(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰とセメントを混合して造粒したセメント含有量５〜５０重量％の石炭灰粒状物と硬化温度が８０〜２００℃の範囲にある熱硬化性合成樹脂系のバインダーとを成形、硬化させてなる多泡質の吸音パネルと、石炭灰と硬化温度が８０〜２００℃の範囲にある熱硬化性合成樹脂系のバインダーとを成形、硬化させてなる密実質の遮音パネルとを複合させてなる吸遮音パネル。
【請求項２】
前記吸音パネル及び／又は遮音パネル中の表面近傍のみが充填材で補強されてなる請求項１記載の吸遮音パネル。
【請求項３】
前記充填材が無機繊維質のものである請求項２記載の吸遮音パネル。
【請求項４】
前記吸音パネルと遮音パネルとが積層一体化してなる請求項１〜３のいずれか記載の吸遮音パネル。
【請求項５】
前記吸音パネルと遮音パネルとの間に繊維質の吸音材の層を設けてなる請求項１〜３のいずれか記載の吸遮音パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、石炭灰を主原料とする吸遮音パネルに関するものである。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
従来、吸音材については種々のものが開発されており、例えば、実公平６−３０８２０号公報には、石炭灰の微粉を所望径に造粒した骨材を無機質バインダーで結合し、内部に連続した空隙を有する板体として焼結成形した吸音材が開示されている。
また、特開平６−１１８９６５公報によれば、粒子径０．８〜３．０ｍｍの無機質粗粒と、粒子径０．１〜０．８ｍｍの無機質細粒とを、所定の割合で配合し、イソシアネート、ポリオール等の樹脂を混合して加熱硬化成型した吸音材も公知であり、ここで、無機質細粒および粗粒には、天然石、砂、セラミック粒子、金属粉が用いられる。
【０００３】
さらに、複数の層から構成される吸音材についても、従来より種々のものが知られており、例えば、特開平６−１０８５５２号公報には、第１吸音材、層間空気層、第２吸音材、および背後空気層の複数層からなり、層間空気層の層厚を全ての層の合計層厚の３０〜４０％としたことを特徴とする吸音材が開示されている。
しかしながら、実用的で、遮音性能に優れ、さらに耐候性のある吸遮音パネルについては、現在のところ知られていない。
【０００４】
【発明の目的】
本発明の目的は、軽量で低廉な石炭灰を主原料とすることにより、遮音性能に優れた吸遮音パネルを提供することにあり、併せて、火力発電所等で副生する石炭灰の有効利用を図るものである。
【０００５】
【発明の構成】
本発明の吸遮音パネルは、石炭灰を粒状化した石炭灰粒状物と無機繊維等の必要により加えられる充填材とバインダーとを成形、硬化させてなる多泡質の吸音パネルと、石炭灰と無機繊維等の必要により加えられる充填材とバインダーとを成形、硬化させてなる密実質の遮音パネルとを複合させてなることを特徴とするものである。
【０００６】
前記吸音パネルと遮音パネルとは積層一体化してなることが好ましい。
また、前記吸音パネルと遮音パネルとの間には、繊維質の吸音材の層を設けてなることが好ましい。
【０００７】
【発明の具体的な説明】
以下、本発明の吸遮音パネルについて具体的に説明する。
【０００８】
本発明の吸遮音パネルは、吸音パネルと遮音パネルとを複合したものである。先ず、吸音パネルについて説明する。吸音パネルに用いられる吸音材としては、従来より、多泡質の材料が用いられており、本発明においても内部に気泡が連続して形成された材料を用いることにより音が吸収され易い構造となっている。本発明では吸音材の主原料として石炭灰を粒状化した石炭灰粒状物を使用する。
【０００９】
本発明において石炭灰とは、フライアッシュ、クリンカアッシュ、シンダーアッシュを含み、更にコークス灰も含む。しかしながら、これら石炭灰のなかでは、石炭火力発電所の煙道に設けられた集塵機によって排ガス中の微粒子状の灰分を集めたものであるフライアッシュが、最も利用し易く好ましい。フライアッシュは、現在のところコンクリート用混和材のほか、路盤材、土壌改良材、軽量骨材などへの利用が図られているものの、灰捨地や埋立地に投棄される量も相当量に昇る。
使用するフライアッシュの化学組成や比表面積には格別の制限はなく、ＪＩＳで規格化されたものも、それ以外のものも使用可能である。
【００１０】
石炭灰を使用して、吸音材の内部に連続気泡を形成するには種々の方法が考えられるが、本発明では石炭灰とセメントとの水和反応を利用して連続気泡を形成する。この際、石炭灰とセメントとを直接混合してもよいが、市販されている、石炭灰とセメントを混合して造粒したもの（以下、石炭灰粒状物という。）を用いるのが好ましい。
【００１１】
石炭灰粒状物におけるセメントの含有率は、５〜５０重量％、好ましくは１０〜４０重量％である。５重量％未満では、粒状物の強度が低く成形圧力により破壊され易く、連続気泡を形成しにくい。他方、５０重量％を越えると、フライアッシュの利用率が低下するとともに、粒状物の表面が緻密になり過ぎ、吸音性能が低下する。また、上記範囲外では均一な粒子に造粒しにくいという問題点もある。
【００１２】
石炭灰粒状物の粒径は可及的に均一の方がよいが、絶対的な条件ではない。例えば、９０％以上の粒子の粒径が０．２〜４．０ｍｍの範囲に入ることが好ましい。粒径が０．２ｍｍ未満であると、成形時に細粒が下層に偏析し、均一な空隙構造をもった多孔質体を形成できない。他方、粒径が４．０ｍｍを越えると、粒子形態が歪になり、均一な厚さの積層体を形成するのが困難となる。また、パネルの正面となる吸音材層の表面には、吸音材層の内部よりも細粒のものを用いれば見栄えがよい。
【００１３】
本発明では吸音パネルの強度を高めるために、吸音材中に充填材を混合してパネルを補強することが望ましい。また、充填材で補強する部分は吸音パネルの表面近傍が好ましい。充填材としては無機繊維質のものが好ましく、具体的には、チョップドストランド状、マット状、またはネット状の、ガラス繊維やロックウールを用いることができる。ビニロンやポリエステルなどの合成繊維も使用可能である。
【００１４】
本発明の吸音パネルは、前記石炭灰粒状物と必要により加えられる充填材とをバインダーにより成形、硬化させたものである。
バインダーとしては、有機系および無機系のバインダーのいずれもが使用可能であるが、石炭灰粒状物を接着して吸音材を製造する上では、硬化温度が８０〜２００℃の範囲にある熱硬化性合成樹脂系のバインダーを用いることが好ましい。このような合成樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、リグニン樹脂などを挙げることができるが、特に、フェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂の場合、石炭灰粒状物に対する混合割合は、１．５〜２５重量％、特に、５．０〜１５重量％が好ましい。１．５重量％未満では、粒状物同士や粒状物と充填材を十分結合できず強度が低い。他方、２５重量％を越えると、粒状物同士の空隙が充填され、吸音材に適した多孔質構造を形成することができない。
【００１５】
吸音パネルを製造するには、石炭灰粒状物、充填材およびバインダーを単純に混合して製造してもよいし、あるいは、予め石炭灰粒状物の表面をバインダーで被覆した後、充填材と必要により追加するバインダーを混合して製造してもよい。次に、これらの混合物または粒状物を金型などに入れ、必要に応じて滑材を混合して、加熱および／または加圧して乾式製法により成形する。勿論、湿式製法によって製造してもよい。
【００１６】
このようにして得られた吸音材の空隙率は５〜７５％、好ましくは１０〜５０％程度となるが、当該空隙率は石炭灰粒状物におけるセメント量、石炭灰粒状物に対するバインダー量、および、プレス圧・温度条件等により調整することができる。
【００１７】
次に、遮音パネルについて説明する。前記したように、遮音パネルは石炭灰と無機繊維等の必要により加えられる充填材とバインダーとからなるが、石炭灰、充填材およびバインダーは共に、前記吸音パネルについて説明したものを使用することができる。しかしながら、空隙の生じやすい石炭灰粒状物は使用しないかまたは少量に止めるべきである。バインダーとしてフェノール樹脂を用いた場合、石炭灰に対する混合割合は、１．５〜５０重量％、特に、５．０〜２０重量％が好ましい。１．５重量％未満では、十分な強度が得られない。他方、５０重量％を越えると、安価な石炭灰の比率が低下し、経済性が悪くなる。また、この遮音パネルは前記吸音パネルと同様にして製造することができる。なお、石炭灰、充填材およびバインダーとからなる成形体である遮音パネルの内部には、連続した気泡は形成されず、音が反射され易い密実質の構造となる。
【００１８】
本発明では、吸音特性を改善するために、前記吸音パネルと遮音パネルの間に繊維質の吸音材の層を設けてもよい。このような繊維質の吸音材としては、ガラス繊維、ロックウール、各種の合成繊維を挙げることができる。また、吸音パネルと遮音パネルの両層間に空気層を介在させてもよいし、発泡樹脂材料、塩化ビニルフォーム、ポリエチレンフォーム、軟質ウレタンフォームなどの柔軟材料を配設してもよい。
【００１９】
図１は、本発明の好ましい実施態様である吸遮音パネルの断面図であり、吸音パネル１、繊維質の吸音材２、遮音パネル３の順に積層一体化されている。符号４は無機繊維質の充填材である。
【００２０】
【実施例】
以下に本発明の好ましい実施例を示す。
【００２１】
製造例１（吸音パネル）
９０％以上の粒子が粒径０．３〜１．６６ｍｍの範囲に入る石炭灰セメント造粒体（東北電力製、ファイヤービーズ）を約１４０℃に予熱し、この造粒体に対して５重量％のノボラック型フェノール樹脂（旭有機材工業社製、ＳＰ−６９０５）を混練して造粒体の表面に樹脂を溶融被覆した後、該フェノール樹脂に対して１５重量％のヘキサミンを含む冷却水および少量の滑材を加えて樹脂被覆造粒体（Ａ）を調製した。また、９０％以上の粒子が粒径０．２〜４．０ｍｍの範囲に入る前記石炭灰セメント造粒体１００重量部に対して、１０重量部のノボラック型フェノール樹脂（新日鐵化学製、ＮＨ−７００１）を混合した造粒体混合物（Ｂ）を準備した。
【００２２】
次に、底面８２ｃｍ×８２ｃｍの金型内に、樹脂被覆造粒体（Ａ）７４５ｇ、チョップドストランド（日東紡績製、ＲＳ−２４０ＰＲ−３４８ＣＳ）１１０ｇ、造粒体混合物（Ｂ）３０００ｇ、チョップドストランド１１０ｇ（同）、造粒体混合物（Ｂ）１５００ｇの順に交互に散布し、積層体を形成した。この積層体を熱プレスに入れて、加熱温度１６０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ2 、時間１０分の条件で熱硬化して成形した。
【００２３】
得られた成形体を幅３０ｍｍ、長さ２００ｍｍに切り出した吸音板１に対して、３点曲げ試験を行い、その測定結果を表１に示した。なお、吸音板１における石炭灰の使用率は７３重量％であった。
また、この成形体１０ｍ2 分を用い、背面空気層を５０ｍｍ取った吸音板２について、残響室法吸音率を測定し、その結果を表２に示した。
なお、使用した石炭灰セメント造粒体の空隙を吸水法で測定した結果、２９．０％であった。
【００２４】
製造例２（吸音パネル）
製造例１で準備した造粒体混合物（Ｂ）のみを用い（即ち、樹脂被覆造粒体（Ａ）と無機繊維質の充填材を使用せずに）、これを製造例１と同様の手法で８２ｃｍ×８２ｃｍの金型内に５３８０ｇ散布した後、熱プレスによって成形した。製造例１と同様にして切り出した吸音板３に対して３点曲げ試験を行い、その測定結果を表１に示した。
【００２５】
比較製造例１（吸音パネル）
製造例１の樹脂被覆造粒体（Ａ）と造粒体混合物（Ｂ）に代えて、９０％以上の粒子が粒径０．３〜１．０ｍｍの範囲に入るシリカ粒子を用い、製造例１と同様の手法で樹脂率５％となるようにフェノール樹脂を被覆した樹脂被覆シリカ（Ｃ）を調製した。
【００２６】
次に、製造例１と同様にして底面８２ｃｍ×８２ｃｍの金型内に樹脂被覆シリカ（Ｃ）６００ｇ、チョップドストランドとフェノール樹脂の混合物１５０ｇ、樹脂被覆シリカ（Ｃ）２４７０ｇ、チョップドストランドとフェノール樹脂の混合物１５０ｇ、樹脂被覆シリカ（Ｃ）７５０ｇの順に交互に散布積層し、チョップドストランドが樹脂被覆シリカ中に分散した積層体を形成した。この積層体を熱プレスに入れて製造例１と同様に成形体を作成した。
【００２７】
製造例１と同様にして、得られた成形体を切り出した吸音板４に対して、３点曲げ試験を行い、その測定結果を表１に示した。また、背面空気層を５０ｍｍ取った吸音板５について、残響室法吸音率を測定し、その結果を表２に示した。
なお、使用したシリカ粒子の空隙率を吸水法で測定した結果、０．１％であった。
【００２８】
製造例３（遮音材）
ブレーン法による比表面積が１５００〜４０００ｃｍ2 ／ｇの範囲に入る石炭灰（東北電力製）９０重量部とノボラック型フェノール樹脂（新日鐵化学製、ＮＨ−７００１）１２５重量部とを混合した石炭灰混合物（Ｄ）を準備した。
【００２９】
次に、底面８２ｃｍ×８２ｃｍの金型内に、石炭灰混合物（Ｄ）３００ｇ、チョップドストランド１３０ｇ、石炭灰混合物（Ｄ）１２，３３０ｇ、チョップドストランド１３０ｇ、石炭灰混合物（Ｄ）９００ｇの順に散布して、サンドイッチ構造の積層体を形成した。この積層体を熱プレスに入れて製造例１と同様に成形した。製造例１と同様にして切り出した遮音板１に対して３点曲げ試験を行い、その測定結果を表１に示した。なお、遮音板１における石炭灰の使用率は８８重量％であった。
【００３０】
また、この成形体を長さ２３５０ｍｍ、幅８２０ｍｍに形成した遮音板２に対して、ＪＩＳ  Ａ−１４１６により、実験室における音響透過損失を測定し、その結果を図２に点線で示した。なお、図２中、一点鎖線はＤ−３０（ＪＩＳ  Ａ−１４１９により規格化された建築物の遮音等級）の等級曲線を示す。
【００３１】
実施例１（吸遮音パネル）
製造例１で得られた吸音板１（長さ２３５０ｍｍ、幅８２０ｍｍ）の裏面に、２５ｍｍの間隙をもって製造例３で得られた遮音板２を配置し、この間隙にロックウールを充填して吸遮音パネルＰを製作した。この吸遮音パネルＰを用い、吸音板１を音源側として、製造例３と同様の音響透過損失を測定した。その結果を図２に実線で示す。
【００３２】
【表１】
0003848674.tif 000002
【００３３】
【表２】
0003848674.tif 000003
【００３４】
【発明の効果】
（１）本発明の吸遮音パネルは、安価な材料と経済的な製造方法により製作できる上に、高い遮音性能を有している。即ち、音響透過損失試験においてＤ−３０等級を確保している。
【００３５】
（２）本発明の吸遮音パネルは、石炭灰の含有率の低い方の吸音材でも７０％程度となり、石炭灰の使用率が高く、火力発電所等で副生する石炭灰の有効利用を図ることができる。
【００３６】
（３）本発明の吸遮音パネルは機械的物性に優れている。即ち、遮音材は２００ｋｇ／ｃｍ2 以上の曲げ強度を有しており、パネルとしても高強度である。また、乾式製法で製造すれば、焼成しないのでコストが低く、製作も容易であるとともに、経時変化による反り、収縮が起きず、寸法安定性が高い。
【００３７】
（４）而して、本発明の吸遮音パネルは、各種工場の防音壁や遮音壁、火力発電所等におけるボイラー周辺の防音壁、道路防音壁、集合住宅や事務所等の建築物の遮音壁や間仕切り壁等に幅広く適用することができるという優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸遮音パネルの断面図である。
【図２】遮音板２と吸遮音パネルＰの遮音性能を、音響透過損失により表したグラフである。
【符号の説明】
１  吸音パネル
２  繊維質の吸音材
３  遮音パネル
４  無機繊維質の充填材
【図１】
0003848674.tif 000004
【図２】
0003848674.tif 000005