JPH0664130A - 可溶接複合制振金属板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２枚の表皮金属板の間に金属フィラーを含有
する樹脂を挿入し、これらを加熱圧着させて可溶接複合
制振金属板を製造するについて、加熱圧着させる際に表
皮金属板と金属フィラーとの間の樹脂を排除し、中間の
樹脂層に含まれる金属フィラーに表皮金属板間の導電ブ
リッジの役割を確実に果たさせて溶接性が安定して優れ
るものとする。 【構成】 ２枚の表皮金属板の間に、金属フィラーを均
等に分散させて含有する樹脂を挿入し、その樹脂の粘度
が 5×10² 〜 5×10⁴ ポイズとなる温度に加熱して圧着
させる。 【効果】 加熱圧着させる際の樹脂粘度を上記範囲内の
ものとすることで、表皮金属板と金属フィラーとの間の
樹脂切りが確実に行えると共に、樹脂の過剰な流動を回
避し、金属フィラーの分布に偏りが生じることを防止で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性に優れる可溶接複
合制振金属板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境騒音に対する意識が高まるに
伴い、各種機器や建造物等から発生する騒音の防止が厳
しく要求されるようになり、種々の騒音防止対策が積極
的に進められている。このような状況下にあって金属板
を使用する部位には、中間に振動減衰性能を有する粘弾
性樹脂層を介在させた制振複合金属板が有効であること
が広く知られている。

【０００３】一方、２枚の表皮金属板の間に樹脂層を介
在させた通常の複合制振金属板は、中間の樹脂層が電気
絶縁体であるため、スポット溶接等の抵抗溶接ができな
いという欠点がある。そこで、溶接が必要とされる用途
には、中間に介在させる樹脂層に金属粒子等からなる導
電性フィラーを分散添加することで、表皮金属板間に導
電性を付与した可溶接複合制振金属板が用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これら可溶
接複合制振金属板では、安定した溶接性を確保するため
に、中間に挿入される樹脂内に分散添加された金属フィ
ラーが、圧着・積層後の２枚の表皮金属板間において均
一に分散され、かつ、双方の表皮金属板に確実に接触し
て導電ブリッジを形成していなければならない。このた
め、従来より各方面から種々の技術的検討が加えられ、
添加する金属フィラーの種別や量および大きさを樹脂層
厚と相関づけて規定したり、更にまた、添加する金属フ
ィラーの径を中間の樹脂層厚より大きくして、すなわち
圧着後の金属フィラーの偏平度を規定するなどして表皮
金属板と金属フィラーを導通させ、２枚の表皮金属板間
に導電性を付与する提案が数多くなされている。

【０００５】しかし、それら従来技術は、それぞれ優れ
た効果を有するものの、中間に介在させる樹脂の種別に
よっては、得られた可溶接複合制振金属板の溶接性が不
安定になることがある。そして、その場合の可溶接複合
制振金属板について、詳細に調査したところ、本来均一
であるべき金属フィラーの分布に偏りが生じていたり、
表皮金属板と金属フィラーとの界面に樹脂が巻き込まれ
て残存し、折角に添加した金属フィラーが導電ブリッジ
の役割を十分に果たし得ない状態にあるため、所期の導
電性が確保できなくなっていることが判明した。

【０００６】また、このことは、可溶接複合制振金属板
の用途範囲が近年では更に拡大し、それに伴って接着強
度や制振特性を左右する中間樹脂の種別も多岐にわたる
ようになり、それら樹脂の圧着時における挙動が重要に
なっているのに対し、従来技術では、この点に明確な配
慮が加えられてないことに起因すると考えられる。そこ
で、それを確認するため、金属フィラーを含有させた各
種の樹脂について、表皮金属板との加熱圧着時における
挙動を調査した結果、加熱圧着時において一旦溶融状態
とされる樹脂の粘度をある範囲内の値に調整するとき、
表皮金属板と金属フィラーとの界面に樹脂が巻き込まれ
て残存することを抑制でき、かつ、金属フィラーの分布
に偏りが生じることも防止できるとの知見を得、その調
査で把握した条件に基づいて本発明を完成させた。

【０００７】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、加熱圧着させる際に表皮金属
板と金属フィラーとの間の樹脂をより確実に排除でき、
中間の樹脂層に含まれる金属フィラーに表皮金属板間の
導電ブリッジの役割を確実に果たさせることができて、
溶接性が安定して優れる可溶接複合制振金属板の製造方
法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とされている。すなわち、本
発明に係る可溶接複合制振金属板の製造方法は、２枚の
表皮金属板の間に、金属フィラーを均等に分散させて含
有する樹脂を挿入し、その樹脂の粘度が 5×10² 〜 5×
10⁴ ポイズとなる温度に加熱して圧着させることを特徴
とする。

【０００９】

【作用】２枚の金属板の間に、金属フィラーを均等に分
散させて含有する樹脂を挿入し、これらを１体の可溶接
複合制振金属板として圧着させるには、圧着ロール等に
よって、中間の樹脂を一旦溶融状態にすると同時に、上
下２枚の表皮金属板に圧下を加えて加熱圧着させる。こ
のとき、樹脂中に含まれる金属フィラーは、上下の２枚
の表皮金属板で加圧を受け、理想状態では表皮金属板と
の間に存在する樹脂を排除（樹脂切り）し、２枚の表皮
金属板それぞれの内面と接触して導電路を形成する。従
って、加熱圧着時における樹脂の流動性が良好で、加圧
により効果的に樹脂切りができ、加熱圧着後の表皮金属
板と金属フィラーとの界面における樹脂の残存率が低け
れば、それらの間の接触が確保され、表皮金属板間の導
電性が安定して溶接性に優れるものとなる。

【００１０】しかし、加熱圧着時の樹脂の粘度が 5×10
⁴ ポイズを超えて高い場合には、金属フィラーを取り巻
いている樹脂が硬くて流動性が低いため、上下２枚の表
皮金属板で加圧を受けても、金属フィラーと表皮金属板
との間の樹脂切りができず、表皮金属板間の導電性が不
安定となる。

【００１１】一方、加熱温度を調整して圧着時における
樹脂の粘度を 5×10⁴ ポイズ以下とした場合には、樹脂
の流動性が高まって、金属フィラーと表皮金属板との間
の樹脂切りが容易となる。しかし、流動性を高めんがた
めに樹脂の粘度を 5×10² ポイズよりも低い粘度にする
と、樹脂が過溶融状態となって圧着後にも高い流動性を
維持するため、加圧により樹脂切りさせて一時的に表皮
金属板と金属フィラーとを接触させることができても、
加圧が解除された直後に、この樹脂が再び表皮金属板と
金属フィラーとの間に回り込み導電性を阻害する。更に
また、過溶融状態とされて低粘度の樹脂層内では、均等
に分散・含有させていた金属フィラーが、加圧に際する
樹脂移動に随伴・流動して偏析を起こし、その分布状態
が不均等になり易く、結果として表皮金属板間の導電性
を不安定にする。

【００１２】ここで本発明においては、２枚の表皮金属
板の間に、金属フィラーを均等に分散させて含有する樹
脂を挿入し、その樹脂の粘度が 5×10² 〜 5×10⁴ ポイ
ズとなる温度に加熱して圧着させるので、表皮金属板と
金属フィラーとの界面に樹脂が巻き込まれて残存するこ
とを抑制でき、かつ、金属フィラーの分布に偏りが生じ
ることも防止できて、表皮金属板間の導電性が安定して
溶接性に優れる可溶接複合制振金属板を得ることができ
る。

【００１３】なお、上記の樹脂に含有させる金属フィラ
ーとしては、良導電性金属からなり、圧着後の偏平度
（圧着前の粒径／圧着後の樹脂層厚）が 1.2以上となる
粒径の金属粒子が用いられる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 〔実施例１〕板厚 0.4mm、板幅 914mmの鋼ストリップか
らなる２枚の表皮鋼板の間に、ポリオレフィン系の熱可
塑性樹脂からなり、平均粒径が65μm のＮi 粒子を導電
フィラーとして 3.0容積％で均等に分散させて含有する
樹脂シートを挿入し、これらを加熱手段を内蔵する対の
圧着ロールにて加熱圧着させて、供試用の可溶接複合制
振鋼板Ａを試作した。

【００１５】また、その加熱圧着に際しては、樹脂に添
加したＮi 粒子の偏平度（圧着前の粒径／圧着後の樹脂
層厚）が 1.2以上で、平均 1.3の値となるように、中間
の樹脂層厚の狙い値を50μm として、圧着ロールのロー
ルギャップを設定する一方、圧着ロールによる加熱温度
を低温側から高温側に向けて順次に変更して、圧着時の
樹脂粘度を高粘度側から低粘度側に移行させながら連続
的に加熱圧着させ、その長手方向において加熱圧着条件
がそれぞれ異なる部位を有するものとした。

【００１６】そして、得られた供試用の可溶接制振鋼板
Ａの長手方向の各部位から、すなわち、順次に変更した
加熱温度およびその温度で溶融状態とされた樹脂の粘度
が明確に把握できる部位であって、それぞれ加熱圧着条
件が異なる No.１〜 No.６の部位から供試材を取り出
し、それら供試材から採取した溶接試験片について、重
ね合わせスポット溶接による溶接性の比較評価を行っ
た。なお、スポット溶接は、幅30mm、長さ 100mmの溶接
試験片（厚さ略 0.8mm）を２枚重ねし、その重ねた端部
を、溶接電流 8.5kA、通電時間20サイクル、電極加圧力
200kgfの溶接条件で、スポット打点して行い、また、溶
接性は溶接不良の発生率で比較評価した。その結果を
〔表１〕および〔図２〕のグラフに示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】一方、その加熱圧着に際して、対の圧着ロ
ールの入側に生成される溶融樹脂溜り（樹脂バンク）の
状態を観察したところ、加熱温度を高めて圧着時の樹脂
粘度を 5×10² ポイズよりも低くすると、樹脂バンクの
生成が増大し、溶融樹脂の流動と共にＮi 粒子の移動が
目立つようになって行くことが認められた。

【００１９】そこで、この可溶接制振鋼板Ａについて、
加熱圧着時の樹脂粘度を 5×10² ポイズ以上とした No.
３の試材と、加熱温度を高めて樹脂粘度を 5×10² ポイ
ズよりも低くした No.６の試材とについて、それぞれの
板幅方向におけるＮi 粒子の分布状態を調査した。その
結果を〔図３〕のグラフに示す。なお、同グラフ中の曲
線Ａ3 は No.３の試材、曲線Ａ6 は No.６の試材それぞ
れの実績を示す。

【００２０】〔表１〕および〔図２〕のグラフに示すよ
うに、加熱圧着時における樹脂粘度を、本発明条件を満
足する 5×10² 〜 5×10⁴ ポイズの範囲内として圧着さ
せたNo.２〜 No.４のものでは、溶接不良の発生は１件
も観察されなかったのに対して、 5×10⁴ ポイズを超え
る高粘度の No.１のものと、 5×10² ポイズよりも低粘
度の No.５〜 No.６のものでは、いずれも溶接不良が高
い率で発生した。

【００２１】また、それら溶接試験片の断面を顕微鏡に
て観察したところ、本発明条件を満足する No.２〜 No.
４ものでは、その断面の模式図である〔図４〕の (a)図
に例示するように、樹脂Ｒ中のＮi 粒子Ｆは、所定の偏
平度に加圧変形される一方で、表皮金属板Ｓとの界面に
残存した樹脂Ｒが非常に少なく、すなわち樹脂切りが効
果的に行われており、２枚の表皮金属板Ｓそれぞれと確
実に接触していた。

【００２２】これに対して、加熱圧着時の樹脂粘度が本
発明条件を超えて高い No.１のものでは、同 (b)図に例
示するように、Ｎi 粒子Ｆは、所定の偏平度に加圧変形
されているにもかかわらず、表皮金属板Ｓとの界面に樹
脂Ｒが巻き込まれて残存し、その樹脂Ｒに阻まれて表皮
金属板Ｓとの接触が不確かなものになっていた。また、
その傾向は樹脂粘度が高まるほど顕著に認められた。こ
れは、Ｎi 粒子を取り巻いている樹脂が硬くて流動性が
低いため、圧着時の加圧を受けてＮi 粒子が変形して
も、表皮金属板との間に存在する樹脂が押し出されずに
捕捉され、すなわち樹脂切りができず、そのまま巻き込
まれて残存するものと推測される。

【００２３】一方、加熱圧着時の樹脂粘度が本発明条件
よりも低い No.５〜 No.６のものでは、樹脂切りが容易
であり、Ｎi 粒子Ｆと表皮金属板Ｓとの接触がより確実
に果たせるべきであるにもかかわらず、同 (c)図に例示
するように、表皮金属板Ｓとの界面に樹脂Ｒが残存し、
Ｎi 粒子Ｆと表皮金属板Ｓとの接触が不確かなものにな
っていた。これは、樹脂の流動性を高めんがために、加
熱温度を上げて樹脂粘度を低下させた場合、その樹脂が
過溶融状態となって圧着後にも高い流動性を維持するた
め、加圧により樹脂切りさせて一時的に表皮金属板とＮ
i 粒子とを接触させることができても、加圧が解除され
た直後に、この樹脂が再び表皮金属板とＮi 粒子との間
に回り込むためであると推測される。

【００２４】更にまた、樹脂粘度を過剰に低めた場合で
は、Ｎi 粒子が添加時の均等分布状態から大きく変動し
て偏析を起こし、〔図３〕のグラフ中の曲線Ａ6 に示す
ように、その分布状態が幅方向で不均等になっており、
このことも溶接性を不安定にする要因となっている。こ
れに対して、樹脂粘度を適切な範囲内とした場合では、
樹脂の過剰流動が回避でき、同グラフ中の曲線Ａ3 に示
すように、Ｎi 粒子が添加時とほぼ同様に均等な分布状
態を維持していた。

【００２５】以上に述べたように、本発明条件を満足す
る可溶接制振鋼板では、中間の樹脂層に含まれるＮi 粒
子に表皮金属板間の導電ブリッジの役割を確実に果たさ
せることができ、かつ、そのＮi 粒子の分布に偏りが生
じることも防止できて、表皮金属板間の導電性が安定し
て溶接性に優れるものとすることができる。

【００２６】〔実施例２〕板厚 0.4mm、合金化溶融亜鉛
メッキを施した板幅 400mmの鋼帯Ｓ’を表皮鋼板として
準備する一方、〔実施例１〕の樹脂とは異なり、かつ相
互の特性も異なるポリオレフィン系の２種の熱可塑性樹
脂Ｒ1,Ｒ2 からなる樹脂シートと、ポリエステル系の熱
硬化性樹脂Ｒ3 からなる樹脂シートとを準備した。ま
た、この３種の樹脂Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3 は、〔実施例１〕と同
様に、平均粒径が65μm のＮi 粒子を導電フィラーとし
て 3.0容積％で均等に分散させて含有してなるものとし
た。

【００２７】そして、２枚の表皮鋼板Ｓ’間に上記樹脂
シートを挿入し、これらを加熱手段を内蔵する対の圧着
ロールにて加熱圧着させて、樹脂Ｒ1 を中間樹脂層とし
た可溶接制振鋼板Ｂ、樹脂Ｒ2 を中間樹脂層とした可溶
接制振鋼板Ｃおよび樹脂Ｒ3を中間樹脂層とした可溶接
制振鋼板Ｄを製造した。

【００２８】また、その加熱圧着に際しては、〔実施例
１〕と同様に、Ｎi 粒子の偏平度が1.2以上（平均 1.
3）の値となるように、中間の樹脂層厚の狙い値を50μm
として、圧着ロールのロールギャップを設定する一
方、圧着時の樹脂粘度が、本発明条件の範囲内において
それぞれ異なる可溶接制振鋼板となるように、圧着ロー
ルによる加熱温度を選定して加熱圧着させた。また、比
較のために、加熱圧着時の樹脂粘度を本発明条件から逸
脱して圧着されてなり、樹脂Ｒ1 を中間樹脂層とした可
溶接制振鋼板Ｂ’、樹脂Ｒ2 を中間樹脂層とした可溶接
制振鋼板Ｃ’および樹脂Ｒ3 を中間樹脂層とした可溶接
制振鋼板Ｄ’も製造した。

【００２９】そして、得られた可溶接制振鋼板ぞれぞれ
について、〔実施例１〕と同一条件とした溶接試験によ
って溶接性の比較評価を行った。それらの結果を整理し
て〔表２〕に示す。なお、〔表２〕中のＢ−１〜Ｂ−５
例は、樹脂Ｒ1 を中間樹脂層とした本実施例の可溶接制
振鋼板Ｂ、Ｃ−１例は、樹脂Ｒ2 を中間樹脂とした本実
施例の可溶接制振鋼板Ｃ、Ｄ−１例は、樹脂Ｒ2を中間
樹脂とした本実施例の可溶接制振鋼板Ｄそれぞれの結果
を示す。また、Ｂ'-１例は、樹脂Ｒ1 を中間樹脂層とし
た比較例の可溶接制振鋼板Ｂ’、Ｃ'-１〜Ｃ'-２例は、
樹脂Ｒ2 を中間樹脂とした比較例の可溶接制振鋼板
Ｃ’、Ｄ'-１〜Ｄ'-２例は、樹脂Ｒ3 を中間樹脂とした
比較例の可溶接制振鋼板Ｄ'それぞれの結果を示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】〔表２〕に示すように、加熱圧着時の樹脂
粘度が、 5×10⁴ ポイズを超える高粘度であった比較例
（Ｂ'-１）のものと、 5×10² ポイズよりも低粘度の比
較例（Ｃ'-１、Ｃ'-２、Ｄ'-１、Ｄ'-２）のものでは、
Ｃ'-１例が10％以下とやや低い発生率であった以外は、
全て10％以上の高い率で溶接不良が発生した。これに対
して本実施例のものでは、溶接不良の発生は１件も観察
されず、これにより、本発明が、特性の異なる樹脂を中
間樹脂層として用いた場合でも有効で、しかも優れた効
果を得られることが確認できた。

【００３２】ここで、前記の〔実施例１〕と〔実施例
２〕における評価結果を、加熱圧着時の樹脂度と加熱温
度との関係で整理して〔図１〕のグラフに示す。なお、
同グラフ中の白抜き印のプロットは、溶接不良の発生が
１件も観察されなかった例、黒塗り印のプロットは、溶
接不良が発生した例をそれぞれ示し、また、二点鎖線
は、本発明条件の上限値および下限値を示す。

【００３３】〔図１〕のグラフに示すように、加熱圧着
時の樹脂粘度を本発明条件を満足する範囲内とした各例
では溶接不良が認められないのに対して、上限値を超え
る領域および下限値に達していない領域それぞれでは溶
接不良が発生しており、このことより本発明の限定条件
が妥当であり、その条件を満足させることで溶接性が安
定して優れる可溶接複合制振金属板を得られることがわ
かる。

【００３４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明方法によれ
ば、加熱圧着させる際に表皮金属板と金属フィラーとの
間の樹脂をより確実に排除できて、中間の樹脂層に含ま
れる金属フィラーに表皮金属板間の導電ブリッジの役割
を確実に果たさせることができ、かつ、その金属フィラ
ーの分布に偏りが生じることも防止できて、溶接性が安
定して優れる可溶接複合制振金属板を製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に関わる樹脂粘度と加熱温度お
よび溶接不良の発生との関係を示すグラフである。

【図２】本発明の実施例１に関わる樹脂粘度と溶接不良
発生率との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の実施例１に関わる樹脂粘度と金属フィ
ラーの板幅方向の分布状態との関係を示すグラフであ
る。

【図４】本発明の実施例１に関わる可溶接制振鋼板の断
面の顕微鏡観察結果の模式的に示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の表皮金属板の間に、金属フィラー
   を均等に分散させて含有する樹脂を挿入し、その樹脂の
   粘度が 5×10² 〜 5×10⁴ ポイズとなる温度に加熱して
   圧着させることを特徴とする可溶接複合制振金属板の製
   造方法。