特許 7383517 ポリウレタン構造体、防音材、ポリウレタン構造体の製造方法及びポリウレタン膜形成用液状組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-10

(45)【発行日】2023-11-20

(54)【発明の名称】ポリウレタン構造体、防音材、ポリウレタン構造体の製造方法及びポリウレタン膜形成用液状組成物

(51)【国際特許分類】

   B32B 27/40 20060101AFI20231113BHJP

   B32B 27/20 20060101ALI20231113BHJP

   B32B 5/18 20060101ALI20231113BHJP

   B05D 7/24 20060101ALI20231113BHJP

   B05D 3/12 20060101ALI20231113BHJP

   B05D 5/00 20060101ALI20231113BHJP

   C08G 18/00 20060101ALI20231113BHJP

   C08G 18/72 20060101ALI20231113BHJP

   C08G 101/00 20060101ALN20231113BHJP

【ＦＩ】

B32B27/40

B32B27/20 Z

B32B5/18

B05D7/24 303A

B05D7/24 301L

B05D7/24 302T

B05D3/12 C

B05D3/12 Z

B05D5/00 J

B05D5/00 D

C08G18/00 H

C08G18/72

C08G101:00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020027219

(22)【出願日】2020-02-20

(65)【公開番号】P2021130265

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2022-10-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000005061

【氏名又は名称】バンドー化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 貴彦

(72)【発明者】

【氏名】岡野 久志

【審査官】伊藤 寿美

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－３２７０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６７３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１４９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０４４０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／０４１６１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－０２７２４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ３２Ｂ １／００－４３／００

Ｂ０５Ｄ １／００－ ７／２６

Ｃ０８Ｊ ９／００－ ９／４２

Ｂ２９Ｃ ４４／００－４４／６０，

６７／２０

Ｇ１０Ｋ １１／００－１３／００

Ｃ０８Ｇ １８／００－１８／８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリウレタン膜中に、被着体側から順に、フィラーを含有し前記被着体側からの振動を減衰させる制振層と、気泡を有する発泡層と、スキン層とが、厚み方向に沿って連続して分布し、
前記制振層と前記発泡層と前記スキン層とは一体化されており、
前記ポリウレタン膜は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及びフィラーを含む混合物を発泡させた硬化物からなり、
前記フィラーの含有量は、前記混合物全体に対して２～７０重量％であり、
前記フィラーの真密度は、１．５以上、８．５未満であり、
前記スキン層は、前記発泡層よりも見掛け密度が高いことを特徴とするポリウレタン構造体。

【請求項2】

前記制振層における前記フィラーの含有量は、前記発泡層側の領域よりも前記発泡層とは反対側の領域の方が多いことを特徴とする請求項１に記載のポリウレタン構造体。

【請求項3】

前記発泡層の見掛け密度は、０．０１５～１．０ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリウレタン構造体。

【請求項4】

請求項１～３のいずれかに記載のポリウレタン構造体の前記制振層が被着体の表面に密着していることを特徴とする防音材。

【請求項5】

ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及びフィラーを混合して混合物を調製する混合工程と、
前記混合物を被着体の表面に塗布し、塗膜を形成する塗布工程と、
前記塗膜の表面を被覆材で覆いながら、前記ポリオールと前記ポリイソシアネートと前記発泡剤とを反応させて発泡させつつポリウレタン膜を形成する硬化工程とを備え、
前記フィラーの真密度は、１．５以上、８．５未満であり、
前記フィラーの含有量は、前記混合物全体に対して２～７０重量％であり、
前記塗膜中の前記フィラーが沈降し、前記フィラーを含有する制振層が前記被着体側に形成され、かつ、前記被覆材により吸熱されて発泡が抑制され、前記被覆材に接触した発泡層が発泡圧によって押し潰されることにより、スキン層が前記被覆材側に形成されたポリウレタン膜を形成することを特徴とするポリウレタン構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポリウレタン構造体、防音材、ポリウレタン構造体の製造方法及びポリウレタン膜形成用液状組成物に関する。より詳しくは、マンション等の集合住宅や戸建て住宅における床下や天井裏の防音・防振、橋梁や下水道等のインフラストラクチャーにおける防音・防振、鉄道車両、自動車、船舶、航空機等の輸送機器における防音・防振等に好適に使用しうるポリウレタン構造体及び防音材、並びに、該ポリウレタン構造体の製造に適したポリウレタン構造体の製造方法及びポリウレタン膜形成用液状組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

騒音防止等の目的で、車両、建造物等の被防音制振構造物（被着体）に、防音材を設置することがある。ここで、防音材は、防音機能を有する部材全般を意味し、遮音、吸音、制振（防振）等の機能を有するものであれば特に限定されるものではない。一般的な防音材としては、あらかじめ所定の形状に成形されたゴム、樹脂、フェルト、スポンジ等の部材を接着剤で張り合わせて積層したものが知られている。このような防音材は、通常、接着剤等を用いて被着体に貼り付けて使用される。

【0003】

防音材に関して、例えば、特許文献１には、フィラーと、アスファルトからなるバインダーとを含有するシート状の基材の一面に独立気泡発泡体が積層されてなることを特徴とする制振・遮音シートが開示されている。

【0004】

また、低発泡ポリウレタンエラストマーを用いた防振・緩衝材が知られている。例えば、特許文献２では、低バネ定数化が図られ、防振性、繰り返し圧縮に対する耐久性などにすぐれた防振・緩衝材が検討されている。具体的には、ポリイソシアネート、ポリオールおよび発泡剤を反応させてえられた防振・緩衝材であって、（Ａ）前記ポリイソシアネートが、数平均分子量が４００～４０００のポリオキシプロピレングリコールとジフェニルメタンジイソシアネートとからなるＮＣＯ基含有量が５～３０重量％の変性イソシアネートであり、（Ｂ）前記ポリオールが、数平均分子量が４０００～８０００のポリオキシプロピレントリオールと分子量が１５０ 以下の短鎖長ジオールとを混合したものであり、（Ｃ）前記発泡剤が、水および低沸点脂肪族ハロゲン化物から選ばれた少なくとも１種であり、（Ｄ）前記ポリイソシアネートと前記ポリオールとをイソシアネートインデックスが８０～１２０となるように反応させてえられた嵩密度が０．４～１．０ｇ／ｃｍ^３の低発泡ポリウレタンエラストマーからなることを特徴とする防振・緩衝材が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平８－１５０６８２号公報

【文献】特開平８－２７２４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

遮音、吸音、制振等の複数の機能を有する防音材を作製する方法として、接着剤等の締結剤を用いて複数の層を貼り合わせる方法が挙げられる。しかしながら、複数の層を積層する方法では、各層の線膨張率の違いや、締結剤（接着剤）の経時劣化によって各層が剥がれたり浮いたりするため、充分な防音効果を長期間に渡って維持することが困難であった。また、防音材を被着体に張り付ける際には、被着体の形状に合わせて防音材をカットする必要があるため、施工が面倒であるばかりか、表面に凹凸を有する被着体に対して施工する場合や、細い隙間、目地等に施工する場合には防音材を充分に密着させることが困難であり、充分な防音効果が得られないことがあった。

【0007】

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、優れた遮音・吸音・制振効果を長期間維持できるポリウレタン構造体、上記ポリウレタン構造体からなる防音材、及び、上記ポリウレタン構造体の製造に用いることができるポリウレタン膜形成用液状組成物、並びに、被着体への施工が容易であり、表面に凹凸を有する被着体に対しても優れた密着性を有するポリウレタン構造体の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のポリウレタン構造体は、ポリウレタン膜中に、フィラーを含有する制振層と、気泡を有する発泡層と、スキン層とが、厚み方向に沿って連続して分布することを特徴とする。

【0009】

上記制振層における上記フィラーの含有量は、上記発泡層側の領域よりも上記発泡層とは反対側の領域の方が多いことが好ましい。

【0010】

上記フィラーの真密度は、１．５以上であることが好ましい。

【0011】

上記発泡層の見掛け密度は、０．０１５～１．０ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

【0012】

本発明の防音材は、被着体の表面に密着した本発明のポリウレタン構造体からなることを特徴とする。

【0013】

本発明のポリウレタン構造体の製造方法は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及びフィラーを混合して混合物を調製する混合工程と、上記混合物を被着体の表面に塗布し、塗膜を形成する塗布工程と、上記塗膜の表面を被覆材で覆いながら、上記ポリオールと上記ポリイソシアネートと上記発泡剤とを反応させて発泡させつつポリウレタン膜を形成する硬化工程とを備え、上記塗膜中の上記フィラーが沈降し、上記フィラーを含有する制振層が上記被着体側に形成され、かつ、上記被覆材により吸熱されて発泡が抑制され、上記被覆材に接触した発泡層が発泡圧によって押し潰されることにより、スキン層が上記被覆材側に形成されたポリウレタン膜を形成することを特徴とする。

【0014】

本発明のポリウレタン膜形成用液状組成物は、ポリオール、発泡剤、及び、真密度が１．５以上のフィラーを含有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明のポリウレタン構造体及び本発明の防音材によれば、優れた遮音・吸音・制振効果を長期間維持することができる。本発明のポリウレタン膜形成用液状組成物によれば、本発明のポリウレタン構造体を得ることができる。本発明のポリウレタン構造体の製造方法によれば、被着体への施工が容易であり、表面に凹凸を有する被着体に対しても優れた密着性を発現させることができ、優れた遮音・吸音・制振効果を長期間維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係るポリウレタン構造体の一例を模式的に示した断面図である。

【図2A】実施形態に係るポリウレタン構造体の製造フローを示した模式図である。

【図2B】実施形態に係るポリウレタン構造体の製造フローを示した模式図である。

【図2C】実施形態に係るポリウレタン構造体の製造フローを示した模式図である。

【図2D】実施形態に係るポリウレタン構造体の製造フローを示した模式図である。

【図2E】実施形態に係るポリウレタン構造体の製造フローを示した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜ポリウレタン構造体＞
本発明のポリウレタン構造体は、ポリウレタン膜中に、フィラーを含有する制振層と、気泡を有する発泡層と、スキン層とが、厚み方向に沿って連続して分布することを特徴とする。以下に図１を用いて実施形態に係るポリウレタン構造体について説明する。図１は、実施形態に係るポリウレタン構造体の一例を模式的に示した断面図である。図１に示したように、ポリウレタン構造体１００は、ポリウレタン膜中に、フィラー１１を含有する制振層１０と、気泡２１を有する発泡層２０と、スキン層３０とが、厚み方向に沿って連続して分布する。

【0018】

制振層１０は、液状材料を用いてポリウレタン構造体１００を被着体上に直接形成する場合、上記被着体の表面と接する層である。制振層１０は、フィラー１１を含有することにより、制振機能を発現させる。具体的には、被着体側からの振動が制振層１０に伝わると、フィラー１１が振動して熱エネルギーに変換し、揺れを減衰させることで制振機能を発現させる。

【0019】

制振層１０におけるフィラー１１の含有量は、発泡層２０側の領域よりも発泡層２０とは反対側の領域の方が多いことが好ましい。制振層１０中のフィラー１１の分布は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の電子顕微鏡、光学顕微鏡、偏光顕微鏡等により制振層１０の断面を観察することで確認できる。

【0020】

上記フィラーの真密度は、１．５以上であることが好ましく、８．５未満であることが好ましい。上記フィラーの真密度が１．５未満であると、液状材料からポリウレタン膜を製造する際に、発泡層を形成するための発泡の発泡圧により液状材料中でフィラーが過度に舞い上がり、制振層１０の形成が不安定となるおそれがある。一方で、上記フィラーの真密度が８．５以上であると、液状材料中に均一に分散させることが困難となることがある。上記フィラーの真密度のより好ましい下限は２．０であり、より好ましい上限は６．０である。真密度は、ＪＩＳ Ｒ９３０１－２－１（アルミナ粉末－第２部：物性測定方法－１：ピクノメーター法による真密度）に準拠し、ピクノメーター法により測定した値である。

【0021】

上記フィラーの材料としては、例えば、ベントナイト、カオリナイト、モンモリロナイト、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、ケイ酸マグネシウムウィスカー、ゼオライト、セラミックス微粒子、モレキュラーシーブ、グラスファイバーチップ、ロックウールチップ、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホウ素、炭素繊維、フェライト、鉄粉、バーミキュライト等が挙げられる。上記フィラーの材料は、単独で用いてもよいし、二種以上混合して用いてもよい。なかでも、マイカが好ましい。

【0022】

発泡層２０は、複数の気泡２１を有するため、発泡層２０に到達した音（空気振動）は、複数の気泡２１を通過する過程で減衰し、ポリウレタン構造体１００の外部（スキン層３０側）から被着体の内部へ伝わる振動、及び、被着体側（制振層１０）からポリウレタン構造体１００の外部へ伝わる振動の両方を低減させることができる。

【0023】

発泡層２０の見掛け密度は、０．０１５～１．０ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。上記見掛け密度が０．０１５ｇ／ｃｍ^３未満であると、発泡層２０の強度を維持することが困難となることがある。一方、上記見掛け密度が１．０ｇ／ｃｍ^３を超えると、充分な吸音効果が得られないことがある。上記見掛け密度のより好ましい下限は０．０２ｇ／ｃｍ^３であり、より好ましい上限は０．５ｇ／ｃｍ^３である。上記見掛け密度は、吸音したい周波数帯によって適宜変更することができる。上記見掛け密度は、ＪＩＳ Ｋ ７２２２（発泡プラスチック及びゴム―見掛け密度の求め方）に準拠した方法により測定した値である。

【0024】

スキン層３０は、液状材料を用いてポリウレタン構造体１００を被着体上に直接形成する場合、上記被着体の表面から最も離れた位置に配置される層である。スキン層３０は、発泡層２０よりも見掛け密度が高い層であり、発泡層２０を形成するために液状材料を発泡させる際に、液状材料の表面での発泡を抑制することによって形成可能である。発泡を抑制する方法としては、液状材料の表面に被覆材を配置する方法が挙げられる。発泡中の液状材料の表面に被覆材を配置した場合、液状材料中で生じた気泡が連続的に液状材料の表面で押し潰される。このため、スキン層３０には、発泡層２０の気泡２１よりも小さな気泡や、押し潰されて変形した形状の気泡が存在することがある。スキン層３０は、ポリウレタン構造体１００の外部からの空気振動を遮ることで、遮音効果を発現させることができる。

【0025】

ポリウレタン構造体１００は、複数の層が積層されているのではなく、ポリウレタン膜中に、機能の異なる制振層１０、発泡層２０及びスキン層３０が連続して分布したものである。制振機能を発現させる制振層１０、吸音機能を発現させる発泡層２０及び遮音機能を発現させるスキン層３０の三層が一体となることで、ポリウレタン構造体１００の厚さ方向に沿って機能が変化し、防音効果を高めることができる。また、各層間に明瞭な界面が存在しないため、各層の線膨張率の違いに起因する反りや、各層を接着する接着剤の経時劣化による剥がれ等が発生することなく、優れた遮音、吸音、制振効果を長期間に渡って維持することができる。また、発泡層２０が存在することから、遮熱性（断熱性）を得ることも可能である。上記三層構造は、電子顕微鏡によりポリウレタン構造体１００の断面を観察することで確認できる。

【0026】

上記ポリウレタン構造体の厚さは用途に応じて適宜設定されるが、成形加工の観点からは、５ｍｍ～５００ｍｍであることが好ましい。上記ポリウレタン構造体の厚さのより好ましい下限は１０ｍｍであり、より好ましい上限は３００ｍｍである。

【0027】

ポリウレタン構造体１００は、ポリウレタン膜からなる。上記ポリウレタン膜は、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させることで形成することができる。

【0028】

上記ポリオールとしては、特に限定されず、ポリオキシプロピレン系ポリオール、ポリオキシエチレン系ポリオール、ポリオキシエチレン－ポリオキシプロピレン共重合系ポリオール、ポリオキシテトラメチレン系ポリオール、ポリエチレンアジペート系ポリオール、ポリブチレンアジペート系ポリオール、ポリエチレンブチレンアジペート系ポリオール、ポリカプロラクトン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、ひまし油系ポリオール、ブタジエン系ポリオール、イソプレン系ポリオール、水添ブタジエン系ポリオール、水添イソプレン系ポリオール、オレフィン系ポリオール、アクリル系ポリオール、シリコーン系ポリオール、フッ素系ポリオール等を挙げることができる。上記ポリオールは単独で用いてもよいし、二種以上混合して用いてもよい。なかでも、ポリオキシプロピレン系ポリオール、ポリオキシエチレン－ポリオキシプロピレン共重合系ポリオール等のポリオキシプロピレン構造を有するポリオールが、耐加水分解性と低価格の観点から好ましい。

【0029】

上記ポリイソシアネートとしては、特に限定されず、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ポリメリックＭＤＩ（ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート）等の芳香族イソシアネート；カルボジイミド変性イソシアネート、イソシアヌレート変性イソシアネート等の変性ポリイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水添ＭＤＩ、ノルボルネンジイソシアネート（ＮＢＤＩ）、１，４－水添キシリレンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート等を挙げることができる。上記ポリイソシアネートは、単独で用いてもよいし、二種以上混合して用いてもよい。ポリウレタン構造体の強度を向上させる観点からは、芳香族イソシアネート、イソシアヌレート骨格を有するイソシアヌレート変性ポリイソシアネートが好ましい。

【0030】

上記ポリオールと上記ポリイソシアネートとの混合物に対し、発泡剤を添加することにより発泡層２０が形成され、フィラー１１を添加することにより制振層１０が形成される。

【0031】

また、上記混合物には、ポリウレタン膜の強度を向上させるために、鎖延長剤としてジオールを添加してもよい。上記ジオールとしては、例えば、短鎖長ジオールが好ましく、具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４－ブタンジオール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール等が挙げられる。上記鎖延長剤は、単独で用いてもよいし、二種以上混合して用いてもよい。

【0032】

上記混合物には、上記ポリイソシアネートのイソシアネート基と反応可能な活性水素を有する低分子量有機化合物を添加してもよい。上記低分子量有機化合物としては、ジアミン等が挙げられ、具体的には、ジ－（メチルチオ）トルエンジアミン等が挙げられる。

【0033】

上記混合物には、更に、可塑剤、着色剤、増粘剤、減粘剤、整泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、熱安定剤、加水分解防止剤、防かび剤、殺鼠剤等を添加してもよい。

【0034】

＜防音材＞
本発明の防音材は、被着体の表面に密着した本発明のポリウレタン構造体からなることを特徴とする。本発明のポリウレタン構造体は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及びフィラーを混合して得られる液状の混合物を硬化させることにより形成できるので、被着体の表面に密着させることが可能である。また、液状の混合物を用いて施工するので、表面に凹凸を有する被着体や、狭い隙間や目地を有する被着体であっても、被着体の表面に密着させることが可能である。被着体の表面に密着させることで、本発明のポリウレタン構造体は、高い防音性（遮音性・吸音性・制振性）を発揮することができる。

【0035】

上記被着体としては、例えば、マンション等の集合住宅、戸建て住宅等の建築物；橋梁、下水道等のインフラ施設；鉄道車両、自動車、船舶、航空機等の輸送機器等の構成部材が挙げられる。本発明の防音材は、上記建築物の床下又は天井裏；インフラ施設の外面；上記輸送機器の内部構造等の被着体に本発明のポリウレタン構造体を密着させた構造を有することで、騒音及び振動（ＮＶ）対策に好適に用いることができる。

【0036】

＜ポリウレタン構造体の製造方法＞
本発明のポリウレタン構造体の製造方法は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及びフィラーを混合して混合物を調製する混合工程と、上記混合物を被着体の表面に塗布し、塗膜を形成する塗布工程と、上記塗膜の表面を被覆材で覆いながら、上記ポリオールと上記ポリイソシアネートと上記発泡剤とを反応させて発泡させつつポリウレタン膜を形成する硬化工程とを備え、上記塗膜中の上記フィラーが沈降し、上記フィラーを含有する制振層が上記被着体側に形成され、かつ、上記被覆材により吸熱されて発泡が抑制され、上記被覆材に接触した発泡層が発泡圧によって押し潰されることにより、スキン層が上記被覆材側に形成されたポリウレタン膜を形成することを特徴とする。以下に図２Ａ～Ｅを用いて、実施形態に係るポリウレタン構造体の製造方法を説明する。図２Ａ～Ｅは、実施形態に係るポリウレタン構造体の製造フローを示した模式図である。

【0037】

混合工程では、少なくともポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及びフィラーを混合して混合物を調製する。混合物には、触媒等の任意成分が添加されてもよい。ポリオール、フィラー及びポリイソシアネートについては、上述したものを用いることができる。上記混合物の調製方法としては、例えば、まず、ポリオールに、発泡剤、触媒及びフィラーを添加し、均一になるまで混合して主剤を調整し、次に、ポリイソシアネートを含有する硬化剤と主剤とを混合して混合物を調製する方法が挙げられる。他の方法としては、上記ポリオールと上記ポリイソシアネートとを予め反応させて、末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを調製し、その後、発泡剤、触媒及びフィラーを混合して混合物を調製してもよい。上記混合に用いる装置は特に限定されず、公知のミキサーやブレンダーを用いることができる。なお、原材料中に触媒を配合することで加熱せずともウレタン化反応を開始させることができるが、反応前の原材料をタンク内で数十度程度に予熱しておいてもよい。ウレタン化反応が一旦始まると、自己発熱（反応熱）によって反応が加速し、発泡が進行する。

【0038】

ＮＣＯ ＩＮＤＥＸ（ポリイソシアネート中のＮＣＯ基のモル数／ポリイソシアネート中のＮＣＯ基と反応する活性水素のモル数）は、０．６～１．７であることが好ましい。上記フィラーの含有量は、上記混合物全体に対して２～７０重量％であることが好ましい。

【0039】

上記発泡剤としては、水、炭化水素類、フロン類、アゾ化合物等が挙げられる。上記水は、ポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生することにより発泡する。上記炭化水素類及び上記フロン類は、発泡剤が気化することにより発泡する。上記アゾ化合物に代表される分解型発泡剤は、発泡剤が分解することで発泡する。上記発泡剤は、単独で用いてもよいし、二種以上混合して用いてもよい。なかでも、被着体への影響が少なく、取り扱いが容易であることから、発泡剤として水を用いることが好ましい。また、地球温暖化防止や環境への配慮、安価であることからも、発泡剤として水を用いることが好ましい。

【0040】

上記触媒としては、上記ポリオールと上記ポリイソシアネートとのウレタン化反応（樹脂化反応）、又は、ポリイソシアネートと発泡剤としての水との反応（泡化反応）を促進させる正触媒を任意に選定することができる。上記樹脂化反応及び／又は泡化反応の反応速度を調整する観点から、上記反応活性を抑制する負触媒を併用することができる。上記正触媒としては、トリエチレンジアミン等のアミン化合物；ラウリン酸ジブチル錫等の有機錫化合物；有機チタニウム化合物；有機ジルコニウム化合物；有機ビスマス化合物；鉄アセチルアセトン化合物；錫、鉛、亜鉛、ビスマス、チタニウム、アルミニウム等の金属又はこれらの金属塩類を挙げることができる。上記負触媒としては、カルボン酸等の有機酸性物質を用いることができる。これらの触媒を任意に組み合わせて用いることにより、樹脂化と泡化とのバランスをコントロールし、所望の遮音性を有するスキン層と所望の吸音性を有する発泡層を備えたポリウレタン構造体を設計することができる。

【0041】

上記混合物は、更に、上述した可塑剤、着色剤、増粘剤、減粘剤、整泡剤、鎖延長剤、低分子量有機化合物、紫外線吸収剤、酸化防止剤、熱安定剤、加水分解防止剤、防かび剤、殺鼠剤等の添加剤を含有してもよい。

【0042】

塗布工程では、図２Ａに示したように、混合物４０を被着体５０の表面に塗布し、塗膜４１を形成する。本発明のポリウレタン構造体の製造方法は、液体状態で混合物４０を被着体５０の表面に塗工するため、被着体５０の表面に凹凸がある場合にも表面形状に充分に追従し、細い隙間や目地にも混合物４０が浸入するため、得られるポリウレタン構造体と被着体の表面との密着性を飛躍的に向上させることができる。塗布方法は特に限定されず、例えば、ポリウレタン構造体を施工したい被着体の領域を囲み、囲まれた領域内に混合物４０を流し混み、必要に応じて塗り広げることにより塗膜４１を形成することができる。上記混合物４０の流し混みは、手作業でもよいし、原材料タンク、ミキサー等を備えた公知のコーティング装置を用いてもよい。また、混合物４０に増粘剤を添加してチキソ性を付与すれば、傾斜面への施工も可能である。

【0043】

硬化工程では、図２Ｂ～２Ｄのフローに示したように、上記塗膜４１の表面を被覆材５１で覆いながら、上記ポリオールと上記ポリイソシアネートと上記発泡剤とを反応させて発泡させつつポリウレタン膜を形成する。まず、図２Ｂに示したように、塗膜４１の表面を被覆材５１で覆って閉鎖空間を形成する。そして、図２Ｃ及び図２Ｄに示したように、塗膜４１中のフィラー１１が沈降し、フィラー１１を含有する制振層１０が被着体５０側に形成される。更に、塗膜４１中の触媒等の作用により、ポリオールの末端の水酸基と、ポリイソシアネートのイソシアネート基と、水等の発泡剤との反応が生じ、時間の経過とともに発熱する。発熱により反応が更に進行し、ポリウレタンの重合（樹脂化）と同時に発泡が進行する。発泡により生じた気体は、塗膜４１中で沈降したフィラー１１の一部を伴いつつ上昇する。発泡圧によって塗膜４１の表面が上昇し、被覆材５１に接触すると、被覆材５１に反応熱が奪われて被覆材５１側では発泡が抑制され、かつ、下方（被着体５０側）からの発泡圧によって、被覆材５１側で気泡が押し潰されることで、見掛け密度が高いポリウレタンで構成されたスキン層３０が形成される。その結果、被着体５０側に制振層１０が形成され、かつ被覆材５１側にスキン層３０が形成される。そして、制振層１０とスキン層３０との間に発泡層２０が形成される。

【0044】

被覆材５１としては、アルミ板、鋼板等が挙げられる。アルミ板や鋼板のように比較的重く且つ変形しない被覆材５１で覆うと、発泡圧で上昇してくる塗工液をある程度密封するような形で押さえ込むことができるので、スキン層の形成に適している。被覆材５１の塗膜４１と接する面は、離型処理が施されてもよい。

【0045】

図２Ｅに示したように、被覆材５１を剥離してポリウレタン構造体１００が得られる。発泡層２０とスキン層３０は、ポリウレタンの形態変化、すなわち発泡体から中見の詰まった樹脂体への変化により形成されるため、発泡層２０とスキン層３０は明瞭な界面を持たず一体化している。また、制振層１０は、フィラー１１が沈降することによって形成され、ポリウレタン膜を構成するポリウレタンがフィラーのバインダーとして機能するため、制振層１０と発泡層２０も明瞭な界面を持たず一体化している。すなわち、本発明のポリウレタン構造体の製造方法によれば、接着剤等の締結手段を用いなくとも、制振層１０と発泡層２０とスキン層３０とが一体化したポリウレタン構造体が得られる。得られたポリウレタン構造体は、反りや各層の界面間での剥がれが発生せず、長期間に渡って安定的に遮音・吸音・制振機能を維持することができる。

【0046】

防音効果を付与したい被着体の表面に、直接ポリウレタン構造体を形成する方法を説明したが、ポリウレタン構造体を形成した後、防音効果を付与したい構造物の表面に接着剤、コーキング剤等により貼り着けることでも防音効果を付与することができる。ポリウレタン構造体を作製した後に、上記構造物の表面に設置する場合には、例えば、被着体として離型処理を施したシート等の離型材を用い、上記離型材の表面にポリウレタン構造体を形成し、上記離型材を剥離して得られたポリウレタン構造体を、防音効果を付与したい構造物の表面に張り付ける方法や、金型を用いて定寸のポリウレタン構造体を成形し、得られた成形物を構造物の表面に接着剤等を使って張り付ける方法や、金型で成形したポリウレタン構造体の制振層側に粘着処理（粘着剤を塗工して離型紙等で保護する処理）を施し、得られた成形物を構造物の表面に張り付ける方法等を用いてもよい。表面に凹凸を有する被着体や、狭い隙間や目地を有する構造物に施工する場合には、被着体の表面に直接ポリウレタン構造体を形成する方が、被着体との密着性が高まるため、防音材としての機能を発現させるうえで有利である。

【0047】

＜ポリウレタン膜形成用液状組成物＞
本発明のポリウレタン膜形成用液状組成物は、ポリオール、発泡剤、及び、真密度が１．５以上のフィラーを含有することを特徴とする。本発明のポリウレタン膜形成用液状組成物は、ポリイソシアネートと混合して発泡させることで、ポリウレタン膜中に、フィラーを含有する制振層と、気泡を有する発泡層とが、厚み方向に沿って連続して分布するポリウレタン構造体を形成することができる。また、本発明のポリウレタン膜形成用液状組成物を本発明のポリウレタン構造体の製造方法に用いることで、ポリウレタン膜中に、上記制振層と、上記発泡層と、スキン層とが、厚み方向に沿って連続して分布するポリウレタン膜を形成することができる。ポリオール、発泡剤、フィラー及びポリイソシアネートについては、上述したものを用いることができる。

【0048】

上記フィラーの真密度が１．５以上であることで、ポリウレタン膜中でフィラーが沈降しやすく、優れた制振性を有する制振層を形成することができる。上記フィラーの真密度は、８．５未満であることが好ましい。上記フィラーの真密度のより好ましい下限は２．０であり、より好ましい上限は６．０である。

【実施例】

【0049】

以下、本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

【0050】

（使用材料）
実施例において使用した材料は以下の通りである。
（ポリイソシアネート）
住化バイエルウレタン社製「ＳＢＵイソシアネートＭ２９８」（ＮＣＯ基含有量３２重量％）
（ポリオール）
ＡＧＣ社製「プレミノール７０１２」（ポリオキシプロピレン系ポリオール）

【0051】

＜実施例１＞
（混合物の調整）
ポリオール１００重量部に対し、触媒としてトリエチルアミンと２－メチルトリエチレンジアミンを、それぞれ０．３重量部及び０．５重量部、発泡剤として水を１．６重量部、整泡剤として日本ユニカー社製「Ｌ－５３０５」を１．８重量部、フィラーとして非膨潤性合成マイカ（真密度：２．７）を２２．５重量部加え、均一な組成となるまで混合して約３０℃に保った。次に、得られた混合物に対して、約３０℃に保たれたポリイソシアネートをＮＣＯ ＩＮＤＥＸが１．０となるように配合し、直ちにプロペラ式撹拌機を用いて撹拌混合して塗布用の混合物を調製した。

【0052】

（ポリウレタン構造体の形成）
被着体として軽量コンクリート製の箱（幅３７ｃｍ×奥行１５ｃｍ×高さ１７ｃｍ）を準備し、上記被着体の底部全面に均一に上記塗布用の混合物を流し込んだ。被着体の上面を被覆材としてアルミ板で覆い、約１５分経過後に被覆材を剥離し、ポリウレタン構造体を得た。

【0053】

得られたポリウレタン構造体の断面は、被着体側から順にフィラーを含有する制振層と、気泡を有する発泡層と、スキン層とが連続して分布しており、制振層におけるフィラーの含有量は、発泡層側の領域よりも発泡層とは反対側の領域の方が多かった。ＪＩＳ Ｚ ８８０７：２０１２に準拠した方法に基づく発泡層の見掛け密度は、０．０７ｇ／ｃｍ^３値であった。

【符号の説明】

【0054】

１０：制振層
１１：フィラー
２０：発泡層
２１：気泡
３０：スキン層
４０：混合物
４１：塗膜
５０：被着体
５１：被覆材
１００：ポリウレタン構造体 （ポリウレタン膜）

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】