(57)【要約】【課題】  振動の減衰特性に優れ、しかも製造の容易な防振材およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  基体１０の内部に多数の空孔６を有するとともに、その空孔６内に前記基体１０とは独立に移動可能な粒子２が収容された鈴構造の防振材であって、前記空孔６の内面に、前記基体１０より軟質で固体潤滑性のある被膜７が形成されている。したがって、基体１０を樹脂によって加熱成型するとしても、粒子２が空孔６の内面に付着、固定されることが回避され、また粒子２が空孔６の内面に衝突する際に被膜７の変形によってエネルギーが吸収され、その結果、減衰特性に優れた防振材とすることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の内部に多数の空孔を有するとともに、その空孔内に前記基体とは独立に移動可能な粒子が収容された鈴構造の防振材において、
前記空孔の内面に、前記基体より軟質で固体潤滑性のある被膜が形成されていることを特徴とする鈴構造の防振材。
【請求項２】
前記基体が、加熱成型される合成樹脂によって形成され、かつ前記被膜が、常温で固体となりかつ前記基体の加熱成型時の熱によって蒸発して気体となり更に固体で潤滑性を有する物質によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の鈴構造の防振材。
【請求項３】
加熱成型される基体の内部に多数の空孔を有するとともに、その空孔内に前記基体とは独立に移動可能な粒子が収容された鈴構造の防振材の製造方法において、
常温では前記加熱成型後の基体より軟質な固体でかつ前記基体の加熱成型時の熱によって蒸発する物質を予め前記粒子に保持させ、その粒子を、前記加熱成型前の基体の素材と混合しておき、
その粒子と素材との混合物を所定の形に加熱成型する際に前記物質を蒸発かつ膨張させて基体の内部に前記粒子を収容した空孔を形成し、
その後、空孔内の温度の低下に伴って前記物質を空孔の内周面に凝縮させて基体より軟質な被膜を形成する
ことを特徴とする鈴構造の防振材の製造方法。
【請求項４】
前記物質が、固体で潤滑性を有する物質であることを特徴とする請求項３に記載の鈴構造の防振材の製造方法。
【請求項５】
前記粒子が、前記物質を浸透させる微細凹部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の鈴構造の防振材または請求項３もしくは４に記載の鈴構造の防振材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振動あるいは音を吸収もしくは遮断する防振材およびその製造方法に関し、特に基体の内部に形成した空孔に、基体とは独立して移動可能な粒子を収容した鈴構造（鈴状構造と称されることもある）の防振材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の遮音板あるいは振動吸収材が、特許文献１や特許文献２に記載されている。特許文献１に記載された遮音板は、基体の内部の空孔に収容した粒子の量および空孔のサイズが特定されたものであって、基体と粒子との重量比が１：０．２〜１：５とされ、また空孔のサイズが粒子の移動距離として１ｎｍ〜１０μｍとされている。また基体の材質として、プラスチックおよびガラスが例示され、粒子の材質としてセラミックおよび金属粉が例示されている。そして、その遮音板の製造方法として、発泡剤をコーティングした粒子を樹脂中に混練し、その樹脂を板状に成形後、発泡することにより空孔を形成する方法が挙げられている。
【０００３】
また、特許文献２には、上記の特許文献１に記載された発明の課題を解決することを目的とした発明が記載されており、具体的には、中空の殻の内部に、運動エネルギーを吸収する核を収容した鈴構造粒子を使用し、これを基体に混合、分散、付着させた振動吸収材が記載されている。
【特許文献１】特許第２８１８８６２号公報
【特許文献２】特開２０００−１４８１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載された方法では、板材の加熱成型とその内部の空孔の形成とを同時におこなうことができるので、製造工程を簡略化できるが、その反面、板材の加熱成型のための温度や圧力などの条件と、粒子にコーティングした発泡剤の発泡条件とを一致させる必要があるので、板材の成型条件を設定することが困難である。また、板材は加熱成型する際に一旦軟化し、その後に硬化するので、発泡して生じた空孔内の粒子が軟化した樹脂に付着もしくは結合してしまい、粒子の自由な運動が阻害される割合が高くなり、その結果、振動もしくは音の減衰特性が低下する可能性がある。
【０００５】
これに対して、特許文献２に記載された発明では、核を収容した鈴構造粒子を予め用意し、これを基体を構成する樹脂に混合、分散させるから、基体と鈴構造粒子の製造条件の制約が少なくなり、また粒子の自由運動を確保しやすいなどの利点がある。しかしながら、基体とは別に鈴構造粒子を予め用意しなければならないので、全体としての製造工程数が増えてしまい、生産性の点で改善すべき余地がある。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、振動の減衰特性に優れ、しかも製造の容易な防振材およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明の防振材は、請求項１に記載されているように、基体の内部に多数の空孔を有するとともに、その空孔内に前記基体とは独立に移動可能な粒子が収容された鈴構造の防振材において、前記空孔の内面に、前記基体より軟質で固体潤滑性のある被膜が形成されていることを特徴とするものである。請求項２に記載されているように、その基体は、加熱成型される合成樹脂によって形成され、かつ前記被膜は、常温で固体となりかつ前記基体の加熱成型時の熱によって蒸発して気体となり更に固体で潤滑性を有する物質によって構成することができる。
【０００８】
また、この発明の製造方法は、請求項３に記載されているように、加熱成型される基体の内部に多数の空孔を有するとともに、その空孔内に前記基体とは独立に移動可能な粒子が収容された鈴構造の防振材の製造方法において、常温では前記加熱成型後の基体より軟質な固体でかつ前記基体の加熱成型時の熱によって蒸発する物質を予め前記粒子に保持させ、その粒子を、前記加熱成型前の基体の素材と混合しておき、その粒子と素材との混合物を所定の形に加熱成型する際に前記物質を蒸発かつ膨張させて基体の内部に前記粒子を収容した空孔を形成し、その後、空孔内の温度の低下に伴って前記物質を空孔の内周面に凝縮させて基体より軟質な被膜を形成することを特徴とする方法である。
【０００９】
前記物質は、請求項４に記載されているように、固体で潤滑性を有する物質を採用することができる。
【００１０】
また、前記粒子は、請求項５に記載されているように、前記物質を浸透させる微細凹部を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、基体の内部に形成された空孔に粒子が収容された鈴構造を有しているので、基体が振動した場合に、空孔内の粒子が基体に対して相対移動し、その結果、基体に伝搬された運動エネルギーが粒子の運動として吸収されて制振あるいは吸音などの作用が生じる。そして、その粒子が収容されている空孔の内面に、基体より軟質でかつ固体潤滑性のある被膜が形成されているので、粒子が基体に付着することが防止もしくは抑制されてその自由運動が確保され、しかも粒子がその被膜に衝突した場合に被膜が変形して緩衝作用が生じるので、この点でも防振あるいは吸音などの特性が向上する。
【００１２】
また、請求項２の発明によれば、基体を加熱成型する際に前記被膜の素材が気化して、基体の内部に空孔が形成されるので、基体の加熱成型と空孔の形成とを同時におこなうことが可能になり、しかも粒子と基体との間に被膜が存在することにより、粒子が空孔の内面すなわち基体に付着・固定されることが防止もしくは抑制され、その結果、減衰特性を向上させることができる。
【００１３】
一方、請求項３の発明によれば、基体の加熱成型時に、基体に混合されている粒子の有する物質が気化して、基体の内部に多数の空孔を形成することができ、そのため、製造工程数を削減することができる。また、気化した物質が、冷却されて凝固することにより空孔の内面に被膜を形成するので、粒子が基体に付着あるいは固定されることが防止もしくは抑制され、その結果、粒子の自由運動が阻害されないので、振動もしくは音の減衰特性に優れた防振材を製造することができる。
【００１４】
特に請求項４の発明のように、被膜の素材としていわゆる固体潤滑性のある物質を採用すれば、粒子の自由運動を、より確実なものとし、また被膜が緩衝作用を生じるので、振動もしくは音の減衰特性に優れた防振材を製造することができる。
【００１５】
さらに、請求項５の発明によれば、粒子が多孔質体などの微細な凹部を備えているので、前記被膜を成形する物質を確実かつ多量に、粒子に保持させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする防振材について説明すると、この発明は、鈴構造を有する防振材を対象としている。ここで、鈴構造とは、板状もしくは棒状などの適宜の形状に形成された基体の内部に多数の空孔を設け、その空孔の内部に、所定の粒子を移動自在に収容した構造である。この発明では、特に、その基体が加熱成型される樹脂からなる防振材を対象としている。
【００１７】
この発明に係る製造方法を説明すると、先ず、基体を構成するための樹脂１と鈴構造を構成するための粒子２とを用意する。その樹脂１は、要は、加熱されて軟化し、その状態で所定の形状に成型され、冷却して固化するものであればよく、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂のうちの適宜のものを使用することができる。
【００１８】
また、粒子２は、製造の全過程で固体を維持し、鈴構造での核をなすものであり、一例として数十ナノメータ〜数十ミクロンメータの粒径のものが使用される。特にこの発明では、表面に微細凹部を備えた粒子が使用され、より具体的には、ゼオライトや珪藻土などの多孔質体粒子が使用される。これは、後述する空孔内の被膜を形成する物質を保持させるためである。当該物質を粒子２に保持させておく。その物質は、基体の内部に空孔を形成するための気体を発生し、もしくは気体となり、かつ防振材の使用される常温では固体となって少なくとも空孔の内面に被膜を形成するためのものである。
【００１９】
その物質は、一例として、一般にはワックスと称されているパラフィン炭化水素（ＣnＨ2n+2）や高級のパラフィン炭化水素類の混合物であるパラフィンを使用することができる。その特性は、ｎの値によって異なるが、常温では固体となり、基体を構成する樹脂の加熱成型工程では加熱されて気体となり、その中間の温度では液体となる特性のものを選択して採用する。なお、ワックスもしくはパラフィンは、固体の状態で潤滑性を示すので、好ましい物質と言い得る。
【００２０】
ワックスもしくはパラフィンは、加熱すると軟化し、ついには液体となるので、液体状態で粒子２と混合すると、粒子２が多孔質体など表面に微細凹部を有しているので、その液状物質が表面張力あるいは毛細管作用によって粒子２に浸透する。その状態で温度を下げると、粒子２に浸透した物質が固化し、固体の状態で粒子２に保持される。
【００２１】
ワックスあるいはパラフィンなどの物質を保持した粒子２と前記樹脂１とを混合し、撹拌する。こうして樹脂１の内部に粒子２を可及的に均一に分散させた後には、これを所定の形状に成型する。その成型のための方法は、加熱を伴う方法であり、具体的には、圧縮成型、射出成型、押出成型などの適宜の方法でよい。一例を説明すると、図１に示すように、所定の型３に、樹脂１と粒子２との混合物を入れて、その型３に倣った形状に予備成型する。
【００２２】
ついで、上型４によって加圧しつつ加熱して成型をおこなう。その場合、樹脂１と共にその内部の粒子２も加熱されるので、粒子２に保持されているワックスあるいはパラフィンなどの物質が気化し、それに伴って樹脂の全体としての体積が増大するので、上型４は、樹脂１の内部に空孔が生じて全体としての体積が増大することを許容する程度に樹脂１を加圧する。そして、所定時間、加熱成型をおこなうことにより、樹脂１が硬化して製品としての防振材５が得られる。
【００２３】
上記の成型過程における粒子２およびその周囲の挙動の変化を、図２に模式的に示してある。ワックスあるいはパラフィンなどの物質を保持させた粒子２を樹脂１に撹拌混合した状態では、粒子２は単に、樹脂１の内部に埋没している状態となっている。上述した予備成型の後に加熱を開始すると、ワックスあるいはパラフィンなどの物質が溶融し始め、同時に僅かながら体積が膨張する。そのために、粒子２の周囲には、軟化もしくは溶融したワックスなどが充満した空孔６が生じる。
【００２４】
加熱成型の進行に伴って温度が更に上昇すると、軟化もしくは溶融したワックスあるいはパラフィンなどの物質が、ついには蒸発して気体となり、その圧力によって空孔６の容積が増大させられる。防振材の基体を構成する樹脂は、このような加熱成型工程で型３，４に応じた形状に硬化するので、その内部に空孔６が多数設けられた状態となる。すなわち、基体１０（樹脂１）の加熱成型と空孔６の形成とを一工程で達成できるので、工程数を削減して生産性を向上させることができる。
【００２５】
加熱成型工程の終了によって次第に温度が低下するので、空孔６の内部のワックスあるいはパラフィンなどの物質の蒸気が液化する。これは、蒸気の有する熱が基体１０（樹脂１）を介して外部に放散させられることにより生じるので、蒸気は空孔６の内面に接触することにより液化する。その結果、空孔６の内面に液膜が形成され、これが更に冷えて被膜７が形成される。なお、粒子２は、空孔６の下側に位置して空孔６の内面に接触しているので、粒子２にもワックスなどの液体が浸透し、その表面や微細凹部内で固化（凝固）する。
【００２６】
このように、樹脂１の加熱成型の過程では、粒子２と樹脂１との間にワックスもしくはパラフィンなどの物質が介在し、粒子２が樹脂１に直接接触することが防止もしくは抑制される。そのため、樹脂１が硬化する際に粒子２が空孔６の内面に付着して固定されるなどの事態が生じにくく、粒子２の自由運動を確保することができる。
【００２７】
上述した方法で得られるこの発明の防振材について説明すると、樹脂１を加熱成型して構成された基体１０の内部には、パラフィンなどが蒸発することによって形成された多数の空孔６が設けられており、その内面には、凝固したパラフィンなどによる被膜７が形成されている。したがって、その被膜７は、基体１０より軟質である。図３には、基体１０の内部に形成されている空孔６の一つを拡大して模式的に示してあり、内周面が被膜７で覆われた空孔６の内部に、粒子２が自由運動可能に収容されている。
【００２８】
製品である防振材５に振動が伝搬されると、基体１０と粒子２との相対運動が生じ、粒子２が空孔６の内部で移動する。その結果、基体１０を振動させるエネルギーが粒子２の運動によって吸収され、基体１０の振動が減衰される。また、粒子２が運動して空孔６の内側に衝突した場合、空孔６の内面に形成されているワックスあるいはパラフィンなどの物質による軟質の被膜７が弾性変形もしくは組成変形するので、ここでエネルギーの吸収が生じる。すなわち、この発明に係る防振材では、空孔６の内面に設けられている被膜７の変形１１によって運動エネルギーが吸収され、この点でも振動や音の減衰特性が優れている。
【００２９】
ここで、この発明の効果を確認するためにおこなったシュミレーションの結果を示す。本発明例は、基体をポリウレタンとし、空孔径を１０μｍ、被膜を厚さ２μｍのパラフィンとし、さらに粒子として粒径５μｍのゼオライトとした厚さ３ｍｍの防振材である。これに対して比較例１は、特開２０００−１４８１５６号公報に記載された酸化チタンを核とした遮音板である。また、比較例２は、特許第２８１８８６２号公報に記載されたアルミナ微粒子を核とし、発泡ポリ塩化ビニルを基体とした遮音板である。
【００３０】
本発明例および比較例１ならびに比較例２のそれぞれに、１０００Ｈｚ、１００ｄＢの振動を照射して透過損失を測定した。その結果を表１に示してある。
【表１】
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【００３１】
表１の結果から明らかなように、この発明の防振材によれば、防振効果あるいは吸音効果を、従来よりも１０〜５０％改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明に係る製造方法の一例を模式的に示す工程図である。
【図２】粒子およびその周囲の状況の変化の過程を模式的に示す図である。
【図３】この発明に係る防振材における粒子および空孔の被膜の挙動を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…樹脂、  ２…粒子、  ５…防振材、  ６…空孔、  ７…被膜、  １０…基体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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