DE60034122T2

DE60034122T2 - Mikroporöses Schallschutzmaterial

Info

Publication number: DE60034122T2
Application number: DE2000634122
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Ibaraki-shi Kanada; Yoshihiro Ibaraki-shi MINAMIZAKI; Takayuki Ibaraki-shi Yamamoto; Tomohiro Ibaraki-shi Taruno; Tomohide Ibaraki-shi Banba; Hideyuki Ibaraki-shi Kitai; Manabu Ibaraki-shi Matsunaga; Nobuyuki Ibaraki-shi Takahashi; Yasuhiko Ibaraki-shi Kawaguchi; Katsuhiko Ibaraki-shi Tachibana
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2020-12-29
Also published as: SG99324A1; MY135745A; EP1186392A1; KR100618744B1; KR20020017894A; US20020045040A1; DE60034122D1; EP1186392B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikroporöses Schallschutzmaterial, das aus einem thermoplastischen Polymer besteht und eine exzellente charakteristische Impedanz aufweist. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein mikroporöses Schallschutzmaterial, das zur Verwendung in Anwendungen auf dem Gebiet der elektronischen Vorrichtungen geeignet ist, die eine exzellente charakteristische Impedanz, Reinheit, Flexibilität sowie die Fähigkeit zur Anpassung an verschiedene Formen erfordern.
Es ist bekannt, dass die Schallschutzleistung eines homogenen Materials zur Verwendung als konventionelles Schallschutzmaterial durch die Massengesetze geregelt ist. Die Schallschutzeigenschaften eines Materials können somit durch die Erhöhung des Gewichts des Materials verbessert werden. Jedoch sollte, damit ein Schallschutzmaterial stark verbesserte Schallschutzeigenschaften aufweist, dieses ein übermäßig hohes Gewicht aufweisen. Dementsprechend sind die Ergebnisse erhöhte Kosten sowie ein erhöhtes Gewicht, was zu einer beschränkten Verarbeitbarkeit und Handhabbarkeit führt.
Anorganische Materialien werden als die Materialien verwendet, aus denen Schallschutzmaterialien bestehen. Da jedoch die anorganischen Materialien selbst nicht flexibel sind, sind die anorganischen Schallschutzmaterialien zur Verwendung in Schallschutzanwendungen ungeeignet, bei denen vorausgesetzt wird, dass die Schallschutzmaterialien eine Anpassungsfähigkeit, Dämpfungseigenschaften, etc. aufweisen. Es gibt auch eine Technik, bei der Schallschutzeigenschaften auf ein Schallschutzmaterial vermittelt werden, das aus einem organischen Material besteht, und zwar durch die Bildung von Zellen in den inneren Teilen des Materials zur Ausbildung einer zellulären Struktur oder durch das Darüberlegen eines faserartigen Materials darauf. Im Allgemeinen überträgt sich die Vibration der Luft auf die inneren Teile des Materials, wenn Schallwellen auf ein zellulär expandiertes Material treffen. Diese Vibration überträgt sich auf die Luft, die in den Zellen vorhanden ist, und die Schallenergie geht bedingt durch den Viskositätswiderstand der Luft verloren, die sich in den inneren Flächen der Zellen bewegt. Jedoch haben solche zellulären Strukturen, bei denen der Mechanismus des Schallschutzes auf Viskositätswiderstand beruht, das folgende Problem. Obwohl sich die Schallschutzeigenschaften eines Materials mit niedrigem Fließwiderstand mit dem Erhöhen der Materialdicke verbessern, kann ein Material mit hohem Fließwiderstand die gewünschten Schallschutzeigenschaften nur dann auf weisen, wenn es eine Dicke hat, die auf einen gegebenen Wert erhöht ist oder darüber liegt.
Expandierte Materialien werden in verschiedenen Teilen für die Zwecke der Wasserabdichtung, Luftabdichtung, Wärmeisolierung, den Schallschutz, Polsterung, etc. verwendet. Jedoch gibt es Fälle, bei denen von solchen expandierten Materialien vorausgesetzt wird, dass sie eine Flammhemmung aufweisen, die von den Teilen abhängig ist, auf die die expandierten Materialien aufgetragen werden, wie bei elektronischen Vorrichtungen. Deshalb werden verschiedene Untersuchungen bezüglich der Vermittlung einer Flammhemmung auf expandierte Materialien durchgeführt.
Ein allgemeines Flammschutzmittel für expandierte Materialien umfasst eine Kombination aus Aluminiumhydroxid und chloriertem Polyethylen, chloriertes Paraffin, Decabromdiphenylether, Antimontrioxid oder Ähnliche je nach dem Material, aus dem die expandierten Materialien bestehen. Wenn jedoch ein chloriertes flammhemmendes Mittel verwendet wird, dann generiert das expandierte Material, das dieses enthält, Chlorionen, die eine Korrosion der elektrischen Vorrichtungen bewirken. Von der Verwendung von Decabromdiphenylether wird angenommen, dass es vom Standpunkt des Umweltschutzes her unerwünscht ist, weil es beim Entzünden Dioxine bilden kann. Zudem ist Antimontrioxid eine Substanz, die eine Belastung für die Umwelt darstellt und schädlich ist und deren Verwendung somit unerwünscht ist.
Unter den Verfahren, die allgemein zur Bildung zellulärer expandierter Materialien wie den oben beschriebenen verwendet werden, sind eine physikalische Expansionstechnik und eine chemische Expansionstechnik. Die physikalische Expansion ist eine Technik, bei der ein Polymer mit einem niedrig siedenden flüssigen Kohlenwasserstoff oder Chlorfluorkohlenstoff imprägniert wird und dann erhitzt wird, um dadurch die niedrig siedende Substanz zu vergasen, die in das Polymer eingedrungen ist, und das Polymer unter Nutzung der Expansionskraft der vergasten Substanz expandiert. Die chemische Expansion ist eine Technik, bei der eine Harzzusammensetzung, die ein Polymer umfasst, das ein durch Wärme zersetzbares Treibmittel enthält, erwärmt wird, um das durch Wärme zersetzbare Treibmittel zu zersetzen und dadurch Zellen mittels des durch Zersetzung gebildeten Gases bildet. Jedoch hat die physikalische Expansionstechnik den Nachteil, dass die als Treibmittel verwendete Substanz flammbar und toxisch sein kann und es die Sorge gibt, dass das Treibmittel nachteilige Einflüsse auf die Umwelt wie die Verringerung der Ozonschicht haben kann. Auf der anderen Seite hat die chemische Expansionstechnik den Nachteil, da das Treibmittel einen Rückstand in dem expandierten Material hinterlässt, dass es das Problem gibt, dass ein korrosives Gas und Verunreinigungen, die in dem Treibmittel enthalten sind, eine Verschmutzung in elektronischen Vorrichtungen auslösen können, für die nicht verschmutzte Eigenschaften erforderlich sind. Zudem ist es schwierig, eine feinzelluläre Struktur mit entweder den physikalischen oder den chemischen Expansionstechniken zu bilden und insbesondere wird angenommen, dass feine Zellen von 300 μm oder kleiner damit nicht gebildet werden können.
Kürzlich wurde eine Technik zur Herstellung eines expandierten Materials mit einer feinzellulären Struktur vorgeschlagen, die das Auflösen eines inerten Gases in einem Polymer bei hohem Druck und dann das abrupte Verringern des Drucks zur Bildung einer geschäumten Struktur umfasst. Zum Beispiel offenbart die JP A 6 322168 (der Begriff „JP A", wie er hierin verwendet wird, bedeutet eine „veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung") ein Verfahren, das das Einführen eines thermoplastischen Polymers in ein Druckgefäß, anschließend das Einführen eines Gases unter Hochdruck darin unter Erwärmung der Inhalte bis auf den Erweichungspunkt des Polymers und dann das Verringern des Drucks zur Bildung von Zellen umfasst. Jedoch tendiert in diesem Verfahren das expandierte Material dazu, Zellen mit großem Durchmesser zu ergeben, weil das Polymer zum Zeitpunkt der Dekompression in einem geschmolzenen Zustand vorliegt und somit zur Expansion tendiert. Zudem hat das expandierte Material, da üblicherweise ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von 150°C oder höher verwendet wird, eine unzureichende Flexibilität bei Raumtemperatur. Dementsprechend ist das durch die oben beschriebene konventionelle Technik hergestellte expandierte Material zur Verwendung als ein Schallschutzmaterial für elektronische Vorrichtungen vom Standpunkt der Formbarkeit und der Dämpfungseigenschaften her ungeeignet. Die JP A 10 168215 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer expandierten thermoplastischen Polyurethanfolie, das die Imprägnierung einer Folie aus einem thermoplastischen Polyurethan mit einem anorganischen Gas unter Druck und dann das Erwärmen der Folie zur Expansion derselben umfasst. Jedoch gibt es keine Beschreibungen oder Vorschläge bezüglich eines Schallschutzmaterials in einem dieser beiden Patentdokumente.
Die WO 99/47573 offenbart einen mikrozellulären, thermoplastischen Elastomerschaum niedriger Dichte, der durch ein Verfahren erhalten wird, das den Schritt des Mischens einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung mit einer superkritischen Flüssigkeit in einem ersten Extruder bei einer ersten Temperatur und Druck, und das Extrudieren der Mischung über eine Düse mit einer Druck- und Temperaturänderung auf eine zweite Temperatur und Druck umfasst, wodurch das Schäumen des thermoplastischen Elastomers ausgelöst wird. Die thermoplastische Harzzusammensetzung wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus Styrolblockcopolymeren, thermoplastischen Vulkanisaten, Styrol-Ethylenbutylen-Styrol und einem thermoplastischen Vulkanisat mit einer Shore A-Härte von wenigstens 73 besteht.
US A 6,232,354 betrifft einen mikrozellulären Polymerschaum, der durch ein Verfahren erhalten wird, das die Schritte des (a) Sättigens einer konsolidierten Polymerform mit einem inerten Gas bei einem erhöhten Druck oberhalb von 800 PSI und bei einer Temperatur oberhalb der Übergangstemperatur des Polymers, (b) des vollständigen oder teilweisen Freisetzens des Drucks, und (c) des Abschreckens der Polymerform auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur des Polymers mit einer Geschwindigkeit umfasst, die ausreichend ist, um einen polymeren mikrozellulären kristallinen Schaum zu bilden, der aus Blasen mit Wänden besteht, wobei die Kristalle in den Wänden der Blasen angeordnet sind.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Schallschutzmaterial zur Verfügung zu stellen, das eine hohe charakteristische Impedanz aufweist, rein und leichtgewichtig ist und eine exzellente Flexibilität aufweist.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Schallschutzmaterial zur Verfügung zu stellen, das sogar wenn es dünn ist, starke Schallschutzeigenschaften haben kann.
Eine noch andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schallschutzmaterial zur Verfügung zu stellen, welches starke Schallschutzeigenschaften sogar dann aufweist, wenn es dünn ist, und eine exzellente Flammhemmbarkeit hat.
Die vorliegenden Erfinder haben verschiedene Untersuchungen mit den Strukturen und konstituierenden Materialien von Schallschutzmaterialien und anderen durchgeführt, um diese Aufgaben zu lösen. Als ein Ergebnis haben sie herausgefunden, dass ein zelluläres expandiertes Material, bei dem die Zellen im Wesentlichen geschlossen sind, in dem Fall exzellente Schallschutzeigenschaften aufweisen kann, sogar wenn es dünn ist, bei dem der Zelldurchmesser in einem bestimmten Bereich liegt und die relative Dichte des expandierten Materials nicht höher als ein spezifizierter Wert ist. Sie haben zudem herausgefunden, dass solch ein expandiertes Material durch das Imprägnieren eines spezifischen Polymers mit einem inerten Gas bei hohem Druck und anschließender Dekompression des imprägnierten Polymers erhalten wird.
Die Erfindung stellt ein mikroporöses Schallschutzmaterial zur Verfügung, welches aus einem expandierten Material konstituiert ist, das durch den Schritt des Imprägnierens eines thermoplastischen Elastomers mit einem inerten Gas bei einem hohen Druck und anschließender Dekompression des imprägnierten Elastomers gebildet wird. Dieses mikroporöse Schallschutzmaterial umfasst: (i) ein mikroporöses Schallschutzmaterial, welches aus einem expandierten Material konstituiert ist, das durch den Schritt des Imprägnierens eines nicht-expandierten Presslings, umfassend ein thermoplastisches Elastomer, mit einem inerten Gas bei hohem Druck und anschließender Dekompression des imprägnierten Presslings gebildet wird; und (ii) ein mikroporöses Schallschutzmaterial, welches aus einem expandierten Material konstituiert ist, das durch das Imprägnieren eines geschmolzenen thermoplastischen Elastomers mit einem inerten Gas bei hohem Druck und anschließender Unterwerfung des imprägnierten Elastomers zum Formschmelzen bei gleichzeitiger Dekompression gebildet wird. Das expandierte Material kann zusätzlich nach der Dekompression erwärmt werden.
Das thermoplastische Polymer zur Verwendung als ein Rohmaterial für das expandierte Material in der Erfindung ist nicht sonderlich beschränkt, solange es ein Polymer ist, das Thermoplastizität zeigt und in der Lage ist, mit einem Gas unter hohem Druck imprägniert zu werden. Beispiele von solch einem thermoplastischen Polymer umfassen Olefinpolymere wie Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen hoher Dichte, lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polypropylen, Ethylen/Propylen-Copolymere, Copolymere aus Ethylen oder Propylen mit einem oder mehreren anderen α-Olefinen sowie Copolymere aus Ethylen mit einem oder mehreren Co-Monomeren, die aus Vinylacetat, Acrylsäure, Acrylestern, Methacrylsäure, Methacrylestern, Vinylalkohol und Ähnlichen ausgewählt sind; Styrolpolymere wie Polystyrol; Polyamide; Poly(amid-imid)e; Polyurethane; Polyimide und Polyetherimide.
Das thermoplastische Polymer umfasst ein thermoplastisches Elastomer, das die Eigenschaften eines Gummis bei üblicher Temperatur aufweist, aber bei höheren Temperaturen Thermoplastizität zeigt. Beispiele solch eines thermoplastischen Elastomers umfassen Olefinelastomere wie Ethylen/Propylen-Copolymere, Ethylen/Propylen/Dien-Copolymere, Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, Polybuten, Polyisobutylen und chloriertes Polyethylen; Styrolelastomere wie Styrol/Butadien/Styrol-Copolymere, Styrol/Isopren/Styrol-Copolymere, Stryrol/Isopren/Butadien/Styrol-Copolymere und hydrierte Polymere, die aus diesen abgeleitet sind; thermoplastische Polyesterelastomere; thermoplastische Polyurethanelastomere und thermoplastische Acrylelastomere. Da diese thermoplastischen Elastomere eine Glasübergangstemperatur von nicht mehr als Raumtemperatur (z. B. nicht höher als 20°C) aufweisen, ergeben sie ein Schallschutzmaterial mit sehr hoher Flexibilität und Formbarkeit.
Solche thermoplastischen Polymere können allein oder als eine Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden. Als das Rohmaterial (thermoplastisches Polymer) für das expandierte Material wird eine Mischung aus einem thermoplastischen Elastomer und einem thermoplastischen Polymer, welches kein thermoplastisches Elastomer ist, verwendet.
Beispiele der Mischung eines thermoplastischen Elastomers und eines thermoplastischen Polymers, welches kein thermoplastisches Elastomer ist, umfassen eine Mischung aus einem Olefinelastomer, z. B. einem Ethylen/Propylen-Copolymer, und einem Olefinpolymer, z. B. Polypropylen. In dem Fall der Verwendung einer Mischung aus einem thermoplastischen Elastomer und einem thermoplastischen Polymer, welches kein thermoplastisches Elastomer ist, werden das Erstgenannte und das Letztere in einem Verhältnis von z. B. ungefähr 1/99 bis 99/1 (vorzugsweise ungefähr 10/90 bis 90/10, mehr bevorzugt ungefähr 20/80 bis 80/20) vermischt.
Das inerte Gas zur Verwendung in der Erfindung ist nicht sonderlich beschränkt, solange das thermoplastische Polymer damit imprägniert werden kann. Beispiele davon umfassen Kohlenstoffdioxid, Stickstoffgas und Luft. Diese Gase können als eine Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden. Bevorzugt von diesen ist Kohlenstoffdioxid, da es in das thermoplastische Polymer als ein Rohmaterial für das expandierte Material in einer großen Menge und mit einer hohen Geschwindigkeit infiltriert werden kann.
Das inerte Gas, mit dem das thermoplastische Polymer imprägniert wird, liegt vorzugsweise in einem superkritischen Zustand vor. Ein Gas in einem superkritischen Zustand hat eine erhöhte Löslichkeit in Polymeren und kann darin mit einer hohen Konzentration infiltriert werden. Es bilden sich viele Zellnuklei bei der abrupten Dekompression nach der Imprägnierung bedingt durch die Gasinfiltration in einer hohen Konzentration, wie es oben beschrieben wird, und wachsen in Zellen. Diese Zellen sind in einer höheren Dichte als in konventionellen expandierten Materialien mit der gleichen Porosität wie das so produzierte expandierte Material vorhanden. Genauer gesagt werden feinere Zellen erhalten. Die kritische Temperatur und der kritische Druck von CO₂ sind jeweils 31°C und 7,4 MPa.
Es können bei Bedarf Additive zu dem thermoplastischen Polymer zum Bilden des expandierten Materials hinzu gegeben werden. Diese Additive sind nicht sonderlich beschränkt in ihrer Art und es können verschiedene Additive, die üblicherweise zur Schaumformung verwendet werden, eingesetzt werden. Beispiele solcher Additive umfassen Zellnukleationsmittel, Kristallnukleationsmittel, Weichmacher, Gleitmittel, Farbstoffe, ultraviolette Absorptionsmittel, Antioxidanzien, Füllstoffe, Verstärker, flammhemmende Mittel und antistatische Mittel. Die Menge solcher hinzu zu gebender Additive kann geeignet aus einem Bereich ausgewählt werden, in dem die Additive die Zellbildung, etc. nicht nachteilig beeinflussen. Die Additive können in einer Menge hinzu gegeben werden, die zum Formschmelzen üblicher thermoplastischer Polymere einschließlich thermoplastischer Elastomere verwendet wird.
Das expandierte Material wird durch einen Gasimprägnierungsschritt gebildet, bei dem ein thermoplastisches Polymer mit einem inerten Gas bei hohem Druck imprägniert wird, und einen anschließenden Dekompressionsschritt, bei dem der Druck nach dem Gasimprägnierungsschritt reduziert wird, um das Harz zu expandieren, sowie optional durch einen Erwärmungsschritt, bei dem die Zellen durch Erwärmen wachsen. Dieses Verfahren kann in einer solchen Weise durchgeführt werden, dass ein zuvor produzierter nicht-expandierter Pressling mit einem inerten Gas imprägniert wird, oder dass ein geschmolzenes thermoplastisches Polymer mit einem inerten Gas unter Druck imprägniert wird, und anschließender Unterwerfung zum Formschmelzen bei gleichzeitiger Dekompression. Diese Schritte können entweder als Chargenverfahren oder kontinuierlich durchgeführt werden.
In einem Chargenverfahren kann ein expandiertes Material z. B. in der folgenden Weise hergestellt werden. Zuerst wird ein Extruder wie ein Einzel- oder Doppelschraubenextruder verwendet, um ein thermoplastisches Polymer wie ein Polyolefinharz oder thermoplastisches Elastomer zu extrudieren, um so einen nicht-expandierten Pressling zu bilden (z. B. eine Harzfolie zur Herstellung eines expandierten Materials daraus). Alternativ dazu wird eine Knetmaschine, die mit Walzen, Nocken, Kneter- oder Banburyartigen Messern ausgestattet ist, verwendet, um ein thermoplastisches Polymer wie ein Polyolefinharz oder thermoplastisches Polymer gleichmäßig zu verkneten, und das verknetete thermoplastische Polymer wird mit einer Heiztiegelpresse festgeformt, um einen nicht-expandierten Pressling zu bilden (z. B. eine Harzfolie zur Herstellung eines expandierten Materials daraus), der das thermoplastische Polymer als das Basisharz umfasst. Der erhaltene nicht-expandierte Pressling wird in ein Druckgefäß platziert und ein unter hohen Druck gesetztes inertes Gas wird darin eingeführt, um den nicht-expandierten Pressling mit dem inerten Gas zu imprägnieren. Dieser nicht-expandierte Pressling ist nicht sonderlich beschränkt in seiner Form und kann in der Form einer Rolle, Platte oder Ähnlichem vorliegen. Das Hochdruckgas kann kontinuierlich oder diskontinuierlich eingebracht werden. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Pressling ausreichend mit dem inerten Gas unter hohem Druck imprägniert worden ist, wird der Pressling vom Druck befreit (üblicherweise wird der Druck auf Atmosphärendruck verringert), um Zellnuklei in dem Basisharz zu bilden. Die Zellnuklei werden dann bei Raumtemperatur wachsen gelassen oder können bei Bedarf durch Erwärmen wachsen gelassen werden. Für das Erwärmen können bekannte oder üblicherweise verwendete Mittel wie z. B. ein Wasserbad, Ölbad, Heizwalzen, Heißluftofen, fernes Infrarotlicht, nahes Infrarotlicht oder eine Mikrowelle verwendet werden. Nachdem die Zellen so wachsen gelassen wurden, wird der Pressling schnell mit kaltem Wasser, etc. abgekühlt, um die Form zu fixieren.
Andererseits kann ein expandiertes Material in einem kontinuierlichen Verfahren z. B. in der folgenden Weise hergestellt werden. Ein thermoplastisches Polymer wird mit einem Extruder wie einem Einzel- oder Doppelschraubenextruder verknetet. Während des Verknetens wird ein inertes Gas unter hohem Druck in den Kneter injiziert, um das thermoplastische Polymer mit dem Gas ausreichend zu imprägnieren. Danach wird das imprägnierte Polymer extrudiert, um dieses vom Druck zu befreien (üblicherweise wird der Druck auf Atmosphärendruck verringert), um die Expansion und Formung gleichzeitig durchzuführen. In einigen Fällen wird der resultierende Pressling erwärmt, um die Zellen zum Wachsen zu bringen. Danach wird die Gussform schnell mit kaltem Wasser, etc. abgekühlt, um die Form zu fixieren.
In dem Gasimprägnierungsschritt beträgt der Druck z. B. 6 MPa oder mehr (z. B. ungefähr 6 bis 100 MPa), vorzugsweise 8 MPa oder mehr (z. B. ungefähr 8 bis 100 MPa). Wenn der Druck niedriger als 6 MPa ist, kommt es zu übermäßigem Zellwachstum während der Expansion und dieses tendiert dazu, in einem zu großen Zelldurchmesser und einer verringerten Schallschutzwirkung zu resultieren. Der Grund für dieses ist wie folgt. Wenn der Druck zu niedrig ist, dann ist die imprägnierte Gasmenge relativ gering im Vergleich zu dem Fall der Verwendung von hohen Drücken und die Geschwindigkeit der Bildung von Zellnuklei ist verringert, was in einer kleineren Anzahl von Zellnuklei resultiert. Dementsprechend erhöht sich die Gasmenge pro Zelle anstatt sich zu verringern, was in einem übermäßig großen Zelldurchmesser resultiert. Zudem resultiert in dem Bereich von Drücken von weniger als 6 MPa sogar eine kleine Änderung des Imprägnierungsdrucks in deutlichen Änderungen im Zelldurchmesser und der Zelldichte, was es schwierig macht, den Zelldurchmesser und die Zelldichte zu regulieren.
Die Temperatur in dem Gasimprägnierungsschritt variiert abhängig von den Arten des inerten Gases und des verwendeten thermoplastischen Polymers, etc. und kann aus einem breiten Bereich ausgewählt werden. Jedoch beträgt die Temperatur vom Standpunkt der Betriebseffizienz, etc., z. B. ungefähr 10 bis 350°C. Zum Beispiel beträgt die Imprägnierungstemperatur in dem Fall, in dem ein nicht-expandierter Pressling in einer Folien- oder ähnlichen Form mit einem inerten Gas in einem Chargenverfahren imprägniert wird, im Allgemeinen ungefähr 10 bis 200°C, vorzugsweise ungefähr 40 bis 200°C. In dem Fall, in dem das mit Gas imprägnierte geschmolzene Polymer extrudiert wird, um gleichzeitig die Expansion und das Formen in einem kontinuierlichen Verfahren durchzuführen, liegt die Temperatur im Allgemeinen bei ungefähr 60 bis 350°C. Wenn Kohlenstoffdioxid als das inerte Gas verwendet wird, liegt die Temperatur während der Imprägnierung vorzugsweise bei 32°C oder höher, mehr bevorzugt bei 40°C oder höher, um das inerte Gas in einem superkritischen Zustand zu halten.
In dem Dekompressionsschritt ist die Geschwindigkeit der Dekompression nicht sonderlich beschränkt, liegt aber vorzugsweise bei ungefähr 5 bis 300 MPa/s, um einheitliche feine Zellen zu erhalten. In dem Erwärmungsschritt liegt die Erwärmungstemperatur z. B. bei ungefähr 40 bis 250°C, vorzugsweise bei ungefähr 60 bis 250°C.
Das so erhaltene expandierte Material hat extrem feine Zellen und eine hohe Zelldichte. Zum Beispiel hat das expandierte Material einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von im Allgemeinen ungefähr 0,1 bis 300 μm, vorzugsweise ungefähr 0,1 bis 50 μm, mehr bevorzugt ungefähr 0,1 bis 20 μm, und eine Zelldichte von im Allgemeinen ungefähr 10⁵ bis 10¹⁴ Zellen pro cm³, vorzugsweise ungefähr 10⁸ bis 10¹⁴ Zellen pro cm³, mehr bevorzugt ungefähr 3 × 10⁸ bis 10¹⁴ Zellen pro cm³. In diesem expandierten Material sind die Zellen hauptsächlich geschlossene Zellen. Jedoch kann das expandierte Material lokal Zellen mit gebrochenen Wänden aufweisen. Die Zellen sind über das expandierte Material gleichmäßig verteilt, insbesondere in der Richtung der Dicke. Wenn dieses expandierte Material mit solch einer zellulären Struktur als ein Schallschutzmaterial verwendet wird, wird Schallenergie, die auf das Schallschutzmaterial einwirkt, durch Zell/Polymer-Grenzflächen sehr viele Male reflektiert, so dass ein Teil der Schallenergie in den Zellen verloren geht und das expandierte Material stark verbesserte Schallschutzeigenschaften aufweist.
Ein bevorzugtes expandiertes Material gemäß der Erfindung hat eine relative Dichte [(Dichte des expandierten Materials)/(Dichte des nicht-expandierten Materials)] von im Allgemeinen 0,6 oder weniger, vorzugsweise von 0,3 oder weniger (z. B. ungefähr 0,002 bis 0,3), mehr bevorzugt von 0,25 oder weniger (z. B. ungefähr 0,005 bis 0,25). Ein mehr bevorzugtes expandiertes Material gemäß der Erfindung hat eine Kompressionslast bei 50% Kompression (hiernach manchmal als „50%-Kompressionslast" bezeichnet) von im Allgemeinen 20 N/cm² oder weniger (z. B. ungefähr 0,1 bis 20 N/cm²), vorzugsweise 15 N/cm² oder weniger (z. B. ungefähr 0,3 bis 15 N/cm²). Dieses expandierte Material hat eine besonders hohe Flexibilität.
Der durchschnittliche Zelldurchmesser, die relative Dichte und die 50%-Kompressionslast können durch das geeignete Auswählen von Bedingungen entsprechend der Art des verwendeten inerten Gases und der des verwendeten thermoplastischen Polymers oder des verwendeten thermoplastischen Elastomers eingestellt werden. Beispiele solcher Bedingungen umfassen Betriebsbedingungen bei dem Gasimprägnierungsschritt wie die Temperatur, Druck und Zeit, die Betriebsbedingungen bei dem Dekompressionsschritt wie die Geschwindigkeit der Dekompression, die Temperatur und der Druck und die Heiztemperatur bei dem Erwärmen, das nach der Dekompression durchgeführt wird.
Die Schallschutzeigenschaften eines Materials (Schallschutzmaterial) werden im Allgemeinen in Begriffen des Verhältnisses der charakteristischen Impedanz des Materials, Z_c ^mat., zu der charakteristischen Impedanz von Luft, Z_c (= ρ^Luft × c^Luft), ausgedrückt. Genauer gesagt werden die Schallschutzeigenschaften durch Z_c ^mat./Z_c, ausgedrückt, d. h. Z_c ^mat./(ρ^Luft × c^Luft) (Einheit: dimensionslos).
Die Einheit von jedem physikalischen Wert ist wie folgt.
Z_c ^mat..: kg/s·m²
Z_c: kg/s·m²
ρ^Luft (Dichte von Luft): kg/m³
c^Luft (Geschwindigkeit der Luft-(Schall-)bewegung): m/s
Z_c ^mat./(ρ^Luft × c^Luft): dimensionslos
Bei dem mikroporösen Schallschutzmaterial der Erfindung liegt das Verhältnis der charakteristischen Impedanz des Materials zu der charakteristischen Impedanz von Luft [Z_c ^mat./(ρ^Luft × c^Luft)] z. B. bei ungefähr 3 bis 50 (–), vorzugsweise bei ungefähr 5 bis 50 (–).
Es kann ein flammhemmendes Mittel in der Erfindung zur Vermittlung einer Flammhemmbarkeit auf das Schallschutzmaterial verwendet werden. Verschiedene flammhemmende Mittel können ohne besondere Beschränkungen verwendet werden. Bevorzugte Beispiele davon umfassen hydrierte Metallverbindungen und Bromverbindungen. Besonders bevorzugte flammhemmende Mittel sind von dem Typ, der Wasser bei dem Erwärmen zum Löschen von Flammen freisetzt. Solche flammhemmenden Mittel umfassen hydrierte Metallverbindungen. Beispiele der hydrierten Metallverbindungen umfassen Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid. Solche Metallverbindungen können oberflächenbehandelt worden sein.
Diese flammhemmenden Mittel können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Polyedrisches Metallhydroxidkomposit:
In der Erfindung ist ein Metallhydroxidkomposit, das durch die folgende Formel (1) dargestellt wird, von den hydrierten Metallverbindungen zur Verwendung als flammhemmende Mittel optimal. M(M_aO_b)·n(O_dO_e)·cH₂O (1)
In der Formel (1) stellen M und Q verschiedene Metallelemente dar und Q ist ein Metallelement, das zu der Gruppe gehört, die aus den Gruppen IVa, Va, VIa, VIIa, VIII, Ib und IIb des Periodensystems ausgewählt ist; und m, n, a, b, c, d und e können gleich oder verschieden sein und sind jeweils eine positive Zahl.
Durch die Verwendung des polyedrischen Metallhydroxidkomposits, das durch die Formel (1) dargestellt wird, als ein flammhemmendes Mittel in Kombination mit dem oben beschriebenen expandierten Material kann ein Schallschutzmaterial erhalten werden, das exzellente flammhemmende Eigenschaften aufweist und zugleich die intakten-, Schallschutzeigenschaften und Flexibilität).
In dem polyedrischen Metallhydroxidkomposit, das durch die Formel (1) dargestellt wird, umfassen Beispiele von M, das ein Metallelement darstellt, Aluminium (Al), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Zinn (Sn), Zink (Zn), Kupfer (Cu), Eisen (Fe), Titan (Ti) und Bor (B). Bevorzugt von diesen ist Magnesium. M stellt ein Einzelmetallelement dar oder stellt zwei oder mehrere Metallelemente dar.
Q, das ein anderes Metallelement in dem polyedrischen Metallhydroxidkomposit darstellt, das durch die Formel (1) dargestellt wird, ist ein Metall, das zu einer Gruppe gehört, die aus den Gruppen IVa, Va, VIa, VIIa, VIII, Ib und IIb des Periodensystems ausgewählt ist. Beispiele davon umfassen Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Palladium (Pd), Kupfer (Cu) und Zink (Zn). Bevorzugt von diesen sind Nickel und Zink. Q kann ein Einzelmetallelement darstellen oder zwei oder Metallelemente darstellen.
Solch ein Metallhydroxidkomposit mit einer polyedrischen kristallinen Form kann durch ein bekanntes Verfahren hergestellt werden (siehe z. B. JP A 2000 53875). Zum Beispiel kann ein Metallhydroxidkomposit, das ausreichend in der Dickenrichtung (c-Achsenrichtung) sowie in den Längen- und Breitenrichtungen gewachsen ist und eine gewünschte polyedrische Form aufweist, z. B. eine fast dodecaedrische, fast octaedrische oder fast tetraedrische Form, durch das Steuern verschiedener Randbedingungen in einem Verfahren zur Herstellung eines Metallhydroxidkomposits erhalten werden.
Ein besonderes bevorzugtes polyedrisches Metallhydroxidkomposit ist eines mit einer fast octaedrischen kristallinen Form. Das polyedrische Metallhydroxidkomposit hat vorzugsweise ein Aspektverhältnis von im Allgemeinen ungefähr 1 bis 8, vorzugsweise ungefähr 1 bis 7, mehr bevorzugt ungefähr 1 bis 4. Der Begriff „Aspektverhältnis" wie er hierin für ein Metallhydroxidkomposit verwendet wird, bedeutet das Verhältnis der Länge der Nebenachse davon zu der Länge der Hauptachse davon. Das polyedrische Metallhydroxidkomposit hat einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von im Allgemeinen ungefähr 0,05 bis 10 μm, vorzugsweise ungefähr 0,1 bis 6 μm. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser davon kann z. B. mit einer Vorrichtung zur Partikelgrößenanalyse vom Lasertyp bestimmt werden. Wenn ein polyedrisches Metallhydroxidkomposit mit einem Aspektverhältnis von mehr als 8 oder einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von mehr als 10 μm verwendet wird, ist es schwierig, einen stark expandierten Harzschaum zu erhalten.
Typische Beispiele des polyedrischen Metallhydroxidkomposits, das oben beschrieben wird, umfassen sMgO·(1 – s)NiO·cH₂O [0 < s < 1, 0 < c ≤ 1], sMgO·(1 – s)ZnO·cH₂O [0 < s < 1, 0 < c ≤ 1] und sAl₂O₃(1 – s)Fe₂O₃·cH₂O [0 < s < 1, 0 < c ≤ 3]. Besonders bevorzugt von diesen sind Metallhydroxidkomposite, die durch sMgO·(1 – s)Q¹O·cH₂O dargestellt werden [worin Q¹ Ni oder Zn darstellt und 0 < s < 1, 0 < c ≤ 1], sowie Magnesiumoxid/Nickeloxid-Hydrate und Magnesiumoxid/Zinkoxid-Hydrate.
Eine Bromverbindung, ein Metallhydroxidkomposit in einer dünnen flachen Form oder Ähnliches können in Kombination mit dem polyedrischen Metallhydroxidkomposit in der Erfindung verwendet werden. Der Anteil des polyedrischen Metallhydroxidkomposits in dem flammhemmenden Mittel, das durch die Formel (1) dargestellt wird, beträgt z. B. ungefähr 10 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 30 bis 100 Gew.-%, basierend auf dem gesamten flammhemmenden Mittel. Wenn der Anteil des polyedrischen Metallhydroxidkomposits geringer als 10 Gew.-% ist, dann ist es schwierig, einen stark expandierten Harzschaum zu erhalten.
Beispiele der Bromverbindung umfassen Tetrabrombisphenol A (TBA), TBA-Bis(2,3-dibrompropylether), TBA-Bis(allylether), Hexabromcyclododecan, Tribromphenol, Ethylenbistetrabromphthalimid, Dibromethyldibromcyclohexan, Tetrabromphthalsäureanhydrid, Ethylenbisdibrombornendicarboximid, Vinylbromid, Tetrabromcyclooctan und Ethylenbispentabromdiphenyl.
Eine andere Ausführungsform des Schallschutzmaterials der Erfindung ist ein mikroporöses Schallschutzmaterial, das das oben beschriebene expandierte Material umfasst, das ein flammhemmendes Mittel enthält und eine flammhemmende Eigenschaft aufweist (das hiernach manchmal als „flammhemmendes mikroporöses Schallschutzmaterial" bezeichnet wird). Dieses flammhemmende mikroporöse Schallschutzmaterial kann durch das Vermischen eines Rohmaterials (eines thermoplastischen Polymers) für ein expandiertes Material mit einem flammhemmenden Mittel und dem Durchführen eines Expansionsschrittes mit der Mischung zur Bildung eines expandierten Materials hergestellt werden, das das flammhemmende Mittel in den inneren Teilen davon enthält. Genauer gesagt kann ein expandiertes Material zur Verwendung als ein flammhemmendes mikroporöses Schallschutzmaterial durch einen Gasimprägnierungsschritt, bei dem ein thermoplastisches Polymer, das ein flammhemmendes Mittel enthält, mit einem inerten Gas bei einem hohen Druck imprägniert wird, und einen Dekompressionsschritt, bei dem der Druck nach dem Gasimprägnierungsschritt reduziert wird, um das Harz zu expandieren, und optional durch einen Heizschritt, bei dem die Zellen durch Erwärmen wachsen, hergestellt werden. Dieses Verfahren kann natürlich in einer solchen Weise durchgeführt werden, dass ein nicht-expandierter Pressling, der ein thermoplastisches Polymer umfasst, das ein flammhemmendes Mittel enthält, zuerst hergestellt wird, und dieser Pressling mit einem inerten Gas imprägniert wird und dann dekomprimiert wird, um das expandierte Zielmaterial zu herzustellen, oder dass ein geschmolzenes thermoplastisches Polymer, das ein flammhemmendes Mittel enthält, mit einem inerten Gas unter Druck imprägniert wird und dann dem Formschmelzen bei gleichzeitiger Dekompression unterworfen wird.
Es ist wichtig, dass das flammhemmende mikroporöse Schallschutzmaterial der Erfindung aus einem mikroporösen expandierten Material bestehen soll, das ein flammhemmendes Mittel in den inneren Teilen davon enthält, so wie es oben beschrieben wird.
Der Gehalt des flammhemmenden Mittels (insbesondere des oben beschriebenen polyedrischen Metallhydroxidkomposits) beträgt im Allgemeinen ungefähr 10 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 25 bis 65 Gew.-% bezpgen auf das gesamte expandierte Material (z. B. die Gesamtmenge des thermoplastischen Polymers und des flammhemmenden Mittels). Zu niedrige Gehalte davon resultieren in einer nicht ausreichenden flammhemmenden Wirkung, wohingegen zu hohe Gehalte davon in Problemen bei der Gewinnung eines stark expandierten Materials resultieren.
Das expandierte Material gemäß der Erfindung kann allein als ein Schallschutzmaterial ohne das Kombinieren von diesem mit anderen Materialien verwendet werden. Das expandierte Material kann so verarbeitet werden, um eine Form zu haben, die sich an die Vorrichtung anpasst, auf die das Schallschutzmaterial aufgebracht wird. Zudem kann eine Struktur, die durch das Herstellen einer druckempfindlichen Klebschicht auf einer oder jeder Seite des expandierten Materials oder durch das Befestigen eines geformten Gegenstandes wie z. B. eines Films oder einer Folie an dem expandierten Material hergestellt wird, als ein Schallschutzmaterial verwendet werden. Die druckempfindlichen Klebstoffschichten können in Kombination mit Filmen und Ähnlichem verwendet werden.
Da das mikroporöse Schallschutzmaterial der Erfindung extrem feine Zellen und eine niedrige relative Dichte aufweist, hat es nicht nur eine niedrige 50%-Kompressionslast und ist flexibel, sondern es hat auch verbesserte Schallschutzeigenschaften, weil die eingehende Schallenergie durch die Zell-/Polymer-Grenzflächen extrem viele Male reflektiert werden und so teilweise in den Zellen verloren geht.
Zudem hat das Schallschutzmaterial der Erfindung eine exzellente Flexibilität, weil das expandierte Material aus einem thermoplastischen Polymer besteht, z. B. einem thermoplastischen Elastomer. Da dieses expandierte Material mit einem inerten Gas, z. B. Kohlenstoffdioxid, als ein Treibmittel hergestellt wird, bildet es weder schädliche Substanzen noch enthält es eine verbleibende verunreinigende Substanz, ganz im Gegensatz zu expandierten Materialien, die durch die konventionelle physikalische Expansionstechnik und die chemische Expansionstechnik hergestellt werden. Genauer gesagt ist das expandierte Material gemäß der Erfindung sauber. Dementsprechend kann das Schallschutzmaterial der Erfindung besonders vorteilhaft bei elektronischen Vorrichtungen und Ähnlichem verwendet werden.
Das Schallschutzmaterial der Erfindung hat eine hohe charakteristische Impedanz, ist sauber und leichtgewichtig und hat eine exzellente Flexibilität. Das Schallschutzmaterial der Erfindung kann starke Schallschutzeigenschaften sogar dann aufweisen, wenn es dünn ist.
Zusätzlich kann es, da das Schallschutzmaterial eine exzellente flammhemmende Eigenschaft aufweist, auf Teile angewendet werden, bei denen eine Flammhemmung notwendig ist. Genauer gesagt kann das Schallschutzmaterial der Erfindung in einem großen Bereich von Schallschutzanwendungen eingesetzt werden.
Das Schallschutzmaterial, das das oben beschriebene polyedrische Metallhydroxidkomposit enthält, enthält kein chloriertes Harz oder eine Antimonverbindung als flammhemmendes Mittel. Es ist somit sehr sicher und stellt eine geringere Belastung für die Umwelt dar.
Die Erfindung wird unten in mehr Detail durch Bezugnahme auf Beispiele erklärt werden. Aber die Erfindung sollte nicht als auf diese Beispiele in irgendeiner Weise eingeschränkt ausgelegt werden. Die relative Dichte, die 50%-Kompressionslast und der durchschnittliche Zelldurchmesser des expandierten Materials wurden durch die folgenden Verfahren bestimmt.
(Relative Dichte)
Die relative Dichte wurde unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt. Relative Dichte (–) = (Dichte des expandierten Materials) ÷ (Dichte der nicht-expandierten Folie)
50%-Kompressionslast:
Mehrere Folien eines Teststückes, die in eine Scheibenform mit einem Durchmesser von 30 mm geschnitten worden waren, wurden so gestapelt, dass sie in einer Gesamtdicke von ungefähr 25 mm resultierten. Die gestapelten Teststücke wurden dann bei einer Geschwindigkeit von 10 mm/min komprimiert und es wurde die Belastung bei 50% Kompression gemessen. Dieser gefundene Belastungswert wurde in einen Wert pro Einheitsfläche (cm²) umgerechnet und der umgerechnete Wert wurde als 50%-Kompressionslast genommen.
Durchschnittlicher Zelldurchmesser:
Eine hergestellte expandierte Folie wurde in flüssigem Stickstoff eingefroren und zerbrochen und ein resultierender Abschnitt davon wurde mit einem abtastenden Elektronenmikroskop (SEM; Hitachi-570) bei einer Beschleunigungsspannung von 10 kV untersucht. Aus einem so erhaltenen Bild wurde der durchschnittliche Zelldurchmesser durch Bildverarbeitung bestimmt.
Darstellendes Beispiel 1
Ein SIS (Styrol/Isopren/Styrol-Blockcopolymer) (Quintac 3433N, hergestellt von der Nippon Zeon Co., Ltd.) wurde mit einem Chargenkneter (Labo Plastomill, hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) bei einer Temperatur von 160°C verknetet und dann in eine Folie mit einer Dicke von 3 mm und einem Durchmesser von 100 mm mit einer Heißpresse, die auf 160°C erwärmt worden war, geformt. Diese Folie wurde in ein Druckgefäß mit einer Kapazität von 100 ml platziert und das Druckgefäß wurde auf 40°C eingestellt. Nachdem die Temperatur stabil war, wurde überkritisches Kohlendioxid mit einem Druck von 15 MPa und einer Temperatur von 40°C in das Gefäß eingeführt. Nachdem der Druck und die Temperatur in dem Gefäß stabil waren, wurden diese Bedingungen für 60 Minuten aufrecht erhalten, um so das Polymer mit Kohlenstoffdioxid zu imprägnieren. Danach wurde der Druck in dem Gefäß auf Atmosphärendruck mit einer Geschwindigkeit von 100 MPa/s reduziert. Das Polymer wurde dann aus dem Druckgefäß entnommen und schnell in ein 80°C Wasserbad zur Beschleunigung der Expansion getaucht. Das so erhaltene expandierte Material hatte einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 11,3 μm und eine Zelldichte von 6,7 × 10⁸ Zellen pro cm³. Die Zellen waren geschlossene Zellen und waren gleichmäßig in der Richtung der Dicke verteilt.
Darstellendes Beispiel 2
Ein thermoplastisches Polyurethan (E660MZAA, hergestellt von der Nippon Miractran Co., Ltd.) wurde mit einem Chargenkneter (Labo Plastomill, hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) bei einer Temperatur von 160°C schmelzverknetet und dann in eine Folie mit einer Dicke von 3 mm und einem Durchmesser von 100 mm mit einer Heißpresse, die auf 160°C erwärmt wurde, geformt. Diese Folie wurde in ein Druckgefäß mit einer Kapazität von 100 ml platziert und das Druckgefäß wurde auf 40°C eingestellt. Überkritisches Kohlendioxid mit einem Druck von 25 MPa und einer Temperatur von 40°C wurde in das Gefäß eingeführt. Nachdem der Druck und die Temperatur in dem Gefäß stabil waren, wurden diese Bedingungen für 90 Minuten aufrecht erhalten, um so das Polymer mit Kohlenstoffdioxid zu imprägnieren. Danach wurde der Druck in dem Gefäß auf Atmosphärendruck mit einer Geschwindigkeit von 100 MPa/s reduziert, um ein expandiertes Material zu erhalten. Das erhaltene expandierte Material hatte einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 8,0 μm und eine Zelldichte von 3,6 × 10⁸ Zellen pro cm³. Die Zellen waren geschlossene Zellen und waren gleichmäßig in der Richtung der Dicke verteilt.
Vergleichendes Beispiel 1
Ein Polyurethanschaum (Inoac SC), der durch eine allgemeine chemische Expansionstechnik erhalten worden war, wurde als vergleichendes Beispiel 1 ausgewertet. Dieses expandierte Material hatte einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 480 μm und eine Zelldichte von 2,9 × 10³ Zellen pro cm³.
Auswertungstest (Auswertung der akustischen Eigenschaft)
Die in den Beispielen und in dem Vergleichsbeispiel erhaltenen expandierten Materialien, die oben angegeben werden, wurden auf die charakteristische Impedanz des Materials hin untersucht, um das Verhältnis dieser charakteristischen Impedanz zu der charakteristischen Impedanz von Luft zu bestimmen [Z_c ^mat./(ρ^Luft × c^Luft)] (Einheit: dimensionslos). Die Schallschutzeigenschaften von jedem expandierten Material wurden in Bezug auf dieses Verhältnis hin ausgewertet. Die Messung der charakteristischen Impedanz wurde mit einer Zwei-Mikrofon-Impedanz-Messvorrichtung mit einer Frequenz von 2000 Hz durchgeführt. Bei jedem gefundenen Wert wurde der Dezimalanteil vernachlässigt und nur die ganze Zahl verwendet. Die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

* Darstellende Beispiele

Wie aus Tabelle 1 zu ersehen ist, hatten die expandierten Materialien, die in den Beispielen erhalten wurden, eine höhere charakteristische Impedanz als das expandierte Material des vergleichenden Beispiels. Tabelle 1 zeigt zudem, dass die expandierten Materialien mit einem kleinen Zelldurchmesser und einer hohen Zelldichte eine hohe charakteristische Impedanz aufwiesen.
Beispiel 3
Fünfzig Gewichtsanteile Polypropylen mit einer Dichte von 0,9 g/cm³ und einer Schmelzfliessgeschwindigkeit von 4 bei 230°C wurden zusammen mit 50 Gewichtsanteilen eines Ethylen/Propylen-Elastomers mit einer JIS-A-Härte von 69 mittels einer Knetmaschine, die mit rollenartigen Messern ausgestattet war (Markenname: „Labo Plastomill", hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) bei einer Temperatur von 180°C verknetet. Anschließend wurde die resultierende Mischung in eine Folie mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von 80 mm mit einer Heizplattenpresse, die auf 180°C erwärmt worden war, geformt.
Diese Folie wurde in ein Druckgefäß platziert und in einer Gasatmosphäre aus Kohlenstoffdioxid bei 150°C für 10 Minuten bei einem erhöhtem Druck von 15 MPa gehalten, um so die Folie mit dem Kohlenstoffdioxid zu imprägnieren. Nach 10 Minuten wurde der Druck abrupt reduziert, um ein expandiertes Material zu erhalten, das aus den Olefinpolymeren besteht. Das expandierte Material hatte eine relative Dichte von 0,026, einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 124 μm und eine 50%-Kompressionslast von 0,78 N/cm². Die Ergebnisse der Auswertung der akustischen Eigenschaft dieses expandierten Materials werden in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 4
Fünfzig Gewichtsanteile Polypropylen mit einer Dichte von 0,9 g/cm³ und einer Schmelzfliessgeschwindigkeit von 4 bei 230°C wurden zusammen mit 50 Gewichtsanteilen eines Ethylen/Propylen-Elastomers mit einer JIS-A-Härte von 69 mittels einer Knetmaschine, die mit rollenartigen Messern ausgestattet war (Markenname: „Labo Plastomill", hergestellt Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) bei einer Temperatur von 180°C verknetet. Anschließend wurde die resultierende Mischung in eine Folie mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von 80 mm mit einer Heiztiegelpresse, die auf 180°C erwärmt worden war, geformt.
Diese Folie wurde in ein Druckgefäß platziert und in einer Gasatmosphäre aus Kohlenstoffdioxid bei 150°C für 10 Minuten bei einem erhöhtem Druck von 20 MPa gehalten, um so die Folie mit Kohlenstoffdioxid zu imprägnieren. Nach 10 Minuten wurde der Druck abrupt reduziert, um ein expandiertes Material zu erhalten, das aus Olefinpolymeren besteht. Das expandierte Material hatte eine relative Dichte von 0,029, einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 110 μm und eine 50%-Kompressionslast von 2,16 N/cm². Die Ergebnisse der Auswertung der akustischen Eigenschaft dieses expandierten Materials werden in Tabelle 2 gezeigt.
Darstellendes Beispiel 5
Ein thermoplastisches Polyurethan (Markenname „E660MZAA", hergestellt von der Nippon Miractran Co., Ltd.) wurde bei 160°C mit einem Chargenkneter (Markenname „Labo Plastomill", hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) schmelzverknetet und dann in eine Folie mit einer Dicke von 2 mm und einem Durchmesser von 80 mm mit einer Heißpresse, die auf 160°C erwärmt worden war, geformt.
Diese Folie wurde in ein Druckgefäß platziert und in einer Gasatmosphäre aus Kohlenstoffdioxid bei 70°C für 90 Minuten bei einem erhöhtem Druck von 10 MPa gehalten, um so die Folie mit Kohlenstoffdioxid zu imprägnieren. Nach 10 Minuten wurde der Druck abrupt reduziert und die Folie wurde durch Eintauchen in 80°C heißes Wasser für 30 Sekunden erwärmt, um ein expandiertes Material zu erhalten, das aus dem thermoplastischen Polyurethan besteht. Dieses expandierte Material hatte eine relative Dichte von 0,131, einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 150 μm und eine 50%-Kompressionslast von 9,90 N/cm². Die Ergebnisse der Auswertung der akustischen Eigenschaft dieses expandierten Materials werden in Tabelle 2 gezeigt.
Darstellendes Beispiel 6
Ein thermoplastisches Polyurethan (Markenname „E660MZAA", hergestellt von der Nippon Miractran Co., Ltd.) wurde bei 160°C mit einem Chargenkneter (Markenname „Labo Plastomill", hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) schmelzverknetet und dann in eine Folie mit einer Dicke von 2 mm und einem Durchmesser von 80 mm mit einer Heißpresse, die auf 160°C erwärmt worden war, geformt.
Diese Folie wurde in ein Druckgefäß platziert und in einer Gasatmosphäre aus Kohlenstoffdioxid bei 60°C für 60 Minuten bei einem erhöhtem Druck von 10 MPa gehalten, um so die Folie mit Kohlenstoffdioxid zu imprägnieren. Nach 10 Minuten wurde der Druck abrupt reduziert und die Folie wurde durch Eintauchen in 80°C heißes Wasser für 30 Sekunden erwärmt, um ein expandiertes Material zu erhalten, das aus dem thermoplastischen Polyurethan besteht.
Dieses expandierte Material hatte eine relative Dichte von 0,217, einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 75 μm und eine 50%-Kompressionslast von 10,6 N/cm². Die Ergebnisse der Auswertung der akustischen Eigenschaft dieses expandierten Materials werden in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichendes Beispiel 2
Ein thermoplastisches Polyurethan (Markenname „E660MZAA", hergestellt von der Nippon Miractran Co., Ltd.) wurde bei 160°C in einem Chargenkneter (Markenname „Labo Plastomill", hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) schmelzverknetet und dann in eine Folie mit einer Dicke von 2 mm und einem Durchmesser von 80 mm mit einer Heißpresse, die auf 160°C erwärmt worden war, geformt.
Diese Folie wurde in ein Druckgefäß platziert und in einer Gasatmosphäre aus Kohlenstoffdioxid bei 40°C für 90 Minuten bei einem erhöhtem Druck von 20 MPa gehalten, um so die Folie mit Kohlenstoffdioxid zu imprägnieren. Nach 90 Minuten wurde der Druck abrupt reduziert, um ein expandiertes Material zu erhalten, das aus dem thermoplastischen Polyurethan besteht.
Dieses expandierte Material hatte eine relative Dichte von 0,329, einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 4 μm und eine 50%-Kompressionslast von 22,04 N/cm². Die Ergebnisse der Auswertung der akustischen Eigenschaft dieses expandierten Materials werden in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichendes Beispiel 3
Polyurethanschaum Inoac Typ SC, der durch eine allgemeine chemische Expansionstechnik hergestellt wird, hatte eine relative Dichte von 0,071, einen Zelldurchmesser von 480 μm und eine 50%-Kompressionslast von 0,70 N/cm². Die Ergebnisse der Auswertung der akustischen Eigenschaft dieser Probe werden in Tabelle 2 gezeigt.
Auswertung der akustischen Eigenschaft
Die in den oben wiedergegebenen Beispielen und vergleichenden Beispielen erhaltenen expandierten Materialien wurden auf die charakteristische Impedanz des Materials hin untersucht, um das Verhältnis dieser charakteristischen Impedanz zu der charakteristischen Impedanz von Luft zu bestimmen [Z_c ^mat./(ρ^Luft × c^Luft)] (Einheit: dimensionslos). Die Schallschutzeigenschaften von jedem expandierten Material wurden in Bezug auf dieses Verhältnis hin untersucht.
Die Messung der charakteristischen Impedanz wurde mit einer Zwei-Mikrofon-Impedanz-Messvorrichtung bei einer Frequenz von 2000 Hz durchgeführt. Bei jedem gefundenen Wert wurde der Dezimalanteil vernachlässigt und nur die ganze Zahl verwendet. Die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

* Darstellendes Beispiel

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, hatten die in den Beispielen erhaltenen expandierten Materialien eine höhere charakteristische Impedanz als die expandierten Materialien der vergleichenden Beispiele. Tabelle 2 zeigt zudem, dass die expandierten Materialien mit einem kleineren Zelldurchmesser und einer höheren Zelldichte eine höhere charakteristische Impedanz aufwiesen.
Beispiel 7
Fünfzig Gewichtsanteile eines Polypropylens mit einer Dichte von 0,9 g/cm³ und einer Schmelzfliessgeschwindigkeit von 4 bei 230°C wurden zusammen mit 50 Gewichtsanteilen eines Ethylen/Propylen-Elastomers mit einer JIS-A-Härte von 69 und 100 Gewichtsanteilen polyedrischem MgO·ZnO·H₂O (durchschnittlicher Partikeldurchmesser 1,0 μm; Aspektverhältnis 4) mittels einer Labo Plastomill, die mit rollenartigen Messern ausgestattet war (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.), bei einer Temperatur von 180°C verknetet. Anschließend wurde die resultierende Mischung in eine Folie mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von 80 mm mit einer Heiztiegelpresse, die auf 180°C erwärmt worden war, geformt. Diese Folie wurde in ein Druckgefäß platziert und in einer Gasatmosphäre aus Kohlenstoffdioxid bei 150°C für 10 Minuten bei einem erhöhtem Druck von 15 MPa gehalten, um so die Folie mit Kohlenstoffdioxid zu imprägnieren. Nach 10 Minuten wurde der Druck abrupt reduziert, um ein expandiertes Material zu erhalten, das die Olefinpolymere umfasst. Das expandierte Material hatte eine relative Dichte von 0,04, einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 175 μm und eine 50%-Kompressionslast von 2,22 N/cm².
Beispiel 8
Fünfzig Gewichtsanteile eines Polypropylens mit einer Dichte von 0,9 g/cm³ und einer Schmelzfliessgeschwindigkeit von 4 bei 230°C wurden zusammen mit 50 Gewichtsanteilen eines Ethylen/Propylen-Elastomers mit einer JIS-A-Härte von 69, 100 Gewichtsanteilen eines polyedrischen MgO·ZnO·H₂O (durchschnittlicher Partikeldurchmesser 1,0 μm; Aspektverhältnis 4) und 25 Gewichtsanteilen Ethylenbispentabromdiphenyl mittels einer Labo Plastomill, die mit rollenartigen Messern ausgestattet war (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.), bei einer Temperatur von 180°C verknetet. Anschließend wurde die resultierende Mischung in eine Folie mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von 80 mm mit einer Heiztiegelpresse, die auf 180°C erwärmt worden war, geformt. Diese Folie wurde in ein Druckgefäß platziert und in einer Gasatmosphäre aus Kohlenstoffdioxid bei 150°C für 10 Minuten bei einem erhöhtem Druck von 15 MPa gehalten, um so die Folie mit Kohlenstoffdioxid zu imprägnieren. Nach 10 Minuten wurde der Druck abrupt reduziert, um ein expandiertes Material zu erhalten, das die Olefinpolymere umfasst. Dieses expandierte Material hatte eine relative Dichte von 0,077, einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 80 μm und eine 50-Kompressionslast von 2,34 N/cm².
Beispiel 9
Fünfzig Gewichtsanteile eines Polypropylens mit einer Dichte von 0,9 g/cm³ und einer Schmelzfliessgeschwindigkeit von 4 bei 230°C wurden zusammen mit 50 Gewichtsanteilen eines Ethylen/Propylen-Elastomers mit einer JIS-A-Härte von 69 und 100 Gewichtsanteilen eines polyhedrischen MgO·ZnO·H₂O (durchschnittlicher Partikeldurchmesser 0,5 μm; Aspektverhältnis 4) mittels einer Labo Plastomill, die mit rollenartigen Messern ausgestattet war (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.), bei einer Temperatur von 180°C verknetet. Anschließend wurde die resultierende Mischung in eine Folie mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von 80 mm mit einer Heiztiegelpresse, die auf 180°C erwärmt worden war, geformt. Diese Folie wurde in ein Druckgefäß platziert und in einer Gasatmosphäre aus Kohlenstoffdioxid bei 150°C für 10 Minuten bei einem erhöhtem Druck von 15 MPa gehalten, um so die Folie mit Kohlenstoffdioxid zu imprägnieren. Nach 10 Minuten wurde der Druck abrupt reduziert, um ein expandiertes Material zu erhalten, das die Olefinpolymere umfasst. Das expandierte Material hatte eine relative Dichte von 0,052, einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 103 μm, eine Zelldichte von 1,66 × 10⁶ und eine 50-Kompressionslast von 2,61 N/cm².
Vergleichendes Beispiel 4
Polyurethanschaum Inoac Typ SC, der durch eine allgemeine chemische Expansionstechnik hergestellt wird, hatte eine relative Dichte von 0,071, einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von 480 μm und eine 50%-Kompressionslast von 0,70 N/cm².
Auswertung
Die oben wiedergegebenen in den Beispielen 7 bis 9 und dem vergleichenden Beispiel 4 erhaltenen oder untersuchten expandierten Materialien wurden auf Flammenhemmung und akustische Eigenschaften hin durch folgenden Verfahren zur Auswertung der flammenhemmenden Wirkung und der akustischen Eigenschaft untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.
Verfahren zur Auswertung der flammenhemmenden Eigenschaft:
Die expandierten Materialien der Beispiele 7 bis 9 und der Vergleichsbeispiels 4 wurden jeweils in Scheiben geschnitten, um ein Probenstück mit einer Dicke von 1 mm zu erhalten. Diese Proben wurden gemäß dem Standard UL 94 HF-1 auf ihre flammen hemmende Eigenschaft hin untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt, in der die Proben, die den Standardtest bestanden haben, als „akzeptabel" bezeichnet werden, und diejenigen, die den Test nicht bestanden haben, als „nicht-akzeptabel" bezeichnet werden.
Verfahren zur Auswertung der akustischen Eigenschaft:
Die expandierten Materialien der Beispiele 7 bis 9 und des Vergleichsbeispiels 4, die oben wiedergegeben werden, wurden auf die charakteristische Impedanz des Materials hin untersucht, um das Verhältnis dieser charakteristischen Impedanz zu der charakteristischen Impedanz von Luft zu bestimmen [Z_c ^mat./(ρ^Luft × c^Luft)] (Einheit: dimensionslos). Die akustischen Eigenschaften von jedem der expandierten Materialien wurden in Bezug auf die Schallschutzeigenschaften hin untersucht.
Die Messung der charakteristischen Impedanz wurde mit einer Zwei-Mikrofon-Impedanz-Messvorrichtung bei einer Frequenz von 2000 Hz durchgeführt. Bei jedem gefundenen Wert wurde der Dezimalanteilvernachlässigt und nur die ganze Zahl verwendet.
Tabelle 3
Wie in Tabelle 3 zu sehen ist, hatten die Schallschutzmaterialien, die jeweils die expandierten Materialien waren, die in den Beispielen gemäß der Erfindung erhalten wurden, bessere flammenhemmende Eigenschaften und eine höhere charakteristische Impedanz als das Schallschutzmaterial, das das expandierte Material des vergleichenden Beispiels war.

Claims

Ein mikroporöses Schallschutzmaterial, gebildet durch den Schritt des Imprägnierens einer Mischung mit einem inerten Gas bei hohem Druck, und anschließender Dekompression der imprägnierten Mischung, dadurch charakterisiert, dass die Mischung ein thermoplastisches Elastomer und ein thermoplastisches Polymer umfasst, welches kein thermoplastisches Elastomer ist.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, welches aus einem expandiertem Material konstituiert ist, gebildet durch den Schritt des Imprägnierens eines nicht-expandierten Presslings, umfassend eine Mischung, welche ein thermoplastisches Elastomer und ein thermoplastisches Polymer, welches kein thermoplastisches Elastomer ist, umfasst, mit einem inerten Gas bei hohem Druck, und anschließender Dekompression des imprägnierten Presslings.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, welches aus einem nicht-expandiertem Material konstituiert ist, gebildet durch Imprägnieren einer geschmolzenen Mischung, welche ein thermoplastisches Elastomer und ein thermoplastisches Polymer, welches kein thermoplastisches Elastomer ist, umfasst, mit einem inerten Gas bei hohem Druck, und anschließender Unterwerfung des imprägnierten Elastomers zum Formschmelzen bei gleichzeitiger Dekompression.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das expandierte Material, welches das Schallschutzmaterial bildet, nach der Dekompression einer Wärmebehandlung unterzogen wurde.
Das Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das inerte Gas Kohlendioxid ist.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das inerte Gas während der Imprägnierung in einem super kritischen Zustand ist.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das inerte Gas einen Druck von 10 MPa oder mehr während der Imprägnation hat.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das expandierte Material, welches das Schallschutzmaterial bildet, geschlossene Zellen mit einem durchschnittlichen Zelldurchmesser von 0,1 bis 300 μm hat, gleichmäßig in den gesamten inneren Teilen verteilt, und eine Zelldichte von 10⁵ bis 10¹⁴ Zellen pro cm³ hat.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das expandierte Material, welches das Schallschutzmaterial bildet, geschlossener Zellen mit einem durchschnittlichen Zelldurchmesser von 0,1 bis 20 μm hat, gleichmäßig in den gesamten inneren Teilen verteilt, und eine Zelldichte von 3 × 10⁸ bis 10¹⁴ Zellen pro cm³ hat.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das expandierte Material, welches das Schallschutzmaterial bildet, eine relative Dichte von 0,6 oder weniger hat.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das expandierte Material, welches das Schallschutzmaterial bildet, eine Kompressionslast bei 50% Kompression von 20 N/cm² oder weniger hat.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das expandierte Material, welches das Schallschutzmaterial bildet, ein flammhemmendes Mittel enthält.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 12, worin das flammhemmende Mittel eine hydratisierte Metallverbindung, eine Bromidverbindung oder eine Mischung davon umfasst.
Das mikroporöse Schallschutzmaterial gemäß Anspruch 13, worin die hydratisierte Metallverbindung ein Metallhydroxidkomposit gemäß der Formel (1) ist: M(M_aO_b)·n(Q_dO_e)·cH₂O (1)worin M und Q verschiedene Metallelemente sind und Q ein Metallelement der Gruppe ausgewählt aus den Gruppen IVa, Va, VIa, VIIa, VIII, Ib und IIb des Periodensystems ist; und m, n, a, b, c, d und e sind gleich oder verschieden und ist jeweils eine positive Zahl.