JPH0920574A

JPH0920574A - 多孔質吸音材の製造方法

Info

Publication number: JPH0920574A
Application number: JP18859895A
Authority: JP
Inventors: Osamu Imai; 今井　　修
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-21
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JP2980828B2

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量で、かつ強度および吸音特性の優れた多
孔質吸音材の製造方法を提供する。【構成】セメント粒子、起泡剤および水よりなる泥漿
を略湿潤養生温度まで加温した状態で攪拌し、気泡を生
成した後、湿潤養生し、更に、オートクレーブ養生する
ことにより、連通気孔を有し、トバモライトを含有する
多孔質吸音材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トバモライトを含有す
る多孔質吸音材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、騒音に対する要望より各種吸音板
が開発されており、そのニーズも年々増加している。た
とえば、セラミックス製吸音材がある。これは、高強度
という点で優れているが、気孔率が低く、吸音特性が十
分でなく、また、比重が大きいことも問題となってい
る。また、セメントコンクリート製吸音材は、一般にオ
ートクレーブ養生した軽量気泡コンクリートであり、吸
音特性はセラミックス製吸音材より良好なものの、十分
満足できるものではなかった。また、強度の点でも満足
できるものではなかった。これは、以下の理由に因るも
のと考えられる。セメントコンクリート製吸音材は、通
常室温で湿潤養生されているため固化に時間がかかり、
粒子の沈降が発生しやすく、そのため固化物の気孔分布
が不均一になりやすかった。このため、湿潤養生を高温
で行う方法も考えられるが、高温で養生した場合には気
泡の潰れが発生しやすくなり、固化物の気孔分布が不均
一となる問題が生じた。したがって、いずれの場合で
も、強度および吸音率のばらつきが大きく満足できる強
度、吸音率は得られなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題点を解決して、軽量で、強度および吸音特性の
優れた吸音材の製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するべく
本発明にかかる多孔質吸音材の製造方法は、連通気孔を
有し、トバモライトを含有する軽量固化物であって、セ
メント粒子、起泡剤および水よりなる泥漿を略湿潤養生
温度まで加温した状態で攪拌し、湿潤養生し、次いで、
オートクレーブ養生する工程とを含むことを特徴とする
ものである。そして、前記湿潤養生温度が４０〜８０℃
であること、シリカ質骨材の含有率が前記セメント粒子
に対し重量比で２０〜８０％混合されることを好ましい
実施態様とするものである。

【０００５】前記固化物の研磨断面に認められる気孔に
は、直径０．１ｍｍ以上の球状の気孔（以下、第１の気
孔という。）と、直径０．１ｍｍ未満の気孔（ＢＥＴ法
で測定される微細気孔も含む。）（以下、第２の気孔と
いう。）とが有る。連通気孔とは、直径０．１ｍｍ以上
の気孔同士が、連通状態になっており、その括れ部の直
径が１０μｍ以上であり、少なくとも一箇所は開気孔と
なっている気孔を意味する。連通気孔の括れ部とは、気
孔同士が連通する部分の空隙をいう（連通孔ともい
う。）。また、連通気孔の判定、連通気孔の平均気孔直
径及び連通気孔の括れ部の平均直径の測定は固化物の研
磨断面にて行う。なお、連通気孔の括れ部の直径は走査
型電子顕微鏡写真（倍率１００〜２０００）にて測定す
る。トバモライトとは、（５ＣａＯ・６ＳｉＯ₂ ・５Ｈ
₂ Ｏ）で表されるカルシウムシリケート水和物をいう。
セメント粒子とは、ポルトランドセメント、混合セメン
トおよびアルミナセメントをいう。ここで、略湿潤養生
温度まで加温とは、湿潤養生温度±１０℃以内のことを
いう。

【０００６】

【作用】

【０００７】本発明に係る製造方法によれば、セメント
粒子、起泡剤および水よりなる泥漿を略湿潤養生温度ま
で加温した状態で攪拌し、湿潤養生することにより、気
泡は潰れることなく固化し連通気孔を形成する。この理
由については定かではないが泥漿の加温により湿潤養生
時の急激な温度変化が緩和され気泡の内圧膨張等が抑制
されたことによると考えられる。また、湿潤養生は、室
温より高い温度で行い、好ましくは４０〜８０℃、より
好ましくは５０〜７０℃の範囲である。この高温養生に
より固化が早まるため泥漿の沈降が防止されるととも
に、気泡の合体による気泡径の増大も抑制される。４０
℃未満の温度では泥漿の沈降が発生しやすくなり、８０
℃を超えると気泡の潰れが発生し、連通気孔が生成しに
くくなる。湿潤養生時間は吸音材の強度向上の点で２時
間以上が好ましい。このように略湿潤養生温度まで加温
した泥漿を、高温で湿潤養生することにより、各部分の
気孔分布が均一となり、強度及び吸音特性の良好な多孔
質吸音材の素材が得られる。セメント粒子は、普通ポル
トランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強
ポルトランドセメント等のポルトランドセメントの粒子
が強度上好ましい。コスト、作業性の面で普通ポルトラ
ンドセメント、早強ポルトランドセメントの粒子がより
好ましい。なお、反応促進を図るため、酸化カルシウ
ム、水酸化カルシウム、石膏等を加えてもよい。

【０００８】ここで起泡剤としては、洗浄剤（硫酸ラウ
リルソーダ、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等
のアルキルアリルスルホン酸塩、アルキルナフタリンス
ルホン酸塩、ノニルフェノキシジエトキシエチル硫酸
塩、アルキルアリルエーテル塩、高級アルコール硫酸塩
等のアニオン系界面活性剤、または、アルキルアリルス
ルホン酸、アルキルスルホン酸ナフタリン、ポリオキシ
エチレンアルキルエーテル系、ポリオキシエチレンラウ
リルエーテル、脂肪酸ジエタノールアミド、ポリオキシ
エチレンラノリンアルコールエーテル、ポリオキシエチ
レンラノリン脂肪酸エステル等の非イオン系界面活性
剤）、植物性または動物性膠質、サポニン、変性した膠
質ブチルスルホン酸ナフタリン、イソプロピルスルホン
酸ナトリウム、塩化カルシウム、その他界面活性剤（ポ
リオキシエチレンアルキルアミンエーテル等）、ゼラチ
ン・カゼインなどのタンパク質の誘導体等が挙げられ
る。この中で４０℃以上の温度でも起泡性能が特に安定
しているアルキルアリルエーテル塩、高級アルコール硫
酸塩がより好ましい。なお、起泡剤の添加量は強度特性
および吸音特性の上から固形分に対して３重量％以下で
あることが好ましい。

【０００９】シリカ質骨材はセメント粒子に対して重量
比で２０〜８０％の範囲で混合することが強度上好まし
く、４０〜６０％の範囲で混合することがより好まし
い。この範囲内ではシリカ質骨材はオートクレーブ養生
後も残存するためシリカ質骨材は骨材として機能し、強
度が向上するものと考えられる。なお、シリカ質骨材と
しては、ケイ砂、ケイ石粉末、スラグ粉末、火山灰、け
い藻土等が挙げられる。

【００１０】ここで、加温した状態での攪拌については
加温装置付き攪拌機によってセメント粒子、起泡剤、水
を好ましくは３００〜１５００ｒｐｍの回転で、好まし
くは５〜１０分間の高速攪拌をする。この際、気泡安定
剤を添加すると４０℃以上の湿潤養生でも気泡の潰れお
よび気泡の合体が起こりにくくなる。したがって、気泡
安定剤を好ましくは固形分に対して２重量％以下添加す
る。気泡安定剤としては、ＰＶＡ、メチルセルロース等
が挙げられる。ここで、攪拌の際、減圧脱気を行うこと
も可能である。なお、吸音特性および強度向上の面か
ら、水は、好ましくは固形分に対して３０〜５０重量％
とし、従来の吸音材より低水分とする。こうして得られ
た泥漿を型に流し込み、湿潤状態で４０〜８０℃の温度
で養生する。なお、攪拌時に起泡剤とともに、金属アル
ミニウム粉末等の発泡剤を添加することも連通気孔の形
成に際して可能である。これは、発泡剤添加により、湿
潤養生でガス（金属アルミニウム粉末の場合、水素）が
発生し、このため固化物の気孔径及び気孔率が増大し、
より軽量化が達成される。

【００１１】連通気孔の平均気孔直径が研磨断面で１０
０〜２０００μｍであることが好ましい。この範囲では
幅広い周波数領域の吸音率が良好となる。また、連通気
孔の括れ部の平均直径が３０〜５００μｍであることが
好ましい。この範囲であると吸音率が良好となる。ここ
で、連通気孔の括れ部とは、気孔同士が連通する部分の
空隙をいう（連通孔ともいう。）。この連通気孔及び連
通気孔の括れ部の直径は、アルキルアリルエーテル塩、
高級アルコール硫酸塩等の起泡剤を用い、高速攪拌の回
転数、攪拌時間、起泡剤量、安定化剤の種類およびその
量等で制御できる。

【００１２】ここで、多孔質吸音剤の気孔状態および構
造の変化は、次のようになっていると考えられる。セメ
ント粒子、起泡剤および水よりなる泥漿を略湿潤養生温
度まで加温した状態で攪拌し、気泡を含んだ状態にした
後、型枠（好ましくは加温する。）に流し込むと、流し
込み直後では起泡剤による巻き込み気泡は気泡同士が合
体せず、また、消泡せずに気泡およびセメント粒子が泥
漿中に均一に分散されている。この泥漿を湿潤状態で４
０〜８０℃の温度で養生すると水とセメント粒子とが反
応して、Ｃ−Ｓ−Ｈゲルを生成する。この養生により、
巻き込み気泡は連通気孔となる。また、シリカ質骨材を
添加した場合には水、セメント粒子、シリカ質骨材とが
反応してＣ−Ｓ−Ｈゲルを生成し、過剰シリカ質骨材は
シリカ質骨材として残存する。したがって、湿潤養生後
では連通状態になった巻き込み気泡が分散した多孔質体
となり、水を含んだ柔らかい構造体となる。

【００１３】その後、オートクレーブ養生することによ
り、Ｃ−Ｓ−Ｈゲルが結晶質のトバモライトに変化し、
高強度化される。オートクレーブ養生は強度向上の点
で、１２０〜２５０℃、３時間以上の条件が好ましく、
１５０〜２００℃、５時間以上の条件がより好ましい。
なお、水中に浸漬した状態でのオートクレーブ養生は好
ましくない。なお、Ｘ線回折および熱重量分析（ＴＧ）
より、この多孔質吸音材のトバモライトとＣ−Ｓ−Ｈゲ
ルの量比を測定するとセメント粒子としてポルトランド
セメントを用いたものではトバモライトは重量比で６割
以上であることが確認された。なお、本発明の吸音材で
はゾノトライトは認められない。

【００１４】このようにして得られるトバモライトを含
有する多孔質吸音材は、多数の連通気孔を内在し、たと
えば絶乾比重が１．０以下の軽量なものとなり、強度特
性、吸音特性が良好となる。また、多孔質吸音材の厚さ
は、好ましくは３０〜１００ｍｍである。また、気孔分
布によっては吸水率の小さいものも可能となるため、水
に対する寸法安定性の良好なものも得られ、湿潤状態で
の使用が可能である。また、本発明の固化物は耐火性、
耐久性も良好である。

【００１５】

【実施例】次に、本発明をシリカ質骨材として、ケイ砂
を用いた実施例に基づき説明する。セメント粒子、シリ
カ質骨材、金属アルミニウム粉末、起泡剤及び水とを攪
拌機で攪拌する際には、バインダ、減水剤、保水剤、防
水剤、流動化剤、収縮低減剤等の混和剤を添加してもよ
く、また固化物の強度の向上、比重の調整、コストの低
減などのために、パーライト、ＡＬＣの屑、ガラス繊維
（好ましくは耐アルカリ性ガラス繊維）、合成繊維（ビ
ニロン、ナイロン）、パルプ等を添加することもでき
る。ここで、減水剤としては、ナフタリンスルホン酸ホ
ルマリン縮合物塩、アルキルアリルスルホン酸、アルキ
ルアリルスルホネート、ジエチルナフタリンのホルマリ
ン縮合物等が挙げられる。なお、起泡剤はプレフォーム
法（起泡剤によってあらかじめ微細気泡を作っておき、
これを加温した泥漿に混入する方法）で用いてもよい。
このように調製された原料を使用して流し込み成形方法
等により所定の形状に成形する。また、型枠に鉄筋等の
補強材を入れた状態で成形することも可能である。

【００１６】（実施例１〜７）セメント粒子として、各
種ポルトランドセメント、アルミナセメントを使用し、
これらのセメントとケイ砂を重量比で１００：１０〜１
００：８０とし、固形分に対して３０〜５０重量％の水
と起泡剤を添加して攪拌機で攪拌し、気泡を含んだ各種
の泥漿を調製した。ここで、攪拌機は加温装置付きミキ
サを用い３００〜１５００ｒｐｍの回転数で５〜１０分
間高速攪拌し、泥漿を湿潤養生温度±１０℃以内に加温
した各種の泥漿を調製した。ここで、起泡剤はアルキル
アリルエーテル塩（商品名：第一工業製薬製ハイテノー
ル）、高級アルコール硫酸塩（商品名：花王製エマー
ル）を用い、それぞれ固形分に対して３重量％以下を添
加した。この異なる種類の加温した泥漿を型枠（底面９
０×１５０ｍｍ）に流し込んで、４０〜８０℃、２〜４
８時間湿潤状態（相対湿度８０％以上）で養生を行い、
直方体の固化物素地（９０×５０×１５０ｍｍ）を得
た。なお、起泡剤とともにＰＶＡを固形分に対して２重
量％以下を添加した。

【００１７】このようにして得た固化物素地を１２０〜
２５０℃、３〜４８時間オ─トクレ─ブ養生を行った。
こうして得られた固化物について、固化物の圧縮強度及
び吸音率を測定して，これらの結果を表１に示す。

【００１８】また、得られた固化物について気孔の状態
を観察するため、研磨した試料を反射型顕微鏡で観察し
た。この結果を図１に示す。連通気孔を形成しており、
連通気孔の直径は平均１００〜２０００μｍであり、連
通気孔の括れ部の大きさは平均３０〜５００μｍであ
る。なお、研磨面の観察では、直径０．１ｍｍ以上の気
孔のうち６０％以上、また直径１ｍｍ以上の気孔では８
０％以上が連通気孔である。また、得られた固化物のＸ
線回折分析を行った。そのチャートを図２に示す。トバ
モライトの他、ケイ砂のα−石英のピークが認められ
る。

【００１９】なお、圧縮強度の測定については，ＪＩＳ
Ａ１１０８に従った。即ち、試料の上下面に直径
５０ｍｍの金属板をのせ、この板に圧力をかける方法
で、オートグラフを用いこれに圧力をかけ、５個の試料
の平均を圧縮強度とし、その標準偏差をばらつきとし
た。吸音率はＪＩＳＡ１４０５に従い、厚さ５ｃ
ｍ、空気層なし、周波数５００Ｈｚで垂直入射吸音率を
測定した。５個の試料の平均を吸音率とし、その標準偏
差をばらつきとした。以上シリカ質骨材として、ケイ砂
を用いた実施例について説明したが、本発明は、これに
限るものではなく、高炉スラグ粉末、けい酸白土、火山
灰、けい藻土等を用いても構わない。

【００２０】（比較例１〜５）比較例１は泥漿の加温を
行わずに７０℃で湿潤養生を行った。比較例２は室温
（２５℃）で泥漿を作製し、湿潤状態下の室温（２５
℃）で養生した。比較例３は泥漿の加温し、７０℃で湿
潤養生を行った。オートクレーブ養生は行わなかった。
比較例１〜３ともに上記以外は実施例と同様に行った。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】以上説明からも明らかなように、本発明
による多孔質吸音材は、従来のセメントコンクリート製
吸音材に比較し、強度および吸音率のばらつきを小さく
でき、強度および吸音特性が良好である。従って、従来
のセメントコンクリート製吸音材と同一強度、同一吸音
特性を得るためには、本発明による多孔質吸音材の厚み
は少なくて済みさらに軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による固化物の研磨した試料の反射型
顕微鏡写真（×２０）

【図２】本発明による固化物のＸ線回折チャート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連通気孔を有し、トバモライトを含有す
る軽量固化物の製造方法であって、セメント粒子、起泡
剤および水よりなる泥漿を略湿潤養生温度まで加温した
状態で攪拌し、湿潤養生し、オートクレーブ養生するこ
とを特徴とする多孔質吸音材の製造方法。
【請求項２】前記湿潤養生温度が４０〜８０℃である
特許請求の範囲第１項に記載の多孔質吸音材の製造方
法。
【請求項３】シリカ質骨材の含有率が前記セメント粒
子に対し重量比で２０〜８０％混合される特許請求の範
囲第１項または第２項に記載の多孔質吸音材の製造方
法。