JPH01171937A - 溶接性に優れた制振金属板とその製法 - 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、割振金属板、特に溶接性に優れた制振金属板
に関する。

（従来の技術） 従来より、振動を吸収する材料として、自動車、産業機
器、建材、家電等用に特に振動発生を嫌う箇所には制振
金属板が使用されている。なお、以下、制振金属板は制
振鋼板で代表させる。

一般にこの制振鋼板は、二枚の鋼板の間に樹脂を挟んだ
サンドインチ型のラミネート鋼板であるため、樹脂が絶
縁体であることからそのままでは、電気抵抗溶接が不可
能である。そこで、短絡回路を用いるなどしてスポット
溶接を行っているのが現状である。

しかし、かかる方法では、溶接時のタクトタイム等に問
題があり、工数を必要とするため制振鋼板の用途拡大が
遅れていた。そこで、樹脂層中に金属粉あるいは、非金
属粉を混ぜ、二枚の鋼板間の導通を確保してダイレクト
スポット溶接を可能とする方法が提案されている。

しかし、導電性金属粉（以下、単に「導電粉」というこ
ともある）を大量に樹脂中に混ぜることにより、溶接性
は確保できるが、今度は制振性あるいは接着強度が劣化
する（特開昭６ｌ−１２８６８Ｔ号）。

そこで、樹脂層厚さよりもわずかに小さい直径の導電粉
を比較的少量樹脂中に混ぜる方法が公知であるが、この
方法では溶接性が安定しない（特開昭６２−８７３４１
号、同６２−９０２３６号）。

さらに、樹脂層厚さよりも直径の大きい導電粉を樹脂中
に混ぜる方法も公知である（特開昭６１−２９００４４
号）。

その他、日本特許第１２７９２５３号には樹脂層厚ささ
の０．５〜１．５倍の直径の金属粉を１０〜１００ｇ／
＋＊”含むスポット溶接可能な接着クラッド金属板（樹
脂層厚さ１５〜６０μｍ）が開示されている。

このように、制振鋼板において、電気抵抗溶接性を付与
するために、樹脂中に導電粉を分散させる技術が公知で
ある。しかしながら、この手法では、割振性、接着強度
を劣化させる欠点がある。

本来目的とする割振性が損なわれてしまう。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、割振性、接着強度を低下させることな
く、溶接性を確保した割振金属板およびその製法を提供
することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、かかる問題解決のために、検討を重ねた
ところ、制振鋼板の樹脂中に導電粉を分散させ、溶接性
を確保するためには、樹脂層厚さよりもその直径の大き
な導電粉を適量用いる必要があるが、しかしこの場合に
は、制振性が低下することが判明した。

そこで、種々の導電粉材料を比較検討した結果、両側の
鋼板よりも軟質な材料を導電粉として用いた場合、思い
がけず制振性能の低下がないことを知見した。

また、このような軟質材料を用いた場合には、制振性の
低下はみられなかったが、必ずしも溶接性は安定して得
られなかったため、その原因を種々検討した結果、制振
鋼板の製造時において、樹脂の溶融軟化温度以上で加圧
することにより溶接性も安定することを知り、本発明に
到つた。

よって、本発明は、最も広義には、二枚の金属板の間に
両側の該金属板より軟質な導電性金属粉を分散させた樹
脂層を介在させて成り、該樹脂層が前記導電性金属粉を
構成するもとの金属粒子を分散させるとともに該金属粒
子の直径より小さい厚さの樹脂膜に由来し、かつ両金属
板を前記導電性金属粉を介して導通させる、溶接性にす
ぐれた制振金属板である。

また、別の特徴からは本発明は、二枚の金属板の間に両
側の該金属板よりも軟質な導電性金属粉を分散させた樹
脂層を介在させて成る制振金属板を製造するにあたり、
前記導電性金属粉を構成するもとの金属粒子を分散させ
るとともに該金属粒子の直径より小さい厚さの樹脂膜を
使用し、二枚の前記金属板の間に該樹脂膜を挟んで加圧
接着する工程を、樹脂の溶融軟化温度以上で行うことを
特徴とする溶接性に優れた割振金属板の製造方法である
。

ここに、両金属板を「導電させる」とは、導電性金属粉
と両金属板との間に樹脂層を実質上介在させないことを
いい、そのためには上記「加圧接着工程」を少なくとも
樹脂の溶融軟化点以上で行うのである。またここにいう
「加圧接着工程」とは分散された導電性金属粉の変形を
伴う程の大きな加圧下で樹脂層との接着を行う工程であ
り、−般には５〜１００ｋｇｆ／　ｃｄの加圧下での接
着工程をいう。

（作用） 次に、具体的例にもとすいて本発明をさらに詳述する。

第１図（ａｌおよび第１図（ｂｌは、それぞれ樹脂膜に
硬質材料および軟質材料を分散させ、両側から鋼板で挟
んだ場合の各材料の挙動を示す略式説明図である。

第１図ｆａｌに示すように、導電性金属粉が硬質材料で
ある場合には、樹脂層２に分散している導電粉３が、綱
板１．１゛に食込む。この場合では、制振鋼板の振動時
に食込んだ箇所が拘束点となり、上下鋼板の振動の伝達
が容易となり、制振性が低下する。

一方、導電粉が軟質材料である場合には、第１図（ｂｌ
に示すように、導電粉３が樹脂層２内で偏平化し、上下
鋼板ｌ、１゛の拘束点とならないため、上下鋼板が独立
に変形できるため、樹脂の振動吸収能をそのまま発揮で
きる。従って、樹脂層２に分散する導電粉３は、少なく
とも片方の鋼板（金属板）よりも軟質であればよい、更
に、上下鋼板は必ずしも鋼板である必要はなく、制振性
を目的とする銅、アルミ積層板であっても良い。

ところで、本発明にかかる製法においては樹脂の溶融軟
化温度以上で鋼板と樹脂層とを加圧接着するが、その理
由は次の通りである。

すなわち、樹脂中に導電粉を分散させた溶接性に優れた
制振鋼板を製造するにあたって、第２図に示すように予
め導電粉３を分散させたフィルム２を使用する方法、第
３図に示すように、予め導−電粉３を分散させた塗料を
片側の鋼板１”に塗布し、その上にもう一枚の鋼板（図
示せず）を貼合する方法、および第４図に示すように、
片側の鋼板ｌ。

上にフィルム２を貼合または塗料を塗布したのちに導電
粉３を散布し、その上にもう一方の鋼板を貼合する方法
等がある。

これらのいずれの手法を用いるにしても、導電粉の片側
もしくは両側に、薄い樹脂層が存在する。

このような樹脂層が存在すると、上下鋼板間の導通を確
保できず、溶接性が悪化する。

薄い樹脂層を除去する方法としては、機械的に研削する
方法、化学的にエツチング、溶解する方法、等があるが
、研削する方法は樹脂の被削性が悪いので難しく、化学
的な方法では、導電粉と最初の鋼板の間の樹脂層を除去
することが不可能である。

そこで、樹脂を除去する方法を種々検討した結果、２枚
の鋼板の間に樹脂を挟んだ状態で加圧し、その加圧力で
樹脂を除去する方法が筒便であることが判明した。この
方法は、導電粉が鋼板よりも軟質であっても硬質であっ
ても有効である。

ところが、導電粉が鋼板よりも軟質材料である場合には
、必ずしも溶接性が安定しないことが判明した。この点
について鋭意検討した結果、加圧の程度、時期と樹脂の
溶融軟化温度の関係が重要であることが判明した。

例えば、予め導電粉を分散させたフィルム゛を使用した
場合について第５図（ａｌ〜Ｔｄｌを例にとり、説明す
ると次の通りである。

第５図（ａ）に示すように、２枚の鋼板１．１°の間に
導電粉３を分散させた樹脂フィルム２を挟んで加圧する
と導電粉３は、加圧のために樹脂を除去できずに変形し
、上下鋼板の導通は確保できない。

第５図（ｂｌ参照。

一方、第５図ＴＣ）に示すように、樹脂が充分に柔らか
い状態で加圧すると、まず鋼板１．１”と導電粉３の間
の樹脂２が除去され、その後に加圧力によって導電粉３
が変形し、接着が完了する。第５図［ｄｌ参照。

以上の説明より明らかなように、金属板として鋼板を使
用する場合、導電粉としては、アルミニウム、銅、亜鉛
、錫、鉛、純鉄あるいはそれらの合金が好適である。ま
た、金、銀、白金なども優れているが、これらの材料は
、価格の面で問題がある。

既に説明したように、軟質導電粉を用いても、硬質導電
粉を用いても、溶接性の良好な制振鋼板を製造すること
は可能であるが、樹脂と鋼板の完全な密着を得ようとす
れば、硬質導電粉の場合には、鋼板が変形し、つまり凹
み、導電粉が鋼板中につきささる必要がある。一方、軟
質導電粉の場合には、導電粉が変形し、つまり偏平化し
、樹脂の厚みと同じ厚みになって完全な密着が得られる
。

従って、硬質導電粉を用いるよりも軟質導電粉を用いる
方が、小さな加圧力で完全な密着力が得られる。ここで
、硬質、軟質とは降伏値の大小であって、両側の金属板
に比較して云う用語である。

また、溶融軟化温度とは、ポリエチレンのような結晶性
樹脂については融点のことであり、塩ビ樹脂のような無
定形樹脂の場合には、ガラス転移温度のことである。

加圧工程をはじめるより望ましい温度範囲は、樹脂の溶
融粘度が１０’　ｐａ−ｓｅｃ以下となる温度であり、
より望ましくは、５　Ｘ　１０’　ｐａ−ｓｅｃ以下で
ある温度である。

望ましい樹脂厚は、１μＩＩ〜１０００μ−であり、よ
り望ましくは、５μ−〜２００μ霧であり、更に望まし
くは１０μ−〜ｌＯＯμｍである。それ以下の樹脂厚で
は制振性に乏しく、それより厚い樹脂厚では、不経済で
あるとともに溶接時に樹脂が気化してフクレが生じたり
する。

また、導電粉を構成する各粒子の直径は樹脂厚より大き
いものであり、より望ましくは樹脂厚の１．０５倍、更
に望ましくは１．１倍以上である。導電粉のうち全ての
粒子が樹脂厚より直径が大であっても良いし、樹脂厚よ
りも小なるものが含まれていてもよい。

導電粉量は０．０１〜３０　Ｖｏ１％がよく、より望ま
しくは０．１〜１０　Ｖｏ１％である。これ未満の導電
粉量であれば、溶接が不安定であり、これを超えた量の
導電粉であれば、軟質材料であっても、割振性の低下が
ある。

溶融軟化温度以上でかける加圧力は、導電粉の硬度、量
などによって一概には決められないが、導電粉が樹脂厚
まで偏平化できる圧力であれば十分で簡便には次式で計
算できる。

ｒ　　　　　　　　　ｒ” ただし、ＹＰ：　　導電粉降伏強度＜ｋｇｆ／Ｉｌ■２
）Ｖ　：　導電粉体積分率 「　：　導電粉半径（ＩＩｌｌＩ） ｄ　：　樹脂厚（ｍ＋ｍ） また、溶融軟化温度以下では上式よりも大きな加圧力を
加えるべきでなく、望ましくは、上式で定義される加圧
力の〃以下がよい。

上記の方法を実施するためには、現在使用されている多
くの手段、装置を利用でき、その具体的内容は以上の説
明から当業者には明らかであるが、例えば、ホー／　）
プレス法では、材料の温度を測温しつつ、樹脂の溶融軟
化温度以下では加圧力を小さ（し、溶融軟化温度以上で
加圧力を大にすることで簡易に達成できる。

また、ロール加圧による方法では、先ず軽圧下し、その
後、加熱炉によって温度をあげ、高圧下する方法等があ
る。

次に、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する
。

実施例 第１表に示す合成樹脂膜を準備した。このうち、記号Ｂ
とＧで示す例は比較例である。記号Ｂのフィルムは硬質
粒子を使った例を、記号Ｇは導電粉を使用しなかった例
を示す。

各材料の降伏強度の指標としてビアカース硬度を用いた
。ビアカース硬度の測定方法は、ＪＩＳ　Ｚ２２４４に
記載されている方法によった。

Ａ−Ｇのフィルムを２枚の厚さ０．４龍の冷延鋼板（ビ
アカース硬度１００）ではさみ加圧力３０ｋｇｆ／ｄ、
１５０℃の条件で１０分間ホットプレスし、その後冷却
プレスにて常温まで冷却した。Ｂは良好な溶接性を示し
たが、Ａ、Ｃ，Ｄ、、Ｅ、Ｆは不安定な溶接性を示し、
Ｇは全く溶接できなかった。常温から高圧下しており、
本発明に云う加圧接着工程を採用していないためである
。

次に、Ａ−Ｇのフィルムを２枚の厚さ０．４ｍｓの冷延
鋼板の間にはさみ、０．５　ｋｇｆ／−の加圧力で１５
０℃までホントプレスし、１５０　ｔになった時点で３
０ｋｇｆ／ｃｄまで加圧力を上昇させ１０分間保持し、
その後冷却プレスにて常温まで冷却した。Ｇ以外は、全
て良好な溶接性を示した。

次に、後者の場合について損失係数を測定した。

５１１５３０４を用いた比較例Ｇ以外は全て損失係数が
共振点での加振力と加速度×質量の比であり、制振鋼板
の減衰能を示し、大きい方が良好である。

更に、（１１）平均粒径１５０１ｌ−（７）ＳＯ３３０
４粉を１０Ｖｏ１％分散させた１００μ閤厚エチレンア
クリル酸共重合体フィルムを準備し、先の実施例の条件
でホントプレスした。その剪断接着強度は７５ｋｇｆ／
ｃ７Ｉであった。一方、本発明の実施例としての記号Ｆ
。

のフィルムを使用した場合の剪断接着強度は１２０ｋｇ
ｆ／ａｊであった。

第１表 （注）＊比較例 第２表 （注）測定温度４０℃、１０００Ｈｚ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、鋼板より軟質な
導電粉を用い、しかも、樹脂の溶融軟化温度以上で加圧
することにより制振性、溶接性、接着強度に優れた制振
鋼板が得られるのであって、そのような簡単な構成によ
り、これまで問題であった割振性と溶接性の両立が効果
的に達成されるのであり、本発明の意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌおよび回申）は、それぞれ硬質材料および
軟質材料を分散させた樹脂フィルムを使用した場合の各
材料の挙動を示す略式説明図；第２図ないし第４図は、
樹脂層への軟質金属粒子の分散の様子を示す略式説明図
； 第５図（ａｌ〜同Ｔｄｌは、同じく略式説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）二枚の金属板の間に両側の該金属板より軟質な導
   電性金属粉を分散させた樹脂層を介在させて成り、該樹
   脂層が前記導電性金属粉を構成するもとの金属粒子を分
   散させるとともに該金属粒子の直径より小さい厚さの樹
   脂膜に由来し、かつ両金属板を前記導電性金属粉を介し
   て導通させる、溶接性にすぐれた制振金属板。
2. （２）二枚の金属板の間に両側の該金属板よりも軟質な
   導電性金属粉を分散させた樹脂層を介在させて成る制振
   金属板を製造するにあたり、前記導電性金属粉を構成す
   るもとの金属粒子を分散させるとともに該金属粒子の直
   径より小さい厚さの樹脂膜を使用し、二枚の前記金属板
   の間に該樹脂膜を挟んで加圧接着する工程を、樹脂の溶
   融軟化温度以上で行うことを特徴とする溶接性に優れた
   制振金属板の製造方法。