった。図７の上下方向はシート３の厚み方向と一致している。図７のスケールは図５と同じである。
図７（ａ）に示すように、実施例３の高密度部３ａにおいては、樹脂部の網目構造が圧潰され、気孔（セル）の膜が破壊されていた。
図７（ｂ）に示すように、実施例３の低密度部３ｂにおいては、樹脂部の網目構造の圧潰は殆ど起きておらず、気孔が破壊されずに残っていた。

実施例４では、加熱圧縮前の発泡樹脂シート３１の底面から山部３１ａの中心部までの厚さを４８ｍｍとした。
それ以外は実施例１と同様にして、厚さ３ｍｍの下張材３（多孔質シート）を作製した。したがって、下張材３（多孔質シート）の高密度部３ａと低密度部３ｂとのみかけ密度比は４．８であった。
さらに実施例１と同様にして床シートサンプルを作製し、実施例１と同様の評価を行った。
軽量床衝撃音レベルは、ＬＬ－４５であった。
歩き心地は、「◎」であった。

実施例５では、加熱圧縮前の発泡樹脂シート３１の底面から山部３１ａの中心部までの厚さを５０ｍｍとした。
それ以外は実施例１と同様にして、厚さ３ｍｍの下張材３（多孔質シート）を作製した。したがって、下張材３（多孔質シート）の高密度部３ａと低密度部３ｂとのみかけ密度比は５．０であった。
さらに実施例１と同様にして床シートサンプルを作製し、実施例１と同様の評価を行った。
軽量床衝撃音レベルは、ＬＬ－５０であった。
歩き心地は、「◎」であった。

実施例６では、加熱圧縮前の発泡樹脂シート３１の底面から山部３１ａの中心部までの厚さを３３ｍｍとした。
それ以外は実施例１と同様にして、下張材３（多孔質シート）を作製した。ただし、厚さは１０ｍｍとした。したがって、下張材３（多孔質シート）の高密度部３ａと低密度部３ｂとのみかけ密度比は３．３であった。
さらに実施例１と同様にして床シートサンプルを作製し、実施例１と同様の評価を行った。
軽量床衝撃音レベルは、ＬＬ－３５であった。
歩き心地は、合格レベルの「△」であった。

［比較例１］
比較例として、厚さ１０ｍｍの平板状の発泡樹脂シートを加熱圧縮することによって、厚さ３ｍｍの下張材（多孔質シート）を作製した。したがって、下張材（多孔質シート）の全域にわたってみかけ密度が均一であり、高密度部と低密度部の区別は無かった。
さらに実施例１と同様にして床シートサンプルを作製し、実施例１と同様の評価を行った。
軽量床衝撃音レベルは、ＬＬ－５５であり、防音効果が実施例１～６より低かった。
歩き心地は、「○」であった。

［比較例２］
比較例２として、厚さ３０ｍｍの平板状の発泡樹脂シートを加熱圧縮することによって、厚さ３ｍｍの下張材（多孔質シート）を作製した。
さらに実施例１と同様にして床シートサンプルを作製し、実施例１と同様の評価を行った。
軽量床衝撃音レベルは、ＬＬ－６０であり、防音効果が比較例１よりも更に低下した。
歩き心地は、「◎」であった。

表１は、実施例及び比較例をまとめたものである。

本発明は、例えば床の下張材に適用できる。

１ 床
２ 下地
３ 下張材（多孔質シート）
３ａ 高密度部
３ｂ 低密度部
４ 床材
７ プロファイル加工機
８ 加熱加圧装置
８ａ プレス板
８ｂ ヒータ
８ｃ スペーサ
３０ 発泡樹脂体
３１ 発泡樹脂シート
３１ａ 山部
３１ｂ 谷部

Claims (4)

1. 軟質平板状の発泡樹脂からなり、みかけ密度が相対的に高い高密度部と相対的に低い低密度部とが、厚さ方向と直交する面内に互い違いに分布されている多孔質シートを製造する方法であって、
   前記多孔質シートとなるべき実質的に均一なみかけ密度の発泡樹脂シートを用意し、前記発泡樹脂シートには、厚さ方向に突出する山部と前記厚さ方向に凹んだ谷部とが、前記厚さ方向と直交する面内に互い違いに分布されており、
   加熱加圧装置によって、前記発泡樹脂シートを圧縮して平坦化するとともに加熱することを特徴とする多孔質シートの製造方法。
2. 前記多孔質シートの互いに隣接する高密度部と低密度部との間の前記みかけ密度の変化が連続的であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記多孔質シートが、床の下地と床材の間に敷設される下張材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記多孔質シートの前記高密度部の中心部と前記低密度部の中心部とのみかけ密度比が１．１～５．０であることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の製造方法。

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