JP2006335917A - 成形体、防音材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 新規な内部構造を有し、吸音性と遮音性を兼ね備えた成形体及び防音材を提供する。
【解決手段】 空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルを含有し、且つ連続気泡を有することを特徴とする成形体及び防音材。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸音性及び遮音性に優れた成形体及びその製造方法に関する。特に、吸音性及び遮音性が要求されるダッシュパネル等の自動車用内装材及び外装材に好適な防音材料及びその製造方法に関する。

従来より、自動車、住宅等の建築材料分野、船舶、航空機等の輸送分野、機械、電気、電子分野等では種々の制振材、防音材が用いられている。これらの制振、防音材料は主にアスファルト系、合成ゴム系、合成樹脂系からなる物である。アスファルト系はアスファルトにゴムや熱可塑性エラストマーを配合したものが主であるが、粘着性が高いことや、耐熱性、アスファルト中にゴムや熱可塑性エラストマーを均一に分散させることが難しい等の問題がある。また、合成ゴム系は複雑な配合や加硫工程を有するため加工性に問題がある。

例えば、車両用フードパネル（ボンネット）のエンジンルーム側の面には、エンジン等から発生する騒音の漏出を抑制するためにシート状の防音材が取着されている。この種の防音材としては、例えばグラスウール、フェルト等の多孔性吸音材料からなる防音材が採用されている。この吸音材では騒音、即ち、空気の粗密波が入射されると、その内部に形成された微細な空隙内の空気、或いは材料の繊維が振動し、前記粗密波の有する運動エネルギが最終的に熱エネルギに変換されることにより騒音が吸収される。

また、多孔性吸音材料からなる防音材として、スラブウレタン等の連続気泡を有する発泡体が自動車用防音材等として幅広く採用されている。

更に、塗装工程を終えた自動車用鋼板の表面に、ポリ塩化ビニル系のプラスチゾルを使用した防音アンダーコートを塗布、乾燥して、車体保護用塗膜を形成することがおこなわれている。特許文献１には、中空状充填剤を配合した塩化ビニルプラスチゾル組成物が開示され、特許文献２には、加熱により膨張する有機中空充填剤或いは特定量の発泡剤を水系塗料組成物に配合した車両部材用の水系塗料が開示されているが、いずれも１００Ｈｚ以下の防振・制振を目的にするもので、吸・遮音性に関する教示はない。
特開平４−１４５１７４号公報 特開平７−１４５３３１号公報

連続気泡を有する発泡体は吸音材料としての効果を発現するが、遮音性能を有しないため、例えば、自動車のダッシュパネル等の吸音性能と遮音性能が要求される部位では、比重の高いＰＶＣシートを貼り合わせる等の必要があった。このため、コスト、重量ともに増加せざるを得なかった。

このように、従来の発泡体を用いた吸音材料では、遮音性を確保するためには重量効果で対応するしか方策がなく、吸音性及び遮音性に優れた成形体や防音材料が求められていた。

そこで、本発明は新規な内部構造を有し、吸音性及び遮音性に優れた成形体や防音材を提供することを目的とする。

本発明者らは、特定構造を有する成形体及び防音材により上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。

即ち、第１に、本発明は成形体の発明であり、該成形体は、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルを含有し、且つ連続気泡を有する。本発明の成形体は上記内部構造を有することで、優れた吸音性及び遮音性を発揮する。

本発明の成形体は、音の振動エネルギーが、鈴型マイクロカプセル中の無機微粒子等の運動エネルギーに変換されるので、吸音性、遮音性及び制振性に優れている。また、成形体中の連続気泡が、吸音性、遮音性及び制振性が優れる理由は必ずしも明らかではないが、独立した気泡の場合と比べて、塗膜に入った音が連続気泡中を減衰しながら通過して行くからと考えられる。

本発明において、鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子として無機微粒子が例示される。無機微粒子としては、金属、金属酸化物、合金、磁性体微粒子、セラミックス、ガラスから選択される１種以上が好ましく例示される。鈴型マイクロカプセルに内包される無機微粒子の平均粒径は５〜５００ｎｍ、かつ比重は１．０〜５．０であることが十分な吸音性及び遮音性を発揮するために好ましい。

また、鈴型マイクロカプセルに内包される液体として磁性流体が好ましく例示される。更に、鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子及び液体として微粒子を有機溶媒に分散させた磁性流体が好ましく例示される。

本発明において、鈴型マイクロカプセルの外殻の平均粒径が５〜５００μｍであり、かつ外殻の厚さが０．１〜１．０μｍであることが、上記鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子及び／又は液体とのバランス上好ましい。

第２に、本発明は、上記成形体を含む防音材料である。
第３に、本発明は、上記成形体の製造方法の発明であり、２液成分からなる発泡性樹脂原料である２液成分の片方または両方に、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルを含有させ、該２液成分を混合させ発泡性樹脂成形体として、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子を内包する鈴型マイクロカプセルを含有し、且つ連続気泡を有する成形体を製造する。

本発明に用いられる２液成分からなる発泡性樹脂原料としては、混合されて発泡性樹脂を生成するものが用いられる。具体的には、ポリオール成分とイソシアネート成分からなる発泡性ウレタン樹脂原料が好ましく例示される。

鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子の種類、粒径、比重、内包される液体、内包される微粒子及び液体、鈴型マイクロカプセルの外殻の粒径、外殻の厚さ等は上記と同様である。

第４に、本発明は、上記成形体の製造方法を含むことを特徴とする防音材料の製造方法の発明である。
第５に、本発明は、上記防音材料を備えた自動車である。

本発明の成形体及び防音材の用途は特に限定されず、空孔中に基体と独立に運動しうる粒子を有する鈴状構造を有する鈴型マイクロカプセルと、連続気泡が成形体及び防音材中に形成されることによって発揮される優れた吸音性、遮音性及び制振性を生かして各種用途に用いられる。例えば、自動車用構造材及び防音材、航空機用構造材及び防音材、電車用構造材及び防音材、家電製品匡体用構造材及び防音材、建築物の外壁用構造材及び防音材、内張材用構造材及び防音材、屋根材用構造材及び防音材、或いは高速道路、鉄道路線における防音壁用構造材及び防音材等に好適に用いられる。

図１に、本発明の鈴型マイクロカプセルを含有し連続気泡を有する成形体及び防音材の拡大断面を模式的に示す。図１に示すように、本発明の成形体及び防音材は、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセル１を含有し、且つ連続気泡２を有する。連続気泡２はセル膜３で他の連続気泡と隔離されている。音の振動エネルギーは、鈴型マイクロカプセル１中の無機微粒子等の運動エネルギーに変換されるとともに、連続気泡２を減衰しながら通過して行く。この結果、優れた吸音性、遮音性、及び制振性が発揮されるものと考えられる。

本発明において、成形体及び防音材に含有される鈴型マイクロカプセルを構成するカプセル材料としては特に制限されない。具体的には、アクリル系、ウレタン系、ビニル系、スチレン系等の合成樹脂や、ガラスなどの無機物質が好ましく例示される。

鈴型マイクロカプセル内に内包される材料としては、アルミナ、酸化セリウム等の無機粒子、タングステン、酸化タングステン、酸化鉄等の金属粒子、フェライト粒子を疎水性有機溶媒に分散させた磁性流体等が好ましく例示される。

本発明において、成形体及び防音材を構成する樹脂材質としては発泡性を有するものであれば特に制限されない。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ガラス強化ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶性ポリマー、フッ素樹脂、ポリアレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアミドビスマレイミド、ポリビスアミドトリアゾール等の熱硬化性樹脂、及びこれらを２種以上ブレンドした材料を用いることが可能である。

本発明において、カプセルに内包される無機微粒子の材質としては特に制限されないが、金属酸化物微粒子、セラミックス微粒子、金属微粒子、磁性体微粒子などが用いられる。

本発明の成形体及び防音材に用いられる樹脂としては、２液性のポリウレタン樹脂が特に好ましい。

発泡性ポリウレタン樹脂は、その樹脂原料として、通常のポリウレタン樹脂を構成するポリオールとポリイソシアネートを用いて、付加重合することによって、容易に得ることができる。

ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール等が挙げられる。また、ポリイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ビスフェニレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シクロペンチレンジイソシアネート、シクロへキシレンジイソシアネート、メチルシクロへキシレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、エチルエチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。

発泡性ポリウレタン樹脂の数平均分子量は特に制限ないが、通常５００〜５００００が好ましく、８００〜２５０００がより好ましく、１０００〜１２０００が特に好ましい。

本発明に用いられる発泡剤は、防音・制振・吸音性能をより向上させるために必要であり、加熱によりガスを発生するタイプの発泡剤を用いることができる。この発生したガスにより、塗膜の内部に連続気泡を形成する。具体的には、例えば、アゾジカルボンアミド、アゾビスホルムアミド等のアゾ系発泡剤、ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ系発泡剤、ベンゼンスルホニルヒドラジド等のヒドラジン系発泡剤等を使用することができる。また、これらの発泡剤の分解温度を低下させて、ガスの発生を促進するために発泡助剤を用いることができ、例えば酸化亜鉛、ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛や、ナトリウム系、カリウム系化合物、尿素等が使用できる。

本発明の成形体及び防音材には、樹脂が必須成分として含まれ、場合により、顔料等の各種添加剤が含まれている。これらの成分の含有割合は、成形体及び防音材の要求特性に応じて適宜選定されるものであり、種々の割合である。

成形体及び防音材には、さらに、可塑剤、及び充填剤を含有させることができる。可塑剤としては、選択した熱可塑性樹脂に適した一般的な可塑剤を用いることができる。例えば、フタル酸エステル系、リン酸エステル系、脂肪族二塩基酸エステル系、二価アルコールエステル系等を挙げることができる。また、芳香族環、ナフテン環、パラフィン鎖の三種を組合せた鉱物油系軟化剤や、液状または低分子量の合成樹脂軟化剤等が挙げられる。充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化カルシウム、クレー、タルク等の粉状充填剤、マイカ、グラファイト等のリン片状充填剤、針状カルシウムメタシリケート、ゾノライト、チタン酸カリ、ロックウール短繊維、ガラスファイバー短繊維、アルミニウムシリケート、カーボンファイバー短繊維、アラミドファイバー短繊維等の針状充填剤、ガラスバルーン、シリカバルーン、炭素無機中空球等の無機中空状充填剤、及び塩化ビニリデン、アクリロニトリル等の有機合成樹脂からなるプラスチックバルーン等の有機中空状充填剤などが挙げられる。

可塑剤の含有量は、成形体及び防音材の樹脂成分量に対して、１〜１０質量％が好ましく、３〜５質量％が特に好ましい。１質量％未満では、効果が得られないことがある。１０質量％を超えると、軟化し優れた成形体及び防音材が得られないことがある。充填剤の含有量は、成形体及び防音材の樹脂成分量に対して、５〜５０質量％が好ましく、１０〜４０質量％が特に好ましい。５質量％未満では、硬度が低下することがある。５０質量％を超えると、耐チッピング性が低下することがある。

また、本発明の成形体及び防音材には、上記成分の他に、着色剤、成形作業性を改善するための高沸点有機溶剤や、成形体及び防音材の接着性を高めるための接着剤を添加することができる。着色剤としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタン等が挙げられる。また、接着剤としては、例えば、ポリアミン、ポリアミド、ポリオール等から選ばれる１種以上の樹脂と、オキシム、ラクタム等の適当なブロック剤により末端のＮＣＯ基がブロックされたポリイシソアネートプレポリマーとの混合物が挙げられる。また、熱可塑性樹脂に有効な老化防止剤、安定剤、紫外線吸収剤、分解剤等の、公知の各種添加剤も含有させることができる。

本発明の成形体及び防音材の成形方法は、それぞれの樹脂に応じて適宜採用される。

上述のように、本発明の成形体及び防音材は各種用途に用いられるが、特に自動車に用いて吸音性と遮音性を発揮させるのが好ましい。例えば、ダッシュパネル、フードパネル、ルーフパネル、フロアパネル、エンジンカバー等に取着され、騒音が外部や車両室内等に伝播することを抑制する。

以下、実施例および比較例により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでない。

［実施例１］
スラブウレタンフォーム（密度：０．０３ｇ／ｃｍ^３、板厚：１０ｍｍ）に３００ｎｍの平均粒径と比重４．０〜５．０を有するフェライト粒子を内包し、ポリアクリロニトリルを主成分とするシェルからなる鈴型マイクロカプセルを１０〜２０ｗｔ％添加したサンプルを作製した。

［比較例１］
上記鈴型マイクロカプセルを添加しないスラブウレタンフォーム（密度：０．０３ｇ／ｃｍ^３、板厚：１０ｍｍ）を作製した。

［評価結果］
実施例及び比較例のサンプルについて、下記の方法にて制振性、吸音性、遮音性を調べた。評価法は以下の通りである。結果を下記表１に示す。
制振性：片持ち梁法にける損失係数
（１０×２２０ｍｍの鋼板にサンプル貼り付け）
吸音性：２マイク吸音管における吸音率
（φ１００−φ２９にカット）
遮音性：遮音測定機における透過損失
（φ９３にカット）

評価基準として、「実施例１」は「比較例１」に対し下記の基準で評価した。
◎：５１％以上効果アップ
○：２１〜５０％以上効果アップ
△：０〜２０％以上効果アップ
×：効果ダウン

表１の結果より、鈴型マイクロカプセルを内包する本発明の成形体及び防音材は、鈴型マイクロカプセルを内包しない場合と比べて、吸音性、遮音性、制振性が格段に向上することが分かる。

従来の連続気泡を有する発泡体は、質量則に則って材料自体を重くすることで遮音性を発揮するものであったのに対し、本発明の成形体及び防音材は、材料自体を重くすることなく、優れた吸音性、遮音性及び制振性が発揮される。これらの特性を生かして、本発明の成形体及び防音材は、各種用途に用いられる。例えば、自動車用構造材及び防音材、航空機用構造材及び防音材、電車用構造材及び防音材、家電製品匡体用構造材及び防音材、建築物の外壁用構造材及び防音材、内張材用構造材及び防音材、屋根材用構造材及び防音材、或いは高速道路、鉄道路線における防音壁用構造材及び防音材等に好適に用いられる。

本発明の鈴型マイクロカプセルを含有し連続気泡を有する成形体及び防音材の拡大断面を模式的に示す。

符号の説明

１：鈴型マイクロカプセル、２：連続気泡、３：セル膜。

Claims (16)

1. 空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルを含有し、且つ連続気泡を有することを特徴とする成形体。
2. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子が無機微粒子であり、該無機微粒子が、金属、金属酸化物、合金、磁性体微粒子、セラミックス、ガラスから選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の成形体。
3. 前記無機微粒子の平均粒径が５〜５００ｎｍであり、かつ比重が１．０〜５．０であることを特徴とする請求項２に記載の成形体。
4. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される液体が磁性流体であることを特徴とする請求項１に記載の成形体。
5. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子及び液体が微粒子を有機溶媒に分散させた磁性流体であることを特徴とする請求項１に記載の成形体。
6. 前記鈴型マイクロカプセルの外殻の平均粒径が５〜５００μｍであり、かつ外殻の厚さが０．１〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の成形体。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の成形体からなることを特徴とする防音材料。
8. ２液成分からなる発泡性樹脂原料である２液成分の片方または両方に、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子及び／または液体を内包する鈴型マイクロカプセルを含有させ、該２液成分を混合させ発泡性樹脂成形体とすることを特徴とする、空孔中に該空孔（セル）と独立に運動しうる微粒子を内包する鈴型マイクロカプセルを含有し、且つ連続気泡を有する成形体の製造方法。
9. 前記２液成分からなる発泡性樹脂原料が、ポリオール成分とイソシアネート成分であることを特徴とする請求項８に記載の成形体の製造方法。
10. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子が無機微粒子であり、該無機微粒子が、金属、金属酸化物、合金、磁性体微粒子、セラミックス、ガラスから選択される１種以上であることを特徴とする請求項８または９に記載の成形体の製造方法。
11. 前記無機微粒子の平均粒径が５〜５００ｎｍであり、かつ比重が１．０〜５．０であることを特徴とする請求項１０に記載の成形体の製造方法。
12. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される液体が磁性流体であることを特徴とする請求項８または９に記載の成形体の製造方法。
13. 前記鈴型マイクロカプセルに内包される微粒子及び液体が微粒子を有機溶媒に分散させた磁性流体であることを特徴とする請求項８または９に記載の成形体の製造方法。
14. 前記鈴型マイクロカプセルの外殻の平均粒径が５〜５００μｍであり、かつ外殻の厚さが０．１〜１．０μｍであることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載の成形体の製造方法。
15. 請求項８乃至１４のいずれかに記載の成形体の製造法を含むことを特徴とする、空孔（カプセル）中に該空孔と独立に運動しうる微粒子を内包する鈴型マイクロカプセルを含有し、且つ連続気泡を有する防音材料の製造方法。
16. 請求項７に記載の防音材料を備えた自動車。

Images