JPH0414872B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、スポツ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ツ
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。 ［従来の技術］ 省エネルギーが要求される今日、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
はメツキ鋼板等の表面処理鋼板を挙げることがで
きる。 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。従つて、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。 ところで、金属複合材料が絶縁性の樹脂中間層
を有する場合であつても、例えば実公昭52−
55466号に見られるように補助電極を使用するこ
とによりスポツ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
気によるスポツト溶接性を付与する試みとして、
導電性フイラーを充填する方法（特開昭50−
79920号、特開昭53−128687号、特開昭56−31540
号、特開昭57−146649号、特開昭57−163559号、
特開昭57−163560号、特開昭61−40150号、特開
昭61−41540号の各公報）、金属ネツトを挟み込む
方法（特開昭58−132550号公報）及び金属板に異
形模様をつける方法（特開昭58−197045号、特開
昭59−103748号及び特開昭59−145142号の各公
報）が提案されている。 上記従来のスポツト溶接可能な複合型制振材料
において、金属ネツ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イラーを充填す
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
るとスポツ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ツト溶接が
可能であつたものも、製造後時間が経過するに従
つて、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、スパークがとんだりする
ようになり、通電が不可能になつてスポツト溶接
がまつたくできない場合も多くなつてくる。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
でスポツ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、スポツ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
つた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 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
等にスポツト溶接が可能であり、そのスポツト溶
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。 ［問題点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以上であつて
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
ツト溶接可能な複合型制振材料である。 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（tanδ）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。 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ート、ポリメチルメタアクリ
レート、ポリエチルメタアクリレート、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、ポリビニルホルマー
ル、ポリビニルブチラール等の酢酸ビニル系樹
脂、エチレン・αオレフイン共重合体、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等のエラストマーや、エポキシ樹脂、フ
エノール樹脂、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。 上記中間層樹脂組成物は複合型制振材料の中間
層となつ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、アルキルフエノー
ル・ホルムアルデヒド樹脂、熱反応性フエノール
樹脂等の樹脂加硫剤、ポリアミン、ポリオール、
有機過酸化物、アミノ樹脂、イソシアナート類、
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。 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。 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ート、ポリブチレンテレフタ
レート等の結晶性飽和ポリエステルを高温でエチ
レングリコールに溶解し、トリエチレングリコー
ル、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリ
コール等に飽和多価アルコールを加えエステル交
換反応によつ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ールを共重
合することによつ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、ジフエニルジカルボン酸、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、無水トリメリツト酸等が例示さ
れる。また、飽和多価アルコールとしては、エチ
レングリコール、１，４−ブタンジオール、１，
５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、ポリエチレングリコール、ネオペンチルグ
リコール、プロピレングリコール、１，４−シク
ロヘキサンジメタノール、ペンタエリスリトー
ル、トリメチロー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。 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未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、イソシアネー
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
アネート、、酸無水物、エポキシ、塩素等の化合
物及びシランカツ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加橋に有効なラジカ
ル発生剤でもよい。 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
スポツ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、ニツケル、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。 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ツト溶接性
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の値はスポツト溶接性と接着
性との兼ね合いにより決定されるものであり、ス
ポツ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。 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
ポツ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、本発明のスポツ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。 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。 ［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
であつても経時変化することがない安定なスポツ
ト溶接性を付与しうるものである。 ［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。 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剪断モードで測定し
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
15000〜20000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15000〜20000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ート／メチル
アクリレート／エチルアクリレート共重合体（以
下樹脂Ｂ）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
してイソシアネート基含有率13.2％の三官能イソ
シアネートを10重量部（以下架橋剤Ａ）、無水ピ
ロメリツト酸５重量部及びエポキシ当量190のビ
スフエノール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。 金属粒子については、第１表及び第２表に示す
種類のものをそれぞれのメツシユのふるいにか
け、最大粒径以下に分級し所定量添加した。 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0.8
mmの冷延鋼板とをスポツト溶接試験を行つた結果
を第１表及び第２表に示す。スポツト溶接試験は
化圧力250Kg、通電流6.4kA、通電時間14サイク
ルの条件で行つた。 なお、第１表において、中間樹脂層の厚さＴは
60μｍＴ以下であり、冷延鋼板の硬度はモース硬
度で4.5以上であつてビツカース硬さ（Hv）で90
〜162（文献値）であり、第１表中の＊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：三官能イソシアネート（−
NCO含有率13.2％）10重量部
（樹脂A100重量部に対して） 架橋剤Ｂ：無水ピロメリツト酸５重量部、
ビスフエノールＡ型エポキシ樹
脂（エキポシ当量190）15重量
部（樹脂Ａ 100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Ｂ 100重量部に対し
て） ＊３：金属粉末配合量25重量部、粒径200メツシ
ユ（74μｍ）以下、Ｄ／Ｔ＝1.23 ＊４：〇：溶接可能、△：一部溶接可能、×：溶
接不可 ＊５：大同特殊鋼(株)製Fe−Ｗ−Co合金粉 また、第２表においては樹脂Ａが使用され、冷
延鋼板の硬度はモース硬度で4.5以上であつてビ
ツカース硬さ（Hv）で90〜162（文献値）であり、
第２表中の＊印は下記の通りである。 ＊１：架橋剤Ａ：三官能イソシアネート（NCO
含有率13.2％）10重量部（樹脂
Ａ 100重量部に対して） 架橋剤Ｂ：無水ピロメリツト酸５重量部、
ビスフエノールＡ型エポキシ樹
脂（エポキシ当量190）15重量
部（樹脂Ａ 100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はそれぞれ次のメツシユ以下の
ものを示す。 44μｍ＝325メツシユ 74μｍ＝200メツシユ 88μｍ＝170メツシユ 105μｍ＝140メツシユ ＊４：○：溶接可能、△：一部溶接可能及び×：
溶接不可

【表】

【表】

【表】 金属粒子無添加（比較例２〜４）ではスポツト
溶接が不可能であつたのに対し、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ーク等の悪影響がみられずス
ポツト溶接が可能であり、また、比較例13及び14
でも一部スポツト溶接が可能であつた。 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
もスポツ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ツト溶接は可能であるがスパ
ークが発生し一部スポツト溶接が不可能となつた
（比較例６〜12）。 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ツト溶接
性が悪く、10日後、20日後となるとスポツト溶接
が不可能となつた。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ツト溶接が行えた。 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ツト溶
接性が得られた。 ［発明の効果］ 本発明によれば、従来技術では不可能であつ
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ツ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
いても安定にスポツ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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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（tanδ）
   の極大値が0.5以上であつ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ツト溶接可能な複合
   型制振材料。 ２ 中間層樹脂が非晶質ポリエステルの架橋体で
   ある特許請求の範囲第１項記載のスポツト溶接可
   能な複合型制振材料。