JPH08444B2 - スポット溶接可能な複合型制振材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スポット溶接可能な複
合型制振材料に係り、さらに詳しくは、電気部品、機械
や構造物の構成部材又はその一部を構成する金属複合材
料であり、振動を吸収しかつ導電性を有しスポット溶接
を行うことができる制振材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】省エネルギ−が要求される今日、自動車
や車両等の運搬の分野においてその軽量化のために車体
や部品に使用する鋼板として軽量なものが要求されてい
る。そして、この軽量化を進めるためには、高張力鋼の
使用等により部材それ自体の板厚を薄くすることが不可
欠であるが、この板厚を薄くすると剛性が低下するとい
う問題が生じるほか、振動し易く騒音等の問題を生じる
場合がある。そこで、この騒音を低減さすために２つの
金属層の中間に合成樹脂の中間層を挟み込んでいわゆる
３層構造を形成し、中間樹脂層で振動を吸収する複合型
制振材料が提案されている。なおこの場合、金属層を構
成する材料としては、鉄、銅、アルミニウム、あるいは
それらを一成分とする合金等が用いられ、特に一般的に
広く用いられているものとしては各種鉄鋼材料あるいは
メッキ鋼板等の表面処理鋼板を挙げることができる。

【０００３】このような複合型制振材料は、制振性能に
おいて優れているという特性を有するものであるが金属
材料自体が本来有する強度、靭性あるいはプレス加工性
等の長所が損なわれてはその価値も半減する。従って、
このような複合型の金属材料については、単一の金属材
料と同等のプレス加工性を有すること、すなわち高い接
着強度を有することの他、塗装工程の焼付ラインに相当
するような１８０℃程度の高温下にさらされても中間層
樹脂が流出したり、接着強度が極端に低下して加工端面
が口開きしたりしないこと等も要求されている。上記要
求諸特性中、接着強度の向上、高温時の接着強度、中間
層樹脂の流出等に関しては中間層樹脂が架橋されている
ことが極めて有効である。

【０００４】ところで、金属複合材料が絶縁性の樹脂中
間層を有する場合であっても、例えば実公昭 52-55,466
号に見られるように補助電極を使用することによりスポ
ット溶接が可能になるが、この場合には溶接工程が繁雑
になり、各種部品製造工程でのオン・ライン使用が困難
である。そこで、従来においても金属複合材料の中間層
を導電化し、電気によるスポット溶接性を付与する試み
として、導電性フィラ−を充填する方法（特開昭５０−
７９，９２０号、特開昭５３−１２８，６８７号、特開
昭５６−３１，５４０号、特開昭５７−１４６，６４９
号、特開昭５７−１６３，５５９号、特開昭５７−１６
３，５６０号、特開昭６１−４０，１５０号、特開昭６
１−４１，５４０号の各公報）、金属ネットを挟み込む
方法（特開昭５８−１３２，５５０号公報）及び金属板
に異形模様をつける方法（特開昭５８−１９７，０４５
号、特開昭５９−１０３，７４８号及び特開昭５９−１
４５，１４２号の各公報）が提案されている。

【０００５】上記従来のスポット溶接可能な複合型制振
材料において、金属ネットを挟み込む方法は、制振鋼板
製造時の作業が複雑になり、プレス加工性への影響があ
ること、金属板に異形模様をつける方法も制振鋼板製造
以前に鋼板に加工が必要であり、製品である制振鋼板の
表面に模様が出る等の問題がある。また、工程的には導
電性フィラ−を充填する方法が優れた方法であるが、前
述のように制振鋼板の特性を向上するために中間層樹脂
を架橋するとスポット溶接性が経時的に低下する。すな
わち、制振鋼板製造直後はスポット溶接が可能であった
ものも、製造後時間が経過するに従って、溶接点以外で
短絡回路が形成されて外層金属材料に穴があいたり、ス
パ−クがとんだりするようになり、通電が不可能になっ
てスポット溶接がまったくできない場合も多くなってく
る。この挙動は中間樹脂層が架橋されていない場合はほ
とんど認められないもので、従来のいずれかの技術でス
ポット溶接可能な複合型制振材料を製造することは可能
なこともあるが、中間樹脂層が架橋されている場合、ス
ポット溶接性が経時的に低下しない材料を従来技術で製
造することは不可能であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる観点
に鑑みて創案されたもので、複合型制振材料の特性を向
上するために中間樹脂層を架橋した系においても従来の
金属板と同等にスポット溶接が可能であり、そのスポッ
ト溶接性が安定に発現し経時変化がみられない複合型制
振材料を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、２
枚の金属板の間に樹脂層を設けた制振材料において、ガ
ラス転移に基づく損失正接（ｔａｎδ）の極大値が０．
５以上であってこの極大値を示す温度が−４０〜１２０
℃の間にある樹脂の架橋体を中間層樹脂とし、外層金属
材料より軟質でかつ最大粒径（Ｄ）と中間層の全厚み
（Ｔ）との比（Ｄ／Ｔ）が１〜２である金属粒子を中間
層樹脂１００重量部に対して１〜１００重量部配合して
なるスポット溶接可能な複合型制振材料である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。先ず本発
明において、外層金属材料に挟み込まれて樹脂中間層を
形成し複合材料に制振性能を付与する樹脂組成物中の樹
脂としては、−８０〜１２０℃、好ましくは、−４０〜
１２０℃においてガラス転移点における損失正接（ｔａ
ｎδ）の極大値が０．５以上、好ましくは０．７以上を
示す粘弾性樹脂が良い。

【０００９】このような条件を満足する粘弾性樹脂とし
ては、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹
脂、耐衝撃性ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリメ
チルアクリレ−ト、ポリメチルメタアクリレ−ト、ポリ
エチルメタアクリレ−ト、アクリル系共重合体等のアク
リル系樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル・酢酸ビニル
共重合体、塩化ビニル・アクリル酸エステル共重合体等
の塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルホル
マ−ル、ポリビニルブチラ−ル等の酢酸ビニル系樹脂、
エチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・酢酸ビ
ニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレ
ン・メタアクリル酸エステル共重合体、エチレン・メタ
クリル酸共重合体の金属架橋体等のエチレン系樹脂、プ
ロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・ブテン共重
合体等のプロピレン系樹脂、共重合ナイロンのような非
晶質ポリアミド、非晶質ポリエステル等の各種熱可塑性
樹脂を例示することができる。また、スチレン・ブタジ
エンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴ
ム、ブチルゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレ
ン・アクリルゴム、ＥＰＤＭ等のエラストマ−や、エポ
キシ樹脂、フェノ−ル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等
の熱硬化性樹脂も使用することができる。これらの樹脂
は単独で使用することができるほか、２種以上を混合し
て使用することもできる。また、これらの樹脂は複合型
制振材料に要求される性能、例えば制振性、耐熱性、加
工性、耐油性及び耐寒性等の観点から適宜選択される。

【００１０】上記中間層樹脂組成物は複合型制振材料の
中間層となって焼付塗装ラインのような高温下に晒され
ても流出し難いようにするために、またさらに優れた接
着性、特にプレス加工性に重要な影響を持つ剪断接着強
度を向上させるために、この中間層については架橋され
ている必要がある。この目的で使用する架橋剤について
は、中間層樹脂の官能基により適宜選定し得るものであ
るが、例えば、硫黄、有機硫黄化合物、アルキルフェノ
−ル・ホルムアルデヒド樹脂、熱反応性フェノ−ル樹脂
等の樹脂加硫剤、ポリアミン、ポリオ−ル、有機過酸化
物、アミノ樹脂、イソシアナ−ト類、エポキシ類、ポリ
アミドアミン、酸無水物等を挙げることができ、必要に
応じて任意な架橋促進剤、活性剤、架橋遅延剤等と併用
することもできる。また、中間層樹脂として２種以上の
高分子物質の混合物を使用した場合、全成分が架橋され
ていることは必ずしも必要でなく、少なくとも１成分が
架橋されていればよい。

【００１１】さらに以上に述べたような樹脂架橋体の中
でも複合型制振材料に要求される性能、例えば制振性、
耐熱性、加工性、金属材料との接着性及び耐油性等の観
点から樹脂架橋体の一成分がガラス転移に基づく損失正
接（ｔａｎδ）の極大値が０．５以上で、この極大値を
示す温度が−４０〜１２０℃の間にある非晶質ポリエス
テルの架橋体であることが好ましい。

【００１２】このような非晶質ポリエステルとしては、
ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリブチレンテレフタレ
−ト等の結晶性飽和ポリエステルを高温でエチレングリ
コ−ルに溶解し、トリエチレングリコ−ル、１，４−ブ
タンジオ−ル、ネオペンチルグリコ−ル等に飽和多価ア
ルコ−ルを加えエステル交換反応によって合成すること
が可能であり、また飽和多価カルボン酸と飽和多価アル
コ−ルを共重合することによっても合成することができ
る。後者の飽和多価カルボン酸としてはテレフタル酸、
イソフタル酸、フタル酸、２，６−ナフタレンジカルボ
ン酸、ジフェニルジカルボン酸、コハク酸、アジピン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、無
水トリメリット酸等が例示される。また、飽和多価アル
コ−ルとしては、エチレングリコ−ル、１，４−ブタン
ジオ−ル、１，５−ペンタンジオ−ル、１，６−ヘキサ
ンジオ−ル、ジエチレングリコ−ル、トリエチレングリ
コ−ル、ポリエチレングリコ−ル、ネオペンチルグリコ
−ル、プロピレングリコ−ル、１，４−シクロヘキサン
ジメタノ−ル、ペンタエリスリト−ル、トリメチロ−ル
プロパン等が例示される。これら単量体の組み合わせは
数多くあり、希望する融点、ガラス転移温度、非晶性の
程度等により適宜選定されるものである。また、これら
の非晶質ポリエステルは単独でもあるいは２種以上を組
み合わせて使用することもできる。

【００１３】この非晶質ポリエステルを架橋する架橋剤
としてはポリエステルの末端官能基と反応するものであ
ればよく、例えば、ポリエステルの末端官能基がカルボ
キシル基の場合、アミン、イソシアネ−ト、エポキシ等
の化合物が例示され、ポリエステルの末端官能基が水酸
基の場合、アミン、イソシアネ−ト、酸無水物、エポキ
シ、塩素等の化合物及びシランカップリング剤等が例示
される他、有機過酸化物のような三次元架橋に有効なラ
ジカル発生剤でもよい。

【００１４】次に、前記中間層樹脂に配合されて樹脂組
成物を構成する金属粒子としては、外層金属材料より軟
質なものであることが必要であり、外層金属材料の種類
により異なるものである。金属粒子が外層金属材料より
硬質である場合、たとえ粒径が下記条件を満足しても中
間層樹脂が架橋される場合スポット溶接性が不安定なも
のとなる。この外層金属材料より軟質な金属粒子として
は、例えば、外層金属材料が冷延鋼板の場合、導電性粒
子としては鋼板より軟質である銅、ニッケル、アルミニ
ウム、鉛、亜鉛等およびこれら金属の合金の金属粒子等
を挙げることができる。これらの金属粒子は単独で使用
できるほか、２種以上を組み合わせて使用することもで
きる。

【００１５】これらの金属粒子はその最大粒径（Ｄ）と
中間樹脂の全厚み（Ｔ）との比（Ｄ／Ｔ）が１〜２であ
る必要がある。ここでいう最大粒径とは金属粒子をふる
いにかけた際のふるいの目開き径のことである。このふ
るいは目開きが、ふるいにかける前の金属粒子の最大粒
径より小さいものを選定しており金属粒子の粒径分布は
通常、対数正規分布でありふるい目開き近傍の粒経の粒
子がある程度存在する。Ｄ／Ｔが１未満の場合には安定
なスポット溶接性が得られず、２を越えた場合には金属
材料と樹脂層との接着強度が低下する。このようにＤ／
Ｔの値はスポット溶接性と接着性との兼ね合いにより決
定されるものであり、スポット溶接性を安定に確保し、
接着強度を低下させない領域としてより好ましくはＤ／
Ｔが１〜１．５である。

【００１６】また、これら導電性粒子の配合量は、樹脂
１００重量部に対して１〜１００重量部が必要であり、
好ましくは１〜５０重量部より好ましくは１〜１０重量
部である。配合量が１重量部未満では安定したスポット
溶接性が得られず、１００重量部を越えると金属層と中
間樹脂層との接着性が低下する。さらに、本発明のスポ
ット溶接可能な制振鋼板の中間樹脂層は単層のみならず
多層でもよく、多層の場合、金属粒子はその最大粒径
（Ｄ）と樹脂多層体の全厚み（Ｔ）の関係が前記条件を
満足するものを多層体の中心層にのみ配合すればよい。

【００１７】本発明の複合型制振材料を製造する方法に
ついては、特に制限されるものではなく、例えば金属層
と樹脂層を接着する方法としては２枚の金属層の間に樹
脂組成物を挟み込み、樹脂組成物の融点以上の温度で加
熱圧着する方法、あるいは樹脂組成物の溶液を２枚の金
属層に塗布しこれを乾燥させ溶剤を除去した後、貼り合
わせる方法等が挙げられる。

【００１８】

【作用】本発明によれば、複合型制振材料において中間
樹脂層に外層金属材料より軟質な金属粒子を配合するこ
とにより、金属粒子が外層金属材料と接触する際に塑性
変形し上下外層金属材料を電気的に短絡し、中間樹脂層
が架橋された複合型制振材料であっても経時変化するこ
とがない安定なスポット溶接性を付与しうるものであ
る。

【００１９】

【実施例】以下、実施例及び比較例に基いて、本発明を
具体的に説明する。

【００２０】実施例及び比較例とも、粘弾性樹脂組成は
動的粘弾性測定装置により１１０Ｈｚ剪断モ−ドで測定
したガラス転移に基づく損失正接（ｔａｎδ）の極大値
が１．３１でこの極大を示す温度が１１．１℃、分子量
１５，０００〜２０，０００の非晶質ポリエステルと、
同損失正接（ｔａｎδ）が１．３９で極大を示す温度が
３７．７℃、分子量１５，０００〜２０，０００の非晶
質ポリエステルとの２：１の混合物（以下、樹脂Ａ）、
及び、ガラス転移に基づく損失正接（ｔａｎδ）が１．
５０でこの極大を示す温度が２０℃のグリシジルメタク
リレ−ト／メチルアクリレ−ト／エチルアクリレ−ト共
重合体（以下、樹脂Ｂ）、並びに、ガラス転移に基づく
損失正接（ｔａｎδ）の極大値が１．３５でこの極大を
示す温度が５５．０℃、分子量１５，０００〜２０，０
００の非晶質ポリエステル（以下、樹脂Ｃ）を使用し
た。必要に応じて架橋剤を添加して樹脂組成物とした。
このとき使用した架橋剤は、非晶質ポリエステル混合物
１００重量部に対してイソシアネ−ト基含有率１３．２
％の三官能イソシアネ−トを１０重量部（以下、架橋剤
Ａ）、無水ピロメリット酸５重量部及びエポキシ当量１
９０のビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂１５重量部（以
下、架橋剤Ｂ）アクリル酸エステル共重合体（樹脂Ｂ）
１００重量部に対してヘキサメチレンジアミン５重量部
（以下、架橋剤Ｃ）を添加した。

【００２１】金属粒子については、表１及び表２に示す
種類のものをそれぞれのメッシュのふるいにかけ、最大
粒径以下に分級し所定量添加した。

【００２２】以上の組成物を厚さ０．８ｍｍの冷間圧延
鋼板２枚に塗布した後乾燥し、この２枚を貼り合わせ、
１８０℃、５ｋｇ／ｃｍ² で５分間加熱圧着し、その後
冷却プレスを施して複合型制振材料を製造した。上記方
法で得られた複合型制振材料と厚さ０．８ｍｍの冷延鋼
板とをスポット溶接試験を行った結果を表１及び表２に
示す。スポット溶接試験は化圧力２５０Ｋｇ、通電流
６．４ｋＡ、通電時間１４サイクルの条件で行った。

【００２３】なお、表１において、中間樹脂層の厚さ
（Ｔ）は６０μｍＴであり、冷延鋼板の硬度はモ−ス硬
度で４．５以上であってビッカ−ス硬さ（Ｈｖ）で９０
〜１６２（文献値）であり、表１中の＊印は下記の通り
である。 ＊１：樹脂Ａ：非晶質ポリエステル 樹脂Ｂ：アクリル酸エステル共重合体 ＊２：架橋剤Ａ：三官能イソシアネ−ト（−ＮＣＯ含有率１３．２％）１０重量 部（樹脂Ａ１００重量部に対して） 架橋剤Ｂ：無水ピロメリット酸５重量部、ビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹 脂（エキポシ当量１９０）１５重量部（樹脂Ａ１００重量部に 対して） 架橋剤Ｃ：ヘキサメチレンジアミン５重量部（樹脂Ｂ１００重量部に対し て） ＊３：金属粉末配合量２５重量部、粒径２００メッシュ（７４μｍ）以下、 （Ｄ／Ｔ）＝１．２３ ＊４：○：溶接可能、△：一部溶接可能、×：溶接不可能 ＊５：大同特殊鋼株式会社製Ｆｅ−Ｗ−Ｃｏ合金粉

【００２４】また、表２においては樹脂Ａが使用され、
冷延鋼板の硬度はモ−ス硬度で４．５以上であってビッ
カ−ス硬さ（Ｈｖ）で９０〜１６２（文献値）であり、
表２中の＊印は下記の通りである。 ＊１：架橋剤Ａ：三官能イソシアネ−ト（−ＮＣＯ含有率１３．２％）１０重量 部（樹脂Ａ１００重量部に対して） 架橋剤Ｂ：無水ピロメリット酸５重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹 脂（エポキシ当量１９０）１５重量部（樹脂Ａ１００重量部に 対して） ＊２：金属粒子配合量（非晶質ポリエステル１００重量部に対する重量部） ＊３：最大粒経Ｄはそれぞれ次のメッシュ以下のものを示す。 ４４μｍ＝３２５メッシュ ７４μｍ＝２００メッシュ ８８μｍ＝１７０メッシュ １０５μｍ＝１４０メッシュ ＊４：○：溶接可能、△：一部溶接可能及び×：溶接不可能

【００２５】また、表３においては上記樹脂Ｃと架橋剤
Ａ｛三官能イソシアネ−ト（−ＮＣＯ含有率１３．２
％）１０重量部（樹脂Ｃ１００重量部に対して）｝とが
使用され、冷延鋼板の硬度はモ−ス硬度で４．５以上で
あってビッカ−ス硬さ（Ｈｖ）で９０〜１６２（文献
値）である。なお、表３中の＊印（＊２〜＊４）は上記
表２の場合と同じである。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】金属粒子無添加（比較例２〜４）ではスポ
ット溶接が不可能であったのに対し、金属粉末を添加し
た比較例１及び５〜１２及び実施例１〜１２では複合型
制振材料製造直後において溶接部以外でも通電し溶接さ
れるスパ−ク等の悪影響がみられずスポット溶接が可能
であり、また、比較例１３及び１４でも一部スポット溶
接が可能であった。

【００３０】架橋剤を使用しない場合は、使用した金属
粒子が外装金属材料より硬質であるか軟質であるかにか
かわらずある粒経条件、添加量条件が満足されれば複合
型制振材料製造１０日後、２０日後においてもスポット
溶接は可能である（比較例１及び５）。しかしながら架
橋剤を使用した場合、金属粒子として外層金属材料であ
る鋼板より硬質であるＳＵＳ粉等を用いると、複合型金
属材料製造１０日後以降となるとスポット溶接は可能で
あるがスパ−クが発生し一部スポット溶接が不可能とな
った（比較例６〜１２）。

【００３１】また、金属粉末最大粒径（Ｄ）が中間層樹
脂厚（Ｔ）の比Ｄ／Ｔが１未満となると（比較例１３及
び１４）、複合型制振材料製造直後においてもスポット
溶接性が悪く、１０日後、２０日後となるとスポット溶
接が不可能となった。それに対し、鋼板より柔らかくＤ
／Ｔが１以上の金属粉末を使用した実施例１〜１２では
架橋体においても複合型制振材料製造２０日後でも良好
なスポット溶接が行えた。さらに、金属粒子配合量につ
いても非晶質ポリエステル混合物１００重量部に対し１
重量部でも（実施例７）経時変化のない安定したスポッ
ト溶接性が得られた。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、従来技術では不可能で
あった、複合型制振材料の特性を向上させるための中間
樹脂層の架橋及び通常の金属材料と同等の経時変化のな
い安定したスポット溶接性の両者を満足することがで
き、接着性、高温下での耐流動性、接着性等の諸特性を
架橋により向上させた系においても安定にスポット溶接
を行なうことができ、機械、自動車、車両、あるいは構
造物等の構成部材として極めて有用なものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門脇 伸生 神奈川県相模原市淵野辺５丁目10番１号、 新日本製鐵株式会社 第二技術研究所内 (72)発明者 竹中 英雄 神奈川県川崎市中原区上新城１−４−８ (72)発明者 関根 正裕 東京都大田区田園調布南９−２ (72)発明者 山本 博之 神奈川県横浜市港南区港南台６丁目１番31 −102 (56)参考文献 特開 昭61−92851（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−89841（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−176229（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の金属板の間に樹脂層を設けた制振
   材料において、ガラス転移に基づく損失正接（ｔａｎ
   δ）の極大値が０．５以上であってこの極大値を示す温
   度が−４０〜１２０℃の間にある樹脂の架橋体を中間層
   樹脂とし、外層金属材料より軟質でかつ最大粒径（Ｄ）
   と中間層の全厚み（Ｔ）との比（Ｄ／Ｔ）が１〜２であ
   る金属粒子を中間層樹脂１００重量部に対して１〜１０
   ０重量部配合してなるスポット溶接可能な複合型制振材
   料。
2. 【請求項２】 中間層樹脂が、非晶質ポリエステルの架
   橋体である請求項１項記載のスポット溶接可能な複合型
   制振材料。