JP2000148156A

JP2000148156A - 鈴構造粒子、その製造方法、および振動吸収材

Info

Publication number: JP2000148156A
Application number: JP10314460A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamada; 溥山田; Tatsuo Ogasa; 達夫小笠
Original assignee: FUKUI TEKKOSHO KK
Current assignee: FUKUI TEKKOSHO KK
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】遮蔽母体に多数の鈴構造粒子を混合、分散、
内包することができる微細な鈴構造粒子、その製造方
法、鈴構造粒子を内包する振動吸収体を提供することを
目的とするものである。【解決手段】殻３と該殻の内部に外部からの運動エネ
ルギーを吸収する核２を有する鈴構造粒子１であり、鈴
構造粒子１を母体に分散または付着させることによっ
て、殻内で核が自由に運動し得る構造とし、この母体に
入射する運動エネルギーを核に配分することで、実質的
に透過する運動エネルギーを減衰させる機能を有し、そ
の運動エネルギーが音波であれば、遮音効果を発揮す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鈴構造粒子とその
製造方法、およびその鈴構造粒子が混入・分散または付
着した振動吸収材に関し、詳しくは遮音板、制振材等に
用いられ、或いはペイント等の母体内に混入・分散させ
て、質量則を越える遮蔽性能を得ようとする鈴構造粒
子、その製造方法、および振動吸収材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、遮音板とその製造方法は、例えば
特開平９−２２６０３５号公報に開示されている。図１
３に示したように、この遮音板６５、基体６６の内部に
多数の空孔６７が設けられ、その空孔６７に独立に運動
し得る粒子６８を設けたものである。この遮音板の製造
方法は、基体６６に空孔を形成するアゾジカルボンアミ
ド（ＡＤＣＡ）のメタノール溶液中にアルミナ微粒子を
懸濁させ、メタノールを蒸発させて、ＡＤＣＡでコーテ
ィングしたアルミナ粒子を得て、これを軟質ポリ塩化ビ
ニルに混練して板状とし、昇温、発泡させて多孔質板を
形成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常、均質単板の音に
対する透過損失は、質量則に従うとされ、質量則を越え
る透過損失を実現するには、鈴構造体を基体に形成する
ことによって実現することができる。より効果的に遮
音、制振特性を得るには、空孔のサイズが小さく、微細
であって、空孔内に封入される核の粒子のサイズが大き
いことが好ましい。

【０００４】しかしながら、上記従来例の遮音板では、
基体内の空孔が発泡によって形成されており、微細な空
孔を形成するのは比較的困難であり、基体を形成する際
に、基体内で発泡させて空孔が形成されており、例えば
基体内の空孔の数、基体の形状、材料等に制限があり、
その応用範囲には限界がある。

【０００５】また、従来例では、核となる粒子を基体と
なる材料に混合して、基体を形成するための硬化温度
と、発泡剤の発泡ガスを発生させるための分解温度が同
一であり、条件設定が困難な欠点がある。

【０００６】さらに、従来の遮音板では、核となる粒子
と基体となるポリマーが結合して、粒子の自由運動を阻
害する割合が高く、遮音性能が劣化する問題がある。

【０００７】本発明は、上述に鑑みなされたものであ
り、微細な空孔を形成するのが容易であり、応用範囲が
広く、遮音性がさらに高く、また基体材料の劣化による
前述の核と空孔部の結合が生ずることなく、このため核
の自由運動を阻害することがなく、製造温度条件の設定
が容易な鈴構造粒子、その製造方法、前記鈴構造粒子を
用いた振動吸収体を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、請求項１の発明は、中空部を有する殻
と、前記中空部に、外部から入射する運動エネルギーを
吸収する核とを有することを特徴とする鈴構造粒子であ
る。

【０００９】この構成によれば、鈴構造粒子を基体であ
る母体に分散または付着させることにより、殻内で核が
自由に運動し得る構造である。この母体に入射する運動
エネルギーを核に配分することで、実質的に母体を透過
する運動エネルギーを減衰させるためのものであり、音
波による運動エネルギーの場合であれば、遮音効果を発
揮させることができる。また、鈴構造粒子としたため、
これを微細化するのが容易であり、母体内にこの鈴構造
粒子を多量に含ませることができ、遮音性を向上させる
ことができる。また鈴構造粒子ができあがってから、鈴
構造粒子を母体内に分散、付着させることもできる。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の鈴構造粒子において、前記核が略球体であって、前記
中空部に少なくとも一個の核が存在することを特徴とす
る鈴構造粒子である。

【００１１】この構成によれば、核がほぼ球形であり、
核の殻内での運動の自由度が高く、母体内を通過する運
動エネルギーの減衰率を高めることができる。核が殻内
に複数個内包すれば、それぞれの核によって、外部から
入射する運動エネルギーをそれぞれの核に効率よく分配
して、運動エネルギーをより多く吸収することができ
る。

【００１２】また、請求項３の発明は、請求項１または
２に記載の鈴構造粒子において、前記殻または前記核の
いずれかが、導電性、半導電性、帯磁気的性状のうちい
ずれかの物理的特性を有することを特徴とする鈴構造粒
子である。

【００１３】この構成によれば、鈴構造粒子の殻または
核が導電性、半導電性、帯磁気的性状を有するので、母
体が外部から電気的、または磁気的、または機械的振動
を受けた場合、母体の応答振動を適切なものにすること
ができる。

【００１４】振動波の遮蔽効果は、鈴構造粒子が振動波
の入射エネルギーを吸収し、振動波を減衰することによ
り得られる。例えば、母体内の各鈴構造粒子が異方向性
の磁性を有する場合は、同極粒子同士の反発作用や、異
極粒子同士の吸引作用が、母体に通電、磁場を付加する
ことにより変化し、入射運動エネルギーの吸収特性を変
えることができる。

【００１５】また、請求項４の発明は、請求項１または
２に記載の鈴構造粒子において、前記中空部に液状物質
が充填されていることを特徴とする鈴構造粒子である。

【００１６】この構成によれば、核が気体より粘性の大
きい液状物質の中で動き回ることができるので、核の運
動エネルギーの吸収が大きく、音波による運動エネルギ
ーの場合であれば、より大きい遮音効果を発揮させるこ
とができる。

【００１７】また、請求項５の発明は、鈴構造粒子を担
持するための基体と；前記基体に、混合、分散、または
付着させた請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の鈴
構造粒子とを備えることを特徴とする振動吸収材であ
る。

【００１８】この構成によれば、鈴構造粒子を基体に分
散または付着させることによって、殻内で核が自由に運
動し得る振動吸収材が形成され、この基体に入射する運
動エネルギーを核の運動として分配して吸収する機能を
有し、その運動エネルギーが音波であれば、遮音効果を
発揮する。微細化した鈴構造粒子を基体に混合、分散、
付着したため、基体内部の中空部を微細化し、その数を
増し、さらに基体自身に中空部を形成する必要がなくな
り、基材の材料の選択の幅が広がり、その強度等を維持
しながら遮音性能を増すことができ、また遮音性能を維
持しつつ基体を自由な形状に形成することができる。

【００１９】また、請求項６の発明は、前記殻と前記核
との間に昇華特性または蒸発特性を有する中間材を設け
て、前記中間材を所定の温度に加熱して前記殻外に昇華
または蒸発させ、前記殻の内部であって前記殻と核との
間に空間を形成することを特徴とする請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の鈴構造粒子を製造する方法であ
る。

【００２０】この構成によれば、昇華特性または蒸発特
性を有する中間材を用いるので、核に付着する厚みを調
整することによって、請求項１乃至請求項３のいずれか
に記載の鈴構造粒子の殻と核との間の空間を所望の大き
さを調整し得る。昇華特性を有する中間材としては、例
えば樟脳、ヨウ素、ドライアイスがある。発泡材ではな
く昇華特性または蒸発特性を有する中間材を使用するの
で、中空部の内径を発泡材を使用した場合に比べてはる
かに小さく出来る。

【００２１】また、請求項７の発明は、液体を含有し前
記殻となる殻材料と、前記核となる核材料とを調合して
混合物を形成する第１の工程と；前記液体を固体相に転
移させる温度で、前記混合物を固形化した後、前記固形
化した前記混合物を破砕して破砕粒子を形成する第２の
工程と；前記第２の工程で固形化した前記液体であった
物質を昇華または蒸発する温度に加熱して、前記殻の内
部であって前記殻と前記核との間に空間を形成する第３
を工程とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれかに記載の鈴構造粒子を製造する方法であ
る。

【００２２】この構成によれば、殻と核との間の空間を
形成するに際して、それらの物質のガラス転移点を考慮
して、中間材を液体相から固体相に転移させ、中間材が
昇華または蒸発する温度に加熱して、前記殻と前記核と
の間に空間を形成し、請求項１乃至請求項３のいずれか
に記載の鈴構造粒子を製造するものである。例えば、殻
材料として、ゴム、樹脂類のラテックス・エマルジョン
（以下、エマルジョンという）を核の表面にコーティン
グした状態で造る。このコーティングされた状態物は、
エマルジョンの液状物質の粘性度で核に付着する量が決
定される。この核材料に含まれるポリマー固形分と液状
物質（例えば水分）の混合比率によって、予め固形分の
体積を計算することができる。

【００２３】核の自由運動空間は、次式で算出できる。（エマルジョン重量／密度）−（水分重量／密度）＝固
形分体積（核の体積＋エマルジョンの付着体積）−（固形分体
積）＝核の自由運動空間

【００２４】また、請求項８の発明は、前記殻になる材
料と、前記殻になる材料に内包された前記核になる材料
のいずれかが、無機質と有機物との混合物質であって、
前記殻になる材料または前記核になる材料に含まれる無
機質の燃焼温度以下であって、前記有機物の分解温度ま
たは燃焼温度以上の温度で、前記有機物を燃焼ガス化し
て分解し、前記無機質の残滓により前記殻または前記核
を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれかに記載の鈴構造粒子を製造する方法である。

【００２５】この構成では、物質の燃焼温度の違いを利
用して、残滓を核または殻として用いることにより請求
項１乃至請求項３のいずれかに記載の鈴構造粒子を製造
することができる。

【００２６】また、請求項９の発明は、前記中空部に液
状物質が充填された前記殻の内部に核材料を注入して、
前記中空部に前記核を形成することを特徴とする請求項
４に記載の鈴構造粒子を製造する方法である。

【００２７】この構成によれば、市販のマイクロカプセ
ル等を殻として利用し、極小化した核を所定のエネルギ
ーで中空部に液状物質が充填された殻に打ち込むことに
よって、請求項４に記載の鈴構造粒子を容易に形成する
ことができる。

【００２８】また、請求項１０の発明は、前記殻の表面
を、帯電させて、微粒子の材料を前記殻の表面に付着さ
せて成膜処理をすることを特徴とする請求項１乃至請求
項４のいずれかに記載の鈴構造粒子を製造する方法であ
る。

【００２９】微粒子は、粒子径の特に小さい超微粒子と
することが好ましく、微粒子はプラスチック、有機粉
体、無機粉体、セラミックス粉末、金属粉体とするのが
好ましい。

【００３０】この構成によれば、微薄な膜を有する殻の
形成が容易であって、殻の代わりに膜に導電性、半導電
性、帯磁気的性状等の物理的特性を容易に付加すること
ができる。また、入射エネルギーの減衰効果とは別に、
半導電性の性質の異なる鈴構造粒子を配列して担持させ
た基体を半導体回路にも応用できる。また、膜に絶縁性
を与えてもよい。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
いて、図面を参照して説明する。なお、本発明では、鈴
構造粒子、その製造方法、および鈴構造粒子を分散、付
着させた振動吸収材の各実施形態を包含している。

【００３２】先ず、本発明に係る第１の実施例の鈴構造
粒子について、図１の模式断面図を参照して説明する。
同図（ａ）は、鈴構造粒子１を示し、無機質の核２と有
機質の殻３とからなり、核２と殻３との間に空間４が形
成され、外部からの振動エネルギーによって、核２が殻
３内を自由に運動し得る構造である。殻３とは空間４全
体を覆う被覆層をいい、核２とは殻３内部の空間４に存
在する粒子状の物質をいう。核２は、外部からの振動エ
ネルギーを効率よく吸収するのに質量密度が大であるこ
とが望ましく、例えば酸化チタン等の粒子が用いられ
る。殻３の材質は、有機質及び無機質のそれぞれの１種
類か、または組み合わせでもよい。

【００３３】核２，殻３は、それぞれ球体が望ましく、
核２の直径Ｄは、１ｍｍを上限とし、μｍ単位以下が望
ましい。同図（ｂ）を参照すると、核２の直径Ｄと、核
２と殻３内面との空隙４の最大距離Ｓとの関係は、１：
１〜１：１／１００の比率の範囲内とし、空隙４の最大
距離Ｓが可能な限り小さいことが望ましい。なお、図１
では、殻３内に一個の核２が内包されているが、複数個
設けてもよい。

【００３４】鈴構造粒子１の用途は、板状の材質に混入
・分散させるか、繊維に付着させて、音波等の振動エネ
ルギーを吸収して、その入射した振動エネルギーを核に
分配することで、透過損失量を増大させることができ
る。従って、入射エネルギーを遮蔽、減衰させる用途、
例えば制振材、遮蔽材等の用途に利用される。なお、鈴
構造粒子１は、その用途に応じて、殻または核の一方ま
たは両方が導電性、半導電性、帯磁気的特性等の物理特
性を有するものであってもよい。例えば、殻に導電性を
与えることによって、電着用の塗料、導電性パターン、
姿勢センサ、磁気感応センサ等にも利用可能である。殻
または核が絶縁性を有するようにすることもできる。

【００３５】続いて、図２の遮音板（振動吸収材）の模
式図と図３とを参照して、鈴構造粒子による遮蔽機能に
ついて説明する。

【００３６】先ず、鈴構造粒子による振動制御につい
て、音波を例示して説明する。音は、音源から発生する
振動を空気中を伝搬する疎密波であり、音波の進行によ
って空気中の局所に起こる圧力変動の実効値を音圧
（Ｐ）と呼ぶ。音の周波数や音圧は、通常対尺で表すの
が通例であり、人の最小可聴音圧（１０００Ｈｚ）をＰ
₀ として、１０Ｌｏｇ（Ｐ／Ｐ₀ ）² を音圧レベルと定
義し、音の強さの指標としている。

【００３７】図２に示すように、鈴構造粒子１が分散し
た遮音板５の片面に音波が入射すると、音圧変動により
板は振動を起こし、新たな音源となって反対側の空気に
透過波を送り出す。入射音と透過音の音圧レベルの差を
透過損失（ＴＬ）と呼び、これが大きい程遮音効果が高
いことになる。なお、遮音板５が剛体である場合、面密
度（遮音板の音波の入射面の単位面積当たりの質量）を
Ｍとすると、下記数１のように表される。なお、ｆは入
射音の周波数、Ｒは空気の密度と音速の積である。

【００３８】

【数１】

【００３９】図３に横軸を入射音の周波数（単位Ｈ
ｚ）、縦軸を透過損失（単位ＤＢ）として両者の関係を
示す。図３に示したように、透過損失（ＴＬ）対入射音
の周波数の関係を表す数１は、低勾配の直線になり、遮
音板５の面密度を変化させると、上下に平行移動する。
このような特性を遮音の質量則と称する。

【００４０】鈴構造の場合には、基体（母体）及び核粒
子の面密度をそれぞれBａ，Ｎｕとすると、透過損失
（ＴＬ）を求める際に考慮すべき条件は、殻内の核粒子
の位置と速度の分布とその時間的連続性、殻内壁と核粒
子の衝突に伴う運動量及び運動エネルギーの授受と入射
音に同期した周期性である。

【００４１】ここで、次の数２が成立する。

【数２】

【００４２】但し、αは、組成（Ｎｕ／Ｂａ）、殻内の
核粒子の可動距離及び衝突の反発系数の関数である構造
定数（構造因子）、Ｐｉは入射音の音圧である。

【００４３】数２の第１式は、入射音圧とともに透過損
失が増加することを示し、数２の第２式は、鈴構造粒子
の作用により質量則を越えることを意味している。

【００４４】図２は、核２を酸化チタンとし、殻３を高
級脂肪酸処理膜とした鈴構造粒子１を樹脂に混練して形
成した遮音板である。図３には、強さのレベルが６０ｄ
Ｂ、８０ｄＢ、１００ｄＢの入射音に対して、図２の遮
音板と、鈴構造粒子１が混入・分散していない剛体との
透過損失量の比較を示している。因みに、６０ｄＢ、８
０ｄＢ、１００ｄＢは、それぞれ普通会話、繁華街、ガ
ード下に相当する音圧レベルである。

【００４５】図３は、板の面積密度と入射音圧に対する
透過損失との関係を示しており、同図から明らかなよう
に、１０００Ｈｚ以下の低周波域から効果が表れること
を示している。

【００４６】続いて、図１を参照して、本第１の実施例
の鈴構造粒子１の製造方法について説明する。

【００４７】先ず、無機質の核２に空間４を形成するた
めの昇華特性を有する中間材を、核２の表面に被覆す
る。次に、その中間材の表面に殻となる材料を被覆す
る。その後、中間材を所定の温度に加熱して、殻３外に
昇華させ、殻３と核２との間に空間４を形成して、鈴構
造粒子を形成する製造方法である。昇華特性を有する中
間材としては、例えば樟脳、ヨウ素、ドライアイスが用
いられる。

【００４８】樟脳は、融点が１７８．４５℃であり、水
には不溶で有機溶剤には可溶である。この性質を利用し
て、固体の樟脳を加熱溶融した液状物と粒子を、融点以
上の所定の温度である２００℃の温度条件下で混合し、
融点以下の温度に戻すと核２の表面に樟脳の固形膜が形
成される。樟脳の混合比率を変えることにより空間４の
寸法を所望の値に設定できる。

【００４９】また、有機溶剤である酢酸エーテルに樟脳
の固形分５０％を溶解し、核とともに密封容器中で攪拌
し、常圧で溶剤分を揮発させると固形膜が得られるの
で、この３種の混合比率で所望の空間寸法を設定でき
る。

【００５０】また、ヨウ素は、融点が１１３．５℃で水
及び有機溶剤には可溶である。樟脳同様な性状を利用し
て上記空間４が得られるが異臭があり好ましくないが、
この問題は、ヨウ素化合物の誘導体で解決できる。

【００５１】また、ドライアイスの場合は、二酸化炭素
を圧縮液化してその潜熱を利用し固形化することができ
る。本実施形態の場合、二酸化炭素と核を所望の比率で
混合した状態で圧縮液化したものを、同様に潜熱を利用
し、核の表面をドライアイスの固形化層を形成する。

【００５２】（第２の実施例）次に、本発明に係る鈴構
造粒子の製造方法の第２の実施例を説明する。

【００５３】第１の工程は、液体を含有する殻材料と核
となる核材料を調合して混合物を形成する。第２の工程
は、前記混合物に混入する液体を固体相に相転移させる
温度で、前記混合物を固形物とした後、前記固形物を破
砕して破砕粒子を形成する。第３の工程は、前記破砕粒
子を、固体相にある前記液体を昇華させる温度で加熱し
て、前記殻と核との間に空間を形成して、鈴構造粒子を
製造する。

【００５４】次に、本発明の他の実施形態の鈴構造粒子
の製造方法について説明する。

【００５５】先ず、第１の工程とし、核として選択した
無機質粒子の表面を、予め有機（高級脂肪酸類）化合物
で処理したものを用い、その核を所望の粘性度に調整さ
れたエマルジョン（乳濁液）と混合攪拌する。第２の工
程として、この核の表面に付着されるエマルジョンの体
積は、混合する核量とエマルジョン量との混合比率で計
算される。第３の工程として、この混合配合物を凍結す
る。凍結は、水分の固体相転移温度以下の温度で、その
混合物を凍結結晶化し固形物とする。第４の工程とし
て、凍結した固形物を動的剪断力を利用して細かく粉砕
する。その粉砕物を固体相温度領域内の雰囲気中で、ふ
るい機械を用い、通過させるメッシュ寸法により所望の
凍結形態の粒子径（直径）が得られる。第５の工程とし
ては、所望のサイズに分級された破砕粒子を固体相温度
領域内で減圧下で水分のみを昇華させる。すなわち、固
相水分の昇華現象を起こす圧力に減圧して、融解を行わ
せることなく、水分のみを昇華させる。第６の工程と
し、この昇華工程においては、分級された粒子に機械的
回転振動を与えて行い、独立した粒子（球形）とするた
めに、界面活性剤やその他の打粉が防着剤として添加さ
れる。

【００５６】このような工程を経て、当初、殻と核が密
着した形態から水分が昇華（蒸発）した空間が殻と核と
の空間となり、鈴構造粒子が形成される。

【００５７】次に、本発明の鈴構造粒子の他の実施形態
について、図７（ａ）を参照して説明する。液状物質が
充填された空間４４を有する中空体の殻４３に、核４２
をイオンビーム化し（イオンビーム化核４２Ａ）、この
核を空間４４にイオンビーム注入し、鈴構造粒子４１を
形成する。熱可塑性エマルジョンに発泡剤を加えて、ス
プレー乾燥する。また、疎水モノマーと親水性モノマー
の界面重合反応を利用する方法で造られた市販中空球品
がある。図７（ｂ）は同様に形成された後の、鈴構造粒
子を表し、殻４３の空間４４に核４２が微粒子として液
体物質に混合されて存在する構造を有する。

【００５８】液状物質に導電性、反導電性、帯磁気的性
状を付与することができ、水質の電界度を様々な値に設
定できる。また、油分を加えることによって、絶縁性を
持たせることもできる。目的とする機能に応じ、殻、
核、液状物質の性状を組み合わせることができる。核は
微粒子として液状物質に浮遊分散していてもよい。

【００５９】（第３の実施例）以下、本発明に係る鈴構
造粒子の製造方法の第３の実施例について、図４を参照
して説明する。

【００６０】図４（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実
施例に係る鈴構造粒子の製造方法を説明するための概略
構造を示す模式断面図であり、同図（ａ）は、無機質の
核１２に有機質の殻１３を被覆した模式断面図であり、
同図（ｂ）は、鈴構造粒子１１の無機質の核１２と有機
質の殻１３からなる鈴構造粒子が示されている。その概
略の製造工程について説明する。

【００６１】先ず、図４（ａ）に示したように、無機質
の核１２に、高級脂肪酸類がコーティングされ、あるい
は核物質とＳＰ値（溶解度指数）の異なる滑剤物質がコ
ーティングされており、エマルジョン１３Ａ（乳濁液）
に加硫剤及び架橋剤を添加し、補強材、充填剤等その他
の薬品を配合することで、殻の物理的特性を設定する。

【００６２】この殻の物理的特性は例えば、摩擦係数で
あり、高級脂肪酸を核にコーティングし、あるいはエマ
ルジョン１３ＡとＳＰ値（溶解度指数）が異なる滑剤物
質を核にコーティングすることにより、殻の内側で潤滑
作用を利用して、核の殻に対する摩擦係数を低減させる
と殻内における核の運動が円滑に行われ、入射エネルギ
ーをより軽減することができる。

【００６３】エマルジョン１３Ａに架橋剤、補強材、充
填剤の薬品を配合するにあたり、配合を種々変える配合
設計により、殻の硬度、引張強度、架橋密度、弾性／剛
性、殻層の厚み、基体との接着性等の物理的性状を作る
ことができる。

【００６４】核１２にエマルジョン１３Ａをコーティン
グした後、図５に示すような乾燥炉に粒子を上部に設け
られた投入口から投入し、乾燥炉の下から熱風を送り込
み、浮遊した状態で粒子を加熱乾燥する。加熱乾燥した
鈴構造粒子は乾燥炉の底から回収し、熱風は排気口から
排気する。加熱炉からは、図４（ｂ）に示したように、
殻１３の残留固形分は、架橋反応を呈し、復元性を有
し、永久歪みが小さい弾性を有する硬化物となるので、
母体（基体）内に分散させる工程で変形しないものとな
る。なお、この鈴構造粒子の加熱処理工程は、母体（基
体）を加熱成形法で行う場合は、前述の加熱乾燥は省略
することができる。

【００６５】また、本実施例では、核は水分を含有しな
い無機質であり、その核に処理された高級脂肪酸類のガ
ラス転移点（ Glass transition point：以下、ガラス
転移点をＴｇという。）は、水分のＴｇ温度よりも著し
く高温領域側に位置し、本発明の製造工程中での高級脂
肪酸類は水分と別な状態、すなわち凝縮から凝固または
個体となっている。これら高級脂肪酸類は、殻の水分が
昇華した後も核の外表面に処理された状態で残り、殻内
壁に対して滑剤、剥離剤として作用するために、核の自
由運動が円滑に行われる。

【００６６】このようにして、殻となる材質中の水分の
固体相のみを昇華させて得られる鈴構造粒子を形成する
ことができる。

【００６７】この実施例における核にコーティングする
エマルジョンやラテックス（水に合成樹脂等を懸濁させ
るもの）は、特に制限されるものではないが、図９に示
した材質のものが用いられる。

【００６８】図９のラテックス及びエマルジョン類は、
固形分４０〜６０％のものが市販されているが、水によ
る希釈または水を飛散させるクリーミングによる濃縮
は、所望の濃度にに調整することができる。

【００６９】また、固形分の粒子径０．０５μｍ〜０．
１μｍ、それ以上のものが市販されており、核の粒子寸
法に合わせて所望の粒子径を選択することができる。粘
性、粘度は、５〜３０００ｍｐａ．ｓのものが市販され
ており、その増粘剤の添加で可能となり、核に対する付
着量は調整できる。

【００７０】なお、Ｐｈを上げるとポリマーのＴｇは低
温側に移行する。このことは、核に無機質とポリマーア
ロイ等の複合核を用い、殻側に同種のエマルジョンを使
用した場合、殻側のＴｇに温度差をつけることが可能で
あり、凍結破砕工程における核の衝撃脆化（impact em
brittlemennt）破壊を免れることができる。

【００７１】この鈴構造粒子の殻を母体に練り込む方法
で振動吸収板を形成する他に、布やカーテン等の撚糸に
鈴構造粒子を、その粘着剤の結合力を利用して、付着さ
せて織物に織り込む方法であっても遮音効果が得られ
る。この場合、極性値が最重要となり、殻が弾性体の薄
膜であっても強度に関する問題は回避できる。

【００７２】（第４の実施例）次に、鈴構造粒子の製造
方法の第４の実施例として、核に酸化チタンを用い、殻
にスチレン・ブタジエンゴムで構成した調整例を示す。
この第４の実施例で使用した材料と前処理を図１０に示
す。

【００７３】以下、本第４の実施例の鈴構造粒子の製造
工程に従って説明する。第１の工程では、核となる材料として、以下の割合で
調合する。その調合Ａの比は、酸化チタンが１００重量
部，アルファロードＰ−１０が２重量部、計１０２重量
部である。この調合比で、混合機を用いて、温度１２０
℃で２０分間攪拌する。第２の工程では、殻となる材料として、以下の割合で
調合する。その調合Ｂの比は、ＬＸ−４１６が１００重
量部，ＩＰデフォーマＫ−６２が１重量部，Ｌａｔｅｋ
ｏｌｌＡＳが０．５重量部、計１０１．５重量部であ
る。ラテックスの粘度調整は、５０ｍｐａ．ｓから４０
００ｍｐａ．ｓの範囲内とする。この調合比で、混合機
を用いて、温度２０℃で２０分間攪拌する。

【００７４】第３の工程では、核となる材料の調合Ａ
と殻となる材料の調合Ｂは、核の調合Ａが１００重量
部、殻の調合Ｂが５０重量部、蒸留水が４重量部の比率
で混合機を用い常温度で３０分間攪拌する。第４の工程では、第３工程で得た調合物をステンレス
製容器に装填し、−１５℃の冷凍庫内で２４時間凍結し
固形物とする。第５の工程では、−３０℃の雰囲気中の大型冷凍倉庫
内で、粉砕機で０．８ｍｍ〜１ｍｍの粒子径（直径）に
粉砕する。

【００７５】第６の工程では、−３０℃の雰囲気中の
大型冷凍倉庫内で、回転式振るい機を用い、１５メシュ
のスクリーンを通過させて分級する。防着剤としてマイ
カー（雲母）を３％混合しながら振るいを通過させる。第７の工程では、−３０℃の雰囲気中の大型冷凍倉庫
内で、デシケータ容器中で、第６の工程で分級した粒子
をトレー容器に２００ｇの粒子を入れ、振動数が、３０
００ｒｐｍ、振動幅が１０ｍｍのバイブレータ機を用
い、真空度が２００ｍｍＨｇの減圧下で昇華を行い水分
を放出した。その稼働時間は、３時間３０分間である。第７の工程で得た鈴構造を図５に示した乾燥炉で架橋
反応を行った。加硫条件は、熱風１８０℃、風圧１．２
ｈｐａで粒子の滞留時間を３分間を行って、鈴構造粒子
を形成した。鈴構造物質を熱風中に浮遊させながら落下
させ、架橋鈴構造粒子を製造した。加熱炉の取り出し口
から鈴構造粒子が得られる。

【００７６】この製造工程によって、鈴構造粒子の外径
（直径）が０．７４μｍ、殻内径（直径）が０．６μ
ｍ、核の外径が０．５μｍであった（直径）。

【００７７】ここで、核の体積をＶ１、殻の体積をＶ２
とし、核の外径をＤ１、殻の内径をＤ２、外径をＤ３と
する。測定された核の外径、及び測定された殻の内径、
調合割合から、殻の外径を計算すると下記数３のように
なる。

【００７８】

【数３】

【００７９】ほぼ、計算値が０．７７５μｍで、実測結
果は、０．７４μｍであり、殻の外径が計算値にほぼ等
しい鈴構造粒子が得られた。

【００８０】なお、第６の工程で、スクリーンを通過し
なかった粗粒子を乾燥架橋をさせた模式断面図を、図６
に図示した。この場合でも、粗粒子の内部に核が複数含
有する塊２５が得られた。この場合も核２２と殻２３と
の間に空間２４が形成された。核の形態は、変化せず空
間寸法に多少ばらつきが、認められたが、母体内での遮
音特性を規定する構造因子は、下記の範囲に収まった。
この形態であっても遮音効果が得られた。核を複数含有
する鈴構造粒子は、その直径が１μｍ以下であるこが好
ましい。

【００８１】このように本発明の鈴構造粒子は、鈴構造
粒子が単一である必要はなく、核が母体に練り込まれ、
遮音特性を規定する構造因子（α）は、数４のように表
される。

【００８２】

【数４】

【００８３】ただし、ｑ：核と殻の衝突の反発系数、Ｎ
ｕ：核の面密度Ｂａ：母体の面密度、Ｌ：核の可動距離、であり、α＝
１０⁷ 〜１０⁸ ｍ^-1（ｍはメートル）の範囲にするこ
とで遮音効果を得ることができる。ｑは、０〜１の間の
数であり、一般的に０．５〜０．８の範囲にある。Ｆ
（ｑ）は、ｑの減少関数であり、ｑ＝０のときＦ（０）
＝０．８１、ｑ＝０．５でＦ（０．５）＝０．４３、ｑ
＝０．８でＦ（０．８）＝０．２４、ｑ＝１のときＦ
（１）＝０となる。よって、ｑ＝０．８、Ｎｕ／Ｂａ＝
１、Ｌ＝０．１μｍ（＝１０^-7ｍ）とすれば、

【００８４】

【数５】となる。

【００８５】（第５の実施例）鈴構造粒子の第５の実施
例の製造工程を以下に説明する。

【００８６】第１の工程では、核の配合Ａが、酸化チ
タンを１００重量部、樟脳を８０重量部（塩化ボルニ
ル）とし、合計１８０重量部とする。配合物を密閉容器
中で、温度２００℃に加熱攪拌しながら、常温度に冷却
した。容器内には、樟脳の結晶と酸化チタン粒子が付着
し、核と樟脳の回収は合計１３２重量部に止まった。そ
こで、付着した樟脳の結晶及び酸化チタンの混合物を取
り除き、開閉容器中で加熱した樟脳を完全昇華後にチタ
ン粒子を計量した結果、核に対する樟脳の有効被覆率が
４０％であることが判明した。第２の工程では、殻の配合Ｂが、ＬＸ８６１を１００
重量部、ＬＸ８２０を２０重量部、スパラン３３を３重
量部、latekollを２重量部、ＩＰ−ｋ−６５を１重量部
とし、合計１２５重量部とする。第３の工程では、配合Ａによる配合物を５０重量部、
と配合Ｂによる配合物を１２５重量部とし、合計１７５
重量部とする。

【００８７】予め母体及び核の配合物を上記工程１〜２
で得たものを、工程３で攪拌機を用いて混合した。その
混合物は粘度１０，０００ｍｐ．ａの粘稠な液状物とな
る。

【００８８】この粘稠な液状物を布地上に厚さ１ミリの
層を作り、自然乾燥を２４時間行って水分を蒸発させ
る。さらに、２４時間温度２５℃で乾燥すると、配合Ａ
の厚みは、０．５ｍｍとなる。このような製造工程によ
り、布に屈曲性、防音性を与えることができる。

【００８９】なお、一部に空間が欠けて核の自由運動を
行わない核及び接着部分が認められたが、これは配合Ａ
を所望の量に増量することで解決された。

【００９０】上記のように、本発明の鈴構造粒子は、実
施例に示す軟質母体及び硬質母体を問わず添加分散でき
るものであり、特に本第４の実施例に示す処方は、コン
クリート等母体に水を含む母体に有効である。すなわ
ち、樟脳は、水には不溶解であり、ラテックスの水分の
界面を利用して空間を得ることができた。

【００９１】（第６の実施例）次に、殻中空体に、核を
イオンビーム注入した鈴構造粒子について説明する。

【００９２】図１１に示す熱可塑性エマルジョンに発泡
剤を加え、スプレー乾燥する。疎水モノマーと親水性モ
ノマーの界面重合反応を利用する方法で造られた市販中
空球品がある。

【００９３】これらは、殻に相当する中空球である。こ
の殻に金属をイオンビーム化して注入することが可能で
あり、その製造方法を図７（ａ）、図７（ｂ）に示す。
殻材７３に核材７２Ａをイオンビーム化して注入し、核
７２を殻材７３内部に形成させ、鈴構造とする。図７
（ａ）、図７（ｂ）の殻材は、市販品に疎水モノマーと
親水モノマーと界面重合反応を利用して作られる中空球
体である。図７（ａ）の鈴構造粒子４１は、殻４３の空
間４４が液体物質で充填され、核４２は単一の構造であ
る、殻４３の内部に原則一個存在する。図７（ｂ）の鈴
構造粒子４１は、殻４３の空間４４に核４２が微粒子と
して液体物質に混合されて存在する構造を有する。前述
の製造方法はイオンビームアシスト非蒸着法であり、こ
の製造方法に関する技術は、世界的にそのイオンビーム
発生装置が各種開発され実用化されており、これらの技
術及び市販装置を用いるとよい。

【００９４】図８は、鈴構造粒子の第７の実施例を示し
た模式図である。

【００９５】同図において、核５２を内包した殻５３
に、接着剤として作用するポリメチールメタアクリレー
ト（ＰＭＭＡ）の超微粉末５３Ａを成膜処理する処理方
法と形状が示されている。核５２を内包する殻５３の正
面に帯電させて、イオンビーム化粉体材料５３Ａの金属
粒子を付着させて、電気的特性を与えることができる。

【００９６】図１２に、殻５３にイオンビーム化粉体材
料５３Ａの金属粒子が付着した複合化鈴構造の鈴構造粒
子５１の模式断面図を示す。

【００９７】なお、マイクロカプセルには、従来例では
本発明と使用目的が異なるも、香料マイクロカプセルが
ある。香料マイクロカプセルにおいては、香料の昇華ま
たは蒸発特性を利用して、殻（カプセル）から、香料が
外部に放出される。例えば、このこの香料に相当する昇
華または蒸発特性を有する物質を、芯材となる核材に被
覆し、香料に相当する物質の放出後、本発明の鈴構造粒
子として用いることができる。本発明は、これらの既存
技術（既存技術は、核材が残留せず本発明の鈴構造粒子
にはならない。）に改良を加え、核入り香料マイクロカ
プセルを作り、振動吸収材としての目的に使用すること
も含む。

【００９８】

【発明の効果】上述のように、請求項１の発明によれ
ば、殻の内部に外部からの運動エネルギーを吸収する核
を有する鈴構造粒子であり、この鈴構造粒子を母材に混
合・分散させることによって、制振材、遮音材、防振材
として用いることができる。また鈴構造粒子としたた
め、粒子を微細化するのが容易であり、基体内に大量に
粒子を含ませることができ制振性、遮音性、防振性を向
上させることができる。

【００９９】また、請求項２の発明によれば、殻内に略
球体の核が複数内包されていることにより、外部から入
射される運動エネルギーをそれぞれの核に効率よく分配
することによって、それぞれの核によって効率よく吸収
することができ、制振性、遮音性、防振性を向上させる
ことができる。

【０１００】また、請求項３の発明によれば、その固有
の物理的特性を与えることにより、例えばその電気的特
性を利用することにより、電子材料として利用可能であ
り、鈴構造粒子の汎用性を高めることが可能である。

【０１０１】また、請求項４の発明によれば、液状物質
の粘性が気体より大きいため、空間に液状物質がない場
合に比較して、外部から入射される運動エネルギーを核
によってより効率よく吸収することができ、制振性、遮
音性、防振性をより向上させることができる。

【０１０２】また、請求項５の発明によれば、鈴構造粒
子を基体に分散または付着させることによって、殻内で
核が自由に振動し得る振動吸収材であり、この基体に入
射する運動エネルギーを核の運動によって吸収する機能
を有し、その運動エネルギーが音波であれば、遮音効果
を発揮する。さらに、基体内の粒子の量を大幅に増やす
ことができ遮音性等を向上させることができる。また、
基体自身には核の入る空間を設ける必要がないので基体
の強度を維持することが容易であり、また基体の形状を
より自由に決定することができ、また基体の材料の選択
の幅が広がるので応用範囲が広くなった。

【０１０３】また、請求項６の発明によれば、昇華特性
または蒸発特性を有する中間材が用いられているので、
核に付着する厚みを調整することで、鈴構造粒子の殻と
核との間の空間を様々に調整し、また殻の内径と核の外
径の比を容易に調整し得る。

【０１０４】また、請求項７の発明によれば、鈴構造粒
子の殻と核との間の空間を形成するに際して、それらの
物質のガラス転移点を考慮して、中間材を固体相から液
体相に転移させ、中間材が昇華または蒸発する温度に設
定して殻と核との間に空間を形成することができ、鈴状
構造をつくることができる。

【０１０５】また、請求項８の発明によれば、物質の昇
華または蒸発する温度と燃焼温度を利用して、残滓を核
として用いることができ、鈴状構造粒子をつくることが
できる。

【０１０６】また、請求項９の発明によれば、市販のマ
イクロカプセル等を殻として利用し、インビーム化した
核を所定のエネルギで殻に打ち込むことによって、鈴構
造粒子を容易に形成することができる。

【０１０７】また、請求項１０の発明によれば、微細な
膜からなる殻の形成が容易であり、鈴構造粒子に物理的
特性を容易に付加することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鈴構造粒子の第１の実施例を示す模式
断面図である。

【図２】本発明の振動吸収材を示す模式断面図である。

【図３】振動吸収材の性能を説明するための図である。

【図４】本発明の鈴構造粒子およびその製造方法の第３
の実施例を説明するために模式断面図である。

【図５】製造装置の加熱炉を示す模式図である。

【図６】本発明の鈴構造粒子の第４の実施例を示す模式
断面図である。

【図７】本発明の鈴構造粒子の製造方法の第６の実施例
を示す模式図である。

【図８】本発明の鈴構造粒子の製造方法の第７の実施例
を示す模式図である。

【図９】第２の実施例の鈴構造粒子を製造する方法にお
いて使用される核のコ−ティング材を列挙する表であ
る。

【図１０】第４の実施例の鈴構造粒子を製造する方法に
使用する材料と前処理を列挙する表である。

【図１１】第６の実施例の鈴構造粒子の熱可塑性エマル
ジョンの材料を列挙する表である。

【図１２】本発明の第７の実施例の製造方法で製造され
る中間段階の鈴構造粒子の模式断面図である。

【図１３】従来の鈴構造粒子を表す模式断面図である。

【符号の説明】

１、１１、３１、４１、５１鈴構
造粒子２、１２、２２、３２、４２、５２核３、１３、２３、３３、４３、５３殻４、１４、２４、３４、４４、５４空間５遮音板１３Ａエマルジョン４２Ａイオンビーム化核５３Ａイオンビーム化粉体材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｇ１０Ｋ 11/16 ＤＪ (72)発明者小笠達夫茨城県つくば市東１丁目１番通商産業省工業技術院物質工学工業技術研究所複合材料部内Ｆターム(参考） 2E001 DF02 DF07 DG01 GA11 GA42 HB08 HF14 HF16 JA00 JD00 3J048 AA10 AC03 BA25 BD02 BE20 CB30 DA10 4G005 AA01 AB15 AB17 AB30 BA01 BA02 BA20 DA01X DA12X DB01Z DB19Z DB30Z DD13Z DD15Z DD59Y EA10 5D061 AA25 BB05 BB24 GG01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空部を有する殻と、前記中空部に、外
部から入射する運動エネルギーを吸収する核とを有する
ことを特徴とする鈴構造粒子。
【請求項２】請求項１に記載の鈴構造粒子において、前記核が略球体であって、前記中空部に少なくとも一個
の核が存在することを特徴とする鈴構造粒子。
【請求項３】請求項１または２に記載の鈴構造粒子に
おいて、前記殻または前記核のいずれかが、導電性、半導電性、
帯磁気的性状のうちいずれかの物理的特性を有すること
を特徴とする鈴構造粒子。
【請求項４】請求項１または２に記載の鈴構造粒子に
おいて、前記中空部に液状物質が充填されていることを
特徴とする鈴構造粒子。
【請求項５】鈴構造粒子を担持するための基体と；前
記基体に、混合、分散、または付着させた請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の鈴構造粒子とを備えること
を特徴とする振動吸収材。
【請求項６】前記殻と前記核との間に昇華特性または
蒸発特性を有する中間材を設けて、前記中間材を所定の
温度に加熱して前記殻外に昇華または蒸発させ、前記殻
の内部であって前記殻と前記核との間に空間を形成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載
の鈴構造粒子を製造する方法。
【請求項７】液体を含有し前記殻となる殻材料と、前
記核となる核材料とを調合して混合物を形成する第１の
工程と；前記液体を固体相に転移させる温度で、前記混
合物を固形化した後、固形化した前記混合物を破砕して
破砕粒子を形成する第２の工程と；前記第２の工程で固
形化した前記液体であった物質を昇華または蒸発する温
度に加熱して、前記殻の内部であって前記殻と前記核と
の間に空間を形成する第３の工程とを有することを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鈴構造
粒子を製造する方法。
【請求項８】前記殻になる材料と、前記殻になる材料
に内包された前記核になる材料とのいずれかが、無機質
と有機物との混合物質であって、前記殻になる材料また
は前記核になる材料に含まれる無機質の燃焼温度以下で
あって、前記有機物の分解温度または燃焼温度以上の温
度で、前記有機物を燃焼ガス化して分解し、前記無機質
の残滓により前記殻または前記核を形成することを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鈴構造
粒子を製造する方法。
【請求項９】前記中空部に液状物質が充填された前記
殻の内部に核材料を注入して、前記中空部に前記核を形
成することを特徴とする請求項４に記載の鈴構造粒子を
製造する方法。
【請求項１０】前記殻の表面を、帯電させて、微粒子
の材料を前記殻の表面に付着させて成膜処理することを
特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の鈴
構造粒子を製造する方法。