JPH02120799A - 複合型セラミツク吸音材及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は道・路、住宅、ビルなどに使用される軽量かつ
強度大な吸音材及びその製法に関する。

〔従来の技術〕

従来のセラミック吸音材は通常セラミック単体で構成さ
れた密度的１．７　ｆ　／　ＣＣの平板状多孔体であり
、縦５０Ｏｍｒ　Ｘ横３００　ｍ　Ｘ厚さ１０簡の場合
、１枚当りの直置は約１．６　ｋｇである。

これらのセラミック吸音材には非焼成型と焼成型とがあ
る。

非焼成型セラミック吸音材は、セラミック粒子を有機接
着剤及び水ガラスと混合し、この混合物をプレス型に充
填してグＶス成形した後、炭酸ガス吹付けによシ水ガラ
スを固化させてからプレス型から取出し、常温で１日以
上乾燥させて強度を発揮させることによって得られてい
る。

又、焼成型セラミック吸音材は、セラミック粒子を釉薬
（又はフリット）及び水ガラスと混合し、この混合物を
プレス型に充填してプレス成形した後、炭酸ガス吹付け
により水ガラスを固化させてからプレス型よシ取出し、
釉薬（又はフリット）の融点近傍で焼成させることによ
って得られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のセラミック吸音材の最小厚さは、その製造過程で
あるプレス成形直後に型から取出しができる強度によっ
て決まる。例えば縦３００鵠×横３００ｍ＋の板状体の
場合は最低１０ｍｍの厚さが必要であった。すなわち、
厚さが１０ｍ以上あればプレス成形直後に型から取出し
ても水ガラスの固化によシ全体強度があるため形がくず
れることがないが、１０ＩＩＩ１１以下の場合には板状
体が薄いためにプレス成形直後型からの取出しの際強度
が弱くくずれることが多く製品少滴りが湿かった。この
ため前述したように、縦５００　ａｓ　Ｘ　槙３００　
ｔｍサイズの平板状多孔体の場合は厚さが１０ｍ以上必
要であって、重量もｔｂｋｇ／枚以上となり、や−瓜い
という感は免れなかった。

また、従来のセラミック吸音材は、セラミック単体で構
成されているため、釉Ｓ（又はフリット）を結合剤に用
いた焼成型セラミック吸音材は特に衝撃に弱いという欠
点があシ、有機系接着剤を用いた非焼成型セラミック吸
音材もやｙ４撃に弱いという問題点があった。

例えば、砲弾型の′ｌｌＩ４錘（１６０ｆ）を、砂の上
にのせたサンプルの上に落下させて、その割れ状況を観
察する落錘テストを行った結果、ＩＩＬ５〜２ｍ径のム
ライト（セラミック粒子）、水ガラス、釉薬を使用し、
１３００’Ｃで焼成した焼成型セラミック吸音材（縦３
００＋ｅａＸ横３００■Ｘ厚さ１０　ｍｍ　）及び［１
５〜２−径のムライト。

水ガラス及びエポキシ糸接着剤を使用した非焼成型セラ
ミック吸音材（縦ｓｏｎ日×横３００瓢×厚さ１０懺）
の割れ状況は、第１表のようになった。第１表には参考
のため縦３００鵠×横Ｓ　ＯＯｔｍＸ厚さ８鳩の板ガラ
スの割れ状況も併せて示した。

第１表 第１表から明らかなように、焼成型のものは厚さによっ
てｖｊれるまでの落下距離（限界落下距離）は若干異な
るもの＼厚さ１０ｍのものばかりでなく２０ｍのものも
鋭く割れて、その限界落下距離は非常に低く、脆いこと
が分る。割れの形態は異なるが通常の窓用板ガラスとそ
の限界落下距離はは望同程度である。

一方、非焼成型のものは鈍い割、れ方であシ、限界落下
距１雛はや−高くなっている。これはエポキシ系樹脂接
着剤を使用したことに原因するもやと思われる。非焼成
型のものの限界落下距離は改善されたもの一１板ガヲヌ
の約２倍程度の滓化に過ぎず、未だ脆いという感は否め
ない。

上述したセラミック吸音材の技術水準に筺み、本発明は
従来のものよシも軽量でかっ、衝撃に強い吸音材及びそ
の製法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明者らは上記課題を達成するため鋭意研究の結果、
軽量でかっ、バックアツプ材となり、しかも吸音幼果が
期待できる金属発泡体とセラミックの複合化を計ること
により上記課題が解決できることを見出し、この知見に
基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、 （１）　　酸化物系セラミック粒体が結合剤により結合
された第１．１と、クラックを有する金属発泡体が圧着
された第２層とを具備し、これらが積層固着してなる複
合型セラミック吸音材（３）　　酸化物セラミック粒体
を骨材として、これに有機系接着剤、成形用バインダー
を添加しよく混合したものと、金属発泡体とを各１１ず
つ又は交互に層状に積りした後、加圧することにより一
体成形することよりなる複合型セラミック吸音材の製法 （４）酸化物セラミック粒体を骨材として、これに釉薬
又はフリット、成形用バインダーを添加しよく混合した
ものと、金属発泡体とを各１層ずつ又は交互に層状に積
層した後、加圧することにより一体成形し、この後金属
発泡体の融点以下の温度で焼成することよシなる複合型
セラミック吸音材の製法 である。

〔作用〕

金属発泡体は本来独立気孔を有しているために、吸音性
能は低い。この吸音性能を高めるためには通気性気孔を
有するようにする必要がある。本発明は前述した従来の
セラミック吸音材の製造過程にプレス成形工程がある点
に着目し、このプレス成形を利用してセラミックスと金
属＠泡体を同時にプレス成形することによυ、金属発泡
体に通気性を賦与すると共にセラミックスと通気性金属
発泡体との複合型一体成形物としたものである。

以下、本発明の複合型セラミック吸音材の代表的な製造
例をあげ、辷れに基づいて本発明の作用を詳述する。

先ず、金型内に金属発泡体を挿入し、その上にセラミッ
ク粒子、有機系接着剤及び水ガラスをよく混合した混合
物（非焼成型の場合）又はセラミック粒子、釉薬（又は
フリット）及び水ガラスをよく混合した混合物（焼成型
の場合）を投入して充填し、プレス成形する。そうする
と金属発泡体はつぶれ通気性をもつようになシ、同時に
薄層となる。

プレス成形による金属発泡体の変化を第１図（ａ）　、
　（ｂ）の模式図によって説明する。第１図（ａ）はプ
レス前の金属発泡体を示し、第１図０））はプレス後の
金属発泡体を示す。図中１は金属発泡体の母相金属、２
は気孔、３はクラックを示す。

この第１図より、プレス前の発泡金属の独立した気孔２
はプレス後、クラック３によシ連絡し、通気性をもたら
す連続した気孔２となることが理解されよう。事実、第
１回転）で示したプレス前の金属発泡体はその片側から
水を流しても水の抜けは殆んどなく透水性がなく、従っ
て通気性もないといってよいが、第１図（ｂ）で示した
プレス後のものは反対側から水が抜け、通気性があるこ
とが大証される。

プレスされた金属発泡体の表面は気孔が露出しているた
めに凸凹となっており、この中にセラミック粒子が入り
込み、またプレスにより金属＠泡体の壁面にセラミック
粒子の喰い込みなどが起り、セラミック粒子層と金属発
泡体とは強固に一体化し容易に剥離するよう表ことはな
くなる。しかも、この金属発泡体がバックアツプ材とな
り、セラミック粒子、１の補強となり、セラミック粒子
ｊ−を薄くしても形状がくずれたり、欠けが定生するこ
とがなくなる。

プレス成形後、炭酸ガス吹付けによりセラミック粒子層
の水ガラスを固化した後、成形体を金型から取出し、乾
燥（非焼成型の場合）又は焼成（焼成型の場合）して製
品とする。

このようにしてセラミック、１と金！Ｆ！４発泡体と複
合一体止ブレス成形により、全体厚さも１０１以下が可
能となシ、セラミック層を薄くすることができ、怪：線
化が突環される。また、金属発泡体がバックアップと彦
るために、クツションの役目を果たし、錘の萌撃に対し
ても抵抗が増し割れが発生し難い構造となる。

なお、吸音特性に関してはセラミック粒子（例えばムラ
イト粒子）１５〜２■径のものを選択すれば、セラミッ
ク層を３日程度まで薄くしても吸音率に大きな影響を及
ぼさない。

次に本発明において使用する材料についての説明をする
。

〔材料の説明〕

本発明でいう骨材である酸化物系セラミックス粒体とは
、ムライト、アルミナ、シリカ、パーライトなどの単一
又は混合物であって、焼成又は非焼成の中空体、多孔質
体、粉砕品、球状体、棒状体など任意の形状のものが使
用される。

有機系接着剤としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シ
リコン樹脂糸などの接着剤が使用される。

成形用バインダーとしては、−収約に水ガラスが用いら
れ、有機系接着剤のみでは硬化に時間がか−るのを補う
ために使用される。

釉薬（又はフリット）としては通常使用されるものは何
れでも使用しうる。

金属発泡体の材料としては、アルミニウム、銅、ステン
レス、亜鉛、錫などが使用される。

アルミニウム発泡体を例にあげ、金属発泡体の製造法に
ついて以下、説明する。

７　ｙｖ　ミ＝　ｆｙ　ムヲｆＪ解した本のにカルシウ
ムを添加し、ア！レミニウム溶融粘度を上げた後、水素
化チタンＴｉ）（４を投入する。するとＴｉＨ４のガス
成分（Ｈ２）が膨張して、かつガス抜けが起こり発泡体
となり、アルミニウム発泡体が得られる。

ＴｉＨ４の代りにシラスを用いることもできる。

次に非焼成型セラミック吸音材、焼成型セラミック吸音
材の製造時の各成分の一般的な配合割合について説明す
る。

（１）非焼成型セラミック吸音材の場合骨材としてのセ
ラミック粒子の径は１ｌＬ１〜１鵡程度が好ましく、こ
の場合、骨材：有機系接着剤：水ガ５スは１目で１ｏＯ
：３〜１５：Ｓ〜１５の範囲にするのが好ましい。有機
系接着剤（例えばエポキシ樹脂接着剤）が３％以上では
、プレス成形、自然乾燥後の骨材（セラミック粒子）の
固着が堅固となり、粒子の脱落が生じにくくなるので好
ましい。一方、１５％以下では特にセラミック層の下１
部での空隙部が接着剤で詰まりに＜＜、吸音特性が十分
確保できるので好ましい。又、水ガラスが３％以上では
保形状態が極めてしく、プレス後の早期取扱いが可能と
なるメリットがある。また、１５Ｘ以下では有機系接着
剤を水ガラスによってセラミック層の下層へ著しく流動
させることがなく、下層部の空隙率を確保した均一な吸
音材を得ることができる。

（２）焼成型セラミック吸音材の場合 骨材としてのセラミック粒子のｉは（Ｌ１〜１１程度が
好ましく、この場合、骨材：釉薬（又はフリット）：水
ガラスは重量％で１００：４〜１５：４〜１５の範囲に
するのが好ましい。

焼成型の場合の釉薬（又はフリット）の使用量は非焼成
型の場合に使用する有機系接着剤の量よυもや一部（す
るのが好ましい。４％以上では骨材の脱落が生じに＜＜
、１５％以下では特に下りの一部に生じ易い空隙の閉塞
が生じにくくなるメリットがある。水ガラスも非焼成型
の場合の有機系接着剤よりもや覧多めに添加する。

これは非焼成型の場合の有機系接着剤はプレス直後でも
少々の接着力が期待で診るが、釉薬（又紘フリット）の
場合には焼成しないと固層力が発揮できないからである
。水ガラスを４％以上とすると保形状態が極めて良好と
な多、プレス直後の取扱いができ、１５％以下とすると
釉薬が水ガラスによって下１へ集中することもなく、下
層部の空隙率を十分確保した均一な吸音材とするととが
できるのでより好ましい。

〔実施例１〕 非焼成型セラミック吸音材の一実施例を示す。

（ｉ）セラミック粒子（約α５〜１−径のムライト粉砕
粒子）　　　　　　　　　　−−−−ｙ３ｏｔ（１１）
エポキシ樹脂接着剤　　　　　−−−−５ａｔ（１１）
水ガラス　　　　　　　　　−−−−−５０２の上記原
料をミキサーでよく混合する。

一方、神ｍｍ線工業■より市販されている厚さ５瓢のア
ルミニウム発泡体（現在気孔径の種類はなく、１種類の
みであり、厚さが５　、１０゜１５．２０−等各種揃っ
ている。）を３００簡し、原料表面を軽くならした後、
振動プレス機で約４トンの圧力でプレスする。この時、
２トン以上の圧力で成形するのが好ましく、また、１０
トン以下の圧力で成形するとアルミニウム発泡体が完全
につぶれることなく、透水性が保持できるので好ましい
。

この後、炭酸ガスを約３０秒間吹付け、水ガラスを固化
させ、十分、固化した後、製品を手動で取出す。薄くな
ってはいるがアルミニウム発泡体が下、１にあるために
、バックアップ（補強）材の役目を果たし何の不具合も
なくスムーズに取出しができる。

この後、常温で、１日放置させたもののサイズはＳ　Ｏ
Ｏｍ　Ｘ　３００　ｍ　Ｘ　７−であり、約５ｇｍ厚が
セツミック層、そして約２ｍ厚がアルミニウム発泡体で
あった。外観上セラミック層とアルミニウム発泡体の層
とはお互いよくくい込んでいるのが観察できた。この状
顔の模式図を第２図に示す。

この３００　＝　Ｘ　３００　ｗ　Ｘ　７　ｍ　１枚の
ホ盪は９５０Ｆであり、従来のセラミック吸音材と比較
して約４０％軽量化された。

次に耐衝撃性を確認するために落錘テストを行なったと
ころ、１６０ｔの錘での限界落下距離は１．５ｍであっ
た。その時の状況の模式図を第３図に示す。第３図のｒ
ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。落下距離を１．
５ｍまで高くすると落下点近傍に小さカフラックが２水
発生したが、端部まで到達はしていない。また、断面を
みるとやや変形を起こしているのが観察された。小さな
りワック、変形が起こったものの、従来の厚さ１０■の
セラミック吸音材の限界落下距離α３ｍと比較すると５
倍の１．５ｍであシ、ｉ耐Ｘ衡撃性が著しく向上してい
ることが確認できた。

更に、吸音性能の結果を第４図に示すが、従来のセラミ
ック吸音材のそれと遜色々いことが分る。第４図はＪＩ
Ｓ　Ａ　１９０９−１９６７残留室法吸音率の測定法に
よって来施した結果を示すもので、■は本発明の実施例
の複合型セラミック吸音材（非焼成型）、■は従来のセ
ラミック吸音材を示す。

〔実施例２〕 焼成型セラミック吸音材の一実施例を示す。

（１）セラミック粒子（約（Ｌ５〜１ｍ径のムライト粉
砕粒子）−一−７２０１ （１１）低温釉薬（日本フリット＠５４０’ｃ軟化点）
　　−−−５ａｆ（１１Ｄ水ガラス　　　　　　　　　
　−−−５０ｔの上記原料をミキサーでよく混合する。

一方、市販されている厚さ５蛎のアルミニウム発泡体を
３００ｍＸ３００ｍに切断し、金型プレスにまず挿入す
る。火に上記の混合された原料をアルミニウム発泡体の
上に投入し、原料表面を軽くならした後、振動プレス機
で約４トンの圧力でプレスする。

この後、約３０秒間、炭酸ガスを吹付け、水ガラスを固
化し製品を手動で取出す。非焼成型の場合と同様何の不
具合もなくスムーズな取出しができた。

この後、アルミニウム発泡体の溶融温度である約７００
°Ｃを□越さない温度で保持時間１時間で焼成を行なっ
た。この焼成後の製品のサイズは非焼成型開ｌｉｐ　３
００　ｖｍ　Ｘ　５００　ｍ　Ｘ　７　ｍａであり、直
撮は９２０ｆであった。焼成により、非焼成型と比べて
水ガラスの一部等が焼失したために、やや軽くなったも
のと考えられる。この場合、従来のセラミック吸音材と
比べて約４３％の軽量化が実現した。

１耐前撃性テストの結果では、その限界落下型１哩は１
．２ｍであシ、非焼成型に比べてやせ劣るものの、従来
のセフミック吸音材と比べて４倍の落下高さがあシ、＃
撃性の向上を図ることができた。

吸音性能の結果を第４図に併せて示す。第４図の■が実
施例２の結果である。実施例１の非焼成型の吸音特性と
比較すると、若干吸音率は向上（これは焼成型の方が各
部所共、均一に空隙が保たれることによるものと考えら
れる）しているもの＼、殆んど差はない。

〔発明の効果〕

金属発泡体とセラミックとの複合化を図ることにより従
来のセラミック吸音材に比較して次のような画期的な優
位性を有している。

■　大巾な軽量化が実現（アルミニウム発泡体使用の場
合は約４０％の軽量化） ■　１耐１町撃性が著しく向上し、従来のセラミック吸
音材のもろい、割れ易いという概念を打破するものであ
る。

■　薄肉厚、軽量化させても従来のセラミック吸音材と
ほとんど遜色ない吸音性能を有している。

【図面の簡単な説明】

１１図は金ｗ４発泡体がプレスにより通気性になること
を示す模式図、第２図は本発明複合セラミック吸音材の
一実施例の構成を示す模式図、第３図は同突雄側の落錘
テストによって形成されたクラックの状況を示す模式図
、第４図は本発明複合セラミック吸音材の吸音特性を示
す図表である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化物系セラミツク粒体が結合剤により結合され
   た第１層と、クラツクを有する金属発泡体が圧着された
   第２層とを具備し、これらが積層固着してなる複合型セ
   ラミツク吸音材。
2. （２）結合剤が有機接着剤、釉薬またはフリットである
   請求項（１）の複合型セラミツク吸音材。
3. （３）酸化物セラミツク粒体を骨材として、これに有機
   系接着剤、成形用バインダーを添加しよく混合したもの
   と、金属発泡体とを各１層ずつ又は交互に、層状に積層
   した後、加圧することにより一体成形することよりなる
   複合型セラミツク吸音材の製法。
4. （４）酸化物セラミツク粒体を骨材として、これに釉薬
   又はフリット、成形用バインダーを添加しよく混合した
   ものと、金属発泡体とを各１着ずつ又は交互に層状に積
   層した後、加圧することにより一体成形し、この後金属
   発泡体の融点以下の温度で焼成することよりなる複合型
   セラミツク吸音材の製法。