JPH08208869A - 制振性樹脂発泡体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １，２−ポリブタジエンやビニル結合型のポ
リイソプレンの単独でも、常温近傍で粘弾性を示して、
制振材料となるが、高制振性を発現する温度範囲が狭
い。制振材料の用途として要求される温度範囲を広げて
且つ、軟質柔軟な高制振性の発泡体を提供することを目
的とする。 【構成】 制振性を有する１，２−ポリブタジエン３０
〜７０部と制振性を有するビニル結合−ポリイソプレン
−ポリスチレンブロック共重合体３０〜７０部との混合
物の成形体を架橋発泡させて、制振性の樹脂発泡体とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、運動靴や床材などに使
用されるような衝撃吸収性と防音性に優れた合成樹脂製
の制振性発泡材料に関する。

【０００２】

【従来の技術と解決課題】合成樹脂製の軟質の制振材料
は、軟質で且つ振動減衰能の大きいことを利用して、衝
撃吸収、振動吸収、防音などの目的で運動靴等のスポー
ツ用品や床材その他建材、日用品へ使用されている。

【０００３】ポリマーの制振性は、ガラス転移温度近辺
やその温度以下の二次転移温度付近でポリマーが粘弾性
挙動を示して、内部摩擦が大きく、振動減衰能が大きく
なる現象を利用したものである。従来から、イソプレン
やブタジエン等のジエン系の合成ゴムであつて、cis-
１，４結合でなく、１，２結合ないし３，４結合（以
下、単にビニル結合という。）のポリマーが、ガラス転
移温度を常温付近にまで高めて、常温付近での振動減衰
性を大きくすることは広く知られている。

【０００４】ジエン系ポリマーを利用した制振材料とし
ては、ビニル結合−ポリイソプレンとポリスチレンとを
ブロック共重合した熱可塑性のポリマーがある。例え
ば、ポリイソプレンのビニル結合の割合を４０％以上と
して損失正接ｔａｎδの主分散ピーク温度を０℃以上に
したポリイソプレンに、ポリスチレンなどのビニル芳香
族をブロック重合した制振材料が、特開平３−４３２４
４号明細書に開示され、この制振材料が制振鋼板に利用
されている。これは、ポリスチレンとのブロック共重合
体とすることにより、ポリイソプレンを架橋し、さらに
成形性を付与した比較的硬質で制振性を有する熱可塑性
エラストマーとして実用化されている。

【０００５】また、出願人は、既に、１，２−ポリブタ
ジエンを含む混合物を加熱成形し、この成形体を架橋発
泡処理をして発泡体とする方法を開示している（紫外線
架橋法につき特公昭６２−３１７４号明細書、電子線架
橋法につき平成６年１２月２７日提出の特許出願の明細
書）が、この１，２−ポリブタジエンの架橋発泡体もま
た、常温付近で制振性を備えたエラストマーであり、し
かも架橋発泡体とすることによって、軟質で柔軟な制振
材料としての用途がある。

【０００６】制振材料として実用する場合には、使用環
境の温度範囲で均一な制振性能を発現する必要があり、
例えば、住宅の床材に制振（防振）や吸音（防音）に使
用する場合には、冬期と夏期で好適に使用するために
は、常温付近の少なくとも０〜４０℃の範囲で一様な制
振性が必要となる。また、運動靴の靴底に緩衝材として
成層して使用する場合にも、冬期も夏期も好適で、しか
も、運動の始めと途中で温度変化があっても一様な緩衝
性と低反発性を備えている必要がある。

【０００７】制振性を材料の強制振動による粘弾性特性
から求めた損失正接ｔａｎδから評価すると、一般に
は、一種類の重合体や共重合体だけでは、高損失正接を
示す温度範囲が狭かったり、常温域より低温側や高温側
にずれているために、０〜４０℃の範囲で、例えばｔａ
ｎδが０．２以上の制振性を保持させるのは困難で、上
記範囲の高温側で制振性が不足したり、低温側でガラス
体となり制振性が不足する場合がおこる。これを防止す
るには、重合体の平均分子量や、ビニル結合の比率を厳
密に調節する必要があって、製造技術上から困難であっ
た。

【０００８】例えば、上記の従来の１，２−ポリブタジ
エンの架橋発泡体は、後述の如く、４０℃近辺の高温側
で振動減衰性が低下して、制振材料としては性能が低下
するものがあった。他方、上記ビニル結合−ポリイソプ
レンとポリスチレンとのブロック共重合ポリマーは、高
制振性を発揮する温度範囲が狭く、０℃近くの低温での
制振性能が低下するという例があった。これに対して
は、ポリイソプレンのビニル結合の割合を下げてガラス
転移温度を下げることにより、低温での制振性能を高め
ることができるが、３０℃以上の高温側での制振性能を
低下させる傾向があった。また、制振性温度範囲を広げ
る技術として、上記ブロック共重合体に酸化鉄微粉を添
加して、加熱成形する方法もある（特開平３−２８７６
５２号明細書）が、この制振材料は酸化鉄微粉を多量に
含む点で用途に制限があった。

【０００９】本発明は、上記問題に鑑み、制振材料の使
用環境により要求される広い温度範囲に亘って一定の高
制振性を備え且つ、軟質で柔軟とするために発泡体とし
た制振性樹脂発泡体を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段とその作用】本発明の制振
性樹脂発泡体は、制振性の１，２−ポリブタジエンと他
の制振性の熱可塑性エラストマーとを混合して架橋発泡
体としたことを特徴とするものである。

【００１１】本発明においては、１，２−ポリブタジエ
ン及び他の熱可塑性エラストマーは、密実な成形体ない
しその架橋発泡体自体が、常温温度域で振動減衰能の大
きいもの、従ってそれ自体が制振性を有するものであ
る。

【００１２】１，２−ポリブタジエンは、その主鎖の
１，２−結合（ビニル結合）の割合を大きくして、ガラ
ス転移温度を常温域に調節したものが利用される。例示
すると、１，２−結合割合が７０％以上で、平均分子量
１０００００以上で、単独で架橋発泡させて常温付近で
ｔａｎδ０．２以上の制振性を有するような１，２−ポ
リブタジエンがよい。例として、日本合成ゴム（株）製
の商品名「ＪＲＳ ＲＢ−８１０」、同「ＪＲＳ ＲＢ
−８２０」及び同「ＪＲＳ ＲＢ−８３０」が利用でき
る。

【００１３】他方、制振性の他の熱可塑性ポリマーは、
常温付近にガラス転移温度を有するような振動減衰性能
の大きいポリマーであるが、例示すると、ポリイソプレ
ン、イソプレン−スチレン共重合体、ポリイソブチレ
ン、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、可塑化ポ
リ酢酸ビニルなどの制振性を有するビニル結合ポリマー
が挙げられる。

【００１４】１，２−ポリブタジエンと上記ビニル結合
ポリマーの熱可塑性ポリマーとは、それぞれ単独では、
制振性ないし振動減衰性を示す温度範囲が小さくても、
両者を混合して架橋した発泡体は、両者単独の振動減衰
性が互いに重畳されるので、架橋発泡体が少なくとも０
〜４０℃全域で振動減衰性を示すように、当該他の熱可
塑性ポリマーとその配合割合が選ばれる。

【００１５】１，２−ポリブタジエン以外の他の制振性
の熱可塑性ポリマーには、特に、ビニル結合−ポリイソ
プレンと芳香族ビニルとのブロック共重合体が好ましく
使用される。芳香族ビニルには、スチレンないしその誘
導体モノマーの重合体がある。特に、熱可塑性ポリマー
としては、ビニル結合−ポリイソプレンとスチレンとの
ブロック共重合体が適している。また、ビニル結合を有
するポリイソプレン−ブタジエン重合体のブロックにス
チレンをブロック重合させたものも利用できる。

【００１６】このブロック共重合体のビニル結合−ポリ
イソプレンは、ビニル結合割合を４０％以上としたポリ
イソプレンで、ガラス転移温度を常温付近に調節したも
のである。ビニル結合−ポリイソプレンは、ブロック重
合によりポリスチレンブロックにより架橋され、成形性
の良い熱可塑性ポリマーで、単独で架橋発泡させて常温
付近でｔａｎδ０．２以上の制振性を有するようなもの
である。このようなビニル結合−ポリイソプレンとポリ
スチレンとのブロック共重合体の例としては、（株）ク
ラレ製の商品名「ハイブラーＶＳ−１」や、同「ハイブ
ラーＶＳ−３」が挙げられる。

【００１７】他の熱可塑性ポリマーに上記のビニル結合
−ポリイソプレンとポリスチレンとのブロック共重合体
を利用すると、上記１，２−ポリブタジエンを３０〜７
０重量部と該ブロック共重合体３０〜７０重量部との混
合物を利用することにより、樹脂発泡体の高制振性の温
度範囲を０〜４０℃にすることができる。この場合、こ
の共重合体は、１，２−ポリブタジエンと相溶性があ
り、溶融混練して成形性にすぐれている。後述の如く、
ポリイソプレンとポリブタジエンとの架橋硬化が容易で
あるから、加熱による発泡によって、均質な発泡体にす
ることができる。

【００１８】本発明の制振性樹脂発泡体は、制振性の
１，２−ポリブタジエンと制振性の他の熱可塑性ポリマ
ーと熱分解性発泡剤とから成る混合物を加熱成形し、そ
の成形体のポリマーを架橋硬化して後、加熱して成形体
を発泡させることにより製造される。先ず、１，２−ポ
リブタジエンと上記他の熱可塑性ポリマーとの混合物に
は、熱分解性の発泡剤が添加されるが、この発泡剤に
は、アゾジカルボンアミド（分解温度２００〜２１０
℃）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（同２００
〜２０５℃）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホ
ニルヒドラジド）（同１５０〜１６０℃）などが利用で
きる。これらの発泡剤は、発泡後の発泡倍率を勘案して
配合割合を定めて添加される。

【００１９】１，２−ポリブタジエンと上記他の熱可塑
性ポリマーとの混合物は、加熱軟化させて混練し軟化状
態でシートその他所望形状に成形される。成形法には押
出成形法や射出成形法が利用される。成形後直ちに架橋
処理を行い、加熱により発泡処理を行って、架橋発泡体
とされる。

【００２０】成形体のポリマーは、１，２−ポリブタジ
エンの側鎖にビニル基の二重結合炭素を有するので、側
鎖間や側鎖と主鎖間で結合して架橋が起こり易く、これ
により硬化して、発泡温度で微細な気泡形成するような
適当な強度にする。特に上記のビニル結合−ポリイソプ
レンも側鎖にビニル基やイソプロペニル基の不飽和炭素
を有する直鎖状ポリマーであり、１，２−ポリブタジエ
ンとの架橋が容易である。架橋により発泡体の引張強度
などの機械的性質も改善することができる。

【００２１】架橋法には、紫外線照射による架橋、架橋
剤の添加と加熱処理による化学的架橋、電子線照射によ
る架橋のいずれも可能であるが、電子線照射による方法
が、上記の熱分解性の発泡剤の分解温度よりかなり低温
で容易に実施でき、しかも、厚み方向での架橋度を一様
均質にできるので、発泡後のシートの厚み方向に均一な
気泡分布が得られて機械的性質が優れ、さらに、シート
など成形体中に着色剤が添加されて紫外線照射架橋が不
可能な場合にも実施できる点で特に優れている。

【００２２】架橋処理後の成形体は、発泡剤の分解温度
以上の温度に加熱保持して、成形体を内部気泡の発生に
より発泡させ、シートなどの表層と内部に気泡の疎密分
布のない均質な発泡体となる。

【００２３】このようにして形成された架橋発泡体は、
多孔性で柔軟軟質で、しかも広い温度範囲で粘弾性体と
なり制振性を発現し、特に、運動靴の底部の緩衝材や、
床材の裏張り材に、特に柔軟軟質であることを利用し
て、ＣＤプレヤー防振パット、レッグホルダー、ＨＤＤ
ガスケットなどに利用することができる。

【００２４】

【実施例】１，２−ポリブタジエンに、日本合成ゴム
（株）製の商品名「ＪＲＳ ＲＢ−８２０」を使用し、
他の制振性熱可塑性ポリマーとしてビニル結合−ポリイ
ソプレン−ポリスチレン共重合体に（株）クラレ製の商
品名「ハイブラーＶＳ−１」（スチレン含有量２０％、
ビニル結合量７０％、ガラス転移温度８℃）を使用し
て、両者の重量混合比が３０／７０、５０／５０、及び
７０／３０の割合で混合した。この混合物１００重量部
に対して、熱分解性発泡剤として、４，４’−オキシビ
ス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（永和化成工業
（株）製、商品名「ネオセルボンＮ−５０００）４．０
重量部を配合し、原料とした。

【００２５】比較例として、１，２−ポリブタジエンの
「ＪＲＳ ＲＢ−８２０」単独と、ビニル結合−ポリイ
ソプレン−ポリスチレン共重合体の「ハイブラーＶＳ−
１」単独に、それぞれ１００重量部に対して実施例に使
用した発泡剤を４．０重量部を配合したものを準備し
た。

【００２６】これらの原料を、スクリュー式押出成形機
により、７０〜１２０℃で加熱混練してシート状に押出
し、直ちにカレンダーロールにより、厚み１．０ｍｍの
シートに圧下した。このシートを、電子線照射装置に連
続移送しながら、吸収線量０．５〜１．０Ｍｒａｄの範
囲で電子線照射を行って架橋硬化処理をし、引き続き、
発泡加熱装置で再加熱して１５０〜１９０℃で３０ｓ保
持して発泡させ、巻取り放冷して、厚み２ｍｍの発泡シ
ートを得た。

【００２７】発泡シートにつき、片持ち梁振動法による
振動減衰特性と、強制振動による動的粘弾性特性を調べ
た。

【００２８】振動減衰特性試験は、２５ｍｍ×２００ｍ
ｍ、厚み１ｍｍの冷延鋼板２枚の間に２ｍｍの上記発泡
シートを挟着して試料とし、２５℃の定温で、片持ち梁
の共振法と衝撃法により損失係数ηを求めた。試験結果
を表１にまとめた。

【００２９】

【表１】

【００３０】後述のように、ビニル結合−ポリイソプレ
ン−ポリスチレン共重合体の「ハイブラーＶＳ−１」
は、０〜４０℃の範囲の高温側で制振性を発現するの
で、表１の如く、２５℃ではそれ単独の試料５の損失系
数は高い。他方１，２−ポリブタジエンの「ＪＲＳ Ｒ
Ｂ−８２０」単独は低温側で制振性を発現するので、表
１から、２５℃では、それ単独の試料１の損失係数ηが
小さいが、試料２〜３に見られるように、上記共重合体
「ハイブラーＶＳ−１」の混合に伴って、損失係数ηが
増加し、制振性が改善されていることが判る。

【００３１】粘弾性特性試験は、動的粘弾性測定機
（（株）東洋ボールドウイン「レオバイブロン」）を使
用して、振動数１１Ｈｚで２℃／ｍｉｎの昇温速度の条
件で、２ｍｍの発泡シートについて引張強制振動法によ
り行い、振動変位に対する荷重変位からその位相遅れδ
と複素弾性率を算出して、損失正接ｔａｎδを求めて評
価した。試験結果を表２及び図１に示している。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２及び図１に示す如く、１，２−ポリブ
タジエンの「ＪＲＳ ＲＢ−８２０」単独の発泡シート
（試料１）は、低温側では制振性を示すが、３０〜４０
℃の高温側になると損失正接ｔａｎδが０．２以下とな
り制振性が低下する。またビニル結合−ポリイソプレン
−ポリスチレン共重合体の「ハイブラーＶＳ−１」単独
の発泡シート（試料５）では、高温側で損失正接ｔａｎ
δが高く優れた制振性を示すが、０℃近辺の低温側でｔ
ａｎδが低下する。

【００３４】これに対して実施例のように、１，２−ポ
リブタジエン「ＪＲＳ ＲＢ−８２０」とビニル結合−
ポリイソプレン−ポリスチレンの共重合体「ハイブラー
ＶＳ−１」との混合比を重量比で７０／３０〜３０／７
０の範囲とした発泡シート（試料２〜４）は、架橋発泡
体の損失正接ｔａｎδが０．２以上となる温度範囲を少
なくとも０〜４０℃に広げることができた。損失正接ｔ
ａｎδピーク温度Ｔαも、混合比に応じて変化している
ことが判る。

【００３５】この結果から、各温度における１，２−ポ
リブタジエンと他の熱可塑性ポリマーの各損失正接ｔａ
ｎδを１，２−ポリブタジエンと他の熱可塑性ポリマー
との混合割合で按分して加算した得た損失正接ｔａｎδ
が得られることが判る。この損失正接ｔａｎδの加算則
から、上記０〜４０℃全域で一定以上になるような１，
２−ポリブタジエンと他の熱可塑性ポリマーの混合割合
を定めることができる。

【００３６】上例は、高温側でｔａｎδが小さくて制振
性が不足する様な１，２−ポリブタジエンに対して、高
温側でｔａｎδが大きい他の制振性の熱可塑性ポリマー
を混合して架橋発泡させて、０〜４０℃の温度範囲で制
振性を発現させたものである。このように、１，２−ポ
リブタジエンの高ｔａｎδ温度範囲と他の熱可塑性ポリ
マーの高ｔａｎδ温度範囲とを選択すれば、発泡シート
の制振性を、両者の高ｔａｎδ温度範囲が重畳する温度
範囲まで、広げることができるのである。

【００３７】同様に、本発明によれば、使用目的の温度
範囲の内で、低温側のｔａｎδが小さくて制振性が不足
する様な他の種類の１，２−ポリブタジエンに対して
は、同様に低温側でｔａｎδが大きい他の制振性の熱可
塑性ポリマーを混合して架橋発泡させることにより、所
望の温度範囲で制振性を発現できるのである。

【００３８】

【発明の効果】本発明の制振性樹脂発泡体は、制振性の
１，２−ポリブタジエンと他の制振性の熱可塑性ポリマ
ーとを混合し架橋発泡させたものであるから、１，２−
ポリブタジエンの制振性温度範囲と熱可塑性ポリマーの
制振性温度範囲が重合された温度範囲まで制振性機能を
拡大させることができ、これにより、使用温度範囲の広
い用途に適した制振性樹脂発泡体とすることができる。

【００３９】特に、上記熱可塑性ポリマーがビニル結合
−ポリイソプレンとポリスチレンとのブロック共重合体
であり、上記１，２−ポリブタジエンを３０〜７０重量
部と該熱可塑性ポリマー３０〜７０重量部との混合物と
することにより、０〜４０℃の広い範囲で優れた制振性
を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る制振性樹脂発泡体の動的
粘弾性測定試験による損失正接と温度との関係を示す図
である。図中の数字１〜５は、試料番号を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制振性の１，２−ポリブタジエンと他
   の制振性の熱可塑性ポリマーとを混合して架橋発泡体と
   した制振性樹脂発泡体。
2. 【請求項２】 上記熱可塑性ポリマーがビニル結合−ポ
   リイソプレンとポリスチレンとのブロック共重合体であ
   り、上記１，２−ポリブタジエンを３０〜７０重量部と
   該熱可塑性ポリマー３０〜７０重量部との混合物である
   請求項１記載の制振性樹脂発泡体。