JPWO2002053638A1 - 制振材料 - Google Patents

Abstract

本発明は、常温（−５〜３０℃）付近で優れた制振性能が発揮されると共に、焼却時に有害ガスが発生せず、環境に悪影響を与え難く、しかも加工性に優れた制振材料に関し、エチレンメタクリル酸系ポリマーとエチレン酢酸ビニル系ポリマーとを混合した混合物をベース材料とすると共に、前記ベース材料１００重量部に対し、１０〜３００重量部の割合で前記ベース材料における双極子モーメント量を増加させる活性成分を配合したことを特徴とするものである。

Description

技術分野
本発明は、自動車、家電製品、精密機器、建設機械、土木建築物、その他種々の機械、機器、建築構造物などに適用されて前記機械、機器、構造物などに伝播する、あるいは機械、機器、構造物などから発生する振動を吸収し減衰させることができる制振材料に関する。
背景技術
従来、自動車、家電製品、精密機器、建設機械、土木建築物、その他種々の機械、機器、建築構造物などには、その振動対策として、アスファルトや塩化ビニル樹脂などの粘弾性特性を有する材料（制振材料）を前記機械、機器、構造物などの適用箇所に接着して、当該機械、機器、構造物などに伝播する、あるいは機械、機器、構造物などから発生する振動を吸収し減衰させていた。
ところが、従来のアスファルトや塩化ビニル樹脂を用いた制振材料にあっては、焼却時にイオウ酸化物、窒素酸化物、あるいは塩素といった有害ガスを発生し、環境に多大な悪影響を与えていた。
またこれらの制振材料にあっては、自動車、家電製品、精密機器、建設機械、土木建築物、その他種々の機械、機器、建築構造物などの用途では常温（−５〜３０℃）付近で使用されるのに対し、アスファルトや塩化ビニル樹脂のガラス転移点は何れもそれよりも低いので、使用温度領域で十分な性能が発揮されないという不具合もあった。
そこで、本出願人は、ＰＣＴ／ＪＰ００／０４７８２において、常温（−５〜３０℃）付近で優れた制振性能が発揮されると共に、焼却時に有害ガスが発生せず、環境に悪影響を与えにくい制振材料を提案している。すなわち、ＰＣＴ／ＪＰ００／０４７８２に提案した制振材料は、ベース材料としてエチレンメタクリル酸系ポリマーを用いると共に、このベース材料１００重量部に対し、１０〜３００重量部の割合で前記ベース材料における双極子モーメント量を増加させる活性成分を配合したことを特徴とするものである。
ところがこの制振材料にあっては、ベース材料としてエチレンメタクリル酸系ポリマーを用いていたので硬く、機械、機器、構造物などの適用箇所の大きさや形状に合わせて切断したり折り曲げたりして加工するときに、欠けたり折れたりし易く、加工性が悪いという不具合があった。
発明の開示
本発明は、ＰＣＴ／ＪＰ００／０４７８２に提案した制振材料の改良に関するものであり、常温（−５〜３０℃）付近で優れた制振性能が発揮されると共に、焼却時に有害ガスが発生せず、環境に悪影響を与え難く、しかも加工性に優れる制振材料を提供することを目的とするものである。
すなわち本発明の制振材料は、エチレンメタクリル酸系ポリマーとエチレン酢酸ビニル系ポリマーとを混合した混合物をベース材料とすると共に、前記ベース材料１００重量部に対し、１０〜３００重量部の割合で前記ベース材料における双極子モーメント量を増加させる活性成分を配合したことを特徴とするものである。
ベース材料を構成するエチレンメタクリル酸系ポリマー（以下、ＥＭと称す）としては、例えばエチレンと、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸クロライド、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸Ｎ−ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチルとの共重合体を挙げることができる。
また、同じくベース材料を構成するエチレン酢酸ビニル系ポリマー（以下、ＥＶＡと称す）は、エチレンと酢酸ビニルをランダム共重合してつくられ、前記ＥＭにフレキシブル性を付与し、制振材料の加工性を向上させる成分である。このＥＶＡには、エチレンと酢酸ビニルの配合割合が異なる多数のグレードがあるが、中でも柔軟性、ゴム弾性が高い、酢酸ビニル量が１０〜５０重量％であるものが望ましい。
前記ＥＭとＥＶＡの混合割合としては特に限定されないが、重量比で７０：３０〜３０：７０の範囲が好ましい。ＥＭとＥＶＡのうち、ＥＭの混合割合が多くなると、制振材料のフレキシブル性、加工性が低下することになり、ＥＶＡの割合が多くなると、フレキシブル性、加工性は高くなるものの、振動の発生箇所における使用時の温度（以下、使用温度域と称す）での制振性能の低下という弊害を招く恐れがある。
上記ベース材料のうち、いずれのベース材料を当該制振材料に用いるかは、自動車、家電製品、精密機器、建設機械、土木建築物、その他種々の機械、機器、構造物などの用途や使用状態、取り扱い性、入手容易性、温度性能（耐熱性や耐寒性）、耐候性、価格などを考慮して適宜決定するとよい。
次に、前記双極子モーメント量と制振性能との関係について説明する。図１には振動エネルギー（以下、単にエネルギーと称す）が伝達される前のベース材料１１内部における双極子１２の配置状態を示した。この双極子１２の配置状態は安定な状態にあると言える。ところが、エネルギーが伝達されることで、ベース材料１１内部の存在する双極子１２には変位が生じ、図２に示すように、ベース材料１１内部における各双極子１２は不安定な状態に置かれることになり、各双極子１２は、図１に示すような安定な状態に戻ろうとする。
このとき、エネルギーの消費が生じることになる。こうした、ベース材料１１内部における双極子の変位、双極子の復元作用によるエネルギー消費を通じて、エネルギーの吸収が生じるものと考えられる。尚、双極子１２に変位が生じるとは、ベース材料１１内部における各双極子１２が回転したり、位相がズレたりすることをいう。
このような振動減衰のメカニズムから、図１及び図２に示すようなベース材料１１内部における双極子モーメントの量が大きくなればなる程、そのベース材料１１の持つ減衰性も高くなると考えられる。
またこの制振材料は、自動車、内装材、建材、家電機器などの広い分野で適用されるので、その使用温度域、具体的には常温（−５〜３０℃）において、振動吸収性能（エネルギーの減衰性）が最も発揮されるようにすることは、当該制振材料を適用する上で重要な要素の一つと言える。
このため、前記ベース材料の選択に際しては、前述の適用分野や使用状態、ポリマー内部における双極子モーメント量の他に、どの温度で制振性能が最も発揮されるかなども考慮するのが望ましい。
次に、前記ベース材料に配合される活性成分について説明する。活性成分とは、ポリマーにおける双極子モーメントの量を飛躍的に増加させる成分であり、当該活性成分そのものが双極子モーメント量が大きいもの、あるいは活性成分そのものの双極子モーメント量は小さいが、当該活性成分を配合することで、ポリマーにおける双極子モーメント量を飛躍的に増加させることができる成分をいう。
例えば所定の温度条件、エネルギーの大きさとしたときの、ポリマー１１に生じる双極子モーメントの量が、これに活性成分を配合することで、図３に示すように、同じ条件の下で３倍とか、１０倍とかいった量に増加することになるのである。これに伴って、エネルギーが伝達されたときの双極子の復元作用によるエネルギー消費量も飛躍的に増大することになり、予測を遥かに超えた振動吸収性能が生じることになると考えられる。
このような作用効果を導く活性成分としては、例えばＮ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）、２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルスルフィド（ＭＢＴＳ）、Ｎ−シクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＢＢＳ）、Ｎ−オキシジエチレンベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＯＢＳ）、Ｎ、Ｎ−ジイソプロピルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＰＢＳ）などのベンゾチアジル基を含む化合物、
ベンゼン環にアゾール基が結合したベンゾトリアゾールを母核とし、これにフェニル基が結合した２−｛２′−ハイドロキシ−３′−（３″，４″，５″，６″テトラハイドロフタリミデメチル）−５′−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール（２ＨＰＭＭＢ）、２−｛２′−ハイドロキシ−５′−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール（２ＨＭＰＢ）、２−｛２′−ハイドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＢＭＰＣＢ）、２−｛２′−ハイドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＤＢＰＣＢ）などのベンゾトリアゾール基を持つ化合物、
エチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレートなどのジフェニルアクリレート基を含む化合物、
あるいは２−ハイドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン（ＨＭＢＰ）、２−ハイドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルフォニックアシド（ＨＭＢＰＳ）などのベンゾフェノン基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上を挙げることができる。
上述の活性成分の配合量としては、ベース材料１００重量部に対して１０〜３００重量部の割合、好ましくは５０〜２５０重量部、最適には１００〜１５０重量部である。例えば活性成分の配合量が１０重量部を下回る場合、双極子モーメントの量を増大させるという活性成分を配合したことによる十分な効果が得られず、活性成分の配合量が３００重量部を上回る場合には、活性成分がベース材料中に十分に相溶しなかったりすることがある。尚、前記ベース材料に配合する活性成分を決定するに当たり、活性成分とベース材料との相溶し易さ、すなわちＳＰ値を考慮し、その値の近いものを選択すると良い。
尚、双極子モーメントの量は、前述のベース材料や活性成分の種類により様々に異なっている。また、同じベース材料や活性成分を用いたとしても、エネルギーが伝達されたときの温度により、その双極子モーメントの量は変わる。また、伝達されるエネルギーの大小によっても、双極子モーメントの量は変わる。このため、当該制振材料を適用するときの温度やエネルギーの大きさなどを考慮して、そのとき最も大きな双極子モーメント量となるように、ベース材料や活性成分を選択して用いるのが望ましい。
また活性成分は１種に限らず、２種以上配合することもできる。またこの場合、ガラス転移点の異なる少なくとも２種以上の活性成分を前記ベース材料中に配合して、制振性能の発揮される温度領域を最適な使用温度領域に移動させることも可能である。
また、上記ベース材料中には活性成分の他に、制振性能をさらに向上させる目的で、マイカ鱗片、ガラス片、グラスファイバー、カーボンファイバー、炭酸カルシウム、バライト、沈降硫酸バリウム等のフィラーを充填することもできる。
フィラーの充填量としては、１０〜８０重量％が好ましい。例えばフィラーの充填量が１０重量％を下回る場合には、フィラーを充填しても十分な振動吸収性能の向上がみられず、反対にフィラーの充填量を８０重量％を上回る量としても、現実に充填できなかったり、当該制振材料の接着強度が低下したりするといった弊害を招くことになる。
本発明の制振材料は、上記ベース材料及び活性成分、並びにフィラーを配合することで得られるが、その際には熱ロール、バンバリーミキサー、二軸混練機、押し出し機などの従来公知の溶融混合する装置を用いることができる。
実施例
ＥＭ（ニュクレル　ＡＮ４２１３Ｃ、三井・デュポンポリケミカル株式会社製）と、ＥＶＡ（ＥＶ４５ＬＸ（酢酸ビニル量が４６重量％のブロック共重合体）、三井・デュポンポリケミカル株式会社製）とを混合した混合物をベース材料とし、このベース材料にＤＣＨＢＳＡ（サンセラーＤＺ、三新化学工業株式会社製）と、マイカ鱗片（クラライトマイカ、株式会社クラレ製）と、難燃剤とを下記表１に示す如く配合し、混練し、厚さ０．８ｍｍのシート状に成形した。

得られた各例の制振シートについて損失係数（η）、及びそのピーク温度を測定し、その結果を図４に示した。尚、各制振シートについての損失係数（η）の測定は、小野測器株式会社製の中央加振法損失係数測定装置（ＣＦ５２００タイプ）を用いて各々行った。
図４から、比較例１及び２の各制振シートの損失係数（η）のピークが約−１０℃となっていたのに対し、ＥＭとＥＶＡをベース材料として用いた実施例１〜４の制振シートの損失係数（η）のピークはいずれも−５〜３０℃の常温付近に位置し、しかも比較例１及び２に比べて損失係数（η）が高くなっていた。
また図４によれば、ＤＣＨＢＳＡの配合量が異なる実施例１と２の制振シート、また実施例３と４の制振シートのグラフを見たとき、ＤＣＨＢＳＡの配合量が多くなるにつれて制振性能が高くなり、かつピーク値が高い温度領域へと移行することが確認された。
また、実施例１〜４の各制振シートについて、その脆性（加工性）を次のような方法で評価した。
６０℃で放置前と６０℃の恒温槽に３日間放置後の試料を２つ折りにしたときのシートの折り曲げ部分の状態を目視で判断し、表２に示す結果を得た。尚、６０℃で放置した試料は、室温まで冷却した後に試験に供した。脆性（加工性）の評価基準としては、○：ひび割れ無しまたは折れ無し、△：ひび割れするが折れ難い、×：ひび割れし、折れやすいとした。

表２に示すように、比較例１の制振シートに折れが確認されたのに対し、実施例１及び２の各制振シートにひび割れが確認されたが、実施例１〜４並びに比較例２の各制振シートのいずれも折れは確認されなかった。
【図面の簡単な説明】
図１は、ベース材料における双極子を示した模式図である。
図２は、エネルギーが加わったときのベース材料における双極子の状態を示した模式図。
図３は、活性成分が配合されたときのベース材料における双極子の状態を示した模式図。
図４は、ベース材料中にＤＣＨＢＳＡを配合した制振材料（実施例１〜４）と未配合の制振材料（比較例１及び２）の温度と損失係数との関係を示したグラフ。

Claims (4)

1. エチレンメタクリル酸系ポリマーとエチレン酢酸ビニル系ポリマーとを混合した混合物をベース材料とすると共に、前記ベース材料１００重量部に対し、１０〜３００重量部の割合で前記ベース材料における双極子モーメント量を増加させる活性成分を配合したことを特徴とする制振材料。
2. エチレンメタクリル酸系ポリマーとエチレン酢酸ビニル系ポリマーとを重量比で７０：３０〜３０：７０の割合で混合した混合物をベース材料としたことを特徴とする請求項１記載の制振材料。
3. エチレン酢酸ビニル系ポリマーにおける酢酸ビニル量が１０〜５０重量％であることを特徴とする請求項１記載の制振材料。
4. 活性成分が、ベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゾトリアゾール基を持つ化合物、ジフェニルアクリレート基を持つ化合物、及びベンゾフェノン基を持つ化合物の中から選ばれた１種若しくは２種以上であることを特徴とする請求項１記載の制振材料。

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