JP5528540B2 - エラストマー粒子を含む音響減衰組成物 - Google Patents

Description

本開示は全般的には、音響減衰組成物、このような音響減衰組成物を用いて形成される構造材料、およびこれら音響減衰組成物の使用方法に関する。

騒音の制御は、長きにわたって住宅および事業の場において問題になっている。都市化の進行および不動産の逓増的費用の増大に伴って、個人個人は一層近接した状態で生活し、また働くようになっており、それは消音の必要性を、特に高層ビルおよびアパートの場において増大させている。このような都市の場で騒音に対処するために、幾つかの都市、州、および国は、騒音防止建築規制条例を施行している。さらに、多くの建物所有者は、建築仕様書の中に建設中の耐雑音性を明記する。

しかしながら騒音を制御するための多くの従来の方法は、設置するのが厄介であるか、効果がないかのいずれかである。具体的には壁の例では従来の手法は、壁パネルと支柱の間に配置される弾力性部材の使用を含む。このような弾力性部材は設置するのが難しく、また費用がかかる。他の従来の方法は厚い断熱部材の設置を含み、それは効果が限られ、かつ壁または天井の設置および建築に追加の工程を加える。

騒音を制御するために使用される別の手法は、建築材料の層間に合板または乾式壁などの制振材を使用することである。このような制振材はまた、拘束層制振材とも呼ばれる。しかしながら従来の制振材は、特定の雑音の限られた音の制御を可能にする。

したがって改良された音響減衰組成物が望ましいことになる。

添付図面を参照することによって本発明の開示内容は一層良く理解することができ、また当業者にその幾多の特徴および利点が明らかにされる。

構造用パネルの例示的図解を含む。 音響試験装置の図解を含む。 装着された構造用パネルの例示的図解を含む。 装着された構造用パネルの例示的図解を含む。

異なる図面中での同じ参照符合の使用は、類似または同一の項目を示す。

特定の実施形態において音響減衰組成物は、バインダー樹脂、改質用樹脂、およびエラストマー粒子を含む。一例ではバインダー樹脂は、カルボン酸官能基を有する付加重合ポリマーである。例えばバインダー樹脂は、アクリル酸成分であることができる。改質用樹脂は、ウレタン成分であることができる。エラストマー粒子は、８５０μｍ以下の平均粒径を有することができ、また２０ＭＰａ以下の弾性率を有することができる。この音響減衰組成物は、少なくとも０．４５のモード１減衰パラメータを有する。さらにこの音響減衰組成物は、少なくとも０．２７のモード２減衰パラメータ、または少なくとも０．２７のモード３減衰パラメータを有することができる。このような音響減衰組成物を構造用パネル中に、例えば２枚の硬質パネル間に組み込むことができる。

一例では音響減衰組成物は、第一硬質パネルの第一主表面上に押出成形することができる。第二硬質パネルの第一主表面を音響減衰組成物と接触させて、壁、天井、または床の構造に使用することができる積層品を形成することができる。具体的には音響減衰組成物は、バインダー樹脂、改質用樹脂、およびエラストマー粒子を含む水系エマルションとして配合することができる。塗布する場合、この水系エマルションの水を蒸発させて音響減衰組成物のバインダー樹脂、改質用樹脂、およびエラストマー粒子を残すことができる。

具体例としての実施形態ではバインダー樹脂は、カルボン酸官能基、例えばカルボン酸またはエステル誘導体の官能基を有する付加重合ポリマーである。付加重合ポリマーは、縮合重合と対立するものとしての付加重合により形成されるポリマーである。一例ではバインダー樹脂は、アクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸エステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、酢酸ビニル、これらの誘導体、またはこれらの任意の組合せなどのモノマーから形成される。例えばバインダー樹脂は、ポリ酢酸ビニル、その誘導体、またはそのコポリマーを含むことができる。さらなる例では、このポリ酢酸ビニルを、例えばヒドロキシル化により変性してコポリマーであるポリ（酢酸ビニル−ｃｏ−ビニルアルコール）を形成することもできる。

別の例ではバインダー樹脂は、アクリル樹脂であることもできる。アクリル樹脂は、１〜４個の炭素原子を有するアルキル基、１〜４個の炭素原子を有するグリシジル基またはヒドロキシアルキル基を有することができる。代表的なアクリルポリマーには、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸グリシジル、ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸グリシジル、ポリアクリル酸ヒドロキシエチル、またはこれらの任意の組合せが挙げられる。特定の例ではアクリル樹脂は、エマルション、例えば水系エマルションの形態である。例えばアクリル樹脂は、感圧接着アクリル樹脂などの接着性アクリル樹脂であることができる。

具体的にはバインダー樹脂は、低ガラス転移温度を有する。例えばバインダー樹脂のガラス転移温度は、−２５℃以下である。一例ではガラス転移温度は、−４０℃以下、例えば−５０℃以下である。さらにバインダー樹脂のガラス転移温度は、−６０℃以下であることもできる。

さらにバインダー樹脂は、少なくとも８，０００原子単位、例えば少なくとも１０，０００原子単位、少なくとも２０，０００原子単位、またさらには２５，０００原子単位以上の分子量程度の分子量を有することができる。具体的にはバインダー樹脂の平均分子量は、１００，０００原子単位以下である。特定の実施形態ではバインダー樹脂は、応力−歪グラフ上でヒステリシスを示す粘弾性樹脂である。

さらに音響減衰組成物は改質用樹脂を含む。改質用樹脂は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル酸／アミン樹脂、またはこれらの任意の組合せであることができる。一般には改質用樹脂は、水性エマルション中で自己分散性であり、かつバインダー樹脂と不混和性である。

特定の実施形態では改質用樹脂は、イソシアナート、エーテルアルコール、およびエステルアルコールを含む反応物から形成されるウレタン樹脂である。特定の実施形態ではこのイソシアナート成分は、ジイソシアナートモノマーを含む。ジイソシアナートモノマーの具体例には、トルエンジイソシアナート、ｍ−フェニレンジイソシアナート、ｐ−フェニレンジイソシアナート、キシレンジイソシアナート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアナート、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニレンジイソシアナート、３，３’−ジメチル−４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、３，３’−ジクロロ−４，４’−ビフェニレンジイソシアナート、または１，５−ナフタレンジイソシアナート、これらの変性生成物、例えばカルボジイミド変性生成物など、またはこれらの任意の組合せを挙げることができる。このようなジイソシアナートモノマーは、単独でまたは少なくとも２種類を混合して使用することができる。特定の例ではこのイソシアナート成分は、メチレンジフェニルジイソシアナート（ＭＤＩ）、トルエンジイソシアナート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアナート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアナート（ＩＰＤＩ）、またはこれらの任意の組合せを含みことができる。一例ではイソシアナートは、メチレンジフェニルジイソシアナート（ＭＤＩ）またはトルエンジイソシアナート（ＴＤＩ）を含むことができる。具体的にはイソシアナートは、メチレンジフェニルジイソシアナート（ＭＤＩ）を含む。

一例ではイソシアナートは、ウレタン成分を形成する反応物の１０重量％から５０重量％を形成する。例えばイソシアナートは、反応物の２０重量％から４０重量％、例えば反応物の２５重量％から３５重量％を形成することができる。

一例ではエーテルアルコールは、ポリエーテルポリオールまたはそのアルコキシ誘導体を含むことができる。改質用樹脂の生産に役立つ好適なポリエーテルポリオールは、複合金属シアン化物（ＤＭＣ）触媒作用によるアルキレンオキシドの挿入重合（ｐｏｌｙｉｎｓｅｒｔｉｏｎ）によって、あるいは触媒として水酸化アルカリまたはアルカリアルコラートの存在下において、結合形態の２から６個、好ましくは２から４個の反応性水素原子を含有する少なくとも１個の開始剤分子の付加反応を伴うアルキレンオキシドのアニオン重合によって、あるいは五塩化アンチモンまたはフッ化ホウ素エーテラートなどのルイス酸の存在下でのアルキレンオキシドのカチオン重合によって生成することができる。好適なアルキレンオキシドは、そのアルキレンラジカル中に２から４個の炭素原子を含有することができる。例には、テトラヒドロフラン、１，２−プロピレンオキシド、１，２−または２，３−ブチレンオキシド、エチレンオキシド、１，２−プロピレンオキシド、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。これらアルキレンオキシドは、個々に、相次いで、または混合物として使用することができる。具体的には１，２−プロピレンオキシドとエチレンオキシドの混合物を使用することができ、その場合、得られるポリオールが７０％を超える第一級ＯＨ末端基を示すようにエチレンオキシド末端ブロックとしてエチレンオキシドを１０％から５０％の量で使用する。開始剤分子の例には、水、あるいは二価または三価アルコール、例えばエチレングリコール、１，２−プロパンジオールおよび１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エタン−１，４−ジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、またはこれらの任意の組合せが挙げられる。

ポリオキシプロピレンまたはポリオキシエチレンポリオールなどの好適なポリエーテルポリオールは、１．６から２．４、例えば１．８から２．４の平均官能価と、８００ｇ／ｍｏｌから２５，０００ｇ／ｍｏｌ、例えば８００ｇ／ｍｏｌから１４，０００ｇ／ｍｏｌ、特に２，０００ｇ／ｍｏｌから９，０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量とを有する。８００ｇ／ｍｏｌから２５，０００ｇ／ｍｏｌ、例えば８００ｇ／ｍｏｌから１４，０００ｇ／ｍｏｌ、またさらには２，０００ｇ／ｍｏｌから９，０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有する二官能性または三官能性ポリエーテルポリオールをポリオール成分として使用することができる。

特定の例ではポリエーテルポリオールは、ポリエチレングリコール、そのメトキシ誘導体、そのエトキシ誘導体、またはこれらの任意の組合せを含む。このポリエチレングリコールまたはその誘導体は、３個と２０個の間のエチレングリコール単位、例えば５個と２０個の間のエチレングリコール単位、またさらには５個と１５個の間のエチレングリコール単位を含むことができる。

さらに、このエーテルアルコールは、異なる数のエチレングリコール単位を有するポリエチレングリコールまたはその誘導体のブレンドを含むこともできる。別の具体例としてのエーテルアルコールは、フェニルアルコール系グリコールエーテルを含む。

別の例ではエーテルアルコール成分は、ポリプロピレングリコールアルキルエーテルを含むことができる。一例ではこのポリプロピレングリコールアルキルエーテルは、ジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、またはこれらの任意の組合せを含むことができる。

特定の実施形態ではポリウレタンを形成する反応物は、少なくとも１５重量％のジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルを含む。例えば反応物は、少なくとも２０重量％のジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、例えば少なくとも２５重量％のジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルを含むことができる。具体的には反応物は、５０重量％以下のジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルを含むことができる。さらに反応物は、０重量％から３０重量％の範囲、例えば５重量％から２０重量％の範囲、またさらには１０重量％から２０重量％の範囲の量でトリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルを含むことができる。ポリウレタンを形成する反応物が、ジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルとトリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルの両方を含む場合、それら成分は、少なくとも０．５、例えば少なくとも１．０、またさらには少なくとも１．５の比率（ジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル／トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル）で含まれる。別法では反応物は、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルを単独のポリプロピレングリコールアルキルエーテルとして含むこともできる。

さらにウレタン樹脂の反応物は、エステルアルコールを含むことができる。例えばこのエステルアルコールは、ポリエステルポリオールであることができる。例示的実施形態ではポリエステルポリオールは、アジピン酸、グルタル酸、フマル酸、コハク酸、またはマレイン酸などの二塩基酸または酸無水物と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジまたはトリプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、またはこれらの任意の組合せなどの二官能性アルコールとから誘導される。例えばポリエステルポリオールは、水副生物の連続的除去によるこのグリコールと酸の縮合反応によって形成することができる。少量の高官能性アルコール、例えばグリセリン、トリメタノールプロパン、ペンタエリトリトール、スクロース、またはソルビトール、あるいは多糖類を用いてそのポリエステルポリオールの分岐を増加させることができる。単純なアルコールと酸のエステルを、エステル交換反応を経由して使用することもできる。その場合、その単純なアルコールを水と同様に連続的に除去し、１種類または複数種類の上記グリコールによって置き換える。さらにポリエステルポリオールは、芳香族酸、例えばテレフタル酸、フタル酸、１，３，５−安息香酸、それらの酸無水物、例えばフタル酸無水物から生成することができる。

特定の例ではエステルアルコールは、アルキルジオールアルキルエステルを含むこともできる。例えばこのアルキルジオールアルキルエステルには、トリメチルペンタンジオールイソブチラート、例えば２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールイソブチラートを挙げることができる。具体的には望ましい音響減衰は、そのエステルアルコールがトリメチルペンタンジオールイソブチラートを含み、かつそのエーテルアルコールがジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルを含む場合に観察される。別法ではそのエステルアルコールが、トリメチルペンタンジオールイソブチラートを含み、かつそのエーテルアルコールがジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルとトリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテルを含む場合に好結果を示す。例示的実施形態では反応物は、このアルキルジオールアルキルエステルなどのエステルアルコールを、１．０重量％から８．０重量％の範囲、例えば２．０重量％から６．０重量％の範囲で含むことができる。

特定の実施形態では音響減衰組成物は、不混和性のバインダー樹脂と改質用樹脂を含む。例えばこのバインダー樹脂および改質用樹脂は、フィルムとして乾燥された場合に別々の相を形成する。具体的にはこの音響減衰組成物は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３（方法Ｂ）によって測定される少なくとも３０％、例えば少なくとも５０％の曇り価を有することができる。

音響減衰組成物中にはバインダー樹脂および改質用樹脂を、０．５と１．５の間の範囲の比（バインダー樹脂／改質用樹脂）で含むことができる。例えばこの範囲は、０．８と１．３の間にあることができる。具体的にはバインダー樹脂はアクリル酸成分であり、改質用樹脂はウレタン成分である。したがってアクリル酸成分とウレタン成分の比は、０．５と１．５の間の範囲、例えば０．８と１．３の間の範囲内にある。

さらに音響減衰組成物は、エラストマー粒子を含むことができる。一例ではエラストマー粒子は、ポリオレフィンゴム、ジエンエラストマー、シリコーンゴム、またはこれらの任意の組合せを含むことができる。例えばこのポリオレフィンには、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、メチルペンテン、オクテン、またはこれらの任意の組合せなどのモノマーから形成されるホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、アロイ、またはこれらの任意の組合せを挙げることができる。ポリオレフィンの実例には、ポリエチレン、エチレンプロピレンコポリマー、エチレンブテンコポリマー、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、ポリペンテン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、エチレンオクテンコポリマー、またはこれらの任意の組合せを挙げることができる。具体的にはこのポリオレフィンゴムは、ポリブチレンを含むことができる。

別の例ではエラストマー粒子は、ジエンエラストマーを含むことができる。例示的実施形態ではこのジエンエラストマーは、少なくとも１種類のジエンモノマーから形成されるコポリマーである。例えばジエンエラストマーは、エチレン、プロピレン、およびジエンモノマーのコポリマー（ＥＰＤＭ）であることができる。ジエンモノマーの実例には、共役ジエン、例えばブタジエン、イソプレン、クロロプレンなど、または５から約２５個の炭素原子を含む非共役ジエン、例えば１，４−ペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、１，５−ヘキサジエン、２，５−ジメチル−１，５−ヘキサジエン、１，４−オクタジエンなど、または環状ジエン、例えばシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエンなど、または環状ビニルエン、例えば１−ビニル−１−シクロペンテン、１−ビニル−１−シクロヘキセンなど、またはアルキルビシクロノナジエン、例えば３−メチルビシクロ−（４，２，１）−ノナ−３，７−ジエンなど、またはインデン、例えばメチルテトラヒドロインデンなど、またはアルケニルノルボルネン、例えば５−エチリデン−２−ノルボルネン、５−ブチリデン−２−ノルボルネン、２−メタリル−５−ノルボルネン、２−イソプロペニル−５−ノルボルネン、５−（１，５−ヘキサジエニル）−２−ノルボルネン、５−（３，７−オクタジエニル）−２−ノルボルネンなど、またはトリシクロジエン、例えば３−メチルトリシクロ（５，２，１，０^２，６）−デカ−３，８−ジエンなど、またはこれらの組合せが挙げられる。特定の実施形態ではそのジエンは、非共役ジエンを含む。別の実施形態ではそのジエンエラストマーは、アルケニルノルボルネンを含む。ジエンエラストマーは、そのジエンエラストマーの総重量を基準にして、例えばエチレンをそのポリマーの約６３重量％から約９５重量％、プロピレンを約５重量％から約３７重量％、およびジエンモノマーを約０．２重量％から約１５重量％含むことができる。特定の例では、エチレン含有率がそのジエンエラストマーの約７０重量％から約９０重量％、プロピレンが約１７重量％から約３１重量％、ジエンモノマーが約２重量％から約１０重量％である。一般にはこのジエンエラストマーは、少量のジエンモノマー、例えばジシクロペンタジエン、エチルノルボルネン、メチルノルボルネン、非共役ヘキサジエンを含み、また一般には約５０，０００から約１００，０００の数平均分子量を有する。具体例としてのジエンエラストマーは、Ｄｏｗから商品名Ｎｏｒｄｅｌ、例えばＮｏｒｄｅｌ ＩＰ４７２５Ｐで市販されている。特定の例ではエラストマー材料は、ジエンエラストマーとポリオレフィンのブレンドを含む。

別の例ではエラストマー粒子は、シリコーンエラストマー、例えばポリアルキルシロキサン、フェニルシリコーン、フルオロシリコーン、またはこれらの任意の組合せを含むことができる。例えばこのシリコーンポリマーには、例えばポリアルキルシロキサン、例えばジメチルシロキサン、ジエチルシロキサン、ジプロピルシロキサン、メチルエチルシロキサン、メチルプロピルシロキサン、またはこれらの任意の組合せなどの前駆体から作られるシリコーンポリマーを挙げることができる。特定の実施形態ではこのポリアルキルシロキサンは、ポリジアルキルシロキサン、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含む。

具体的にはエラストマー粒子は、バインダー樹脂および改質用樹脂とは別個の相を形成する。この別個の相は、明確な粒子の形態をとる。例えばエラストマー粒子は、８５０μｍ以下の平均サイズを有することができる。一例では平均粒径は、６００μｍ以下、例えば４５０μｍ以下、またはさらには２５０μｍ以下である。特定の例では平均粒径は、少なくとも１μｍ、例えば少なくとも１０μｍである。

エラストマー粒子は、望ましい弾性率を有する材料で作ることができる。一例ではエラストマー粒子は、２０ＭＰａ以下の弾性率を有する材料で作ることができる。例えば弾性率は、０．１ＭＰａから２０ＭＰａの範囲、例えば０．１ＭＰａから１０ＭＰａの範囲内にあることができる。

特定の例では音響減衰組成物は、エラストマー粒子を０．１重量％から５０重量％の量で含むことができる。例えば音響減衰組成物は、エラストマー粒子を０．１重量％から２５重量％の量、例えば３重量％から１２重量％の量で含むことができる。

さらなる例示的実施形態では音響減衰組成物は、第二のエラストマー粒子の組を含むことができる。例えばこの第二のエラストマー粒子の組は、少なくとも５８０μｍ、例えば少なくとも８４０μｍの平均粒径を有することができる。具体的にはこの第二のエラストマー粒子の平均粒径は、第一のエラストマー粒子よりも大きい。第二のエラストマー粒子は、音響減衰組成物中に０．１重量％から７重量％の量、例えば０．５重量％から５重量％の量で含まれる。第二のエラストマー粒子の組成は、第一のエラストマー粒子に関して上記で開示した組成から選択することができる。具体的には第二のエラストマー粒子は、第一のエラストマー粒子に似た組成を有することができる。別法では第二のエラストマー粒子の組成は、第一のエラストマー粒子の組成と異なることもできる。

例示的実施形態では音響減衰組成物は、バインダー樹脂、改質用樹脂、およびこれらエラストマー粒子を含む水系エマルションとして調製することができる。一例ではバインダー樹脂および改質用樹脂を含む水系エマルションの固形分は、少なくとも４０％である。例えば水系エマルションの固形分は、少なくとも５０％、例えば少なくとも６０％、またはさらには少なくとも６５％であることができる。さらに水系エマルションは、望ましいｐＨを有することができる。例えばｐＨは、６．８から８．０の範囲内、例えば７．０から７．５の範囲内であることができる。

さらに水系エマルションは、１，０００ｃｐｓから５００，０００ｃｐｓの範囲の粘度を有することができる。例えば粘度は、＃６スピンドルを用いて１０ｒｐｍで測定される１，０００ｃｐｓから１００，０００ｃｐｓの範囲内、例えば５，０００ｃｐｓから５０，０００ｃｐｓの範囲内であることができる。具体的には粘度は、１０，０００ｃｐｓから４０，０００ｃｐｓの範囲、例えば２０，０００ｃｐｓから３５，０００ｃｐｓの範囲内であることができる。粘度を調節するために水系エマルションに増粘剤を加えることができる。例えば増粘剤は、アニオン増粘剤または非イオン増粘剤であることができる。さらなる例では増粘剤は、セルロース系または変性セルロース系増粘剤、結合性増粘剤、逆相エマルション増粘剤、またはアルカリ膨潤性エマルション増粘剤であることができる。組成的にはこの増粘剤は、ポリアクリル酸エステルまたはポリメタクリル酸エステル、カルボン酸エステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、またはこれらの任意の組合せを含むことができる。特定の例ではこの増粘剤は、アクリル酸エステル増粘剤を含む。さらに増粘剤は、３０，０００から７０，０００原子単位の範囲、例えば４０，０００から５５，０００原子単位の範囲内の平均分子量を有することができる。増粘剤は、０．１重量％から５重量％の量で含むことができる。

いったん展開され乾燥されると、音響減衰組成物は、望ましい音響減衰、例えば望ましいモード１減衰パラメータ、モード２減衰パラメータ、またはモード３減衰パラメータを示す。モード１減衰パラメータ、モード２減衰パラメータ、およびモード３減衰パラメータは、実施例の指定された試験法に関して下記で定義する。一例では音響減衰組成物は、少なくとも０．４５のモード１減衰パラメータを有することができる。例えば音響減衰組成物は、少なくとも０．５、例えば少なくとも０．５５、少なくとも０．６、少なくとも０．６５、またさらには少なくとも０．７のモード１減衰パラメータを有することができる。さらに音響減衰組成物は、少なくとも０．２７、例えば少なくとも０．３０、またさらには少なくとも０．３２のモード２減衰パラメータを有することができる。さらに音響減衰組成物は、少なくとも０．２７、例えば少なくとも０．３１のモード３減衰パラメータを有することができる。

さらなる例では音響減衰組成物は、２００８年８月にＷｅｓｔ Ｆａｒｇｏ，Ｎｏｒｔｈ ＤａｋｉｔａのＧｒｅｅｎ Ｇｌｕｅ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されたＧｒｅｅｎ Ｇｌｕｅの実施例の中で指定されている試験法に従って求められるモード減衰パラメータの増加％として定義される望ましい減衰性能を示すことができる。例えばこの音響減衰組成物は、少なくとも２０％、例えば少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、またさらには少なくとも６０％のモード１減衰性能を有することができる。別の例では音響減衰組成物は、少なくとも２０％、例えば少なくとも３０％、少なくとも４０％、またさらには少なくとも５０％のモード２減衰性能を有することができる。追加の例では音響減衰組成物は、少なくとも１０％のモード３減衰性能を有することができる。

さらにこの音響減衰組成物は、１００μｍ以下の平均粒径を有するセラミック粒子を含むことができる。例えば音響減衰組成物は、このセラミック粒子を５０重量％以下、例えばセラミック粒子を２重量％と２５重量％の間で含むことができる。一例ではこのセラミック粒子は、５０μｍ以下、例えば２５μｍ以下、またさらには１０μｍ以下の平均粒径を有することができる。特定の例ではセラミック粒子の平均粒径は、１μｍ未満、例えば１００ｎｍ未満であることができる。例えばセラミック粒子は、アルミナセラミック、例えばアルミナ三水和物を含むことができる。別の例ではセラミック粒子は、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナ、またはこれらの任意の組合せを含むことができる。

使用時にこの音響減衰組成物を２枚の比較的平坦な剛性部材間に配置することができる。例えば音響減衰組成物を２枚の硬質パネル間に積層して、壁、天井、または床を形成する際に使用される構造用パネルを形成することができる。例えばこれら硬質パネルには、木材、合板、石膏ボード、セメントボード、プラスターボード、人造壁板、Ｇｙｐｒｏｃ、シートロック、またはこれらの任意の組合せを挙げることができる。一例ではこの音響減衰組成物を用いて壁を製造するための積層板を形成することができる。別の例ではこの音響減衰組成物を、床下張り材と床材の間に配置することができる。さらなる例ではこの音響減衰組成物を、天井パネルの剛性部材間に配置することができる。

例えば図１に示すように音響減衰組成物層１０２は、第一硬質パネル部材１０４と第二硬質パネル部材１０６の間に配置される。具体的には２枚の硬質パネル（１０４および１０６）間に配置される場合、音響減衰組成物は、２５μｍから５ｍｍの範囲、例えば１００μｍから５ｍｍの範囲、５００μｍから５ｍｍの範囲、またさらには１ｍｍから５ｍｍの範囲の厚さを有することができる。別法では、またはこれに加えて、音響減衰組成物の追加の層（図示せず）を硬質パネル１０６の第二主表面に塗布することもできる。別の硬質パネル（図示せず）を音響減衰組成物のその第二層と接する状態で貼り付けて、２枚の音響減衰組成物層を有する３層剛性部材パネルを形成することもできる。

具体的にはこの音響減衰組成物を使用して、予成形積層板を形成することができる。例えば音響減衰組成物を第一硬質パネルの表面に塗布することができる。第二硬質パネルの表面を、この第一硬質パネルの主表面と接している音響減衰組成物と接した状態に配置して積層板を形成する。

上記音響減衰組成物の特定の実施形態は、幾つかの技術的利点を示す。具体的には上記実施形態は、モード１、モード２、およびモード３振動の望ましい減衰を示す。さらに音響減衰組成物のこれら実施形態は、音響減衰、特に装着後の音響減衰を高める。

図３に示すように、構造用パネル３００が支持構造物３１０に取り付けられる場合、構造用パネル３００の一部は取付け点の周りで変形する。一例では構造用パネル３００は、外側部材３０４と内側部材３０６の間に配置された音響減衰層３０２を含む。くぎまたはねじくぎ３０８を用いて構造用パネル３００を支柱３１０に取り付ける場合、外側部材３０４および音響減衰層３０２は変形して断面縮小点を形成する。過度な変形は、外側部材３０４を内側部材３０６と接触させ、音響減衰層３０２によってもたらされる音響減衰をすり抜ける恐れがある。エラストマー粒子３１２を音響減衰層３０２中に配置する場合、外側部材３０４と内側部材３０６の接触の恐れを限定し、改良された音響減衰を維持することができる。具体的には、エラストマー粒子は粘性でなく、断面縮小点で外側部材３０４と内側部材３０６の間に引っ掛かって断面縮小点で若干の減衰を可能にする。これと比べて図４は、くぎまたはねじくぎ４０８が過剰な変形を引き起こした構造用パネル４００の一部を示す。エラストマー粒子が不在の場合、音響減衰層４０２が変形し、外側および内側の部材４０４と４０６を接触させて、音が容易に透過する経路を形成する。

下記音響減衰組成物のそれぞれをモード１、モード２、およびモード３振動の減衰に関して試験する。具体的にはその試験手順は下記の通りである。この手順のアウトプットは、モード１減衰パラメータ、モード２減衰パラメータ、およびモード３減衰パラメータとしてそれぞれ定義されるモード１、モード２、およびモード３振動の減衰パラメータを提供する。本明細書中で定義されるモード１は、試験パネルの長寸法の基本モードであり、モード２は、試験パネルの長寸法の二次モードであり、またモード３は、試験パネルの狭寸法の基本モードである。

配合物を試験するために各配合物を寸法８インチ×２４インチを有する１／２インチ厚の乾式壁の２枚の層間に塗布してパネルを形成する。配合物は、３／１６インチのプラスチック製のＶ字形切り欠きのあるこてを用いて塗布する。パネルを約３０日間乾燥する。

パネルを試験するためにパネル２０２を、図２に示すように約１．７ポンド／立方フィートの密度を有する２インチ厚の低密度／低弾性率連続気泡ポリウレタン音響発泡材のパッド２０４上に配置する。加速度計２０６（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ ＡＣＨ−０１圧電加速度計、または周波数範囲２０Ｈｚ〜５００Ｈｚよりも著しく高い共鳴周波数を有する同等のもの）をパネルの中央に置く。このパネルを合計で少なくとも１２回打ち、得られるインパルスを記録し、セーブする。１２個のインパルスのうち３個を無作為に選択し解析する。インパルス応答は、高速フーリエ変換ソフトウェアまたはシステム、例えばＢｒｕｅｌ ＆ Ｋｊａｅｒ Ｐｕｌｓｅ ｓｙｓｔｅｍを使用する、振動の３つのモードを識別するための高速フーリエ変換法を用いて解析する。３デシベルルールを適用して減衰定数を求める。各モードについて少なくとも３個の選択された応答の減衰定数を算術平均して減衰パラメータを得る。モード１減衰パラメータは、モード１に対する減衰パラメータである。モード２減衰パラメータは、モード２に対する減衰パラメータである。モード３減衰パラメータは、モード３に対する減衰パラメータである。

低密度／低弾性率連続気泡ポリウレタン音響発泡材は若干の減衰に寄与することができるが、この発泡材の減衰寄与度は０．０１以下であり、したがってそれは十分に低く、下記の実験結果に影響を与えないと判断される。

実施例１
配合物は、６２％の固形分を有する水系エマルションから調製される。各配合物は、バインダー樹脂（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓから入手できるＦｌｅｘａｃｒｙｌ ＡＦ−２０２７）１００部、表１に記載した改質用樹脂９０部、および水４５部を含む。各配合物を＃６スピンドルを用いて１０ｒｐｍで測定される約３０，０００ｃｐｓまで粘度を高める。粘度は、Ｓｃｏｔｔ Ｂａｄｅｒ，ＵＫから入手できるＴｅｘｉｐｏｌ ２３７を用いて調整する。アンモニアを用いてｐＨを７と７．５の間まで上げる。

表２は、各試料のモード周波数を例示し、また表３は、各試料の減衰パラメータを例示する。Ｔｅｘａｎｏｌ成分は、モード１減衰の改良をもたらす。具体的にはＴｅｘａｎｏｌを含むこれらの試料は０．７の平均モード１減衰パラメータを示すが、Ｔｅｘａｎｏｌを含まないこれらの試料は０．６２の平均モード１減衰パラメータを示す。さらにＤＰｎＢが存在すると、ＤＰｎＢをＴＰｎＢと併用する場合のように幾つかの利点をもたらす。例えばＤＰｎＢとＴＰｎＢの併用による配合は、併用によらない０．６３の平均モード１減衰と比べて０．７の平均モード１減衰を示す。さらにＤＰｎＢの存在とモード２減衰には良好な相関関係がある。さらにＤＰｎＢ、ＴＰｎＢ、およびＴｅｘａｎｏｌの組合せは０．７３の平均モード１減衰パラメータを実現するが、この完全な組合せを含まない配合は０．６４の平均である。

実施例２
異なる固形分を有する３種類の試料を調製する。これら配合物を、Ｓｃｏｔｔ Ｂａｄｅｒ，ＵＫから入手できるＴｅｘｉｐｏｌ ２５３で粘度を高める。表４は、モード１、２、および３の共鳴周波数を例示する。

固形分が増加するにつれて、周波数に関して共鳴モードの位置が低下するように見え、これはより柔軟な減衰フィルムであることを意味する。このような効果はまた、減衰フィルムの厚さの変化を反映することもある。各試料に対して同一のこてを使用するが、高い固形分の試料ほどフィルムは若干厚くなる。すべての条件が同じとしてフィルムが厚いほど柔軟なフィルムに変わる傾向がある。

表５は、それぞれのモードの減衰の効果を例示する。例示したように、モード１減衰パラメータは、固形分の増加とともに増大する。しかしモード３減衰は固形分の増加とともに低下するように見えるが、モード３減衰パラメータは約６５％固形分付近で極大に達する。

実施例３
様々な増粘剤を使用して試料を調製する。具体的には試料は、Ｓｃｏｔｔ Ｂａｄｅｒ，ＵＫから入手できるＴｅｘｉｐｏｌ ２５３、Ｔｅｘｉｐｏｌ ２３７、およびＴｅｘｉｐｏｌ ２５８を使用して調製する。試料は、実施例１の試料３に従って調製する。

表６に例示するようにモードの共鳴周波数に関してはわずかな違いを示すに過ぎない。表７に例示するように増粘剤は、減衰パラメータ、特にモード１減衰パラメータの大きな変化をもたらす。

実施例４
市販の音響減衰組成物を、実施例１の試料と似た方法で形成された試料と比較して試験する。これら試料は、試験パネルを発泡材上に配置するのでなく吊り下げることを除いては上記試験方法を用いて試験する。２００６年から２００８年の間の２年間にわたって取得されたＱｕｉｅｔＧｌｕｅ（登録商標）配合物の３種類の異なる試料を試験する。ＱｕｉｅｔＧｌｕｅ（登録商標）は、Ｑｕｉｅｔ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから市販されている。さらにＧｒｅｅｎ Ｇｌｕｅ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｗｅｓｔ Ｆａｒｇｏ，Ｎｏｒｔｈ Ｄａｋｏｔａから入手できる２００８年８月に取得したＧｒｅｅｎ Ｇｌｕｅを試験する。表８に例示するように市販の各組成物は、０．３８以下のモード１減衰パラメータを有する。さらにこれら試料は、低いモード２減衰パラメータおよび低いモード３減衰パラメータを有する。これと比べて実施例１の試料と似た方法で形成された試料は、市販の組成物の減衰パラメータをはるかに上回る少なくとも０．６２のモード１減衰パラメータおよび少なくとも０．４２のモード２減衰パラメータを示す。具体的には２００８年８月時点でのＧｒｅｅｎ Ｇｌｕｅ製品に対する減衰パラメータの増加％として定義される減衰性能は、モード１およびモード２に対して少なくとも２０％、例えば少なくとも３０％、少なくとも４０％、またさらには少なくとも５０％である。

実施例５
実施例１の配合＃３を使用し、２０メッシュサイズ（＜８４１ミクロン）のＥＰＤＭ粒子を加えて試料を調製する。ＥＰＤＭ粒子は、３重量％、７重量％、１１重量％、および１６重量％の量を加える。

表９に例示するようにモード１減衰パラメータは、ＥＰＤＭ粒子含量の増加とともに若干低下する。

実施例６
実施例１の配合＃３および４０メッシュサイズ（＜４２０ミクロン）のＥＰＤＭ粒子を使用して音響減衰組成物を形成する。表１０に例示するようにモード１減衰パラメータは、小さなサイズのＥＰＤＭ粒子を使用した場合、実施例４の試料が典型的に示す（量の増加に関して）ものと比べてＥＰＤＭ粒子の量の増加とともにそれほど顕著には低下しない。

実施例７
６０メッシュ（＜２５０ミクロン）の平均粒径を有するポリブチレン粒子を加えることにより実施例１の配合＃３に従って音響減衰組成物を調製する。実施例５および６の試料と比べてモード１減衰パラメータによって表される音響減衰は増大し、表１１に例示するように３％の周辺で極大を示す。さらにモード２減衰パラメータもポリブチレン粒子の含有量の増加とともに増大する。

表１２は、試料中に７％含まれる場合の粒子の種類それぞれについてモード減衰パラメータを実施例１の配合＃３に基づいて例示する。例示したようにゴムを含まない配合に比べて３０メッシュ天然ゴムおよび６０メッシュポリブチレンの両方ともモード１減衰パラメータの向上を示す。さらに６０メッシュポリブチレン試料は、モード２減衰パラメータの増大も示す。

第一の実施形態では音響減衰組成物は、カルボン酸官能基を有する付加重合ポリマーを含むバインダー樹脂と、ウレタン成分と、第一のエラストマー粒子とを含む。この第一の実施形態の一例では第一のエラストマー粒子は、２０ＭＰａ以下、例えば０．１ＭＰａから２０ＭＰａの範囲内、または０．１ＭＰａから１０ＭＰａの範囲内の弾性率を有する。別の例では組成物は、第一のエラストマー粒子を０．１重量％から５０重量％、例えば第一のエラストマー粒子を０．１重量％から２５重量％、または第一のエラストマー粒子を３．０重量％から１２重量％含む。

第一の実施形態のさらなる例では第一のエラストマー粒子の平均粒径は８５０μｍ以下、例えば６００μｍ以下、４５０μｍ以下、または２５０μｍ以下である。平均粒径は少なくとも１μｍであることができる。

第一の実施形態の追加の例ではエラストマー粒子は、ポリオレフィンゴム、例えばポリブチレンを含む。別の例ではエラストマー粒子は、ジエンポリマー、例えばエチレンプロピレンジエンポリマーを含む。さらなる例ではエラストマー粒子はシリコーンゴムを含む。

第一の実施形態の別の例では音響減衰組成物はまた、少なくとも５８０μｍの平均粒径を有する第二のエラストマー粒子を含む。この第二のエラストマー粒子は、第一のエラストマー粒子よりも大きな粒径を有する。例えば第二のエラストマー粒子は、少なくとも８４０μｍの平均粒径を有する。組成物は、第二のエラストマー粒子を０．１重量％から７重量％、例えば第二のエラストマー粒子を０．５重量％から５重量％含むことができる。

第一の実施形態の音響減衰組成物は、少なくとも０．４５、例えば少なくとも０．５、少なくとも０．５５、またさらには少なくとも０．６のモード１減衰パラメータを有することができる。音響減衰組成物は、少なくとも０．２７、例えば少なくとも０．３０、または少なくとも０．３２のモード２減衰パラメータを有することができる。音響減衰組成物は、少なくとも０．２７、例えば少なくとも０．３１のモード３減衰パラメータを有することができる。音響減衰組成物は、少なくとも２０％のモード１減衰性能、または少なくとも２０％のモード２減衰性能を有することができる。

第一の実施形態のさらなる例ではバインダー樹脂とウレタン成分は水系エマルションの状態で含まれる。

第二の実施形態では構造用パネルは、第一および第二硬質パネルと、それら第一および第二硬質パネルの間に配置された音響減衰組成物とを含む。その音響減衰組成物は、ウレタン成分と、エラストマー粒子と、カルボン酸官能基を有する付加重合ポリマーを含むバインダー樹脂とを含む。第二の実施形態の一例ではエラストマー粒子は、２０ＭＰａ以下の弾性率を有する。別の例では音響減衰組成物は、少なくとも０．４５のモード１減衰パラメータを有する。

第三の実施形態では構造用パネルの製造方法は、音響減衰組成物を第一硬質パネルの第一主表面に塗布するステップを含む。その音響減衰組成物は、ウレタン成分と、エラストマー粒子と、カルボン酸官能基を有する付加重合ポリマーを含むバインダー樹脂とを含む。この方法は、第二パネルの第一主表面をこの音響減衰組成物と接触させるステップをさらに含む。第三の実施形態の一例ではエラストマー粒子は、２０ＭＰａ以下の弾性率を有する。別の例ではその音響減衰組成物は、少なくとも０．４５のモード１減衰パラメータを有する。

第四の実施形態では音響減衰組成物は、バインダー樹脂および第一のエラストマー粒子を含む。このバインダー樹脂は、カルボン酸官能基を有する付加重合ポリマーを含む。バインダー樹脂は、−２５℃以下のガラス転移温度を有する。第四の実施形態の一例ではガラス転移温度は−４０℃以下、例えば−５０℃以下である。第四の実施形態のさらなる例では音響減衰組成物は、少なくとも３０％の曇り価を有する。

第四の実施形態の追加の例では第一のエラストマー粒子は、２０ＭＰａ以下の弾性率を有する。別の例ではその音響減衰組成物は、第一のエラストマー粒子を０．１重量％から５０重量％含む。さらなる例では第一のエラストマー粒子の平均粒径は、４５０μｍ以下である。追加の例では第一のエラストマー粒子はポリオレフィンゴムを含む。別法では第一のエラストマー粒子はジエンエラストマーを含む。さらなる選択可能な方法では第一のエラストマー粒子はシリコーンゴムを含む。

さらなる例では音響減衰組成物は、少なくとも５８０μｍの平均粒径を有する第二のエラストマー粒子をさらに含む。第二のエラストマー粒子は、第一のエラストマー粒子よりも大きい粒径を有する。

別の例では音響減衰組成物は、少なくとも０．４５のモード１減衰パラメータを有する。追加の例では音響減衰組成物は、少なくとも０．２７のモード２減衰パラメータを有する。さらなる例では音響減衰組成物は、少なくとも０．２７のモード３減衰パラメータを有する。

追加の例では音響減衰組成物はウレタン成分をさらに含む。例えばバインダー樹脂はおよびウレタン成分を、水系エマルションの状態で含むことができる。

さきに一般的な説明または実施例中で述べた行為のすべてが必要とされるとは限らないこと、特定の行為の一部が必要でない場合もあること、および上記に加えて１または複数のさらなる行為が行われる場合もあることに留意されたい。さらに、これら行為の列挙される順序は、必ずしもそれらが実行される順序ではない。

概念を上記明細書中で特定の実施形態に関して述べてきた。しかしながら通常の当分野の技術者は、別添の特許請求の範囲中で述べる本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正形態および変更形態を案出することができることをよく理解する。したがって本明細書および図は、制限的な意味ではなく例示的な意味で見られるべきであり、これらのすべての修正形態は本発明の範囲内に含まれることを意図している。

本明細書中で使用される用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ、ｈａｖｉｎｇ）」、またはこれらの任意の他の語尾変化は、非排他的な包含を対象として含むことを意図している。例えば、特徴の一覧表を構成する工程、方法、製品、または装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されず、はっきりとは列挙されていない、あるいはそのような工程、方法、製品、または装置に固有の他の特徴を含むことができる。さらに、別のものと明記されない限り「または（ｏｒ）」は、包含的またはを意味し、排他的またはを意味しない。例えば、条件ＡまたはＢは、Ａが真であり（あるいは存在し）かつＢが偽である（あるいは存在しない）、Ａが偽であり（あるいは存在せず）かつＢが真である（あるいは存在する）、およびＡとＢの両方が真である（あるいは存在する）のうちのいずれか一つによって満たされる。

また、「或る（ａまたはａｎ）」は、本明細書中で述べる要素および成分を記述するために使用される。これは単に便宜上、本発明の範囲の一般的な意味を示すのに役立つ。この記述は１つまたは少なくとも１つを含むと解釈されるべきであり、また別の意味であることが明らかでない限り単数形は複数形もまた含む。

利点、他の特長、および問題の解決策を、特定の実施形態に関して上記で述べてきた。しかしながら任意の利点、特長、または問題の解決策を思い浮かばせるか、またはより顕著になるようにすることができる利点、特長、問題の解決策、および任意の特徴を、特許請求の範囲のいずれかまたはすべての決定的な、必要な、または本質的な特徴と解釈するべきではない。

本明細書を読んだ後に当業者は、明確にするために幾つかの特徴が別々の実施形態の文脈で本明細書中に記述され、また単一の実施形態中で組み合わせて提供されることもあることを理解するはずである。逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈中で記述される様々な特徴が、別々にまたは任意のサブコンビネーション中で提供されることもまたある。さらに、範囲で述べる値に関する言及は、その範囲内の各値およびあらゆる値を含む。

Claims (12)

1. カルボン酸官能基を有する付加重合ポリマーを含み、−２５℃以下のガラス転移温度を有するバインダー樹脂と、
   第一のエラストマー粒子と
   を含み、少なくとも０．４５のモード１減衰パラメータを有する、音響減衰組成物。
2. 前記音響減衰組成物が少なくとも３０％の曇り価を有する、請求項１に記載の音響減衰組成物。
3. 前記第一のエラストマー粒子が２０ＭＰａ以下の弾性率を有する、請求項１に記載の音響減衰組成物。
4. 前記第一のエラストマー粒子を０．１重量％から５０重量％含む、請求項１に記載の音響減衰組成物。
5. 前記第一のエラストマー粒子の平均粒径が４５０μｍ以下である、請求項１に記載の音響減衰組成物。
6. 前記第一のエラストマー粒子がポリオレフィンゴム、ジエンエラストマー、またはシリコンゴムを含む、請求項１に記載の音響減衰組成物。
7. カルボン酸官能基を有する付加重合ポリマーを含み、−２５℃以下のガラス転移温度を有するバインダー樹脂と、
   ポリウレタンと、
   第一のエラストマー粒子と
   を含み、少なくとも０．４５のモード１減衰パラメータを有する、音響減衰組成物。
8. 前記第一のエラストマー粒子が２０ＭＰａ以下の弾性率を有する、請求項７に記載の音響減衰組成物。
9. 前記第一のエラストマー粒子を０．１重量％から５０重量％含む、請求項７に記載の響減衰組成物。
10. 前記第一のエラストマー粒子の平均粒径が８５０μｍ以下である、請求項７に記載の音響減衰組成物。
11. 前記バインダー樹脂が−４０℃以下のガラス転移温度を有する、請求項７に記載の音響減衰組成物。
12. 第一および第二硬質パネル、および
    前記第一および第二硬質パネル間に配置され、ポリウレタンと、エラストマー粒子と、カルボン酸官能基を有する付加重合ポリマーを含み、−２５℃以下のガラス転移温度を有するバインダー樹脂とを含む音響減衰組成物
    を含み、前記音響減衰組成物が少なくとも０．４５のモード１減衰パラメータを有する、構造用パネル。

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