JPH0643548B2 - 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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Description
くは機械、建築物、乗物等の各種構造物の構造部材、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粘弾性樹脂組成物
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環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、ホツパーのシユート部、搬
送設備のストツパー、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。
この制振性能を損失係数(外部からの振動エネルギーが
内部摩擦により熱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量)で表わす
と、こと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)、ポリウレタンフオーム単体(特開昭51−919
81号公報)、ポリアミド単体(特開昭56−1591
60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5
5−27975号公報)、イソシアネートプレポリマー
とビ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晶性ポリエステルが
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
損失係数の大小によつて表現される。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
加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度、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つた。
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つた。
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、非晶性ポリエステル樹脂においても、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、不充分であり、制振性能も非晶性ポ
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、イソシアネ
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。
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鋭意検討した結果、本発明
に到達した。
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
/106g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である。
側鎖を有するアルキレン基のうちの1種、 R2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 のうちの1種(R3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〕 本発明におけるポリエステル樹脂は、一般的に知られて
いるエステル交換法、直接重合法により共重合を行い、
共重合後多価カルボン酸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。
000未満では制振性能のレベルが低下し、分子量50
000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5000〜5000
0の範囲が好ましく、特に好ましくは分子量10000
〜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着性の良
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。よつて、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端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。
500当量/106gである。酸価が50当量/106g
未満では硬化反応が十分に進行せず、酸価が500当量
/106gを越えると必要とされる分子量5000〜5
0000の範囲のポリエステル樹脂が得られにくく、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/106gである。
明する。
の80モル%以上が芳香族ジカルボン酸である。かかる
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタ
ル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジ
フエニルジカルボン酸、ジフエニルメタンジカルボン
酸、フエニルインデンジカルボン酸等が例示される。な
お所望により20モル%までの芳香族以外のジカルボン
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
二酸、ダイマー酸、シクロヘキサンジカルボン酸等が例
示される。また、性能を損わない範囲で無水トリメリツ
ト酸等の多価カルボン酸も使用できる。
ステル樹脂の構成成分であるポリオールの30モル%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エニル)メタ
ン、2,2−ビス(4−ヒドロキシメトキシフエニル)
プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシエトキシフエ
ニル)プロパン、2,2−ビス〔4−(2−ヒドロキシ
プロポキシ)フエニル〕プロパン等が例示される。ま
た、所望により一般式(I)に示された化合物以外のポリ
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−ペンタ
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、エイコサンジオール、
8,13−メチルエイコサンジオール、3−メチルペン
タンジオール、トリメチルペンタンジオール等が、ま
た、脂環族系ポリオールとして、1,4−シクロヘキサ
ンジメタノール、2,2−ビス(4−ヒドロキシシシク
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、もしくは酸無水物
としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、無
水トリメリツト酸、無水ピロメリツト酸等が例示され
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
重合させ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、無水物ピロリ
メツト酸、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、
ベンゾフエノンテトラカルボン酸二無水物等が例示され
る。これらの酸無水物は、1種でも2種以上を組合せて
も使用できる。
シ基を有するものであり、ビスフエノールA系のエポキ
シ樹脂、テトラブロモビスフエノールA系のエポキシ樹
脂、ビスフエノールF系のエポキシ樹脂、フエノールノ
ボラツクエポキシ樹脂、ブロム化フエノールノボラツク
エポキシ樹脂、クレゾールノボラツクエポキシ樹脂、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
ル1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラグ
リシジルジアミンノジフエニルメタン、トリグリシジル
−p−アミノフエノール、トリグリシジル−m−アミノ
フエノール、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−
ヘキサンジ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、トリメリツ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、トリブチルホスフイン、トリシクロヘキシルホスフ
イン等が例示される。これらの三価リン化合物は、1種
でも2種以上を組合せても使用することができる。
−や R2が−CH2CH2−、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、無水トリメリツト酸、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エニル)プロパンが挙げら
れる。また酸無水物化合物としては、ベンゾフエノンテ
トラカルボン酸二無水物、エポキシ化合物としては、ビ
スフエノールA系のエポキシ樹脂とフエノールノボラツ
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
明にふさわしくない。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、トリフエニル
ホスフインがよい。
合物は、ポリエステル樹脂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、接着性さら
には、耐久性等を満足する。よつて、それらの諸特性を
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+カルボキシル基)=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、使用量は、ポリエステル樹脂100重量部に
対し、三価リン化合物は、0.1〜5重量部、より好ま
しくは、0.1〜3重量部の添加がよい。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つて異
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
る。
合することにより、導電性を付与し、得られる制振材料
をスポツ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、ニツケル等の金属の粉末状、フレ
ーク状、フアイバー状、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
ブラツク、グラフアイト、カーボンフアイバー等の導電
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、カツ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、
切板を使用するバツチ法、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鋼板
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、粘弾性樹脂組成物の溶融物を鋼
板に押し出しあるいは塗工する方法、フイルムを形成
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。
あつ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
樹脂と酸無水物化合物、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制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
着力が高くなつており、接着耐久性上有効にはたらいて
いるものと考えられる。
ポキシ樹脂・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ソシアネート系架橋剤の併用物
では困難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高度、耐熱性、
耐加水分解性が、ポリエステル樹脂をエポキシ樹脂・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量部を示す。
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、無水物トリメリツト酸2.9部、エ
チレングリコール87部、2,2−ビス(4−ヒドロキ
シエトキシフエニル)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時間エステル交換反応を実施し、次いで反応系を3
0分かけて5mmHgまで減圧し、この間250℃まで昇温
した。更に0.3mmHg、250℃で重縮合反応を1時間
行つた。次にこの反応系に窒素ガスを導入し、無水トリ
メリツト酸を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18000、
酸価111当量/106gの共重合ポリエステル樹脂で
あつた。
た。
ポリエステル樹脂を得た。
合反応を行つたが、カルボキシル基の末端への付加は行
わなかつた。
により重縮合反応を行つた後、反応系に窒素ガスを導入
しε−カプロラクトンを仕込み、反応系を均一にした後
200〜210℃で1時間加熱し、付加反応を行つた。
ポリエステル樹脂を得た。
キシ樹脂「YD−017」20部、「YDCN−703」5
部、ベンゾフエ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エノール系酸化防止剤
「イルガノツクス1010」0.3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エニルホ
スフイン0.6部を加えた。この溶液を0.8mmクロメ
ート処理冷延鋼板に乾燥後の厚みで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、20kg/cm2の圧力に
て圧着した。得られた積層物の評価結果を表3に示す。
なお評価は下記の方法により行つた。
50mm/分、測定温度20℃と100℃にて測定した。
なお、100℃にての測定は高温域での使用を想定した
ものである。
ーダンス法によつて種々の温度における500Hz加振時
のダンピングフアクター(η)を測定した。ηが大きい程
制振性が優れている。
蒸気中にて48時間放置した。放置後のサンプルの25
mm×10mmの重ね合せ部の剪断接着力を引張り速度50
mm/分、測定温度20℃にて測定した。
に乾燥後の厚みで、20μmになるように塗布し、18
0℃×3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
分の重量比を測定した。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。
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。比較例3は、アミン系のエポキシ開環触媒を用い
た場合の比較である。比較例4,5,9は、酸価50〜
500当量の範囲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基また
はヒドロキシアルコキシル基を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モル%未満の場合の比較
である。比較例10は、ポリエステル樹脂末端にカルボ
キシル基の付加を行わなかつた場合の比較である。
ロラクトンを付加した場合の比較である。
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、短時間の加熱によつて十分な性能を得るこ
とが可能である。よつて本発明樹脂は複合型制振材料用
粘弾性樹脂組成物として極めて有用な樹脂と言える。
Claims (1)
- 【請求項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/1
06g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。 〔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、 R2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 のうちの1種(R3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〕
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
JP2221470A JPH0643548B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 制振材料用粘弾性樹脂組成物 |
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