(57)【要約】  本発明は、ビームと、このビームに取り付けられた非発泡ポリマー材料を含む遮音層とを備えた構造部材を提供する。このような構造部材を製造する方法もまた提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームと、前記ビームに取り付けられた非発泡ポリマー材料を含む遮音層とを備えた構造部材。
【請求項２】
前記部材が木製ビームを含む請求項１に記載の部材。
【請求項３】
前記部材が金属製ビームを含む請求項１又は２に記載の部材。
【請求項４】
前記ポリマー材料が無機フィラーを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の部材。
【請求項５】
前記ポリマー材料がエラストマー材料である請求項１〜４のいずれか一項に記載の部材。
【請求項６】
前記ポリマー材料がゴム又はＰＶＣを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の部材。
【請求項７】
前記遮音層が、前記ビームの一方の面に取り付けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の部材。
【請求項８】
前記遮音層が、前記ビームの一方の面とその裏側の面に取り付けられている請求項の１〜７のいずれか一項に記載の部材。
【請求項９】
前記遮音層が、前記ビームに直接的に取り付けられている請求項１〜８のいずれか一項に記載の部材。
【請求項１０】
前記遮音層が、前記ビームに間接的に取り付けられている請求項１〜８のいずれか一項に記載の部材。
【請求項１１】
請求項１に記載の構造部材を、製造する方法であって、非発泡ポリマー材料を含む遮音層を、ビームへ取り付ける工程を含む方法。
【請求項１２】
前記ビーム又は材料が、請求項２〜１０のいずれか一項に記載されているものである請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の構造部材を備えた構造物。
【請求項１４】
壁または床構造物である請求項１３に記載の構造物。
【請求項１５】
間仕切壁構造物である請求項１４に記載の構造物。
【請求項１６】
石膏ボードを備えた請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁または床などの構造物の遮音に提供するための構造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
床や間仕切壁は、１枚または複数枚のパネルを金属製または木製のフレームワークに固定することによって構築されることが多い。間仕切壁の場合、フレームワークは、典型的には、縦材と横材（それぞれ「スタッド（studs）」と「ノギン（noggins）」とも呼ばれる）を備えており、これらにパネルが釘又はねじで固定される。石膏ボードは、一般に、非耐力壁を構築するために使用され、既に存在する壁構造物を内張りするために使用される。
【０００３】
壁や床の構造物を音が伝わるのを遮断することは、特にアパートやオフィスビルなどの多層建物において、広く認識された問題である。遮音は、一般に望ましいだけではなく、多くの場合、建築許可を入手するために不可欠である。
【０００４】
遮音を達成するための様々な材料および技術が提案されている。一般に使用される２種の材料は、発泡材料と、高密度の非発泡ポリマー材料である。詳細には、間仕切壁の遮音特性は、非発泡ポリマー材料のシートを、石膏ボード製のパネル材へ固定することによって改良できることが知られている。
【０００５】
英国特許出願公報第２２８７０８６号明細書には、比較的高密度の非発泡ポリマー材料の第１シートを、比較的低密度の実質的に弾力性ある圧縮性材料のシートに固定した遮音パネル、詳細には床用パネルが記載されている。非発泡材料は、鉱物を添加したポリ塩化ビニル（「ＰＶＣ」）であってもよく、圧縮性材料はチップフォームであってもよい。
【０００６】
英国特許出願公報第２３７５３５８号明細書には、石膏またはセメント製の第１及び第２のパネルの間に、ポリマー材料（例えば、鉱物を添加したＰＶＣ）のシートを挟んだ音響減衰ボードが記載されている。これらのパネルは、厚さ又は組成が相違するので、ボードの３層全てにおいて音響減衰特性が相違する。
【０００７】
米国特許第５６３９５４５号明細書には、ポリマー成分と、無機フィラーと、相溶化剤（例えば、リシノール酸）と、粘着性付与剤（例えば、松脂）とを含む遮音材料が記載されている。
【０００８】
ポリマー製バリアシートは有効な遮音材ではあるが、それらは使用するには重く、高価であることが多い。この費用は、一部には、壁の表面積を被覆するために極めて大量のシートを使用しなければならないという事実に起因する。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、非発泡ポリマー製バリアシートの層を構造フレームワークへ取り付けることによって、壁の表面を被覆する場合に使用されるシート材料のほんの一部分を用いて所望の遮音を達成できるという知見に基づいている。構造フレームワークは、通常は、支持される壁の表面積よりはるかに小さな表面積を有するので、本発明は材料の費用を大きく減少させることができる。
【００１０】
本発明の第１態様は、ビームと、このビームに取り付けられた非発泡ポリマー材料を含む遮音層とを備えた構造部材である。
【００１１】
本発明の第２態様は、非発泡ポリマー材料を含む遮音層を、ビームへ取り付ける工程を含む、本発明の構造部材を製造する方法である。
【００１２】
本発明のまた別の態様は、本発明の構造部材を含む構造物である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本構造部材は、木製又は金属製のビームを含むことができる。これらは、挙げることができるのは、スタッド、ジョイスト、バッテン（batten）、ノギン又はブロックである。特に挙げることができるのは、木製（例、木材）のスタッド、ジョイスト、バッテン、ノギン又はブロックである。
【００１４】
本構造部材は、単一の直線形のビームを含むことができ、又はより複雑な構造であってもよい。本部材は、木材又は金属から製造されてよく、米国特許第４０７４４９８号明細書又は国際公開第０１／５１７２８号パンフレットに記載されている構造物（すなわち、「Ｉ型ビーム」）であってよい。詳細には、本部材は、金属製ウェブによって固定された複数の木製ジョイストを含んでよく、そのような構造物の例は「ｅａｓｉ−ｊｏｉｓｔ」（登録商標）システムである。好ましくは、本構造部材は、それに遮音層を取り付けることのできる少なくとも１つの表面を有する木製のスタッド又はノジンなどの木製ビームを含む。ビームは、好ましくは、円形、六角形、正方形又は長方形またはその他の多角形の横断面を有する。正方形又は長方形の横断面の場合、遮音層は、好ましくはこのビームの一つの面とその反対側の面とに少なくとも取り付けられる。
【００１５】
遮音層は、非発泡ポリマー材料を含む。適切な材料は、当技術分野において知られたものでよく、シート形であってよい。ポリマー材料には、無機フィラーが添加されてよい。例えば、遮音層は、炭酸カルシウム、重晶石、タルク、雲母、炭酸マグネシウム又はシリカなどのフィラーが添加されたＰＶＣ又は天然もしくは合成ゴムを含むことができる。ポリマー材料は、例えば、熱可塑性有機ポリマーと、フタル酸エステル、無機フィラー、安定剤および顔料から選択される１つ又は複数の成分とを混ぜ合わせて、この混合物を加工処理することによって入手できる。好ましい材料は、「ＮｏｉｓｅＳｔｏｐ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｓｈｉｅｌｄ」（ＮｏｉｓｅＳｔｏｐ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社）および「ＭＴＬ−ＤＳ２」（Ｖｉｔｅｃ社）である。
【００１６】
遮音層の厚さは、必要とされる防音のレベルに依存し、当業者であれば明白である。通常は、層の厚さはおよそ数ミリメートルである。例えば、層の厚さは、約１〜１０ｍｍ、より好ましくは約２〜８ｍｍ、さらにより好ましくは約２〜６ｍｍの範囲に及ぶ可能性がある。遮音層は、単層でもよし、または、例えば各々が厚さ約２ｍｍの３つの層を含む積層の形にしてもよい。
【００１７】
遮音層の密度および重量は、特定レベルの遮音を達成するために仕立てることができる。典型的には、２ｍｍシートの密度は、約５ｋｇ／ｍ２である。
【００１８】
遮音層は、ビームへ直接的または間接的に取り付けることができる。取り付けが間接的である場合は、遮音層をビームから分離する１つ又は複数の中間層が存在してよい。１つ又は複数の中間層のいずれかは、遮音材料、例えば発泡材料をさらに含むことができる。遮音層自体が、例えば複数のビームの間に挟まれた中間層として存在してよい。１つの実施形態では、本構造部材は、防音材料の層とビームとを交互に備えている。本発明の特定の構造部材は２本のビームおよび３つの防音層を含むが、このとき２つの防音層は、好ましくは部材の外側に位置している。
【００１９】
遮音層は、好ましくはビームの少なくとも１つの面に、より好ましくは１つの面とその反対側（裏側）の面に取り付けられる。遮音層は、例えば、接着剤を使用して、又はステープルによって取り付けることができる。
【００２０】
好ましい実施形態では、本部材は、実質的に正方形又は長方形の横断面の木製ビームと、このビームの表裏面に取り付けられた非発泡ポリマー材料の層とを備えており、任意で、この非発泡ポリマー材料の層は、例えばボール紙、中密度ファイバーボード（ＭＤＦ）又は石膏ボード等のボード層で被覆されている。
【００２１】
本発明の構造部材は、壁又は床の構造物に、特に間仕切壁構造物に使用できる。必要とされる遮音レベルに依存して、本部材は単独の防音手段として使用できる。又は、それらは、他の防音材料および技術、例えば発泡に基づく材料と結び付けて使用できる。
【００２２】
以下の実施例では本発明を具体的に説明する。
【実施例】
【００２３】
音響透過実験室を用いて、２種の石膏ボード製間仕切壁の遮音特性を比較した。
【００２４】
（材料）
（サンプル１）
サンプル１は、重量が２３．４ｋｇ／ｍ２で幅３，６００ｍｍ×高さ２，４００ｍｍの寸法を有する石膏ボード製間仕切システムを備えたものとした。
【００２５】
厚さ１１５ｍｍの石膏ボード製間仕切システムは、試験開口部の受音室側の木製フレーム上にねじ固定した。深さ４０ｍｍおよび厚さ６５ｍｍのフレームは、マスチック・ビーズ上に設定し、試験開口部の周辺にねじ固定した。
【００２６】
間仕切システムは、各々が公称重量６７．５ｋｇである３枚の二重間仕切壁から構成した。間仕切パネルは、垂直木製スタッドおよび「ノギン」を備える自立型木製フレームから構築した。高さ２，４００ｍｍ×幅１，２００ｍｍ×厚さ１２．５ｍｍの石膏ボード製パネルは、各フレーム構造の両側で約１５０ｍｍの中央にねじ固定した（生じた空洞は充填せずに残した）。外側および中央間仕切パネルは、相違するフレーム寸法を有した。中央フレーム：高さ２，４００ｍｍ×幅１，１６２ｍｍ、外側フレーム：高さ２，４００ｍｍ×幅１，２１９ｍｍ。リップ・アンド・リセスシステムを使用して、中央パネルを用いて２枚の外側パネルを閉鎖した。中央パネルは、それが外側パネル内の凹所を覆って閉鎖できるように両端に縁を付けた。外側パネルは、開口部壁上でフラットに閉鎖し、マスチック・ビーズで密閉した。中央パネルもまた、側方パネルの内部へねじ固定した。深さ１９ｍｍ×厚さ４５ｍｍの薄い木製フレームは、受音室側の間仕切システム周囲の周辺にねじ固定し、マスチックで密閉した。全てのパネルおよびフレーム接合部は、マスチックを使用して密閉した。
【００２７】
（サンプル２）
サンプル２は、重量が２７．１ｋｇ／ｍ２で幅３，６００ｍｍ×高さ２，４００ｍｍの寸法を有する石膏ボード製間仕切システムを備えたものとした。本システムは、６ｍｍ層のＭＴＬ−ＤＳ２遮音材料（Ｖｉｔｅｃ社）を石膏ボード製パネルと垂直スタッドおよびノギンとの間に適用した以外は、サンプル１と同一であった。
【００２８】
遮音材料は、ＰＶＡ糊を用いて相互に、そして内部木製フレームワークへ結合した３層の材料から構成した。遮音材料を加えると、各間仕切パネルの重量は７８．０５ｋｇであった。
【００２９】
（装置）
使用した試験装置は、以下のとおりであった。
内蔵式ランダム雑音発生装置を備えた、Ｎｏｒｗｅｇｉａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ製１／３オクターブバンドリアルタイムアナライザー８４０型。
Ｑｕａｄ  ５１０パワーアンプ。
２オフ全方向性広帯域ラウドスピーカー（音源室）。
２オフ広帯域ラウドスピーカー（受音室）。
３オフＢｒｕｅｌ  ＆  Ｋｊａｅｒランダム入射コンデンサマイクロホン４１６６型（音源室内）。
３オフＧ．Ｒ．Ａ．Ｓ．ランダム入射コンデンサマイクロホン４０ＡＰ型（音源室内）。
５オフＢｒｕｅｌ  ＆  Ｋｊａｅｒランダム入射コンデンサマイクロホン４１６６型（受音室内）。
１オフＧ．Ｒ．Ａ．Ｓ．ランダム入射コンデンサマイクロホン４０ＡＰ型（受音室内）。
２オフＮｏｒｓｏｎｉｃマルチプレクサー８３４Ａ型。
Ｙａｍａｈａ  ＧＱ１０３１ＢＩＩグラフィックイコライザー。
【００３０】
（試験手順）
採用した試験手順は、ＢＳ  ＥＮ  ＩＳＯ  １４０：Ｐａｒｔ  ３：１９９５、「Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ａｉｒｂｏｒｎｅ  ｓｏｕｎｄ  ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ」に詳述された方法に従った。
【００３１】
測定は、試験体がそれらの間に挿入される試験開口部を備えた２つの構造的に隔離された残響室を含む音響透過実験室内で実施した。試験開口部の垂直側面は高密度レンガから製造され、底部および下端は鉄筋コンクリートから製造されていた。どちらの部屋も硬質の表面および非平行壁を有した。これらの領域内の音場拡散性を増加させるために、小さい方の音源室は４枚の合板製拡散板を有し、大きい方の受音室は１１枚の合板製拡散板を有した。
【００３２】
本試験は、音源室内で知られている音場を生成する工程と、試験開口部内に取り付けられた試験体を用いて、生じた音源室と受音室との音響レベルの差を測定する工程とを含んだ。このレベルの差は、次に、受音室の等価吸音面積を考慮に入れることができるように補正した。
【００３３】
（音源室内の音場の生成）
リアルタイムアナライザー内の発生装置からの広帯域ランダム雑音を増幅させ、２つの固定ラウドスピーカーシステム（ＬａおよびＬｂ）のまた別の１つを用いて音源室内で再生した。全方向性ラウドスピーカーを使用した。発生装置の出力は、受音室内の音圧レベルが、任意の周波数帯域内のバックグラウンドレベルより少なくとも１５ｄＢ高くなるように設定した。ラウドスピーカーは、部屋の四隅に、そして試験体からは、それからの直接放射が優勢ではなくなるような距離をあけて配置した。
【００３４】
（条件）
音源室および受音室における条件は、以下のとおりであった。
音源室の容積：１１２ｍ３。
受音室の容積：２２５ｍ３。
サンプルのサイズ：２，４００ｍｍ×３，６００ｍｍ。
サンプル１用の室温：２４．１℃。
サンプル２用の室温：２３．７℃。
サンプル１用の室内の相対湿度：４４．４％。
サンプル２用の室内の相対湿度：４５．３％。
【００３５】
（測定の周波数範囲）
音圧レベルは、１／３オクターブバンドフィルターを用いて測定した。測定は、１００Ｈｚ〜５，０００Ｈｚの範囲内に中心周波数を有する１／３オクターブバンド全部をカバーした。
【００３６】
（音圧レベルの測定）
音圧レベルは、音源としてのラウドスピーカーＬａを用いて音源室および受音室内で同時に測定した。測定値は、各室内の６つの固定マイクロホン位置で、１６秒間の平均時間を用いて記録し、各室内の平均レベルは各１／３オクターブ周波数帯域内のエネルギーベースで計算した。本手順は、次に音源としてラウドスピーカーＬｂを用いて繰り返した。各周波数帯域内の全平均レベル差は、次に２組の結果の算術平均値として計算した。
【００３７】
各組のマイクロホン／ラウドスピーカー位置について、マイクロホンを他のマイクロホン、部屋の境界および拡散器から分離している距離は０．７ｍより大きく、マイクロホンが音源および試験体から分離している距離は１ｍより大きかった。
【００３８】
（音響透過損失）
音響透過損失（Ｒ）は、ＢＳ  ＥＮ  ＩＳＯ  １４０：Ｐａｒｔ  ３：１９９５、すなわち、
【数１】
2009520135.tif 000002
（式中、
Ｌ１は、音響室内の平均音圧レベル（ｄＢ）である。
Ｌ２は、受音室内の平均音圧レベル（ｄＢ）である。
Ｓは、試験体の面積（ｍ２）である。
Ａは、受音室の透過吸音面積（ｍ２）である）
に従って計算した。
【００３９】
（透過吸音面積の測定および評価）
方程式（１）内の用語Ａは、残響時間から評価し、Ｓａｂｉｎｅの式：
【数２】
2009520135.tif 000003
（式中、
Ｖは、受音室の容積（ｍ３）である。
Ｔは、残響時間（ｓ）である）
を用いて計算した。
【００４０】
受音室の残響時間は、減衰法（ｄｅｃａｙ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いて測定した。減衰は、広帯域ランダム雑音を用いて部屋を励起し、部屋が飽和したら励起を停止させることによって発生させた。結果として生じた減衰音場は、１／３オクターブ帯域リアルタイムアナライザーを用いて６つの固定マイクロホン位置でモニタリングした。音響スペクトルは、３４ミリ秒間隔でサンプリングし、メモリ装置内に保存した。各マイクロホン位置で５回の減衰を測定し、平均化した。音が２０ｄＢずつ減衰するために要する時間を測定し、残響時間を得るために３倍化した。測定は、代替音源を用いて繰り返した。各セットの位置からの結果を平均化した（すなわち、各周波数での６０回の残響減衰）。
【００４１】
（結果）
サンプル１およびサンプル２についての１／３オクターブ帯域間隔（Ｒｗ）での加重音響透過損失を表１に示した。Ｒｗは、ＩＳＯ  ７１７／１−１−１９９６に従って計算した。
【００４２】
【表１】
2009520135.tif 000004
【００４３】
サンプル２を間仕切として用いると、サンプル１と比較して有意に大きな音響透過損失（約２〜１０ｄＢ）が生じた。サンプル２を用いて達成された遮音度は、非発泡ポリマー材料のシートが石膏ボードの上に置かれる従来型システムの遮音度と匹敵している。
【国際調査報告】
2009520135.tif 000005
2009520135.tif 000006