(57)【要約】【課題】オートクレーブ養生や焼成工程のような高額の設備を必要とせず、また、高価な発泡剤や各種添加剤も要せず、且つリサイクル原料を利用して、安価でしかも優れた吸音性能を有する剛体吸音板を提供する。【解決手段】吸音板を、ポリウレタン粉末３とポリウレタン粉末３を結合する無機バインダー２とからなる顆粒１の集合体で顆粒１同士をその接触部位で結合させて構成するか、または、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要要素として構成するか、更にまたは、上記両者を組み合わせ積層することによって構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒の集合体であって、該顆粒同士が接触部位で結合されていることを特徴とする剛体吸音板。
【請求項２】
前記顆粒を構成する前記ポリウレタン粉末が部分的に露出していることを特徴とする、請求項１に記載の剛体吸音板。
【請求項３】
ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とすることを特徴とする剛体吸音板。
【請求項４】
ポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒の集合体であって、該顆粒同士が接触部位で結合された単数または複数の第１吸音層と、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする単数または複数の第２吸音層とが積層されていることを特徴とする剛体吸音板。
【請求項５】
ポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒の集合体であって該顆粒同士が接触部位で結合された第１吸音層と、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする第２吸音層とからなり、前記第２吸音層を芯層とし、該芯層の両表面が前記第１吸音層からなる表層によって被覆されていることを特徴とする剛体吸音板。
【請求項６】
ポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒の集合体であって該顆粒同士が接触部位で結合された第１吸音層からなる表層と、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする第２吸音層からなる芯層とが積層され、このように積層された表層及び芯層の全側面と、芯層の裏面とが、コンクリートによって被覆されていることを特徴とする剛体吸音板。
【請求項７】
前記ポリウレタン粉末が、硬質ポリウレタンフォームに圧縮処理と粉砕処理とを施して得られた粉末であることを特徴とする、請求項１から６の何れか１つに記載の剛体吸音板。
【請求項８】
前記ポリウレタン粉末の粒径が１０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１から７の何れか１つに記載の剛体吸音板。
【請求項９】
前記無機バインダーの主成分が、高炉スラグ微粉末および／またはポルトランドセメントであることを特徴とする、請求項１から８の何れか１つに記載の剛体吸音板。
【請求項１０】
前記無機バインダーの主成分が、高炉スラグ微粉末および／またはポルトランドセメントと石炭フライアッシュであることを特徴とする、請求項１から８の何れか１つに記載の剛体吸音板。
【請求項１１】
前記無機バインダーの主成分が、高炉スラグ微粉末および／またはポルトランドセメントと石炭フライアッシュと石膏および／または消石灰であることを特徴とする、請求項１から８の何れか１つに記載の剛体吸音板。
【請求項１２】
前記短繊維がガラス繊維であることを特徴とする、請求項３から１１の何れか１つに記載の剛体吸音板。
【請求項１３】
前記ガラス繊維が、繊維径１〜３０μｍ、長さ０．１〜３０ｍｍであって、SiO2、Al2O3及びCaOを主成分とすることを特徴とする、請求項１２に記載の剛体吸音板。
【請求項１４】
吸音板の開気孔率が、３０〜９０％であることを特徴とする、請求項１から１３の何れか１つに記載の剛体吸音板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた吸音性能を有し、且つ、軽量で安価な剛体吸音板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
剛体吸音板は、道路及び鉄道用防音壁、鉄道の軌道面、サイレンサー、建築物の内外壁、床及び天井などの吸音用に広く利用されている。剛体吸音板の主な吸音作用は、次の通りである。即ち、吸音板が有する多数の連続気孔中に、入射した音波即ち空気振動が伝播し、気孔の壁近傍に空気の粘性摩擦が発生して空気振動が減衰することにより、吸音される。
【０００３】
上述した吸音作用を発揮する剛体吸音板は、その製造方法によって、粒子結合型吸音板と、発泡型吸音板とに分けられる。
【０００４】
粒子結合型吸音板は、例えば、セラミック粒子に成形バインダー及び焼結バインダーを添加して混合し、得られた混合物を板状に成形した上、これを乾燥または脱脂処理し、次いで、約１３００℃で焼結することによって製造され、広く実用に供されている。  
【０００５】
近年、廃棄物等の原料を使用した安価な剛体吸音板に関する提案が多くなされており、粒子結合型吸音板として、例えば、廃発泡スチロールを加熱硬化処理した後、これを粉砕して軽量細骨材となし、得られた軽量細骨材をセメント系ペーストで接着、硬化させることによって、開気孔率２８〜３５％の軽量吸音板を得る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６３６８４号公報
【０００７】
上述した軽量細骨材として発泡ガラスを使用することも提案されている。即ち、廃ガラスを粉砕し、粉砕した廃ガラスに発泡剤を添加して混練且つ造粒し、得られた造粒物を焼成し、その焼成過程で発泡させて発泡ガラスからなる軽量細骨材となし、この軽量細骨材を無機質結合材で結合することによって吸音板とする（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献２】特開２００１−２２０２６２号公報
【０００９】
更に、上述のようにして調製された発泡ガラスからなる軽量細骨材を、セメントで結合することによって吸音板とする方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
【特許文献３】特開２００２−３２６８８０号公報
【００１１】
一方、発泡型吸音板は、次のようにして製造される。例えば、水と、減水剤と、凝結遅延剤と、強度発現促進剤と、水硬性物質と、水和反応促進剤とを混練してセメントスラリーとなし、このセメントスラリー中に気泡を混入して気泡スラリーを調製する。次いで、この気泡スラリーに急結性水硬性物質と水とを混合することによって、多孔質の基材スラリーとなし、この基材スラリーを型枠内に打設し、常温常圧で蒸気養生することにより硬化させる。かくして、多孔質連通気泡コンクリートの成形体からなる発泡型吸音板が得られる（例えば、特許文献４参照。）。
【００１２】
【特許文献４】特開平０７−１６５４７７号公報
【００１３】
発泡型吸音板について、比較的安価な発泡剤を使用し、オートクレーブ養生を行う方法も提案されている。例えば、潜在水硬性粒子と製造過程で生成するトバモライトとから構成される発泡固化体を吸音材に使用するもので、潜在水硬性粒子として、石炭灰や高炉スラグなどが使用され、これに発泡剤として金属アルミニルムを添加した上、オートクレーブ養生を行うことにより、発泡型吸音板が得られる（例えば、特許文献５参照。）。
【００１４】
【特許文献５】特開平０８−２８３０７８号公報
【００１５】
各種廃棄物を対象とし、発泡と焼成とを併用する方法が提案されている。この方法は、金属アルミニウム発泡剤の作用によって、スラリー状調製物から型枠内発泡による独立気孔の多孔体を得、次いで、焼成工程における組成物の体積膨張により連続気孔の構造体とするものである。その原料として、水硬性セメント、加熱発泡性の頁岩、真珠岩、黒曜石などのほか、各種廃棄物として、高炉スラグ、鋳物スラグ、都市ごみスラグ、廃ガラス、フライアッシュなどのリサイクル原料が使用される（例えば、特許文献６参照。）。
【００１６】
【特許文献６】特開平１０−１８２２６２号公報
【００１７】
また、フライアッシュとセメントとを混合し水を添加した上、下面送気により発泡させて成形し、得られた成形物に対し、１００℃以上の温度でオートクレーブ養生を施すことにより成形品とする方法も提案されている（例えば、特許文献７参照。）。
【００１８】
【特許文献７】特開２００１−３４２０５３号公報
【００１９】
更に、発泡ポリウレタンチップや短繊維などの多孔質材料と、発泡剤と、セメントと、水とが混和されたセメントスラリーを、発泡させることにより形成された軽量モルタル吸音材が提案されている。この方法によれば、多孔質材料を混合させることによって、セメントの発泡により得られる連続気泡が複雑な経路となる結果、吸音性能が向上するとされており、発泡ポリウレタンチップとして、軟質ポリウレタン、硬質ポリウレタン、半硬質ポリウレタンなどを粉砕機等によってチップ化したものが使用され、各種の廃発泡ポリウレタンチップを利用することができる（例えば、特許文献８参照。）。
【００２０】
【特許文献８】特開平０８−０３０２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
粒子結合型吸音板の場合には、一般にセラミック粒子にバインダーを添加混合して得られた成形板を高温焼成する工程が必要である。従って、高温焼成のために多大のエネルギーを要する結果、製品が高価になる問題がある。
【００２２】
特許文献１に開示されているような、細骨材の原料として廃発泡スチロールを利用する場合には、廃発泡スチロールを加熱硬化処理する工程が必要であり、また、特許文献２及び３に開示されているような、細骨材の原料として発泡ガラスを使用する場合には、廃ガラスの粉砕、焼成処理工程が必要になり、特許文献２に開示されている方法の場合には、更に発泡ガラスの焼成処理工程が必要になる。従って、これらの処理工程のために、製造費用の上昇が避けられず、出発原料として各種廃棄物を利用するとしても、安価な製品は得られない。
【００２３】
発泡型吸音板の場合には、特許文献４に開示されているように、セメントスラリーに適切な発泡特性を付与するための各種添加剤が必要である。従って、該添加剤が製造原価の主要部分を占めることになる結果、製品が高価になる問題がある。
【００２４】
また、特許文献５に開示されているように、潜在水硬性粒子として石炭灰や高炉スラグのような安価な材料を利用しても、発泡剤として金属アルミニウムを添加し、高価な高圧設備を要するオートクレーブ養生が必要になる結果、製造原価の高騰が避けられない。
【００２５】
特許文献６に開示されているような、発泡と焼成とを併用する方法の場合には、その原料に各種廃棄物を使用するとしても、１０００℃を超える高温の焼成工程を必要とするので、これに多額の費用を要する。また、特許文献７に開示されている方法の場合には、成形物に対し１００℃以上の温度によるオートクレーブ養生が必要になる結果、同じくこれに多額の費用が必要になる。
【００２６】
特許文献８に開示されているような、セメントスラリーに発泡剤を添加し、セメントスラリーの発泡によって連続気孔を形成する方法の場合には、高価な発泡剤を必要とするため、製造原価の高騰を招く。
【００２７】
この方法において使用される発泡ポリウレタンチップのうち、軟質ポリウレタンチップは連続気孔を有しているので、これを適用し吸音板中に連続気孔を引き継ぐことには意義がある。しかしながら、発泡ポリウレタンチップは、製造工程でセメントスラリー中に浸漬されるため、その連続気孔は、セメントスラリーの侵入により完全に閉塞された状態になる。その結果、軟質ポリウレタンが有する連続気孔を製品に引き継ぐことが困難になるので、上記軟質ポリウレタンチップの配合による吸音性能への寄与は小さい。
【００２８】
本発明は、上述した従来技術の諸問題を解決し、優れた吸音性能を有し且つ軽量で安価な剛体吸音板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】
【００２９】
請求項１に記載の本発明剛体吸音板は、ポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒の集合体であって、該顆粒同士が接触部位で結合されていることに特徴を有する。
【００３０】
請求項２に記載の本発明剛体吸音板は、請求項１に記載の吸音板であって、前記顆粒を構成するポリウレタン粉末が、部分的に露出していることに特徴を有する。
【００３１】
請求項３に記載の本発明剛体吸音板は、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とすることに特徴を有する。
【００３２】
請求項４に記載の本発明剛体吸音板は、ポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒の集合体であって、該顆粒同士が接触部位で結合された単数または複数の第１吸音層と、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする単数または複数の第２吸音層とが積層されていることに特徴を有する。
【００３３】
請求項５に記載の本発明剛体吸音板は、ポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒の集合体で結合された第１吸音層と、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする第２吸音層とからなり、前記第２吸音層を芯層とし、該芯層の両表面が前記第１吸音層からなる表層によって被覆されていることに特徴を有する。
【００３４】
請求項６に記載の本発明剛体吸音板は、ポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒の集合体であって該顆粒同士が接触部位で結合された第１吸音層からなる表層と、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする第２吸音層からなる芯層とが積層され、このように積層された表層及び芯層の全側面と、芯層の裏面とが、コンクリートによって被覆されていることに特徴を有する。
【００３５】
請求項７に記載の本発明剛体吸音板は、請求項１から６の何れか１つに記載の吸音板であって、前記ポリウレタン粉末が、硬質ポリウレタンフォームに圧縮処理と粉砕処理とを施して得られた粉末であることに特徴を有する。
【００３６】
請求項８に記載の本発明剛体吸音板は、請求項１から７の何れか１つに記載の吸音板であって、前記ポリウレタン粉末の粒径が１０ｍｍ以下であることに特徴を有する。
【００３７】
請求項９に記載の本発明剛体吸音板は、請求項１から８の何れか１つに記載の吸音板であって、前記無機バインダーの主成分が、高炉スラグ微粉末および／またはポルトランドセメントであることに特徴を有する。
【００３８】
請求項１０に記載の本発明剛体吸音板は、請求項１から８の何れか１つに記載の吸音板であって、前記無機バインダーの主成分が、高炉スラグ微粉末および／またはポルトランドセメントと石炭フライアッシュであることに特徴を有する。
【００３９】
請求項１１に記載の本発明剛体吸音板は、請求項１から８の何れか１つに記載の吸音板であって、前記無機バインダーの主成分が、高炉スラグ微粉末および／またはポルトランドセメントと石炭フライアッシュと石膏および／または消石灰であることに特徴を有する。
【００４０】
請求項１２に記載の本発明剛体吸音板は、請求項３から１１の何れか１つに記載の吸音板であって、前記短繊維がガラス繊維であることに特徴を有する。
【００４１】
請求項１３に記載の本発明剛体吸音板は、請求項１２に記載の吸音板であって、前記ガラス繊維が、繊維径１〜３０μｍ、長さ０．１〜３０ｍｍであって、SiO2、Al2O3及びCaOを主成分とすることに特徴を有する。
【００４２】
請求項１４に記載の本発明剛体吸音板は、請求項１から１３の何れか１つに記載の吸音板であって、その開気孔率が３０〜９０％であることに特徴を有する。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の剛体吸音板は、ポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒の集合体で構成されているか、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素として構成されているか、または、上記両者を組み合わせ積層することによって構成されている。従って、本発明吸音板によれば、その製造に際し、オートクレーブ養生や焼成処理のような高額の設備、運転費用を要する工程が不要であり、また、高価な発泡剤や各種添加剤も要せず、更に、各種リサイクル原料を利用することができるので、製品価格が安価になり、しかも、軽量で、高い吸音率を有する優れた性能が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明吸音板の材料であるポリウレタン粉末として、軟質ポリウレタンフォームは、本来連続気孔を有しているので、これを粉砕して得られる粉末は、当然使用することができ吸音材として適当である。このような軟質ポリウレタンフォームとして、ベッド用マットレスや自動車用内装材などの廃棄物が利用される。
【００４５】
これに対し、硬質ポリウレタンフォームは、材料内部で気孔が独立しており、発泡により形成されている。このような独立気孔は、発泡剤として使用されたハイドロフルオロカーボンやシクロペンタンで占められているので、吸音には寄与しない。従って、硬質ポリウレタンフォームは、従来吸音材として不適当であるとされていた。
【００４６】
本発明者は、このような従来吸音材には不適当とされていた硬質ポリウレタンフームに対し、圧縮処理を施せば、封入されたガスが気孔の壁を破壊して移動し、更に、粉砕処理を施せば、封入されたガスが外部に放散することから、硬質ポリウレタンフォームが連続気孔を有するポリウレタン粉末になり得ることを見出した。即ち、硬質ポリウレタンフォームも、これに対し上述した圧縮、粉砕処理を施せば、好適な吸音材として使用することができる。このような硬質ポリウレタンフォームとして、建材、冷蔵庫、自動販売機、ショーケース、保冷車などの断熱材廃棄物が利用される。
【００４７】
上述した処理によって、硬質ポリウレタンフォームから得られた連続気孔を有するポリウレタン粉末は、軟質ポリウレタンフォームから得られたポリウレタン粉末とは異なり、内包している空気と水との置換が進行し難い。従って、このようなポリウレタン粉末を構成要素とする顆粒には、雨水が浸透しにくい上、顆粒間経路の構造が単純であるため、水が滞留しにくく、雨水は、顆粒間経路を通って容易に排出される。このように、ポリウレタン粉末として硬質ポリウレタンフォームを材料に使用した吸音板は、優れた排水性を有しているので、降雨時の吸音性能低下が小さい利点を有している。
【００４８】
請求項１に記載の本発明吸音板は、上述したポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒の集合体であって、該顆粒同士が接触部位で結合されていることを特徴としている。
【００４９】
上記無機バインダーの主成分として、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメントなどの水和反応性の無機物が挙げられる。このような無機バインダーとして、高炉スラグ微粉末に各種の石膏および／または消石灰が添加されたものを使用することができ、これに更に石炭フライアッシュが混合されたものでもよい。また、無機バインダーとして、石炭フライアッシュに各種の石膏および／または消石灰が添加されたものも使用することができ、更に、珪酸ナトリウム、珪酸エチルの加水分解液等のシリカ前駆体が添加されたものでもよい。
【００５０】
特に、無機バインダーとして、高炉スラグ微粉末および／またはポルトランドセメントを主成分とするバインダーが好適であり、高炉スラグ微粉末とポルトランドセメントと石炭フライアッシュとからなる無機バインダーは、更に好適である。その理由は、第１に材料が安価であること、第２に製品の最終強度が高いこと、第３に蒸気養生で水和反応が加速され比較的短時間に実用強度に達することなどが挙げられる。上記無機バインダーに適量の水を添加し、水和反応を発生させることによって結合力が発現される。
【００５１】
必要に応じて、無機バインダーに少量の有機バインダーを添加してもよい。しかしながら、ゴムラテックス、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアセテート、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース及び有機珪酸化合物に代表される有機バインダーは、一般に高価であり、これらの適用は、本発明吸音板の経済性を損なう。従って、無機バインダーに有機バインダーを添加する場合には、主成分である水和反応性の無機物１００重量部に対して１０重量部以下とすることが好ましく、２重量部以下とすることがより好ましい。
【００５２】
請求項１に記載の本発明吸音板において、上述したポリウレタン粉末と無機バインダーとを構成要素とする顆粒は、ポリウレタン粉末の表面に無機バインダーを付着させて得られる単一粒子、または、該単一粒子同士を合体成長させて得られる粒子であって、ポリウレタン粉末が無機バインダーにより結合された粒状物、または、無機バインダーで被覆されたポリウレタン粗粒の総称である。何れの場合も、部分的にポリウレタン粉末が露出していることを要し、この露出部分を通じて通気を可能にする。
【００５３】
かかる顆粒同士は、その接触部位で結合されていることが必要である。即ち、顆粒同士の接触部位において、水和反応に基づき生成する結晶相により結合力が発揮される。更に、顆粒間の空隙を通じても通気が可能である。このように、顆粒内経路と顆粒間経路の構造の異なる２つの経路を通じて音波が伝播しそして減衰することにより、吸音効果が発現する。この点が、請求項１に記載の本発明吸音板の特徴である。
【００５４】
図１は、顆粒の集合体からなる本発明吸音板の一例を示す一部断面模式図である。図１に示すように、顆粒１は、ポリウレタン粉末３と、ポリウレタン粉末３を結合する無機バインダー２とから構成されている。顆粒１に内包されているポリウレタン粉末３は、部分的に露出しており、且つ、その連続気孔を通じて通気が可能である。無機バインダー２は、接着強度を維持できる範囲内で通気性を有していてもよい。集合体を構成する顆粒１同士は、その接触部位において接着し結合されており、顆粒１相互間に連続気孔を有している。従って、この連続気孔を通じても通気が可能である。このような、顆粒の集合体からなる吸音板は、二つの通気経路を有しているので、低音から高音に至る広い周波数領域において、優れた吸音性能が発揮される。
【００５５】
また、顆粒同士の接触部位を増やすことにより、吸音板の強度を上昇させることができ、強度を優先する場合には、顆粒間の空隙を減らして、通気を顆粒内経路に依存させることも可能である。図２は、このような吸音板の一部断面模式図である。図２に示すように、ポリウレタン粉末３と、ポリウレタン粉末３を結合する無機バインダー２とからなる顆粒１は、その相互間に殆ど空隙が存在せずに接着されており、通気は顆粒１内の経路に依存している。
【００５６】
ポリウレタン粉末は、粒度分布を有するが、その粒径は、１０ｍｍ以下が好ましい。ポリウレタン粉末の粒径が１０ｍｍを超えると、その最大顆粒部分で音波が反射される結果、吸音率の低下を招く。
【００５７】
請求項３に記載の本発明吸音板は、前述したポリウレタンと短繊維と無機バインダーとを主要構成要素としている。
【００５８】
上記短繊維として、ガラス繊維やカーボン繊維などの無機繊維、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ビニロンなどの合成繊維、または、木毛、羊毛、綿、麻などの天然繊維を使用することができる。
【００５９】
ガラス繊維については、繊維径１〜３０μｍ、長さ０．１〜３０ｍｍであって、SiO2、Al2O3およびCaOを主成分とするものが好適である。本発明に適用可能なガラス繊維について、その製法に特に制約はないが、ホウ珪酸ガラス融液や各種溶融スラグに飛散急冷処理を施して得られる繊維が好適であり、必要に応じ粉砕処理を施して繊維長を揃えてもよい。
【００６０】
短繊維をポリウレタン粉末と共存させることによって、短繊維の一部は繊維塊として空隙を提供し、また、その一部は、ポリウレタン粉末の表面に突き刺さって空隙を形成する。ポリウレタン粉末及び短繊維に配合される無機バインダーは、ポリウレタン粉末と短繊維とを結合し、上記空隙構造を固定する機能を有する。
【００６１】
このような請求項３に記載の本発明吸音板の主要構成要素であるポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとは、吸音板総重量の９０重量部以上を占めていることが好ましい。なお、その機能を強化するために、少量の補助材を配合することは妨げない。このようにして得られた吸音板は、請求項１に記載の吸音板に比して、より高い周波数の音の吸収に適している。
【００６２】
請求項４に記載の本発明吸音板は、請求項１に記載の吸音板の構成要素である、ポリウレタン粉末と無機バインダーとからなる顆粒の集合体で該顆粒同士が接触部位で結合された単数または複数の吸音層（以下、第１吸音層という）と、請求項３に記載の吸音板の構成要素である、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要要素とする単数または複数の吸音層（以下、第２吸音層という）とが組み合わされて構成されている。このような第１吸音層と第２吸音層との組み合わせによって、吸音される周波数の幅を広げることができる。
【００６３】
上述した第１吸音層と第２吸音層との組み合わせは、例えば、音波の入射側から第１吸音層、第２吸音層の順に積層しても、または、これとは逆に、音波の入射側から第２吸音層、第１吸音層の順に積層しても、更に、第１吸音層、第２吸音層、第１吸音層、第２吸音層のようにその積層数を増してもよい。このような第１吸音層と第２吸音層との組み合わせは、種々の形式で行うことができる。
【００６４】
請求項５に記載の本発明吸音板は、前記第２吸音層を芯層となし、該芯層の両表面を前記第１吸音層により被覆して構成されている。このように芯層である第２吸音層の表面が、表層である第１吸音層によって保護されているので、第２吸音層の空隙率を、その脆化の制約を超えて上昇させることができる。
【００６５】
図３は、第２吸音層からなる芯層４の両表面が、第１吸音層からなる表層５ａ、５ｂによって被覆された本発明吸音板の一例を示す一部断面模式図である。第２吸音層からなる芯層４は、ポリウレタン粉末にガラス短繊維が混合され、無機バインダーにより固定されているので、微細な気孔と高い気孔率が実現される。このような芯層４は、高周波数域の吸音に効力を発揮するが、気孔率が高いために脆弱である。
【００６６】
これに対し、第１吸音層からなる表層５ａ、５ｂは、ポリウレタン粉末と無機バインダーとからなる通気性顆粒の集合体で、該顆粒同士が接触部位で無機バインダーにより結合されているので、高い強度を発現し、脆弱な芯層４を補強してこれに剛性を付与する。更に、表層５ａ、５ｂの有する比較的粗大な気孔が低周波数域の吸音に効力を発揮する。従って、芯層４による高周波数域の吸音と、表層５ａ、５ｂによる低周波数域の吸音とが重なって、広い周波数域の吸音が可能になる。
【００６７】
図４は、請求項６に記載の本発明吸音板の一例を示す一部断面模式図である。図面に示すように、この吸音板においては、ポリウレタン粉末と無機バインダーとからなる顆粒の集合体で該顆粒同士が接触部位で結合された前記第１吸音層からなる表層５と、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする前記第２吸音層からなる芯層４とが積層され、且つ、積層された表層５及び芯層４の全側面と、芯層４の裏面とが、コンクリート層６によって被覆されている。その結果、表層５側から入射し芯層４で減衰した音波をコンクリート層６によって遮断することができ、更に、吸音層全体がコンクリート層６で保護されているので、風圧または機械的衝撃による吸音層の破損を防止することができる。
【００６８】
連続気孔の割合を示す目安である開気孔率は、３０〜９０％の範囲内であることが好ましい。開気孔率が３０％未満では、連続気孔が少なく、音波の伝播経路が過少となって吸音性能が低下する。一方、開気孔率が９０％を超えると、音波の伝播経路が直線的になる結果、音波の減衰が小さくなって同じく吸音性能が低下する。
【００６９】
前述した無機バインダーとして、高炉スラグおよび／またはポルトランドセメント３０〜１００ｗｔ％、石炭フライアッシュ０〜７０ｗｔ％に、石膏および／または消石灰０〜２０ｗｔ％を添加した組成が強度発現に好適である。高炉スラグ微粉末として、強度発現の観点から高比表面積が３０００ｍ2／ｇ以上のものが好ましい。石炭フライアッシュは単独では固化せず、また、配合率が多すぎると強度低下を招く。石膏としては、無水石膏、半水石膏、二水石膏の何れでもよい。このような石膏および消石灰は、高炉スラグ微粉末および石炭フライアッシュの水和反応を促進する。水分は、水和反応と造粒に不可欠であり、その所要量は条件によって異なる。  
【００７０】
上記材料の配合を適正に選択すれば、水和反応として、５０〜１００℃の水蒸気含有ガスを常温の顆粒集合体と接触させ、蒸気の凝縮を発生させながらこれを加熱、昇温した後、保持することにより、顆粒集合体に短時間で高強度を付与することができる。この凝縮伝熱を伴う常圧水蒸気養生によれば、顆粒集合体は、所要時間５〜１０ｈｒで自然養生の２週間後強度に匹敵する強度レベルに達し、且つ、水和反応により、針状結晶が顆粒内部及び顆粒同士の接触部位で発達して結合力が発現する結果、実用に供することができる。
【００７１】
上記により調製された吸音板の断面は、巨視的には顆粒を構成するポリウレタン粉末見掛け体積（ポリウレタンに内包される気孔を含む）と無機バインダー見掛け体積（無機バインダーに内包される気孔を含む）および顆粒間空隙に分けられるが、保形と吸音性能確保の観点から、ポリウレタン粉末見掛け体積率２０〜７０ｖｏｌ％、無機バインダー見掛け体積率２０〜５０ｖｏｌ％、顆粒間空隙率０〜７０ｖｏｌ％とすることが好ましい。
【実施例１】
【００７２】
廃冷蔵庫から回収された硬質ポリウレタン断熱材を、双スクリュウ式破砕機に供給し、破砕機の直径５ｍｍの穴から押し出すことによって、上記断熱材に剪断及び圧縮を加え、硬質ポリウレタンを粉砕すると共に、内包されているハイドロフルオロカーボンを放出させ、これによってポリウレタン粉末を得た。次いで、このポリウレタン粉末を篩い分け、その粒径を３．３５ｍｍ以下に調整した。
【００７３】
モルタルミキサーに、高炉スラグ微粉末３７．０重量部、石炭フライアッシュ２４．１重量部、消石灰２．８重量部、無水石膏１．６重量部、ポリウレタン粉末９．７重量部及び水２４．８重量部を投入しそして混合し、湿潤体を得た。
【００７４】
次いで、この湿潤体を、パンペレタイザーに少量ずつ分割投入し、転動造粒と排出とを繰り返すことによって、直径１〜５ｍｍの顆粒を得た。得られた顆粒を、ただちに、振動テーブル上に配設された幅４８０ｍｍ×奥行き３２３ｍｍ×高さ７０ｍｍの内寸法を有する型枠内に、厚さ５０ｍｍになるまで投入し均した。
【００７５】
このようにして顆粒の投入された型枠を５秒間加振した後、型枠を抜いた。その結果、上記配合では、圧密がほとんど発生せず、幅４８０ｍｍ×奥行き３２３ｍｍ×高さ５０ｍｍの顆粒集合体が得られた。次いで、得られた顆粒集合体を蒸気養生室に移し、蒸気養生室において９０℃の温度で９時間加熱処理した。その結果、ポリウレタン粉末と無機バインダーとからなる顆粒の集合体であって、該顆粒同士が接触部位で結合されてなる本発明請求項１に記載の吸音板成形体が得られた。得られた成形体の嵩密度は０．８８ｇ／ｃｃ、その開気孔率は６１．５％であった。
【実施例２】
【００７６】
実施例１と同様にして得られた粒径３．３５ｍｍ以下のポリウレタン粉末を、モルタルミキサーに、高炉スラグ微粉末３８．５重量部、石炭フライアッシュ２３．５重量部、消石灰２．７重量部、無水石膏１．８重量部、ポリウレタン粉末９．４重量部及び水２４．２重量部を投入しそして混合し、湿潤体を得た。
【００７７】
上記のようにして得られた湿潤体を、パンペレタイザーに少量ずつ分割投入し、転動造粒と排出とを繰り返すことによって、直径１〜５ｍｍの顆粒を得た。得られた顆粒を、ただちに、振動テーブル上に配設された幅４８０ｍｍ×奥行き３２３ｍｍ×高さ７０ｍｍの内寸法を有する型枠内に、厚さ７０ｍｍになるまで投入し均した。
【００７８】
このようにして顆粒の投入された型枠を５秒間加振した後、型枠を抜いた。その結果、上記配合では圧密が進行し、幅４８０ｍｍ×奥行き３２３ｍｍ×高さ３１．８ｍｍの顆粒集合体が得られた。次いで、得られた顆粒集合体を蒸気養生室に移し、蒸気養生室において９０℃の温度で９時間加熱処理した。その結果、ポリウレタン粉末と無機バインダーとからなる顆粒の集合体であって、該顆粒同士が接触部位で結合されてなる本発明請求項１に記載の吸音板成形体が得られた。得られた成形体の嵩密度は１．１７ｇ／ｃｃ、その開気孔率は３５．６％であった。
【実施例３】
【００７９】
実施例１と同様にして得られたポリウレタン粉末を篩い分けることによって、その粒径を２．０ｍｍ以下に調整した。この粒径２．０ｍｍ以下のポリウレタン粉末を、モルタルミキサーに、高炉スラグ微粉末２２．３重量部、消石灰４．０重量部、無水石膏３．３重量部、ポリウレタン粉末１６．５重量部、ガラス繊維（繊維径９μｍ、繊維長１．０ｍｍ）０．７重量部及び水２７．６重量部を投入しそして混合し、湿潤体を得た。
【００８０】
次いで、この湿潤体を、振動テーブル上に配設された、幅４８０ｍｍ×奥行き３２３ｍｍ×高さ７０ｍｍの内寸法を有する型枠内に、厚さ４２ｍｍになるまで投入し均した。
【００８１】
このようにして顆粒の投入された型枠を５秒間加振した後、型枠を抜いた。その結果、上記配合では圧密が進行し、幅４８０ｍｍ×奥行き３２３ｍｍ×高さ３７．５ｍｍの顆粒集合体が得られた。次いで、得られた顆粒集合体を蒸気養生室に移し、蒸気養生室において９０℃の温度で９時間加熱処理した。その結果、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする本発明請求項３に記載の吸音板成形体が得られた。得られた成形体の嵩密度は０．７２ｇ／ｃｃ、その開気孔率は５５．３％であった。
【実施例４】
【００８２】
実施例１と同様にして得られたポリウレタン粉末を篩い分けることによって、粒径２．０ｍｍ以下のポリウレタン粉末Ａと、粒径２〜５．６６ｍｍのポリウレタン粉末Ｂとの粒度範囲の異なる２種類のポリウレタン粉末を得、これによって２層からなる吸音板を調製した。
【００８３】
まず、モルタルミキサーに、石炭フライアッシュ２４．４重量部、高炉スラグ微粉末２４．４重量部、消石灰３．８重量部、ポリウレタン粉末Ａ１５．８重量部、ガラス繊維（繊維径９μｍ、繊維長１．０ｍｍ）２．８重量部及び水２８．９重量部を投入しそして混合することによって、原料Ａを３０８０ｇ調製した。次いで、モルタルミキサーに、高炉スラグ微粉末４２．６重量部、消石灰４．７重量部、ポリウレタン粉末Ｂ２３．６重量部及び水２９．０重量部を投入しそして混合し、顆粒状の原料Ｂを９４０ｇ調製した。
【００８４】
上記のようにして得られた原料Ｂを、振動テーブル上に配設された幅４８０ｍｍ×奥行き３２３ｍｍ×高さ７０ｍｍの内寸法を有する型枠内に投入して均し、引き続き原料Ａを投入して均した上、５秒間加振した。層厚は４５．０ｍｍであった。次いで、これを蒸気養生室に移し、蒸気養生室において９０℃の温度で９時間加熱処理した後、型枠を抜いた。その結果、ポリウレタン粉末と無機バインダーとからなる顆粒の集合体で、該顆粒同士が接触部位で結合されてなる粗粒の第１吸音層と、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする細粒の第２吸音層との２層からなる、本発明請求項４に記載の成形板成形体が得られた。得られた成形体の平均嵩密度は０．５６ｇ／ｃｃ、その開気孔率は６４．９％であった。
【実施例５】
【００８５】
細粒吸音層からなる芯層の両表面が粗粒吸音層からなる表層で被覆された３層の吸音板を調製した。まず、実施例１と同様にして得られたポリウレタン粉末を篩い分けることによって、粒径２．０ｍｍ以下のポリウレタン粉末Ａ、及び、粒径２〜５．６６ｍｍのポリウレタン粉末Ｂの、粒度範囲の異なる２種類のポリウレタン粉末を得た。モルタルミキサーに、石炭フライアッシュ２３．４重量部、高炉スラグ微粉末１９．６重量部、ポルトランドセメント８．６重量部、石膏０．４重量部、ポリウレタン粉末Ａ１５．６量部、ガラス繊維（繊維径９μｍ、繊維長１．０ｍｍ）３．８重量部及び水２８．６重量部を投入しそして混合し、原料Ａを２３５０ｇ調製した。
【００８６】
次いで、モルタルミキサーに、高炉スラグ微粉末３３．４重量部、ポルトランドセメント１４．３重量部、ポリウレタン粉末Ｂ２３．４重量部及び水２８．９重量部を投入しそして混合し、顆粒状の原料Ｂを１３２０ｇ調製した。
【００８７】
上記のようにして得られた原料Ｂの半量６６０ｇを、振動テーブル上に配設された幅４８０ｍｍ×奥行き３２３ｍｍ×高さ７０ｍｍの内寸法を有する型枠内に投入して均した。
【００８８】
引き続き原料Ａの全量を投入して均し、更に、原料Ｂの残量６６０ｇを投入して均した。上記原料の投入完了後、型枠を５秒間加振した。得られた層厚は５０．２ｍｍであった。
【００８９】
次いで、これを蒸気養生室に移し、蒸気養生室において６５℃の温度で１２時間加熱処理を施した後、型枠を抜いた。その結果、、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする細粒の第２吸音層の芯層と、その両表面に配されたポリウレタン粉末と無機バインダーとからなる顆粒の集合体であって、該顆粒同士が接触部位で結合されてなる粗粒の第１吸音層の表層の、３層からなる本発明請求項５に記載の吸音板成形体が得られた。得られた成形体の平均嵩密度は０．４６ｇ／ｃｃ、その開気孔率は７１．１％であった。
【実施例６】
【００９０】
実施例４によって調製された、粗粒の第１吸音層と細粒の第２吸音層との２層からなる本発明吸音板成形体から、直径９９ｍｍの円盤を切り出し、これを試験片ａとした。また、実施例５によって調製された、細粒の第２吸音層の芯層と、その両表面に配された粗粒の第１吸音層の表層の、３層よりなる本発明吸音板成形体から、同じく直径９９ｍｍの円盤を切り出し、これを試験片ｂとした。
【００９１】
このような試験片ａ及び試験片ｂについて、その垂直入射吸音率を測定した。なお、試験片ａは、その粗粒側を入射面とした。表１にその測定結果を示す。
【００９２】
【表１】
2005226361.tif 000003
【００９３】
表１から明かなように、本発明吸音板成形体の試験片ａ及び試験片ｂの吸音率は、背後空気層の厚さを調節することによって、４００Ｈｚ、７００Ｈｚ、１ｋＨｚの何れの周波数においても、７０％以上で高かった。
【実施例７】
【００９４】
粗粒吸音層からなる表層と細粒吸音層からなる芯層とが積層され、積層された表層及び芯層の全側面と芯層の裏面とがコンクリートによって被覆された吸音板を調製した。先ず、モルタルミキサーに、高炉スラグ微粉末３１．５重量部、ポルトランドセメント１３．５重量部、粒径２．０ｍｍ以下のポリウレタン粉末９．９重量部及び水４５．０重量部を投入しそして混合し、得られた混合物を目開き２ｍｍの篩に通過させて、顆粒状の原料Ａを調製した。
【００９５】
次いで、モルタルミキサーに、高炉スラグ微粉末２１．１重量部、ポルトランドセメント９．０重量部、粒径２．０ｍｍ以下のポリウレタン粉末１８．０重量部、直径９μｍ、長さ１０ｍｍのガラス繊維４．５重量部及び水４７．４重量部を投入しそして混合し、原料Ｂを調製した。更に、モルタルミキサーに、高炉スラグ微粉末２９．８重量部、ポルトランドセメント１２．８重量部、粒径２．０ｍｍ以下の高炉スラグ水砕粉末３３．５重量部及び水１６．３重量部を投入しそして混合し、ペースト状の原料Ｃを調製した。
【００９６】
振動テーブル上に配設された幅４８０ｍｍ×奥行き３１３ｍｍ×高さ９０ｍｍの内寸法を有する型枠内に、上記原料Ａを２０２０ｇ投入し、厚さ２０ｍｍになるように押し固め、更に、原料Ａの上に上記原料Ｂを５９３０ｇ投入し、厚さ５０ｍｍになるように押し固めた。次いで、上記型枠を抜き、押し固められた原料Ａ及びＢからなる厚さ７０ｍｍの充填層を、幅５００ｍｍ×奥行き３３０ｍｍ×高さ１１０ｍｍの内寸法を有する別の型枠内に、その周囲に１０ｍｍの間隙を設けて配置した。
【００９７】
このようにして充填層が配置された別の型枠内における前記間隙内及び充填層上部（原料Ｂ）の空間内に上記ペースト状原料Ｃを供給した後、振動テーブルに振動を与えてペースト状原料Ｃを流動させ、充填層の外周全体にわたる平滑な面を形成した。充填層上部（原料Ｂ）におけるペースト状原料Ｃの厚さは２０ｍｍであった。次いで、これを蒸気養生室に移し、蒸気養生室において６５℃の温度で１２時間加熱処理を施した後、型枠を抜き、更に５日間自然乾燥した。
【００９８】
その結果、ポリウレタン粉末と無機バインダーとからなる顆粒の集合体であって該顆粒同士が接触部位で結合された第１吸音層の表層と、ポリウレタン粉末と短繊維と無機バインダーとを主要構成要素とする第２吸音層の芯層とからなる２層の吸音層の、全側面及び裏面がコンクリートによって被覆された本発明請求項６に記載の吸音板が得られた。得られた吸音板の寸法は、５００ｍｍ×３３０ｍｍ×６９ｍｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】顆粒の集合体からなる本発明吸音板の一例を示す一部断面模式図である。
【図２】顆粒の集合体からなる本発明吸音板の他の例を示す一部断面模式図である。
【図３】第２吸音層からなる芯層の両表面が第１吸音層からなる表層によって被覆された本発明吸音板の一例を示す一部断面模式図である。
【図４】第１吸音層と第２吸音層とが積層され、その全側面及び裏面がコンクリートによって被覆された本発明吸音板の一例を示す一部断面模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１    顆粒
２    無機バインダー
３    ポリウレタン粉末    
４    芯層
５    表層
５ａ  表層
５ｂ  表層
６    コンクリート層
【図１】
2005226361.tif 000004
【図２】
2005226361.tif 000005
【図３】
2005226361.tif 000006
【図４】
2005226361.tif 000007