(57)【要約】【課題】  人間が大きな音と感じる周波数域の音に対して特に優れた吸音効果を有しており、かつ、現場などでの施工性にも優れ、非常に使い勝手も良好なセラミックス製吸音部材を提供すること。【解決手段】  多孔質のセラミックス材料Ｍが板状に成形された二以上のセラミックス基板１と；スペーサ部材２と；これら両部材を固着可能な固着手段３とから構成される吸音性複合材料であって、前記セラミックス基板１同士の間にはスペーサ部材２が挟装され、かつ、これら両部材が前記固着手段３によって固着されることにより、これらセラミックス基板１相互を所定間隔で並行的に積層保持して一体に構成するという技術的手段を採用した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質のセラミックス材料Ｍが板状に成形された二以上のセラミックス基板１と；スペーサ部材２と；これら両部材を固着可能な固着手段３とから構成される吸音性複合材料であって、
前記セラミックス基板１同士の間にはスペーサ部材２が挟装され、かつ、これら両部材が前記固着手段３によって固着されることにより、これらセラミックス基板１相互が所定間隔で並行的に積層保持されて一体に構成されていることを特徴とするセラミックス製積層吸音部材。
【請求項２】
スペーサ部材２が、セラミックス基板１と同質のセラミックス材料Ｍで作製されていることを特徴とする請求項１記載のセラミックス製積層吸音部材。
【請求項３】
セラミックス基板１のセラミックス材料Ｍの有する孔サイズに、少なくとも２μｍ〜２ｍｍのものを含んでいることを特徴とする請求項１または２記載のセラミックス製積層吸音部材。
【請求項４】
セラミックス基板１とスペーサ部材２とを固着する固着手段３が、両部材をアルミナセメント31で接着するものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のセラミックス製積層吸音部材。
【請求項５】
セラミックス基板１とスペーサ部材２とを固着する固着手段３が、両部材を止着ネジ部材32により緊締止着するものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載のセラミックス製積層吸音部材。
【請求項６】
セラミックス基板１の厚みとスペーサ部材２による空間幅とが略等間隔であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のセラミックス製積層吸音部材。
【請求項７】
セラミックス基板１のセラミックス材料Ｍにパーライトが含有されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載のセラミックス製積層吸音部材。
【請求項８】
セラミックス基板１のセラミックス材料Ｍに含有されるパーライトが、真珠岩、黒曜石または松脂岩の粉砕物を焼成発泡させたものであることを特徴とする請求項７記載のセラミックス製積層吸音部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸音部材の改良、更に詳しくは、人間が大きな音と感じる周波数域の音に対して特に優れた吸音効果を有しており、かつ、現場などでの施工性にも優れ、非常に使い勝手も良好なセラミックス製吸音部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、建物などには、公害などを防止するために吸音壁が設置されており、この吸音材料の性能としては、人間が大きな音として感じやすい４００〜４０００Hzの周波数域の吸音が求められており、その中でも特に８００〜２０００Hzの周波数域の吸音が求められている。
【０００３】
従来、かかる吸音材としては、グラスウールやロックウールなどの鉱物繊維系のものが知られている。しかしながら、含水すると吸音性能が著しく低下すると共に、繊維からなるため経時的に変形したり、高速気流により飛散または剥離し易く、紫外線によりバインダーである樹脂が劣化するなどの問題があり、更には、人体にも悪影響を及ぼすおそれもある。
【０００４】
また、石膏ボードに多数の貫通孔を設けた吸音材も良く知られているが、かかる吸音材では、石膏ボード自体には吸音性能がなく、貫通孔における共鳴により音エネルギーを吸収するものであるため、特定の周波数しか吸音できないという不満があった。
【０００５】
そこで、本件出願人は、珪酸塩鉱物を原料とし、焼成してセラミックス化したタイルやレンガが、建築材料や炉材などとして使用されていることに着目し、都市環境や工場環境における激しい騒音対策としても利用できないかと思案し、嘗て、吸音性のセラミックス材料を開発した（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、かかるセラミックス材料の吸音性能を実際に現場で発揮せしめるためには、資材として使用できるように何らかの加工を行う必要があるとともに、当該材料の特性を最大限に引き出して、かつ、施工性に優れ、使い勝手の良い材料として具現化するためには改良の必要性があった。
【特許文献１】特開２００２−１９３６８４号公報（第３−６頁、図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、人間が大きな音と感じる周波数域の音に対して特に優れた吸音効果を有しており、かつ、現場などでの施工性にも優れ、非常に使い勝手も良好なセラミックス製吸音部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。
【０００９】
即ち、本発明は、多孔質のセラミックス材料Ｍが板状に成形された二以上のセラミックス基板１と；スペーサ部材２と；これら両部材を固着可能な固着手段３とから構成される吸音性複合材料であって、
前記セラミックス基板１同士の間にはスペーサ部材２が挟装され、かつ、これら両部材が前記固着手段３によって固着されることにより、これらセラミックス基板１相互を所定間隔で並行的に積層保持して一体に構成するという技術的手段を採用した。
【００１０】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、スペーサ部材２を、セラミックス基板１と同質のセラミックス材料Ｍで作製するという技術的手段を採用した。
【００１１】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、セラミックス基板１のセラミックス材料Ｍの有する孔サイズに、少なくとも２μｍ〜２ｍｍのものを含ませるという技術的手段を採用した。
【００１２】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、セラミックス基板１とスペーサ部材２とを固着する固着手段３を、両部材をアルミナセメント31で接着するものにするという技術的手段を採用した。
【００１３】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、セラミックス基板１とスペーサ部材２とを固着する固着手段３を、両部材を止着ネジ部材32により緊締止着するものにするという技術的手段を採用した。
【００１４】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、セラミックス基板１の厚みとスペーサ部材２による空間幅とを略等間隔にするという技術的手段を採用した。
【００１５】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、セラミックス基板１のセラミックス材料Ｍにパーライトを含有させるという技術的手段を採用した。
【００１６】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、セラミックス基板１のセラミックス材料Ｍに含有されるパーライトを、真珠岩、黒曜石または松脂岩の粉砕物を焼成発泡させたものにするという技術的手段を採用した。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、多孔質のセラミックス材料を板状に成形した二以上のセラミックス基板と；スペーサ部材と；これら両部材を固着可能な固着手段とから構成される吸音性複合材料であって、前記セラミックス基板の間にはスペーサ部材を挟装して、かつ、これら両部材が前記固着手段によって固着することによって、これらセラミックス基板相互を所定間隔で並行的に積層保持して一体に構成することができる。
【００１８】
したがって、本発明のセラミックス製積層吸音部材にあっては、少ない使用材料であっても、人間が大きな音と感じる周波数域の音に対して特に優れた吸音効果を有しており、かつ、現場などでの施工性にも優れ、非常に使い勝手も良好であることから、実用的利用価値は頗る高いものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態を具体的に図示した図面に基づいて更に詳細に説明すると、次のとおりである。
【００２０】
本発明の実施形態を図１から図６に基づいて説明する。図中、符号１で指示するものはセラミックス基板であり、このセラミックス基板１は、多孔質のセラミックス材料Ｍを板状に成形した部材である。
【００２１】
また、符号２で指示するものはスペーサ部材であり、このスペーサ部材２は、所定大きさの固形部材であり、本実施形態では、セラミックス基板１と同質のセラミックス材料Ｍで作製することができる。更にまた、符号３で指示するものは固着手段であり、この固着手段３は、前記セラミックス基板１とスペーサ部材２とを固着可能な部材である。
【００２２】
しかして、本発明のセラミックス製積層吸音部材は、前記構成部材を組み合わせて成る吸音性複合材料であって、構成するにあっては、前記セラミックス基板１・同士の間にスペーサ部材２を挟装して、かつ、これら両部材を前記固着手段３によって固着する（図１および図２参照）。
【００２３】
本実施形態では、セラミックス基板１とスペーサ部材２とを固着する固着手段３を、両部材をアルミナセメント31で接着するものとすることができる。このアルミナセメント32は、アルミン酸カルシウムを主成分とする。また、両部材を止着ネジ部材32により緊締止着するものにして、例えば、図３に示すような止着ビスや、あるいは図５に示すようなボルト部材を採用することができる。
【００２４】
そして、これらセラミックス基板１相互を所定間隔で並行的に積層保持して一体に構成するのである。本実施形態では、図１〜図３に示すように３枚のセラミックス基板同士の間に２枚のスペーサ部材２を挟装しているが、図４に示すように２枚のセラミックス基板１の間に１枚のスペーサ部材２を挟装するものであっても良い。また、この際、セラミックス基板１の厚みとスペーサ部材２による空間幅とを略等間隔にすることもできる。
【００２５】
また、本実施形態では、吸音性能を高めるために、セラミックス基板１のセラミックス材料Ｍの有する孔サイズに、少なくとも２μｍ〜２ｍｍのものを含んでいるものを採用することができる（図６参照）。
【００２６】
更にまた、セラミックス材料Ｍにパーライトが含有されているものを採用することができ、このパーライトを、真珠岩、黒曜石または松脂岩の粉砕物を焼成発泡させたものにすることができる。
【実施例】
【００２７】
本実施形態のセラミックス製積層吸音部材を作製するための具体的な製造例を以下に説明する。まず、セラミックス基板１の製造例について説明する。
【００２８】
セラミックス基板１は、以下のような原料粉体の配合で混合して構成される。なお、配合比率は重量換算である。
フライアッシュ  ４２％
エスメント        ８％
パーライト      ３０％
水グラス        ２０％（珪酸ソーダ１０％、水１０％）
【００２９】
ここで、フライアッシュは、石炭や石油ピッチなどを燃焼させた後に出る残渣灰であって、成分の組成は、例えば、SiO2：５０〜６８％，Al2O3：２０〜３５％，Fe2O3：２〜７％，CaO：０．６〜７％，MgO：０．２〜２％，Na2O：０．１〜２％，K2O：０．３〜１．５％，Ｉｇ．loss：２〜４％からなり、非晶質であり、かつ、各フライアッシュ粒子は粒径５〜５０μｍの球状体で内部が中空となっているものを採用することができ、かかるフライアッシュ粒子は、転動性が良く、充填性に優れ、焼結性も良い。
【００３０】
また、パーライトは、天然火山ガラスである真珠岩や松脂岩をある粒度に粉砕して、急速に加熱、膨張させたもので、気密性の小気泡からなり、極めて軽い白色砂状のものを用いることができる。
【００３１】
本実施例に用いるパーライトの粒度分布例を以下に示す（JIS A5007参照）。
ふるいを通るものの容積百分率（％）
ふるいの呼び寸法(mm)  20    10        ５     2.5     1.2     0.6     0.3    0.15
−   100  85〜 100  60〜85  35〜65  20〜45  10〜30  ２〜25
【００３２】
製造工程として、まず、原料粉体の混合を行う。前記フライアッシュ全量とエスメント全量とをミキサーで乾式混合し、混合後の原料粉体を３等分する。また、水グラス（珪酸ソーダ１０％、水１０％）の混合を行い、混合後の水グラスを３等分する。
【００３３】
次に、造粒工程について説明する。（１）第１段階の造粒を行う。パーライト全量をミキサーに入れ、原料粉体の１／３を投入し、２分間混合する。その後、水グラスの１／３を投入し、さらに混合を２分間続ける。パーライトの表面にフライアッシュと水グラスが付着した状態（造粒）が行われる。
【００３４】
（２）第２段階の造粒を行う。前記第１段階で生成した造粒粉体に、原料粉体の１／３を投入し、２分間続ける。その後、水グラスの１／３を投入し、さらに混合を２分間続ける。
【００３５】
（３）第３段階の造粒を行う。前記第２段階で生成した造粒粉体に、原料粉体の１／３を投入し、２分間続ける。その後、水グラスの１／３を投入し、さらに混合を２分間続ける。
【００３６】
次いで、この造粒体を金型によりプレス成型する。成型圧力は成型体の厚みに依存するが、焼結後の成型体の厚みが１００mmのときの成型圧力は１００ニュートン／cm２ であった。
【００３７】
然る後、得られた成型体を乾燥する。乾燥は５５℃で３時間行った。乾燥後、７５０℃で２時間保持した後、１１００℃で３時間焼結を行った。この際、昇温速度は１分間３℃とした。なお、本実施例では、必要に応じて、有機性の発泡剤を使用可能であり、この場合には、当該焼結工程の途中で数時間保持することによって、当該有機性発泡剤を蒸発させることができる。
【００３８】
焼結後のセラミックス材料の化学的性質および物理的性質は以下のとおりである。
a)セラミックス供試体化学成分（％）
SiO2    Al2O3    Fe2O3    MgO    CaO
63      22      12      １      ２
b)セラミックス供試体物理的性状など
熱伝導率      かさ比重    見掛気孔率    吸水率    圧縮強度    曲げ強さ
0.17Ｗ／mK       0.8          46％        56％    ６ N/mm2    2.5 N/mm2
【００３９】
次いで、吸音部材として構成するための具体的な積層態様について説明する。本実施例では、上記のように成型したセラミックス材料を３００mm×３００mm×２０mmのセラミックス基材１を３枚用意し、厚み２０mmのスペーサ部材２を２個用意し、アルミナセメントにより接着する。
【００４０】
こうして作製される複合的な吸音部材の吸音性能を測定するために、以下に示すような条件でシミュレーションした実験データを示す。
【００４１】
〔実験条件〕
測定装置：Ｂ＆Ｋ（ブリュエル・ケアー）社，４２０６型２マイクロホンインピーダンス測定管（垂直入射吸音率測定装置）（図７参照）この装置は、音響インピーダンス管を用い、管端に内蔵されたスピーカーから放射した音波を、試料へ垂直に入射させ、その反射波を、管内２点に設置されたマイクロホンで捉え、その伝達関数をリアルタイムに演算し、垂直入射吸音率などを算出するものである。
【００４２】
本実施例では、実験の便宜上、上記のごとき実寸法ではなく、２種類のサイズの円形部材を作製したサンプルにより測定し、測定周波数帯域により２つの音響インピーダンス管を使用し、内径１００mmの大口径管を５０Hz〜１６００Hzの周波数帯域で使用する一方、内径２９mmの小口径管を５００Hz〜６３００Hzの周波数帯域で使用した。
【００４３】
この際、大口径管を使用する場合には、外径１００mm、厚さ２０mmのソリッド型の供試体をセラミックス基材１に見立てる一方で、外径１００mm、内径９８mm、厚さ２０mmのリング型のものをスペーサ部材２に見立てる。
【００４４】
また、小口径管を使用する場合には、外径２９mm、厚さ２０mmのソリッド型の供試体をセラミックス基材１に見立てる一方で、外径２９mm、内径２７mm、厚さ２０mmのリング型のものをスペーサ部材２に見立てる。
【００４５】
本測定は本発明品の構造の優位性を証明するものであって、（１）ソリッド型２枚の間にリング型１枚を挟み込んだもの、（２）ソリッド型３枚の間にリング型２枚を挟み込んだものを作製し、内部に空気層を含まない無垢な材料との比較を行った。
【００４６】
図８に示すグラフは、２０mm厚のセラミックス基材２枚の間に、２０mmの空気層を設けた供試体（セラミックス６０mm（４０mm＋ａｉｒ２０mm）と呼ぶ）の試験結果である。本グラフによれば、厚さ６０mmの内、２０mmが空気層であり、実質のセラミックスの厚みが４０mmしかない供試体と、厚さ６０mmにセラミックスが全て充填された供試体の吸音特性が略同一の傾向を示している。
【００４７】
言い換えると、内部空気層２０mm厚を含む、セラミックス６０mm（４０mm＋ａｉｒ２０mm）の吸音特性は、内部に空気層を含まないセラミックス４０mm厚のものより、低周波部分での吸音特性が改善され、セラミックス６０mmに近い特性を示していることになる。
【００４８】
次に、図９に示すグラフは、２０mm厚のセラミックス基材３枚の間に、それぞれ２０mmの空気層を設けた供試体（セラミックス１００mm（６０mm＋ａｉｒ４０mm）と呼ぶ）とセラミックス６０mmとセラミックス１００mmの吸音特性の試験結果である。本グラフによれば、セラミックス１００mm（６０mm＋ａｉｒ４０mm）は、セラミックス１００mmと略同一の吸音特性を示し、セラミックス６０mmより、低周波数領域での吸音特性が改善される。
【００４９】
したがって、内部に空気層を有するセラミックス吸音体を使用すると、少ない材料であっても、高い吸音効果が得られることから、軽量化および低コスト化を実現することができるのである。
【００５０】
本発明は概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、セラミックス基材１は、平坦な板状のものに限らず、湾曲形状にして防音の対象物の形状に合わせて吸音部材を作製することができる。また、スペーサ部材２も十分な強度を有するものであれば、金属、非金属を問わず使用材料を選択することができ、これら何れのものも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態の吸音部材を表わす斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の吸音部材を表わす説明断面図である。
【図３】本発明の実施形態の吸音部材を表わす部分説明断面図である。
【図４】本発明の実施形態の吸音部材を表わす説明断面図である。
【図５】本発明の実施形態の吸音部材を表わす部分説明断面図である。
【図６】本発明の実施形態のセラミックス材料の拡大写真である。
【図７】本発明の実施例に使用する実験装置を表わす概略図である。
【図８】本発明の実施形態の吸音部材の吸音率を表わすグラフである。
【図９】本発明の実施形態の吸音部材の吸音率を表わすグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１    セラミックス基板
２    スペーサ部材
３    固着手段
31    アルミナセメント
32    止着ネジ部材
Ｍ    セラミックス材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図６】
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