(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡させてなる多孔質材料を含んでなる振動減衰材であって、
該多孔質材料の、〔発泡後の体積／発泡前の体積〕として定義される発泡倍率が１．２以上５未満であり、
該多孔質材料が相対的に軟質の、多孔質構造を有する連続相と、
該連続相中に分散された相対的に硬質の分散質とを含んでなり、
該分散質が、該振動減衰材の目的とする使用温度より高い温度領域にガラス転移領域を有する樹脂よりなる微粒子若しくは繊維であるか又は無機の微粒子若しくは繊維であり、該連続相が、樹脂であって該振動減衰材の目的とする使用温度領域若しくはこれより低い温度領域にガラス転移領域を有するものであり、
該連続相の多孔質構造を形成する多数の孔が該多孔質材料の表裏の間で実質的に連通していないものである、
振動減衰材。
【請求項２】
多孔質構造を形成する孔の平均サイズが０．１〜５０μｍである、請求項１の振動減衰材。
【請求項３】
該多孔質材料が該分散質を５〜７０質量％含有するものである、請求項１又は２の振動減衰材。
【請求項４】
該分散質のアスペクト比が平均２以上である請求項１ないし３の何れかの振動減衰材。
【請求項５】
該分散質が、雲母、グラファイト、モンモリナイト、フェライト、チタン酸カリウム、層状酸化鉄、層状シリカ及び層状チタンよりなる群より選ばれるものである、請求項１ないし４の何れかの振動減衰材。
【請求項６】
該分散質が、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリ−tert−ブチルメタクリレート、ポリジシクロペンテニルアクリレート、ポリジシクロペンタニルメタクリレート、ポリメチルメタクリレートよりなる群より選ばれるものである、請求項１ないし５の何れかの振動減衰材。
【請求項７】
該連続相が、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルの共重合体、塩素化ポリオレフィン、ポリウレタン、合成ゴム、天然ゴム、ポリサルファイドポリマー、酢酸ビニル系ポリマー、及びポリビニルアルコール系ポリマーよりなる群より選ばれるものである、請求項１ないし６の何れかの振動減衰材。
【請求項８】
形状がシート状である、請求項１ないし７の何れかの振動減衰材。
【請求項９】
相対的に軟質の樹脂のエマルジョンに相対的に硬質の分散質を混合して分散させ、これを１．２〜５の発泡倍率で発泡させて硬化させることを特徴とする、振動減衰材の製造方法であって、該分散質が、該振動減衰材の目的とする使用温度より高い温度領域にガラス転移領域を有する樹脂よりなる微粒子若しくは繊維であるか又は無機の微粒子若しくは繊維であり、該連続相が、樹脂であって該振動減衰材の目的とする使用温度領域若しくはこれより低い温度領域にガラス転移領域を有するものである、製造方法。
【請求項１０】
該多孔質材料が該分散質を５〜７０質量％含有させるものである、請求項９の製造方法。
【請求項１１】
該相対的に硬質の分散質のアスペクト比が平均２以上である、請求項９又は１０の製造方法。
【請求項１２】
該分散質が、雲母、グラファイト、モンモリナイト、フェライト、チタン酸カリウム、層状酸化鉄、層状シリカ、及び層状チタンよりなる群より選ばれるものである、請求項９ないし１１の何れかの製造方法。
【請求項１３】
該分散質が、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリ−tert−ブチルメタクリレート、ポリジシクロペンテニルアクリレート、ポリジシクロペンタニルメタクリレート、ポリメチルメタクリレートよりなる群より選ばれるものである、請求項９ないし１２の何れかの製造方法。
【請求項１４】
該連続相が、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルの共重合体、塩素化ポリオレフィン、ポリウレタン、合成ゴム、天然ゴム、ポリサルファイドポリマー、酢酸ビニル系ポリマー、及びポリビニルアルコール系ポリマーよりなる群より選ばれるものである、請求項９ないし１３の何れかの製造方法。
【請求項１５】
該エマルジョンの粒子の平均粒径が０．８μｍ以上である、請求項９ないし１４の何れかの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動減衰材に関し、より詳しくは、質量則とは異なる新しい原理を用いた振動減衰材に関する。
【背景技術】
【０００２】
音その他の機械的な振動を遮音材・制振材によって遮断する場合、遮音材・制振材としては、鉛のような比重の大きい材料よりなる厚みの大きいものとするほど効果的である。このことは、質量則を用いた遮音・制振として知られている。遮音の場合、遮音材の質量が大きくなると用途が限定されるが、軽くて遮音効果のある材料は存在しないと、これまで考えられてきた。遮音方法としては、音響や機械的振動による騒音の一部を、高分子材料の内部で熱エネルギーに変換して減衰させることによって抑制する防振（制振）技術が、従来から知られている。初期には、片状黒鉛鋳鉄や片状の黒鉛を分散している組織が、振動を減衰する特性を有することが知られていた。その後、防振（制振）技術は、工業的に注目されるようになり、種々の原理に基づく防振合金が開発され、更に、防振ゴムも開発されて、防振材料として実用化されるに至っている。また、それらの利用分野は、建築材料（防音壁を構成する材料）、各種産業分野、例えば家電製品、ＯＡ機器、自動車、鉄道等の輸送関連、土木関連等へと拡大し、需要が高まっている。
【０００３】
このような背景において、高分子材料の粘弾性を利用して、軽量で簡易な防振材料を提供するための研究が精力的になされている。それらの技術の主たるものは、ポリマー特にエラストマーをマトリックスとし、これに添加剤として有機低分子や無機フィラーを加えることにより、制振作用を得ようとするものである。それらは、防振のメカニズムにより以下のように分類できる。
【０００４】
（１）例えばポリエステル樹脂に鋳鉄粉末等の無機充填材を入れたもの等のように、ポリマーとフィラー等の添加剤の摩擦効果によるもの、（特許文献１〜３参照）。
（２）例えばポリ塩化ビニルにフタル酸エステル等を加えたもの等のように、ポリマーのガラス転移温度を有機添加剤で調節したもの（特許文献４及び５参照）。
（３）ポリマーの誘電率を添加剤で調節したもの、例えば樹脂マトリックスにおける双極子モーメント量を増加させる活性成分を配合したもの（特許文献６参照）。
【０００５】
しかしこれらの技術は、ポリマー、特にエラストマーを主成分とし、これに前記制振機能を変化させる減衰付与剤を加えたものであり、制振機能のパラメータとなる貯蔵弾性率及びｔａｎδの大きさが不十分であるか、ガラス転移温度が狭く実用の温度範囲を持たない等の不都合があった。更に、減衰性付与材がポリマーマトリックスからブリードアウトし、経時的安定性がよくないという問題もあった。
【０００６】
他方、質量則や粘弾性による制振方法を越えるものを求めて圧電を利用した制振材料が提案されている。例えば、導電性物質と半導電性物質の群から選ばれた少なくとも１種の物質と圧電セラミックスを用いインピーダンス整合条件に沿ったものとしたことを特徴とする組成物が試みられている（特許文献７参照）。また、圧電性微粒子と導電性又は半導電性微粒子の径を所定の範囲とすることによる制振効果の改善の試みや（特許文献８参照）、マトリックス樹脂中に圧電粒子と弾性黒鉛体粒子とを混合することによる制振効果の改善の試みがある（特許文献９参照）。
【０００７】
しかし、圧電を利用したこれらの試みも、実際に使用する制振材料のサイズではその設計が難しく、またポリマーの添加によって圧電フィラーの効果が低下するという欠点や、重いという欠点があった。例えば、熱可塑性樹脂、合成ゴム等の高分子材料にチタン酸バリウム等の充填材を複合させた可撓性圧電体の電気−機械変換効率は、複合前の圧電セラミックスに比べ、数分の１になる（非特許文献１参照）から、質量則や粘弾性に依存しない制振は不可能であった。
【０００８】
それらの欠点を無くすため、圧電分散型有機系複合制振材料が開発された（特許文献１０参照）。しかしながら、有機系複合材料のフィラーがランダムに配合されているため、その性能の再現性に問題がある。
【０００９】
また、上記とは異なったアプローチに基づく試みとして、水素結合をする基又はπ電子の電子間力により相互に結合する環状構造を有し、且つ当該結合（共有結合より弱い）による連続体を形成する材料を用いるものなどの改良の努力がなされている（特許文献１１参照）。しかしながら、それらの電気的な結合力は、構造の安定化や構造形成に寄与するが、制振にはあまり寄与せず、やはり質量則や、粘弾性によるエネルギー損失を超えた制振性能を得ることは困難であった。
【００１０】
また制振材料の軽量化には、多孔質の材料が用いられるが、単なる発泡体やガラスウールのような繊維集合体は、吸音性はよいが遮音性に劣るという欠点がある。
【００１１】
アクチュエーターを用いた逆位相による振動制御は効果が高く、よく用いられているが（特許文献１２〜１４参照）、スピーカーや振動発生回路等の装置が必要となり、大掛かりにならざるを得ない。
【００１２】
また、産業機械や店舗、施設等の機器、交通量の多い道路、橋梁、鉄道等から発生する低周波音が、以前から問題となっている。低周波音は、家屋の建具等の振動のような物理的な問題のほか、心理的、生理的には、不眠、不安、頭痛等を誘発させることが指摘されてきた。わが国では１００Ｈｚ以下程度の範囲が低周波音として検討対象とされ、発生防止及び遮音のための研究が進められている。しかしながら、質量則による遮音効果は振動の周波数の低下と共に低下するため遮音材による遮音は難しく、一旦発生した低周波音を遮音するには、より高周波数の音波に比して、一層重く厚い遮音材を用いる必要がある。このため、薄く軽い材料で１００Ｈｚ以下の音波に対し実質的な遮音性を有するものは、これまで存在しなかった。
【００１３】
このような状況において、騒音低減材料に対する社会的要求は、種々の騒音を発生する機器類の家庭内外での利用が広がるにつれて増大し、その性能に対する要求レベルも高まっている。従って、従来にはない振動減衰性能を持った材料の開発が望まれている。特に、吸音、遮音及び制振という、異なったタイプの振動減衰のために多目的に用いることができる、質量則に依存することのない、従って重くない振動減衰材が求められている。また、近年特に注目されている低周波数側の音については、これを効果的に遮音できる、軽くて薄い実用性のある遮音材が求められている。
【特許文献１】特開平６−２９５１８２号公報
【特許文献２】特開平１０−２６６３９０号公報
【特許文献３】特開平９−２４２４６１号公報
【特許文献４】特開平６−１５５６６６号公報
【特許文献５】特開平６−２７９６４５号公報
【特許文献６】特開平９−３０２１３９号公報
【特許文献７】特開平５−２４０２９８号公報
【特許文献８】特開平６−１２６９０９号公報
【特許文献９】特開平６−８５３４６号公報
【特許文献１０】特開平１１−６８１９０号公報
【特許文献１１】特開２００２−１４６２０３号公報
【特許文献１２】特開平７−２６７８４号公報
【特許文献１３】特開平６−１５８７４７号公報
【特許文献１４】特開平８−６１００３号号公報
【非特許文献１】「セラミックコンポジット」、（社）日本セラミックス協会編、培風館、第２０〜２４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、吸音、遮音、制振、振動絶縁等、種々の振動を減衰させるために使用することのできる、質量則に基づかない振動減衰材であって、振動を、特に低周波数の音を取り分け効果的に減衰させることのできる振動減衰材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上記目的のために種々の材料を作成して検討を重ねたところ、硬質の微粒子を分散させて含有する発泡体である多孔質材料のうちに、優れた振動減衰作用を有するものがあることを見出した。本発明は、この知見に基づき、更に検討を重ねて完成させたものである。すなわち、本発明は以下を提供する。
【００１６】
（１）発泡させてなる多孔質材料を含んでなる振動減衰材であって、
該多孔質材料の、〔発泡後の体積／発泡前の体積〕として定義される発泡倍率が１．２以上５未満であり、
該多孔質材料が相対的に軟質の、多孔質構造を有する連続相と、
該連続相中に分散された相対的に硬質の分散質とを含んでなり、
該連続相の多孔質構造を形成する多数の孔が該多孔質材料の表裏の間で実質的に連通していないものである、
振動減衰材。
（２）多孔質構造を形成する孔の平均サイズが０．１〜５０μｍである、上記１の振動減衰材。
（３）該分散質が、該振動減衰材の目的とする使用温度より高い温度領域にガラス転移領域を有する樹脂よりなる微粒子若しくは繊維であるか又は無機の微粒子若しくは線維であり、該連続相が、樹脂であって該振動減衰材の目的とする使用温度領域若しくはこれより低い温度領域にガラス転移領域を有するものである、上記１又は２の振動減衰材。
（４）該多孔質材料が該分散質を５〜７０質量％含有するものである、上記１ないし３の何れかの振動減衰材。
（５）該分散質のアスペクト比が平均２以上である上記１ないし４の何れかの振動減衰材。
（６）該分散質が、雲母、グラファイト、モンモリナイト、フェライト、チタン酸カリウム、層状酸化鉄、層状シリカ及び層状チタンよりなる群より選ばれるものである、上記１ないし５の何れかの振動減衰材。
（７）該分散質が、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリ−tert−ブチルメタクリレート、ポリジシクロペンテニルアクリレート、ポリジシクロペンタニルメタクリレート、ポリメチルメタクリレートよりなる群より選ばれるものである、上記１ないし６の何れかの振動減衰材。
（８）該連続相が、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルの共重合体、塩素化ポリオレフィン、ポリウレタン、合成ゴム、天然ゴム、ポリサルファイドポリマー、酢酸ビニル系ポリマー、及びポリビニルアルコール系ポリマーよりなる群より選ばれるものである、上記１ないし７の何れかの振動減衰材。
（９）形状がシート状である、上記１ないし８の何れかの振動減衰材。
（１０）相対的に軟質の樹脂のエマルジョンに相対的に硬質の分散質を混合して分散させ、これを１．２〜５の発泡倍率で発泡させて硬化させることを特徴とする、振動減衰材の製造方法。
（１１）該分散質が、該振動減衰材の目的とする使用温度より高い温度領域にガラス転移領域を有する樹脂よりなる微粒子若しくは繊維であるか又は無機の微粒子若しくは線維であり、該連続相が、樹脂であって該振動減衰材の目的とする使用温度領域若しくはこれより低い温度領域にガラス転移領域を有するものである、上記１０の製造方法。
（１２）該多孔質材料が該分散質を５〜７０質量％含有させるものである、上記１０又は１１の製造方法。
（１３）該相対的に硬質の分散質のアスペクト比が平均２以上である、上記１０ないし１２の何れかの製造方法。
（１４）該分散質が、雲母、グラファイト、モンモリナイト、フェライト、チタン酸カリウム、層状酸化鉄、層状シリカ、及び層状チタンよりなる群より選ばれるものである、上記１０ないし１３の何れかの製造方法。
（１５）該分散質が、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリ−tert−ブチルメタクリレート、ポリジシクロペンテニルアクリレート、ポリジシクロペンタニルメタクリレート、ポリメチルメタクリレートよりなる群より選ばれるものである、上記１０ないし１４の何れかの製造方法。
（１６）該連続相が、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルの共重合体、塩素化ポリオレフィン、ポリウレタン、合成ゴム、天然ゴム、ポリサルファイドポリマー、酢酸ビニル系ポリマー、及びポリビニルアルコール系ポリマーよりなる群より選ばれるものである、上記１０ないし１５の何れかの製造方法。
（１７）該エマルジョンの粒子の平均粒径が０．８μｍ以上である、上記１０ないし１６の何れかの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成になる本発明によれば、質量則に依存することなく高い遮音効果を得ることができる。取り分け、これまで重く厚い材料を用いる以外には遮音することが困難であった低周波音に対して、本発明によれば極めて軽く薄い材料でありながら顕著な遮音効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明において、「多孔質材料」は、分散質を分散させた状態で含有する樹脂エマルジョンを発泡させて成形したものであるのが好ましく、このための樹脂としてはガラス転移領域が、振動減衰材の目的とする使用温度領域又はそれより低い温度領域にあるものが好ましい。このためには、これまで知られている種々の樹脂から、遮音すべき対象及びそれが置かれた環境に対応して、振動減衰材の目的とする使用温度を勘案して選択すればよい。用い得る候補樹脂として、例えば、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルの共重合体、塩素化ポリオレフィン、ポリウレタン、合成ゴム、天然ゴム、ポリサルファイドポリマー、酢酸ビニル系ポリが挙げられるが、これらに限定されない。用いる樹脂エマルジョンとしては、エマルジョン粒子の平均粒径が０．８μｍ以上のものが好ましい。
【００１９】
樹脂の発泡は、加熱によってガスを発生して発泡するタイプの発泡剤を用いて行ってもよく、また機械発泡によって行ってもよい。何れの場合も、発泡倍率が、１．２〜５の範囲に入るように調整するのが好ましく、２〜３の範囲に調整するのがより好ましい。ここに、「発泡倍率」は、〔発泡後の体積／発泡前の体積〕として定義される値である。
【００２０】
多孔質材料の製造は、例えば、樹脂エマルジョン及びこれに含有させる分散質に、発泡剤を加え、これを機械発泡させ、所望の発泡倍率になるように発泡させた上で発泡を停止し、適当な形状に保って加熱乾燥（例えば１５０℃で１０分間）させることによって行うことができる。発泡剤としては、機械発泡に慣用されるものを適宜用いればよい。例えば石鹸系の発泡剤、ステアリン酸アンモニウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム等が挙げられる。また、機械発泡後に樹脂エマルジョン表面の泡を消すには、所望により慣用の消泡剤を用いることができる。消泡剤としては、シリコン樹脂系のものが種々市販されている（例：ＢＹＫ−８０２０、ＢＹＫ−８０７０、共にビックケミー・ジャパン製）から、それらを適宜使用すればよい。
【００２１】
連続相よりも硬質の分散質を含んだ原料を発泡させるに当たり、発泡倍率をこの範囲内におさめることにより、連続相の多孔質構造を形成する多数の孔の相互間の連通の程度が低く抑えられ、シート状に成形された多孔質材料の多数の孔が、当該材料の表裏の間で実質的に連通していない状態が作り出される。ここに、「表裏の間で実質的に連通していない」とは、全く連通しないことを意味するのではなく、シート状に成形された多孔質材料を水平に保持しこれに上から約５０ｍＬの水をかけたときに、水がシートを直ちに（少なくとも１０秒以内に）は裏面へ通過しない状態をいう。音波の伝播は瞬時に起こるため、水を直ちに通過させることのないシートであれば、音波の伝播の時間スケールで見る限りでは、多孔質材料の多数の孔が材料の表裏の間で実質的に連通していないということができるからである。これに対し、「実質的に連通している状態」のシートでは、同様に操作したとき水は直ちに（少なくとも１０秒以内に）裏面に達し、次いで流れ落ちる。
【００２２】
本発明において、分散質について「アスペクト比」というときは、分散質の微粒子又は線維の長手寸法／最短寸法をいう。最短寸法は、例えば繊維ではその巾（径）、板状微粒子では、その厚みがこれに相当する。本発明において、分散質のアスペクト比は、大きい方が有利である。アスペクト比は、少なくとも２以上であることが好ましく、より好ましくは１０以上、更に好ましくは２０以上である。上限は特になく、７００、８００、１０００、又はこれより大きくてもよい。
【００２３】
分散質は、連続相より硬質の材料であれば、有機、無機何れのものも用いることができる。無機材料の分散質の場合は、連続相を構成する樹脂エマルジョンを発泡させるに先立って混合して分散させればよい。有機材料の分散質の場合は、分散質が混合前から微粒子状又は繊維状の形態である場合は、無機材料の分散質と同様に、連続相を構成する樹脂を発泡させるに先立って混合して分散させればよい。有機材料の分散質が、連続相より硬質の樹脂の構成材料たるモノマーである場合には、第１段階として連続相を構成する樹脂を（例えば乳化重合で）製造しておき、第２段階としてこれに当該モノマーを添加して（例えば乳化させつつ）重合させるという２段階重合によって、連続相を構成する樹脂と、これより硬質の樹脂微粒子との混合物を製造し、これを発泡、成形して多孔質材料とすればよい。また、２段階重合によって製造した、連続相を構成する樹脂と、これより硬質の樹脂微粒子との混合物に、更に無機材料の分散質を添加、混合した上で、発泡、成形して多孔質材料としてもよい。
【００２４】
本発明において好ましく用いられる分散質のうち、無機微粒子の具体例としては、雲母、グラファイト、モンモリナイト、フェライト、チタン酸カリウム、層状酸化鉄、層状シリカ、及び層状チタン等が挙げられる。また、無機繊維としては、ホウ酸アルミニウム、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられる。雲母には種々のアスペクト比のものが知られており、例えば、２５程度、又はこれ以下のものから、１０００程度のものまで入手可能であり、本発明に好適に用いることができる。
【００２５】
分散質に比して硬質の樹脂を分散質として連続相を形成する樹脂に添加混合して使用する場合、それら硬質の樹脂は、通常の使用温度で硬さを維持できるよう、ガラス転移領域が、振動減衰材が目的とする使用温度領域より高い温度領域にあることが好ましく、通常は１００℃以上であることがより好ましい。そのような樹脂の例としては、ポリアクリロニトリル（１０５℃）、ポリスチレン（１００℃）、ポリシクロヘキシルメタクリレート（６６℃）、ポリ−tert−ブチルメタクリレート（１０７℃）、ポリジシクロペンテニルアクリレート（１２０℃）、ポリジシクロペンタニルメタクリレート（１７０℃）、ポリメチルメタクリレート（１０５℃）等が挙げられる（括弧内は、それぞれの典型的なガラス転移領域）。
【００２６】
有機の分散質となる硬質の樹脂を、多孔質材料の連続相を形成させるための樹脂を得る重合（例えば乳化重合）に続いて２段階重合で同じ系内で重合により生成させる場合は、有機の分散質を形成するモノマーとしては、振動減衰材の目的とする使用温度範囲に応じて、これより高い温度範囲にガラス転移領域を有するポリマー樹脂を与えるモノマーを使用する。例えば重合してガラス転移温度が５０℃以上のポリマー樹脂を与えるものが好ましく、１００℃以上のポリマー樹脂を与えるものがより好ましい。好ましいモノマーの例としては、アクリロニトリル、スチレン、シクロヘキシルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、メチルメタクリレート等が挙げられる。
【００２７】
本発明において連続相を構成する材料である樹脂としては、乳化重合により製造した樹脂エマルジョンものが好適に用いられる。そのような樹脂エマルジョンの例としては、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルの共重合体エマルジョン、塩素化ポリオレフィンエマルジョン等が挙げられるがこれらに限定されず、当業者に知られた種々の樹脂を適宜所望により用いてよい。乳化重合に際しては、例えば、分子中に、樹脂側との共有結合に関わる炭素−炭素二重結合等と界面活性を与える親油性部分及び親水性部分とを有する乳化剤（一般に「反応性乳化剤」と呼ばれる。）を好適に用いることができる。反応性乳化剤の例としては、反応型陰イオン界面活性剤（ラテムルＳ−１８０、花王製）、アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム（エレミノールＪＳ−２、三洋化成工業製）、メタクリル酸ＡＯＡ硫酸エステルナトリウム塩（エレミノールＲＳ−３０、三洋化成工業製）等が、典型的なものとして挙げられる。
【００２８】
本発明において多孔質材料を構成する連続相は、本発明の目的を妨げない限り、粘弾性物質、中空フィラー、チタン酸バリウム、チタン酸バリウム鉛、フェライト等の圧電体、誘電体、磁性体その他を更に含有してもよい。
【００２９】
本発明の振動減衰材は、特に低周波側に対する優れた振動減衰（遮音）性を備えており、シートやフィルム等形態の、薄く軽量の優れた遮音材として使用できる。シートやフィルムの形態とするときは、達成しようとする遮音効果の大きさに応じて厚みは適宜でよいが、例えば３ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍなどとしてよく、これ以下であってもよい。特に、低い周波数の音、例えば１００Ｈｚ又はこれ以下の周波数の音に対しては、厚みが６５０μｍまでの範囲で厚みの減少に伴う効果の上昇が起こることが確認されているから（実施例参照）、１ｍｍより薄いシート（フィルム）とすることには、実益がある。また、本発明の振動減衰材は、シート（フィルム）の形態の場合、複数枚を層状に重ねて用いてもよく、それにより、各シート（フィルム）による遮音効果を加算した遮音効果が得られる。各シート（フィルム）をごく薄く軽いものとすることができるため、複数枚を重ねても全体として従来のものより薄く軽く且つ優れた性能を有する遮音材を得ることができる。
【００３０】
本発明の振動減衰材による遮音のメカニズムはまだ解明されていない。理論に拘束されることは意図しないが、本発明の振動減衰材が音波を受けたとき、多孔質材料が有する多数の孔内に突出したアスペクト比２以上の相対的に硬質の分散質が、これを支持する相対的に軟質の連続相とは異なった様式で振動し、特にある部分を支点に孔内で振動することによって、もとの音波の振動とは逆位相の成分を含んだ音波を二次的に生じ、これがもとの音波振動を部分的に打ち消すという可能性が考えられる。
【実施例】
【００３１】
以下実施例を参照して本発明を更に具体的に説明するが、本発明がそれらの実施例に限定されることは意図しない。以下において量を示す「部」は質量部を表す。
〔実施例１〕
（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルの共重合体エマルジョン中で共重合体の１０質量％のメチルメタクリレートを添加して重合させることによる２段階重合エマルジョン（ＬＣ−６５２５ＳＰ、高圧ガス工業製）（エマルジョン平均粒径０．８μｍ）１００部に、発泡剤として３５％のジアルキルスルホコハク酸ナトリウム水溶液（ペレックスＴＡ、花王製）４部を加え、発泡倍率が３となるように機械発泡させ、シート状にして１５０℃で１０分間乾燥させて、１ｍｍ厚の多孔質材料を得た。孔の平均径は約５μｍであった。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注いで１０秒間観察したが、水はシートの裏面に到達しなかった。
【００３２】
〔実施例２〕
実施例１で用いたのと同じエマルジョン１００部に、発泡剤として３３％のステアリン酸アンモニウム水溶液（ＤＣ−１００Ａ、サンノプコ製）４部、及び雲母（ＰＤＭ−５Ｂ、アスペクト比２５、トピー工業株式会社）５０部を加え、発泡倍率が３になるように機械発泡させ、シート状にして１５０℃にて１０分間乾燥させて、１ｍｍ厚の多孔質材料を得た。孔の径は約１５〜４５μｍの範囲に分布していた。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注いで１０秒間観察したが、水はシートの裏面に到達しなかった。
【００３３】
〔実施例３〕
実施例１で用いたのと同じエマルジョン１００部に、発泡剤として３５％ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム水溶液２部、３３％のステアリン酸アンモニウム水溶液２部、及び雲母（アスペクト比１０００）５０部を加え、発泡倍率が３となるように機械発泡させ、シート状にして１５０℃で１０分間乾燥させて、１ｍｍ厚の多孔質材料を得た。孔の径は、２０〜６０μｍの範囲に分布していた。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注ぎ、１０秒間観察したが、水はシートの裏面に到達しなかった。
【００３４】
〔実施例４〕
実施例１で用いたのと同じエマルジョン１００部に、発泡剤として３５％のジアルキルスルホコハク酸ナトリウム水溶液４部、雲母（アスペクト比２５）３０部、及びチタン酸バリウム（アスペクト比２５）２０部を加え、発泡倍率が３となるように機械発泡させ、シート状にして１５０℃で１０分間乾燥させて、１ｍｍ厚の多孔質材料を得た。孔の径は、１５〜３０μｍの範囲に分布していた。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注ぎ１０秒間観察したが、水はシートの裏面に到達しなかった。
【００３５】
〔実施例５〕
実施例１で用いたのと同じエマルジョン１００部に、発泡剤として３５％の２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシメチルイミダゾリニウムベタイン水溶液、及び雲母（アスペクト比２５）５０部を加え、発泡倍率が３となるように機械発泡させ、シート状にして１５０℃で１０分間乾燥させて、１ｍｍ厚の多孔質材料を得た。孔の径は、５〜１５μｍの範囲に分布していた。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注ぎ１０秒間観察したが、水はシートの裏面に到達しなかった。
【００３６】
〔実施例６〕
塩素化ポリオレフィンエマルジョン（スーパーミクロンＥ−７２３、日本製紙ケミカル製）１００部に、発泡剤として３５％のジアルキルスルホコハク酸ナトリウム水溶液４部、及び雲母（アスペクト比２５）３０部、及びチタン酸カリウム（アスペクト比２５）２０部を加え、発泡倍率が３となるように機械発泡させ、シート状にして１５０℃で１０分間乾燥させて、１ｍｍ厚の多孔質材料を得た。孔の径は１５〜３０μｍの範囲に分布していた。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注ぎ１０秒間観察したが、水はシートの裏面に到達しなかった。
【００３７】
〔実施例７〕
実施例１で用いたのと同じエマルジョン１００部に、熱可塑性プラスチックマイクロスフェア（外径３０μｍ）４部を加え、マイクロスフェア間に気泡を残すように約２の発泡倍率で発泡させ、シート状にし１５０℃で１０分間乾燥させて、２ｍｍ厚の多孔質材料を得た。孔の径は約０．１μｍであった。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注ぎ１０秒間観察したが、水はシートの裏面に到達しなかった。
【００３８】
〔実施例８〕
（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルの共重合体エマルジョン中で共重合体の１０質量％のメチルメタクリレートを添加して重合させることによる２段階重合エマルジョン（ＬＣ−６５２５ＳＰＬ、高圧ガス工業製）（エマルジョン平均粒径１．１μｍ）１００部に、発泡剤として３５％のジアルキルスルホコハク酸ナトリウム水溶液（ペレックスＴＡ、花王製）４部を加え、発泡倍率が３となるように機械発泡させ、シート状にして１５０℃で１０分間乾燥させて、１ｍｍ厚の多孔質材料を得た。孔の平均径は約５μｍであった。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注いで１０秒間観察したが、水はシートの裏面に到達しなかった。
【００３９】
〔比較例１〕
（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルの共重合体エマルジョン（ＬＣ−６５２５、高圧ガス工業製）１００部に、発泡剤として３５％のジアルキルスルホコハク酸ナトリウム水溶液４部を加え、発泡倍率が５となるように機械発泡させ、シート状にして１２０℃で１２時間乾燥させて、１ｍｍ厚の多孔質材料を得た。孔の平均径は約１０μｍであった。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注いだところ、水は直ちにシートを通過した。
【００４０】
〔比較例２〕
比較例１で用いたのと同じエマルジョン１００部に、発泡剤として３５％のジアルキルスルホコハク酸ナトリウム水溶液４部、及び炭酸カルシウム５０部を加え、発泡倍率が５となるように機械発泡させ、シート状にして１５０℃で１０分間乾燥させて、１ｍｍ厚の多孔質材料を得た。孔の平均径は約５５μｍであった。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注いだところ、水は直ちにシートを通過した。
【００４１】
〔比較例３〕
比較例１で用いたのと同じエマルジョン１００部に、熱可塑性プラスチックマイクロスフェア（外径３０μｍ）４部を加え、気泡を含まないようにしてシート状にし１５０℃で１０分間乾燥させて、１ｍｍ厚の多孔質材料を得た。このシートを水平に保持して上から５０ｍＬの水を注ぎ１０秒間観察したが、水はシートを通過しなかった。
【００４２】
〔比較例４〕
個々の気泡が相互に独立しており連通していない発泡ポリエチレン（カルプ材、（株）タイセイ製）（発泡倍率は約９）。
【００４３】
〔性能評価〕
１．動的粘弾性の評価
動的粘弾性スペクトロメーターＤＭＳ１００（セイコーインスツルメンツ）を用いて、動的粘弾性を０．１Ｈｚにて測定した。測定サンプルは、実施例及び比較例の各振動減衰材の１ｍｍ厚のシートを、長さ３０ｍｍ、幅１０ｍｍに切り出して用いた。
【００４４】
２．遮音性の評価
＜遮音効果測定装置等＞
図１及び２に示すように、６０ｃｍ×６０ｃｍで厚み１ｃｍのスレート板を衝立１として台２に立て、中心線上に、１０ｃｍ×１０ｃｍ角の窓４（図１に破線で示されている）を、その底辺が台の面から１０ｃｍの高さとなるように設けた。衝立１の中心線に沿ってその前後各面から各２．５ｍｍ離した状態で、それぞれマイク５、６を、窓の中心と同じ高さとなるように紐７、８で吊り下げた。マイク２の後方にスピーカー９（Multimedia Speaker、周波数特性：３０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ、サンワサプライ株式会社製）を設置した。音源として、日本オーディオ協会のAUDIO TEST CD-1を用いた。騒音計としては、アズワン株式会社のデジタル騒音計（ＳＭ−３２５）を２台用いた。該騒音計の測定可能な周波数領域は、３１．５Ｈｚ〜８ｋＨｚ、分解能は、０．１ｄＢである。測定レンジはＭｅｄ（５０〜１００ｄＢ）を用いた。
【００４５】
〔振動減衰材〕
試験すべき振動減衰材１５は、何れも、窓４を十分覆う大きさのやや縦長の長方形とし、衝立１の前側表面において、窓４の直ぐ上方に上部のみを貼り付けてぶら下げることにより、窓の全体を衝立１の前側表面上で覆った。
振動減衰材１５として実施例１〜８及び比較例１〜４のものにつき、各種の周波数の音波について試験した。また、実施例２の多孔質材料を厚み６５０μｍ、８５０μｍ、１０００μｍ及び２０００μｍのシートに成形し、１００Ｈｚでの遮音性を評価した。また実施例２の多孔質材料については、更に１２００μｍの厚みのシートに成形したものにつき、１００Ｈｚ〜５０００Ｈｚにわたって、種々の波長での、垂直入射吸音率を測定した。
【００４６】
３．評価結果
表１に、実施例及び比較例の各サンプルの制振性の指標として、動的粘弾性の測定結果ｔａｎδを示す。
【００４７】
【表１】
0004550703.tif 000002
【００４８】
表１より明らかなとおり、比較例１〜３のシートに比して、実施例１〜６のシートでは、ｔａｎδの値が大きく、従って振動減衰作用に優れ、特に実施例２〜６において顕著である。また実施例８より明らかなように、エマルジョンの粒径が大きいものでは、大きなｔａｎδの値が得られた。
【００４９】
表２に、２５０Ｈｚにおける実施例及び比較例の各シート及び３ｍｍ厚スレート板の遮音性測定結果を、それぞれ示す。
【００５０】
【表２】
0004550703.tif 000003
【００５１】
表２に示すように、２５０Ｈｚでは、比較例１、２及び４の各シートの遮音性に比べて、実施例の各シートは著しく高い遮音性を示している。しかも、実施例の各シートは、はるかに面密度の高い比較例４のシート及び３ｍｍ厚スレート板に比較しても、格段に大きな遮音性を示している。これは質量則による予測からは全く予測できない結果であり、実施例のシートが、遮音材の質量以外の要因によって遮音性を表すことをしている。
【００５２】
表３に、実施例及び比較例の各サンプルの１００Ｈｚにおける遮音性測定結果を示す。
【００５３】
【表３】
0004550703.tif 000004
【００５４】
表３に示すように、１００Ｈｚでも２５０Ｈｚのときと同様に、比較例１、２及び４の各シートの遮音性に比べて、実施例の各シートは著しく高い遮音性を示し、はるかに面密度の高い３ｍｍ厚スレート板に比較しても、格段に大きな遮音性を示している。このことは、２５０Ｈｚでの結果と同様、実施例のシートの際立った特徴を表している。
【００５５】
表４に、実施例２の多孔質材料において、６５０μｍ、８５０μｍ、１０００μｍ、及び２０００μｍの厚みのシートを作成し、１００Ｈｚでの遮音性測定をしたときの結果を示す。
【００５６】
【表４】
0004550703.tif 000005
【００５７】
表５に見られるように、本実施例で測定した６５０から２０００までのシート厚範囲において、面密度が小さいほどシートの遮音性は逆に増大し、６５０μｍ厚（面密度２２０ｇ／ｍ2）という薄さで７ｄＢという高い値を示している。この結果は、材料の遮音性の大きさについての機知の何れのメカニズムによっても説明不能である。
【００５８】
図３に、実施例２の多孔質材料よりなる１２００μｍ厚のシートについての垂直入射音吸収率の測定結果をグラフで示す。吸音率については、５００〜５０００Ｈｚにおいて効果が認められる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、軽く薄い振動減衰材として、機械設備等に直接適用して、また、吸音材及び遮音材として、取り分け比較的周波数の低い音波に対し特に効果の高い遮音材として、工場、商業施設、住宅、道路や鉄道周囲の柵、車両、航空機等に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】遮音効果測定装置の構成を示す正面概要図
【図２】遮音効果測定装置の構成を示す側面概要図
【図３】垂直入射音吸収率の測定結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００６１】
１＝衝立
２＝台
４＝窓
５＝マイク
６＝マイク
７＝紐
８＝紐
９＝スピーカー
１５＝遮音材
【図１】
0004550703.tif 000006
【図２】
0004550703.tif 000007
【図３】
0004550703.tif 000008