JP7319152B2 - 緩衝材 - Google Patents

Description

本発明は、床版の下に配置される緩衝材に関するもので、より具体的には床版と当該床版を鉛直下側から支持する梁との間に配置される緩衝材に関する。

従来、建築物においては、梁と床版との間に、薄いフェルトや発泡ポリエチレン等の緩衝材を設けていた。この緩衝材は、梁と床版との接触によって生じるこすれ音を防止し、梁と床版裏面との凹凸を吸収できるが、床衝撃音の低減効果はない。

一方、以前より、床衝撃音の低減対策として、ゴムを始めとする様々な弾性体が多く検討されてきている。ゴム類等の弾性体は、床衝撃音の低減効果を得るため、硬度、変形量について主として検討された。

このような緩衝材として、特許文献１には、床基版と、支持構造部材との間に配置され、片面または両面で、長辺方向に帯状の山部と溝部とが交互に形成された防音部材が開示されている。

特開２００５－１６１０３号公報（２００５年１月２０日公開）

しかしながら、上記特許文献１に開示された防音部材では、３列に形成された山部のそれぞれの高さが略同一となっているため、床衝撃音の低減効果が低いという問題点がある。

本発明の一態様は、以上の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、従来品よりも床衝撃音の低減効果に優れる緩衝材を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る緩衝材は、床版を鉛直下側から支持するよう配置される緩衝材であって、上記床版に沿って延伸する基部と、上記基部における上記床版と対向する対向面から突出し、上記基部の長手方向に沿って延伸する第１凸部と、上記対向面から突出し、上記基部の長手方向に沿って延伸する２つの第２凸部と、が一体となって押出成形されており、上記第１凸部が、上記２つの第２凸部の間に形成されており、上記第１凸部の高さが、上記２つの第２凸部の高さよりも高くなっており、上記第１凸部の硬さが、上記２つの第２凸部の硬さ未満である。

上記構成によれば、２つの第２凸部の間に形成された第１凸部の高さが２つの第２凸部の高さよりも高くなっている。このため、床版を緩衝材の上側に載置した状態で、第２凸部よりも第１凸部の方が鉛直下方に大きく圧縮されて、より大きく弾性変形する。この状態において、第１凸部は、上記弾性変形の反作用に起因する反発力によって床版と確実に密着する。

よって、第１凸部は、床版に衝撃力が加わった場合、確実にその衝撃が伝わってくる。なお、第１凸部に床版を載せると、これ単体で床版を支持できるほど第１凸部は硬くないため、柔軟に圧縮変形し、床版は第２凸部に密着する。第２凸部は大きく圧縮変形することなく床版を支持できる程度に硬いため、床版は、それ以上に鉛直下方へ移動することがない。従って、床版は大きく圧縮変形した第１凸部と、ほとんど変形していない第２凸部の両方に密着した状態となり、床版に衝撃力が加わった際は、異なる２種類の部材が長尺方向に隣接して衝撃を受けることになる。以上から、衝撃低減効果の異なる部材が、確実に組み合わさって効果を発揮する構造となっている。

なお、第１凸部は、第２凸部よりも衝撃力の大きさや方向により追従して弾性変形することも考えられ、圧縮による変形量が無い、または小さな第２凸部とは異なる衝撃力の低減効果を発揮する。ひいては、床衝撃音を効果的に低減することができる。

また、上記構成によれば、床版を緩衝材の上側に載置した状態において、第２凸部よりも第１凸部の方がより大きな圧縮量を生じることから、例えば第１凸部と第２凸部とが同じ高さの場合に比べて第１凸部を確実に床版に接触させることができる。また、該第１凸部は、高さが同じ２つの第２凸部の間に形成されており、第２凸部は床版の上から衝撃を受けてもほとんど変形しない程度に硬い材質であることから、床版の自重や、それ以上の荷重によって第１凸部単体が偏った形に圧縮変形されることはない。そのため、支持部材としての機能が高まった緩衝材を実現することができる。

なお、床版を鉛直下側から支持する梁がある場合は、本発明の緩衝材は、梁と床版の間に設置され、梁の延伸方向に沿って緩衝材の基部は延伸している。

また、本発明の一態様に係る緩衝材は、上記第１凸部は、発泡ゴム材で形成されており、上記２つの第２凸部は、硬質ゴム材で形成されている。上記構成によれば、床版を緩衝材の上に載せた際、発泡ゴム材で形成された第１凸部が大きく弾性変形し、床版が第２凸部にも確実に密着することができる。これにより、第１凸部を発泡ゴム材で形成していないものよりも、床衝撃音の低減効果が高くなる。

また、本発明の一態様に係る緩衝材は、上記２つの第２凸部の反発弾性率が１５％以下である。上記構成によれば、床衝撃音の高い低減効果が維持されつつ、２つの第２凸部による床版の支持性能がより高くなる。

また、本発明の一態様に係る緩衝材は、上記第１凸部の比重が０．８以下である。上記構成によれば、発泡ゴム材で形成された第１凸部が十分に軟らかいため、床衝撃音の高い低減効果が維持されつつ、第１凸部の弾性作用による衝撃吸収能力がよい。

また、本発明の一態様に係る緩衝材は、上記第１凸部は、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジェンゴム）またはＥＰＤＭ（エチレン‐プロピレン‐ジエン共重合ゴム）で形成されており、上記２つの第２凸部は、ＮＢＲまたはＥＰＤＭで形成されている。上記構成によれば、床衝撃音の高い低減効果が発揮される。

また、本発明の一態様に係る緩衝材は、上記第１凸部は、その延伸方向に対して垂直な断面の断面形状が上記第１凸部の先端から根元に近づくに連れて広くなるように、上記第１凸部の延伸方向の側面が傾斜している。上記構成によれば、第１凸部と基部との境界面の面積が、例えば第１凸部の延伸方向の側面が傾斜していない場合に比べて広くなる。そのため、アンカー効果がより高くなり、第１凸部の基部からの剥離がさらに抑制される。

本発明の一態様によれば、従来品よりも床衝撃音の低減効果に優れる緩衝材を実現することができるという効果を奏する。

本発明の実施の一形態に係る床構造の構造を示す縦断面図である。 （ａ）は、本発明の実施の一形態に係る緩衝材の一例の構造を示す縦断面図であり、（ｂ）は、上記緩衝材の別の例の構造を示す縦断面図であり、（ｃ）は、上記緩衝材のさらに別の例の構造を示す縦断面図であり、（ｄ）は、上記緩衝材のさらに別の例の構造を示す縦断面図である。 図２の（ｃ）に示す緩衝材の斜視図である。 図２の（ｃ）に示す緩衝材を梁と床版との間に配置したときの様子を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１～図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本明細書では、図面の紙面において上側を「上」と呼び、紙面に対して下側を「下」と呼ぶ。

〔床構造〕
図１に示すように、本発明の実施の一形態に係る床構造１は、床版２と梁３との間に緩衝材４ａ（後述する緩衝材４ｂ、４ｃ、４ｄも同様）が配置されている構造を為している。この床構造１を有する建築物としては、例えば、梁３にコンクリート製の床版２を渡して構成されている建築物を例示することができる。

床版２は、床構造１の基礎を形作るものである。無機質床版、木質床パネルおよび複合床パネルからなる群より選ばれる。詳細には、ＡＬＣ床版、ＰＣ床版、中空押出セメント床版等からなる無機質床版、木質材を組合せてなる木質床パネル、合板、パーチクルボード、根太等の木質材、コンクリート石膏ボード、ＡＬＣ、中空押出セメント板等の無機質材、鋼板、鋼材等の金属材、および各種吸音材を任意に組合せた複合床パネル等からなる群より選ぶことができる。梁３は、床版２を鉛直下側から支持するものである。

〔緩衝材〕
緩衝材４ａは、粘弾性体で形成されており、床衝撃音を低減させるために床版２と梁３との間に配置されている。これにより、緩衝材４ａは、床版２に衝撃が加わったときの衝撃力を緩和し、梁３への衝撃力の振動伝達を抑制する。

緩衝材４ａは、後述する第１凸部６ａと第２凸部５とが、一体となって押出成形されたものである。

具体的には、緩衝材４ａは、同一断面形状の構造体が長手方向（手前側から奥側に向う方向）に連続した構造を有しており（図３参照）、連続押出成形にて製造される。すなわち、緩衝材４ａは、第１凸部６ａ、第２凸部５および基部７の同時（一体）押出成形にて製造される（第１凸部６ａ、第２凸部５および基部７が異素材であっても同時押出成形にて製造される）。より具体的には、緩衝材４ａは、口金から吐出させる際の大きな圧力で一体化し、接着剤は使用しない。

図１に示す断面形状のように、緩衝材４ａは、第２凸部５、第１凸部６ａ、および基部７を備える。第２凸部５は平板状の基部７の両端に備わり、その間に第１凸部６ａが設置されている。図１に示す断面は、緩衝材４ａの延伸する方向に対して垂直な断面である。

基部７は、緩衝材４ａの梁３の延伸方向（紙面に対して手前側から奥側に向う方向）に沿って延伸するものであり、基部７の下面は梁３の先端面３１に接する。また、基部７は、後述する硬質ゴム材で形成されている。

第１凸部６ａは、基部７における床版２と対向する対向面から突出し、基部７の長手方向（図２の紙面に対して奥行方向）に沿って延伸するものであり、第１凸部６ａの先端面は床版２の下面に接触している。

第１凸部６ａは、発泡ゴム材（スポンジ材）で形成されており、その構成材料としては、アクリロニトリルブタジェンゴム（ＮＢＲ）、またはエチレン‐プロピレン‐ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）を例示することができるが、第１凸部６ａの構成材料はこれに限定されない。例えば、第１凸部６ａの構成材料としては、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム、再生ゴム、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－プロピレン多元共重合体、ポリイソブチレン、部分架橋ブチルゴム、および熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種のポリマー成分を例示することができる。

これにより、第１凸部６ａをスポンジ状の発泡ゴム材で形成することにより、ソリッド状の硬質ゴム材で形成された第２凸部５よりも第１凸部６ａの方が弾性変形し易くなるため、第１凸部６ａを発泡ゴム材で形成していないものよりも、床衝撃音の低減効果が高くなる。第１凸部６ａの硬さは、２つの第２凸部５の硬さ未満であれば良く、第１凸部６ａは第２凸部５よりも軟らかいことが好ましい。

なお、ここで、硬い、軟らかいとは同等な力で圧縮した際の変形量の大小であって、変形量が無い、または小さい場合を硬いと言い、それと比較して変形量が大きい場合を硬さが低く軟らかいと言う。これは素材の硬度違いや、形状を含めた構造の違いであって例えば中空形状である場合と中実形状である場合の違いや、材質がスポンジ状の発泡体なのか、ソリッド状なのかと言った違い、または、それらの組合せによって圧縮の際の変形量は変化させることができる。

また、第１凸部６ａの比重は０．８以下であることが好ましく、０．７前後がより好ましい。これにより、発泡ゴム材で形成された第１凸部６ａが十分に軟らかく、第１凸部６ａの弾性作用による衝撃吸収能力もよい。

第２凸部５は、基部７における床版２と対向する対向面から突出し、基部７の長手方向に沿って延伸するものであり、第２凸部５の先端面は、床版２の下面に接触している。本実施形態の緩衝材４ａは２つの第２凸部５を有している。２つの第２凸部５の間には、溝が形成されている。第１凸部６ａは、２つの第２凸部５の間の溝に形成されている。なお、基部７と第２凸部５は同じ材質からなる一体物であるが、別体成形して組合せることもできる。

第２凸部５は、硬質ゴム材で形成されており、その構成材料としては、ＮＢＲまたはＥＰＤＭを例示することができるが、これに限定されない。例えば、第２凸部５の構成材料としては、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム、再生ゴム、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－プロピレン多元共重合体、ポリイソブチレン、部分架橋ブチルゴム、および熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種のポリマー成分を例示することができる。

床版２を緩衝材４ａの上側に載置した状態において、第２凸部５よりも第１凸部６ａの方がより大きく圧縮され、例えば第１凸部６ａと第２凸部５とが同じ高さの場合に比べて床版２を第１凸部６ａで確実に支持することができる。仮に第１凸部６ａと第２凸部５とが同じ高さであると、床版２は第２凸部５に支持されて第１凸部６ａは床版２に接触する程度にしかならず密着しない。また、成形バラツキによっては床版２から離間することも考えられ、確実に支持できないケースが懸念される。

なお、第１凸部６ａと基部７の構成材料が異なる場合、例えば第１凸部６ａがＥＰＤＭで、硬質ゴムがＮＢＲの場合は、相溶性が悪く良好な接着（溶着）が見込まれない。この場合は、互いに剥離し易いことから、従来は、当業者において、発泡ゴム材と硬質ゴム材とを一体成形して製品を製造することは想定されていなかった。その点、緩衝材４ａは、ＥＰＤＭからなる発泡ゴム材で形成された第１凸部６ａとＮＢＲからなる硬質ゴムで形成された基部７との境界面の面積が広くなるように第１凸部６ａが形成され、第１凸部６ａと基部７とを同時に一体押出成形することから、押出機の口金内による圧力で強固に一体化され、互いに剥離し難くなっている。

また、２つの第２凸部５の反発弾性率は１５％以下であることが好ましい。これにより、２つの第２凸部５による床版２の衝撃低減効果がより高くなる。ここで、反発弾性率とは物体の衝突時に、材料が吸収するエネルギーを表す指標である。反発弾性率は、所定質量・高さの落下物を試験片に衝突させる際に、衝突時、跳ね返り時に物体が持っているエネルギーの比のことである。なお、反発弾性率は、ＪＩＳ－Ｋ－６２５５に規定する標準状態において測定することができる。

次に、図２の（ａ）は、上述した緩衝材４ａの構造を示す縦断面図である。同図に示すように、第１凸部６ａの高さｈ２は、第２凸部５の高さｈ３よりも高くなっている。第２凸部５は基部７の両端から突設されており、高さはどちらも同じである。ここで、第１凸部６ａの第２凸部５からの突出長ｈ１は、ｈ３の１／２～１／３倍程度となっている。

また、同図に示すように、第１凸部６ａの梁３の延伸方向に延伸する側面と、第２凸部５の第１凸部６ａの側面に対向する面との間には、床版２に押さえられ圧縮された第１凸部６ａの体積分を収納できる隙間Ｓがある。

緩衝材４ａの第１凸部６ａの先端面９ａは、略平面形状になっている。また、先端面９ａと平行な方向（水平方向）で規定される切断視における、第１凸部６ａの断面積は、第１凸部６ａの先端から根元にかけてほぼ一定となるように、第１凸部６ａの延伸方向の側面は直立している。

（緩衝材４ａの効果）
上述した緩衝材４ａでは、２つの第２凸部５の間に形成された第１凸部６ａの高さｈ２が２つの第２凸部５の高さｈ３よりも高くなっている。このため、床版２を緩衝材４ａの上側に載置した状態で、第２凸部５よりも第１凸部６ａの方が鉛直下方に強く圧縮されて、より大きく弾性変形する。この状態において、第１凸部６ａは、上記弾性変形の反作用に起因する反発力によって床版２と確実に密着する。

よって、第１凸部６ａは、床版２に衝撃力が加わった場合に、確実に衝撃力が伝搬され、固有の衝撃低減効果を発揮する。衝撃力の大きさや方向により追従して弾性変形するなどして、衝撃力を効果的に吸収していることも考えられる。

〔変形例１〕
次に、図２の（ｂ）に基づき、変形例１の緩衝材４ｂの構造について説明する。本変形例の緩衝材４ｂの第１凸部６ｂの先端面９ａは、緩衝材４ａと同様に略平面形状になっている。しかしながら、本変形例の緩衝材４ｂの第１凸部６ｂの根元付近では、先端面９ａと平行な方向（水平方向）で規定される切断視における、第１凸部６ｂの断面積が、第１凸部６ｂの上方から根元に近づくに連れて広くなるように、第１凸部６ｂの延伸方向の側面８ａが傾斜している。つまり、図２に示す断面形状の根元へ向けて拡大している。また、第１凸部６ｂの根元の接着面は、ほぼ溝一杯に拡がっている。これにより、第１凸部６ｂの根元の接着面の面積が広くなるため、第１凸部６ａと基部７とが同時に一体押出成形される際、物理的なアンカー効果が高くなり、第１凸部６ｂの基部７からの剥離がより抑制される。

〔変形例２〕
次に、図２の（ｃ）に基づき、変形例２の緩衝材４ｃの構造について説明する。同図に示すように、第１凸部６ｃの高さｈ２は、２つの第２凸部５の高さｈ３よりも高くなっている。ここで、第１凸部６ｃの第２凸部５からの突出長ｈ１は、ｈ３の１／２～１／３倍程度となっている。

本変形例の緩衝材４ｃの第１凸部６ｃの先端面９ｂは、略曲面形状となっている。また、本変形例の緩衝材４ｃの第１凸部６ｃの根元付近は、水平面と平行な方向で規定される切断視における、第１凸部６ｃの断面積が、第１凸部６ｃの上方から根元に近づくに連れて広くなるように、第１凸部６ｃの延伸方向の側面８ｂが傾斜している。つまり、図２に示す断面形状の根元へ向けて拡大している。また、第１凸部６ｃの根元の接着面は、緩衝材４ｂと同様に、ほぼ溝一杯に拡がっている。これにより、緩衝材４ｂと同様に、緩衝材４ｃは、第１凸部６ｃの根元の接着面の面積が広くなるため、第１凸部６ｃと基部７とが同時に一体押出成形される際、物理的なアンカー効果が高くなり、第１凸部６ｃの基部７からの剥離が抑制される。

また、第１凸部６ｃは、他の部分よりも中ほどが細く狭まっているくびれ構造を有している。このため、緩衝材４ｃに床版２を載せた状態で、第１凸部６ｃの撓みを十分に吸収することができる。また、これにより、第１凸部６ｃが押さえられ、または引っ張られても、第１凸部６ｃの根元と基部７との接合部分に直接力が伝わらず、基部７から第１凸部６ｃが剥離することを抑制することができる。

〔変形例３〕
次に、図２の（ｄ）に基づき、変形例３の緩衝材４ｄの構造について説明する。本変形例の緩衝材４ｄは、第１凸部６ｃの根元の両端８ｃのそれぞれが、第２凸部５の内側に入り込んでいる構造を有している点で、上述した変形例２の緩衝材４ｃの構造と異なっている。緩衝材４ｄは、上記のような構造を有していることにより、基部７からの第１凸部６ｃの剥離をより抑制することができる。

なお、図示しないものの、上記根元の両端８ｃのそれぞれは、水平方向に対して上方向、または下方向、もしくは上下方向に分岐して突出する形状を有していても良い。これにより、基部７からの第１凸部６ｃの剥離を、変形例２の緩衝材４ｃよりもさらに効果的に抑制することができる。

また、変形例３の緩衝材４ｄで示した第１凸部６ｃの根元の両端８ｃのそれぞれが第２凸部５の内側に入り込んでいる構造は、変形例１の緩衝材４ｂに適用することができる。

次に、図３に上述した緩衝材４ｃの斜視図を示す。同図に示すように緩衝材４ｃは手前側から奥側に向けて延伸する長尺品となっている（緩衝材４ａ，４ｂ，４ｄも同様）。このように、緩衝材４ｃを長尺状に製造した後、使用時に必要な長さ裁断して使用される。なお、緩衝材４ｃを細かく裁断して使用しても良い。

また、同図に示すように緩衝材４ｃでは、略半円筒形状の第１凸部６ｃが手前側から奥側に向けて延伸している。

なお、緩衝材４ｃの基部７をＮＢＲとし、第１凸部６ｃをＥＰＤＭとして、これらを同時（一体）押出成形による長尺品とした場合は、両素材の相溶性が悪く、同時押出および加硫で第１凸部６ｃと基部７とは接着しないが、上述したように同時（一体）押出成形による強固な密着状態が形成され、また第１凸部６ｃの根元の接着面が、ほぼ溝一杯に拡がっていることにより、第１凸部６ｃの基部７からの剥離が抑制される。なお、第２凸部５は基部７と同じ硬質ゴムから形成されており、基部７、第１凸部６ｃ、第２凸部５は全て同時（一体）押出成形されている。

次に、図４に緩衝材４ｃを梁３と床版２との間に配置したときの様子を示す。同図に示すように、第１凸部６ｃは、弾性変形して圧縮され、床版２に押さえられ圧縮された第１凸部６ｃの体積分が、第１凸部６ｃの梁３の延伸方向に延伸する側面と、第２凸部５の第１凸部６ｃの側面に対向する面との間に形成された隙間Ｓに収納される。これにより、第１凸部６ｃが圧縮された変形状態が一定に保たれる。

（性能試験の結果）
衝撃音吸収性能（遮音性能）の測定は、ＪＩＳ－Ａ－１４１８－２に従い、衝撃源をバングマシンとして重量床衝撃音の測定を行った。図１に示す床構造１において、床版２の上５箇所を加振し、受信点５箇所にて試験を行った。

従来品（特許文献１参照）の防音部材では、振動数６３Ｈｚの衝撃音吸収性能が悪く、この性能からＬＨ－７０等級となっていたが、緩衝材４ｃでは、振動数６３Ｈｚの衝撃音吸収性能が改善し、ＬＨ－６５等級（６３～２０００Ｈｚの全域でＬＨ－６５等級以上）となった。なお、ＬＨ－等級は遮音の程度を示す等級である。

以上により、本発明の実施形態に係る緩衝材４ａによれば、従来品よりも衝撃音吸収性能が向上することが証明された。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 床構造
２ 床版
３ 梁
４ａ～４ｄ 緩衝材
５ 第２凸部
６ａ～６ｃ 第１凸部
７ 基部
８ａ，８ｂ 側面
９ａ，９ｂ 先端面

Claims (5)

1. 床版を鉛直下側から支持するよう配置される緩衝材であって、
   上記床版に沿って延伸する基部と、
   上記基部における上記床版と対向する対向面から突出し、上記基部の長手方向に沿って延伸する第１凸部と、
   上記対向面から突出し、上記基部の長手方向に沿って延伸する２つの第２凸部と、が一体となって押出成形されており、
   上記第１凸部が、上記２つの第２凸部の間に形成されており、
   上記第１凸部の高さが、上記２つの第２凸部の高さよりも高くなっており、
   上記第１凸部の硬さが、上記２つの第２凸部の硬さ未満であり、
   上記第１凸部は、その延伸方向に対して垂直な断面の断面形状が上記第１凸部の先端から根元に近づくに連れて広くなるように、上記第１凸部の延伸方向の側面が傾斜している、緩衝材。
2. 上記第１凸部は、発泡ゴム材で形成されており、
   上記２つの第２凸部は、硬質ゴム材で形成されている、請求項１に記載の緩衝材。
3. 上記２つの第２凸部の反発弾性率が１５％以下である、請求項１または２に記載の緩衝材。
4. 上記第１凸部の比重が０．８以下である、請求項２に記載の緩衝材。
5. 上記第１凸部は、ＮＢＲ、またはＥＰＤＭで形成されており、
   上記２つの第２凸部は、ＮＢＲ、またはＥＰＤＭで形成されている、請求項１から４までの何れか１項に記載の緩衝材。

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