JP4384929B2

JP4384929B2 - 減衰材料

Info

Publication number: JP4384929B2
Application number: JP2004067894A
Authority: JP
Inventors: 達也青木; 隆司佐藤
Original assignee: Shishiai KK
Current assignee: Shishiai KK
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: JP2005255800A

Description

本発明は、振動エネルギー、衝撃エネルギー等のエネルギーを減衰する減衰性能を有する減衰組成物に関するものである。さらに詳しくは、例えば制振材料、衝撃吸収材料として、自動車、内装材、建材、家電機器等に適用される減衰材料に関するものである。

従来より、この種の減衰材料としては、合成樹脂にその双極子モーメント量を増大させる活性成分を配合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この減衰材料では、活性成分の配合によって減衰材料おける損失正接（ｔａｎδ）の値を向上させている。

この種の減衰材料では、損失正接の値が高いほど、振動エネルギー吸収性能、衝撃エネルギー吸収性能等の減衰性能が高まることが知られている。また、この種の減衰材料では、損失正接のピーク温度が使用時の温度領域（例えば、−４０℃〜＋４０℃）に存在すると、減衰性能が一層発揮されることが知られている。この損失正接のピーク温度は、合成樹脂のガラス転移点に起因して発現する。従って、合成樹脂のガラス転移点が使用時の温度領域に存在すると、得られる減衰材料の減衰性能は発揮され易くなる。そこで、特許文献１では使用時の温度領域にガラス転移点が存在する合成樹脂を用いることが提案されている。
特許第３３１８５９３号公報

ところが、上記特許文献１に記載の技術では、使用時の温度領域において減衰性能を向上させるには、合成樹脂のガラス転移点を考慮したり、その合成樹脂に対して有効な添加剤を選択したりする必要がある。従って、減衰性能を容易に向上させることが困難であるという問題があった。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、使用時の温度領域における減衰性能を容易に向上させることができる減衰材料を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の減衰材料は、汎用樹脂に（Ａ）ジフェニルアクリレート基を有する化合物及び（Ｂ）ベンゾトリアゾール基を有する化合物の各成分を含有してなることを要旨とする。

請求項２に記載の発明の減衰材料では、請求項１に記載の発明において、前記（Ａ）成分として、エチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレートを含有してなることを要旨とする。

請求項３に記載の発明の減衰材料では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記（Ｂ）成分として、２−［２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″−テトラハイドロフタルイミドメチル）−５′−メチルフェニル］ベンゾトリアゾールを含有してなることを要旨とする。

請求項４に記載の発明の減衰材料では、請求項３に記載の発明において、前記（Ｂ）成分として、２−（２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル）ベンゾトリアゾールを含有してなることを要旨とする。

請求項５に記載の発明の減衰材料では、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記汎用樹脂、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の合計１００重量部のうち、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の合計含有量が２〜２０重量部であることを要旨とする。

請求項６に記載の発明の減衰材料では、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との重量比が７：３〜１：９であることを要旨とする。

請求項７に記載の発明の減衰材料では、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記汎用樹脂は、エチレン／酢酸ビニル共重合体であることを要旨とする。

本発明の減衰材料によれば、使用温度領域における減衰性能を容易に向上させることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を詳細に説明する。
本実施形態における減衰材料は、汎用樹脂に（Ａ）ジフェニルアクリレート基を有する化合物及び（Ｂ）ベンゾトリアゾール基を有する化合物の各成分を含有している。

汎用樹脂は、減衰材料の母材として含有され、汎用樹脂としてはポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／アクリル酸共重合体、エチレン／アクリル酸エステル共重合体、エチレン／メタクリル酸共重合体、エチレン／メタクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル／スチレン共重合体、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂共重合体等が挙げられる。エチレン／アクリル酸エステル共重合体としては、エチレン／アクリル酸メチル共重合体、エチレン／アクリル酸エチル共重合体等が挙げられる。エチレン／メタクリル酸エステル共重合体としては、エチレン／メタクリル酸メチル共重合体、エチレン／メタクリル酸エチル共重合体等が挙げられる。

これらの汎用樹脂は単独で配合してもよく、二種以上を組み合わせて配合してもよい。これらの汎用樹脂の中でも、（Ａ）及び（Ｂ）成分による減衰性能の向上効果が高いことから、好ましくはエチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／アクリル酸共重合体、エチレン／アクリル酸エステル共重合体、エチレン／メタクリル酸共重合体及びエチレン／メタクリル酸エステル共重合体から選ばれる少なくとも一種、より好ましくはエチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／アクリル酸共重合体及びエチレンアクリル酸エステル共重合体から選ばれる少なくとも一種、さらに好ましくはエチレン／酢酸ビニル共重合体又はエチレンアクリル酸共重合体、最も好ましくはエチレン／酢酸ビニル共重合体である。

エチレン／酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニル含有量は、好ましくは５〜７０質量％、より好ましくは１０〜６０質量％、さらに好ましくは２０〜５０質量％である。この含有量が５質量％未満であると、低温使用時において亀裂や割れが発生し易くなるおそれがある。一方、７０質量％を超えると、成形性が悪化するおそれがある。また、エチレン／酢酸ビニル共重合体のＭＦＲ（ＭｅｌｔＦｌｏｗＲａｔｅ、ＪＩＳＫ６７３０に準拠）は、好ましくは１〜１００ｇ／ｍｉｎ、より好ましくは２〜５０ｇ／分、さらに好ましくは５〜３０ｇ／分である。このＭＦＲが１ｇ／分未満の場合、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の配合が困難となるおそれがある。一方、１００ｇ／分を超える場合、成形性が十分に得られないおそれがある。なお、エチレン／酢酸ビニル共重合体のガラス転移点は、−２３℃〜−３１℃程度である。

（Ａ）ジフェニルアクリレート基を有する化合物及び（Ｂ）ベンゾトリアゾール基を有する化合物は、汎用樹脂の双極子モーメントを増大させるために配合される。ここで、減衰材料中において、（Ａ）及び（Ｂ）成分の分子は、双極子として存在する。この減衰材料に外部から振動エネルギー、衝撃エネルギー等が伝播すると、双極子が回転したり、その位相がずれたりし、双極子に変位が生じる。変位が生じた双極子は、不安定な状態となるため、元の安定な状態に戻ろうとする。この双極子の復元作用によって振動エネルギー、衝撃エネルギー等のエネルギー消費が生じるため、減衰材料の減衰性能が発揮されるようになっている。

（Ａ）成分としては、エチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレート（ＥＣＤＰＡ）、オクチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレート（ＯＣＤＰＡ）等が挙げられ、これらは単独で配合してもよく、二種以上を組み合わせて配合してもよい。（Ａ）成分の中でも、優れた減衰性能を発揮させ易いことから、好ましくはエチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレートである。

（Ｂ）成分としては、ベンゼン環にアゾール基が結合したベンゾトリアゾールを母核とし、これにフェニル基が結合したものであって、２−［２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″−テトラハイドロフタルイミドメチル）−５′−メチルフェニル］ベンゾトリアゾール（２ＨＰＭＭＢ）、２−（２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール（２ＨＭＰＢ）、２−（２′−ハイドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＢＭＰＣＢ）、２−（２′−ハイドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＤＢＰＣＢ）、２−（２′−ハイドロキシ−５′−ｔ−オクチルフェノール）ベンゾトリアゾール（２ＨＯＰＢ）等が挙げられる。これらの（Ｂ）成分は、単独で配合してもよく、二種以上を組み合わせて配合してもよい。（Ｂ）成分の中でも、優れた減衰性能を発揮させ易いことから、２−［２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″−テトラハイドロフタルイミドメチル）−５′−メチルフェニル］ベンゾトリアゾール（２ＨＰＭＭＢ）又は２−（２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール（２ＨＭＰＢ）が好ましく、これら２ＨＰＭＭＢ及び２ＨＭＰＢの両成分を含有させることが一層好ましい。

（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計含有量は、汎用樹脂、（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計を１００重量部としたとき、好ましくは２〜２０重量部、より好ましくは５〜１８重量部、さらに好ましくは８〜１５重量部である。（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計含有量が２重量部未満の場合、減衰性能を十分に向上することが困難となるおそれがある。一方、２０重量部を超えると、減衰性能をさらに向上させることが困難であることに加え、減衰材料の成形性が悪化するおそれがある。

（Ａ）成分と（Ｂ）成分との重量比（重量比＝［（Ａ）成分の重量］：［（Ｂ）成分の重量］）は、好ましくは７：３〜１：９、より好ましくは３：２〜１：４である。この重量比よりも（Ａ）成分が多い場合及び（Ｂ）成分が多い場合、減衰性能を十分に向上することが困難となるおそれがある。

この減衰材料には、その他の成分として、充填剤、難燃剤、腐食防止剤、着色剤、酸化防止剤、制電剤、安定剤、湿潤剤等を必要に応じて適宜配合することもできる。充填剤としては、炭酸塩、水酸化物、酸化物、ケイ酸塩やケイ酸、合成ケイ酸、繊維状充填剤、バルン状充填剤、有機充填剤、再生ゴム、ゴム粉、エボナイト粉末、石油系軟化剤、サブ（ファクチス）、マイカ等が挙げられる。炭酸塩としては沈降性炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等、酸化物としては水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等、ケイ酸塩としてケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム等、合成ケイ酸塩としては含水ケイ酸カルシウム（タルク）、含水ケイ酸アルミニウム、含水ケイ酸、無水ケイ酸等、繊維状充填剤としてはアスベスト、鉱物繊維、ゾノトライト、チタン酸カリ、エレスタダイト等、バルン状充填剤としてはガラスバルン、フライアッシュバルン等、有機充填剤としてはハイスチレン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、変性メラミン樹脂、石油樹脂、リグニン等が挙げられる。

この減衰材料の減衰性能は、動的粘弾性測定から算出される損失正接（ｔａｎδ）のピーク値によって確認され、損失正接が高いほど優れた減衰性能を発揮することができる。減衰材料における損失正接のピーク値は、加振の周波数１０Ｈｚ、昇温速度５℃／ｍｉｎの条件によって測定した場合、好ましくは０．４２以上、より好ましくは０．４４以上、さらに好ましくは０．４６以上である。この損失正接のピーク値が０．４２未満であると、優れた減衰性能を発揮することができないおそれがある。また、使用温度領域における減衰材料の減衰性能は、前記損失正接の積分値によって確認され、その積分値が大きいほどその使用温度領域で優れた減衰性能が発揮することができる。

減衰材料は、各成分を混練によって混合する混練法等によって調製される。混練法に使用される混練装置としては、熱ロール、バンバリーミキサー、二軸混練機、押出機等が挙げられる。得られた減衰材料は、プレス機、押出機、Ｔ−ダイ、射出成形機等の成形機によって、シート状、ペレット状、ビーズ状、ブロック状等の各種形状に成形することができる。

この減衰材料は、振動エネルギーを吸収する制振材料として、例えば自動車、内装材、建材、家電機器等に適用され、モータ等の被制振箇所に適用することができる。この減衰材料を制振材料として利用する場合、減衰材料をシート状に成形することによって、非拘束型制振シートを得ることができる。この非拘束型制振シートは、適用箇所に貼り合わせることによって、制振シートの一側面が拘束されていない非拘束型制振材料とすることができる。

また、この減衰材料を制振材料として利用する場合、シート状に成形された減衰材料を制振層とし、制振層の表面に制振層を拘束するための拘束層を貼り合わせることによって拘束型制振シートを得ることができる。拘束層としては、アルミニウム、鉛等の金属箔、ポリエチレン、ポリエステル等の合成樹脂から形成されるフィルム、不織布等が挙げられる。この拘束型制振シートは、制振層側を適用箇所に貼り合わせることによって制振層の両面が拘束されている拘束型制振材料とすることができる。

この減衰材料は、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収材料として、例えば靴、グローブ、各種防具、グリップ、ヘッドギア等のスポーツ用品、ギプス、マット、サポーター等の医療用品、壁材、床材、フェンス等の建材、各種緩衝材、各種内装材等に適用することができる。この減衰材料を衝撃吸収材料として利用する場合、シート状に成形することによって、衝撃吸収シートとすることができる。この衝撃吸収シートは、適用箇所に貼り合わせる等して使用することができる。

さて、この減衰材料を製造するには、汎用樹脂に（Ａ）成分、（Ｂ）成分及びその他の成分を配合し、各種混練装置によって混練する。得られる混合物を各種形状に成形し、制振材料や衝撃吸収材料として利用される。このとき、（Ａ）及び（Ｂ）成分が含有されているため、減衰材料には異なる双極子モーメントを有する双極子が混在することになる。そして、各種エネルギーによって変位した双極子が、元の安定な状態に戻ろうとする際、異種の双極子同士の摩擦によって振動エネルギーや衝撃エネルギーが熱エネルギーに効率的に変換されると推測される。従って、母材となる汎用樹脂の分子鎖と（Ａ）成分及び（Ｂ）成分との摩擦に加えて、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との摩擦によるエネルギー変換が行われ、使用温度領域（例えば、−４０℃〜＋４０℃）におけるエネルギー変換性能に対して、相乗作用が発揮されると推測される。

本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・この実施形態の減衰材料では、（Ａ）及び（Ｂ）成分を含有している。このように構成した場合、エネルギー変換効率に対する相乗効果、すなわち減衰性能の向上に対する相乗効果が得られる。従って、使用温度領域における減衰性能を容易に向上させることができる。

・この実施形態の減衰材料では、（Ａ）成分としてＥＣＤＰＡを含有させることが好ましく、（Ｂ）成分として２ＨＰＭＭＢを含有させることが好ましい。この場合、減衰性能が十分に発揮される。さらに、（Ｂ）成分として２ＨＰＭＭＢに加えて、２ＨＭＰＢを含有させることが好ましい。この場合、減衰性能が一層発揮される。

・この実施形態の減衰材料では、（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計含有量は、汎用樹脂、（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計を１００重量部としたとき、２〜２０重量部であることが好ましい。このように構成した場合、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との摩擦によるエネルギー変換性能が十分に発揮されるとともに、汎用樹脂の分子鎖と（Ａ）及び（Ｂ）成分との摩擦によるエネルギー変換性能が十分に発揮されるため、減衰性能が十分に発揮される。

・この実施形態の減衰材料では、（Ａ）及び（Ｂ）成分との重量比が７：３〜１：９であることが好ましい。この場合、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との摩擦によるエネルギー変換性能が十分に発揮されるため、減衰性能が十分に発揮される。

・この実施形態の減衰材料では、汎用樹脂はエチレン／酢酸ビニル共重合体であることが好ましい。この場合、酢酸ビニルの極性基と（Ａ）及び（Ｂ）成分の双極子とが有効に作用し、エネルギー変換効率に対する高い相乗効果が得られる。

次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜１１、比較例１〜３）
表１に示す各成分を熱ロールにて、１７０℃、１５分の条件で各成分を混練することにより、原料組成物を調製し、プレス機によって成形することによってシート状の減衰材料（厚さ１．０ｍｍ）を調製した。得られた減衰材料を３５ｍｍ×５ｍｍの寸法に切断し、動的粘弾性測定用の試験片とした。
（動的粘弾性の測定）
動的粘弾性測定装置（ＲＳＡ−ＩＩ：レオメトリック社製）を用いて各例の試験片を加振しながら連続的に昇温した際の損失正接（ｔａｎδ）を測定した。測定条件は、加振の周波数１０Ｈｚ、測定温度範囲−６０℃〜＋６０℃、昇温速度５℃／ｍｉｎとした。各例の測定結果を表１に示す。また、実施例３、比較例２及び比較例３における温度とｔａｎδとの関係を図１に示す。なお、表１に示す積分値は、温度とｔａｎδとの関係を示す曲線において、−４０℃〜＋４０℃の温度範囲での積分値を示し、その積分値が高いほど使用温度領域（−４０℃〜＋４０℃）において減衰性能が優れることを示す。

ＥＶＡ：エバフレックス（Ｒ）、ＥＶ２６０（酢酸ビニル含有量２８質量％、ＭＦＲ６ｇ／ｍｉｎ）三井デュポンポリケミカル（株）製
ＥＣＤＰＡ：Ｖｉｏｓｏｒｂ９１０共同薬品（株）製
２ＨＰＭＭＢ：Ｖｉｏｓｏｒｂ５９０共同薬品（株）製
２ＨＭＰＢ：Ｖｉｏｓｏｒｂ５２０共同薬品（株）製
表１及び図１に示すように、各実施例ではｔａｎδのピーク値が０．４１以上、かつ積分値が１４．２以上であり、使用温度領域において優れた減衰性能が発揮されることがわかる。比較例２及び比較例３では（Ａ）及び（Ｂ）成分のいずれか一方が含有されている。これら比較例２及び比較例３よりも実施例３のｔａｎδ及び積分値が高くなっており、（Ａ）及び（Ｂ）成分を含有させることによって、相乗効果が得られることがわかる。

実施例３、比較例２及び比較例３における温度と損失正接との関係を示すグラフ。

Claims

汎用樹脂に（Ａ）ジフェニルアクリレート基を有する化合物及び（Ｂ）ベンゾトリアゾール基を有する化合物の各成分を含有してなる減衰材料。
前記（Ａ）成分として、エチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレートを含有してなる請求項１に記載の減衰材料。
前記（Ｂ）成分として、２−［２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″−テトラハイドロフタルイミドメチル）−５′−メチルフェニル］ベンゾトリアゾールを含有してなる請求項１又は請求項２に記載の減衰材料。
前記（Ｂ）成分として、２−（２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル）ベンゾトリアゾールを含有してなる請求項３に記載の減衰材料。
前記汎用樹脂、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の合計１００重量部のうち、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の合計含有量が２〜２０重量部である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の減衰材料。
前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との重量比が７：３〜１：９である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の減衰材料。
前記汎用樹脂は、エチレン／酢酸ビニル共重合体である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の減衰材料。