TW201630993A - 結構體、吸音材料、隔音壁材料及結構體之製造方法 - Google Patents
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Abstract
揭示一種結構體，其含有具有平均粒子直徑6mm至50mm之無機粒子，以及相對於100質量份之該無機粒子，6質量份至40質量份之樹脂。
Description
本發明係關於以簡單的方式及低成本製造、具有優良的吸音性能、且能應用於建築結構或道路、鐵路軌道、隧道等之隔音壁的結構體，由該結構體所形成的吸音材料，由該吸音材料所形成的隔音壁材料，以及該結構體之製造方法。
主張於2014年12月12日所提出之日本專利申請案號2014-251567的優先權，將其內容以引用方式併入本文。
近來，對生活環境的關注已有所增加，且已要求抑制來自鄰近房屋、工廠等的噪音或由汽車、鐵路車輛等所產生的噪音。可使用無機材料之纖維、發泡體、多孔體等作為吸音材料。但它需要在建造成障壁或類似物時付出努力，且該吸音材料在建造之後耗散，因為該材料是粉末。因此，已提出各種藉由樹脂或類似物將無機粒子成
型成板的形狀的吸音板。例如，在PTL 1中，提出藉由使用例如富鋁紅柱石之陶瓷粒子加壓成型之吸音材料。此外，在PTL 2中，提出將具有相對於全部粒子，分布在0.5mm至2mm之粒子直徑的粒子比率為大於或等於70重量%的無機粒子群，藉黏著劑加壓成型成板狀體之吸音板。
[PTL 1]日本未審查專利申請案，第一次公開號H5-204385
[PTL 2]日本未審查專利申請案，第一次公開號H10-331286
然而，假定該吸音板係在提供有加壓裝置的地點製造，從而在成型後必須將該吸音板從製造地點運送到施工地點。因此，該吸音板必須具有能禁得起運送期間之振動或衝擊的高機械強度，又該吸音板係藉由加壓於細粒子所形成。因此，其難以減少孔隙度並表現優良的吸音性能。此外，該具有小孔隙度的吸音板具有沉重的重量，而其結果，降低了施工性質。
本發明係為了解決上述的問題而成，又本發明的目的在於提供具有優良吸音性質及輕質、並能藉由簡
單的步驟製造的結構體，由該結構體所形成的吸音材料，由該吸音材料所形成的隔音壁材料，以及該結構體的製造方法。
(1)根據本發明的一方面，提供一種結構體，其含有具有平均粒子直徑6mm至50mm之無機粒子，以及相對於100質量份之該無機粒子，6質量份至40質量份之樹脂。
(2)在根據上述(1)之結構體中，該結構體中可具有複數個連續間隙，其容許一端面與另一端面相通。
(3)在根據上述(1)或(2)之結構體中，體積比重可小於或等於0.9。
(4)在根據上述(1)至(3)中任一者之結構體中，該無機粒子之平均粒子直徑可為6mm至20mm，且70質量%或更多的該無機粒子可具有6mm至20mm之平均粒子直徑。
(5)在根據上述(1)至(4)中任一者之結構體中，該無機粒子可為一或更多類型之選自由以下所組成群組之粒子：天然石、矽砂、黑曜岩、珍珠石(pearl stone)、甲賀石(Kohga stone)、白砂、頁岩、玻璃、沸石、陶瓷及其燒結發泡體(fired foamed body)、珍珠岩(perlite)、浮石、火山渣、中空氣球、及輕質骨材。
(6)在根據上述(1)至(5)中任一者之結構體中，該樹脂可藉由將含有具有黏度為0.08Pa．s至2Pa．s之熱固性樹脂、硬化劑、及硬化促進劑之樹脂組成物硬化
而形成。
(7)在根據上述(6)之結構體中，該熱固性樹脂可為一或更多類型之選自由以下所組成之群組的樹脂：不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、及環氧樹脂。
(8)根據本發明的另一方面，提供由根據上述(1)至(7)中任一者之結構體所形成的吸音材料。
(9)根據本發明的又一方面，提供由根據上述(8)之吸音材料所形成的隔音壁材料。
(10)根據本發明的又一方面，提供結構體之製造方法，其包含：將具有平均粒子直徑6mm至50mm之無機粒子與相對於100質量份之該無機粒子，6質量份至40質量份之樹脂組成物混合的步驟；及在沒有施加壓力下將該經混合的無機粒子與樹脂組成物成型的步驟。
根據本發明，可能提供具有優良吸音性質及輕質、並能藉由簡單的步驟製造的結構體，由該結構體所形成的吸音材料，由該吸音材料所形成的隔音壁材料，以及該結構體的製造方法。
在下文中，將詳細描述本發明之結構體、由該結構體所形成的吸音材料、由該吸音材料所形成的隔音壁材料、以及該結構體的製造方法。再者，本發明之範圍並不受限於下述之特定具體實例。
本發明之結構體含有具有平均粒子直徑6mm至50mm之無機粒子，以及相對於100質量份之該無機粒子，6質量份至40質量份之樹脂。
用於本發明之無機粒子的材料的例子包含：各種天然石、矽砂、黑曜岩、珍珠石、甲賀石(Kohga stone)(Kokaseki)、白砂(shirasu)、頁岩、玻璃、沸石、各種陶瓷及其燒結發泡體、珍珠岩、浮石、火山渣、中空氣球、輕質骨材等。其中，就輕質結構體而言，較佳的是例如白砂、各種陶瓷之燒結發泡體、珍珠岩、浮石、火山渣、中空氣球及輕質骨材之材料，從吸音性質的觀點而言，更佳的是多孔材料，例如白砂、浮石、及火山渣，又從易於取得及輕質性質的觀點而言，甚至更佳的是浮石。該等無機粒子可獨立使用，或可藉由混合使用其二或更多的類型。
該無機粒子具有大於或等於6mm且小於或等於50mm(6mm至50mm)的平均粒子直徑。藉由將無機粒子之平均粒子直徑設定在上述範圍內，可能在本發明之吸音材料所含有的無機粒子間具有足夠的孔洞，因而表現出優良的吸音性能。此外，從結構體之成型性(moldability)的觀點而言，更佳的是該無機粒子之平均粒子直徑係大於或等於6mm且小於或等於30mm，又從結構體之強度的觀點而言，甚至更佳的是該無機粒子之平
均粒子直徑係大於或等於7mm且小於或等於20mm。該無機粒子之平均粒子直徑表明從30個隨機選擇的無機粒子之最短部分使用游標卡尺測得之直徑的平均值。
該無機粒子之粒子直徑範圍較佳為大於或等於3mm且小於或等於60mm，更佳為大於或等於5mm且小於或等於50mm，又甚至更佳為大於或等於5mm且小於或等於30mm。從結構體之成型性的觀點而言，較佳的是，具有粒子直徑大於或等於6mm之無機粒子的含量為大於或等於70質量%，更佳的是，具有粒子直徑大於或等於6mm且小於或等於50mm之無機粒子的含量為大於或等於70質量%，又甚至更佳的是，具有粒子直徑大於或等於6mm且小於或等於20mm之無機粒子的含量為大於或等於70質量%。
熱固性樹脂，例如不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、及環氧樹脂為較佳之作為用於本發明之樹脂所包含的樹脂類型。其中，從優良硬化性質的觀點而言，更佳的是不飽和聚酯樹脂、聚酯樹脂、及乙烯酯樹脂，又從優良機械強度的觀點而言，甚至更佳的是不飽和聚酯樹脂。該樹脂可獨立使用，或可藉由混合使用其二或更多的類型。除了上述樹脂外，可包含可聚合有機成分。該樹脂之黏度較佳為大於或等於0.05Pa．s且小於或等於5Pa．s(0.05Pa．s至5Pa．s)，更佳為大於或
等於0.07Pa．s且小於或等於3Pa．s，又特別較佳為大於或等於0.08Pa．s且小於或等於2Pa．s。藉由將黏度設定在上述範圍內，無機粒子表面於結構體成型時被適度地塗覆，經由將樹脂組成物硬化使該等無機粒子間之接觸點以足夠的強度固定，且該樹脂不會流動及不偏置。因此，可能藉由確保結構體中有足夠的孔洞而增加吸音性能。
再者，用於本發明之樹脂的黏度，例如，能以下列條件測量。
裝置：TVB-10M(BM型黏度計，Toki Sangyo Co.,Ltd.製造)
測量溫度：25℃
轉子：No.2
旋轉數：60rpm
根據應用及性能，可將各種添加劑加到本發明所使用的樹脂中，並可用作為樹脂組成物。例如，可使用硬化劑、硬化促進劑、脫離劑、紫外線吸收劑、顏料、降黏劑、塑化劑、阻焰劑、強化材料、光硬化劑等。這些成分可預先混合作為樹脂組成物的成分，又可在即將與無機粒子及樹脂混合之前添加。
較佳的是，使用過氧化物作為硬化劑。例如，使用二醯基過氧化物基硬化劑、過氧化酯基硬化劑、二烯丙基過氧化物基硬化劑、酮過氧化物基硬化劑、過氧化縮酮基硬化劑、烷基過酸酯基硬化劑、過氧碳酸酯基硬化劑等，又可將其二或更多的類型一起使用。
硬化促進劑的例子包含環烷酸鈷、辛烯酸鈷(cobalt octenate)、環烷酸銅、乙醯乙酸氧釩(vanadyl acetylacetate)、乙醯乙酸鐵(iron acetylacetate)、N,N-二甲基苯胺等。
此外，較佳之作為樹脂組成物之硬化方法係其中加熱為不必要的且硬化係在常溫下進行之方法，例如，於即將成型之前，將硬化劑混入到含有促進劑之樹脂組成物中的方法。
本發明之結構體含有相對於100質量份之無機粒子，大於或等於6質量份且小於或等於40質量份之樹脂。再者，本發明之結構體具有複數個連續間隙(洞)，其容許一端面與另一端面相通，且經由該複數個連續間隙確保足夠的孔隙度。從確保孔隙度的觀點而言，更佳的是，本發明之結構體含有相對於100質量份之無機粒子，10質量份至40質量份之樹脂。
此外，從確保結構體中具有足夠孔隙度之複數個連續間隙的觀點而言，較佳的是，無機粒子與樹脂的混合比率係根據無機粒子之平均粒子直徑適當地調整。換言之，較佳的是，該樹脂的添加量相對於100質量份之具有平均粒子直徑大於或等於6mm且小於或等於15mm之無機粒子，係大於或等於8質量份且小於或等於40質量份，又更佳的是，該樹脂的添加量相對於100質量份之具
有平均粒子直徑大於或等於10mm之無機粒子，係35質量份。此外，該樹脂的添加量相對於100質量份之具有平均粒子直徑大於或等於15mm且小於或等於50mm之無機粒子，較佳為大於或等於6質量份且小於或等於25質量份，又更佳為大於或等於6質量份且小於或等於20質量份。再者，體積比重係由以下實施例所使用的方法測定。
本發明之結構體的體積比重較佳為小於或等於0.9，從輕質性質的觀點而言，更佳為小於或等於0.75，又從施工性質的觀點而言，甚至更佳為小於或等於0.5。此外，從結構體強度的觀點而言，較佳的是體積比重係大於或等於0.05。
本發明之結構體具有複數個連續間隙及足夠大的孔隙度，並因此具有輕質及優良的吸音性質。因此，本發明之結構體能較佳地用作為吸音材料以及由該吸音材料所形成之隔音壁的材料。
本發明之結構體的製造方法為一簡單的方法，其中藉由混合器或手動將具有平均粒子直徑大於或等於6mm且小於或等於50mm之無機粒子與相對於100質量份之該無機粒子，大於或等於6質量份且小於或等於40質量份之樹脂或樹脂組成物混合，然後在沒有施加壓力下將該混合物藉由傾注到模具中或直接施加到壁面或路面上而成
型。在本發明之結構體的製造方法中，該樹脂組成物與無機粒子之混合物僅能藉由傾注到模具然後硬化而成型。因此，成型前之加壓處理是不必要的，因而沒有必要使用特殊加壓成型裝置或類似物，且其可能直接在地基(結構體最終被設置的地方)進行施工。
本發明之結構體的形狀並沒有特別限制。換言之，結構體可呈平板狀或可呈具凹面和凸面或曲面的形狀。該結構體之厚度並沒有特別限制，但較佳為大於或等於無機粒子之粒子直徑。
再者，為了增加機械強度，較佳的是，在本發明之結構體中必要時於結構體之上及下表層的表面上配置金屬線、鋼筋、及/或纖維強化樹脂材料作為強化層。此外，該結構體可獨立地使用，或可藉由與其他結構材料或吸音構件合併而使用。例如，該結構體係用作為吸音構件之背板，因而可能進一步增加該吸音構件之吸音性質。
在下文中，將參照實施例1至5及比較實施例1至3更詳細地描述本發明，但本發明並不限於以下實施例。
在實施例1至3、和5、及比較實施例1至3中，不飽和聚酯樹脂，具體而言，二環戊二烯、順丁烯二酸酐、及丙二醇之冷凝物(黏度為0.15Pa．s)係用作為用於該樹脂組成物中之樹脂。
此外，在實施例4中，乙烯酯樹脂，具體而言，環氧甲基丙烯酸酯(黏度為0.16Pa．s)係用作為用於該樹脂組成物中之樹脂。於該樹脂組成物中，相對於100質量份之各樹脂，添加0.5質量份之環烷酸鈷，並予混合直到得到均勻的混合物，然後添加2質量份之55%的過氧化甲基乙基酮溶液(Permek N，NOF CORPORATION製造)並予以混合。
在實施例1至4及比較實施例2和3中，浮石A(平均粒子直徑為8mm，粒子直徑範圍係大於或等於6mm且小於或等於15mm，且體積比重為0.35)係用作為無機粒子，在比較實施例1中，浮石B(平均粒子直徑為3mm，粒子直徑範圍係大於或等於2mm且小於或等於5mm，且體積比重為0.48)係用作為無機粒子，及在實施例5中，火山渣(平均粒子直徑為7mm，粒子直徑範圍係大於或等於6mm且小於或等於12mm，且體積比重為0.72)係用作為無機粒子。
將樹脂組成物與無機粒子以表1所示之摻合比混合，將該混合物傾注到50cm×50cm×高20cm之木框中，調整混合物的量使得在弄平表面後厚度成為2cm，然後在沒有施加壓力下使該混合物在常溫靜置並成型。在大約10分鐘後無機粒子被樹脂組成物固定，除了比較實施例3之外在呈板的形狀時脫模，於25℃靜置24小時，而完全硬化。因此，得到了結構體。此外，在比較實施例3中，浮石的表面不能夠充分地被樹脂覆蓋，而浮
石之間不能得到足夠的黏著。因此，浮石不能成型成板的形狀。藉由以下述方法評估實施例1至5及比較實施例1及2所得到的結構體，而各評估結果顯示於表1。
將所得到的結構體水平排列，從結構體的上表面倒水，然後藉由水是否從相對表面(下表面)滲漏來決定存在或不存在複數個連續間隙。
結構體之體積比重係藉由測量所得到之結構體的質量及外部尺寸，然後將質量除以體積來計算。
所得到之結構體在混響室(reverberation room)中的吸音率係以下列條件根據JIS A 1409測量。
將四個結構體在1m×1m厚度為2cm的範圍內鋪設在地上。將粉紅噪音用作為噪音，並在317.4立方公尺的混響室中測量音量。
根據上述結果，實施例1至5之結構體具有複數個連續間隙及在寬範圍的頻率內的高吸音性能。對比之下，比較實施例1之結構體具有小的無機粒子之平均粒子直徑，因此，無機粒子間之孔洞被埋入樹脂組成物中，不能獲得連續間隙，且吸音性質下降。此外，在比較實施例2之結構體中，使用大量的樹脂組成物，因此無機粒子間之孔洞被埋入樹脂組成物中，不能獲得連續間隙，且吸音性質下降。此外，在比較實施例3之結構體中，樹脂的量不夠，且如同上述，該結構體不能成型成板的形狀。
如同上述，根據本發明，可能提供具有優良吸音性質及輕質、並能藉由簡單的步驟製造的結構體。本發明之結構體能在工事現場直接施工，且易於附加到外壁或類似物。因此，藉由廣泛地於各種工廠、鐵路、道路、隧道、橋梁、面向著道路的建築物外壁、植盆等中使用該結構體作為吸音材料，能降低各種噪音。
Claims (10)
- 一種結構體，其含有具有平均粒子直徑6mm至50mm之無機粒子，以及相對於100質量份之該無機粒子，6質量份至40質量份之樹脂。
- 根據申請專利範圍第1項之結構體，其中該結構體中具有複數個連續間隙，其容許一端面與另一端面相通。
- 根據申請專利範圍第1或2項之結構體，其中體積比重係小於或等於0.9。
- 根據申請專利範圍第1或2項之結構體，其中該無機粒子之平均粒子直徑為6mm至20mm，且70質量%或更多的該無機粒子具有6mm至20mm之平均粒子直徑。
- 根據申請專利範圍第1或2項之結構體，其中該無機粒子為一或更多類型之選自由以下所組成之群組的粒子：天然石、矽砂、黑曜岩、珍珠石(pearl stone)、甲賀石(Kohga stone)、白砂、頁岩、玻璃、沸石、陶瓷及其燒結發泡體(fired foamed body)、珍珠岩(perlite)、浮石、火山渣、中空氣球、及輕質骨材。
- 根據申請專利範圍第1或2項之結構體，其中該樹脂係藉由將含有具有黏度為0.08Pa．s至2Pa．s之熱固性樹脂、硬化劑、及硬化促進劑之樹脂組成物硬化而形成。
- 根據申請專利範圍第6項之結構體，其中該熱固 性樹脂為一或更多類型之選自由以下所組成之群組的樹脂：不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、及環氧樹脂。
- 一種由根據申請專利範圍第1至7項中任一項之結構體所形成的吸音材料。
- 一種由根據申請專利範圍第8項之吸音材料所形成的隔音壁材料。
- 一種結構體之製造方法，其包含：將具有平均粒子直徑6mm至50mm之無機粒子與相對於100質量份之該無機粒子，6質量份至40質量份之樹脂組成物混合的步驟，及在沒有施加壓力下將該經混合的無機粒子與樹脂組成物成型的步驟。
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