JPH0615660B2 - 制振材料用粘弾性組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は制振材料用粘弾性組成物に係り、更に詳しく
は、機械、建築物、乗物等の各種構造物の構造部材又
は、その一部として使用される複層構造の制振材料にそ
の中間層として用いられる制振材料用粘弾性組成物に関
する。

従来の技術 近年、交通機関の発達や住居の工場等への接近に伴って
騒音や振動の問題が公害として社会問題化するようにな
り、また、職場においても作業環境の改善を目的として
騒音や振動を規制する傾向にある。このような動向に対
応して、騒音源や振動源である金属材料に対して制振性
能、すなわち騒音を発生する部材自体の振動エネルギー
を吸収して熱エネルギーに交換し、振動速度あるいは振
動振幅を減衰させて音響放射を少なくする機能を付与す
ることとその向上を図ることが要請されている。

このような要請に基づいて、かかる性能を発揮する制振
材料の１つとして、従来より金属層間に粘弾性を有する
中間層を挟み込んだ複層構造の複合型制振材料が提案さ
れている。そして、この複合型制振材料は、自動車のオ
イルパン、エンジンカバー、ホッパーのシュート部、搬
送設備のストッパー、家電機器、その他金属加工機械の
振動低減部材や振動防止が望まれる精密機械の構造部材
等において検討され、採用されている。

一般に、このような複合型制振材料の制振性能は、その
中間層を構成する粘弾性中間層の性能に依存している。
この制振性能を損失係数（外部からの振動エネルギーが
内部摩擦により熱エネルギーに交換する尺度を示し、振
動による力学的ヒステリシス損失に関する量）で表わす
と、この制振性能はある一定温度でピーク特性を示し、
このピーク特性温度の近傍で使用するのが最も効果的で
あることが知られている。

従来、このような複合型制振材料の粘弾性中間層を構成
する粘弾性組成物としては、ポリエステル単体（特開昭
50−143880号公報）あるいはポリエステルに可塑剤を添
加したもの（特開昭51−93770号公報）、ポリウレタン
フォーム単体（特開昭51−91981号公報）、ポリアミド
単体（特開昭56−159160号公報）、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体単体（特開昭57−34949号公報）、ポリビニ
ルブチラールあるいはポリビニルブチラールとポリ酢酸
ビニルとの組成物に可塑剤、粘着付与物質を配合したも
の（特公昭55−27975号公報）、イソシアネートプレポ
リマーとビニルモノマーの共重合体（特公昭52−26554
号公報）、または特公昭39−12451号公報、特公昭45−3
4703号公報に示される共重合体等が知られている。

発明が解決しようとする問題点 ところで、複合型制振材料に要求される特性としては、
先ず第１に上記損失係数の値が高いことと、粘弾性組成
物で構成される粘弾性中間層と金属層との間の接着強度
が高いことが要求されるが、上記従来の粘弾性組成物で
製造される複合型制振材料においては、そのいずれの性
能についても問題があり、充分満足し得るものではなか
った。

問題点を解決するための手段 即ち本発明は、下記非晶性ポリエステル樹脂(A)及び(B)
が組成物に対して (A)５〜95重量％、および (B)95〜５
重量％の範囲で配合されて成ることを特徴とする制振材
料用粘弾性組成物である。

但し： (A)90モル％以上が芳香族ジカルボン酸および10
モル％未満が脂肪族ジカルボン酸および／又は脂環族ジ
カルボン酸であるジカルボン酸成分と、炭素数２〜９の
アルキレングリコールおよび／またはビスフェノール化
合物のアルキレンオキサイド付加物および／または脂環
族グリコールから成るグリコール成分より構成される非
晶性ポリエステル樹脂。

(B)：40〜89モル％が芳香族ジカルボン酸、60〜11モル
％が脂肪族ジカルボン酸および／または脂環族ジカルボ
ン酸であるジカルボン酸成分と、炭素数２〜９のアルキ
レングリコールおよび／またはビスフェノール化合物の
アルキレンオキサイド付加物および／またはポリエーテ
ルグリコールから成るグリコール成分より構成される非
晶性ポリエステル樹脂である。

作用 以下、本発明を詳細に説明する。まず本発明において、
制振材料とは、金属層間にこれらの金属層を互いに接合
する粘弾性を有する中間層を挟み込んだ複合型制振材料
であり、金属層を形成する金属材料としては、互いに相
対面し、中間に粘弾性組成物を挟み込んで制振材料を構
成するものであればよく、例えば、金属板、同心金属
管、型鋼、互いに重ね合わせることができる成形体、金
属成形体と当板、その他の複層構造を有するものを挙げ
ることができる。そしてここに言う金属としては、鉄、
鋼、アルミニウム等を挙げることができ、一般的に広く
用いられるものとして鉄鋼材料及びアルミニウムとその
合金を挙げることができる。また、これらの金属材料は
メッキ鋼板のように表面処理を施したものであってもよ
い。

次に、本発明の粘弾性組成物について詳述する。

まず本発明に言う非晶性ポリエステル樹脂とは、例えば
DSCによる熱分析において、明確な結晶部の融解吸熱ピ
ークを有しないポリエステル樹脂を指すものである。又
本発明における非晶性ポリエステル樹脂 (A)、(B)は共
に還元粘度0.4以上を有することが好ましい。

次に、本発明に言う芳香族ジカルボン酸とは、例えば、
テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、２、６
−ナフタレンジカルボン酸、４、４−ビフェニルジカル
ボン酸等あるいはこれらのエステル化物、酸無水物等が
挙げられ１種又は２種以上を適宜選択して用いるもので
ある。なお芳香族ジカルボン酸成分としては、特にイソ
フタル酸又はオルソフタル酸の一方又は両方が、芳香族
ジカルボン酸成分のうち少なくとも30モル％共重合され
ていることが望ましい。

次に、本発明に言う脂肪族ジカルボン酸とは、例えば、
コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ド
デカンジオン酸、ダイマー酸等あるいはこれらのエステ
ル化物、酸無水物等が挙げられ、１種又は２種以上を適
宜選択して用いるものである。

又、本発明に言う脂環族ジカルボン酸とは、例えば１、
４−シクロヘキサンジカルボン酸等あるいはこれらのエ
ステル化物、酸無水物等が挙げられ、１種又は２種以上
を適宜選択して用いるものである。

本発明に言う炭素数２〜９のアルキレングリコールと
は、例えばエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、１、４−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオー
ル、ネオペンチルグリコール、３−メチルペンタンジオ
ール、１、６−ヘキサンジオール、１、９−ノナンジオ
ール等が挙げられ、１種又は２種以上を適宜選択して用
いるものである。

次に、本発明に言う脂環族グリコールとは、例えば１、
４−シクロヘキサンジオール、１、４−シクロヘキサン
ジメタノール等が挙げられ、１種又は２種以上を適宜選
択して用いるものである。

本発明に言うビスフェノール化合物のアルキレンオキサ
イド付加物としては、ビスフェノールＡのエチレンオキ
サイド付加物、ビスフェノールＡのプロピレンオキサイ
ド付加物、ビスフェノールＳのエチレンオキサイド付加
物、ハイドロキノンのエチレンオキサイド付加物、ハイ
ドロキノンのプロピレンオキサイド付加物などがある。

また、本発明に言うポリエーテルグリコールとは、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピ
レングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げら
れ、これら１種又は２種以上を適宜選択して用いるもの
である。

なお、本発明においては、全グリコール成分のうち少な
くとも30モル％は、側鎖にアルキル基を有するグリコー
ルを使用することが望ましく、側鎖にアルキル基を有す
る望ましいグリコールとしては、プロピレングリコー
ル、ネオペンチルグリコール、３−メチル−１、５−ペ
ンタンジオールを挙げることができる。

次に、本発明においては、以上述べたようなジカルボン
酸成分およびグリコール成分により、下記(A)、(B)２種
の非晶性ポリエステル樹脂を構成せしめ、これらを(A)
５〜95重量％、(B)95〜５重量％の範囲で配合するもの
であるが、これは次のような理由によるものである。

まず非晶性ポリエステル樹脂(A)は、後述するような組
成に構成され、ASTM D638-61T による樹脂の引張破断強
度が250kgf／cm² 以上、好ましくは300kgf／cm² 以上、
硬度が45ショアーＤ以上、好ましくは50ショアーＤ以上
を有するものであり、一方非晶性ポリエステル樹脂(B)
は後述するような組成に構成され、ASTM D638-61T によ
る樹脂の引張破断強度が250kgf／cm² 未満、好ましくは
200kgf／cm² 以下、硬度が45ショアーＤ未満、好ましく
は、40ショアーＤ以下を有するものであるが、これら
(A)、(B)の樹脂を合計100 として、一方を５〜95重量
％、他方をその残部配合させるのは、樹脂(A)が５重量
％未満、即ち樹脂(B)が95重量％超であるとJIS K 6850
による剪断接着力が著しく低下し、一方樹脂(A)が95重
量％超、即ち樹脂(B)が５重量％未満となるとJIS K 685
4によるＴ形剥離強度が著しく低下するからである。

次に樹脂(A)は、ジカルボン酸成分として90モル％以上
を芳香族ジカルボン酸とするものであるが、芳香族ジカ
ルボン酸が90モル％未満であると、樹脂(A)の引張破断
強度が低下するからである。またグリコール成分として
は、炭素数２〜９のアルキレングリコールおよび／又は
ビスフェノール化合物のアルキレンオキサイド付加物お
よび／又は脂環族グリコールを用いるものであるが、こ
のような選択を行なったのは、樹脂にある程度の柔軟性
を持たせるためである。

このようなジカルボン酸成分と、グリコール成分とを重
縮合させることによって樹脂の引張破断強度が250kgf／
cm² 以上、硬度が45ショアーＤ以上の性質を有する非晶
性ポリエステル樹脂を得ることができる。

一方、樹脂(B)は、まずジカルボン酸成分の40〜89モル
％を芳香族ジカルボン酸とし、残部の11〜60モル％を脂
肪族又は脂環族のジカルボン酸の一方又は両方とするも
のであるが、芳香族ジカルボン酸が40モル％未満では樹
脂が流動性を帯び、又89モル％を超えると樹脂が硬くな
る。又、残部として脂肪族又は脂環族のジカルボン酸を
選んだのは、非晶性を高めるためのものであり、これら
の一方又は両方が11モル％未満だと樹脂が硬くなり、Ｔ
形剥離強度が低下するからであり、60モル％を超えると
樹脂が流動性を帯びるからである。

又、グリコール成分としては、炭素数２〜９のアルキレ
ングリコールおよび／またはビスフェノール化合物のア
ルキレンオキサイド付加物および／又は、ポリエーテル
グリコールを用いるものであるが、このような選択を行
なったのは、制振性能を高めるためである。

このようなジカルボン酸成分とグリコール成分とを重縮
合させることによって引張破断強度が250kgf／cm² 未
満、硬度が45ショアーＤ未満を有する非晶性ポリエステ
ル樹脂を得ることができる。

次に、(A)、(B)両樹脂を上記の所定範囲で混合して、本
発明の粘弾性混合物を得るものである。この場合、上記
樹脂(A)及び(B)はそれぞれ温度計、撹拌機および部分還
流式冷却器を具備した反応容器にジカルボン酸モノマー
およびグリコールモノマー、又触媒として少量の酢酸亜
鉛、三酸化アンチモン等を加え、 140〜 220℃で約３時
間エステル交換反応を行なった後、反応系を 220〜 250
℃に昇温させながら系内の圧力を約60分かけて１〜５mm
Hgまで減圧し、さらに 0.1〜0.3mmHg の減圧下 270℃で
約90分間重縮合反応させることによって得ることが出来
る。これらを重量比１対１のシクロヘキサノン及びキシ
レン溶媒、あるいは重量比１対１のメチルエチルケトン
及びトルエン溶媒等の溶剤に溶解させ、撹拌機を具備し
た容器内で撹拌混合し、使用前に溶剤を揮発させる。

なお、本発明の混合物を制振材料の中間層として用いる
場合には、上記混合物をそのまま使用できることは勿論
であるが、この他樹脂強度を高める目的でガラス繊維、
ポリエステル繊維、炭素繊維等の各種繊維、又炭酸カル
シウム、炭酸マグネシウム等の各種粒子、又点接触溶接
性を付与する目的でステンレス粉、アルミニウム粉等の
各種金属粉および金属繊維、又はカーボンブラック、グ
ラファイト等の導電性粒子、その他混入無機物と樹脂と
の接着性を高める目的で各種カップリング剤、又塗布性
を上げる目的で各種のレベリング剤等の１種以上を適宜
選択して使用し得る。

このように構成された本発明の粘弾性混合物は従来のポ
リエステル樹脂を基材とする粘弾性物質と較べて格段の
効果を発揮するものである。即ち、従来のポリエステル
樹脂単体では、良好な制振性能と接着力を共に満足させ
るのは困難であるが、本発明の如く、非晶性ポリエステ
ル樹脂(A)と非晶性ポリエステル樹脂(B)との混合物を使
用することにより制振性能を向上させると同時に接着強
度を大幅に向上させることができる。又、一般に、三層
構造の複合鋼板においては、樹脂のガラス転移点温度の
約30〜40℃上において制振性能の極値を示すことが知ら
れており、樹脂(A)と樹脂(B)の配合比を変化させ樹脂混
合物のガラス転移点温度を変化させることによって制振
性能、接着強度を低下させることなく、制振性能が極大
となる温度を変えることができる。

たとえば、樹脂(B)中のジカルボン酸成分のうちの芳香
族成分を40〜89モル％の範囲内で変化させることにより
樹脂(B)のガラス転移点温度を変化させることができる
ので、樹脂(B)の成分の調整と、樹脂(A)、樹脂(B)の配
合比の調整とにより、より広範な温度に渡って連続的に
制振性能極大となる温度を変化させることができるの
で、接着強度を低下させることなく、使用温度に対して
最も効果的な粘弾性混合物を得ることができる。

実施例 以下、実施例に基いて、本発明の効果をさらに具体的に
説明する。

第１表は、本発明の混合ポリエステル樹脂を構成する非
晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂
(B)、および比較材としてのポリエステル樹脂(C)の構成
単位の比率と各樹脂の還元粘度を示し、第２表に樹脂
(A)と樹脂(B)の配合比率とそれを用いた制振鋼板の振動
吸収性能が極大となる温度（制振ピーク温度）とＴ形剥
離強度、剪断接着強度を示す。

又、第３表に(A)、(B)、(C)各々を単独使用した場合お
よび、(C)を混合使用した場合の制振鋼板の振動吸収性
能が極大となる温度とＴ形剥離強度、剪断接着強度を比
較例として示す。

なお、振動吸収性能の測定は、損失係数ηで示され、
0.8mm厚のボンデ処理鋼板と0.05mm厚の粘弾性混合物層
から成る制振鋼板について、振動の周波数が 500Hzにお
ける損失係数と温度との関係を求めたものである。

第２表の１−から17−まではいずれも第１表記載の
樹脂(A)５種のうち１種と樹脂(B)５種のうち１種を選ん
で混合比を１対３、１対１、３対１と変化させたときの
各混合樹脂を使用した制振鋼板の振動が極大となる温度
とＴ形剥離強度、剪断接着強度を示している。

第１表記載の樹脂(A)と樹脂(B)を混合させた第２表記載
の１−から17−は、いずれも損失係数極大値ηは、
0.5以上の高い値をとり、又、η＝0.1 以上の温度幅は
50℃以上となる。

一方、樹脂(A)および樹脂(B)を単独使用した場合、第３
表の比較例17〜26に示すように、混合使用した場合より
もη＝0.1 以上の温度幅が狭く使用温度範囲が狭い。
又、樹脂(A)と樹脂(B)の混合比を変えることによって、
損失係数極大値ηMAX を制振鋼板使用温度に合わせるこ
とができる。

また、Ｔ形剥離強度、剪断接着強度についても、樹脂
(A)と樹脂(B)を混合することによって、樹脂(A)あるい
は、樹脂(B)を単独で使用した場合よりも優れたＴ形剥
離強度および剪断接着強度を持つことを示している。

又、第１表記載の比較ポリエステル樹脂のうち、構成モ
ノマーのジカルボン酸成分のうち芳香族ジカルボン酸成
分が40モル％未満であるような樹脂Ｃ−１とＣ−２は、
第３表の比較例25、26に示されるように、単独使用で
は、両者とも損失係数極大値ηは0.3 以下であり、接着
強度についてもＴ形剥離強度 10kgf／25mm未満、剪断接
着強度 60kgf／cm² 未満であるが、Ｃ−３のようにＣ−
１とＣ−２を１対１で混合使用した場合、27の例に示さ
れるように、損失係数0.2 以下、Ｔ形剥離強度 10kgf／
25mm、剪断接着強度 30kgf／cm² 未満であり、構成モノ
マーのうちジカルボン酸成分の中の芳香族ジカルボン酸
成分が40モル％未満では、十分な接着強度と制振性能が
得られない。

発明の効果 以上の実施例からも明らかな如く、本発明の粘弾性混合
物は、２枚の金属板に挟み込まれることにより、単一樹
脂組成物では成し得ない高度な制振性能と優れた接着性
を発揮する中間層を形成するため、複合型制振材料用粘
弾性組成物として極めて有用である。

フロントページの続き (72)発明者 門脇 伸生 神奈川県相模原市淵野辺５−10−１ 新日 本製鐵株式會社第２技術研究所内 (72)発明者 八塚 剛志 滋賀県大津市堅田２−１−１ 東洋紡績株 式会社総合研究所内 (72)発明者 永井 博 滋賀県大津市堅田２−１−１ 東洋紡績株 式会社総合研究所内 (72)発明者 水村 裕 滋賀県大津市堅田２−１−１ 東洋紡績株 式会社総合研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記非晶性ポリエステル樹脂(A) 及び(B)
   が組成物に対して (A)５〜95重量％および (B)95〜５重
   量％の範囲で配合されて成ることを特徴とする制振材料
   用粘弾性組成物。 但し、 (A)：90モル％以上が芳香族ジカルボン酸、およ
   び10モル％未満が脂肪族ジカルボン酸および／または脂
   環族ジカルボン酸であるジカルボン酸成分と、炭素数２
   〜９のアルキレングリコール、および／またはビスフェ
   ノール化合物のアルキレンオキサイド付加物および／ま
   たは脂環族グリコールから成るグリコール成分より構成
   される非晶性ポリエステル樹脂。 (B) ：40〜89モル％が芳香族ジカルボン酸、および60〜
   11モル％が脂肪族ジカルボン酸、および／または脂環族
   ジカルボン酸であるジカルボン酸成分と、炭素数２〜９
   のアルキレングリコールおよび／またはビスフェノール
   化合物のアルキレンオキサイド付加物および／またはポ
   リエーテルグリコールから成るグリコール成分より構成
   される非晶性ポリエステル樹脂。