JP2014501322A - ノイズ減衰組成物 - Google Patents

Abstract

安価に製造することができる、すぐれた振動減衰およびノイズ抑圧特性を有する熱可塑性組成物とそれから作られる成形品を開示する。本発明のノイズ減衰組成物は、（ａ）約５０〜８５重量％のポリアミド、（ｂ）約５〜４５重量％の繊維状強化剤、（ｃ）約１〜２５重量％の酸化亜鉛、および（ｄ）約０〜１５重量％の他の添加剤（重量％はノイズ減衰組成物の総重量を基準とし、また組成物は難燃剤を実質上含まないという前提である）である。

Description

本出願は、２０１０年１２月２７日出願の中国特許出願第２０１０１０６２４７６５．４号に関する利益を請求し、参照により本明細書中に組み込まれる。

本発明は、改良された振動減衰およびノイズ減衰特性を有する熱可塑性組成物に関する。本発明は、運搬用車両のパワートレインシステム内で発生するノイズの減衰において構成部品として特に有用である。本発明はまた、このような組成物から成形されるノイズ減衰製品に関する。

繊維強化複合材は、高い比剛性、高い比強度、および制御された膨張を必要とする場合に金属に代わる魅力的な軽量代替品であった。これらの複合材は、商業輸送システムの用途にとって特に有効であった。これら複合材の適応性は、軽量でなくてはならず、また応力のかかる熱および機械システムの要求条件を満たさなくてはならない構成部品の設計最適化のための有効手段を提供するが、それにもかかわらずこれらの構造には、望ましくないレベルの振動およびノイズという問題がある。例えば、車両の乗客客室に伝わる車両エンジンノイズは乗り手の不快の一因となる。

通常のヒトの耳は、２０Ｈｚ〜２０，０００Ｈｚの周波数を有する音を聞くことができる。それにもかかわらず音に対する耳の反応は、その音の周波数内容に非常に左右される。ヒトの耳は２，５００〜３，０００Ｈｚ前後にピーク応答を有し、低周波数で比較的低い応答を有する。ヒトの耳にとっての可聴音圧範囲は０ｄＢ〜１２０ｄＢである。自動車の乗客客室中の人々が聞くノイズは、基本的には、（ａ）エンジン、駆動装置、および付属装置を含めたパワートレインシステム、（ｂ）道路励振、および（ｃ）空気力学的励振に由来する。さらに、車両内部のノイズのサブジェクティブレーティングは下記のとおりである。６７ｄＢ以下のノイズレベルを「静か」、７３ｄＢを「それと分かる」、７９Ｂを「煩わしい」と考えた場合、ｄＢは対数スケールの音圧レベルであるために、ノイズレベルの１ｄＢの減少は音圧レベルの１／１０を意味する。乗客客室内のノイズレベルを減らすためには、内部をロードノイズおよび風切音から十分に隔離しなければならず、また抑制されたパワートレインノイズレベルでなければならない。

一般にはパワートレインシステムが生み出す振動周波数は、一般に５００Ｈｚ〜３，０００Ｈｚ前後の低い周波数範囲にある。パワートレインノイズレベルを低減させる取組みにおいて、エンジン部品に対するポリマーコーティング、吸音バリア、および粘弾性層を有する積層パネルの使用を含めて様々な手法が採用されてきた。他のノイズを減らす取組みには、磁気粘性流体作動装置を使用するアクティブエンジンマウントを含めたノイズ低減エンジンマウント設計の使用が含まれていた。

粘弾性層を有する積層パネルの使用は、振動およびノイズの一般には５％未満の値の小幅な減衰をもたらした。この手法の別の不利点は、基礎をなす構造に加えられる、恐らく２０〜３０％ものかなりの重量にある。

粘弾性エラストマーをブレンドすることによって良好な音波減衰特性を有する熱可塑性樹脂は、油受けなどの多くの用途に役立つには一般に不十分な剛性、弾性率強度、または高温耐性を有する。

Ｐｏｐｐｅ他の特許文献１は、繊維状充填剤すなわち炭素繊維で強化した軟らかい熱可塑性コポリエーテルエステルエラストマーと硬いポリエステル樹脂のブレンドを開示している。

米国特許第６，８４９，６８４号明細書

要約すれば、既存のノイズ低減の取組みは、乗客客室へのノイズの伝達を低減させるにはプラス効果を有する可能性があるが、すぐれた振動減衰およびノイズ抑圧特性を有し、かつ安価に製造することができる熱可塑性組成物の必要性は残っている。

本発明は、
（ａ）約５０〜８５重量％のポリアミド、
（ｂ）約５〜４５重量％の繊維状強化剤、
（ｃ）約１〜２５重量％の酸化亜鉛、および
（ｄ）約０〜１５重量％の他の添加剤
（重量％はノイズ減衰組成物の総重量を基準とし、また組成物は難燃剤を実質上含まないという前提である）の混合物を含むノイズ減衰組成物を提供する。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において、ポリアミドは、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン６６／６、ナイロン４６、ナイロン１０１０、ナイロン１０、ナイロン１２、ナイロン１２１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン６６／６Ｔ、ナイロン６Ｔ／ＤＴ、ナイロンＭＸＤ−６、およびこれらのブレンドからなる群から選択される。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物においてポリアミドは、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン６６／６、またはこれらのブレンドであり、そのポリアミドの量はノイズ減衰組成物の総重量を基準として約５０〜７５重量％の範囲にある。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において繊維状強化剤は、ガラス繊維、炭素繊維、またはパラ−アラミド繊維である。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において繊維状強化剤はガラス繊維であり、その繊維状強化剤の量は、ノイズ減衰組成物の総重量を基準として約２０〜４０重量％の範囲にある。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において、ポリアミドと繊維状強化剤の重量比は約５０：５０〜９５：５の範囲にある。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において、酸化亜鉛はナノ酸化亜鉛または酸化亜鉛ホイスカーであり、その酸化亜鉛の量は、ノイズ減衰組成物の総重量を基準として約５〜１０重量％の範囲にある。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において、その酸化亜鉛は約５〜１００ｎｍ、好ましくは約１０〜６０ｎｍの範囲にある粒径を有するナノ酸化亜鉛である。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において、その酸化亜鉛は酸化亜鉛ホイスカーであり、マイクロメートル範囲のサイズを有する。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において、その酸化亜鉛はテトラポッド形酸化亜鉛ホイスカーであり、シランカップリング剤で表面処理されない。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において、その酸化亜鉛の量は、ノイズ減衰組成物の総重量を基準として約５〜１０重量％の範囲にある。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において、その他の添加剤は、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線安定剤、染料および顔料を含めた着色剤、滑沢剤、耐加水分解剤、離型剤、無機物、雲母、流れ調整剤、および連鎖移動剤からなる群から選択される。

本発明はまた、本発明のノイズ減衰組成物を含むまたはそれから作られる成形品を提供する。

一実施形態では本発明の成形品は、運搬用車両のノイズ減衰部品であり、この運搬用車両は自動車、航空機、または船である。一実施形態では本発明の成形品は、ベアリングキャリヤ、トランスミッションカバーアッセンブリ、およびトランスミッションハウジングなどの駆動装置中で使用される部品と、送風管、エアクリーナーのハウジング、吸気マニホールド、排気マニホールド、排気マフラー、ＥＧＲハウジング、排気管、および三元触媒コンバータのハウジングなどの吸気および排気装置中で使用される部品と、シールド、リザーバキャップ、ラジエータエンドタンク、インタークーラータンク、給気冷却器、およびサーモスタットハウジングなどの冷却システム中で使用される部品と、エンジンカバー、エンジンマウント、オイルリザーバタンク、油受け、油緩衝器、油濾過器、シリンダヘッドカバー、タイミングベルトカバー、ヒンジ付クリップ、バインディングバンド、および電動モーターブラケットまたはハウジングなどのエンジンシステム中で使用される部品と、ガソリンタンク、ガソリンサブタンク、オイルリザーバタンク、燃料供給モジュール、燃料供給管、油濾過器、キャニスター、ジャンクションブロック、リゾネータ、継電気箱、コネクタ、コルゲートチューブ、および保護カバーなどの電子制御燃料噴射システム中で使用される部品と、エンジンフロントカバーおよびリアカバーなどのボディー中で使用される部品とからなる群から選択される。

別の実施形態では本発明の成形品は、動力工具と、電動機と、洗濯機、空調、換気扇、電子レンジ、冷蔵庫、および冷凍庫を含めた家電機器とからなる群から選択されるノイズ減衰部品である。

本発明はさらに、運搬用車両におけるノイズ減衰部品としての本発明の成形品の使用法を提供する。

本発明のノイズ減衰組成物は、すぐれた振動減衰およびノイズ抑圧特性を有し、かつ安価に製造することができる。その上に本発明の組成物はさらに、それらを１５０℃を超える使用温度を有する用途に適するようにする高い機械的強度および高温耐性を有する。本発明の組成物から成形されるノイズ減衰用品は、運搬用車両におけるパワートレインシステム内で発生するノイズの減衰において部品として特に役立つ。

本発明の様々な他の特徴、態様、および利点は、下記の説明、実施例、および添付の特許請求の範囲を参照することによってより明らかになる。

本明細書中で言及される全ての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、別段の指定がない限り、あらゆる目的に対してあたかも完全に示されているかのようにそれらの全体が本明細書中に参照により明示的に組み込まれる。

別段の定義がない限り、本明細書中で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって普通に理解されるものと同じ意味を有する。矛盾が生ずる場合は、定義を含めて本明細書が支配することにする。

別段の注記がない限り、すべての割合、部数、比率などは重量単位である。

本明細書中で使用される用語「から作られる（ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ）」は「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同義である。本明細書中で使用される用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ、ｈａｖｉｎｇ）」、または「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ、ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、またはこれらの任意の語尾変化は、非排他的に含まれるものを対象として含むことを意図している。例えば、構成要素の一覧表を構成する組成物、工程、方法、物品、または装置は、必ずしもそれら構成要素のみに限定されず、はっきりとは列挙されていない、またはそのような組成物、工程、方法、物品、または装置に固有の他の構成要素も含むことができる。

移行句「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」は、明示されない任意の構成要素、ステップ、または成分を排除する。請求項中に存在する場合、そのような語句により、その請求項は、通常これに関連する不純物のほかは、列挙されたもの以外の材料を含まない。この語句「からなる」が、プレアンプルの直後でなく請求項の本文の文節の中に現れる場合、それはその文節の中で述べられる構成要素のみを限定し、他の構成要素はその請求項から全体としては排除されない。

移行句「実質上からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、材料、ステップ、機能、成分、または構成要素を、文字どおりに考察されたものに追加して含む組成物、方法、または装置を規定するために使用される。ただし、それらの追加の材料、ステップ機能、成分、または構成要素が、特許請求された本発明の基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を与えないことを条件とする。用語「実質上からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｙ ｏｆ）」は、「含む」と「からなる」の中間の立場を占める。

その成分が「実質上ない（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｎｏ）」または「実質上含まない（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｆｒｅｅ）」という移行句は、本発明の組成物が、ノイズ減衰組成物の総重量を基準にしてその成分を１重量％未満、好ましくは０重量％含有すべきであることを意味する。

用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、用語「実質上からなる」および用語「からなる」により包含される実施形態を含むことを意図している。同様に、用語「実質上からなる」は、用語「からなる」により包含される実施形態を含むことを意図している。

量、濃度、あるいは他の値またはパラメータが、範囲として、好ましい範囲として、または上側の好ましい値と下側の好ましい値の一覧表として与えられる場合、それはそれら範囲が個々に開示されているかどうかに関係なく、任意の上側の範囲限界または好ましい値と、任意の下側の範囲限界または好ましい値との任意の対から形成される全ての範囲を具体的に開示しているものと理解されたい。例えば「１〜５」の範囲が記述されている場合、この記述範囲は、範囲「１〜４」、「１〜３」、「１〜２」、「１〜２および４〜５」、「１〜３および５」などを含むものと解釈されるべきである。数値の範囲が本明細書中で列挙されている場合、別段の注記がない限り、その範囲は、その端点と、その範囲内の全ての整数および端数とを含むことを意図している。

用語「約」が、値または範囲の端点の記述に使用される場合、その開示内容はその言及された特定の値または端点を含むものと理解されたい。

さらに、それと相反するものと明記されない限り、「または」は、包含的「または」を意味し、排他的「または」を意味しない。例えば、条件Ａ「または」Ｂは、Ａが真であり（あるいは存在し）かつＢが偽である（あるいは存在しない）、Ａが偽であり（あるいは存在せず）かつＢが真である（あるいは存在する）、およびＡとＢの両方が真である（あるいは存在する）のうちのいずれか１つによって満たされる。

また、本発明の構成要素または成分の前に置かれる不定冠詞「ａおよびａｎ」は、その構成要素または成分の事例（すなわち出来事）の数に関して非制限的であることを意図している。したがって「ａおよびａｎ」は、１つまたは少なくとも１つを含むものと解釈されるべきであり、その構成要素または成分の単数の語形は、その数が明らかに単数であることを意味しない限り複数もまた含む。

本発明の記述および／または権利請求において、用語「ホモポリマー」は、１種類の化学種のモノマーの重合から得られるポリマーを指し、「コポリマー」は、２種類以上の化学種のモノマーの重合から得られるポリマーを指す。このようなコポリマーには、ジポリマー、ターポリマー、またはより高次のコポリマーが挙げられる。

幾つかのポリマーの記述において、本出願人等は、時々、それらを生成するために使用したモノマーによって、またはそれらポリマーを生成するために使用したモノマーの量によってそれらポリマーに言及することを理解されたい。そのような記述は、その最終ポリマーを記述するために使用される特定の学名を含まない場合も、またプロダクト・バイ・プロセス用語を含まない場合もあるが、モノマーおよび量に関する任意のそのような言及は、そのポリマーがこれらのモノマー（すなわちこれらのモノマーの共重合単位）またはモノマーのその量を含むことを意味し、またその対応するポリマーおよびその組成物を意味するものと解釈されたい。

本発明において用語「難燃剤」は、一般に知られている難燃剤を指し、それらにはテトラブロモ−ビスフェノールＡ（ＴＢＢＡ）、テトラブロモフタル酸無水物（ＴＢＰＡ）、テトラブロモビスフェノールＡビス（ジブロモプロピルエーテル（ＢＤＤＰ）、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）、デカブロモジフェニルエーテル（ＤＢＤＥ）、１，２−ビス（ペンタブロモフェニル）エタン（ＤＢＰＥ）、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌラート（ＴＢＣ）、ドデカクロロペンタシクロオクタデカジエン、および塩素化パラフィンからなるハロゲン含有難燃剤と、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン、およびホウ酸亜鉛からなる無機難燃剤と、レゾルシノールビス（リン酸ジフェニル）（ＲＤＰ）、ビスフェノールＡ−ビス（リン酸ジフェニル）（ＢＤＰ）、レゾルシノールビス（リン酸２，６−ジキシレニル）（ＲＤＸ）、リン酸ジフェニルイソプロピルフェニル（ＩＰＰＰ）、リン酸トリフェニル（ＴＰＰ）、メチルホスホン酸ジメチル（ＤＭＭＰ）、リン酸トリス（２−クロロ−１−メチル−エチル）（ＴＣＰＰ）、リン酸トリス（２−クロロ−１−（クロロメチル）エチル）（ＴＤＣＰＰ）、赤リン、ポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）、およびポリリン酸メラミン（ＭＰＰ）からなるリン含有難燃剤と、メラミン（ＭＡ）およびシアヌル酸メラミン（ＭＣ）からなる他の難燃剤とが挙げられる。

発明の概要の中で述べた本発明の実施形態は、本明細書中で述べる任意の他の実施形態を含み、それらを任意の方法で組み合わせることができ、またそれら実施形態中の変量（ｖａｒｉａｂｌｅｓ）の記述は、本発明のノイズ減衰組成物およびそれらから作られる成形品に関係がある。

本明細書中の材料、方法、および実施例は単に例示に過ぎず、特に注記された場合を除き、限定することを意図しない。本明細書中で述べるものと類似または同等の方法および材料を本発明の実施または試験において使用することもできるが、好適な方法および材料を本明細書中で述べる。

本発明を下記で詳細に述べる。

（ａ）ポリアミド
ポリアミドなどの熱可塑性樹脂から作られる成形品は、それらの高い耐熱性（例えばナイロン−６６）および／または高い靱性（例えばナイロン−６）の理由からしばしば自動車用のアンダーフード部品に使用されてきた。

ポリアミドは、本発明のノイズ減衰組成物用の主剤として働く。当業者に知られているラクタムまたはアミノ酸から作られる任意のポリアミドを使用することができる。

ラクタム、アミノカルボン酸塩などの単一反応物から得られるポリアミド、ＡＢ型ポリアミドと呼ばれるこれらの成分のコポリマーが、Ｎｙｌｏｎ Ｐｌａｓｔｉｃｓ（Ｍｅｌｖｉｎ Ｌ．Ｋｏｈａｎ編，１９７３，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．）中に開示されており、これらにはナイロン６、ナイロン１１（ポリ−ω−ウンデカノアミド）、ナイロン１２（ポリ−ω−ドデカノアミド）およびこれらの混合物またはコポリマーなどの脂肪族ポリアミドを挙げることができる。ナイロン６６、ナイロン６１０（ポリヘキサメチレンセバカミド）、ナイロン６１２（ポリヘキサメチレンドデカンアミド）、ナイロン４６（ポリテトラメチレンアジポアミド）、およびナイロン１２１２（ポリドデカメチレンドデカンアミド）などの脂肪族ポリアミドを含めたＡＡＢＢ型ポリアミドと呼ばれるジアミンと二酸の縮合から調製される別の種類のよく知られているポリアミド。ナイロンＭＸＤ−６（ポリ（ｍ−キシレンアジポアミド））、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロン６Ｔ）、ポリ（２−メチルペンタメチレンテレフタルアミド）（ナイロンＤＴ）、ポリ（２−メチルペンタメチレン）テレフタルアミド（ナイロンＭＳＴ）、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド（ナイロン６Ｉ）、またはポリ（２−メチルペンタメチレン）−イソフタルアミド（ナイロンＭ５Ｉ）を含めた他の非脂肪族ポリアミドが適している場合もある。

ポリアミドコポリマーの例には、ナイロン６６／６、ナイロン６６／６１０、ナイロン６６／６Ｔ、ナイロン６６／６Ｉ、ナイロン６Ｔ／ＤＴ、ナイロン６Ｔ／６Ｉ／６６、ナイロン６Ｔ／６Ｉ／６１０、ナイロン６Ｔ／６Ｉ、およびナイロン６Ｔ／ＭＳＴが挙げられる。

ポリアミドおよびそのための方法は当業者によく知られているので、簡潔にするためにその開示は本明細書においては省略する。

一実施形態では本発明に使用するのに適したポリアミドには、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン６６／６、ナイロン４６、ナイロン１０１０、ナイロン１０、ナイロン１２、ナイロン１２１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン６６／６Ｔ、ナイロン６Ｔ／ＤＴ、ナイロンＭＸＤ−６、およびこれらのブレンドが挙げられる。

好ましい実施形態では本発明のポリアミドは、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン６／６６、またはこれらのブレンドである。

ナイロン６６とナイロン６のブレンドにより作られるポリアミドは、ナイロン６の存在が４０重量％未満の場合に有用であることができる。

上記ポリアミド樹脂のなかでは約７，０００〜３０，０００の数平均分子量を有するものを本発明において使用することが好ましい。

本発明のノイズ減衰組成物中で使用されるポリアミドの量は、ノイズ減衰組成物の総重量を基準にして約５０〜８５重量％、好ましくは約５０〜７５重量％、より好ましくは約５５〜７０重量％の範囲である。

（ｂ）繊維状強化剤
本発明で使用されるノイズ減衰組成物には、引張強さ、曲げ強さなどの機械的強度を改良するために、またはその成形品の収縮を抑制するために繊維状強化剤が加えられる。

繊維状強化剤の例には、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、シリカ−アルミナ繊維、ジルコニア繊維、セラミック繊維、金属繊維、例えばステンレス鋼、アルミニウム、チタン、銅、または黄銅の繊維などの無機繊維、およびパラ−アミド繊維、メタ−アミド繊維、フッ素樹脂繊維、または液晶芳香族繊維などの有機繊維が挙げられる。これらの１種類または２種類以上を使用することも、またこれらを組み合わせることもできる。補強効果と点からは繊維状強化剤は、好ましくはガラス繊維、炭素繊維、またはＤｕＰｏｎｔ Ｃｏ．，ＵＳから入手できるＫｅｖｌａｒ（登録商標）繊維などのパラ−アラミド繊維である。利用可能性およびコストを考慮すればガラス繊維がより好ましい。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物においてその繊維状強化剤は、ガラス繊維、炭素繊維、またはパラ−アラミド繊維である。別の実施形態では本発明のノイズ減衰組成物において繊維状強化剤はガラス繊維である。

ガラス繊維としては熱可塑性樹脂に普通に使用されるガラス繊維を使用することができる。これらのガラス繊維のなかではＥ−ガラス（無アルカリガラス）から作られるチョップドストランドが好ましい。繊維状強化剤の平均繊維径は特に限定されず、例えば１〜１００μｍの範囲内、好ましくは約３〜３０μｍ、より好ましくは約５〜１５μｍである。繊維状強化剤の平均繊維長もまた特に限定されず、例えば約２〜４ｍｍの範囲内である。

好適なガラス繊維の例には、日本電気硝子株式会社により製造されたＮＥＧ２７５Ｈ、およびＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｆｉｂｅｒ Ｇｌａｓｓから入手できるＣｈｏｐＶａｎｔａｇｅ（商標）が挙げられる。さらに繊維状強化剤は、必要に応じて表面処理剤（例えば、エポキシ系化合物、アクリル系化合物、イソシアナート系化合物、シラン系化合物、またはチタン酸エステル系化合物を含む官能基を含む化合物）を用いて表面処理することができる。繊維状強化剤は、上記表面処理剤によって予め表面処理されていてもよく、またその材料の調製の際に表面処理剤を加えることによって表面処理されてもよい。ガラス繊維は、ポリアミド樹脂との接着を高めるためにシラン系化合物（シランカップリング剤としても知られる）で好ましくは表面処理される。

繊維状強化剤は、ポリアミド樹脂のその生産（縮合重合）からその成形までの任意選択的な段階において、ポリアミド樹脂にブレンドすることができる。好ましくは繊維状強化剤は、ポリアミド樹脂の成形の間に存在する押出機中に投入され、その中でポリアミド樹脂と共に溶融混練される。

本発明のノイズ減衰組成物に使用される繊維状強化剤の量は、ノイズ減衰組成物の総重量を基準にして約５〜４５重量％、好ましくは約２０〜４０重量％、より好ましくは約２５〜３５重量％の範囲である。

本発明のノイズ減衰組成物において、ポリアミドと繊維状強化剤の重量比は、約５０：５０〜９５：５、好ましくは約５５：４５〜８５：１５、より好ましくは約６０：４０〜８０：２０、最も好ましくは約６５：３５〜７５：２５の範囲にある。繊維状強化剤の量がポリアミドの量を超える場合（重量％）、その得られる組成物は流動性が悪くなる傾向がある。

（ｃ）酸化亜鉛
酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、多くの様々な用途に使用されている白色結晶性材料である。ＺｎＯの独特の特性の組合せ、すなわちそれが、透明な、ＵＶ吸収性の、発光性の、圧電性の、半導性の、耐摩性の、マイクロ波吸収性の、抗菌性の、毒性のない、かつ低コストの材料であるという特性の組合せは、それを技術的に重要なものにする。それは現在、化粧用日焼け止め剤、バリスタ、プラスチックおよびインクの白色顔料、半導体関連用途に使用されている。Ｐｅａｒｔｏｎ等の論文、「Ｒｅｃｅｎｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＺｎＯ」，Ｐｒｏｇ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．，Ｖｏｌ．５０，ｐｐ２９３〜３４０（２００５）を参照されたい。

本出願人は、繊維状強化剤の存在下でポリアミドマトリックスにＺｎＯを加えることにより、改良された振動減衰およびノイズ低減特性を有する組成物が得られることを発見した。したがって酸化亜鉛は、本発明のノイズ減衰組成物においてノイズアテニュエーターとして重要な役割を果たす。理論に縛られることを望むものではないが、酸化亜鉛の減衰効果はその圧電特性のためであり得るという仮説を立てている。

好ましくはこの酸化亜鉛は、針の、樹枝の、または針金形状の結晶酸化亜鉛である。そのより好ましい実施形態では、酸化亜鉛は、ナノ酸化亜鉛（Ｎ−ＺｎＯ）すなわち酸化亜鉛ホイスカーａ、例えばテトラポッド形酸化亜鉛ホイスカー（Ｔ−ＺｎＯｗ）である。

ナノ酸化亜鉛または酸化亜鉛ナノ粒子は、ポリアクリル酸エステルおよびポリエチレンの熱安定性を向上させることが知られている。Ｃｈｏ等の論文、「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＺｎＯ Ｎａｎｏ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ」，Ｐｏｌｙｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．，Ｖｏｌ ４４，ｐｐ１７０２〜１７０６（２００４）を参照されたい。ナノＺｎＯがポリマーにもたらす利点を最大にするためには、ポリマーマトリックス内のナノ粒子の完全な分散を達成しなければならない。

「ナノ粒子」は適切な生産方法による５〜１００ｎｍの平均粒径を有する粒子であると専門家により理解されている。

酸化亜鉛ホイスカー、例えばＴ−ＺｎＯｗは、ミクロ画像がテトラポッド形を有し、かつ全体が多孔性の外観を有する。顕微鏡下でその酸化亜鉛結晶は、中心体から伸びる４つの針状結晶を有する。各針（すなわちホイスカー）は、中心体と接するその基部から先端までを測って３マイクロメートルを超える長さを有する。Ｔ−ＺｎＯｗのホイスカーは、可撓性であることが知られており、高い弾性率と、約５．８のきわめて高い比密度とを有する。Ｔ−ＺｎＯｗは、その独特の形状のせいで他の結晶形の酸化亜鉛と比べて追加のすぐれた特性、例えば高強度および高弾性を有する。

繊維状強化剤と似ているこの酸化亜鉛は、必要に応じて上記表面処理剤を用いて表面処理することができる。酸化亜鉛は、表面処理剤によって予め表面処理されていてもよく、またこの材料の調製の際に表面処理剤を加えることによって表面処理されてもよい。ナノ酸化亜鉛は、ポリマーマトリックス中でのそのナノ粒子の良好な分散を実現するために、好ましくはシラン系化合物（シランカップリング剤としても知られる）で表面処理される。酸化亜鉛ホイスカーは、粒状凝集を起こす傾向がより少なく、好ましくはシランカップリング剤で表面処理されない。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物においてその酸化亜鉛は、ナノ酸化亜鉛または酸化亜鉛ホイスカーである。

別の実施形態では本発明のノイズ減衰組成物においてその酸化亜鉛は、約５〜１００ｎｍ、好ましくは１０〜６０ｎｍの粒径範囲を有するナノ酸化亜鉛である。

更なる実施形態では本発明のノイズ減衰組成物においてその酸化亜鉛は、酸化亜鉛ホイスカーであり、マイクロメートル範囲のサイズを有する。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物においてその酸化亜鉛は、テトラポッド形酸化亜鉛ホイスカーであり、シランカップリング剤で表面処理されていない。

本発明のノイズ減衰組成物に使用される酸化亜鉛の量は、ノイズ減衰組成物の総量を基準にして約１〜２５重量％、好ましくは約５〜１０重量％の範囲にある。

（ｄ）他の添加剤
本発明のノイズ減衰組成物は、一般に使用され、このポリマー技術分野でよく知られている任意選択の少量の添加剤をさらに含むことができる。添加剤の例には、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線安定剤、染料および顔料を含めた着色剤、滑沢剤、耐加水分解剤、離型剤、無機物、雲母、流れ調整剤、および連鎖移動剤が挙げられるが、これらに限定されない。これらの添加剤は、それらが組成物の基本的かつ新規な特徴を損なわず、また組成物の性能に著しい悪影響を与えない限り、一般には約０．０１〜約１５重量％、好ましくは約０．０１〜約１０重量％の量で組成物中に存在することができる。

前述のように本発明のノイズ減衰組成物は、射出成形、共射出成形、圧縮成形、オーバーモールド成形、異形押出、吹込成形、真空成型、および形成成形などの最適な成形方法によって所望の形状にすることができる。例えば本発明のノイズ減衰組成物は、自動車部品および他の運搬用車両用の部品に使用される成形製品に使用することができる。

本発明のノイズ減衰組成物の用途の特定の例には、自動車および他の運搬用車両用、例えば航空機および船に関係のある部品または製品を挙げることができる。より具体的には自動車用の成形部品には、ベアリングキャリヤ、トランスミッションカバーアッセンブリ、およびトランスミッションハウジングなどの駆動装置中で使用される部品と、送風管、エアクリーナーのハウジング、吸気マニホールド、排気マニホールド、排気マフラー、ＥＧＲハウジング、排気管、および三元触媒コンバータなどの吸気および排気装置中で使用される部品と、シールド、リザーバキャップ、ラジエータエンドタンク、インタークーラータンク、給気冷却器、およびサーモスタットハウジングなどの冷却システム中で使用される部品と、エンジンカバー、エンジンマウント、オイルリザーバタンク、油受け、油緩衝器、油濾過器、シリンダヘッドカバー、タイミングベルトカバー、ヒンジ付クリップ、バインディングバンド、および電動モーターブラケットまたはハウジングなどのエンジンシステム中で使用される部品と、ガソリンタンク、ガソリンサブタンク、オイルリザーバタンク、燃料供給モジュール、燃料供給管、油濾過器、キャニスター、ジャンクションブロック、リゾネータ、継電気箱、コネクタ、コルゲートチューブ、および保護カバーなどの電子制御燃料噴射システム中で使用される部品と、エンジンフロントカバーおよびリアカバーなどのボディー中で使用される部品とが挙げられる。

また本発明は、ステアリングナックル、コントロールアーム、鋳造架台（ｃａｓｔ ｃｒａｄｌｅｓ）、鋳造計器パネル梁（ｃａｓｔ ｉｎｓｔｕｍｅｎｔ ｐａｎｅｌ ｂｅａｍｓ）、あるいは任意の構造鋳造または型締め鋳造などの製品に適用できる。また本発明は、ハイブリッド電気および純電気推進システム用の駆動モータ、ならびに高電圧接触器用の収納容器／ハウジングを益することができる。

さらに本発明のノイズ減衰組成物には、動力工具、または電動機、または洗濯機、空調、換気扇、電子レンジ、冷蔵庫、および冷凍庫を含めた家電機器に関係する部品または製品を挙げることができる。

他の可能性のある用途には、運転中に聞こえる不愉快なノイズを発生する任意の構造物、例えば製造機械、鉄道設備、旅客機などが挙げられる。しかしながら本発明は、輸送機関の１種類または複数種類の回転しノイズを発生する構成部品を収容または取り囲む成形部品に特に適しているように思われる。

省略形「Ｅ」は「実施例」を意味し、また「Ｃ」は「比較例」を意味し、どの例においてその組成物が調製されるかを示す数がそれに続く。実施例および比較例はすべて同様の方法で調製され、試験された。割合は、別段の指定がない限り、重量単位である。

材料
ＰＡ１：Ｚｙｔｅｌ（登録商標）１０１Ｌ ＮＣ０１０の商標名でＤｕＰｏｎｔ Ｃｏ．により製造されたポリアミド６６樹脂。
ＰＡ２：３５重量％の強化用ガラス繊維を含有し、Ｚｙｔｅｌ（登録商標）７０Ｇ３５
ＢＫ２６７の商標名でＤｕＰｏｎｔにより製造されたポリアミド６６。
ＰＡ３：３５重量％の強化用ガラス繊維を含有し、Ｚｙｔｅｌ（登録商標）７３Ｇ３５
ＢＫ２６２の商標名でＤｕＰｏｎｔにより製造されたポリアミド６。
Ｎ−ＺｎＯ：ナノ酸化亜鉛の省略。約３０ｎｍの平均サイズを有し、２重量％のＫＨ５７０で表面変性したもので、Ｖｅｋｉｎｇ，Ｈａｎｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａから購入。ＫＨ５７０は、シランカップリング剤３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＣＡＳ番号２５３０−８５−０）。
Ｔ−ＺｎＯｗ：テトラポッド形ＺｎＯホイスカーの省略。少なくとも長さ３μｍ、一般には１０〜５０μｍの針すなわちホイスカーを有し、Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｃｒｙｓｔｒｅａｌｍ Ｃｏ．Ｌｔｄ．から購入。
ＧＦ：ガラス繊維フィラメントのチョップドストランド。その繊維は、長さ約２．７５〜３．００ｍｍおよび直径約１０μｍであり、商標名ＮＥＧ２７５Ｈで日本電気硝子株式会社から得られる。

実施例および比較例の一般配合手順
ポリアミドを８０℃で１２時間乾燥し、また酸化亜鉛を１２０℃で１２時間乾燥した。表１〜５によるそれぞれの実施例の成分量を二軸スクリュー押出機（Ｅｕｒｏｌａｂ １６）に供給して、対応する熱可塑性組成物をペレットとして得た。

押出機の温度を、押出機の１０ヶ所の加熱ブロック構成について２７０／２７５／２７５／２７５／２７５／２７５／２７５／２７５／２８０／２８０℃になるように設定した。ダイ温度は２６５〜２７５℃であり、スクリュー速度は４００〜４３０ｒｐｍであった。ポリマー送り装置の速度を２．４５ｋｇ／時に設定し、また酸化亜鉛送り装置を０．０５ｋｇ／時に設定した。

一般成形手順
押出したペレットを成形の前に４０ｐｐｍ未満の水分レベルまで乾燥した。機械的特性試験についてはＩＳＯ３１６７に準拠した多目的試験片を、スクリュー直径３２ｍｍおよびノズル直径５ｍｍを有するＳｕｍｉｔｏｍｏ １００トン成形機上で成形した。バレル温度を２８０℃になるように設定し、また金型温度を１００℃に設定した。多目的試験片は、長さ１５０ｍｍの基本ダンベル形を有し、中心部分が幅１０ｍｍ×厚さ４ｍｍ×長さ８０ｍｍである。

試験方法
減衰損失係数（η）：減衰損失係数は、振動に関係のあるエネルギーがその材料によって所与の温度においていかに多く吸収されるかを表す消音特性の尺度である。測定は、ＡＳＴＭ Ｅ７５６−０５に準拠して、Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ製）により１５０℃で行った。記録される３つのデータは、その組成物のノイズ減衰の有効性を実証するための所与の試料の５００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの範囲内の代表的周波数を指す。

透過損失：０〜３２００Ｈｚの範囲の周波数において試験試料（直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍを有する円盤形）を通過する結果得られるノイズレベルの低減。実験の設定は、音響室内において、音源としてのスピーカーおよび２個のマイクロホンの使用を伴い、一方を試験試料の前方に、また他方を背後に置いて、両方のマイクロホンにより隔てられたノイズの差を比較した。値は１／３オクターブバンド法により解析され、デシベルで表され、したがって対数尺を形成する。透過損失が高いほど、その材料は効果がある。

引張弾性率は、万能材料試験機Ｉｎｓｔｒｏｎ ５５６７上でＩＳＯ５２７：１９９３（Ｅ）に準拠して測定した。

曲げ弾性率は、万能材料試験機Ｉｎｓｔｒｏｎ ５５６７上でＩＳＯ１７８：２００１（Ｅ）に準拠して測定した。

熱変形温度（ＨＤＴ）は、ＩＳＯ７５に準拠して１．８０ＭＰａの荷重で求めた。

本発明の実施形態を下記の実施例においてさらに明確にする。これら実施例および比較例の組成物ならびにその評価結果を表１〜５に示す。

表１の結果から下記のことが明らかになる。

ポリアミド樹脂の量を６５％に保った場合、酸化亜鉛の量が増すにつれて振動減衰効果が増す傾向にある。ガラス繊維（すなわち繊維状強化剤）は本発明のノイズ減衰組成物の強化充填剤として働くために、ガラス繊維の量が減るにつれて引張弾性率および曲げ弾性率もまた低下する。したがってそのノイズ減衰組成物の特定の用途に応じて、この機械的性質の要求条件を満たす繊維状強化剤とポリアミド樹脂の適切な比率を選択し、次いで所望の減衰効果が得られるように酸化亜鉛の量を変えることによって本発明のノイズ減衰組成物を得ることができる。好ましくは、運搬用車両のパワートレインシステムに使用する用途の場合、本発明のノイズ減衰組成物におけるポリアミド樹脂と繊維状強化剤の比は、５５：４５〜８５：１５、より好ましくは６０：４０〜８０：２０、最も好ましくは６５：３５〜７５：２５である。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物においてポリアミド樹脂と繊維状強化剤の重量比は、５５：４５〜８５：１５、より好ましくは６０：４０〜８０：２０、最も好ましくは６５：３５〜７５：２５である。

実施例（Ｅ１〜Ｅ５）の熱変形温度（ＨＤＴ）データは、対照試料（Ｃ１）と同じか、それより高い温度を示し、これは本発明のノイズ減衰組成物が高温の要求条件を有する用途、例えば１５０℃前後に実用温度を有するパワートレインシステムに使用することができることを示唆している。

表２〜３の結果から下記のことが明らかになる。

Ｅ６〜Ｅ１０対Ｃ１の比較、およびＥ１１〜Ｅ１６対Ｃ２の比較から、酸化亜鉛を２〜１３重量％含有する組成物は、それぞれＣ１またはＣ２よりも大きい減衰損失係数（６２５Ｈｚ、１５６２Ｈｚ、および３１２４Ｈｚにおける）によって判断されるような振動減衰結果を効果的に実現した。ポリアミド樹脂対ガラス繊維の比は、Ｅ６〜Ｅ１０およびＥ１１〜Ｅ１６については６５：３５であり、結果として得られるノイズ減衰組成物は、それぞれの対照試料（Ｃ１またはＣ２）と比べて、まだ約９０〜１０５％の引張弾性率および曲げ弾性率を有することに注目されたい。

さらに本発明のノイズ減衰組成物（すなわちＥ７〜Ｅ９対Ｃ１）はまた、音波透過を２．５ｄＢまで効果的に減衰することができることを実証した。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物は、ノイズ減衰組成物の総重量を基準にして約１〜１５重量％の酸化亜鉛を含み、実質上からなり、含有し、その酸化亜鉛は６０ｎｍ未満の平均粒径を有するナノ粒子である。

表４の結果から下記のことが明らかになる。

Ｅ１７〜Ｅ２１対Ｃ３の比較、およびＥ２２対Ｃ２の比較から、酸化亜鉛ホイスカーを２〜９重量％含有する組成物は、Ｃ３またはＣ２よりも大きい減衰損失係数（６２５Ｈｚ、１５６２Ｈｚ、および３１２４Ｈｚにおける）によって判断されるような振動減衰結果を効果的に実現した。

実施例（Ｅ１７〜Ｅ２１およびＥ２２）と、そのそれぞれの対照実施例（Ｃ３またはＣ２）の引張弾性率および曲げ弾性率のデータを比較すると、酸化亜鉛の存在はノイズ減衰組成物の機械的特性に悪影響を与えなかった。

さらに本発明のノイズ減衰組成物（すなわちＥ１７〜Ｅ２１対Ｃ３）はまた、音波透過を３．８ｄＢまで効果的に減衰することができることを実証した。

一実施形態では本発明のノイズ減衰組成物は、ノイズ減衰組成物の総重量を基準にして約１〜１０重量％の酸化亜鉛を含み、または実質上からなり、または含有し、その酸化亜鉛はテトラポッド形酸化亜鉛ホイスカーである。

本発明を一般的な実施形態で例示し記述してきたが、本発明の精神から逸脱することなく様々な修正形態および置換形態があり得るので、本発明を、上記の詳細に限定することは意図しない。したがって、本明細書中で開示した本発明の修正形態および均等物は、通常の実験を用いて当業者が思いつくことができ、そのようなすべての修正形態および均等物は、別添の特許請求の範囲によって定められる本発明の精神および適用範囲の範囲内にあると考えられる。

Claims (16)

1. ノイズ減衰組成物であって、
   （ａ）約５０〜８５質量％のポリアミド、
   （ｂ）約５〜４５質量％の繊維強化剤、
   （ｃ）約１〜２５質量％の酸化亜鉛、および
   （ｄ）約０〜１５質量％の他の添加剤
   を含み、ここで質量％はノイズ減衰組成物の総質量に基づき、また組成物は難燃剤を実質上含まないという前提である、上記ノイズ減衰組成物。
2. ポリアミドが、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン６６／６、ナイロン４６、ナイロン１０１０、ナイロン１０、ナイロン１２、ナイロン１２１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン６６／６Ｔ、ナイロン６Ｔ／ＤＴ、ナイロンＭＸＤ−６、およびこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項１に記載のノイズ減衰組成物。
3. ポリアミドが、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン６６／６、またはこれらのブレンドであり、かつポリアミドの量が、ノイズ減衰組成物の総質量に基づいて５０〜７５質量％の範囲にある、請求項２に記載のノイズ減衰組成物。
4. 繊維強化剤が、ガラス繊維、炭素繊維、またはパラ−アラミド繊維である、請求項１に記載のノイズ減衰組成物。
5. 繊維強化剤がガラス繊維であり、かつ繊維強化剤の量が、ノイズ減衰組成物の総質量に基づいて２０〜４０質量％の範囲にある、請求項１に記載のノイズ減衰組成物。
6. ポリアミドと繊維強化剤の質量比が、５０：５０〜９５：５の範囲にある、請求項１に記載のノイズ減衰組成物。
7. 酸化亜鉛が、ナノ酸化亜鉛または酸化亜鉛ホイスカーから選択され、かつ酸化亜鉛の量が、ノイズ減衰組成物の総質量に基づいて約５〜１０質量％の範囲にある、請求項１に記載のノイズ減衰組成物。
8. 酸化亜鉛が、５〜１００ｎｍの範囲にある粒径を有するナノ酸化亜鉛である、請求項７に記載のノイズ減衰組成物。
9. 酸化亜鉛が、酸化亜鉛ホイスカーであり、かつマイクロメートル範囲のサイズを有する、請求項７に記載のノイズ減衰組成物。
10. 酸化亜鉛が、テトラポッド形酸化亜鉛ホイスカーであり、かつシランカップリング剤で表面処理されない、請求項７に記載のノイズ減衰組成物。
11. 酸化亜鉛の量が、ノイズ減衰組成物の総質量に基づいて約５〜１０質量％の範囲にある、請求項１に記載のノイズ減衰組成物。
12. 他の添加剤が、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線安定剤、染料および顔料を含めた着色剤、潤滑剤、耐加水分解剤、離型剤、鉱物、雲母、流れ調整剤、および鎖延長剤からなる群から選択される、請求項１に記載のノイズ減衰組成物。
13. 請求項１に記載のノイズ減衰組成物を含む成形品。
14. 運搬用輸送機関のノイズ減衰部品であり、運搬用輸送機関が自動車、航空機、または船である、請求項１３に記載の成形品。
15. 伝動システム中で使用される部品、吸気・排気装置中で使用される部品、冷却システム中で使用される部品、エンジンシステム中で使用される部品、電子制御燃料噴射システム中で使用される部品、およびボディー中で使用される部品からなる群から選択される、請求項１３に記載の成形品または請求項１４に記載のノイズ減衰部品。
16. 動力工具、電動機、および家電機器からなる群から選択される、請求項１３に記載の成形品。