JPS5998121A - 制振材料 - Google Patents

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】 本発明は浸れた割振性能を有するフオーム状制振材料に
関し、更に評しくけ低、中周波領域で制振性能が著しく
改良されたフオーム状制振材料に関するものであり、Ｋ
れた制振性能のみならず１髪れだ吸音性能を備えると共
に、従来のシート状制振材料に比べはるかに軽量、かつ
コスト低減効果の太きい極めて実用的な割振材料に関す
る。

従来、制振材料としては各裡ゴム状物質、熱可塑性樹脂
、又は熱硬化性樹肥に、グラファイト、マイカ、カーボ
ンを添加したブレンド物が用いられ、当然のことながら
密度の大きい、即ち重量の大きい材料となっている。こ
のため、近年になって乗物の騒音対策の必要性が増大し
た結果、軽量制振材料の一発がクローズアップされてき
たにもかかわらす制振性能は割振材料の厚さの２乗に比
例して大きくなる、即ち重量をＶ２．１／３にすれは制
振性能は各々１／４、ｌ／９になるという一般則が存仕
するため〔日本音書材料協会編、騒音対策ハンドブック
　４４２Ｐ：ｌ従来の制振材料の場合、これを軽量制振
材料として使用することは非電に田畑であった。

一方軽量材料の代表であるポリウレタンフォームは、ダ
ンピング性能が低いため制振材料としてはほとんど使用
されていなかった。これは本質的ニハ、ポリウレタン自
体のダンピング性能が低い事に起因し、史に発泡により
著しく低密Ｉ縫状態になることを考えれは明らかである
。争天本発明者らが、本発明の研究を辿めるに白って、
一般の市販フオームの：ｔｉｌｌ振性能を評価した結果
、■　ポリウレタンフォームの制振性能は全体的に低レ
ベルにあり、特に１０００［ｚ以下の低、中周波領域で
著しく性能が低い ■　制振性能に大きな周波：ｊｃｙ、依存性が現われる
。

という魚枳な現象を見出した。

ところで周知の通り、騒音対策を必要とする多くの装置
、恢器朔の発振周波数は１０００１１ｚ以下であり〔励
音幻ｊ技ハンドブック、第１編第４章　９７Ｐ〜１７１
Ｐ、）、可能ならば５００〜６００　Ｉ！ｚ以下の低、
中周波域における騒音低減が強く要求されている。

このような要求事項に対し、前述の通シ一般の市販ポリ
ウレタンフォームはほとんど役に立たないのは尚然であ
り、したがってポリウレタンフォーム材料を基盤とする
制振材料は、全体的な制振性能の向上はもちろん、特に
低、中周波域における制振性能の改良が不可欠である。

本発明者らは鋭意研究を進めた結果、フオーム状制振材
料を形成する軟質ポリウレタンフォームを製造する際の
整泡剤に、特定の組成の硬賀ポリウレタンフォーム用シ
リコーン整泡剤を用いることが、上記の目標達成に重装
な役割を果すことを見出し、低、中周波領域で漬れた割
振性能ひいては、全体的に曖れた制振性能を有するフオ
ーム状制振材料を得た。

更に、従来の制振材料は筒温になるにつれ制振性能が急
激に低下するため実用温度範囲が非常に狭かったのに対
し、本発明のフオーム状割振材料は割振性能の温度依存
性が／」・さく、従って低温からかなりの高温までの広
い温吸範囲で夕れた制振幼果を与える材料となっている
。

本発明のフオーム状割振材料の今一つの長所は、上記の
曖れた割振性能に加え、低、中周波域で侵れた吸音性能
を有するという特性を兼１ｉ＋＋　している点にある。

即ち従来一般のポリウレタンフォームは高周波領域にお
いては吸音幼果がるるものの、火用上最も重要な低、中
周波域では吸音動床か非Ｍにｌ」・さいという欠点があ
った。本発明のフオーム状制振材料はこの欠点をも大幅
に改良されたものであり実用的な制振吸音服倫拐料とし
て特記されるべき長ハ■である。

ところでよく知られている通シ、騒音対策をか６合的か
つ効果的に行なうには、多くの場合割振効果と眩音動床
の両方を発揮させることが小１Ｊ欠であることはすでに
定説になっている。このため、市販のポリウレタンフォ
ームを吸音材料として使用する場合前述の通り低、中周
波域で特に制振性能が低いことを考えると、現実的解決
法としては、ポリウレタンフォームに固体状の制振材料
（シート）を貼り合せて複合化することによシ、制振性
能と吸音性能を備えさせようとしている。

したがって本発明のように、それ自体で殴れた制振性能
と吸音性能を兼備するフオーム状制振材料の場合、高価
な割振シートが不要であると共に、上記の複合化に伴う
複雑な製造工程を省くことが出来るため大幅なコストダ
ウンが可能となシ、産業上、学術上の大きな発展をもた
らすものである。

本発明の制振材料は、ポリオール、ポリインシアネート
、発泡剤、触媒、整泡剤、充填剤等を反応させて得られ
る軟質ポリウレタンフォームの内、シリコーン整泡剤に
、プロピレンオキサイド貧有量が５〜３５モル係の範囲
にあるプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドとの
共重合体からなるポリマー鎖を有する硬質ウレタンフオ
ーム用シリコーン整泡剤をポリオール１００重量部に対
し０．５〜５厘量部用い層ことによって得られた軟質ポ
リウレタンフォームよυなるものである。

以下、本発明について評しく説明する。

本発明において・開用されるポリオールは、少なくとも
２個の活性水素を持つ分子量５００〜１００００のポリ
ヒドロキシル化合物であって、その床端にヒドロキシ／
ｌ／基を有するポリエーテルポリオール。

ポリエステルポリオールおよびエーテルとエステルの共
重合物であるポリエーテルエステルポリオールといわれ
るものでアシ、目的とする軟質ポリウレタンフォームの
特性に庖合するように任意に選ぶことができる。本発明
にめっては、なかでも一般の軟質あるいは半ｍ％ポリウ
レタンフォームの製造に常用されている分子Ｍ８００〜
６０００のグリセリンにプロピレンオキサイドを反応さ
せて開環付加させて得られるポリ（オキシプロピレン）
トリオールあるいはプロピレンオキサイドおよびエチレ
ンオキサイドを反応させてトｄ環付加させて得うレるポ
リ（オキシエチレン−オキシプロピレン）トリオールな
どの活性ポリオールが好ましく用いられる。

また、ポリイソシアネートとしては、一般にトリレンジ
インシアネートが挙げられる。なかでもイソシアネート
基の２，４−および２．６−Ｈ４Ｑ４Ｇ合比が８０／２
０あるいは６５／３５（重量比）のトリレンジイソシア
ネートが低価格、有用性の点で好ましい。そして、この
ポリイソシアネートの上記ポリオールに対する配合量、
すなわちインシアネート指数（ｌａ　ａ　ｏインデック
ス）は６０〜１３０の範囲であるが、得られる軟質ポリ
ウレタンフォームの緒特性を考慮すれば７０〜１１０の
範囲が好ましい。

本発明において用いられる触媒としては、この分野で通
常使用されている既知の触媒、例えば第３級アミン類や
有機錫化合物などが挙げられる。

そして、本発明において使用されるシリコーン整泡剤は
、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重
合体であるポリ（オキシプロピレン−オキシエチレン）
連鎖を有する硬質ポリウレタンフォーム用シリコーン整
泡剤のうちプロピレンオキサイドの含有量が５〜３５モ
ルチの範囲のものであり、通常はポリ（オキシプロピレ
ン−オキシエチレン）シロキサン共重合体である。そし
て、プロピレンオキサイド官有量をｌＯ〜３０モルチと
することによシ、よシ好ましい幼果が得られる。すなわ
ち、プロピレンオキサイドの貧有址が５モルチ未満とな
ると、発泡が不′ｔ！：にとなシ、セル荒れか発生し、
望ましい発泡栴造を有するフオーム体を得ることができ
ず、また３５七ル裂を越えると１０００［ｚ以下の中、
低周匝数域での制振性能が着るしく低下し、本発明の目
的を達成し得ない。そして、これらのシリコーン整泡剤
はポリオール１００重量部に対し０．５〜５爪量都の範
囲で添加される。０．５重値部未満では整泡剤本来の作
用、均一な気泡を生成し、気泡の大きさを調節する作用
がイｕられず、また５重量部を越えて説加してもそれ以
上の効果が特られず、コスト的にネオＵとなる。

このように、本発明の制振材料は、特定の硬質ポリウレ
タンフォーム用シリコーン整泡剤を軟質ポリウレタンフ
ォームに通用することによシ、１０００１１ｚ以下の中
、低周波数領域での段れた制振幼果および吸音効果を４
Ｇるようにしたものであｐ。

この幼果の理由は、得られたフオームのセル構造に関し
、（１）セルの骨格が後述のＭ２５／’ａを最過化する
のに都合のよい特殊構造となっており、また（１１）残
存セル膜が多く通気性が低いことによるものと推定され
る。

さらに、本発明にあっては、各ｔｆｆｌの有機または無
機の粉体状充填剤を添加して得られるフオーム体のセル
の均一性を一層向上さぜることもできる。

これに用いられる粉体状充填剤としては、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体。

酸化亜鉛、酸化アンチモン、硫酸バリウム、炭酸カルシ
ウム、雲母、アルミナ等があり、これらを１棟または２
柚以上組み合せて用いることができる。そして、この充
填剤は、ポリオール１００重量部に対し５〜１２０重量
部、よυ好ましくは１０〜１００重量部用いることがで
き、５重量部未７両では上記動床を得ることができず、
１２０重意部を越えると、ポリオールを主とする混合液
体の粘ｋが増大して良好な発泡が難しくなる。なお、そ
の際フタル敵エステル類、言ハロゲン権合すン酸エステ
ル類などの可塑剤を急出量（ｆｌｌえはポリ万−ル１０
０重量部に対し５０重皿部以下）添加することによシ、
混合故の粘反増加を抑えることが可能であり、そうする
ことによって粉体冗横剤を史に添加することができる。

また、本発明を実施するに当！ｌ１便用し得る他の添加
剤としては、得られる軟質ポリウレタンフォームの一般
物性および密度を制御する効果を有する発泡剤としての
水または低沸点の揮発性成体がある。発泡剤としての水
の短は特に限定されるものではないが後述の通り、得ら
れるフオームの２５係圧縮時のルムカ（Ｍ２Ｓ　）と比
重（ｄ）との比（Ｍ２５／ｄ）を最堰の直とし、高い制
振、吸音性を得るためには、ポリオ−Ａｌ２Ｏ２，ｉ置
部に対し１．０〜３．５重址部用いることが望ましい。

また、低沸点の揮発性成体としては、例えばメチレンク
ロライド、クロロホルム、モノフルオロトリクロロメタ
ン、モノクロロジフルオロメタン、ジクロロジフルオロ
メタン等であり、これらは単独あるいは混合して使用す
ることができる。

さらに、必女にエムじて居白な水色材、刷恋剤。

可塑剤等を適宜本発明の目的を逸脱しない範囲で用いる
ことができる。

そして、このような本発明の？ｔｉｌＪ振材料を得るに
は、通フｉ実施されている軟質ポリウレタンフォームを
製造する操作方法によって行われる。例えば、ポリオー
ル、水、触媒、艷泡ハリ、発泡助剤等の混合故にポリイ
ソシアネートををト加して反応発泡させるワンショット
法や、ポリオールの一部あるいは全駕をポリイソシアネ
ート全址と予め反応さぜ、生成したプレポリマーとその
他の成分とを混合し発泡させるプレポリマー法を用いて
製造できる。

以上のような配合的特徴を有する軟質ポリウレタンフォ
ームの中でも、以下の物性を有するフオーム材が本発明
の制振材料としてより一層の割振、吸音効果を示す。す
なわち、フオーム拐を２５％圧細した時の応力（Ｍ２Ｓ
　）がｌ　！ｊ／ｃＴＴｔ以上、６０＆／ｃｒＡ以下で
、かつ上記応力（Ｍ２Ｓ　）と比ｍ　（（１）との比（
Ｍ２Ｓ　／’　ｄ　）が５９／ｃｒｉｔ以上、１５００
　／ｉ／ｃｎｔ以下でアリ、さらに２０關厚さにおける
フオーム材の通気就が２〜１３００Ｃ，／ｃＩＩｔ−ｓ
ｅＣでおるフオーム材はより一層すぐれた制振、吸音効
果を有する。上記応力（Ｍ２Ｓ）が１ｇ／ｃｒｉＬ禾６
４であるとフオームの反撥弾性率が低すぎてフオームと
しての役を果さず、６０９／ａａを越えると目的とする
割振性能が得られず、好ましくは４０　＆　／’ａａ以
下、さらに低周波域での割振性を向上させる場合には３
０ｇ／ｃｒＩｔ以Ｊであることが望ましい。また、フオ
ームの比Ｍ（ｄ）は０．０２以上、０．５以下が好まし
く、更にＱ、０２５以上、０．３０以下が瓢ましい。フ
オームの比重が／Ｊ％さすざると例えそのモジュラスが
１Ｊｚさくとも制振性能の発現がｌ」・さく、一方比重
が太きすぎるとル６力が高くなシすき゛るイ頃向がある
。

したがって応力（Ｍ２Ｓ　）と比重（ｄ）の比（Ｍ２５
／ｄ）が低、中周波域で設れた割振性能を得るための重
袂なパラメーターとなり、上記のＭ２Ｓ、ｄに関する制
限範囲を考えるとＭ２５／’ｄの１μは２ｇ／ｃＴＬよ
シ大きく、３０００ｇ／ｃｉよシ小さくなるが、一般に
はＭ２５／ｄか５〜１．５００　ｇ　／　ｃｎｔ、史に
好ましくは、５〜１０００ｇ／ｃｎｔの範囲がよい。ま
た特に低周波域にＭｉ目する場合、１０〜６００　ｇ／
ｃｎｔが込自である。応力、比重およびその両者の比（
Ｍ２５／ｄ）が上記の制限範囲内にある本発明の７オー
ム状ｆｉｉｉＪ４ｉｉ材料は割振性能および吸音性能に
おいて次のような特叡を有する。即ち割振性能に関して
は前述の通り、フオーム状制振材料は周波数依存性を示
し、割振性能の大きさの目安である損失係数（η）を周
波数に対してプロットした場合、η１眩の極大を与える
周波数が１つ又はそれ以上存在する。したがってそれら
の極太凪のうち最大１直を与える周波数をｊ　ｍａｚと
すれば、ｆ　ｗａｘは１０００１１ｚ以下に、より好ま
しくは８００１１ｚ以下にある。一方、吸音性能に（ハ
）しては、低、中周牧領域において置れた吸音性能を有
するためには、２０關厚さにおける通気就が２〜１３０
　ｅｃ　／　１−ｓｅＣ。

好ましくは２〜８０　ｃｃ／’ｃｕｔ・ｓｅｃの４１巳
囲になければならない。

このように、上記のような物性上の条件をも満すことに
よって、本発明の割振材料は低、中周波数域で旋れた割
振性能と吸音性能とを兼備したも注１）分子量４０００
、官能基数３のポリ（オキシプロピレン−オキシエチレ
ン）トリオール２）分子ｉ　３０００、官能基数３のポ
リ（オキシプロピレン）トリオール ３）プロピレンオキサイドの言有量が２０モルチのプロ
ピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体から
なるポリマー鎖を有する硬質ウレタンフオーム用整泡剤
。

４）フロピレンオキサイドの含有社が５０モル係のプロ
ピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体から
なるポリマー鎖を有する軟質ウレタンフオーム用整泡剤
。

５）プロピレンオキサイドの宮有景が４８モル係のプロ
ピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体から
なるポリマー鎖を有する軟質ウレタンフオーム用整泡剤
。

６）２．４−トリレンジイソシアナート８ｏチ、２．６
−トリレンジイソシアナート２ｏチの混合物。

７）ダウのエアフロー測定装置モデルＤＡを用いて測定
。

８）分子１１０００、官能基数３のポリ（オキシプロピ
レン−オキシエチレン）トリオール。

比較例１，２は、通常の市販軟質ポリウレタンフォーム
であり、プロピレンオキサイドが４８〜５０モル係の軟
質ウレタンフオーム用シリコーン整泡剤を用い、さらに
水■も多いものである。このため、得られたフオームは
Ｍ２５／’ｄが大きく、したがってｆ＋：＋ａｘがかな
り高周波減にある。この結果、全体的に損失保叙の低い
一般的なポリウレタンフォームとなっている。

これに比べ実施例１，２はプロピレンオキサイドが２０
モルチの硬質ウレタンフオーム用シリコーン整泡剤を用
い、若干杭の充填材を貧み、さらに水景をかなり低くし
た本発明に係るエーテノノ系ポリウレタンフォームであ
る。このウレタンフオームはＭ２Ｓが低く、Ｍ２Ｓ　／
　ａもかなり低い。したがって、ｆ□８が低周波域に移
り、防音対策上最も重要な低、中周波域において非常に
凝れ九制振効果が得られることがわかる。一方、実施例
３は、実施例１，２と同じシリコーン整泡剤を用い、か
つ比較的低分子ｔ；：のポリオールを用いるとともにＮ
ＣＯインデックスを低くし、かなりの充填剤を添加する
ことによシ、浸れた制振効果を有するものとなっている
。

〔実施例４、比較例３〕 実施例１の配合組成の軟質ウレタンフオームの３００１
１ｚにおける損失係数の温度依存性を実施例４として、
また市販のポリ塩化ビニル系シート状制振材料のそれを
比較例３として第２図に示す。

本発明のウレタンフオームの損失係数の渦紋依存性の７
１％さい点、特に高温における損失係数の大きい点は時
給されるべきものである。また、実施例１のフオームは
、比較例３に用いたポリ塩化ビニル系シート状割振材料
に比べてその重是が約１／／４であシ、軽量制振材料と
して極めてすぐれたものであることが理解される。

〔実施例５〕 実施例１のフオーム状の割振材料（２０朋厚）を鉄板（
１ｍｍ厚）に貼宥して３０℃で振動させたときの音圧レ
ベルを測定し、鉄板だけの場合と比奴した。結果を第３
図に示す。第１図の損失係数の周波数依存性に対応して
音圧レベルが大きく低下していることがわかり、後れた
防音材料になりうろことがわかる。

〔実施例６、比較例４〕 実施例１および比較例１のフオームの２０朋厚試片を用
い、３０℃で垂直入射法によシ剛壁密シ、１させて吸音
率を測定した結果を各々実施例６、比較例４として第４
図に示した。実施例１のフオームは、比較例１のフオー
ムに比べて低、中周波数域の吸音率が著しく改良されて
いることがわかる。

このように、本発明のフオーム状の割振材料は吸音性能
も曖れており、制振性能、吸音性能を兼備する新しい防
音材料であることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例および比較例の割振材料の損失係数の
周波数依存性を示すグラフ、第２図は、実施例および比
較例の割振材料の３００　ｎｚにおける損失係数の渦紋
依存性を示すグラフ、第３図は本発明のフオーム状の制
振材料を成板に貼層したものおよび鉄板のみの音圧し゛
ベルの周波数依存性を示すグラフ、第４図は実施例１お
よび比較例１のフオームの垂直入射吸音率の周波数依存
性を示すグラフである。 出願人　ブリデストンタイヤ株式会社 １困蔑壕Ｌ（Ｈｚ） 云呂　ノＪ逮ユ　　（°ｃ　） ５０　　１００　　２００　　　５００　１０００　２
０００　　５０００）司　シルし」唄ミ　　（Ｈｚ　　
） ４００　　　２００　　　　５００　　１０００　　２
０００　　　５０００１ｉｔシ反駁　（Ｈｚ） 特許庁５官　　殿 １．事件の表示 昭和５７年！Ｉｇｒ　’＝Ｔ願第２０８２９６号２、発
明の名称 制振側斜 狽 ３、補正をする者　　　　　　　　　　　　　　　　　
　矢住　所　　東京都中央区八重洲２丁目１番５月　　
四ノ（１）図面 ６．７山正の内容 ＼−！’、７’ｊ Ｊ゛− ０２０４０６０８０１００ ５Ｂ−７Ｌ　　（’Ｃ） 第３図 ノ＠ヨシ良１嗜１５〔二　（）−１ｚＪ第４図 ＋００　　２００　　　　５００　１．０００　２．０
００　　５．０００１＠　３Ｌ割（（ＨｚＪ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ポリオール、ポリイソシアネート、発泡ハリ
   、触媒、毀泡創、充填剤等を反＆Ｃａさせて？ｌられた
   ωζ賞ポリウレタンフォームよりなる制振材料において
   、上記野泡剤としてプロピレンオキサイドのＫａＭが５
   〜３５モル慢の範囲にあるプロピレンオキサイド−エチ
   レンオキサイド共重合体からなるポリマー類をイｆする
   硬負りンクンフオーム用シリコーン整池剤を上記ポリオ
   ール１００重量郡山、９０．５〜５爪址部用いたことを
   特偵とする軟貝ポリウレタンフォームよりなる割振材料
   。
2. （２）充似ハ１ｊとして、無伝または有機の粉末光ノふ
   １釣りをポリオール１００１鼠部に対し５〜１２０止伍
   部用いたことを特徴とする特肝請累の範囲第１項記載の
   ｆ［ｉり振材桁。
3. （３）兄泡ＣＩＪとして、水をポリオール１θυＭＪｉ
   都に対し１〜３．５重量部用いたことを特徴とする特許
   話求の範囲第１項記載の制振材料。