JPH06226896A

JPH06226896A - 制振及び制振複合構造体

Info

Publication number: JPH06226896A
Application number: JP3252193A
Authority: JP
Inventors: Masanori Yada; 誠規矢田; Takamitsu Mikuni; 隆光三国; Asako Shinga; 麻子信賀
Original assignee: Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1994-08-16
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JP3257848B2

Abstract

(57)【要約】【目的】車両等の振動基板上に密着し、車両等の騒音
低減及び堅牢性の向上を図った車両等用構造体の提供。【構成】セミゲル化された発泡性熱硬化樹脂からなる
スペーサーシート層、制振性シート及び金属板拘束材か
らなる三層構造体で、制振性シートをガラス転移温度
（Tg）が−２０℃以下に調整されたポリアクリル酸エス
テルを主成分とする組成としたもの及び塗装乾燥工程等
の加熱工程で、前記スペーサー層の発泡とともに一体化
して車両等振動基板上に前記三層構造体を密着し軽量で
制振性、剛性とともに撓みに対する優れた耐性（補強
性）を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両等のドアパネル、
フェンダーパネル、天井パネルあるいはトランクリッド
などの振動し易く堅牢性の低い広面積基板上に融着成形
により一体化される制振及び制振複合構造体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】車両のドアパネル、フェンダーパネル、
天井パネルあるいはトランクリッドなどの振動基板面に
は、アスファルトを主成分とする熱融着性制振材あるい
はブチルゴムを主成分とする粘着性制振材が融着あるい
は粘着されて使用されることが多い。また、近年では、
アスファルト系制振材、ブチルゴム系制振材の表面に、
拘束材として、鋼板、アルミニウム板等の金属シートを
設け、あるいはエポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹
脂、アクリル樹脂、ポリブタジエン樹脂等の熱硬化性樹
脂を積層して拘束型制振構造として制振性及び剛性を図
ったり、アスファルトを主成分とする制振材を発泡させ
る手法により、特に制振性能を向上させる試みもなされ
ている。また、制振性や剛性の向上による振動、騒音対
策とは別に、最近の車両は軽量化を図るため、パネルの
薄肉化が図られている。このため、パネルを押さえつけ
るような力が作用したときの撓みの発生を抑制するた
め、補強材と称する耐曲げ抵抗付与材料も貼着されるこ
とが多くなっている。この補強材は、一般にエポキシ樹
脂などの表面にガラスクロスなどの補強繊維を積層した
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の制振構造には以下の問題点がある。すなわち、アスフ
ァルトを主成分とする熱融着性制振シートのみで振動基
板の制振を図るダブルレイヤー型制振構造体では、その
制振性能を向上させるには厚みを増大させる必要があ
り、これは車両重量を増加させることになる。また、こ
のアスファルト系制振材を発泡性のものとし、前記重量
増加を抑制する技術も最近利用され始めているが、実用
的範囲の発泡倍率が高くないため重量低減効果は余り多
くない。さらに、アスファルト系制振材は、通常の施工
温度範囲では自己粘着性がないため、車両構造の水平面
への適用には不都合がないが、傾斜面や垂直面に適用す
るためには貼付面に接着剤や粘着剤などを塗布したもの
を使用する必要がある。また、例え粘着剤を塗布して
も、アスファルト系制振材は重量（面密度）が高いた
め、自重により焼き付け時に垂れ落ちてしまう場合も多
く、制限された使い方しかできない。また、アスファル
ト系熱融着性制振材の上面に鋼板、アルミニウム板など
の金属板あるいは熱硬化性樹脂などを拘束剤として積層
するサンドイッチ型制振構造にして使用する方法もあ
る。しかし、この方法は損失係数や剛性の向上策として
は効果的であるが、それでも最近の車内騒音低減の観点
から見れば、大幅に重量増加を伴わない実用的範囲での
損失係数の向上範囲には限界がある。また、この場合で
も前記ダブルレイヤー構造と同様、傾斜面あるいは垂直
面への適用には問題が生じる。

【０００４】これらの問題点を改良し、傾斜面あるいは
垂直面へも適用するため、最近ではアルミニウム板を拘
束材としたブチルゴム系の自己粘着型制振材が車両用途
に使用されるようになっている。このような制振構造体
は、その自己粘着性に由来する取り付け容易性を利用し
てドア、フェンダー、トランクリッド、天井などの傾斜
面、垂直面などに適用されることが多い。また、これら
の制振材は拘束型制振構造でもあるため、それなりに高
い損失係数も持ち合わせている。しかし、最近では燃費
効率の向上と更なる低騒音化が求められるようになり、
更に軽量かつ高損失係数を有する制振材料および制振構
造が要求されているのが現状である。また、従来から在
るこれらの制振構造では、制振性能や剛性（振動に対す
るものであり、耐曲げ抵抗ではない）は向上させること
ができても、パネルに力を加えたときに生じる撓みに対
する抵抗、すなわちパネル補強性はほとんど期待するこ
とはできず、パネル補強材と制振材とは別々に貼着され
ているのが現状である。このため、制振材と補強材の両
方の部材を貼り付けるという二工程が存在し、工程の煩
雑さと、それに伴うコストのアップとなり、この二つの
機能を持ち合わせた材料の開発が強く望まれていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点を改良したものであり、車両等における振動基板に
積層される構造体であって、該構造体が発泡性熱硬化性
樹脂シートよりなるスペーサー層（I）と該スペーサー
上に積層される制振材シート（II）および制振材シート
上に積層される拘束材シート（III）より構成され、前
記スペーサーシート層（I）が分解ガス発生温度以下の
温度で加熱することによりセミゲル化されるシートで
あり、前記制振材シートは該シートのガラス転移温度
（Tg）が−２０℃以下に調整されたポリアクリル酸エス
テルを主成分としたシートであることを特徴とする制振
構造体及び前記（I）、（II）、（III）の材料を振動基
板に、加熱してスペーサー層（I）を発泡させ一体に接
着積層してなる制振複合構造体により提供されるもので
ある。また本発明は、前記構造体を車両のドア、フェン
ダー、トランクリッド、天井などの振動基板と融着一体
化させることにより車両の重量増加が非常に少ない範囲
で、高い制振性を付与するとともに剛性や補強性も向上
させることができる車両等に好適な構造体を提供するも
のである。さらに、この種の車両等用構造体としては、
塗装等の乾燥工程での加熱処理により、各層の反応、発
泡、融着などを完了させる必要があり、しかも比較的高
温での物性の低下の少ない材料が好ましいとして要求さ
れるものであるが、本発明に係る複合構造体はまさしく
これらの要求にかなうものである。以下本発明に関する
各構成層について説明する。

【０００６】本発明に使用されるスペーサー層（I）は
発泡性熱硬化樹脂シートで、本願構造体におけるスペー
サーとしての機能を付与するものである。車両等用制振
構造体におけるスペーサーとしての好ましい特性は、軽
量で弾性率が高く、かつ車両製造工程における塗装の乾
燥工程などの加熱工程で振動基板に密着、固定され、し
かも、この工程で高倍率の発泡作用があることである。
このような特性を持つスペーサーとしての組成は、特に
限定するものではないが、例えば本出願人から既に提案
している特開平４−２６４１４２で示される液状エポ
キシ樹脂にメタアクリル系樹脂、ポリブテン、発泡剤、
エポキシ樹脂用硬化剤、界面活性剤などからなる組成物
が好適である。本発明における制振構造体においては、
この発泡性熱硬化樹脂シート組成物はセミゲル化シート
にして使用される。すなわち、前記の調整された組成物
を予め発泡剤の分解温度以下、通常１００〜１５０℃程
度の比較的低温でセミゲル化シート状に成形加工され
る。さらに本制振複合構造体においては、振動基板上に
本スペーサー層（I）、制振材シート（II）および拘束
材シート（III）を積層した上で、加熱工程、例えば塗
装の乾燥工程において、１２０〜２００℃で本スペーサ
ー層を発泡するとともに、エポキシ樹脂の架橋などによ
り硬化すると同時に前記振動基板、スペーサー層、制振
材シート及び拘束材シートを一体に接着積層するもので
ある。かかる、発泡性熱硬化樹脂シートの発泡倍率は２
〜３０倍、好ましくは３〜１０倍である。発泡倍率が２
以下のものは、勿論スペーサーとしての機能は果たし得
るが、軽量性、断熱性などの他の特性が不足するため、
本発明の目的とするところではなく、３０倍以上の発泡
倍率にすると、発泡セルの強度が不足し、車両の適用部
位によっては耐圧縮強度が不足し、実用に耐えられなく
なる可能性がある。また、かかるスペーサー層の発泡後
の厚さは１〜５０ｍｍ、好ましくは２〜３０ｍｍであ
る。１ｍｍ以下の場合は、スペーサー層としての有効な
機能を果たし得ず、５０ｍｍ以上の場合は、本発明の目
的である車両用途においては、車内空間が狭くなり実用
的でなくなるとともに、ドアパネルのような垂直面に貼
りつけた場合には加熱工程においてズレを生じたり、均
質な発泡性状が得られなくなる。

【０００７】本発明の構造体に供せられる制振材シート
（II）は、本構造において制振機能を付与するとともに
スペーサー層（I）と拘束材シート（III）のバインダー
としての機能を付与するものであり、そのガラス転移温
度（Tg）が−２０℃以下に調整されたポリアクリル酸エ
ステルを主成分とするものである。ここで用いるポリア
クリル酸エステルとは、そのガラス転移温度以外は特に
限定されるものではなく、単体でも構わないし、二種以
上のポリアクリル酸エステルの共重合物あるいは混合物
でも構わない。またポリアクリル酸エステルを主成分と
するという意味は、該ポリマーは拘束材と発泡スペーサ
ーとのバインダーとするために充分なタック力、ずり接
着強度などの改良、耐熱性の改良のために他ポリマーな
どと共重合、ブレンドなどを行なった場合、その主構成
のポリマーであるポリアクリル酸エステルの成分が他の
成分より優位量含まれていることを意味する。また、こ
のポリアクリル酸エステルのガラス転移温度は−２０℃
以下に調整されることが必要である。このガラス転移温
度が−２０℃以上の場合はポリアクリル酸エステルのタ
ック力、ずり接着強度などの拘束材と発泡スペーサー間
のバインダーとしての機能が不足することになり、別に
接着処理などが必要となるからである。なお、ガラス転
移温度の下限は、特に限定するものではないが、実用的
なポリアクリル酸エステルの構造からみて−１００℃程
度である。

【０００８】ここで、ポリアクリル酸エステルのガラス
転移温度が−２０℃以下に調整されるということは、ポ
リアクリル酸エステルのガラス転移温度が−２０℃以下
であるか、あるいは−２０℃以上のポリアクリル酸エス
テルにトリクレジルフォスフェート（ＴＣＰ）、アセチ
ルトリブトキシサイレート（ＡＴＢＣ）、ジオクチルフ
タレート（ＤＯＰ）、ジオクチルアジペート（ＤＯ
Ａ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ブチルベンジル
フタレート（ＢＢＰ）などのポリアクリル酸エステルと
相溶性のある可塑剤などを添加してガラス転移温度を−
２０℃以下にしてもよい。これらのポリアクリル酸エス
テルとしては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２エチルヘキシル、ポリアクリル
酸ｎ−オクチルなどのポリアクリレート類、ポリメタア
クリル酸ｎ−ブチル、ポリメタアクリル酸ｎ−テトラデ
シルなどのポリメタクリレート類などが挙げられる。本
制振材シートの厚みは特に限定するものではないが、車
両用の構造として形成されることおよび補強材としての
機能を付与することを考慮すると、１．０ｍｍ以下、好
ましくは０．５〜０．０５ｍｍである。本制振材シート
は比較的弾性率が低いため、１．０ｍｍ以上の厚みで
は、撓みに対する抵抗性、すなわち補強性を充分に発現
させることができなくなるとともに、軽量化にも反する
ことになる。また、厚さのわりには効果的な損失係数が
得られず、経済的に不利であるとともに、ドアのような
垂直面のパネルに貼りつけた場合、その重量により加熱
工程でずりが生じやすくなる。但し、損失係数を効果的
に発現させるためには、０．０５ｍｍ、望ましくは０．
１ｍｍの厚さが必要である。本発明の制振材シートの組
成においては、前記組成物の他に、制振材としての機能
を損わず、車両用のパネルなどの形成時の支障あるいは
使用時に支障が無い限り、成形性、接着強度、耐久性な
どの改良等の目的で軟化剤、タッキファイヤーを始め炭
酸カルシウム、タルク、クレーなどの無機充填剤、ハロ
ゲン化合物、酸化アンチモン、ホウ酸亜鉛水和物などの
難燃剤、熱安定剤、紫外線防止剤、酸化防止剤、架橋剤
などの添加剤を使用することができる。

【０００９】本発明の構造体に供せられる拘束材シート
（III）は、制振材シート（II）の振動による変形を拘
束し、制振材シートに剪断変形を作用させることにより
構造体に大きな損失係数を付与するとともに、撓み変形
に対する抵抗、すなわち補強性を付与するものである。
かかる拘束材シートに供する材料は、弾性率が高く、か
つ車両用材料としての機能を損なわないものが好まし
い。このような条件を満足する材料としては金属シート
が好適であり、特にスチールプレート、アルミニウムプ
レートは入手の容易さの観点から好適である。このよう
な拘束材シートの厚さは、金属の種類による弾性率の相
違と所望する損失係数や補強性により変わり得るが、ス
チールプレートやアルミニウムプレートの場合は０．０
１〜１ｍｍの範囲、好ましくは０．１〜０．５ｍｍの範
囲で充分である。０．０１ｍｍ以下の場合は拘束材シー
トとしての機能が低く、強度上の問題も生じる。また、
１ｍｍ以上の場合は、金属シートはその比重が高いた
め、重量が大きくなり本発明の主旨のひとつである軽量
化に反することとなる。

【００１０】以上のような本発明に関する構造体の製造
は、スペーサーシート層（I）、制振材シート（II）、
拘束材シート（III）を積層し、前記スペーサーシート
がセミゲル化する温度で加熱し接着積層してもよく、予
めスペーサーシートを加熱してセミゲル化させ、制振材
シート及び拘束材シートを必要に応じて公知の接着剤を
用いて接着積層してもよい。また、本発明に関する複合
構造体は前記各材料を個別に車両の振動基板、補強基
板等に載置し加熱により発泡スペーサー層（I）および
制振材シート（II）の粘着性を利用して積層しても構わ
ないし、予め（I）、（II）および（III）を発泡スペー
サー層（I）および制振材シート（II）の粘着性を利用
して貼り合わせて本構造体を形成し車両の振動基板や補
強基板に取り付けても構わない。

【００１１】

【発明の効果】本発明に係る制振構造体は、車両のドア
パネル、フェンダーパネル、トランクリッドあるいは天
井パネル等の振動基板上に取り付け、加熱により各層お
よび振動基板に強固に固定させるとともにスペーサーの
発泡により軽量で優れた制振性、剛性および補強性を持
つ複合構造体となり、車両等の騒音低減および堅牢性付
与材料として好適に用いられる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例により説
明する。なお、供した材料及び試験方法は次のとおりで
ある。（１）試験材料発泡性熱硬化樹脂シート（スペーサー層）：表１に示す
配合比で発泡性熱硬化樹脂組成物をホバートミキサーで
２０分間混合して作製した後、剥離紙上に所定の厚さを
塗布した。これを１２０℃で１００秒間加熱し、セミゲ
ル化シートを作製した。制振材シート：表２に示す配合比の制振材組成物を溶剤
（トルエン）に溶かし、５０％溶液とした。これを剥離
紙上に所定の厚さで塗布したのち乾燥し溶剤を除去し
た。なお、比較例としてアスファルト系制振材を使用し
た。拘束材シート：実施例、比較例を通じ、すべて板厚０．
２ｍｍのアルミニウム板を使用した。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】（２）試験体の製造方法 (１)で成形した未発泡のセミゲル化シート、制振材シー
ト、拘束材シートを１．０ｍｍの板厚の鋼板の上に載置
し、表３に示す構成の試験用構造体を作製した後、これ
を１６５℃の雰囲気で２０分加熱して各々のシート間の
接着固定を行うとともに、発泡性熱硬化樹脂の発泡を併
せて行なった。このときの試験体寸法は３０×３００ｍ
ｍであった。

【００１６】

【表３】

【００１７】（３）試験方法構造体の損失係数、剛性比上記試験体を用いて損失係数と剛性比を１０、２０、４
０℃の雰囲気で測定した。損失係数は、機械インピーダ
ンスの共振周波数における半幅値から算出し、内挿法に
より２００Ｈｚの損失係数として求めた。なお、測定周
波数範囲は１〜１０００Ｈｚである。剛性の算出は、振
動基板の剛性に対する比の形、すなわち剛性比で次の式
１により算出した。

【００１８】

【式１】剛性比＝（ｆ／ｆ₀）²・｛（ｍ₁＋ｍ₂）／ｍ₁｝ここで、ｆ₀：鋼板単体のときの共振周波数（Ｈｚ）ｆ：複合構造体としたときの共振周波数（Ｈｚ）ｍ₁：鋼板単体のときの面密度（ｋｇ／ｍ²）ｍ₂：複合構造体としたときの面密度（ｋｇ／ｍ²）ｆ：複合構造体としたときの共振周波数（Ｈｚ）である。

【００１９】構造体の補強性 (２)と同様にして構造体を作製した。但し、補強性評価
のための試験体の寸法は８０×２００ｍｍの０．８ｍｍ
厚の鋼板上の中央に５０×１５０ｍｍの試験用構造体を
成形した。焼付、発泡条件は（２）と同じである。補強
性は前記構造体について、通常の曲げ試験法と同様の試
験を行ない、２ｍｍ変位時と最大を示した荷重で判定し
た。なお、試験機のクロスヘッドスピードは５ｍｍ／
分、スパン間距離は１００ｍｍである。ガラス転移温度ポリアクリル酸エステルのガラス転移温度は、セイコー
電子工業製の示差熱分析計（形式ＤＳＣ２２０）を用い
て、吸熱曲線から求めた。昇温速度は５℃／分である。
上記各試験による実施例の評価結果を表４に、比較例の
評価結果を表５に示す。

【００２０】

【表４】

【００２１】

【表５】

【００２２】表４及び表５に示す如く、本願発明に係る
構造体は損失係数、剛性、撓み性及び接着強度がいずれ
も優れているのに対し、比較例１〜６のいずれも損失係
数が相当に悪く、制振性も非常に悪い。また２ｍｍ変位
における荷重は実施例と大差ないが、最大撓みにおける
荷重については、比較例１、２、４、５、６のいずれも
制振材シートと拘束材シート間で剥離を生じるか、制振
材シートの破壊が生じた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動基板に積層される構造体であって、
該構造体が発泡性熱硬化性樹脂シートよりなるスペーサ
ー層（I）と該スペーサー上に積層される制振材シート
（II）および制振材シート上に積層される拘束材シート
（III）より構成され、前記スペーサーシート（I）が分
解ガス発生温度以下の温度で加熱することによりセミゲ
ル化されるシートであり、前記制振材シートは該シート
のガラス転移温度（Tg）が−２０℃以下に調整されたポ
リアクリル酸エステルを主成分としたシートであること
を特徴とする制振構造体。
【請求項２】振動基板に、分解ガス発生温度以下の温
度で加熱されセミゲル化した発泡性熱硬化性樹脂シート
よりなるスペーサー層（I）、該スペーサー層上にガラ
ス転移温度（Tg）が−２０℃以下に調整されたポリアク
リル酸エステルを主成分とした制振材シート（II）、該
制振材シート上に拘束材シート（III）を積層し、加熱
により前記スペーサー層を発泡させて前記振動基板、ス
ペーサー層、制振材シート及び拘束材シートを積層接着
した制振複合構造体。