JP7016509B2

JP7016509B2 - 複合緩衝材

Info

Publication number: JP7016509B2
Application number: JP2017107837A
Authority: JP
Inventors: 真也鷲野
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2022-02-07
Anticipated expiration: 2037-05-31
Also published as: JP2018203824A; US20180345626A1

Description

本発明は、複合緩衝材に関する。

従来、精密機器や電子機器等に使用される緩衝材として、例えばスチレン系エラストマー等の熱可塑性高分子有機材料に軟化剤を混入して硬度を低くしたり、更に水添石油樹脂を添加して、制振性や耐熱性、耐候性を向上させたものがある。

特開２００１－１９８６１号公報特開２００１－１９８５３号公報

ところで、例えば上記機器の開閉扉や工業用の押しボタン等において、衝撃を加える側を可動部材とし、衝撃を受ける側を受け部材とし、受け部材側に緩衝材が配される場合に、可動部材と受け部材がそれぞれ緩衝材から受ける衝撃の大きさは同等ではなく、緩衝材の性能により異なる。具体的には、緩衝材として比較的低硬度のものを使用した場合には、受け部材に対する衝撃吸収性は高いが、可動部材に対する衝撃吸収性には改善の余地がある。逆に、緩衝材として高減衰性を有するものを使用した場合には、可動部材に対する衝撃吸収性は高いが、受け部材に対する衝撃吸収性は未だ十分ではない。すなわち、単一の材料からなる緩衝材では、可動部材および受け部材の双方に対して優れた衝撃吸収性を満たすことが困難であった。

また、受け部材または可動部材のどちらか一方に特に高い衝撃吸収性が要求される場合があり、そのような性能を有する緩衝材が期待されている。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、可動部材および受け部材に対する衝撃吸収性に優れた緩衝材を提供することを目的とする。

本発明は、受け部材に設置されて可動部材を受ける複合緩衝材であって、ＪＩＳ－Ａ硬度２０以上かつ損失係数２．０以上の高減衰エラストマーと、前記高減衰エラストマーと前記受け部材との間に配されたＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度８０以下の低硬度エラストマーと、を備え、前記高減衰エラストマーと前記低硬度エラストマーとの厚さの比が４：１～１：４の範囲内である。

上記構成によれば、高減衰エラストマーにより可動部材に対する良好な衝撃吸収性が得られる一方、当該高減衰エラストマーよりも受け部材側に配された低硬度エラストマーにより、受け部材に対する良好な衝撃吸収性が得られる。このような可動部材および受け部材の双方に対する優れた衝撃吸収性は、複数種類のエラストマーを備える構成とすることにより獲得することが可能となったものであり、単一の部材で緩衝材を構成する従来と比較して大きく向上させることができる。すなわち、単一部材で構成した緩衝材ですべての特性を得るのではなく、複数の層により、必要とされる衝撃吸収性を実現可能な緩衝材を得ることができる。

なお、本発明のエラストマーの厚さとは、衝撃が加えられる方向に沿った方向のエラストマーの層の厚さと定義する。

また本発明は、受け部材に設置されて可動部材を受ける複合緩衝材であって、ＪＩＳ－Ａ硬度２０以上かつ損失係数２．０以上の高減衰エラストマーと、前記高減衰エラストマーと前記受け部材との間に配されるＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度９５以下の低硬度エラストマーと、を備え、前記高減衰エラストマーと前記低硬度エラストマーとの厚さの比が４：１である。

可動部材に対して高い衝撃吸収性を実現するために、従来は、高減衰エラストマーからなる緩衝材が使用されていた。上記本発明の構成によれば、高減衰エラストマーと受け部材との間に低硬度エラストマーを上記の割合で設けることにより、単一材料からなる緩衝材と同等厚さとした場合でも、可動部材に対する衝撃吸収性をさらに高めることが可能となる。

さらに本発明は、受け部材に設置されて可動部材を受ける複合緩衝材であって、ＪＩＳ－Ａ硬度２０以上かつ損失係数０．９５以上の高減衰エラストマーと、前記高減衰エラストマーと前記受け部材との間に配されるＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度９５以下の低硬度エラストマーと、を備え、前記高減衰エラストマーと前記低硬度エラストマーとの厚さの比が３：２～１：４の範囲内である。

受け部材に対して高い衝撃吸収性を実現するために、従来は、低硬度エラストマーからなる緩衝材が使用されていた。上記本発明の構成によれば、低硬度エラストマーよりも可動部材側に高減衰エラストマーを上記割合で設けることにより、単一材料からなる緩衝材と同等厚さとした場合でも、受け部材に対する衝撃吸収性をさらに高めることが可能となる。

本発明によれば、可動部材および受け部材に対する衝撃吸収性に優れた緩衝材を得ることができる。

一実施例の複合緩衝材を測定台に設置した状態の一部拡大断面図衝撃吸収性の評価に使用した測定装置の概略図

以下、本発明の実施形態を詳しく説明する。本発明は、ＪＩＳ－Ａ硬度２０以上かつ損失係数２．０以上の高減衰エラストマーと、当該高減衰エラストマーと受け部材との間に配されるＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度８０以下の低硬度エラストマーとを備える複合緩衝材が、この複合緩衝材と同等厚さの従来の緩衝材と比較して、可動部材および受け部材の双方に対して従来より優れた衝撃吸収性を有することを見出したことに基づく。

高減衰エラストマーとしては、例えば熱可塑性高分子有機材料と、軟化剤と、水添石油樹脂等とを含むものが挙げられる。このうち熱可塑性高分子有機材料としては、ポリスチレンを主体とする重合体ブロックの少なくとも１種類と、不飽和鎖式炭化水素を主体とする重合体ブロックの少なくとも一種類からなるブロック共重合体を水添して得られる水添スチレンブロック共重合体が好ましく、具体的には、スチレン－エチレン－プロピレン－スチレン系、スチレン－エチレン－ブタジエン－スチレン系等のスチレン系エラストマーが挙げられる。

軟化剤としては鉱物系、植物油系、合成系などが挙げられ、この中でも、鉱物系であるパラフィン系、ナフテン系、アロマ系のプロセスオイルから選択される１種または２種以上を混合したものを使用することが好ましい。

さらに、これらに水添石油樹脂を加え、これらの混練比を変化させることにより、所望の硬度を有する高減衰エラストマーを得ることができる。

なお、水添石油樹脂の代わりに、水添ロジン系樹脂、水添テルペン系樹脂、芳香族系樹脂、クマロン樹脂から選ばれる１種または２種類以上を使用することもできる。

また本発明の損失係数は、共振周波数付近で測定する共振法である半値幅法により測定したものである。半値幅法を用いる測定は、例えば、エミック株式会社製の振動試験装置を用いて行うことができる。なお、半値幅法により測定される損失係数は、動的粘弾性測定による損失係数と相関関係があり、同傾向を示す。

一方、低硬度エラストマーとしては、熱可塑性高分子有機材料と、軟化剤とを含むものが挙げられる。熱可塑性高分子有機材料としては、例えば、上述した高減衰エラストマーと同様の水添スチレンブロック共重合体（スチレン－エチレン－プロピレン－スチレン系、スチレン－エチレン－ブタジエン－スチレン系等）を使用することができる。また、オレフィン系、エステル系、アミド系、ウレタン系などの各種熱可塑性エラストマー、並びにこれらの水添その他による変性物、また、その他の熱可塑性樹脂、並びにそれらのゴム変性物などの混合物を使用することもできる。

軟化剤としては鉱物油系、植物油系、合成系のものが挙げられる。鉱物油系としては、パラフィン系、ナフテン系、アロマ系などのプロセスオイルが挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を混合したものを使用することができる。

これら熱可塑性高分子有機材料と軟化剤との混練比を変化させることにより、所望の硬度を有する低硬度エラストマーを得ることができる。

なお、本発明に使用される高減衰エラストマーのＪＩＳ－Ａ硬度や損失係数、低硬度エラストマーのＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度は、上述した材料の混合比を変えることにより所望の値とすることができる。

上記高減衰エラストマーおよび低硬度エラストマーの各表面には、例えばＰＥＴフィルム等の被覆フィルムが貼付されていてもよい。このような被覆フィルムを設けた場合には、高減衰エラストマーや低硬度エラストマーのブリードを抑制することができる。また、これらのエラストマーを取り扱う際のタック性が改善されるため、作業性の向上につながる。

また、上記高減衰エラストマーおよび低硬度エラストマーは、例えば粘着剤や接着剤により貼り合わせることができる。さらに、これらを積層して一体とした複合緩衝材は、受け部材に対して例えば粘着剤や接着剤により固定することができる。

本発明の実施例として、スチレン－エチレン－プロピレン－スチレン系エラストマーと、パラフィン系プロセスオイルと、水添石油樹脂との混練比を変化させることにより、表１に示す２種類の高減衰エラストマーを作製した。

また実施例として、スチレン－エチレン－プロピレン－スチレン系エラストマーとパラフィン系プロセスオイルの混練比を変化させることにより、表１に示す２種類の低硬度エラストマーを作製した。

これらの各材料を押し出し成型機によりシート状になるように所定の厚みで押し出し、それぞれの表裏の両面に、厚さ０．６３μｍのＰＥＴフィルムを貼付した。そして、表２に示す厚さの各シートを組み合わせて１２０μｍのアクリル系粘着剤を介して貼り合わせ（図１参照）、実施例として、厚さ約５ｍｍのシート１４種類（実施例１～１４）を作製した。

また、比較例として、単層で約５ｍｍ厚さのシート（比較例１～４）と、上述した各エラストマーシートを表２に示す厚さで組み合わせて貼り合わせたサンプル（比較例５および６）を作製した。また、実施例１および実施例２の高減衰エラストマーＡと低硬度エラストマーＡの上下層の種類を入れ替え、可動側を低硬度エラストマーＡとし、受け側を高減衰エラストマーＡとしたサンプル（比較例７および８）を作製した。

なお、本実施例および比較例における各エラストマー層の厚さの公差は、±０．３ｍｍであった。

＜衝撃吸収性の評価＞
作製したシート状の複合緩衝材から５×１０（ｍｍ）のサイズにサンプルを切り出し、測定台に１２０μｍのアクリル系粘着剤を介して貼り付けた（図１参照）。

図１は、一実施例の複合緩衝材のサンプル１を測定台Ｐに貼り付けた状態を示している。複合緩衝材のサンプル１は、低硬度エラストマー２０が測定台Ｐ側に配される向きで貼り付けた。これは、可動部材に対して優れた衝撃吸収性を有する高減衰エラストマー１０を可動側（上層）に配し、受け部材に対して優れた衝撃吸収性を有する低硬度エラストマー２０を受け側（下層）に配することで、各エラストマー１０，２０の効果を最大限に引き出すためである。また、高減衰エラストマー１０が可動側に配されることにより、耐摩耗性に対する効果も併せて期待することができる。なお、図中１１，２１は、各エラストマー１０，２０の表面に貼付されたＰＥＴフィルム、図中３０はアクリル系粘着剤を示している。

作製した各サンプルに対して衝撃吸収試験を行った。図２はこの試験に使用した装置の概略図である。直径φ＝１２ｍｍ、重さ２７０ｇの鉄製の円柱棒４０をサンプル１の表面から１５０ｍｍの高さから落下させた場合のサンプル１の移動加速度を、円柱棒４０側と測定台Ｐ側に設置した２台の加速度計５０にて計測した。円柱棒４０側の加速度計５０は、円柱棒４０の上面に設置した。また測定台Ｐ側の加速度計５０は、測定台Ｐに設置されたサンプル１から２０ｍｍ離れた位置に設置した。円柱棒４０側の加速度計５０により測定される加速度は可動部材の加速度を示し、測定台Ｐ側の加速度計５０により測定される加速度は受け部材の加速度を示す。

測定結果を表２に示す。

加速度（Ｇ）は数値が小さいほど衝撃吸収性が優れていることを示している。

表２に示すように、ＪＩＳ－Ａ硬度２０以上かつ損失係数２．０以上の高減衰エラストマーＡと、ＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度８０以下の低硬度エラストマーＡとを、厚さの比が４：１～１：４の範囲で組み合わせた実施例１ないし実施例４では、可動側加速度と受け側加速度の合計値（加速度合計）が、比較例１ないし比較例４に示した従来の単層の緩衝材と比較していずれも小さい値となっている。また、可動側加速度だけを比較してみても、従来のサンプルより概ね小さい値を示しており、特に実施例１では、従来の最小値である比較例１の値よりも小さい値を示している。さらに、受け側加速度を比較してみても、実施例２および実施例３では従来の最小値である比較例４より小さい値を示しており、実施例１および実施例４でも従来の最小値と遜色ない値を示している。

すなわち、実施例１ないし実施例４の組み合わせの複合緩衝材は、従来の単層である比較例１ないし比較例４の緩衝材と比較して、可動部材および受け部材に対する個別の衝撃吸収性に優れるとともに、双方に対してもバランスよく衝撃吸収性に優れていると言うことができる。

ＪＩＳ－Ａ硬度２０以上かつ損失係数２．０以上の高減衰エラストマーＡと、ＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度９５以下の低硬度エラストマーＡおよびＢとを、厚さの比が４：１となるように組み合わせた実施例１および実施例５では、可動側加速度が、比較例１ないし比較例４に示した従来の単層の緩衝材のうち特に優れた比較例１と比較していずれも小さい値となっている。

すなわち、実施例１および実施例５の組み合わせの複合緩衝材は、特に可動部材に対する衝撃吸収性に優れていると言うことができる。

ＪＩＳ－Ａ硬度２０以上かつ損失係数０．９５以上の高減衰エラストマーＡおよびＢと、ＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度９５以下の低硬度エラストマーＡおよびＢとを、厚さの比が３：２～１：４となるように組み合わせた実施例２ないし実施例４、および、実施例６ないし実施例１４は、受け側加速度が、比較例１ないし比較例４に示した従来の単層の緩衝材のうち特に優れた比較例４と比較して小さい値もしくは遜色ない値となっている。また高減衰エラストマーＡと低硬度エラストマーＡとを厚さの比が４：１となるように組み合わせた実施例１でも、同じく受け側加速度の値が、比較例４と遜色ない値となっている。

すなわち、実施例１ないし４、実施例６ないし１４の組み合わせの複合緩衝材は、特に受け部材に対する衝撃吸収性に優れていると言うことができる。

なお、本発明のいずれの範囲にも属さない比較例５および比較例６のサンプルでは、特に受け側の加速度が大きくなり、もって、加速度の合計値も大きくなってしまった。

また、実施例１および実施例２の高減衰エラストマーＡと低硬度エラストマーＡの上下層の種類を入れ替えた比較例７および８では、可動側加速度も受け側加速度も他のサンプルと遜色ない値ではあったが、実施例１および実施例２と比較するといずれも値が大きくなった。なお、耐久性の観点からも、受け部材側に低硬度エラストマーを配することが望ましいと言うことができる。

以上の結果から、本発明を具体化した上記実施例の複合緩衝材によれば、可動部材および受け部材の双方に対して優れた衝撃吸収性を有する緩衝材、および、可動部材または受け部材の一方側に対して従来より優れた衝撃吸収性を有する緩衝材が得られることが確認できた。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施例では、高減衰エラストマーと低硬度エラストマーとの厚さの比を整数比で表したが、実際には公差範囲も含む。公差範囲としては、各厚さの±３０％程度（例えば１ｍｍに対して±０．３ｍｍ）を含むものとする。

（２）上記実施例では、各エラストマーの表面にＰＥＴフィルムを貼付する構成としたが、ＰＥＴフィルムは一部または全部を省略してもよい。

（３）上記実施例ではいずれもスチレン系のエラストマーを使用する例を示したが、エラストマーの種類は上記実施形態に限るものではない。

（４）上記実施例では、高減衰エラストマーと低硬度エラストマーとをアクリル系粘着剤で一体に積層する構成を示したが、一体に積層できる構成であればどのような形態でもよい。例えば、各エラストマーをＰＥＴフィルムおよび粘着剤を介さずにタック性を利用して一体化したり、他の部材を使用して一体に積層した状態を保持させる構成でもよい。

（５）上述した層以外の層を含む構成も本発明の技術範囲に含まれる。

１：複合緩衝材
１０：高減衰エラストマー
２０：低硬度エラストマー
４０：円柱棒（可動部材）
Ｐ：測定台（受け部材）

Claims

受け部材に設置されて可動部材を受ける複合緩衝材であって、
ＪＩＳ－Ａ硬度２０以上かつ損失係数２．０以上の高減衰エラストマーと、
前記高減衰エラストマーと前記受け部材との間に配されるＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度８０以下の低硬度エラストマーと、を備え、
前記高減衰エラストマーと前記低硬度エラストマーとの厚さの比が４：１～１：４の範囲内であり、
前記高減衰エラストマーおよび前記低硬度エラストマーのそれぞれの両面に被覆フィルムが貼付されており、
厚さが３．５ｍｍ～６．５ｍｍの範囲内である複合緩衝材。
受け部材に設置されて可動部材を受ける複合緩衝材であって、
ＪＩＳ－Ａ硬度２０以上かつ損失係数２．０以上の高減衰エラストマーと、
前記高減衰エラストマーと前記受け部材との間に配されるＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度９５以下の低硬度エラストマーと、を備え、
前記高減衰エラストマーと前記低硬度エラストマーとの厚さの比が４：１であり、
前記高減衰エラストマーおよび前記低硬度エラストマーのそれぞれの両面に被覆フィルムが貼付されており、
厚さが３．５ｍｍ～６．５ｍｍの範囲内である複合緩衝材。
受け部材に設置されて可動部材を受ける複合緩衝材であって、
ＪＩＳ－Ａ硬度２０以上かつ損失係数０．９５以上の高減衰エラストマーと、
前記高減衰エラストマーと前記受け部材との間に配されるＡＳＫＥＲ－ＦＰ硬度９５以下の低硬度エラストマーと、を備え、
前記高減衰エラストマーと前記低硬度エラストマーとの厚さの比が３：２～１：４の範囲内であり、
前記高減衰エラストマーおよび前記低硬度エラストマーのそれぞれの両面に被覆フィルムが貼付されており、
厚さが３．５ｍｍ～６．５ｍｍの範囲内である複合緩衝材。