JP2012207168A

JP2012207168A - 制振材料並びに制振塗料

Info

Publication number: JP2012207168A
Application number: JP2011075212A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Aoki; 達也青木; Rieko Kano; 理恵子加納
Original assignee: CCI Corp
Current assignee: CCI Corp
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】例えば１０〜１００℃といった広い温度領域において良好な制振性が発揮される制振材料並びに制振塗料を提供する。
【解決手段】アクリル系樹脂のマトリックス中に１ｎｍ〜５００ｎｍの直径を有するカーボンナノチューブが分散しており、前記カーボンナノチューブ表面には分散剤がコーティングされていることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、例えば１０〜１００℃といった広い温度領域において良好な制振性が発揮される制振材料並びに制振塗料に関する。

従来より、制振材料としては、合成樹脂マトリックス中にマイカや炭酸カルシウムなどの無機充填剤やベンゾチアジル基を持つ化合物、ベンゾトリアゾール基を持つ化合物、ジフェニルアクリレート基を持つ化合物、あるいはベンゾフェノン基を持つ化合物などの有機減衰材料を配合したものが知られている。これらの制振材料の中でも建物や自動車等に適用されるものについては、制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整し易いという点から、アクリル系樹脂をマトリックス成分としたものが多用されている（例えば特許文献１〜５参照）。

特開平６−４１４４３号公報特開平７−２６９６４８号公報ＷＯ０１／０４０３９１特開２００１−２４７７４４号公報特開２００３−３１２５号公報

ところが、例えば２０〜６０℃の室温付近で優れた制振性を発揮するアクリル系樹脂を用いた制振材料にあっては、これを屋根用塗料や自動車用塗料に適用したとき、夏場にはその塗膜の表面温度が室温を遙かに上回る７０〜８０℃といった温度に達することがあり、この場合、十分な制振性能が得られないという不具合を生じていた。

本発明は、このような技術的課題に鑑みなされたものであり、室温を超える６０〜１００℃の温度領域においても優れた制振性が発揮される制振材料について鋭意研究を重ねた結果、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴという）を添加することで制振性が発揮される温度領域を広げることができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させるに至ったものである。

すなわち本発明は、例えば１０〜１００℃といった広い温度領域において良好な制振性が発揮される制振材料並びに制振塗料を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、樹脂マトリックス中にＣＮＴが分散していることを特徴とする制振材料をその要旨とした。

請求項２に記載の発明は、樹脂マトリックスがアクリル系樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の制振材料をその要旨とした。

請求項３に記載の発明は、ＣＮＴが３〜１０重量％の割合で含まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の制振材料をその要旨とした。

請求項４に記載の発明は、ＣＮＴ表面に分散剤がコーティングされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の制振材料をその要旨とした。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の制振材料を用いたことを特徴とする制振塗料をその要旨とした。

本発明の制振材料並びに制振塗料にあっては、樹脂マトリックス中にＣＮＴが分散していることから、例えば１０〜１００℃といった広い温度領域において良好な制振性が発揮される。このため、この制振材料を屋根用塗料や自動車用塗料に適用したとき、夏場にその塗膜の表面温度が室温を遙かに上回る７０〜８０℃といった温度に達することがあっても、十分な制振性能が発揮されるというメリットがある。

本発明の制振材料並びに制振塗料において、樹脂マトリックス中にＣＮＴを分散することで、良好な制振性が発揮される温度領域を広げることができるメカニズムは明らかではないが、ＣＮＴはアスペクト比が高いため、制振性能のレベルが向上しているからではないかと考えられる。また、ＣＮＴは導電性を有しているので、樹脂マトリックスに加わる振動が樹脂マトリックス中に分散しているＣＮＴによって熱に変換され、制振性の底上げがなされ、この結果、制振性能が発揮される温度領域が広がっているのではないかとも考えられる。

実施例１〜４並びに比較例１〜３に係る材料について、１０℃〜９０℃の各温度におけるＥ′を測定した結果を示すグラフ。実施例１〜４並びに比較例１〜３に係る材料について、１０℃〜９０℃の各温度におけるＥ”を測定した結果を示すグラフ。実施例１〜４並びに比較例１〜３に係る材料について、１０℃〜９０℃の各温度におけるｔａｎδを測定した結果を示すグラフ。

以下、本発明の制振材料並びに制振塗料を更に詳しく説明する。本発明の制振材料は、樹脂マトリックス中にＣＮＴが分散していることを特徴とするものである。

樹脂マトリックスを構成する樹脂としては、例えばアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ、ＰＥＴＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ウレタン系樹脂（ＰＵ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂などから選ばれる少なくとも１種若しくは２種以上の混合物が挙げられる。

上記樹脂の中でも、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点からアクリル系樹脂が好ましい。アクリル系樹脂としては、アクリル酸、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステルなどのアクリル酸エステル、メタクリル酸及び２−エチルヘキシルエステル、エトキシエチルエステルなどのメタクリル酸エステルの各単量体からなる単独重合体、これら単独重合体の混合物、あるいは前記単量体が複数重合した共重合体を挙げることができる。これらアクリル系樹脂の中でもアクリル酸エステルやメタクリル酸エステルは、特に制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整し易く、より好ましい。

上記樹脂マトリックス中に分散するＣＮＴとしては、シングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）、マルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）のいずれでも良いが、入手容易性の点からマルチウォールナノチューブが好ましい。また、フラーレンを内包したカーボンナノバットも用いることができる。また、使用するＣＮＴは、アーク法、レーザーアブレーション法、ＣＤＶ法、ＤＩＰＳ法、ＣｏＭｏＣＡＴ法、ＨｉＰＣＯ法など、いずれの製法によって製造されたものでも良いが、入手容易性及び価格の点からアーク法によるものが好ましい。

また、使用に適したＣＮＴの直径としては、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲のものが好ましく、ＣＮＴの直径に対する長さの比、すなわち、アスペクト比は、特に限定されないが、例えば１０〜１００００の範囲のものが望ましい。また、ＣＮＴの長さは、例えば０．１μｍ〜１００μｍの範囲のものが好ましい。

ＣＮＴの含有量としては、３〜１０重量％の範囲が好ましく、より好ましくは５〜１０重量％である。ＣＮＴの含有量としては、３重量％を下回る場合、制振性が発揮される温度領域を広げる効果を得ることができないか、或いは十分な効果を得ることができなくなる。１０重量％を上回る場合には、上回った分だけの効果が得れず、不経済となる。

上記効果を奏するＣＮＴは、樹脂マトリックス中に均一に分散している必要がある。ＣＮＴが樹脂マトリックス中に均一に分散せずに、該樹脂マトリックスの一部に凝集している場合、制振性が発揮される温度領域を広げるという効果が系全体に発揮されず、結果として広い温度領域において良好な制振性が発揮される制振材料を得ることができなくなるからである。

ＣＮＴを樹脂マトリックス中に均一に分散させる方法としては特に限定されないが、例えばＣＮＴを樹脂マトリックス中に配合するのに先立って、ＣＮＴ表面に分散剤をコーティングしておく方法を挙げることができる。この場合、樹脂マトリックス中に配合するＣＮＴの表面には分散剤からなる層が形成されることから、凝集を生じたりする恐れが少なく、均質な性能を持つ制振材料を得ることができる。

ＣＮＴ表面にコーティングする分散剤としては特に限定されないが、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）や、ポリカルボン酸ナトリウム塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩などのポリカルボン酸系分散剤を用いることができる。中でもＣＭＣはＣＮＴ表面に吸着し易く、より安定な分散状態を実現できるというメリットがある。

本発明の制振材料は、例えば制振塗料として用いることができる。この場合、上述の樹脂マトリックスを構成する樹脂は、ＣＮＴを配合した後、塗膜を形成する樹脂粒子の形態として、分散媒中に分散させるのである。分散媒としては、例えば水、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。

下記表１に示す配合割合でアクリル樹脂、ＣＮＴ及びＣＭＣを配合した材料（実施例１〜４）と、比較としてアクリル樹脂のみからなる材料（比較例１）、アクリル樹脂に炭酸カルシウムを配合した材料（比較例２）並びにアクリル樹脂にマイカを配合した材料（比較例３）とについて、それぞれ周波数１０Ｈｚでの１０℃〜９０℃の各温度におけるＥ′（貯蔵弾性率）、Ｅ”（損失弾性率）及びｔａｎδ（損失正接）を測定し、各材料の制振性能を評価した。その結果を図１〜図３に示した。

図１〜図３から明らかなように、実施例１〜４に係る材料は、比較例１〜３に係る材料に比べてＥ′、Ｅ”及びｔａｎδのいずれの数値も６０℃を超える高温側がブロード化しており、低温域から高温域まで広い温度領域で良好な制振性能を有することが確認された。特に実施例１〜４に係る材料は、比較例１〜３に係る材料に比べたとき、６０℃を超える高温側のＥ′及びＥ”の数値が高く、６０℃を超える高温側で優れた制振性能を有することが確認された。

Claims

樹脂マトリックス中にカーボンナノチューブが分散していることを特徴とする制振材料。
樹脂マトリックスがアクリル系樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の制振材料。
カーボンナノチューブが３〜１０重量％の割合で含まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の制振材料。
カーボンナノチューブ表面に分散剤がコーティングされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の制振材料。
請求項１〜４のいずれかに記載の制振材料を用いたことを特徴とする制振塗料。