JPS639978B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は防振用材料に係り、特に振動吸収性能
の優れた複合棒の製造法に関するものである。 （従来技術及び問題点） 近年、社会問題中機械の商品性向上のため騒音
問題がクローズアツプされてきている。騒音は物
体の振動によつて生じるものであるから、振動系
の構造部材の共鳴、共振現象を排除できる振動吸
収性能の優れた振動低減効果の大きい構造部材の
使用が最も効率的な騒音の低減方法と考えられ
る。所で従来から機械・構造物の支柱や動力伝達
などの軸は、軽量化をはかる目的で重量の少ない
割に高い剛性が得られるなどの点からしばしば管
状体が使用されている。 しかし、機械・構造物の支柱や軸は、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、
その結果振動を増幅したり、騒音を発生し易いな
どの欠点があり、近年益々深刻化した騒音公害問
題に対して配慮が必要となる場合も多くなつてい
る。しかるに、これらの支柱や軸は機構上機械等
と強固に結合されている場合が多く、支柱や軸に
振動を伝達させないようにゴム等の振動絶縁物を
介して機械等と結合する事が機構上不可能な場合
が多い。また、防音効果のある金属管状体を得る
目的で金属内管と金属外管の間にガラス繊維など
のインサート材をはさんだ三層管がたとえば特開
昭51―52515号公報などにより公知であるが、振
動減衰の効果を発揮しない。 また一般に構造部材で振動を防止するには(イ)重
量増又は剛性強化、(ロ)共振の回避、及び(ハ)振動の
減衰の(イ)〜(ハ)三つの原則しかないが、管の場合に
は使用板厚を厚くしても又は中実の棒を使用して
も、重量増による共振周波数変化があるもののほ
とんど振動減衰の効果がなく、従来はもつぱら共
振の回避が採用されてきた。すなわち、支柱など
に使用される管状体の共振周波数を特定箇所に重
量を取付けた局部重量増で振動源の周波数と異な
つた点にずらせることで共振による振動増幅を回
避する手段であるが、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あつても、広い周
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
ともあつ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。 一方振動の減衰を目的として構造部材自身に振
動エネルギー吸収性能を持たせる手段として、鋼
板の場合には多くの手段が公知である。たとえ
ば、特公昭39―12451号公報或いは特公昭45―
34703号公報などに見られる如き、２枚の鋼板の
間に力学的損失率の高い粘弾性樹脂をはさんだい
わゆるサンドイツチ形の制振鋼板がきわめて高い
振動吸収性能を有することは広く知られている。
しかし、このようなサンドイツチ形の構造を管状
体に適用して第２図に示すように二重管構造とし
た管状体１，２の間に粘弾性物質３をはさみこん
だ構造の制振管は、鋼板の場合と異なり高い振動
吸収性能が得られない。 即ち、粘弾性物質３としては、たとえば特公昭
39―12451号公報或いは特公昭45―34703号公報な
どに見られる如き酢酸ビニル、塩化ビニル、アク
リルなどの樹脂と可塑剤、顔料などからなるプラ
スチツク系の粘弾性物質やポリイソブチレン、ポ
リブデン、顔料などからなるゴム系の粘弾性物質
或いはアスフアルトを主成分とするものなどが公
知であるが、いずれを使用しても第２図に示すよ
うな二重管構造とした場合では高い振動吸収性能
が得られない。また、上記の粘弾性物質は熱溶融
で鋼板などに粘着させるホツトメルトタイプ故、
溶融状態でも粘度は大きく、従つて内径の細い管
状体１の内に充填することが困難であり、且つ加
圧なしに管内面との接着性確保が難しい。一方、
上記の粘弾性物質を溶剤で希釈すれば充填は容易
になるが、管壁が障害となり溶剤を揮発させるこ
とが困難であるほか、溶剤揮発後に粘弾性物質と
しての固形分が減少してしまうなどの問題点が生
じる。 （発明の構成） 本発明は、かかる点についての詳細な多くの実
験の結果なされたもので、特殊な粘弾性物質を管
状体に充填することによりきわめて高い振動吸収
性能が得られるという知見に基いて本発明をなし
たものである。即ち、本発明は水酸基末端液状ジ
エン系ゴム、アスフアルト、可塑剤及び充填剤を
基本組成とする主剤とイソシアネート系硬化剤と
を該ジエン系ゴムの水酸基と該硬化剤のイソシア
ネート基とがNCO／OHの反応モル比で0.5〜1.5
になるよう混合撹拌後管状体内に液状で充填し、
常温又は低温加熱により硬化させることを特徴と
する振動吸収性能の優れた複合棒の製造方法であ
る。 以下本発明を詳細に説明する。 第１図は本発明法によつて得られる複合棒の一
態様を示すものであつて、１は剛性を確保するた
めの管状体であり、該管状体１と接着性を有する
粘弾性物質３が充填されている。 この場合、剛性確保のための管状体１は粘弾性
物質３と接着性があれば、金属又は硬質プラスチ
ツクのいずれでもよく、金属としては鋼、アルミ
ニユーム、鋼など、また硬質プラスチツクとして
は硬化塩化ビニル、アクリル、メタクリルなどを
用いることが出来る。また、その断面形状も円形
に限定されるものでなく、三角形以上の多角形、
或いは楕円形などいずれでもよい。 また、管状体１内に充填する粘弾性物質３とし
て具備すべき特性としては、液状での充填が可能
でありながら、常温又は低温加熱による硬化と共
に管状体内面と接着性を生じ、且つ力学的損失率
が大であるようなゴム弾性体であることが要望さ
れる。ここで力学的損失率ηとは減衰振動におけ
る対数減衰率δからη＝δ／πで定義される値で
あつて、力学的損失率ηが大きければ振動減衰が
早い或いは共振曲線の山がゆるくなり、η＝２で
は原理的に振動しなくなるはずのものである。な
お、一般には力学的損失率ηが0.05以上のものを
振動吸収性能のすぐれた制振材料と呼称してい
る。 次に、本発明に用いられる粘弾性物質として
は、水酸基末端液状ジエン系ゴム、アスフアル
ト、可塑剤及び充填剤を基本組成とする主剤と、
イソシアネート系硬化剤とを該ジエン系ゴムの水
酸基と該硬化剤のイソシアネート基とがNCO／
OHの反応モル比で0.5〜1.5になるよう混合撹拌
して得られるものである。 先ず、本発明に使用する水酸基末端液状ジエン
系ゴムとは平均分子量が通常10⁶以下の液状ポリ
マーであるテレキーリツクポリマー、就中、鋼管
を始めとする各種管状体への接着性、振動吸収
性、振動吸収の温度特性、貯蔵安定性、作業性、
経剤性等を総合的に判断して、硬化反応後にゴム
弾性を与える各種液状ポリマーの内の特にジエン
系ゴムを意味し、さらにジエン系ゴムにも主鎖に
ポリブタジエン、ブタジエン―ニトリル、ブタジ
エン―スチレン、水素添加ポリブタジエン、ポリ
イソプレン、ポリスチレン、クロロプレン、ポリ
イソブチレン等を有したものがあり、その分子末
端官能基にも多種多様のものがある内から特に−
OHをポリマー分子の末端基として有する水酸基
末端液状ポリマーが優れている。 即ち、水酸基末端液状ポリマーは、硬化物のゴ
ム弾性、耐薬品性、耐候性、耐久性等の各種物性
値に優れ、主剤と硬化剤との混合性およびポツト
ライフ（可使時間）のコントロールを容易に行な
う事が出来、常温又は低温加熱による硬化性に優
れ、貯蔵安定性及び経済性に優れている。さら
に、主鎖をジエン系として水酸基末端液状ポリマ
ーはアスフアルトとの相容性が優れ、大量にアス
フアルトを添加する事が可能であり、それに伴つ
て経済的メリツトも非常に大きくなる。 次に、主剤構成成分のアスフアルトとしてはス
トレートアスフアルト、ブロンアスフアルト等が
あり、所望の粘弾性物質を得る為に、予じめ粘着
付与樹脂、石油系軟化剤等で改質して使用する事
も出来る。 また、可塑剤とは主剤の粘度を調節して作業性
の調整を行なう事、粘弾性物質の物性をコントロ
ールする事又は難燃性を付与する事等を目的とし
て配合する液状物を言い、ゴム及び塗料関係で使
用する石油系軟化剤、動植物油系軟化剤、合成可
塑剤を用いる事が出来る。 それ等の具体例としてナフテン系オイル、パラ
フイン系オイル、アロマチツク系オイル、ひまし
油、綿実油、パインオイル、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物等があ
り、単独又は併用で使える。また、製品の加工工
程上溶接等を必要とする場合には難燃化が必須で
あり、ハロゲン化合物系、リン化合物系可塑剤を
単独又は併用して使う事も出来る。 さらに、充填剤は振動吸収特性、難燃性に影響
を与え、硬化剤／主剤の配合比率の調節、粘度調
節及び配合コストダウンをはかる目的で使用する
ものであり、ゴム及び塗料関係で使用されるもの
が使用出来る。 その具体例として、マイカ、グラフアイト、ヒ
ル石、タルク、クレー等の鱗片状無機粉体、フエ
ライト、金属粉、硫酸バリウム、リトポン等の高
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、アスベスト等の汎用充
填剤等を単独又は併用して使用する事が出来る。
又、難燃化を目的とする場合には水酸化アルミニ
ウム、酸化アンチモンも使用出来る。 以上が、主剤の基本組成を構成するものである
が、その他の添加剤として各種老化防止剤、触
媒、顔料、界面活性剤、カツプリング剤等を配合
する事も当然可能である。 次に、硬化剤はその種類により反応速度や硬化
反応後の粘弾性物質の物性値等に差異を生じる
為、製造条件、要求物性等により選択する必要が
ある。 硬化剤として一般に用いられるものとしては、
エポキシ化合物、イソシアネート化合物、アジリ
ジン化合物、ポリアミン、過酸化物、金属酸化物
等があるが、本発明においては製造条件、要求物
性等の見地から、硬化剤としてはイソシアネート
化合物を使用する必要がある。即ち、低温側での
硬化反応性、硬化反応速度のコントロールのし易
さと管状体内への充填のし易さ、硬化反応後の振
動吸収性能等の見地からイソシアネート系硬化剤
を使用する。その具体例としては、トルイレンジ
イソシアネート、ジフエ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及びそれらのブロツク品を単
独若しくは併用して使用する。なお、硬化剤はそ
の配合比率及び粘度等の問題で前記の可塑剤と混
合して使用する事も出来るが、その場合使用され
る可塑剤は脱水処理をしたものであることとイソ
シアネート化合物と反応しないものである事が必
要である。 次にこれら硬化剤の添加量は、反応モル比によ
り硬化反応後の粘弾性物質の全ての物性に大きな
影響を与えるが、本発明の目的を達成する為に
は、水酸基末端ジエン系ゴムの水酸基とイソシア
ネート系硬化剤のイソシアネート基とのNCO／
OH反応モル比を0.5〜1.5とする必要がある。な
お、NCO／OH反応モル比とは下記に示すように
水酸基末端液状ジエン系ゴム中の水酸基の重量百
分率を示す水酸基含有率とイソシアネート系硬化
剤のイソシアネート基の重量百分率を示すイソシ
アネート含有率によつて決まる値である。 反応モル比＝水酸基末端液状ジエン系ゴムの重量×水酸
基含有率（wt％）／イソシアネート系硬化剤の重量×イ
ソシアネート基含有率（wt％）×NCO分子量／OH分子量 ここでNCO分子量／OH分子量＝42グラム／17
グラム＝2.47 即ち、NCO／OH反応モル比が0.5未満の場合
はイソシアネート硬化剤が不充分で硬化反応が不
完全となる為、未反応の水酸基末端液状ジエン系
ゴムを生じ、使用温度内高温域での流動現象の発
生や、逆に低温域でゴム弾性に不足を生じ、振動
吸収性能が低下してしまう。又熱老化を受け易く
耐久性が悪くなるばかりでなく、硬化反応不完全
な硬化不良部分が発生する危険性も高まる為に好
ましくない。 一方、NCO／OH反応モル比が1.5超の場合は、
イソシアネート系硬化剤が過剰となり、ゴム弾性
が不足し、振動吸収性能が低下するばかりでな
く、余剰硬化剤と主剤中に微量に含まれる水分等
との反応による発泡現象が発生し、振動吸収性能
の低下ばかりでなく耐久性にも悪影響を及ぼすの
で好ましくない。 また、本発明は常温時に液体状である主剤と硬
化剤とを混合撹拌後、管状体内に充填し、常温又
は低温加熱により硬化させるものであるが、この
硬化反応速度は温度と時間によつて大きな影響を
受け、非流動固体化に至る迄の硬化時間は低温に
なるに従い長くなる。 なお、液温を＋５℃〜＋25℃の常温下で硬化反
応させることが本発明にとつては好ましい実施条
件であるが、−20℃〜＋80℃迄の低温域から低温
加熱域でも硬化反応をさせる事も可能であり、加
熱をすれば非流動固体化に要する時間を短縮出
来、本発明複合棒の製造効率は向上する。本発明
における粘弾性物質の非流動固体化に要する時間
は液温−20℃で２日以内、０℃で90分以内、＋20
℃で40分以内、＋50℃で15分以内、＋80℃で５分以
内であり、管状体内容積及び液状充填量、製造環
境条件及び製造効率等を考慮して常温又は低温加
熱の条件を選択すればよい。 次に本発明の方法により複合棒を製造するに当
つては、その実施の一態様として次に示す手順に
よつて製造する事が出来る。 即ち、先ず撹拌容器中に液状ジエン系ゴムを装
入し、次にあらかじめ加熱溶融したアスフアル
ト、さらに可塑剤を添加し、充分撹拌して均一な
溶液とした後充填剤及び老化防止剤等の助剤を加
えて再び充分撹拌し主剤とする。次に二液混合機
に得られた主剤に対しNCO／OH反応モル比が
0.5〜1.5になるようイソシアネート系硬化剤を添
加し、充分混合撹拌した後圧送装置で管状体内に
圧入し、常温又は低温加熱により硬化させて製品
を得る事が出来る。 管状体への粘弾性物質充填の具体的手段として
は、あらかじめ管状体を準備して、これに上記の
手段で粘弾性物質を充填・硬化させても良いが、
既に両端が閉じた管状体のような場合でもその管
壁に注入孔と空気排気孔を穿設し、これから本発
明に使用される粘弾性物質を液状で充填して常温
又は低温加熱による硬化を行つてもよく、既設管
等にも適用する事が出来る。 次に実施例により本発明の効果をさらに具体的
に述べる。 実施例 １ 第１表に供試された各種粘弾性物質の配合及び
得られた複合棒の周波数と力学的損失率の関係に
ついて振動吸収性能を示す。なお、振動吸収性能
の上段は１次共振の周波数と力学的損失率を、下
段は２次共振における周波数と力学的損失率を示
す。 また、管状体としてはJIS規格による鋼管
STKM11A、寸法は外径34mmφ、板厚2.3mm、長
さ500mmのものを使用して、前に述べた手順によ
り主剤及び硬化剤を混合、充填し主剤と硬化剤と
の硬化条件としては＋20℃での常温放置を使用し
たものである。

【表】 同表において、No.１及びNo.６は比較例であつ
て、No.１はNCO／OH反応モル比が0.5より小さ
い供試材、No.６はNCO／OH反応モル比が1.5よ
り大きい供試材であつて、その力学的損失率は
0.05よりも小さい値を示している。 これに対して、No.２〜No.５は本発明法によつて
得られる複合棒であつて、そのNCO／OH反応モ
ル比が0.5〜1.5の範囲にあり、その力学的損失率
は0.05以上であり、比較例のNo.１又はNo.６供試材
に比して３倍程度以上の力学的損失率を示してい
ることがわかる。 実施例 ２ 第２表に、従来公知のサンドイツチ形の制振鋼
板を管状体に応用して、二重管構造とした管状体
の間に公知の粘弾性物質をはさみこんだ構造の制
振管等及び本発明により得られた複合棒の周波数
と力学的損失率の関係について振動吸収性能を示
す。なお、振動吸収性能はそれぞれ上段に１次共
振、下段に２次共振の周波数と力学的損失率を示
す。 また、二重管構造の制振管は、拘束内管の外周
に公知となつている酢酸ビニルと可塑剤（ジブチ
ルフタレートD.B.P.）26％含有の混合物を塗布乾
燥後、外管を差込み、縮径機により外径寸法を
27.2mmφに縮径して第１図に示す断面構造を得た
ものである。

【表】 同表においてNo.７〜10及びNo.12は比較例であつ
て、No.７は従来の単管、No.８は粘弾性物質を有し
ない通常の二重管、No.９，10は第１図要領の複合
管であつて、中間層に粘弾性物質層が設けられて
いてもその力学的損失率は単管或いは粘弾性物質
を有しない通常の二重管に較べて夫々ほぼ５〜９
倍程度高くなるのみである。 これに対して、No.11は本発明法によつて得られ
る複合棒であつて、その力学的損失率はNo.７或い
はNo.８の単管或いは粘弾性物質を有しない通常の
二重管に対してほぼ3000倍、No.９，10の第１図要
領の複合管に対してもほぼ300〜500倍程度高い値
を示すことがわかる。一方、No.12の棒にあつては
共振の周波数が大幅に変化するのみであつて、そ
の力学的損失率はNo.７或いはNo.８の単管或いは粘
弾性物質を有しない通常の二重管と同等である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により得られる複合棒を摸
式的に示す断面構成図、第２図は２重管構造の制
振管を摸式的に示す断面構成図である。 １…管状体外管、２…管状体内管、３…粘弾性
物質。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水酸基末端液状ジエン系ゴム、アスフアル
   ト、可塑剤及び充填剤を基本組成とする主剤と、
   イソシアネート系硬化剤とを、該ジエン系ゴムの
   水酸基と該硬化剤のイソシアネート基とが
   NCO／OHの反応モル比で0.5〜1.5になるよう混
   合撹拌後、管状体内に液状で充填し、常温又は低
   温加熱により硬化させることを特徴とする振動吸
   収性能の優れた複合棒の製造方法。