JP2023138265A - 非拘束型制振材用の樹脂組成物、制振材料、及び制振性積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】非拘束型制振材に用いることで、高い制振性を示す非拘束型制振材用の樹脂組成物、制振材料、及び制振性積層体を提供する【解決手段】塩素含有熱可塑性樹脂と、塩素化パラフィンと、無機フィラーとを含む非拘束型制振材用の樹脂組成物であって、前記塩素含有熱可塑性樹脂１００重量部に対する前記塩素化パラフィンの総量が、１０００重量部以上５０００重量部未満であり、前記無機フィラーが鱗片状である非拘束型制振材用の樹脂組成物である。また、この非拘束型制振材用の樹脂組成物を含む制振材料、基材１０と、この非拘束型制振材用の樹脂組成物を含む制振性樹脂層１２と、を備える制振性積層体１である。【選択図】なし

Description

本発明は、非拘束型制振材用の樹脂組成物、制振材料、及び制振性積層体に関する。

従来から、制振材や遮音部材は、住宅、自動車、飛行機、船舶等の乗り物、ＯＡ製品筐体、家電製品等の筐体、配管等の輸送設備など、様々な分野において発生する振動、騒音を遮断、吸収させるために使用されている。制振材としては粘弾性を利用し、振動を効率よく熱に変換して吸収するような高分子材料を用いたものが用いられている。高分子材料の粘弾性を利用した制振材としては、粘弾性層を振動源に積層し、さらに振動源と接していない面に、金属等の弾性率の高い拘束層を積層した拘束型制振材がある。

拘束型制振材は、粘弾性層が基材（振動源）と拘束層との間で大きくせん断変形するため、高い損失正接を有する樹脂組成物を用いることで、高い制振性を得ることができる。例えば、特許文献１には、損失正接が３を超える制振材料、及び、この制振材料の作製に用いられる制振材料用樹脂組成物が記載されている。

特許第３３０６４１５号

拘束型制振材は、拘束層を有するため表面が曲面の対象物に対しては適応範囲が限られていた。そこで、施工面や曲面への追従性の点で、粘弾性層を振動源に積層するだけの非拘束制振材が用いられている。また、車両等においてはロボットによる吹付等が可能であることから非拘束型制振材が主に用いられている。

本発明は上記のことに鑑み、非拘束型制振材に用いることで、高い制振性を示す非拘束型制振材用の樹脂組成物、制振材料、及び制振性積層体を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討を重ねた。その結果、塩素含有熱可塑性樹脂と、塩素化パラフィンと、無機フィラーを含み、塩素含有熱可塑性樹脂１００重量部に対する塩素化パラフィンの総量が、１０００重量部以上５０００重量部未満であり、無機フィラーを鱗片状とすることにより、高い損失係数が得られる事を見出した。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［６］を提供するものである。
［１］塩素含有熱可塑性樹脂と、塩素化パラフィンと、無機フィラーとを含む非拘束型制振材用の樹脂組成物であって、前記塩素含有熱可塑性樹脂１００重量部に対する前記塩素化パラフィンの総量が、１０００重量部以上５０００重量部未満であり、前記無機フィラーが鱗片状である非拘束型制振材用の樹脂組成物。
［２］前記無機フィラーが、マイカ、あるいは黒鉛である［１］に記載の非拘束型制振材用の樹脂組成物。
［３］前記塩素含有熱可塑性樹脂が、塩素化ポリエチレンである、［１］又は［２］に記載の非拘束型制振材用の樹脂組成物。
［４］［１］から［３］のいずれかに記載の非拘束型制振材用の樹脂組成物を含む制振材料。
［５］基材と、前記基材の少なくとも一方の面に配置され、［１］から［４］のいずれかに記載の非拘束型制振材用の樹脂組成物を含む制振性樹脂層と、を備える制振性積層体。
［６］前記基材は、金属を含む［５］に記載の制振性積層体。

本発明によれば、非拘束型制振材に用いることで、高い制振性を示す非拘束型制振材用の樹脂組成物、制振材料、及び制振性積層体を提供することができる。

本発明の実施形態に係る制振性積層体を示す断面図である。

以下、本発明の非拘束型制振材用の樹脂組成物、制振材料、及び制振性積層体の実施の形態について詳細に説明するが、以下の説明は、本発明の実施形態の一例であり、本発明はこれらの内容に限定されない。また、本明細書において、数値範囲を表す「～」はその前後の数値を含む範囲を意味する。

［非拘束型制振材用の樹脂組成物］
本発明の非拘束型制振材用の樹脂組成物（以下、「制振材用の樹脂組成物」ということがある。）は、塩素含有熱可塑性樹脂と、塩素化パラフィンと、無機フィラーとを含む非拘束型制振材用の樹脂組成物であって、塩素含有熱可塑性樹脂１００重量部に対する塩素化パラフィンの総量が、１０００重量部以上５０００重量部未満であり、無機フィラーが鱗片状である。

（塩素含有熱可塑性樹脂）
本発明で用いられる塩素含有熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂を構成する元素として塩素を含むものである。塩素含有熱可塑性樹脂は、特に限定されないが、塩素原子を含有させたことによる効果を有効に発揮させるためには、塩素以外の構成元素との重量の差が大きいほうが好ましい。塩素含有熱可塑性樹脂としては、炭素、水素及び塩素から構成される樹脂が好ましく、具体的には、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂と塩化ビニリデン系樹脂の共重合体、塩素化ポリエチレン系樹脂、塩素化塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂と酢酸ビニル系樹脂の共重合体等が挙げられ、これらの中でも、塩素化ポリエチレン系樹脂がより好ましい。

塩素含有熱可塑性樹脂の塩素化度（全樹脂成分中の塩素含有量）は、２０～８０重量％であることが好ましく、２５～７５重量％であることがより好ましく、３０～７０重量％であることがさらに好ましい。塩素含有熱可塑性樹脂の塩素化度が２０重量％以上であると、塩素含有熱可塑性樹脂の結晶が成長し難くなり、大きな損失正接ｔａｎδを与える事から損失弾性率Ｇ’’の値が大きくなり、制振性能が向上する。また、塩素化度が８０重量％以下であると、分子間力が強くなりすぎず、同様に大きな損失正接ｔａｎδを与える事から損失弾性率Ｇ’’の値が大きくなり、制振性能が向上する。

また、塩素含有熱可塑性樹脂には、塩素以外の置換基、例えば、シアノ基、水酸基、アセチル基、メチル基、エチル基、臭素、フッ素等が含まれていてもよい。このような塩素以外の置換基の割合は５重量％以下が好ましい。５重量％を越えると、制振性能が低下してしまう可能性がある。

（塩素化パラフィン）
本発明で用いられる塩素化パラフィンは、特に限定されるものではないが、十分な制振性を得るため、塩素化度、及び、平均炭素数を以下の範囲とすることが好ましい。
本発明で用いられる塩素化パラフィンの塩素化度は、２０～９０重量％であることが好ましく、３０～８５重量％であることがより好ましく、４０～８０重量％であることがさらに好ましい。塩素化パラフィンの塩素化度が２０重量％以上であると、塩素含有熱可塑性樹脂の結晶が成長し難くなる。また、塩素化度が９０重量％以下であると、塩素含有熱可塑性樹脂の分子間力が強くなりすぎず、貯蔵弾性率Ｇ′が低くなる。従って、塩素化パラフィンの塩素化度を上記範囲とすることで、損失正接ｔａｎδの値が大きくなり、制振性能が向上する。

炭素数が１３以下の塩素化パラフィンは平成３０年に化審法の第一種特定化学物質に指定されているなど安全上の問題がある事から好ましくない。また炭素数が大きすぎると塩素化パラフィン添加により粘性を十分付与する事する事が出来ない。以上の事から本発明で用いられる塩素化パラフィンの平均炭素数は、１４～５０であることが好ましく、１４～２８であることがより好ましい。

本発明の制振材用の樹脂組成物に含まれる塩素化パラフィンの総量は、塩素含有熱可塑性樹脂１００重量部に対して１０００重量部以上５０００重量部未満であり、１０００重量部以上２５００重量部未満であることが好ましい。塩素化パラフィンの量が、塩素含有熱可塑性樹脂１００重量部に対して１０００重量部以上であると、損失正接ｔａｎδの値を大きくすることができ、制振性能が向上する。一方、塩素化パラフィンの量が、塩素含有熱可塑性樹脂１００重量部に対して５０００重量部未満であると、得られる制振材料、及び制振性積層体を構成する制振性樹脂層の機械的強度が強くなり、形状を保持し易くなる。

（無機フィラー）
本発明の制振材用の樹脂組成物は、無機フィラーを含有する。無機フィラーは、制振材用の樹脂組成物の制振性能向上のために用いられる。

本発明に用いられる無機フィラーの形状は、鱗片状である。無機フィラーを鱗片状とすることで、振動が加わった際に、鱗片状の無機フィラーと樹脂の界面におけるエネルギー損失が大きくなり、高い制振性能を発現することができる。
なお、鱗片状とは、薄い板状で最大寸法に対して厚みが極端に小さい形状、かつ最大寸法（長径）を厚みで除した値（長径／厚み）であるアスペクト比が１０以上となる形状である。
また、鱗片状フィラーのアスペクト比は、２０以上であることがより好ましく、５０以上であることが望ましい。無機フィラーのアスペクト比は、複数の無機フィラーの平均アスペクト比であることが好ましく、任意に選択した５０個の各無機フィラーを電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、各無機フィラーの長径／厚みの平均値を算出することにより求めることができる。

本発明に用いられる無機フィラーとしては、例えば、マイカ、黒鉛、タルク、ワラストナイト、酸化チタン、セピオライト、炭酸カルシウム、シリカ、ガラスビーズ、アルミナ、硫酸バリウム、ガラスファイバー、セルロースファイバー、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイルなどが挙げられ、これらの中でもマイカを用いることが好ましい。

本発明の制振材用の樹脂組成物に含まれる無機フィラーの量は、塩素含有熱可塑性樹脂１００重量部に対して５００～５０００重量部が好ましく、１０００～２５００重量部がより好ましい。無機フィラーの量が、塩素含有熱可塑性樹脂１００重量部に対して５００重量部以上であると貯蔵弾性率を向上させることで制振性を向上させることができ、５０００重量部以下であると基材に対しての塗布を容易に行うことができる。

（その他添加成分）
本発明の制振材用の樹脂組成物は、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じてその他の添加成分を含有させることができる。その他の添加成分としては、制振材料に粘着性を付与するためロジン系化合物等を含有させることができる。ロジン系化合物は、ロジン金属塩、ロジンエステル等が使用できる。

また、制振材用の樹脂組成物の成形の際の熱安定剤として、錫系安定剤を含有させることができる。錫系安定剤は、特に限定されず、ジアルキル錫マレート、ジアルキル錫ビス（モノアルキルマレート）、ジブチル錫マレートポリマー、ジアルキル錫ラウレート、ジアルキル錫メルカプト、ジアルキル錫ビス（メルカプト脂肪酸エステル）、ジアルキル錫サルファイド、ジオクチル錫マレートポリマー等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

また、その他必要に応じて、可塑剤、充填材、滑剤、収縮防止剤、結晶核剤、着色剤（顔料、染料等）、紫外線吸収剤、酸化防止剤、老化防止剤、補強剤、難燃助剤、帯電防止剤、界面活性剤、加硫剤、及び表面処理剤などを含有させることができる。

本発明の制振材用の樹脂組成物によれば、振動が加わった際に、鱗片状のフィラーと樹脂の界面におけるエネルギー損失が大きくなり、高い制振性能を発現することができる。また、鱗片状のフィラーを適量添加する事により貯蔵弾性率を向上させることで、高い損失係数を得る事ができる。

［制振材料］
本発明の制振材料は、上記の制振材用の樹脂組成物を賦形することにより得られる。制振材料の形状は特に限定されず、シート状、板状、棒状、ブロック状であってもよいが、シート状である制振シートが好ましい。なお、「シート」とは、厚みに基づく厳密な意味に拘泥されるものではなく、通常「フィルム」と呼ばれる薄手のものや、「プレート」と呼ばれる厚手のものも含むものとする。制振シートの厚みは特に限定されるものではないが、薄すぎると制振効果が小さくなる可能性があり、厚すぎると振動の発生源等に施工する際の取扱いが不便になる可能性があり、０．０５～５０ｍｍが好ましい。

［制振性積層体］
次に、本発明の実施形態に係る制振性積層体について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る制振性積層体を示す断面図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る制振性積層体１は、基材１０と、基材１０の一方の面に配置された制振性樹脂層１２を有する。制振性樹脂層１２は、上記制振材用の樹脂組成物を含んで構成される。

制振性積層体１の厚みは任意であってよいが、薄すぎると十分な制振性を得ることができず、厚すぎると重量が重くなり施工性が悪くなるので、１ｍｍ～５０ｍｍであることが好ましく、２ｍｍ～４０ｍｍであることがより好ましく、３ｍｍ～３０ｍｍであることがさらに好ましい。

（基材）
基材１０は、高い弾性率を有する材料であれば、特に限定されない。基材１０としては、例えば、鉛、鋼材（ステンレス鋼を含む）、銅、アルミニウム等の金属材料；コンクリート、石膏ボード、大理石、スレート、砂、ガラス等の無機材料などが挙げられる。これらは、単独で用いられてもよいし、２種類以上併用されてもよい。

基材１０の厚みは、任意であってよいが、薄すぎると十分な制振性を得ることができず、厚すぎると重量が重くなり施工性が悪くなるので、５０μｍ～５０ｍｍであることが好ましく、１００μｍ～４０ｍｍであることがより好ましく、２００μｍ～３０ｍｍであることがさらに好ましい。

（制振性樹脂層）
制振性樹脂層１２は、上述した制振材用の樹脂組成物により形成される。制振性樹脂層１２の形成方法は、特に限定されず、例えば押出成形法、カレンダー成形法、溶剤キャスト法等の一般的なシート成形方法であってよいが、共押出連続生産が可能なマルチマニホールド法又はフィードブロック法による押出成形法が、生産性の観点から好ましい。制振性樹脂層１２は、基材１０に制振材用の樹脂組成物を塗布して成型してもよく、制振材用の樹脂組成物を成型した後、基材１０を配置してもよい。

制振性樹脂層１２の厚みは、基材１０の厚みに対して０．５～５倍である事が好ましく、１～３倍である事が好ましい。制振性樹脂層１２の厚みが上記範囲内であることで、制振性を発揮することができ、振動の吸収又は低減を良好に行うことができる。なお、制振性樹脂層１２の厚みは、制振性積層体１内において全て同じである必要はなく、上記範囲内であれば制振性積層体１内において異なる厚みを有していてもよい。

なお、図１に示す実施形態の制振性積層体１は、基材１０の一方の面にのみ制振性樹脂層１２が配置されているが、本発明はこれに限定されず、基材１０の両方の面に制振性樹脂層１２が配置された構成としてもよい。

＜制振性積層体の使用要領＞
制振性積層体１の使用要領について説明する。制振性積層体１は、対象となる部材（以下「施工部材」という）に粘弾性樹脂を用いて貼着一体化させて用いられる。本発明の制振性積層体は、非拘束型制振材として用いられるため、施工部材と反対側の面が制振性樹脂層１２とすることが好ましい。すなわち、基材１０の一方の面に制振性樹脂層１２が配置されている場合は、基材１０と施工部材が貼り付けられて用いられる。基材１０の両方の面に制振性樹脂層１２が配置されている場合は、制振性樹脂層１２と施工部材が貼り付けられて用いられる。施工部材としては、特に限定されず、例えば、自動車、鉄道、船舶及び航空機などの輸送機器の構成部材、建築物の構成部材（例えば、外壁部材、内装部材、天井部材など）、産業機械などの産業機器の構成部材、コンピューターなどのＯＡ機器の構成部材、洗濯機、冷蔵庫などの家電製品の構成部材などが挙げられる。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

実施例及び比較例で使用した材料及び測定方法について説明する。
［塩素含有熱可塑性樹脂］
塩素含有熱可塑性樹脂として、塩素含有量４５重量％の塩素化ポリエチレン（昭和電工社製、品番「ＳＤＭ―４５１Ｂ」）を用いた。
［塩素化パラフィン］
塩素化パラフィンとして、平均炭素数２５、塩素含有量５０重量％の塩素化パラフィン（東ソー社製、品番「トヨパラックスＡ５０」）、平均炭素数２６、塩素素含有量７１．５重量％の塩素化パラフィン（味の素ファインテクノ社製、品番「エンパラ７０」）を用いた。
［粘着付与剤］
粘着付与剤として、ロジンエステル（荒川化学工業社製、品番「ＫＥ－３５９」）を用いた。
［安定剤］
安定剤として、錫系安定剤（日東化成社製、品番「ＴＶＳ＃８５７０」）を用いた。
［無機フィラー］
無機フィラーとして、表１に記載のものを用いた。

［樹脂組成物］
表２に示された配合比に従ってＰＥ製のカップ中に各材料を秤量して１４０℃でロール機で混錬して実施例１～５及び比較例１の制振材用の樹脂組成物を得た。

［測定方法］
（損失係数測定）
実施例１～５及び比較例１の制振材用の樹脂組成物を、表面を離型処理したポリエチレンテレフタレートの間に挟み、熱プレスによって厚み１．５ｍｍのシート状樹脂組成物に成型した。
幅１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、厚み１．５ｍｍのアルミニウム板の上に同型のシート状樹脂組成物をのせ、離型紙を介して手で軽く押さえて損失係数評価用試験片を作製した。これを、ＪＩＳ Ｋ７３９１に基づいて、中央加振法により２次共振周波数、及び３次共振周波数における損失係数を算出した。

（粘弾性評価）
上記のシート状樹脂組成物の貯蔵弾性率Ｇ’、損失弾性率Ｇ’’及び損失正接ｔａｎδを、粘弾性測定器（Ａｃｔｏｎ Ｐａａｒ社製 ＭＣＲ１０２）を用いて、温度１０℃、２０℃、３０℃で周波数１～１００Ｈｚ、ひずみ０．０５％の条件で測定した。これを２０℃に対する測定結果を基準に、連続したカーブを得られるように１０℃、３０℃に対する測定結果の時間軸をシフトさせる事でマスターカーブを得た。
当該マスターカーブにおいて損失正接ｔａｎδが極大となる周波数を求め、その周波数における貯蔵弾性率Ｇ’、損失弾性率Ｇ’’、および損失正接ｔａｎδの極大値を求めた。

表２の記載から明らかなように、実施例１から実施例５の制振材用の樹脂組成物から得られた損失係数評価用試験片（制振積層体）は、比較例１の制振材用の樹脂組成物から得られた損失係数評価用試験片と比較して、いずれの周波数においても高い損失係数を示しており、良好な制振性を示していることが確認できた。

１：制振性積層体
１０：基材
１２：制振性樹脂層

Claims (6)

1. 塩素含有熱可塑性樹脂と、塩素化パラフィンと、無機フィラーとを含む非拘束型制振材用の樹脂組成物であって、
   前記塩素含有熱可塑性樹脂１００重量部に対する前記塩素化パラフィンの総量が、１０００重量部以上５０００重量部未満であり、
   前記無機フィラーが鱗片状である非拘束型制振材用の樹脂組成物。
2. 前記無機フィラーが、マイカ、あるいは黒鉛である請求項１に記載の非拘束型制振材用の樹脂組成物。
3. 前記塩素含有熱可塑性樹脂が、塩素化ポリエチレンである、請求項１又は２に記載の非拘束型制振材用の樹脂組成物。
4. 請求項１又は２に記載の非拘束型制振材用の樹脂組成物を含む制振材料。
5. 基材と、前記基材の少なくとも一方の面に配置され、請求項１又は２に記載の非拘束型制振材用の樹脂組成物を含む制振性樹脂層と、を備える制振性積層体。
6. 前記基材は、金属を含む請求項５に記載の制振性積層体。