JP2000177047A - 軽量高剛性制振金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形品に対して十分な制振性能を維持しなが
ら軽量化と高剛性化を図ることができる軽量高剛性制振
金属板を提供すること。 【解決手段】 表裏層が金属板で中間層が樹脂層からな
る制振金属板において、表皮層の一方(A) と他方の表皮
層(B) のヤング率(E) の比が０＜Ｅ_(A) ／Ｅ_(B)≦０．
６５であり、かつ、密度（ρ) の比が、０＜ρ_(A) ／ρ
_(B) ≦０．６０であり、かつ、板厚(T) の比が、１．０
≦Ｔ_(A) ／Ｔ_(B) ≦１０｛Ｔ_(A) ≠０，Ｔ _(B) ≠０｝と
することにより、十分な制振性能を維持しながら軽量、
高剛性化を図ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚の金属板の間
に樹脂層を積層してなる樹脂複合制振金属板に関する。
本発明による成形品としては、エンジンオイルパン、エ
ンジンヘッドカバー、エンジンルーム遮蔽板、ダッシュ
パネル、フロアパネル、ギアカバー、チェーンカバー、
マフラーカバー、マフラー、フロアハウジング等の自動
車、二輪車、農耕機等の部品や、モーターカバー、コン
プレッサーカバー、エバポレーター、カバー等の冷凍温
度調節機器部品や、携帯型カセットテープレコーダーお
よびＣＤ、コンピューターケース、ハードディスクケー
ス、スピーカーフレーム等の音響電子部品、および、チ
ェーンソーカバー、発電機カバー、草刈機カバー等の野
外部品等が挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トラックのオイルパン等の自
動車部品に対して車外騒音低減を目的として制振鋼板が
用いられている。一方、トラックにおいては、過積載規
制が施行されたことにより車両重量の軽減を強く求めら
れるようになっており、制振鋼板製のオイルパンについ
ても一層の軽量化を求められている。制振鋼板を軽量化
するためには板厚を薄くする必要があるが、制振鋼板
は、制振効果のある温度域では、樹脂が軟化しているた
め、同厚の１枚鋼板に比べると剛性が３割程度になる。
このため、板厚を薄くすると必要な剛性が得られ難くな
る。

【０００３】制振鋼板製のオイルパンを軽量化する方法
として試みられているものに、表皮層の材料としてアル
ミニウム板を使用した制振アルミニウム板を深絞り成形
する方法がある。ところで、アルミニウム板は、鋼板に
比べて深絞り性が悪いため、通常のプレス方法では、十
分な深さのオイルパンを成形することはできない。この
ため、アルミニウム板を鋼板並みの深絞り成形を行う方
法として、対向液圧成形や温間成形法（特開平３−2369
51号公報）などが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の制振鋼板は制振
性能は高いが、重量の軽減に限界があった。これに対
し、制振アルミ板は軽量化効果は高いがアルミのヤング
率が低いため、剛性を確保するためには、板厚をかなり
厚くしなければならず密度から考えるほどの軽量化がで
きなかった。また、制振アルミ板で片側表皮の板厚を厚
くすることで剛性を高めることは可能であるが、逆に制
振性能は低下してしまう問題があったため、軽量化と高
剛性および高制振性を同時に満足させることは困難であ
った。本発明は、自動車用部品や電器電子機器製品用部
品などの成形品に対して、十分な制振性能を維持しなが
ら軽量化と高剛性化の両立を図ることを目的とするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決するため鋭意検討を行った結果、制振金属板の
表裏金属板のヤング率、密度、及び、板厚構成比を最適
化することにより、十分な制振性能を維持しながら軽
量、高剛性化できることを見出したものである。即ち、
本発明の要旨は、表裏層が金属板で中間層が樹脂層から
なる制振金属板において、表皮層の一方(A) と他方の表
皮層(B) のヤング率(E) の比が、０＜Ｅ _(A) ／Ｅ_(B) ≦
０．６５であり、かつ、密度（ρ) の比が、０＜ρ_(A)
／ρ_(B)≦０．６０であり、かつ、板厚(T) の比が、
１．０≦Ｔ_(A) ／Ｔ_(B) ≦１０｛Ｔ _(A) ≠０，Ｔ_(B) ≠
０｝であることを特徴とする軽量高剛性制振金属板であ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。樹脂複合型制振金属板を製造する方法とし
ては、表裏金属板を加熱炉あるいは加熱ロール等で加熱
し、表裏金属板間に熱可塑性樹脂のフィルムを挿入圧着
することにより熱融着させる方法と、塗料タイプの樹脂
を表裏鋼板の樹脂接着面側にロールコーターやナイフエ
ッヂコーター、カーテンフローコーター等によって塗布
し乾燥炉等を通して溶剤を揮発させた後、加熱圧着する
方法がある。一般に前者をフィルムタイプ、後者を塗布
タイプと呼んで区別している。

【０００７】フィルムタイプと塗布タイプの大きな違い
は、フィルムタイプは熱可塑性樹脂でないと樹脂フィル
ムが融着しないので、熱硬化性樹脂は使えないのに対
し、塗布タイプは架橋剤を添加した、いわゆる熱硬化性
樹脂でも乾燥温度と圧着温度および架橋剤の量等をコン
トロールすることによりゲル化することなく熱可塑性樹
脂と同様に良好な密着性を得ることができる点で異な
る。本発明の耐剥離性に優れた樹脂複合型制振金属板
は、主に上記塗布タイプの製造方法によって製造される
ものである。

【０００８】次に本発明の樹脂複合型制振金属板の中間
樹脂層に関して述べる。本発明に用いられる樹脂複合型
制振金属板の中間樹脂層は熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹
脂でも構わない。ただし、焼付塗装(160〜220 ℃) を行
う用途では、熱可塑性樹脂は樹脂が焼付温度で流動化し
剥離不良を発生し易いので、焼付塗装を行う用途には熱
硬化性樹脂を用いたものの方が好ましい。熱硬化性樹脂
は高分子鎖どうしが３次元網目状に架橋されるので、高
温になっても樹脂の流動が起らないため、焼付塗装を行
っても樹脂の剥離が起りにくい。

【０００９】次に本発明の表皮金属板の構成について述
べる。本発明の目的である、剛性を損なわずに軽量化し
つつ、高い制振性能を得るためには、表皮層の一方(A)
と他方の表皮層(B) のヤング率(E) の比が０＜Ｅ_(A)／
Ｅ_(B) ≦0.65であり、かつ、密度（ρ) の比が、０＜ρ
_(A) ／ρ_(B) ≦0.60であり、かつ、板厚(T) の比が、1.
０≦Ｔ_(A) ／Ｔ_(B) ≦１０｛Ｔ_(A) ≠０，Ｔ_{(B )} ≠０｝
となるような組合せでなければならない。表皮層(A) と
表皮層(B) の密度（ρ) の比が、０＜ρ_(A) ／ρ_(B) ≦
0.60であり、板厚(T) の比を、1.０≦Ｔ_(A) ／Ｔ_(B) と
することにより曲げ剛性を向上させながら、軽量化を達
成することができる。

【００１０】表皮材が表裏同じものの場合、表裏表皮の
板厚差が大きくなると、樹脂層の歪みが板の歪みに対し
て相対的に小さくなるため制振性能が低下するが、表裏
材のヤング率(E) の比が０＜Ｅ_(A) ／Ｅ_(B) ≦0.65とな
るような表皮材を組み合わせることにより、表裏板厚差
が大きくなっても、板に横波振動が発生した際の樹脂層
に加わる歪みを大きくすることが可能となるので、制振
性能の低下を防止することが可能となる。ただし表裏板
厚比（Ｔ_(A) ／Ｔ_(B) ）が1.０≦Ｔ_(A) ／Ｔ_{(B )} ≦１０
の範囲を外れるとヤング率(E) の比が０＜Ｅ_(A) ／Ｅ
_(B) ≦0.65の条件範囲であっても制振性能の低下が大き
くなるので好ましくない。

【００１１】軽量性、曲げ剛性はＴ_(A) ／Ｔ_(B) が大き
い程向上するが、表裏鋼板の板厚差が大き過ぎるとラミ
ネート工程で板の薄い方の形状が悪化するなど製造時に
不良が発生し易くなるため、貼り合せる板厚比の上限は
Ｔ_(A) ／Ｔ_(B) ≦１０とするのが好ましい。軽量化の観
点からすれば、表皮層の組合せで板厚(T) の比がＴ_(A)
／Ｔ_(B) ＝１０の時、同厚同面積の（Ｂ) 単板との重量
比で65％以下になるような組合せであることが好まし
い。

【００１２】このような特性を満足する表皮層材料の組
合せ｛表皮層(A) ／表皮層(B) ｝としては、アルミニウ
ム合金または純アルミニウム／鋼板、アルミニウム合金
または純アルミニウム／ステンレス鋼板、アルミニウム
合金または純アルミニウム／銅、アルミニウム合金また
は純アルミニウム／チタン、チタン／鋼板、チタン／ス
テンレス鋼板、マグネシウムまたはマグネシウム合金／
鋼板、マグネシウムまたはマグネシウム合金／ステンレ
ス鋼板、マグネシウムまたはマグネシウム合金／銅、マ
グネシウムまたはマグネシウム合金／チタン、等が挙げ
られる。上記の表皮層の組合せの中で、オイルパンなど
の自動車用深絞り製品に対して、コスト対効果の点で最
も優れているのは、表皮層(A) が、アルミニウム合金板
または純アルミニウム板であり、表皮層(B) が鋼板の場
合である。

【００１３】アルミニウム合金板または純アルミニウム
板と鋼板を上記板厚構成の範囲内で貼り合わせることに
よって、軽量、高剛性で、制振性に優れ、かつ、材料コ
ストの面でも優れる制振金属板を得ることができる。鋼
板の表面は防錆性を向上させるために、亜鉛メッキ鋼板
を用いても構わない。また、表皮層(A) が、アルミニウ
ム合金板または純アルミニウム板であり、表皮層(B) が
鋼板あるいはステンレス鋼板である制振金属板は、制振
鋼板並みの深絞り成形が可能となるので、制振アルミニ
ウム板のように対抗液圧成形や温間成形といった特殊な
成形装置を用いる必要がない。

【００１４】本発明の中間樹脂層の樹脂の主成分として
は、非晶質ポリエステル樹脂が、耐熱性が高く、かつ、
制振性も高いので、最も好ましい。制振性能が最大とな
る温度は、樹脂のガラス転移点温度によって決るが、非
晶質ポリエステル樹脂の選択に当っては、所望される制
振性の温度ピークになるよう適宜最適なガラス転移点温
度を持つ樹脂を選択すれば良い。ガラス転移点温度に対
して制振性のピーク温度は30〜40℃高い関係にあるの
で、オイルパンなどのエンジン周り(70 〜100 ℃) の部
品に対しては、30〜70℃のガラス点移点温度を有する樹
脂を用い、ハードディスクケース等、常温域で使用する
電機電子部品用には−40〜10℃のガラス転移温度を有す
る樹脂を用いるのが良い。

【００１５】非晶質ポリエステル樹脂の架橋剤としては
エポキシ樹脂と酸無水物（あるいは、末端をカルボン酸
変性した非晶質ポリエステルとエポキシ樹脂の反応でも
良い) 、イソシアナート化合物、あるいはメラミン系化
合物などがあるが、樹脂の乾燥・圧着工程で架橋速度を
コントロールしやすく、かつ、耐熱性に優れる点で、エ
ポキシ樹脂と酸無水物（あるいは、末端をカルボン酸変
性した非晶質ポリエステルとエポキシ樹脂の反応でも良
い) の架橋系が最も好ましい。また、接着性を向上安定
化させる目的で樹脂中に炭酸カルシウム、タルク、マイ
カなどの無機フィラーを適宜添加しても良い。

【００１６】さらに、上記樹脂中に電気抵抗溶接性を付
与することを目的として導電性固体物質を配合すること
もできる。導電性固体物質の例としては、ステンレス、
ニッケル、鉄、銅、亜鉛、すず、黄銅などの金属を粉末
状、フレーク状、ファイバー状、ワイヤー状などに加工
した金属物質や、カーボンブラック、グラファイト、カ
ーボンファイバーなどの導電性炭素物質などを挙げるこ
とができる。

【００１７】制振樹脂層の厚みについては、用途に応じ
て適宜決められれば良いが、20μm以下では十分な接着
強度が発揮されないため好ましくない。また、樹脂密着
性を安定させる目的で、表皮金属板の樹脂接着面側の表
面にクロメート処理あるいはシランカップリング剤処理
あるいは各種プライマー処理を施すと、鋼板との界面の
密着強度が安定するので好ましい。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。本実施例において使用した制振金属板の製造方法は
以下の通りである。 樹脂塗布：溶剤希釈された樹脂をバーコーターを用い
て片側の金属板の接着面に塗布する。 溶剤乾燥：乾燥炉で溶剤を完全に揮発させる（板温約
170 ℃、乾燥時間約１〜２分) 。この時、もう一方の金
属板も同じ炉内で加熱しておき、乾燥終了と同時に貼り
合わせられるようにしておく。 圧着：樹脂塗布した金属板と他方の金属板を乾燥炉か
ら取出したら、速やかに加熱ロール（約200 ℃) によっ
て圧着する。 冷却：圧着後空冷によって板温度を室温まで冷却す
る。 制振板の製作に用いた制振樹脂は、ガラス転移温度が−
１０℃である熱硬化型のポリエステル系樹脂を用いた。
乾燥圧着後の樹脂厚は約50μｍである。

【００１９】次に制振板の曲げ剛性の測定方法について
述べる。曲げ剛性の測定は、図１に示した３点曲げ剛性
試験装置を用いて行った。用いた試験片のサイズは50mm
×150mm で、ポンチ先端は直径25mm幅100mm の半円柱状
とし、ダイスは、板支持部が直径５mmの円柱状ダイスで
あり、板支持部の間隔を100mm としたものを用いた。ポ
ンチの押し付け速度は５mm／分とし、剛性値は、ポンチ
ストローク−荷重線図の初期の傾きから算出した。

【００２０】次に制振性能の測定方法について述べる。
制振性能の測定には、図２に示した試験片中央強制加振
式の装置を用い、伝達関数の共振点の半値幅から損失係
数ηを求めた。試験片のサイズは30×300mm とし、加振
機への試験片の固定には瞬間接着剤を使用した。樹脂は
温度による特性の変化が大きいので、試験片は恒温槽内
で加振した。損失係数の評価には、伝達関数の共振点の
損失係数を複数求め、共振周波数と損失係数を両対数グ
ラフにプロットした図から共振点間の内挿によって1000
Hzにおける換算損失係数として表した。サンプル間の損
失係数の比較は、30℃における損失係数（η) によって
行った。パネル重量の比較は、１ｍ² 当りの重量によっ
て行った。

【００２１】表１に、制振板作製に用いた表皮材の種類
と、そのヤング率および密度を示した。表２は実施例で
あり、表３は比較例である。表２の実施例および表３の
比較例には作製した制振板の表皮材構成と、その表裏材
のヤング率、密度、板厚の比と、曲げ剛性、パネル重
量、および、表裏材とも表皮Ａのみを使用した場合の等
厚材と比べた場合の剛性比、および同厚の表皮Ｂ単板と
比べた場合の重量比、および30℃における制振性能
(η) 、および、ラミネート時の操業性を示した。

【００２２】実施例１から実施例14は、表皮Ａと表皮Ｂ
のヤング率(E) の比が０＜Ｅ_(A) ／Ｅ_(B) ≦0.65であ
り、かつ、密度（ρ) の比が、０＜ρ_(A) ／ρ_(B) ≦0.
60であり、かつ、板厚(T) の比が、1.0 ≦Ｔ_(A) ／Ｔ
_(B) ≦１０の範囲にある制振板の例であるが、単一種表
皮材からなる制振板に比べて、曲げ剛性と重量および制
振性能が高次でバランスしている。

【００２３】これに対し、単一種の表皮材からなる制振
板や表裏の表皮材のヤング率、密度、および、板厚の組
合せが、上記の範囲を外れると曲げ剛性、重量、およ
び、制振性能のバランスが悪くなる。例えば、比較例２
は、通常の等厚表皮の制振鋼板の例であるが、制振性能
は非常に高いが、重量が比較例４の制振アルミ板に比べ
ると非常に重い。差厚表皮構成の制振鋼板の例が比較例
１であるが、曲げ剛性は高くなるが、逆に制振性能が低
くなってしまう。比較例３の差厚表皮の制振アルミ板の
例も同様に、曲げ剛性は等厚表皮の制振鋼板並みになる
が制振性能は非常に悪くなってしまい、制振板化した効
果が小さい。比較例７はヤング率の比が０＜Ｅ_(A) ／Ｅ
_(B) ≦0.65の範囲を外れており、密度比は０＜ρ_(A) ／
ρ_(B) ≦0.60の範囲内で、かつ、板厚比も1.０≦Ｔ_(A)
／Ｔ_(B) ≦１０の範囲内にある場合の例であるが、曲げ
剛性、軽量化については効果が高いが、損失係数が低く
なってしまう。比較例８、および、比較例９は密度比の
みが０＜ρ_(A) ／ρ_(B) ≦0.60の範囲を外れている場合
であるが、曲げ剛性と損失係数は高いが、軽量化率が高
くない。比較例５は板厚比Ｔ_(A) ／Ｔ_(B) が１０を超え
る場合の例であるが、ラミネートの工程で薄い板の方に
ロールシワが発生してしまった。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の軽量高剛
性制振金属板を用いれば、制振板としての制振性能を悪
化させることなく、曲げ剛性の向上とパネル重量の軽減
を同時に達成することができるので、工業的に極めて有
用な発明であると言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】３点曲げ剛性試験方法の模式図である。

【図２】制振性能測定装置の模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F100 AB01A AB01C AB03 AB09 AB10 AB12 AB17 AB23 AK01B AK41 BA03 BA06 BA10A BA10C BA13 EC01 EH46 GB32 GB48 GB51 JA12 JA13A JA13C JA20A JA20C JB13 JH02 JK01 JK07A JK07C JL03 YY00A YY00C

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表裏層が金属板で中間層が樹脂層からな
   る制振金属板において、表皮層の一方(A) と他方の表皮
   層(B) のヤング率(E) の比が、０＜Ｅ_(A) ／Ｅ_(B) ≦
   ０．６５であり、かつ、密度（ρ) の比が、０＜ρ_(A)
   ／ρ_(B) ≦０．６０であり、かつ、板厚(T) の比が、
   １．０≦Ｔ_(A) ／Ｔ_(B) ≦１０｛Ｔ_(A) ≠０，Ｔ_(B) ≠
   ０｝であることを特徴とする軽量高剛性制振金属板。