JP2011046937A - 制振用組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の制振用組成物は、スチレン‐イソブチレン‐スチレン共重合体と、鱗片状のフィラーとしてのマイカと、脂環族系水添石油樹脂と、を含有することを特徴とする。本発明の制振用組成物は、TPEE系またはPVAc系エラストマーを基材樹脂とする制振用組成物と比較して、広い温度範囲で高い制振性を示すと共に、高い耐熱性を示した。
【選択図】図6
Description
制振性能は、鱗片状のフィラーの性状(形状、弾性率など)によって変化する。具体的には、フィラーのアスペクト比(フィラー平均直径/フィラー厚み)が大きく弾性率が高いものほど高い制振性を発揮することができる。マイカは、アスペクト比が大きく弾性率も高いため、上述した制振用組成物のように鱗片状のフィラーとしてマイカを含有させることで、制振用組成物の制振性を大きく向上させることができる。
このように構成された制振用組成物であれば、フィラーによる制振性を効果的に得ることができるため、制振用組成物の制振性を大きく向上させることができる。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の制振用組成物であって、前記石油樹脂ディスパージョン水溶液は、石油樹脂が前記鱗片状のフィラーに対して0.5〜5wt%の範囲で添加されてなる水溶液であることを特徴とする。
このように構成された制振用組成物であれば、フィラーによる制振性を効果的に得ることができるため、制振用組成物の制振性を大きく向上させることができる。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の制振用組成物であって、前記1液型ポリウレタンディスパージョン水溶液は、ポリウレタンが前記鱗片状のフィラーに対して0.5〜5wt%の範囲で添加されてなる水溶液であることを特徴とする。
なお、TPEEに上記樹脂を含有させると、経時的にブリードする可能性があり、製品同士の固着や梱包フィルムと固着するなどの問題が生じる。また、PVAcに上記樹脂を含有させると、PVAcの相対的に低い融点(軟化点)がさらに低下するため、制振用組成物を適切に使用できる環境温度の上限が低くなりすぎるという問題がある。しかしながら、SIBSに上記樹脂を含有させた場合には、ブリードする虞がTPEEと比較して小さく、またSIBSの融点がPVAcよりも高いことから適切に使用できる環境温度の上限が高くなるため都合がよい。
このように構成された制振用組成物は、適切に使用できる環境温度を高くすることができ、より高温状況下での使用に適したものとすることができる。
このように構成された制振用組成物は、SIBS基材樹脂との相溶性を向上することができるうえ、耐熱性、耐候性も向上させることができる。
[実施例1]
1.制振用組成物の製造
表1に記載された配合組成となるように秤量した各材料を予備混合し、180℃に設定した2軸ラボミキサーに投入し8分間混練した。次いで、得られた混練物を180℃に加熱した金型間に120秒間挟んで厚み1mmにシート化した。
(a)SIBS(基材樹脂):シブスター(SIBSTAR)、株式会社カネカ製、重量平均分子量約70000、スチレン含有割合23wt%
(b)脂環族系水添石油樹脂:アルコン、荒川化学工業株式会社製、軟化点140℃
(c)マイカ
本実施例で使用したマイカ(鱗片状フィラー)の性状を以下に示す。
また、1液型ポリウレタンディスパージョン水溶液でマイカの表面をコーティングし造粒したものを予備混合に供した。用いた水溶液の性状を以下に示す。
なお、水溶液は、ポリウレタン量がマイカに対して3wt%になる量を添加した。
(d)黒着色MB:SPEMカラー、住化カラー株式会社製
(e)フェノール系酸化防止剤:イルガノックス1010、チバ・ジャパン株式会社製2.制振用組成物が奏する効果
実施例1の制振用組成物は、制振性および耐熱性に優れている。このことは、以下の実験で裏付けられる。
(1)制振性評価試験
(1−1)試験方法
制振性の評価は、図1に示す試験装置を用いて行った。この試験装置は、恒温槽1内に配置して用いられるものであって、図1における左右方向に伸びる基材2に制振用組成物3を貼り付けてなる試験片4の左端側を、加振器5の試験片固定部6にて固定している。試験片4の右端は開放されている。
また、試験片4には加速度検出器7が取り付けられており、加振器5にて加振された試験片4の振動加速度は加速度検出器7に検出されて解析装置に出力される。
伝達関数の一例を図2に示す。また、各n次の固有振動モードのモデル図を図3に示す。
次に、損失係数ηを求める。損失係数の算出方法は半値幅法で、図4の周波数応答関数のグラフの各固有振動モードの共振倍率から3dB小さい点の周波数(f1,f2:図5参照)を利用して下記式を用いて算出する。損失係数ηは、制振用組成物の制振性能の評価指標の一つであり、損失係数が大きいほど制振性が優れている。
なお、1次の固有振動モードで得られた損失係数については、試験片固定部6による影響を受けているため、そのデータは採用しない。
比較例1:基材樹脂にTPEEを用いており、組成物の引張破壊応力が8MPa、引張破壊歪が900%のもの
比較例2:基材樹脂にPVAc系エラストマーを用いており、エラストマーの酢酸ビニル含有量40重量%のもの
(1−2)試験結果
本試験では、2次モードにおける損失係数―温度特性で評価した。試験結果を表3に示す。また、損失係数―温度特性のグラフを図6に示す。
(2)耐熱試験
(2−1)試験方法
実施例1の制振用組成物と、上記比較例1,2の制振用組成物と、を160℃(比較例2のみ140℃)に保持したオーブン内に入れ、φ10mmの金属棒を用いて屈曲させる90°折り曲げ試験時の硬化/脆化によるヒビや折れが発生する経過時間で耐熱性を評価した。
(2−2)試験結果
表4にヒビや折れが生じるまでの経過時間を示す。また図7に、上記試験を480時間行った実施例1の制振用組成物と、上記試験を360時間行った比較例1の制振用組成物を示す。
3.マイカウレタン造粒品を用いることによる制振用組成物の奏する効果
従来は、マイカを基材樹脂に添加する際、マイカを粉砕した粉砕粉をそのまま樹脂添加用フィラーとして用いていた。しかし、マイカ自身の比重は2.7〜3.0であるものの、マイカの粉砕粉は大きなアスペクト比をとるために見掛け比重が0.1〜0.3と非常に嵩高くなり取扱いが難しくなるため、粉砕粉をそのまま樹脂添加用フィラーとして用いようとすると以下の問題が発生していた。
・秤量、予備混合、2軸押出機による混練コンパウンド時などにおいて浮遊、飛散し、周辺を汚したり計量値がずれたりし易い。
・基材樹脂、粘着付与樹脂(実施例1においては脂環族系水添石油樹脂が相当)は比重1近辺かつ形状がペレット状なので、予備混合機や押出機のホッパー中でマイカ粉砕粉と完全に分離してしまう。またマイカ自身の滑り性のため押出機スクリューとシリンダーの間で材料自身が空回りし、噛み込み性が非常に悪くなる。そのため押出機から出るストランドの組成が時間軸で見た場合に不均一となるだけでなく、たびたび途切れてペレタイザーまで導入しつづけることが困難である。
・フィラーの表面積が非常に大きいので混練中に材料の樹脂で表面をぬらすことが容易ではない。そのためコンパウンド中におけるフィラーの充填率を高めることが難しい。
・樹脂とフィラーとの界面に空隙が多く存在することになり、振動特性が不安定になり易い。また140℃超の耐熱試験においてシート表面にフクレが多数発生し原形をとどめなくなる現象も頻発した。
[実施例2]
マイカウレタン造粒品の添加量を変化させて上記実施例1と同様の制振用組成物を製造し、上述した制振性評価試験と同様の手法を用いて、20℃における3次モードでの損失係数を測定した。試験結果を表5に示す。表中の添加量は、SIBS100重量部に対する脂環族系水添石油樹脂およびマイカの添加量(いずれも重量部)である。
[実施例3]
1.制振用組成物の製造
表6に記載された配合組成となるように秤量した各材料を予備混合し、180℃に設定した2軸ラボミキサーに投入し8分間混練した。次いで、得られた混練物を180℃に加熱した金型間に120秒間挟んで厚み1mmにシート化した。
(a)SIBS(基材樹脂):シブスター(SIBSTAR)、株式会社カネカ製、重量平均分子量約70000、スチレン含有割合23wt%
(b)脂環族系水添石油樹脂:アルコン、荒川化学工業株式会社製、軟化点140℃
(c)マイカ
本実施例で使用したマイカ(鱗片状フィラー)の性状を以下に示す。
また、石油樹脂ディスパージョン水溶液でマイカの表面をコーティングし造粒したものを予備混合に供した。石油樹脂はアルコン(荒川化学工業株式会社製、軟化点100℃)を使用した。用いた水溶液の性状を以下に示す。
なお、水溶液は、石油樹脂量がマイカに対して3wt%になる量を添加した。
(d)黒着色MB:SPEMカラー、住化カラー株式会社製
(e)フェノール系酸化防止剤:イルガノックス1010、チバ・ジャパン株式会社製2.制振用組成物が奏する効果
実施例3の制振用組成物は、制振性および耐熱性に優れている。このことは、以下の実験で裏付けられる。
(1)制振性評価試験
(1−1)試験方法
制振性の評価の試験方法、試験条件は実施例1と同様である。
(1−2)試験結果
本試験では、2次モードにおける損失係数―温度特性で評価した。試験結果を表7に示す。また、損失係数―温度特性のグラフを図6に示す。
(2)耐熱試験
(2−1)試験方法
耐熱性評価の試験方法、試験条件は実施例1と同様である。
(2−2)試験結果
実施例3の制振用組成物は、160℃で480時間経過してもヒビや折れが生じることはなく、高い耐熱性を示した。
3.マイカ石油樹脂造粒品を用いることによる制振用組成物の奏する効果
本実施例のようにマイカ石油樹脂造粒品を用いることで、実施例1のマイカウレタン造粒品を用いる場合と同様に、マイカフィラーの見かけの嵩は大きく低減でき濡れ性も改善され、ペレット生産時のホッパーからの供給も安定し、2軸混練押出機への噛み込みも安定し、ストランドの吐出も安定しコンパウンドペレットの生産効率が高まった。
また、マイカウレタン造粒品と比較してマイカ石油樹脂造粒品の強度が高いことから、予備混合時に砕けにくくなり、添加量を容易に増加させることができるようになった。
[実施例4]
マイカ石油樹脂造粒品の添加量を変化させて上記実施例3と同様の制振用組成物を製造し、上述した制振性評価試験と同様の手法を用いて、20℃における3次モードでの損失係数を測定した。試験結果を表8に示す。表中の添加量は、SIBS100重量部に対する脂環族系水添石油樹脂およびマイカの添加量(いずれも重量部)である。
[その他の実施形態]
上記各実施例では、(b)脂環族系水添石油樹脂としてアルコンを用いたが、上記アルコンに代えて、例えばロジン樹脂、テルペン樹脂、石油樹脂、石炭樹脂、フェノール樹脂、及びキシレン樹脂等から選ばれる1種以上の粘着付与樹脂を用いることとしてもよい。
また、テルペン樹脂としては、例えばα−ピネン系テルペン樹脂、β−ピネン系テルペン樹脂、ジペンテン系テルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、及び水素添加テルペン樹脂等を用いることができる。
そして、これらの粘着付与樹脂(ロジン樹脂、テルペン樹脂、石油樹脂、石炭樹脂、フェノール樹脂、およびキシレン樹脂)は、いずれか一種を単独で用いてもよいし、二種以上をブレンドして用いてもよい。
Claims (14)
- スチレン‐イソブチレン‐スチレン共重合体と、鱗片状のフィラーと、を含有する
ことを特徴とする制振用組成物。 - 前記鱗片状のフィラーとはマイカである
ことを特徴とする請求項1に記載の制振用組成物。 - 前記鱗片状のフィラーは、コーティング材で表面をコーティングしてなる造粒品である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の制振用組成物。 - 前記コーティング材は、石油樹脂である
ことを特徴とする請求項3に記載の制振用組成物。 - 前記造粒品は、石油樹脂ディスパージョン水溶液で前記鱗片状のフィラーの表面をコーティングし造粒したものである
ことを特徴とする請求項4に記載の制振用組成物。 - 前記石油樹脂ディスパージョン水溶液は、石油樹脂が前記鱗片状のフィラーに対して0.5〜5wt%の範囲で添加されてなる水溶液である
ことを特徴とする請求項5に記載の制振用組成物。 - 前記コーティング材は、ポリウレタンである
ことを特徴とする請求項3に記載の制振用組成物。 - 前記造粒品は、1液型ポリウレタンディスパージョン水溶液で前記鱗片状のフィラーの表面をコーティングし造粒したものである
ことを特徴とする請求項7に記載の制振用組成物。 - 前記1液型ポリウレタンディスパージョン水溶液は、ポリウレタンが前記鱗片状のフィラーに対して0.5〜5wt%の範囲で添加されてなる水溶液である
ことを特徴とする請求項8に記載の制振用組成物。 - スチレン‐イソブチレン‐スチレン共重合体100重量部に対して、前記鱗片状フィラーを200重量部〜600重量部の範囲で含有する
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の制振用組成物。 - 前記制振用組成物は、ロジン樹脂、テルペン樹脂、石油樹脂、石炭樹脂、フェノール樹脂、及びキシレン樹脂から選ばれる1種以上の樹脂を含有する
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載の制振用組成物。 - 前記樹脂は、軟化点が100℃以上である
ことを特徴とする請求項11に記載の制振用組成物。 - 前記樹脂は、脂環族系水添石油樹脂である
ことを特徴とする請求項11または請求項12に記載の制振用組成物。 - スチレン‐イソブチレン‐スチレン共重合体100重量部に対して、前記樹脂を25重量部〜65重量部の範囲で含有する
ことを特徴とする請求項11から請求項13のいずれかに記載の制振用組成物。
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