JP2009243614A - 自動車用制振シート - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、常温にて1000Hz以下の低周波数帯において優れた制振性を有する自動車用制振シートを提供する。
【解決手段】 本発明の自動車用制振シートは、動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度が−30〜40℃である共役ジエン系重合体を含有し且つ発泡倍率が2〜30倍で厚みが0.1〜6mmである発泡シートの一面に、引張弾性率が1〜50GPaで且つ厚みが0.1〜0.8mmの合成樹脂シート、又は、引張弾性率が50〜300GPaで且つ厚みが0.01〜0.3mmの金属シートを積層一体化してなり、目付が1000g/m2以下であることを特徴とするので、軽量性に優れ、且つ、常温にて1000Hz以下の低周波数帯において優れた制振性を有する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、軽量性に優れ、且つ、常温にて1000Hz以下の低周波数帯において優れた制振性を有する自動車用制振シートに関する。
近年、家電、建築物、自動車などの分野において、快適性の観点から制振性や防音性に多くの注意が払われるようになっている。このような分野の振動や騒音としては、例えば、家電分野ではモーターなどの駆動装置の振動、建築分野では折板屋根における雨音、自動車分野では走行中の振動により屋根や扉が微振動して発生する振動音やエンジンなどの駆動系の振動などが挙げられ、このような振動及び騒音を低減させる目的で制振材が使用されている。
吸音材や高分子材料からなる制振材は、振動波の周波数が高くなるほど振動減衰効果が高くなる特性を有するため、高周波数領域においては、容易に振動及び騒音の低減ができるものの、低周波数領域においては防音効果が不充分であった。
又、自動車走行時の振動が主に1000Hz以下の周波数帯(以下、「低周波数帯という」)の振動波によるものであることから、低周波数帯における制振性に優れたものが求められている。そのため、従来の高分子材料からなる制振防音材を自動車用制振材として用いた場合、自動車走行時における振動を十分に抑えることができず、又、振動によって騒音が発生するので、自動車走行時の快適性が損なわれるという問題が生じた。
低周波数帯において優れた制振性を有する制振防音材として、特許文献1に、通気量が異なる高密度と低密度の繊維集合体を含む、少なくとも二層以上の繊維集合体よりなる低周波数用吸音材が提案されている。この低周波数用吸音材は、高密度の繊維集合体層が重量付加部、低密度の繊維集合体層がバネ部の役割を担う、所謂、動吸振器を構成しているため、特に、低周波数帯の振動に対する制振性に優れている。
しかしながら、上記低周波数用吸音材は、充分な制振性を得るためには厚みが必要であり、厚みを厚くした場合、軽量性が損なわれること、設置スペースが大きくなること、製造コストが嵩んでしまうことなどの問題が生じるため、自動車用制振防音材としての使用に適していなかった。
特開平8−152890号公報
本発明は、軽量性に優れ、且つ、常温にて1000Hz以下の低周波数帯において優れた制振性を有する自動車用制振シートを提供する。
本発明の耐熱性発泡シートは、動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度が−30〜40℃である共役ジエン系重合体を含有し且つ発泡倍率が2〜30倍で厚みが0.1〜6mmである発泡シートの一面に、引張弾性率が1〜50GPaで且つ厚みが0.1〜0.8mmの合成樹脂シート、又は、引張弾性率が50〜300GPaで且つ厚みが0.01〜0.3mmの金属シートを積層一体化してなり、目付が1000g/m2以下であることを特徴とする。
発泡シートを構成している共役ジエン系重合体としては、共役ジエンモノマーの単独重合体、共役ジエンモノマー同士の共重合体、共役ジエンモノマーとこの共役ジエンモノマーと共重合可能なモノマーとの共重合体の何れであってもよい。共役ジエン系重合体は単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。
共役ジエンモノマーとしては、特に限定されず、例えば、ブタジエン、イソプレン、ピペリレン、ジメチルブタジエンなどの炭素数が4〜12の共役ジエンが挙げられる。
共役ジエンモノマーと共重合可能なモノマーとしては、特に限定されず、例えば、芳香族ビニルモノマーなどが挙げられる。芳香族ビニルモノマーとしては、例えば、スチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、α−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,4−ジイソプロピルスチレン、4−tert−ブチルスチレン、tert−ブトキシスチレンなどが挙げられる。
共役ジエンモノマーとこの共役ジエンモノマーと共重合可能なモノマーとの共重合体としては、共役ジエンモノマーを重合したブロックを含有する共重合体が好ましく、共役ジエンモノマーを重合したブロックと芳香族ビニルモノマーを重合したブロックとを有するブロック共重合体がより好ましく、スチレンブロックと化1に示したビニルイソプレンブロックとを有するブロック共重合体が特に好ましい。なお、化1に示したビニルイソプレンブロック中、nは、ビニルイソプレンブロックの重合度を示す。
Figure 2009243614
共役ジエンモノマーとこの共役ジエンモノマーと共重合可能なモノマーとの共重合体としては、例えば、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体(SIS)及びその水素添加物、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)などの水素添加ジエン系ブロック共重合体又はランダム共重合体、ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンラジアルテレブロック共重合体などが挙げられ、得られる耐熱性発泡シートの緩衝性や衝撃吸収性に優れていることから、スチレンブロックとビニルイソプレンブロックとからなるトリブロック共重合体が好ましい。
そして、共役ジエン系重合体における動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度は、−30〜40℃に限定され、0〜35℃が好ましい。これは、動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度が−30〜40℃の範囲外にあると、自動車用制振シートの制振性能が低下するからである。
なお、共役ジエン系重合体における動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度は下記の要領で測定されたものをいう。先ず、共役ジエン系重合体からなる試験シート(幅5mm×長さ24mm×厚み0.3mm)を作製し、この試験シートの動的粘弾性を、歪み量0.1%及び周波数10Hzの条件下において、昇温速度3℃/分で動的粘弾性の温度分散測定することにより得られた損失正接の最大値を示す温度をいう。なお、共役ジエン系重合体における動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度は、レオメトリックス社から商品名「RSA」で市販されている測定装置を用いて測定することができる。
又、共役ジエン系重合体における動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度は、共役ジエン系重合体に可塑剤を添加する方法や、共重合成分の比率を調整する方法、モノマーを選定する方法、モノマー成分の比を調整する方法などによって調整することができる。
又、発泡シートには共役ジエン系重合体の他にポリオレフィン系樹脂を含有していてもよい。結晶性樹脂としては、特に限定されず、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリエチレン系樹脂、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、ブロック状ポリプロピレンなどのポリプロピレン系樹脂などのオレフィン系樹脂、ポリ乳酸などのポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなど挙げられるが、得られる耐熱性発泡シートが耐熱性及び加工性に優れていることから、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましく、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ乳酸が好ましい。なお、結晶性樹脂は単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。
発泡シート中における結晶性樹脂の含有量は、少ないと、発泡シートの耐熱性が低下し、多いと、自動車用制振シートの制振性能が低下するので、共役ジエン系重合体100重量部に対して10〜70重量部が好ましい。
発泡シートの発泡倍率は、低いと、発泡シートの軽量性が低下し、或いは、発泡シートの弾性率がたかくなると共に軽量性を維持するために発泡シートの厚みを薄くする必要があり、自動車用制振シートの低周波数帯における制振性能が低下することがあり、高いと、自動車用制振シートの低周波数帯における制振性能が低下するので、2〜30倍に限定され、4〜20倍が好ましい。なお、発泡シートの発泡倍率は、JIS K7222に準拠して測定されたものをいう。
発泡シートの厚みは、薄いと、損失を担う樹脂量が低下してしまうと共に低周波数振動の損失層への分配が低下してしまうことにより、得られる自動車用制振シートの低周波数帯における制振性能が低下し、厚いと、自動車用制振シートの軽量性が低下し、或いは、自動車用制振シートの設置スペースが大きくなってしまうので、0.1〜6mmに限定される。なお、発泡シートの厚みはノギスを用いて測定すればよい。
なお、発泡シートには、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、必要に応じて、酸化防止剤、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、顔料、難燃剤、帯電防止剤、可塑剤などの従来公知の添加剤が添加されていてもよい。
上記発泡シートの一面には、引張弾性率が1〜50GPaで且つ厚みが0.1〜0.8mmの合成樹脂シート、又は、引張弾性率が50〜300GPaで且つ厚みが0.01〜0.3mmの金属シートが積層一体化されている。合成樹脂シート又は金属シートは、振動吸収を担う発泡シートを拘束することによって外部から与えられた振動を効率良く発泡シートに伝達させる役割を果たしており、合成樹脂シート又は金属シートが発泡シートに積層されていない場合、低周波数領域における振動が発泡シートに伝達されにくく、自動車用制振シートの制振性能が低下する虞れがある。
そして、合成樹脂シート又は金属シートの引張弾性率は、低いと、自動車用制振シートに振動が伝達した際に拘束層である合成樹脂シート又は金属シートも振動し易くなり、発泡シートに伝達する振動が少なくなって自動車用制振シートの制振性能が低下する一方、高いと、自動車用制振シートの制振性能は高くなるが、自動車用制振シートの柔軟性が低下して自動車用制振シートを曲面に沿って円滑に装着することができない。
合成樹脂シート又は金属シートの厚みは、薄いと、合成樹脂シート及び金属シートが振動しやすくなり、発泡シートに伝達する振動が少なくなって制振性能が低下する一方、厚いと、自動車用制振シートの可撓性が低下して曲面に沿って円滑に装着しにくくなるばかりか、自動車用制振シートの軽量性が損なわれてしまう。
よって、合成樹脂シートの場合は、引張弾性率が1〜50GPaで且つ厚みが0.1〜0.8mmに限定され、金属シートの場合は、引張弾性率が50〜300GPaで且つ厚みが0.01〜0.3mmに限定される。
合成樹脂シートとしては、低密度ポリエチレン系樹脂、中密度ポリエチレン系樹脂、高密度ポリエチレン系樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂、直鎖状中密度ポリエチレン系樹脂、直鎖状高密度ポリエチレン系樹脂などのポリエチレン系樹脂、プロピレン単独重合体、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体などのポリプロピレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、エンジニアリング樹脂などが挙げられる。なお、合成樹脂シートに無機充填剤が含有されていてもよい。
なお、プロピレンと共重合されるオレフィンとしては、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン等のα−オレフィン等が挙げられる。
金属シートとしては、特に限定されず、例えば、銅シート、鉄シート、ステンレスシート、アルミシートなどが挙げられ、軽量性及び曲面追従性に優れていることから、アルミニウムシートが好ましい。
なお、合成樹脂シートの引張弾性率は、JIS K7113に準拠して測定されたものであり、具体的には、23℃条件下にてヘッドスピード10mm/分、幅25mmの4号試験片にて測定したものである。又、金属シートの引張弾性率は、JIS Z2241に準拠して測定されたものであり、具体的には、23℃条件下にて測定したものである。合成樹脂シートの引張弾性率は、材料の選定や無機充填剤などの添加及び複合化によって調整することができる。
又、自動車用制振シートの目付は、大きいと、自動車用制振シートの軽量性が低下するので、1000g/m2以下に限定され、500g/m2以下が好ましい。
次に、自動車用制振シートの製造方法について説明する。発泡シートの製造方法としては、例えば、共役ジエン系重合体、発泡剤及び必要に応じて添加される架橋剤を含有する樹脂組成物を押出機、コンベアベルトキャスティング、プラストミルなどを用いて連続的に混練した後、混練された樹脂組成物をシート状又はロッド状に成形して発泡性成形品とし、この発泡性成形品に架橋剤が含有されている場合には加熱し、又は、発泡性成形品に架橋剤が含有されていない場合には、発泡性成形品に電離性放射線を照射して架橋させる。そして、得られた発泡性成形品を発泡炉に供給して加熱、発泡させて発泡シートを作製し、必要に応じて発泡シートを裁断加工する方法が挙げられる。なお、発泡性成形品に架橋剤が含有されている場合、発泡性成形品に更に電離性放射線を照射して架橋させてもよい。
又、上記発泡シートの別の製造方法としては、上記樹脂組成物をミキシングロールなどで混練した後、混練された樹脂組成物を型内に供給し、型内で架橋、発泡させるバッチ式の方法も挙げられる。
そして、上記樹脂組成物に含有される発泡剤としては、特に限定されず、例えば、アゾジカルボンアミド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、トルエンスルホニルヒドラジド、4,4−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)などが挙げられ、単独で用いられても、二種以上が併用されてもよい。
又、上記樹脂組成物中における発泡剤の含有量は、少ないと、発泡シートが十分に発泡しないことがある一方、多いと、発泡により形成される気泡が安定せず、発泡体の気泡構造が不均一になることがあるので、動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度が−30〜40℃である共役ジエン系重合体100重量部に対して1〜30重量部が好ましい。
更に、上記架橋剤としては、特に限定されないが、化学架橋を施して発泡シートを製造する場合には、ジクミルパーオキサイドなどの公知の有機過酸化物などが用いられ、硫黄架橋を施して発泡シートを製造する場合には、硫黄や硫黄化合物類などが用いられる。
そして、上記樹脂組成物中における架橋剤の含有量は、少ないと、樹脂組成物を十分に架橋できないことがあり、多いと、樹脂組成物の架橋が進行しすぎて伸長粘度が上昇し、発泡しにくくなることがあるので、動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度が−30〜40℃である共役ジエン系重合体100重量部に対して0.1〜3.0重量部が好ましい。
なお、上記樹脂組成物中には、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、必要に応じて、発泡助剤、架橋助剤、酸化防止剤、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、顔料、難燃剤、帯電防止剤、可塑剤などの従来公知の添加剤が添加されていてもよい。
発泡シートの一面に、合成樹脂シート又は金属シートを積層一体化させる方法としては、例えば、発泡シートの一面に接着剤や粘着剤を介して合成樹脂シート又は金属シートを積層一体化させる方法、発泡シートの一面に両面粘着テープを介して合成樹脂シート又は金属シートを積層一体化する方法などが挙げられる。
上述のようにして得られた自動車用制振シートは、その発泡シートの他面に粘着剤層を汎用の要領で積層一体化させて用いることができ、この自動車用制振シートは優れた制振性能を発揮する。なお、粘着剤層を構成する粘着剤としては、特に限定されず、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤が好ましい。
自動車用制振シートは、その粘着剤層によって振動体の表面に貼着することによって優れた制振性能を発揮し、振動体の振動を抑制し振動音の低減化を図ることができる。
本発明の自動車用制振シートは、動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度が−30〜40℃である共役ジエン系重合体を含有し且つ発泡倍率が2〜30倍で厚みが0.1〜6mmである発泡シートの一面に、引張弾性率が1〜50GPaで且つ厚みが0.1〜0.8mmの合成樹脂シート、又は、引張弾性率が50〜300GPaで且つ厚みが0.01〜0.3mmの金属シートを積層一体化してなり、目付が1000g/m2以下であることを特徴とするので、軽量性に優れ、且つ、常温にて1000Hz以下の低周波数帯において優れた制振性を有する。
そして、本発明の自動車用制振シートは、上述のように、その合成樹脂シート又は金属シートの引張弾性率及び厚みが所定範囲内に限定されているので、発泡シートを強固に拘束し、発泡シートに効率よく振動を伝達させることができ、よって、自動車用制振シートは、低周波数帯において優れた制振性能を発揮する。
(実施例1)
スチレンブロックとビニルイソプレンブロックとを有するスチレンブロックとビニルイソプレンブロックとを有するスチレン−ビニルイソプレン−スチレントリブロック共重合体(クラレ社製 商品名「ハイブラー5127」、動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度:28℃)100重量部、フタル酸−2−エチルヘキシル(Wako Chemical社製)12.5重量部、フェノール系酸化防止剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製「イルガノックス1010」)2.0重量部及びアゾジカルボンアミド(大塚化学社製 商品名「SO−20」)5.6重量部からなる樹脂組成物を、プラストミルにて120℃で溶融混練した後、120℃で5分間プレス処理することによって厚みが1.4mmの発泡性樹脂シートを得た。
得られた発泡性樹脂シートに加速電圧500KeVにて照射線量3.0Mradの電子線を照射し、発泡性樹脂シートに架橋処理を施した。続いて、発泡性樹脂シートを発泡炉中に供給して、230℃で加熱することにより、厚みが3.0mm、発泡倍率が17.4倍の発泡シートを得た。
そして、得られた発泡シートの一面に両面粘着テープ(積水化学工業社製 商品名「セキスイテープ#5761」)を介して厚みが80μmのアルミニウムシート(引張弾性率:69.09GPa)を積層一体化して目付が430g/m2である自動車用制振シートを得た。
(実施例2)
アゾジカルボンアミドを5.6重量部の代わりに3.2重量部としたこと以外は実施例1と同様の要領で自動車用制振シートを得た。なお、発泡シートは、その厚みが2.3mm、発泡倍率が8.0倍であった。
(実施例3)
スチレンブロックとビニルイソプレンブロックとを有するスチレン−ビニルイソプレンスチレントリブロック共重合体(クラレ社製 商品名「ハイブラー5127」、動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度:26.7℃)50重量部、スチレンブロックとビニルイソプレンブロックとを有するスチレン−ビニルイソプレン−スチレントリブロック共重合体(クラレ社製 商品名「ハイブラー5125」、動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度:2.95℃)50重量部、フェノール系酸化防止剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製「イルガノックス1010」)2.0重量部、及びアゾジカルボンアミド(大塚化学社製 商品名「SO−20」)4.5重量部からなる樹脂組成物をプラストミルにて120℃で溶融混練した後、120℃で5分間プレス処理することによって厚みが1.5mmの発泡性樹脂シートを得た。
得られた発泡性樹脂シートに加速電圧500KeVにて照射線量3.0Mradの電子線を照射し、発泡性樹脂シートに架橋処理を施した。続いて、発泡性樹脂シートを発泡炉中に供給して、230℃で加熱することにより、厚みが3.0mm、発泡倍率が10.0倍の発泡シートを得た。
そして、得られた発泡シートの一面に両面粘着テープ(積水化学工業社製 商品名「セキスイテープ#5761」)を介して厚みが80μmのアルミニウムシート(引張弾性率:69.09GPa)を積層一体化して目付が516g/m2である自動車用制振シートを得た。
(実施例4)
ポリプロピレン(日本ポリプロ社製 商品名「EG8」)100重量部及びタルク(日本タルク)を50重量部を押出機に供給して200℃にて溶融混練し押出して厚みが0.4mmのポリプロピレンシートを得た。
次に、実施例1と同様の要領で作製した発泡シートの一面に両面粘着テープ(積水化学工業社製 商品名「セキスイテープ#5761」)を介して上記ポリプロピレンシート(引張弾性率:1.47GPa)を積層一体化して目付が694g/m2である自動車用制振シートを得た。
(比較例1)
発泡性樹脂シートの厚みを1.4mmの代わりに0.6mmとし、発泡させることなく発泡性シートの一面に実施例1と同様の要領で厚みが80μmのアルミニウムシート(引張弾性率:69.09GPa)を積層一体化して目付が816g/m2である自動車用制振シートを得た。
(比較例2)
発泡性樹脂シートの厚みを1.4mmの代わりに1.0mmとし、発泡させることなく発泡性シートの一面に実施例1と同様の要領で厚みが80μmのアルミニウムシート(引張弾性率:69.09GPa)を積層一体化して目付が1216g/m2である自動車用制振シートを得た。
(比較例3)
発泡性樹脂シートの厚みを1.4mmの代わりに1.0mmとし、発泡させることなくそのまま自動車用制振シート(目付:1000g/m2)として用いた。
(比較例4)
実施例1と同様の要領で厚みが3.0mm、発泡倍率が17.4倍の発泡シートを製造し、この発泡シート(目付:214g/m2)を自動車用制振シートとして用いた。
(比較例5)
厚さが3.0mmのポリプロピレン発泡シート(積水化学工業社 商品名「ソフトロンSPVA2503」)の一面に両面粘着テープ(積水化学工業社製 商品名「セキスイテープ#5761」)を介して80μmのアルミニウムシート(引張弾性率:69.09GPa)を積層一体化させることによって目付が425g/m2の自動車用軽量制振材を得た。
得られた自動車用制振シートの損失係数を下記の要領で測定してその結果を表1、2に示した。
(損失係数)
厚さ1.0mm、幅15.0mm、長さ250mmのSPCC鋼板上に両面テープを用いて自動車用制振材をその発泡シートがSPCC鋼板側となるように貼着した。しかる後、リオン社から商品名「SA−01」にて市販されている測定装置を用いて、自動車用制振シートの損失係数を15℃、20℃及び25℃にて中央加振法により測定した。なお、表1、2において、括弧内の値は、記載した損失係数を示した周波数である。
Figure 2009243614
Figure 2009243614

Claims (5)

  1. 動的粘弾性測定によって得られる損失正接の最大値を示す温度が−30〜40℃である共役ジエン系重合体を含有し且つ発泡倍率が2〜30倍で厚みが0.1〜6mmである発泡シートの一面に、引張弾性率が1〜50GPaで且つ厚みが0.1〜0.8mmの合成樹脂シート、又は、引張弾性率が50〜300GPaで且つ厚みが0.01〜0.3mmの金属シートを積層一体化してなり、目付が1000g/m2以下であることを特徴とする自動車用制振シート。
  2. 共役ジエン系重合体は、共役ジエンモノマーを重合したブロックを含有する共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の自動車用制振シート。
  3. 共役ジエン系重合体は、スチレンブロックとビニルイソプレンブロックとを有するブロック共重合体を含有することを特徴とする請求項1に記載の自動車用制振シート。
  4. 金属シートがアルミニウムシートであることを特徴とする請求項1に記載の自動車用制振シート。
  5. 発泡シートの他面に粘着剤層を積層一体化していることを特徴とする請求項1に記載の自動車用制振シート。
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