(57)【要約】制振成形物の製造方法は、母材と母材中の双極子モーメント量を増大させる活性成分とを含有する原料組成物を加熱及び加圧処理することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材と前記母材中の双極子モーメント量を増大させる活性成分とを含有する原料組成物を加熱及び加圧処理することを特徴とする制振成形物の製造方法。
【請求項２】
加熱処理における温度が増大するほど制振成形物の損失係数（損失正接）の値が増大する関係が得られるように、圧力を一定に維持して加熱処理が行われることを特徴とする請求項１に記載の制振成形物の製造方法。
【請求項３】
前記加熱及び加圧処理は、前記原料組成物を溶媒キャスト法にて成形した後に行われることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制振成形物の製造方法。
【請求項４】
前記加熱及び加圧処理は、前記原料組成物をロール混練法にて加熱混練した後に行われることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制振成形物の製造方法。
【請求項５】
前記加熱処理における温度は前記母材のガラス転移点以上の温度であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制振成形物の製造方法。
【請求項６】
前記加熱処理における温度は、前記母材のガラス転移点以上でかつガラス転移点に１００℃加えた温度以下までであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制振成形物の製造方法。
【請求項７】
母材と前記母材中の双極子モーメント量を増大させる活性成分とを含有する原料組成物を加熱及び加圧処理することによって得られる制振成形物。
【請求項８】
加熱処理における温度が増大するほど制振成形物の損失係数（損失正接）の値が増大する関係が得られるように、圧力を一定に維持して加熱処理が行われることを特徴とする請求項７に記載の制振成形物。
【請求項９】
前記加熱及び加圧処理は、前記原料組成物を溶媒キャスト法にて成形した後に行われることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の制振成形物。
【請求項１０】
前記加熱及び加圧処理は、前記原料組成物をロール混練法にて加熱混練した後に行われることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の制振成形物。
【請求項１１】
前記加熱処理における温度は、前記母材のガラス転移点以上の温度であることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の制振成形物。
【請求項１２】
前記加熱処理における温度は前記母材のガラス転移点以上で、かつガラス転移点に１００℃加えた温度以下であることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の制振成形物。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、自動車、家屋の内装材、建材、あるいは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成形物の製造方法及び制振成形物に関するものである。
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、制振組成物は、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により形成されている。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、塩化ビニル樹脂からなる母材中の双極子モーメント量を増大させるために、活性成分を母材に添加して振動エネルギーの吸収性能を向上させている。このような制振成形物を製造する場合、まず、母材及び活性成分を混合して原料組成物が得られる。次に、原料組成物を成形することによって制振成形物が製造される。
上記従来の技術の場合、同じ配合の原料組成物を使用して制振成形物を製造しても、その製造方法によっては振動エネルギーの吸収性能が十分に得られなかった。
発明の開示
本発明の目的は、振動エネルギーの吸収性能を十分に得ることができる制振成形物の製造方法及び制振成形物を提供することにある。
上記の問題を解決するために、本発明は以下の制振成形物の製造方法を提供する。該方法は、母材と前記母材中の双極子モーメント量を増大させる活性成分とを含有する原料組成物を加熱及び加圧処理することを含む。
本発明はさらに、以下の制振成形物を提供する。制振成形物の原料組成物は、母材及び活性成分を備える。活性成分は母材中の双極子モーメント量を増大させる。原料組成物は加熱及び加圧処理される。
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の制振組成物について図１に基づいて説明する。
制振成形物は、母材と該母材中の双極子モーメント量を増大させる活性成分とを含む原料組成物を加熱及び加圧処理することによって得られる。制振成形物は自動車、家屋の内装材、建材、あるいは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分の振動エネルギーを吸収する。以下、制振成形物における振動エネルギーの吸収性能を制振性能という。制振成形物の損失係数（η）又は損失正接（ｔａｎδ）の値が大きいほど、制振成形物の制振性能は優れることが知られている。
熱可塑性樹脂、あるいは、ゴム類等の高分子材料のうちの少なくとも一種が母材に用いられる。熱可塑性樹脂としては、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等が挙使用される。ゴムとしては、アクリロニトリル／ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、スチレン／ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）等が使用される。これらの高分子材料の中でも、制振性能が十分に発揮されることから、制振成形物が使用される部分の温度範囲にガラス転移点（Ｔｇ）を有するものが好ましい。本実施形態では、前記温度範囲を使用温度域と呼ぶ。具体的には、使用温度域は−２０〜４０℃の範囲である。使用温度域にガラス転移点を有する高分子材料を準備するために、上記の高分子材料にジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジイソノニルフタレート（ＤＩＮＰ）等の可塑剤が添加される。なお、上記の使用温度域内にガラス転移点を有する上記の高分子材料の場合、可塑剤は添加されることなくそのままの高分子材料が使用される。
活性成分は、母材中の双極子モーメント量を増大させることによって、制振成形物の制振性能を向上させるために配合される。活性成分としては、例えばベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゾトリアゾール基を含む化合物、ジフェニルアクリレート基を含む化合物等が好ましい。ベンゾチアジル基を含む化合物としては、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）、２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルスルフィド、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）、Ｎ−オキシジエチレンベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＯＢＳ）、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。
ベンゾトリアゾール基を含む化合物を含む化合物としては、例えばベンゼン環にアゾール基が結合したベンゾトリアゾールを母核とし、これにフェニル基が結合した２−｛２’−ハイドロキシ−３’−（３”，４”，５”，６”テトラハイドロフタリミデメチル）−５’−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール（２ＨＰＭＭＢ）、２−｛２’−ハイドロキシ−５’−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール（２ＨＭＰＢ）、２−｛２’ハイドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＢＭＰＣＢ）、２−｛２’−ハイドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＤＢＰＣＢ）等が好ましい。
ジフェニルアクリレート基を含む化合物としては、エチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレート等が好ましい。
これらの活性成分を母材に配合する場合、これらの活性成分の中から選ばれる一種のみ、または二種以上を用いてもよい。なお、活性成分を選択する際には、活性成分と母材との相溶し易さ、すなわち溶解度パラメータ（ＳＰ値）の値の近いもの同士が選択される。活性成分の配合量としては、母材１００重量％に対して、１０〜９０重量％の割合が好ましい。配合量が１０重量％未満であると、母材中の双極子モーメント量を増大させる作用が十分に得られない。一方、９０重量％を超えて配合すると、活性成分が母材に十分に相溶しない等の不具合が生じるおそれがある。
母材にはその他の成分として、フィラー、腐食防止剤、着色剤、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、制振成形物の制振性能を向上させるとともに、補強剤、耐熱剤及び増量剤として配合される。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用いられる。
原料組成物は、母材を溶媒に溶解して活性成分と混合する溶媒混合法、母材及び活性成分をロール混練によって混合するロール混練法等によって調製される。
溶媒混合法に用いられる溶媒は、母材が溶解可能であれば特に限定されない。該溶媒は、例えば、母材がポリ塩化ビニルの場合、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の有機溶媒が用いられる。溶媒混合法による母材と活性成分との混合には、攪拌機等の公知の混合装置を用いることができる。
溶媒混合法によって調製された原料組成物は、溶媒キャスト法によって成形される。溶媒キャスト法とは、溶媒混合法によって調製された原料組成物中の溶媒を蒸発させ、母材を析出させてシート状をなす制振成形物の前駆体を得る方法である。具体的には、原料組成物を容器に入れ、キャスティングロール等にキャストして、例えばドライヤー等の加熱装置等で溶媒を強制的に蒸発させる、あるいは、常温で放置して溶媒を揮発させることによって、制振成形物の前駆体が得られる。次に、前駆体に加熱及び加圧処理を施すことによって、制振成形物が得られる。加熱及び加圧処理には、プレス機によるプレス加工法、ニップロールによるロール加工法等が用いられる。
一方、ロール混練法による母材と活性成分との溶融混練には、熱ロール、バンバリーミキサー、二軸混練機、押出機等のロール混練装置が用いられる。ロール混練法によって調製された原料組成物に加熱及び加圧処理を施すとともに、原料組成物を成形することによって、制振成形物が得られる。原料組成物の加熱及び加圧処理には、プレス機によるプレス加工法、押出機、Ｔ−ダイ等による押出成形法が用いられる。例えば、プレス加工法及び押出成形法によって加熱及び加圧処理が施された原料組成物が成形されることにより制振成形物が得られる。
加熱及び加圧処理によって、制振成形物を構成する母材の分子が絡み合いのない状態から絡み合った状態に移行する。その結果、制振性能を示す損失係数（損失正接）を向上させることができる。
加熱処理の温度は、母材のガラス転移点以上であることが好ましく、さらには、ガラス転移点以上、ガラス転移点＋１００℃以下の範囲がより好ましい。例えば加熱処理の温度がガラス転移点未満であると、母材の結晶領域の分子を絡み合った状態にすることが困難であり、制振性能を十分に向上することができない。一方、ガラス転移点＋１００℃を超えて加熱処理を施しても、制振性能のそれ以上の向上が望めない。加圧処理の圧力は、２９４２〜１９６１３ｋＰａが好ましい。加熱処理の圧力が２９４２ｋＰａ未満の場合、制振性能の十分な向上が望めない。一方、該圧力が１９６１３ｋＰａを超える場合、制振成形物が損傷を受けるおそれがある。
加圧処理の圧力を一定にした場合、加熱処理における温度が増大するほど、制振性能を示す損失係数（損失正接）が増大する。加熱及び加圧処理する際、温度を変化させることによって異なる制振性能を有する各種の制振成形物を得ることができる。例えば、溶剤キャスト法を用いて損失正接が２．０である制振成形物を得たい場合には、図１に示すように、加熱及び加圧処理における温度を１４０℃に設定すればよい。また、ロール混練法を用いて損失正接が２．５である制振組成物を得たい場合には、図１に示すように、加熱及び加圧処理における温度を１６０℃に設定すればよい。
原料組成物を溶媒混合法によって製造する場合、まず、攪拌機等の混合装置に母材、活性成分、溶剤及びその他の成分が投入される。次に、各材料を混合することによって、原料組成物が製造される。また、原料組成物をロール混練法によって製造する場合、まず、二軸混練機等の混練装置に母材、活性成分及びその他の成分が投入される。次に、各材料を加熱混練することによって、原料組成物が製造される。このとき、溶媒混合法によって調製された原料組成物を構成する母材の分子同士は、絡み合いのない状態で存在すると考えられる。一方、ロール混練法によって調整された原料組成物を構成する母材の分子同士は、部分的に絡み合った状態で存在すると考えられる。
次に、溶媒混合法によって製造された原料組成物を溶媒キャスト法によって成形する場合、原料組成物を容器等に入れ、原料組成物中の溶媒を蒸発させる。このとき、溶媒キャスト法によって成形された制振成形物の前駆体を構成する母材の分子は絡み合いのない状態で存在すると考えられる。続いて、加熱及び加圧処理する場合には、制振成形物をプレス機によって加熱プレスする。このとき、制振成形物を構成する母材の分子同士は絡み合った状態に移行すると考えられる。
一方、ロール混練法によって製造された原料組成物を成形する場合、原料組成物はプレス機で加熱プレスされる。このとき、制振成形物を構成する母材の分子同士は絡み合った状態に移行すると考えられる。
これらの制振成形物は、要求される制振性能に応じて選択され、振動発生源からの振動伝達を絶縁又は緩和したい箇所に例えば張り合わせる等して使用される。加熱及び加圧処理する際の温度によって、異なる制振性能を有する各種の制振成形物を得ることができる。つまり、原料組成物の配合を変えることなく、異なる制振性能を有する制振成形物を得ることができる。このため、要求される制振性能を有する制振成形物を容易に製造することができる。
振動発生源から発生した振動は振動エネルギーとして制振成形物に伝達される。制振成形物には活性成分が配合され、母材中の双極子モーメント量が増大されている。活性成分は双極子として母材を構成する分子の分子間に束縛力を働かせる。このため、活性成分は母材中に安定な状態に配置されている。例えば、制振成形物に外部から振動エネルギーが加わると、双極子に変位が生じて不安定な状態に配置される。次に、これらの双極子は振動エネルギーが加わる前の安定な状態に戻ろうとする。このとき、エネルギーの消費が生じ、制振成形物は振動エネルギーを吸収できると考えられる。
制振成形物を構成する母材の分子は絡み合った状態であるため、双極子が安定な状態に戻ろうとする際に、双極子が分子に接触し易くなる。双極子と分子との接触によって振動エネルギーが消費され易くなり、その結果、制振性能が向上すると考えられる。
本実施形態は以下の効果を有する。
原料組成物は母材と活性成分とから構成され、活性成分は母材における双極子モーメント量を増大させる。原料組成物から得られる制振成形物は、加熱及び加圧処理されている。この製造方法によると、母材を構成する分子を絡み合いのない状態から絡み合った状態に移行することができると考えられる。従って、母材中に双極子として存在する活性成分が母材を構成する分子に接触し易くなり、双極子と分子との接触によって振動エネルギーが消費され易くなると考えられる。従って、十分な制振性能を得ることができる。
加圧処理による圧力を一定にした場合、加熱処理における温度が増大するほど、制振性能を示す損失係数（損失正接）は増大する。従って、加熱及び加圧処理する際、温度を変化させることによって、異なる制振性能を有する制振成形物を得ることができる。つまり、原料組成物の配合を変えることなく、加熱及び加圧処理によって異なる制振性能を有する制振成形物を得ることができる。このため、要求される制振性能を有する制振成形物を容易に製造することができる。
原料組成物を溶媒キャスト法によって成形した場合、さらに、原料成形物に対しプレス加工法によって成形、加熱及び加圧処理が施される。この製造方法によると、溶媒キャスト法から十分な制振性能を有する制振組成物を容易に製造することができる。
また、原料組成物をロール混練法によって製造した場合、さらに、原料組成物に対しプレス加工法によって成形、加熱処理及び加圧処理が施される。この製造方法によると、ロール混練法によって製造された原料組成物を容易に成形できるとともに、ロール混練法から十分な制振性能を有する制振組成物を容易に製造することができる。
本実施形態の製造方法によって製造された制振成形物は、拘束型制振シート、あるいは非拘束型制振シートとして利用することができる。
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）
ポリ塩化ビニル７重量部、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）（サンセラーＤＺ、三新化学工業（株）製）３重量部、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）９０重量部を攪拌機で混合し、原料組成物を調製した。原料組成物を溶媒キャスト法によってシート状に成形し、制振成形物の前駆体を得た。制振成形物の前駆体をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１００℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（実施例２）
実施例１と同様にして得られた制振成形物の前駆体をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１２０℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（実施例３）
実施例１と同様にして得られた制振成形物の前駆体をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１４０℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（実施例４）
実施例１と同様にして得られた制振成形物の前駆体をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１６０℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（実施例５）
実施例１と同様にして得られた制振成形物の前駆体をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１７０℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（実施例６）
ポリ塩化ビニル７０重量部、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）（サンセラーＤＺ、三新化学工業（株）製）３０重量部をロール混練機に投入し、温度１７０℃で１０分間混練し、原料組成物を調製した。原料組成物をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１００℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（実施例７）
実施例６と同様にして得られた原料組成物をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１２０℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（実施例８）
実施例６と同様にして得られた原料組成物をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１４０℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（実施例９）
実施例６と同様にして得られた原料組成物をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１６０℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（実施例１０）
実施例６と同様にして得られた原料組成物をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１７０℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（実施例１１）
実施例６と同様にして得られた原料組成物をプレス機にセットし、圧力７８４５ｋＰａ、温度１８０℃の条件で５分間プレス加工を行い、制振成形物を得た。
（比較例１）
実施例１と同様に原料組成物を調製し、溶剤キャスト法でシート状に成形した。
上記実施例１〜１１、及び比較例１で得られた制振成形物を３５×５ｍｍの寸法に切断し、損失正接（ｔａｎδ）測定用の試験片とした。
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、これらの試験片の損失正接（ｔａｎδ）を測定した。この場合、試験片の温度を連続的に増大させ、試験片を加振させた状態で損失正接（ｔａｎδ）が測定される。本実施形態では、加振の周波数を１０Ｈｚとして、−３０〜１５０℃の温度範囲で、損失正接（ｔａｎδ）の最大値を求めた。
実施例１〜１１、及び比較例１の測定結果を表１及び図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１１では比較例１に対し、損失正接（ｔａｎδ）が高い値を示し、制振性能が向上している。
図１に示すように、実施例１〜実施例５では、温度が増大するほど、損失正接（ｔａｎδ）の値は増大する。また、実施例６〜実施例９においても、温度が増大するほど、損失正接（ｔａｎδ）の値は増大する。
なお、実施形態は次のように実施することもできる。
制振成形物の製造方法において、例えばポリ塩化ビニルエマルジョン等の母材のエマルジョンを溶媒で希釈する等してから活性成分と混合して原料組成物を調製してもよい。
【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加熱及び加圧処理時の温度と損失正接との関係を示したグラフである。
【図１】
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【国際調査報告】
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