用於減振材料的樹脂組合物、減振材料和隔音部件的製作方法
2023-08-02 23:06:16
專利名稱：用於減振材料的樹脂組合物、減振材料和隔音部件的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於減振部件的組合物和由所述組合物通過成型製備的減振材料。本發明還涉及用所述減振材料製成的隔音部件，用於減少各種建築物如住宅、公寓、辦公樓和類似居住建築，高速公路、高架橋和鐵路軌道等各種結構物，運輸工具如汽車、鐵道車輛、船舶和飛機(包括直升機)，家用電器、辦公自動化裝置、工業機械、可移動產品等中產生的振動和噪音。
背景技術：
可用作吸收振動的減振材料有僅以層壓的形式附著在振動源上的非約束型減振材料，和層壓在振動源上且在不與振動源相接觸的一面上層壓抗變形的約束層的約束型減振材料。
使所述非約束型減振材料表現出減振性的主要因素是與材料的彈性有關的儲能模量(storage modulus)(E』)，因而所述非約束型減振材料主要由樹脂組分和金屬粉末或無機材料組成。但所述非約束型減振材料需要有一定的柔韌性使所述材料易於層壓在振動源上，因而在減振性能方面有限度。
另一方面，使約束型減振材料表現出減振性的主要因素是tanδ(＝E」/E』)(其中E」是與材料的粘性有關的損耗模量)。約束型減振材料主要由橡膠或樹脂和橡膠的混合物組成。但tanδ的上限為約1.0至約1.2，不是提供充分減振性的水平。為表現出更高的隔音性能需要具有更高減振性能的約束型減振材料。
作為用於減振材料的樹脂組合物，提出了高阻尼材料組合物，是在具有極性側鏈的基本聚合物材料如氯化聚乙烯中配合平均碳原子數20-50的氯化石蠟而得到的(JP-A-11-80562)。不過所得減振材料的tanδ限於約1.3至約1.5，未能表現出突出的減振性能。
另一方面，一般用作隔音材料的是有較大比重的金屬材料或無機材料，如鉛板(比重11.3)、摻有鐵粉的瀝青、混凝土、石膏板等。但這些隔音材料未能表現出高減振性能，在減振性和隔音性方面都不令人滿意。
本發明的目的是提供表現出高減振性和高隔音性的隔音部件，用於提供此部件的減振材料和用於形成所述減振材料的樹脂組合物。
發明內容
本發明第一種用於減振材料的樹脂組合物包含100重量份含氯熱塑性樹脂、和20至200重量份平均碳原子數12-16的氯化石蠟。所述含氯熱塑性樹脂的氯含量優選為20至70％(重)、更優選為30至70％(重)。所述氯化石蠟的氯化度優選為30至70％(重)、更優選35至65％(重)。
本發明第二種用於減振材料的樹脂組合物包含100重量份氯含量為20至70％(重)、優選20至65％(重)的含氯熱塑性樹脂和50至300重量份氯化度為30至70％(重)、優選30至65％(重)的平均碳原子數12-16的氯化石蠟與氯化度為30至70％(重)、優選30至65％(重)的平均碳原子數20-50的氯化石蠟的混合物(但其中前者的氯化石蠟的比例比後者的氯化石蠟的比例大)。
本發明第三種用於減振材料的樹脂組合物包含100重量份氯含量為30至50％(重)的含氯熱塑性樹脂和50至300重量份氯化度為30至50％(重)的平均碳原子數20-50的氯化石蠟與氯化度為50至70％(重)的平均碳原子數20-50的氯化石蠟的混合物。
所述第一至第三種用於提供減振材料的樹脂組合物還可包含50至200重量份增塑劑/100重量份所述含氯熱塑性樹脂。
所述第一至第三種用於提供減振材料的樹脂組合物還可包含1至20重量份松香化合物/100重量份所述含氯熱塑性樹脂。
本發明第四種用於減振材料的樹脂組合物包含100重量份氯含量為20至70％(重)的含氯熱塑性樹脂、50至300重量份氯化度為30至70％(重)的平均碳原子數12-50的氯化石蠟、和1至20重量份松香化合物。
用於提供減振材料的本發明樹脂組合物製成片狀、膜狀、板狀、棒狀、或塊狀等，從而得到減振材料。此減振材料用於提供隔音部件。
含氯熱塑性樹脂只要包含20至70％(重)的氯都適用於本發明。適用的含氯熱塑性樹脂的例子是氯乙烯樹脂、偏氯乙烯樹脂、氯乙烯-偏氯乙烯共聚物、氯乙烯樹脂與偏氯乙烯樹脂的共混物、氯化聚乙烯樹脂、氯化氯乙烯樹脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等。
所述含氯熱塑性樹脂的氯含量為20％(重)以下時，將導致減振性減弱，而如果氯含量超過70％(重)，所述樹脂則變硬而難以成型。
所述含氯熱塑性樹脂可含有最多5％(重)的除氯以外的取代基，如氰基、羥基、乙醯基、甲基、乙基、溴或氟。如果存在超過5％(重)的除氯以外的取代基，所述組合物可能表現出較低的減振性。所述含氯熱塑性樹脂優選是非晶形的、儲能模量低、因而損耗角正切值大。
所述第一種含氯熱塑性樹脂的氯含量優選為30至70％(重)，所述第三種含氯熱塑性樹脂的氯含量為30至50％(重)，所述第三種含氯熱塑性樹脂的氯含量為50至70％(重)。所述第二和第四種減振材料用樹脂組合物的氯含量為20至70％(重)。如果用於減振材料的樹脂組合物的氯含量太低，所得減振材料的減振性將降低，而如果所述氯含量過高，所述樹脂較硬而難以成型。
下面描述用於本發明的氯化石蠟。
雖然所述氯化石蠟可有支化的分子鏈結構，但理想的是直鏈氯化石蠟。所述氯化石蠟的平均碳原子數是數均的。
第一種用於減振材料的樹脂組合物的氯化石蠟的氯化度優選為30至70％(重)。第二至第四種用於減振材料的樹脂組合物的氯化石蠟的氯化度為30至70％(重)。氯化度太低導致減振性不足，而氯化度太高使所述氯化石蠟的相溶性低，可能導致滲出。所述氯化石蠟的氯化度與所述含氯熱塑性樹脂的氯含量越接近，所述石蠟的相溶性越高，所得減振性越高。
第一種用於減振材料的樹脂組合物的氯化石蠟的平均碳原子數為12～16。如果所述平均碳原子數太小，所述氯化石蠟將滲出，而如果所述數值太大，將不能獲得充分的減振性。所述氯化石蠟的量優選為20至200重量份、更優選50至150重量份/100重量份所述含氯熱塑性樹脂。所述氯化石蠟的量太少時，不能獲得充分的減振性，而存在量太大則有可能滲出。
第二種用於減振材料的樹脂組合物的氯化石蠟是平均碳原子數12-16的氯化石蠟與平均碳原子數20-50的氯化石蠟的混合物。前者與後者之比希望前者比例較高以在較高的溫度範圍內實現高減振性。
第三種用於減振材料的樹脂組合物的氯化石蠟是平均碳原子數20-50的相對廉價的石蠟。所述氯化石蠟的氯化度因所述含氯熱塑性樹脂的氯含量的不同而不同。在其中所述含氯熱塑性樹脂的氯含量為30至50％(重)的本發明第三種樹脂組合物的情況下，考慮到相溶性和減振性，所述第一種氯化石蠟的氯化度為30至50％(重)。氯化度為30至50％(重)的平均碳原子數為20至50的氯化石蠟單獨與所述含氯熱塑性樹脂混合時，所得減振材料的損耗角正切tanδ達到最大時的溫度(以下稱為「最大tanδ溫度」)低於0℃，因而tanδ值在現實中廣泛使用所述材料的室溫下一般較小，不能提供滿意的隔音性。我們發現此混合物再與氯化度為50至70％(重)的平均碳原子數20-50的第二種氯化石蠟混合得到的第三種樹脂組合物能在不降低tanδ值的情況下使最大tanδ溫度達到室溫附近。
第四種用於減振材料的樹脂組合物中的氯化石蠟的平均碳原子數為12至50，氯化度為30至70％(重)、優選30至65％(重)。
第二至第四種樹脂組合物中的全部氯化石蠟組分的比例為50至300重量份、優選100至250重量份/100重量份所述熱塑性樹脂。如果所述全部氯化石蠟組分的比例太低，將得到較低的減振性，而如果太高，則所述減振材料的機械強度和外形保持性降低。
本發明用於減振材料的樹脂組合物可根據需要摻入增塑劑、熱穩定劑、填料等。
可使用的增塑劑是常用於氯乙烯樹脂的那些，如鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二異壬酯等苯二甲酸增塑劑；磷酸三甲苯酯等磷酸酯增塑劑；偏苯三酸三2-乙基己酯等偏苯三酸酯增塑劑；環氧增塑劑；聚酯增塑劑等。植物油增塑劑也是理想的。苯二甲酸增塑劑用於抑制氯化石蠟滲出是理想的。這些增塑劑可單獨使用，或兩種以上組合使用。使用除苯二甲酸增塑劑以外的增塑劑，優選與苯二甲酸增塑劑組合使用。
所述增塑劑的用量為50至200重量份、優選60至180重量份、更優選100重量份/100重量份所述含氯熱塑性樹脂。在此用量範圍內使用時，所述增塑劑抑制氯化石蠟滲出而且對減振有作用。
對於氯含量高的材料而言，含氯熱塑性樹脂或氯化石蠟容易分解，因而希望在所述材料中摻入熱穩定劑以防止所述分解。適用的熱穩定劑是除鉛穩定劑之外常用於聚氯乙烯的那些。所述熱穩定劑的用量優選為1至20重量份/100重量份所述含氯熱塑性樹脂。
所述產品的透明度無嚴格要求時和所述組合物需要一些硬度的情況下，所述用於減振材料的樹脂組合物中可加入填料。適用的填料的例子是鐵粉、鋁粉、銅粉等金屬粉末；雲母、高嶺土、蒙脫石、二氧化矽、碳酸鈣、氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸鎂、結晶碳(石墨等)、蛭石等無機填料。這些填料可單獨使用，也可至少兩種組合使用。
所述填料的用量優選為100重量份以下/100重量份所述含氯熱塑性樹脂，因為存在過量的填料使所述減振材料的減振性降低。
要求所述產品的透明度時，在本發明樹脂組合物中摻入松香化合物。所用松香化合物可以是松香的金屬鹽、松香酯等。所述松香化合物的用量通常為1至20重量份/100重量份所述含氯熱塑性樹脂。如果此量低於1重量份，則所述化合物不能有效地改善透明度，而此量超過20重量份易使所述松香化合物凝集，可能損害透明度。光學特徵的指標霧度達到5以下時，所述材料的散射減小，有未受損傷的外觀，因而是理想的。特別理想的用於提供透明產品的是第四種樹脂組合物。
本發明樹脂組合物通過成型製成減振材料。所述減振材料的形狀無特殊限制，但可以是片狀、板狀、棒狀、或塊狀等形式。用作隔音部件時，所述材料優選為後面所述柔性片狀。所得減振材料切成要求的尺寸用於提供隔音部件。
由本發明樹脂組合物生產減振材料的方法無特殊限制，例如可以是擠出成形、壓製成形、壓延成形、膨脹成形、吹製成形、溶劑澆注成形等。
下面描述由本發明樹脂組合物擠出減振材料的方法。
首先，將本發明樹脂組合物供入擠出機料鬥。希望所述擠出機的擠出溫度約為[所述樹脂組合物的熔融溫度-40℃]至[所述熔融溫度+40℃]。但所述樹脂組合物有較低的分解溫度或最初粘度低時，所述擠出溫度也可以是低溫。
所述擠出機可以是單螺杆擠出機，但優選為雙螺杆擠出機以提高捏合效率。在後一情況下，所述螺杆可以相同方向或不同方向旋轉。所述螺杆可以是全螺紋的，但也可有混合段以進一步改善捏合效率。精確地調節所述螺杆的旋轉速度、螺杆混合段的切口形狀和控制溫度以控制平均微區直徑。還按成分的組合優化螺杆長度與螺杆直徑之比L/D。
從擠出機排出的樹脂組合物供入有與要擠出的減振材料的橫截面形狀一致的通道的模頭等中。所述模頭優選為T型模頭，而在T型模頭不適用的情況下，例如由於壓力損失增加，可使用圓形模頭。
從模頭輸出的減振材料在被夾持的同時通過夾持卷取裝置卷取。為夾持所述材料，可使所述材料在有預定間隙的輥之間、或在傳送帶之間、或在傳送帶和輥之間通過。
所述夾持溫度從上遊位置開始逐漸降至玻璃化轉變點或更低是理想的，除非所述玻璃化轉變點在室溫附近或低於室溫。
如果厚度小，所述減振材料可能分離而粘附於輥或帶的兩面，不能形成片。在此情況下，用氟塗層等處理所述輥或帶使剝離性更好，或者在所述減振材料的至少一面上層壓脫模紙或聚乙烯保護膜以改善可剝離性。
優選預先通過捏合機充分地捏合所述樹脂組合物，然後擠出。所用捏合機是例如輥捏機、捏合機、或擠出機。
為通過壓延生產減振材料，通過擠出機以棒狀的形式擠出所述樹脂組合物，通過夾持輥夾持所述擠出物，同時用卷取裝置卷取。
下面描述通過溶劑澆注生產減振材料的方法。
首先，使本發明樹脂組合物溶於溶劑。所述溶劑無特殊限制只要所述組合物可溶於其中，但希望使用沸點不高於所述組合物的熔點的溶劑從而可使塗布的組合物充分乾燥。例如，在所述含氯熱塑性樹脂是氯含量40％(重)的氯化聚乙烯(熔點為90-100℃)的情況下，理想的是低沸點溶劑如四氫呋喃(沸點66℃)。
然後將所述組合物的溶液供入塗布機。所述塗布機優選為口模式塗布機或點(comma)塗布機。
將所述溶液塗布在金屬或塑料基質上。然後將基質上的塗層連續或間歇地送入烘箱，乾燥後從所述基質上剝離。所得樹脂組合物層的兩面進一步在烘箱中乾燥使所述溶劑幾乎完全蒸發。
下面描述用本發明樹脂組合物的減振材料獲得隔音部件。
本發明隔音部件包括本發明減振材料和與所述減振材料的至少一面的至少一部分相連的剛性部件。
剛性部件都適用於本發明隔音部件只要其拉伸模量比所述減振材料大。如果所述剛性部件的拉伸模量太小，則所述減振材料的吸振性能減弱。優選所述拉伸模量為108N/m2以上。
適用於此剛性部件的材料的例子是鉛、鋼(包括不鏽鋼)、鐵、銅、鋁等金屬材料；混凝土、石膏板、大理石、板巖、沙子、玻璃等無機材料；雙酚A改性的樹脂(聚碳酸酯、聚碸等)、丙烯酸樹脂(聚(甲基)丙烯酸甲酯等)、含氯樹脂(聚氯乙烯、氯化氯乙烯樹脂等)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、熱塑性聚酯樹脂(聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等)、聚苯乙烯樹脂、聚烯烴樹脂(聚乙烯、聚丙烯等)、脂族聚醯胺樹脂(尼龍6、尼龍66等)、芳族聚醯胺樹脂(Kevlar 29等)、熱塑性聚醯亞胺樹脂、熱塑性聚氨酯樹脂等熱塑性樹脂；三聚氰胺樹脂、二環戊二烯樹脂、酚醛樹脂；木質材料；和其它如殼多糖和脫乙醯殼多糖等。
這些材料可單獨使用，或者兩種以上組合使用。所述剛性部件可用例如玻璃纖維、碳纖維或液晶增強，也可以是包含不同材料的複合板。這些材料製成的發泡板也適用。
所述剛性部件的形狀無特殊限制，例如可以是片狀、板狀、棒狀或塊狀形式的。優選使用片狀剛性部件。
下面描述由片狀的減振材料和片狀剛性部件製備的隔音部件。
使所述剛性部件與所述減振材料的至少一面的至少一部分相連。可將所述減振材料夾在兩個剛性部件之間。這兩個剛性部件的厚度、材料和密度可相同或不同。
如果出現疊合(coincidence)，例如可使兩個剛性部件的厚度、材料或密度不同。
使用多個剛性部件的情況下，所有剛性部件的厚度、材質或密度可相同或不同。所述減振部件可置於每對不同剛性部件之間、或置於部分剛性部件之間。後一情況下，布置減振材料以抑制共振波的波腹(loops)(最大振幅部分)是理想的。
可層壓多個減振材料。這些材料的厚度、材質或密度可不同或相同。可將2種以上減振材料的層壓體夾在兩個剛性部件之間。
所述剛性部件可以是透明的。透明的剛性部件利於用作要求透明度的部分如窗玻璃或某些隔音壁。
雖然所述剛性部件與所述減振材料的接合方法無特殊限制，但可將透明的剛性部件直接層壓在本身有粘性的減振材料上，或者可用雙面膠帶或粘合劑粘接。
本發明隔音部件(...A-B...)可通過固定部件(C)固定，減振材料(A)置於其間，提供隔音結構例如(C-A...A-B...，...A-B-A-C)。所述固定部件可以是例如金屬梁、木地板的梁或房屋的混凝土地基。
或者，可通過將減振材料(A)夾在至少兩個剛性部件(B)之間製成塊(B-A-B)，通過中間加強件(D)將由固定部件(C)固定的剛性部件(B1)固定在所述塊(B-A-B)上，提供隔音結構例如(B-A-B-D-B1-C或C-B1-D-B-A-B-D-B1-C)。連字符「-」意指必需粘合，點線「...」意指可選的粘合。所述符號和線在下文中有相同的意義。
在剛性部件(B，B1)之間設置中間加強件(D)以限制其移動，所述加強件的材質象所述剛性部件(B)一樣無特殊限制，只要其撓曲剛度比所述減振材料大。
適用於中間加強件(D)的材料的例子是鉛、鋼(包括不鏽鋼)、鐵、銅、鋁等金屬材料；混凝土、石膏板、大理石、板巖、沙子、玻璃等無機材料；雙酚A改性的樹脂(聚碳酸酯、聚碸等)、丙烯酸樹脂(聚(甲基)丙烯酸甲酯等)、含氯樹脂(聚氯乙烯、氯化氯乙烯樹脂等)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、熱塑性聚酯樹脂(聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等)、聚苯乙烯樹脂、聚烯烴樹脂(聚乙烯、聚丙烯等)、脂族聚醯胺樹脂(尼龍6、尼龍66等)、芳族聚醯胺樹脂(Kevlar 29等)、熱塑性聚醯亞胺樹脂、熱塑性聚氨酯樹脂等熱塑性樹脂；三聚氰胺樹脂、二環戊二烯樹脂、酚醛樹脂；木質材料；和其它如殼多糖和脫乙醯殼多糖等。
這些材料可單獨使用，或者2種以上組合使用。所述中間加強件(D)可用例如玻璃纖維、碳纖維或液晶增強，也可以是包含不同材料的複合板。這些材料形成的發泡板也適用。
中間加強件(D)可與剛性部件(B)的整個一面接合，或與該面的一部分接合。減振材料(A)可與所述剛性部件(B)和所述中間加強件(D)之間的至少一方接合。
包含通過減振材料(A)相連的兩個剛性部件(B)的兩塊(B-A-B)通過中間加強件(D)固定的隔音結構(...B-A-B...-...D...-...B-A-B...)、及另一減振材料(A1)置於所述中間加強件(D)和所述剛性部件(B)之間的包含上述結構的隔音結構(...B-A-B-A1-D-B-A-B...或...B-A-B-A1-D-A1-B-A-B...)也是理想的。
希望用雙面膠帶或粘合劑使所述隔音結構體與其它材料接合。
用特別適用於製備透明產品的第四種樹脂組合物提供隔音部件時，將透明的剛性部件層壓在所述減振材料上。所述透明的剛性部件包括縱向模量優選為1Gpa以上的透明體以實現滿意的減振性。適合用作此透明剛性部件的是由以下的材料製成的板材玻璃；聚碳酸酯、聚碸等雙酚A改性的樹脂；丙烯酸樹脂如聚甲基丙烯酸酯；聚苯乙烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯等含氯樹脂；聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等酯樹脂，或包含此類樹脂的複合板。
在剛性部件稍微不透明也可接受的情況下，所述剛性部件可以是聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴樹脂；尼龍6、尼龍66等醯胺樹脂；聚氨酯樹脂；二環戊二烯、降冰片烯等環烯烴聚合物樹脂；或其它透明樹脂板，或此類樹脂的複合板。
優選所述透明剛性部件至少部分地置於所述減振材料的兩面之上。所述透明剛性部件的正反面可以是不同材質和厚度的。所述減振材料的厚度為所述透明剛性部件的厚度的1/100以下，優選100μm至10mm。減振材料的厚度增加，振動吸收性能增大，但在所述材料置於框架或支承體之上的情況下，有強度不足或材料成本增加的傾向。厚度太小導致減振性減弱而減弱隔音性。
所述透明剛性部件的表面上可通過氣相沉積或塗布等設置紫外線反射層等無機層。此外，可用催化劑層如用於分解沉積物的氧化鈦層塗布保護用矽酮塗層。所述透明剛性部件還可設有用於表面防護的硬塗層。為在減振材料的兩面設置透明剛性部件，可通過加壓或用兩個夾持輥使所述透明剛性部件固定在減振材料上。可擠出包含減振材料和將所述材料夾在其間的兩個透明剛性部件的三層結構體。可先使所述透明剛性部件固定在所述減振材料上，所得組件可固定在現有窗玻璃板上、或透明樹脂片或板上。
具體實施例方式
現結合實施例更詳細地描述本發明。
實施例1-4、對比例1和21.減振材料的製備將表1中所示預定量的含氯熱塑性樹脂[氯化聚乙烯(ShowaDenko K.K.的產品，商品名「Elaslen 401」，氯含量40重量％)、聚氯乙烯(Sekisui Chemical Co.，Ltd.的產品，商品號「SLP40」，氯含量57重量％)、氯化氯乙烯樹脂(Sekisui Chemical Co.，Ltd.的產品，商品號「HA05K」，氯含量70重量％)]和鄰苯二甲酸二辛酯在捏合機(Moriyama Co.，Ltd.的產品，Model「G50-15」)中捏合。然後將氯化石蠟[(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，商品號「A-430」，平均碳原子數14，氯化度43重量％)、(Tosoh Corp.的產品，商品名「Toyoparax 270」，平均碳原子數12，氯化度70重量％)、(Tosoh Corp.的產品，商品名「Toyoparax 265」，平均碳原子數12，氯化度65重量％)、(Tosoh Corp.的產品，商品名「Toyoparax A-40」，平均碳原子數25，氯化度40重量％)、或(Ajinomoto Fine-Techno，Co.，Ltd.的產品，商品名「Empara 70」，平均碳原子數26，氯化度70重量％)]加入所述捏合機，在預定溫度下捏合得到用於減振材料的樹脂組合物。
所得樹脂組合物加入出口配有T形模頭的單螺杆擠出機(GMEngineering Co.，Ltd.的產品，Model「GM50」)，在預定的機筒和模頭溫度下擠出得到1mm厚片狀減振材料。
2.減振材料的評價用粘彈性測量儀(Toyo Seiki Seisakusho Co.，Ltd.的產品，商品名「Rheolograph」)以100Hz的頻率檢測實施例1至4和對比例1和2中所得減振材料片的儲能模量(E』)和損耗模量(E」)以計算tanδ(＝E」/E』)的值。表1示出每種減振材料的tanδ達到最大時的溫度和tanδ值。
表1
實施例51.隔音部件的製備用作剛性部件的是兩塊石膏板(Yoshino Sekko Co.，Ltd.的產品，商品名「Tiger Board」，密度0.75g/cm3，厚度12.5mm×長邊2.4m×短邊90cm)。將實施例1中所得減振材料夾在兩塊石膏板之間，在整個表面上層壓所述層，製備三組夾層結構的隔音部件。
2.隔音部件的評價將製成的隔音部件放在聲學測量室中，按JIS A1416檢測傳聲損耗。三個隔音部件彼此緊密接觸並排排列，部件之間的間隙用含油粘土填滿。
用噪聲發生器(Rion Co.，Ltd.的產品，Model「SF-05」)產生所有頻率範圍內的噪聲，聲源的聲壓水平設置在約90dB。採用全通粉紅噪聲。用倍頻帶精密噪聲計(Rion Co.，Ltd.的產品，Model「NA-29」)測量聲壓水平。測量聲源的聲壓水平之後，測量通過所述隔音部件傳遞的聲壓水平，由此計算所述聲壓水平之差。
與質量定律得到的隔音作用相比，所得改善作用在高頻範圍通常比低頻範圍更高，因而在125Hz下對比聲壓水平以在低頻範圍內評價，發現降低18.0dB(即隔音性高)。
對比例3以與實施例5相同的方式製備三組隔音部件，但兩塊石膏板之間不夾減振材料(從而製成包含兩塊石膏板的層壓材料；以下製備相同)。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過隔音部件的聲壓水平，發現降低15.0dB。
實施例5包括可歸因於所述減振材料的隔音作用。按質量定律[等式(1)]計算時18log(m·f)-47.............(1)其中m為表面密度(kg/m2)，f為頻率(Hz)，結果為0.5dB。實施例5中所述構造差別實現的隔音效果改善為2.5dB。
實施例6以與實施例5相同的方式製備三組隔音部件，但所述石膏板之一厚9.5mm。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過隔音部件的聲壓水平，發現降低17.0dB。在所述疊合(coincidence)最大的1kHz頻率[由等式(2)計算]下測量所述疊合時，所述疊合為-1dB。
fc＝(c02/2πt)×[12ρ(1-υ)2/E]................(2)其中c0空氣中聲音的速度(m/s)t板的厚度(m)p板的密度(kg/m3)υ泊松比E板的彈性模量(N/m3)。
對比例4以與實施例6相同的方式製備三組隔音部件，但兩塊石膏板之間不夾減振材料。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過隔音部件的聲壓水平，發現降低14.0dB。在1kHz下所述疊合為-3dB。因此，實施例6中可歸因於構造差別的隔音效果改善為2.5dB，疊合的改善為2dB。
實施例7以與實施例5相同的方式製備三組隔音部件，但所述石膏板之一密度1.3(g/cm3)。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過隔音部件的聲壓水平，發現降低19.6dB。在500Hz下所述疊合為-1dB。
對比例5以與實施例7相同的方式製備三組隔音部件，但兩塊石膏板之間不夾減振材料。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過隔音部件的聲壓水平，發現降低16.6dB。在500Hz下所述疊合為-2dB。因此，實施例7中可歸因於構造差別的隔音效果改善為2.5dB，疊合的改善為2dB。
實施例8以與實施例5相同的方式製備三組隔音部件，但用兩塊玻璃板(厚3mm)代替所述兩塊石膏板。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過隔音部件的聲壓水平，發現降低17.5dB。在2kHz下所述疊合為-0.5dB。
對比例6以與實施例8相同的方式製備三組隔音部件，但兩決玻璃板之間不夾減振材料。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過隔音部件的聲壓水平，發現降低14.5dB。在2kHz下所述疊合為-4.0dB。因此，實施例8中可歸因於構造差別的隔音效果改善為3.0dB，疊合的改善為3.5dB。
實施例9以與實施例5相同的方式製備三組隔音部件，但在所述減振材料兩側的整個表面上粘貼雙面膠帶(Sekisui Chemical Co.，Ltd.的產品，W3型)，然後將所述減振材料夾在石膏板之間在整個表面上層壓成為夾層結構。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過隔音部件的聲壓水平，發現降低18.8dB。基於等式(1)因增加雙面膠帶的質量所致隔音性改善為0.3dB。隔音性比實施例5改善0.5dB。
實施例10將實施例5中製備的三組隔音部件固定在聲學測量室的固定壁(固定部件)上，實施例1的1mm厚減振材料置於其間。所述固定壁和隔音部件之間的間隙同樣用含油粘土填滿，製成隔音結構體。
在125Hz下對比聲源側和通過隔音部件的聲壓水平，發現降低18.5dB。隔音性比實施例5改善0.5dB。
實施例11使一塊石膏板(與實施例5中所用相同)固定在實施例5中製備的隔音部件的一面，中間加強件(斷面形狀為5cm×5cm的木條)置於其間。作為所述中間加強件，使木條固定在所述隔音部件的長度方向上，使五根橫向的木條固定在所述部件上，沿其長度間隔60cm平行排列。所述橫向加強條的兩端固定在縱向加強條上，最大程度地減小其間的間隙。用木螺絲將所述隔音部件和石膏板固定在所述加強件上製成隔音結構體。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過此結構體的聲壓水平，發現降低22.0dB。
實施例12以與實施例11相同的方式製備隔音結構體，但實施例11的結構體中，實施例1的減振材料保持在所述隔音部件和中間加強件之間以致遍布中間加強件的寬度。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過此結構體的聲壓水平，發現降低22.5dB。
因減振材料的質量增加導致隔音性比實施例11改善0.1dB，因而實施例12結構體的隔音性實質改善+0.4dB。
對比例7將從實施例11的結構體中除去減振材料和中間加強件後的結構體(即三塊石膏板)用木螺絲固定得到隔音結構體。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過此結構體的聲壓水平，發現降低18.3dB。
在實施例11的情況下，因減振材料和中間加強件的質量增加所致隔音性改善為0.7dB，因而實施例11結構體的隔音性的實質改善為+3.0dB。在實施例12的情況下，因減振材料和中間加強件的質量增加所致隔音性改善為0.8dB，因而所述結構體的隔音性的實質改善為3.4dB。
實施例13製備與實施例5中相同的兩組隔音部件，用與實施例11中所用相同的中間加強件固定接合在一起形成隔音結構體。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過此隔音結構體的聲壓水平，發現降低24.0dB。
對比例8將從實施例13的結構體中除去減振材料和中間加強件後的結構體(即三塊石膏板)用木螺絲固定得到隔音結構體。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過此隔音結構體的聲壓水平，發現降低20.5dB。
因質量增加即實施例13中減振材料和中間加強件的質量比對比例8中的質量增加所致隔音性改善為0.7dB，因而實施例13隔音結構體的隔音性的實質改善為+2.8dB。
實施例14
以與實施例13相同的方式製備隔音結構體，但實施例1的減振材料保持在實施例13的結構體中所述隔音部件聲音傳入側和所述中間加強件之間遍布所述加強件的寬度。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過此隔音結構體的聲壓水平，發現降低24.5dB。
因質量增加即與對比例8的結構體相比減振材料和中間加強件的質量增加所致隔音性改善為0.8dB，因而隔音性的實質改善為+3.2dB。
實施例14的隔音結構體比實施例13的隔音性改善+0.4dB。
實施例15以與實施例13相同的方式製備隔音結構體，但將與實施例9中所用相同的雙面膠帶粘貼在所述石膏板的整個表面，位於實施例13結構體中所述隔音部件的聲音傳入側和所述石膏板之間。
以與實施例5相同的方式在125Hz下對比聲源側和通過此結構體的聲壓水平，發現降低24.6dB。
因質量增加即與對比例8的結構體相比減振材料、中間加強件和雙面膠帶的質量增加所致隔音性改善為0.9dB，因而隔音性的實質改善為+3.2dB。
實施例15的結構體比實施例13的隔音性改善+0.4dB。
實施例16將100重量份氯化聚乙烯(Showa Denko K.K.的產品，「Elaslen402NA」，氯含量40重量％)、150重量份平均有10至16個碳原子的氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「E500」，氯化度50重量％，平均碳原子數14)和50重量份平均碳原子數20-50的氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「A430」，氯化度43重量％，平均碳原子數25)在輥捏機中捏合。將所得樹脂組合物在120℃下壓製成厚1mm的減振材料片。
實施例17將100重量份氯化聚乙烯(Showa Denko K.K.的產品，「Elaslen402NA」，氯含量40重量％)、150重量份平均有10至16個碳原子的氯化石蠟(Tosoh Corp.的產品，「Toyoparax265」，氯化度65重量％，平均碳原子數12)和50重量份平均碳原子數20-50的氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「A430」，氯化度43重量％，平均碳原子數25)在輥捏機中捏合。然後重複與實施例16中相同的方法製成減振材料片。
對比例9按與實施例16相同的方式製備減振材料片，但只用200重量份平均碳原子數20-50的氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「A430」，氯化度43重量％，平均碳原子數25)作為氯化石蠟，不使用平均有10至16個碳原子的氯化石蠟。
對比例10按與實施例16相同的方式製備減振材料片，但只用200重量份平均有10至16個碳原子的氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「E500」，氯化度50重量％，平均碳原子數14)作為氯化石蠟，不使用平均碳原子數20-50的氯化石蠟。
對比例11按與實施例16相同的方式製備減振材料片，但用完全不含氯的樹脂即乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(Mitsui Polychemical Co.，Ltd.的產品，「P-1905」，氯含量0重量％)代替所述氯化石蠟。
減振材料的評價通過以下方法評價實施例16、17和對比例9至11中製備的減振材料的性能。結果示於表2中。
用粘彈性測量儀(Toyo Seiki Seisakusho Co.，Ltd.的產品，商品名「Rheolograph」)在-60至60℃的溫度範圍和100Hz的頻率下檢測剛製成後和製備後1年的減振材料片的損耗角正切。所述損耗角正切tanδ(＝E」/E』)用常用方式由縱向模量(E』，E」)計算。表2示出所得損耗角正切的最大值。
表2
實施例18使100重量份含氯熱塑性樹脂即氯含量為40重量％的氯化聚乙烯(Showa Denko，K.K.的產品，「Elaslen 401」)與150重量份氯化度為43重量％的氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「A-430」，平均碳原子數25)和100重量份氯化度為70重量％的氯化石蠟(Ajihomoto Fine-Techno，Co.，Ltd.的產品，「Empara 70」，平均碳原子數26)混合，將所述混合物在捏合機(Moriyama Co.，Ltd.的產品，「Model G50-15」)中在約110℃的溫度下捏合。將所得樹脂組合物在120℃下壓製成厚1mm的減振材料片。
實施例19使100重量份含氯熱塑性樹脂即氯含量為40重量％的氯化聚乙烯(Showa Denko，K.K.的產品，「Elaslen 401」)與150重量份氯化度為43重量％的氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「A-430」，平均碳原子數25)、100重量份氯化度為70重量％的氯化石蠟(Ajinomoto Fine-Techno，Co.，Ltd.的產品，「Empara 70」，平均碳原子數26)和5重量份松香樹脂(Arakawa Chemical Co.，Ltd.的產品，「KE656」)混合。然後將所述混合物以與實施例18相同的方式捏合併製成片得到厚1mm的減振材料片。
對比例12使100重量份含氯熱塑性樹脂即氯含量為40重量％的氯化聚乙烯(Showa Denko，K.K.的產品，「Elaslen 401」)與200重量份氯化度為43重量％的氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「A-430」，平均碳原子數25)混合。然後將所述混合物以與實施例18相同的方式捏合併製成片得到厚1mm的減振材料片。
對比例13使100重量份含氯熱塑性樹脂即氯含量為40重量％的氯化聚乙烯(Showa Denko，K.K.的產品，「Elaslen 401」)與150重量份氯化度為70重量％的氯化石蠟(Ajinomoto Fine-Techno，Co.，Ltd.的產品，「Empara 70」，平均碳原子數26)混合。然後將所述混合物以與實施例18相同的方式捏合併製成片得到厚1mm的減振材料片。
對比例14使100重量份含氯熱塑性樹脂即氯含量為57重量％的聚氯乙烯(Sekisui Chemical Co.，Ltd.的產品，「TS1000R」)與100重量份氯化度為70重量％的氯化石蠟(Ajinomoto Fine-Techno，Co.，Ltd.的嚴品，「Empara 70」，平均分子量26)混合。然後將所述混合物以與實施例18相同的方式捏合併製成片得到厚1mm的減振材料片。
減振材料的評價a)檢測實施例18至19和對比例12至14中所得用於減振材料的樹脂組合物的性能。用粘彈性測量儀(Toyo Seiki Seisakusho Co.，Ltd.的產品，「Rheolograph」)測量縱向模量(E』，E」)以計算損耗角正切tanδ(＝E」/E』)。確定最大tanδ溫度。測量在-40至60℃的溫度範圍和100Hz的頻率下進行。
b)製備後三天用手觸摸片材表面，檢查是否有滲出(有＝×，沒有＝○)。
c)將實施例18至19和對比例12至14中所得減振材料片切成5cm×5cm。將每個減振材料切片夾在兩塊玻璃板(5cm×5cm×3cm)之間，所得組件放在真空袋中。然後將所述組件在10mmHg真空中在140℃的溫度下壓30分鐘製成試樣。通過霧度計(Tokyo Denshoku Co.，Ltd.的產品，「TC-H3P」)檢測試樣的霧度，從而確定總透光率和霧度。結果示於表3中。
表3
表3顯示實施例18至19的樹脂組合物片在所有項目中都表現出滿意的結果。另一方面，對比例12的片在室溫下tanδ值低，對比例13的片的tanδ值低而且有滲出。對比例14的片tanδ值低，且最大溫度不能與室溫匹配。
實施例20
將100重量份氯化聚乙烯(Showa Denko，K.K.的產品，「Elaslen402NA」，氯含量40重量％)、200重量份氯化石蠟(Asahi Denka KogyoK.K.的產品，「A-430」，氯含量43重量％，平均碳原子數25)和5重量份松香酯(Arakawa Chemical Co.，Ltd.的產品，「KE656」)在捏合機中在90℃的溫度下捏合。將所得樹脂組合物在120℃下壓製成片，得到厚1mm的減振材料片。
然後將所述減振材料片夾在兩塊玻璃板(寬90cm×長180cm×厚3mm)之間，所得組件放在真空袋中。然後將所述組件在140℃的溫度和10mmHg的壓力下壓30分鐘製成板狀隔音部件。在相同條件下進行與前面相同的步驟，但用寬5cm×長5cm×厚3mm的玻璃板代替所述玻璃板製成板狀隔音部件。
實施例21將100重量份氯化聚乙烯(Showa Denko，K.K.的產品，「Elaslen402NA」，氯含量40重量％)、150重量份氯化石蠟(Tosoh Corp.的產品，「Toyoparax 265」，氯化度65重量％，平均碳原子數12)、50重量份氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「A-430」，氯含量43重量％，平均碳原子數25)和5重量份松香酯(Arakawa Chemical Co.，Ltd.的產品，「KE656」)在捏合機中在90℃的溫度下捏合。然後重複與實施例20中相同的步驟製備板狀隔音部件。
實施例22將100重量份氯化聚乙烯(Showa Denko，K.K.的產品，「Elaslen402NA」，氯含量40重量％)、150重量份氯化石蠟(Asahi Denka KogyoCo.，Ltd.的產品，「E500」，氯化度50重量％，平均碳原子數14)、50重量份氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「A-430」，氯化度43重量％，平均碳原子數25)和5重量份松香金屬鹽(ArakawaChemical Co.，Ltd.的產品，「KM-1300」)在輥捏機中在90℃的溫度下捏合。然後重複與實施例20中相同的步驟製備板狀隔音部件。
實施例23將100重量份氯化聚乙烯(Showa Denko，K.K.的產品，「Elaslen402NA」，氯含量40重量％)、150重量份氯化石蠟(Asahi Denka KogyoCo.，Ltd.的產品，「E500」，氯化度50重量％，平均碳原子數14)、50重量份氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「A-430」，氯化度43重量％，平均碳原子數25)和5重量份松香酯(Arakawa ChemicalCo.，Ltd.的產品，「KE656」)在輥捏機中在90℃的溫度下捏合。將所得樹脂組合物在120℃下壓製成片，得到厚1mm的減振材料片。
然後在相同條件下進行實施例20的步驟，但用聚碳酸酯板(寬90cm×長180cm×厚3mm)代替所述玻璃板製備板狀隔音部件。
對比例15進行與實施例20相同的步驟製備板狀隔音部件，但不使用松香酯。
對比例16進行與實施例20相同的步驟製備板狀隔音部件，但用150重量份石蠟基操作油(Idemitsu Kosan Co.，Ltd.的產品，「PW-90」，氯含量0重量％)代替所述氯化石蠟。
對比例17進行與實施例20相同的步驟製備板狀隔音部件，但用100重量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(Mitsui Polychemical Co.，Ltd.的產品，「P-1905」)代替所述氯化聚乙烯。
對比例18進行與實施例20相同的步驟製備板狀隔音部件，但所述氯化石蠟(Asahi Denka Kogyo K.K.的產品，「A-430」，氯化度43重量％，平均碳原子數25)的量改為20重量份。
對比例19重複與實施例23相同的步驟製備板狀隔音部件，但不使用所述松香酯。
性能試驗a)隔音性將實施例20至23和對比例15至19中所得透明隔音部件的試樣(90cm×180cm)放在聲學測量室中，按JIS A14161974檢測。使用噪聲發生器(Rion Co.，Ltd.的產品，Model「SF-05」)，所述聲源設定在110dB(背景噪聲45dB)。採用全通粉紅噪聲。用倍頻帶精密噪聲計(Rion Co.，Ltd.的產品，Model「NA-29」)測量所述聲源的聲壓水平。測量聲源的聲壓水平之後，測量通過所述試樣傳遞的聲壓水平，計算所述聲壓水平之差作為評價指標。基於全通(全頻)評價所述聲壓水平之差。表4示出測量結果。35dB和更高的隔音性能評定為滿意。
b)透明度用霧度計(Tokyo Denshoku Co.，Ltd.的產品，「TC-H3DP」)按JIS K6718檢測實施例20至23和對比例15至19中所得透明隔音部件試樣(5cm×5cm)的總透光率和霧度。5以下的霧度值評定為滿意。
還用粘彈性測量儀(Toyo Seiki Seisakusho Co.，Ltd.的產品，「Rheolograph」)在-40至60℃的溫度範圍和100Hz的頻率下檢測減振材料片求出表示減振性的tanδ。表4示出測量結果。
表4
表4顯示實施例的透明隔音部件在任何項目中都獲得滿意的結果。
工業實用性本發明提供用於減振部件的組合物和由所述組合物通過成型製備的減振材料。本發明還提供包含所述減振材料的隔音部件，用於減少住宅、公寓、辦公樓和類似居住建築，高速公路、高架橋和鐵路軌道等各種結構物，運輸工具如機動車、鐵道車輛、船舶和飛機(包括直升機)，家用電器、辦公自動化裝置、工業機械、可移動產品等中產生的振動和噪音。
更具體地說，本發明提供適合於顯著地減弱各種製品、裝置、結構或設備中產生的振動和噪音的隔音部件，如間隔、外牆、天花板、地板、梁等結構件、供水管、排水管、安裝管道的夾具、管間隔、管身、門、屋頂、可移動的間隔件包括日式拉門和紙拉門、間隔壁或部件、樓梯、緊固螺絲、隔音室、導管、天窗、窗戶包括門或室內的透視窗、公寓、辦公樓、工廠或車間；高速公路的隔音壁、鐵軌、枕木、鐵路的道碴和道碴層；混凝土路面墊層、混凝土板、橋的大梁、高架橋的圍欄和隔音壁；機動車內的頂板、儀錶板、地板、主空間分隔板、輪胎室、底盤上座位周圍的板、發動機支架、煙囪帽和發動機周圍的其它部件、軸、軸支承、懸掛和軸周圍的其它部件、車窗和窗玻璃密封；有軌電車的地板、天花板、例板、門、輪、軸、底盤、聯結裝置、縮放儀、窗、窗密封和固定框架；船包括快船和遊覽船內的甲板、住艙的壁板、機艙和窗；飛機包括直升機中的地板、天花板、側板、門、機艙、螺旋槳、窗和窗密封；辦公自動化裝置包括印表機、電風扇、電機、MO、CD、FD、和HD等驅動器、攝影機、照相機、複印機、傳真設備、CD和DVD機、錄像機、盒式錄音機、和DAT機等、數位照相機和個人電腦的箱或櫃和滑動件；工業機械包括電梯、自動扶梯、壓縮機、發電機、割草機、拖拉機、推土機、鬥式挖土機、自動卸載卡車、輪式裝載機、壓路機、卡車混合攪拌機、鏟土機、打樁機、起重機、樹脂擠出機、注塑機、壓力機、捏合機、混合輥、泵、鑿石器、粉碎機、鋤耕機、定位搭焊工、氣動敲釘機、自動售貨機、自動檢收機和帶式運送機；家用電器包括洗衣機、乾燥器、縫紉機、洗碗機、真空吸塵器、空調器、扇形加熱器、電冰箱、旋轉打漿機、溫水馬桶座圈、浴室乾燥器、垃圾處理機、榨汁器、電扇、冷卻幹發器、剃鬚刀、有變換器的日光燈和電話聽筒；和可移動產品包括移動或可攜式電話、耳機式立體聲裝置、耳機式MD立體聲裝置、耳機式CD立體聲裝置和筆記本型個人電腦。
權利要求
1.一種用於減振材料的樹脂組合物，包含100重量份氯含量為20至70％(重)的含氯熱塑性樹脂和50至300重量份氯化度為30至70％(重)的平均碳原子數12-16的氯化石蠟與氯化度為30至70％(重)的平均碳原子數20-50的氯化石蠟的混合物，但其中前者的氯化石蠟的比例比後者的氯化石蠟的比例大。
2.權利要求1中記載的用於減振材料的樹脂組合物，還包含50至200重量份增塑劑/100重量份所述含氯熱塑性樹脂。
3.權利要求1或2中記載的用於減振材料的樹脂組合物，還包含1至20重量份松香化合物/100重量份所述含氯熱塑性樹脂。
4.由權利要求1至3中任一項記載的樹脂組合物通過成型製備的減振材料。
5.一種隔音部件，包括權利要求4的減振材料。
全文摘要
本發明的目的是提供表現出高減振性和高隔音性的隔音元件，用於提供此元件的減振材料和用於形成所述減振材料的樹脂組合物。本發明提供第一種用於減振材料的樹脂組合物，包含100重量份含氯熱塑性樹脂、和20至200重量份平均有12至16個碳原子的氯化石蠟。所述含氯熱塑性樹脂的氯含量優選為20至70％(重)、更優選為30至70％(重)。所述氯化石蠟的氯化度優選為30至70％(重)、更優選35至65％(重)。
文檔編號C08L27/06GK1530924SQ20031011295
公開日2004年9月22日 申請日期2001年4月12日 優先權日2000年4月14日
發明者三浦明久, 安部裕幸, 山路克彥, 幸, 彥 申請人:積水化學工業株式會社