JPH0830957B2

JPH0830957B2 - 制振材

Info

Publication number: JPH0830957B2
Application number: JP63031415A
Authority: JP
Inventors: 陽造山本; 勇雄金子; 淳藤本; 文雄山内
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH01206396A

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明はポリウレタン樹脂を主成分とする制振材に関
し、さらに詳しくは、本発明は、制振性能に優れ、しか
も高温あるいは高真空下で使用した場合における物性の
変動が少なく、かつ機械的強度に優れている制振材に関
する。

発明の技術的背景ならびにその問題点振動源の振動が他の部分に伝わらないようにするため
に、振動源と他の部分との接触部に防振ゴムあるいは空
気バネを介在させることが従来から広く行なわれてい
る。しかし、これらの方法では振動の伝達は防止できて
も振動源の振動そのものを減衰させることは期待できな
い。

このため、振動体に制振材を密着させて、振動体の振
動そのものを減衰させる方法が採用されている。このよ
うな制振材では、振動エネルギーを熱に変えることによ
って、振動の減衰を図っている。

ところで、制振材を用いた振動体の振動抑制は、減衰
正弦波形における隣接する振動の振幅をそれぞれx₁、x₂
としたとき、次式（１）で示される対数減衰率δが大き
いほど、優れた振動抑制効果が得られる。

δ＝1n（x₁／x₂） …（１）そして対数減衰率δは、損失係数ηを用いて、次式
（２）で表わされる。

δ＝πη …（２）したがって、制振材としては、損失係数ηの大きいも
のほど優れた特性を有しているということができる。

このような制振材を実際に使用するに際しては、制振
材を振動源に単純に貼り付けて用いる場合（非拘束型）
と、制振材を振動源と拘束板との間に挿入して用いる場
合（拘束型）とがある。

ところで制振材を振動体と拘束板との間に挿入して用
いる拘束型制振材では、振動体の損失係数ηは次式
（３）により近似的に表わされる。

式中 E₁およびE₃はそれぞれ振動体のヤング率および拘束板
のヤング率を表し、h₁およびh₃はそれぞれ振動体の厚さ
および拘束板の厚さを表し、h₃₁＝h₂＋（h₁＋h₃）/2で
あり、h₂は制振材の厚さでありお、η_２は制振材自体の
損失係数であり、ｇは下記式（４）、（５）で示される
シェア・パラメータである。

ただしG₂は制振材の剛性率であり、ρ_１は振動体の密
度である。

上記の式から、制振材としては、損失係数η_２が大き
く、かつ剛性率の小さいものが好ましいことがわかる。

また制振材としては、上記のような制振性能に優れて
いるほか、成形性、機械的強度、耐水性、耐薬品性に優
れ、しかも高温あるいは高真空下ででも使用しうるもの
であることが求められている。

このような制振材を形成するための制振材を構成する
素材としては、従来、ポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニ
ル系樹脂およびエポキシ系樹脂などの樹脂が用いられて
きた。

しかしながら、ポリアミド系樹脂を主成分とした制振
材用組成物から成形した制振材は、耐水性、耐薬品性の
点で劣り、しかも機械的強度も小さいので、使用条件が
限定されるという問題点があった。また、ポリ塩化ビニ
ル系樹脂を主成分とした制振材は、複雑な形状の制振材
に成形するのが困難であり、さらに少量多品種の制振材
を製造するにはコスト高になるという問題点があった。
さらにまたエポキシ系樹脂を主成分とした制振材は、機
械的強度が大きくしかも耐久性、成形性に優れたものを
得ようとすると制振性能に劣り、一方、制振性能に優れ
たものを得ようとすると機械的強度が小さく耐久性、成
形性も劣ってしまうという問題点があった。

ところで、制振材は一般に相転移点（ガラス転移点ま
たは融点）付近で損失係数（η）が大きくなる傾向があ
る。したがって、非晶質の樹脂を主成分とする制振材に
あっては、制振材の使用温度付近に樹脂成分のガラス転
移点があることが望ましい。このため、樹脂成分のガラ
ス転移点がくるように、樹脂成分に可塑剤を配合してガ
ラス転移点などを調整する方法が採られている。すなわ
ち、可塑剤は、ガラス転移温度を低下させることができ
る低分子量有機充填剤であるから、これを配合すること
により樹脂成分のガラス転移点を適宜に調整することが
できる。

しかしながら、従来用いられているような可塑剤を含
む制振材を高温あるいは高真空などの環境下で用いる
と、硬化後の制振材であっても、可塑剤が揮発して制振
特性が変化したり、あるいは揮発した可塑剤が別の機器
の表面に凝縮して表面を汚染することがあるという問題
点があった。このような問題点は、制振材を常温常圧な
どの通常の条件下で使用した場合にも生じてくる懸念が
ある。

発明の目的本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決
しようとするものであって、常温、常圧における使用の
際には勿論、高温あるいは高真空下で使用しても揮発分
が少なく、したがって安定かつ優れた制振性能を有し、
しかも機械的強度、耐久性および成形性に優れた制振材
を提供することを目的としている。

発明の概要本発明に係る制振材は、（ａ）多価アルコール、およ
び多価アルコールの重合体であるポリオール樹脂から選
ばれた少なくとも１種と、（ｂ）ポリイソシアネート化
合物とを反応させて得られるポリウレタン系樹脂を含む
制振材であって、該制振材の損失係数ηの最大値が1.3
以上であり、JIS K7113による引張破壊強度、引張破壊
伸び及び引張弾性率が、それぞれ、0.05〜3.0kgf/mm²、
20〜300％及び0.1〜5.0kgf/mm²であり、JIS K6911によ
る圧縮強さが0.5kgf/mm²以上であり、かつJIS K6911に
よるアイゾット衝撃強さが5kgf cm/cm以上であることを
特徴とする。

本発明に係る制振材は、特定の（ａ）成分と（ｂ）成
分であるポリイソシアネート化合物とを反応させること
により得られるポリウレタン系樹脂を用い、かつこの樹
脂を主成分とする制振材が特定の物性を有することによ
り、機械的特性、耐久性および成形性などの諸特性に優
れている。さらに、このようなポリウレタン樹脂を用い
ることにより、可塑剤の使用量の低減を図ることがで
き、若しくは実質的に可塑剤を使用することを要しない
ので、高温あるいは高真空下で使用しても揮発分が少な
くなる。したがって本発明の制振材は、安定した特性を
有している。

発明の具体的説明以下本発明に係る制振材について具体的に説明する。

本発明に係る制振材は、（ａ）成分として多価アルコ
ールおよびこの多価アルコールの重合体のいずれか一
方、若しくは両者の混合物を用い、（ｂ）成分としてポ
リイソシアネート化合物を用いて調製したポリウレタン
系樹脂を含むものである。

本発明で使用するポリウレタン系樹脂の調製の際に用
いる（ａ）成分は、多価アルコールおよび多価アルコー
ルの重合体であり、具体的には、下記に示す化合物を挙
げることができる。

すなわち、多価アルコールおよびこの多価アルコール
の重合体の例としては、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレン
グリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリ
コール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレング
リコール、1,2−ブチレングリコール、1,3−ブチレング
リコール、1,4−ブチレングリコール、ジ（1,4−ブチレ
ングリコール）、ポリ（1,4−ブチレングリコール）、
ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、ジ
（６−ヒドロキシヘキシル）エーテル、1,8−オクタン
ジオール、ジ（８−ヒドロキシオクチル）エーテル、1,
10−デカンジオールジ（10−ヒドロキシデシル）エーテ
ル、フェニルエチレングリコールおよびジフェニルエチ
レングリコール）などの炭素数２〜15のポリオール；グリセロール、ポリグリセロールおよびトリメチロー
ルプロパン；ならびに、ペンタエリスリトールのプロピレンオキサイド付加物
を挙げることができる。これらは、単独で、あるいは組
み合わせて使用することができる。

本発明で使用するポリウレタン系樹脂の調製の際に用
いる（ｂ）成分であるポリイソシアネート化合物の例と
しては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン
ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソ
シアネート、トリレンジイソシアネート、ナフタレンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イ
ソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネー
ト、水添キシリレンジイソシアネートおよびジシクロヘ
キシルメタンジイソシアネートなどのポリイソシアネー
ト化合物；これらの化合物の２量体あるいは３量体など；ならびに、これらのポリイソシアネート化合物類とトリメチロー
ルプロパンまたはペンタエリスリトールなどの多価アル
コールとのアダクト化合物を挙げることができる。さら
に、本発明においては、これらのポリイソシアネート化
合物と前述の多価アルコールなどとの反応生成物である
ウレタンプレポリマーを使用することもできる。また、
これらのポリイシシアネート化合物と、酸性亜硫酸ナト
リウム、芳香族第２級アミン、第３級アルコール、アミ
ド化合物、フェノール化合物およびラクタムなどのマス
ク剤との反応生成物であるブロックイソシアネート化合
物をも使用することができる。

本発明において、（ｂ）成分であるポリイソシアネー
ト化合物の使用量は、通常は、（ａ）成分である多価ア
ルコールなどを構成する水酸基１当量に対して、イソシ
アネート基が0.6〜1.4当量の範囲内になるように設定さ
れる。特に本発明においては、水酸基１当量に対して、
イソシアネート基が0.8〜1.2当量の範囲内になるように
ポリイソシアネート化合物の使用量を設定することによ
り、引張り破壊強度、引張破壊伸び、引張り弾性率、圧
縮強さおよびアイゾット衝撃強さなどの諸特性が良好な
範囲内にある制振材を得易くなる。

本発明の制振材は、通常、上記の（ａ）成分および
（ｂ）成分を含む制振材の形成成分を混合して組成物を
調製し、この組成物を所望の形状にした後、さらに加熱
硬化させることにより製造することができる。この組成
物の調製の際には、制振材の形成成分を有機溶媒などに
分散し、若しくは溶解して組成物を調製することもでき
る。この場合に使用する有機溶媒としては、（ａ）成分
および（ｂ）成分に対して反応性を有しない溶媒（例え
ば、酢酸エチルなどのエステル系溶媒）を使用すること
ができる。また、有機溶媒を用いた場合を含め、組成物
を一定の形状にする際には、組成物中に含まれる空気お
よび有機溶媒などを減圧下に除去することが望ましい。
このようにすることにより、制振材中の気泡および有機
溶媒の残存率が低下する。

また、加熱硬化の際の条件は、用いるポリウレタン系
樹脂の種類および硬化温度などを考慮して適宜に設定す
ることができるが、本発明においては、加熱温度を、50
〜200℃の範囲内、そして、加熱時間を、１〜72時間の
範囲内に設定するのが良い。

なお、本発明に係る制振材には特に可塑剤を用いるこ
とを必要とするものではないが、本発明の制振材の特性
を損わない範囲内で可塑剤を用いることもできる。

本発明において使用することができる可塑剤の例とし
ては、フタル酸ジオクチル、芳香族重合油および液状キ
シレン樹脂を挙げることができる。

さらに、本発明に係る制振材の製造に用いる組成物に
は、それを硬化させて得られる制振材の機械的強度を向
上させるため、必要により無機質あるいは有機質充填剤
が添加される。無機質充填剤としては、マイカ、ガラス
フレーク、鱗片状酸化鉄、アスベスト等が使用され、有
機質充填剤としは合成パルプ、ポリアミド繊維、カーボ
ン繊維、ポリエステル繊維等が使用される。

本発明の制振材は、基本的には、上述のポリウレタン
系樹脂を主成分とするものであり、かつこのポリウレタ
ン系樹脂を用いて製造された制振材が特定の物性を有し
ていることが必要である。

すなわち、本発明の制振材は、前記の式（３）で表さ
れる損失係数（η）の最大値が1.3以上である。損失係
数の最大値がこの値より低いと振動源の振動を有効に減
衰させることができない。

さらに、本発明の制振材はJIS K7113により測定した
引張破壊強度が0.05〜3.0kgf/mm²の範囲内にあり、特に
引張破壊強度が、0.05〜2.0のkgf/mm²の範囲内にあるこ
とが好ましい。また、同様の方法により測定した引張破
壊伸びは、20〜300％の範囲内にある。さらに、同様に
して測定した引張弾性率は、0.1〜5.0kgf/mm²の範囲内
にある。

さらに、JIS K6911により測定した圧縮強さが、0.5k
gf/mm²以上であり、特に圧縮強さが、20kgf/mm²以上で
あることが好ましい。

また、JIS K6911により測定したアイゾット衝撃強さ
が、5kg cm/cm以上であり、特にアイゾット衝撃強さ試
験により試験片が破壊されない程度の強度を有している
ことが好ましい。

制振材の特性が上記範囲内にあることは、発明の制振
材が良好な機械的強度、制振性能および成形性を有する
ことを意味する。また、本発明の制振材の諸特性が上記
範囲内になるように前述の（ａ）成分および（ｂ）成分
の種類および配合量を調製することにより、制振材を構
成するポリウレタン系樹脂中に可塑剤等の揮発成分を実
質的に配合することが不要であるか、もしくは配合する
場合であっても非常に少量で足りる。したがって、本発
明の制振材は、高温あるいは高真空下で使用した場合で
あっても特性が変化することが少ない。

発明の効果本発明に係る制振材は、特定の（ａ）成分と（ｂ）成
分であるポリイソシアネート化合物とを反応させること
により得られるポリウレタン系樹脂を用い、かつこの樹
脂を主成分とする制振材が特定の物性を有することによ
り、制振性能、機械的特性、耐久性および成形性などの
諸特性が非常に良好である。さらにこのようなポリウレ
タン樹脂を用いることにより、実質的に可塑剤を使用す
ることを要しないので高温あるいは高真空下で使用して
も揮発分が少なく、したがって、本発明の制振材は通常
の条件における使用の際には勿論、高温あるいは高真空
条件での使用に際しても、その特性が非常に安定してお
り、かつ優れた制振性能を長期間維持することができ
る。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。

実施例１平均分子量400のポリプロピレングリコール100gに、
硬化剤としてキシリレンジイソシアネートのトリメチロ
ールプロパンアダクト化合物の75重量％酢酸エチル溶液
（イソシアネート基含有率;11.5重量％）58.4g加え、室
温で充分に混合した後、酢酸エチルを減圧下に留去し、
脱泡した。次いで、硬化温度;120℃、硬化時間;3時間の
硬化条件で硬化反応を進行させて本発明の制振材を製造
した。

得られた制振材について、制振材の損失係数（η）、
揮発分、引張破壊強さ、引張破壊伸び、引張り弾性率、
圧縮強さ、アイゾット衝撃強さ、屈曲時の耐チッピング
性を下記のようにして測定した。

測定法は以下の通りである。

（制振材自体の損失係数（η）の測定条件）装置：岩本製作所製、高周波粘弾性スペクトロメーター測定温度；−50〜200℃；サンプル形状巾2mm×厚1mm×長さ5mm 測定周波数:400Hz 測定法および原理；試料の一端を固定して他端に試料の
長さ方向の振動を与えようとする場合に、試料が縮む方
向では、たるんで測定ができない。そこで最初に試料に
一定の伸びを与えて、その伸びた点を中心にして振動歪
を与えながら測定する。この最初に与えた伸びを初期歪
（L_s）、初期歪を与えるときに生ずる張力を初期張力
（F_s）とよぶ。

初期歪よりも振動歪（Dynamic displacement）の振巾
（ΔE_0-p）が大きくなると試料がたるんで測定できなく
なる。このことは測定のときに注意しなければならな
い。

Dynamic displacement:ΔE_0-p（cm）、試料に振動歪を
与えることにより生じる振動力（Dynamicforce）：ΔF
_0-p（dyne）、初期歪を与える前の試料の長さ（自然長
Ｌ（cm））、試料の断面積:A（cm²）、Dynamic displac
ementとDynamic forceとの位相性（Deg）及び振動周波
数（Hz）を用いて、複素弾性率（ヤング率）：E^*（dyne
/cm²）を下記式により計算する。

｜E^*｜＝（ΔF_0-p／ΔL_0-p）・（L/A）とすれば動的貯蔵弾性率Ｅ′＝｜E^*|cosδ（dyne/cm²）動的損失弾性率Ｅ″＝｜E^*|sinδ（dyne/cm²）動的粘性率 η′＝Ｅ″／ω（poise）損失正接 tanδ＝Ｅ″/E′＝η ω＝２πｆｆ＝周波数（Hz）以上のように初期歪および初期張力は計算には関係し
ない。Ｅ′、Ｅ″、E^*、δの関係は、第１図に示すよう
になる。

得られた損失係数の最大値をη_max、η_maxとなる温度
を（Ｔ_η）_maxで示す。

（揮発分の測定法） ASTM E595−77に準じて、125℃×10^-5torr×24時間
でのTML（Total Mass loss）およびCVCM（Collected Vo
latile Condensable Materials）を求めた。

（引張り破壊強さ、引張破壊伸び、引張り弾性率の測定
法） JIS K7113に基づき、２号試験片を用いて、温度25±
0.2℃、引張速度10mm/minで行った。

（圧縮強さの測定法） JIS K6911の5.19.1に基づき、温度25±0.2℃、圧縮
速度1mm/minで行った。

（アイゾット衝撃強さの測定法） JIS K6911の5.21に基づき、温度25±0.2℃で行っ
た。

（屈曲時の耐チッピング性の測定法） 1/2×1/2×５インチの角柱サンプルを両端の角が90度
になるまで曲げ割れの発生の有無により判定した。割れ
の生じないものを合格とした。

制振材を、振動体に拘束型制振材として組立てたとき
の制振性能を以下の方法で測定した。すなわち長さ300m
m、巾30mm、厚さ5mmのアルミニウム製振動板に振動板と
同一の面積で厚さ3mmの制振材および振動板と同一の面
積で厚さ2mmのアルミニウム製拘束板を取り付けたサン
ドイッチ構造の拘束型制振材のサンプルを作成し、振動
数400Hzで拘束型制振材のηを測定した。得られたηの
最大値をη_ｓとした。

結果を表１に示す。

実施例２〜７実施例１において、キシリレンジイソシアネートのア
ダクト化合物の代わりに、表１に示すようなポリイソシ
アネート化合物を用いた以外は、実施例１と同様にし
た。

結果を表１に示す。

実施例８〜11 実施例１で用いた平均分子量400のポリプロピレング
リコールの代わりに表２に示すポリオール樹脂を使用
し、硬化剤であるポリイソシアネートの使用量を変える
以外は、実施例１と同様にして、制振材を製造した。

結果を表２に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、制振材の損失係数δと、動的貯蔵弾性率Ｅ′
と、動的損失弾性率Ｅ″と、複素弾性率E^*との関係を示
す図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｇ１０Ｋ 11/16 (72)発明者藤本淳東京都港区芝５丁目33番１号日本電気株式会社内 (72)発明者山内文雄東京都港区芝５丁目33番１号日本電気株式会社内 (56)参考文献特開昭61−192753（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−205759（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−222119（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−191151（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）多価アルコール、および多価アルコ
ールの重合体であるポリオール樹脂から選ばれた少なく
とも１種と、（ｂ）ポリイソイシアネート化合物とを反
応させて得られるポリウレタン系樹脂を含む制振材であ
って、該制振材の損失係数ηの最大値が1.3以上であり、JIS
K7113による引張破壊強度、引張破壊伸び及び引張弾性
率が、それぞれ、0.05〜3.0kgf/mm²、20〜300％及び0.1
〜5.0kgf/mm²であり、JIS K6911による圧縮強さが0.5k
gf/mm²以上であり、かつJIS K6911によるアイゾット衝
撃強さが5kgf cm/cm以上であることを特徴とする制振
材。