JPH0428542A

JPH0428542A - 振動減衰材

Info

Publication number: JPH0428542A
Application number: JP13477190A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Komatsu; 小松　泰雄; Naoki Imaeda; 直樹今枝; Hiroshi Edakawa; 枝川　裕志
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1990-05-24
Filing date: 1990-05-24
Publication date: 1992-01-31

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】［産業上の利用分野］本発明は、優れた制振性を有する振動減衰材に関するも
のである。

［従来の技術］振動減衰材は、振動エネルギーを熱エネルギーに変換す
ることによって ■振動板から発生する固体音を制御する■振動による材
料の疲労、破壊を防止する。

■空気伝達音を遮音する。

などの目的のために使用されるものである。したがって
、船体や建築物、車体および機体の床材、その他振動発
生源となる領域に広く利用されている。

このような振動減衰材としては、特公昭５８２３４２６
号公報に示されるような、振動減衰の対象となる基板の
上に樹脂から成る制振材を貼付したり、金属材料を拘束
板として、その上に樹脂層としてブチルゴム系の重合体
組成物を貼りつけて使用されるものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、これらの従来技術においては制振材の性能を１
００％利用することができず、充分な振動減衰や防音効
果を達成することができなかった６本発明の目的は、特
定な複合構造を採用し、かつ特定の制振材を用いること
によって、飛躍的に制振性能を高めたものであり、しか
も、低周波から高周波の広帯域で優れた制振性が発揮さ
れるという優れた振動減衰材料を提供せんとするもので
ある。

［課題を解決するための手段］本発明は上記の目的を達成するため、次のような構成を
有するものである。

すなわち、本発明の振動減衰材は、下記（＾）、（Ｂ）
　、（Ｃ）および（Ｄ）を必須とするエポキシ樹脂組成
物の硬化物が、拘束板材料間に積層されていることを特
徴とするものである。

（＾）常温から１００°Ｃで流動性を有するエポキシ樹
脂（Ｂ）式Ｒ−ＯＣＲ２ＣＨ−ＣＨ□ ＼。／ただし　Ｒ：　Ｃ，Ｈ２ｎ、、（ｎは１０〜２２の整数）で示されるモノグリシジル化合物（Ｃ）常温から１００℃で流動性を有するポリアミ　ド
樹脂（Ｄ）炭素繊維、黒鉛、フェライトおよびマイカからな
る群から選ばれた少なくとも１種の充填剤［作用］本発明は、柔軟で可撓性に優れた特定な振動減衰材を、
サンドイッチ構造に拘束板で挟み込むと驚く程制振性能
が改善されるという事実を究明して完成されたものであ
る。

従来のように基板に制振材シートを貼着したものは、振
動時の伸縮運動により、制振材内部に発生する熱エネル
ギーにより振動エネルギーを消費し、振動を低減するも
のであった。

これに対して本発明は、上述の２枚の拘束板の間に制振
材シートを挟み、振動時にずり変形時の応力と制振材層
の変形時の熱エネルギーにより制振性能を発揮するもの
で、上記の２層構造のものに比して著しい制振効果を発
揮せしめ得たものである。

さらに、本発明において制振材として柔軟性と可撓性に
富む材料を使用すると、大きな変形に追従し、制振材シ
ート内層の破壊がないため、より振動減衰効果を改善す
ることができる。

本発明で使用するエポキシ樹脂は、樹脂組成物の主剤と
なるもので、常温〜１００℃の温度範囲内で流動性を示
すものであり、好ましくは２５℃での粘度が１〜３００
ポイズ、さらにエポキシ当量が１００〜５００、また、
さらに分子量が２００〜１０００のものが好ましく使用
される。

このようなエポキシ樹脂としては、たとえば、エピコー
ト８２８．８２７．８３４．８１５．８０７（油化シェ
ルエポキシ■製）　、ＧＹ２５０．２６０．２５５．２
５７（日本チバガイギー■製）ＦＬＥＰ−１０，５０，
６０（東しチオコール■製）などを使用することができ
るが、これらに限定されるものではない。

本発明において、重要なことは、上述の化学式で示され
るモノグリシジル化合物を配合して樹脂組成物を構成す
る点にある。

すなわち、かかる化合物は、該樹脂組成物を硬化した後
の硬化物の性能として、可撓性および柔軟性を著しく改
善するものである。

もちろん、本発明の該樹脂硬化物は、成型時の加工性に
も優れ、薄いフィルム状物から厚いシート状物まで任意
の厚さに製膜することができる。

かかる化合物として、好ましくは２５℃における粘度が
０．５〜５０センチポイズ、さらにエポキシ当量が８０
〜４００、また、さらに分子量が８０〜４００のものが
好ましく使用される。

このような化合物としては、デシルグリシジルエーテル
、ドデシルグリシジルエーテル、テトラデシルグリジル
エーテル、ヘキサデシルグリシジルエーテル、オクタデ
シルグリシジルエーテル、エイコシルグリシジルエーテ
ルなどを使用することができるが、前記化学式を満足す
る化合物であれば、これらに限定されない。

エポキシ樹脂に対するモノグリシジル化合物の配合量は
、エポキシ樹脂１００重量部に対して、好ましくは５〜
７５重量部、より好ましくは１０〜４５重量部とするの
が、硬化物の可撓性、柔軟性の上からよい。該化合物の
配合量が５重量部未満の場合は、硬化物の硬度が硬くな
りすぎ、さらに充填剤を多量に配合した場合には、粘度
が高（なりすぎ、組成物の混合操作性に劣り、加工性お
よび作業性が悪くなる傾向がでてくる。また、該化合物
の配合量が７５重量部を越える場合は、硬化物が軟らか
くなりすぎて、積層材料としての必要十分な力学特性が
得られにくくなる傾向がでてくる。

本発明で使用されるポリアミド樹脂は、常温〜１００℃
の温度範囲内で流動性を示すものであり、エポキシ化合
物に対して硬化剤としての作用を有するとともに、前記
モノグリシジル化合物と相乗して該樹脂組成物の硬化物
の可撓性を改善する作用を有するものである。

かかるポリアミド樹脂としては、好ましくは２５℃にお
ける粘度が３〜２０００ポイズ、さらにアミン価が１０
０〜８００程度の範囲にあるものが好ましく使用される
。

かかるポリアミド樹脂としては、たとえば、トーマイド
＃２２５−Ｘ、＃２１５−Ｘ、＃２２５（富士化成■製
）、パーサミド１００．１２５．１４０．１５０．１１
５（ヘンケル白水■製）、ＥＰＯＮ−Ｖ１５　（シェル
■製）などを使用することができるが、これらに限定さ
れるものではない。

エポキシ樹脂に対するポリアミド樹脂の配合量は、エポ
キシ樹脂１００重量部に対して、好ましくは１０〜８０
０重量部、より好ましくは５０〜５００重量部の範囲が
よい。ポリアミド樹脂の配合量が１０重量部未満の場合
は、硬化物の硬度が硬くなりすぎる傾向があり、逆に８
００重量部を越える場合は、硬化物が軟らかくなりすぎ
、積層材料としての必要十分な力学特性が得られにくく
なる傾向がでてくる。

本発明におけるポリアミド樹脂は、エポキシ樹脂の硬化
剤として作用するが、さらに、−船釣に使用される硬化
剤を併用することができる。かかる硬化剤を併用すると
、樹脂組成物の硬化時間をさらに短縮し、該樹脂組成物
の硬化反応を充分に進行させることができる。

このような硬化剤としては、たとえばトリエチルテトラ
ミン、プロパツールアミン、アミノエチルエタノールア
ミンの如き脂肪族アミン、Ｐ−フェニレンジアミン、ト
リス（ジメチルアミノ）メチルフェノール、ベンジルメ
チルアミンの如き芳香族アミン、または無水フタル酸、
無水マイレン酸の如きカルボン酸などを使用することが
できる。

かかる硬化剤の添加量は、要求特性によって自由に変え
ることができるが、第１級アミン、第２級アミンを用い
る場合は、次式により添加量を決めるのがよい。

ｐｈｒ＝　（ＡＭｑ　／ＥＰｑ　）Ｘ１００式中、ＡＭ
ｑ　　：アミンの当量＝ＡＭｗ／ＡＭＩＩＥＰｑ　　：
エポキシ当量ＡＭｗ：アミンの分子量ＡＭＩＩ：アミン１分子中の活性水素の数ここにｐｈｒ
はエポキシ樹脂１００重量部に対する配合量である。

一方、酸無水物を硬化剤として配合する場合は、次式に
より添加量を求めることができる。

ｐｈ　ｒ＝Ｃ・　（ＡＣｑ　／ＥＰｑ　）ＸＩ　００式
中、ＡＣＱ　　：酸無水物の当量＝ＡＣｖｔ／ＡＣＨＥＰｑ
　　：エポキシ当量Ａｃｔ：酸無水物の分子量ＡＣＩＩ：酸無水物基の数Ｃ：０．８５（はとんどの酸無水物）０．６（塩素を含む酸無水物）１．０（第３級アミンを促進剤として用いる場合）さらに、第３級アミンなど触媒として働くものを配合す
る場合は、計算によって求められないので、種々の試験
から適量を求めるのがよい。

本発明の樹脂組成物は、炭素繊維、黒鉛、フェライトお
よびマイカの中から選択された特定の充填剤の少なくと
も一種を混合することが必須であり、かかる充填剤を混
合して前記樹脂組成成分と相乗させることによって、飛
躍的な制振性能が付与されるものである。

かかる充填剤の中でも、黒鉛、フェライトおよびマイカ
が振動減衰作用が大きく、これ等を主体として構成する
ことが好ましい。

炭素繊維は減衰作用も大きいが、特に補強作用が優れて
おり、黒鉛、フェライト、マイカに付加して用いるのが
好ましい。

本発明に使用する黒鉛は、鱗片状のものが好ましく、粒
子の大きさは６０メツシユ（Ｔｙｌｅｒ標準フルイによ
る）のフルイを通過する程度の粒径のものが好ましい。

かかる充填剤の粒子の大きさが６０メツシユ未満の場合
には、黒鉛粉末が嵩高になり、多量配合および、均一配
合が困難となる。このため十分な振動減衰特性が得られ
ない。

本発明で使用されるフェライトは、Ｆｅ２Ｏ３を主成分
とする磁性材料で、Ｆｅ２Ｏ３の他に、ＭｎＯ，Ｃａｂ
、　ＺｎＯ，ＣｄＯ，Ａ　Ｉ□０３などの金属酸化物を
微量に含む微粒子状又は薄膜状の粉体である。Ｆｅ２Ｏ
３以外の金属酸化物の含量によって比重は異なるが、通
常２．４５〜２゜７０の範囲のものが用いられる。該フ
ェライトは一般に音声録音用の磁気テープなどに用いら
れ、軟磁性のものと、強磁性のものがあるが、いずれを
用いても、本発明の目的は達成される。

フェライトの粒子の大きさは６０メツシユ（Ｔｙｌｅｒ
標準フルイによる）のフルイを通過する程度の粒径のも
のが適している。このようなフェライトとしては、利根
産業■製ＨＰ−Ａ、ＫＴ−Ｉ−ＲおよびＫ　Ｈ−Ｄなど
がある。

フェライト粒子の大きさが６０メツシユ未満の場合には
、フェライト粉末が嵩高になり多量配合および、均一配
合が困難となり、振動減衰特性が小さくなってくる。

本発明で使用するマイカは鱗片状のものが好ましく白マ
イカ、金マイカのいずれでもよく、粒子の大きさは６０
メツシユ（Ｔｙｌｅｒ標準フルイによる）のフルイを通
過する程度の粒径のものが適している。このようなマイ
カとしては米国マリエッタ社製４０−８．６０−８，１
５０−３．２００−　Ｉ−Ｔ　Ｋなどがある。

マイカ粒子の大きさが６０メツシユ未満の場合には、マ
イカ粉末が嵩高になり多量配合および、均一配合が困難
となり、振動減衰特性が小さくなってくる。

本発明に使用する炭素繊維は、好ましくは１０〜１００
０μ、さらに好ましくは３０〜５００μの繊維長のもの
が使用される。

上記した充填剤は、樹脂組成物１００重量部に対して、
好ましくは少なくとも３０重量部、さらに好ましくは４
０重量部以上配合する。３０重量部未満では振動減衰特
性が低く実用的なものが得にくい。

振動減衰特性は、充填剤の種類と配合量によって多少異
なり、例えば、黒鉛や炭素繊維の場合は４０重量部以上
、フェライトの場合は５０重量部以上配合するのが好ま
しい。

充填剤の配合量は、多いほど減衰特性は改善されるもの
であり、最大限配合した場合で、樹脂組成物１００重量
部に対して、黒鉛、炭素繊維およびマイカは３５０重量
部、フェライトの場合４００重量部の配合が可能である
。

しかし、かかる充填剤の配合量は、硬化物の硬度や加工
性などの点から、前者の充填剤の場合は２５０重量部、
後者の充填剤の場合は３００重量部程度の最大配合量が
好ましく使用される。

かかる充填剤を、アクリル、スチレン系およびナフテン
系オイル等の表面処理剤で処理すると、エポキシ樹脂と
の親和性が高くなるので、該充填剤のエポキシ樹脂に対
する配合量をさらに多くすることかできる。

なお、本発明においては、振動減衰材の特性を損なわな
い範囲で、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、
三酸化アンチモン、塩化パラフィン、酸化亜鉛、臭化ア
ルミニウムの如き難燃剤、ジブチルフタレート、ジオク
チルアジペート、トリクレジルホスフェートなどの可塑
剤、さらに、着色剤、脱臭剤、防腐剤などやその他の添
加剤を添加することもできる。

本発明における樹脂組成物は、必要に応じて室温から１
００℃の加温下で、必要な形状が得られる成型器に注入
したり、シート用押出し機等によって、成型、硬化させ
ることによって、容易に板状振動減衰材を得ることがで
きる。

本発明の拘束材料としては、木材のほかにガラスや金属
などの無機材料、プラスチックス、これらの複合材料な
どを使用することができ、要するに、拘束材としての硬
度（剛性）および機械的物性を有するものであれば使用
することができる。

特に、プラスチックスからなる複合材料が、防錆性、耐
水性および耐油性などの特性に優れていることから好ま
しく使用される。

かかるプラスチックス複合材料としては、特に繊維強化
樹脂材料が強力特性に優れているので好ましく使用され
る。

かかる繊維強化樹脂材料に使用される樹脂としては、充
分な強度と剛性を有する熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が
使用できるが、好ましくは熱硬化性樹脂が剛性が高くて
良い。

かかる熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系樹脂、ポリ
エステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリカーボネイト系
樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアセ
タール系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリスチレン
系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、
ポリイミド系樹脂等およびこれらの混合樹脂が使用でき
る。

また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、不飽和
ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ユリア系樹脂
、メラミン系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ウレタ
ン系樹脂、ポリイミド系樹脂などおよびこれらの混合樹
脂が使用できる。

これらの樹脂は、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維など
の無機繊維やアラミド繊維、その他ポリエステル、ポリ
アクリロニトリル、ポリエチレン、ポリビニルアルコー
ル等の高強力繊維で補強されているのが好ましい。これ
らの補強繊維は、単独、またはこれらの混合系で使用さ
れてもよく、また長繊維、短繊維またはこれらの混合の
いずれの形で使用してもよい。

かかる繊維強化樹脂材料は、一般に上述の補強繊維に樹
脂を含浸またはコーティングしてプリプレグにされたも
のを使用する。

かかるプリプレグは、該補強繊維の配向（配列）方向に
より、より強い補強作用を発揮するので積層する際に、
それぞれのプリプレグの繊維配列角度に変化をもたせる
などの方法によって補強効果のバランスを調整すること
ができる。

本発明における振動減衰性能は、試料（寸法３０ｎ＋ｎ
＋Ｘ　３００ｍｍ）の中心を加振し、機械インピーダン
ス法により求められた損失係数で評価した。

本発明による樹脂組成物とプリプレグシートを接合させ
る方法としては、予め所定の厚さの樹脂組成物から成る
シートを作製した後、接着剤で接着する方法、樹脂組成
物とプリプレグシートを熱圧着する方法、または硬化前
の樹脂組成物をプリプレグシートを一体化し成型する方
法がある。

本発明において使用される接着剤は、特に限定されない
が、エポキシ系接着剤が好ましく使用されル。たとえば
、チバガイギー製ＡＲＡＬＤＩＴＥ　ＡＶＩ３８．１２
１．１２９（以上主剤）と、ＨＶ９９ｇ、９９７、（Ｉ
Ｙ９５６（以上硬化剤）とからなる二液型エポキシ接着
剤を使用することができる。

本発明の振動減衰材は、上記の組成物から成る樹脂組成
物とプリプレグシートを積層することにより得られ、３
層以上から構成されるもので、振動減衰の対象となる場
所に接着剤により圧着したり、ハンドレイアップ方式に
より船体等の構造体を繊維強化樹脂材料と上記の組成物
から成る樹脂組成物と繊維材料を交互に積層することに
より得られる。

［実施例コ以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１、比較例ＩＥガラスからなるガラス繊維と炭素繊維が重量比率で８
０／２０の割合で用い、これにエポキシ樹脂を用いて、
繊維重量比率が６５％で、目付け３５０ｇ／％の一方向
に繊維を配列させたプリプレグシートを形成した。

このプリプレグシートを±４５度の方向に２枚重ねて９
０度直交型のプリプレグシートを形成した。

一方、制振材として次の樹脂組成物をプレスロールによ
り圧延した後、硬化させ、約２ｍｍ厚の制振性樹脂シー
ト材を得た。

（樹脂組成）エポキシ樹脂　　　　　　　　　１６．３部（エピコー
ト＄８２８、油化シェル■製）オクタデシルグリシジル
エーテル　３．２部ポリアミド樹脂　　　　　　　　３
８．３部（トーマイド＃２２５−Ｘ、富士化成■製）ト
リス（ジメチルアミノ）メチルフェノール２．２部黒鉛　　　　　４０．０部この２ｍｍ厚の制振性樹脂シートを１ｍｍ厚の鋼板にエ
ポキシ接着剤により貼着した（比較例１）。

この２層積層体の制振性を評価したところ、２０℃にお
ける振動損失係数は５０　Ｈｚから５　ｋ　）−１２の
周波数の範囲で０．０４であった。

また、前述のプリプレグシートを積層して厚さ３ｍｍの
複合シートを形成した。この複合シート２枚の間に、制
振性樹脂シート１枚を挟み込んで３層のサンドイッチ構
造体を形成した（実施例１）。

この構造体の２０℃における振動損失係数は５０Ｈｚか
ら５　ｋ　Ｈｚの周波数の範囲で０．１〜０゜２であり
、比較例１の２層積層体より大幅（２゜５〜５倍）に制
振性が向上していた。

実施例２〜５、比較例２．３制振材として下記の樹脂組成物を実施例と同一の方法で
圧延し硬化させ、厚さ３００μの制振性樹脂シートを得
た。

（樹脂組成）エポキシ樹脂　　　　　　　　　１３．６部（エピコー
）　＄８２８、油化シェル■製）オクタデシルグリシジ
ルエーテル　２．７部ポリアミド樹脂　　　　　　　　
３１．９部（トーマイド１２２５−Ｘ、富士化成■製）
トリス（ジメチルアミノ）メチルフェノール１．８部黒鉛　　　　　　　　　　　　　５０．０量刑に、上述
の樹脂組成物から２ｍｍ厚の制振性樹脂シートを作り、
これを１ｍｍ厚の鋼板にエポキシ接着剤により貼着して
２層積層体を形成した（比較例２）。

この積層体の制振性を評価したところ、２０’Ｃにおけ
る振動損失係数は５０Ｈｚから５　ｋ　Ｈｚの周波数の
範囲で０．０５であった。

次に、実施例１のプリプレグシートから厚さ３００μの
複合シートを形成し、この複合シートと前述の厚さ３０
０μの制振性樹脂シートとを交互に積層して、表−１の
ような各種積層体を作製した。なお、２層積層体は比較
例３であり、３周、５層、７層、９層の積層構造体は実
施例２〜５である。

これらの構造体の２０℃および４０℃における５　００
　Ｈｚの振動損失係数を表−１に示した。

表−１２層構造の比較例３のものに比して、３層以上の多層構
造である実施例２〜５のものは、制振性能が、２０℃で
１．８〜１．９倍アップし、４０℃で４〜６倍も向上し
、その傾向は、多層に積層するにつれて向上する傾向を
示した。

［発明の効果］本発明は、従来の制振材の性能を２倍以上に高めたもの
であって、従来の材料より軽量化が可能であり、船体、
建築物、車体および機体などの床材、その他振動発生源
となる領域に極めて有効に使用することができる。

また、拘束材料として、繊維強化樹脂複合材料を使用し
た振動減衰材は、錆の発生を心配することなく、耐水性
、耐油性にも優れているので、さらに応用分野を拡大さ
せることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）を必須
とするエポキシ樹脂組成物の硬化物が、拘束板材料間に
積層されていることを特徴とする振動減衰材。（Ａ）常温から１００℃で流動性を有するエポキシ樹脂（Ｂ）▲数式、化学式、表等があります▼ ただしＲ：Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１（ｎは１０〜２２の整数）で示されるモノグリシジル化合物（Ｃ）常温から１００℃で流動性を有するポリアミド樹
脂（Ｄ）炭素繊維、黒鉛、フェライトおよびマイカからな
る群から選ばれた少なくとも１種の充填剤
（２）拘束板材料が、繊維強化樹脂材料である請求項（
１）記載の振動減衰材。
（３）繊維強化樹脂材料を構成する樹脂が、熱硬化性樹
脂である請求項（２）記載の振動減衰材。
（４）熱硬化性樹脂が、エポキシ系樹脂および不飽和ポ
リエステル系樹脂から選ばれた樹脂である請求項（３）
記載の振動減衰材。