JPH0755550B2

JPH0755550B2 - 車輛用積層構造体

Info

Publication number: JPH0755550B2
Application number: JP2075496A
Authority: JP
Inventors: 誠規矢田; 健男小林; 隆光三国; 裕駕籠島; 昇日野; 成人肥留川
Original assignee: Zeon Corp
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH0473139A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、車輛等のフロアパネル，ダッシュパネル，ド
アパネル，天井パネル等の振動し易い基板上に熱融着成
形により一体化される車輛用制振・高剛性構造体に関す
るものである。

［従来の技術］車輛のフロアパネル，ダッシュパネル，ドアパネル，ホ
イルハウス等の振動基材面には、アスファルトを主成分
とする熱融着性制振材が融着されて使用することが多
い。

また、近年ではアスファルト系制振材の上面に拘束材と
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
樹脂などの熱硬化性樹脂を積層して拘束型制振構造体と
して制振性能および剛性の向上を図ることも行われてい
る。

さらに最近では、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。

［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、アスファルトなどを主成分とする熱融着
制制振シートのみで振動基材の制振を図るダブルレイヤ
ー型制振構造では、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、これは車輛重量を増大させる
ことになるとともに構造体の剛性向上は殆ど期待できな
い。

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、実用的範囲での損失係数の向上巾は大きなものでは
ない。

また、アスファルト系熱融着性制振シートの上面に鋼
板、アルミニウム板等を積層するサンドイッチ型制振構
造の場合には、構造としての制振性能は向上するが、拘
束層として剛性の高い金属板を熱融着性制振シート上に
密着させるため、例えば鋼板等の高剛性の振動基材に対
して機械的に固定したり、あるいはボルト等を用いてね
じ止めするなどにより固定する必要がある。ところが、
一般に車輛の床板等は剛性付与の目的で凹凸形状にプレ
ス成形されているため、拘束用金属板をこれと相補的な
形状に成形しておく必要があり、余分の工程が必要であ
るほか取り付けに際して所定位置に正しく位置決めする
ことが容易でないという問題がある。

また、未硬化の熱硬化性樹脂を制振材上に載置し塗装の
乾燥工程で硬化させて拘束材として使用する方法や、粘
着付与剤樹脂等を母剤とした熱可塑性樹脂を制振材上に
載置して塗装乾燥工程で熱融着させて拘束材として使用
する方法もある。

これらの硬質の樹脂材料を拘束材として利用する方法
は、確かに損失係数および剛性の向上には効果的である
が、それでも最近の車内騒音低減の観点から見れば、大
巾に重量増加を伴わない実用的範囲で樹脂拘束材を用い
た場合の損失係数および剛性の向上範囲では不足を来た
しつつあるのが現状である。

［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車輛にお
ける振動基板上に積層される発泡性熱硬化性樹脂シート
よりなる下層シート（１）と，該下層シート（１）上に
ラミネートされる制振シートよりなる中間シート（２）
と，該中間シート上にラミネートされる拘束材シート
（３）から構成され、これらのシートおよび振動基板の
接触面が加熱により一体的に融着するとともに、下層シ
ート（１）が発泡することを特徴とする車輛用積層構造
体に関するものである。

また、本発明は、前記構造体を車輛の振動基板と融着一
体化させることにより重量増加が少ない範囲で優れた損
失係数を付与するとともに飛躍的に剛性も向上させるこ
とができる車輛用パネルを提供するものである。

さらに、この種の車輛用のパネル構造体としては、塗装
等の乾燥工程での加熱処理により凹凸ある振動基板に密
着するとともに、各層の反応，発泡，融着等が完了する
必要があり、しかも比較的高温でも物性の低下が少ない
材料が好ましい性状として要求されるものであるが、本
発明に関する構造体はまさしくこれらの要求に適うもの
である。

本発明に係る車輛用積層構造体を模式的に図示すると、
第１図は加熱融着発泡前の断面図で振動基板（４）上に
下層シート（１）が積層され、下層シート（１）上に中
間シート（２）がラミネートされ、さらに中間シート
（２）上に拘束材シート（３）がラミネートされてい
る。第２は加熱により振動基板、各シートの接触面が一
体的に融着し、かつ、下層シートが発泡した状態を示
す。また、第３図では加熱により発泡性制振シートを用
いた中間シート（２）も同様に発泡している状態を示
す。

以下、本発明に関する各構成層について説明する。

本発明に用いられる下層シート（１）はスペーサーとし
ての機能を付与するものであって、車輛用途のスペーサ
ーとして好ましい性状は、軽量で剛性が高く温度変化に
よる物性低下が少なく、かつ塗装乾燥工程で凹凸ある振
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。この観点から、発泡性熱硬
化性樹脂シートが目的に適ったものであり、なかでも塩
化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化剤，可
塑剤及び発泡剤を含有し、かつ塩化ビニル樹脂がセミゲ
ル化状態になっているもの（以下エポキシ発泡組成物と
略称する）は、シート状態としての形状保持性、貯蔵
性、垂直振動基板への貼着性等の面で優れている。

ここで、塩化ビニル樹脂がセミゲル化状態にあるとは、
エポキシ樹脂は硬化反応をしておらず、塩化ビニル樹脂
のみが、可塑剤が内部に浸透し、ゲル化が始まっている
状態を指称するものとする。

この下層シートに供するエポキシ樹脂発泡組成物は、他
の任意成分として気泡調整剤、充填剤、粘度調整剤、熱
安定剤、顔料等からなる組成物であり、予め、発泡剤の
分解温度以下でシート状に成形加工されたものであっ
て、次の加熱工程、例えば塗装乾燥工程において、120
〜200℃で発泡し、エポキシ樹脂の架橋により硬化し得
るものである。

塩化ビニル樹脂としては、塩化ビニル単独重合体のみな
らず、塩化ビニルと、酢酸ビニル、アクリル酸，メタク
リル酸，アクリル酸エステル，メタクリル酸エステル，
マレイン酸，フマール酸，マレイン酸エステル，フマー
ル酸エステル，イタコン酸，塩化ビニリデン，ビニルエ
ーテルなどとの公知の共重合体を単独あるいは混合して
使用することができる。塩化ビニル重合体（共重合体を
含む）は、乳化重合，懸濁重合など公知のいずれの方法
で製造したものも使い得るが、特に、ペースト用の乳化
重合又は微細懸濁重合として製造したものを単独又は懸
濁重合したものと併用することがシート化の容易さ、発
泡時の気泡構造の点から好ましい。

可塑剤としては、ジオクチルフタレート，ジブチルフタ
レート等のフタル酸エステル，トリクレジルフォスフェ
ートなどのリン酸エステル，ジオクチルアジペート，ジ
オクチルセバケートなどの脂肪酸エステル、例えばアジ
ピン酸とエチレングリコールの縮合体であるようなポリ
エステル，トリオクチルトリメリテートなどのトリメリ
ット酸エステル，塩素化パラフィン，アルキルベンゼ
ン，高分子量アロマチックなど公知の塩化ビニル用可塑
剤が単独又は混合して使用できる。可塑剤の配合量は、
特に限定するものではないが、塩化ビニル100重量部に
対して、10重量部より多く150重量部以下の範囲で配合
するのが好ましい。配合量が10重量部以下では、発泡倍
率が向上せず、150重量部を超えると、硬度が上がらな
いため補強効果が小さくなる。

発泡剤は高温分解型の有機又は無機の発泡剤、高温膨張
型マイクロカプセルなどが用いられる。有機発泡剤とし
ては、アゾジカルボンアミド，パラトルエンスルホニル
ヒドラジッド，ジニトロソペンタメチレンテトラミン,
4,4'−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッドなど
が用いられる。有機発泡剤の分解温度は、尿素や亜鉛化
合物，鉛化合物等で任意に調整し得る。無機発泡剤は、
重炭酸ナトリウム、水素化ホウ酸ナトリウムなどが挙げ
られる。高温膨張型マイクロカプセルとしてはビニリデ
ンで低沸点炭化水素をカプセル化したものなどが使用で
きる。本発明ではいずれの発泡剤も適用できるが、特に
分解温度が100℃以上の有機発泡剤がシート化のし易さ
や、発泡体の外観、発泡の均一化や緻密性から見てより
好ましい。100℃以下の分解温度であればシート化する
ときに発泡が始まったり、加熱炉での発泡時に樹脂の溶
融が不充分でガスが抜け発泡倍率が上がらなかったり、
均一な発泡体を得難い。また、無機発泡剤、マイクロカ
プセルでも使用することは出来るが、発泡倍率や経済性
の点で難点がある。発泡剤の配合量は、塩化ビニル樹脂
100重量部に対して0.5〜15重量部とするのが好ましい。
配合量が0.5重量部未満では発泡不足で、15重量部を超
えても発泡度は変わらず、過度に加えるのは経済的に無
駄である。

本発明に適用し得るエポキシ樹脂の例としては、通常の
グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、グリシ
ジルアミン型，線状脂肪族エポキサイド型，脂肪族エポ
キサイド型などのエポキシ樹脂が挙げられ、所望の発泡
体の物性に応じて単独又は組合せて使用することができ
る。エポキシ樹脂の配合量は、塩化ビニル樹脂100重量
部に対し、20〜500重量部の範囲である。配合量が20重
量部未満では硬質の発泡体が得難く、500重量部を超え
ると、硬化時の発熱が大きいため、塩化ビニルの分解を
生じたり、発泡剤の分解ガスによる膨張を抑制し、高倍
率の発泡体を得難いなどの問題を生じる。

エポキシ樹脂用の加熱活性型硬化剤としては、加熱によ
り硬化作用を発揮する通常の硬化剤が使用できる。好ま
しい硬化剤としては、エポキシ樹脂との組合せで、発熱
ピーク温度が100℃〜200℃の範囲にある硬化剤である。
硬化剤としては例えば、ジシアンジアミド、4,4'−ジア
ミノジフェニルスルホン、２−ｎ−ヘプタデシルイミダ
ゾールのようなイミダゾール誘導体、イソフタル酸ジヒ
ドラジド、N,N−ジアルキル尿素誘導体、N,N−ジアルキ
ルチオ尿素誘導体、テトラヒドロ無水フタル酸のような
酸無水物、イソホロンジアミン、メタフェニレンジアミ
ン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、三フッ化ホウ素錯化
合物、トリスジメチルアミノメチルフェノールなどが挙
げられる。硬化剤は所望に応じて、単独又は組合せて使
用することができる。硬化剤の配合量はエポキシ樹脂10
0重量部に対して１〜20重量部とするのが好ましい。配
合量が１重量部未満では硬化不足で発泡体の剛性が不足
し、一方20重量部より多く配合しても発泡体の剛性は変
わらず、過度に加えるのは経済的に無駄である。

ここで言う硬化温度とは、エポキシ樹脂と硬化剤を室温
で混合したものをオイルバス、ヒーターなどで昇温させ
たとき、硬化によって発生する発熱がピークとなるよう
な媒体の温度を言う。

加熱条件に応じた好ましいエポキシ樹脂と硬化剤の組合
せ及び量は予め試験することにより容易に決定すること
ができる。

本発明では、これら必須の配合剤のほか、例えば炭酸カ
ルシウム，タルク，クレーのような充填剤、熱安定剤、
気泡調整剤及び着色剤などが配合できる。上記各配合剤
の配合量は、塩化ビニル樹脂100重量部に対し、充填剤
は０〜200重量部、熱安定剤は０〜10重量部、気泡調整
剤は０〜10重量部の範囲とする。各配合剤を配合する場
合、充填剤は200重量部より多くなると、発泡の微細性
が失われたり、発泡倍率が上らず、熱安定剤及び気泡調
整剤は10重量部より多くしても効果は上らない。

本発明に適用される発泡性樹脂組成物は、塩化ビニル樹
脂に、可塑剤、発泡剤、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂用
硬化剤のほか、必要に応じ気泡調整剤、充填剤、熱安定
剤、着色剤などを加え、通常知られている混練機によっ
て均一化、調整される。

かかる下層シートの発泡倍率は２〜30倍、好ましくは５
〜10倍程度である。発泡倍率が２倍以下のものはスペー
サーとしての機能は勿論果たし得るが、軽量性、断熱性
等の観点から本発明の主旨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輛の
使用部位によっては耐久性に問題が生じる可能性があ
る。

また、かかるスペーサーシートの発泡後の厚さは１〜50
mm,好ましくは３〜30mmである。1mm以下の場合は、スペ
ーサーとして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輛用途においては車内空間等が
狭くなり実用的でなくなるとともに塗装乾燥工程のよう
な加熱工程では均質な発泡性状が得られなくなる。

本発明に供せられる中間シート（２）は制振シートとし
ての機能を営むものであって、ゴム系，樹脂系，アスフ
ァルト系等、特に種類を限定するものではないが、上層
の拘束材シート（３），下層シート（１）との密着性
（熱融着性），加熱による凹凸振動基板への追従性等の
車輛用途としての要求性能を満たすものであればよい。
このような要求性能を満足し、かつ制振性能，コスト等
の観点から、アスファルト系制振材および発泡性アスフ
ァルト系制振材は本目的に優れて適ったものである。

かかる中間シートの厚さは10mm以下が望ましい。10mm以
上のものは重量が極めて大となり、本発明の主旨とする
ところではない。また、厚さの下限は特に設けない。な
ぜなら、本発明の構造体は拘束型制振構造である故、中
間シートは薄くとも充分その機能は発現し得るからであ
る。

本発明に適用される上層シート（３）は中間シートであ
る制振シートの振動による変形を拘束し、中間シートに
せん断変形を作用させることにより構造に大きな損失係
数を付与するための拘束材である。

かかる拘束材シートに供する材料も中間シート，下層シ
ートと同様中間シートとの密着性（熱融着性），加熱に
よる凹凸振動基板への追従性との要求性を満たし、かつ
できるだけ弾性率の高いものが望ましい。

このような条件を満たす望ましい材料として、ロジン系
樹脂、テルペン系樹脂、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石
油樹脂、アルキルフェノール−アセチレン樹脂、キシレ
ン系樹脂、クマロンインデン系樹脂等の粘着付与剤を含
有する熱可塑性樹脂シートおよび熱硬化性可塑物シート
が好適である。

粘着付与剤樹脂を含有する熱可塑性樹脂シートとして
は、特開平３−39056があり、また、熱硬化性可塑物シ
ートとしては、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン
ゴム等のゴムをベースポリマーとしたもの等がある。

特に粘着付与剤樹脂を含有する熱可塑性樹脂シートは粘
着付与剤樹脂の種類，含有量で車輛の使用状態である０
〜60℃程度の温度範囲で比較的高い弾性率を保有させ、
車輛の塗装工程の温度である120〜160℃程度の温度範囲
で低粘度の溶融物になり、複雑な凹凸形状に追従できる
ように材料設計することが容易であるため、特に本発明
による構造体の拘束材シートに用いるのに適しており、
反応物が含まれていないので貯蔵安定性等の観点からも
扱い易い。

また、本拘束材シートの厚さは特に限定されるものでは
ないが、車輛のフロアパネル等の上に形成されるシート
としては、下層及び中間シートと同様の観点から、通常
0.5〜3mm程度の範囲で充分である。

このような本発明に関する構造体の製造は、下層シー
ト、中間シート，拘束材シートの各層を個別に車輛の振
動基板上に載置し、塗装乾燥工程等の加熱により振動基
板、下層シート，中間シートおよび拘束材シートを相互
に融着および発泡させ、同時に振動基板の凹凸に追従さ
せてもよいし、予め下層シート，中間シート及び拘束材
シートの３シートを積層させておいたものを塗装乾燥工
程で振動基板への融着及び発泡等を図ってもよい。ま
た、勿論、上層シートと中間シート、あるいは下層シー
トと中間シートの組合せでもかまわない。

［発明の効果］以上説明したとおり、本発明に係る車輛用積層構造体
は、車輛のフロアパネル，ダッシュパネル等の振動基板
上に載置し、加熱により下層シートあるいは必要に応じ
て中間シートをも発泡させるとともに各層及び振動基板
間を強固に固定並びに振動基板の凹凸形状にも追従させ
ることができる。

このようにして得られる構造体は、下層に温度変化の少
ないスペーサーを付与してある拘束型制振構造であるた
め、広い温度範囲に亘って優れた制振機能を発揮するば
かりでなく、高い剛性も併せ持つ構造となり、車輛の車
内騒音低減用材料として好適なばかりでなく、車輛パネ
ルの堅固感を付与し、断熱性にも優れた構造体となる。

［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。
尚、試験に使用した材料及び試験法は次のとおりであ
る。

I.試験材料振動基板:0.8mm厚の鋼板発泡性熱硬化性樹脂シート（下層シート）第１表に示す配合比で発泡性熱硬化性樹脂組成物をホバ
ートミキサーで20分混合して作成した後、剥離紙上に所
定の厚さで塗布した。これを120℃で90秒間加熱し、ペ
ースト樹脂のみをセミゲル化したシートを作成した。

制振シート（中間シート） 1.アスファルト系制振シート（商品名メルシート，日本
特殊塗料（株）製）、厚さの調整は事前にプレスにて所
定のものとした。

第４表に材料の種類Ｃとして表示した。

2.発泡性アスファルト系制振シート（商品名メルシー
ト，日本特殊塗料（株）製）第４表に材料の種類Ｄとして表示した。

拘束材シート（上層シート）第２表に示す配合比の熱可性製組成物を200℃に昇温し
たオートクレーブ中で溶融・混合し、得られた混合物を
ホットプレスにて所定の厚さに調整した。

また、熱硬化性可塑物シート（Ｆ）は第３表に示す配合
比の熱硬化性樹脂組成物をロールにて混練し、所定の厚
さにシート化したものを使用した。

II.試験方法（制振性能試験）各々のスペーサー層，制振シート層，拘束シート層をそ
れぞれ150×300mm,厚さ0.8mmの鋼板（厚さ0.8mm）と組
合せて制振構造体を作成し、各構造体の損失係数を20
℃,40℃,60℃にて測定した。各層の貼合せと発泡は、鋼
板上に制振材及び拘束材を積層し、150℃×30分の条件
でオーブン中で加熱処理を行ない、各層を融着させると
ともに発泡させた。損失係数は機械インピーダンスの共
振点よりの半値巾から算出し、内挿法により200Hzの損
失係数を求めた。尚、測定周波数範囲は１〜1000Hzであ
る。

また、剛性比は次式に基づいてこれを算定した。

剛性比＝（f₀/f）^２・｛（m₁＋m₂）/m₁｝ここで、f₀は制振材，拘束材をつけたときの共振周波
数,fは振動基板となる0.8mm厚鋼板の共振周波数,m₁は該
鋼板の単位面積当りの質量,m₂は制振材と拘束材を合わ
せた単位面積当りの質量である。

III.試験構造体と性能第４表に本発明例及び比較例の構成および試験結果を示
す。

以上の試験結果から判るとおり、本発明の構造体は、制
振特性及び剛性に優れ、従来利用されてきた車輛用の構
造に優る適性をもつものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車輛用積層構造体の加熱処理前の
断面図で、第２図は同じく加熱処理後の断面図で、第３
図は制振シート（２）として発泡性アスファルト系制振
シートを用いた場合の加熱処理後の断面図である。（１）……下層シート，（２）……中間シート，（３）……拘束材シート，（４）……振動基板。

フロントページの続き (72)発明者三国隆光神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目２番１号日本ゼオン株式会社研究開発センター内 (72)発明者駕籠島裕神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目２番１号日本ゼオン株式会社研究開発センター内 (72)発明者日野昇神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目２番１号日本ゼオン株式会社研究開発センター内 (72)発明者肥留川成人東京都中央区八丁堀１丁目10番７号ゼオン化成株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輛における振動基板上に積層される発泡
性熱硬化性樹脂シートであって、塩化ビニル樹脂，エポ
キシ樹脂，可塑剤，エポキシ樹脂硬化剤，および発泡剤
を含有し、塩化ビニル樹脂100重量部に対しエポキシ樹
脂が20〜500重量部であり、かつ塩化ビニル樹脂がセミ
ゲル化状態になっている下層シート（１）と，該下層シ
ート（１）上にラミネートされる制振シートよりなる中
間シート（２）と，該中間シート上にラミネートされる
拘束材シート（３）から構成され、これらのシートおよ
び振動基板の接触面が加熱により一体的に融着するとと
もに、下層シート（１）が発泡することを特徴とする車
輛用積層構造体。
【請求項２】前記中間シート（２）がアスファルト系制
振材よりなることを特徴とする請求項１記載の車輛用積
層構造体。
【請求項３】前記中間シート（２）が発泡性アスファル
ト系制振材よりなることを特徴とする請求項１記載の車
輛用積層構造体。
【請求項４】前記拘束材シート（３）が粘着付与剤樹脂
を含有する拘束材シートであることを特徴とする請求項
１記載の車輛用積層構造体。
【請求項５】前記拘束材シート（３）が熱硬化制可塑物
シートである拘束材よりなることを特徴とする請求項１
記載の車輛用積層構造体。