JPS6112334A - 複合型制振積層体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属に対して制振性能を具備する高分子物質層
と金属層より成る複合型制振積層体に関し、特に加工性
に優れ、かつスポット溶接可能な複合型制振積層体に関
する。

〔従来の技術〕

近年、産業機械や構造物、更には社会生活に欠かせない
自動車等の騒音が社会的問題としてクローズアップされ
、その結果種々の騒音防、止対策が要求されるようにな
って来た。従来の具体的な騒音防止対策としては、遮音
、吸音、防振、制振材料の如き異なる機能を有する材料
を組合わせて使用する方法が多（とられて来た。

一方向動車産業においては、騒音防止対策とは別に時代
の動向からますます厳しくなってゆく燃費規制とエネル
ギー供給問題に対処すべく軽量化が進められている。例
えばパネル用鋼板等の薄肉化、もしくは鉄鋼材料の代替
としてアルミニウム合金やプラスティック材料等の導入
である。しかしその反面自動車の軽量化に伴って自動車
自体の振動が激しくなり、騒音が増大する傾向にある。

従って如何にして振動を減少させるかが今後の重要な課
題である。

この振動防止対策の一環として、最近では防振合金を使
用する方法、金属に制振材料を貼合せる方法、あるいは
金属と金属の間に高分子物質を挾み込んだ複合型制振材
料を使用する方法が開発され広範囲の分野で採用され始
めている。

一般に制振鋼板等の制振材料における振動減衰効果の尺
度としては、損失係数（η）、対数減衰率（Δ）、共振
鋭度（Ｑ）等が用いられており。

これらは相互に関連のある物性値である。これらの物性
値のうち損失係数（η）が最も多く使用されており、従
来ηがｏ、ｏｒ以上あれば制振効果が太きいと言われて
いたが、最近における騒音規制の強化から更にηの犬な
る割振材料の開発が期待されている。

一般の複合型制振材料は鋼板等の金属間に高分子物質を
挾み込んでいるため、使用温度によってηが変わる性質
を有し、かつηはある温度テヒークに達する性質を有し
ている。従って使用目的温度に適合した高分子物質を選
択する必要があるが、本発明者らの研究によって可塑剤
や添加剤によって損失係数（η）値を最大とする温度を
変化させることは可能であることが確認された。しかし
割振材料としてはかかる温度依存性が小さくηが高いも
のほどよいことは勿論であり、更に損失正接（ｔａｎδ
）が高いもの程良いとされている。

また複合型制振積層体の他の一つの態様として非拘束型
制振積層体がある。これは鋼板等の金属に割振性能のす
ぐれた高分子物質を貼合わせてフリーレイヤーとして存
在せしめた積層体であって、一般に高分子物質の複素弾
性率（ヒ）の高いものが良いとされている。最近では樹
脂が少（て制振性にすぐれている拘束型制振積層体が注
目されている。

１、発明が解決しようとする問題点〕 これら複合型制振積層体の利用面からは、鋼板と比較し
千制振性以外の点においては同等の性能、加工性が望ま
れる。加工性として重要な点としてはプレス成形性、ス
ポット溶接性が挙げられ、特に制振積層体を自動車に使
用する際にはスポット溶接性が極めて重要となる。しか
し、複合型制振積層体の高分子物質層が高分子物質のみ
からなる場合には通電性がなくスポット溶接は困難であ
り、スポット溶接をするためには、別途短絡回路を設け
たり、スポット溶接に先立ってポンチにより塑性加工を
施して金属層同仕を予め接触させておく等の工夫が必要
であるとされている。

そのような繁雑さを避けるため、高分子物質層自体に導
電性物質を添加して導電性をもたせることが試みられて
いる（例えば１％開昭５０〜７９９２０号公報、特開昭
５３−）−１６１７号公報、％開昭５ｑ−ｔｑ６乙グ？
号公報ノ。

また、金属に対して割振性を有する高分子物質として、
ポリビニルアセタール樹脂の可塑剤との併用は知られて
いる（特公昭！ｉ’１−２３’１ｇ９号公報）が、同時
に可塑剤の量が増すと可塑剤が接着面に出る割合も増し
、接着力が低下する欠点がある。

本発明の目的は、複合型制振積層体において制振性に優
れると共に、二次加工性、特にスポット溶接が可能な積
層体を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記制振性、スポット溶接性に優れた複
合型制振積層体を得るべく種々検討した結果、特定の高
分子と特定の導電性物質を結合し、かつ導電性物質を特
定粒径とすることによって、上述の問題が解決され、更
に可塑剤が多い場合にも接着力が低下しない優れた積層
体を得られることを知得して本発明に到達した。

すなわち本発明の要旨は、金属に対して制振性能を具備
する高分子物質層と金属層とを有してなる複合型制振積
層体において、前記高分子物質層が、 （Ａ）　　粒状炭素を含有するポリビニルアセタール樹
脂１００重量部およびポリオレフィン樹脂０〜　／　０
０重量部を含有し、がっ、（Ｂ）　　高分子物質層の厚
さく１）に対する粒状炭素の平均粒径（Ｄ）の比（Ｄ／
ｔ）が０．　ｊ　−／、　７　（７’）範囲にある粒状
炭素を、高分子物質層全体に対してｌＯ〜ｇｏ重量係添
加してなる、ことを特徴とする複合型制振積層体に存す
る。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の高分子物質層に使用するポリビニルアセタール
樹脂は、酢酸ビニル、アルデヒド等から製造され、一般
的には酢酸ビニルモノマーを重合し、ポリ酢酸ビニル樹
脂を製造し、次に鹸化により得られたポリビニルアルコ
ールドアルデヒドとの反応により製造される。すなわち
。

ポリビニルアセタール樹脂は、ビニルアセタールグルー
プ、ビニルアルコールグループ、酢酸ビニルグループを
有する共重合体樹脂であり、例えばこの樹脂のホルムア
ルデヒドによる反応物はホルマール樹脂と称せられ、ブ
チルアルデヒドとの反応物はブチラール樹脂と称されて
いる。

本発明に使用されるポリビニルアセタール樹脂の平均重
合度は１．７（７１７−ｓ、ｏｏｏの範囲が好適であり
、またアセタール化度はＳＯ〜す３−ｍｏ１％程度が好
ましい。

ポリビニルアセクール樹脂として具体的にはポリビニル
ブチラール、ポリビニルホルマール。

ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルプロピルアセ
タール等が挙げられ、中でもポリビニルブチラール樹脂
又はポリビニルホルマール樹脂が好ましく使用される。

また、本発明ではポリオレフィン樹脂を必要に応じて高
分子物質層に含有させ、これによって高分子物質層の成
形加工性を向上させることが可能となる。ポリオレフィ
ン樹脂の使用は、ポリビニルアセタール樹脂の有する制
振性等の優れた性質を損わないよう、ポリビニルアセタ
ール樹脂１００重量部に対してポリオレフィン樹脂１０
０重量部以下、好ましくはｇｏ重量部以下使用する。

使用されるポリオレフィン樹脂は密度０．９１０〜’０
．９　？　ｏ　９／ｃｒ＆の高密度、中密度、低密度の
ポリエチレン及びポリプロピレン（ホモボ＋）−’？−
、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー〕及樹脂及
びこれ等の混合物等である。又該樹脂にα、β−不飽和
カルボン酸又はその無水物を付加した変性ポリオレフィ
ン及び該変性ポリオレフイ、ンと未変性ポリオレフィン
の混合物も好ましく使用される。

ポリオレフィン樹脂は特に損失正接（ｔａｎδ〕が０℃
以上７００℃以下の範囲で高いもの、例えば動的粘弾性
測定装置東洋ボールドウィン製レオバイプロンでの測定
結果でｔａｎδとしてその最大値が００１以上のものが
好ましく使用される。好ましい例としては密度０．９　
／　０〜０．９　Ｆ　ｊｇ／ｃｄの中密度、低密度ポリ
エチレン、エチレンと炭素数５〜ＩＯのα−オレフィン
との共重合体で密度０．ｇ　ｇ　Ｏ−０，９／　０９腐
の重合体の変性ポリオレフィン及び／又は未変性ポリオ
レフィン及びこれ等の混合物が挙げられる。

なお、上記変性ポリオレフィンは、一般的に不飽和カル
ボン酸又はその無水物を添加し公知の方法に従ってグラ
フト反応を生起させることにより製造し５る。グラフト
反応は溶液法又はスラリー法であっても良いがコスト的
には溶融混線法であることが好ましい。該手法の場合ポ
リオレフィン樹脂に０．０３重量％〜１重量％の不飽和
カルボン酸又はその酸無水物及びＱ、／重量％以下、好
ましくは０．００　／−０，０５重量％０有機過酸化物
を配合し、１２０〜３００℃にて溶融混練する手法はグ
ラフト効率が高く色相が良（かつゲル状物が少（有利で
ある。不飽和カルボン酸又はその酸無水物としてはマレ
イン酸、アクリル酸、及びそれらの酸無水物を挙げるこ
とができる。

ポリビニルアセタール樹脂及び必要に応じてポリオレフ
ィン樹脂を含有する高分子物質層の損失係数ηが最大値
を示す温度域を調節するためには、更に可塑剤を加える
ことが有効である。

添加出来る可塑剤としては１例えばジブチルフタレート
、ジオクチルフタレート、ブチルベンジルフタレート等
のフタル酸エステルや、トリクレジルホスフェート等の
燐酸エステル、ジブチ＃セバケート＋ジーニーエチルへ
キシルアジペート、ジブチルサクシケート等の脂肪酸エ
ステル、トリエチレングリコールジブチレート等のグリ
コール誘導体もしくは大豆油、あまに油。

ひまし油等の植物油及びこれらのエポキシ化物等が一般
的に用いられており５本発明においても、これらの中よ
り任意に選択することができる。

可塑剤添加により、損失係数ηの最大値温度の調節と共
に、ポリビニルアセタール樹脂は加熱されると架橋し易
くそのままでは成形加工し難い性質を改良することもで
きる。しかしながら可塑剤の使用量が過剰となると高分
子物質層と金属層との接着性が低下するので、その使用
量はポリビニルアセタール樹脂１００重量部に対して、
通常！ｒ　−２Ｑ　Ｑ重量部、好ましくは５〜６０重量
部である。

本発明ではポリビニルアセクール樹脂、及び所望により
ポリオレフィン樹脂、可塑剤を含有する高分子物質層に
、更に粒状炭素を加えることを重要な特徴とする。

粒状炭素としては１人造黒鉛粉、天然黒鉛粉。

カーボンブラック、活性炭、ミルドカーボンファイバー
が挙げられる。この粒状炭素は、制振積層体の高分子物
質層の厚さく１）に対する平均粒径（Ｄ）　１１７）比
（Ｄ／ｔ　）が０〜、！；−／、７−好ましくは００ｇ
〜八−のへ囲のものを、高分子物質層全体の／　０〜ｇ
　Ｏ重量部、好ましくは２０〜６０重量％添加する。平
均粒径（Ｄ）の上記比（Ｄ／ｔ）が０．３未満、又は添
加量がＩＱ重量％未満の場合は高分子物質層全体の導電
性が不十分であり。

比（Ｄ／ｔ）が７．７より大、又は添加量がε００重量
部り多い場合には、導電性は十分であるが。

高分子物質層の割振性の低下及び粒状炭素の分散性低下
が生じる。なお１本発明における平均粒径とは、他の樹
脂と混合する前の平均粒径であって、ロジンーラムラ＝
（Ｒｏｓｉｎ　−Ｒａｍｍ１ｅｒ　）の分布式 ％式％ に基づき、Ｒ＝！；０％の時の粒径Ｄｐの値を示すもの
とする。

また高分子体組成物の弾性率、接着性等を改善する目的
で他の無機フィラーを添加することも出来る。例えば鱗
状黒鉛、雲母、タルク、炭酸マグネシウム等があげられ
る。

これらポリビニルアセタール樹脂、粒状炭素等を通常の
方法、例えば溶融混練により混合し、高分子物質層とし
て使用する。

次に本発明による積層体に使用する金属について説明す
る。本発明に使用する金属板としては相互介在体として
使用する高分子物質との接着性、強度１価格等より鋼板
が最も好適であるが、その他の金属板１例えば銅板、ア
ルミニウム板等も使用可能である。

鋼板としては、軟鋼板、高張力鋼板、ステンレス鋼板、
亜鉛めっき鋼板等の表面処理鋼板、もしくはこれらに燐
酸塩又はクロム酸塩処理の如き金属表面の予備処理に一
般的に用いられる方法によって表面処理した鋼板も使用
目的によって使用することが可能である。これらの鋼板
は粘弾性高分子物質との最良の接着を得るために表面は
清浄にすべきであり、そのためにサンドブラスト処理等
も場合によって必要である。

これらの鋼板は平板のまま使用されることもあるが、目
的とする積層体の形状によって曲げ加工や絞り加工を受
けることもある。また制振積層体として使用される鋼板
は製造過程で加熱されるため１時効が進行し易い鋼板を
用いると、加工時にストレッチャストレーンと称されて
いる表面歪模様が発生し外観を損ねるので、加工後の外
観を重視する場合には時効指数（Ａ、　１．）で’−ｋ
　ｋｇｆ／ｘｉ以下の非時効性鋼板を使用することが好
ましい。

このような制振積層体を製造するには１例えば金属板と
高分子物質層を積層状態で高分子物質層の融点以上の温
度に加熱しつつ加圧する所謂プレス法、金属板をコ枚、
ロールに送り込みつつ押出機から溶融状態でシート状に
押出された高分子物質を金属板の間に送り込み積層する
押出積層法、高分子物質を溶媒に溶かし、これを金属板
に塗布した後、加熱して溶媒を飛ばしつつ高分子物質を
溶融状態とし、次いでこの高分子物質層上に更に金属板
を抑圧積層する塗布積層性等任意の方法が用い得る。

なお、金属板の形状、厚み等は目的とする製品により種
々のものが用いられるが、一般的に例えば、２枚の金属
板の間に高分子物質層を介在させた３層構造の場合につ
いて述べれば金属板は０．０／Ｂ以上の厚みで、高分子
物質層は金属板の１７２０以上の厚さを有していれば良
い。

金属板の厚さは両面同じであるのが普通であるが、用途
によっては異ならせても良いし、３層以上の積層体とす
ることも用途により可能である。

〔発明の効果〕

以上のように１本発明の複合型制振積層体はポリビニル
アセタール樹脂と粒状炭素との結合により導電性物質が
樹脂中に均一に分散し易く。

制膜性の良いものとなり、かつ積層体に望まれる加工性
１割振性に優れると共に、制振性能が最大となる温度域
を常温から約／！；Ｏ℃まで調節可能であり、加えて二
次加工性であるスポット溶接性が良好となるなど、極め
て優れたものである。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例における制振積層体の損失係数ηの温度依存性は
、供試制振積層材を恒温室内にセットして各温度に設定
し１周波数を変えて機械インピーダンスの共振点鋭度か
ら損失係数を求めることにより得た。また、積層体の接
着強度はＴ型剥離試験機によりＪ工ＥＩＫ−６ｇ３’ｌ
の方法に準じて剥離速度’　Ｏｉｎ／ｍｉｎ、　２０　
℃で測定した。スポット溶接性の評価はダイレクトスポ
ット溶接機で行ない１通常鋼板を溶接する条件とほぼ同
じ条件でバイパスなどを使わずに溶接可能かどうかを調
べた。

実施例１ ０、ｇ７１＠ｘ　ｘ　ｓ　ｏＨ，ｘ　２　ｔ　ｏＨの通
常の冷延鋼板をアルカリ脱脂し、これを積層体用金属基
材とした。なお、該鋼板の時効指数はＯｋｇｆ／＋ｕ？
であった。

次に重合度１０３０、ブチラール化度１１重量％のポリ
ビニルブチラール樹脂１００重量部、可塑剤としてエポ
キシ化大豆油を２０重量部。

及び平均粒径ＣＤ）　９０μｍの人造黒鉛粉（炭素電極
を粉砕したもの）９５重量部をリボンプレンダーにより
充分に混合し、ｔｔｏＨｙ５の単軸押出機で２００℃で
溶融混練しペレット化した。

該ペレットを使用しＩＯθトンの熱プレスによってＪ　
００ｍｚ×３００ｍｍで厚さ９０μｍのシートを得た。

この樹脂シートを上記の鋼板２枚の間に挾み、加熱プレ
ス機を使用して１７０℃の温度で３分間予熱脱泡し、更
に３分間加熱加圧下で圧着し板厚１．２９Ｈの複合型制
振積層体を得た。得られた複合型制振積層体の損失係数
ηの温度依存性を測定した結果を、第１図のＡに示す。

第１図Ａの如く、損失係数ηの最大値を示す温度は７５
℃であり損失係数の最大絶対値η■は０．に／であった
。剥離強度は？、ｌ−ｋｇ／ａｍであった。円筒深絞り
における限界絞り比はコ、コもあり、単一の超深絞り鋼
板とほぼ同じであった。

また、得られた積層体と、はぼ同じ厚さの軟鋼板とのダ
イレクトスポット溶接を行なったところ、該スポット溶
接は全て可能であった。

実施例コ 実施例１においてポリビニルブチラｋｌａ［Ｗとして重
合度、ｙｏｏ、ブチラール化度７ｇ重量％Ｊ’　ｔ　ｏ
　ｏ重量部を使用し、可塑剤としてエポキシ化大豆油の
代りに、ジオクチルフタレートｓｒ重量部を用いた他は
実施例１と同様にして複合型制振積層体を得た。

得られた複合型制振積層体の損失係数ηの温度依存性を
第１図のＢに示した。損失係数ηの最大値を示す温度は
、第７図のＢに見る如く３０℃であり損失係数の最大絶
対値ηＭＡＸは０、’ｌＡ、剥離強度は！ｒ−２ｋＶｃ
ＩｒＬ、円筒深絞りにおける限界絞り比はユ、３であっ
た。

また、得られた積層体とほぼ同じ厚さの軟鋼板とのダイ
レクトスポット溶接を行なったところ、該スポット溶接
は全て可能であった。

実施例３ 実施例１のポリビニルブチラール樹脂の代りに重合度２
０３０．ブチラール化度ｇｏ重量係のポリビニルブチラ
ール樹脂１００重量部を。

高圧法低密度ポリエチレン１００重量部に対して、無水
マレイン酸０．３６部、α−αビスターシャリ−ブチル
パーオキシ−パラジイソプロビルベンゼン０．０２０部
を配合し口径３０部グＬ／Ｄ　＝ユダの押出機を用いて
２１０℃で溶融混練した後ベレット化した。無水マレイ
ン酸を０．３ケ重量％グラフト重合した密度ｏ、ｑｉｇ
ル保、メルトインデックス、２．／９／／Ｑ分の変性し
た高圧法低密度ポリエチレン６重量部と共に使用し、エ
ポキシ化大豆油な７０重量部用いた以外は実施例１と同
様にして複合型制振積層体を得た。

得られた積層体の損失係数ηの最大値を示す温度は、第
１図のＣに見る如く、１００℃であり損失係数の最大絶
対値ηＭＡＸはＯ，Ｓｔであった。剥離強度は７．２　
ｋｇ／ｃＩｒＬであり１円筒深絞りにおける限界絞り比
はコ、ｌであった。またこれらの積層体とほぼ同じ厚み
の軟鋼板とのダイレクトスポット溶接を行なったところ
、スポット溶接は、すべて可能であった。

比較例１ 実施例１における粒状炭素の代りに平均粒径７０μの粒
状炭素（黒鉛電極を粉砕したもの）を高分子物質層質層
全体に対し９重量％含有させる以外は実施例１と同様に
して板厚１．３１１ｍの複合型制振積層体を得た。

得られた積層体の損失係数ηの最大値を示す温度は７１
部℃であり損失係数の最大絶対値ηＭＡＸは０．１＆で
あり、剥離強度はｆｆ、　９　ｋＶｃｒＩＬであった。

又得られた積層体のダイレクトスポット溶接は不充分で
あった。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例７〜３で得られた複合型制振積層体の損
失係数ηの温度依存性を示すグラフである。 図中Ａ％Ｂ、°Ｏは各々実施例／、Ｊ、３の積層体の場
合を図す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属に対して制振性能を具備する高分子物質層と
   金属層とを有して成る複合型制振積層体において、前記
   高分子物質層が、 （Ａ）粒状炭素を含有するポリビニルアセタール樹脂１
   ００重量部およびポリオレフィン 樹脂０〜１００重量部を含有し、かつ、 （Ｂ）高分子物質層の厚さ（ｔ）に対する粒状炭素の平
   均粒径（Ｄ）の比（Ｄ／ｔ）が０．５〜１．７の範囲に
   ある粒状炭素を高分子物質層全体に対して１０〜８０重
   量％添加してな る、 ことを特徴とする複合型制振積層体。
2. （２）前記高分子物質層がポリビニルアセタール樹脂１
   ００重量部に対して５〜６０重量部の可塑剤を含有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の複合
   型制振積層体。