本发明涉及以简单的方式和低成本制造的，具有优异的吸音性能且能够应用于建筑结构或者应用于道路、铁路轨道、隧道等的隔音壁的结构体，由该结构体形成的吸音材料，由该吸音材料形成的隔音壁材料，以及涉及制造结构体的方法。
要求2014年12月12日提交的日本专利申请no.2014-251567的优先权，将其内容以引用方式并入本文。
背景技术：
近来，对生活环境的关注已有所增加，且已对抑制来自邻近房屋、工厂等的噪音或由汽车、铁路车辆等所产生的噪音有所要求。可使用无机材料的纤维、发泡体、多孔体等作为吸音材料。但这需要在构建到障壁或类似物中时付出努力，且吸音材料在构建之后耗散，因为所述材料是粉末。因此，已提出各种通过树脂或类似物将无机粒子成型成板的形状的吸音板。例如，在ptl1中，提出通过使用陶瓷粒子如富铝红柱石加压成型的吸音材料。此外，在ptl2中，提出一种吸音板，其中分布在0.5mm至2mm的粒子直径的粒子相对于全部粒子的比率为大于或等于70重量％的无机粒子通过粘合剂被加压成型为板状体。
引用列表
专利文献
[ptl1]日本未审查专利申请，第一次公开号h5-204385
[ptl2]日本未审查专利申请，第一次公开号h10-331286
技术实现要素：
技术问题
然而，假定吸音板是在提供有加压装置的地点制造，因此在成型后必须将该吸音板从制造地点运送到施工地点。因此，吸音板必须具有能禁得起运送期间的振动或冲击的高机械强度，此外吸音板通过对细粒子加压形成。因此，难以降低孔隙度并表现优异的吸音性能。此外，具有小孔隙度的吸音板具有重的重量，因此降低了施工性能。
为了解决上述的问题而作出本发明，本发明的目的在于提供具有优异吸音性质和重量轻并能通过简单的步骤制造的结构体，由该结构体形成的吸音材料，由该吸音材料形成的隔音壁材料，以及制造结构体的方法。
技术问题的解决
(1)根据本发明的一方面，提供一种结构体，其含有平均粒子直径为6mm至50mm的无机粒子，以及相对于100质量份的该无机粒子为6质量份至40质量份的树脂。
(2)在根据上述(1)的结构体中，该结构体中可具有多个连续间隙，其容许一个端面与另一端面相通。
(3)在根据上述(1)或(2)的结构体中，体积比重可小于或等于0.9。
(4)在根据上述(1)至(3)任一项中的结构体中，所述无机粒子的平均粒子直径可为6mm至20mm，且70质量％或更多的所述无机粒子可具有6mm至20mm的平均粒子直径。
(5)在根据上述(1)至(4)任一项中的结构体中，所述无机粒子可为选自下组的一类或多类粒子：天然石、硅砂、黑曜岩、珍珠石(pearlstone)、甲贺石(kohgastone)、白砂(whitesand)、页岩、玻璃、沸石、陶瓷及其烧结发泡体、珍珠岩、浮石、熔渣、中空气球以及轻质骨料(lightweightaggregate)。
(6)在根据上述(1)至(5)任一项中的结构体中，所述树脂可通过将含有粘度为0.08pa·s至2pa·s的热固性树脂、固化剂和固化促进剂的树脂组合物固化而形成。
(7)在根据上述(6)的结构体中，所述热固性树脂可为选自下组的一类或多类树脂：不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂和环氧树脂。
(8)根据本发明的另一方面，提供由根据上述(1)至(7)任一项中的结构体形成的吸音材料。
(9)根据本发明的又一方面，提供由根据上述(8)的吸音材料形成的隔音壁材料。
(10)根据本发明的又一方面，提供一种制造结构体的方法，其包括：将平均粒子直径为6mm至50mm的无机粒子与相对于100质量份的该无机粒子为6质量份至40质量份的树脂组合物混合的步骤，和在没有施加压力下将所述混合的无机粒子与树脂组合物成型的步骤。
发明的有利效果
根据本发明，可提供具有优异吸音性质和重量轻并能通过简单的步骤制造的结构体，由该结构体形成的吸音材料，由该吸音材料形成的隔音壁材料，以及制造结构体的方法。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明的结构体、由该结构体形成的吸音材料、由该吸音材料形成的隔音壁材料、以及制造结构体的方法。此外，本发明的范围并不受限于下述的具体实施方案。
本发明的结构体含有平均粒子直径为6mm至50mm的无机粒子，以及相对于100质量份的该无机粒子为6质量份至40质量份的树脂。
[无机粒子]
用于本发明的无机粒子的材料的实例包括：各种天然石、硅砂、黑曜岩、珍珠石、甲贺石(kohgastone，kokaseki)、白砂(whitesand，shirasu)、页岩、玻璃、沸石、各种陶瓷及其烧结发泡体、珍珠岩、浮石、熔渣、中空气球、轻质骨料等。其中，就轻质结构体而言，优选的是诸如白砂、各种陶瓷的烧结发泡体、珍珠岩、浮石、熔渣、中空气球和轻质骨料的材料，从吸音性质的观点而言，更优选的是多孔材料，例如白砂、浮石、以及熔渣，从易于取得和轻质性质的观点而言，甚至更优选的是浮石。所述无机粒子可单独使用，或可以混合使用两类或更多类。
无机粒子具有大于或等于6mm且小于或等于50mm(6mm至50mm)的平均粒子直径。通过将无机粒子的平均粒子直径设定在上述范围内，在本发明的吸音材料所含的无机粒子间可具有足够的孔，因而表现出优异的吸音性能。此外，从结构体的成型性的观点而言，更优选的是无机粒子的平均粒子直径为大于或等于6mm且小于或等于30mm，从结构体的强度的观点而言，甚至更优选的是无机粒子的平均粒子直径为大于或等于7mm且小于或等于20mm。无机粒子的平均粒子直径表示使用游标卡尺由30个随机选择的无机粒子的最短部分测得的直径的平均值。
无机粒子的粒子直径范围优选为大于或等于3mm且小于或等于60mm，更优选为大于或等于5mm且小于或等于50mm，甚至更优选为大于或等于5mm且小于或等于30mm。从结构体的成型性的观点而言，优选的是，粒子直径大于或等于6mm的无机粒子的含量为大于或等于70质量％，更优选的是，粒子直径大于或等于6mm且小于或等于50mm的无机粒子的含量为大于或等于70质量％，甚至更优选的是，粒子直径大于或等于6mm且小于或等于20mm的无机粒子的含量为大于或等于70质量％。
[树脂]
热固性树脂，例如不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂和环氧树脂优选作为本发明中使用的树脂所包括的树脂类型。其中，从优异固化性质的观点而言，更优选的是不饱和聚酯树脂、聚酯树脂、以及乙烯基酯树脂，从优异机械强度的观点而言，甚至更优选的是不饱和聚酯树脂。树脂可单独使用，或可以混合使用两类或更多类。除了上述树脂外，可包含可聚合有机组分。树脂的粘度优选为大于或等于0.05pa·s且小于或等于5pa·s(0.05pa·s至5pa·s)，更优选为大于或等于0.07pa·s且小于或等于3pa·s，特别优选为大于或等于0.08pa·s且小于或等于2pa·s。通过将粘度设定在上述范围内，无机粒子表面在结构体成型时被适度地涂覆，经由树脂组合物固化而使无机粒子间的接触点以足够的强度固定，且树脂不会流动以及不偏置。因此，通过确保结构体中足够的孔可提高吸音性能。
此外，用于本发明的树脂的粘度例如能以下列条件测量。
装置：tvb-10m(bm型粘度计，tokisangyoco.,ltd.制造)
测量温度：25℃
转子：no.2
旋转数：60rpm
根据应用和性能，各种添加剂可添加到本发明所使用的树脂中，并可用作树脂组合物。例如，可使用固化剂、固化促进剂、脱模剂、紫外线吸收剂、颜料、降粘剂、塑化剂、阻燃剂、增强材料、光固化剂等。这些组分可事先混合作为树脂组合物的组分，可在马上与无机粒子和树脂混合之前添加。
优选的是，使用过氧化物作为固化剂。例如，使用二酰基过氧化物基固化剂、过氧化酯基固化剂、二烯丙基过氧化物基固化剂、酮过氧化物基固化剂、过氧化缩酮基固化剂、烷基过酸酯基固化剂、过氧碳酸酯基固化剂等，且可将其中二类或更多类一起使用。
固化促进剂的实例包含环烷酸钴、辛烯酸钴(cobaltoctenate)、环烷酸铜、乙酰乙酸氧钒、乙酰乙酸铁、n,n-二甲基苯胺等。
此外，作为树脂组合物的固化方法，优选是其中加热为不必要的且固化在常温下进行的方法，例如，在马上成型之前将固化剂混入到含有促进剂的树脂组合物中的方法。
[结构体]
本发明的结构体含有相对于100质量份的无机粒子，大于或等于6质量份且小于或等于40质量份的树脂。此外，本发明的结构体具有多个连续间隙(洞)，其容许一个端面与另一端面相通，且经由所述多个连续间隙确保足够的孔隙度。从确保孔隙度的观点而言，更优选的是，本发明的结构体含有相对于100质量份的无机粒子，10质量份至40质量份的树脂。
此外，从确保结构体中的具有足够孔隙度的多个连续间隙的观点而言，优选的是，无机粒子与树脂的混合比率根据无机粒子的平均粒子直径适当地调整。换言之，优选的是，树脂的添加量相对于100质量份的平均粒子直径为大于或等于6mm且小于或等于15mm的无机粒子为大于或等于8质量份且小于或等于40质量份，更优选的是，树脂的添加量相对于100质量份的平均粒子直径为大于或等于10mm的无机粒子为35质量份。此外，树脂的添加量相对于100质量份的平均粒子直径为大于或等于15mm且小于或等于50mm的无机粒子优选为大于或等于6质量份且小于或等于25质量份，更优选为大于或等于6质量份且小于或等于20质量份。此外，体积比重通过以下实施例中所使用的方法测定。
本发明的结构体的体积比重优选为小于或等于0.9，从轻质性质的观点而言，更优选为小于或等于0.75，从施工性质的观点而言，甚至更优选为小于或等于0.5。此外，从结构体强度的观点而言，优选的是体积比重为大于或等于0.05。
本发明的结构体具有多个连续间隙和足够大的孔隙度，并因此重量轻且具有优异的吸音性质。因此，本发明的结构体能优选地用作吸音材料以及由该吸音材料形成的隔音壁的材料。
[结构体的制造方法]
本发明的结构体的制造方法为一种简单的方法，其中通过混合器或手动将平均粒子直径为大于或等于6mm且小于或等于50mm的无机粒子与相对于100质量份的无机粒子为大于或等于6质量份且小于或等于40质量份的树脂或树脂组合物混合，然后将混合物通过倾注到模具中或直接施加到壁面或路面上而成型，没有施加压力。在本发明的结构体的制造方法中，树脂组合物与无机粒子的混合物可仅通过倾注到模具然后固化而成型。因此，成型前的加压处理是不必要的，因而没必要使用特殊加压成型装置或类似物，且可直接在现场(结构体最终被设置的地方)进行施工。
本发明的结构体的形状没有特别限制。换言之，结构体可呈平板状或可呈具凹部和凸部或曲面的形状。结构体的厚度没有特别限制，但优选为大于或等于无机粒子的粒子直径。
此外，为了提高机械强度，优选的是在本发明的结构体中在结构体的上和下表面层的表面上根据需要配置金属线、增强条和/或纤维增强树脂材料作为增强层。此外，结构体可单独使用，或可与其他结构材料或吸音构件组合使用。例如，结构体用作吸音结构元件的背板，并因此可进一步提高吸音结构元件的吸音性质。
[实施例]
在下文中，将参照实施例1至5和对比例1至3更详细地描述本发明，但本发明并不限于以下实施例。
在实施例1至3、5和对比例1至3中，作为用于树脂组合物中的树脂使用不饱和聚酯树脂，具体而言，二环戊二烯、马来酸酐和丙二醇的缩合物(粘度0.15pa·s)。
此外，在实施例4中，作为用于树脂组合物中的树脂使用乙烯基酯树脂，具体而言，环氧甲基丙烯酸酯(粘度0.16pa·s)。在树脂组合物中，相对于100质量份的各树脂，添加0.5质量份的环烷酸钴，并混合直到得到均匀的混合物，然后添加2质量份的55％的过氧化甲基乙基酮溶液(permekn，nofcorporation制造)，并混合。
在实施例1至4和对比例2和3中，使用浮石a(平均粒子直径为8mm，粒子直径范围为大于或等于6mm且小于或等于15mm，且体积比重为0.35)作为无机粒子，在对比例1中，使用浮石b(平均粒子直径为3mm，粒子直径范围为大于或等于2mm且小于或等于5mm，且体积比重为0.48)作为无机粒子，在实施例5中，使用熔渣(平均粒子直径为7mm，粒子直径范围为大于或等于6mm且小于或等于12mm，且体积比重为0.72)作为无机粒子。
将树脂组合物与无机粒子以表1所示的掺合比混合，将混合物倾注到50cm×50cm×高20cm的木框中，调整混合物的量使得在弄平表面后厚度为2cm，然后在没有施加压力下使该混合物在常温静置并成型。在大约10分钟后无机粒子被树脂组合物固定，除了对比例3之外在呈板形状时脱模，在25℃静置24小时，使其完全固化。因此，得到了结构体。此外，在对比例3中，浮石的表面不能够充分地被树脂覆盖，浮石之间不能得到足够的粘合。因此，浮石不能成型为板的形状。通过以下述方法评价实施例1至5和对比例1和2中得到的结构体，各评价结果示于表1。
[存在或不存在多个连续间隙的评价]
将所得到的结构体水平排列，从结构体的上表面倒水，然后通过是否从相对表面(下表面)渗漏出水来确定存在或不存在多个连续间隙。
[计算结构体的体积比重]
结构体的体积比重通过测量所得到的结构体的质量和外部尺寸，然后将质量除以体积来计算。
[评价吸音率]
所得到的结构体在混响室中的吸音率根据jisa1409以下列条件测量。
将四个结构体铺设在1m×1m范围地上，厚度为2cm。将粉红噪音用作噪音，并在317.4立方米的混响室中测量音量。
根据如上所述的结果，实施例1至5的结构体具有多个连续间隙和在宽的频率范围内的高吸音性能。与此不同，对比例1的结构体具有小的无机粒子的平均粒子直径，因此无机粒子间的孔被嵌入树脂组合物中，没有获得连续间隙，且吸音性质劣化。此外，在对比例2的结构体中，使用大量的树脂组合物，因此无机粒子间的孔被嵌入树脂组合物中，没有获得连续间隙，且吸音性质劣化。此外，在对比例3的结构体中，树脂的量不够，且如上所述，结构体不能成型成板的形状。
如上所述，根据本发明，可提供具有优异吸音性质和重量轻并能通过简单的步骤制造的结构体。本发明的结构体能在施工现场直接施工，且易于粘附于外墙或类似物。因此，通过将结构体广泛用于各种工厂、铁路、道路、隧道、桥梁、面向道路的建筑物外墙、植盆(plantingbasin)等中作为吸音材料，能降低各种噪音。