(57)【要約】【課題】吸音性に優れ、断熱性能にも優れ、壁面等の躯体にも簡易に施工できる断熱吸音材を提供する。【解決手段】樹脂発泡体を圧縮してなり、少なくとも一の面に複数の非貫通孔を有する断熱吸音材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂発泡体を圧縮してなり、少なくとも一の面に複数の非貫通孔を有することを特徴とする断熱吸音材。
【請求項２】
圧縮歪が１０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の断熱吸音材。
【請求項３】
前記非貫通孔を有する面の面積に対する前記非貫通孔の開口面積の割合が５０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の断熱吸音材。
【請求項４】
周波数５００Ｈｚ以上６４００Ｈｚ以下の周波数領域における、前記非貫通孔を有する面の垂直入射吸音率の最大値が４０％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の断熱吸音材。
【請求項５】
熱伝導率が、前記非貫通孔を有さない前記圧縮された樹脂発泡体の熱伝導率と実質的に同一であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の断熱吸音材。
【請求項６】
前記樹脂発泡体は、スチレン系樹脂発泡体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の断熱吸音材。
【請求項７】
板状の樹脂発泡体を圧縮してなり、板状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の断熱吸音材。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の断熱吸音材を積層してなり、前記断熱吸音材のそれぞれは、周波数５００Ｈｚ以上６４００Ｈｚ以下の周波数領域における、前記非貫通孔を有する面の垂直入射吸音率の最大値を示す周波数が異なることを特徴とする断熱吸音積層体。
【請求項９】
前記断熱吸音材は、前記非貫通孔を有する面を同じ方向に向けて積層されていることを特徴とする請求項８に記載の断熱吸音積層体。
【請求項１０】
樹脂発泡体を圧縮する工程と、前記樹脂発泡体の少なくとも一の面に複数の非貫通孔を形成する工程と、をこの順で有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の断熱吸音材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱吸音材、断熱吸音積層体及び断熱吸音材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の吸音・遮音材料としては、安価で軽量性に優れ、断熱性能も備えたグラスウール等の繊維系集合体が汎用されている。グラスウール等の繊維系集合体は結露や雨水の侵入による吸水により吸音性能が劣化するため、特許文献１には、繊維系集合体を被覆する表皮材を施すことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０２８７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の吸音材は、強度が十分ではないため、コンクリート躯体等の壁面等に施工する場合には、面材で覆いパネルとするか、または桟木等を施工し、その間に充填せざるを得ない。
【０００５】
そこで、本発明は、吸音性に優れ、断熱性能にも優れ、壁面等の躯体にも簡易に施工できる断熱吸音材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明の断熱吸音材は、樹脂発泡体を圧縮してなり、少なくとも一の面に複数の非貫通孔を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の断熱吸音材は、「圧縮歪が１０％以上５０％以下であること、前記非貫通孔を有する面の面積に対する前記非貫通孔の開口面積の割合が５０％以下であること」、「周波数５００Ｈｚ以上６４００Ｈｚ以下の周波数領域における、前記非貫通孔を有する面の垂直入射吸音率の最大値が４０％以上であること」、「熱伝導率が、前記非貫通孔を有さない前記圧縮された樹脂発泡体の熱伝導率と実質的に同一であること」、「前記樹脂発泡体は、スチレン系樹脂発泡体であること」、「板状の樹脂発泡体を圧縮してなり、板状であること」を好ましい態様として含むものである。
【０００９】
また、本発明の断熱吸音積層体は、上記本発明の断熱吸音材を積層してなり、前記断熱吸音材のそれぞれは、周波数５００Ｈｚ以上６４００Ｈｚ以下の周波数領域における、前記非貫通孔を有する面の垂直入射吸音率の最大値を示す周波数が異なることを特徴とする。
【００１０】
本発明の断熱吸音積層体は、「前記断熱吸音材は、前記非貫通孔を有する面を同じ方向に向けて積層されていること」を、好ましい態様とし含むものである。
【００１１】
また、本発明の断熱吸音材の製造方法は、樹脂発泡体を圧縮する工程と、前記樹脂発泡体の少なくとも一の面に複数の非貫通孔を形成する工程と、をこの順で有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の断熱吸音材は、吸音性に優れ、断熱性能にも優れ、壁面等の躯体にも簡易に施工でき、例えば、建築物の断熱吸音材等として、好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
≪断熱吸音材≫
本発明の断熱吸音材は、樹脂発泡体を圧縮してなり、少なくとも一の面に複数の非貫通孔を有する。
【００１４】
＜樹脂発泡体＞
本発明で用いる樹脂発泡体としては特に限定されないが、スチレン系樹脂を発泡させて得られるスチレン系樹脂発泡体が好ましい。また、樹脂発泡体は板状であることが好ましい。以下、スチレン系樹脂発泡体を例にとり、詳細に説明する。
【００１５】
［スチレン系樹脂］
スチレン系樹脂としては、特に限定されるものではなく、スチレン単量体のみから得られるポリスチレンホモポリマー、メチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレンン、ジメチルスチレン、クロルスチレンなどのスチレン系単量体から得られる単独重合体（ホモポリマー）、スチレン単量体とスチレンと共重合可能な単量体あるいはその誘導体から得られるランダム、ブロックあるいはグラフト共重合体、臭素化ポリスチレン、ゴム強化ポリスチレンなどの変性ポリスチレンなどが挙げられる。
【００１６】
スチレンと共重合可能な単量体としては、メチルスチレン、ジメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、トリブロモスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、トリクロロスチレンなどのスチレン誘導体、ビニルトルエン、ビニルキシレン、ジビニルベンゼンなどのビニル化合物、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、ブタジエン、アクリロニトリルなどの不飽和化合物あるいはその誘導体、無水マレイン酸、無水イタコン酸などが挙げられる。これらは単独あるいは２種以上混合して使用することができる。本発明においては、上述するスチレン系樹脂の中では、経済性、成形加工性の点からポリスチレンホモポリマーが特に好適に使用することができる。
【００１７】
スチレン系樹脂の質量平均分子量は、１０万〜３５万であり、好ましくは１５万〜３０万、より好ましくは１８万〜２５万である。
【００１８】
［発泡剤］
本発明において使用される発泡剤としては、物理発泡剤および熱分解型化学発泡剤がある。物理発泡剤としては、特に限定されないが、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ヘリウム、空気、水などの無機ガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン（ノルマルブタン、イソブタン）、ペンタン（ノルマルペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、シクロペンタン）、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノールなどの脂肪族アルコール、ジメチルエーテルなどのエーテル系、塩化メチル、塩化エチルなどの塩化アルキル炭化水素などが挙げられる。この他にフロン系の発泡剤も使用可能ではあるが、オゾン層を破壊し地球温暖化を招来するおそれがあるため、環境に配慮する意味ではできる限り使用を控えることが好ましい。その代替物として開発されたオゾン破壊係数が０で、地球温暖化係数が低いハイドロフルオロオレフィン及びハイドロクロロフルオロオレフィン系の発泡剤も用いることができる。
【００１９】
スチレン系樹脂に添加する発泡剤の量としては、スチレン系樹脂１００質量部に対して３〜３０質量部、好ましくは５〜１５質量部、さらに好ましくは５〜１０質量部である。
【００２０】
［その他の添加剤］
難燃性を付与するために、ハロゲン系難燃剤を添加してもよく、熱可塑性樹脂に通常使用される難燃剤を特別に限定することなく使用することができる。また、必要に応じて気泡の大きさを調整するためにタルク、ケイ酸カルシウムなどの気泡調整剤、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウムなどの押出助剤、酸化マグネシウム、ピロリン酸テトラナトリウムなどの脱酸剤などを添加することが望ましい。更に、放射低減剤として、グラファイト、カーボンブラック、二酸化チタン等を添加しても良い。
【００２１】
［スチレン系樹脂発泡体の製造方法］
本発明で用いるスチレン系樹脂発泡体は、例えば、押出発泡法スチレン系樹脂発泡体は、スチレン系樹脂を加熱溶融し、高温高圧下で、発泡剤を該溶融樹脂に圧入して混練した後、押出発泡に適する温度にまで冷却し、ダイを通じて低圧下に押出発泡して製造する公知の方法と同様であることができる。
【００２２】
また、ビーズ法スチレン系樹脂発泡体は、発泡剤（ブタン、ペンタン）を含んだ直径０．３〜２ｍｍほどの半透明の小さな原料ビーズに、蒸気をあて加熱膨張して予備発泡を行う。この発泡ビーズを金型に入れ、もう一度蒸気をかけることでさらに膨らんだビーズ同士が熱でくっつき金型どおりの形になった製品とする公知の方法と同様であることができる。
【００２３】
＜圧縮歪＞
本発明の断熱吸音材は、樹脂発泡体を圧縮してなり、圧縮により、樹脂発泡体を構成する気泡の膜の少なくとも一部にシワが形成されていることが好ましい。
【００２４】
樹脂発泡体を圧縮する方法（押圧装置）としては、特に限定はされないが、プレス機を用いる方法、または板厚よりも狭い間隔のロール間を通過させる方法がある。ここで、硬さ、圧縮強度、要求圧縮歪によっては、プレス機で複数回圧縮、またはロール間を複数回通過させて、所定の圧縮歪を得る方法が好ましい。
【００２５】
発泡体は、気泡の集合体であり、その気泡内に気体（発泡剤、空気など）が封じ込まれているため、圧縮後に厚みが一部回復する場合には、予め回復率を想定の上、圧縮歪（プレス率、発泡体厚みに対するロール間隔）を決定する必要がある。この厚み回復率は、押出発泡成形後の養生期間によっても異なる。すなわち、ダイから押出発泡させた直後に圧縮しても、または養生した発泡体を圧縮してもよいが、厚み回復率を考慮する必要がある。ここで、ダイから発泡直後に圧縮する場合には、発泡体の温度がガラス転移点以下にならないと、気泡膜にシワが形成されにくい。
【００２６】
発泡体を構成する気泡の膜へのシワの形成は、発泡体の表面層（例えば板状の場合には２つの表面層とそれに挟まれる中央層に大きく区分することができる）の気泡が小さく扁平な程、表面層の気泡に多くシワが形成される。一般的に押出発泡成形後の板は、表面層は中央層と比較して速く冷却されるため、表面層の気泡は小さく扁平となり、表面層の気泡に多くシワが形成される。
【００２７】
発泡体の大断面を厚み方向に垂直（すなわち長さまたは幅方向に平行）に何枚かにスライスした発泡板において、厚み方向中心に近い製品（中央層辺りの製品）は、気泡が断面内にてほぼ均一であるため、圧縮した場合に中央層にシワが多く形成される。また、ダイから押出発泡後に二次発泡した発泡板を圧縮した場合には、発泡体の表面層の密度が低くなるため、表面層にシワが多く形成されやすい。圧縮前の発泡体の物性により、中央層、表面層、両表面層、片表面層など、シワが形成される位置を変更することが可能である。
【００２８】
ここで、中央層に多くのシワが形成された発泡板は、表面硬度は高い。逆に、表面層に多くのシワが形成された発泡板は、表面状態がソフトであり、用途によっては使い分けることができる。
【００２９】
本発明の断熱吸音材の圧縮歪は、特に限定されないが、１０％以上５０％以下であることが好ましく、より好ましくは１５％以上４０％以下である。ここで、圧縮歪とは、下記式（１）によって求められる値である。
圧縮歪［％］＝（（圧縮前の厚み−圧縮後の厚み）／圧縮前の厚み）×１００  ・・・（１）
【００３０】
圧縮歪が１０％以上であれば断熱性の向上、吸音性改善が十分であり、圧縮歪が５０％以下であれば断熱吸音材にそりが発生することがなく、圧縮強度の点からも好ましい。
【００３１】
＜非貫通孔＞
本発明の断熱吸音材は、少なくとも一の面に複数の非貫通孔を有する。非貫通孔を有する面は、吸音面となるため、音の入射方向に対向する面であることが好ましい。また、断熱吸音材が板状の場合には、非貫通孔を有する面は、厚み方向に垂直な面であることが好ましい。もちろん、複数の面に非貫通孔を有しても良い。表面における非貫通孔の開口形状は、円形、楕円形、矩形等、特に限定されない。また、非貫通孔は、溝状またはスリット状でも良く、その断面形状は、略円形、略楕円形、略矩形、略台形のいずれでも良い。
【００３２】
非貫通孔の開口径、深さは特に制限されないが、非貫通孔を有する面の面積に対する非貫通孔の開口面積の割合が５０％以下であることが好ましく、より好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３５％以下である。この割合が５０％以下であれば、非貫通孔同士が連通することがなく、また断熱吸音材が機械的に脆くなることがなく、好ましい。
【００３３】
非貫通孔を形成する方法としては、特に限定されないが、多数の針、ピン等の尖鋭部材が一定のピッチで突設された加工装置を樹脂発泡体の表面に押圧することにより形成できる。ここで、尖鋭部材を、樹脂発泡体を構成する樹脂の軟化点以上に加温することにより、より明確な孔を形成することができる。また、尖鋭部材がロール表面に設けられた、例えば針ロールと受ロールとからなる回転ロール間に樹脂発泡体を通過させることにより非貫通孔を形成することもできる。また、溝状またはスリット状の非貫通孔を形成する方法として、丸鋸、トリマー、ルーター等による切削加工、凸型ロール等による押圧加工、熱線による溶融加工等が挙げられる。
【００３４】
＜垂直入射吸音率＞
本発明の断熱吸音材は、周波数５００Ｈｚ以上６４００Ｈｚ以下の周波数領域における、非貫通孔を有する面の垂直入射吸音率の最大値が４０％以上であることが好ましく、より好ましくは４５％以上、さらに好ましくは５０％以上である。周波数５００Ｈｚ以上６４００Ｈｚ以下の周波数領域における、非貫通孔を有する面の垂直入射吸音率の最大値が４０％以上であると、特に高音域の音を効率的に吸音でき、好ましい。垂直入射吸音率は、ＡＳＴＭ  Ｅ  １０５０（ＩＳＯ１０５３４−２）に基づき求めることができる。
【００３５】
＜熱伝導率＞
本発明の断熱吸音材の熱伝導率は、非貫通孔を有さない圧縮された樹脂発泡体の熱伝導率と実質的に同一、好ましくは非貫通孔を有さない圧縮された樹脂発泡体の熱伝導率の±１％以内であることが好ましく、より好ましくは±０．５％以内である。
【００３６】
本発明の断熱吸音材の熱伝導率は、ＪＩＳ  Ａ  ９５２１：２０１７に規定される押出法ポリスチレンフォーム保温板１種の場合は、ＪＩＳ  Ａ  １４１２−２：１９９９に規定される測定方法において測定できる。
【００３７】
＜その他の特性＞
本発明の断熱吸音材の圧縮強度（ＪＩＳ  Ａ  ９５１１：２００６で規定）は、１０Ｎ／ｃｍ2以上であることが好ましい。１０Ｎ／ｃｍ2未満であると断熱用途上、使用に限界がある。圧縮強度は、１５Ｎ／ｃｍ2以上であることがより好ましく、２０Ｎ／ｃｍ2以上であることがさらに好ましい。
【００３８】
本発明の断熱吸音材の透湿係数（ＪＩＳ  Ａ  ９５１１：２００６で規定）は、１４５ｎｇ／ｍ2・ｓ・Ｐａ以下であることが好ましい。この値が大きいと水蒸気透過量が多くなり、壁等に断熱材として使用された場合に、壁構成によっては結露を生じる可能性がある。
【００３９】
≪断熱吸音積層体≫
本発明の断熱吸音積層体は、上記本発明の断熱吸音材を積層してなる。本発明の断熱吸音積層体を構成する断熱吸音材のそれぞれは、周波数５００Ｈｚ以上６４００Ｈｚ以下の周波数領域における、非貫通孔を有する面の垂直入射吸音率の最大値を示す周波数が異なる。そのため、周波数５００Ｈｚ以上６４００Ｈｚ以下の周波数領域において、複数の異なる周波数の音を効率的に吸音できる。
【００４０】
断熱吸音材は、非貫通孔を有する面を同じ方向に向けて積層した片面吸音タイプでも、非貫通孔を有する面を異なる方向に向けて積層した両面吸音タイプでもよい。
【００４１】
断熱吸音材を積層する方法は特に限定されないが、例えば、断熱吸音材の周囲を固定して積層する等、非貫通孔をふさがないように積層する方法が好ましい。
【実施例】
【００４２】
≪樹脂発泡体≫
実施例で用いた樹脂発泡体は以下の通りである。
押出法スチレン系樹脂発泡板（ＸＰＳ）：ダウ化工（株）製、スタイロエース（商品名）、厚み３０ｍｍ、密度３０Ｋｇ／ｍ3
ビーズ法スチレン系樹脂発泡板（ＥＰＳ）：５０ｍｍ厚み製品を厚み３０ｍｍにスライスした発泡板、密度２０Ｋｇ／ｍ3
【００４３】
＜密度測定＞
発泡体の密度は、発泡体の質量（ｋｇ）を発泡体の体積（ｍ3）で割ることで算出した。
【００４４】
≪実施例１≫
押出法スチレン系樹脂発泡板（ＸＰＳ）を、圧縮歪が１０％となるように、プレス機にて厚み方向に圧縮した。次に、発泡板の厚み方向に垂直な一面に、直径０．５ｍｍのピン（針）を用いて、孔径０．５ｍｍ、深さ１ｃｍの非貫通孔を、５個／ｃｍ2（面積割合：１．０％）となるように形成し、断熱吸音材を得た。この断熱吸音材について、以下の方法で評価した。結果を表１に示す。
【００４５】
＜垂直入射吸音率測定＞
断熱吸音材を自動熱線カット機にて、直径２９〜２８．５ｍｍとなるようにカットし、測定用サンプルを作製した。ＡＳＴＭ  Ｅ  １０５０（ＩＳＯ１０５３４−２）に基づき、小型管（直径２９ｍｍ）を用いて、測定周波数領域５００〜６４００Ｈｚにて、非貫通孔を形成した面の垂直入射吸音率を測定した。
【００４６】
＜熱伝導率測定＞
ＪＩＳ  Ａ  １４１２−２：１９９９に準拠する方法で熱伝導率を測定した。
【００４７】
≪実施例２〜１３、比較例１〜９≫
表１に示す発泡板を用い、圧縮歪、非貫通孔の孔径・個数を表１に示す様に変更した以外は、実施例１と同様にして断熱吸音材を作製した。得られた断熱吸音材について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2020013001.tif 000002
【００４９】
表１より、非貫通孔の面積割合が同じであれば、圧縮歪率が高いほど、吸音率の最大値が大きく、熱伝導率が小さいことが分かる。また、断熱吸音材の熱伝導率と、非貫通孔を有さない圧縮歪が同じ樹脂発泡体の熱伝導率は、０．１（ｍＷ／ｍＫ）程度の差であり、０．５％以内の誤差範疇であった。