复合减震材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将振动能转化为电能而使振动衰减的减震材料，特别是涉及机器的防震、噪音的吸收等中所利用的复合减震材料。
【背景技术】
[0002]近年来，由于工业机械、运输装置的发展、家电用品的普及，以至于由各种机器产生的振动、噪音从健康管理或环境保全的观点考虑被视为问题。例如，起因于运输装置特别是铁道高速化的振动.噪音，起因于在高速道路、桥梁上的汽车等车辆的振动.噪音，或伴随着音响机器、个人电脑等各种精密机械的普及的振动、特别是低频率的振动，作为社会问题而被提出，其防止减少对策对于今后的社会生活成为了不可或缺的状况。
[0003]以往，为了防止振动、噪音，⑴增加质量、提高刚性，(2)回避共振，(3)使振动衰减这三点被视为是重要的(参照新素材手册P235 (丸善))。
[0004]相对于上述(1)、(2)的为了不引起振动的刚性结构设计，前述(3)应称作柔性结构，认为自由地引起振动，然后迅速使之衰减为宜，在该振动衰减中，提出了将振动体所具有的振动能转变为热而消耗，由此使振幅迅速减少，从而使振动停止的方法，并付诸实施。特别地，开发了各种利用材料本身所具有的衰减能力的减震材料。
[0005]其中，例如提出了于非压电性的有机高分子基体中分散了具有压电性、介电性、导电性的低分子化合物的有机高分子类减震材料。这样的减震材料的作用，为依照与以往的减震作用的原理不同的原理的作用，将振动能暂时转化为电能，接着转化为热能而消耗，由此使振动衰减，加之以基于压电?导电效应的电能损失，因此认为使更有效的振动衰减成为可能(例如参照专利文献1、专利文献2)。
[0006]另一方面，例如于半导体制造装置等中进行精细加工的情况等中，要求更有效的减震作用，在各种技术领域中减震材料的研究开发正在进展中(例如参照专利文献3)。
[0007]进而，近年来，作为地震时进行减震的手段，要求以简单的构成且以少的材料获得更有效的减震作用的手段。
[0008]现有技术文献专利文献
专利文献1:日本特开平6-85346号公报专利文献2:日本特开平11-68190号公报专利文献3:日本特开2011-99497号公报。
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
本发明是考虑到这样的以往技术的课题而成的发明，其目的在于，提供可以于低频率范围发挥更有效的减震作用的复合减震材料。
[0010]用以解决课题的手段为了解决上述目的，本发明人反复专心研究，结果发现，通过在作为基体的高分子材料中特别是混合针状的高介电常数电介质和由有机材料形成的压电性纤维，可以得到对于低频率振动非常有效的减震材料，以至于完成本发明。
[0011]基于这样的见解而成的本发明是在作为基体的高分子材料中混合了针状的高介电常数电介质和由有机材料形成的压电性纤维的复合减震材料。
[0012]另外，本发明是在作为基体的高分子材料中混合了针状的高介电常数电介质、由有机材料形成的压电性纤维、由无机材料形成的扁平状填料和导电性微粒的复合减震材料。
[0013]本发明中，在前述针状的高介电常数电介质由二氧化钛形成的情况下也是有效的。
[0014]本发明中，在前述针状的高介电常数电介质是在由针状的二氧化钛形成的核体的表面设置了导电体层的情况下也是有效的。
[0015]本发明中，前述由有机材料形成的压电纤维由纤维素纤维形成的情况下也是有效的。
[0016]发明效果
根据本发明，能够提供可以于低频率范围发挥更有效的减震作用的减震材料。
【附图说明】
[0017][图1]表示本发明的复合减震材料的概略结构的截面示意图
[图2] (a):表示用于本发明的针状电介质的尺寸关系的示意图，(b):表示在二氧化钛的表面设置了导电体层的针状电介质的结构的截面图，(c):表示用于本发明的压电性纤维的尺寸关系的示意图
[图3]表示对本发明的复合减震材料施加振动时的电荷的产生状态的截面示意图 [图4](a)~(c):表示本发明的原理的示意图
[图5]表示实施例1和比较例1、2中的频率与损耗系数的关系的曲线图(中央加振法)
[图6]表示实施例1和比较例1、2中的温度与损耗角正切的关系的曲线图(动态粘弹性测定频率:0.2Hz)
[图7]表示实施例1和比较例1、2中的温度与损耗角正切的关系的曲线图(动态粘弹性测定频率:1Hz)
[图8]表示实施例1和比较例1、2中的温度与损耗角正切的关系的曲线图(动态粘弹性测定频率:6Hz)
[图9]表示实施例1和比较例1、2中的频率与相对介电常数的关系的曲线图 [图10]表示实施例1和比较例1、2中的频率与相对介电损耗率的关系的曲线图 [图11]表示实施例2~4和比较例3中的频率与损耗系数的关系的曲线图(中央加振法)。
【具体实施方式】
[0018]以下参照附图详细地说明本发明的优选实施方式。
[0019]图1是表示本发明的复合减震材料的概略结构的截面示意图。另外，图2(a)是表示用于本发明的针状电介质的尺寸关系的示意图，图2(b)是表示于二氧化钛表面设置了导电体层的针状电介质的结构的截面图，图2(c)是表示用于本发明的压电性纤维的尺寸关系的不意图。
[0020]如图1中所示，本发明的复合减震材料I是在作为基体的高分子材料2中混合了针状的高介电常数电介质3和由有机材料形成的压电性纤维4的复合减震材料，优选为还混合了由无机材料形成的扁平状填料5和导电性微粒6的复合减震材料。
[0021]本发明的情况下，作为基体的高分子材料2不受特别限定，可以使用各种弹性体和尚分子树脂。
[0022]作为可以用于本发明的弹性体，例如可举出丙烯酸类橡胶(ACR)、丁基橡胶(IIR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、共混有氯乙烯树脂的丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR/PVC)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁基橡胶(IIR)、乙丙橡胶(EPM)、氯丁橡胶(CR)等。
[0023]其中，从提高耐候性及耐磨耗性的观点来看，优选使用共混有氯乙烯树脂的丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR/PVC)。
[0024]另一方面，作为可以用于本发明的高分子树脂，例如可举出聚乳酸树脂、聚氨酯树月旨、丙烯酸酯树脂、环氧树脂、聚丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、醋酸乙烯酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-氯乙烯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、氯化聚丁烯等。
[0025]用于本发明的针状的高介电常数电介质(以下称为“针状电介质”)3例如是由针状的二氧化钛(T12)形成的物质。尚需说明，作为二氧化钛的结晶形态，可以优选使用金红石型的。
[0026]在本说明书中，“针状”是指如图2(a)中所示，长轴的长度L1比短轴的直径L 2大的形状，与纺锤体、棒状是相同意思。
[0027]在此，作为针状电介质3，优选将长径比即长轴的长度L1和短轴的直径L2的比(L1/L2)设为 10-30 ο
[0028]针状电介质3的长径比，从使所产生的电能增大的观点及于低频率范围发挥更有效的减震作用的观点来看，优选尽量大(细长)。
[0029]但是，制造长径比超过30的电介质实际上是困难的。
[0030]另一方面，针状电介质3的长径比低于10的情况下，无法产生充分的电能。
[0031]关于该针状电介质3，虽具体尚不明确，但认为例如由于起因于颗粒制造时的压力和在高分子材料2中混合(混炼)时的压力的应力，成了分子排列朝向一个方向的所谓单畴(Monodomain)结构。
[0032]这样的针状电介质3中，表现了压电效应，且认为形成了所产生的电能易于沿着颗粒的较长的方向流动的分子的排列结构。
[0033]本发明中，如图2(b)所示，也可以将上述的针状电介质3的二氧化钛作为核体并于其表面设置导电体层30。
[0034]通过在针状电介质3的二氧化钛的表面设置导电体层30，可以使在针状电介质3的表面流动的电流的大小变大，因此，可以由更少量的针状电介质3进行有效的减震。
[0035]本发明的情况下，作为导电体层30的材料虽不受特别限定，不过从制造的容易性及以更少的量提高导电性的观点来看，可以优选使用掺杂了锑(Sb)的二氧化锡(SnO2)。
[0036]该情况下，导电体层30的厚度在采用印刷的情况下优选设定为1~20 μπι。
[0037]另一方面，导电体层30的厚度在采用蒸镀的情况下可以设定为0.1-100 μπι。
[0038]另一方面，本发明的针状电介质3的电阻(也包含形成有导电体层30的针状电介质3)，优选为2~80 Ω.cm，更优选为10~60 Ω.cm。