JPS62264932A - 拘束型制振管状体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、制振性能に優れた管状体を得るための拘束型
制振管状体の製造方法に係り、更に詳しくは、管状体の
外周を粘弾性体層で被覆囲着せしめ、更に、拘束材層を
設けて管状体の制振特性を一段と向上せしめた拘束型制
振管状体の製造方法に関するものである。

従来より管状体は軽量であり乍ら、強度的にも強い事を
利用して各種工業用部材等として、各方面で多用されて
いるものである。又、気体、液体、固体の全ての状態の
物質を外部と遮断して移送する手段を考えると不可欠な
部材である。

しかし乍ら、管状体単体では振動を防止する上に於ては
、全く効果が無いという欠点をも備えたものである。即
ち、機械、構造物の支柱や軸を配管として用いた場合は
、その機械等が振動する場合に振動を受けて共振を起こ
し、その結果、騒音を発生したり、振動を増幅したりし
易いなどの欠点がある。しかも支柱や軸は機能上機械等
と強固に結合され、ゴム等の振動絶縁物を介して機械等
と結合すること、即ち、支柱や軸に振動を伝達させない
様にする事は機能上不可能な場合が多い。

構造部材で振動を防止する原則は重量増と剛性強化、共
振の回避と振動の減衰の３つの方法しかないが、管状体
の場合には使用管状体の厚みを増しても共振周波数変化
があるものの、はとんど効果がな〈従来は共振の回避が
採用されてきた。即ち、支柱などに使用される鋼管の共
振周波数を局所重量増で振動源の周波数と異った点にず
らせる事で共振による振動増幅を回避するものであるが
、振動源の周波数が狭い周波数スペクトルの場合には効
果がなくなるとか、共振点を可聴音域外にずらせること
は不可能なこともあって、全ての機械等で実用的な効果
が得られるものではない。しかもこの場合は個々に共振
点のチェックを行ない重量増をする位置を決める必要も
あり非常に手間がかかるものである。この様な背景から
、本発明者等は振動緩和能力が高く、しかも振動減衰を
早く行う管体を目的とし、試行錯誤を繰返した後管体の
周囲に粘弾性体を囲着せしめ、拘束層でその粘弾性体を
巻着包囲せしめる事により得られた管状体は非常に優れ
た制振特性を示し、しかも減衰能力も非常に優れたもの
である事を見出し、本発明を完成した。すなわち、本発
明の拘束型制振管状体の製造方法は、塩化ビニル、ポリ
エチレン、ポリブテン、鉄、ステンレス、黄銅、銅を素
材とした所望の管体の外周に、常温反応性を有する液状
ポリマーと、その効果剤とを基本ポリマーとして架橋せ
しめた粘弾性体層を囲着せしめ、更に該粘弾性体層の外
周に拘束材層を巻着形成せしめることを特徴とする。

次に本発明の構成部材について述べる。

前記管状体は、鉄、アルミニウム、黄銅、銅、ステンレ
ス、各種合金等の金属；塩化ビニル、ポリエチレン、ア
クリル等のプラスチック；セラミック、セメント等の無
機質あるいはプラスチックをライニングした金属の如く
、上記素材を併用したものであっても良く、管体なら全
てのものが適用し得る。又、形状も管体が直管でも良く
、内側及び／又は外側が凹凸状でも良く、管体が波状に
狭い部分と広い部分とを持ったものでもよい。又、管体
の垂直断面形状としては、円、楕円、三角、四角その他
の多角形等何れの形状でも良いが、展性、延性に冨む素
材から成る金属管体、プラスチック管体が望ましい素材
であると言える。

次に粘弾性体の説明を行う。

粘弾性体はゴム状粘弾性体が好ましく、本発明の目的を
達成する主原料となるポリマーの具体例を示すと、ゴム
化アスファルト、ブチルゴム、再生ブチルゴム、液状ゴ
ム硬化物、ポリノルボーネンゴム、ポリイソブチレン、
スチレン−ブタジェン−スチレン共重合体、スチレン−
イソプレン−スチレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、ポリビニルブチラール、天然ゴム、スチレン
−ブタジェンゴム、ニトリル−ブタジェンゴム等を挙げ
る事が出来るが、それ等はホットメトル型、液状反応硬
化型、プレス成形や射出成形により得られる型、エマル
ジョンやラテックスの如（水分散型や溶剤分散型で用い
乾燥して用いるタイプにより本発明を達成する事が出来
る。

それ等は使用される条件、即ち、管体への密着性、温度
特性、燃焼性、防食性、可塑剤や配合剤の移行性、経済
性、作業性等の諸条件を考慮して選択すればよいが、そ
れ等の中で製造工数、材料ロス、製造設備の耐久性、製
造時の作業環境及び安全性等を考慮すれば、反応性基を
有する液状ポリマーが適した素材であると言える。又、
それ等の多くは現地で塗布、吹付し、拘束材を巻着した
り管体を二重管としておいて注入したりして、本発明の
管体を現地で作成する目的には好都合であると言うメリ
ットもある。又、前記方法を展開して現在供用されてい
る管体に対しても容易に本発明を達成する事が出来ると
いうメリットもある。

上述の反応性官能基を有する液状ポリマーの反応性官能
基と、硬化剤の反応性官能基の組合せ例を挙げると表Ｉ
に示す様な官能基を有するものの組合せが適している。

更に詳しくは、特に水酸基を分子末端に有するテレキー
リックポリマーと、イソシアネート基を１分子当り２個
以上有する硬化剤の組合せは、制振性、加工作業性、経
済性等も優れ、常温反応性及び反応のコントロールのし
やすさ等から、最適な素材と言える。水酸基末端テレキ
ーリックポリマーの具体例を挙げると、水酸基を末端に
有し、主鎖をポリブタジェン、水素添加ポリブタジェン
、ポリブタジェン−ニトリル、ポリブタジェン−スチレ
ン、イソプレン等としたものや、ポリエーテルポリオー
ル、ポリエステルポリオール、ウレタンアクリルポリオ
ール、アニリン誘導体ポリオール等を示す事が出来る。

これ等は単独若しくは併用して用いても良い。

又、上記反応性物質の硬化剤としては、イソシアネート
系硬化剤が好適であり１分子当り、２ヶ以上のイソシア
ネート基を有する事が必要である。

その具体例としては、トルイ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、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、末端イソ
シアネート基を有するプレポリマー等を例示する事が出
来る。これ等、硬化剤も単独若しくは併用して用いる事
が出来る。粘弾性体は上記ポリマーを基本成分として用
い、用途、性能、作業性等を考慮して、可塑剤、瀝青物
、粘着付与剤、充填剤、老化防止剤、防サビ剤、難燃剤
、触媒、界面活性剤、カップリング剤等を必要に応じ適
宜組合せて添加する事が望ましい。

上記代表的添加剤の具体例としては、可苧剤としてはナ
フテン系、アロマティック系、パラフィン系のオイル、
ひまし油、綿実油、パインオイル、トール油、フタル酸
誘導体、イソフタル酸誘導体、アジピン酸誘導体、マレ
イン酸誘導体、液状ゴムの官能基を含まないもの等を例
示する事が出来る。

又、難燃性を付与する目的として、／）ロゲン化合物、
リン化合物系可塑剤を用いる事も出来る。

瀝青物としては、ストレートアスファルト、ブロンアス
ファルト、タール等があり、所望の粘弾性体を得る為に
、予じめ粘着付与樹脂や可塑剤等で改質して使用する事
も出来る。粘着付与樹脂としては、天然樹脂、ロジン、
変性ロジン、ロジン及び／又は変性ロジンの誘導体、ポ
リテルペン系樹脂、テルペン変性体、脂肪族系炭化水素
樹脂、シクロペンタジェン樹脂、芳香族系石油樹脂、フ
ェノール樹脂、アルキルフェノール−アセチレン樹脂、
キシレン樹脂、クマロンインデン樹脂、ビニルトルエン
−αメチレンスチレン共重合体等を単独又は併用して用
いる事が出来る。

充填剤はマイカ、グラファイト、ヒル石、タルク、クレ
ー等の鱗片状無機粉体、フェライト、金属粉、硫酸バリ
ウム、ＩＪ　ｌ−ボン等の高比重充填剤、炭酸カルシウ
ム、微粉シリカ、カーボン、炭酸マグネシウム、水酸化
アルミニウム、アスベスト等の汎用充填剤を単独若しく
は併用して用いる事が出来る。又、三酸化アンチモン、
ホウ砂等を難燃化を目的として使用する事も出来る。

上記、粘弾性体は、管体及び拘束材に密着し、拘束型と
して用いた場合に制振性能を発揮する条件を具備したも
のであれば良い。又、プライマー等で表面処理を行ない
、密着性を一層改良しても良い事は当然である。

又、粘弾性体の使用厚みは０．５寵〜５ｍｌが望ましく
、金属管体に対して用いる拘束材が異種金属の場合は、
イオン化傾向の点で接触した場合には腐食が著るしく進
行し、管体の耐久性を損う危険性があり、粘弾性体の厚
みを充分とる方が良い。

又、粘弾性体は拘束型で用る為に、硬度は５ＲＴＳ−０
１０１に規定するＣ型硬度で５０以下となる様な柔軟で
且つ架橋粘弾性体である事が望ましい。

次に拘束材について説明する。

拘束材は管体周囲に囲着せしめられた粘弾性体を更に、
外側から巻着又は包囲したものであれば良く、その具体
例としては、銅、黄銅、アルミニウム、鉄、ステンレス
等の素材からなる金属薄膜や金属網状品、ポリエステル
、ナイロン、塩ビ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リビニルブチラール等の合成樹脂フィルム、ブチルゴム
、天然ゴム、クロロプレン、ハイパロン、エチレン−プ
ロピレン共重合体等の非加硫又は加硫シート；ガラス繊
維、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル等による
不織布；綿、麻等の天然繊維及び／又はナイロン、うレ
タン、ポリプロピレン、アクリル、ポリエステル等の合
成繊維、石綿等の無機質繊維から成る布；ウレタン、ア
クリル、エポキシ、ポリエステル等の合成樹脂系やセメ
ント系等の無機質系の塗料を例示する事が出来る。

又、拘束材は美感、防食等の耐久性を考慮して表面に塗
料を塗布したものや、更にフィルム等を貼った積層体で
あっても良い。

拘束材が具備すべき条件は、粘弾性体と密着する事であ
るが、プライマー等を用いて密着性を改良しても良い。

又、拘束材により剛性の高い素材が望ましく、金属薄膜
や金属網が好適である。又、拘束材は管体と拘束材との
間に粘弾性体が入る隙間を設けて、予じめ管体と一体化
させた所謂二重管構造のものであってもよい。又、拘束
材は管体との間に粘弾性体があれば良く、繊維や網状品
を拘束材として用いる場合には、拘束材が粘弾性体の中
に埋込まれた形であっても充分に制振機能を果す事が出
来る。

次に製造方法についての一態様例を示す。

粘弾性体の作成方法として、後述の実施例に用いた粘弾
性体の場合を例示すると、水酸基末端液状ポリブタジェ
ンゴムに予じめ加熱溶融せしめたストレートアスファル
ト６０／８０と粘着付与樹脂の混合液を所定量添加し、
混合し乍ら、徐々に可塑剤を加え、老化防止剤、マイカ
を加えて充分均一分散させる。次にインクロールを通し
て主剤を作成し、硬化剤と所定量を充分混合して管体に
囲着せしめれば良い。その方法は既存の管体に対し、粘
弾性体を吹付等の方法により均一に囲着し硬化又は同化
により粘弾性体の流動が無くなってから、拘束材を巻着
すれば出来る。又、既に配管された部分に対しては、予
じめ拘束材に塗布硬化せしめたものを巻着しても良い。

次に本発明を実施例及び比較例により図面について説明
する。

実施例１は金属管体が直管の場合で粘弾性体層を囲着形
成せしめ、更に拘束材層を巻着せしめた場合を示す。

実施例２は金属管体がスパイラル状に凹凸加工された場
合で粘弾性体を囲着せしめ、更に拘束材を巻着せしめた
場合を示す。

比較例Ｉは実施例１に用いた金属管体の直管単体の場合
を示す。

比較例２は実施例２に用いた金属管体のスパイラル状に
凹凸加工された場合の管体単体の場合を示す。

比較例３は、比較例２に対して粘弾性体を囲着せしめた
場合で拘束材が無い場合を示す。

実施例と比較例を表Ｈにより示し、粘弾性体の制振性と
温度の関係の一例を第７図グラフＩ　（粘弾性体の制振
性と温度との関係）により示した。

更に第８図〜第１１図、すなわちグラフ■〜■により振
動の状況を示した。グラフ■は銅直管単体、グラフ■は
銅スパイラル管十粘弾性体、グラフ■は銅スパイラル管
→−粘弾性体＋拘束材、グラフ■は銅スパイラル管＋高
硬度粘弾性体＋拘束材を、それぞれ示す。又、グラブ■
とグラブ■により粘弾性体の硬度差による振動の状況を
示した。又、表■により、実施例に用いた粘弾性体の配
合例（重量部単位）を示した。

次に本発明の実施例及び比較例を示した試験方法につい
て説明する。

１５．８８ｍｍ径で肉厚０．５＋＋ｍで長さが５００　
ｍｍの銅管について直管、スパイラル管（両端各５０鶏
を直管とし、中央部４００　＊＊をスパイラル状に凹凸
加工したものを使用した。尚、凹凸部の山部と谷部の深
さの差は２１１とした。）を用意し直管単体、直管に粘
弾性体を約１ｍｍ厚さに囲着せしめた管を更に５０μ厚
みのアルミニウム薄膜を貼イ」たもの、スパイラル管単
体、スパイラル管に粘弾性体を凸部上約０．５ｍｍの厚
み、凹部は全面を囲着せしめたもの、更に前記粘弾性体
を囲着せしめたスパイラル管の粘弾性体を５０μ厚みの
アルミニウム薄膜で巻着したもの更に、スパイラル管に
高硬度粘弾性体を凸部上約０．５　Ｉ■の厚み、凹部ば
全面を囲着せしめその外周に５０μ厚みのアルミニウム
薄膜で巻着したものの計、５種類について試料を作成し
た。

尚、試験に用いた粘弾性体は表■に示す通りとした。

上記の如く作成した管体を、厚み５（１＋＋＋の鉄製台
に管体の一端を各々ロー付けし片持梁を作成した。

次に各試料について、ＦＦＴ方式により振動試験を行な
い、結果をコンピュータ換算し、チャート化した。

表又は図面のグラフに示す如く、本発明の実施例１．２
は非常に効率よく制振する事が判る。又、制振による減
衰も太き（、特に第１０図のグラフ■で明らかな如く、
共振を示すピークの波形も非常に幅広くなり振動エネル
ギーの損失も非常に大きく、大きな制振性を示す事が判
る。又第１１図のグラフ■では、グラフ■で示した低硬
度粘弾性体の時より劣るものの、割振効果は大きい事、
及び波形の幅も広くなり振動エネルギーの損失も大きい
事が判る。

比較例１は鋼管の直管単体を示す。非常に大きな振動イ
ナータンスであり、振動防止対策を講じる必要がある。

比較例２は銅管をスパイラル状としたものである。イナ
ータンスは減少するものの減衰能力が悪く、金属疲労を
受けやすい欠点がある。

比較例３はスパイラル状鋼管に粘弾性体を囲着した場合
を示す。振動イナータンスが更に低下し、共振周波数も
低下するものの共振点を示す波形もシャープであり、グ
ラフ上部に示された位相も急激に変化している点で充分
な制振効果が得られているものではない。又、減衰の速
さも遅く、比較例２と同様に金属疲労を避ける上に於て
も一工夫を要するものである。

即ち、本発明を利用する事に依り、振動を吸収し、しか
も早く減衰させて管体自体や管体と他の部材との接合面
の疲労を緩和し、管体や接合部の耐久性を増し、管体の
長さを短縮する事が出来、配管スペースより小型化する
事が出来る丈でなく、共振点の調整も不要となり工数の
大幅省略が可能となる点や耐久性が増す点で経済性の面
でも多大なメリットが生じ、工業発展上の利用価値は非
常に高いものである。

表　　Ｉ 液状ゴムの官能基　　架橋剤の官能基 −ＯＨ−ＮＧＯ 金属酸化物、−ＯＨ，−ＮＧＯ 酸化物、−ＮＧＯ，パーオキサ イド −ＮＲ２多価ハロゲン化合物（−Ｂｒ）＼Ｃ１（ｚ　　
　　　　　　合物 −ＮＧＯ−ＯＨ，−Ｎｌ２．−ＮＨＲ，−ＣＯＯＨ。

−３）ｌ −Ｂｒ　　　　　　　　　　　−ＮＲ２，−ＮＨＲ，−
Ｎｌ２１金属酸化物 一５Ｃ−ＯＲ−Ｎｌ（。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る管状体を示す縦断面
であり、金属管体は内、外面共凹凸状となった場合を示
す。 第２図は、本発明の他の実施例に係る管状体を示す縦断
面図であり、金属管体は内、外面共直管である場合を示
す 第３図は、本発明のさらに他の実施例に係る管状体を示
す縦断面図であり、金属管体の外面のみ凹凸状である場
合を示す。 第４図は、本発明のさらに他の実施例に係る管状体を示
す縦断面図であり、金属管体の内面が凹凸状であり、凹
部凸部の１ヶ当りの幅が広い場合を示す。 第５図は、本発明のさらに他の実施例に係る管状体を示
す縦断面図であり、拘束材がらせん状に管体に取付けら
れている場合を示す。 第６図は、本発明に係る測定方法を示す略図である。 第７図は、本発明に係る粘弾性体の制振性と温度との関
係を示す線図（グラフＩ）である。 第８図は、銅直管単体（グラフ■）の振動の状況を示す
線図である。 第９図は、銅スパイラル管十粘弾性体（グラフ■）の振
動の状況を示す線図である。 第１０図は、銅スパイラル管十粘弾性体＋拘束材（グラ
フ■）の振動の状況を示す線図である。さらに 第１１図は、銅スパイラル管十高硬度粘弾性体拘束体＋
拘束材（グラフ■）の振動状況を示す線図である。 １・・・金属管体　　　　　２・・・粘弾性体層３・・
・拘束材層　　　　　４・・・拘束材固定材５・・・試
料　　　　　　　６・・・ピックアップ７・・・ハンマ
ー　　　　　８・・・コート９・・・ＦＦＴ振動測定装
置　１０・・・試料取付台つ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリブテン、鉄、ステ
   ンレス、黄銅、銅を素材とした所望の管体の外周に、常
   温反応性を有する液状ポリマーと、その硬化剤とを基本
   ポリマーとして架橋せしめた粘弾性体層を囲着形成せし
   め、更に該粘弾性体層の外周に拘束材層を巻着形成せし
   めることを特徴とする拘束型制振管状体の製造方法。 ２、管体の外面及び／又は内面が凹凸状であり、管体の
   外周に囲着形成せしめる粘弾性体が架橋されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の拘束型制振管
   状体の製造方法。 ３、管体に囲着せしめる粘弾性体が、水酸基末端ポリブ
   タジエンとイソシアネート系硬化剤とが常温反応して得
   られる架橋粘弾性体で、且つ硬度が日本ゴム協会規格Ｓ
   ＲＩＳ０１０１に規定するＣ型硬度で５０以下であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項いずれ
   かの記載の拘束型制振管状体の製造方法。