JP2021169219A

JP2021169219A - 制振材

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Publication number: JP2021169219A
Application number: JP2021116211A
Authority: JP
Inventors: 優中村; Yu Nakamura; 淳大藪; Atsushi Oyabu; 好典杉浦; Yoshinori Sugiura
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2037-05-02
Also published as: JP7227684B2; JP2018187830A; JP2023054045A; JP6914718B2

Abstract

【課題】繊維強化複合材料を構成材とし、軽量、制振性、高剛性を有し、携帯ＯＡ機器のケースなどに好適な制振材の提供を目的とする。【解決手段】芯材１１の両面に、繊維強化複合材料２１が一層以上層積層された制振材１０であって、芯材１１は熱硬化性樹脂発泡体からなり、芯材１１の繊維強化複合材料２１との境界面１１ｂでは、繊維強化複合材料２１に含浸している樹脂が含浸硬化しており、芯材１１の厚み中央部１１ａでは、樹脂の含浸していない気泡構造を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、芯材の両面に繊維強化複合材料の層が積層された制振材に関する。

炭素繊維やガラス繊維などの強化繊維に樹脂が含浸した繊維強化複合材料は、鉄やアルミニウム等の金属に比べて、軽量、高剛性であるため、各種製品の軽量化ニーズの高まりと共に使用が広まっている。その一方で、繊維強化複合材料は、軽量性により制振性が損なわれるため、制振性の向上が求められている。

従来、制振性を高めるため、積層された繊維強化複合材料の層間に、粘弾性材料層が配置されたサンドイッチ構造の複合材が提案されている（特許文献１、２）。

特開２００４−２９１４０８号公報特開２０１１−１８３５６３号公報

しかしながら、前記粘弾性材料層を有する複合材は、制振性能が十分ではなく、しかも粘弾性材料層は層全体に粘弾性樹脂が含浸して、実質空孔を有さない、いわゆるソリッド状態となっているため、重くなって軽量性が損なわれる問題がある。

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、軽量性及び高剛性を備え、かつ制振性能に優れる制振材の提供を目的とする。

第１の発明の態様は、芯材の両面に、繊維強化複合材料が積層された制振材において、前記芯材は、熱硬化性樹脂発泡体からなり、前記芯材の前記繊維強化複合材料との境界面では、前記繊維強化複合材料に含浸している樹脂によって、前記芯材と前記繊維強化複合材料が接着固定されており、前記芯材の厚み中央部では、前記樹脂によって含浸されていない気泡構造を有することを特徴とする。

第２の発明の態様は、第１の発明の態様において、前記熱硬化性樹脂発泡体は、表面に無発泡のスキン層を有するポリウレタンフォームであって、前記積層前の密度（ＪＩＳＫ７２２２）が１５０〜５００ｋｇ／ｍ^３、引張強度（ＪＩＳＫ６２５１）が０．２〜５．０ＭＰａ、伸び（ＪＩＳＫ６２５１）が７０〜２００％であることを特徴とする。

第３の発明の態様は、第１の発明の態様において、前記熱硬化性樹脂発泡体は、表面に無発泡のスキン層が存在しないポリウレタンフォームであって、前記積層前の密度（ＪＩＳＫ７２２２）が１５０〜７００ｋｇ／ｍ^３、引張強度（ＪＩＳＫ６２５１）が０．５〜３．２ＭＰａ、伸び（ＪＩＳＫ６２５１）が１６０〜３１０％であることを特徴とする。

第４の発明の態様は、第１から第３の発明の態様の何れか一の態様において、前記制振材における前記繊維強化複合材料の厚みに対する前記芯材の厚みの比率が５〜７０％であることを特徴とする。

第５の発明の態様は、第４の発明の態様において、前記芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の前記積層前の目付量は、５０〜５００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする。

本発明によれば、繊維強化複合材料に挟まれた芯材が、厚み中央部で樹脂によって含浸されていない気泡構造を有するため、芯材に存在する気泡構造によって制振材の制振性及び軽量性が向上し、また、繊維強化複合材料の存在、及び芯材の繊維強化複合材料との境界面で樹脂が接着固化していることによって制振材の剛性を高くできる。

本発明における制振材の一実施形態の断面図である。制振材の一実施形態の拡大断面図である。本発明の制振材を製造する際の工程の一例を示す断面図である。実施例及び比較例の構成及び物性値等を示す表である。

以下、本発明の制振材について図面を用いて説明する。
図１に示す本発明の実施形態の制振材１０は、芯材１１と、前記芯材１１の両面に積層された繊維強化複合材料２１とからなり、ノートパソコン等の携帯機器の筐体などに用いられる。

前記制振材１０は、所定サイズ及び厚みの板状からなり、曲げ弾性率（ＪＩＳＫ７０７４−１９８８Ａ法）が３ＧＰａ以上、特に好ましくは１０ＧＰａ〜５５ＧＰａであり、曲げ強度（ＪＩＳＫ７０７４−１９８８Ａ法）が８０ＭＰａ以上、特に好ましくは１００ＭＰａ〜５００ＭＰａである。前記曲げ弾性率は、剛性の指標となる物性であり、曲げ弾性率の値が大になると剛性も大になる。なお、前記制振材１０は、携帯機器の筐体として用いられる場合、前記制振材１０を固定し、筐体の側壁等となる別部材を射出成形する、いわゆるアウトサート成形が行われ、前記別部材が所定の表面位置に適宜立設される。

前記芯材１１は、熱硬化性樹脂発泡体からなり、前記制振材１０の製造時に圧縮されて形成されている。
前記熱硬化性樹脂発泡体は、特に限定されるものではなく、シリコンフォーム材、ウレタン軟質フォーム材、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂などが例示でき、特に連続気泡構造であるポリウレタンフォームが好適である。ポリウレタンフォームとしては、表面に無発泡のスキン層を有するもの、あるいは表面に無発泡のスキン層が存在しないものを使用することができる。表面に無発泡のスキン層を有するポリウレタンフォームは、機械発泡法で製造することができる。一方、表面に無発泡のスキン層が存在しないポリウレタンフォームは、スラブ発泡法で製造することができる。

機械発泡法は、ポリウレタンフォームを形成する２液反応混合液を、ホバートミキサーやオークスミキサー等により機械的に撹拌し、常温で不活性ガスを前記反応混合液内に均一に分散させて、安定した気泡を反応混合液内に分散形成し、その反応混合液をベルトコンベア上に吐出敷衍してシート状にした後、加熱硬化させる製造方法である。機械発泡法で製造されたポリウレタンフォームは、前記気泡が分散した反応混合液をベルトコンベア上に吐出敷衍してシート状にした際、シート状体の表裏面では、気泡が合一して無発泡のスキン層（無発泡層）が形成される。

前記熱硬化性樹脂発泡体として、表面に無発泡のスキン層を有するポリウレタンフォームを使用する場合、良好な制振性、軽量性及び剛性を得るため、ポリウレタンフォームは、積層前の密度（ＪＩＳＫ６４０１）が１５０〜５００ｋｇ／ｍ^３、引張強度（ＪＩＳＫ６２５１）が０．２〜５．０ＭＰａ、伸び（ＪＩＳＫ６２５１）が７０〜２００％であるのが好ましい。また、表面に無発泡のスキン層を有するポリウレタンフォームは、積層する前の厚みが０．５〜６．０ｍｍが好ましい。

一方、スラブ発泡法は、発泡剤を含有するポリウレタンフォーム原料を、低圧注入機によって、常温大気圧下でベルトコンベア上に吐出して連続的に発泡させ、その後に所定厚みにスライス切りしてシート状にする製造方法であり、スライスされたポリウレタンフォームの表面は、気泡構造が露出しており、無発泡のスキン層が存在しない。

前記熱硬化性樹脂発泡体として、表面に無発泡のスキン層が存在しないポリウレタンフォームを使用する場合、良好な制振性、軽量性及び剛性を得るため、積層前の密度（ＪＩＳＫ７２２２）が１５０〜７００ｋｇ／ｍ^３、引張強度（ＪＩＳＫ６２５１）が０．５〜３．２ＭＰａ、伸び（ＪＩＳＫ６２５１）が１６０〜３１０％であるのが好ましい。また、表面に無発泡のスキン層が存在しないポリウレタンフォームは、積層する前の厚みが０．５〜６．０ｍｍが好ましい。

また、前記芯材１１を構成する熱硬化性樹脂発泡体は、積層前の目付量（密度×厚み）の値が、５０〜５００ｇ／ｍ^２であるのが好ましい。前記芯材１１を構成する熱硬化性樹脂発泡体の積層前の目付量が少ないと、熱硬化性樹脂発泡体の気泡による空気量が多いため、前記芯材１１は、その発泡体の中空部分の割合が大になって強度が低くなり、前記制振材１０の剛性が低下するようになる。一方、前記目付量が多いと、平均的な圧縮荷重では、熱硬化性樹脂発泡体を十分に圧縮することができず、圧縮ムラが生じる。結果、前記制振材１１の適度な曲げ弾性率が得られなくなると共に厚みのコントロールも難しくなる。

前記芯材１１は、図２に示すように、前記繊維強化複合材料２１との境界面１１ｂでは、前記繊維強化複合材料２１に含浸している樹脂が含浸硬化している。前記境界面１１における樹脂の含浸硬化によって、前記芯材１１と前記繊維強化複合材料２１との結合一体化が行われると共に剛性が高められている。一方、前記芯材１１の厚み中央部１１ａでは、前記繊維強化複合材料２１の樹脂が含浸していない気泡構造を有している。前記芯材１１の厚み中央部における樹脂が含浸していない気泡構造は、前記芯材１１として使用した熱硬化性樹脂発泡体の気泡構造である。前記芯材１１の厚み中央部１１ａに樹脂が含浸していない気泡構造を有することにより、制振性及び軽量性に優れる制振材が得られる。

前記繊維強化複合材料２１は、強化繊維に樹脂が含浸し、硬化したものである。なお、前記強化繊維に樹脂が含浸して未硬化状態にあるものは、プリプレグと称されている。前記強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、金属繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維などの一軸配向品、織物、不織布などが挙げられる。特に炭素繊維は軽量性及び高剛性に優れるため、好ましいものである。

前記強化樹脂に含浸させる樹脂は、プリプレグ用樹脂として使用されている熱硬化性樹脂を使用することができ、特に限定されない。例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等を挙げることができる。
また、前記制振材１０に難燃性が求められる場合、前記熱硬化性樹脂は難燃性のものが好ましい。フェノール樹脂は良好な難燃性を有するため、前記強化繊維織物に含浸させる熱硬化性樹脂として好適である。

前記繊維強化複合材料２１の積層数は、前記芯材１１の両側において各１層以上であり複数層でもよい。前記繊維強化複合材料２１の積層数が大になると制振材の剛性が高くなる一方、制振材の重量も増加するため、制振材に要求される剛性及び重量に応じて積層数が決定される。また、前記積層数は、前記芯材１１の両側で異なっていてもよいが、反りなどを生じ難くするには、前記芯材１１の両側で同一の積層数が好ましい。

前記制振材１０は、前記繊維強化複合材料２１の厚み（合計厚み）に対する前記芯材１１の厚みの比率（すなわち芯材の厚み比率）が５〜７０％であることが好ましい。すなわち、前記繊維強化複合材料２１の厚み（合計厚み）をＴｃｆ、前記芯材１１の厚みをＴｃｒで表した場合、Ｔｃｒ／Ｔｃｆ×１００の値が５〜７０（％）であるのが好ましい。前記芯材の厚み比率が大の場合、前記熱硬化性樹脂発泡体からなる芯材１１の厚みが相対的に大になり、損失係数で示される制振性が優れる一方、剛性が低下するようになる。それに対して、前記芯材の厚み比率が小の場合、前記熱硬化性樹脂発泡体からなる芯材１１の厚みが相対的に小になり、損失係数で示される制振性に劣る一方、剛性が増加するようになる。

前記制振材１０の製造方法について説明する。前記制振材１０の製造方法の一例は、含浸工程、プリプレグ作成工程、積層工程、圧縮加熱工程からなる。

含浸工程では、図３の（３−１）に示すように強化繊維２１０に熱硬化性樹脂２５０を含浸させ、含浸後の強化繊維２１０Ａを必要枚数形成する。前記強化繊維２１０及び前記熱硬化性樹脂２５０は、前記制振材１０の説明で記載したとおりである。含浸に用いる熱硬化性樹脂２５０は、未硬化の液状からなる。また、含浸を容易にするため、前記熱硬化性樹脂２５０は溶剤に溶かしたものが好ましい。含浸手段は、液状の熱硬化性樹脂２５０を収容した槽に前記強化繊維２１０を浸ける方法、スプレーにより行う方法、ロールコータにより行う方法等、適宜の方法により行うことができる。

前記強化繊維２１０に対する前記熱硬化性樹脂２５０の含浸量は、溶剤を使用した場合には溶剤除去後の含浸量が、プリプレグ中の樹脂比率として３０〜７０ｗｔ％となるようにするのが好ましい。

プリプレグ作成工程では、図３の（３−２）で示すように、前記含浸工程で得られた含浸後の強化繊維２１０Ａを、前記熱硬化性樹脂が硬化しない温度で乾燥させて溶剤を除去し、半硬化状態のプリプレグ２１１を作成する。

積層工程では、図３の（３−３）に示すように、熱硬化性樹脂発泡体１１０の両面に、前記プリプレグ２１１の必要数を配置して積層体１０１とする。前記熱硬化性樹脂発泡体１１０は、前記制振材１０の説明で記載したとおりである。なお、前記積層作業は、次に行う（３−４）の圧縮加熱工程で用いるプレス成形用下型３１の上面に、前記プリプレグ２１１の所要数と、前記熱硬化性樹脂発泡体１１０と、前記プリプレグ２１１の所要数をその順に重ねてもよい。また、前記プリプレグ２１１と前記熱硬化性樹脂発泡体１１０は、平面サイズが同サイズのものが好ましいが、異なっている場合には、後述の圧縮加熱工程後にトリミングすればよい。

圧縮加熱工程では、図３の（３−４）に示すように、前記積層体１０１をプレス成形用下型３１と上型３３により圧縮すると共に加熱する。圧縮量は、前記芯材の厚み比率（Ｔｃｒ／Ｔｃｆ×１００）の値が５〜７０（％）となるように、スペーサー４１によって調整する。前記スペーサー４１は、前記プレス成形用下型３１と上型３３間が所定間隔（積層体の所定圧縮厚み）となるように、前記プレス成形用下型３１または上型３３の少なくとも一方の適宜位置に配置される。前記スペーサー４１の厚みは、製造する前記制振材１０の厚みと等しい。

前記芯材の厚み比率の調整について具体的に説明する。前記プリプレグ２１１は強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸した構成からなるため、前記圧縮加熱工程の圧縮によって圧縮されず、前記熱硬化性樹脂発泡体１１０のみが圧縮される。したがって、前記圧縮加熱工程により得られる前記制振材１０は、前記芯材１１の厚みが、｛（スペーサーの厚み）−（プレプレグの合計厚み）｝となり、また複数枚の前記繊維強化複合材料２１の厚み（合計厚み）が、前記プリプレグ２１１の合計厚みとなる。そのため、前記芯材の厚み比率（Ｔｃｒ／Ｔｃｆ×１００）は、｛（スペーサーの厚み）−（プレプレグの合計厚み）｝／（プリプレグの合計厚み）×１００で算出することができ、算出値が５〜７０％の範囲で所望の値となるように前記スペーサー４１の厚みを設定すればよい。

前記積層体１０１の加熱方法は特に限定されないが、前記プレス成形用下型３１と上型３３にヒーター等の加熱手段を設けて、前記プレス成形用下型３１と上型３３を介して加熱するのが簡単である。加熱温度は、含浸している前記熱硬化性樹脂の硬化反応温度以上とされる。

前記圧縮加熱工程時、前記積層体１０１が加熱圧縮されると、前記プリプレグ２１１と前記熱硬化性樹脂発泡体１１０の境界面では、前記プリプレグ２１１から熱硬化性樹脂が押し出されて前記熱硬化性樹脂発泡体１１０の両側表面に含浸する。その際、前記圧縮を、芯材の厚み比率（Ｔｃｒ／Ｔｃｆ×１００）の値が５〜７０（％）となるように調整することにより、前記熱硬化性樹脂発泡体１１０は少なくとも中央部が圧縮されない状態となる。その結果、前記プリプレグ２１１から押し出された記熱硬化性樹脂が、前記熱硬化性樹脂発泡体１１０の厚み方向中央部まで含浸せず、前記熱硬化性樹脂発泡体１１０の厚み中央部では、前記熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造が残る。

また、前記熱硬化性樹脂発泡体１１０の両側に前記プリプレグ２１１が複数配置されている場合、前記プリプレグ２１１同士の境界面では、前記プリプレグ２１１から熱硬化性樹脂が押し出されて、互いに接する相手側の前記プリプレグ２１１に含浸する。

前記熱硬化性樹脂は、加熱により硬化反応を開始し、前記積層体１０１が圧縮された状態で硬化する。前記熱硬化性樹脂発泡体１１０から前記芯材１１が形成され、また、前記プリプレグ２１１から硬化後の繊維強化複合材料２１が形成され、前記芯材１１と前記繊維強化複合材料２１及び、前記芯材１１の両側に繊維強化複合材料２１が複数層積層されている場合には、前記繊維強化複合材料２１同士も一体化して前記制振材１０が形成される。その後、加熱圧縮を解除して前記制振材１０を得る。

なお、前記含浸工程において、前記強化繊維２１０に熱硬化性樹脂２５０を含浸させると共に、前記芯材１１用の熱硬化性樹脂発泡体１１０の両面にも前記熱硬化性樹脂２５０を含浸させてもよい。
また、前記含浸工程後のプリプレグ作成工程を行わないで、含浸工程で得られた含浸後の強化繊維を用いて前記積層工程と前記圧縮加熱工程を順に行ってもよい。

・実施例１
熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂溶液（住友ベークライト株式会社製、品名；ＰＲ−５５７９１Ｂ、樹脂濃度６０ｗｔ％エタノール溶液）に、強化繊維として綾織の炭素繊維織物（東邦テナックス株式会社製、品名；Ｗ−３１６１、繊維重さ２００ｇ／ｍ^２）を漬け、取り出した後に２５℃の室温にて２時間自然乾燥し、更に６０℃の雰囲気下にて１時間乾燥させてプリプレグを４枚作成した。炭素繊維織物は、２００×３５０ｍｍの平面サイズに裁断したもの（重量１４ｇ／枚）を使用した。乾燥後のプリプレグは１枚あたり３２ｇであった。

芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、機械発泡法によって製造されたポリウレタンフォーム（株式会社ロジャースイノアック製、品名；ＰＲＯＮＭＸ−４８ＨＦ、厚み０．６ｍｍ、密度４８０ｋｇ／ｍ^３、スキン層有、引張強度４．２４ＭＰａ（ＪＩＳＫ６２５１）、伸び８０％（ＪＩＳＫ６２５１）、目付量２８８ｇ／ｍ^２を、平面サイズ２００×３５０ｍｍに裁断したもの（重量２０ｇ／枚）を１枚、含浸することなく使用した。

次に、予め離型剤を表面に塗布したＳＵＳ製のプレス成形用の下型（平板状）の上に、プリプレグを２枚、熱硬化性樹脂発泡体を１枚、プリプレグを２枚の順に重ねて配置することにより、熱硬化性樹脂発泡体の両側にそれぞれプリプレグを２枚配置した積層体をプレス成形用下型上にセットした。

前記積層体をプレス成形用下型上にセットした状態で、１５０℃で１０分間、１０ＭＰａの面圧をかけてプレス成形用上型（平板状）で前記積層体を押圧し、圧縮及び加熱を行ない、圧縮状態でフェノール樹脂を反応硬化させた。その際の積層体の加熱は、上下のプレス型に取り付けられた鋳込みヒーターにより行なった。また、プレス成形用下型と上型間には厚み１．５ｍｍのＳＵＳ製スペーサーを介在させて下型と上型間の間隔、すなわち積層体の圧縮厚み（制振材の厚み）を調整した。その後、プレス成形用下型と上型を室温で冷却させた後に下型と上型を開き、芯材の両面に繊維強化複合材料が積層一体化した実施例１の制振材を得た。

・実施例２
実施例１におけるスペーサーを厚み１．６ｍｍにした以外は、実施例１と同様にして実施例２の制振材を作成した。

・実施例３
実施例１におけるプリプレグを６枚作成して熱硬化性樹脂発泡体の両面にそれぞれ３枚配置し、スペーサーの厚みを２．０ｍｍにした以外は、実施例１と同様にして実施例３の制振材を作成した。

・実施例４
実施例３における芯材用の熱硬化性樹脂発泡体を、厚み１．０ｍｍ（重量３３．６ｇ／枚）のもの（品名、密度、スキン層有、引張強度、伸びは、実施例３と同じ）にした以外は、実施例３と同様にして実施例４の制振材を作成した。

・実施例５
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、スラブ発泡のポリウレタンフォーム（株式会社イノアックコーポレーション製、品名；セルダンパ−ＢＦ−１５０、厚み０．５ｍｍ、密度１５０ｋｇ／ｍ^３、スキン層無、引張強度０．８ＭＰａ、伸び２２０％）を、平面サイズ２００×３５０ｍｍに裁断したもの（重量５．２ｇ／枚）を使用し、スペーサーの厚みを１．６ｍｍにした以外は、実施例４と同様にして実施例５の制振材を作成した。

・実施例６
スペーサーの厚みを１．７ｍｍにした以外は、実施例５と同様にして実施例６の制振材を作成した。

・実施例７
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、スラブ発泡のポリウレタンフォーム（株式会社イノアックコーポレーション製、品名；セルダンパ−ＢＦ−３００、厚み０．５ｍｍ、密度３００ｋｇ／ｍ^３、スキン層無、引張強度１．３ＭＰａ、伸び３１０％）を、平面サイズ２００×３５０ｍｍに裁断したもの（重量１０．５ｇ／枚）を１枚、含浸することなく使用し、また、スペーサーの厚みを２．０ｍｍにした以外は、実施例５と同様にして実施例７の制振材を作成した。

・実施例８
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、スラブ発泡のポリウレタンフォーム（株式会社イノアックコーポレーション製、品名；ＵＧＲ、厚み０．９ｍｍ、密度６０ｋｇ／ｍ^３、スキン層無、引張強度０．５ＭＰａ、伸び１８０％）を、平面サイズ２００×３５０ｍｍに裁断したもの（重量３．８ｇ／枚）を１枚、含浸することなく使用した以外は、実施例７と同様にして実施例８の制振材を作成した。

・実施例９
実施例７におけるプリプレグを１０枚作成し、また、芯材用の熱硬化性樹脂発泡体を厚み１．０ｍｍ（重量２１ｇ／枚）のもの（品名、密度、スキン層無、引張強度、伸びは実施例７と同じ）にし、熱硬化性樹脂発泡体の両面にプリプレグをそれぞれ５枚配置し、スペーサーの厚みを３．０ｍｍにした以外は、実施例７と同様にして実施例９の制振材を作成した。

・実施例１０
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、機械発泡のポリウレタンフォーム（株式会社ロジャースイノアック製、品名；ＰＲＯＮＮＵ−６０、厚み０．７ｍｍ、密度６００ｋｇ／ｍ^３、スキン層有、引張強度１．３０ＭＰａ（ＪＩＳＫ６２５１）、伸び１５０％（ＪＩＳＫ６２５１）を、平面サイズ２００×３５０ｍｍに裁断したもの（重量２９．４ｇ／枚）を１枚、含浸することなく使用し、スペーサーの厚みを１．７ｍｍにした以外は、実施例１と同様にして実施例１０の制振材を作成した。

・実施例１１
芯材用の熱硬化性樹脂発泡体として、スラブ発泡のポリウレタンフォーム（株式会社イノアックコーポレーション製、品名；ＭＦ５０、厚み１．５ｍｍ、密度３０ｋｇ／ｍ^３、スキン層無、引張強度１５０ＭＰａ、伸び２００％）を、平面サイズ２００×３５０ｍｍに裁断したもの（重量３．１ｇ／枚）を１枚、含浸することなく使用した以外は、実施例３と同様にして実施例１１の制振材を作成した。

・実施例１２
実施例３における芯材用の熱硬化性樹脂発泡体を、厚み１．１ｍｍ（重量３７ｇ／枚）のもの（品名、密度、スキン層有、引張強度、伸びは、実施例３と同じ）にし、スペーサーの厚みを２．４ｍｍにした以外は、実施例３と同様にして実施例１２の制振材を作成した。

・比較例１
実施例１における芯材用の熱硬化性樹脂発泡体に代えて、メラミン樹脂発泡体（ＢＡＳＦ社製、品名：バソテクトＧ、厚み５．０ｍｍ、密度９ｋｇ／ｍ^３、スキン層無、引張強度１４８ＫＰａ、伸び１８％）に予めフェノール樹脂を含浸、乾燥したものを使用した以外は、実施例１と同様にして比較例１の制振材を作成した。

・比較例２
実施例１と同様にして作成したプリプレグを６枚重ねてプレス成形用下型上にセットし、スペーサーの厚みを１．５ｍｍとして、１５０℃で１０分間、１０ＭＰａの面圧をかけてプレス成形用上型（平板状）で押圧し、圧縮及び加熱を行ない、フェノール樹脂を反応硬化させ、比較例２の制振材を作成した。

前記各実施例及び各比較例の制振材について、制振材の厚み、繊維強化複合材料の全層の厚み、芯材の厚み、芯材の厚み比率、比重、芯材の厚み中央部の気泡構造、損失係数、曲げ強度、曲げ弾性率について測定または判断した。結果は図４の表に示す。

制振材の厚みは、マイクロメーターにより測定した。
繊維強化複合材の全層の厚み（Ｔｃｆ）は、繊維強化複合材一層の厚み（マイクロメーターにより測定）に使用枚数を乗じた値である。
芯材の厚み（Ｔｃｒ）は、制振材の厚みから繊維強化複合材の全体の厚みを引くことで算出した。
芯材の厚み比率（％）は、Ｔｃｒ／Ｔｃｆ×１００で算出した。
比重は、制振材を５ｃｍ角に切り出し、その重量を体積で除した値である。
芯材の厚み中央部の気泡構造は、制振材を裁断し、その断面を株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープにより観察した。芯材の厚み中央部に、熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造となっているか否かについて観察、判断した。また、同時に芯材と繊維強化複合材料との境界面には、熱硬化性樹脂が固化した層の存在を観察、判断した。結果は、芯材の繊維強化複合材料との境界面に熱硬化性樹脂が固化した層があり、かつ芯材の厚み中央部で熱硬化性樹脂が観察できない気泡構造となっている場合に「〇」とし、芯材の厚み中央部まで熱硬化性樹脂の存在が確認できる場合に「×」とした。
また。総合評価は、曲げ弾性率１０ＧＰａ以上且つ損失係数０．０３以上の場合に「◎」、曲げ弾性率３ＧＰａ以上且つ損失係数０．０３以上の場合に「〇」、損失係数が０．０３より小さい場合に「×」とした。

損失係数は、ＪＩＳＫ７３９１：２００８（非拘束形制振複合はりの振動減衰特性試験方法）による中央加振法（スイープ゜加振による、但し、ズーム分析・マスキャンセル処理無し）にしたがって測定した（サンプルサイズ２５×３００ｍｍ）。損失係数の値が大ほど、制振性が高い。
曲げ強度は、ＪＩＳＫ７０７４−１９８８Ａ法にしたがって測定した。
曲げ弾性率は、ＪＩＳＫ７０７４−１９８８Ａ法にしたがって測定した。曲げ弾性率は剛性の指標となる物性値であり、曲げ弾性率の値が大ほど、剛性が高い。

実施例１は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが０．６ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が４、制振材の厚みが１．５ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．１１、損失係数が０．１１６０、曲げ強度が１８０ＭＰａ、曲げ弾性率が１２．４ＧＰａであり、軽量及び制振性に優れ、かつ剛性の高いものである。

実施例２は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが０．６ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が４、制振材の厚みが１．６ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．１４、損失係数が０．０６３３、曲げ強度が１１５ＭＰａ、曲げ弾性率が１０．５ＧＰａであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。

実施例３は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが０．６ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が６、制振材の厚みが２．０ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．３５、損失係数が０．０６０２、曲げ強度が２１７ＭＰａ、曲げ弾性率が１４．３ＧＰａであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。

実施例４は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが１．０ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が６、制振材の厚みが２．０ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．３０、損失係数が０．０３３２、曲げ強度が１１０ＭＰａ、曲げ弾性率が１０．２ＧＰａであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。

実施例５は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが０．５ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が６、制振材の厚みが１．６ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．４０、損失係数が０．０３０５、曲げ強度が４７６ＭＰａ、曲げ弾性率が４０．２ＧＰａであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。

実施例６は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが０．５ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が６、制振材の厚みが１．７ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．４０、損失係数が０．０７１３、曲げ強度が４０８ＭＰａ、曲げ弾性率が３８．２ＧＰａであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。

実施例７は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが０．５ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が６、制振材の厚みが２．０ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．２２、損失係数が０．１７７７、曲げ強度が１８０ＭＰａ、曲げ弾性率が１２．５ＧＰａであり、軽量及び制振性に優れ、かつ剛性の高いものである。

実施例８は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが０．９ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が６、制振材の厚みが２．０ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．２９、損失係数が０．０５９０、曲げ強度が１７５ＭＰａ、曲げ弾性率が１１．２ＧＰａであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。

実施例９は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが１．０ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が１０、制振材の厚みが３．０ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．３５、損失係数が０．０５６１、曲げ強度が３０５ＭＰａ、曲げ弾性率が２３．７ＧＰａであり、軽量及び制振性が良好、かつ剛性の高いものである。

実施例１０は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが０．７ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が４、制振材の厚みが１．７ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．１４、損失係数が０．３２９０、曲げ強度が８１ＭＰａ、曲げ弾性率が３．３ＧＰａであり、軽量及び制振性に優れているが、剛性については実施例１〜９よりも低いものである。

実施例１１は、芯材が表面にスキン層の無い熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが１．５ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が６、制振材の厚み２．０ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．２７、損失係数が０．１４１３、曲げ強度が９２ＭＰａ、曲げ弾性率が４．８ＧＰａであり、軽量及び制振性に優れているが、剛性については実施例１〜９よりも低いものである。

実施例１２は、芯材が表面にスキン層を有する熱硬化性樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが１．１ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が６、制振材の厚みが２．４ｍｍ、芯材の境界面に熱硬化性樹脂が含浸硬化、芯材の厚み中央が熱硬化性樹脂の含浸していない気泡構造、制振材の比重が１．３２、損失係数が０．１３６０、曲げ強度が８９ＭＰａ、曲げ弾性率が３．５ＧＰａであり、軽量及び制振性に優れているが、剛性については実施例１〜９よりも低いものである。

比較例１は、芯材がメラミン樹脂発泡体、積層一体化前の芯材（熱硬化性樹脂発泡体）の厚みが５．０ｍｍ、繊維強化複合材料の積層数が４、制振材の厚みが１．５ｍｍ、芯材の厚み中央まで熱硬化性樹脂が含浸し、制振材の比重が１．３８、損失係数が０．００８１、曲げ強度が４１２ＭＰａ、曲げ弾性率が４６．０ＧＰａであり、制振性に劣り、剛性については実施例１〜１２よりも高いものである。

比較例２は、繊維強化複合材料の６層のみで構成され、制振材の厚みが１．５ｍｍ、比重が１．５７、損失係数が０．００３１、曲げ強度が４５１ＭＰａ、曲げ弾性率が５０．０ＧＰａであり、制振性に劣り、剛性については実施例１〜１２よりも高いものである。

このように、本発明の制振材は、制振性、軽量性及び剛性が良好なものであり、制振性、軽量性及び剛性が求められる携帯ＯＡ機器のケース等の材料として好適である。

１０制振材
１１芯材
１１ａ芯材の厚み中央部
１１ｂ芯材の繊維強化複合材料との境界面
２１繊維強化複合材料
１０１積層体
２１０含浸前の強化繊維
２１０Ａ含浸後の強化繊維
２１１プリプレグ
２５０熱硬化性樹脂
３１プレス成形用下型
３３プレス成形用上型
４１スペーサー

Claims

芯材の両面に、繊維強化複合材料が積層された制振材において、
前記芯材は、熱硬化性樹脂発泡体からなり、前記芯材の前記繊維強化複合材料との境界面では、前記繊維強化複合材料に含浸している樹脂によって、前記芯材と前記繊維強化複合材料が接着固化されており、前記芯材の厚み中央部では、前記樹脂によって含浸されていない気泡構造を有することを特徴とする制振材。
前記熱硬化性樹脂発泡体は、表面に無発泡のスキン層を有するポリウレタンフォームであって、前記積層前の密度（ＪＩＳＫ６４０１）が１５０〜５００ｋｇ／ｍ^３、引張強度（ＪＩＳＫ６２５１）が０．２〜５．０ＭＰａ、伸び（ＪＩＳＫ６２５１）が７０〜２００％であることを特徴とする請求項１に記載の制振材。
前記熱硬化性樹脂発泡体は、表面に無発泡のスキン層が存在しないポリウレタンフォームであって、前記積層前の密度（ＪＩＳＫ６４０１）が１５０〜７００ｋｇ／ｍ^３、引張強度（ＪＩＳＫ６２５１）が０．５〜３．２ＭＰａ、伸び（ＪＩＳＫ６２５１）が１６０〜３１０％であることを特徴とする請求項１に記載の制振材。
前記制振材における前記繊維強化複合材料の厚みに対する前記芯材の厚みの比率が５〜７０％であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の制振材。
前記芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の前記積層前の目付量は、５０〜５００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項４に記載の制振材。