JPH066623B2

JPH066623B2 - 振動減衰材の製造方法

Info

Publication number: JPH066623B2
Application number: JP1234018A
Authority: JP
Inventors: 泰雄小松; 昌夫日聖
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1994-01-26
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPH02255829A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、振動発生源となる船舶のソナー室、バラスト
タンク、燃料貯蔵タンクなどの領域に使用される振動減
衰材の製造方法に関する。

［従来の技術］振動減衰材は、振動エネルギーを熱エネルギーに変換す
ることによって振動板から発生する固体音を制御する。

振動による材料の疲労、破壊を防止する。

空気伝達音を遮音する。

などの効果を奏するものである。このため船舶のソナー
室、エンジンルームおよびその他振動発生源となる領域
又は、電算機、農業機械、空調機、ホッパー、シュータ
ー類の如き危機の固体音や振動を減衰したい分野に広く
利用されている。

このような振動減衰材としては、振動減衰特性はもとよ
り、耐水、耐油性、曲面に貼着けるときの施工性および
耐燃焼性などの特性が要求される。

従来、この種の振動減衰材を製造する公知技術として
は、特公昭58-23426号公報や特公昭58-23427号公報で紹
介されているものが知られている。これらの公報には、
エポキシ樹脂を主剤とし、これに樹脂の可撓性を付与す
るためのポリアミド樹脂と、又振動減衰性能を持たせる
ための鉛粒子や無機充填材を多量配合する方法が開示さ
れている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、これらの公知技術は、次に示すごとき問
題点を有していることが判明した。

１５００Ｈｚ以下の低周波域での振動減衰特性が不
十分である。

可撓性を付与するためポリアミド樹脂を配合してい
るが、同時に充填材を多量に配合しているため硬度が硬
くなり、施工性が悪くなる。そしてこのように施工性が
悪いことは、上述のような分野では曲面も多いことから
使用箇所や新たな展開分野も制限を受けるという大きな
問題を惹起するものである。

組成物を混練するとき、粘度が高くなり、混練後、
成型器へ注入するときの作業性が悪く、かつ、空気を抱
き込み易くなり、成型硬化後の成型品の気泡が多くな
る。

鉛粒子のごとき比重の大きい充填材を配合すること
によって、成型品の密度が大きくなる。

本発明の目的は、低周波から高周波までの広帯域での振
動減衰特性、耐水性、耐油性に優れ、かつ軽量で、曲面
にも貼着けることが可能な優れた施工性を有し、さらに
成型器での加工性にも優れた振動減衰材を製造する方法
を提供せんとするものである。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記課題を次の手段により解決するものであ
る。

すなわち、本発明の振動減衰材の製造方法は、 (A)常温から１００℃で流動性を有するエポキシ樹脂
と、 (B) 但し、Ｒ：Ｃ_ｎＨ_2n+1 （ｎ：１０〜２２の整数）で示される化合物［Ｉ］を、前記エポキシ樹脂１００重
量部に対し、５〜４５重量部と、 (C)常温ないし１００℃で流動性を有するポリアミド樹
脂と、 (D)上記(A)〜(C)からなる組成物１００重量部に対し
て、３０〜１２０重量部の、繊維長１０〜１０００μの
炭素繊維及び／又はアスペクト比が３〜７０の黒鉛を、混合した後、２０℃におけるアスカー硬度計による硬度
が４０〜９５になるまで、室温〜１００℃の温度条件で
硬化させることを特徴とするものである。

本発明で使用するエポキシ樹脂は、主剤となるもので常
温〜１００℃で流動性を示し、２５℃での粘度が１〜３
００ポイズ、エポキシ当量が１００〜５００、分子量が
２００〜１０００のものが適している。

このようなエポキ樹脂としては、たとえば、エピコート
８２８、８２７、８３４、８０７（油化シェル化学(株)
製）などがある。

本発明に係る振動減衰材は、上述の式［Ｉ］で示される
モノグリシジルエーテルが配合されていることが重要で
ある。該化合物は可撓性および成型時の加工性向上剤と
して作用するもので、好ましくは２５℃における粘度
が、０．５〜５０センチポイズ、エポキシ当量８０〜５
００、好ましくは２５０〜５００、分子量８０〜５００
のものがよい。具体的には、デシルグリシジルエーテ
ル、ドデシルグリシジルエーテル、テトラデシルグリシ
ジルエーテル、ヘキサデシルグリシジルエーテル、オク
タデシルグリシジルエーテル、エイコシルグリシジルエ
ーテルなどを使用することができる。すなわち、Ｒが炭
素数１０未満のものに比して、炭素数１０以上のアルキ
ル基を有するモノグリシジルエーテルは、毒性がなく、
かぶれ、炎症を起こすことがなく安全で、かつ硬化物の
可撓性を向上し、加工時の粘りを与えるので、シート形
成が容易で、機械的物性も向上させる効果を有する。特
に、炭素数１３以上の高級アルキル基からなる該化合物
は、硬化物の中に未反応物として残留しても、経時的に
表面に移行せず、シミなどの欠点もなく、また、硬化物
中に反応物として存在すると、該硬化物は油や水を吸収
しにくく、耐水、耐油性に優れた振動減衰材料を提供す
るという効果を発揮するものである。

本発明で使用されるポリアミド樹脂は、硬化剤および可
撓性付与剤として用いるもので、２５℃における粘度が
３〜２０００ポイズ、アミン価が１００〜８００程度の
ものが適している。このようなアミド樹脂としては、た
とえば、トーマイド＃２２５−Ｘ、＃２１５−Ｘ、＃２
２５（富士化成(株)製）、バーサミド９３０、１１５
（ゼネラル・ミルズ社製）、ＥＰＯＮ−Ｖ１５（シェル
社製）などがある。

エポキシ樹脂に対する化合物［Ｉ］の配合量は、前者の
１００重量部に対し、５〜４５重量部とすることが重要
であり、好ましくは１０〜２５重量部の範囲とすること
である。化合物［Ｉ］の配合量が５重量部未満のとき
は、樹脂粘度が高いので、混合時の粘度も高く、加工
性、施工性および作業性が悪くなる上に、充填材を多量
に配合することが難しくなり、さらに成型品の硬度を高
くし過ぎる傾向にある。逆に、４５重量部を越える場合
は成型品の硬度を軟らかくし過ぎるために、十分な力学
特性を有する成型品が得にくい傾向にある。また、かか
る化合物［Ｉ］が全く配合されていないものを用いる場
合には、本発明者らの知見によれば、硬くて、可撓性な
らびに柔軟性に欠けたものとなり、しかも充填材の充填
量も制限があり、気泡の多発による製品面の悪さなどの
欠点を有するものであり、かかる成型品は極めて施工性
が悪く、曲面の多い使用箇所には到底使い難く、新たな
展開分野も制限を受けるものであり、広く一般的に使用
できる性質のものではない。

エポキシ樹脂に対するポリアミド樹脂の配合量は、前者
の１００重量部に対して、好ましくは１００〜８００重
量部、より好ましくは２００〜５００重量部の範囲がよ
い。ポリアミド樹脂の配合量が、１００重量部未満の場
合は、成型品の硬度を高くし過ぎるし、逆に８００重量
部を越える場合は、柔らかくし過ぎ、充分な力学特性を
有する成型品が得にくくなる傾向がある。

上述のポリアミド樹脂は、エポキシ樹脂の硬化剤として
作用するが、さらに硬化時間を短縮したり、硬化反応を
充分に進行させるために、エポキシ樹脂に対して一般的
に使用される硬化剤を用いることができる。

このような硬化剤として、トリエチルテトラミン、プロ
パノールアミン、アミノエチルエタノールアミンのごと
き脂肪族アミン、Ｐ−フェニレンジアミン、トリス（ジ
メチルアミノ）メチルフェノール、ベンジルメチルアミ
ンのごとき芳香族アミン、又は無水フタル酸、無水マレ
イン酸のごときカルボン酸を使用することができる。

これらの硬化剤の添加量は、要求特性によって自由に変
えることができる。

まず、第１級アンミならびに第２級アミンを用いる場
合、次式により添加量を決めるのがよい。

（注）ｐｈｒ：エポキシ樹脂１００重量部に対する配合
量。

一方、酸無水物の場合は、次式により添加量を求めるこ
とができる。

Ｃ：０．８５（ほとんどの酸無水物）０．６（塩素を含む酸無水物）１．０（第３級アミンを促進剤として用いる場合）さらに、第３級アミンなど触媒として働くものは、計算
によって求められないので、種々の試験から適量を求め
る。

本発明に使用する黒鉛は、次式で定義されるアスペクト
比が３〜７０のものが適している。

Ｄ：フレークの直径ｔ：フレークの厚みアスペクト比が７０を越える場合は、混合する樹脂に対
する濡れ性が悪く、そのため量的に黒鉛を多く配合する
ことが難かしくなる。該黒鉛の配合量は、エポキシ樹
脂、化合物［Ｉ］およびポリアミド樹脂の総量１００重
量部に対して、３０〜１２０重量部、好ましくは４０〜
１００重量部とするのがよい。黒鉛の配合量が３０重量
部未満の場合は、十分な振動減衰特性が得られず、逆に
１２０重量部を越えて配合すると、成型品の硬度を高く
し過ぎるために、曲率の大きい面に貼り着けられるとき
の施工性が悪くなる。

本発明に使用する炭素繊維は、１０〜１０００μ、さら
に好ましくは３０〜５００μの繊維長のものが適してい
る。このような短繊維状の炭素繊維は、たとえばギロチ
ンカッターを用いて製造することができる。炭素繊維の
配合量は、黒鉛の場合と同一条件でよく、エポキシ樹
脂、化合物［Ｉ］およびポリアミド樹脂の総量１００重
量部に対して、３０〜１２０重量部、さらに好ましくは
４０〜１００重量部がよい。炭素繊維の配合量が３０重
量部未満の場合は、充分な振動減衰特性が得られず、逆
に１２０重量部を越える場合は成型品の硬度を高くし、
曲率の大きい面に貼り着けるときの施工性が悪くなる。
黒鉛および炭素繊維は単独使用、併用いずれでもよい。
併用時の添加量の適用範囲は、上記の単独添加条件と同
一でよい。

なお、本発明においては振動減衰材の特性を損なわない
範囲で、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、三
酸化アンチモン、塩化パラフィン、酸化亜鉛、臭化アル
ミニウムのごとき難燃剤、マイカ、硅砂、フェライトの
ごとき無機質の充填材を添加しても良い。

本発明は、上記のように(A)〜(D)の成分を高粘度用ミキ
サーなどを用いて混合する。混合順序は(A)から順に混
合してもよいが、必要に応じてエポキシ樹脂とモノグシ
ジルエーテルの混合系と、ポリアミド樹脂と硬化剤の混
合系とを別々に混合しておき、これらの混合系のいずれ
かまたは双方に黒鉛や炭素繊維をさらに混合した後、硬
化反応させる前に両方の混合系をさらに混合するなど如
何なる方法でもよい。

本発明は、かかる混合樹脂組成物に、室温〜１００℃の
温度をかけて２０℃におけるアスカー硬度計（タイプＣ
方式）による硬度が４０〜９０になるまで硬化反応させ
る。成型品は、必要な形状の成型器に注入したり、塗布
したり、各種の成型手法を用いた形状にした後、加温硬
化させることによって製造される。

本発明に係る振動減衰材は、低周波から高周波まで全領
域において極めて優れた振動減衰特性を発揮させること
ができ、耐水性、耐油性に優れ、さらに軽くて柔軟であ
るので、施工性、作業性とも極めて良好である。

また、本発明の方法によって得られる成型品は、後述す
る実施例のように密度が１．０５〜１．２０という極め
て軽量で作業性に優れる利点がある。

［実施例」以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。

なお、実施例中で振動減衰特性は次の方法で測定したも
のをいう。

１６mm厚の振動減衰材を厚さ８mmの鋼板に２液型エポキ
シ接着剤により張り付けた後、２４時間放置し、接着剤
を硬化させた後、米国軍規格ＭＩＬ−Ｐ−22581Ｂに準
じ、振動減衰波形を測定し、次式により振動減衰特性
（Ｃ／Ｃｃ）を求める。

ａ．減衰率ｂ．有効減衰率ｃ．限界減衰率＊ここでＦ：試料接着円板の固有振動数Ｎ：計算上取った周期の数Ａ_１：Ｎ中の最大振巾Ａ_２：Ｎ中の最小振巾Ｄｏ：試験接着円板の減衰率Ｄ：オリジナル円板の減衰率実施例１、比較列１、２表１に示す組成物を、高粘度用ミキサーを用い、８０℃
加温度下で、出来るだけ気泡が混入しないように穏やか
に均一に混合して混合液を得た。

このときの混合の仕方は、エピコート＃828（エポキシ
樹脂）とオクタデシルグリシジルエーテル（モノグリシ
ジルエーテル）を混合し、この混合物に黒鉛（無機充填
材）の半分量を添加混合し、この混合物にトーマイド＃
225-X（ポリアミド樹脂）とトリス（ジメチルアミド）
メチルフェノール（硬化剤）を添加混合し、次いで残り
の黒鉛を添加混合する方法を採用した。

こうして得られた混合物を板状成型器に注入した後、室
温にて２４時間かけて硬化し、１６mm厚の振動減衰材を
得た。

この振動減衰材の硬度、成型器に移液するときの流動性
および成型品の表面の気泡存在状態を表１に示す。

表１から明らかなように、比較例１は硬度が極めて硬い
ため施工性が悪く、表面の気泡も多いという欠点があっ
た。これに対して実施例１は、第１図に示す如く振動減
衰特性が安定して優れている上に、硬度、流動性および
気泡等のいずれの特性においても極めて優れたものであ
ることが確認された。

一方、比較例２の如く硬度を軟らかくするために、ポリ
アミド樹脂の比率を大きくした場合は、硬度は目標レベ
ルに到達するものの、充填材を多量に配合することがで
きないため、振動減衰特性が劣り、さらに、比較例２の
ものは混合後の粘度が高くなりすぎて、成型器へ移液す
るときの作業性が悪く、かつ気泡の抱き込みが多くな
り、得られる板状振動減衰材の表面は、多くの気泡が確
認された。

実施例２、３、比較例３〜５表２に示す組成物を使用し、実施例１と同一手順により
１６mm厚の板状振動減衰材を作った。

それらの振動減衰材について、実施例１と同様に振動減
衰特性を測定し第２図に示した。また、密度を測定して
表２に示した。

表２ならびに第２図から明らかなように、実施例２、３
は、１１５〜１１０００Ｈｚの全帯域において振動減衰
特性が、ほぼフラットで良好であり、しかも密度が１．
１４、１．１８と低く軽量であるが、比較例３〜５のも
のは、振動減衰特性も全体的に低く、周波数にって変動
が大きく、密度も１．４２以上で高く重いものであっ
た。これらの比較例のものは、特に２０００Ｈｚ以下の
低周波域での振動減衰特性が顕著に劣ることが確認され
た。

実施例４〜８、比較例６〜８表３に示す各組成物を実施例１の手順のうち、硬化条件
を室温×２４時間にかえて、８０℃×４時間に変更する
以外は実施例１と同一手順により１６mm厚の板状振動減
衰材を作った。

それらの振動減衰材について、実施例１と同様に硬度お
よび振動減衰特性を測定して表３に示した。

表３から明らかなように、実施例４〜８、特に実施例
５、６は、硬度も振動減衰特性もともに優れているが、
比較例６、７は硬度が高すぎ、比較例８は硬度が低すぎ
るし、振動減衰特性も極めて劣るものであることが確認
された。

実施例９オクタデシルグリシジルエーテルの代りにフェニルグリ
シジルエーテルを使用する以外は、実施例６と同一組
成、同一手順で１６mmの板状振動減衰材を作った。

この振動減衰材の硬度は７３で、２５０ＨｚでのＣ／Ｃ
ｃは６．６であり、実施例６とほぼ同じレベルのもので
あった。

実施例１０〜１２、比較例６、７表４に示す組成物において、アルキルグリシジルエーテ
ルとして、炭素数４（比較例６）、８（比較例７）、１
３（実施例１０）、１８（実施例１１）、２０（実施例
１２）のアルキル基を有するものをそれぞれ混合し、こ
れらの組成物について、高粘度用ミキサーを用い、８０
℃加温下で、できるだけ気泡が混入しないように穏やか
に均一に混合した。

得られた混合物を実施例１と同じく板状成型器注入し、
硬化させて厚さ１６mmの５種の板状振動減衰材を得た。

これらの板状振動減衰材を厚さ８mmの鋼板に２液型エポ
キシ接着剤により張付けた後、２４時間放置し、接着剤
を硬化させた。これらの試料をそれぞれ２３℃の蒸留水
ならびにＪＰ−５（燃料油）に４８時間浸漬した。

これらの試料について、一つは浸漬後の重量増加率を測
定し、その結果を表４に示し、アルキルモノグリシジル
エーテルのアルキル基の炭素数と耐水性または耐油性の
関係を示すグラフを第３図、第４図に示した。

残りの試料について、１５０Ｈ_ｚ、４００Ｈ_ｚ、３８０
０Ｈ_ｚ、１１０００Ｈ_ｚの、水または油に浸漬前、浸漬
後の、それぞれにおける周波数毎の振動減衰特性（Ｃ／
Ｃ_ｃ）を評価して、その結果を表５に示し、また、かか
る浸漬前後での１１５Ｈ_ｚにおけるアルキルモノグリシ
ジルエーテルのアルキル基の炭素数と振動減衰特性の関
係を示すグラフを第５、６図に示した。

表４ならびに第３、４図から明らかなように、アルキル
モノグリシジルエーテルのアルキル基の炭素数が小さい
と耐水性も耐油性も低下し、該アルキル基の炭素数が大
きくなると耐水性も耐油性も改善されることがわかる。
特に耐水性は、炭素数によって著しく相違することがわ
かる。

その結果、水または油に浸漬されるような場所で使用す
る場合には、水分による重量増加率を７％以下、さらに
は７％以下、油による重量増加率を２．５％以下、さら
には２％以下に制御するのがよいが、かかる機能を満足
する振動減衰材を提供するには、アルキルモノグリシジ
ルエーテルのアルキル基の炭素数が、１０以上、具体的
には１３以上のアルキルモノグリシジルエーテルを配合
するのがよいことがわかる。また、表５ならびに第５、
６図から、蒸留水またはＪＰ−５に浸漬した後の含水ま
たは含油状態での振動減衰特性は、アルキルモノグリシ
ジルエーテルのアルキル基の炭素数が１０以上、具体的
には１３以上のものを配合したものが、それより小さい
ものに比して著しく高いレベルを維持していることがわ
かる。

［発明の効果］本発明の方法によれば、低周波から高周波までの広帯域
での振動減衰特性、耐水性、耐油性に優れ、かつ軽量
で、曲面に貼着け可能な充分な施工性を有する振動減衰
材を安定して提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ実施例と比較例で得ら
れた周波数と振動減衰特性との関係例を示したグラフで
ある。第３図は、本発明の振動減衰材における組成物中に含有
されるアルキルモノグリシジルエーテルのアルキル基の
炭素数と含水による重量増加率（耐水性）との関係を、
また、第４図は含油による重量増加率（耐油性）との関
係をそれぞれ示すグラフである。第５図および第６図
は、浸漬前と、含水状態および含油状態での１１５Ｈ_ｚ
におけるそれぞれの振動減衰材の振動減衰特性（Ｃ／Ｃ
ｃ）の関係を示すグラフである。第３〜６図で横軸の炭
素数は、アルキルモノグリシジルエーテルのアルキル基
の炭素数を意味する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 //(Ｃ０８Ｌ 63/00 77:00）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】(A)常温から１００℃で流動性を有するエ
ポキシ樹脂と、 (B) 但し、Ｒ：Ｃ_ｎＨ_2n+1 （ｎ：１０〜２２の整数）で示される化合物［Ｉ］を、前記エポキシ樹脂１００重
量部に対し、５〜４５重量部と、 (C)常温ないし１００℃で流動性を有するポリアミド樹
脂とから成る組成物と、 (D)上記(A)〜(C)からなる組成物１００重量部に対し
て、３０〜１２０重量部の、繊維長１０〜１０００μの
炭素繊維及び／又はアスペクト比が３〜７０の黒鉛を、混合した後、２０℃におけるアスカー硬度計による硬度
が４０〜９５になるまで、室温〜１００℃の温度条件で
硬化させることを特徴とする振動減衰材の製造方法。