KR20070029653A

KR20070029653A - 제진 재료 및 제진 금속판

Info

Publication number: KR20070029653A
Application number: KR1020067014451A
Authority: KR
Inventors: 아끼오 스기모또; 히로노부 나까니시; 시게또시 아라끼
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2007-03-14
Also published as: CN1910251A; KR100834593B1; WO2005068577A1; EP1707608A4; US20070078227A1; EP1707608A1

Abstract

본 발명은 제진 성능이 우수한 제진 재료 및 제진 금속판을 제공하는 것이다. (1) 적어도 1 종류의 고분자 재료를 함유하는 제진 재료이며, 상기 고분자 재료가 해도 구조를 갖고, 상기 해도 구조의 해부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_M) 비해 상기 해도 구조의 도부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_I)가 크고, 또한 상기 해부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률에 대한 상기 도부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률의 비가 0.1 내지 2인 것을 특징으로 하는 제진 재료, (2) 상기 제진 재료에 있어서 해부를 구성하는 고분자 재료 중에 기포가 존재하는 것, (3) 상기 제진 재료에 있어서, 도부를 구성하는 고분자 재료의 전단 탄성 계수(μ_I)가 5 × 10⁵ 내지 4 × 10⁹㎩인 것, (4) 상기 제진 재료에 있어서 도부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_I)가 0.1 내지 10인 것, (5) 상기 제진 재료가 금속판에 부착된 제진 구조를 구비하는 제진 금속판 등이다.

제지 금속판, 제진 재료, 고분자 재료, 해도 구조, 해부, 도부

Description

제진 재료 및 제진 금속판{DAMPING MATERIAL AND DAMPING METAL SHEET}

본 발명은 제진 재료 및 제진 금속판에 관한 기술 분야에 속하는 것이다.

강판이나 알루미늄판 혹은 공업 플라스틱에 대표되는 구조 재료는 높은 탄성 계수를 갖고 있고, 구조물에 필요한 강성 및 강도를 확보하기 위해 널리 이용되고 있다. 반면, 이러한 재료는 진동 감쇠 성능이 낮고, 특히 자동차, 철도의 차체나 주택의 지붕 등, 정숙성이 요구되는 구조로는 구조 재료 그 자체의 진동 감쇠 성능 부족이 원인이 되는 소음을 방지하기 위해, 제진 재료를 구조체 표면에 부착하는 등 진동 감쇠 성능의 부여 대책이 행해지고 있다.

이러한 대책이 행해진 제진 구조로는, 크게 구별하여 2개의 유형이 있다.

첫 번째는, 구조 재료의 표면에 제진재를 부착하고, 그 위에 구조 재료와 같은 재료의 판 또는 이에 가까운 강성을 갖는 판을 적층한 것이며, 제진 재료가 그 위에 마련된 판으로 신장 변형이 구속되어 전단 변형하기 쉬워지기 때문에, 구속형이라 불린다. 제진 재료 상에 마련하는 판의 것을 구속판이라 한다.

두 번째는, 구조 재료의 표면에 구조 재료에 가능한 한 가까운 탄성 계수를 갖는 제진 재료를 부착함으로써, 첫 번째 유형과 비교하여 제진 재료의 신장 변형을 구속하지 않으므로, 비구속형이라 부르고 있다.

또, 첫 번째 구속형 제진재의 유형에는 2매의 강판, 알루미늄판, 유리, 경질 수지 등의 탄성판 사이에는 제진재를 샌드위치한 제품이 있고, 특히 탄성판이 강판이나 알루미늄판 등의 경우에는 소성 가공이 가능하므로, 그대로 프레스 성형하여 구조체로서 사용할 수도 있다. 2매의 강판으로 제진재를 샌드위치한 것은 제진 강판으로서 넓게 인지되어 있다.

구조 재료의 표면에 제진 재료를 부착하기 위해서는, 제진 재료 그 자체에 충분한 접착력을 구비시키거나, 제진 재료의 표면에 별도 접착재를 도포하는 등의 방법이 채용되어 있다. 특히, 제진 강판 등에 대표되는 바와 같이, 금속 등의 탄성판의 표면에 미리 제진 재료를 접착한 재료를 프레스 성형하여 사용하고자 하는 경우에는, 접착재 또는 제진 재료와 탄성판과의 계면 박리 강도, 접착재 그 자체의 강도, 제진 재료 그 자체의 강도를 높여야 할 필요가 있다.

또한, 당연하지만 원래의 목적인 제진 성능에 대해서는, 이를 가능한 한 크게 해 둘 필요가 있는 것은 물론이다. 제진 재료가 갖는 제진 작용은, 그 유리 전이점 온도에 있어서 최대가 되는 것이 알려져 있고, 사용하는 환경의 온도에 따라서 제진 재료의 유리 전이 온도를 그 사용 환경 온도가 되도록 조정해 두는 것이 중요하다.

접착 강도가 확보된 시판 접착제[하기 (1) 내지 (7)]에 대해, 그 전단 탄성 계수(μ_I)와 손실 계수(tanδ)(=μ₂/μ₁)를, 주파수 10 ㎐ 내지 10 ㎑, 온도 20 내지 80 ℃의 범위로 조사하고, 이 결과 [하기 (1) 내지 (7)]를 기초로 하여, 예를 들어 구속형으로서 탄성판 - 접착제 - 탄성판의 구조로 하고, 탄성판으로서 알루미늄을 사용한 경우의 전단 탄성 계수 적정 범위[7 × 10⁴≤ (μ₁, μ₂) ≤ 7 × 10⁶㎩, 또한 0.5 ≤ tanδ ≤ 3.0]와 비교하였다. 이 결과, 거의 접착재가 충분한 성능을 구비하고 있지 않은 것을 알았다.

(1) 주제(主劑) : 에폭시, 경화제 : 폴리아미드

A 유형 μ₁= 4 × 10⁸내지 2 × 10⁹㎩, tanδ = 0.04 내지 0.4

B 유형 μ₁= 1 × 10⁸내지 8 × 10^{8 ㎩,} ^tanδ = 0.1 내지 0.8

(2) 주제: 에폭시, 경화제: 변성 실리콘

μ₁= 2 × 10⁷내지 3 × 10^{8 ㎩, tan}δ = 0.1 내지 0.3

(3) 주제 : 에폭시 48 ％ + 탄산 칼슘 45 ％

경화제 : 변성 실리콘 55 ％ + 탄산 칼슘 40 ％

μ₁= 1 × 10⁷내지 2 × 10⁸ ㎩, tanδ = 0.1 내지 0.3

(4) 주제 및 경화제 : 변성 아크릴레이트

μ₁= 1 × 10⁸내지 8 × 10⁸ ㎩, tanδ = 0.1 내지 0.3

(5) 폴리우레탄 1 액성

A 유형μ₁= 1 × 10⁶내지 1 × 10⁷ ㎩, tanδ = 0.3 내지 0.6

B 유형μ₁= 9 × 10⁵내지 1 × 10⁷ ㎩, tanδ = 0.3 내지 0.5

(6) 폴리올레핀계

μ₁= 1 × 10⁷내지 2 × 10⁸ ㎩, tanδ = 0.3 내지 0.5

(7) 클로로플렌고무계

μ₁= 5 × 10⁵내지 1 × 10⁶ ㎩, tanδ = 0.1 내지 0.2

또, 지금까지는, 사용하는 고분자 재료의 탄성률이나, 이와 혼합하는 별도의 고분자 재료의 탄성률에 대해 구체적인 수치의 기재가 없고, 어떠한 재료를 어떠한 비율로 혼합하면, 효과적으로 제진 특성을 향상시키는가, 또한 혼합된 재료의 탄성 계수가 구속형에 적합한 수치로 되어 있는지 여부를 나타내는 설계 지침 등, 구체적인 수지의 선정 방법은 하등 개시되어 있지 않아 불명확한 상태였다.

본 발명은 이러한 사정에 착안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 제진 성능이 우수한 제진 재료 및 제진 금속판을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 행한 결과, 본 발명을 완성되는 데 이르렀다. 본 발명에 따르면 상기 목적을 달성할 수 있다.

이렇게 하여 완성되어 상기 목적을 달성할 수 있던 본 발명은 제진 재료 및 제진 금속판에 관한 것으로, 특허 청구의 범위의 청구항 1 내지 7에 기재된 제진 재료(제1 내지 제7 발명에 관한 제진 재료), 청구항 8에 기재된 제진 금속판(제8 발명에 관한 제진 금속판)이며, 그것은 다음과 같은 구성으로 한 것이다.

즉, 청구항 1에 기재된 제진 재료는, 적어도 1 종류의 고분자 재료를 함유하는 제진 재료이며, 상기 고분자 재료가 해도(海島) 구조를 갖고, 상기 해도 구조의 해부(海部)를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_M)에 비해 상기 해도 구조의 도부(島部)를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_I)가 크고, 또한 상기 해부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률에 대한 상기 도부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률의 비가 0.1 내지 2인 것을 특징으로 하는 제진 재료이다(제1 발명).

청구항 2에 기재된 제진 재료는, 상기 해부를 구성하는 고분자 재료 중에 기포가 존재하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 제진 재료이다(제2 발명).

청구항 3에 기재된 제진 재료는, 상기 도부를 구성하는 고분자 재료의 전단 탄성 계수(μ_I)가 5 × 10⁵내지 4 × 10⁹㎩인 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 제진 재료이다(제3 발명).

청구항 4에 기재된 제진 재료는, 상기 도부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_I)가 0.1 내지 10인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 제진 재료이다(제4 발명).

청구항 5에 기재된 제진 재료는, 상기 해부를 구성하는 고분자 재료의 전단 탄성 계수(μ_M)가 5 × 10⁶ 내지 2 × 10⁹㎩인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 제진 재료이다(제5 발명).

청구항 6에 기재된 제진 재료는, 상기 함유되는 고분자 재료가 2 종류 이상인 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 제진 재료이다(제6 발명).

청구항 7에 기재된 제진 재료는, 상기 함유되는 고분자 재료가 1 종류이며, 이 고분자 재료가 그라프트 공중 합체 또는 블록 공중 합체인 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 제진 재료이다(제7 발명).

청구항 8에 기재된 제진 금속판은, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 제진 재료가 금속판에 부착된 제진 구조를 구비하는 제진 금속판이다(제8 발명).

본 발명에 관한 제진 재료는 제진 성능이 우수하고, 이에 따르면 구조재 등의 제진성을 향상시킬 수 있게 된다. 본 발명에 관한 제진 금속판은 제진성이 우수하고, 이에 따르면 구조재 등의 제진성을 향상시킬 수 있게 된다.

도1은 제진 재료[손실 계수(tanδ_M: 0.1의 해상 수지에 도상 수지를 부피 함유율로 50 ％ 혼합한 것]의 손실 계수(tanδ_ALL)의 측정 결과를 나타내는 도면이며, 횡축은 강성률의 비(μ_I/μ_M), 세로축은 도상 수지의 tanδ_I이며, 도면 중의 곡선은 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)의 등고선을 나타내는 도면이다.

도2는 제진 재료[손실 계수(tanδ_M)가 0.1의 해상 수지에 도상 수지를 부피 함유율로 30 ％ 혼합한 것]의 손실 계수(tanδ_ALL)의 측정 결과를 나타내는 도면이며, 횡축은 강성률의 비(μ_I/μ_M), 세로축은 도상 수지의 tanδ_I이며, 도면 중의 곡선은 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)의 등고선을 나타내는 도면이다.

도3은 제진 재료[손실 계수(tanδ_M)가 0.5의 해상 수지에 도상 수지를 부피 함유율로 30 ％ 혼합한 것]의 손실 계수(tanδ_ALL)의 측정 결과를 나타내는 도면이며, 횡축은 강성률의 비(μ_I/μ_M), 세로축은 도상 수지의 tanδ_I이며, 도면 중의 곡선은 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)의 등고선을 나타내는 도면이다.

도4는 제진 재료[손실 계수(tanδ_M)가 0.5의 해상 수지에 도상 수지를 부피 함유율로 30 ％ 혼합하고, 또한 해상 수지에 기포를 30 ％ 생성시킨 것]의 손실 계수(tanδ_ALL)의 측정 결과를 나타내는 도면이며, 횡축은 강성률의 비(μ_I/μ_M), 세로축은 도상 수지의 tanδ_I이며, 도면 중의 곡선은 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)의 등고선을 나타내는 도면이다.

본 발명자들은, 진동 감쇠 성능이 높은 제진 수지에 접착 강도를 부여하는 일 없이, 접착 강도가 확보된 제진성이 낮은 접착재에 진동 감쇠 성능이 높은 제진 재료를 혼합하고, 접착재를 바다에 비유하여 제진 재료가 도상으로 부상한 해도 구조를 형성시킴으로써, 접착 강도의 확보와 제진 성능의 향상을 양립시킨다는 새로 운 고안을 기초로 하여 여러 가지의 검토를 예의 행하였다.

이 결과, 이러한 해도 구조를 갖는 블렌드계 제진 재료에 있어서 해상 수지(해부를 구성하는 고분자 재료)의 탄성률에 대한 도상 수지(도부를 구성하는 고분자 재료)의 탄성률의 비(또, 탄성률의 비는 전단 탄성 계수의 비 및 강성률의 비와 같음)가 0.1 내지 2.0이면, 블렌드계 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)를 현저히 향상시킬 수 있는 것을 발견하였다. 또, 상기 탄성률의 비가 0.1 내지 0.6인 것이 바람직하고, 또는 0.1 내지 0.4인 것이 바람직하고, 이 경우에는 또한 고수준의 손실 계수(tanδ_ALL)를 확보할 수 있는 것을 발견하였다.

또, 상기 탄성률의 비(전단 탄성 계수비, 강성률의 비)는 세로 탄성 계수의 비와 같고, 예를 들어 탄성률의 비 = 1인 경우, 세로 탄성 계수의 비 = 1이다.

여기서, 상기 해도 구조라 함은, 서로 비상용인 2 종류 이상의 고분자 재료를 혼합하고, 한쪽의 고분자를 바다에 비유하면 다른 쪽의 고분자가 도상으로 상 분리한 상태로 존재하는 구조를 의미한다. 예를 들어, 물과 기름을 섞어 교반하면 물 속에 기름 입자가 부상한 해도 구조가 되지만, 물의 점성이 낮으므로 물 속에 부상한 기름 입자는 합체를 반복하여, 이윽고 물과 기름의 2층으로 분리한다. 그러나, 점성이 큰 고분자끼리는 도상 고분자끼리가 곧 합체하지 않기 때문에, 경화제 첨가나 혼합하는 고분자를 공중합하여 얻어지는 공중 합체(compatibilizer라 부름)의 첨가 등의 방법에 의해 해도 구조를 고정할 수 있다.

즉, 본 발명에 있어서의 해도 구조라 함은, 비상용인 고분자로 이루어지는 다성분계 고분자 재료에 있어서, 한쪽의 성분으로 이루어지는 연속상(해부 : 매트릭스상) 속에, 다른 한쪽의 성분이 고립된 입자 형상(도부 : 분산상)으로 되어 분산한 2상 구조를 말한다.

또, 본 발명에 있어서의 해부라 함은, 상기 해도 구조를 구성하는 상 중, 주사형 또는 투과형 전자 현미경(SEM, TEM) 등으로 관찰하였을 때에, 그 단면 전체에 대한 면적 비율이 높은 쪽의 상으로 이루어지는 연속상을 의미하고, 도부라 함은, 상기 관찰하였을 때에 면적 비율이 낮은 성분으로 이루어지는 분산상을 의미한다.

상기 해도 구조에 있어서의, 평균 분산 입자경으로서는 수 ㎛ 내지 수백 ㎛이다.

또한, 2 종류 이상의 단량체를 공중합시켜 얻어지는 블록 공중 합체 혹은 그라프트 공중 합체는 단독으로 옹스트롬 단위(예를 들어 수십 Å 정도)의 크기를 갖는 아일랜드 부분을 형성하는 것이 알려져 있고, 특히 마이크로상 분리라 불리고 있다. 이 경우, 고분자 재료로서는 1 종류의 경우이다. 본 발명에서는 마이크로상 분리도 포함하여 해도 구조라 불리게 한다.

또한, 기포를 해상 수지에 분산시킴으로써, 블렌드계 제진 재료의 전단 탄성 계수(μ₁)를 조절하여 전술의 점탄성 특성의 적정 범위로 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 기포에 의해 도상 수지(도상 제진 재료)의 전단 왜곡 에너지가 증대하여, 블렌드계 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)(제진 성능)가 증대된 것도 발견하였다.

또, 본 발명에 있어서의 제진 재료에는 고분자 재료 외에, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 통상의 고분자 조성물에 이용되는 구성 성분, 예를 들어 각종 필러, 안료, 커플링제, 레벨링제 및 점도 조정제 등을 적절하게 함유해도 좋다.

이러한 지견 등을 기초로 하여 본 발명은 완성된 것이며, 전술한 바와 같은 구성의 제진 재료 및 제진 재료가 부착된 금속판으로 하고 있다.

즉, 이렇게 하여 완성된 본 발명에 관한 제진 재료는 적어도 1 종류의 고분자 재료를 함유하는 제진 재료이며, 상기 고분자 재료가 해도 구조를 갖고, 상기 해도 구조의 해부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_M)에 비해 상기 해도 구조의 도부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_I)가 크고, 또한 상기 해부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률에 대한 상기 도부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률의 비가 0.1 내지 2인 것을 특징으로 하는 제진 재료이다[제1 발명].

이 제진 재료는, 상기 지견으로부터 알 수 있는 바와 같이 손실 계수(tanδ_ALL)를 현저하게 향상시킬 수 있어, 이로 인해 제진 성능이 우수하다. 즉, 해도 구조를 갖는 동시에, 상기 해도 구조의 해부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_M)에 비해 상기 해도 구조의 도부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_I)가 크고, 또한 상기 해부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률에 대한 상기 도부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률의 비가 0.1 내지 2인 것에 의해, 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)를 현저하게 향상시킬 수 있어, 이로 인해 제진 성능이 우수하다.

따라서, 본 발명에 관한 제진 재료는 제진 성능이 우수하고, 이에 따르면 구조재의 제진성을 향상시킬 수 있게 된다.

또, 상기의 해부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률에 대한 도부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률의 비가 0 내지 0.1 미만인 경우, 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)의 향상(증대)의 정도가 작아 제진 성능의 향상 효과가 불충분하고, 한편 이 탄성률의 비가 2를 넘는 경우, 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL) 향상의 정도가 작아 제진 성능의 향상 효과가 불충분하다.

본 발명에 관한 제진 재료에 있어서, 해부를 구성하는 고분자 재료 중에 기포가 존재하는 경우, 상기 지견으로부터 알 수 있는 바와 같이 이 기포에 의해 제진 재료의 전단 탄성 계수(μ₁)를 조절하여 전술의 점탄성 특성의 적정 범위로 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 이 기포에 의해 도부를 구성하는 고분자 재료의 전단 왜곡 에너지를 증대시켜 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)를 더 향상시킬 수 있어, 이로 인해 보다 제진 성능을 향상시킬 수 있다[제2 발명]. 또, 상기 기포는 해부를 구성하는 재료와 도부를 구성하는 재료를 혼합하여 제진 재료를 만든 시점에서 이미 존재하는 것에 한정되지 않고, 제진 재료를 만든 후에 생성시킨(혹은 생성된) 기포라도 좋다. 즉, 상기 기포 존재의 시기는 한정되지 않고, 제진 재료의 제작 시점 또는 그 이후에 기포가 존재하면 좋다.

본 발명에 관한 제진 재료에 있어서, 도부를 구성하는 고분자 재료의 전단 탄성 계수(μ_I)가 5 × 10⁵내지 4 × 10⁹㎩인 경우, 보다 확실하게 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)를 향상시킬 수 있어, 보다 고수준의 제진 성능을 가질 수 있다[제3 발명].

상기 도부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_I)가 0.1 내지 10인 경우, 보다 한층 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)를 향상시킬 수 있어, 보다 고수준의 제진 성능을 가질 수 있다[제4 발명].

상기 해부를 구성하는 고분자 재료의 전단 탄성 계수(μ_M)가 5 × 10⁶내지 2 × 10⁹ ㎩인 경우에는, 보다 고수준의 접착 강도를 확보할 수 있다[제5 발명].

본 발명에 관한 제진 금속판은, 상기 제1 내지 제7 발명에 관한 제진 재료 중 어느 하나가 금속판에 부착된 제진 구조인 제진 금속판인 것으로 하고 있다. 이 제진 금속판은 제진성이 우수하고, 이에 따르면 구조재 등의 제진성을 향상시킬 수 있다[제8 발명].

또, 상기 제진 금속판을 구성하는 금속판으로서는, 일반적으로 구조재로서 이용되는 것이면 특별히 한정되지 않고, 구체적으로는 알루미늄 합금, 강판, 티탄판 등을 예로 들 수 있다.

또, 본 발명에 있어서의 손실 계수(tanδ)라 함은, 재료의 진동 감쇠 성능의 크기를 나타낸 지표 중 하나이며, 재료에 작용하는 응력(F)과 왜곡(D)의 위상차 (δ)의 정접(tan)으로 정의된다. 혹은, 응력(F) 및 왜곡(D)을 복소 표시함으로써 얻어지는 복소 탄성 계수(μ_C)의 실부(μ_R)에 대한 허부(μ_I)의 비(μ_I/μ_R)로서도 정의할 수 있다.

여기서, tanδ_ALL은 해도 구조를 갖는 제진 재료의 손실 계수(tanδ_M)는 상기 제진 재료의 바다 부분의 손실 계수(tanδ_I)는 상기 제진 재료의 아일랜드 부분의 손실 계수이다.

또한, 전단 탄성 계수는, 예를 들어 다음과 같은 측정 방법으로 측정할 수 있다.

대상이 되는 제진 재료(해부를 구성하는 고분자 재료 단일 부재, 도부를 구성하는 고분자 재료 단일 부재, 블렌드계 제진 재료)로 단책형 샘플을 작성하고, コ의 글자형의 지그의 내측에 샘플, 평판형 지그 샘플의 순번으로 겹쳐 배치하고, コ의 글자형 지그와 샘플, 샘플과 평판형 지그 사이를 밀착시켜 고정한다.

다음에, 양쪽 지그 중 어느 한쪽을 고정하고, 다른 쪽을 샘플로 전단 변형이 생기도록 진동시키고, 그때 응력(F)과 변위(D)의 시간 파형과 그 위상차(δ)를 계측함으로써, 동적 복소 전단 탄성 계수(μ_c)를 이하의 식으로부터 구할 수 있다.

즉,

μ_c= μ(1 + jtanδ)

[식 중, 여기서 μ = (2*T/L*W)*A/Bㆍcosδ이며, T는 단책형 샘플의 두께, L 은 단책형 샘플의 길이 및 W는 단책형 샘플의 폭을 나타내고, A는 응력(F)의 진폭, B는 왜곡 D의 진폭, j는 허수 단위를 나타냄]

에 의해 동적 복소 전단 탄성 계수(μ_c)를 구할 수 있다.

또한, tanδ(η라고도 표기됨)는, 상기 동적 복소 전단 탄성 계수(μ_C)로부터 구할 수 있고, 동적 복소 전단 탄성 계수(μ_C)의 실부(μ_R)에 대한 허부(μ_I)의 비, tanδ = μ_I/μ_R로서 구해진다.

본 발명의 실시예 및 비교예에 대해, 이하에 설명한다. 또, 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위로 적당하게 변경을 덧붙여 실시하는 것도 가능하고, 그러한 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

<제1 실시예>

여러 가지의 접착 강도가 높은 수지와 손실 계수가 큰 수지의 전단 탄성 계수와 손실 계수[복소 전단 탄성 계수 μc =μ(1 + jtanδ)로 나타냄]를 조사하고, 이들 수지를 혼합하여 해도 구조를 형성한 블렌드계 제진 재료를 제작하고, 이러한 제진 재료의 복소 전단 탄성 계수 μ_CALL = μ_ALL(1 + jtanδ_ALL)를 구하였다. 여기서, j는 허수 단위이다.

이 중, 손실 계수(tanδ_ALL)를 구한 결과의 일례를 도1, 도2에 도시한다. 세로축은 도상 수지(해도 구조의 도부를 구성하는 고분자 재료)의 손실 계수(tanδ_I), 횡축은 해상 수지(해도 구조의 해부를 구성하는 고분자 재료)의 전단 탄성 계수(μ_M)(도면에서는 강성률이라 기재)에 대한 도상 수지의 전단 탄성 계수(μ_I)의 비(μ_I/μ_M)(탄성률의 비 및 강성률의 비와 동일함)이다. 도면 중의 곡선은 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)의 등고선이며, 동일선 상에 있어서는 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)의 값이 같다. 이 각 등고선에 부여한 숫자는 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)의 값을 나타내는 것이다. 예를 들어, 0.5라는 숫자를 부여한 등고선은, 이 선 상에 있어서는 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)가 0.5인 것을 나타내고 있다(이하, 동일함).

도1은, 손실 계수(tanδ)가 0.1의 해상 수지에 도상 수지를 부피 함유율로 50 ％ 혼합한 경우의 결과이다. 도2는, 손실 계수(tanδ)가 0.1의 해상 수지에 도상 수지를 부피 함유율로 30 ％ 혼합한 경우의 결과이다. 또, 이러한 도상 수지의 부피 함유율은 해도 구조를 갖는 제진 재료가 차지하는 전체 부피에 대한 도상 수지가 차지하는 부피의 비율(백분률)이다. 여기서, 2 종류 이상의 고분자(고분자쇄)로 구성되는 블록 공중 합체에서는 Å 단위의 도상 도메인을 갖는 마이크로상 분리가 생기는 것이 알려져 있고, 도상 도메인의 전체 부피에 차지하는 비율도 포함시켜 넓은 의미의 부피 함유율이라 부르는 것으로 한다.

도1로부터, 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)가 0.5 이상이 되는 것은, 해상 수지에 대한 도상 수지의 강성률의 비(μ_I/μ_M)가 0.1 내지 2.0의 범위인 것을 알 수 있다. 또, 제 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)가 1.0 이상이 되는 것은, 해상 수지에 대한 도상 수지의 강성률의 비(μ_I/μ_M)가 0.1 내지 0.4의 범위인 것을 알 수 있다.

도2로부터, 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)가 0.5 이상이 되는 것은, 해상 수지에 대한 도상 수지의 강성률의 비(μ_I/μ_M)가 0.1 내지 0.6의 범위인 것을 알 수 있다.

상기 조사의 결과(도1, 도2의 결과를 포함함)로부터, 해상 수지에 대한 도상 수지의 강성률의 비(μ_I/μ_M)가 0.1 내지 2.0인 경우, 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)를 현저하게 향상시킬 수 있고, 또 이 강성률의 비가 0.1 내지 0.6이면, 보다 확실하게 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL) 향상시킬 수 있는 것이 확인되었다. 또는 이 강성률의 비가 0.1 내지 0.4이면, 보다 확실하게 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)를 향상시킬 수 있는 것도 확인되었다.

<제2 실시예>

제1 실시예인 경우와 마찬가지의 방법에 의해 해도 구조를 형성한 블렌드계 제진 재료를 제작하고, 동일한 측정 및 조사를 행하였다. 단, 일부의 것에 대해서는 해상 수지에 기포를 생성시켰다.

이 결과의 일례를 도3, 도4에 도시한다. 세로축 및 횡축은 상기 도1, 도2의 경우와 마찬가지인 것을 도시한 것이다. 도면 중의 선은, 상기 도1, 도2의 경우와 마찬가지로, 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)의 등고선이다. 도3은, 손실 계수(tanδ_M)가 0.5의 해상 수지에 도상 수지를 부피 함유율로 30 ％ 혼합한 경우의 결과이다. 도4는, 손실 계수(tanδ_M)가 0.5의 해상 수지에 도상 수지를 부피 함유율로 30 ％ 혼합하고, 또 상기 해상 수지에 기포를 부피 함유율로 30 ％ 생성시킨 경우의 결과이다.

도3 내지 도4로부터 알 수 있는 바와 같이, 도3인 경우에는 도상 수지의 손실 계수(tanδ_I)를 5.5까지 증가시켜도, 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)를 1.0까지 증대시킬 수는 없지만, 도4인 경우에는 해상 수지에 기포를 30 ％ 생성함으로써, 도상 수지의 손실 계수(tanδ_I)가 3.5 정도의 도상 수지를 부피 함유율로 30 ％ 혼합하면 제진 재료의 손실 계수(tanδ_ALL)를 1.0까지 증대시킬 수 있다.

상기와 같은 기포는 해상 수지와 도상 수지를 혼합하기 전에, 기체를 내부에 포함하는 캡슐형의 입자를 해상 수지에 혼합해 두고, 이 해상 수지와 도상 수지를 혼합하여 제진 재료를 제작함으로써 생성하는 것이라도 좋다.

또한, 가열함으로써 기화하여 기포를 형성하는 발포제를 해상 수지에 미리 혼합시켜 두고, 제진 재료를 제작한 후, 이 제진 재료를 제진 구조로서 사용하기 전에, 예를 들어 제진 재료를 금속판에 부착한 후에 제품으로서 사용하기 전, 또는 제진 재료를 금속판에 부여하여 성형 가공한 후에 제품으로서 사용하기 전에, 가열하여 기포를 생성시키는 방법에 의한 것이라도 좋다.

상기 방법에 따르면, 가열 전의 기포가 형성되어 있지 않은 상태에서, 해상 수지의 탄성 계수를 높게 설정할 수 있고, 성형 가공 시에 해상 수지 내부의 기포 주변에 발생하는 응력 집중도 방지할 수 있기 때문에, 결과적으로 접착 강도를 높일 수 있다. 그리고, 제품으로서 사용하기 전에 가열하여 기포를 생성시키고, 이에 의해 제진 재료의 탄성 계수를 전술의 적정 범위에 설정 가능한 동시에 손실 계수(tanδ_ALL)를 더 향상시킬 수 있다. 즉, 제품으로서의 사용 전에 있어서는 성형 가공성 및 접착 강도가 우수하고, 제품으로서 사용 시에 있어서는 제진 성능이 우수한 것으로 할 수 있다는 이점이 있다.

이와 같이, 해상 수지 중에 기포를 형성시킴으로써, 해상 수지에 이용하는 고분자 재료의 선택 범위를 넓힐 수 있어, 접착 강도의 향상도 더 도모할 수 있다.

본 발명에 관한 제진 재료는 제진 성능이 우수하고, 이에 따르면 구조재의 제진성을 향상시킬 수 있으므로, 구조 재료의 진동 감쇠 성능 부족에 기인하는 소음의 저감 등을 위해 진동 감쇠 성능의 부여가 요망되는 구조 재료에 바람직하게 이용할 수 있다.

Claims

적어도 1 종류의 고분자 재료를 함유하는 제진 재료이며,

상기 고분자 재료가 해도 구조를 갖고,

상기 해도 구조의 해부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_M)에 비해 상기 해도 구조의 도부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_I)가 크고, 또한 상기 해부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률에 대한 상기 도부를 구성하는 고분자 재료의 탄성률의 비가 0.1 내지 2인 것을 특징으로 하는 제진 재료.
제1항에 있어서, 상기 해부를 구성하는 고분자 재료 중에 기포가 존재하는 것을 특징으로 하는 제진 재료.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도부를 구성하는 고분자 재료의 전단 탄성 계수(μ_I)가 5 × 10⁵ 내지 4 × 10⁹ ㎩인 것을 특징으로 하는 제진 재료.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도부를 구성하는 고분자 재료의 손실 계수(tanδ_I)가 0.1 내지 10인 것을 특징으로 하는 제진 재료.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 해부를 구성하는 고분자 재료의 전단 탄성 계수(μ_M)가 5 × 10⁶ 내지 2 × 10⁹ ㎩인 것을 특징으로 하는 제진 재료.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함유되는 고분자 재료가 2 종류 이상인 제진 재료.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함유되는 고분자 재료가 그라프트 공중 합체 또는 블록 공중 합체인 제진 재료.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 제진 재료가 금속판에 부착된 제진 구조를 구비하는 제진 금속판.