JPH06508596A - 発泡結合性組成物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

発泡結合性組成物及びその製造方法 発明の分野 本発明は、音波を吸収し、断熱及び耐火機能を発揮することの出来る、相互に接 続されたセル状構造体を有する結合性組物に関する。この結合性組成物は、セメ ント、骨材、水、及び安定化させた発泡組成物を利用して形成される。発明の背 景 本発明と同一発明者による米国特許第３．８１９．３８８号には、鉱物性セメン ト、軽量な有機骨材、非イオン系界面活性剤、水、及び選択的にポリ塩化ビニル アセテートから軽量のセル状結合性組成物を形成する方法が開示されている。非 イオン系界面活性剤は、発泡添加剤として機能し、組成物の全体にセルが均一に 配分されたセル式構造体を有する結合性組成物を提供する。 この非イオン系界面活性剤は、使用時に、アニオン系界面活性剤と組み合わせる ことが出来る。水は、］二程で使用され、セメントを凝固可能にするために必要 とされる。 米国特許第４．０７７、８０９号には、室温にて薄膜形成剤である特定の合成樹 脂エマルジョンを含めて水溶液形成組成物にする水溶性発泡組成物を安定化させ る改良技術が開示されている。これらエマルジョンの合成樹脂及び可塑剤成分は 、約１０°Ｃ−２５°Ｃのガラス遷移温度を有する。これらエマルジョン中の適 当な成分は、ビニルアセテート、アクリレート単独重合体、共重合体、又はター ルポリマー、スチレン、ブタジェン、樹脂である。 本発明は、上述の発泡結合性製品、及びかかる製品の製造に利用される方法を更 に改良するものである。 本発明の特別な特徴及び利点は、以下の説明から明らかになるであろう。本発明 の発泡結合性組成物は、ボンピング、吹付け、被覆又はこで塗りのような従来の 技術を利用して凝固可能な軽量なセル状組成物を提供、して、最終製品を形成す ることが出来る。しかし、本発明の組成物は、鉱物性セメント及び骨材の従来の 混合体の密度よりも明らかに小さい密度の最終製品を提供するものである。例え ば、本発明のポルトランド及びアルミン酸カルシウムセメント組成物は、２０− ９０ポンド／空気−乾燥密度１ｆ１の範囲で製造することが出来るが、本発明の 石膏セメント組成物は、１２−３０ポンド／　ｆ　１の範囲で製造することが出 来る。 発明の目的及び簡単な説明 本発明は、音の吸収、断熱及び耐火性機能を発揮することの出来る安定的で且つ 軽量なセル状結合性組成物を提供することを［１的とする。本発明の結合性組成 物は、従来の鉱物性セメント及び骨材組成物の密度よりも明らかに小さい密度を 有する。本発明の結合性組成物は、その組成物の相互に接続するセル状構造体が 表面積の少なくとも２０−１００％を開放させ、これにより、相互に接続したセ ル状構造体に対する音波の接触を許容する。 本発明のセル状組成物は、鉱物性セメント、骨材、水及び少な（とも１つの水溶 性薄膜形成剤及び少なくとも１つの発泡剤を含む安定化させた発泡組成物を利用 して製造される。好適な薄膜形成剤は、合成樹脂のエマルジョンである。この樹 脂は、約１０°Ｃ−２５°Ｃの遷移温度を有することが望ましい。安定化された 組成物は、従来の空気混入セメントに使用される量を著しく上形る量の空気を組 成物混合体に送り込む。この方法の成分は、吹付け、注型、又はコテ塗りのよう な従来の技術を利用して混合し且つ塗布する。本発明への使用に適した鉱物性セ メントは、ポルトランドセメント、カルシウムセメント、石膏セメント、マグネ シアセメント等がある。 図面の簡単な説明 図１は、音と結合性組成物から成るバリヤーとの間の相互接続部を示す概略図で ある。 図２は、１／３オクターブ帯域の中央周波数（Ｈｚ）に対する後方透過損失の密 度が大きい２−３　／８インチの吸音パネルの透過損失を示すグラフである。 図３は、１／２オクターブ帯域の中央周波数に対する２−３／８インチの音捕獲 パネルの吸収率を示すグラ本発明の安定的な軽量なセル状組成物は、鉱物性セメ ント、骨材及び水を利用して製造される。この組成物の使用に適した鉱物性セメ ントは、ボルトランドセメント、カルシウムセメント、石膏セメント、マグネシ アセメント等がある。この骨材は、任意の熱膨張した軽量な鉱物、又は従来の砂 とすることが出来る。より具体的には、適当な骨材は、パーライト、バミュキュ ライト、膨張けつ岩及び粘土のような軽量な物を含み、又はより大きい圧縮強度 を備える高密度の砂とすることが出来る。更に、所望であれば、ポリエステル繊 維、又はガラス繊維のような強化繊維材料を使用することも＝Ｊ能である。かか る繊維を使用する場合、該繊維は、チョツプド繊維、又は繊維織地の何れかとし て存在させることが可能である。 セメント及び骨材を使用して形成された製品の密度を顕著に低下させることは、 結合性組成物を提供するのに利用される結合スラリー中に、空気混入コンクリー トを製造するときに従来、導入されていた空気量を実質的に上形る量の空気セル を含めることにより、実現することが出来る。本発明において、この過剰な量の 空気セルは、安定化させた発泡組成物を結合性スラリーに含めることにより提供 される。安定化された発泡組成物は、少なくとも一つの水溶性薄膜形成材と、少 な（とも１つの発泡材とを含む。選択的に、水還元剤、又は可塑剤を安定化され た発泡組成物に含めることが出来る。組成物により提供される安定化した発泡材 は、スラリー組成物を曝気し、又は望ましくは、スラリーを水溶性発泡組成物と 相互に混合することにより、導入することが出来る。 相当な量の空気を結合性組成物に含めるために、発泡材の安定性を増すべく、発 泡組成物には、薄膜形成材が含まれる。現在の好適な安定剤は、室温にて薄膜を 形成し、使用される鉱物性セメントと適合可能である合成樹脂エマルジョンのよ うな冷水可溶性有機化合物である。 本発明の使用に適したエマルジョンの例は、総固形分が４７％−５５％であり、 良好な発泡安定剤であることが確認されることが望ましいエマルジョンである。 がかるエマルジョンは、全体として、本発明の結合性組成物中にその他の成分に 対し、重量比で１乃至９６部分の量で存在する。かかるエマルジョンは、次の樹 脂を使用して形成することが出来る。即ち、ビニルアセテート単独重合体、ボー デン（Ｂｏｒｄｅｎ）社が製造するポリコ（Ｐｏｌｙｃｏ）　２１５１のような ビニルアセテートアクリル系共重合体、内部が可塑化された塩化ビニル共重合体 、外部かり型化された塩化ビニル共重合体、ローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ 　＆　Ｈａａｓ　）社が製造するロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ　）　ＡＣ３ ５のようなポリアクリル系エマルジョン、カルボキシルスチレン・ブタジェン共 重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン− アクリル系タールポリマー等である。 改良された結合性組成物を提供するため、本発明のその他の成分と組み合わせて 使用するのに有用な１つの最適な樹脂エマルジョンは、ＵＣＡＲラテックス（Ｌ ａｔｅｘ　）　４１３である。ＵＣＡＲラテックス４１３は、鉱物を含むポルト ランドセメントの性質を向上させ得るようにしたアクリル系エマルジョン重合体 である。従来、セメント混合体は、建築用パネル構造体、各種の基層の上に適用 される化粧しっくい型被覆及び床張り、並びにパッチング製品において重合体に より改質されていた。 ＵＣＡＲラテックス４１３で改質された結合性７オーミユレーシヨンは、圧縮、 曲げ、結合性及び摩耗特性の向上を呈した。ＵＣＡＲラテックス４１３を使用し て形成された改質モルタルは、コンクリート、レンガ、金属、断熱発泡材及び木 を含む各種の基層に対する優れた接着性を呈した。ＵＣＡＲラテックス４１３を 含む改質モルタルは、紫外線に対して安定し、又、太陽光線への露出に起因する 脱色抵抗性を備えている。ＵＣＡＲラテックス４１３の物理的性質ハ、固体ｔＪ ｌ（４７＋１．０　％、ｐｆｌｇ、５−１０゜密度４０−１００　ｃｐｓ　（６ ０ＲＰｉｌにおける＃３スピンドルＢｋｆｌｄ粘度）、ガロン当たりの重量８． ８ポンド、１００メツシユを利用したときのろ過可能な固体分は、ｔｏｏ　ｐｐ ｍ（最大）である。 本発明の組成物を提供するのに利用可能な発泡材、又は界面活性剤は、全体とし て、５％重量部以下、望ましくは０．５％−４％重量部の量で使用する。結合性 組成物がより軽量でなければならない場合、組成物を形成するスラリーには、よ り多くの空気を混入させる。 これは、より多量の発泡剤をスラリーに含めることにより実現される。利用され る発泡剤は、非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、又はこれら界面活 性剤の組み合わせたものとすることが出来る。使用時、発泡界面活性剤は、調整 したスラリーと混合させ、水セメントが凝固するまで、湿潤な組成物の全体が発 泡膨張状態で安定化されるようにする。セメントは、凝固且つ乾燥させ、軽量で 融溶可能な製品を製造することが出来る。この方法は、十分な貯蔵及び出荷を可 能にする乾燥成分の全てを予め混合するのに特に適している。次に、この混合体 は、水でスラリー状にして基層に吹付け、又は注型し、又は成形品に形成する用 意が整う。 組み合わせて利用される−又は複数の界面活性剤とすることが出来る発泡成分又 は界面活性剤成分は、発泡活性度の大きい表面活性剤から選択される。この界面 活性剤で提供される発泡剤は、空気セルを結合性組成物に混入させる手段である 。提供される発泡作用は、上述のような膜形成剤により安定化される。この発泡 成分は、アニオン系界面活性剤と非イオン界面活性剤との組み合わせであること が望ましい。 所望の発泡特性を有する適当な界面活性剤は、ユニオン・カーバイド・ケミカル ・アンド・プラスチックス（Ｕｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　 ＆　Ｐｌａｓｔｉｃｓ　）社が製造するテルギトール（Ｔｅｒｇｉｔｏｌ）　１ ５−３−９のようなポリエチレン・グリコール（９）エチレン・オキシエタノー ル、ＩＣＩアメリカ（Ａｍｅｒｉｃａ　）社等が製造するレネックス（Ｒｅｎｅ ｘ　）　３０のようなノニルフェノールポリエチレンオキシエタノール、オクチ ルフェノオキシポリエキソオキシエタノール及びポリオキシエチレン（１２）　 トリデシルエーテルである。利用可能な適当なアニオン系界面活性剤は、硫酸ナ トリウムアルキルフエノオキシポリエチレンオキシエタノール、Ｃ１２−Ｃｌ３ 線状−次アルコールエタオキシ硫酸アンモニア塩、アルキルアルコール硫酸、ア ルキルアリルポリエーテルスルホン酸塩のナトリウム塩、スルホ琥珀酸ナトリウ ムのジヘキシルエステル、アルコ（Ａｒｃｏ）社等が製造するウルトラウェット （Ｕｌｔｒａｗｅｔ）　３０ＤＳ　（３０％固体）のようなデシルベンゼンスル ホン酸塩ナトリウムである。使用するのに好適な界面活性剤は、９モルのエチレ ン酸化物と組み合わせたポリエチレングリコールエーテルである。テルギトール １５−３−５９は、優れた発泡組成物である。更に、粉末であり、混合工程中に 発泡する洗剤発泡剤を形成する粉末であるシホーネート（５ｉｐｏｎａｔｅ）石 鹸も又使用に適している。 本発明の現在の好適な組成物は、重量部で表示した以下の比率による次の成分を 含む。 組　成　重量による部分 薄膜形成剤　１−９６ 発泡剤　０．５一 本発明のより好適な組成物は、重量部で示した以下の比率による次の組成を含む 。 鉱物性セメント　１００ ポリエチレングリコール（９）　０．５−４エチレンオキシエタノール ａ機骨材　１０　−３５０ 水溶性有機薄膜形成剤　０．１　−　２．０構成樹脂エマルジヨン　０．３　− 　１．２（固体４７％−５５％） エマルジョン中の等量樹脂　０．１５−　０．６６合成界面活性剤　０．１　− 　３．０ ポゾロニツタフライアツシユ　０−５゜ガラス繊維　ｏ−１５ ポリエステル繊維　ロー１５ 揺変性剤／粘度調整剤　０　〜５ 適当な揺変性剤及び粘度調整剤は、ゼオシックス（Ｚｅｏｔｈｉｘ　）　２６５ 　、エアロシル（Ａｅｒｏｓｉｌ　）　、ハイシル（ｆｌｉ−３ｉ１２３３　） 及びマイクロシル（ｉ［１ｃｒｏｓｉｌ）がある。これら又は同様の成分を揺変 性剤として使用する場合、凝固期間中に材料が分離する傾向は軽減される。 ゼオシックス（Ｚｅｏｔｈｉｘ　）　２６５は、析出された非結晶の水酸化二酸 化ケイ素である。その典型的な特性は、油吸収率がｃｃ／　１００　ｇ　２００ −２４０　、平均粒子寸法が１゜５−２．０　ｐｍ、表面積がＢＥＴ　ｍ　２／ 　ｇ　２００−３００　、密度２５’　Ｃ２，Ｏｇ　／ｍｌ、反射率１．４５− １．４６　、充填したときの嵩密度５−７ポンド／ｆ′であり、粉末の形態で存 在する。ゼイオシックス２６５は、ＪＭフーバー（Ｊｉｌｆｌｕｂｅｒ）社が製 造するものである。 エアロシル（Ａｅｒｏｓｉｌ　）は、酸素−水素ガスによりフレーム加水分解法 により四塩化ケイ素から製造されたシリカである。主要な粒子の直径は、約０． ７〜４０ナノメーター（ミリμｍ）の範囲で異なる。その構造は、非結晶である 。エアロシルは、デグサ（Ｄｅｇｕｓｓａ　）社が製造するものである。Ｃａｂ −０−３ｉ　１として公知の化合物は、同一の物質である。 Ｂ１−３ｉ　１は、粉末形態で超微粒子の球状粒子として析出された平均直径０ ．０２２μｍの合成揺変性非結晶シリカ（二酸化ケイ素）に対するＰＰＧインダ ストリーズ社の商標名である。 揺変性剤として有用な更なる材料は、ペンシルベニア・グラスサンド（Ｐｅｎｎ ｓｙｌｖａｎｉａ　Ｇｌａｓｓ　５ａｎｄ　）社のシリカ粉末に対する商標名で あるスパーシル（５ｕｐｅｒｓｉ１）が含まれる。二酸化ケイ素であるシリカ粉 末は、化学的分析の結果、シリカ９９．７％であり、２００メツシユスクリーン を透過することが可能である。非結晶シリカは、９９．５％のシリカである。そ の粒子寸法は、直径４０μｍ以下である。非結晶シリカは、ポルトランドセメン トと共に使用したとき、材料の耐食性を増し、基層に対する被覆材の接着力を増 大させる。シリカ粉末に代えて、カルシウム・カーボネートを利用して、同様の 結果を得ることが出来る。相違が観察されるならば、それは、固さ及び摩耗抵抗 性の性質によるものである。シリカ粉末は、その物理的性質がカルシウム・カー ボネートよりも僅かに優れている。 マイカは、広範囲のアルミノケイ酸塩型式の有機物を意味する。マスコバイト・ マイカは、基礎へキ開が完全であることを物理的特徴とする、給水酸化系カリウ ム・ケイ素アンモニアである。公称３２５のメツシュの湿潤粉砕マイカ粉末に粉 砕したとき、マイカは、黄白色から銀灰色となり、その粒子は、層状となる。 フライアッシュは、道路のような塩を含む環境にて結合性組成物を有効に利用す ることを許容する点で有利な添加剤である。フライアッシュは、塩による結合性 組成物の劣化を防止する働きをする。更に、この材料は、多機能性充填剤であり 、化学的に不活性である。 音吸収コンクリートにフライアッシュを含めることは、材料の耐火性を増し、混 合材料の流動性を向上させるが、ミキサーに対する抵抗性を小さくする。フライ アッシュは、石炭を発電装置で燃焼させた後の石炭の誘導体である。直径５乃至 ３００μｍの範囲の高強度の球の形態の中空の硬化ガラス内側ケイ酸塩は、かか る工程の副産物である。フライアッシュは、著しく異なり、以下の表１には、各 種の成分の重量比で表した化学的分析結果が示しである。 表１ シリコン（Ｓｉｏ２）　５１　４５　４８アルミニウム（Ａｌ２Ｏ２）　３２　 ２４　２７鉄（Ｆｅ２０３）　１１　７　９ カルシウム（ＣａＯ）　５．４　１．１　３．３マグネシウム（ｉｌａＯ）　４ ．４　１．５　２．０カリウム（Ｋ２Ｏ）　Ｃ５２，８３，８ナトリウム（Ｎａ ２０）　１．７　０．９　１．２チタニウム（Ｔｉ０２）　１．１　０．８　０ ．９硫黄（ＳＯ３）（可溶性）　１．３　０．３　０．６塩化物（ＣＩ）　０． １５　０．０５　０．０８アツシユアは、表１に掲げた範囲以外の分析結果とな ることが多い。フリーダの変化は、特に、鉄及びカルシウムの場合に見られるが 、この種の極端な値は通常、個々のクロラリ−１又は個々の鉱層からの石炭から のアッシュに見られ、幾つかのクロラリ−から必要な石炭の殆んどを受け取る大 型の近代的な発電所の出力を示すものではない。 以下の表２には、４つの異なる箇所からのフライアッシュの重量で示した化学的 分析結果が示してあり、何ら修正を加えずに、この凝固剤に対する相対的反応性 を示す。 表２ フライアフシ１　の発生源　ワイオ；ング州拳ギレヲト　コロラド州・スブ萼ン グ　２ヱ３２２２２−ｊガ、バニ２二Ｌｆｆｉ二酸化ケイ素　３８．７　６１． ３　４４．９３　４６．８二酸化アルミニウム　２３．５　２４．９　２１．４ ５　３７．４酸化鉄　５．３　３．８　７．４５　１．３酸化カルシウム　２４ ．６　３．５　１８．１６　１．８酸化マグネシウム　４．２　１．３　１．３ ６　０．３ワイオミング州・ギレットのフライアッシュは、地ド礫層鉱山からの ものである。鉱層は、約７０フイートの厚さであり、分析結果は、一定である。 これは、試験したアッシュ内、最も反応性に富むものである。存在するカルシウ ム酸化物及び酸化マグネシウムの量がこの反応の原因となる。非反応性アッシュ は、少量の酸化カルシウム及び酸化マグネシウムを混合中に添加することにより 、反応性を得られるように改質させることが出来る。通常のコンクリートの使用 の場合、硫化物がコンクリートに付着するのを阻止するため、硫化物環境内では 、等級Ｆを使用することが望ましい。 所望であれば、更なる適当な添加剤は、着色剤である。二酸化チタニウム、二酸 化鉄、酸化鉄及び酸化クロムは、本発明の組成物における色顔料として有用であ る。 相互に接続したセル状構造体を有する本発明の組成物を製造するのに利用される 組成を組み合わせる現在の好適な方法は、各成分の正確な比率をブレンダー、望 ましくはリボン型式ブレンダー内に投入する工程と、均一な混合体が得られるま で、それを混合する工程と、を備えている。結合性スラリーは、セメント、発泡 材、骨材、ラテックスアクリル系エマルジョン重合体、及び存在するならば、極 めて低密度の組成物が所望のとき、フライアッシュ、又はポリエステル繊維のよ うなその他の添加剤を水中に分散させたものから成り、この結合性スラリーは、 モルタルミキサー（パドルミキサー）、又はリボンミキサーのような装置でバッ チ毎に混合することが望ましい。これらのミキサーのＲＰＭは、スラリーを形成 する予め選択した値に設定する。次に、形成された接合性スラリーは、ポンピン グ、吹付け、注型、又はこで塗りにより基層、又は成形体に塗布し、その後に、 凝固且つ乾燥させ、本発明の軽量な組成物を製造することが出来る。 本発明の結合性組成物の具体的な例を以下に掲げる。 以下の表３に掲げた実施例１−６は、発泡安定組成物の例である。 表３ ’７／Ｉｚトラ’Ｆエツ）３０ＤＳ（ｇ−）　０．５　０．５　０．５　０．５ 　０．５　０．５レネツク’Ｘ３０（ｇ、）　０．５　０．５　０．５　０．５ 　０．５ｏ、５ポリコ２１５１５５％軸、）　４　２．４　−−　−−ロブレッ クスＡＣ３５５０％（ｇ、）　−−−−−−−−４４総重量（ｇ、）　５１　５ ４　５３　５５　５５　６６安定性試験 希釈比　１：４　１．８　１＋８　１：１５　１：８　１：１５濃縮液水の安定 性（分）　５　４　３５　４５　４５　４０セメントを添加した後の 濃縮液水の安定性（分）　−−−−３０４０４０３５以下の表４に掲げた実施例 ７−１１は、安定させた発泡組成物を加え、又は加えずに、ポルトランドセメン ト及び骨材を含むフォーミュレーションを示すものである。これらの組成は、重 量による部分で示しである。 表４ ホルトランド・セメント１００　１００　１００　１００　１００　１００　１ ００フライアツシユ　−３３−３３−２０２０パーライト　２４．６　２７．７ 　−−　−−　２０．８　−−　−−バミュキュライト　−−−−２０，８２７ ，７−−　−−−−砂　−−−−−−−−−−３００１００繊維ガラス（１７２ インチ）　ｌ　２　１．５　２　１．５　−−　−−発泡濃縮液　２．８　３． ６　３．７　２．８−１．３　１．３ウルトラウエツト３０ＤＳ　Ｏ，５０，６ ５０，６８０，５−０，２４０，２４テルギトール１５Ｓ９　０．３４　０．４ ４　０．４５　０．３４−０．１６　０．１６ボリコ２１５１　５５％　０．６ ８　０．８８　０．９０　０．６８−０．３２　０．３２等量固体　０．３７　 ０．４９　０．５　０．３７−０．１７　０．１７ガー・ガム　０．０９　０． １１　０．１１　０．０９−０．０４　０．０４水　１．５５　１．９７　２． ０５　１．５５−０．７２　０．７２希釈水　４１．７　５４．４　５５．３　 ４１．７　〜　１８．７　１８．７板の湿潤密度１ｂｓ／ｆｔ’　３７　４５　 ４１　４５　８１　１０５　９５乾燥密度１ｂｓ／ｆｔ”　２６　２８．６　２ ６　２７．４５８　９０　８０上述のように、本発明の結合性組成物は、顕著な 音吸収機能を発揮する。音吸収特性を有する本発明の好適な実施例は、以下の実 施例１４に掲げである。 実施例１４ 組成　重量 パーセント 水　２５．０ 永遠元剤（レオマー−Ｄ）　０．８３ 洗剤（テルギトール１５−３−９　）　０．５５ＵＣＡＲ４１３（アクリル系エ マルジョン重合体）４．６０ 鉱物セメント　５５．３０ ポゾロニツクフライアツシユ　４．６０パーライト　９．２２ 実施例１４において、テルギトール１５−３−９に代えて、シブ−ネート石鹸を 使用することが出来、その場合、シブ−ネート石鹸は、０．５乃至１０重量部の 量で存在する。更に、パーライトに代えて、１０乃至３５０重量部のバミュキュ ライトを使用することも可能である。 特別な効果を付与し得るように含めることの出来る更なる添加剤には、０乃至５ 重量部のミクロシル、又はハイシル揺変性剤、又は０乃至２５重量部の織地があ る。 組成物の湿潤密度は、２０ポンド／　ｆ　３乃至９０ポンド／ｆ３の範囲で変化 させることが出来る。 実施例１４におけるような組成物は、コンクリートの耐久性を有する鉱物セメン ト組成物を利用して、音を吸収し得るように開発されたものである。この音吸収 材料は、それ自体を利用し、又は殆どあらゆる基層に接着、又は糊付けすること が可能である。軽量な音吸収パネルは、多数の寸法で製造することが出来る。 これは、占い壁、トンネル、家、空港、鉄道及びその他の構造体の改築を許容す るものである。本発明の結合性音吸収材料は、抜１群の全天候音吸収特性、及び 音伝達損失特性を備える。本発明の材料の各種のパネルが試験されており、以下 に更に説明するように、音減衰率（ＮＲＣ）が０．９５であることが判明してい る。 図１には、音は、バリアーと３つの方法で相互作用する状態が概略図で示しであ る。音の一部は、バリアーを通じて透過され、その一部は、バリアーにより音発 生源に反射され、又は、頂縁で屈折させて、あらゆる異なる方向に向けることが 出来る。 本発明の結合性組成物を利用して行った音吸収試験は、特定の周波数帯域におけ る表面の音吸収率が、拡散作用を別にして、無作為に入力した音エネルギの一部 が吸収されるか、又は反射されないようにして実施したものである。測定単位は 、セービン／　ｆ　２である。 音減衰率（ＮＲＣ）は、０．０５に最も近い整数の倍数で表現した２５０．５０ ０．１，０００．２．０００　（Ｈｚ）における平均音吸収率である。 試験中の測定は、ＡＳＴＩＩ指定Ｃ４２３−８９ｒ反響家法による音吸収及び音 吸収率の標準試験法」に従って行った。 標準的な装置は、ＡＳＴＩＥＣ９５−８３ｒ音吸収試験中の試験片の標準取り付 は法」によるものを利用した。 利用した試験片は、幅１２インチＸ長さ３６インチ×厚さ４−１／２インチのコ ンクリート試験パネルを型式Ａの取り付は具に並べて配置し、幅８フィート×長 さ９フィート×厚さ４−１／２インチの試験片を形成するものを使用した。厚さ ４−１／２の３−１／２インチの試験片は、音吸収材料で形成した。この試験片 の頂部面を粗いサンドペーパーを使用して手で磨いて粗にし、ナベジョー褐色ア クリル系ラテックス・スティンを吹き付けた。 縁部分の吸収を最小にするため、四側部の全てで試験片の周りに木製フレームを 形成した。この試験片の重量は、１．８６９ポンドとした。音吸収率を計算する のに利用した面積は、試験片の表面積である７２ｆ２とした。 この試験片の音吸収及び音吸収率の計算値、及びそれぞれの計算測定値が以Ｆの 表５に掲げである。 表５ 周波数　吸　収　吸収率 （Ｈｚ）　（サービン）　（サーピン／　ｆ　２　）１００　１６．８±５．０ 　０．２３±０．０７１２５　２３．９±４．４　０．３３±０．０６１６０　 ２５．６±２．９　（１３６±０．０４２００　３５．９±３．６　０．５０± ０．０５２５０　５１．５±１−９　０．７２±０．０３３１５　６０．４±１ ．８　０．８４±０．０２４００　７５．９±１．９　１．０５±０．０３５０ ０　８５−８±１．８　１．１９±０．０３６３０　８２．５±１．４　０．１ ５±０．０２８００　７２．９±１．０　１．０１±０．０１１０００　６５． ５±０．９　０．９１±０．０１１２５０　５９．６±０．８　０．８３±０． ０１１６００　６３．０±０．７　０．８７±０．０１２０００　６８．１±０ ．８　０．９５±０．０１２５００　６６．２±１．０　０．９２±０．０１３ １５０　６５．２±１．０　０．９１±０．０１４０００　６６．２±１．２　 ０．９２±０．０２５０００　６７．９±１．６　０．９４　１０．０２表５に 示すように、試験した本発明の結合性組成物は、ＮＲＣ値が０．９５であり、こ のことは、優れた音吸収性を備えることを意味する。 バリアーの透過性に関して、バリアーを透過する音エネルギ量は、標準試験方法 ＡＳＴＭ　Ｅ９０−７５により測定し、その結果、バリアーが減衰させる音エネ ルギをめることが出来る。この方法で測定された減衰量は、透過損失（ＴＬ）と 称され、デシベル（ｄＢ）で表示される。ＴＬの数値が大きければ大きい程、バ リアーの音減衰程度が大きいことを示す。ＯｄＢのＴＬは、バリすることを意味 する。２０ｄＢのＴＬが、バリアーがその最初の値の１０％まで音エネルギを減 衰させたことを意味し、４０　ｄＢは１％、及び６０　ｄＢは０．１％の減衰率 であることを意味する。大部分の適用例において、バリアーが効果的に機能する ためには、ＴＬは、少なくとも２４　ｄＢであることが望ましい。バリアー構造 体のＴ　Ｌ特性は、周波数と共に変化する。故に、このＴＬは、通常、１００　 Ｈｚ乃至５０００　ｔｌｚの１／３オクタ一ブ周波数帯域で表現される。多くの 目的にとって、周波数の関数として詳細なＴ　Ｌデータを使用することは不便で あることが多いため、音透過等級、即ち、ＳＴＣと呼ばれる特殊な測定値が考案 されている。バリアーに対するＳＴＣは、標準方法ＡＳｎｌ　Ｅ４１３−７３に 従い、１００乃至５．０００　ＨｚからのＴ　Ｌデータを１つの値に組み合わせ ることにより得られる。この場合にも、ＳＴＣ値が大きければ大きい程、バリア ーの音減衰程度は、大きい。 本発明の相互に接続した結合性セル状材料は、メツシュで補強した高密度のセメ ントで充填したとき、バリアのＳＴＣ値が４０となることが判明した。その試験 データ及び試験結果は、図２及び図３に示しである。図２には、１／３オクター ブ帯域の中央周波数（Ｈｚ）に対する高密度の充填透過損失の２−３／８インチ の音吸収パネルに対する透過損失が示してあり、図３には、１／２オクターブ帯 域の中央周波数（Ｈｚ　）に対する２−３／８インチの音捕獲吸収率が示しであ る。 音がバリアーに衝突したときのバリアーによる音吸収に関し、音エネルギの一部 は、反射され、又その−れか、即ち、バリアーを透過するか、又は音響エネルギ がバリアー材料により熱に変換されるかして行われる。材料により吸収される音 エネルギ量は、標準試験方法ＡＳＴＩＩＣ４２３−８４Ａによりめられる。吸収 量は、吸収された音エネルギとバリアー表面に入射する音エネルギとの比として 示される。この比は、吸収率と称され、通常、Ａで表示される。吸収される音エ ネルギが大きければ大きい程、この率は１．０に近くなる。このため、Ａ＝０の とき、吸収される音エネルギは、０であり、入射音エネルギの全てが反射される 。これとは逆に、Ａ＝１．Ｏの場合、全ての音エネルギが吸収され、反射される 入射エネルギは、０となる。材料の音吸収特性は、周波数と共に変化し、ＴＬデ ータの場合と同様に、音吸収データは、１００乃至５，０００　Ｈｚに対し１／ ３オクタ一ブ周波数帯域の関数として表示される。音吸収データは、音減衰率Ｎ ＲＣと称される単一の値に組み合わされることが多く、この値は、０．０５に最 も近い倍数まで丸めた２５０．５００．１，０００．２，０００　ｔｌｚにあけ るＡの平均値からめられる。ＮＲＣの値が大きければ大きい程、この周波数帯域 における平均音吸収率は、太きくなる。 本発明の音吸収結合性組成物を提供するためには、この組成物を構成する成分を 混合する順序が重要である。実験例１４に掲げた音吸収組成物に関し、材料は表 示した順序で添加され、最初に、ミキサーを使用する前に、水で洗浄する。次に 、新鮮な飲用可能な水を定量ミキサーに供給する。このミキサーが回転する間、 水還元剤、洗剤及びアクリル系ラテックスを水に添加する。良好な発泡領域が形 成されたならば、鉱物性セメント及びフライアッシュを添加する。均一な混合体 が得られるまで、約１．５乃至２分間、この混合を続行する。次に、骨材を添加 し、均一な混合体が得られるまで、この混合を続行する。次に、ミキサー内の組 成物を金型に空けて、金型表面の全体に慎重に均一に分配する。骨材を組成物に 添加したとき、過剰混合が生じたならば、その組成物の密度は、低下する。過剰 混合は、発泡を解消し、故に、より高密度にする。 利用可能な金型は、プラスチック、ガラス繊維、真空成形膜、又は鉱物性セメン トで形成することが出来る。金型の表面は、所望の外観値に相当する。製造すべ きパネルの外面は、広範囲の色、肌触り、又はデザインとすることが出来る。通 常、金型は、傾動型に設計されており、鋳造部品は、その未加工の状態で垂直に 取り出すことが出来る。持上げリングが、成形部品に成形される強化鋼に取り付 けられる。音吸収材料は、金型の表面に等しくなるよう、下を向いた状態で注型 することが出来る。別の方法は、高密度のコンクリートを最初に金型に注入し、 その後、成形前、又は成形中に、強化鋼を所定位置に配置し、コンクリートで覆 う方法である。更なる金型を配置し、金型全体に境界部分が形成されるようにす る。数時間後、その境界成形品を取り出し、音吸収コンクリートを注入して、そ の境界と同一の高さにする。一般に、殆どの目的上、２乃至５インチの厚さで十 分である。 本発明の組成物は、乾燥状態で混合し、袋、又はその他の適当な容器に入れて出 荷することが出来る。組成物を使用する用意が出来たとき、その袋は、リボン又 はモルタル混合体に空けて、均一になるまで混合させる。上述のように、過剰混 合は、形成される製品の密度を高（する。少量の水還元剤を予め混合することが 出来る。かかる水の混合剤は、最近やっと利用可能になったものである。ポルト ランドセメントに対して約０．５％乃至１．５％の水還元剤を混合することによ り、セメントスラリーの「スランプ」、又は特性を低下させずに、１０％−２５ ％少ない水で軽量な音吸収コンクリートに対する実用的なペーストを形成するこ とが可能となる。適当な水還元剤の例は、ＩＣＴ　Ｕ、Ｓ、社が製造する「マイ ティ（ｌｉｉｇｈｔｙ）　Ｊがあり、これは、米国特許第３．６８６．１３３号 に記載されたように、一部ホルムアルデヒドで凝縮したナフタリン・スルホン酸 のナトリウム塩の約９０％の重合体と、約１０％のグルコン酸塩ナトリウムとか ら成るものである。アメリカン・アドミキサーズ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ａｄｍｉ ｘｔｕｒｅｓ　）社が製造するメルメント（Ｍｅｌｍｅｎｔ　）　Ｆ−１０は、 重合体組成物にナフタリン環に代えて、メラミン環を使用する点を除いて、マイ ティと同様である。別の水還元剤は、ダイヤモンド・シャムロツタ（Ｄｉａｍｏ ｎｓ−３ｈａｍｒｏｃｋ）社が製造するローマ（Ｌｏｍａ）　ｒ）があり、これ は、マイティの９０％の重合体組成物と同一である。もう一つの公知の水還元剤 は、フォックス・インダストリーズ（Ｆｏｘ　Ｔｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）社が製造 するＦＸ−３２がある。これは、水含有量を１５％−２５％に少なくするポルト ランドセメント用の触媒性初期強度の大きい混合体である。 骨材、石膏セメントスラリーを使用し、又は使用せずに、ポルトランドセメント のポリプロピレン、ポリスチレン、又はポリアクリレートのような天然の撥水性 の重合体の金型に注入したとき、凝結後の成形品は、金型の形状を呈する。しか し、金型の表面と接触していた面は、無光沢又は半光沢となる。部分的な光沢の 場合、約−日、空気に晒した後、又は上述のように水還元剤の１つのセメントの 重量に基づいて約０．２５％乃至２．０％混合したときに、その光沢が失われる 。水速元混合体は、性能を向上させる。これら混合体は、潤滑性薄膜を形成し、 セメント及び骨材の双方を包み込み、固体同士の摩擦を軽減する。収縮が軽減さ れ、不透過性及び加工性が増す。プラスチック金型は、表面に離型剤を必要とせ ずに何回も使用することが出来る。 プラスチック金型と音吸収コンクリート複合パネルとの間の真空圧を除去するた め、空気圧を使用することがある。 又、相互に接続したセル状構造体を有する音吸収コンクリートは、断熱性及び耐 火性に優れる。例えば、厚さ２インチの材料は、両側部が８００°Ｆ以上となら ずに、・１時間以上、２．０００°Ｆの温度に耐えることが出来る。音吸収パネ ルは、必要な場合に、補強剤を使用して異なる厚さ及び寸法で形成することが出 来る。 推奨可能な着色剤は、優れた均一な色を提供し、耐水性を増し、材料の強度を増 すアクリル・ラテックス重合体であることが判明している。 当業者に明らかであるように、上述の記載の範囲内で各種の変形例が採用可能で ある。当業者の能力に属するかかる変形例は、本発明の一部を構成するものであ り、請求の範囲に包含されるものである。

【図４】

【図２】

【図３】 国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．セメント、骨材、水から成る相互に接続したセル状構造体及び安定化された 発泡組成物を有する結合性組成物にして、前記安定化された発泡組成物が、少な くとも１つの水溶性薄膜形成剤と、少なくとも１つの成形剤と、を備えることを 特徴とする結合性組成物。
2. ２．フライアッシュを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の結合性組成 物。
3. ３．着色剤を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の結合性組成物。
4. ４．前記セメントが、ボルトランドセメント、カルシウムセメント、石膏セメン ト及びマグネシアセメントから成る群から選択されることを特徴とする請求項１ に記載の結合性組成物。
5. ５．前記骨材が、パーライト、バミュキュライト、膨張頁岩、粘土及び砂から成 る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の結合性組成物。
6. ６．前記水溶性の薄膜形成剤が樹脂エマルジョンであることを特徴とする請求項 １に記載の結合性組成物。
7. ７．水還元剤を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の結合性組成物。
8. ８．前記少なくとも１つの発泡剤が、非イオン界面活性剤、アニオン系界面活性 剤及びその混合体から成る群から選択された界面活性剤であることを特徴とする 請求項１に記載の結合性組成物。
9. ９．繊維状材料を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の結合性組成物。
10. １０．前記繊維状材料が繊維ガラス、又はポリエステル繊維から成る群から選択 されることを特徴とする請求項１に記載の結合性組成物。
11. １１．シリコンを含む化合物を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の結 合性組成物。
12. １２．前記セメントが約１００重量部の量で存在し、前記骨材が約１０−３５０ 重童部の量で存在し、前記水が約３５−１５０重童部の量で存在し、少なくとも １つの薄膜形成剤が重量比で１−９６部分の量で存在し、前記少なくとも１つの 発泡剤が重量比で約０．５−５部分の量で存在することを特徴とする請求項１に 記載の結合性組成物。
13. １３．相互に接続したセル状構造体を有する結合性組成物を製造する方法にして 、 （ａ）水を少なくとも１つの発泡剤及び少なくとも１つの水溶性薄膜形成剤に混 合する工程と、（ｂ）前記（ａ）の混合体が発泡したとき、前記混合体（ａ）に セメントを添加する工程と、（ｃ）前記（ｂ）の混合体に骨材を添加し、均一な 混合体が得られる迄、混合する工程と、（ｄ）前記（ｃ）の混合体を金型に注入 する工程と、からなることを特徴とする製造方法。
14. １４．フライアッシュが前記工程（ｂ）で混合されることを特徴とする請求項１ ３に記載の方法。
15. １５．水還元剤が工程（ａ）で混合されることを特徴とする請求項１３に記載の 方法。
16. １６．前記少なくとも１つの発泡剤を非イオン系界面活性剤、アニオン界面活性 剤及びその混合体からなる群から選択されることを特徴とする請求項１３に記載 の方法。
17. １７．前記水溶性の薄膜形成剤が樹脂エマルジョンであることを特徴とする請求 項１３に記載の方法。
18. １８．前記セメントがボルトランドセメント、カルシウムセメント、石膏セメン ト及びマグネシアセメントから成る群から選択されることを特徴とする請求項１ ３に記載の方法。
19. １９．前記骨材がパーライト、バミュキュライト、膨張頁岩、粘土及び砂から成 る群から選択されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
20. ２０．前記水が約３５−１５０重量部の量で存在し、前記少なくとも１つの発泡 剤が約０．５−５重量部の量で存在し、前記水溶性の薄膜形成剤が約１−９６重 量部の量で存在し、前記セメントが約１００重量部の量で存在し、前記骨材が約 １０−３５０重量部の量で存在することを特徴とする請求項１３に記載の方法。