JPH04103657A - 制振材料用粘弾性樹脂組成物 - Google Patents
制振材料用粘弾性樹脂組成物Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
くは機械、建築物、乗物)の各II造物の構造部材、ま
たはその一部として使用される複層構造の制振材料にそ
の中間層として用いられる制振材料用帖弾性樹1jゴ組
成物に関する。
騒音や振動の問題が公害として社会問題化するようにな
り、また、職場においても作業q境の改善を目的として
騒音や振動を規制する傾向にある。このような傾向に対
応して、騒音源や振動源である金属材料に対して制振性
能、すなわち騒音を発生する部材自体の振動エネルギー
を吸収して熱エネルギーに変換し、振動速度あるいは振
動振幅を減衰させて音響放射を少なくする機能を付与し
、さらにその機能の向上を図ることが要請されている。
材料の一つとして、従来より金属層間に粘弾性を有する
中間層を挟み込んだ複層構造の複合型制振材料が提案さ
れている。そして、この複合型制振材料は、自動車のオ
イルパン、エンジンカバー ホッパーのシュート部、搬
送設備のストッパー、家電機器、その他金属加工機械の
振動低減部材や振動防止が望まれる精密機械の構造部材
等において検討され、採用されている。
中間層を構成する粘弾性中間層の性能に依存している。
内部!I!擦により悠エネルギーに変換する尺度を示し
、振動による力学的ヒステリシス損失に関するl)で表
わすと、この制振性能はある一定温度でピーク特性を示
し、このピーク特性温度の近傍で使用するのが最も効果
的であることが知られている。
する粘弾性組成物としては、ポリエステル単体(特開昭
50−143880号公報)あるいはポリエステルに可
塑剤を添加したもの(特開昭51−93770号公報)
、ポリウレタンフォーム単体(特開昭51−91981
号公1)1ポリアミド単体(特開昭56−159160
号公報)、エチレン−酢酸ビニル共重合体単体(特開昭
57−34949号公報)、ポリビニルブチラールある
いはポリビニルブチラールとポリ1酢酸ビニルとの組成
物に可塑剤、粘着付与物質を配合したもの(特公昭55
−27975号公報)、イソシアキードプレポリマーと
とニルモノマーの共重合体(特公昭52−26554号
公報)、または特公昭39−12451号公報、特公昭
45−34703号公報、特開昭62−74645号公
報に示される共重合体等が知られている。
0℃にてすぐれた制振性能を示す非品性ポリエステルが
示されているが、熱可塑性で使用されることから高温時
(80℃〜100℃)の接着力が不足であり、耐久性も
不充分である。
第一に制振性能が高いことがあげられる。これは一般に
損失系数の大小によって表現される。第二に複合型制振
材料は構造部材としても使用され、プレス加工等の二次
IJI′I工も受けるため粘弾性樹脂で構成される粘弾
性中間層と金属層との間の接着強IJj、特に剪断接着
強度が高いことも要求される。さらに第三にプレス加工
を受けた複合型制振材料は200℃程度まで加熱される
焼付塗装工程を経ることもあり、上記温度付近で粘弾性
中間層が流出しないことも要求される。第四に機械や構
造物の構成材料に使用されることから、耐久性も要求さ
れる。
材料においては、前述のいずれかの性能に問題があり、
充分に満足し得るものではなかった。
温度範囲は、粘弾性中間層樹脂のガラス転移温度を越え
たところにある。ガラス転移温度以上では、耐久性に重
要な影響を及ぼす接着力が急速に低下する。
は困難であり、特に60〜160℃での高温域で常時使
用され、かつこの温度範囲で制振性能を要求される場合
には、両特性を充分に満足させるものはなかった。
が知られている(特開昭62−295949号公報、特
開昭63−75056号公報、特開昭63−18675
7号公報、特開昭63−56522号公報)。しかしな
がら、非品性ポリエステyvmfA旨においても、上記
の傾向は、顕著であり、特に、ガラス転移温度以上では
、接着力の低下、樹脂の加水分解等により耐久性は低下
する。
耐久性に関しては1.不充分であり、制振性能も非品性
ポリエステル樹脂に比べて劣る。
方法もあるが、通常よく使用されるような、インシアネ
ート系架橋剤により硬化させても充分な耐久性は得られ
ない。またエポキシ系の硬化剤を使用しても、高温域で
の制振性能と接着性および耐久性を共に満足するものは
得られていない。
足し耐久性の良好なものは得られていない。
した場合に、優れた制振性能と金属材料に対する良好な
接着性を同時に満足する耐久性に優れた制振樹脂を提供
するものである。特に高温域において相反する二つの特
性即ち制振性と接着性を同時に満足することが可能な粘
弾性組成物を提供するものである。
脂及びその硬化方法について説意検討した結果、本発明
に到達した。
上が芳香族ジカルボン酸であり、ポリオール成分の30
モル%以上が下記一般式(1)で示された化合物であり
、分子量が5000〜s o o o o1酸価が50
〜500当量/10@1であるポリエステル樹脂、酸無
水物基を1分子中に2個以上有する唆無水物化合物およ
びエポキシ基を1分子中に2個以上有するエポキシ化合
物を含有する制振材料用粘弾性樹1指組成物である。
)y H−−−(I)〔式中、R1は酸素原子、炭素原
子数1〜6の直鎖または側鎖を有するアルキレン基のう
ちの1種、 R・は炭素原子数1〜6の直鎖または側鎖を有するアル
キレン基のうちの1種、 素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基)、nは1
〜6を示す〕 本発明におけるポリエステル樹脂は、−性的に知られて
いるエステル交換法、直接重合法により共重合を行い、
共爪合後多価カルボン墳もしくは酸無水物を窒素気流下
、高温・常圧にて反応させることにより得られる。
、分子ff15000未満では制振性能のレベルが低下
し、分子fi50000を越えると酸無水物化合物さら
にはエポキシ化合物との反応性が低下するため分子量5
000〜50000の範囲が好ましく、特に好ましくは
分子1110000〜30000の範囲である。
るために、ポリエステルの末端にカプロラクトンを付加
したもの(特開平1−198622号公報)がある。し
かしながら、本発明では高温時の制振性能と接n性の良
好なガラス転移温度の高いポリエステル樹脂が必要であ
り、脂肪族系のカプロラクトンのようなガラス転移温度
を下げる傾向のある原料の使用は効果的ではなく、また
少量の使用では効果が見られない。よって、他の手法に
よりポリエステル樹脂を酸無水物化合物、さらにはエポ
キシ化合物と容易に反応しうるようにすることが必要で
ある。
エステル樹脂の分子鎖末゛惜にカルボキシル基を付加す
ることが効果的であることを見出した。即ち本発明者等
は、ポリエステル樹脂とエポキシ樹脂を高温短時間にて
架橋させるためにはポリエステル樹脂の分子鎖末端にカ
ルボキシル基を付加させた上に更に酸無水物化合物を併
用することが好ましいことを見出したのである。
50〜500当Wk/10agである。酸価カ50当量
/10°g未満では硬化反応が十分に進行せず、酸価が
SOO当量/10°Iを越えると必要とされる分子l3
15000〜50000の範囲のポリエステル樹脂が得
られに<<、さらには保存時に樹脂の加水分解を生じや
すくなる等の欠点が生じる。特に好ましい酸価の範囲は
100〜200当量/10’Jilt’アル。
て詳♀Jに説明する。
はその80モル%以上が芳香族ジカルボン酸である。か
かる芳δ族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソ
フタ1Lフタル後、2.6−ナフタレンシカフレボン酸
、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルメタンジカルボ
ン酸、フェニルインデンジカルボン情等が例示される。
ン酸を用いることができる。かかるジカルボン酸として
は、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン
ニ酸、ダイマー酸、シクロへ牛サンジカルボン酸等が例
示される。
価カルボン酸も使用できる。
エステル樹脂の構成成分であるポリオールの30モ/L
’%以上を用いる必要がある。かかるポリオールとして
は、2,2−ビス(4−ヒドロキシエトキシフェニル)
メタン、2.2−ビス(4−ヒドロキシエトキシフェニ
ル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシエトキシ
フェニル)プロパン、2.2−ビス(4−(2−ヒドロ
キシブロポキシ)フェニル〕フロパン等が例示される。
ポリオールを70モル%まで用いることができる。かか
るポリオールとしては、エチレングリコール、ネオペン
チルグリコール、1,4−ブタンジオール、1.5−ベ
ンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレ
ングリコール、ダイマー酸の還元物、エイコサンジオ−
/L’、8.13−メチpエイコサンジオール、3−メ
チルベンタンジオール、トリメチルベンタンジオール等
が、また、詣環族系ポリオールとして、1,4−シクロ
ヘキサンジメタツール、2,2−ビス(4−ヒドロキシ
シクロヘキシル)プロパン等が例示される。
合させて得たポリエステル樹脂の分子鎖末端にカルボキ
シル基を付加させるのが好ましいが、このためにポリエ
ステルと反応させる多価カルボン酸、もしくは1無水物
としては、テレフタル隻、イソフタル酸、フタル酸、無
水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等が例示される
。これら単量体の組合せは数多くあり、希望するガラス
転移温度等により、適宜選定して使用される。また、必
ずしも1種のみからなる必要はなく、2種以上の混合系
からなるものでもよい。また、上記の原料等により共重
合されたポリエステル樹脂は、2種以上を組合せて使用
することもできる。
シ化合物および必要により触媒として三価リン化合物が
使用されるが、酸無水物化合物としては、無水ピロメリ
ット酸、シクロペンタンテトラカルボン1に無水物、ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等が例示される
。
用できる。
シ基を有するものであり、ビスフェノ−/’A系のエポ
キシ樹脂、テトラブロモビスフェノールA系のエポキシ
樹脂、ビスフェノールF系のエポキシ樹脂、フェノール
ノボラックエポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボラツ
クエボキシ樹n旨、クレゾールノボラックエボキシ樹脂
、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリ
シジ)vl、3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テ
トラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシ
ジル−p−アミノフエノール、トリグリシジル−諭−ア
ミノフェノール、ジグリシジルアニリン、ジグリシジル
オルソトルイジン等の多官能性グリシジルアミン化合物
、1.4−ブタンジオールグリシジルエーテル、1,6
−ヘキサンシオールグリシジルエーテル、エチレングリ
コールグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジ
ルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル等の
多官能グリシジルエーテル化合物、フタル酸ジグリシジ
ルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステ
ル、トリメリット酸ポリグリシジルエステル等のグリシ
ジルエステル化合物等が例示される。これらのエポキシ
化合物は、1種でも2種以上を組合せても使用すること
ができる。
ン、トリブチフレホスフィン、トリシクロヘキシルホヌ
フイン等が例示される。これらの三価りン化合物は、1
!INでも2種以上を組合せても使用することができる
。
−CH,−やC)1.− C−CM、 、R,が−CH
*CH*−書 nが1〜2であり、特に好ましい組成としては、ポリエ
ステル樹脂原料の酸成分として、テレフタル酸、イソフ
タル酸、無水トリメリット酸、グリコール成分として、
エチレングリコール、2.2−ビス(4−ヒドロキシエ
トキシフェニル)プロパンが挙げられる。また酸無水物
化合物としては、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、エポキシ化合物としては、ビスフェノールA系の
エポキシ噌指とフェノールノボラツクエポキシ樹脂の併
用が好ましい。
に三級アミン系のものが一般的であるが、触媒活性が高
すぎる点と高温での耐久性゛に悪影響を与える点から本
発明にはふされしくない。本発明においては、反応性の
耐久性の二点から考えて、三価リン化合物がエポキシの
開環触媒としては好ましく、特に好ましくは、トリフェ
ニルホスフィンがよい。
合物は、ポリエステ/I/l!t 甫と併用されるが最
終的には、ポリエステル樹脂が、酸無水物化合物、エポ
キシ化合物と反応し、架橋されて、高温域での制振性、
液特性さらには、耐久性等を満足する。よって、それら
の緒特性を満足するためには、エポキシ化合物のエポキ
シ基とポリエステル樹脂末端のカルボキシル基、酸無水
物化合物の酸無水物基とを合せたモル比で、エポキシ基
/(酸無水物基土カルボキシルJj!5 ) = 1.
0以上であることが好ましく、より好ましくは、1.5
〜4.0である。
用いられ、使用液は、ポリエステル樹脂100itiL
部に対し、三価リン化合物は、0.1〜5改I逢部、よ
り好ましくは、0.1〜31!量部の添加がよい。また
、ポリエステル樹脂に対する酸無水物化合物、エポキシ
化合物の配合最適比は、ポリエステル樹脂樹脂の分子量
、酸価、併用する酸無水物化合物とエポキシ化合物の種
類によって異なる。本発明の組成物においては、カルボ
キシル基末端のポリエステル樹脂を用いることにより、
酸無水物化合物、エポキシ化合物と高温短時間にて架橋
反応を進行させることができるのが特徴であるが、架橋
反応触媒として用いる三価リン化合物の量の変更により
、容易に製造ラインに合せた適当な反応速度にすること
も可能であ1゜ また、前記組成物に充填剤として、導電性固体物質を配
合することにより、導電性を付与し、得られる制振材料
をスポット溶接可能な材料とすることもできる。このよ
うな目的で使用される導電性物質としては、ステンレス
、亜鉛、スズ、銅、ニッケル等の金属の粉末状、フレー
ク状、ファイバー状、ワイヤー状等に加工した金属物質
や、金属メツキ処理したガラスフレークや、カーボンブ
ラック、グラファイト、カーボンファイバー等の導電性
炭素物質等を挙げることができる。これらの導電性物質
は、単独で使用できるほか、2種以上を組合せて使用す
ることもできる。なお、これ以外にも必要に応じて各種
の充填剤や酸化防止剤、カップリング剤も使用できる。
造する方法については、特に制限されるものではなく、
切板を使用するバッチ法、コイルを使用する連続法等の
任意の方法を採用することができる。また、鋼板に粘弾
性樹脂組成物層を形成する方法としては樹脂溶液を1仮
に塗工した後、溶媒を乾燥して鋼板を加熱圧着すること
により、貼合せる方法、粘弾性m 指爪酸物の溶融物を
@板に押し出しあるいは塗工する方法、フィルムを形成
し、加熱圧着する方法等任意の方法を採用することがで
きる。
は困難であった高温域での制振性能と高温状態に、おけ
る長期の耐久性という相反する特性を同時に満足するも
のである。このような特性が得られる理由は恐らく、ポ
リエステル111111rと酸無水物化合物、エポキシ
樹脂化合物が三次元架橋体を形成し高温においても制振
性を保ちつつ樹脂強度を保持できるためと思われる。ま
た、好ましい実施態様としてポリエステル樹脂の水酸基
末端が酸無水物によってカルボキシル基に変成されてい
るため金属界面との密着力が高くなっており、接着耐久
性上有効にはたらいているものと考えられる。
ボ午シ樹脂Φ酸無水物と併用したことにより、従来使用
されてきたようなポリエステル樹脂単体、あるいはポリ
エステル樹脂と多官能インシアネート系架橋剤の併用物
では因りな高温域における諸特性保持に関して大幅な改
善がなされた。即ち高温域における接着強度、耐熱性、
耐加水分解性が、ポリエステル明言をエポキシ樹脂・酸
無水物と併用したことにより、大幅に向上したものと考
えられる。
中、単に部とあるのは重畦部を示す。
、渭出物コンデンサーで具備した反応容器中に、ジメチ
ルテレフタレート96部、ジメチルイソフタレート95
部、無水トリメリット稜2.9部、エチレングリコール
87部、2.2−ビス(4−ヒドロキシエトキシフェニ
ル)プロパン190部およびテトラブチルチタネート0
.07部を仕込み、180〜230℃で8時間エステy
交換反応を実施し、次いで反応系を30分がけて5r+
mHgまで減圧し、この間250℃まで昇温した。更に
0.3 mmHg。
に窒素ガスを導入し、無水トリメリット酸を2.9部仕
込み、反応系を均一にした後、220℃で30分加熱し
、目的とするポリエステル樹脂を得た。得られたポリエ
ステルは、分子量xsooo、’f&価111当量/1
0″gの共爪合ポリエステル樹l旨であった。
た。
ポリエステル樹脂を得た。
縮合反応を行ったが、カルボキシル基の末端への付加は
行わなかった。
により重縮合反応を行った後、反応系に窒素ガスを導入
しC−カプロラクトンを仕込み、反応系を均一にしだ後
200〜210℃で1時間加熱し、付加反応を行った。
ポリエステル病脂を専た。
午シttJ’jl [yo−017J 20部、「YD
CN−703J 5部、ベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物3部およびチバガイギー社製ヒンダードフェ
ノール系酸化防止剤[イルガノックス1010J0.3
部をシクロヘキサノン/キシレン=1/1溶液に90℃
で溶解した後、室温まで冷却し、エポキシの開環触媒と
してトリフェニルホスフィン0.6部を加えた。この溶
液を0.8 mmクロメート処処理冷延根板乾燥後の厚
みで25μmになるように塗布し、180℃×90秒熱
風乾燥後、塗布面同士を重ね合せ、220℃×30秒間
、20確/c、lの圧力にて圧着した。
記の方法により行った。
50111IZ分、測定温度20℃と100℃にて測定
した。なお、100 ’Cにての測定は高温域での使用
を想定したものである。
tインビーダンヌ法によって種々の温度における500
Hz加振時のダンピングファクター(η)を測定した。
蒸気中にて48時間放置した。放置後のサンプルの25
電X1Onの重ね合せ部の剪断接着力を引張り速度50
M/分、測定温度20℃にて測定した。
上に乾燥後の厚みで、20μmになるように塗布し、1
80’CX3分間熱風乾燥後、メチルエチルケトン/ト
ルエン=1/1溶液に1時間室温で浸漬し、溶液に不溶
な部分の重l比を測定した。なお、この評価は、高温域
での接着性、さらには耐久性に大きな影響を与える硬化
性を想定したものである。
にして表3および表4に記成した樹脂および添加剤を用
いて複合積層鋼板を得た。特性を表3および表4に示す
。評価寸法は実施例1と同じである。
り、比較例2は、三価リン化合物を用いない場合の比較
である。比較例3は、アミン系のエボ午シ開環鯨媒を用
いた場合の比較である。比較例4,5,9は、酸価50
〜500当僅の樋門を外れた場合の比較である。比較例
6は、ポリオール成分として、ヒドロキシアルキルμま
たはヒドロ午シアルコ午シル基を2個有する芳香族化合
物が30モル%未満の場合の比較である。比較例7,8
は、芳香族ジカルボン酸が80七ルう未満の場合の比較
である。比較例10は、ポリエステル+H’Iff末端
にカルボキシル基の付加を行わなかった場合の比較であ
る。
カプロラクトンを付加した場合の比較である。
v 、t’、キシルを持つ特定構造のポリエステル樹脂
を複合型制振材料用粘弾性樹脂組成物として用いること
により、高温域における接着性、耐熱性、および耐久性
が大幅に改善できる。また本発明組成物は高温短時間に
て架橋反応が進行するので、短時間の加熱によって十分
な性能を得ることが可能である。よって本発明樹脂は複
合型制振材料用帖弾性樹り旨組酸物として極めて有用な
樹脂と言える。
Claims (1)
- (1)ポリカルボン酸成分の80モル%以上が芳香族ジ
カルボン酸であり、ポリオール成分の30モル%以上が
下記一般式( I )で示された化合物であり、分子量が
5000〜50000、酸価が50〜500当量/10
^■gであるポリエステル樹脂、酸無水物基を1分子中
に2個以上有する酸無水物化合物およびエポキシ基を1
分子中に2個以上有するエポキシ化合物を含有する制振
材料用粘弾性樹脂組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼−−−( I ) 〔式中、R_1は酸素原子、炭素原子数1〜6の直鎖ま
たは側鎖を有するアルキレン基のうちの1種、 R_2は炭素原子数1〜6の直鎖または側鎖を有するア
ルキレン基のうちの1種、 Aは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学
式、表等があります▼のうちの1種(R_3は水素原子
または炭素原子数1〜6のアルキル基)、nは1〜6を
示す〕
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