JPH0622960B2 - 衝撃緩衝材、防音床、および、制振シート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、衝撃緩衝材、防音床、および、制振シート
に関する。

〔従来の技術〕

従来、集合住宅（例えば、マンション）等の床は、カー
ペット貼りが多かった。

ところが、カーペットにはダニが発生しやすく衛生上問
題があり、掃除等のメンテナンスが困難なこともあっ
て、近年、木質系の床に移行してきている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、木質系の床では、つぎのような問題が顕
在化しつつある。

カーペット貼りのときには、下階にまで伝わるような床
衝撃音は少ないが、木質系のような硬めの床だとちよっ
としたことで下階にまで伝わる床衝撃音が発生する。足
音やスプーン落下音等の衝撃音でも、下階まで良く伝わ
り騒音の原因となるのである。

木質系の床では、エアロビクスやジャズダンスする人が
飛び跳ねたりした際、人が床から受ける反力が大きく、
足の疲労が大きい、膝を傷める等という問題もある。

また、自動車等の振動を発生する機械は、電子機器の導
入や人間環境の見直しなどから、その振動の影響をでき
るだけ小さくしようとする方向にある。

この発明は、上記事情に鑑み、加わる衝撃力や振動を効
果的に緩和し、衝撃音や反力を小さくすることのできる
衝撃緩衝材、防音材、および、制振シートを提供するこ
とを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、請求項１記載の発明の衝撃緩
衝材は、木質の表面板の裏側にスチレン・ブタジエンラ
バーと天然ゴムを配合した発泡体シートを密接するよう
にして設けてある。

請求項２記載の発明の防音材は、木質の表面板の裏側に
スチレン・ブタジエンラバーと天然ゴムを配合した発泡
体シートが密接するようにしている。

請求項３〜４記載の制振シートは、スチレン・ブタジエ
ンラバーと天然ゴムを配合した発泡体をシート状に形成
したものである。

請求項４記載の制振シートは、これに加えてスチレン・
ブタジエンラバーと天然ゴムが０．５〜２：１で配合さ
れている。

〔作 用〕

請求項１〜３記載の発明は、発泡体シートの弾性によっ
て衝撃時間が長くなり、さらに、発泡体シートのもつ粘
性によって衝撃エネルギーの損失を起させ、衝撃緩衝・
制振作用をさせる。

この点について、より詳しく述べる。

最大衝撃力Ｆmax は、式(1)であらわされる。

但し、Ｍは衝撃物体の質量、Ｖは衝突速度、μは被衝撃
体の反発係数、ｔは衝撃時間である。

さらに衝撃時間ｔは、式(2)であらわされる。

ｔ＝２．１Ｍ^1/3Ｒ^-1/3 Ｖ^-1/3ｋ_０ ^-1/3…(2) 但し、Ｒは衝撃物体の接触面の曲率半径、ｋ_０は、被衝
撃体の単位面積当たりのバネ定数 この発明の発泡体シートでは、泡内空気の弾性と高分子
材料のエントロピー弾性により、ｋ_０が小さい。そのた
め、衝撃時間ｔが長くなって、最大衝撃力Ｆmax を低減
させる。

また、反発係数μは、式(3)であらわされる。

μ＝ｅｘｐ（−πη／２） …(3) 但し、ηは被衝撃体の損失係数ηである。

発泡体シートは、粘性によるエネルギー吸収があるた
め、損失係数ηが大きい。したがって、反発係数μが小
さくなり、最大衝撃力Ｆmax を低減させる。

発泡体シートの損失係数ηが大きいと、振動や音が増幅
される共振を抑えられるので、優れた制振作用が発揮さ
れる。

スチレン・ブタジエンラバーと天然ゴムからなる発泡体
のうち、スチレン・ブタジエンラバー（ＳＢＲ）と天然
ゴムが、０．５〜２：１の割合で配合（重量比）されて
いると、十分な衝撃緩衝・制振作用をもたせつつ適度な
剛性をシートに持たせられる。ＳＢＲが天然ゴムの柔ら
かさを補うのである。ＳＢＲの割合が上記範囲よりも多
くなると、シートの剛性は十分となるが、衝撃緩衝・制
振作用が低くなる傾向がみられ、反対にＳＢＲの割合が
上記範囲よりも少なくなると、衝撃緩衝・制振作用は十
分となるが、シートの剛性が低くなり、床等に用いるに
は適さなくなる傾向がみられる。

〔実施例〕 まず、請求項１、２記載の発明について説明する。

第１図は、請求項１記載の発明の一例である衝撃緩衝板
（衝撃緩衝材）をあらわす。第６、７図は、請求項２記
載の発明の一例である防音床をあらわす。

衝撃緩衝板は、第１図にみるように、表面板１、２の間
に、高分子材料からなる発泡体シート３があるという構
成となっている。発泡体シート３は、表面板１、２の裏
側に密接するようにして設けられている。

防音材は、第６、７図にみるように、コンクリートスラ
ブ等の躯体Ｂの上に設置されている。表面板１１と下板
１２の間に、高分子材料からなる発泡体シート１３が設
けられている。発泡体シート１３は両板１１、１２に密
接するようにして配設されている。下板１２と躯体Ｂの
間には弾性部材１４が設けられている。

防音床の場合、第７図にみるように、下板１２、発泡体
シート１３および表面板１１が、躯体Ｂに設けられた根
太Ｄ上にのせられており、一方、弾性部材１４は根太Ｄ
の間に位置している。この、防音床は、表面板１１、発
泡体シート１３、下板１２および弾性部材１４が一体化
された構成の床材を、下板１２の部分を釘Ｔで根太Ｄに
仮止め状態とする一方、弾性部材１４を接着剤で躯体Ｂ
表面に接着させることにより据え付けられている。防音
床は、表面板１１、発泡体シート１３、下板１２および
弾性部材１４を現場で順次積層して施工するようしても
よい。上記に限らず、釘Ｔによる仮始めをしなかった
り、あるいは、根太Ｄのない躯体Ｂに表面板１１、発泡
体シート１３、下板１２および弾性部材１４が一体化さ
れた構成の床材を、単に接着剤で躯体Ｂに接着するだけ
でもよい。表面板１１、発泡体シート１３、下板１２、
および、弾性部材１４の４者は、通常、一体化されてい
る。

表面板１、２、１１は、木質材料からなる木質の表面板
であって、厚み１〜１０mm程度のものが用いられ、下板
１２は、木質材料、あるいは、樹脂等の高分子材料から
なる３〜１５mm厚みのものが用いられる。

発泡体シート３、１３の厚みは、通常、０．５〜１０mm
程度である。

発泡体は、スチレン・ブタジエンラバーと天然ゴムの混
合物を発泡させたものである。

発泡倍率は、通常、２〜４倍程度である。発泡倍数は、
設定する緩和の程度に応じて違ってくるため、この範囲
に限定されない。ただ、余り発泡倍数が小さいと衝撃緩
衝・制振作用が顕著でなく、余り発泡倍数が大きいと剛
性が不足する傾向がある。

なお、弾性部材１４は、例えば、厚みが１〜１５mmで、
粘弾性のあるゴムや樹脂等の高分子材料、あるいは、樹
脂やゴム等の高分子材料の発泡体が用いられる。

続いて、さらに詳細な実施例を説明する。

まず、衝撃緩衝板と防音床の例について説明する。

−実施例１− 実施例１の衝撃緩衝板は、表面板１に３mm厚みの木質合
板、表面板２に９mm厚みの木質合板を用い、発泡体シー
ト３に、厚み１mm、発泡倍数３倍のＳＢＲと天然ゴムを
１：１で配合したシートを用いている。

天然ゴムを配合しない発泡倍数３倍のＳＢＲシートを用
いた衝撃緩衝板（参考例）に衝撃を加えたときの衝撃波
形を第２図に示す。比較のために厚み１２mmの木質合板
のみに衝撃を加えたときの衝撃波形を第３図に示す。第
２、３図のグラフでは、縦軸は衝撃力（Ｎ）、横軸は経
過時間（ms）である。但し、衝撃力は、衝撃緩衝板に対
して上向き方向を正としてある。衝撃力の測定方法は、
第５図に示すように、４０mmの高さから５００ｇのフォ
ーストランスジューサ５１付ハンマー５２を衝撃緩衝板
Ａの上に自由落下させ、その時の衝撃力波形をチャージ
アンプ５３を通してオシロスコープ５４にて計測すると
いうものである。

参考例の衝撃緩衝板では、最大衝撃力は木質合板のそれ
の１／４程度と衝撃緩衝作用があるから、さらに天然ゴ
ムを配合した実施例１の場合は、十分な衝撃緩衝作用の
あることが分かるのである。

−実施例２− 実施例２の衝撃緩衝板は、第４図にみるように、発泡シ
ート３に多数の円孔３ａ…が形成されている他は、実施
例１と同様の構成である。円孔３ａ…内の空気により弾
性に富むようになって、衝撃が一層緩和される。

−実施例３− 実施例３の防音床は、表面板１１に２．７mm厚みの木質
合板、下板１２に９mm厚みの木質合板を用い、発泡体シ
ート１３に、厚み１mm、発泡倍数３倍のＳＢＲと天然ゴ
ムを１：１で配合したシートを用いている。なお、弾性
部材１４には厚み８mmの天然ゴム発泡体を用いている。

この防音床の振動減衰特性を、第８図(c)に示す。第８
図(c)のグラフでは、縦軸は振動減衰量（ｄＢ）を示し
ていて、この実施例３の防音床を叩いた時に躯体Ｂの裏
面に伝わる振動量が、躯体Ｂの表面を直に叩いた時に躯
体Ｂ裏面に伝わる振動量に比較してどれだけ減少したか
をあらわす。横軸は振動周波数（Hz）である。曲線ａは
この実施例５の場合であり、曲線ｂは、発泡体シート１
３の無い構成の比較用床の場合である。

第８図(a)および第８図(b)は、発泡体シート１３の代わ
りに非発泡の塩化ビニル樹脂シート、非発泡のシリコン
ゴムシートをそれぞれ用いた構成の床の振動減衰特性を
比較のために示したものである。曲線ｃは塩化ビニル樹
脂シートの振動減衰特性、曲線ｄはシリコンゴムシート
をそれぞれあらわす。第８図(a)、(b)の曲線ｂは、第８
図(c)の曲線ｂと同じものである。

この実施例の防音床は、発泡体シート１３による衝撃緩
衝作用により、発泡体シートが無い場合はもちろん、非
発泡シートを用いた場合に比べて、広範囲で良好な振動
減衰効果のあることが良く分かる。特に、JIS A 1419で
規定する床衝撃遮音等級を決定するのに重要な２５０Hz
付近の低周波振動の領域で、非発泡シートの場合に比べ
て優れた振動減衰効果があるのである。

−実施例４− 実施例４の防音床は、第９図にみるように、発泡シート
１３に多数の円孔１３ａ…が形成されている他は、実施
例３と同様の構成である。円孔13ａ…内の空気により弾
性に富むようになって、衝撃が一層緩和される。

−実施例５− 実施例５の防音床は、第１０図にみるように、弾性部材
１４を除いた以外は、実施例３と同様の構成である。実
施例１のものほどの効果はないものの発泡体シート１３
の振動吸収効果により、木質合板等のみの構成の床より
大きい防振・防音効果がある。

続いて、請求項３、４記載の制振シートの実施例を説明
する。

−実施例６− 実施例６の制振シートは、スチレン・ブタジエンラバー
と天然ゴムの配合比（重量比）が１：１で、厚み１mm、
発泡倍率３倍の発泡体シートである。

実施例６の制振シートの制振効果を知るために、第１１
図に示すような計測手法を用いて、振動減衰特性を調べ
た。すなわち、５．５mmの木製合板６１、６１の間に上
記制振シートＡ′をサンドイッチし、面積１５０mm×３
００mmのものとして万力６２で片側固定する。これをイ
ンパクトハンマ６３で打撃し、その時のインパクトハン
マ６３の加振力Ｆと板の振動加速度Ｅをチャージアンプ
６４、６４′を介してＦＦＴ（Fast Fourier Transfor
m）アナライザ６５で計測する。６６は木製合板６１の
表面に取りつけた振動加速度ピックアップである。加振
力Ｆと振動加速度ａの伝達関数の共振特性より、共振周
波数ｆr とその半値幅Δｆを求めて、振動の損失係数η
を次式(1)によって求める。

η＝Δｆ／ｆr …(1) この方法で求めた損失係数ηおよび振動減衰波形を、実
施例６、および、実施例６と同じ寸法で同じ測定条件の
下、他の材料のシートについても測定した。測定結果
を、第１２図(a)〜(d)に示す。第１２図(a)〜(d)のグラ
フでは、縦軸は振動加速度m/sec²、横軸は経過時間msで
ある。なお、第１２図(a)〜(d)は、それぞれ、(a)がア
クリルシート、(b)が軟質塩化ビニルシート、(c)がシリ
コンゴムシートを使用した例であり、(d)が実施例６の
シートである。第１２図(a)〜(d)にみるように、本実施
例は、損失係数が大きく、振動減衰波形も急激に小さく
なり、他の材料より制振性に優れていることが分かる。
もちろん、制振性に優れたシートは防音性も優れる。な
お、この実施例の制振シート（η＝０．１１２）は、発
泡アクリルシート、発泡軟質塩化ビニルシート、発泡シ
リコンゴムシート（η＝０．０９程度）に比べても、優
れた制振作用があることを確認している。

また、ＳＢＲ系材料は、例えば、ポリエチレン系材料料
に比べ接着性に優れ、ポリウレタン系材料に比べ加工性
に優れるという利点もある（薄いシートにし易い）。

−実施例７− 実施例７の制振シートは、実施例６の制振シートの発泡
状態を連続発泡に近い状態としたものである。

実施例７の制振シートの制振効果を、実施例６のシート
と同一寸法、同一測定条件で調べ、第１３図にその結果
を示しているが、損失係数は大きく、よく振動を減衰さ
せていることが分る。

−実施例８− 実施例８の制振シートは、スチレン・ブタジエンラバー
と天然ゴムの配合比が２：１であり、発泡倍率が３倍で
厚み１mmのシートである。

実施例８の制振シートの制振効果を、実施例６のシート
と同一寸法、同一測定条件で調べ、第１４図にその結果
を示しているが、実施例６と同様に高い制振効果を持っ
ている。

−実施例９− 実施例９の制振シートは、第１５図にみるように、発泡
体シート２０に多数の円孔２０ａ…が形成されている他
は、実施例６と同様の構成である。第１６図に本実施例
の制振効果を示しているが振動をよく減衰させているこ
とが分かる。

この発明は上記実施例に限らない。発泡体シートに明け
られた孔も、円形に限らず四角、楕円等他の形状であっ
てもよい。

衝撃緩衝材が、発泡体シートの一方の面にのみ表面板を
備えた２層構成であってもよい。

上板および下板を備えた防音床の場合、上板は薄く、下
板が厚いと発泡体シートが十分な衝撃緩衝・制振作用を
発揮しやすいが、これに限らないし、上板と発泡体シー
トのみからなる２層構成の防音床であってもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、請求項１〜４記載の発明の衝撃緩衝
材、防音床および制振シートは、発泡体シートの弾性に
よって衝撃時間を長くし、発泡体シートの粘性によって
衝撃エネルギーを損失させて、加わる衝撃を緩和する。
そのため、衝撃音や衝突物体の保護ができる。それだけ
でなく、上記粘性によるエネルギー損失は、特に共振を
防ぐ役割を果たすため、十分な制振作用もある。

この発明の場合、加えて、天然ゴムに主として衝撃緩衝
・制振作用を担わせてＳＢＲに主として剛性を担わせて
おり、衝撃緩衝・制振作用と適度な剛性の両立が図れる
ため実用性が顕著である。例えば、適度な剛性がないと
床材などに使えず用途が極めて限られてしまい実用性が
低い。

請求項４記載の発明の制振シートは、スチレン・ブタジ
エンラバーと天然ゴムを０．５〜２：１で配合した発泡
体からなるため、十分な衝撃緩衝・制振作用をもちつ
つ、床等に用いるに適した剛性をもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、請求項１記載の発明の一例である衝撃緩衝板
をあらわす断面図、第２図および第３図は、それぞれの
衝撃緩衝板に衝撃を加えたときの衝撃力の時間変化をあ
らわすグラフ、第４図は、請求項１記載の発明の他の例
の衝撃緩衝板をあらわす斜視図、第５図は、衝撃力の測
定方法を模式的にあらわす説明図、第６図および第７図
は、請求項２記載の発明の一例である防音床をあらわす
図であって、第６図は断面図であり、第７図は斜視図で
ある。第８図(a)〜(c)は、床の振動減衰特性をあらわす
グラフ、第９図および第１０図は、それぞれ、請求項２
記載の発明の他の例である防音床をあらわす図であっ
て、第９図は斜視図であり、第１０図は断面図である。
第１１図は、制振シートの振動減衰特性の測定方法を模
式的にあらわす説明図、第１２図(a)〜(d)、第１３図、
第１４図および第１６図は、それぞれ、制振シートの振
動減衰波形をあらわすグラフである。第１５図は、請求
項３、４記載の発明の制振シートの一例の外観をあらわ
す斜視図、第１７図は、請求項２記載の発明の防音床の
一例のより具体的な施工状態を示す断面図である。 １、１１……表面板、３、１３……発泡体シート、２０
……制振シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｆ 15/02 Ｚ 9138−3Ｊ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】木質の表面板の裏側に、スチレン・ブタジ
   エンラバーと天然ゴムを配合した発泡体シートが密接す
   るようにして設けられてなる衝撃緩衝材。
2. 【請求項２】木質の表面板の裏側に、スチレン・ブタジ
   エンラバーと天然ゴムを配合した発泡体シートが密接す
   るようにして設けられてなる防音床。
3. 【請求項３】スチレン・ブタジエンラバーと天然ゴムを
   配合した発泡体をシート状に形成してなる制振シート。
4. 【請求項４】スチレン・ブタジエンラバーと天然ゴムが
   ０．５〜２：１で配合されている請求項３記載の制振シ
   ート。