JPS6146498B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は防振効果のすぐれた防振複合体に関
する。

近年、騒音や振動は公害問題として大きな社会
問題となつている。また一方では、光学機器、レ
ーザ装置などを使用したミクロンオーダーの精密
作業においては、微細な振動が製品の品質に影響
を及ぼすようになつてきた。

このような騒音や振動に対する対策としては、
発生源となつている機器の剛性化やこれらの機器
との共振回避、防振系の設置など、設計上の観点
から考慮されていたが、必ずしも十分と云えるも
のではなかつた。

そこで、防振対策として、騒音や振動の発生源
に振動を減衰させる材料を用いることが検討され
ている。

一般に振動理論によれば、外部に及ぼす振動の
影響を小さくするために、 防振材料の質量が大きいこと。

振動伝達のエネルギー損失比（Ｑ^-1）や対数
減衰率（δ）が大きいこと。

弾性係数（Ｋ）が大きいこと。

などが必要な条件とされている。

従来の防振材としては、たとえばゴム、防振金
属（合金）、フエライト複合材料などが知られて
いる。このうち、ゴムは、対数減衰率は大きい
が、弾性係数としてヤング率を評価したとき小さ
い点で問題があつた。また防振金属はヤング率は
大きいが、対数減衰率が小さい点で問題があつ
た。さらにフエライト複合材料はヤング率が大き
く、対数減衰率が大きいという利点を有している
が、強磁性材料を含有するため、配向磁化によつ
て磁気フラツクスの発生が見られるという点で、
精密機器などの防振材としては不適当であつた。

したがつて、この発明は従来の防振材にくらべ
てさらに防振効果のすぐれたものを提供すること
を目的とする。

具体的には、質量が大きく、対数減衰率が大き
く、さらには弾性係数の大きい防振複合体を提供
することを目的とする。

また具体的には、配合割合を変えることによ
り、質量、対数減衰率、弾性係数などを使用目的
に適合させることができる防振複合体を提供する
ことを目的とする。

すなわち、この発明の要旨とするところは、圧
電体粉末材料と高分子樹脂材料の混合一体物から
なり、この混合一体物には漏電経路が形成されて
いることを特徴とする防振複合体である。

ここで防振複合体を構成するもののうち、圧電
体粉末材料としては、たとえば、ポリフツ化ビニ
リデン、三フツ化エチレン−PVDF共重合体など
高分子圧電体粉末材料、PbTiO₃系、Pb（Ti，
Zr）O₃の二成分あるいは三成分系、LiNbO₃系、
LiTaO₃系、BaTiO₃系などのそれぞれの各種固溶
変性体のような無機圧電体粉末材料がある。

また、高分子樹脂材料としては、天然ゴム材
料、人工合成ゴム材料、熱可塑性樹脂材料、熱硬
化性樹脂材料などがある。

このうち、人工合成ゴム材料としては、たとえ
ば、フツ素ゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、
ブタジエンゴム、エチレン酢ビ共重合体、熱可塑
性エラストマなどがある。熱可塑性エラストマの
具体的なものとしては、たとえば、熱可塑性ポリ
ウレタン、スチレン−ブタジエンブロツクポリマ
ー、ポリエーテル系、ポリオレフイン系、ポリブ
タジエン系などの熱可塑性エラストマがある。

また、熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポ
リスチレン、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリカ
ーボネート、ポリアセタール、ポリフエニレンオ
キシド、飽和ポリエステル、酢酸セルロース、ポ
リ酢酸ビニル、ふつ素樹脂、ふつ化ビニリデン樹
脂、塩化ビニリデン樹脂、アイオノマー樹脂、ポ
リ４−メチル−１−ペンテン、ポリフエニレンス
ルフイド、ポリアリルレートなどがある。

さらに、熱硬化性樹脂としては、たとえばポリ
イミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、シリ
コーン、アリル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル、アミノ樹脂、フエノール樹脂などがあ
る。

次に、このような圧電体粉末材料と高分子樹脂
材料の混合一体物の中には漏電経路が形成されて
おり、この漏電経路の形成態様としてはたとえば
次のようなものがある。

まず、第１に混合一体物中に圧電体粉末材料と
高分子樹脂材料とともに導電体粉末材料を分散さ
せたものがある。ここで導電体粉末材料の種類と
しては、たとえば、カーボン、黒鉛、カーボン繊
維などのカーボン系微小体、金属粉、半導電性高
分子樹脂材料、SnO₂、ZnOなどの半導電性無機
材料、絶縁性高分子樹脂材料または絶縁性無機材
料の表面に導電性被膜を形成したものがある。な
お、高分子樹脂材料に圧電性のものを用いてもよ
い。

第２に、圧電体粉末材料の表面に導電性被膜を
形成したものがある。導電性被膜を形成する手段
としては、たとえば、無電解メツキ法、真空蒸着
法、スパツタリング法などの薄膜形成手段があ
る。

第３に、圧電体粉末材料そのものを半導体化
し、導電性を持たせたものがある。

第４に、高分子樹脂材料そのものとして半導電
性のものを用いたものがある。なお、この半導性
の高分子樹脂材料に圧電性のものを用いてもよ
い。

上記した漏電経路の形成態様によれば、いずれ
の場合もこの防振複合体に振動エネルギーが加え
られると、振動エネルギーが圧電体粉末材料に吸
収されて電荷に変換され、発生した電荷は圧電体
粉末材料の周囲または圧電体粉末材料そのものに
存在する漏電経路から漏電し、熱として消費さ
れ、すなわち振動エネルギーを熱エネルギーに変
換することによつて、大きな対数減衰率が得られ
る。

上記した４つの漏電経路の態様を図示すれば第
１図〜第４図のようになる。

第１図は第１の漏電経路の形成態様を示し、図
中１は圧電体粉末材料、２は高分子樹脂材料、３
は導電体粉末材料である。図から明らかなよう
に、導電体粉末材料３が圧電体粉末材料１と接触
した状態で分散されており、振動エネルギーが圧
電体粉末材料１に吸収されて発生した電荷は、こ
の導電体粉末材料３が漏電経路となつて電荷を熱
として放散することになる。

第２図は第２の漏電経路の形成態様を示し、図
示の番号は第１図のものと対応する。この例は圧
電体粉末材料１の表面に導電性被膜４を形成した
ものであり、この導電性被膜４が漏電経路となつ
て圧電体粉末材料１に発生した電荷を熱として放
散することになる。

第３図は第３の漏電経路の形成態様を示し、図
中の番号は第１図のものと対応する。この例は圧
電体粉末材料１そのものを半導体化して半導電性
をもたせたものであり、この圧電体粉末材料１同
志の接触によつて漏電経路が形成されることにな
り、振動エネルギーが圧電体粉末材料１に吸収さ
れて発生した電荷はこの圧電体粉末材料１を介し
て熱として放電することになる。

第４図は第４の漏電経路の形成態様を示し、図
中の番号は第１図のものと対応する。この例は高
分子樹脂材料２そのものとして半導電性のものを
用いたものであり、この高分子樹脂材料２が圧電
体粉末材料１と接触した状態で分散されており、
振動エネルギーが圧電体粉末材料１に吸収されて
発生した電荷は、この高分子樹脂材料１が漏電経
路となつて電荷を熱として放散することになる。

また、この発明にかかる防振複合体は、圧電体
粉末材料の固形分に高分子樹脂材料がマトリクス
状に分布した構造となつており、したがつて、大
きな質量と大きな弾性係数が得られる。

以下、この発明を実施例に従つて詳細に説明す
る。

実施例 １ PZT粉末84重量％、カーボン粉末１重量％、ポ
リエステル樹脂15重量％の割合で混合し、重合材
を添加したのち十分に脱泡し、10cm×10cm×0.5
cmの板状に成型した。この板状成型体を100゜Ｃ
で２時間加熱重合して防振複合体を作成した。

得られた防振複合体を試料として、板状試料の
中央部に約20cmの高さから、重さ２ｇの鋼球を落
下して衝撃を加えたとき、試料端部における振動
加速度の時間変化を第５図に示した。

比較試料として、同じ大きさの鋳鉄製の防振材
を用い、同様に振動加速度の時間変化を第６図に
示した。

第５図、第６図を比較して明らかなように、こ
の実施例によるものは比較試料である鋼板のもの
にくらべて、振動減衰は急速であり、防振材とし
てすぐれた機能を有する。

またこの実施例により得られた防振複合体の密
度は4.08であり、ポリエステル樹脂の密度1.18に
くらべて大きい値を有する。

さらに弾性係数も1000Kgf／mm²の値を示し、大
きい弾性係数を有している。

さらにまた振動減衰を示す対数減衰率（δ）は
0.2の値を示した。なお、比較試料の鋳鉄製の防
振材の対数減衰率（δ）は0.0007であつた。した
がつて、この実施例による複合防振材は密度、弾
性係数、対数減衰率とも大きい値を示し、防振材
料として有用なものである。

実施例 ２ BaTiO₃粉末84重量％、カーボン粉末１重量
％、ポリエステル樹脂15重量％の割合で混合し、
その後実施例１と同様に処理して防振複合体を作
成した。

得られた防振複合体を試料として、実施例１と
同様に、振動加速度の時間変化を第７図に示し
た。

またこの試料の密度は9.94であつた。

さらに弾性係数は1810Kgf／mm²であつた。

さらにまた対数減衰率は0.1であつた。

実施例 ３ BaTiO₃粉末表面に無電解メツキ法によりニツ
ケルの導電性被膜を形成した。このBaTiO₃粉末
88重量％、ポリエステル樹脂12重量％を混合し、
脱泡したのち10cm×10cm×0.5cmの板状に成型し
た。この板状成型体を100℃で２時間加熱重合し
て防振複合体を作成した。

この試料について、実施例１と同様に、試料端
部における振動加速度の時間変化を第８図に示し
た。

またこの試料の密度は8.85であつた。

さらに弾性係数は1800Kgf／mm²であつた。

さらにまた対数減衰率は0.15であつた。

実施例 ４ 半導体化剤を微量含有させたBaTiO₃半導体粉
末88重量％、ポリエステル樹脂12重量％を混合
し、脱泡したのち10cm×10cm×0.5cmの板状に成
型した。この板状成型体を100℃で２時間加熱重
合して防振複合体を作成した。

この試料について、実施例１と同様に、試料端
部における振動加速度の時間変化を第９図に示し
た。

またこの試料の密度は9.90であつた。

さらに弾性係数は1800Kgf／mm²であつた。

さらにまた対数減衰率は0.16であつた。

以上の各実施例から明らかなようにこの発明に
かかる防振複合体によれば、圧電体粉末材料と高
分子樹脂材料とを混合した一体物からなり、この
混合一体物に漏電経路を形成したことを特徴とし
たものであり、この防振複合体に外部から振動エ
ネルギーが加えられると、振動エネルギーが圧電
体粉末材料に吸収されて電荷に変換され、この電
荷が漏電経路から漏電して熱として放散されると
いう新規な機能を有しており、大きな対数減衰率
を有している。また圧電体粉末材料の固形分に高
分子樹脂材料がマトリクス状に分布した構造とな
つており、したがつて大きな質量と大きな弾性係
数が得られる。さらには圧電体粉末材料と高分子
樹脂材料の配合割合を変えることにより、各特性
を使用目的に適合させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明にかかる防振複合体
の概略構造図、第５図〜第９図は振動加速度の時
間変化を示す図であり、第５図、第７図〜第９図
はこの発明の各実施例によるもの、第６図は比較
試料のものである。 １は圧電体粉末材料、２は高分子樹脂材料、３
は導電体粉末材料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧電体粉末材料と高分子樹脂材料の混合一体
   物からなり、この混合一体物には漏電経路が形成
   されていることを特徴とする防振複合体。 ２ 前記漏電経路は、混合一体物中に分散された
   導電体粉末材料により構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の防振複合体。 ３ 前記漏電経路は、圧電体粉末材料の表面に形
   成された導電性被膜により構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の防振複合
   体。 ４ 前記漏電経路は、圧電体粉末材料が半導電性
   のものからなり、この半導電性の圧電体粉末材料
   自体の導電性により構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の防振複合体。 ５ 前記漏電経路は、高分子樹脂材料が半導電性
   のものからなり、この半導電性の高分子樹脂材料
   自体の導電性により構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の防振複合体。