JP2010235887A - 制振組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】制振性を高めることの容易な制振組成物を提供する。
【解決手段】制振組成物には、高分子材料とその制振性を高めるための充填剤とが含有されている。充填剤は炭酸カルシウムと鱗片状黒鉛とを含む。炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛の合計量に対する鱗片状黒鉛の質量比は、０．３〜０．７の範囲である。充填剤として、さらにマイカを含むことが好ましい。また、高分子材料として、アクリル系樹脂を含むことが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、高分子材料及び充填剤を含有する制振組成物に関する。

高分子材料を母材とした制振組成物は、充填剤が配合されることで高分子材料の制振性を高めるように構成されている（例えば特許文献１〜４参照）。

国際公開第９７／４２８４４号パンフレット 特開２００２−３０２５８３号公報 国際公開第９９／２８３９４号パンフレット 国際公開第０１／４０３９１号パンフレット

ところで、制振組成物においては、制振性を高めるために充填剤の含有は有効であるものの、充填剤の含有量を増加させて制振性を高めることは、例えば同充填剤の分散性の確保等の観点から限界がある。なお、充填剤の分散不良は、充填剤の含有量に応じた制振性能が発揮されない、所望する機械的物性が得られないといった不具合を招くことになる。

本発明は、特定の充填剤を併用するとともにそれら充填剤を特定の質量比の範囲とすることで、制振性が高まることを見出すことでなされたものである。本発明の目的は、制振性を高めることの容易な制振組成物を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の制振組成物は、高分子材料とその制振性を高めるための充填剤とを含有する制振組成物であって、前記充填剤は炭酸カルシウムと鱗片状黒鉛とを含み、前記炭酸カルシウム及び前記鱗片状黒鉛の合計量に対する前記鱗片状黒鉛の質量比が０．３〜０．７の範囲であることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制振組成物において、前記充填剤として、さらにマイカを含むことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の制振組成物において、前記高分子材料として、アクリル系樹脂を含むことを要旨とする。

本発明によれば、制振性を高めることの容易な制振組成物を提供することができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を詳細に説明する。
本実施形態における制振組成物には、高分子材料とその制振性を高めるための充填剤とが含有されている。充填剤は、炭酸カルシウムと鱗片状黒鉛とを含む。炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛の合計量に対する鱗片状黒鉛の質量比は、０．３〜０．７の範囲である。

高分子材料は、制振組成物の母材として含有されるものであって、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及びゴム類に分類される。熱可塑性樹脂としては、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、スチレン・アクリロニトリル系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルシリコン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリオキシメチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等が挙げられる。オレフィン系樹脂としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリレート共重合体、アイオノマー樹脂等が挙げられる。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、各種ポリエステル系エラストマー等が挙げられる。ポリアミド系樹脂としては、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、非晶性ポリアミド、ポリメタクリルイミド等が挙げられる。スチレン・アクリロニトリル系樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。
ゴム類としては、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリルゴム、天然ゴム等が挙げられる。

これらの高分子材料は、単独で使用してもよいし、複数種を組み合わせたポリマーアロイやブロック共重合体として使用してもよい。
高分子材料の中でも、制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整することが容易であるという観点からアクリル系樹脂を含むことが好ましい。アクリル系樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸及びメタクリル酸エステルを単量体とする単独重合体、これらの単独重合体の混合物、並びにこれらの単量体が重合した共重合体が挙げられる。アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルとしては、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、２−エチルヘキシルエステル、エトキシエチルエステル等が挙げられる。

高分子材料の全量に対するアクリル系樹脂の含有量は、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上である。最も好ましくは高分子材料の全量がアクリル系樹脂粒子である。

炭酸カルシウムは、粉体状をなしたものであれば特に限定されない。炭酸カルシウムとしては、例えば軽質炭酸カルシウム及び重質炭酸カルシウムが挙げられる。こうした炭酸カルシウムは、単独種を含有させてもよいし、複数種を組み合わせて含有させてもよい。炭酸カルシウムの平均粒径は、例えば０．５〜２５μｍの範囲が好適である。なお、炭酸カルシウムの平均粒径は、レーザー光散乱法で求められる粒度の積算分布において、５０％重量平均粒径（Ｄ５０値）である。

鱗片状黒鉛は、例えば天然黒鉛、人造黒鉛等が挙げられる。鱗片状黒鉛の形状は、アスペクト比により規定される。鱗片状黒鉛のアスペクト比は、例えば５〜１００の範囲であることが好ましい。鱗片状黒鉛の平均粒径は、例えば１〜３００μｍの範囲が好適である。なお、鱗片状黒鉛のアスペクト比は、鱗片状黒鉛についての走査型電子顕微鏡の観察において、無作為に５０個の鱗片状黒鉛を選び、それら鱗片状黒鉛の長径と厚みを測定した測定値の平均を求めたものである。また、鱗片状黒鉛の平均粒径は、レーザー光散乱法で求められる粒度の積算分布において、５０％体積平均粒径（Ｄ５０値）である。

炭酸カルシウム（Ａ）及び鱗片状黒鉛（Ｂ）の合計量（Ａ＋Ｂ）に対する鱗片状黒鉛（Ｂ）の質量比（質量比＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ））が０．３〜０．７の範囲である。鱗片状黒鉛の質量比が０．３未満、又は０．７を超える場合、制振性を高める効果が十分に発揮されないおそれがある。

炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛の含有量は、高分子材料１００質量部に対して好ましくは１０〜３００質量部である。炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛の含有量が高分子材料１００質量部に対して１０質量部以上の場合、制振性を高める効果が顕著に得られ易くなる。一方、炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛の含有量が高分子材料１００質量部に対して３００質量部を超える場合、充填剤の分散性が十分に得られないおそれがある。

制振組成物には、炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛以外の充填剤としてマイカを含有させることが好ましい。マイカとしては、例えば非膨潤性マイカ、膨潤性マイカが挙げられる。膨潤性マイカは、水等の極性溶媒で膨潤する特性を有する親水性の膨潤性マイカである。こうした膨潤性マイカの層間に存在するイオンは、リチウム、ナトリウム又はストロンチウムであり、それらのイオンが極性溶媒中のイオンとイオン交換することで膨潤性マイカは膨潤する。膨潤性マイカとしては、例えばＮａ型テトラシリシックフッ素マイカ、Ｌｉ型テトラシリシックフッ素マイカ、Ｎａ型フッ素テニオライト、Ｌｉ型フッ素テニオライト等が挙げられる。非膨潤性マイカは、水中では膨潤しない特性を有する。非膨潤性マイカとしては、例えばフッ素金雲母、カリウム四珪素雲母等の合成非膨潤性マイカ、白雲母、金雲母、黒雲母、絹雲母等の天然非膨潤性マイカ等が挙げられる。

マイカを含有させる場合、炭酸カルシウム、鱗片状黒鉛及びマイカの合計の含有量は、高分子材料１００質量部に対して好ましくは２０〜３００質量部である。マイカの平均粒径は、例えば１０〜５０μｍの範囲が好適である。なお、マイカの平均粒径は、レーザー光散乱法で求められる粒度の積算分布において、５０％体積平均粒径（Ｄ５０値）である。

マイカのアスペクト比は、特に限定されないが、膨潤性マイカの場合では、膨潤させていない状態において２０〜６０の範囲であり、膨潤させた状態で１０００〜５０００の範囲のものが好適に用いられる。一方、非膨潤性マイカの場合では、好ましくは４５を超える範囲であり、より好ましくは９０以上の範囲である。非膨潤性マイカのアスペクト比の上限は、特に限定されないが、例えば１０００以下であることが好適である。こうしたマイカのアスペクト比は、上記鱗片状黒鉛と同様にして測定される。

制振組成物には、制振性付与成分、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、帯電防止剤、安定剤、発泡剤、滑剤、分散剤、粘度調整剤等を必要に応じて配合することが可能である。制振性付与成分としては、ベンゾチアジル系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ジフェニルアクリレート系化合物、正リン酸エステル系化合物及び芳香族第二級アミン系化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物が挙げられる。

制振組成物には、上記充填剤以外の充填剤を含有させてもよい。上記充填剤以外の充填剤としては、例えばタルク、クレー、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、ガラス、シリカ、アルミナ、アルミニウム、水酸化アルミニウム、鉄、アスベスト、酸化チタン、酸化鉄、珪藻土、ゼオライト、フェライト等が挙げられる。

制振組成物は、高分子材料、充填剤等を攪拌機等の公知の混合又は混練手段を用いて混合することによって調製することができる。
制振組成物は、振動エネルギーの抑制が要求される各種分野において利用することができる。制振組成物の適用分野としては、例えば自動車、壁材、床材、屋根材、フェンス等の建材、家電機器、産業機械等が挙げられる。

このように構成された制振組成物には、炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛が上述した含有量で分散されるため、高分子材料中において、振動エネルギーが熱エネルギーへ効率よく変換される。こうした制振組成物の制振性能は、制振組成物の損失弾性率又は損失係数によって示される。つまり、制振組成物の損失弾性率の値又は損失係数の値が高ければ高いほど、制振組成物の制振性能が優れることが示される。制振組成物の損失弾性率は周知の動的粘弾性測定装置により測定することができるとともに損失係数は周知の損失係数測定装置によって測定することができる。

制振組成物は、シート状に成形することで非拘束型制振材料として利用される。こうした非拘束型制振材料は、シート面を適用箇所の形状に沿うようにして適用箇所に設けることで、適用箇所とは反対側のシート面が拘束されていない状態で使用される。そして、上記損失弾性率は、非拘束型制振材料の制振性能についての指標となる。すなわち、損失弾性率が高まれば、非拘束型制振材料としての制振性能が高まるため、本実施形態の制振組成物は、シート状の非拘束型制振材料としての利用価値が極めて高い。

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。
（１）例えば充填剤の含有量を増加させて制振性を高めることは、高分子材料中において充填剤の分散性が低下するといった不具合が発生するおそれがある。こうした分散性の低下は、充填剤の含有量に見合った制振性能が発揮され難くなるおそれがある。このため、充填剤の含有量を増加させることで、制振性を高めるには限界が生じている。本実施形態の制振組成物には、炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛が含有されている。しかも、炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛の合計量に対する鱗片状黒鉛の質量比は、０．３〜０．７の範囲である。このように特定の充填剤を併用するとともにそれら充填剤を特定の質量比の範囲とすることで、制振性を高めることできるようになる。よって、制振性を高めることの容易な制振組成物を提供することができる。そして例えば、制振組成物中における充填剤の分散不良といった不具合を回避しつつも、所望の制振性能を発揮させることができるようになる。

（２）充填剤として、さらにマイカを含むことで、制振性を高めることがさらに容易となる。
（３）高分子材料としてアクリル系樹脂を含むことで、制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整することが容易であるため、常温付近において優れた制振効果を発揮させることができる。

（４）制振組成物には、炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛が上述した質量比の範囲で含有されることで、貯蔵弾性率を高めた制振材料を得ることができるようになる。
なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。

・制振組成物を制振塗料として構成することもできる。例えば上述した熱硬化性樹脂を使用時に硬化するように構成することで硬化型の制振塗料としてもよい。また、制振組成物には、高分子材料を、同高分子材料からなる樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液として含有させてもよい。この場合、水系の制振塗料として構成することができる。樹脂粒子を分散する水系分散媒としては、水、及び水と一価アルコールとの混合液が挙げられる。一価アルコールとしては、メタノール、エタノール等が挙げられる。こうした制振塗料には、例えば制振性付与成分、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、帯電防止剤、安定剤、発泡剤、滑剤、分散剤、粘度調整剤、消泡剤、ゲル化剤等の添加剤を必要に応じて含有させることができる。

次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
・前記高分子材料は、同高分子材料からなる樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液として含有される制振組成物。

・前記炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛の含有量は、高分子材料１００質量部に対して好ましくは１０〜３００質量部である制振組成物。

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。
（実施例１〜３）
表１に示されるように、高分子材料に対して炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛を配合し、ロール混練することで制振組成物を調製した。炭酸カルシウムの平均粒径は、０．９μｍである。鱗片状黒鉛は、（伊藤黒鉛工業株式会社製、Ｚ−１００、平均粒径６０μｍ、アスペクト比２９）である。マイカは、非膨潤性マイカである。高分子材料は、ポリメタクリル酸メチル樹脂である。

（比較例１〜５）
比較例１〜５では、表２に示される配合量に変更した以外は、各実施例と同様にして制振組成物を調製した。

＜動的粘弾性の測定＞
各例で得られた制振組成物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×３ｍｍ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弾性率Ｅ″及び貯蔵弾性率Ｅ′を測定した。測定条件は、周波数１０Ｈｚ、測定温度範囲−４０℃〜＋９０℃、昇温速度５℃／分とした。各例のシート材について、損失弾性率Ｅ″及び貯蔵弾性率Ｅ′の結果を表１及び表２に併記している。

表１及び表２に示されるように、各実施例では、４０℃の損失弾性率Ｅ″及び損失弾性率Ｅ″のピーク温度が、各比較例よりも高まっている。この結果から、各実施例では、各比較例よりも制振性が高まっていることが分かる。比較例１及び５では、炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛の合計量に対する鱗片状黒鉛の質量比の範囲が上述した範囲外となっている。比較例２〜４では、炭酸カルシウム及び鱗片状黒鉛の一方が含有されていない。

また、各実施例では、２０℃の貯蔵弾性率Ｅ′が各比較例よりも高まっている。この結果から、各実施例の制振組成物から得られる材料では、各比較例よりも剛性を有することが分かる。

Claims (3)

1. 高分子材料とその制振性を高めるための充填剤とを含有する制振組成物であって、前記充填剤は炭酸カルシウムと鱗片状黒鉛とを含み、
   前記炭酸カルシウム及び前記鱗片状黒鉛の合計量に対する前記鱗片状黒鉛の質量比が０．３〜０．７の範囲であることを特徴とする制振組成物。
2. 前記充填剤として、さらにマイカを含むことを特徴とする請求項１に記載の制振組成物。
3. 前記高分子材料として、アクリル系樹脂を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制振組成物。