JP4465023B2 - 有機減衰材料 - Google Patents
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Description
ところが、この制振材料にあっては、フィラーの添加のみでtanδが2.0を超えるほどの優れた制振性能を導き出すことは困難であった。
ところが、この吸音材料にあっては、音が当該成形体内を衝突を繰り返しながら通り抜ける際に摩擦熱として音のエネルギーを吸収するメカニズムとなっていたため、十分な吸音性を確保するためには、一定の厚みや体積が必要となり、そのようなスペースが確保できない用途には使用できないという不便さが合った。
ところが、このような衝撃吸収材料にあっては、衝撃が加わる毎に発泡構造が破壊されていき、その度毎に衝撃のエネルギー吸収がなされるというしくみになっている。
このため、当該衝撃吸収材料にあっては、十分な吸音性を確保するためには、一定の厚みや体積が必要となり、そのようなスペースが確保できない用途には使用できないという不具合が合った。
ところが、このような電磁波吸収材料にあっては、透明性が保持できる程度の膜厚やパターン細線幅にすると、導電層の表面抵抗が大きくなりすぎるためシールド効果(電磁波吸収性能)が小さくなり、例えば、300MHz以上の高い周波数帯に亘って30dB以上のシールド効果を得ることが困難になるという問題があった。
しかしながら、ゴム材料のみからなる防振材料の場合、十分な防振効果を得ることができず、鋼板などに積層一体化させた複合体として使用されており、防振材料単独の複合化されていない単純構造のものが求められていた。
本発明は、上述の技術的課題に鑑みなされたものであり、複合化することなく、単独で優れた減衰性を有し、十分な減衰性能を確保するために一定の厚みや体積の制限がなく、しかも加工の容易な有機減衰材料を提供することをその目的とするものである。
また本発明の別の目的は、複合化することなく、単独で優れた制振性、吸音性、防振性、衝撃吸収性、あるいは電磁波吸収性といった性質を併せ持つ有機減衰材料を提供することである。
本発明の有機減衰材料にあっては、上記構成を有することから、複合化することなく、単独で優れた減衰性を有する。また本発明の有機減衰材料は、十分な減衰性能を確保するために一定の厚みや体積の制限がなく、しかも加工の容易というメリットを有する。
また本発明の有機減衰材料は、複合化することなく、単独で優れた制振性、吸音性、防振性、衝撃吸収性、あるいは電磁波吸収性といった性質を併せ持つため、複数の性能が同時に要求される用途にも使用することができる。
この分散相は、本件化合物がミクロ相分離した分散相として、或いは完全相溶した分散相としてマトリックス中に存在している。またこの分散相は、上記マトリックス相中に平均1ミクロン以下、より好ましくは平均0.1ミクロン以下の大きさで存在していることが、上記エネルギー減衰効果をより効果的に発揮させる上で望ましい。
この分散相を構成する本件化合物は、マトリックス相を構成するポリマー100重量部に対し1〜200重量部の割合で含まれていることが望ましい。本件化合物の含有量が1重量部を下回る場合、十分なエネルギー減衰性を得ることができず、また200重量部を上回る場合には、範囲を超える分だけの減衰性が得られず不経済となるからである。
エポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂(50重量%)とメタクリル酸2−ヒドロキシエチル(50重量%)とからなる主剤100重量部に対し、希釈剤として、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル90重量部に、p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン10重量部を添加したものを100重量部と、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン70重量%とエチルベンゼン28重量%とシクロヘキサノン2重量%からなる硬化剤2重量部とを配合し、撹拌しつつ、130℃で3時間加熱し、制振ワニスを得た。
希釈剤として、p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンを添加しない以外は参考例1と同様にして制振ワニスを得た。
NBR90重量%にp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加し、これを混練し、シート状に成形し、防振シートとした。
p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンを添加しない以外は実施例1と同様に防振シートを得た。
CR単体で実施例1と同様に防振シートを得た。
NBR100重量部に対し10重量部のp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンを添加し、これを混練し、シート状に成形して制振シートとした。
NBRに添加する化合物をp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンに代えて4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンを用いた以外は、実施例2と同様にして制振シートを得た。
NBR単体で実施例2と同様に制振シートを得た。
図3から、比較例4のシートのtanδが−2.82℃において0.779のピーク値を示しているのに対し、実施例2のシートでは13.35℃でtanδが1.182のピーク値を示し、参考例2のシートでは8.84℃でtanδが1.133のピーク値を示しており、実施例2及び参考例2のシートが、制振性に優れていることが確認された。
90重量%のPPに4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加し、これを混練し、シート状に成形し、制振シートとした。
80重量%のPPに4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンを20重量%の割合で添加した以外は、参考例3と同様にして制振シートを得た。
70重量%のPPに4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンを30重量%の割合で添加した以外は、参考例3と同様にして制振シートを得た。
90重量%のPPに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えて2,2’−メチレンビス(4−エチルー6−tert−ブチルフェノール)を10重量%の割合で添加した以外は、参考例3と同様に制振シートを得た。
90重量%のPPに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えてp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加した以外は、参考例3と同様に制振シートを得た。
90重量%のPPに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えて4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)を10重量%の割合で添加した以外は、参考例3と同様に制振シートを得た。
PP単独で参考例3と同様に制振シートを得た。
図4から、PPに4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンを添加した参考例3〜5の制振シートは、その添加量が10重量%から30重量%へと増加するのに伴って、それらのピークが0℃〜25℃の常温付近にあり、僅かながら低温側へとシフトしつつ、tanδが約0.09から約0.125へ、さらに約0.175へと飛躍的に向上することが確認された。
また、図4に示すように、異なる添加剤を等量添加した実施例3、参考例3、6、7の制振シートの各グラフを見たとき、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)を添加した参考例6、並びにp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンを添加した実施例3のtanδは、添加剤を添加していない比較例5と同程度の約0.06であるのに対し、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンを添加した参考例3の場合、tanδのピークが約0〜20℃の温度領域に広がり、そのピーク値は約0.09と大きな伸びを示していることが確認された。4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)を添加した参考例7のtanδのピークの温度領域は、約5〜30℃とさらにブロードしており、そのピーク値も約0.11まで至っており、実施例3が、PPを母材とする制振材料の添加剤として優れていることが確認された。
90重量%のPETに4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加し、これを混練し、シート状に成形し、制振シートとした。
90重量%のPETに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えてp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加した以外は、参考例8と同様に制振シートを得た。
90重量%のPETに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えてオクチル化ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加した以外は、参考例8と同様に制振シートを得た。
90重量%のPETに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えて2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)を10重量%の割合で添加した以外は、参考例8と同様に制振シートを得た。
90重量%のPETに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えて4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)を10重量%の割合で添加した以外は、参考例8と同様に制振シートを得た。
PET単独で参考例8と同様に制振シートを得た。
図5から、比較例6の制振シートのtanδのピークが約90℃にあるのに対し、本件化合物を添加した実施例4、5、参考例8〜10の各制振シートのtanδのピークは、いずれも低温側にシフトし、オクチル化ジフェニルアミンを添加した実施例5、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)を添加した参考例10は、いずれも約87℃付近にピークを有している。また、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンを添加した参考例8の場合、そのtanδのピークは、約78℃と大きく低温側にシフトすることが確認された。
また、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)を添加した参考例9のtanδは、比較例6のピークが約1.4であるのに対し、約85℃において約1.6と、0.2ものレベルの上昇が確認された。さらにp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンを添加した実施例4については、約82℃付近にtanδのピークを有し、そのレベルは約1.8と添加剤を添加していない比較例6に比べて制振性の大幅な向上が確認された。
90重量%のPVDFにp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加し、これを混練し、シート状に成形し、制振シートとした。
PVDF単独で参考例11と同様に制振シートを得た。
図6から、参考例11及び比較例7のいずれのtanδのグラフについても、約120℃における約0.10をピークとして、低温側へ緩やかな下降線を描いている。比較例7のグラフは、そのまま下降線を辿るのであるが、参考例11の制振シートにあっては、約40℃付近において、再び約0.10のピークが現れることが確認された。
すなわち、PVDF単独の比較例7の制振シートは、100℃を超える高温の温度領域では、高い制振性を発揮するものの、30〜50℃といった温度領域ではその制振せいは期待できない。これに対し、参考例11の制振シートは、高温の温度領域と常温温度領域の2つの温度領域で優れた制振性能を発揮することから、より広範な用途に使用することができる。
90重量%のEVAに4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加し、これを混練し、シート状に成形し、制振シートとした。
90重量%のEVAに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えてp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加した以外は、参考例12と同様に制振シートを得た。
90重量%のEVAに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えてオクチル化ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加した以外は、参考例12と同様に制振シートを得た。
90重量%のEVAに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えて2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)を10重量%の割合で添加した以外は、参考例12と同様に制振シートを得た。
90重量%のEVAに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンに代えて4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)を10重量%の割合で添加した以外は、参考例12と同様に制振シートを得た。
実施例7のオクチル化ジフェニルアミンの添加量を20重量%とした以外は、参考例12と同様に制振シートを得た。
EVA単独で参考例12と同様に制振シートを得た。
図7から、比較例8の制振シートのtanδのピークが約0℃にあるのに対し、本件化合物を添加した実施例6〜8、参考例12〜14の各制振シートのtanδのピークは、いずれも高温側にシフトすることが確認された。
特に、比較例8のtanδのピークが約0℃において約0.83であるのに対し、参考例13、実施例7、参考例14、実施例8の各例のtanδのピークは、それぞれ約3℃、約5℃、約10℃、約14℃とシフトし、そのピーク値は、約0.9から1.0へと増加が確認された。
90重量%のエチレンメタクリル酸共重合体にオクチル化ジフェニルアミンを10重量%の割合で添加し、これを混練し、シート状に成形し、制振シートとした。
エチレンメタクリル酸共重合体単独で参考例15と同様に制振シートを得た。
図8から、比較例9の制振シートのtanδは、約55℃において0.23のピーク値を示し、その数値は30℃付近まで下降し、その後、約0.05のままレベルの低下はない。
一方、参考例15の制振シートのtanδは、比較例9と同じく約55℃にピークを有しているが、20℃よりも低温側で再びtanδが上昇している。しかもそのレベルは、0℃から60℃の温度領域において約0.20〜0.30の範囲にあり、tanδの値が全体に高くなっていることが確認された。
本発明の有機減衰材料は、実に広範な用途に適用することができる。具体的な用としては、例えば制振シート、制振フィルム、制振紙、制振塗料、制振性粉体塗料、制振ワニス、制振性接着剤、拘束型制振材、制振鋼板などの制振材料、吸音シート、吸音フィルム、吸音フォーム、吸音繊維、吸音不織布などの吸音材料、テニスラケットやバトミントンなどのグリップエンド、靴ソール、自転車やオートバイなどのグリップ、衝撃吸収テープ、あるいは衝撃吸収ゲルやゴムなどに使用される衝撃吸収材料、電磁波吸収シールドなどに使用される電磁波吸収材料、防振ゴムや防振ゲルなどに使用される防振材料、蓄熱塗料などを挙げることができる。
Claims (16)
- 熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴム、又は水系エマルジョン樹脂により構成されたマトリックス相中に、p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン及びオクチル化ジフェニルアミンから選択された1種若しくは2種の化合物からなる分散相を有する有機減衰材料であって
前記分散相は、前記マトリックス相中において、前記化合物がミクロ相分離した分散相、又は、完全相溶した分散相であり、
前記熱可塑性樹脂が、汎用プラスチック及びエンジニアリングプラスチックから選ばれる1種若しくは2種以上であり、
前記汎用プラスチックが、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体(ABS)、アクリロニトリルスチレン共重合体(AS)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、塩素化ポリエチレン(CPE)及びエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)から選ばれる1種若しくは2種以上であり、
前記エンジニアリングプラスチックが、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリメチルペンテン(TPX)、シンジオタクチック・ポリスチレン(SPS)、ポリサルフォン(PSF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート(PCT)、ポリアリレート(PAR)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、熱可塑性ポリイミド(PI)、液晶ポリマー(LCP)、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、変性ポリフェニレンエーテル(mPPE)、およびポリアミドイミド(PAI)の群から選ばれる1種若しくは2種以上、若しくはこれらの共重合体からなることを特徴とする有機減衰材料。 - 前記化合物は、前記マトリックス相を構成するポリマー100重量部に対して1〜200重量部の割合で含まれていることを特徴とする請求項1記載の有機減衰材料。
- 前記熱可塑性エラストマーが、熱可塑性スチレン(TPS)、熱可塑性ポリオレフィン(TPO)、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、熱可塑性ポリエステル系エラストマー(TPEE)、熱可塑性加硫エラストマー(TPV)、熱可塑性塩化ビニル系エラストマー(TPVC)、熱可塑性ポリアミド系エラストマー(PEBAX)、有機過酸化物で部分架橋してなるブチルゴム系熱可塑性エラストマーから選ばれる1種若しくは2種以上、若しくはこれらの共重合体、或いはスチレン−ビニルイソプレンブロック共重合体からなる熱可塑性エラストマー、ポリプロピレン及びスチレン系エラストマーの混合物又は共重合体であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の有機減衰材料。
- 前記ゴムが、ポリブタジエン(PB)、ニトリルゴム(NBR)、天然ゴム(NR)、ブチルゴム(IIR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、フッ素系ゴム、及びシリコンゴムから選ばれる1種若しくは2種以上、若しくはこれらの共重合体であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の有機減衰材料。
- 前記水系エマルジョン樹脂が、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)及びポリウレタンから選ばれる1種若しくは2種以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の有機減衰材料。
- 前記有機減衰材料がシート状物であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項記載の有機減衰材料。
- 前記シート状物の少なくとも一方面に拘束層を有することを特徴とする請求項6記載の有機減衰材料。
- 前記拘束層が、金属、ポリマー、ゴム、ガラス、及び不織布から選ばれる1種若しくは2種以上を素材とするシート、フィルム、網、板或いはこれらの複合体から成ることを特徴とする請求項7記載の有機減衰材料。
- 前記有機減衰材料が発泡構造体であることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項記載の有機減衰材料。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか一項記載の有機減衰材料を構成材料として使用したことを特徴とする制振材料。
- 前記制振材料において、前記マトリックス相が、ポリプロピレン(PP)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、又はニトリルゴム(NBR)により構成され、前記分散相が、p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン及びオクチル化ジフェニルアミンから選択された1種若しくは2種の化合物からなることを特徴とする請求項10記載の制振材料。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか一項記載の有機減衰材料を構成材料として使用したことを特徴とする吸音材料。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか一項記載の有機減衰材料を構成材料として使用したことを特徴とする防振材料。
- 前記防振材料において、前記マトリックス相がニトリルゴム(NBR)により構成され、前記分散相がp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンからなることを特徴とする請求項13記載の防振材料。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか一項記載の有機減衰材料を構成材料として使用したことを特徴とする衝撃吸収材料。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか一項記載の有機減衰材料を構成材料として使用したことを特徴とする拘束型制振材。
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