(57)【要約】  改善された騒音吸収特性を有するより低コストの多層防音パネルは、ガラス繊維層とミネラルウール層とを含み、ガラス繊維層は、ガラス繊維を少なくとも約５０重量％含む繊維含有量を有し、ミネラルウール層は、ミネラルウール繊維を少なくとも約５０重量％含む繊維含有量を有する。パネルの騒音吸収係数は、ガラス繊維層の厚さの増加に直線的に関連する。パネルを作製するラミネーション技法もまた開示される。【選択図】  図１
2017519919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維層とミネラルウール層とを含む、改善された吸音特性を有する多層防音パネルであって、
前記ガラス繊維層は、ガラス繊維を少なくとも約５０重量％含む繊維含有量と、約１／４”〜約１”の範囲の厚さと、約１ｌｂ／ｆｔ３〜約２０ｌｂｓ／ｆｔ３の密度とを有し、
前記ミネラルウール層は、ミネラルウール繊維を少なくとも約５０重量％含む繊維含有量と、約１／４”以上の範囲の厚さと、約８ｌｂｓ／ｆｔ３〜約２０ｌｂｓ／ｆｔ３の密度とを有し、
前記ミネラルウール層は、前記ガラス繊維層より密度が高く、
前記パネルは、前記ガラス繊維層と前記ミネラルウール層によって実質的に提供される合計の厚さを有し、
前記パネルは、少なくとも約０．５５の騒音低減係数値を有する、
多層防音パネル。
【請求項２】
前記パネルの騒音低減係数値は、前記ガラス繊維層の厚さの増加に応じて直線的に増加する、請求項１に記載のパネル。
【請求項３】
前記騒音低減係数は、前記ミネラルウール層と前記ガラス繊維層の吸音特性を合わせたものによって決定され、前記パネル騒音低減係数値は、前記ガラス繊維層の厚さの増加に応じて直線的に増加する、請求項１に記載のパネル。
【請求項４】
前記騒音低減係数値は、式：
騒音低減係数＝０．５（ガラス繊維層の厚さ）＋ミネラルウール基材の騒音低減係数
によって一般的に記載される、請求項２に記載のパネル。
【請求項５】
前記パネルは天井タイルであり、前記ミネラルウール層の厚さは約５／８”であり、前記ガラス繊維層の厚さは約３／４”〜約１”の範囲にあり、前記ガラス繊維層はエアレイドガラス繊維表面層であり、前記ミネラルウール層は水縮充加工されたミネラルウール基材層であり、前記ガラス繊維層は、約３ミクロン〜約１５ミクロンの範囲の直径と約５ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲の長さとを有するガラス繊維を含む、請求項２に記載のパネル。
【請求項６】
前記パネルは天井タイルであり、前記ガラス繊維層はエアレイドガラス繊維表面層であり、前記ミネラルウール層は水縮充加工されたミネラルウール基材層である、請求項２に記載のパネル。
【請求項７】
前記ガラス繊維層は、約３ミクロン〜約１５ミクロンの範囲の直径と約５ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲の長さとを有するガラス繊維を含む、請求項６に記載の天井タイル。
【請求項８】
前記天井タイルは、室内に面する前面側と反対側の裏面側とを有し、前記ガラス繊維層は前記前面側に位置し、前記ミネラルウール層は前記裏面側に位置する、請求項６に記載の天井タイル。
【請求項９】
前記ミネラルウール層は、前記ガラス繊維層に粘着的に接着される、請求項８に記載の天井タイル。
【請求項１０】
前記タイルの前記の室内に面する前面側で前記ガラス繊維層に取り付けられたガラス繊維ベールをさらに含む、請求項９に記載の天井タイル。
【請求項１１】
前記天井タイルの合計厚さは、約０．３７５”〜約１．６２５”の範囲にある、請求項８に記載の天井タイル。
【請求項１２】
前記天井タイルの合計厚さは、前記ミネラルウール層と前記ガラス繊維層の厚さを合せたものに実質的に等しい、請求項６に記載の天井タイル。
【請求項１３】
ガラス繊維層とミネラルウール層とを含む、改善された吸音特性を有する多層防音パネルであって、
前記ガラス繊維層は、ガラス繊維を少なくとも約５０重量％含む繊維含有量と、約１／４”〜約１”の範囲の厚さと、約１ｌｂ／ｆｔ３〜約２０ｌｂｓ／ｆｔ３の密度とを有し、
前記ミネラルウール層は、ミネラルウール繊維を少なくとも約５０重量％含む繊維含有量と、約１／４”以上の範囲の厚さと、約８ｌｂｓ／ｆｔ３〜約２０ｌｂｓ／ｆｔ３の密度とを有し、
前記ミネラルウール層は、前記ガラス繊維層より密度が高く、
前記パネルは、前記ガラス繊維層と前記ミネラルウール層によって実質的に提供される合計の厚さを有し、
前記パネルタイルは、少なくとも約０．５５の騒音低減係数値を有し、前記パネル騒音低減係数値は、前記ガラス繊維層の厚さの増加に応じて直線的に増加する、
多層防音パネル。
【請求項１４】
前記パネルは天井タイルであり、前記ガラス繊維層はエアレイドガラス繊維表面層であり、前記ミネラルウール層は水縮充加工されたミネラルウール基材層である、請求項１３に記載のパネル。
【請求項１５】
前記ガラス繊維層は、約３ミクロン〜約１５ミクロンの範囲の直径と約５ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲の長さとを有するガラス繊維を含む、請求項１４に記載の天井タイル。
【請求項１６】
室内に面する前面側と反対の裏面側とを有する多層防音パネルの作製方法であって、
前記パネルの前記前面側に位置させる一次繊維成分としてガラス繊維を含有する表面層を提供すること、
前記パネルの裏面側に位置させる一次繊維成分としてミネラルウールを含有する基材層であって、前記表面層と前記基材層が別々の異なる製造プロセスで形成される、基材層を提供すること、及び
前記表面層と前記基材層を一緒に接合して、少なくとも約０．５５の騒音低減係数値をもった前記パネルを形成すること、
のステップを含む、方法。
【請求項１７】
前記表面層はエアレイドガラス繊維層であり、前記パネル騒音低減係数値は、前記ガラス繊維層の厚さの増加に応じて直線的に増加する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記パネルは天井タイルであり、前記ガラス繊維表面層はエアレイド加工を用いて形成され、前記基材層は水縮充加工法を用いて形成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記層を接合するステップは、ラミネート加工、熱融着、及びニードリングからなる群より選択される１つ又は複数のプロセスを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記層は接着剤を用いて一緒にラミネートされる、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本分野は、多層不織材料及びその形成方法に関し、より詳しくは、許容可能な吸音特性を有する防音パネルを形成するのに有用なより低コストの多層不織材料に関する。便宜上、以下では防音天井タイルに関連して本発明を説明する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な防音天井タイルは、基材繊維と、充填材と、バインダーとで製造される芯を含む不織構造である。基材繊維は通常、ミネラルウールなどの鉱物繊維、ガラス繊維、又は類似のものである。充填材は普通、パーライト、クレー、炭酸カルシウム、又は、リサイクル新聞紙から得られ得るセルロース繊維である。バインダーは一般に、セルロース繊維、スターチ、ラテックス、又は同様の材料である。乾燥時、バインダーがその他の材料と結合し、芯に構造的な剛性を付与する繊維網が形成される。一般的な天井タイルとして使用するには、一般的な天井用タイル格子又は同様の構造に固定できるよう、芯が実質的に平らで自立するものでなければならない。
【０００３】
防音天井タイルは、米国特許第５，５５８，７１０号に記載される水縮充加工法（ｗａｔｅｒ−ｆｅｌｔｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて製造することができ、この特許の教示は本明細書に援用される。ミネラルウールと軽量骨材との希薄水性分散体の水縮充加工は、防音天井タイルを製造する商業的方法である。この方法では、ミネラルウールと軽量骨材とバインダーと所望又は必要に応じて他の成分との分散体が、脱水のために、小孔のある移動支持ワイヤ、例えばフォードリニア式又はオリバー式マット形成機のそれに対して流される。分散体は、まず重力によって、次いで真空吸引手段によって脱水され、その湿ったマットは、加熱された対流乾燥炉で乾燥され、乾燥された材料は所望の寸法に切断され、必要に応じて塗料などで上塗りされて、防音天井タイル及びパネルとなる。
【０００４】
長年、防音天井タイルはまた、米国特許第１，７６９，５１９号に記載されるような湿式パルプの成形又は鋳造方法によって作製されており、この特許の教示は参照により援用される。この特許の教示によれば、タイルの本体を成形又は鋳造するために、顆粒状ミネラルウール繊維、充填材、着色料、及びバインダー、特にスターチゲル、を含む成形組成物が調製される。この混合物又は組成物は、紙又は金属箔で覆われた適切なトレイの上に置かれ、次いでその組成物は、スクリードの棒又はローラーで所望の厚さにスクリード（ｓｃｒｅｅｄ）される。スクリードの棒又はローラーによって、細長い裂け目など装飾的表面にすることができる。トレイは、ミネラルウールパルプ又は組成物で満たされ、次いで、炉の中に置かれて、組成物を乾燥又は硬化させる。乾燥されたシートはトレイから取り外され、所望の厚さを得るため及び反りを防止するために、片面又は両面が平滑な表面となるように処理されてもよい。シートは次いで、所望のサイズのタイルへと切断される。
【０００５】
ガラス繊維材料から形成される天井タイルに関しては、本願の譲受人に譲渡された米国特許第８，５６３，４４９号に詳細に記載されるエアレイド加工を用いて不織層が調製されてもよく、この特許の教示は参照により援用される。ガラス繊維は通常、エアレイド加工に適した短いサイズ又は長さで供給され、ミネラルウール繊維より比較的高価である。一般的に理解されているように、ミネラルウール繊維は、ガラス繊維やセラミック繊維とは別ものである。
【０００６】
本明細書で使用される場合、「エアレイド」とは、個々の成分を空気又はその他の気体流に浮遊させ、好ましくは多孔性のワイヤウェブ又はその他の多孔性キャリア表面にウェブ、マット、又は打ち延ばし綿を形成する方法又は製造プロセスを指す。ウェブ形成方法は、ウェブ形成材料を、計量又は調節された空気圧又は流動化によってキャリアウェブに流すことを含み、ここでそれは下からの真空補助で打ち延ばし綿又は不織マットの形式に保持され得る。そのためには、そのプロセスは、（ａ）原料の分注とブレンド、（ｂ）原料の計量とヘッドボックスへの供給、（ｃ）多孔性のウェブ又はキャリア上への堆積による原料のエアレイド形成、（ｅ）加熱及び冷却、（ｆ）必要に応じてカレンダリング、（ｇ）必要に応じてラミネート加工、及び（ｈ）ウェブの仕上げのステップを含んでもよい。
【０００７】
ガラス繊維ウェブの形成は、接着又は熱融着によるような強化を含む。接着結合は、繊維を相互に結合させるように、不連続なフェノール、ラテックス、又は他の適切な接着剤の塗布を含んでもよい。熱融着は、合成接着性繊維、例えば、一般的には複合繊維をポルエチレン（ｐｏｌｅｔｈｙｌｅｎｅ）及びポリプロピレンと混合することを企図する。熱融着は、炉加熱、カレンダリング、又は両方を利用し得る。全ての場合に、接着剤又は結合は、タイルの騒音低減係数値に殆ど又は全く影響がない。
【０００８】
不織構造体が防音天井タイル用途に適切であるために、それらは一般的に、騒音低減に関する種々の工業標準と建築法規を満足させる。例えば、工業標準は通常、ＡＳＴＭ  Ｃ４２３で少なくとも約０．５５の騒音低減係数（ＮＲＣ）を有するように防音天井タイルを規定する。
【０００９】
ＮＲＣの詳細な測定方法はＡＳＴＭ  Ｃ４２３に概説されている。ＮＲＣは、０〜１．００の数で表され、吸収される音のパーセンテージを示す。例えば、０．６０のＮＲＣ値を有する防音パネルは、音の６０％を吸収し、４０％をそらす。吸音特性を試験する別の方法は推定ＮＲＣ（ｅＮＲＣ）で、これは、ＡＳＴＭ  Ｅ１０５０−９８に詳述されるようにインピーダンス管により、より小さい試料サイズを用いて測定される。
【００１０】
本願の譲受人によって所有される米国特許第６,４４３,２５６号は、基材のマット又は層が低いミネラルウール含有量を有し、表面層が高いミネラルウール含有量を有する、ミネラルウール二重層の天井タイルを開示する。基材マットは５〜２５重量％のミネラルウールを含有することを示し、表面層は７０〜９０重量％のミネラルウールを含有する。片方又は両方の層の中の他の成分は、色素、顔料、無機充填材、抗酸化剤、界面活性剤、撥水剤、難燃剤、及び同種のものを含むことを示す。タイルは、水縮充加工法によって作製され、少なくとも約０．５０の騒音低減係数（ＮＲＣ）を提供することを示す。
【発明の概要】
【００１１】
改善された吸音特性を有する多層防音タイル及びその作製方法が提供され、そのタイル層は、低減された総コストで、改善された騒音抑圧を達成するように選択された独特の特性を有する。例えば、タイルは、ミネラルウールなどのミネラル繊維層を用いて形成された基材層と、所望の防音特性に干渉しない、上部スクリム層か又は他の音響的に透明で一般的に連続的なコーティングかを有するか又は有しないガラス繊維から形成された表面層とを有してもよい。
【００１２】
好適実施形態では、タイルは、一次繊維成分として、ミネラルウールを含有する少なくとも１つの層と、一次繊維成分として、ガラス繊維を含有する少なくとも１つの他の層とを含む。本明細書で使用される場合、文脈によって他に断りがなければ、「一次」とは、約半分又は５０重量％を超えることを指す。各層はまた、当分野で公知の従来の添加剤及び充填材を含有してもよい。
【００１３】
ガラス繊維層は、層厚さ吸音性間の好適な関係など、ガラス繊維の防音上の利点を充分得るために、ミネラルウール層より前面に、タイルの室内に面する側に隣接して配置されるべきであることが分かっている。より詳しくは、タイルの全体的な騒音低減係数はガラス繊維層の厚さに直線的に関係していること、及び少なくとも約０．５５のタイル騒音低減係数（ＮＲＣ）値がガラス繊維層及びミネラルウール層の慎重な選定とサイズ決定で達成され得ることが分かっている。
【００１４】
さらに、層の１つが特定の周波数の騒音を抑制し、層の他の１つが補完的周波数の騒音を抑制する多層防音タイルが提供され得る。例えば、ガラス繊維層は、高い周波数音波、例えば８００〜１６００Ｈｚを吸収することが分かっており、これは、比較的薄い（例えば、厚さ約０．２”）ミネラルウール層によってさえも反射される傾向がある。このようにして、層及びタイルは、特定の適用環境に適応するように設計され得る所望の全体的な騒音低減係数を提供する。
【００１５】
一般的に、エアレイドガラス繊維層中のガラス繊維の直径がより大きく、より均一であり（例えば、約３〜約１５ミクロンの範囲）、繊維の配列がより均一であれば、ミネラル繊維の直径及び長さがよりばらついている場合、及びミネラルウール繊維層の構成における繊維配列がより不規則である場合に比べて、騒音低減係数が改善されると考えられる。エアレイドガラス繊維層はまた、その低いマット密度及び低い空気抵抗により騒音吸収を高めると考えられる。さらに、ガラス繊維の均一サイズでの押し出し加工は、ミネラルウール繊維のばらついた繊維直径に比べて、単一の周波数及び吸音性での共鳴を促進する。このようにして、ガラス繊維層は、層の総寸法の設計を通して所望の均一な騒音吸収特徴を達成することに、よりなじみやすい。
【００１６】
本発明の方法では、多層タイルの層は、形成されてから、さらなる加工ステップで接合されてもよい。ミネラルウール層は水縮充加工又は鋳造のプロセスで形成されてもよく、ガラス繊維層はエアレイドプロセスで形成されてもよい。別々に離れたところで調製される可能性のあるミネラルウールとガラス繊維層はその後、ラミネーション、ニードリング、接着、及び／又は組合せのプロセスで接合されてもよい。例えば、２つの主要な層を有するタイルにおいて、基材層と表面層が、層の別々の形成に続いて、ラミネーションプロセスで接合されてもよい。基材層及び表面層はそれぞれ、異なる繊維と製造プロセスとを用いて形成されてもよい。一方、ガラス繊維層は、連続的に組まれた水縮充加工法とエアレイドプロセスにおいてミネラルウール層上に直接形成されてもよい。
【００１７】
一実施形態では、防音タイルは、約１／４”以上（例えば、５／８”以下）の範囲の層厚さをもったミネラルウール繊維を少なくとも約５０重量％含む繊維含有量を有するミネラルウール繊維層と、約１／４”〜約１”の範囲の層厚さでガラス繊維を少なくとも約５０重量％含む繊維含有量を有するガラス繊維層とを含む。ミネラルウール層はガラス繊維層より密度が高く、天井タイルは、ミネラルウール層とガラス繊維層によって実質的にもたらされる合計厚さを有する。天井タイルは、少なくとも約０．５５の騒音低減係数（ＮＲＣ）値を有する。
【００１８】
ミネラルウール繊維又は基材層は、約８ｌｂｓ／ｆｔ３〜約２０ｌｂｓ／ｆｔ３の密度を有するように配合される。ミネラルウール層が基材層である場合、それは通常、ガラス繊維の１つ又は複数の層より密度が高く、基材層として、タイルの主要な構造剛性及び強度をもたらす。ガラス繊維層は、約１ｌｂ／ｆｔ３〜約２０ｌｂｓ／ｆｔ３の密度で形成されてもよい。
【００１９】
ミネラルウール層中の成分の相対量は変動してもよいが、それに結合される１つ又は複数の層であって繊維成分が第一にガラス繊維であるものよりコストの低いミネラルウール又は基材層組成物を提供するように、配合は選択される。また、ガラス繊維材料は、ＶＯＣ放散を生じさせる有機バインダーを用いる傾向がある。かかるＶＯＣ放散は、本発明では、スターチバインダーを有するミネラルウール材料の使用によって低減される。
【００２０】
存在するいかなるスクリム、ベール、又は連続的コーティング層の厚さも、合計タイル厚さの小さいパーセント（例えば、１又は２％）でしかないため、タイルの厚さは実質的に、ミネラルウール及びガラス繊維層の厚さの合計によってもたらされる。したがって、タイル厚さは実質的に、ミネラルウール及びガラス繊維層の厚さの和に等しい。タイルの合計厚さは、約０．３７５”〜約１．６２５”の範囲であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】スクリム又はベールのオーバーレイがある場合とない場合の、異なる厚さのガラス繊維層について測定した騒音低減係数を示すグラフである。
【図２】中に延在する穴と裂け目を有する異なる厚さのミネラルウール層について測定した騒音低減係数を示すグラフである。
【図３】異なる厚さのガラス繊維の表面層に実質的に一定の厚さのミネラルウール層をラミネートしたものについて測定した騒音低減係数を示すグラフである。
【図４】異なる厚さのガラス繊維表面層に異なる厚さのミネラルウール基材層をラミネートしたものについて測定した騒音低減係数を示すグラフである。
【図５】異なる厚さのミネラルウール表面層に異なる厚さのガラス繊維基材層をラミネートしたものについて測定した騒音低減係数を示すグラフである。
【図６】ガラス繊維基材層上に比較的薄いミネラルウール表面層を位置させたものについて測定した騒音低減係数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ここで、タイルの全体的な吸音性に殆ど又は全く影響を有さない不連続な接着剤層を用いたラミネーション調製プロセスを用いることに関連して、多層タイルの調製について記載する。そのためには、一緒に切断されラミネートされた市販のタイルを用いて所望の多層タイルを形成するのが便利である。場合によっては、タイルは、下に記載されるように取り外されるか維持されるスクリム層を含んでもよい。
【００２３】
現在、建築製品市場では、本願の譲受人であるアメリカ合衆国イリノイ州シカゴのＵＳＧ  Ｉｎｔｅｒｉｏｒｓ，  Ｉｎｃ．（ＵＳＧ）から市販される防音天井タイルが、本発明による、ミネラルウール層及びガラス繊維層を有する多層タイルの構成を可能にする。ミネラルウールタイルとしては、ＵＳＧによるＲａｄａｒ（商標）及びＭａｒｓ（商標）の商標名の下で市販されるものが挙げられる。ガラス繊維パネルの一例としては、ＵＳＧによって販売されるＨａｌｃｙｏｎ（登録商標）銘柄のパネルが挙げられる。これらのタイルのいくつかは、下に記載される本発明の多層タイルを調製する際に保持されるか又は取り外されるラミネートされた不織スクリム（当分野では、他の用語もある中で、フェイシング、表面仕上げ、ベール、及びティシューとも言われる）を含む。防音パネルの種々の層は、場合によっては、熱硬化性バインダー又はラテックス接着剤でミネラルウール又はガラス繊維を結合させることによって形成される。
【００２４】
Ｒａｄａｒ（商標）銘柄のタイルは、５／８”の厚さと次の組成物を有する、水縮充加工されたスラグウール繊維又はミネラルウール繊維のパネルである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
本明細書で使用した際、Ｒａｄａｒ（商標）銘柄のタイルは、裏地を有しておらず、名目上１３ｌｂｓ／ｆｔ３の重量を有する最大５／８”の厚さで供給し、切断又はラミネートして、より小さいか又はより大きい厚さの層を提供した。ミネラルウール繊維の直径は、実質的な範囲、例えば０．２５〜２０ミクロンで変動し、繊維の殆どが直径３〜４ミクロンの範囲にある。ミネラル繊維の長さは、約１ｍｍ〜約８ｍｍの範囲にある。
【００２７】
Ｈａｌｃｙｏｎ（登録商標）銘柄のタイルは、ＵＳＡオハイオ州トレドのＯｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇから供給されるエアレイドガラス繊維マット及びガラス繊維不織スクリムを用いてＵＳＧによって調製する。スクリムは、下に記載されるように保持したか又は取り外した。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
本明細書で使用した際、Ｈａｌｃｙｏｎ（登録商標）銘柄のタイルは、名目上５ｌｂｓ．／ｆｔ．３の重量を有する最大１インチの厚さで供給し、切断又はラミネートして、報告した通り、より小さいか又はより大きい厚さの層を提供した。ガラス繊維の直径は約８〜約１２ミクロンの範囲にあり、繊維の長さは約５ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲にある。
【００３０】
最初に、測定したＮＲＣと層厚さの関係を示すベースラインを、下に記載するようにＨａｌｃｙｏｎ（登録商標）及びＲａｄａｒ（商標）の銘柄のタイルから調製したガラス繊維層及びミネラルウール層について測定した。そのためには、所望の試験厚さのガラス繊維層及びミネラルウール層を調製し、直径４インチの円形試料を、ＡＳＴＭ  Ｅ１０５０−９８に従ってインピーダンス管中でｅＮＲＣ測定できるように層から切断した。
【００３１】
ガラス繊維の場合には、厚さが約１／２”〜２インチの範囲の一連の試験層を、Ｈａｌｃｙｏｎ（登録商標）銘柄の天井タイルを用いて１／４”のサイズ増分で調製した。加えて、厚さ３インチ及び４インチの試料を、下に報告する通り、調製し評価した。
【００３２】
Ｈａｌｃｙｏｎ（登録商標）の天井タイルは厚さ１インチで市販されており、タイルの裏面から材料を適切に切断して、より薄い試料を調製した。１インチより大きい厚さについては、アメリカ合衆国ミネソタ州セントポールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙによって販売される３Ｍ（商標）ＳＵＰＥＲ  ７７（商標）多目的エアロゾル接着剤を用いて、切断したガラス繊維層を層の裏側に追加した。接着剤をエアロゾルとして塗布し、全体的な騒音吸収に殆ど又は全く影響をもたらさないと考えられる不連続な層を形成した。露出した表面層に最終的なベールスクリムがある場合とない場合とで、試料を試験した。ベールスクリムは、約１５〜約３０ｇ／ｆｔ２の重量を有する、不織ガラス繊維の薄いシート層である。
【００３３】
図１を参照しながら、ガラス繊維層試験の結果を報告する。騒音低減係数は、厚さ約２インチまでは、厚さとともに増加し、その後は、厚さがさらに増加しても影響は無視できるほどである。示す通り、ｅＮＲＣは、スクリムの存在によって大きく影響されないが、小さな増加をもたらすようには見える。
【００３４】
ミネラルウール層の吸音特性を、スクリムのある場合とない場合とで、厚さ約１／４”〜約１  １／４”の範囲にわたって、約１／４の厚さ増分で評価した。この場合、Ｒａｄａｒ（商標）銘柄のミネラルウール試料を、穴と裂け目を含有するように、水縮充加工で形成し仕上げた。比較を目的として、スクリムを、上に記載したのと同じエアロゾル接着剤と技法を用いて試料のいくつかの露出表面に塗布した。
【００３５】
図２を参照しながら、ミネラルウール試験の結果をグラフによって報告する。ミネラルウール層は、図１のガラス繊維層と同様に、厚さの増加とともに増加する吸音性を示す。ガラス繊維層に比較して、ミネラルウール層の密度は増加し、多孔度は低下するために、最大吸音性が、より小さい厚さで達成される。これは、所定の厚さを越すと音波が層を透過することができないことによる無限ｅＮＲＣ（ｉｎｆｉｎｉｔｅ  ｅＮＲＣ）の概念に関連すると思われる。結果的に、厚さを加えても、吸音性や測定されるｅＮＲＣ値に影響がないと思われる。空気流抵抗性が増加するに従い、無限ｅＮＲＣを達成するのに必要とされる厚さは減少する。
【００３６】
図３を参照すると、厚さ５／８”のミネラルウール基材上のガラス繊維層の厚さを増加させた場合の、騒音吸収に対する影響を評価したものである。本明細書に記載の切断とラミネーションの技法を用いて、厚さ１／４”、１／２”、３／４”、及び１インチのガラス繊維表面層に厚さ５／８”のミネラルウール基材層をラミネートしたもの用いて、試験試料を調製した。加えて、図３に示すように、３つのデータポイントをそれぞれが含有する４つのサブグループを生じさせるように、ガラス繊維層のそれぞれの厚さについて、０．１”及び０．２”だけ厚さを低減させたミネラルウール層を有する試料を調製した。各試料について騒音低減係数を測定したところ、結果は、厚さ１インチのガラス繊維対照の性能とともに図３にグラフで報告するとおりである。
【００３７】
図３に報告するように、ミネラルウール層の厚さが増加しても、各サブグループ内の３つのデータポイントの比較によって示される通り、ｅＮＲＣの増加が非常に小さいという結果になった。しかしながら、ガラス繊維層の厚さの増加は、データポイントの４つのサブグループの比較によって示される通り、騒音吸収と騒音低減係数（ｅＮＲＣ）の大幅な増加をもたらした。
【００３８】
本発明によれば、より低価格なミネラルウール繊維層の使用によって提供されるコスト節減は、騒音吸収の比較可能な低下という結果にはならない。例えば、比較可能な騒音低減係数値が、本発明のより低価格な構成物によって達成されることが理解されよう。即ち、同様の騒音低減係数値が、厚さ１  １／２”又は１”のガラス繊維表面層を厚さ５／８”のミネラルウール基材層と組み合せることによって提供される。
【００３９】
図３をさらに参照すると、厚さ１”のガラス繊維層を厚さ５／８”のミネラルウール層に塗布することが、ｅＮＲＣを約１．０超に増加させている。これは、厚さ１”のガラス繊維層の対照と比べて、ｅＮＲＣが２０．６９％増加することに対応する。同様に、３／４”ガラス繊維と５／８”ミネラルウールのラミネート物のｅＮＲＣ値は、厚さ１インチの対照に殆ど合致した。このように、ガラス繊維層の騒音吸収特性は保持され、タイルの全体的なコストが、比較的より低価格のミネラルウール層の使用によって低減される。
【００４０】
図４を参照しながら、選ばれた厚さのミネラルウール基材層の上のガラス繊維表面層の厚さを増加させる効果を報告する。この目的のために、一連のラミネート物Ａ〜Ｆを調製した。各一連のラミネート物は、選ばれた一定の厚さのミネラルウール基材層を有し、基材層は、増分的に厚さを上げていったガラス繊維表面層にラミネートされる。ラミネート物Ａ〜Ｆの基材層の厚さはそれぞれ０．４”、０．５”、０．６”、０．７５”、１．０”、及び１．２”に等しい。各基材層を、１／４”、１／２”、３／４”、及び１”の厚さを有するガラス繊維表面層で試験した。層を、上に記載した切断とラミネーションの技法を用いて調製した。
【００４１】
図４に示すように、ラミネート物のそれぞれの騒音低減係数（ｅＮＲＣ）を合計ラミネート物厚さに対して測定しプロットした。各ラミネート物の合計厚さの最小データポイントは、ミネラルウール基材層単独のｅＮＲＣ値に対応する。
【００４２】
図４をさらに参照すると、グラフは、騒音低減係数値と、ガラス繊維表面層の厚さとの間の直線的な関係を示す。即ち、騒音低減係数値は、ガラス繊維層の厚さの増加に応じて直線的に増加する。最小二乗法を用いて、各一連のデータポイントＡ〜Ｆを通る曲線の勾配を下に報告する。例示を明瞭とするために、データポイントＢを通して引いた曲線Ｂ’とデータポイントＦを通して引いた曲線Ｆ’とだけを図面に示す。（曲線Ａ’、Ｃ’、Ｄ’、及びＥ’は示されない）。
【００４３】
【表３】
2017519919.tif 000005
【００４４】
平均勾配は０．４８１６３３、標準偏差は０．０２０４０４、各曲線のＲ二乗値は０．９９の範囲である。このようにして、直線的関係を表す式は次の通りである。
ｅＮＲＣ＝０．４８１６３３（ガラス繊維の厚さ）＋基材のｅＮＲＣ
【００４５】
式と計算を次の通り簡素化して、常用設計近似値を得てもよい。
ｅＮＲＣ＝０．５（ガラス繊維の厚さ）＋基材のｅＮＲＣ
【００４６】
これにより、所望の吸音性に適切である厚さのガラス繊維表面層をより低価格なミネラルウール基材層と組み合わせたものを用いて、騒音低減係数が所望の値でコストが低減されたタイルを設計し生産することが可能となる。
【００４７】
図５を参照すると、タイル構成においてガラス繊維の前面で室内に面しているか露出している表面としてミネラルウールの位置を評価している。ミネラルウール層は、Ｒａｄａｒ（商標）銘柄のタイルを切断することによって作製した。タイルとミネラルウール層は、タイルの元の厚さ全体を通して延在しているようには見えない穴と裂け目を有した。このようにして、０．１８”、０．２６”、０．３１”、０．４０”、及び０．５６”の厚さを有するミネラルウール層を調製した。上記の技法を用いて、１／４”、１／２”、３／４”、及び１”の厚さを有するガラス繊維層を調製し、ミネラルウール層のそれぞれにラミネートした。上に記載したように、試料を、インピーダンス管試験のために調製した。
【００４８】
図５に示すように、ガラス繊維層の厚さは、厚さ０．５６”のミネラルウール層について測定された騒音低減に影響しなかった。これは、ミネラルウールの空気抵抗性が高いことが音波の反射を生じさせ、したがって、音波がミネラルウールを透過することができないことによるものと考えられる。
【００４９】
０．５０”未満のミネラルウールの厚さは、音波がミネラルウール層を通過することから生じると考えられる、ガラス繊維層厚さとの限定的な関係を示した。したがってまた、ガラス繊維の厚さの増加とともに騒音吸収が増加することが検知される。ミネラルウールの厚さが約０．２６以下に近づくにつれ、ガラス繊維厚さと吸音性との間に相関関係があるように思われる。
【００５０】
図５をさらに参照し、ミネラルウールは現在ガラス繊維より低価格で、前者の厚さを最大限にすることに経済的な優先度があることを理解されたい。
【００５１】
ガラス繊維の前面にミネラルウールを位置させることを、図６でさらに評価する。図６は、厚さ１”のガラス繊維層の前面に位置させた厚さ０．１８”のミネラルウール層について、周波数と測定された騒音低減係数との関係を示す。曲線Ａ、Ｂ、及びＣは、これらの試料について測定された平均データを含む。示す通り、騒音吸収係数は、周波数が高くなると低下する。この低下は、厚さ０．１８”のミネラルウールが、より高い周波数がガラス繊維層に入って吸収され得る前にそのより高い周波数を反射するのに充分であることを示すものと考えられる。このことは、干渉するミネラルウール層のないガラス繊維層の期待される性能を示す点線の曲線によってさらに確認される。より詳しくは、ガラス繊維層は、約８００〜１６００Ｈｚの実質的に一定の吸収係数を特徴とする。
【００５２】
本開示が例示によるものであること、及び本開示に含まれる教示の公正な範囲から逸脱することなく、詳細を追加、修正、又は削除することによって種々の変更を行ない得ることが明らかであろう。したがって、本発明は本開示の特定の詳細に限定されないが、但し、以下の特許請求の範囲が必然的にそのように限定される範囲はその限りではない。
【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６】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月25日(2016.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維層とミネラルウール層とを含む、改善された吸音特性を有する多層防音パネルであって、
前記ガラス繊維層は、ガラス繊維を少なくとも約５０重量％含む繊維含有量と、構造剛性を提供する関連バインダーと、約１ｌｂ／ｆｔ３〜約２０ｌｂｓ／ｆｔ３の密度とを有し、
前記ミネラルウール層は、ミネラルウール繊維を少なくとも約５０重量％含む繊維含有量と、構造剛性を提供する関連バインダーと、約８ｌｂｓ／ｆｔ３〜約２０ｌｂｓ／ｆｔ３の密度とを有し、
前記ミネラルウール層は、前記ガラス繊維層より密度が高く、
前記パネルは、前記ガラス繊維層と前記ミネラルウール層によって実質的に提供される合計の厚さを有し、
前記ガラス繊維と前記ミネラルウール層は、ラミネート加工、ニードリング、接着、又はそれらの組合せによって一緒に接合され、前記パネルを自立させる構造剛性を有し、
前記パネルは、少なくとも約０．５の騒音低減係数値を有し、
前記パネル騒音低減係数値は、前記ガラス繊維層の厚さの増加に応じて直線的に増加し、
前記パネルは天井タイルであり、前記ミネラルウール層の厚さは約５／８”であり、前記ガラス繊維層の厚さは約３／４”〜約１”の範囲にあり、前記ガラス繊維層はエアレイドガラス繊維表面層であり、前記ミネラルウール層は水縮充加工されたミネラルウール基材層であり、前記ガラス繊維層は、約３ミクロン〜約１５ミクロンの範囲の直径と約５ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲の長さとを有するガラス繊維を含む、
多層防音パネル。
【請求項２】
前記騒音低減係数は、前記ミネラルウール層と前記ガラス繊維層の吸音特性を合わせたものによって決定される、請求項１に記載のパネル。
【請求項３】
前記騒音低減係数値は、式：
騒音低減係数＝０．５（ガラス繊維層のインチ厚さ）＋ミネラルウール基材の騒音低減係数
によって一般的に記載される、請求項１に記載のパネル。
【請求項４】
前記天井タイルは、室内に面する前面側と反対側の裏面側とを有し、前記ガラス繊維層は前記前面側に位置し、前記ミネラルウール層は前記裏面側に位置する、請求項１に記載のパネル。
【請求項５】
前記タイルの前記の室内に面する前面側で前記ガラス繊維層に取り付けられたガラス繊維ベールをさらに含む、請求項４に記載のパネル。
【請求項６】
前記天井タイルの合計厚さは、約１−３／８”〜約１−５／８”の範囲にある、請求項４に記載のパネル。
【請求項７】
前記天井タイルの合計厚さは、前記ミネラルウール層と前記ガラス繊維層の厚さを合せたものに実質的に等しい、請求項１に記載のパネル。
【国際調査報告】
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