JPH0753825A - 制振材料及びそれを用いた摺動部材及び音響機器用部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室温付近での制振性能、機械的物性、摺動
性、音速等に優れ、軸受け・ギアなどの摺動部材やスピ
ーカ振動板、スピーカキャビネットなどの音響機器用部
材に対しても振動、騒音の抑止、低減効果を持たせ得る
制振材料を提供する。 【構成】 酢酸ビニルの量が７０モル％以上ある酢酸ビ
ニル−エチレン共重合体を物質Ａとし、この物質Ａと熱
可塑性樹脂を、熱可塑性樹脂１００重量部に対し物質Ａ
が１０〜１００重量部の割合で混合して制振材料とな
す。この材料は、制振性能を表わす損失係数ｔａｎδが
高く、曲げ弾性率も従来のものに比べて格段に大きい。
また、音速も大きくさらに油を含有させると摺動特性も
充分に高まる。従って軸受け・ギアなどの摺動部材にも
好適に利用でき、また、音響機器用部材に利用すると振
動・騒音の防止だけでなく、残響をす早く消すため音質
向上も図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業機械、電子機器、
家電製品、音響機器、自動車等の分野において、振動の
発生を抑制し、或いはその伝播を阻止するとともに、発
生した振動も素早く減衰させるために用いる制振材料
と、これで作製した軸受け・ギア・カム等の摺動部材、
及びスピーカー振動板、スピーカーキャビネット、音響
機器の脚、ＣＤトレー等の音響機器用部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、より快適な環境を追求する社会的
ニーズから、騒音や振動を抑える制振技術の高度化が求
められている。特に、電子機器や家庭製品等から発生す
る振動や騒音は社会問題化しており、その抑制が急務に
なっている。

【０００３】このような騒音・振動などの問題を解決す
るためには、振動や騒音の発生源であるギヤやカム、そ
の伝播経路である外装部材に振動を素早く減衰させる制
振材料を使用することが必要である。一方、音響機器の
分野ではよりクリアな音が求められるようになってい
る。クリアな音を発生させるためには、スピーカー振動
板が信号通りに振動し、前の振動（残響）を素早く減衰
させることが必要である。また、外部の振動や反射して
きた振動を遮断し、必要な振動だけを残すためにも、ス
ピーカー振動板はもとより、音響機器の脚、スピーカー
のキャビネット、ＣＤトレーと云った他の音響部材にも
制振材料の使用が不可欠である。

【０００４】このような部材に用いられている優れた材
料の１つとしてエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）がある。このＥＶＡは、（１）特開昭５７−３４９
４９号、（２）特開昭６１−１０４４７号、（３）特開
平２−３０２４５５号、（４）特開平３−２９０４５７
号において既に制振材料として用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の（１）〜（３）
の各公報に開示されているＥＶＡは、酢酸ビニル（ＰＶ
Ａｃ）の比率が１０〜４５モル％であり、そのガラス転
移温度（Ｔｇ）が−１０℃以下になるため、制振性は０
℃以下で最も高くなり、これらの材料が実際に使用され
る室温付近の温度においては、低い制振性しか示さな
い。

【０００６】一方、（４）の特開平３−２９０４５７号
に開示のものは、酢酸ビニルが６０モル％以上あり室温
付近で高い制振性が得られる。しかしながら、一般に高
分子材料では制振性と剛性の間には図１に示すような関
係があるため、制振性の高い材料は、部品・部材として
使用する上での必要剛性が得られない。

【０００７】そこで、特開平３−２９０４５７号では、
剛性を上げるためにＥＶＡの２倍以上の鱗片状充填剤の
添加を行っている。ところが、このような無機充填剤の
大量添加は制振性以外の性質を大きく損なってしまう。
例えば、ギアやカム等の摺動部材として用いた場合は、
これらの無機充填剤のために相手部材が摩耗し、自身の
耐摩耗性も悪く使い物にならない。また、スピーカー振
動板のような音響部材に用いた場合は、このような比重
の大きい無機充填剤を大量に添加すると、制振材料の比
重も大きくなり、下式に示す関係から振動板の重要特性
である音速も小さくなってしまう。

【０００８】

【数１】

【０００９】つまり、充填剤の添加のみで剛性を高めた
制振材料は、摺動部材、音響部材用としては適正に欠け
たものになる。

【００１０】そこで、本発明は、室温で高い制振性を示
すと共に高剛性を兼ね備え、さらに、スピーカー振動板
において重要な音速も大きく、油の添加で摺動特性も優
れたものになる制振材料と、これを用いた摺動部品並び
に音響機器用部材を提供することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決する本
発明の制振材料は、酢酸ビニルの量が７０モル％以上で
ある酢酸ビニル−エチレン共重合体（ＥＶＡ）を物質Ａ
とし、この物質Ａと熱可塑性樹脂を、熱可塑性樹脂１０
０重量部に対し物質Ａが１０〜１００重量部、より好ま
しくは１０〜５０重量部の割合でブレンドしてなる。

【００１２】物質Ａは制振性を付与するためのものであ
って、室温付近で高い制振性を得るために、本発明で
は、酢酸ビニルのモル比を７０モル％以上にしたＥＶＡ
を使用する。

【００１３】また、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ−４−メチルペンテ
ン−１（ＰＭＰ）等のポリオレフィン、又はポリ塩化ビ
ニル、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル樹脂、
又はメタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ブチル等のアクリル樹脂、又はポ
リビニルアルコール、又はアクリルニトリル−ブタジエ
ン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリルニトリ
ル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリルニトリル
−スチレン−アクリル酸エステル共重合体（ＡＳＡ樹
脂）、アクリルニトリル−エチレン−スチレン共重合体
（ＡＥＳ樹脂）等のアクリルニトリルとスチレンを必須
の成分とする共重合体、又はポリスチレン、又はポリア
セタール（ＰＯＭ）、又はポリカーボネイト、又はポリ
エステル、又はポリアミド、或いはこれ等の樹脂のどれ
かに油を含有させたものの中から選ばれる単一樹脂や任
意に選んだいくつかの樹脂の組み合わせ共重合物やブレ
ンド品等を用いる。

【００１４】中でもポリブチレンテレフタレート（ＰＢ
Ｔ）やＰＯＭやポリアミドに油を添加した含油樹脂を採
用すると、高制振性、高剛性を兼ね備えた上に優れた摺
動性を持つ制振材料となり、軸受け・ギア等の摺動部材
に好適に利用できる。また、スチレンとブタジエンとを
必須成分とする共重合体を用いたものはＯＡ機器や音響
機器のハウジングに利用できる。

【００１５】一方、ポリプロピレン、ポリ−４−メチル
ペンテン−１等の比重１．０以下の樹脂を採用すると、
高制振性、高剛性で低比重の、すなわち高音速の特性を
もつ制振材料となり、更に、これらの材料に鱗片状充填
剤を添加すると、比重は大きくなるものの、剛性のアッ
プ率の方が比重のアップ率より大きいため結果としては
音速のより大きな材料となり、また制振性も飛躍的にア
ップするため、スピーカー振動板、スピーカーキャビネ
ット、音響機器の脚、ＣＤトレー等の音響機器用部材に
好適である。

【００１６】

【作用】高分子組成物からなる制振材料は、一般に制振
性を示す損失係数ｔａｎδが最大値をとるガラス転移点
Ｔｇ付近では剛性は低下する。そこで本発明では、室温
付近で高いｔａｎδを示すが剛性の低い前述の物質Ａ
と、高い剛性を有する熱可塑性樹脂を特定の割合でブレ
ンドする事によって室温付近の広い温度域において高い
制振性と機械的物性を発揮するようにした。

【００１７】高分子組成物の場合、図１に示すように前
述のｔａｎδは、その組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）
付近で最大になる。一方、酢酸ビニル−エチレン共重合
体の場合、前述のＴｇ酢酸ビニルの含有比によって変化
する。先に挙げた特開昭５７−３４９４９号ほか３件の
公報に示されるＥＶＡには、酢酸ビニルが１０〜４５モ
ル％しか含まれていない。この酢酸ビニルのモル比が７
０％未満であると、制振性のピークは０℃以下になり、
室温域では高い制振性が得られない。酢酸ビニルの共重
合体中でのモル比が７０％の共重合体のＴｇは約−１０
℃であり、０℃付近にｔａｎδのピークがくる。酢酸ビ
ニルの重合度をそれ以上に上げていくとこのＴｇも上昇
し、０〜４０℃の範囲で高い制振性が得られる。本発明
はこの点に着目し、酢酸ビニル量を７０モル％以上にし
てＴｇを室温付近まで高めた物質Ａを採用した。

【００１８】ところがこの場合、制振性のアップととも
に機械的特性が低下する。このため、特開平３−２９０
４５７号は、鱗片状充填剤をＥＶＡの２倍以上添加する
方法での剛性向上を試みているが、このような方法で
は、実用上の必要特性である摺動性や音速が、著しく低
下し、摺動性、比重等を損なう事なく剛性を向上させる
ことは不可能である。本発明では、上記物質Ａを、適当
な熱可塑性樹脂に対し１０〜１００重量部ブレンド、又
はアロイ化することにより摺動性、比重を損なう事なく
剛性を高めることができた。ここで、物質Ａの添加量を
１０〜１００重量部に限定したのは、物質Ａの添加量が
１０重量部未満なら制振性の向上効果が殆ど見込まれ
ず、一方、１００重量部以上であると熱可塑性樹脂の量
より物質Ａの量の方が多くなるため、剛性が大幅に低下
してしまうためである。

【００１９】本発明では、ＰＢＴやＰＯＭ等の高摺動性
熱可塑性樹脂を物質Ａとブレンドすることにより高摺動
性、高制振性、高剛性を実現した。また、軸受け・ギア
等の摺動部材に利用するケースでは、更に高い摺動性が
要求される場合があるが、その場合、上記の摺動性制振
材料に油を添加することにより一層の摺動性アップが実
現でき、従来できなかった、軸受け・ギア等の摺動部材
に優れた制振性能を付加して振動、騒音を低減すること
が可能になった。また、比重の低いＰＰやＰＭＰを物質
Ａとブレンドすることにより高制振性と、低比重と高剛
性すなわち高音速の制振材料が実現した。更に、本発明
においてはこのような高制振性高音速の材料に鱗片状充
填剤を熱可塑性樹脂１００に対し１０〜１５０重量部添
加することによって、比重のアップ率より弾性率のアッ
プ率の方がより大きくなることから結果として制振性と
同時に音速も向上し、音響機器部材に好適な制振材料を
提供することが可能となった。

【００２０】

【実施例】表１に示す発明材１及び比較材１、２と、表
２に示す発明材２〜１８及び比較材２〜６の各々を射出
成形機で成形して幅１３mm、長さ１２６mm、厚さ３mmの
試験片を作成した。

【００２１】表１中の発明材１は、酢酸ビニル量８０モ
ル％の物質Ａをポリアミド６と１：２の重量比にして２
軸押出し機にて溶融混練して得たブレンド樹脂である。

【００２２】また、比較材１は酢酸ビニル量２５モル％
のＥＶＡ、比較材２は酢酸ビニル量８０モル％の物質Ａ
である。

【００２３】一方、表２の発明材２〜１８と比較材２〜
６は、酢酸ビニル量８０モル％の物質Ａに、表２に示し
た熱可塑性樹脂や充填剤を同表に示す割合で添加し、ロ
ールと２軸押出し機でブレンドした混合物である。

【００２４】なお、本実施例において採用した表１、表
２中の物質Ａ、樹脂Ｂ〜Ｎ、充填剤Ｏ〜Ｒの詳細は表３
にメーカ名、商品名と合わせて示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】◇性能評価 −実験例１− 表１の材料で作った前述の試験片を、図２に示すような
試験器にセットし、温度２０℃の恒温槽内でその試験片
の下部を電磁加振し、試験片上部で振動の伝達関数を測
定して２次共振点から半値巾法にて損失係数ｔａｎδを
求めた。この際の加振周波数は５００Ｈｚである。ま
た、各試料について、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に従い温度２
０℃下での曲げ弾性率Ｅも調べた。その結果を表１に合
わせて示す。

【００２９】この試験結果から判るように、酢酸ビニル
量が８０モル％の物質Ａ（比較材２）のｔａｎδは、２
５モル％のＥＶＡ（比較材１）に比べて７倍も大きくな
っている。しかしながら、曲げ弾性率Ｅは低下してお
り、このままでは柔らかすぎて剛性が必要な場合の制振
材料としては使用できない。一方、物質Ａをポリアミド
６とブレンドした発明材１は、物質Ａだけの比較材２に
比べて制振性（ｔａｎδ）は約半分まで低下しているも
のの、剛性（曲げ弾性率Ｅ）は、飛躍的に大きくなって
おり（６０倍以上）、制振材料として十分に使用でき
る。また、この発明材１は、比較材１との比較でも制振
性は３倍、剛性は３０倍近く向上しており、優れた制振
材料であった。

【００３０】−実験例２− 表２の材料で作った試験片についても、実験例１と同様
の方法により２０℃での曲げ弾性率Ｅと、２０℃、５０
０Ｈｚ加振でのｔａｎδを測定した。表２にその結果を
併記している。

【００３１】物質Ａにマイカを添加した比較材３に比
べ、発明材３、７、８、９、１１、１４、１５は剛性、
制振性ともに大きくなっており、ＥＶＡに充填剤のみを
添加して高剛性化を図った制振材料よりも優れた制振材
料になっている。その他の発明材も比較材３に比べてｔ
ａｎδは少し低くなっているものの、剛性は比較になら
ないほど高まっており、特に高剛性を要求される制振材
料としては最適である。また、これらの制振材料は市販
されている他の制振材料（比較材４〜６）と比較しても
制振性、剛性ともに勝っており、大変優れた制振材料と
なっている。

【００３２】−実験例３− 制振材料を軸受け・ギア・カム等に利用する場合、制振
性能、機械的物性はもとより、材料のもつ摺動性が部材
の性能、寿命に大きく影響する。そこでスラスト摩耗試
験器を用いて試作した材料樹脂の摺動特性を調べた。こ
の試験は、表２の発明材２、４及び比較材３、４、５の
制振材料で、外径５０mm、内径１１mm、厚み２．５mmの
円盤状試験片を作り、これに金属製円筒を５kgの圧力で
押しつけて５００ｒｐｍの回転速度で２分間回転させ、
各試料の動摩擦係数を求めるとともに、摩耗部の摩耗深
さを測定した。表４にその結果を示す。

【００３３】

【表４】

【００３４】以上の実験から判るように、本発明の制振
材料は剛性、摺動性、耐摩耗性のいずれにおいても比較
材３のようなＥＶＡに鱗片状充填剤を添加した制振材料
よりも格段に優れており、高性能、高制振性の摺動部材
を作り得る。

【００３５】−実験例４− 音響部材用制振材料に必要な特性は制振性と音速であ
る。音速は前掲の式に示すように弾性率と比重から求め
られる。その式を用いて求めた発明材１０、１２、１
３、１６、１８及び比較材３の音速を表５に示す。

【００３６】

【表５】

【００３７】制振材料をスピーカー振動板として用いる
ためには、１５００ｍ／ｓｅｃ以上の音速が必要であ
る。表２中の発明材１０、１２、１３、１６、１８はど
れも十分にこの特性を満足しており、ｔａｎδも０．０
７以上あり、優れた音響部材となる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の制振材料
は、室温付近で優れた剛性、高制振性、及び高い摺動
性、高い音速を発揮するので、使用時に振動すること或
いは振動伝達路となることが避けられない部品、部材や
振動をすぐに吸収しなければいけない部品、部材、例え
ば、モータ類の支持部材、軸受け・ギア・カムなどの摺
動部材、或いはハウジング、エンジンカバー等の外装部
材に採用すると振動、騒音の抑止、低減に大きな効果を
奏する。また、スピーカー振動板、スピーカーキャビネ
ット、音響機器の脚、ＣＤトレー等の音響機器用部材に
採用すると振動、騒音防止の他音質向上にも大きな効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】高分子材料の剛性（弾性率）と制振性（損失係
数ｔａｎδ）との関係を示す図

【図２】制振材料の力学的損失係数の測定に用いた試験
器の模式図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 101/00 ＬＳＺ Ｆ１６Ｃ 33/20 Ｚ 6814−3Ｊ Ｆ１６Ｆ 15/02 Ｑ 9138−3Ｊ Ｆ１６Ｈ 55/06 // Ｂ２９Ｋ 55:00 (72)発明者 宮島 光治 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酢酸ビニルの量が７０モル％以上ある酢
   酸ビニル−エチレン共重合体を物質Ａとし、この物質Ａ
   と熱可塑性樹脂を、熱可塑性樹脂１００重量部に対して
   物質Ａが１０〜１００重量部の割合で混合して成る制振
   材料。
2. 【請求項２】 油を含有させてある請求項１記載の制振
   材料。
3. 【請求項３】 鱗片状充填剤を、熱可塑性樹脂１００重
   量部に対して１０〜１５０重量部添加してある請求項１
   又は２記載の制振材料。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の制振材料で作
   られた摺動部材。
5. 【請求項５】 請求項１、２又は３記載の制振材料で作
   られた音響機器用部材。