(57)【要約】制振組成物は、ブチル系ゴムからなる母材と、ベンゾチアジル基を有する化合物の中から選ばれた少なくとも一種からなる成分（ａ）と、テルペン樹脂からなる成分（ｂ）とを含む。成分（ｂ）に対する成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）が３／７〜４／１であり、かつ前記成分（ａ）及び前記成分（ｂ）の合計に対する前記母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／６〜１／２である。
2003060005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブチル系ゴムからなる母材と、ベンゾチアジル基を有する化合物の中から選ばれた少なくとも一種からなる成分（ａ）と、テルペン樹脂からなる成分（ｂ）とを含む制振組成物であって、
前記成分（ｂ）に対する前記成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）が３／７〜４／１であり、かつ前記成分（ａ）及び前記成分（ｂ）の合計に対する前記母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／６〜１／２であることを特徴とする制振組成物。
【請求項２】
前記成分（ｂ）に対する前記成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）が３／２〜４／１であり、かつ前記成分（ａ）及び前記成分（ｂ）の合計に対する前記母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／６〜１／２である請求項１に記載の制振組成物。
【請求項３】
前記成分（ｂ）に対する前記成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）が３／２〜４／１であり、かつ前記成分（ａ）及び前記成分（ｂ）の合計に対する前記母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／６〜１／４である請求項１又は請求項２に記載の制振組成物。
【請求項４】
前記ブチル系ゴムは、イソブチレン／イソプレン共重合体及びポリブテンの混合物である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制振組成物。
【請求項５】
前記ベンゾチアジル基を有する化合物の中から選ばれた少なくとも一種からなる成分（ａ）がＮ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制振組成物。
【請求項６】
損失正接（ｔａｎδ）の値が３．０以上である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制振組成物。
【請求項７】
ブチル系ゴムからなる母材と、ベンゾチアジル基を有する化合物の中から選ばれた少なくとも一種からなる成分（ａ）と、テルペン樹脂からなる成分（ｂ）とを含む制振組成物であって、前記成分（ｂ）に対する前記成分（ａ）の第１の重量比（ａ／ｂ）が３／７〜４／１、かつ前記成分（ａ）及び前記成分（ｂ）の合計に対する前記母材の第２の重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／６〜１／２である制振組成物を層状に形成してなる制振層と、
前記制振層の表面に設けられ、かつシート状をなす拘束層と
を含む制振構造体。
【請求項８】
前記拘束層の弾性率は前記制振層の弾性率よりも高い請求項７に記載の制振構造体。
【請求項９】
前記制振層の厚さが２．５ｍｍ以下である請求項７に記載の制振構造体。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、自動車、内装材、建材、家電機器等に適用され、モーター等の振動発生源の振動エネルギーを吸収する制振組成物及び制振構造体に関する。詳しくは、フレキシビリティを維持しつつ、振動エネルギーを吸収する制振組成物及び制振構造体に関する。
背景技術
一般に、振動エネルギーを吸収する物質、すなわち、制振組成物として、塩化ビニル系樹脂に可塑剤を添加した軟質の塩化ビニル系樹脂が知られている。国際公開ＷＯ９７／４２８４４号に開示される「エネルギー変換組成物」では、双極子を増大させる活性成分を制振組成物に含有させることにより、軟質塩化ビニル系樹脂の振動エネルギーの吸収性能を向上させている。振動エネルギーの吸収性能に加えて、フレキシビリティ及び粘着性を有するために、制振組成物の母材としてブチル系ゴムが使用される。
上記の制振組成物が自動車、内装材、建材、家電機器等に使用される場合、制振組成物はシート状に形成される。シートの厚みを厚く形成すれば、振動エネルギーの吸収性能を増大させることができる。しかしながら、市場では、重量を低減すべく、シートを薄く形成することが要求される。そのためには、制振組成物自体の振動エネルギーの吸収性能を向上させる必要がある。ところが、ブチル系ゴムに活性成分を加えて振動エネルギーの吸収性能を向上させようとすると、ブチル系ゴムのフレキシビリティが低下する。
発明の開示
本発明の目的は、フレキシビリティを維持しつつ、振動エネルギーの吸収性能を向上させることができる制振組成物及び制振構造体を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の制振組成物を提供する。制振組成物は、ブチル系ゴムからなる母材と、ベンゾチアジル基を有する化合物の中から選ばれた少なくとも一種からなる成分（ａ）と、テルペン樹脂からなる成分（ｂ）とを含む。成分（ｂ）に対する成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）は３／７〜４／１であり、かつ成分（ａ）及び成分（ｂ）の合計に対する母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／６〜１／２である。
また、本発明は以下の制振構造体を提供する。制振構造体は、制振組成物を層状に形成してなる制振層と、制振層の表面に設けられかつシート状をなす拘束層とを含む。制振組成物は、ブチル系ゴムからなる母材と、ベンゾチアジル基を有する化合物の中から選ばれた少なくとも一種からなる成分（ａ）と、テルペン樹脂からなる成分（ｂ）とを含む。成分（ｂ）に対する成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）が３／７〜４／１であり、かつ成分（ａ）及び成分（ｂ）の合計に対する母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／６〜１／２である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を具体化した一実施形態における制振組成物１５及び制振構造体について図１〜図５に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、制振構造体としての制振シート１１は、制振組成物１５によって層状に形成された制振層１３と、シート状をなす拘束層１２とを含む。拘束層１２は、例えばアルミニウム板からなる。制振層１３の表面に拘束層１２が設けられる。本実施形態の制振シート１１は、拘束型制振シートとして、例えば自動車、内装材、建材及び家庭電気機器などにおいて、それらの振動発生個所に用いられる。なお、拘束層を有する制振シートを拘束型制振シートと呼び、拘束層を備えていない制振シートを非拘束型制振シートと呼ぶ。
ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３に準ずるプラスチックの引張試験方法により測定された拘束層１２の弾性率は、制振層１３のそれよりも高い。弾性率は引張応力−ひずみ曲線を用いて求められる。なお、測定温度は２３±２℃、相対湿度は５０±５％の条件の下で引張試験が行われた。
拘束層１２は制振層１３の伸縮変形を拘束する。拘束層１２の材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼などのスチール、合成樹脂、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等、特に限定されない。拘束層１２の厚さは０．３ｍｍ以下が好ましい。厚さが０．３ｍｍを超えると、フレキシビリティが損なわれるとともに、制振シート１１の重量が増大し、軽量化が要求されるものに制振シート１１が使用される場合、その優位性が損なわれるおそれがある。
制振層１３は、その粘着性によって拘束層１２に密着される。制振層１３の厚さは２．５ｍｍ以下が好ましい。制振層１３の厚さが２．５ｍｍを超えると、制振シート１１の重量が増大し、軽量化が要求されるものに制振シート１１が使用される場合、その優位性が損なわれるおそれがある。このため、拘束層１２及び制振層１３を含む制振シート１１の厚さは２．８ｍｍ以下が好ましい。
図３に示すように、制振シート１１は、自動車、内装材、建材、家電機器等において、それらの振動発生箇所である振動部１４の表面に張り合わせられる。
図４及び図５に示すように、制振組成物１５はシート状に形成される。制振組成物１５は、ブチル系ゴムからなる母材と、ベンゾチアゾル基を有する化合物の中から選ばれた少なくとも一種からなる成分（ａ）と、テルペン樹脂からなる成分（ｂ）とを含む。
成分（ｂ）に対する成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）は３／７〜４／１であり、かつ成分（ａ）及び成分（ｂ）の合計に対する前記母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））は、１／６〜１／２に設定される。成分（ｂ）に対する成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）は３／２〜４／１であり、かつ成分（ａ）及び成分（ｂ）の合計に対する前記母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））は、１／６〜１／２であることが好ましい。さらに、成分（ｂ）に対する成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）は、３／２〜４／１であり、かつ成分（ａ）及び成分（ｂ）の合計に対する前記母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））は、１／６〜１／４であることがより好ましい。成分（ｂ）に対する成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）が３／７未満の場合、制振組成物１５が硬くなり、フレキシビリティが得られない。一方、重量比（ａ／ｂ）が４／１を超えると、成分（ｂ）に対する成分（ａ）の相溶性が低下し、十分な制振性能が得られない。
また、成分（ａ）及び成分（ｂ）の合計に対する前記母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／６未満の場合、制振組成物が硬くなり、フレキシビリティが得られない。一方、重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／２を超えると、双極子モーメントの量を増加させる作用が得られない。
母材のブチル系ゴムは、イソブチレン／イソプレン共重合体（ブチルゴム）、ハロゲン化ブチルゴム（例えば、臭素化ブチルゴム、塩素化ブチルゴム）、部分架橋ブチルゴム、ポリブテン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン及びこれらの再生品のうち、少なくとも一種に相当する。これらの中でも、フレキシビリティ及び粘着性に優れることから、イソブチレン／イソプレン共重合体及びポリブテンの混合物が好ましい。イソブチレン／イソプレン共重合体には、例えば、ＰＢ４０２（バイエル株式会社製）等が使用される。ポリブテンには、例えば、ＨＶ−１００（日本石油化学株式会社製）等が使用される。
イソブチレン／イソプレン共重合体及びポリブテンの重量比（ブチルゴム／ポリブテン）は、２／３〜４／１が好ましい。ブチルゴム／ポリブテンの重量比が２／３未満であると、保形性が十分に得られない。一方、ブチルゴム／ポリブテンの重量比が４／１を超えると、フレキシビリティ及び粘着性が十分に得られない。
前記成分（ａ）は母材に十分な制振性能を与えるために配合される。成分（ａ）のベンゾチアジル基を有する化合物としては、例えば、Ｎ、Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ）、Ｎ−シクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＢＢＳ）、ジベンゾチアジルスルフィド（ＭＢＴＳ）、Ｎ、Ｎ−ジイソプロピルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＰＢＳ）等が好ましい。これらの中でも、ブチル系ゴムとの相性が良いことからＤＣＨＢＳＡが特に好ましい。
前記成分（ｂ）は母材に粘着性を付与するとともに、成分（ａ）のベンゾチアジル基を有する化合物の母材に対する相溶性を向上させるために配合される。成分（ｂ）のテルペン樹脂としては、α−ピネン、β−ピネン及びリモネン（ジペンテン）を主単量体とし触媒による重合によって得られるものが知られている。テルペン樹脂には、例えば、ポリテルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、これらの水素添加樹脂等が使用される。これらのテルペン樹脂の種類は特に限定されないが、特に母材の溶解度パラメーター（ＳＰ値）に近いものを選択するのが好ましい。
母材にはその他の成分として、フィラー、前記成分（ａ）及び成分（ｂ）以外の合成樹脂、腐食防止剤、染料、酸化防止剤、制電剤、安定剤、湿潤剤等を必要に応じて適宜加えることができる。
フィラーは振動エネルギーの吸収性能の向上、補強剤、耐熱剤及び増量剤として母材に配合される。フィラーには、例えば、カーボンブラック、シリカ、マイカ鱗片、ガラス片、グラスファイバー、カーボンファイバー、炭酸カルシウム、バライト、沈降硫酸バリウム等が使用される。
成分（ａ）及び成分（ｂ）以外の合成樹脂は、昇温時の流動を抑制するために配合される。合成樹脂には、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン等が使用される。
振動エネルギーの吸収性能に相当する制振組成物１５の損失正接（ｔａｎδ）の値は３．０以上が好ましい。損失正接（ｔａｎδ）の値が３．０未満であると、適用対象物によっては十分な振動エネルギーの吸収性能が得られない。
制振組成物１５を製造する場合、図示しないニーダー等の混練装置内に上記各成分からなる材料が投入される。各材料を混練することによって、制振組成物１５が製造される。制振組成物１５にはブチル系ゴムからなる母材と、成分（ａ）と成分（ｂ）が配合される。なお、成分（ｂ）に対する成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）が３／７〜４／１の範囲であり、かつ成分（ａ）及び成分（ｂ）の合計に対する前記母材の重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／６〜１／２の範囲に設定されている。成分（ｂ）により母材に対する成分（ａ）の相溶性を増大することができる。
図４に示すように、成分（ａ）は制振組成物１５中において複数の双極子１６として存在する。各双極子１６は母材に対する双極子モーメントの量を増加させる。このため、母材を構成する分子の分子間に束縛力が働く。これにより、制振組成物１５の損失正接（ｔａｎδ）を増大させることができる。
次に、制振シート１１を製造する場合、制振組成物１５を図示しないプレス機、押出機等の成形装置でシート状に成形し、制振層１３を形成する。制振層１３の一方の表面に拘束層１２を張り合わせられて、拘束型の制振シート１１が形成される。制振層１３の他方の表面が振動部１４の表面に張り合わされる。
振動部１４から振動が発生していない場合、図４に示すように、隣接する双極子１６のプラス及びマイナスの電荷が引き合うことにより、制振シート１１は安定した状態を保つ。一方、振動部１４から振動が発生した場合、制振組成物１５に外力として振動エネルギーが加わる。制振層１３は拘束層１２と振動部１４との間に把持されているため、制振層１３にせん断変形が生じる。さらに、図５に示すように、振動エネルギーによって制振組成物１５内部の各双極子１６には、変位が生じる。双極子１６に生じる変位とは、制振組成物１５内部における各双極子１６が回転したり、位相がずれたりすることに相当する。双極子１６に変位が生じた場合、各双極子１６は不安定な状態になる。この状態から、各双極子１６は図４に示す安定な状態に戻ろうとする。このとき、振動エネルギーの消費が生じ、制振組成物１５は振動エネルギーを吸収することができる。
次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
母材としてイソブチレン／イソプレン共重合体（ＰＢ４０２、バイエル株式会社製）１０重量部、及びポリブテン（ＨＶ−１００、日本石油化学株式会社製）５重量部と、成分（ａ）としてＤＣＨＢＳＡ（サンセラーＤＺ、三新化学工業株式会社製）６８重量部と、成分（ｂ）としてテルペン樹脂（ＳＹＬＶＡＲＥＳＴＲ  Ｂ１１５、アリゾナケミカル株式会社製）１７重量部とをニーダー（容量１０００ｃｍ３、ＤＳ１−３ＧＨＨ−Ｅ型、株式会社森山製作所製）内で混練し、制振組成物を得た。混練は、一次混練として常温で５分、二次混練として１１０℃で３０分の条件で行った。
（実施例２）
母材のイソブチレン／イソプレン共重合体１３重量部、ポリブテン７重量部、成分（ａ）のＤＣＨＢＳＡ４８重量部、成分（ｂ）のテルペン樹脂３２重量部を上記実施例１と同様に混練し、制振組成物を得た。
（実施例３）
母材のイソブチレン／インプレン共重合体２１重量部、ポリブテン１２重量部、成分（ａ）のＤＣＨＢＳＡ２１重量部、成分（ｂ）のテルペン樹脂４６重量部を上記実施例１と同様に混練し、制振組成物を得た。
（比較例１）
イソブチレン／イソプレン共重合体６５重量部、ポリブテン３５重量部を上記実施例１と同様に混練し、制振組成物を得た。
（比較例２）
イソブチレン／イソプレン共重合体９重量部、ポリブテン５重量部、テルペン樹脂８６重量部を上記実施例１と同様に混練し、制振組成物を得た。
（比較例３）
イソブチレン／イソプレン共重合体３３重量部、ポリブテン１８重量部、ＤＣＨＢＳＡ５０重量部を上記実施例１と同様に混練し、制振組成物を得た。
次に、実施例１〜実施例３及び比較例１〜比較例３の制振組成物を図示しないプレス機（ＴＢＤＭ−３０−２型、東邦マシナリー株式会社製）によって１００℃で１５秒プレスした後、３０℃で３分プレスし、厚み１．３ｍｍのシート状に成形した。
これらの制振組成物の成形物について、図示しない粘弾性測定装置（ＲＳＡＩＩ、レオメトリック社製）によって、成形物の損失正接（ｔａｎδ）を測定した。この場合、成形物の温度を連続的に増大させ、成形物を加振させた状態で損失正接（ｔａｎδ）が測定される。加振の周波数は、１０Ｈｚまたは１１０Ｈｚが一般的である。本実施形態では加振の周波数を１０Ｈｚとして、−３０〜８０℃の温度範囲で、損失正接（ｔａｎδ）の最大値を求めた。これらの成形物を折り曲げて、比較例１の制振組成物から得られた成形物と比較した。比較例１と同等のフレキシビリティがある場合に○、硬い又は折れる場合×とし、評価を行った。
さらに、これらの成形物の一方の面に厚さ０．１ｍｍのアルミニウム板を張り合わせ、成形物の他方の面に厚さ１．０ｍｍの鉄板（例えば、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）製）を張り合わせて試験片を作成した。ＪＩＳ  Ｇ  ０６０２に準じる中央支持定常加振法に基づき、試料片を加振させたときの最初の共振周波数のピーク、すなわち、共振周波数の一次モードにおける損失係数（η）を算出した。中央支持定常加振法とは、機械インピーダンス測定装置を利用して、試験片中央の加振点におけるインピーダンスを測定して損失係数（η）を求める方法である。
実施例１〜３及び比較例１〜３の評価結果を表１に示す。
【表１】
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表１から明らかなように、実施例１〜実施例３では比較例１に対し、損失正接（ｔａｎδ）及び損失係数（η）が向上し、優れた振動エネルギーの吸収性能を有するとともに、フレキシビリティが維持されている。
これに対し、成分（ａ）のＤＣＨＢＳＡが配合されていない比較例２では、損失正接（ｔａｎδ）及び損失係数（η）は向上しているが、フレキシビリティが維持されていない。このため、振動部１４の表面に比較例２の成形物を張り合わせて使用するのが困難である。比較例３では、フレキシビリティは維持されるものの、損失正接（ｔａｎδ）及び損失係数（η）がほとんど向上していない。
本実施形態は、以下の効果を有する。
制振組成物１５において、成分（ｂ）に対する成分（ａ）の重量比（ａ／ｂ）が３／７〜４／１、かつ前記母材と成分（ａ）及び成分（ｂ）の合計の重量比（母材／（ａ＋ｂ））が１／６〜１／２に設定されている。従って、制振組成物１５に含まれる成分（ｂ）により母材に対する成分（ａ）の相溶性を高めることができる。さらに、成分（ａ）及び成分（ｂ）が相乗的に作用し、母材のフレキシビリティを維持することができる。また、成分（ａ）は双極子１６として制振組成物１５中に存在し、かつ、母材に対する双極子モーメントの量を増加させる。このため、母材を構成する分子の分子間に束縛力が働き、制振組成物１５の損失正接（ｔａｎδ）を高めることができる。従って、振動エネルギーの吸収性能を向上させることができる。
制振シート１１はシート状をなすために、容易に振動部１４の表面に張り合わせることができる。
制振層１３の厚さが２．５ｍｍ以下に形成されている。このため、制振シート１１の軽量化を図ることができる。
なお、前記実施形態は次のように変更してもよい。
制振組成物１５を繊維状、又は、ブロック状に形成してもよい。
制振シート１１の拘束層１２に、ポリエチレン等の合成樹脂から形成された不織布、フィルム等を使用してもよい。この構成によると、制振シート１１のフレキシビリティをより向上させることができる。さらに、軽量化をより図ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明を具体化した一実施形態における制振シートを示す斜視図である。
図２は図１の制振シートを示す拡大断面図である。
図３は図１の制振シートを振動部に張り合わせた状態を示す拡大断面図である。
図４は図１の制振シートに含まれる制振組成物中の双極子の状態を示す模式図である。
図５は図４の制振組成物に振動エネルギーが加わったときの双極子の状態を示す模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2003060005.tif 000010
2003060005.tif 000011
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