CN110015243B - 隔音性海绵件、汽车用密封件和挡风条 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种隔音性海绵件、汽车用密封件和挡风条。汽车的挡风条等的橡胶海绵件(4)的表面被树脂涂膜(6)覆盖，上述树脂涂膜(6)中分散有纤维素纤维(5)。

Description

隔音性海绵件、汽车用密封件和挡风条
技术领域
本发明涉及一种隔音性海绵件、汽车用密封件和挡风条。
背景技术
为了向基材表面赋予功能性、提高外观美感度，一般对基材表面进行涂装。例如，就汽车用挡风条(weather strip)而言，为了赋予其耐磨损性、滑动性等功能并提高外观美感度，固化型聚氨酯系涂料等涂装在汽车用挡风条的表面上。例如，在日本专利3727010号公报中记载有以下内容：在挡风条上涂布聚氨酯系水性涂料，使其干燥固化之后涂布含有氨基的硅化合物。
另一方面，将纤维材料喷涂到基材表面上而提高基材的吸隔音性也是通常采取的做法。例如，在日本公开专利公报特开2002-268648号公报中记载了以下内容：将以天然纤维和合成树脂为主要成份的吸隔音材料喷涂到车身板件上而得到车辆用吸隔音构造；该天然纤维采用平均纤维长为0.5～4.0mm的纤维素系纤维；作为合成树脂使用液状粘合剂，且吸隔音材料中的液状粘合剂的浓度为1～30质量％；单位面积重量设为0.2～3kg/m2。在日本公开专利公报特开2011-207938号公报和日本公开专利公报特开2016-188353号公报中记载了以下内容：用含有结晶性纤维素的聚氨酯树脂形成隔音部件。
一般而言，各种机械器具常被要求轻量化。例如，就汽车而言，为了提高其省油性，就需要从构成汽车的部件级别上实现轻量化。就上述挡风条而言，虽然能够通过降低橡胶材料的比重来实现轻量化，但这样的结果是，导致出现以下问题：声音容易穿透，隔音性下降。相对于此，通过加厚挡风条的厚度、扩大密封面积、增设隔音唇或中空内唇等，来采取隔音对策，但这些做法会使挡风条的截面设计和制造的难度升高，因此导致产品成本上升。
发明内容
本发明以提高挡风条等的橡胶海绵件(rubber sponge material)的隔音性为课题。
为了解决上述课题，本发明中采用了纤维素纤维来提高橡胶海绵件的隔音性。
即，此处公开的隔音性海绵件的特征在于，橡胶海绵件的表面由树脂涂膜覆盖，上述树脂涂膜中分散有纤维素纤维。
根据上述方式，由于橡胶海绵件表面的树脂涂膜中分散有纤维素纤维，所以隔音性较高。虽然其缘由尚未确定，但可以做出下述推测：由于树脂与纤维素纤维的复合化，树脂涂膜的内部损失增大，再加上橡胶海绵件的内部损失，从而隔音性会提高。此外，由于树脂涂膜中分散有纤维素纤维，所以该海绵件的耐磨损性和滑动性提高，例如，该海绵件与汽车的车身、窗玻璃等其他物体发生互相摩擦时摩擦声会减小，而且也不会擦伤这些物体。需要说明的是，虽然在干燥固化后的树脂涂膜层的表面上会形成有由纤维素纤维5导致的的微小凹凸，但挡风条的密封功能(抵接在汽车的车身等上时的止水性等)会维持下去，而不会变差。
在上述隔音性海绵件的一实施方式中，上述橡胶海绵件的比重在0.7以下。
一般而言，如果隔音材料或吸音材料的比重较小，则遵循质量定律，隔音性就会较差。然而，根据后述的实验数据，的确比重越小隔音性就越差，但由于存在分散有纤维素纤维的树脂涂膜，所以隔音性随比重下降而下降的情况得到抑制。即，有利于同时满足实现轻量化和提高隔音性这两个相反的要求。
在上述隔音性海绵件的一实施方式中，上述橡胶海绵件由EPDM形成。
在上述隔音性海绵件的一实施方式中，上述树脂涂膜中的上述纤维素纤维的含量在0.2质量％以上50质量％以下。该含量的下限更优选为1质量％，尤其优选为5质量％。而该含量的上限更优选为30质量％。
如果纤维素纤维的含量较少，则对由于树脂涂膜中分散有纤维素纤维而带来的隔音性、耐磨损性和滑动性的提高效果就会变差。从这一观点出发，较佳为，该含量在上述下限以上。如果纤维素纤维的含量较多，则涂装时涂料的粘度就会上升，导致涂装性变差。从这一观点出发，较佳为，该含量在上述上限以下。
在上述隔音性海绵件一实施方式中，上述纤维素纤维的比表面积在5m2/g以上600m2/g以下。这样一来，就有利于提高隔音性。
在上述隔音性海绵件的一实施方式中，上述树脂涂膜的树脂成分是聚氨酯树脂或硅树脂。
上述隔音性海绵件用于形成汽车用密封件时很有用，例如，可以用于形成下述密封件的一部分或整体：车门挡风条、门玻璃导槽(glass run channel)或将车门门板的车门装备件安装用维修孔封住的密封件。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的挡风条的一部分的截面的立体图。
图2是示出实施方式所涉及的挡风条的一部分的剖视图。
图3是示出耐磨损性试验的概要的立体图。
图4是示出一部分的截面的立体图，用于说明穿透音测量试验用样本的制备方法。
图5是示出穿透音测量试验设备的概要的剖视图。
图6是示出橡胶海绵件的比重与穿透音之间的关系的曲线图。
－符号说明－
1-挡风条(隔音性海绵件)；2-安装基部；3-中空密封部；4-橡胶海绵件；5-纤维素纤维；6-树脂涂膜；11-纤维素分散液；12-水性涂料；13-喷漆枪；15-单独树脂层。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下优选实施方式的说明是本质上的示例而已，没有意图对本发明、其应用对象或其用途进行限制。
<隔音性海绵件>
在图1中简略示出的作为隔音性海绵件的汽车车门挡风条1中，2是安装在车门的周缘部上的安装基部，3是与安装基部2一体化的中空密封部。如图2所示，中空密封部3形成为如下：橡胶海绵件4的表面由树脂涂膜6覆盖，树脂涂膜6中分散有纤维素纤维5。
橡胶海绵件4的橡胶材料可以优选采用例如EPDM(乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物ethylene-propylene-diene rubber)。也可以采用IR(异戊二烯橡胶，isoprene rubber)、CR(氯丁橡胶)、热塑性弹性体(烯烃类或苯乙烯系热塑性弹性体)、软质聚氯乙烯等其他橡胶材料或具有橡胶弹性的其他弹性材料。挡风条1的一部分还可以由实心材料形成。
被树脂涂膜6覆盖的橡胶海绵件4的比重优选在0.7以下。
作为树脂涂膜6的树脂成分(成膜要素)，优选能够采用聚氨酯树脂或硅树脂。也可以同时使用聚氨酯树脂和硅树脂。还可以使用丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、环氧树脂等其他树脂。
从利用作为成膜要素的树脂与纤维素纤维5之间的化学键合得到界面粘结性的观点出发，树脂涂膜6中可以含有碳二亚胺(carbodiimide)、异氰酸酯、硅烷偶联剂(silanecoupling agent)等偶联剂。
纤维素纤维5是从纸浆等植物原料中得到的纤维。作为成为纤维素纤维的原料的纸浆(pulp)，可以采用化学纸浆、机械纸浆、废纸纸浆(waste paper pulp)等。
化学纸浆例如有漂白硫酸盐阔叶木浆(LBKP，broad-leaved tree bleachedkraft pulp)、未漂白硫酸盐阔叶木浆(LUKP，broad-leaved tree unbleached kraftpulp)等阔叶木浆(LKP，broad-leaved tree kraft pulp)、漂白硫酸盐针叶木浆(NBKP)、未漂白硫酸盐针叶木浆(NUKP，needle-leaved tree unbleached kraft pulp)等针叶木浆(NKP，needle-leaved tree kraft pulp)等。
机械纸浆例如有磨石磨木浆(SGP，stone groundwood pulp)、压力磨木浆(PGW，pressurized stone groundwood pulp)、木片磨木浆(RGP，refiner groundwood pulp)、化学磨木浆(CGP，chemical groundwood pulp)、热磨木浆(TGP：thermo-ground pulp)、磨木浆(GP)、热磨机械浆(TMP)、化学热磨机械浆(CTMP，chemi-thermo-mechanical pulp)、漂白热磨机械浆(BTMP，bleached thermo-mechanical pulp)等。
废纸纸浆是由废旧茶纸(waste brown paper)、废旧牛皮信封(waste craftenvelope paper)、废旧杂志、废旧报纸、废旧传单、废旧办公用纸、废旧纸箱、废旧优质白纸(waste white paper)、废旧绘图纸、废旧模造纸(waste simili paper)、废旧箱板纸(waste cardboard paper)、废旧木质纸(waste groundwood paper)等制得的。也可以采用对废纸纸浆进行脱墨处理后得到的脱墨废纸纸浆(DIP)。
就上述纸浆而言，既可以单独使用一种，也可以将多种组合起来使用。
其他植物原料例如有棉短绒纸浆(linter pulp)、由麻、甘蔗渣、洋麻、灰绿针草(esparto)、竹子、米糠、秸秆等制得的纸浆等。此外，还可以直接采用成为纸浆的原料的木材、麻、甘蔗渣、洋麻、灰绿针草、竹、米糠、秸秆等作为植物原料。
本实施方式所涉及的水性涂料的纤维素纤维在通过激光衍射法测得的以体积为基准的模拟粒度分布曲线中5μm以上处具有最频值。“模拟粒度分布曲线”是示出以体积为基准的粒度分布的曲线，其中，将上述纤维素纤维分散到作为分散介质的水中并进行超声波处理而得到分散液，用堀场制作所的粒度分布测量装置“LA-960S”作为粒度分布测量装置对该分散液进行测量而得到上述的以体积为基准的粒度分布。
纤维素纤维5优选能够采用纤维直径在纳米尺度(1nm以上1000nm以下)到20μm以下左右之间的纤维。纤维素纤维5的纤维长度优选在1μm以上100μm以下。纤维素纤维5的比表面积优选在5m2/g以上600m2/g以下。
这种纤维素纤维通常可以通过公知的方法将植物原料(纤维原料)解纤而得到。用纸浆作为植物原料时的制备方法例如既可以是例如将处于分散在水中的状态下的纸浆通过机械处理来解纤，又可以是通过酶处理、酸处理等化学处理来解纤。通过机械处理进行的解纤方法例如有使纸浆在旋转的砂轮间通过而被磨碎的研磨法(grinder method)、采用高压均质器进行的相向冲击法、采用高速解纤机、振动研磨机(vibration mill)、高速旋转下的乳化分散机(HomoMixer)、剪切式混合机、行星旋转式混合机、超声波分散机、珠磨机(bead mill)、棒磨机、环磨机(ring mill)、磨浆机(attrition mill)、球磨机、辊轧机、切碎机(cutter mill)等进行的粉碎法等。通常会反复进行解纤处理，直到纸浆被解纤后所得到的纤维素纤维能达到期望的尺寸为止。用纸浆以外的植物原料时也可以通过同样的方法得到纤维素纤维。
树脂涂膜6中的纤维素纤维5的含量优选在0.2质量％以上50质量％以下。与纤维素纤维5的原料有关的来自植物的半纤维素或木质素等残留在树脂涂膜6中也没有关系。
<隔音性海绵件的制法>
可以通过涂装将树脂涂膜6形成到橡胶海绵件4的表面上而得到上述隔音性海绵件。该涂装方法可以采用下述涂装方法。
[涂装方法]
该涂装方法包括：第一工序，将纤维素分散液与水性涂料混合而调配出含纤维素纤维的涂料，其中，该纤维素分散液是将纤维素纤维5分散到水中而得到的；第二工序，将含纤维素纤维的涂料涂布到橡胶海绵件4的表面上；以及第三工序，使在该第二工序中得到的涂膜干燥固化。含纤维素纤维的涂料可以使用例如喷漆枪(spray gun)或刮刀等进行涂布。
根据该涂装方法，能够得到树脂涂膜6，在整个树脂涂膜6中均匀地分散有纤维素纤维5。
[其他]
在涂装方法中，出于下述目的可以进行重叠涂装，该重叠涂装是指再次涂装，上述目的是指：第三工序(干燥固化)之后，为了加厚树脂涂膜6；或者，在第三工序(干燥固化)之后，需要先进行别的工序之后对未涂装部位进行涂装的情况下，为了对已涂装好的部位重叠地进行涂装。因为在先干燥固化的树脂涂膜层的表面上形成有由纤维素纤维5引发的的微小凹凸，所以层间的结合力变强，这样在干燥固化之后即使重叠地进行涂装，涂膜的层间剥离也会得到抑制，而不会剥离开。
<实施例和比较例>
[实施例]
实施例是通过上述涂装方法在橡胶海绵件的表面上形成含纤维素纤维的树脂涂膜的例子。
取由表1的组分构成的含纤维素纤维的涂料和厚度为2mm的挤出硫化成型的EPDM橡胶海绵板(比重0.48)。该含纤维素纤维的涂料是将纤维素分散液与水性涂料混合得到的。
纤维素分散液是用离子交换水(300重量份)将表1的以漂白硫酸盐阔叶木浆为原料的2％纤维素纤维浆料(240重量份)稀释得到的，纤维素纤维的浓度为0.9质量％。稀释时使用了自转公转式混合器。纤维素纤维的纤维直径为数十nm，纤维长度为1～100μm。
[表1]
成分 含量(重量份)
固化性硅树脂 100
硅烷偶联剂 3
2％纤维素纤维浆料 240
离子交换水 300
用稀释剂将橡胶海绵板的表面脱脂之后，利用喷漆枪将由表1的组分构成的含纤维素纤维的涂料涂布到橡胶海绵板上。然后，在烘箱中在90℃的温度下放置10分钟，由此进行了涂膜的干燥固化。
通过上述方式得到的隔音性海绵件的树脂涂膜的干燥膜厚为6～9μm，纤维素纤维的含量为约10质量％。
[比较例]
取与实施例相同的橡胶海绵板，用稀释剂将橡胶海绵板的表面脱脂之后，用喷漆枪涂布由表2的组分构成的水性涂料。然后，在烘箱中在90℃的温度下放置10分钟，由此进行了涂膜的干燥固化，从而形成不含纤维素纤维的树脂涂膜。
[表2]
Figure BDA0001885797940000071
Figure BDA0001885797940000081
[物性评价]
对实施例和比较例的隔音性海绵件(评价用涂装样本)的物性进行了调查。将结果示于表3中。
表3的耐磨损性是按照图3所示的要点使用具有耐磨损性试验用玻璃磨损头(t＝3.5mm)的学振型磨损试验器(行程：150mm，速度：60次/分)进行试验，并对因评价用涂装样本的涂装面磨损或剥离而导致基材露出时的玻璃磨损头的行程次数进行调查而得到的。该次数越多，表示涂膜的耐磨损性越优异。在图3中，A：耐磨损性试验用玻璃磨损头(t＝3.5mm)，B：评价用涂装样本。
表3的静摩擦系数和动摩擦系数是按照以下步骤求出的。使用新东试验器(HEIDONTRIBOGEAR TYPE32，测量头：玻璃表面皿，载荷：20N)，以1000mm/min的滑动速度使测量头滑动两次之后，获取使测量头进行第三次滑动时的测量值。上述摩擦系数越小，表示涂膜的滑动性越优异。
[表3]
Figure BDA0001885797940000082
在纤维素纤维分散在树脂涂膜中的实施例中，耐磨损性优于不含纤维素纤维的比较例1.5倍以上。就摩擦系数而言，可知实施例中的摩擦系数小于比较例中的摩擦系数，实施例的滑动性较优异。
再来看表面粗糙度，实施例中的表面粗糙度大于比较例中的表面粗糙度，这被认为是带来优异的耐磨损性和滑动性的一个原因。
<隔音性评价>
[实施例与比较例的比较]
根据实施例和比较例各自的条件和方法，如图4所示，制备出对挡风条1的中空密封部3的表面进行过涂装的样本，并对隔音性做出了评价。挡风条1是厚度为2mm的挤出海绵件(比重0.48)。
图5示出隔音性试验设备。将挡风条1夹在上下夹具21、22间并进行压缩，使得挡风条1的整个高度降低34％，在混响室侧布置声源(混响室内均达到90dB)，在消声室侧布置无指向性传声器23并测量了穿透音。在夹具21、22的靠混响室侧设置了遮蔽板24、25。测量频率为100Hz～10000Hz。
通过对穿透音的测量，可知：在实施例中，在1000Hz～4000Hz的频率范围内声压低于比较例2dB左右。
[橡胶海绵件的比重与隔音特性之间的关系]
取比重分别为0.36、0.41、045、0.48、0.53、0.57、0.70的挡风条(厚度为2mm的EPDM挤出硫化海绵件)。在比重互不相等的这些挡风条上，按照含纤维素纤维的涂料的实施例和比较例(不含纤维素纤维的涂料)的条件和方法形成了树脂涂膜。不过，设涂膜的干燥固化条件为温度90℃、干燥时间10为分钟。对于得到的各挡风条，用图5所示的隔音性试验设备进行了穿透音的测量。将声源侧的声压设为90dB，将测量频率设在100Hz～10000Hz的范围内。将1kHz～4kHz频带的全(OA：overall)值的结果示于图6中。
根据图6，可以发现含纤维素纤维的涂料和不含纤维素的涂料都存在以下倾向：穿透音随橡胶海绵件的比重变小而变大(隔音性下降)。然而，就实施例的含纤维素纤维的涂料而言，比重在0.7以下时，隔音性优于不含纤维素纤维的涂料，且比重越小，隔音效果就越高于不含纤维素纤维的涂料。其中，若比重小于0.48，则存在以下的倾向：随着该比重的减小，实施例(含纤维素纤维的涂料)和比较例(不含纤维素纤维的涂料)的穿透音的OA值之差越小。但是在比重为0.36时，两者的穿透音的OA值之差为0.2dB。根据图6可知，在比重为0.3时，实施例的隔音效果也高于比较例。根据以上说明，优选该比重在0.3以上0.7以下。
[纤维素纤维的纤维直径的影响]
使用纤维素纤维的纤维直径分别为10nm、100nm、1μm、10μm的各2％纤维素纤维浆料，按照实施例的条件和方法，制备出纤维素纤维的纤维直径互不相等的各挡风条。然后，用图5所示的设备测量了这些挡风条的穿透音。
其结果是，在纤维素纤维的纤维直径不相等的情况下，尽管多少有些偏差，但仍确认到它们具有几乎相同的隔音特性。

Claims (9)

1.一种隔音性海绵件，其特征在于，包括：
橡胶海绵件，由乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物形成，并具有0.45至0.57的比重范围；以及
树脂涂膜，覆盖上述橡胶海绵件的表面，上述树脂涂膜含有：
硅树脂；和
分散在上述硅树脂中的纤维素纤维，其中上述纤维素纤维由漂白硫酸盐阔叶木浆制得，并且上述树脂涂膜中的上述纤维素纤维的含量为约10质量％，并且
其中上述隔音性海绵件表现出隔音特性，使得穿过上述隔音性海绵件的声音传播小于在上述树脂涂膜中没有分散上述纤维素纤维的相同的隔音性海绵件。
2.根据权利要求1所述的隔音性海绵件，其特征在于，
上述纤维素纤维的比表面积在5m2/g以上600m2/g以下。
3.根据权利要求1所述的隔音性海绵件，其特征在于，
上述纤维素纤维在通过激光衍射法测得的以体积为基准的模拟粒度分布曲线中5μm以上处具有最频值。
4.一种汽车用密封件，其特征在于，
上述汽车用密封件包括权利要求1所述的隔音性海绵件。
5.根据权利要求4所述的汽车用密封件，其特征在于，
上述汽车用密封件是挡风条。
6.一种隔音性海绵件，其特征在于，包括：
橡胶海绵件，由乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物形成，并具有0.45以上0.57以下的比重；以及
树脂涂膜，覆盖上述橡胶海绵件的表面，上述树脂涂膜含有：
硅树脂；和
分散在上述硅树脂中的纤维素纤维，其中，
上述纤维素纤维由漂白硫酸盐阔叶木浆制得，
上述树脂涂膜中的上述纤维素纤维的含量为约10质量％，并且
上述纤维素纤维被解纤以具有5m2/g以上600m2/g以下的比表面积。
7.根据权利要求6所述的隔音性海绵件，其特征在于，
上述纤维素纤维在通过激光衍射法测得的以体积为基准的模拟粒度分布曲线中5μm以上处具有最频值。
8.一种汽车用密封件，其特征在于，
上述汽车用密封件包括权利要求6所述的隔音性海绵件。
9.根据权利要求8所述的汽车用密封件，其特征在于，
上述汽车用密封件是挡风条。
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