JP2010138371A - 架橋ポリマー組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】広い温度範囲において優れた制振性、吸音性及び衝撃吸収性が得られるようにした架橋ポリマー組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】架橋可能なポリマー成分100重量部に対し、ガラス転移温度が0℃以上の脂肪族ポリエステル樹脂を0.1〜30重量部、シラノール基を有する無機充填剤を10〜80重量部、金属化合物を0.1〜10重量部及び架橋剤を配合したポリマー組成物を架橋した後、加熱処理をするようにしたことを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】架橋可能なポリマー成分100重量部に対し、ガラス転移温度が0℃以上の脂肪族ポリエステル樹脂を0.1〜30重量部、シラノール基を有する無機充填剤を10〜80重量部、金属化合物を0.1〜10重量部及び架橋剤を配合したポリマー組成物を架橋した後、加熱処理をするようにしたことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、架橋ポリマー組成物の製造方法に関し、さらに詳しくは、広い温度範囲において優れた制振性、吸音性及び衝撃吸収性が得られるようにした架橋ポリマー組成物の製造方法に関する。
車両、船舶や機械等の振動や音を防止するための制振部材や吸音部材、また建築物の床や防音装置に使用する吸音部材や免震構造体の衝撃吸収部材として、種々のゴム組成物からなる制振材、吸音材、衝撃吸収材が開発されている。これら材料は、振動エネルギー、音エネルギー及び衝撃エネルギーを熱エネルギーに変換することにより、振動、騒音、衝撃を低減するものである。例えば車両のエンジン回りの制振部材を構成するゴム組成物には、低温から高温までの幅広い温度範囲、とりわけ高温領域において、振動を低減する減衰性能が優れることが求められている。
温度変化に対する減衰性能の変化を少なくするため、特許文献1は、イソプレンゴム、シリカ微粒子、加硫剤を主成分とする高減衰ゴム組成物を提案している。しかし、このゴム組成物により高減衰性能が得られる温度範囲は0〜40℃であり、より高い温度領域において優れた減衰性能を得ることは難しかった。
同様に吸音材及び衝撃吸収材としても、より高い温度領域において優れた吸音性能及び衝撃吸収性能を確保することが求められていた。
本発明の目的は、広い温度範囲において優れた制振性、吸音性及び衝撃吸収性が得られるようにした架橋ポリマー組成物の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成する本発明の架橋ポリマー組成物の製造方法は、架橋可能なポリマー成分100重量部に対し、ガラス転移温度が0℃以上の脂肪族ポリエステル樹脂を0.1〜30重量部、シラノール基を有する無機充填剤を10〜80重量部、金属化合物を0.1〜10重量部及び架橋剤を配合したポリマー組成物を架橋した後、加熱処理をするようにしたことを特徴とする。
前記加熱処理は、加熱温度Tが100〜300℃で、加熱処理の時間t(分)と前記加熱温度T(℃)との積(Tt)が1000以上になるようにするとよい。
前記脂肪族ポリエステル樹脂はポリ乳酸系樹脂であるとよい。
前記架橋可能なポリマー成分は、ジエン系ゴム又は二重結合を有する熱可塑性エラストマーであるとよい。このとき、前記加熱処理の時間tは、前記ポリマー組成物のJIS K6300−2に規定されたレオメータのトルクから得られる加硫曲線から求められる加硫時間tc(95)の0.5〜3倍にするとよい。また、前記架橋剤は、硫黄化合物又は過酸化物であるとよい。
前記架橋可能なポリマー成分が熱硬化性樹脂であるときは、前記架橋剤を熱硬化性樹脂の硬化剤にするとよい。
前記無機充填剤に対する前記ポリ乳酸系樹脂の重量比は、1/4以下であるとよい。また、前記無機充填剤はシリカであり、前記金属化合物は亜鉛化合物であるとよい。
上記の製造方法により得られた架橋ポリマーは制振材、吸音材又は衝撃吸収材を構成するのに好適である。
本発明の架橋ポリマー組成物の製造方法によれば、架橋可能なポリマー成分100重量部に対し、ガラス転移温度が0℃以上の脂肪族ポリエステル樹脂を0.1〜30重量部、シラノール基を有する無機充填剤を10〜80重量部、金属化合物を0.1〜10重量部及び架橋剤を配合したポリマー組成物を架橋した後、さらに加熱処理するようにしたため、脂肪族ポリエステル樹脂と無機充填剤との相互作用に加え、金属化合物を共存させて加熱処理を行うことにより、無機充填剤の周囲で脂肪族ポリエステル樹脂の分解が促進する。このように無機充填剤の粒子間で脂肪族ポリエステル樹脂を分解することにより、この脂肪族ポリエステル樹脂を介して無機充填剤のネットワークを形成することにより、架橋ポリマー組成物の減衰性能を向上させると共に、広い温度範囲において優れた制振性、吸音性及び衝撃吸収性を確保することができる。
本発明の架橋ポリマー組成物の製造方法は、先ず架橋可能なポリマー成分に、ガラス転移温度(Tg)が0℃以上の脂肪族ポリエステル樹脂、シラノール基を有する無機充填剤、金属化合物及び架橋剤を配合した未架橋のポリマー組成物を調製する。この未架橋のポリマー組成物を、所定の架橋条件により架橋(一次架橋)した後、さらに加熱処理を行う。一次架橋の条件は、特に制限されるものでなく、ポリマー組成物の性状に合わせたものであれば、通常行われる温度、圧力、時間で行うことができる。なお、本発明において、架橋剤は、硫黄化合物、過酸化物及び熱可塑性樹脂の硬化剤から選ばれるものとし、一次架橋とは、架橋可能なポリマー成分と上記の架橋剤とを加熱により反応させることであり、加硫、架橋、熱硬化を含むものとする。
この一次架橋により得られた架橋ポリマー組成物に加熱処理を行うことにより、架橋ポリマー組成物中でTgが0℃以上の脂肪族ポリエステル樹脂の分解が促進する。このように脂肪族ポリエステル樹脂を分解することにより、架橋ポリマー組成物の減衰性能等を向上させると共に、広い温度範囲において優れた制振性、吸音性及び衝撃吸収性を確保することができる。しかし、Tgが0℃以上の脂肪族ポリエステル樹脂、シラノール基を有する無機充填剤、金属化合物及び架橋剤のすべてを配合すること及び架橋(一次架橋)の後で更に加熱処理することのうち、いずれかの条件が欠けた場合には、優れた制振性、吸音性及び衝撃吸収性を広い温度範囲で確保することができない。この理由は、明らかでないが、無機充填剤の粒子間で加熱処理により脂肪族ポリエステル樹脂の分解が促進することにより、この脂肪族ポリエステル樹脂を介して無機充填剤のネットワークをつなぐ配置(距離)となり、減衰性能を向上させると共に、広い温度範囲において優れた制振性、吸音性及び衝撃吸収性を確保する作用を行うものと考えられる。
加熱処理するときの加熱温度Tは、好ましくは100〜300℃、より好ましくは120〜200℃にするとよい。また、一次架橋温度との関係では、加熱温度Tは、一次架橋温度より、好ましくは10℃低い温度から10℃高い温度の範囲内、より好ましくは一次架橋温度より5℃低い温度から5℃高い温度の範囲内、さらに好ましくは一次架橋温度より2℃低い温度から2℃高い温度の範囲内にする。とりわけ、加熱温度Tを一次架橋温度と同じ温度に設定して加熱処理するのがよい。このような温度条件で加熱処理することにより架橋ポリマー組成物中の脂肪族ポリエステル樹脂の分解を促進することができる。
加熱処理する時間t(分)は、加熱温度T(℃)との積(Tt)が好ましくは1000以上、より好ましくは2000〜5000になるように設定するとよい。加熱温度T(℃)と時間t(分)との積(Tt)が1000未満であると、架橋ポリマー組成物中の脂肪族ポリエステル樹脂の分解を促進することができない。
本発明の製造方法において、架橋可能なポリマー成分がジエン系ゴムであり、架橋剤が硫黄化合物又は過酸化物であるときは、加熱処理する時間tは、未架橋のゴム組成物を使用しJIS K6300−2に規定されたレオメータのトルクから得られる加硫曲線から求められる加硫時間tc(95)の0.5〜3倍にすることが好ましい。より好ましくは、加硫時間tc(95)の0.5〜2倍にするとよい。加熱処理の時間tが、加硫時間tc(95)の0.5倍より短いと架橋ゴム組成物中の脂肪族ポリエステル樹脂の分解を促進することができない。また、加熱処理の時間tが、加硫時間tc(95)の3倍を超えるとTt、加硫ゴムの機械的物性が低下したり老化したりすると共に、生産性が低下する。
本発明において、加硫曲線とは、JIS K6300−2「振動式加硫試験機による加硫特性の求め方」に準拠し、レオメータとしてロータレス加硫試験機を使用し、所定の試験温度において、得られるトルクを縦軸とし、加硫時間を横軸にして得られるものである。なお、レオメータの試験温度は上述した一次架橋温度とする。このような加硫曲線において、トルクが最大値MHに達したことが明らかなときは、加硫開始からトルクが最大値MHに達するまで要した加硫時間をtc(max)とする。また、加硫時間の経過によりトルクが上がり続けて明確な最大値MHを示さないときは、JIS K6300−2の規定で「加硫曲線が上昇し続け加硫曲線の傾きが安定した領域での特定時間における値を最大値とする」と定義されているので、本発明では特定時間として挙示されたうちからtc(max)=30分とし、そのときのトルクをMHとする。また、tc(95)については、JIS K6300−2の規定から、加硫曲線におけるトルクの最小値MLと最大値MHとの差をME(ME=MH−ML)とし、試験開始からトルクがML+95%MEとなる迄の加硫時間をtc(95)とした。
本発明において、架橋可能なポリマー成分をベースポリマーとして使用する。架橋可能なポリマー成分としては、架橋可能なゴム成分、熱硬化性樹脂が挙げられ、架橋可能なゴム成分としては、例えばジエン系ゴム、二重結合を有する熱可塑性エラストマーが例示される。なかでも架橋可能なポリマー成分としては、ジエン系ゴム、熱硬化性樹脂が好ましい。
ジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム等が挙げられる。なかでもスチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴムが好ましい。また、二重結合を有する熱可塑性エラストマーとしては、例えばエチレンプロピレンジエン共重合体(EPDM)、スチレンブタジエンスチレン共重合体(SBS)、スチレンイソプレンスチレン共重合体(SIS)等が例示される。これら架橋可能なゴム成分は、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
架橋可能なゴム成分を使用するとき、一次架橋のための架橋剤としては、硫黄化合物及び/又は過酸化物を配合する。硫黄化合物及び過酸化物のどちらで一次架橋をした架橋ポリマー組成物でも、加熱処理を行うことにより脂肪族ポリエステル樹脂の分解を促進し、架橋ポリマー組成物の減衰性能を向上させると共に、広い温度範囲において優れた制振性、吸音性及び衝撃吸収性を確保することができる。硫黄化合物及び過酸化物としては、通常ジエン系ゴム及び二重結合を有する熱可塑性エラストマーの加硫及び架橋に用いられるものを適宜選択して使用すればよい。
本発明の製造方法に使用する熱硬化性樹脂としては、特に制限されるものではなく、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等を例示することができる。なかでも、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールA型、ビスフェノールF型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ジシクロペンタジエン骨格又はナフタレン骨格のエポキシ樹脂が挙げられ、とりわけビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
また、架橋可能なポリマーが熱硬化性樹脂のとき、一次架橋のための架橋剤として、熱硬化性樹脂の硬化剤を配合する。硬化剤は、重付加型、触媒型のいずれでもよく熱硬化性樹脂の種類及び硬化物(架橋ポリマー組成物)に必要な特性に応じて適宜選択するとよい。重付加型の硬化剤としては、ポリアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ポリフェノール系硬化剤及びポリメルカプタン系硬化剤を例示することができ、なかでもポリアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤が好ましい。ポリアミン系硬化剤としては、脂肪族ポリアミン、ポリアミドポリアミン、脂環族ポリアミン、芳香族ポリアミン等が例示される。
本発明の製造方法では、Tgが0℃以上の脂肪族ポリエステル樹脂を、シラノール基を有する無機充填剤及び金属化合物の存在下で架橋した架橋ポリマー組成物に更に加熱処理を行うことにより、架橋ポリマー組成物中で脂肪族ポリエステル樹脂の分解を促進する。これにより、架橋ポリマー組成物の減衰性能を向上させると共に、広い温度範囲において優れた制振性、吸音性、衝撃吸収性を確保する作用を行う。
本発明で使用する脂肪族ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が0℃以上、好ましくは20〜100℃である。脂肪族ポリエステル樹脂のTgが0℃未満であると、通常使用環境下での減衰性能が発揮できなくなる。本発明において、脂肪族ポリエステル樹脂のTgは、示差走査熱量測定(DSC)により20℃/分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とする。
Tgが0℃以上の脂肪族ポリエステル樹脂としては、ポリ乳酸系樹脂、ポリカプロラクトン系樹脂、ポリグリコール酸系樹脂等が例示される。なかでも、ポリ乳酸系樹脂、ポリグリコール酸系樹脂が好ましい。ポリ乳酸系樹脂は、乳酸の単独重合体及び/又は乳酸を主成分とする共重合体である。乳酸の単独重合体はポリ乳酸であり、乳酸の共重合体は、乳酸以外のヒドロキシ酸、ラクトン及び乳酸と共重合可能なジエン系化合物から選ばれる少なくとも1種のモノマーと乳酸との共重合体である。
乳酸以外のヒドロキシ酸としては、例えばヒドロキシ酢酸(グリコール酸)、ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、クエン酸、リシノール酸、シキミ酸、サリチル酸、クマル酸等が例示される。また、ラクトンとしては、例えばε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−ブチロラクトン、β−プロピオラクトン等が例示される。乳酸と共重合可能なジエン系化合物は、例えばブタジエン、イソプレン等が例示される。乳酸を主成分とする共重合体は、ブロック共重合体、ランダムブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト重合体のいずれでもよいが、なかでもブロック共重合体が好ましい。
脂肪族ポリエステル樹脂の配合量は、ゴム成分100重量部に対し0.1〜30重量部、好ましくは0.1〜15重量部、より好ましくは1〜15重量部、さらに好ましくは3〜12重量部である。脂肪族ポリエステル樹脂の配合量が0.1重量部未満であると、架橋ポリマー組成物中で脂肪族ポリエステル樹脂を介した充填剤のネットワークを形成することができないため、広い温度範囲において優れた減衰性能を確保することができない。また、脂肪族ポリエステル樹脂の配合量が30重量部を超えると、架橋ポリマー組成物の減衰性能を向上する効果が頭打ちになると共に、加橋ポリマーの機械的特性が低下する。
本発明において、シラノール基を有する無機充填剤を配合することにより、シラノール基と脂肪族ポリエステル樹脂のエステル基との相互作用により、無機充填剤の周囲に脂肪族ポリエステル樹脂が集まりネットワークを形成しやすくなる。シラノール基を有する無機充填剤の配合量は、ゴム成分100重量部に対し10〜80重量部、好ましくは10〜60重量部、より好ましくは20〜60重量部にする。無機充填剤の配合量が10重量部未満であると、無機充填剤の周囲に脂肪族ポリエステル樹脂が集まる作用が十分に得られない。また、無機充填剤の配合量が80重量部を超えると、硬化ポリマーが硬くなり過ぎ柔軟性及び衝撃特性を損なう。
また、脂肪族ポリエステル樹脂及び無機充填剤の配合量は、脂肪族ポリエステル樹脂/無機充填剤の重量比で、好ましくは1/4以下、より好ましくは1/10〜1/4であるとよい。脂肪族ポリエステル樹脂/無機充填剤の重量比が1/4を超えると、無機充填剤が過剰な脂肪族ポリエステル樹脂に包まれるため無機充填剤のネットワークが形成されない。
シラノール基を有する無機充填剤としては、例えばシリカ、クレイ、タルク等が例示される。なかでもシリカ、クレイが好ましく、とりわけシリカがよい。これらの無機充填剤は単独で用いてもよいし、複数の種類を共に使用してもよい。
本発明の製造方法において、金属化合物を配合することにより、架橋ポリマー組成物中における脂肪族ポリエステル樹脂の分解を促進する。金属化合物の配合量は、ゴム成分100重量部に対し0.1〜10重量部、好ましくは0.1〜3重量部にする。金属化合物の配合量が0.1重量部未満であると、架橋ポリマー組成物中の脂肪族ポリエステル樹脂の分解を促進する効果が十分に得られない。また、金属化合物の配合量が10重量部を超えると、脂肪族ポリエステル樹脂の分解を促進する効果が頭打ちになり、逆に異物となり架橋ポリマーの機械的物性を損なうことになる。
本発明で使用する金属化合物としては、脂肪族ポリエステル樹脂の分解を促進するものであれば特に制限されるものではないが、例えば亜鉛化合物、アルミニウム化合物、銅化合物等を例示することができる。なかでも亜鉛化合物が好ましい。亜鉛化合物としては、例えば酸化亜鉛、有機リン酸亜鉛、脂肪酸亜鉛を例示することができる。とりわけ酸化亜鉛、脂肪酸亜鉛が好ましい。
本発明の製造方法の好ましい実施形態としては、架橋可能なゴム成分100重量部に対し、ポリ乳酸系樹脂を0.1〜15重量部、好ましくは1〜15重量部、シラノール基を有する無機充填剤を10〜60重量部、好ましくは20〜60重量部、金属化合物を0.1〜10重量部、好ましくは0.1〜3重量部配合したゴム組成物を架橋した後、加熱処理をするのがよい。これにより、架橋ゴムの減衰性能を一層向上すると共に、広い温度範囲において優れた制振性を有する架橋ゴムを製造することができる。また、架橋には硫黄化合物又は過酸化物を使用するとよい。
本発明において、シラノール基を有する無機充填剤と共に、シランカップリング剤を配合してもよい。シランカップリング剤としては、含硫黄シランカップリング剤が好ましく、無機充填剤とゴム成分にカップリング作用を与え無機充填剤の分散性を向上すると共に、引張り破断強度や破断伸びなど架橋ポリマー組成物の強度を向上する。シランカップリング剤の配合量は、無機充填剤配合量の好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは1〜8重量%にする。シランカップリング剤が、無機充填剤配合量の0.1重量%より少ないと、シランカップリング剤としての作用効果が得られない。また、シランカップリング剤が、無機充填剤配合量の10重量%を超えると、シランカップリング剤同士が重合したり、ポリマー組成物のスコーチが悪化したりするため所望の効果を得ることができない。
シランカップリング剤としては、例えばビス−[3−(トリエトキシシリル)−プロピル]テトラスルフィド、ビス−[3−(トリメトキシシリル)−プロピル]テトラスルフィド、ビス−[3−(トリエトキシシリル)−プロピル]ジスルフィド、メルカプトプロピル−トリメトキシシラン、メルカプトプロピル−トリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイル−テトラスルフィド、トリメトキシシリルプロピル−メルカプトベンゾチアゾールテトラスルフィド、トリエトキシシリルプロピル−メタクリレート−モノスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイル−テトラスルフィドなどが例示される。これらのシランカップリング剤は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の架橋ポリマー組成物には、シラノール基を有しない無機充填剤、カーボンブラック、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤などのポリマー組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してポリマー組成物とし、加硫、架橋又は熱硬化するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。ポリマー組成物は、公知のゴム用混練機械や熱硬化性樹脂の混合機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール、プラネタリミキサ等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
以上、詳細を説明したように、本発明は、架橋ポリマーの減衰性能を向上すると共に、広い温度範囲において優れた制振性、吸音性及び衝撃吸収性を有する架橋ポリマー組成物を製造することができる。したがって、本発明の製造方法により得られた架橋ポリマー組成物は、制振材、吸音材又は衝撃吸収材として好適に使用することができる。例えば自動車の内装材や制振材、建築物の建材、内装材や免震構造材、家電機器等の部材に好適に使用することができる。これによりエンジンやモーターの振動を吸収し、騒音を低減したり、地震等の揺れを低減するのに有効である。特に、車両のエンジン回りの制振材等、低温から高温までの幅広い温度範囲、とりわけ高温領域において優れた制振性が要求される制振材として好適である。
また、本発明の製造方法によりジエン系ゴムを使用して得られた架橋ゴムは、ゴム成分に無機充填剤を多量に配合して制振性を付与した従来のゴム組成物と比べ、無機充填剤の配合量を大幅に低減することが可能になる。このため、ゴム組成物の比重が小さくなり、ゴム硬度の増大を抑制することができる。したがって、この制振材は、軽量かつ軟質であるという特徴を有する。
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1〜8
表1〜3に示す配合からなる16種類のポリマー組成物(実施例1〜8、比較例1〜8)を、それぞれ硫黄、過酸化物及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、1.7Lのバンバリーミキサーで145℃、5分間混練し、得られたマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを1.7Lのバンバリーミキサーに供し、硫黄、過酸化物及び加硫促進剤を加え90℃で3分間混合し、ポリマー組成物を調製した。
表1〜3に示す配合からなる16種類のポリマー組成物(実施例1〜8、比較例1〜8)を、それぞれ硫黄、過酸化物及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、1.7Lのバンバリーミキサーで145℃、5分間混練し、得られたマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを1.7Lのバンバリーミキサーに供し、硫黄、過酸化物及び加硫促進剤を加え90℃で3分間混合し、ポリマー組成物を調製した。
得られた16種類のポリマー組成物(実施例1〜8、比較例1〜8)について、加硫時間tc(95)を測定した。次に、16種類のポリマー組成物を、それぞれ所定形状の金型中で、一次架橋温度150℃で、表1,2に示す架橋時間の一次架橋を行ない架橋ポリマー組成物からなる試験片を作成した。これらの架橋ポリマー組成物を、加熱処理の有無、加熱処理時間を表1,2に示すように異ならせて、加熱処理を行った。なお、加熱処理をするときの温度は150℃とした。この架橋ポリマー組成物の試験片の動的粘弾性(tanδ)を下記に示す方法により測定し、その結果を表1,2に示した。また、実施例1、比較例3,4の架橋ポリマー組成物について、反発弾性及び吸音率を下記に示す方法により測定した。
加硫時間tc(95)
得られた16種類の未架橋のポリマー組成物を用いて、JIS K6300−2「振動式加硫試験機による加硫特性の求め方」に準拠し、レオメータとしてロータレス加硫試験機を使用し、温度150℃における加硫曲線を測定した。加硫開始からトルクが最大値MHに達するまで要した加硫時間をtc(max)を求め、前述した方法により加硫時間tc(95)を求めた。得られた結果を表1〜3に示した。
得られた16種類の未架橋のポリマー組成物を用いて、JIS K6300−2「振動式加硫試験機による加硫特性の求め方」に準拠し、レオメータとしてロータレス加硫試験機を使用し、温度150℃における加硫曲線を測定した。加硫開始からトルクが最大値MHに達するまで要した加硫時間をtc(max)を求め、前述した方法により加硫時間tc(95)を求めた。得られた結果を表1〜3に示した。
動的粘弾性(tanδ)
得られた16種類の架橋ポリマー組成物の試験片を用いて、岩本製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、伸張変形歪率10±2%、振動数20Hzの条件で、温度60℃及び150℃においてtanδ(60℃)及びtanδ(150℃)をそれぞれ測定した。tanδ(60℃)及びtanδ(150℃)の値が大きいほど、減衰率が高く制振性が優れることを意味する。
得られた16種類の架橋ポリマー組成物の試験片を用いて、岩本製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、伸張変形歪率10±2%、振動数20Hzの条件で、温度60℃及び150℃においてtanδ(60℃)及びtanδ(150℃)をそれぞれ測定した。tanδ(60℃)及びtanδ(150℃)の値が大きいほど、減衰率が高く制振性が優れることを意味する。
また、実施例1及び比較例4の一次架橋した架橋ポリマー組成物について、温度150℃におけるtanδを測定したときの経時変化を図1に示した。図1中、「A」で示す実線は実施例1、「B」で示す点線は比較例4における測定結果である。実施例1の架橋ポリマー組成物は、加熱処理の時間の経過に伴いtanδ(150℃)が増大し減衰特性が大幅に向上することが確認された。
反発弾性
実施例1、比較例3,4の架橋ポリマー組成物について、JIS K6255に準拠して、リュプケ式反発弾性装置を用いて20℃での反発弾性(%)を測定した。試験片は厚さ12mm、直径29mmの円柱状にしたそれぞれの架橋ポリマー組成物を使用した。得られた結果を表3に示した。反発弾性(%)が低いほど衝撃吸収性が良好であることを意味する。
実施例1、比較例3,4の架橋ポリマー組成物について、JIS K6255に準拠して、リュプケ式反発弾性装置を用いて20℃での反発弾性(%)を測定した。試験片は厚さ12mm、直径29mmの円柱状にしたそれぞれの架橋ポリマー組成物を使用した。得られた結果を表3に示した。反発弾性(%)が低いほど衝撃吸収性が良好であることを意味する。
吸音率
実施例1、比較例3,4の架橋ポリマー組成物について、JIS A1405に準拠して音響管内に垂直波を入れ、反対側に配置した試験体(架橋ポリマー組成物)に当たり反射された音を検出し、室温での吸音率(%)を測定した。得られた結果を表3に示した。吸音率(%)が高いほど吸音性が良好であることを意味する。
実施例1、比較例3,4の架橋ポリマー組成物について、JIS A1405に準拠して音響管内に垂直波を入れ、反対側に配置した試験体(架橋ポリマー組成物)に当たり反射された音を検出し、室温での吸音率(%)を測定した。得られた結果を表3に示した。吸音率(%)が高いほど吸音性が良好であることを意味する。
なお、表1〜3において使用した原材料の種類を下記に示す。
SBR:スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Nipol 1502
シリカ:Rhodia Silica Korea社製ZEOSIR 1656R
クレイ:カオリンクレイ、竹原化学社製カオリンクレイ
カーボン:カーボンブラック、昭和キャボット社製ショウブラックN339
炭カル:炭酸カルシウム、丸尾カルシウム社製軽質炭酸カルシウム
ポリ乳酸:ポリ乳酸、三井化学社製レイシアH−440
ポリエステル:無水コハク酸とブタンジオールからなる脂肪族ポリエステル、三菱化学社製GS−Pla AZ91T
ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸YR
酸化亜鉛:正同化学工業社製亜鉛華3号
硫黄:鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
過酸化物:日油社製パークミルD−40
加硫促進剤1:大内新興化学工業社製ノクセラーCZ−G
加硫促進剤2:三新化学工業社製サンセラーD−G
SBR:スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Nipol 1502
シリカ:Rhodia Silica Korea社製ZEOSIR 1656R
クレイ:カオリンクレイ、竹原化学社製カオリンクレイ
カーボン:カーボンブラック、昭和キャボット社製ショウブラックN339
炭カル:炭酸カルシウム、丸尾カルシウム社製軽質炭酸カルシウム
ポリ乳酸:ポリ乳酸、三井化学社製レイシアH−440
ポリエステル:無水コハク酸とブタンジオールからなる脂肪族ポリエステル、三菱化学社製GS−Pla AZ91T
ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸YR
酸化亜鉛:正同化学工業社製亜鉛華3号
硫黄:鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
過酸化物:日油社製パークミルD−40
加硫促進剤1:大内新興化学工業社製ノクセラーCZ−G
加硫促進剤2:三新化学工業社製サンセラーD−G
実施例8
表4に示す配合からなる3種類のポリマー組成物(実施例9、比較例9,10)を、それぞれ硬化剤を除く配合成分を秤量し、温度125℃に設定したプラネタリミキサを用いて、均一な溶液になるまで75分間、撹拌・混合した。その後、このプラネタリミキサの温度を70℃に設定し、樹脂温度が均一になったところで、この溶液中に硬化剤を加え、撹拌・混合してポリマー組成物を調製した。
表4に示す配合からなる3種類のポリマー組成物(実施例9、比較例9,10)を、それぞれ硬化剤を除く配合成分を秤量し、温度125℃に設定したプラネタリミキサを用いて、均一な溶液になるまで75分間、撹拌・混合した。その後、このプラネタリミキサの温度を70℃に設定し、樹脂温度が均一になったところで、この溶液中に硬化剤を加え、撹拌・混合してポリマー組成物を調製した。
得られた3種類のポリマー組成物(実施例9、比較例9,10)を、それぞれ所定形状の金型中で、プログラムオーブンにて温度150℃で、4時間硬化し、ポリマー硬化物(架橋ポリマー組成物)からなる試験片を作成した(一次架橋)。これらの架橋ポリマー組成物を、加熱処理の有無、加熱処理をするときは温度及び時間を表4に示すように異ならせて、加熱処理を行った。この架橋ポリマー組成物の動的粘弾性(tanδ)を上述した方法により測定し、その結果を表4に示した。
なお、表4において使用した原材料の種類を下記に示す。
エポキシ樹脂:ビスフェノールAエポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン社製jER828
硬化剤:ジアミノジフェニルメタン、保土ヶ谷化学工業社製
シリカ:Rhodia Silica Korea社製ZEOSIR 1656R
ポリ乳酸:ポリ乳酸、三井化学社製レイシアH−440
ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸YR
酸化亜鉛:正同化学工業社製亜鉛華3号
エポキシ樹脂:ビスフェノールAエポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン社製jER828
硬化剤:ジアミノジフェニルメタン、保土ヶ谷化学工業社製
シリカ:Rhodia Silica Korea社製ZEOSIR 1656R
ポリ乳酸:ポリ乳酸、三井化学社製レイシアH−440
ステアリン酸:日油社製ビーズステアリン酸YR
酸化亜鉛:正同化学工業社製亜鉛華3号
Claims (14)
- 架橋可能なポリマー成分100重量部に対し、ガラス転移温度が0℃以上の脂肪族ポリエステル樹脂を0.1〜30重量部、シラノール基を有する無機充填剤を10〜80重量部、金属化合物を0.1〜10重量部及び架橋剤を配合したポリマー組成物を架橋した後、加熱処理をするようにした架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 前記加熱処理を、加熱温度Tが100〜300℃で、加熱処理の時間t(分)と前記加熱温度T(℃)との積(Tt)が1000以上になるようにした請求項1に記載の架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 前記脂肪族ポリエステル樹脂がポリ乳酸系樹脂である請求項1又は2に記載の架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 前記架橋可能なポリマー成分がジエン系ゴム又は二重結合を有する熱可塑性エラストマーである請求項1,2又は3に記載の架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 前記加熱処理の時間tを、前記ポリマー組成物のJIS K6300−2に規定されたレオメータのトルクから得られる加硫曲線から求められる加硫時間tc(95)の0.5〜3倍にした請求項4に記載の架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 前記架橋剤が、硫黄化合物である請求項4又は5に記載の架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 前記架橋剤が、過酸化物である請求項1〜5のいずれかに記載の架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 前記架橋可能なポリマー成分が熱硬化性樹脂であり、前記架橋剤が熱硬化性樹脂の硬化剤である請求項1,2又は3に記載の架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 前記無機充填剤に対する前記脂肪族ポリエステル樹脂の重量比が1/4以下である請求項1〜8のいずれかに記載の架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 前記無機充填剤がシリカである請求項1〜9のいずれかに記載の架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 前記金属化合物が亜鉛化合物である請求項1〜10のいずれかに記載の架橋ポリマー組成物の製造方法。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法により得られた架橋ポリマーで構成された制振材。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法により得られた架橋ポリマーで構成された吸音材。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法により得られた架橋ポリマーで構成された衝撃吸収材。
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