JPH0739160B2

JPH0739160B2 - 制振材

Info

Publication number: JPH0739160B2
Application number: JP3119023A
Authority: JP
Inventors: 隆弘丹羽; 康男清水
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1991-04-24
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: ES2134788T3; EP0510974A1; EP0510974B1; US5213879A; JPH04325232A; DE69229458T2; DE69229458D1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属板等の拘束板にゴ
ム粘弾性体を積層してなる制振材の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、自動車を始めとし、家電製品、建
築材の多数の産業分野にわたり、防音材料が用いられて
いる。これらは、近年、大きな社会問題とされてきてい
る騒音を低減するために大きな役割を担うものである。
この中で、特に制振材は、騒音の源となる振動を吸収す
る材料として注目されている。この制振材は、構造的に
は、金属板の片面にゴム、合成樹脂等の粘弾性体を積層
した２層型（非拘束型）と、粘弾性体を２枚の金属板間
にサンドイッチにした三層型（拘束型）とに大別され
る。

【０００３】上記非拘束型制振材は、振動エネルギーを
粘弾性体の伸縮変形により熱エネルギーに変換し、振動
を吸収しようとするものであり、また拘束型制振材は、
振動エネルギーを主に粘弾性体の剪断変形（ずり変形）
により熱エネルギーに変換し、振動を吸収しようとする
ものである。

【０００４】従来の一般的な制振材は、ホットメルト型
接着剤を粘弾性体として兼用し（もしくは粘弾性体材料
に接着性を付与する）、２枚の金属板間にサンドイッチ
した拘束型が多い。その場合、接着剤に熱融着性合成樹
脂フィルムを使用すれば、連続貼り合わせも可能で、量
産性に優れたものが得られ、コスト的にも有利である。
ただ、接着性、制振性に難がある場合もあり、その解決
手段もいくつか提案されている。例えば、接着力を向上
させるために熱硬化型接着剤を用いるものや、制振性を
向上させるためにゴムシートを金属板間にサンドイッチ
することで解決を図ったものである。しかしながら、い
ずれの制振材にも、いくつかの欠点を有している。

【０００５】上記ホットメルト型接着剤を粘弾性体とし
て用いた制振材は、たとえ高い制振材を有するものであ
ったとしても、もともと金属板との接着力が低いものが
多いうえに、その物性上、熱に弱く、融点（もしくは流
れ温度）に近づくにしたがって、２枚の金属板が剥離
し、また極端に弾性率（ヤング率）が低下することで、
圧縮力により粘弾性体が流れ出ることにもなりかねな
い。

【０００６】これに対し、熱硬化型接着剤を粘弾性体と
して用いた制振材は、粘弾性層を硬化させて接着性を向
上できても、制振性能を犠牲にせざるを得ないこともあ
り、一長一短と言える。特にホットメルト型接着剤にし
ても、熱硬化型接着剤にしても、樹脂特有の粘弾性特性
をもっており、これは制振性能（損失係数）がガラス転
移温度付近で尖鋭なピークをもつことにほかならず、そ
のため制振効果を発揮できる温度領域が極めてせまくな
り（温度依存性が大）、制振材としては使いずらいもの
と言える。さらに、耐油・耐溶剤性等を考慮する必要が
ある場合には、ますます自由度が低くなり、実際上、そ
の使用による制限の多いものとなる。

【０００７】これに対し、ゴムシートを粘弾性体に使用
し、これを金属板間にサンドイッチした制振材は、配合
的にゴムの粘弾性特性を制御することで、温度依存性を
小さく、制振性に優れたものを得ることが可能であり、
また、耐熱・耐圧性、耐油・耐溶剤性の面からも、目的
にかなったものを作り得る。しかし、加硫ゴム製造上の
制約から、前述したホットメルト型接着剤使用の制振材
にみられる量産性を考慮した、連続的に貼り合わせ可能
な制振材を生産することは困難である。たとえ、これが
可能だとしても、実用に耐え得るだけの金属板との接着
力をゴムシート自体にもたせることは非常にむづかし
く、他の接着剤に頼ることになる。その場合において、
使用する接着剤の選定に対し、ゴムシートとの弾性率等
の相互関係を考慮しないと、どんなにゴムシートの制振
性能に優れたものであったとしても、制振材全体として
みたとき、強度的に弱点部となったり、接着剤自体の制
振性の影響を受け易くなるので、派生的問題は多く、検
討の余地が残されている。通常、ゴムシートと金属板の
接着は加硫接着によるが、この場合、連続的な製造は困
難で、例えば熱プレスを用いたカットシート単位での製
造のみ可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】制振材は、単に高い制
振性能を有するだけでは、十分でない、実際の使用面で
は常温−無負荷、大気中という比較的柔和な環境より
も、温度、圧力、油、溶剤等の要因が単独あるいは複合
された過酷な環境下で使われることが多いことから、そ
れに十分に満足できる制振材が望まれている。

【０００９】そこで、制振材の耐熱・耐圧性、耐油・耐
溶剤性についてみると、これらの性能を向上させるため
には、ゴム粘弾性体厚さを薄くして、圧縮力に対する絶
対変形量を小さくして負担を減少させることが必須条件
となるが、高い制振性を得るためには、ゴム粘弾性体の
絶対厚さを厚くする必要があり、この相矛盾する課題を
越えるうえでは、前記ゴムシートの使用は不向きであ
る。

【００１０】つまり、ゴム粘弾性体を厚くすると制振性
は向上するものの、耐熱・耐圧性は低減する。当然薄く
すると、耐熱・耐圧性は向上するものの、本来、求めら
れている制振性が低減し、本末転倒となりかねない。以
上、いずれも一長一短を有することから、高制振性（低
温度依存性）、耐熱・耐圧性、耐油・耐溶剤性、そして
連続生産性等を目的に応じ、選択しなければならないと
言う問題がある。

【００１１】

【発明の目的】本発明は、上述した相矛盾する課題を解
決するため、高制振性、耐熱耐圧性、耐油耐溶剤性のい
ずれの特性をも兼ね備え、かつ高負荷環境にも十分に満
足できる制振材を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、２枚の拘束板
間にゴム粘弾性休を積層して構成する拘束型制振材にお
いて、ゴム粘弾性体は、個々の層の厚さが０．０３〜
１．００ｍｍの複数のゴム層から構成され、ゴム層相互
およびゴム層と拘束板とが、弾性率が拘束板より小さ
く、ゴム粘弾性体より大きく、かつ１×１０ ^７（Ｎ／ｍ
^２）〜１×１０ ^１１（Ｎ／ｍ ^２）である接着剤で接着さ
れていることを特徴としている。本発明の制振材を構成
する拘束板、ゴム粘弾性材、接着剤にそれぞれ使用可能
なものを選定して下記に挙げる。

【００１３】選定可能な拘束板の種類：鉄板、アルミ
板、ステンレス板、銅板等の金属板、けい酸カルシウム
板、スレート板、石膏ボード等の窯業系板材、

【００１４】選定可能なゴム粘弾性体の種類：アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン
ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブチル
ゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ゴム、エチレンプロピレン
ゴム、ブダジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレン
ゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、エピ
クロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、ポリノルボルネン
ゴム、エチレンアクリルゴム、

【００１５】選定可能な接着剤の種類：ユリア樹脂系、
メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系、
酢酸ビニル系、シアノアクリレート系、ポリウレタン
系、α−オレフィン−無水マレイン酸樹脂系、水性高分
子−イソシアネート系、反応型アクリル樹脂系、変性ア
クリル樹脂系、酢酸ビニル樹脂系エマルジョン型、酢ビ
共重合樹脂系エマルジョン型、ＥＶＡ樹脂系エマルジョ
ン型、アクリル樹脂系エマルジョン型、ＥＶＡ系ホット
メルト型、エラストマー系ホットメルト型、ポリアミド
系ホットメルト型、合成ゴム系溶剤型、合成ゴムラテッ
クス型等の接着剤、溶剤型ゴム系、水系型ゴム系、溶剤
型アクリル系、水系型アクリル系、シリコーン系、ホッ
トメルト型、液状硬化型等の感圧型接着剤。

【００１６】

【作用】上記構成の制振材にあっては、全ゴム層からな
る粘弾性体厚さが厚いほど、制振性が高まる。また、ゴ
ム粘弾性体を多層化することで、制振材の厚み方向には
大きな剛性が得られ、横方向には小さな剛性が得られ
る。

【００１７】即ち、ゴム粘弾性体を厚み方向に圧縮する
と、粘弾性体は横方向に湾曲状にはみ出るようになる
が、積層体は、ゴム層の横方向への動きが拘束板もしく
は接着剤との接着により拘束され、はみ出しが非常に小
さくなる。そのため、積層体では厚み方向に大きな剛性
が得られることになる。これに対し、ゴム粘弾性体の横
方向の剪断変形においては、接着が拘束条件とならない
ため、ゴム層単体、その積層体とも同じ剛性が得られ
る。

【００１８】即ち、ゴム積層体は厚み方向に大きな剛
性、横方向にゴム粘弾性体の柔らかい特性となり、かつ
ゴム粘弾性体自体の復元力により元の位置に戻るという
作用を有することで、耐圧性が高く、しかも剪断方向の
動き易さが厚いゴム単体と同等であることから、制振性
の減退も無視できるものとなる。

【００１９】また、もし仮に接着剤とゴム粘弾性体の弾
性率を逆転させた場合、すなわち接着剤弾性率がゴムよ
り低い場合、もっとも柔らかい層である接着剤の有する
制振性が発現されることになり、どんなに良好な制振性
を有するゴムを使用しても、無意味な結果となってしま
い、趣旨に反する。

【００２０】ここで、理想的には、前記接着剤は拘束板
なみの弾性率をもち、接着層の圧縮を完全に無視できる
ようにすべきであるが、ゴム層／ゴム層もしくはゴム層
／拘束板の接着の必要性と、接着層を拘束板なみにした
場合の加工性の低下を防止する意味から、前記に定めた
弾性率をもった接着剤の選定が必要となる。

【００２１】

【実施例】図１および図２（イ），（ロ）に、本発明の
実施例［１］，［２］をそれぞれ示す。また、図３、図
４および図５に、比較例［１］、［２］、［３］をそれ
ぞれ示す。各実施例および各比較例に用いた構成素材の
仕様を表１に示す。なお、表１の弾性率は、図８のグラ
フ（温度により変化する弾性率）より、４０℃について
抜粋したものである。

【００２２】

【表１】

【００２３】実施例［１］図１に示す本実施例では、拘
束板１に２枚の鉄板を、粘弾性層２にＮＢＲ系加硫ゴム
シートを、接着層４にポリアミド系接着フィルムをそれ
ぞれ用い、２枚鉄板の間に粘弾性層２と接着層４を交互
に積層した。なお、鉄板には、ポリアミド系接着フィル
ムとの接着を良好にするためのエポキシ系プライマー処
理を施したものを用いた。また、加硫ゴムフィルムは、
溶剤に溶かしたＮＢＲ系ゴムを金属板に薄く均一にコー
ティングし、所定の温度で加硫処理を施したあと、ゴム
フィルムのみを金属板から剥離したものを用いた。積層
に際しては、各構成素材を順に積層したあと、しわ・ふ
くれ等の不具合がでないように、各構成素材の両端にテ
ンションを負荷し、熱プレスを用いて融点以上の温度下
で貼り合わせを行なった。

【００２４】実施例［２］図２（イ）、（ロ）に示す本
実施例では、拘束板１として、表面処理を施した鉄板
に、ゴムとの接着性を強固にするためのフェノール系接
着剤（接着層６）をプライマーとしてコーティングして
反応させたあと、溶剤に溶かしたＮＢＲ系ゴムを薄く均
一にコーティングして粘弾性層２となし、乾燥・加硫し
たものを素材（ａ）とし、素材同士をポリアミド系接着
フィルムの接着層４を用いて貼り合わせたもので、最終
的には、実施例［１］に示した構造と同様になる。積層
に際しては、素材（ａ），（ａ）を積層したあと、しわ
・ふくれ等の不具合がでないように、ポリアミド系接着
フィルムの両端にテンションを負荷し、熱プレスを用い
て融点以上の温度下で貼り合わせを行なった。

【００２５】比較例［１］図３に示す本比較例では、実
施例［１］における２層の粘弾性層２，２を１層の粘弾
性層２’としたもので、厚さは０．０６mmから０．１２
mmとなっている。

【００２６】比較例［２］図４に示す本比較例では、実
施例［１］と同様の積層構造をもつが、３箇所の接着層
のうち、中心部の１層のみ、粘弾性層より弾性率の小さ
いアクリル系粘着剤の接着層５に置き換えたものであ
る。なお、ＮＢＲ系加硫ゴムとアクリル系粘着剤の貼り
合わせに際しては、アクリル系粘着剤に自己接着性があ
るために、安定性を考慮し、５０℃の温度下で熱プレス
した。

【００２７】比較例［３］図５に示す本比較例では、最も一般的にされている制振
材の構造を示したもので、２枚の鉄板（拘束板１）の間
に、実際の制振鋼板に用いられているポリエチレン樹脂
フイルム３をサンドイッチしたものである。ポリエチレ
ン樹脂フィルム３は融点以上で溶融するホットメルトタ
イブで、降温の際、鉄板と接着するものである。また、
鉄板にはポリエチレン樹脂フイルム３との接着性を良好
にするためのエポキシ系プライマー処理を施したものを
用いた。積層に際しては、構成素材を積層したあと、し
わ・ふくれ等の不具合がでないように、ポリエチレン樹
脂フイルム３を両端にテンションを負荷し、熱プレスを
用いて融点以上の温度下で貼り合わせを行なった。

【００２８】図６のグラフに、上記実施例および比較例
による制振材の制振性（温度特性）を示す。制振性測定方法：機械インピーダンス法による。矩形に加工した試料の中
央部にインピーダンスヘッド（加振力と加速度の応答を
同時に検出するセンサー）を装着し、これをランダム信
号で加振し、得られた加速度および力の応答を高速フー
リエ変換（ＦＥＴ）し、周波数応答関数を求めた。この
周波数応答関数は周波数に対するイナータンス（＝加速
度／力）の変化であり、共振周波数毎にイナータンスの
ピークが得られる。損失係数（η）はこのピーク値から
３ｄＢ下がった所の周波数幅（半値幅＝エネルギーが１
／２になる）を共振周波数で除することで求めた。

【００２９】図７のグラフに、耐熱耐圧性能を示す。耐熱耐圧測定方法：制振材の試料を熱プレス試験機の定
盤上にセットし、所定の温度・圧力で一定時間プレスし
たあと、試料の状態（ゴム、接着層のはみ出し、剥離な
ど）を観察し、フロー（はみ出し）等が全く生じなかっ
た温度・圧力を曲線で結び、耐熱耐圧限界曲線としたも
のである。

【００３０】図８のグラフに、ゴムおよび接着層の各弾
性率を示す。弾性率の算出は粘弾性スペクトロメータに
よるものである。

【００３１】図９のグラフに、接着剤の接着強度を示
す。試験方法：Ｔ−ピーリング試験方法に基づき、制振材の
試料をフレオン（オイル）、冷凍機油の各雰囲気に所定
の条件で浸漬し、常温で冷却したあと、引張り試験機に
装着し、引き剥がしたときの強度を測定したものであ
る。

【００３２】次に、前記実施例および比較例について行
なった性能試験の結果を述べる。実施例［１］高い制振性が広い温度領域にわたって発現
しているうえに、高い耐熱耐圧性を維持している。ま
た、本例においては、図５のグラフに示すように、接着
層の耐油・耐溶剤性にも優れており、構成上、最も良好
である。実施例［２］実施例［１］とほぼ同様な結果であるが、
耐熱耐圧性に若干の向上が認められる。これは、予め鉄
板にゴムをコーティングしたものを素材としたことで、
鉄板／ゴムの接着強度が高いためと考えられる。

【００３３】比較例［１］制振性は実施例［１］とほぼ
同様の結果になっているものの、耐熱耐圧性に低下が見
られる。低下の要因は一層あたりのゴム層の厚さが厚い
ためである。比較例［２］全温度領域でゴム層のもつ制振性が一切発
現されずより弾性率の低いアクリル系粘着剤の制振性の
みが発現している。またアクリル系粘着剤の弾性率がか
なり低いため、耐熱耐圧性は極端に低い結果となってい
る。また、耐油・耐溶剤性も満足のゆくものとは言えな
い。比較例［３］粘弾性層に単一のポリマー（ここではポリ
エチレン樹脂フィルム）を使用しているため、限られた
狭い温度領域でのみ制振性が発現している。また比較例
［２］と同様に粘弾性層の弾性率が低いため、耐熱耐圧
性はかなり低い結果となっている。また、耐油・耐溶剤
性も満足のゆくものとは言えない。

【００３４】以上の実施例による制振材の性能に示され
るように、本発明によれば、高制振性（低温度依存
性）、耐熱耐圧性および耐油耐溶剤性に優れた制振材を
得ることができる。

【００３５】即ち、本発明では、個々のゴム層の厚さを
一定以下に抑えることで、耐熱耐圧性を維持したうえ
で、これらの層を複数積層することにより、トータルの
ゴム粘弾性層厚さを、一定の制振性を得るのに必要な厚
さまで積層化することで解決した。

【００３６】そこで、各ゴム粘弾性層との間には、比較
的弾性率が高く、熱的に、また圧力に対しても変化のし
にくい層を接着層として交互に挟み込むようにしてい
る。ただし、接着層は拘束板よりも低い弾性率のもの
で、振動による剪断変形時にゴム粘弾性層と共に、あた
かも単一の粘弾性層であるかのように振舞う程度の弾性
率並びに厚さをもった素材であることが条件となる。ま
た、ここで用いる接着層には制振性を求める必要はな
く、各ゴム粘弾性層を交互に、かつ強固に接着する特性
をもつものであればよい。

【００３７】ここで特に注意する点は、当然のことなが
ら本来制振性を発揮する必要のあるゴム粘弾性層の制振
性を、その温度領域において妨げるようなものでは逆効
果になり、所期の特性を得られない。例えば、接着層に
粘弾性層よりも弾性率の低い粘着剤等を使用した場合、
粘着剤のもつ制振性によりゴム粘弾性層の制振特性が打
ち消され、制振性に効果的な温度域が挾まるなど、逆効
果である。また、耐熱耐圧性、耐久性の点でも有利に働
く要素は乏しい。

【００３８】よって、制振性を期待されるゴム粘弾性層
よりも弾性率の高い接着剤の選定が重要であり、これら
の関係は、以下の不等式に示される。弾性率（Ｎ／ｍ^２）拘束板＞接着層＞ゴム粘弾性層なお、上記弾性率は温度により変化するため、使用目
的、使用温度範囲で常に上記不等記号を満足している構
成素材であれば問題はない。好ましい範囲は、拘束板
（＞１×１０^８）＞接着層（１×１０^１１〜１×１
０^７）＞ゴム粘弾性層（１×１０^９〜１×１０^４）であ
る。

【００３９】ただし、不等記号が成立しても、弾性率の
絶対値が低いもの同士で構成すれば、制振性は満足して
も、当然、耐熱耐圧性は低下することになり、使用目的
により選定者の判断に委ねられることになる。

【００４０】また、分割多層化されたゴム粘弾性層の各
厚さは、その材質により一概に規定できないが、前記実
施例に限っては、０．０３〜１．０ｍｍの間であれば、
制振性、耐熱耐圧性とも満足のゆくものが得られるもの
の、理想的には０．０３〜０．２０ｍｍで、さらに満足
のゆく結果が得られる

【００４１】粘弾性体は加硫ゴムが最適である。その理
由は下記の通りである。（１）高い圧縮・引張り強度をもっている。（２）圧縮復元性に優れている。（３）剪断弾性率が広い温度で高い。制振性が広い温度
域で期待できる。耐久性が熱的に変化しにくい。（４）耐油耐溶剤性の性質にあったゴムが選定できる。

【００４２】加えて、図の実施例で示した「予めゴムを
コーティングした金属板」を素材として使用する場合に
は、以下の利点がある。（１）金属板とゴムの接着が極めて強固になる。（２）コーティングによるため、薄いゴム層が得られ
る。（３）積層化が容易である。

【００４３】また、副次的な利点としては、（１）コイルによる連続生産が可能である。（２）品質の安定化が図れる。等があり、その効果は計り知れないほど大である。（３）拘束板の表面側にゴム層を設けたタイプ（図１０
参照）にすると、エンジンブロック等のフランジ間に挾
み込むことで、エンジン振動を抑制するばかりか、流体
の漏れを防止するシール材としても兼用できる。等があり、その効果は計り知れないほど大である。

【００４４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
高制振性、耐熱耐圧性、耐油耐溶剤のいずれの特性を兼
ね備え、高負荷環境にも十分に満足できる制振材を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す制振材の側面図であ
る。

【図２】図２は他の実施例を示すもので、（ａ）は使用
素材の側面図、（ｂ）は素材を積層した制振材の側面図
である。

【図３】比較例［１］による制振材の側面図である。

【図４】比較例［２］による制振材の側面図である。

【図５】比較例［３］による制振材の側面図である。

【図６】制振性を示すグラフである。

【図７】耐熱耐圧性を示すグラフである。

【図８】弾性率を示すグラフである。

【図９】接着強度を示すグラフである。

【図１０】シール材兼用に構成した制振材の側面図であ
る。

【符号の説明】

１拘束板２，２’ ゴム粘弾性層３ポリエチレン樹脂による接着層４ポリアミド系フィルムによる接着層５アクリル系粘着剤による接着層６フェノール系接着剤による接着層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の拘束板間にゴム粘弾性体を積層し
て構成する拘束型制振材において、ゴム粘弾性体は、個
々の層の厚さが０．０３〜１．００ｍｍの複数のゴム層
から構成され、ゴム層相互およびゴム層と拘束板とが、
弾性率が拘束板より小さく、ゴム粘弾性体より大きく、
かつ１×１０ ^７（Ｎ／ｍ ^２）〜１×１０ ^１１（Ｎ／
ｍ ^２）である接着剤で接着されていることを特徴とする
制振材。
【請求項２】拘束板の片面もしくは両面にゴムをコー
ティングして加硫したものを素材とし、この素材同士を
ゴム層の面で、接着剤により接着したことを特徴とする
請求項１に記載の制振材。