JPH051955B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は遮音性能にすぐれた石こうボードに関
する。

（従来の技術） 近年、建材に対する要求が多様化している。省
資源、省エネルギー等の経済性の観点から断熱性
能が、また、安全性の観点からは耐火性能が求め
られているが、居住環境の改善の為に遮音性能が
特に強く求められるに至つている。また、建築コ
ストの低減、居住空間の拡大等の目的で、一般に
建材の軽量化や薄型化が促進されている。この様
な状況にあつて建材としての石こうボードは、こ
れ等の新たな要求に良く合致していることより、
極めて大量にまた広範囲に用いられるに至つてい
る。また、これ等の要求が高度化するにつれて、
その目的に合わせて、より高性能の石こうボード
も開発され生産されている。しかし、最近の騒音
公害の深刻化、居住者の静穏への欲求の高まりに
対し、既存の石こうボードでは、必ずしも対応で
きない事態が頻発するに至つている。

即ち、石こうボードを単独で、または複合し
て、各種建築物に適用した際に石こうボード固有
の、または例えば壁体を構成した場合の壁構造全
体の特性としての遮音欠損の出現が、遮音上の重
大な問題として今日クローズアツプされている。

一般に、材料または構造体の遮音性能は、総重
量や厚さ等によつてほぼ規定され、これ等を増大
させれば、質量則の原理によりその遮音性能も全
般的には向上する。石こうボードの高密度化や厚
肉化による重量化は、この意味で一定の効果を有
している。しかしながら、先に述べた遮音欠損は
今だに殆んど改善されるに至つていない。ここに
遮音欠損とは、板材のコインシデンス効果や、構
造体全体の共鳴によつて、特定周波数領域の遮音
性能が著しく低下する現象である。この遮音欠損
の出現領域が、例えば125〜4000Hzと言つた主要
可聴音域と重なると、その音域の透過音によつて
様々な騒音トラブルが生じ、例えば居住環境を著
しく悪くしている。

コンクリート集合住宅に広く採用されている、
コンクリートスラブ素面に接着材を介して表面材
として石こうボードを付設してなる所謂GL工法
壁において、200Hz付近の低音域に構造的要因に
よる共鳴が、2000〜4000Hz付近の高音域に石こう
ボード（表面材）のコインシデンス効果が生じ、
それぞれ著しい遮音欠損を生じさせている。この
ため、施工性、経済性等に極めて優れた工法とし
て普及してきたが、近時その施工量が減少の傾向
にある。

この遮音欠損に対し、材料や壁体の重量化を図
つたり、中空層を拡大したりして遮音欠損出現周
波数を主要可聴域外に移動させる方法や構成材料
の制振化を図つたり、表面材の固定方法を変更し
たりして共振を抑制する方法が考えられ、実施さ
れたが、いずれも改善されるに至らなかつた。

近時のステレオ、カラオケ、各種の大型モータ
ー、コンプレツサー、フアン等の高出力騒音源の
著増につて、既存の対策では十分な対応が図れな
いことより、前記した遮音欠損の改善が強く要望
されている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記GL工法壁に表面材として用いられている
石こうボードは焼石こうに水、パルプ、発泡剤等
を加え混合したスラリーをじょうぶな紙の間には
さみロール掛けして成型されたものであるが、軽
量性、熱および水分に対する非伸縮性、耐火性、
（切削）加工性等に優れていることよりコンクリ
ート集合住宅スラブ壁面の表面材（前記したGL
工法も含め）や各種間仕切壁の面材等として多用
されている。

石こうボードは、通例７mm程度から10数mm程度
で用いられているが、特に遮音性が求められる用
途には何枚かのボードを積層するか数10mmの特製
グレードのものが用いられている。また、スラリ
ー中に砂等の無機質充填材を均質に混入した石こ
うボードも特殊用途向に開発されている。しかし
ながら、これらの石こうボードはいずれも面密度
を均等に重量化した均質な面材で形成されている
ため、石こうボード単独でもこれを用いた構造体
であつても、質量則にもとずく遮音効果は期待で
きても前記した遮音欠損は何ら改善されてはいな
い。

本発明は前記石こうボードの特徴を減殺せずに
前記遮音欠損を著しく改善した石こうボードに係
る。かつこの石こうボードを用いることにより前
記したGL工法壁等の遮音欠損を改善したもので
ある。

（問題点を解決するための手段） すなわち、面密度を異にする複数の領域からな
る石こうボードであつて、前記複数の領域がそれ
ぞれ有する加重平均面密度のうちの最大値と最小
値の比を1.2以上として形成される石こうボード
に関し、特に、粉体又は粒体状の重量骨材、繊維
質材料、網状材料等から選ばれた少なくとも１種
を前記石こうボードの成型に際してボードの内部
又は表面に不均質に混入、挿入等して、面密度を
異にする複数の領域を形成し、かつ該複数領域の
面密度比が最大と最小で1.2以上として形成して
なる石こうボードに関するものである。

石こうボードは他の建材、金属系は勿論石やコ
ンクリート系と比しても曲げ剛性が小さい建材で
あることより、ボード中の複数の領域において面
密度を異ならしめたとき、該複数の領域の音及び
振動に対する挙動が均等な面密度からなる均質な
ボードに比し、大きく分離する傾向にあることを
本発明者は見出した。

このため例えば入射音の特定成分と板材の曲げ
振動との協同的作用によるコインシデンス効果に
よる遮音欠損を不均質化ボードを用いることによ
り前記均質ボードに比べ、はるかに平準化された
ものに改善する事ができることがわかつた。また
二（多）重壁構造の質量・（空気）バネ・質量系
の共振である低音域の共鳴透過に対しても、面密
度の異なる領域毎にその共振周波数にずれが生じ
易くやはり、遮音欠損を大巾に改善する事もわか
り、本発明に至つた。

この様に石こうボードは、その曲げ剛性が比較
的小さい事により、その面密度を不均質化し、遮
音欠損を改善する事が容易な利点を有する事が判
つたが、さらにもう一つ大きな利点のある事も見
出された。それは、石こうボードの製造過程で不
均質化のために充填物を混入または挿入しても、
その曲げ剛性の変化が比較的小さいために、例え
ば砂等の重量骨材を部分的に混入しても、その部
分の面密度の増加に対する曲げ剛性の増加があま
り大きくならないため、欠損周波数の分散化によ
る遮音欠損の改善には極めて好都合となることで
ある。

本発明に係る石こうボードはボードの製造過程
で充填剤等を混入、挿入等して不均質ボードを一
体的に成形できるため、部分積層により不均質化
を図つたボードより加工、材料費、施工後の表面
のそりの発生のおそれがない等の利点も有する。
不均質化の形成としては、石こうボード成形過程
において、石こうスリラー内部又は表層部に以下
に説明する充填材を部分的に混入又は部分的に不
均質となるよう挿入し形成される。用いられる充
填材としては、粉体または粒体状の重量骨材、繊
維質材、網状材料等が用いられる。

重量骨材としては、鉄、鉛、亜鉛、アルミニウ
ム、バリウム、カルシウム、ケイ素、炭素等の金
属及び無機物またはこれらの酸化物、硫化物、塩
化物、水酸化物、炭酸化物その他の各種の塩並び
にこれ等を主成分とする鉱石等を原料とし、これ
等から得られる粉体または粒体状のものであり、
好ましくは砂、酸化鉄粉、硫酸バリウム粉等が用
いられる。

繊維質材料としてはガラスウール、ロツクウー
ル、金属繊維等が好ましく用いられる。なお、繊
維質材料は解砕して混入使用してもよく、石こう
スリラーの浸入を妨げない程度の圧密マツト状に
して挿入使用してもよい。網状材料としては、金
属製網等を好ましく用いることができる。網状材
料は石こうボード内部又は表層部に部分的に挿入
してもよく、全面張りとし一部を折返してその部
分を多重として不均質化してもよい。これら充填
材の好ましく特性としては、比重が大きく、硬度
が小さく、極力線繊維径または粒径が小さいこと
である。また親水性材料も好ましく用いられる。

次に、このように充填材を混入してなる石こう
ボードに於いて、充填材を混入もしくは高密度に
混入した面密度の大きい領域と、充填物を混入し
ない、もしくは、低密度に混入した面密度の小さ
い領域の、面密度の異なる複数の領域において、
それぞれの領域が有する加重平均面密度における
最大面密度ｍMAXと最小面密度mMINの比、ｍ
MAX／ｍMINが1.2以上となる事が必要である。
これによつて、石こうボード上に生ずるコインシ
デンス効果によるc域（c：コインシデンス限界
周波数）での欠損、並びに二（多）重壁構造にお
ける低音域の共鳴透過によるrmd域（rmd：低
音域の共鳴透過周波数）での欠損がそれぞれ大き
く改善される。その理由は、複数の領域間の面密
度（領域内の加重平均面密度）が約20％異なる
と、その欠損周波数は、（cについても、rmdに
ついても）約10％移動し、石こうボードあるいは
その構造体の著しい遮音欠損の生起する周波数が
分散され、結果的に、遮音欠損が平準化されるか
らである。なお、前記比が1.2未満では分散化効
果が弱く本発明の目的に適さない。

この効果をさらに大きくする為には、ｍ
MAX／ｍMIN比をより大きくする事が有効で
1.5以上が好ましい。この時、欠損周波数は大略
20％以上のずれを生じ、大きな欠損の分散化効果
を発揮する。また、あまり大きくしても曲げ剛性
が大となつて、製造や使用が困難となることよ
り、実用的に30以下とすることが好ましい。尚、
この不均質化領域の設定に当つては、面積・形
状・配置等が重要な因子となるが、総合的に以下
の条件を満たす事が望ましい。即ち、各部分の面
密度について石こうボード全体の平均面密度よ
り10％以上大または少なる面密度ｍ⁺またはｍ^-を
持つ面積が、それぞれ石こうボード全体面積の25
％以上、75％以下である事、および、面密度がｍ
^＋またはｍ^-の各領域中に含まれ、その領域の境界
に少なくとも２点で接する円のうち最も大なるも
の、つまり、領域に内包される最大円について、
その直径が３cm以上、好ましくは10cm以上でかつ
2m以下である事である。この様な条件を満たす
と、各領域毎の振動性状の相対的分離が促進さ
れ、遮音欠損の分散化効果が高まり、遮音欠損が
非常に大きく改善される。

すなわち、25％及び３cm以下では遮音欠損の分
散化が不充分となつて本願発明の目的を達成でき
ず、またそれぞれの領域に内包される最大円の直
径は実用的（製造上、使用上、コスト上）に2m
以下であることが好ましい。

以下に添付の図面にもとづき本発明に係る石こ
うボードの構成例を説明する。

第１図は粉粒体として川砂を用い、石こうボー
ド中の平面のほぼ半分に前記砂を混入し形成した
ものであり、第２図は格子状に平面を分割し、対
角線状に粉粒体を混入して面密度を高くし形成し
たものである。第３図は繊維質材としてグラスウ
ールを用い、該グラスウールを縦半分の面積に混
入し形成したものである。第４図は網状材料とし
ての金網を部分的（約40％）に複層として厚くし
石こうボード全体にわたり挿入し形成したもので
あり、第５図は網状材を折返して、該折返し部分
を複層として面密度を高くし石こうボード中に連
続的に挿入する状態を示したものである。

なお、これらは例であつて、必ずしもこれらに
限られないのはいうまでもない。

（実施例） 比較例１および実施例１ 従来の市販石こうボード（厚さ９mm面密度6.5
Kg／m²）90cm×180cm板の遮音性能をJIS−Ａ−
1416「実験室における音響透過損失の測定方法」
に準拠し測定した（比較例１）。その結果を第８
図に示す。図に示す如く約4000Hzにコインシデン
ス効果による著しい遮音欠損が出現している。こ
れに対し第１図に示す如き石こうボードの半分に
砂を充填して面密度を不均質化し成形した不均質
化石こうボード（実施例１）の音響透過損失を比
較例１と同様に測定した。充填した砂は、平均粒
径約600μの川砂を用い、充填量は充填部分１m²
当り約3.5Kgであり成形したボードの重量化部分
の面密度は約9.5Kg／m²であつた。なお、用いた
石こうボードは90cm×180cmで厚さ９mmであり、
砂を充填していない部分の面密度は6.5Kg／m²で
あつた。この不均質化石こうボードの音響透過損
失（以下略してT.Lと呼ぶ）の測定結果を同じく
第８図に示す。この結果は、分散化効果により、
4000Hzの先の比較例１の落ち込み部分を約5dB改
善している。また、重量増による質量則上の寄与
によつて、ほぼ前音域にわたつて約0.5〜2.0dB
T.L.を向上させている。本実施例１では、ｍ
MAX／ｍMINは9.5／6.5＝1.46となり、コイン
シデンス効果による、欠損周波数（c）は、約
4000Hzから約5000Hz以上へと分散化され、欠損部
分がこの音域でかなり平準化されている事が判
る。なお、通例、質量則にもとづき5dBの遮音の
改善を図るには壁厚（ここでは石こうボードの厚
み）を倍にする必要があり、しかも壁厚を厚くし
ても前記した如く遮音欠損は改善されないのであ
る。本発明は壁厚を変えずに遮音欠損を見事に解
決したものである。

比較例２，３および実施例２，３ 比較例１で用いた石こうボード２枚を用いグラ
スウール（厚さ25mm密度45Kg／m²）をはさんで第
６図にその断面を示す構造の90cm×180cmのパネ
ルを作製し（パネルの面密度約15Kg／m²）、T.L.
を測定した（比較例２）。その結果を第９図に示
す。図に示す様に200Hz付近で二重壁の低音域の
共鳴透過により、また4000Hz付近ではコインシデ
ンス効果によりそれぞれ大きな遮音欠損を生じさ
せている。この為、遮音等級曲線をあてはめる
と、中・高音域で比較的他界遮音性を持ちながら
Ｄ−30を下廻つており、遮音等級評価では、ほぼ
Ｄ−25程度となる。次に従来の遮音欠損に対する
基本的な対策となつている欠損周波数の加聴域外
への一括的移動思想に基づいて、面材部分の重量
化を図つた比較例３は、先のパネルの面材部分
（２枚とも）を厚さ15mmの石こうボードに変更し
た。この為、パネルの全厚さは、43mmから55mm
へ、面密度は約15Kg／m²から約24Kg／m²に増加し
た。このパネルのT.L.測定結果を同じく第９図
に示すが、遮音欠損周波数が低音域、高音域とも
約1/3オクターブ程度移動したものの、その遮音
欠損は依然として大きく、殆んど改善されていな
い。

一方、このパネルの面材部分を第１図に示し実
施例１で用いた不均質化石こうボードに変更し
（不均質化部分を対向させた）、同じくT.L.を測
定した（実施例２）。その結果を第９図に示す。
図に示す如く、低音域並びに高音域での遮音欠損
が同時に大巾に改善されている。その改善量は、
低音域で5dB、高音域では6dB近くに達してい
る。また欠損部分がかなり平準化し、平坦になつ
ている事がわかる。尚、比較例２に対し、パネル
の面密度の増加は約15Kg／m²から約18Kg／m²（平
均）の３Kg／m²の増加に止まり、厚さ増は全くな
い。次に第７図に示す様に90cm×180cm板を４つ
の不均質領域で構成し、石こうボード中に川砂を
混入して形成した面密度を４種類にした不均質化
石こうボードを用いて、前述のパネル（第６図）
を構成し、そのT.L.を測定した所、第９図に示
す様に欠損部分がさらに大巾に改善され、その改
善量は低音域では約6dB、高音域でも約8dBとな
り、ほとんど欠損部分が解消された。これは、不
均質化の範囲、即ちｍMAX／ｍMINを大きくと
り、しかもその面密度を多段階に不均質化した事
により達成されたものと考えられる。尚本例の石
こうボードの各不均質化領域の面密度は、図で示
すＤ領域が6.5、Ｃ領域が8.0、Ｂ領域が9.5および
Ａ領域が11.0Kg／m²であつた。パネルの平均面密
度は約19，５Kg／m²であり、厚みは９mm、ｍ
MAX／ｍMINは1.69であつた。

（発明の効果） 以上の様に、本発明に係る石こうボードは、全
体的な重量増をわずかな範囲に止め、厚さ増を必
要とせずに、従来の対応では殆んど改善し得なか
つた遮音欠損を大巾に改善するものであり、しか
も石こうボードの特質を殆んど損ねていないた
め、GL工法壁には勿論、他の壁材、間仕切材に
も好適に用いられるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明に係る面密度を異に
する複数の領域からなる石こうボードの構成例を
示す図であり、第１図及び第２図は粉粒体を用
い、第３図は繊維質材料を用い、第４図は網状材
料を用いて不均質化した石こうボードの平面状態
図である。第５図は網状材料を石こうボード内で
折返して複層とした状態を示す図であり、第６図
は比較例２，３及び実施例２，３で用いたパネル
の断面図であり、第７図は実施例３で用いた石こ
うボードの平面状態図であり、第８図は比較例１
及び実施例１の音響透過損失を示す図であり、第
９図は比較例２，３及び実施例２，３の音響透過
損失を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 面密度を異にする複数の領域からなる石こう
   ボードであつて、前記複数の領域がそれぞれ有す
   る荷重平均面密度のうちの最大値と最小値の比を
   1.2以上30以下とし、前記平均面密度の10％以上
   大または小の面積が石こうボード全体の面積の25
   ％以上75％以下とし、かつ前記複数の領域に内包
   する最大円の直径が３cm以上2m以下として形成
   されることを特徴とする遮音性にすぐれた石こう
   ボード。