JPH10503575A - シリカ含有振動吸収ダンパーおよびその振動吸収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 共振に付される物品を振動吸収する方法は、振動吸収ダンパーを提供すること、および振動吸収ダンパーを物品に適用して、共振を減衰することの工程を含んで成る。振動吸収ダンパーは、アクリレート粘弾性振動吸収材料と有効量の疎水性シリカを含有する。本発明はまた、アクリレート粘弾性振動吸収材料を利用した振動吸収ダンパー、および振動吸収ダンパーを組み込んだ物品にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】 シリカ含有振動吸収ダンパーおよびその振動吸収方法 発明の背景 発明の分野 一般に、本発明は、振動吸収ダンバーに関する。特に、本発明は、シリカ含有 粘弾性振動吸収材料を含む振動吸収ダンパーに関する。さらに、本発明は、振動 吸収ダンパーを組み込んだ物品、および振動吸収方法に関する。関連技術の陳述 振動吸収ダンパーは、熟知されている。振動吸収ダンパーは、典型的に、共振 を経験する物品に適用される粘弾性材料を含んでいる。粘弾性材料は、振動エネ ルギーを吸収および放散し、それにより、振動を減衰してそれに関連するノイズ を低減する。時々、粘弾性材料は、物品に単独で適用される。そのような構造物 はしばしば、「自由層」ダンパーと呼ばれる。しかしながら、粘弾性材料を、物 品と比較的剛直な固定層の間に挟むと、改良された振動吸収が得られる。そのよ うな構造物はしばしば、「固定層」ダンパーと呼ばれる。 改良した振動吸収を与える他の構造物は、しばしば、「振動吸収積層品」と呼 ばれる。振動吸収積層品は、シート金属パネル（例えば、シート金属自動車車体 用パネル）と置き換えるのに頻繁に使用される。振動吸収積層品は、典型的に、 ２つのシート金属表皮の間に挟まれた粘弾性材料を含有する。振動吸収積層品は 、シート金属表皮が固定層と類似しているため、本質的に振動吸収された構造部 材として機能する。 剛直な粘弾性振動吸収材料は、振動吸収積層品に特に利点を与え得る。振動吸 収積層品は、２つのシート金属表皮もしくは固定層の間で、粘弾性材料を含む大 きく平坦なサンドイッチ構造物を、片押しすること、深絞り成形すると、または 曲げることによって、常傭に製造される。この操作は、平坦な平面のサンドイッ チ構造物を「立体物品」に転化する。しかしながら、この操作は、平面のサンド イッチ構造物にかなりの応力を与える。時々、この応力は、互いに関連した隣接 する固定層表皮の、わずかな不本意なシフトによって緩和されるが、そのような 移動は望ましくない。剛直な粘弾性材料は、この移動をより旨く阻止する。 パネルの剛性は、パネル厚さの立方に正比例する。したがって、それぞれの厚 さが元のパネルの厚さの１／４である２つのシート金属表皮を組み込んだ振動吸 収積層品と単シート金属パネルを置き換えることは、元のパネルの５分の１の剛 性を有し得る振動吸収積層をもたらす。この剛性の低下は、望ましくないことが ある。剛直な粘弾性材料を２つのシート金属表皮中に組み込むことは、振動吸収 積層品の剛性を高める。 従って、剛直な振動吸収材料にはかなりの需要がある。剛直な振動吸収材料は 、隣接するシート金属表皮が互いに関連してほとんどシフトしないならば、型押 しすること、深絞り成形することまたは曲げることによってその後処理される振 動吸収積層品に有用である。剛直な振動吸収材料は、振動吸収積層品の剛性も改 良できる。しかしながら、好ましくは、剛性の向上は、振動吸収性能の損失を引 き起こさない。剛性の向上は、望ましくは、少なくとも同等の振動吸収性能によ って達成され、理想的には、振動吸収性能を高められなければならない。しかし ながら、剛直な粘弾性振動吸収材料は、振動吸収性能を低減できる。それは、優 れた振動吸収性能を与える温度範囲が拡張できれば、有利でもある。剛直な振動 吸収材料は、振動吸収性能の相対的な増加を引き起こすのであれば、自由層およ び固定層ダンパーにも有用である。 発明の要旨 一観点において、本発明は、共振に付される物品を振動吸収する方法に関する 。方法は、振動吸収ダンパーを提供すること、および振動吸収ダンパーを物品に 適用して、共振を減衰することの工程を含んで成る。一態様において、振動吸収 ダンパーは、有効量の疎水性シリカを含有するアクリレート粘弾性振動吸収材料 を含む。 アクリレート粘弾性振動吸収材料は、アクリル酸エステルホモポリマーであっ てよい。好ましくは、アクリル酸エステルホモポリマーは、炭素数１〜１４の非 分枝アルキルアルコールから誘導される。望ましくは、アルコール分子の少なく とも主要部に、ヒドロキシ酸素原子で停止した炭素数４〜１２の炭素−炭素鎖長 を有する。さらに、鎖中に、アルコール分子中の炭素原子の合計数の少なくとも 約１／２を有することも好ましい。 しかしながら、特に好ましくは、アクリレート粘弾性振動吸収材料は、アクリ ル酸エステルと、極性基を有しかつアクリル酸エステルと共重合し得る少なくと も１つのモノマーのコポリマーである。アクリル酸エステルは、アクリル酸エス テルホモポリマーを提供するのに用いられるのと同じ非分枝アルキアルコールか ら誘導できる。共重合性モノマーのための極性基は、好ましくはカルボキシル部 位である。特に好ましいコポリマーは、イソオクチルアクリレートとアクリル酸 、またはイソオクチルアクリレートとイソボルニルアクリレートをベースとする 。 一般に、アクリル酸エステルは、コポリマーの大部分の（重量）割合を占め、 同様に共重合性モノマーは、少数（重量）割合を占める。しかしながら、アクリ ル酸エステルが、コポリマーの約６０〜９８重量％（特に、約８０〜９８重量％ ）を占め、また同様に、共重合性モノマーは、対応して、２成分を合わせた重量 に対して約４０〜２重量％（特に、約２０〜２重量％）を占めることが好ましい 。 疎水性シリカは、有利には、粘弾性振動吸収材料の剛性（弾性）を高める。以 下でより十分に説明されるように、剛性は、粘弾性材料の重なり剪断強度を測定 することによって評価できる。好ましくは、疎水性シリカは、Ｂ.Ｅ.Ｔ.表面積 少なくとも１０ｍ²／ｇ、特にＢ.Ｅ.Ｔ.表面積約５０〜４００ｍ²／ｇを有する 。粘弾性振動吸収材料は、典型的に、疎水性シリカ（アクリル酸エステルホモポ リマーまたはコポリマーの重量に対して）少なくとも約２重量％を包含する。特 に、粘弾性振動吸収材料は、疎水性シリカ約２〜１５重量％を含有する。さらに 好ましくは、振動吸収材料は、疎水性シリカ約２〜１０重量％を含有する。最も 好ましくは、疎水性シリカ約２〜５重量％を含有する。 粘弾性振動吸収材料は、自由層ダンパーを提供するように共振に付される物品 と接続して、直接かつ単独で使用できる。しかしながら、粘弾性振動吸収材料は 、好ましくは、比較的剛直な固定層と共に使用される。粘弾性材料は、固定層を 提供するのに使用でき、金属およびポリマーが好ましい。 粘弾性振動吸収材料は、本質的に振動吸収された構造部剤を得るように２つの 固定層の間に粘弾性材料を含んで成る振動吸収積層品を提供するのにも使用でき る。各固定層の厚さは、最も好ましい態様では各固定層の厚さが実質上等しく、 約１２５μｍ以上（特に、約１２５〜３８０μｍ）であり得る。粘弾性材料層と 固定層を３つ以上（例えば５つ）重ねた振動吸収積層品も可能である。 疎水性シリカを粘弾性振動吸収材料中に組み込むことは、粘弾性材料の剛性の みならず、それから作製した振動吸収ダンパーの剛性も高める。しかしながら、 有利なことに、向上した剛性は、振動吸収性能の損失をほとんど引き起こさない 。高温では、向上した振動吸収性能さえ観察される。疎水性シリカの添加は、広 い温度範囲に亙って振動吸収を提供する振動吸収ダンパーももたらす。 広く様々な有用な物品に、本発明に従って振動吸収ダンパーを組み込むことが できる。この物品としては、自動車車体用パネル、白色製品産業で使用されるシ ート金属パネル、並びに住宅用および産業上の構造物用の金属化羽目板が挙げら れる。 図面の簡単な説明 本発明は、同一の参照番号が同様または類似の成分を表す以下の図面によって 、より十分に理解されよう。 図１は、共振に付されかつ本発明の自由層振動吸収ダンパーを固定した物品の 拡大した正面図であり； 図２は、共振に付されかつ本発明の固定層振動吸収ダンパーを固定した物品の 拡大した正面図であり； 図３は、本発明の振動吸収積層品の拡大した正面図であり； 図４は、実施例２と比較例２についての温度（℃）に対する損失係数を表すグ ラフであり；および 図５は、実施例９と比較例４についての温度（℃）に対する損失係数を表すグ ラフである。 関連した態様の詳細な説明 一観点において、本発明は、剛性を高めた粘弾性振動吸収材料を組み込んだ振 動吸収ダンパーに関する。ここで、粘弾性振動吸収材料は、時々、粘弾性材料と 呼ばれる。「粘弾性」とは、粘性および弾性の両者を示す材料を意味する。すな わち、エネルギーを放散しかつ貯蔵し得る材料である。 本発明の振動吸収ダンパーは、共振にふされる物品に適用できる。振動吸収ダ ンパーは、自由層ダンパーまたは固定層ダンパーとして適用され得る。振動吸収 積層品の振動吸収ダンパーを調製して、本質的に振動吸収した構造部材を提供す ることもできる。この構造物全てにおいて、粘弾性材料は、振動エネルギーを吸 収および放散し、それにより共振を減衰する。関連する振動ノイズも低減され得 る。 ここで、図１によれば、図示された振動吸収ダンパーは、共振に付される物品 １２に固定した粘弾性振動吸材料の層１０を含んで成る（より好ましくは、本質 的にそれから構成されている。）。したがって、図１には、自由層振動吸収ダン パーが示されている。しかしながら、振動吸収性能は、固定層振動吸収ダンパー の使用によって高められ得る。図２において、固定層振動吸収ダンパー１４は、 粘弾性振動吸収材料の層１６と、向上した性能のために、粘弾性材料の層と直接 密に接触している比較的剛直な固定層１８を含んで成る（より好ましくは、本質 的にそれらから構成されている）。固定層振動吸収ダンパー１４は、共振に付さ れる物品２０に固定されている。振動吸収ダンパー１４は、別の粘弾性材料層、 および固定層を、交互に配列した形態で含み得る。 振動吸収性能は、図３に示すような振動吸収積層品の振動吸収ダンパーの使用 によっても高められ得る。振動吸収積層品の振動吸収ダンパー２２は、粘弾性振 動吸収材料層３０および３２と交互に重ねた固定層２４、２６および２８を含ん で成る（より好ましくは、本質的にそれらから構成されている）。図３には、５ 層を有する振動吸収積層品２２が記載されているが、交互形態で配列した５層以 上のものも使用できる。しかしながら、３層の振動吸収積層品が最も好ましい。 そのような構造物は、粘弾性材料層３０の間に固定層２４および２６を含んで成 る。 固定層２４、２６および２８は、同一または異なってよい。それは、等しい厚 さであってもそうでなくてもよい。しかしながら、好ましくは、各固定層は、（ 製造中に自然に生じる厚さの固有の変化を与える）同じ材料から実質上等しい厚 さに形成される。粘弾性材料層３０および３２は、同一であっても異なってもよ い。それは、等しい厚さであってもそうでなくてもよい。しかしながら、好まし くは、各粘弾性層は、（製造中に自然に生じる厚さの固有の変化を与える）同じ 材料から実質上等しい厚さに形成される。向上した性能のために、隣接する粘弾 性材料層および固定層は、直接に密に接触していなければならない。 本発明の振動吸収ダンパー（特に、固定層ダンパーおよび振動吸収積層品）を 組み込み得る多数の有用な物品には、自動車車体用パネル；自動車用エンジンカ バー、オイルパンおよびバルブカバー；白色製品産業（例えば、冷蔵庫、洗濯機 、食器洗浄機等のような家庭用電気製品）に使用されるシート金属パネル；並び に住宅用および産業上の構造物用の金属羽目板がある。 粘弾性振動吸収材料は、剛性を改良した。しかしながら、重要なことに、改良 された剛性は、振動吸収性能をほとんど損失せずに、また多くの場合、向上した 振動吸収性能と共に提供される。粘弾性振動吸収材料も、広い温度範囲に亙って 効果的に振動吸収する。 粘弾性振動吸収材料は、振動吸収積層品の製造において最も有効に用いられる 。向上した剛性は、隣接する固定層を互いに関連させてシフトする可能性を低下 させれば、型押しすること、深絞り成形すること、および曲げりことによって振 動吸収積層品を容易に加工させ得る。粘弾性振動吸収材料は、振動吸収積層品の 曲げ剛性も高める。 好ましい粘弾性振動吸収材料は、アクリレート系である。アクリレート系粘弾 性材料は、アクリル酸エステルが非分枝アルコールから好ましく誘導される場合 、アクリル酸エステルホモポリマーであってよい。非分枝アルキルアルコールは 、典型的に炭素数１〜１４であって、少なくとも分子の主要部に炭素数４〜１２ の炭素−炭素鎖長を有し、かつ鎖はヒドロキシ酸素原子で停止している。さらに 、前記鎖中に、好ましくは、分子中の炭素原子の合計数の少なくとも約１／２を 有する。 しかしながら、特に、アクリレート系粘弾性材料は、（ａ）アクリル酸エステ ルと（ｂ）極性基を有しかつアクリル酸エステルと共性能多くのモノマー少なく とも１つのコポリマーを含んで成る（より好ましくは、本質的に構成されている ）。アクリル酸エステルは、アクリル酸エステルホモポリマーを調製するのに使 用したものと同じ非分枝アルキルアルコールから誘導され得る。ホモポリマーを 提供するのに好ましいアクリル酸エステルは、コポリマーを提供するのにも好ま しい。 好ましくは、共重合性モノマーの極性基は、カルボン酸部位である。適する共 重合性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸およびイタコン酸、並びに 無水マレイン酸、アクリルアミドおよびイソボルニルアクリレートが挙げられる 。他の共重合性モノマーを使用して、本発明に有用な粘弾性振動吸収材料を提供 してよい。そのようなモノマーとしては、アルキルビニルエーテル、塩化ビニリ デン、スチレンおよびビニルトルエンが挙げられるが、これは、粘弾性材料の剪 断強度または振動吸収特性を多少低減するのに十分な少量で使用する場合にとき のみである。 共重合性モノマーは、アクリル酸エステルと共重合性モノマーを合わせた重量 に対して、粘弾性材料約０〜５０重量％を広範に提供する。特に、共重合性モノ マーは、約０〜３０重量％を提供する。一般に、共重合性モノマーは、比較的少 ない（重量）割合のコポリマーを提供すると同時に、アクリル酸エステルが比較 的多い（重量）割合のコポリマーを提供する。共重合性モノマーの量が増加する と、（室温での重なり剪断強度で測定される）剛性と、ピーク振動吸収性能が生 じる温度が共に増加する傾向がある。したがって、共重合性モノマーの量は、望 ましい剛性と、振動吸収を提供するのに要する温度範囲で幾分決定される。より 少量（約３〜１２重量％）の共重合性モノマーも、振動吸収剤中の感圧接着特性 を促進することがある。 粘弾性振動吸収剤の剛性は、有利には、疎水性シリカの添加によって高まる。 以下に、より十分に説明するように、剛性と弾性はしばしば、このパラメーター が正比例するため、同義で使用される。好ましくは、疎水性シリカは、Ｂ.Ｅ.Ｔ . 表面積少なくとも１０ｍ²／ｇ、特に約５０〜４００ｍ²／ｇを有する。一般に、 粘弾性振動吸収材料は、有効量の疎水性シリカを包含する。「有効量」は、疎水 性シリカを含まない同様の粘弾性材料に比べて、より優れた振動吸収特性とより 大きな剛性（弾性）を有する粘弾性材料を含む適度に有用な振動吸収弾性を提供 するのに十分な量である。特に、シリカは、アクリル酸エステルと共重合性モノ マーの合わせた重量を１００重量部として、少なくとも約２重量部（すなわち、 少なくとも約２重量％）含まれていなければならない。特に、疎水性シリカは、 約２〜１５重量部を提供する。より好ましくは、それは、約２〜１０重量部を提 供する。最も好ましくは、それは、約２〜５重量部を提供する。疎水性シリカ約 ２重量部未満、および疎水性シリカ約１５〜２０重量部以上では、粘弾性振動吸 収剤の剪断強度が低下する傾向がある。 例えば、粘弾性振動吸収剤の剪断強度は、更におよび有利には、架橋によって 高まるが、これは、振動吸収特性の損失をもたらすことがある。架橋剤が究極的 に望ましいか否かは、振動吸収ダンパーの故意の使用によって、実質上部分的に 決定される。ビスアミドは、好ましい架橋剤であり、一例は、Ｎ，Ｎ’-ビス-１ ，２-プロピレンイソフタルアミドである。様々な他の添加剤（例えば、酸化防 止剤、帯電防止剤、繊維製品、フィラーおよび顔料）を、粘弾性振動吸収材料中 に有用に組み込むことができる。 ここで記載された粘弾性振動吸収材料は、自由層ダンパーを提供するために単 独で使用され得る。しかしながら、好ましくは、それを、１つまたはそれ以上の 固定層と共に使用して、固定層ダンパーを提供する。好ましい固定層は、振動し ている構造の固定層に近似しているが、粘弾性振動吸収材料よりも比較的剛直な （すなわち、よりも高い弾性の）剛性を有する。固定層の剛性は、その厚さを変 えることによって調節できる。厚さ約２５μｍ〜１．５ｍｍが有用である。実際 に厚さは、意図する応用に依存する。 しかしながら、最も好ましくは、ここに記載する粘弾性振動吸収材料は、シー ト金属パネルを置き換えるために本質的に振動吸収構造部材を提供する３層振動 吸収積層品の製造に使用される。好ましい固定層は、粘弾性振動吸収材料よりも 剛直である（すなわち、粘弾性振動吸収材料よりも高い弾性を有する）。固定層 表皮の厚さは、意図する応用に依存して変化するが、別個の固定層１２５μｍ以 上、特に約１２５〜３８０μｍが専ら有用である。例えば、自動車車体用パネル 、バルブカバーおよびオイルパンでは、独立した固定層約３００〜３５０μｍが 有用であるが、白色またはそれ以外の自動車部品固定層厚さは約１２５μｍがよ り望ましい。白色製品産業上の家庭用電気製品の製造において、独立した固定層 厚さは約２００〜２５０μｍが有用である。 適する固定層材料としは、ステンレススチール鋼、銅、アルミニウム、鉄、ニ ッケル、クロム、チタン、コバルト、そのアロイが挙げられる。剛直なポリマー 材料（例えば、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエポキ シド）、および繊維強化プラスチック（例えば、ガラスファイバー、セラミック 繊維、ポリマー繊維）、並びに金属繊維強化ポリエステルも使用できる。ポリエ ステル、エポキシド、ポリアミド、ビニルエステル、およびポリスルホンも有用 である。他の適する固定層は、ガラスまたはセラミックによって提供され得る。 粘弾性振動吸収材料は、溶液重合により、容易に製造できる。アクリル酸エス テルモノマーと（含むならば）共重合性モノマーを、所望の比率でブレンドした 後、適当な極性溶媒（例えば、酢酸エチル、メチルエチルケトン、またはアセト ン）の添加により、約２０〜４０％モノマー濃度まで希釈する。過酸化ベンゾイ ルまたはアゾビスイソブチロニトリルのような熱活性化重合開始剤を、モノマー の重量に対し、約０．２５重量％の量で添加する。その後、所望の量の疎水性シ リカを添加した後、重合溶液中でシリカを混合または分散する。 次に、ポリマー溶液を、適当な反応容器に移して、窒素でパージし、重合が完 了するまで、約５５〜６０℃で約２４時間保持する。その後、得られた溶液ポリ マーを、上記の種類とは別の中程度の極性溶媒を用いて、さらに固形分含量約２ ５％に希釈する。 ポリマー溶液を、ロール塗布、逆ロール塗布、押出ダイ塗布、ナイフ塗布等に よって適する湿潤厚さ（典型的には約５０〜１００μｍ）に基材の表面に室温で 適用してよい。その後、溶媒は、塗布した基材をオーブン中で加熱および乾燥す る（例えば、約２３０℃で約１分間）ことにより除去し、典型的な厚さ約１０〜 ２５μｍの粘弾性振動吸収材料層を得る。所望の実際の厚さは、応用に依存し、 適宜、選ばれ得る。 粘弾性振動吸収材料を適用する基材は、図１に示す如く自由層ダンパーを提供 するような、共振に付される物品であってよい。あるいは、基材は、固定層ダン パー内の固定層であってよい。基材は、振動吸収した積層品内の一つの固定層で もあり得る。粘弾性振動吸収材料被覆した基材は、２つの基材の間に粘弾性材料 を含んで成るサンドイッチ構造物を形成するように、第２の基材に積層できる。 第２の基材は、図２に示す如く固定層ダンパーを提供するような、共振に付され る物品であり得るか、または、振動吸収積層品内の別の固定層であり得る。振動 吸収積層品において、異なる固定層は、有用には、実質上等しい厚さである。固 定層振動吸収ダンパーを固定する物品は、固定層の厚さよりもかなり大きくてよ い。 振動吸収積層品は、上記のサンドイッチ構造物を１対のニップロールの間にパ スして約９０〜１２０℃に加熱することによって組み立てることができ、実際の 温度は、特定の基材および粘弾性材料に依存する。３層以上の振動吸収積層品は 、粘弾性振動吸収材料層と固定層を上記の方法で連続添加することによって、ま たは１つまたはそれ以上の機能化粘弾性振動吸収材料被覆した基材を積層するこ とによって調製できる。 本発明は、以下の非限定的な実施例によって十分に理解されよう。以下の実施 例において、特に断りのない限り、部は全て重量部を表す。 実施例１および比較例１ イソオクチルアクリレート２３５.２ｇ、アクリル酸４.８ｇ、および酢酸エチ ル３６０.０ｇを含む初期の混合物を一緒に混合した。この混合物の一部（３０ ０.０ｇ）を２つの１６オンス褐色容器にそれぞれ流し入れた。アゾビスイソブ チロニトリル熱活性化開始剤［ヴァゾ(VAZO)64、イー・アイ・デュポン・ド・ネ モアーズ(E.I.DuPont de Nemours)製］０.３０ｇを各容器に添加した。アエロジ ル(AEROSIL)R-972疎水性シリカ［デグッサ・コーポレイション(Degussa Corp.) 製］を一方の容器に添加した。これを実施例１とする。他方の容器には、シリカ を添加しなかった。これを比較例（下記表１および２中、Ｃ.Ｅ.）１とする。容 器を窒素で１０分間バブリングし、封緘し、６０℃の水浴中に２４時間置いて重 合した。重合後、十分な体積の酢酸エチルを各容器に加え、固形分含量２５％の 溶液を得た。 実施例２および比較例２ これらの実施例は、イソオクチルアクリレート２２５.６ｇ、アクリル酸１４. ４ｇ、および酢酸エチル３６０.０ｇを初期の混合物中で用いたこと以外は、実 施例１の記載と同様にして調製した。実施例２には、さらにアエロジルR-972疎 水性シリカ６.００ｇを含有した。比較例２は疎水性シリカを含有しなかった。 実施例３〜８および比較例３ これらの実施例は、イソオクチルアクリレート２１６.０ｇ、アクリル酸２４. ０ｇ、および酢酸エチル３６０.０ｇを初期の混合物中で用いたこと以外は、実 施例１の記載と同様にして調製した。実施例３にはアエロジルR-972疎水性シリ カを１.２０ｇ添加し、実施例４には２.４０ｇを添加し、実施例５には６.００ ｇを添加し、実施例６には１２.００ｇを添加し、実施例７には１８.００ｇを添 加し、および実施例８には２４.００ｇを添加した。比較例３は疎水性シリカを 含有しなかった。 実施例４９および比較例４ これらの実施例は、イソオクチルアクリレート１２１.５ｇ、アクリル酸２８. ５ｇ、および酢酸エチル４５０.０ｇを初期の混合物中で用いたこと以外は、実 施例１の記載と同様にして調製した。ヴァゾ64重合開始剤０.１９ｇも各容器に 添加した。実施例９はアエロジルR-972疎水性シリカ３.７５ｇを含有した。比較 例４は疎水性シリカを含まなかった。 実施例１０および比較例５ これらの実施例は、イソオクチルアクリレート１６０.８ｇ、イソボルニルア クリレート７９.２ｇ、および酢酸エチル３６０.０ｇを初期の混合物中で用いた こと以外は、実施例１の記載と同様にして調製した。実施例１０はアエロジルR- 972疎水性シリカ６.００ｇを含有した。比較例５は疎水性シリカを含まなかった 。 次に、以下に記載の手順に従って、剛性および振動吸収特性について、上記の 実施例および比較例を評価した。結果を表１および２に報告し、かつ図４および ５に示す。 試料調製および試験手順試料調製 様々な実施例および比較例の粘弾性振動吸収材料を用いて、振動吸収積層品を 作製した。より具体的には、通常６インチ（１５０ｍｍ）×４インチ（１００ｍ ｍ）の寸法に切断した０.０１２５インチ（０.３１７５ｍｍ）厚さの冷間圧延し たスチール鋼パネル上に、ポリマー溶液を塗布した。アール・ディー・スペシャ ルティーズ(R D Specialties)製７５番コーティングロッドを使用して、溶液を 湿潤厚さ約０.１ｍｍに広げた。塗布したパネルを、同じ材料の未塗布パネルと 一緒に４００°Ｆ（２０４℃）のオーブン中に置いた。１分後、２枚のパネルを オーブンから取り出した。２枚のスチールパネルの間に挟んだ粘弾性振動吸収材 料を含んで成る振動吸収積層品を調製した。サンドイッチ構造物を、厚さがそれ ぞれ３ｍｍの１対のスチールローラー［ショアーＡ80ゴム製ジャケット］の間を 約１２．５ｃｍ／秒の速度でパスさせた。ローラーは加熱せずに、間に何もなけ れば、互いにぴったりと接触させた。室温で２４時間後、試験用振動吸収積層品 から試料を切り出した。重なり剪断強度 弾性は重なり剪断強度に影響を及ぼす特性であることから、粘弾性材料の重な り剪断強度を測定することによって、振動吸収ダンパーの剛性（弾性）が評価で きる。 振動吸収積層品試料を改良して、重なり剪断強度を評価した。より具体的には 、通常１インチ（２５ｍｍ）×６インチ（１５０ｍｍ）の振動吸収積層品試料を 改良して、上部スチール鋼パネルの一部と下部スチール鋼パネルの一部を取り外 した。得られた改良パネルには、２枚のスチール鋼パネルとその間の粘弾性材料 から構成された、１インチ（２５ｍｍ）×１インチ（２５ｍｍ）の重なり領域を 中 央に含んでいた。この試料の重なり剪断強度について、室温で、インストロン(I nstron)製引張試験機を用い、ジョー分離速度０.０５インチ／分（０.１３ｃｍ ／分）において評価した。振動吸収積層品が破損する前に観察された最大応力（ ダイン／ｃｍ²）を剪断強度として記録した。データを表１にそれぞれ報告する 。各剪断強度値は、３測定平均である。粘弾性振動吸収材料が、室温よりも高い ピーク振動吸収温度を示すならば、重なり剪断強度を、より高い温度で評価すべ きである。それは、ピーク振動吸収温度よりも高い温度で測定しなければならな い。 比較例５では、剪断強度が８.０×１０⁶ダイン／ｃｍ²であったが、実施例１ ０では、９.１×１０⁶ダイン／ｃｍ²であった。 これらのデータは、疎水性シリカを含む粘弾性振動吸収材料を組み込んだ振動 吸収ダンパーが、疎水性シリカを含む粘弾性材料を用いない振動吸収ダンパーに 比べて、（重なる剪断強度として測定した）剛性を高めたことを示している。実 施例９は、比較例４の剪断強度に近い剪断強度を示している。しかしながら、こ れらの実施例は、室温で評価されており、図５に示すように、ピーク振動吸収が 生じた温度よりも低い。５５℃（ピーク振動吸収温度を越える温度）で再試験す ると、実施例９は、比較例４（１２.０×１０⁶ダイン／ｃｍ²）よりも大きな剪 断強度を示した（１３.５×１０⁶ダイン／ｃｍ²）。好ましくは、疎水性シリカ は、アクリル酸エステルモノマーと共重合性モノマーとを合わせた重量に対して 、少なくとも約２重量％、特に約２〜１５重量％、さらに約２〜１０重量％、最 も好ましくは約２〜５重量％を包含する。 これらの実施例は、アクリル酸エステル約８０〜９８重量％と、対応して、共 重合性モノマー約２０〜２重量％（２成分の和が１００重量％に等しい。）を包 含する振動吸収材料の利用も示している。振動吸収性能 振動吸収性能は、レオメトリックス(RHEOMETRICS)RSA IIレオメーターにおい て、３点曲げゲオメトリーを用いて決定した。振動吸収積層品試験片は、通常、 長さ２インチ（５０ｍｍ）、幅０.５インチ（１３ｍｍ）、および厚さ０.０２６ インチ（０.７ｍｍ）であった。−５０〜１００℃の範囲に亙って、温度傾斜５ ℃／分で測定した。試料を周波数１Ｈｚでの正弦波応力を荷重しながら、位相角 と損失係数の測定を３０秒毎に行った。図４には、実施例２と比較例２について 、温度に対する損失係数を長尺方向にプロットした。同様に、図５には、実施例 ９と比較例４についてプロットした。類似に結果が、ここに記載した別の実施例 について観察された。 振動吸収特性は、シリカを添加した結果につれて減少し、高温では有利に向上 した。比較すると、架橋は、ポリマー材料の剪断強度を高めるが、しばしば、そ の結果、振動吸収性能の損失を伴う。 振動吸収ダンパーにシリカ含有粘弾性材料を使用した場合に達成される振動吸 収性能の向上は、損失係数がしきい値を越える温度範囲の切れ目を測定すること によっても評価できる。したがって、比較例２では、損失係数が、約５８.４の 温度範囲（すなわち、−３１.７〜２６.７℃）でしきい値０.０４を越えるが、 実施例２では、損失係数は、約６３.９の温度範囲（すなわち、−２９.９〜３４ .０℃）で同等のしきい値（０.０４）を越える。損失係数しきい値は０.０３で あると、比較例２がこの値を越えて振動吸収する温度範囲は、６６.３℃であっ たが、実施例２を試験すると、８１.０℃に上がった。表２には、各実施例およ び比較例が損失係数しきい値０.０３および０.０４を越える温度範囲が示されて いる。 これらのデータは、疎水性シリカを含む粘弾性振動吸収材料が、シリカ含有粘 弾性材料を含まない前記のダンパーよりも広範な温度範囲に亙って振動吸収を提 供する振動吸収ダンパーをもたらすことを示している。比較例３および実施例３ 〜８は、より大量の疎水性シリカが、振動吸収の生じる温度範囲を更に拡張する ことを示している。 ここに記載した粘弾性振動吸収材料は、高まった剛性を有しかつ広い温度範囲 に亙って振動吸収するが、振動吸収性能の損失がほとんどなく、多くの場合、振 動吸収性能が向上する。 特許請求の範囲に定義した本発明の精神から逸脱することなく、上記の明細書 および図面の範疇において、様々な改良が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アクリレート粘弾性振動吸収材料と有効量の疎水性シリカを包含する振動 吸収ダンパーを提供すること、および 振動吸収ダンパーをを物品に適用して、共振を減衰すること の工程を含んで成る共振に付される物品を振動吸収する方法。 ２．アクリレート粘弾性振動吸収材料が、アクリル酸エステルホモポリマーで ある請求項１記載の方法。 ３．アクリル酸エステルホモポリマーが、アルコール分子の少なくとも主要部 に、ヒドロキシ酸素原子で停止した炭素数４〜１２の炭素−炭素鎖長を有し、か つ前記鎖中に、アルコール分子中の炭素原子の合計数の少なくとも約１／２を有 する炭素数１〜１４の非分枝アルキルアルコールから誘導される請求項２記載の 方法。 ４．アクリレート粘弾性振動吸収材料が、 （ａ）アクリル酸エステルと、 （ｂ）極性基を有しかつアクリル酸エステルと共重合し得る少なくとも１つのモ ノマー とのコポリマーである請求項１記載の方法。 ５．アクリル酸エステルが、少なくとも主要部のアルコール分子にヒドロキシ 酸素原子で停止した炭素数４〜１２の炭素−炭素鎖長を有し、かつ前記鎖にも、 アルコール分子中の炭素原子の合計数の少なくとも約１／２を含有する、炭素数 １〜１４の非分枝アルキルアルコールから誘導され；および 少なくとも１つのモノマー上の極性基がカルボキシル部位である 請求項４記載の方法。 ６．（ａ）アクリル酸エステルが、アクリレート粘弾性振動吸収材料の約６０ 〜９８重量％を占め、および（ｂ）少なくとも１つのモノマーが、アクリレート 粘弾性振動吸収材料の約４０〜２重量％を占め、かつ（ａ）と（ｂ）の和が１０ ０重量％に等しい請求項５記載の方法。 ７．アクリル酸エステルが、イソオクチルアクリレートであり、および少なく とも１つのモノマーが、アクリル酸およびイソボルニルアクリレートからなる群 より選ばれる請求項５記載の方法。 ８．アクリレート粘弾性振動吸収材料が、アクリル酸エステルのホモポリマー 、およびアクリル酸エステルと、極性基を有しかつアクリル酸エステルと共重合 し得る少なくとも１つのモノマーとのコポリマーからなる群より選ばれ；さらに 疎水性シリカが、ホモポリマーまたはコポリマーの重量に対し約２〜１５重量％ を占める請求項１記載の方法。 ９．疎水性シリカが、ホモポリマーまたはコポリマーの重量に対し約２〜１０ 重量％を占める請求項８記載の方法。 １０．疎水性シリカが、ホモポリマーまたはコポリマーの重量に対し約２〜５ 重量％を占める請求項９記載の方法。 １１．振動吸収ダンパーがさらに、比較的剛直な金属またはポリマーの固定層 を含んで成り、かつアクリレート粘弾性振動吸収材料が物品と固定層の中間にあ る請求項１記載の方法。 １２．アクリレート粘弾性振動吸収材料が、振動吸収積層品を組み込んだ物品 によって経験される振動を減衰する振動吸収積層品を提供するために、１対の比 較的剛直な金属またはポリマーの固定層の中間にある請求項１記載の方法。 １３．各固定層が実質上等しい厚さ約１２５〜３８０μｍを有する請求項１２ 記載の方法。 １４．ａ）約１２５μｍ以上の厚さを有する比較的剛直な第１固定層； ｂ）約１２５μｍ以上の厚さを有する比較的剛直な第２固定層；および ｃ）第１固定層と第２固定層の間の、有効量の疎水性シリカを含むアクリレート 粘弾性振動吸収材料の第１の層 を含んで成る振動吸収積層品。 １５．第１および第２固定層が、金属またはポリマーであり、かつ厚さが実質 上等しい請求項１４記載の振動吸収積層品。 １６．アクリレート粘弾性振動吸収材料が、アクリル酸エステルのホモポリマ ー、およびアクリル酸エステルと、極性基を有しかつアクリル酸エステルと共重 合し得る少なくとも１つのモノマーとのコポリマーからなる群より選ばれ；さら に、アクリレート粘弾性振動吸収材料が、ホモポリマーまたはコポリマーの重量 に対し疎水性シリカ約２〜１５重量％を包含する請求項１５記載の振動吸収積層 品。 １７．ホモポリマーまたはコポリマーの重量に対し疎水性シリカ約２〜１０重 量％を含む請求項１６記載の振動吸収積層品。 １８．アクリレート粘弾性振動吸収材料が、 ａ）アルコール分子の少なくとも主要部に、ヒドロキシ酸素原子で停止した炭素 数４〜１２の炭素−炭素鎖長を有し、かつ前記鎖にも、アルコール分子中の炭素 原子の合計数の少なくとも約１／２を含有する、炭素数１〜１４の非分枝アルキ ルアルコールから誘導されるアクリル酸エステル；および ｂ）極性基を有しかつアクリル酸エステルと共重合し得る少なくとも１つのモノ マー を含む請求項１４記載の振動吸収積層品。 １９．アクリル酸エステルがイソオクチルアクリレートであり、少なくとも１ つのモノマーがアクリル酸とイソボルニルアクリレートからなる群より選ばれる 請求項１８記載の振動吸収積層品。 ２０．（i）イソオクチルアクリレート約８０〜９８重量％、および（ii）ア クリル酸約２０〜２重量％を含み、（ｉ）と（ii）の和が１００重量％に等しい 請求項１９記載の振動吸収積層品。 ２１．第１および第２固定層が金属であり、さらに各厚さが約１２５〜３８０ μｍである請求項１９記載の振動吸収積層品。 ２２．第１および第２固定層の厚さが実質上等しい請求項２１記載の振動吸収 積層品。 ２３．ａ）第２固定層上の、有効量の疎水性シリカを含有するアクリレート粘 弾性振動吸収材料の第２の層；および ｂ）アクリレート粘弾性振動吸収材利の第２の層上の第３の比較的剛直な固定層 を含んで成る請求項１９記載の振動吸収積層品。 ２４．請求項１４記載の振動吸収積層品を車体用パネルとして含んで成る自動 車車両。 ２５．請求項１４記載の振動吸収積層品を含んで成る白色製品家庭用電気製品 。 ２６．ａ）厚さ約１２５μｍ以上の比較的剛直な第１金属固定層； ｂ）第１固定層の厚さと実質上等しい厚さを有する第２の比較的剛直な金属固定 層；および ｃ）第１固定層と第２固定層の間の、（ｉ）イソオクチルアクリレート約８０〜 ９８重量％、（ii）アクリル酸約２０〜２重量％を含んで成る粘弾性振動吸収材 料の層であって、（ｉ）と（ii）の和が１００重量％に等しく、および（iii） （ｉ）と（ii）の重量に対して約２〜１５重量の疎水性シリカ を含んで成る振動吸収積層品。