JPH08258195A

JPH08258195A - 遮音制振材

Info

Publication number: JPH08258195A
Application number: JP9163695A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Ohira; 康幸大平; Koji Kobayashi; 幸司小林
Original assignee: C C I KK; CCI KK
Current assignee: C C I KK; CCI KK
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1995-03-23
Publication date: 1996-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】当該遮音制振材が１ｍｍを越えるような厚み
のあるものの場合でも、マイカ鱗片がシートの長さ方向
に対して平行状に配向して存在していて、マイカ鱗片の
充填による優れた制振性と遮音性とを兼備する遮音制振
材を提供すること。【構成】樹脂マトリックス中にマイカ鱗片が充填され
ているシート状の遮音制振材において、前記樹脂マトリ
ックス中にマイカ鱗片とともに平均粒径が１〜８０μの
炭酸カルシウムが充填されており、この炭酸カルシウム
が前記マイカ鱗片相互間に介在していて、マイカ鱗片が
シートの長さ方向に対して平行状に配向して存在してい
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、内装材、建
材、家電機器などの振動、騒音の発生する部分に適用さ
れる遮音制振材に関する。詳細には当該遮音制振材が１
ｍｍを越えるような厚みのあるものの場合でも、マイカ
鱗片がシートの長さ方向に対して平行状に配向して存在
していて、マイカ鱗片の充填による優れた制振性と遮音
性とを兼備する遮音制振材に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】制振性
と遮音性とを兼備する遮音制振材としては、本出願人が
特願平６−３３７７６号において提案したものがある。
この出願で提案した遮音制振材は、樹脂マトリックス中
に優れた制振性と遮音性と付与する機能を持つマイカ鱗
片を充填したものであり、シート状に成形されて、自動
車、内装材、建材、家電機器などの振動、騒音の発生す
る部分に貼合して使用され、これにより発生した振動、
騒音が減衰されるようになっていた。

【０００３】従来より鱗片状充填材を充填した制振材に
おいて、鱗片状充填材の充填と制振性との間、鱗片状充
填材の配向状態と制振性との間には深い関わりがあるこ
とは知られている。

【０００４】すなわち、鱗片状充填材を樹脂に充填する
ことで、樹脂が本来持つところの貯蔵弾性率は飛躍的に
向上し、これに伴い損失弾性率も増大することになる。
そのメカニズムは明らかではないが、樹脂が張力を受け
たとき、鱗片状充填材が無ければ単に伸び縮みするだけ
で、それだけの応力しか示さないが、樹脂中に鱗片状充
填材が存在すると、ずり運動も併せて起こすためにずり
応力が加わって弾性率が上昇すると考えられている。

【０００５】また、鱗片状充填材を平行状に配向させた
場合、鱗片状充填材の充填による効果が最も効率的に引
き出されることになる。これは鱗片状充填材を平行状に
配向させた場合、樹脂が張力を受けたときに生じるずり
応力が最も大きくなるからと考えられている。

【０００６】本発明者は、遮音制振材の研究を通して、
樹脂マトリックス中にマイカ鱗片を充填した遮音制振材
においても、シートの長さ方向に対してマイカ鱗片を平
行状に配向させたものが、マイカ鱗片の充填による効果
が最も効率的に引き出され、優れた制振性及び遮音性が
発揮されることを確認した。

【０００７】ところが、この研究の中でさらに確認され
たことは、遮音制振材の厚みが薄いものの場合には、シ
ート化の過程で、マイカ鱗片が樹脂マトリックス中にお
いてシートの長さ方向に対してほぼ平行状に配向するも
のの、１ｍｍを越える厚みのあるものの場合には、シー
ト化による影響を受け難く、マイカ鱗片はシートの長さ
方向に対して平行状、垂直状、傾斜状など様々な方向に
配向して存在し、マイカ鱗片の充填による効果が十分に
発揮されないということである。

【０００８】本発明は、このような技術的課題に鑑みな
されたものであり、当該遮音制振材が１ｍｍを越えるよ
うな厚みのあるものの場合でも、マイカ鱗片がシートの
長さ方向に対して平行状に配向して存在していて、マイ
カ鱗片の充填による優れた制振性と遮音性とを兼備する
遮音制振材を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、請求項１記載の発明は、樹脂マトリックス中
にマイカ鱗片が充填されているシート状の遮音制振材に
おいて、前記樹脂マトリックス中にマイカ鱗片とともに
平均粒径が１〜８０μの炭酸カルシウムが充填されてお
り、この炭酸カルシウムが前記マイカ鱗片相互間に介在
していて、マイカ鱗片がシートの長さ方向に対して平行
状に配向して存在していることを特徴とする遮音制振材
をその要旨とした。

【００１０】請求項２記載の発明は、炭酸カルシウムが
重質炭酸カルシウムであることを特徴とする遮音制振材
をその要旨とした。

【００１１】本発明の遮音制振材は、樹脂マトリックス
中にマイカ鱗片が充填されたものであり、シート状に成
形されて使用に供される。前記樹脂マトリックスを構成
する樹脂としては特に限定されないが、粘弾性高分子で
あって、自動車、内装材、建材、家電機器などの振動、
騒音の発生する部分の使用時における温度において、良
好な制振性が発揮されるものがよい。具体的にはポリ塩
化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−
酢ビ共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビ
ニリデン、ポリイソプレン、ポリスチレン、スチレン−
ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ア
クリロニトリル共重合体などの樹脂、これらをブレンド
したものなどを挙げることができる。中でもポリ塩化ビ
ニルは、成形性がよく、安価である点で好ましい。

【００１２】尚、上に示した樹脂の内、損失係数のピー
ク温度が異なる２種若しくは３種以上の樹脂をブレンド
することで、当該遮音制振材を適用する部品の使用温度
で良好な制振性が得られるよう損失係数のピーク温度を
調整することができる。例えばポリ塩化ビニル（損失係
数のピーク温度が１０〜２０℃のもの）とポリメタクリ
ル酸メチル（損失係数のピーク温度は１３０〜１５０
℃）の組合せ、ポリ塩化ビニル（損失係数のピーク温度
が１０〜２０℃のもの）とエチレン−酢ビ共重合体の組
み合せ、ポリ塩化ビニルとＡＢＳ樹脂との組み合せ、ポ
リ塩化ビニルとポリスチレンの組み合せ、ポリ塩化ビニ
ルとポリエチレンの組み合せ、ポリメタクリル酸メチル
（損失係数のピーク温度は１３０〜１５０℃）とポリフ
ッ化ビニリデンの組み合せ、同じくポリメタクリル酸メ
チルとＡＳ樹脂の組み合せ、ポリスチレンとポリイソプ
レンの組み合せなどを挙げることができる。

【００１３】また、上記損失係数のピーク温度が異なる
２種若しくは３種以上の樹脂をブレンドしたものに、さ
らにアクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブ
タジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどの
部分架橋構造を有する樹脂を配合することで、当該遮音
制振材は広範な温度領域に損失係数のピークを持つよう
になる。

【００１４】すなわち、部分架橋構造を有する樹脂は、
図１のグラフａ、ｂに示すような各々の損失係数のピー
ク温度を有する樹脂に対して、これらの損失係数のピー
ク温度の幅を広げるよう作用する。同時に音圧レベルの
ピーク温度の幅を広げるよう作用することにもなる。部
分架橋構造を有する樹脂を配合したとき、当該遮音制振
材は、図１のグラフｃ、ｄ、ｅに示すように、グラフａ
のピーク温度からグラフｂのピーク温度に至る広範な温
度領域に損失係数のピーク温度を持つようになる。尚、
図面には示さないが、遮音性についても同様にグラフａ
のピーク温度からグラフｂのピーク温度に至る広範な温
度領域に音圧レベルのピーク温度を持つようになる。

【００１５】このように損失係数のピーク温度が異なる
樹脂に対し部分架橋構造を有する樹脂を配合すること
で、広範な温度領域で遮音性及び制振性が発揮されるよ
うになる理由は明かではないが、部分架橋構造を有する
樹脂が、前記損失係数のピーク温度が異なる樹脂に配合
されたとき、その配合物において各樹脂はミクロ相分離
した状態で存在することになる。この配合物において架
橋構造を有する樹脂の非架橋部分は他の樹脂と完全に相
溶するが、架橋部分は完全に相溶せず、一部が他の樹脂
と独立した相となって存在している。このため、当該混
合物の損失係数は、他の樹脂の相溶した相の各々のピー
クとは別に、架橋構造を有する樹脂の架橋部分からなる
相の固有のピークが現れることになり、この結果、損失
係数のピークが平坦化し、幅広くなり、非常に広域な温
度範囲で制振特性が発揮されるようになると考えられ
る。尚、部分架橋構造を有する樹脂の添加は、音圧レベ
ルのピークの平坦化、広域化にも同様に貢献する。

【００１６】部分架橋構造を有する樹脂の配合量として
は、前記樹脂の重量が１００重量部に対して１〜５０重
量部、好ましくは１５〜３５重量部とするのがよい。と
いうのは、この範囲よりも配合量が多かったり少なかっ
たりした場合には、当該遮音制振材が広範な温度領域で
遮音性及び制振性が発揮されるようになるという十分な
効果が得られなくなるからである。

【００１７】次に、上記樹脂マトリックス中に充填され
るマイカ鱗片及び炭酸カルシウムについて説明する。本
発明の遮音制振材におけるマイカ鱗片は、これを充填す
ることにより、優れた遮音性、制振性を樹脂に付与し、
樹脂本来が持つところの遮音性、制振性を飛躍的に向上
させる機能を持つ。

【００１８】すなわち、マイカ鱗片を樹脂に充填したと
き、樹脂が本来持つところの貯蔵弾性率は飛躍的に向上
し、これに伴い損失弾性率も増大することになる。これ
は樹脂が張力を受けたとき、マイカ鱗片が無ければ単に
伸び縮みするだけで、それだけの応力しか示さないが、
樹脂中にマイカ鱗片が存在すると、ずり運動も併せて起
こすためにずり応力が加わって弾性率が上昇すると考え
られる。またマイカ鱗片の充填は、遮音性についても同
様に飛躍的な向上を招くことが解った。

【００１９】この遮音制振材に用いるマイカ鱗片として
は、重量平均フレーク径が９０〜１０００μｍの範囲の
ものが好ましい。というのは、重量平均フレーク径が９
０μｍ以下のものは、樹脂中に混合し易く、かつ分散性
がよいという利点はあるものの、これを充填したことに
よる十分な制振性、遮音性の向上を期待することができ
ない。一方、重量平均フレーク径が１０００μｍを越え
るマイカ鱗片にあっては、制振性及び遮音性は向上する
ものの、嵩高となるため、樹脂への充填が難しく、かつ
マイカ鱗片を樹脂全体に均一に分散できなくなり、樹脂
のマトリックス全体にわたって制振性及び遮音性が均一
に向上するという効果が得られないことになるからであ
る。

【００２０】前記の如くマイカ鱗片の充填は、樹脂が本
来持つところの制振性、遮音性を飛躍的に向上させるの
であるが、この制振性及び遮音性の向上効果が最も効率
的に発揮されるのは、マイカ鱗片を遮音制振材のシート
の長さ方向に対して平行状に配向させたときである。こ
れはマイカ鱗片が遮音制振材のシートの長さ方向に対し
て平行状に配向して存在する遮音制振材と、マイカ鱗片
がシートの長さ方向に対して平行状、垂直状、傾斜状な
ど様々な方向に配向して存在する遮音制振材についての
損失係数及び音圧レベルを示した図２及び図３に示すと
おりである。

【００２１】本発明は、マイカ鱗片を遮音制振材のシー
トの長さ方向に対して平行状に配向させるため、平均粒
径が１〜８０μの炭酸カルシウムを前記マイカ鱗片とと
もに樹脂に充填している。樹脂にマイカ鱗片とともに炭
酸カルシウムを充填し、後述の混練、成形を行っていく
過程で、炭酸カルシウムはマイカ鱗片相互間に入り込
み、これがマイカ鱗片が垂直状、傾斜状に配向しようと
する動きに対して障害となり、この結果マイカ鱗片はシ
ートの長さ方向に対して平行状に配向するようになる。

【００２２】炭酸カルシウムの平均粒径を１〜８０μと
したのは、平均粒径が１μを下回る炭酸カルシウムの場
合、同炭酸カルシウムがマイカ鱗片相互間を満たしてマ
イカ鱗片の垂直状や傾斜状への配向の動きを確実に止め
ることはできるものの、反面樹脂マトリックス中に均一
に混ぜ難くなり、しかも１μを下回るような炭酸カルシ
ウムは高価である。一方、平均粒径が８０μを上回る炭
酸カルシウムは混ぜ易く、安価である反面、マイカ鱗片
の垂直状、傾斜状に配向しようとする動きを抑え難くな
るからである。

【００２３】また炭酸カルシウムは、遮音制振付与剤に
よる遮音性、制振性を更に向上させる機能を持ってお
り、これを前記マイカ燐片とともに樹脂に充填すること
で、マイカ燐片の充填による遮音性、制振性はより一層
向上することになる。この炭酸カルシウムとしては、従
来より遮音材の充填材として多用されている軽質炭酸カ
ルシウムや重質炭酸カルシウムを用いることができる。
特に重質炭酸カルシウムは容易に入手でき、しかも安価
である点で好ましい。

【００２４】上記マイカ鱗片及び炭酸カルシウムの樹脂
マトリックス中への充填量としては、マイカ鱗片が１０
〜３０重量％、炭酸カルシウムが５０〜７０重量％の比
率が好ましい。その理由は、マイカ鱗片の比率が上記範
囲よりも少ないかあるいは炭酸カルシウムの比率が上記
範囲よりも多い場合には、十分な制振性及び遮音性の向
上が得られなくなり、マイカ燐片の比率が上記範囲より
も多い場合、あるいは炭酸カルシウムの比率が少ない場
合には、成形できなかったり、マイカ鱗片の使用量が増
加するので遮音制振材の価格が高くなるという不具合を
招くことになるからである。

【００２５】上記樹脂、マイカ鱗片、炭酸カルシウムを
所定の比率で配合し、これをバンバリーミキサーやロー
ル等を用いて混練し、さらにカレンダー法や押し出し法
などにより、シート状に成形することで、自動車や内装
材、建材などの振動、騒音対策材料としての遮音制振材
を得ることができる。尚、上記配合物を混練、成形する
場合、上記の如くマイカ鱗片の大きさが当該遮音制振材
の制振性、遮音性の高低に大きな影響を及ぼすことか
ら、マイカ鱗片の鱗片が壊れないよう十分に注意するの
が望ましい。

【００２６】尚、樹脂へはマイカ鱗片及び炭酸カルシウ
ムの他に、短繊維を充填することで該成形物の機械的強
度を向上させたりするなど、遮音制振材の用途に応じて
各種機能を付与する材料を選択し、これを加えることも
できる。

【００２７】

【実施例】

実施例１ポリ塩化ビニル（ＮＡＴ−０００１，平均重合度１００
０、新日本化学工業株式会社製）１００重量部に対し４
０重量部の割合でジ−２−エチルヘキシルフタレート
（ＤＯＰ）を添加した３２重量％のポリ塩化ビニルを１
６０℃に設定した混練ロールに投入し、この後、１０重
量％のマイカ鱗片（クラライトマイカ、６０Ｃ、株式会
社クラレ製）と、平均粒径１．２μの炭酸カルシウム
（ナノックス＃３０、丸尾カルシウム株式会社製）５８
重量％とを投入して１３分間混練した。

【００２８】次いで、得られた混練物を１８０℃に加熱
した金型間に挟んで１８０秒間加熱し、この後プレス機
で８０ｋｇ・ｆ／ｃｍ² の圧力で３０秒間加圧し、３ｍ
ｍの厚さにシート化する。得られたシートを損失係数測
定用として６７ｍｍ×４ｍｍの寸法に、音圧レベル測定
用として３５０ｍｍ×３５０ｍｍの寸法に切断し、試験
片とする。

【００２９】実施例２平均粒径５．０μの炭酸カルシウム（重炭、丸尾カルシ
ウム株式会社製）を用いた以外は実施例１と同様にして
２種類の試験片を得た。

【００３０】実施例３平均粒径７５．０μの炭酸カルシウム（０８重炭、丸尾
カルシウム株式会社製）を用いた以外は実施例１と同様
にして２種類の試験片を得た。

【００３１】比較例１平均粒径１５０．０μの炭酸カルシウム（Ｎｏ．Ｂ重
炭、丸尾カルシウム株式会社製）を用いた以外は実施例
１と同様にして２種類の試験片を得た。

【００３２】比較例２平均粒径１５０．０μの炭酸カルシウム（寒水砂Ｋ−
４、丸尾カルシウム株式会社製）を用いた以外は実施例
１と同様にして２種類の試験片を得た。

【００３３】損失係数と音圧レベルの測定：実施例１〜
３と、比較例１及び２の試験片について損失係数及び音
圧レベルを測定した。損失係数の測定は、動的粘弾性測
定試験装置（レオバイブロンＤＤＶ−２５ＦＰ、株式会
社オリエンテック製）によって得られたデータを下記の
如く処理することで求めた。

【００３４】上記装置からは、Ｅ^* （複素弾性率）とＥ
´（動的弾性率）とＥ″（損失弾性率）とｔａｎδとが
得られる。上記装置では、動的荷重（△Ｆ）、動的変位
（△Ｌ）、ｔａｎδを自動測定し、その結果よりＥ^* が
次式により算出されるようになっている。Ｅ^* ＝△Ｆ／
Ｓ×Ｌｔ／△Ｌ、△Ｆ：動的荷重、Ｓ：試験片断面積、
Ｌｔ：試験片長さ、△Ｌ：動的変位。

【００３５】また、ｔａｎδからは位相角δを用いて次
式により動的弾性率と損失弾性率とに分けることができ
る。ｔａｎδ＝Ｅ″／Ｅ´、Ｅ´＝Ｅ^* ｃｏｓδ、Ｅ″＝Ｅ
^* ｓｉｎδ。

【００３６】次に、Ｅ″から次式により損失係数（η）
を算出する。尚、算出する損失係数（η）は、各試験片
の厚さ１ｍｍの鋼板に貼り付けた場合（非拘束型制振
材）の複合体の損失係数を求める。

【００３７】 η ≒１４η₂ （Ｅ₂ ／Ｅ₁ ）（ｈ₂ ／ｈ₁ ）² η₂ ≒ｔａｎδ＝Ｅ″₂ ／Ｅ´₂ 、Ｅ´₂ ＝Ｅ₂ η ≒１４（Ｅ″₂ ／Ｅ₁ ）（ｈ₂ ／ｈ₁ ）² η₂ ：試験片単体の損失係数、Ｅ₁ ：基板の弾性率（２
１０ＧＰａ）Ｅ₂ ：試験片の弾性率、Ｅ´₂ ：試験片の動的弾性率、
Ｅ″₂ ：試験片の損失弾性率、ｈ₂ ：試験片の厚み
（１．０ｍｍ）、ｈ₁ ：基板の厚み（１．０ｍｍ）

【００３８】一方、音圧レベルの測定は、０℃、２０℃
及び４０℃の各温度において、図４に示すように、各試
験片１を鋼板２に接着し、この鋼板２の非接着面側にゴ
ルフボール３を当てた時に生じた騒音を鋼板２の接着面
側に１ｍの間隔をおいて設置した騒音計７（ＬＡ−２１
０、小野測器株式会社製）で拾い、その電気信号をＦＦ
Ｔアナライザー６（ＣＦ−３５０、小野測器株式会社
製）で数値化して読み取るという方法で測定した。

【００３９】各試験片の損失係数の測定結果を図２に、
音圧レベルの測定結果を図３に示した。また、各試験片
の電子顕微鏡写真を図５（実施例１）、図６（実施例
２）、図７（実施例３）、図８（比較例１）及び図９
（比較例２）に各々示した。図面より明らかなように、
実施例１〜３に係る試験片にあっては、いずれもマイカ
鱗片がシートの長さ方向に平行状に配向しており、制振
性、遮音性のいずれもが高い数値を示しているのに対
し、比較例１及び２に係る試験片は、マイカ鱗片が平行
状、垂直状、傾斜状など様々な方向に配向しており、そ
の制振性、遮音性は、前記実施例１〜３に係る試験片の
ものに比べて低くなっていた。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の遮音制振材にあっては、
１ｍｍを越えるような厚みのあるものの場合でも、マイ
カ鱗片がシートの長さ方向に対して平行状に配向して存
在していて、マイカ鱗片の充填による優れた制振性と遮
音性とを兼備したものとなっている。

【００４１】請求項２記載の遮音制振材にあっては、マ
イカ鱗片とともに安価な重質炭酸カルシウムを充填して
なるので、より安価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】損失係数のピーク温度が異なる２種の樹脂、並
びにこれに部分架橋構造を有する樹脂を配合したものに
ついての温度と損失係数との関係を示したグラフ。

【図２】実施例１、２、３及び比較例１及び２の各試験
片の各温度における損失係数を示したグラフ。

【図３】実施例１、２、３及び比較例１及び２の各試験
片の各温度における音圧レベルを示したグラフ。

【図４】音圧レベルを測定するための装置を示した模式
図。

【図５】実施例１の試験片の断面を示す電子顕微鏡写
真。

【図６】実施例２の試験片の断面を示す電子顕微鏡写
真。

【図７】実施例３の試験片の断面を示す電子顕微鏡写
真。

【図８】比較例１の試験片の断面を示す電子顕微鏡写
真。

【図９】比較例２の試験片の断面を示す電子顕微鏡写
真。

【符号の説明】

１・・・試験片２・・・鋼板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂マトリックス中にマイカ鱗片が充填
されているシート状の遮音制振材において、前記樹脂マ
トリックス中にマイカ鱗片とともに平均粒径が１〜８０
μの炭酸カルシウムが充填されており、この炭酸カルシ
ウムが前記マイカ鱗片相互間に介在していて、マイカ鱗
片がシートの長さ方向に対して平行状に配向して存在し
ていることを特徴とする遮音制振材。
【請求項２】前記炭酸カルシウムが重質炭酸カルシウ
ムであることを特徴とする請求項１記載の遮音制振材。