JP2005343926A - Damping material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a damping material permitting easy enhancement of damping performances. <P>SOLUTION: An organic additive having an ionization potential of at most 6.80 eV is incorporated with a base material. The ionization potential is a value obtained according to the Koopmans' theorem from the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy of a structure having the lowest energy (the most stable structure) among structures obtained by structural optimization using the density functional theory and a basis function. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、振動エネルギー、衝撃エネルギー、音のエネルギー等のエネルギーを減衰する減衰材料に関するものである。   The present invention relates to a damping material that attenuates energy such as vibration energy, impact energy, and sound energy.

従来より、この種の減衰材料としては、母材にその双極子モーメント量を増大させる活性成分を配合したものが知られている(特許文献1参照)。この減衰材料では、活性成分の配合によって、減衰材料の損失正接(tanδ)の値が向上されている。この種の減衰材料では、その損失正接の値が高いほど、振動エネルギー吸収性能等の減衰性能が高まることが知られている。
特許第3318593号公報
Conventionally, as this type of damping material, a material in which an active ingredient that increases the amount of dipole moment is mixed with a base material is known (see Patent Document 1). In this damping material, the loss tangent (tan δ) value of the damping material is improved by blending the active ingredient. In this type of damping material, it is known that the higher the loss tangent value, the higher the damping performance such as vibration energy absorption performance.
Japanese Patent No. 3318593

最近では、減衰材料が適用される適用物(家電製品、自動車等)においては、軽量化を図るため、減衰材料に対しても軽量化が望まれている。そのため、一層高い減衰性能が発揮される減衰材料が望まれている。   Recently, in applications (appliance products, automobiles, etc.) to which a damping material is applied, it is desired to reduce the weight of the damping material in order to reduce the weight. Therefore, a damping material that exhibits even higher damping performance is desired.

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、減衰性能を容易に向上することができる減衰材料を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. The object is to provide a damping material that can easily improve the damping performance.

上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明の減衰材料は、母材にイオン化ポテンシャルが6.80eV以下の有機性添加剤を配合してなることを要旨とする。   In order to achieve the above object, the damping material of the invention according to claim 1 is characterized in that an organic additive having an ionization potential of 6.80 eV or less is blended with a base material.

本発明によれば、減衰性能を容易に向上することができる。   According to the present invention, the attenuation performance can be easily improved.

以下、本発明を具体化した実施形態を詳細に説明する。
減衰材料は、母材にイオン化ポテンシャルが6.80eV以下の有機性添加剤を配合して構成される。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail.
The damping material is configured by blending an organic additive having an ionization potential of 6.80 eV or less into a base material.

母材としては、合成樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴム類等が挙げられる。合成樹脂としては、ハロゲン化ポリオレフィン及びその他の合成樹脂が挙げられる。ハロゲン化ポリオレフィンとしては、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。その他の合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、エチレン/酢酸ビニル共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリイソプレン、ポリスチレン、スチレン/ブタジエン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体等が挙げられる。熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマー、塩素化ポリエチレン系エラストマー等が挙げられる。ゴム類としては、アクリロニトリル/ブタジエン共重合ゴム(NBR)、スチレン/ブタジエン共重合ゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)等が挙げられる。これらの母材は、単独で配合してもよく、二種以上を組み合わせて配合してもよい。   Examples of the base material include synthetic resins, thermoplastic elastomers, and rubbers. Synthetic resins include halogenated polyolefins and other synthetic resins. Examples of the halogenated polyolefin include polyvinyl chloride, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, and polyvinylidene fluoride. Other synthetic resins include polyethylene, polypropylene, polyurethane, ethylene / vinyl acetate copolymer, polymethyl methacrylate, polyisoprene, polystyrene, styrene / butadiene / acrylonitrile copolymer, styrene / acrylonitrile copolymer, and the like. . Examples of the thermoplastic elastomer include polyolefin elastomers, polyurethane elastomers, polyvinyl chloride elastomers, chlorinated polyethylene elastomers, and the like. Examples of rubbers include acrylonitrile / butadiene copolymer rubber (NBR), styrene / butadiene copolymer rubber (SBR), butadiene rubber (BR), natural rubber (NR), and isoprene rubber (IR). These base materials may be blended singly or in combination of two or more.

減衰材料中における母材の含有量は、好ましくは30〜99重量%、より好ましくは35〜95重量%、さらに好ましくは40〜90重量%である。この含有量が30重量%未満であると、成形性が十分に得られないおそれがある。一方、99重量%を超えると、有機性添加剤を十分に配合することが困難となるため、減衰性能を十分に向上することが困難となるおそれがある。   The content of the base material in the damping material is preferably 30 to 99% by weight, more preferably 35 to 95% by weight, and still more preferably 40 to 90% by weight. If this content is less than 30% by weight, moldability may not be sufficiently obtained. On the other hand, if it exceeds 99% by weight, it is difficult to sufficiently mix the organic additive, and thus it may be difficult to sufficiently improve the damping performance.

イオン化ポテンシャルが6.80eV以下の有機性添加剤は、減衰性能を向上するために配合される。ここでいう、イオン化ポテンシャルは、密度汎関数法及び基底関数を用いて構造最適化を行うことによって得られる構造のうち、最低エネルギーを有する構造(最安定構造)の最高被占分子軌道(HOMO)エネルギーからクープマンの定理により求めた値を示す。   An organic additive having an ionization potential of 6.80 eV or less is blended in order to improve the damping performance. The ionization potential here is the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the structure having the lowest energy (the most stable structure) among the structures obtained by performing the structure optimization using the density functional method and the basis function. The value calculated from the energy by the Koopman theorem.

イオン化ポテンシャルは、6.80eV以下、好ましくは6.40eV以下、より好ましくは5.80eV以下である。イオン化ポテンシャルが6.80eVを超えると、有機性添加剤がドナーとして機能しにくくなるため、減衰性能を向上することが困難である。なお、このイオン化ポテンシャルは正の値を示すことが好ましい。このイオン化ポテンシャルが負の値であると、母材との相溶性が低下して有機性添加剤を母材に配合しにくくなるおそれがある。   The ionization potential is 6.80 eV or less, preferably 6.40 eV or less, more preferably 5.80 eV or less. When the ionization potential exceeds 6.80 eV, it becomes difficult for the organic additive to function as a donor, so it is difficult to improve the damping performance. In addition, it is preferable that this ionization potential shows a positive value. If this ionization potential is a negative value, the compatibility with the base material may be reduced, making it difficult to mix the organic additive into the base material.

上記有機性添加剤としては、ベンゾチアジル基を有する化合物、ベンゾトリアゾール基を有する化合物及びジフェニルアクリレート基を有する化合物、ベンゾフェノン基を有する化合物等が知られている。ベンゾチアジル基を有する化合物としては、N,N−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−2−スルフェンアミド(DCHBSA)、2−メルカプトベンゾチアゾール(MBT)、ジベンゾチアジルスルフィド(MBTS)、N−シクロヘキシルベンゾチアジル−2−スルフェンアミド(CBS)、N−t−ブチルベンゾチアジル−2−スルフェンアミド(BBS)、N−オキシジエチレンベンゾチアジル−2−スルフェンアミド(OBS)、N,N−ジイソプロピルベンゾチアジル−2−スルフェンアミド(DPBS)等が挙げられる。   Known examples of the organic additive include a compound having a benzothiazyl group, a compound having a benzotriazole group, a compound having a diphenyl acrylate group, and a compound having a benzophenone group. Examples of the compound having a benzothiazyl group include N, N-dicyclohexylbenzothiazyl-2-sulfenamide (DCHBSA), 2-mercaptobenzothiazole (MBT), dibenzothiazyl sulfide (MBTS), N-cyclohexylbenzothiazyl- 2-sulfenamide (CBS), Nt-butylbenzothiazyl-2-sulfenamide (BBS), N-oxydiethylenebenzothiazyl-2-sulfenamide (OBS), N, N-diisopropylbenzo And thiazyl-2-sulfenamide (DPBS).

ベンゾトリアゾール基を有する化合物としては、ベンゼン環にアゾール基が結合したベンゾトリアゾールを母核とし、これにフェニル基が結合したものであって、2−[2′−ハイドロキシ−3′−(3″,4″,5″,6″−テトラハイドロフタルイミドメチル)−5′−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール(2HPMMB)、2−(2′−ハイドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール(2HMPB)、2−(2′−ハイドロキシ−3′−t−ブチル−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール(2HBMPCB)、2−(2′−ハイドロキシ−3′,5′−ジ−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール(2HDBPCB)、2−(2′−ハイドロキシ−5′−t−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール(2HOPB)等が挙げられる。   The compound having a benzotriazole group is a compound in which a benzotriazole having an azole group bonded to a benzene ring is used as a mother nucleus and a phenyl group is bonded thereto, and 2- [2'-hydroxy-3 '-(3 " , 4 ", 5", 6 "-tetrahydrophthalimidomethyl) -5'-methylphenyl] benzotriazole (2HPMM), 2- (2'-hydroxy-5'-methylphenyl) benzotriazole (2HMPB), 2- (2'-Hydroxy-3'-t-butyl-5'-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole (2HBMPCB), 2- (2'-Hydroxy-3 ', 5'-di-t-butylphenyl) -5-chlorobenzotriazole (2HDBPCB), 2- (2'-hydroxy-5'-t-octylphenyl) ben Triazole (2HOPB), and the like.

ジフェニルアクリレート基を有する化合物としては、エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート(ECDPA)、オクチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート(OCDPA)等が挙げられる。ベンゾフェノン基を有する化合物としては、2−ハイドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン(HMBP)、2−ハイドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン−5−スルフォニックアシド(HMBPS)等が挙げられる。   Examples of the compound having a diphenyl acrylate group include ethyl-2-cyano-3,3-diphenyl acrylate (ECDPA), octyl-2-cyano-3,3-diphenyl acrylate (OCDPA), and the like. Examples of the compound having a benzophenone group include 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone (HMBP) and 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone-5-sulfonic acid (HMBPS).

減衰材料中における有機性添加剤の含有量は、好ましくは1〜70重量%、より好ましくは3〜65重量%、さらに好ましくは10〜60重量%である。この含有量が1重量%未満であると、減衰性能を十分に向上することが困難となるおそれがある。一方、70重量%を超えると、成形性が十分に得られないおそれがある。   The content of the organic additive in the damping material is preferably 1 to 70% by weight, more preferably 3 to 65% by weight, and still more preferably 10 to 60% by weight. If the content is less than 1% by weight, it may be difficult to sufficiently improve the damping performance. On the other hand, if it exceeds 70% by weight, the moldability may not be sufficiently obtained.

この減衰材料には、その他の成分として、充填剤、難燃剤、腐食防止剤、着色剤、酸化防止剤、制電剤、安定剤、湿潤剤等を必要に応じて適宜配合することもできる。
減衰材料は、母材に有機性添加剤等を配合し、各成分を混合することによって製造することができる。各成分の混合には、ディゾルバー、バンバリーミキサー、プラネタリーミキサー、グレンミル、ニーダー等の公知の混合機を使用することが可能である。
As the other components, a filler, a flame retardant, a corrosion inhibitor, a colorant, an antioxidant, an antistatic agent, a stabilizer, a wetting agent, and the like can be appropriately blended with the damping material as necessary.
The damping material can be manufactured by blending an organic additive or the like with a base material and mixing each component. For mixing each component, a known mixer such as a dissolver, Banbury mixer, planetary mixer, Glen mill, kneader or the like can be used.

この減衰材料は、振動エネルギーを吸収する制振材料として、例えば自動車、内装材、建材、家電機器等に適用され、モータ等の被制振箇所に適用することができる。この減衰材料を制振材料として利用する場合、減衰材料をシート状に成形することにより、非拘束型制振シートとして利用することができる。この非拘束型制振シートは、適用箇所に貼り合わせることによって、制振シートの一側面が拘束されていない状態で使用される。   This damping material is applied to, for example, automobiles, interior materials, building materials, home appliances, and the like as vibration damping materials that absorb vibration energy, and can be applied to vibration-damped locations such as motors. When this damping material is used as a damping material, it can be used as an unconstrained damping sheet by forming the damping material into a sheet shape. The unconstrained vibration damping sheet is used in a state where one side surface of the vibration damping sheet is not restrained by being bonded to an application location.

また、この減衰材料を制振材料として利用する場合、減衰材料をシート状に成形することにより得られる制振シートを制振層とし、同制振層の表面に制振層を拘束するための拘束層を貼り合わせることによって拘束型制振シートを得ることができる。拘束層としては、アルミニウム、鉛等の金属箔、ポリエチレン、ポリエステル等の合成樹脂から形成されるフィルム、不織布等が挙げられる。この拘束型制振シートは、制振層側を適用箇所に貼り合わせることによって制振層の両面が拘束されている状態で使用される。   When this damping material is used as a damping material, a damping sheet obtained by molding the damping material into a sheet shape is used as a damping layer, and the damping layer is constrained to the surface of the damping layer. By constraining the constraining layer, a constrained vibration damping sheet can be obtained. Examples of the constraining layer include metal foils such as aluminum and lead, films formed from synthetic resins such as polyethylene and polyester, and nonwoven fabrics. This constrained vibration damping sheet is used in a state where both surfaces of the vibration damping layer are constrained by bonding the vibration damping layer side to an application location.

この減衰材料は、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収材料として、例えば靴、グローブ、各種防具、グリップ、ヘッドギア等のスポーツ用品、ギプス、マット、サポーター等の医療用品、壁材、床材、フェンス等の建材、各種緩衝材、各種内装材等に適用することができる。この減衰材料を衝撃吸収材料として利用する場合、減衰材料をシート状に成形することにより、衝撃吸収シートとして利用することができる。この衝撃吸収シートは、適用箇所に貼り合わせる等して使用される。   This damping material is a shock absorbing material that absorbs impact energy, such as sports equipment such as shoes, gloves, various armor, grips, headgear, medical equipment such as casts, mats, supporters, wall materials, floor materials, fences, etc. It can be applied to building materials, various cushioning materials, various interior materials and the like. When this damping material is used as a shock absorbing material, it can be used as a shock absorbing sheet by forming the damping material into a sheet shape. This shock absorbing sheet is used by being bonded to an application location.

さて、イオン化ポテンシャルが6.80eV以下の有機性添加剤を母材に配合する。ここで、イオン化ポテンシャルの値が小さいほど、有機性添加剤は電子を放出し易い性質となる。つまり、その有機性添加剤は母材のドナーとして機能し易く、有機性添加剤から放出される電子と母材におけるアクセプター部分との相互作用が得られ易くなると推測される。減衰材料は、イオン化ポテンシャルが6.80eV以下の有機性添加剤を母材に配合して構成されているため、その相互作用が十分に発揮されると推測される。すなわち、減衰材料に外部から振動エネルギー、衝撃エネルギー、音のエネルギー等が伝播すると、有機性添加剤から放出される電子と、母材のアクセプター部分との相互作用により、それらのエネルギーが熱エネルギーに変換され易くなると推測され、減衰材料の減衰性能を容易に向上することができる。   Now, an organic additive having an ionization potential of 6.80 eV or less is blended in the base material. Here, the smaller the ionization potential value, the easier the organic additive emits electrons. That is, the organic additive is likely to function as a donor for the base material, and it is assumed that the interaction between the electrons emitted from the organic additive and the acceptor portion in the base material is likely to be obtained. Since the damping material is configured by blending an organic additive having an ionization potential of 6.80 eV or less into the base material, it is assumed that the interaction is sufficiently exhibited. That is, when vibration energy, impact energy, sound energy, etc. propagate from the outside to the damping material, the energy is converted into thermal energy due to the interaction between the electrons emitted from the organic additive and the acceptor part of the base material. It is presumed that it is easily converted, and the damping performance of the damping material can be easily improved.

本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ この実施形態の減衰材料では、母材にイオン化ポテンシャルが6.80eV以下の有機性添加剤を配合している。このように構成した場合、有機性添加剤から放出される電子と、母材のアクセプター部分との相互作用により、振動エネルギー等が熱エネルギーに変換され易くなると推測され、減衰材料の減衰性能を容易に向上することができる。
The effects exhibited by this embodiment will be described below.
In the damping material of this embodiment, an organic additive having an ionization potential of 6.80 eV or less is blended in the base material. In such a configuration, it is assumed that vibration energy and the like are easily converted into thermal energy due to the interaction between the electrons emitted from the organic additive and the acceptor portion of the base material, and the damping performance of the damping material is easy. Can be improved.

次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
<イオン化ポテンシャルの算出>
電子構造解析プログラム(商品名:Gaussian03、Gaussian社製)を用いて、密度汎関数法:B3LYP及び基底関数:6−31G(d)によって構造最適化を行った。得られた構造のうち、最低エネルギーを有する構造(最安定構造)の最高被占分子軌道(HOMO)エネルギーからクープマンの定理によりイオン化ポテンシャル(以下、「IP」と省略することがある。)を算出した。
Next, the embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
<Calculation of ionization potential>
Using an electronic structure analysis program (trade name: Gaussian 03, manufactured by Gaussian), structure optimization was performed by density functional method: B3LYP and basis function: 6-31G (d). Among the obtained structures, the ionization potential (hereinafter sometimes abbreviated as “IP”) is calculated from the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy of the structure having the lowest energy (most stable structure) by the Koopman theorem. did.

(実施例1)
母材としてのポリ塩化ビニル(大洋塩ビ(株)製、TH−1000)に有機性添加剤として2HPMMB(IP=5.81eV)を配合し、減衰材料を調製した。なお、減衰材料中におけるポリ塩化ビニルの含有量は70重量%、2HPMMBの含有量は30重量%とした。
(Example 1)
A damping material was prepared by blending polyvinyl chloride as a base material (TH-1000, manufactured by Taiyo PVC Co., Ltd.) with 2 HPMB (IP = 5.81 eV) as an organic additive. The content of polyvinyl chloride in the damping material was 70% by weight, and the content of 2HPMMB was 30% by weight.

(実施例2)
2HPMMBの代わりとしてDCHBSA(IP=5.76eV)を配合した以外は実施例1と同様にして減衰材料を調製した。
(Example 2)
A damping material was prepared in the same manner as in Example 1 except that DCHBSA (IP = 5.76 eV) was used instead of 2HPMBB.

(実施例3)
2HPMMBの代わりとしてMBTS(IP=6.40eV)を配合した以外は実施例1と同様にして減衰材料を調製した。
(Example 3)
A damping material was prepared in the same manner as in Example 1 except that MBTS (IP = 6.40 eV) was added instead of 2HPMMB.

(実施例4)
2HPMMBの代わりとしてECDPA(IP=6.43eV)を配合した以外は実施例1と同様にして減衰材料を調製した。
Example 4
A damping material was prepared in the same manner as in Example 1 except that ECDPA (IP = 6.43 eV) was added instead of 2HPMMB.

(比較例1)
母材としてのポリ塩化ビニル(大洋塩ビ(株)製、TH−1000)にフタル酸ジ−2−エチルヘキシル(DOP,IP=6.87eV)を配合し、減衰材料を調製した。なお、減衰材料中におけるポリ塩化ビニルの含有量は70重量%、DOPの含有量は30重量%とした。
(Comparative Example 1)
A damping material was prepared by blending polyvinyl chloride as a base material (TH-1000, manufactured by Taiyo PVC Co., Ltd.) with di-2-ethylhexyl phthalate (DOP, IP = 6.87 eV). The content of polyvinyl chloride in the damping material was 70% by weight, and the content of DOP was 30% by weight.

(比較例2)
DOPの代わりとしてフタル酸ジブチル(DBT,IP=6.99eV)を配合した以外は比較例1と同様にして減衰材料を調製した。
(Comparative Example 2)
A damping material was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that dibutyl phthalate (DBT, IP = 6.99 eV) was blended instead of DOP.

<動的粘弾性の測定>
各例で得られた減衰材料をシート状に成形することによって、厚さ1mmのシート材を得た。各シート材を35mm×5mmの寸法に切断し、動的粘弾性測定用の試験片とした。動的粘弾性測定装置(RSA−II:レオメトリック社製)を用いて各試験片を加振しながら連続的に昇温した際の損失正接(tanδ)を測定した。測定条件は、加振の周波数10Hz、測定温度範囲0℃〜+170℃、昇温速度5℃/分とした。
<Measurement of dynamic viscoelasticity>
A sheet material having a thickness of 1 mm was obtained by forming the damping material obtained in each example into a sheet. Each sheet material was cut into a size of 35 mm × 5 mm to obtain a test piece for dynamic viscoelasticity measurement. Loss tangent (tan δ) was measured when the temperature of each test piece was continuously increased using a dynamic viscoelasticity measuring device (RSA-II: manufactured by Rheometric Co., Ltd.) while vibrating each test piece. The measurement conditions were an excitation frequency of 10 Hz, a measurement temperature range of 0 ° C. to + 170 ° C., and a temperature increase rate of 5 ° C./min.

各例における損失正接のピーク値を有機性添加剤のイオン化ポテンシャルとともに表1に示す。   The peak value of loss tangent in each example is shown in Table 1 together with the ionization potential of the organic additive.

Figure 2005343926
表1の結果から明らかなように、実施例1〜4では損失正接のピーク値が1.8以上の値を示した。これらに対して、比較例1,2では損失正接のピーク値は0.9以下の値を示した。比較例1,2における損失正接のピーク値よりも、実施例1〜4における損失正接のピーク値の方が高い値を示すことから、イオン化ポテンシャルが6.80eV以下の有機性添加剤を配合することにより、減衰性能が向上することがわかる。
Figure 2005343926
As is clear from the results in Table 1, in Examples 1 to 4, the peak value of loss tangent was 1.8 or more. In contrast, in Comparative Examples 1 and 2, the loss tangent peak value was 0.9 or less. Since the peak value of loss tangent in Examples 1 to 4 is higher than the peak value of loss tangent in Comparative Examples 1 and 2, an organic additive having an ionization potential of 6.80 eV or less is blended. This shows that the attenuation performance is improved.

Claims (1)

母材にイオン化ポテンシャルが6.80eV以下の有機性添加剤を配合してなることを特徴とする減衰材料。 A damping material comprising a base material and an organic additive having an ionization potential of 6.80 eV or less.
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