JPH0345100A - 音響振動材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、繊維強化エポキシ樹脂からなりスピーカ振動
板等に使用される音響振動材料に関し、特に内部損失の
増大に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、各種繊維を強化材とし、エポキシ樹脂をマト
リクス樹脂とする音響振動材料において、エポキシ樹脂
を１．２−結合ユニットを９０モル％以上含有するポリ
ブタジェン系エラストマーで変性することにより、高弾
性率を損なうことなく内部損失の増大を図るものである
。

〔従来の技術〕

スピーカ振動板等に使用される音響振動材料には、より
高品質な再生音を追求するうえで種々の特性が要求され
る。そのひとつとして、まず再生周波数帯域を拡大する
ために縦波伝播速度〔−（比弾性率）ｌ／！−（ヤング
率／密度）””）が大きいことが挙げられる。このため
には、ヤング率が大きく、密度の小さい材料はど有利で
ある。これと同時に、分割振動に伴って発生する異常音
や歪成分を吸収するために内部損失の大きいことも必要
である。

しかし、ヤング率が大きく縦波伝播速度の大きい材料は
ど内部損失が小さいのが普通であり、単独の材料でこれ
らの相反する要件を同時に満足するのは困難である。し
たがって、通常は低音再生用、高音再生用等の用途によ
っていずれかの特性を優先せざるを得ないのが実情であ
る。

近年では、上述のような問題を複数の材料の組合せによ
り解決することも試みられており、たとえば炭素繊維、
アラミド繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン系樹脂繊維
等の各種繊維を強化材とする複合材料の使用はその一例
である。特に、繊維強化材としては比較的内部損失が大
きく、過渡特性に優れ、再生音のキャラクタリゼーショ
ンが少ない超延伸ポリエチレン繊維は注目される材料で
あり、多くの場合、エポキシ樹脂との複合体として使用
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述のような複合材料をもってしても、
未だ十分な実用特性が満足されているとは言えない、最
近では内部損失の比較的大きい材料からなる繊維強化材
も開発されているが、これと複合されるエポキシ樹脂に
十分に大きい内部損失が備わっていないため、内部損失
の不足を振動板の構造上の工夫やスピーカ組立て後の各
部の微調整により補っているのが実情である。

そこで本発明は、弾性率を損なうことなく内部損失を増
大させた音響振動材料の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にかかる音響振動材料は上述の目的を達成するた
めに提案されるものであり、繊維強化材とそれを固着す
るエポキシ樹脂からなり、上記エポキシ樹脂が１．２−
結合ユニットを９０モル％以上含有するポリブタジェン
系エラストマーで変性されていることを特徴とするもの
である。

硬くて脆いエポキシ樹脂に可撓性、高靭性を付与しよう
とする試みはこれまでにも各分野でなされており、ポリ
ブタジェン系エラストマーで変性することもそのひとつ
である。しかし、従来のエラストマー変性ではエポキシ
樹脂の弾性率が低下するため、十分な縦波伝播速度を得
ることができず、音響振動材料への適用を考えた場合に
は不適当である。本発明者らが音響振動材料として好適
な性能を有するエポキシ樹脂のエラストマー変性条件を
検討したところ、室温で弾性率が著しく低下するのはポ
リブタジェン系エラストマーの各ユニ７トが主として１
．４−結合している場合であり、９０モル％以上のユニ
ットが！、２−結合している場合には弾性率を大幅には
ｔ員なわずに内部損失を増大できることがわかった。１
，２−結合ユニットの含有率が９０モル％より少ない場
合には弾性率が低下するので好ましくない。

本発明におけるエラストマー変性は、予備反応によりエ
ポキシ樹脂の分子鎖中にポリブタジェン系エラストマー
を組み込むか、あるいは単にエポキシ樹脂とポリブタジ
ェン系エラストマーとをブレンドして硬化中に該ポリブ
タジェン系エラストマーの一部または全部を反応させる
かのいずれかの手法により行われる。どちらの手法を選
択するかは、複合材料の加工方法や用途によって決定す
れば良い。ただし、予備反応によりエポキシ樹脂の分子
鎖中に組み込む場合には、ポリブタジェン系エラストマ
ーが主鎖の両末端においてエポキシ基と反応し得る官能
基を有していることが必要である。たとえば、水酸基、
カルボキシル基、チオール基等の官能基や、第１アくン
、第２アミン第３アく７１Ｍ無水物等の構造を主鎖の両
末端に有する反応性のポリブタエン系エラストマーを使
用することができる。

ポリブタジェン系エラストマーの使用量は、エポキシ樹
脂に対して１０〜２５モル％の範囲とすることが好まし
い。上記範囲未満ではポリブタジェン系エラストマーの
添加効果が現れず、また上記範囲を越えると相対的にエ
ポキシ樹脂の含量が低下し、エポキシ樹脂本来の特性が
損なわれる虞れがある。

エポキシ樹脂としては汎用の材料が使用でき、特に限定
されるものではない。

また繊維強化材としては、アラごド繊維、ガラス繊維、
カーボン繊維、超延伸ポリエチレン繊維ボリアリレート
　（液晶ポリマー）等の従来公知の材料がいずれも使用
可能である。

〔作用〕

本発明では、内部損失と弾性率とを最適に両立させる必
要から、これら両者の温度依存性を検討し、室温付近に
おける両者のバランスが最も良い材料を選ぶことが肝要
となる。

本発明では、エポキシ樹脂を変性するためのポリブタジ
ェン系エラストマーとして１．２−結合ユニットの含有
率が９０モル％以上の材料を使用する。１．２−結合ユ
ニットを主体とするポリブタジェンは、種々の物性変化
の生ずるガラス転移点をＯ′Ｃ付近に有し、これで変性
したエポキシ樹脂（エラストマー変性エポキシ樹脂）の
損失係数はｉｏ’ｃ近傍に極大ピークを有するような温
度依存性を示すようになる。上記損失係数は室温（２０
℃）ではやや低くなるものの、十分に大きく保たれてい
る。一方、弾性率は温度の上昇に伴って減少するが、上
述のようなエラストマーを使用した場合、室温付近にお
ける弾性率の低下は少ない。

これに対し、主として１，４−結合ユニットからなるポ
リブタジェン系エラストマーで変性したエポキシ樹脂の
損失係数は、室温より遥かに低い５０〜−３０’Ｃ付近
に極大ピークを有するような温度依存性を示し、室温に
おける損失係数は小さくなってしまう。しかも、室温付
近における弾性率の低下も大きい。

したがって、ｌ、２−結合ユニットを主体とするエラス
トマーを使用して変性されたエポキシ樹脂においては、
室温にて高内部損失と高弾性率を両立させることが可能
となる。

〔実施例〕

以下、本発明の好適な実施例を実験例にもとづいて説明
する。

はじめに、エポキシモノマーとエラストマーとを予備反
応させ、エラストマー変性エポキシ樹脂を合成した。

エポキシモノマーとしては３官能性グリシジルアミン系
エポキシモノマー（住良化学社製、商品名スξエポキシ
ＥＬＭ−１００）、エラストマーとしてはＣＴＢ　（日
本曹達社製、商品名Ｎ１５ｓｏポリブタジエンＣ−１０
００）を使用した。上記エラストマーの１゜２−結合ユ
ニット含有率は９５モル％である。これらエポキシモノ
マーおよびエラストマーの構造は以下のとおりである。

粘度１１．２　Ｐ エース　マー　Ｃ−１０００ １（００Ｃ−ＣＭ−ＣＨ２−（Ｃ）＋　１−ＣＨ）　、
Ｃ００Ｉ＋とＨ＝ＣＬ　　　　ごＨ＝ＣＨ！　　　分子
量１３５０上記エポキシモノマーとエラストマーとを後
述の第１表に示す割合にて混合し、１１０°Ｃで攪拌し
ながら反応させた０反応の進行は、カルボキシル基濃度
の減少を０．ＩＮのＫＯＨのメタノール溶液で滴定する
ことにより追跡した。合成されたエラストマー変性エポ
キシ樹脂は、すべて透明な単相を呈していた。

次に、上記エラストマー変性エポキシ樹脂に、硬化剤と
して４−メチルへキサヒドロ無水フタル酸（新日本理化
社製、商品名Ｍ　Ｈ−７００＞、促進剤として２，４．
６−）リス（ジメチルアミツメチル）フェノールを後述
の第１表に示す割合にて添加し、注型して１２０°Ｃで
２０分間の加熱硬化処理を行い、幅５ｍｍ、長さ５０ｍ
ｍ、厚さ２ｍｍの試験片ａ　−ｄを作成した。

なお、第１表中の硬化剤および促進剤の欄にｐｈ　ｒ　
　（ｐｅｒ　ｈｕｎｄｒｅｄ　ｒｅｓｉｎ）とあるのは
、エラストマー変性エポキシ樹脂１００重量部に対する
各々の添加量（重量部）を表す単位である。

これらの試験片ａ　−ｄについて、動的粘弾性およびＱ
値（内部損失ｔａｎδの逆数）を粘弾性計（オリエンチ
ック社製、商品名レオパイブロン）を使用して測定した
結果を第１表に示す。測定条件は、１１０　Ｈｚ　、　
２０’Ｃである。

なお、比較のために、エラストマー変性を行っていない
未変性エポキシ樹脂を使用して同種に試験片ｅを作成し
、同様の測定を行った。この結果も第１表にあわせて示
す。

（以下余白） 第１表より、動的粘弾性およびＱ値はエラストマーの使
用量が相対的に多くなるにしたがっていずれも低下する
が、Ｑ（Ｉの減少率に比べて動的粘弾性の減少率が少な
く、内部損失が動的粘弾性の減少率を上回る割合で増加
していることがわかる。

次に、エラストマー変性エポキシ樹脂をマトリクス樹脂
とし、これを超延伸ポリエチレン繊維で織られた布（以
下、５ＤＰＥクロスと称する。）に含浸させて複合材料
を作成した。

使用した５ＤＰＥクロスは、１０００デニール／１００
フイラメント、糸径４０μｍの超延伸ポリエチレン繊維
（三井石油化学工業社製、商品名テクミロン）を縦横共
に１７木／２５ｍｍの密度で打ち込んだものであり、プ
ラズマ処理が施されている。

マトリクス樹脂としては、前述の試験片ｃ、　　ｄを作
成する際に使用したエラストマー変性エポキシ樹脂を使
用した。複合材料の作成にあたっては、２枚の５ＤＰＥ
クロスを１００　Ｘ　１００　ｍ　ｍの大きさに裁断し
、マトリクス樹脂を含浸させた後、１２０℃に加熱され
た２枚のテフロンコート鉄板に０．５ｍｍ厚のスペーサ
ーを介して挟み込み、２０分間の一加熱硬化処理を行っ
た。これを５Ｘ５０ｍｍの大きさに裁断して、複合材料
の試験片Ｃ，Ｄとした。

さらに比較例のため、前述の試験片ｅを作成する際に使
用した未変性エポキシ樹脂をマトリクス樹脂とする複合
材料の試験片Ｅも同様に作成した。

このようにした得られた複合材料の各試験片Ｃ２Ｄ、Ｅ
について同様に動的粘弾性とＱ（ｉを測定した結果を第
２表に示す。

（以下余白） 第２表 上記複合材料の試験片Ｃ，Ｄの動的粘弾性は、前述のエ
ラストマー変性エポキシ樹脂あるいはエポキシ樹脂のみ
からなる各試験片ｃ、ｄ、ｅの値に比べて大幅に上昇し
た。ここで、複合材料の試験片Ｃ，Ｄの動的粘弾性の値
は、エラストマーの相対的な添加量が異なるにもかかわ
らず近似しており、しかも未変性エポキシ樹脂を使用し
た複合材料の試験片Ｅの値とも同等である。このことか
ら、繊維強化エポキシ樹脂本来の弾性率はエラストマー
変性により影響をほとんど受けていないことがわかる。

一方、Ｑ値はエラストマーの添加量が相対的に増加する
にしたがって減少し、内部損失が増大していることが明
らかである。

なお、上記エラストマー変性エポキシ樹脂においては、
エラストマーの導入により極性の低下した部分が凝集し
て樹脂内でミクロな相分離を起こしており、この凝集部
が超延伸ポリエチレン繊維の表面に存在する微細孔に侵
入していることが電子顕微鏡観察により明らかとなった
。このことにより、マトリクス樹脂と繊維強化材との接
着性が大幅に向上していることも別の実験から確認され
ており、音響振動板に適用された場合の歪みの低減に効
果を発揮するものと考えられる。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明を適用した音
響振動材料は、従来の技術では両立させることが困難で
あった特性、すなわち高弾性率と高内部損失とが同時に
達成されたものである。かかる音響振動材料をスピーカ
振動板等に適用すれば、再生周波数帯域の拡大、分割振
動に起因する異常音や歪成分の吸収、過渡特性の改善等
が可能となり、高品質な再生音が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 繊維強化材とそれを固着するエポキシ樹脂からなり、 上記エポキシ樹脂が１，２−結合ユニットを９０モル％
   以上含有するポリブタジエン系エラストマーで変性され
   ていることを特徴とする音響振動材料。