(57)【要約】【課題】  硬質塗膜付きアルミニウム吸音材において、硬度が高く砂や小石等が当っても浅い傷が付く程度で見栄えも損なわれず、耐食性・耐候性を長期間に亘って保持できるとともに、優れた吸音特性を維持できること。【解決手段】  硬質塗膜付きアルミニウム吸音材１は、アルミニウム繊維２からなる不織布を燒結処理した後、両面をアルミニウムからなるエクスパンドメタルまたはパンチングメタル（図示省略）で挟持しロール圧延成形したものを多孔質アルミニウム吸音材として、表面にシリカゾルとブロックイソシアネートとアクリル樹脂と着色顔料等を含む硬質塗料を塗布して、厚さ約１５μｍの硬質塗膜３を形成したものである。砂や小石等が当っても浅い傷が付く程度で見栄えも損なわれず、耐食性・耐候性を長期間に亘って保持できる。そして、空隙が保たれているので、優れた吸音特性を発揮できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質アルミニウムの表面に前記多孔質アルミニウムの空隙を目詰まりさせないように硬質塗料を塗布して硬質塗膜を形成してなることを特徴とする硬質塗膜付きアルミニウム吸音材。
【請求項２】
前記硬質塗料の塗着時に前記硬質塗料を点状に塗着させ、強固な連続塗膜にならないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の硬質塗膜付きアルミニウム吸音材。
【請求項３】
前記硬質塗膜の膜厚が約５μｍ〜約２５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の硬質塗膜付きアルミニウム吸音材。
【請求項４】
前記硬質塗料が、成分（Ａ）と成分（Ｂ）と成分（Ｃ）と成分（Ｄ）との合計（固形分換算）を１００重量部とするとき、（Ａ）シリカゾル成分を５〜３５重量部、（Ｂ）ブロックイソシアネート成分を１０〜５０重量部、（Ｃ）アクリル樹脂成分を５〜５０重量部、（Ｄ）着色・体質顔料成分を５〜５０重量部含有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の硬質塗膜付きアルミニウム吸音材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速道路、鉄道、一般道路、その他の屋外構築物、或いは体育館、屋内プール、講堂等の屋内設備に敷設する吸音材に関するものであり、特に薄くて強固な塗膜が塗布されて外部からの衝撃に強く、なおかつ吸音性能を劣化させることのない硬質塗膜付きアルミニウム吸音材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速交通手段の発達等に伴って、優れた吸音材への要求は益々高まっている。吸音とは、音（空気の振動）を吸収し拡散を防ぎ、音圧レベルを低下させるものである。吸音材としては、多孔質で通気性の高い材料が用いられ、繊維と繊維との間の多数の隙間に音波が入り込むと、隙間の流路抵抗によるエネルギー損失と熱伝導の作用で音波を弱める働きを持つ。
【０００３】
そこで、多孔質体への加工が容易なこと、熱伝導率が高いこと、さらに耐候性に優れること等の理由から、多孔質アルミニウムを用いた吸音材が広く用いられており、様々な改良が重ねられてきた。例えば、特許文献１に示されるように、有機系塗料を塗布することによって色むらを生じ、さらに多孔質アルミニウムの気孔を閉塞して吸音率の低下を起こすという問題に対しては、アルコキシ基の炭素数が１〜５であるテトラアルコキシシランとチタニウムテトラアルコキシドを主成分とする塗料を用いることによって対処し、美麗な外観と耐汚染性を有する多孔質アルミニウム吸音材を得るためには、特許文献２に示されるように、フッ素樹脂を主成分とする常温乾燥型コーティング材で塗装することによって、対処している。
【特許文献１】特開平３−１３１９００号公報
【特許文献２】特開平１１−９３２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載されたような従来の塗膜では、硬度が低すぎて（特許文献１の技術においては鉛筆硬度６Ｈ、特許文献２の技術においては鉛筆硬度Ｈ〜２Ｈ）、道路や鉄道の側壁の吸音材として使用した場合には跳ね飛ばされた小石等が当ると深い傷がついて塗膜が破れてしまい、耐食性・耐候性が失われてしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、硬度が高く砂や小石等が当っても塗膜が破れることがなく見栄えを損なわず、耐食性・耐候性を長期間に亘って保持できるとともに、優れた吸音特性を維持することができる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材は、多孔質アルミニウムの表面に前記多孔質アルミニウムの空隙を目詰まりさせないように硬質塗料を塗布して硬質塗膜を形成したものである。
【０００７】
請求項２の発明にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材は、請求項１の構成において、前記硬質塗料の塗着時に前記硬質塗料を点状に塗着させ、強固な連続塗膜にならないようにしたものである。
【０００８】
請求項３の発明にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材は、請求項１または請求項２の構成において、前記硬質塗膜の膜厚が約５μｍ〜約２５μｍの範囲内であるものである。
【０００９】
請求項４の発明にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記硬質塗料が、成分（Ａ）と成分（Ｂ）と成分（Ｃ）と成分（Ｄ）との合計（固形分換算）を１００重量部とするとき、（Ａ）シリカゾル成分を５〜３５重量部、（Ｂ）ブロックイソシアネート成分を１０〜５０重量部、（Ｃ）アクリル樹脂成分を５〜５０重量部、（Ｄ）着色・体質顔料成分を５〜５０重量部含有しているものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材は、多孔質アルミニウムの表面に多孔質アルミニウムの空隙（気孔）を目詰まりさせないように硬質塗料を塗布して硬質塗膜を形成したものである。この硬質塗膜は、多孔質アルミニウムとの付着性、耐食性、耐候性に優れ、鉛筆硬度で５Ｈ以上の硬度を有する。
【００１１】
ここで、「鉛筆硬度」とは、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−４に規定された引っかき硬度（鉛筆法）にしたがって測定された硬度をいう。
【００１２】
これによって、砂や小石等が飛散して硬質塗膜付きアルミニウム吸音材に当っても、塗膜の硬度が高く、浅い傷が付く程度で耐食性・耐候性を損なわれることがない。また、多孔質アルミニウムの空隙を目詰まりさせないように硬質塗料が塗布されているので、吸音特性が損なわれることもない。
【００１３】
このようにして、硬度が高く砂や小石等が当っても浅い傷が付く程度で耐食性・耐候性を長期間に亘って保持できるとともに、優れた吸音特性を維持することができる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材となる。
【００１４】
請求項２の発明にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材は、硬質塗料の塗着時の不揮発分を約７０％〜約９０％の範囲内に、好ましくは約７５％〜約８５％の範囲内に調整して塗装することによって、点状に付着させる。不揮発分が約７０％未満であると塗膜が連続膜になり易く、多孔質アルミニウムの空隙を目詰まりさせる恐れがある。また、不揮発分が約９０％を超えると塗膜がパウダー状になって外観上好ましくない。よって、不揮発分を約７０％〜約９０％の範囲内に、好ましくは約７５％〜約８５％の範囲内とすることによって、多孔質アルミニウムの空隙を目詰まりさせず見栄えも良い塗膜となる。
【００１５】
このようにして、硬度が高く砂や小石等が当っても浅い傷が付く程度で見栄えを損なわず、耐食性・耐候性を長期間に亘って保持できるとともに、優れた吸音特性を維持することができる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材となる。
【００１６】
請求項３の発明にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材においては、硬質塗膜の膜厚が約５μｍ〜約２５μｍの範囲内、好ましくは約１０μｍ〜約２０μｍの範囲内である。膜厚が約２５μｍを超えると塗膜が連続膜になり易く、多孔質アルミニウムの空隙を目詰まりさせる恐れがある。また、膜厚が約５μｍ未満であると着色力が不十分で、塗膜がパウダー状になり易く外観上好ましくない。よって、硬質塗膜の膜厚を約５μｍ〜約２５μｍの範囲内、好ましくは約１０μｍ〜約１５μｍの範囲内とすることによって、多孔質アルミニウムの空隙を目詰まりさせず見栄えも良い塗膜となる。
【００１７】
このようにして、硬度が高く砂や小石等が当っても浅い傷が付く程度で見栄えを損なわず、耐食性・耐候性を長期間に亘って保持できるとともに、優れた吸音特性を維持することができる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材となる。
【００１８】
請求項４の発明にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材は、硬質塗料が、成分（Ａ）と成分（Ｂ）と成分（Ｃ）と成分（Ｄ）との合計（固形分換算）を１００重量部とするとき、（Ａ）シリカゾル成分を５〜３５重量部、好ましくは１０〜２０重量部、（Ｂ）ブロックイソシアネート成分を１０〜５０重量部、好ましくは１５〜３５重量部、（Ｃ）アクリル樹脂成分を５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部、（Ｄ）着色・体質顔料成分を５〜５０重量部、好ましくは５〜３５重量部含有している。
【００１９】
ここで、「ブロックイソシアネート」とは、低分子ポリイソシアネートのイソシアネート基が１５０℃以上で分離するブロック剤（ε−カプロラクタム等）によってブロックされているものである。これによって、１５０℃以上に加熱してブロック剤が分離した低分子ポリイソシアネートにより、多孔質アルミニウムの表面とシリカ表面を反応結合させることで高い密着性を得ることができ、耐食性に優れた表面を得ることができる。また、シリカの微粒子がイソシアネートによって架橋結合された形態の強固な複合被膜が形成される。さらに、シリカと相溶するアクリル樹脂で着色顔料（チタン白、カーボンブラック、弁柄、フタロシアニンブルー等）を分散して着色塗料とする。
【００２０】
このようにして、硬度が高く砂や小石等が当っても浅い傷が付く程度で見栄えを損なわず、耐食性・耐候性を長期間に亘って保持できるとともに、優れた吸音特性を維持することができる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材の表面の一部を示す部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２は本発明の実施の形態にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材の吸音性能を通常の耐候性塗料を塗布したアルミニウム吸音材及び塗装していないアルミニウム吸音材と比較して示す図である。
【００２２】
図１に示されるように、本実施の形態にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材１は、アルミニウム繊維２からなる不織布を燒結処理した後、両面をアルミニウムからなるエクスパンドメタルまたはパンチングメタル（図示省略）で挟持しロール圧延成形したものを多孔質アルミニウム吸音材として用いて、その表面にシリカゾルとブロックイソシアネートとアクリル樹脂と着色顔料等を含む硬質塗料を塗布して、厚さ約１５μｍの硬質塗膜３を形成したものである。図１（ｂ）においては硬質塗膜３によって前面が塞がれているように見えるが、実際はアルミニウム繊維２の上にのみ硬質塗膜３が付着しており、空隙（アルミニウム繊維２同士の間の気孔）は塞がれずに通気性に優れた状態を保っている。
【００２３】
塗装方法の一例を示すと、硬質塗料１００重量部を希釈溶媒としてのトルエンで１０倍に希釈し、塗装用スプレーガンとしてワイダー６１（口径Ｎｏ．２）を用いて、エアー圧４．５ｋｇ／ｃｍ2 、吐出量１００ｇ／分の条件で多孔質アルミニウム吸音材からスプレーガンを４０ｃｍ離してスプレーし、３回塗り重ねた。なお、これは塗装条件の一例に過ぎない。
【００２４】
多孔質アルミニウム吸音材とスプレーガンの距離を離すことにより、大部分の溶剤が多孔質アルミニウム吸音材に塗着する前に揮発するので、塗料は点状に多孔質アルミニウム吸音材に塗着する。このときの塗料の塗着時での不揮発分は約７０％〜約９０％の範囲内であり、硬質塗膜３の厚さが約１５μｍであるため、多孔質アルミニウム吸音材のアルミニウム繊維２間の空隙を目詰まりさせる恐れはない。
【００２５】
硬質塗料は、成分（Ａ）と成分（Ｂ）と成分（Ｃ）と成分（Ｄ）との合計（固形分換算）を１００重量部とするとき、（Ａ）シリカゾル成分を５〜３５重量部、好ましくは１０〜２０重量部、（Ｂ）ブロックイソシアネート成分を１０〜５０重量部、好ましくは１５〜３５重量部、（Ｃ）アクリル樹脂成分を５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部、（Ｄ）着色・体質顔料成分を５〜５０重量部、好ましくは５〜３５重量部含有している塗料である。
【００２６】
本発明で用いられるシリカゾルは、表面のシラノール基がアルキル置換あるいは化学的に修飾されていないものが好ましい。このようなシリカゾルは、市販品（日産化学製、商品名：オルガノシリカゾルXBA-ST等）として入手できる。
【００２７】
また、上記シリカゾルの表面シラノール基と反応して硬化塗膜を形成しうる低分子ブロックイソシアネートとしては、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネートまたはこれらのアダクト体、あるいはイソシアヌレートなどの多官能イソシアネート化合物、さらにはこれらの二量体、三量体などの低分子量イソシアネートのイソシアネート基を、ブロック剤でブロックした化合物が用いられる。このような低分子ブロックイソシアネートは、一般に重量平均分子量Ｍｗは、通常１０００以下好ましくは８００以下である。ブロック剤としては、ε−カプロラクタム、メチルエチルケトオキシム、ベンジルアルコール、フェノール、マロン酸エチルなどが用いられる。
【００２８】
また、着色顔料の分散に水酸基を含有し、シリカゾルとの相溶性の良いアクリル樹脂が用いられ、市販品（三菱レーヨン製、商品名：ダイヤナールHR-656等）として入手できる。さらに着色顔料として、チタン白、カーボンブラック、弁柄、フタロシアニンブルー等が用いられる。
【００２９】
この硬質塗料を塗布した後、塗膜を１７０℃、２０分間加熱硬化させた。これによって、シリカゾルの表面のシラノール基（水酸基−ＯＨ）及びアクリル樹脂の水酸基（−ＯＨ）と低分子ポリイソシアネートのイソシアネート基（−ＮＣＯ）とが相互に反応してウレタン結合（−ＨＮＣＯＯ−）により結合され、シリカの微粒子が低分子ポリイソシアネートによって架橋結合された形態の強固な複合皮膜が形成される。アルミニウム繊維表面との反応は、ブロック剤としてのε−カプロラクタムは、約１４０℃以上でイソシアネート基からの分離を開始し、約１６０℃で勢い良く分離するが、シリカゾルの最初の熱減量点が１５０℃であるため、１５０℃以上でブロック剤を分離させると、シリカ粒子の高い凝集力と同時にイソシアネート基との反応が得られ、シリカの高密度積層皮膜を形成させることができる。
【００３０】
アルミニウム繊維表面に最初に吸着された水分や油分は、１００℃以上から脱離し始めブロックイソシアネートと置換する。加熱によってアルミニウム繊維表面の吸着物質を除去してイソシアネート基が反応するのはアルミニウム繊維表面の水酸基であると思われる。したがって、イソシアネート基と水酸基による強固なウレタン結合が得られることとなる。シリカゾルと低分子ポリイソシアネートの反応皮膜はシリカ粒子の積層した密度の高い層が得られるために、皮膜の欠陥のない塗装膜が形成される。
【００３１】
こうして得られた塗膜は、アルミニウム繊維との付着性、耐食性、耐候性、塗膜硬度等が優れている。しかも、曲げ加工が可能な柔軟性をも兼ね備えていた。
【００３２】
次に、具体的な硬質塗料の配合と特性について説明する。具体的な実施例として３種類の配合について試験を行った。また、比較のために２種類の比較例についても試験を実施した。これらの配合について、表１に示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１に示されるように、比較例１はシリカゾルが本実施の形態にかかる硬質塗料の配合より不足しており、比較例２はブロックイソシアネートが不足している。
【００３５】
表１の実施例１に示される組成の硬質塗料を、上述した塗装方法によって平均膜厚１５μｍになるように多孔質アルミニウム吸音材に塗装し、１７０℃で２０分間加熱硬化を行い、硬質塗膜付きアルミニウム吸音材１を作製した。得られた硬質塗膜付きアルミニウム吸音材１の吸音性能を、通常の耐候性塗料を塗装した多孔質アルミニウム吸音材及び未塗装のアルミニウム吸音材と比較して測定した結果について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、１００Ｈｚから４０００Ｈｚの周波数領域においては、未塗装のアルミニウム吸音材（塗装なし）と硬質塗膜付きアルミニウム吸音材１（特殊塗装）とは、ほぼ同様の吸音特性を示す。即ち、硬質塗膜３を塗布したことによって硬質塗膜付きアルミニウム吸音材１の吸音性能はいささかも劣化していない。このことからも、塗装によってアルミニウム繊維２の間の空隙が塞がれていないことが分かる。
【００３６】
これに対して、通常の耐候性塗料を塗装した多孔質アルミニウム吸音材（普通塗装）においては、１００Ｈｚから４０００Ｈｚの全ての周波数領域において、未塗装のアルミニウム吸音材（塗装なし）と比較して吸音性能が明らかに劣化している。このことから、普通塗装によってアルミニウム繊維２の間の空隙がかなり塞がれているものと考えられる。
【００３７】
このようにして、本実施の形態にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材１においては、硬度が高く砂や小石等が当っても塗膜が破れることがなく見栄えを損なわず、耐食性・耐候性を長期間に亘って保持できるとともに、優れた吸音特性を維持できる。しかも、硬質塗膜３は同時に曲げ加工が可能な柔軟性をも兼ね備えているので、曲げによって塗膜が剥がれることもなく、加工性に優れた硬質塗膜付きアルミニウム吸音材となる。
【００３８】
また、アルミニウム吸音材と同じ材質で０．８ｍｍ厚のアルミニウム板に同様な塗装方法にて平均膜厚１５μｍになるようにアルミニウム板に塗装し、１７０℃で２０分間加熱硬化を行い、硬質塗膜付きアルミニウム板を作成した。得られたアルミニウム板については下記に示す方法で試験を行い、それぞれ３段階で性能を評価した。
［評価試験項目］
（１）鉛筆硬度（ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−４による）
塗膜のすり傷で評価する。
評価３：５Ｈ以上
評価２：２Ｈ以上５Ｈ未満
評価１：２Ｈ未満
（２）耐塩水噴霧性（ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−７−１による）
３００時間試験後の塗膜の外観を調査する。
評価３：塗膜外観に異常が認められない
評価２：塗膜に一部フクレが認められる
評価１：塗膜全体にフクレが認められる
（３）耐湿性（ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−７−２による）
３００時間試験後の塗膜の外観を調査する。
評価３：塗膜外観に異常が認められない
評価２：塗膜に一部フクレが認められる
評価１：塗膜全体にフクレが認められる
（４）付着性（ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−６による）
カットの間隔は１ｍｍとし、ます目１００で評価する。
評価３：クロスカット部分で影響を受けるのは、５％未満
評価２：クロスカット部分で影響を受けるのは、５％以上で１５％未満
評価１：クロスカット部分で影響を受けるのは、１５％以上
（５）耐候性（ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−７−７による）
２０００時間後の色差及び光沢保持率をＪＩＳ  Ｋ  ５６００−４−５及びＪＩＳ  Ｋ  ５６００−４−７で評価する。
評価３：ほとんど変化が認められない。色差１．５未満、光沢保持率８５％以上
評価２：色差１．５以上３未満、光沢保持率６０％以上８５％未満
評価１：色差３以上、光沢保持率６０％未満
各評価結果について、表２にまとめて示す。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
表２に示されるように、本実施の形態にかかる配合の実施例１、実施例２、実施例３については、全ての試験項目で最高評価の３が得られたが、比較例１、比較例２については、ほぼ全ての項目が評価２以下になった。
【００４１】
本実施の形態においては、多孔質アルミニウム吸音材としてアルミニウム繊維から成る不織布を燒結処理した後、両面をアルミニウムからなるエクスパンドメタルまたはパンチングメタルで挟持しロール圧延成形したものを用いた例について説明したが、燒結処理せずに単にアルミニウム繊維から成る不織布の両面をアルミニウムからなるエクスパンドメタルで挟持しロール圧延成形したもの、アルミニウムの粉末冶金によるもの、発泡法によるもの、溶出法によるもの等を用いることもできる。
【００４２】
本発明を実施するに際しては、硬質塗膜付きアルミニウム吸音材のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材の表面の一部を示す部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態にかかる硬質塗膜付きアルミニウム吸音材の吸音性能を通常の耐候性塗料を塗布したアルミニウム吸音材及び塗装していないアルミニウム吸音材と比較して示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  硬質塗膜付きアルミニウム吸音材
２  アルミニウム繊維
３  硬質塗膜
【図１】
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【図２】
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