JP2714655B2 - 磁性複合型制振材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は振動発生源への取付け作業性、装着性や振動
減衰性に優れた制振材、より詳しくは磁性材層と拘束材
層の中間に粘弾性材層をサンドウイッチした３層構造の
制振材であって、振動発生源に直接磁性材層の磁力によ
り取付けを可能とした磁性複合型制振材に関するもの
で、（ア）自動車、鉄道の航空機等の乗物、（イ）事務
機器、（ウ）電気製品或いは（エ）建材等の振動部材に
対し、０〜100℃の温度範囲、特に常温付近で優れた制
振性、ひいては騒音低減性を有する磁性複合型制振材を
提供するものである。 （従来の技術） 近年、自動車、鉄道や航空機等の乗物、建物の床、屋
根、階段、壁や柱等、事務機器、電気製品等の振動やこ
れによる騒音等の対策が緊急課題としてクローズアップ
されており、その対策として現在までに多くの制振材料
が提案されまた上市されている。 また、その施工手段も数多く提案されている。 それらを大別すると２つの方法がある。 即ちその一つの方法は振動発生体自体を粘弾性組成物
を２枚の鋼板の間に挟み込んだ制振鋼板で作製して、発
生振動自体を抑制する方法であり、もう１つの方法は制
振材料を振動騒音発生源に後加工で取付けて発生する振
動を減衰させる方法である。 本発明は後者の後加工で騒音発生源に制振材を取付け
る方法に属するものである。 （発明が解決しようとする問題点） 従来の後加工による制振方法はアスファルト或は塩化
ビニル樹脂等とマイカ等の充填材の配合組成物をシート
状に形成した制振材を、振動騒音発生源に粘着剤や接着
剤等で接合する、またはボルト等で機械的に接合する方
法がとられている。 この従来技術の問題点としては次の点で指摘されてい
た。 （１）制振材の制振性能は制振材重量と密接な関係にあ
り、この方法で高性能を発現させるには制振材重量を増
やす必要があり、そのため構造体全体の重量が増加して
しまう。 （２）後加工で取付ける方法が粘着剤や接着剤を用いる
ため、取付けの位置合せが難しいばかりでなく周囲を汚
染しやすい。 （３）接合させる振動発生源に油や埃等が付着している
場合は取付けが極めて困難になる。 （問題を解決するための手段） 本発明の目的はこの従来の制振材の欠点を改良し、軽
量で且つ取付け作業が簡便な振動減衰能力に優れた制振
材を提供することにある。 本発明者らは鋭意研究検討を進めた結果、磁性を有す
る材料層と拘束材層との中間に低粘度の粘弾性材料層を
サンドウイッチした複合型制振材がこの解決に極めて有
効であることを見出し、本発明に到達したものである。 即ち、本発明は磁性材層（Ａ）と拘束材層（Ｃ）の中
間に常温で軟質、且つ粘着性を有する粘弾性材層（Ｂ）
を挿入してなる３層構造の磁性複合型制振材を提供する
ものであり、第１図にその断面図を示す。 図中、は拘束材層（Ａ）であり、は磁性材層
（Ｃ）であって、この間に粘弾性材層（Ｂ）が介在し
ている。 以下、その詳細に就いて説明する。 磁性材層（Ａ）には、一般的にはゴム磁石、プラスチ
ック磁石または粘性磁石等が使用される。 これらはゴムやプラスチック等の柔軟性を有する材料
をベースにして、それらの中に磁性粉体を混練り、シー
ト状に成形後、着磁することにより形成される。 この材料の特性としては動的弾性率（Ｅ′）が、−10
℃〜40℃の温度範囲で５×10⁸〜５×10¹⁰dyne/cm²で、
損失正接（Tanδ）が0.2以上の特性を有する材料が用い
られる。 このベースポリマーとなゴム成分としては、天然ゴ
ム、および合成ゴムが用いられる。 この合成ゴムの例としては、ポリブタジエンゴム、ポ
リクロロプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴ
ム、ブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、ポリイ
ソプレンゴム、イソブチレン−イソプレン共重合ゴム、
ハロゲン化−イソブチレン−イソプレン共重合ゴム、ア
クリルゴム、シリコンゴム、エチレン−プロピレン−ジ
オレフィン三元共重合ゴムやポリノルボルネンゴム等が
あげられる。 またプラスチック材の例としては、ウレタン樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ブタジエン−アクリ
ロニトリル−スチレン共重合樹脂、塩化ビニル樹脂、ポ
リスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹
脂やエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂等の熱可塑性樹脂
があげられる。 また、ゴムに軟化剤や粘着付与剤を混合したゴム系粘
着材や、アクリルエステルの重合体であるアクリル系粘
着材等もベース材料として有効である。 なお、上記の各材料は未架橋のものであってもよく、
また架橋剤により架橋してもよい。 次にベースポリマーに混合される磁性材としては、磁
性酸化物であるフェライトが使用される。その具体例と
してはFe₂O₃を主成分として、Mn、Ba、Zn、Sr、CoやNi
等の元素を含む化合物のフェライトがあげられる。 中でもBa−フェライト、Co−フェライトやSr−フェラ
イト等のハードフェライトと呼ばれてる磁性材がより好
ましい。 以上の磁性材の中でも、天然ゴムおよび合成ゴムに、
可塑剤、軟化剤或いは粘着付与剤を混合したゴム組成物
とフェライトを混合した磁性材が、振動発生体への取付
け性および密着性ともに優れており、より好適に用いる
ことができる。 以上の組成で構成された磁性材料をシート状に成形
後、着磁装置により磁束密度10〜1000ガウス、より好ま
しくは50〜400ガウスの範囲の磁力特性を有するように
着磁した磁性材が好適で、またその厚みは0.1〜1.0mmの
範囲が好ましい。 この磁性材は磁力により振動発生体への取付け作業性
に優れるが、磁性材自身、特定の粘弾性特性を有してい
るため、単体の非拘束型の制振材になり、更に拘束材と
組合わせることにより拘束型の優れた制振材となるもの
である。 次に粘弾性材料層（Ｂ）には測定温度範囲−10〜40度
で動的弾性率（Ｅ′）が、５×10⁴〜１×10⁷dyne/cm
²で、損失正接（Tanδ）が0.5以上の特性を有する材料
が用いられる。 この材料としては、ゴム系粘着材やアクリル系粘着材
料の粘着性を有する材料が好適である。 ゴム系粘着材は、天然ゴムまたは合成ゴムに天然系オ
イル、石油系オイルやポリブテン等の軟化剤やロジンや
石油系樹脂等の粘着付与剤を混合して調製できる。 アクリル系粘着剤としては（ア）炭素数が４〜10のア
ルキル基のアクリル酸アルキルエステル（イ）低級アル
キル基のアクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸ア
ルキルエステル、酢酸ビニル、塩化ビニリデン、スチレ
ンまたはアクリロニトリル等の共重合可能なモノマーと
（ウ）アクリル酸その他のカルボン酸基含有モノマー、
水酸基含有モノマーまたは酸アミド等の３成分の共重合
体が好適に用いられる。 またこれらを更にイソシアナート化合物、エポキシ化
合物、過酸化物や光増感剤等で部分架橋したものも使用
できる。 なお、形状は厚みが0.02〜0.30mmのシート状粘弾性材
が好ましい。 次に拘束材層（Ｃ）としては、−30〜100℃の温度範
囲で動的弾性率（Ｅ′）が５×10¹⁰〜５×10¹²dyne/cm²
の範囲の金属が用いられる。 その具体例としては、鉄、アルミニウム、ステンレス
スチール、銅及び黄銅等があげられる。 形状的には厚みが0.05〜1.00mmの範囲の箔が好適に使
用される。 本発明の磁性複合型制振材は以上の各シート状材料を
ラミネート装置等により積層、結合することにより製造
することができる。 なお本発明の狙いは、軽量で取付け作業が容易で、且
つ振動減衰特性の優れた複合型制振材を提供することで
あり、拘束材層をできるだけ薄く且つ密度の小さい材料
とし、更に磁性材層もより薄くすることにより実用化上
もより特徴のある制振材を提供することができる。 以下実施例により、より具体的に説明する。 （実施例） 最初に制振材の性能評価のために用いた試験法につい
て簡単に説明する。 供試試料を油面鋼板（又は脱脂鋼板）である厚み0.8m
mの冷延鋼板に載置貼合せて、振動発生源への取付け作
業性、密着性及び振動減衰性を測定した。 その載置貼合せた状態を第２図に示す。 （ア）密着力試験法 （ａ）剪断密着力は引張速度5mm/分で測定した。 （ｂ）剥離密着力は引張速度5mm/分で測定した。 （イ）振動減衰性 メカニカルインピーダンス法を用いて振動減衰能力の
尺度である損失係数（η）を測定。 （実施例１〜３、比較例１、参考例１〜３） 磁性材層は、第１表に示すゴム系磁性材（No.1）、プ
ラスチック性磁性材（No.2）および粘着材系磁性材（N
o.3）の３種類の配合材料を、0.4mmの厚みにシート成形
し、着磁装置にて150〜200ガウスの磁束密度になるよう
に着磁調製した。 粘弾性材層としては、アクリル系粘着材を用いた。 その内容は２−エチルヘキシルアクリレート70部、酢
酸ビニル25部とメタクリル酸５部の混合物を過酸化ベン
ゾイルを触媒として共重合させ たものを、厚み0.05mmのシートに成形して用いた。 拘束層としては、厚み0.1mmのアルミニウム箔を使用
した。 これらを３層構造にラミネート成形し、複合型制振材
を調製した。 なお、従来との比較にあっては、厚さ0.8mmの鉄板を
比較例とし損失係数を測定した。 また、参考例として、磁性材（配合No.1〜No.3）と拘
束材層の２層を組合わせたものを用いた。 テストした制振材の構成を第２表の上段に、その性能
評価結果を第２表の下段と第３図に示す。 この結果より次のことが明らかである。 （１）実施例１〜３の３層構造の複合型制振材は、比較
例１に示す鉄板のみの場合と比べ、はるかに高い振動減
衰性を示す損失係数が得られた。 そして一方、参考例１〜３の２層構造の複合制振材も
比較例１とは格段の振動減衰効果はあるものの、実施例
１〜３はこれよりも優れた振動減衰性を示す。 （２）磁性材層（Ａ）の磁力により、脱脂鋼板は勿論の
こと油面鋼板ともよく接合する。 （３）第３図より、比較例１との対比において、実施例
１〜３は、広範囲の振動周波数に対して優れた振動減衰
性を示し、参考例１〜３においても従来にない相当の振
動減衰性を有することが判る。 （実施例４） 粘弾性材層（Ｂ）として第３表に示す配合No.4のゴム
系粘弾性材料を用い、磁性材層として粘着材系磁性材
（第１表の配合No.3）及び拘束材層にアルミニウム箔を
用いた場合の結果を第４表と第４図に示す。 この結果より、中間層の粘弾性材層をゴム系粘弾性材
に変えても優れた性能が得られることが判る。 （実施例５〜６、参考例４〜５） 拘束材層として、アルミニウム、ステンレススチール
とポリエステル材質の箔を用い、磁性材層として第１表
の配合No.3の粘着材系磁性材、及び中間層の粘弾性材層
には実施例１〜３と同一のアクリル系粘弾性材を用いた
制振材の性能を第５表と第５図に示す。 この結果より、供試の制振材は、性能がすべて優れて
おり、供試のものはいずれも拘束材層用としても良好な
材質であることが明白である。 なお、参考例４〜５として、実施例５〜６と同一材料
で、中間層の粘弾性材層（Ｂ層）を除いた ２層とした複合制振材をもって制振性能を対比した。こ
の場合も大きな減衰性能を示し、従来のものよりも効果
は優れているが実施例程ではない。 （実施例７、比較例２） 非拘束型制振材（従来の方式）を比較例２とし、磁性
複合型制振材を実施例７として、制振材の重量及び厚み
対比で制振性能を評価した。その結果を第６表に示す。 この結果から、本発明の制振材は従来の制振材対比約
1/2の重量、約1/3の厚みで同等の制振性能を有すること
が判る。 （発明の効果） 本発明の完成により以下のような優れた制振材が得ら
れることとなり、その利用価値は極めて高い。 （１）極めて振動減衰性の優れた制振材の製造が可能と
なった。 （２）この制振材は広範囲の振動周波数に対して優れた
振動減衰性を有する。 （３）加えて、この制振材は軽量で且つ振動発生 源への取付け性も簡便であり、加えて装着性も優れてい
る。 （４）貼着面に油等が附着汚染していても接合性は良好
である。 （５）そのため、多分野での振動発生源に対する制振
材、ひいては防音材としての利用展開が期待される。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の磁性複合型制振材の断面図、第２図は
本発明の磁性複合型制振材の性能評価のため、油面鋼板
（又は脱脂鋼板）に載置・貼着した時の状態断面図、第
３図〜第５図は実施例、参考例及び比較例の振動周波数
対比の振動減衰性（損失係数）を示すグラフである。 符号の説明 ；拘束材層（Ａ） ；粘弾性材層（Ｂ） ；磁性材層（Ｃ） ；油面鋼板（又は脱脂鋼板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−12496（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−96313（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．磁性材層（Ａ）と拘束材層（Ｃ）の中間に常温で軟
   質、且つ粘着性を有する粘弾性材層（Ｂ）を挿入してな
   る３層の磁性複合型制振材であって、磁性材層（Ａ）の
   磁束密度が、10〜1000ガウス、−10〜40℃の温度範囲で
   動的弾性率（Ｅ′）が５×10⁸〜５×10¹⁰dyne/cm²、且
   つ損失正接（Tanδ）が0.2以上の特性値を有し、且つそ
   の厚みが0.1〜1.0mmの範囲、粘弾性材層（Ｂ）の動的弾
   性率（Ｅ′）が、−10〜40℃の温度範囲で５×10⁴〜１
   ×10⁷dyne/cm²で、且つ損失正接（Tanδ）が0.5以上の
   特性値を有し、その厚みが0.02〜0.30mmの範囲、拘束材
   層（Ｃ）の動的弾性率（Ｅ′）が、−30〜100℃の温度
   範囲で５×10¹⁰〜５×10¹²dyne/cm²の特性値を有する金
   属の材質からなり、その厚みが0.05〜1.00mmの範囲にあ
   ることを特徴とする磁性複合型制振材。 ２．磁性材層（Ａ）が天然ゴムまたは合成ゴム、可塑
   剤、軟化剤、粘着付与剤と磁性粉体とを混合して成るゴ
   ム組成物であり、−10〜40℃の温度範囲でその剪断密着
   力が、10g/cm²以上の特性値を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の磁性複合型制振材。 ３．粘弾性材層（Ｂ）の主成分がアクリル系粘着材また
   はゴム系粘着材であり、−10〜40℃の温度範囲でその剪
   断密着力が100g/cm²以上の粘着性を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の磁性複合型制振材。