JPH05329980A - 密着性および制振性に優れた複合型制振材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 密着性および制振性のいずれにも優れた複合
型制振材を製造する為の方法を提供。 【構成】 金属板／粘弾性物質中間層／金属板の３層構
造の複合型制振材を製造するに当たり、前記粘弾性物質
中間層として、カップリング剤を添加した樹脂を使用
し、該樹脂を少なくとも一方の金属板の片面に塗布し、
１００〜１８０℃の温度で前記樹脂を乾燥して粘弾性物
質中間層を形成した後、該中間層を金属板で挟んだ状態
で１９０℃以上の温度で加圧して圧着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築材料，自動車用床
板，家電製品等において金属の振動を抑制するために使
用される制振材に関し、殊に密着性および制振性のいず
れにも優れた３層構造の複合型制振材を製造する為の方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、騒音公害が社会問題として大きく
取り上げられる様になり、各種の施設や機器の素材とし
て用いられる金属板の振動が騒音の原因になるという観
点から、このような金属板の振動を抑制する対策が講じ
られている。こうしたことから、建築を始めとして車
輌，船舶，家電等の様々な分野において、振動およびこ
れに伴なう騒音を防止する為の制振材が提案され実用化
されている。

【０００３】制振材としては、金属板の表面に制振塗料
をコーティングしたものや、２板の金属板の間に粘弾性
樹脂を挟み込んだ３層型のもの等、種々知られている
が、特に後者の複合型制振材は金属板の持つ優れた機械
的特性と粘弾性樹脂の持つ優れた制振性能を合せ有する
ことから、構造材料として優れており、広く利用され始
めている。また導電性フィラーを添加した粘弾性樹脂を
挟み込んだ複合型制振材も、樹脂中に介在する導電性フ
ィラーが金属板間に電気を通電させるから、電気溶接可
能な複合型制振材として自動車部材、建築部材として優
れており、広く利用され始めている。

【０００４】上記複合型制振材には、製品の使用環境に
応じた制振性および耐食性に優れていることは勿論のこ
と、金属板と粘弾性樹脂との親和力が大きく、各層相互
間の密着強度が大きいことが要求される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述した様な
３層構造の複合型制振材を製造するときの粘弾性樹脂と
しては、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれも用
いられるが、夫々次に示す様な欠点を有している。即
ち、熱可塑性樹脂を使用した場合は、該樹脂が基本的に
軟らかいので制振材の制振性は良好となるが、金属板と
の密着強度は低くなる。一方、熱硬化性樹脂を使用した
場合は、硬くて常温域での制振性は低いが、密着強度は
高いので形成し易い。こうしたことから、常温域での制
振性と密着性という相反する両性能のいずれをも満足す
ることのできる樹脂を見出すことは困難であった。

【０００６】こうした問題を解決する方法として、例え
ば特開平2-274537号の様な技術も提案されている。この
技術はシランカップリング剤を添加した樹脂層を鋼板間
に挟みこみ、１８０℃を超えない温度で加圧・圧着して
制振材を製造するものである。尚この技術で、加圧・圧
着温度を１８０℃を超えない温度としたのは、「１８０
℃を超えるとシランカップリング剤が加水分解して生成
したアルコールが急激に発揮して、顕著な樹脂のふくれ
を生じさせる」と説明されている（公開公報第219 頁左
下欄第18〜20行）。

【０００７】しかしながら上記の様な技術においても、
次に述べる様な次点を有しており、期待するなどの性能
を発揮する制振材が得られていない。即ち、複合型制振
材を製造する場合の一般的な加圧・圧着温度は２００℃
程度であり、特に熱硬化性樹脂の硬化剤として一般的な
ウレタン系硬化剤やエポキシ系硬化剤を使用した場合に
は、硬化反応を十分に進行させて目標とする性能を得る
為には１９０℃以上の温度が必要であるとされているの
で、上記方法によっては制振材本来の強度が発揮されな
い。また上記方法によって製造された制振材は、シラン
カップリング剤が加水分解して生成したアルコールが樹
脂層中に依然として残留しており、このような制振材が
焼付け塗装される場合にはその焼付け温度が通常２００
℃程度であるので、焼付け塗装の段階で残留アルコール
が揮発して樹脂が膨張して金属板との密着強度が低下す
る。

【０００８】本発明は、このような従来技術の欠点を解
消する為になされたものであって、その目的は、密着性
および制振性のいずれにも優れた複合型制振材を製造す
る為の方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成し得た本発
明とは、金属板／粘弾性物質中間層／金属板の３層構造
の複合型制振材を製造するに当たり、前記粘弾性物質中
間層として、カップリング剤を添加した樹脂を使用し、
該樹脂を少なくとも一方の金属板の片面に塗布し、１０
０〜１８０℃の温度で前記樹脂を乾燥して粘弾性物質中
間層を形成した後、該中間層を金属板で挟んだ状態で１
９０℃以上の温度で加圧して圧着する点に要旨を有する
ものである。

【００１０】

【作用】有機材料である樹脂と無機材料の金属板を結合
させる場合、異質の材料が接する界面の制御が重要であ
り、界面改質剤として機能するカップリング剤が極めて
有効である。カップリング剤は有機材料と無機材料とを
反応させ、これらの結合を強める効果があり、染料分
野、染色分野等で広く利用されている。このような見地
から、カップリング剤を使用することにより、樹脂と鋼
板の接する界面において両者の結合剤として作用し、接
着強度が向上すると共に、常温域での制振性も向上する
ものと期待される。

【００１１】本発明者等は、前述した従来技術における
不都合を解消しつつ、カップリング剤の持つ有用な性能
を最大限に発揮させるという観点から、鋭意研究を重ね
た。その結果、カップリング剤を添加した粘弾性樹脂
を、少なくとも一方の金属板の片面に塗布し、一旦１０
０〜１８０℃の温度で樹脂を乾燥して樹脂層を形成した
後、該樹脂層を金属板で挟んだ状態で１９０℃以上の温
度で加圧して圧着すれば、前述した様な不都合を回避し
つつ期待する性能が発揮できる複合型制振材が得られる
ことを見出した。即ち、上記の様に２段階の熱処理を施
し、例えばシランカップリング剤が加水分解して生成す
るアルコールが乾燥の段階で予め完全に揮発させる様に
すれば、その後の圧着温度を高めることができ、揮発ア
ルコールによる不都合を回避しつつ密着強度の十分な制
振材が実現できたのである。

【００１２】本発明で用いるカップリング剤は、上述し
たシランカップリング剤の他、ジルコアルミネート系カ
ップリング剤，アルミニウム系カップリング剤，チタネ
ート系カップリング剤等が挙げられ、これらの１種以上
を使用することができる。各カップリング剤の作用は次
の通りである。

【００１３】まずシランカップリング剤は、一般式ＹＳ
ｉＸ₃ （但し、Ｙは合成樹脂の有機マトリックスと結合
可能な有機官能基で、例えばビニル基、エポキシ基、ア
ミノ基等、Ｘはケイ素原子の結合している加水分解性の
基でＯＲで示されるアルコキシ基等）で表され、その作
用機構は、例えばアルコキシ基ＯＲが、外部の水分によ
り加水分解してシラノール基に変化し、生成したシラノ
ールＹＳｉ（ＯＨ）₃が鋼板に結合しているＯＨ基と脱
水縮合反応してシロキサン結合をつくり金属と強固に結
合する一方、有機官能基Ｙが樹脂の有機質表面と反応し
て橋架けを行う様に機能する。上記有機官能基Ｙは、後
述する樹脂の種類に応じて選定される。例えば、有機官
能基Ｙがビニル基であれば、樹脂は不飽和ポリエステ
ル、アクリル、ポリエチレン等が好適である。

【００１４】ジルコアルミネート系カップリング剤は、
ジルコニウム／アルミニウムを主要骨格とし、これに種
々の有機配位子を結合させており、有機配位子の１つは
分子の無機的部分が疎水および親水性を安定にして得ら
れる様に構成され、他の１つは有機官能基を持ってい
る。ジルコアルミネート系カップリング剤中に有する官
能基としては、アミノ基、カルボキシル基、メタクリル
オキシ基、脂肪酸等である。このようなカップリング剤
の反応としては、例えばポリエステル樹脂／金属板との
反応を考えた場合、ジルコニウム、アルミニウム元素は
金属板表面とオキソ基または水酸基を介して表面と結合
し、ジルコニウム、アルミニウム元素は金属板表面とオ
キソ基または水酸基を介して表面と結合し、ジルコアル
ミネート系カップリング剤のカルボキシル基においてポ
リエステル樹脂のＯＨ基と結合反応する。このため金属
板と樹脂との密着強度が向上するのである。

【００１５】チタネート系カップリング剤は中心元素と
してチタンを含んだカップリング剤であり、例えば中心
元素チタンに結合している親水基の種類としては、(1)
イソプロポキシ基を有するもの、(2) オキシ酢酸の残基
を有するもの、(3) エチレングリコールの残基を有する
もの等がある。

【００１６】アルミネート系カップリング剤は、中心元
素としてアルミニウムを含んだアルミニウム有機化合物
のカップリング剤であり、例えばアルコレート類［Ａｌ
（ＯＲ）₃ ，Ｒ：飽和炭化水素］、キレート類［分子内
に親水性固体（−ＣＯＯＨ，−ＯＨ等）と結合する部分
（アルコオキシ基等）と、有機物に親和する部分（アル
キルアセト酢酸基等）をもつもの］等がある。

【００１７】尚カップリング剤の添加量は、樹脂の固形
分に対して０．５〜５重量％とするのが好ましい。即ち
カップリング剤の添加量が樹脂の固形分に対して０．５
重量％未満では、密着性、制振性の向上に効果が少な
く、５重量％を超えると、密着性が却って低下する。

【００１８】本発明は、粘弾性樹脂に上述した様なカッ
プリング剤を添加し、温度を２段階に制御しつつ制振材
を製造する点に特徴を有するものであるが、乾燥時の温
度を１００〜１８０℃、加圧・圧着時の温度を１９０℃
以上とする必要がある。乾燥温度が１００℃未満では乾
燥が不十分となり生成物が十分に除去されず、その後の
工程で従来技術で述べた様な不都合が生じ、十分な密着
強度が得られない。また乾燥温度が１８０℃を超える
と、生成物が急激に揮発することによる樹脂の膨張が生
じる他、特に粘弾性樹脂として熱硬化性樹脂を使用した
場合には該樹脂の硬化反応が乾燥工程時に進行してしま
い、圧着時に金属と樹脂の濡れ性が悪くなったりし、い
ずれにしても密着強度が低下する。一方加圧・圧着時の
温度が１９０℃未満では、十分な密着強度が得られず、
特に熱硬化性樹脂を使用した場合には熱硬化反応が完了
するのに時間がかかり生産性が低下する。尚加圧・圧着
時の温度の上限については特に限定するものではない
が、ロールの寿命等を考慮すると２６０℃程度が好まし
い。

【００１９】本発明における温度制御による効果を発揮
させる為には、粘弾性樹脂として熱硬化性樹脂を用いる
のが最も有効であるのは上述した趣旨から明らかである
が、予め乾燥することによる効果をも考慮すると、粘弾
性樹脂として熱可塑性樹脂を用いることもできる。

【００２０】本発明で粘弾性樹脂として用いることので
きる熱可塑性樹脂は、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，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，ポリ塩化ビニル・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，エチレン・オレフィン共重合
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，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，非晶質ポリエステ
ル等の各種熱可塑性樹脂を挙げることができる。

【００２１】また本発明で粘弾性樹脂として用いること
のできる熱硬化性樹脂は、スチレン・ブタジエン，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，飽
和または不飽和ポリエステル樹脂等の各種熱硬化樹脂を
挙げることができる。

【００２２】これらの樹脂は単独で使用できる他、２種
以上を混合して使用することもでき、複合型制振材に要
求される性能、例えば制振性，耐熱性，加工性等に応じ
て適宜選択される。また樹脂層の厚さもその用途に応じ
て異なるが、制振材としては３０〜８０μｍ程度が一般
的である。

【００２３】尚熱硬化性樹脂の架橋剤としては、使用さ
れる粘弾性樹脂の官能基により選択されるが、例えば、
有機硫黄化合物などの樹脂加硫剤，ポリアミン，ポリオ
ール，有機過酸化物，アミノ樹脂，イソシアネート類，
エポキシ類，ポリアミドアミン，酸無水物等が挙げられ
る。また本発明で構成される複合型制振材は、溶接が必
要な部位に使用される場合には、溶接性を改善するため
に、粘弾性樹脂中に、導電性フィラーを添加することも
有効であるが、この様な導電性フィラーとしては、鉄
粉，カーボンブラック，Ｎｉ粉および金属性ネット等が
挙げられる。

【００２４】本発明で用いられる金属板としては、一般
に使用されている冷延鋼板、亜鉛および亜鉛系合金めっ
き鋼板が挙げられるが、他の金属板（銅板、Ａｌ板他）
への適用も可能である。またこれらの金属板の耐蝕性を
向上させるため、少なくとも粘弾性物質中間層と接着す
る表面に一般に行われているクロメート処理を施しても
よい。このクロメート処理としては反応型、塗布型、電
解型のどの方法でもよく、クロメートの付着量は使用環
境に応じて決定される。

【００２５】尚本発明で金属板と樹脂を圧着する手段に
ついては、特に限定されるものではなく、例えばホット
プレス法、加熱ロールによる連続積層法等の公知の積層
法が生産規模や用途に応じて決定される。

【００２６】

【実施例】金属板として、常法に従って製造された冷延
鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼
板、電気亜鉛めっき鋼板、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼板に
ついて、溶剤およびアルカリ脱脂を行った鋼板を用い
た。

【００２７】次に粘弾性物質中間層としては、架橋剤と
してコロネートＬ（日本ポリウレタン工業製）５部配合
した平均分子量１５０００、Ｔｇ＝−１０℃のポリエス
テル樹脂および前述のポリエステル樹脂に粒子径６０〜
８０μｍの鉄粉を３ｖｏｌ％添加した樹脂を用い、これ
らに種々のカップリング剤を添加し、金属板上に乾燥後
の樹脂膜厚が５０μｍになる様に塗布し、様々な乾燥温
度で乾燥後、さらに同じ金属板を重ね合わせ、熱プレス
により様々な圧着温度で加熱・加圧することにより複合
型制振材を得た。

【００２８】製造した制振材のＴ剥離強度、制振性およ
び溶接性について調査した。その結果を、製造条件と共
に表１および表２に示す。尚各特性の測定方法は下記の
通りである。 ＜Ｔ剥離強度＞ ＪＩＳ Ｋ ６８４０に準拠して測定した。 ＜制振性＞複合型制振鋼板から短冊型のサンプルを切り
出し、Ｂ＆Ｋ社製複素弾性係数測定装置を使用して共振
法により振動減衰試験（温度２０℃、周波数２５０Ｈ
ｚ）を行ない、損失係数ηを測定した。

【００２９】またその評価基準は下記の通りである。 ○：損失係数ηが０．１以上 ×：損失係数ηが０．１未満 ＜溶接性＞溶接性の評価は、粘弾性樹脂中に金属フィラ
ーを添加した試験片のみ実施した。本発明例で試作した
複合型制振鋼板より、試験片サイズ３０×１００（ｍ
ｍ）の形状に切断し、１０００枚のサンプルを採取し
た。このサンプルを用い、重しろ３０ｍｍでスポット溶
接性の評価を行った。

【００３０】溶接条件は、電極加圧力２００ｋｇｆ，溶
接電流８ＫＡ，通電時間１２サイクルで行った。評価方
法は、溶接後のスポット溶接試験片表面状況を観察し、
鋼板表面の穴あき、焼け、未通電などの溶接不良発生個
数を集計し、全溶接試験枚数比で溶接不良発生率を求め
た。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、既述の
構成を採用することにより、密着性および制振性に優れ
た複合型制振材が得られ、建設、自動車、家電などの各
種分野での高度の要求に応えることができるものと期待
される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 隆司 加古川市金沢町１番地 株式会社神戸製鋼 所加古川製鉄所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板／粘弾性物質中間層／金属板の３
   層構造からなる複合型制振材を製造するに当たり、前記
   粘弾性物質中間層として、カップリング剤を添加した樹
   脂を使用し、該樹脂を少なくとも一方の金属板の片面に
   塗布し、１００〜１８０℃の温度で前記樹脂を乾燥して
   粘弾性物質中間層を形成した後、該中間層を金属板で挟
   んだ状態で１９０℃以上の温度で加圧して圧着すること
   を特徴とする密着性及び制振性に優れた複合型制振材の
   製造方法。
2. 【請求項２】 樹脂熱硬化性樹脂を用いたものである請
   求項１に記載の製造方法。
3. 【請求項３】 カップリング剤の添加量が、樹脂の総固
   形物に対して０．５〜５重量％である請求項１または２
   に記載の製造方法。
4. 【請求項４】 カップリング剤が、シランカップリング
   剤，チタネート系カップリング剤，アルミニウム系カッ
   プリング剤およびジルコアルミネート系カップリング剤
   よりなる群から選ばれる１種以上である請求項１〜３の
   いずれに記載の製造方法。
5. 【請求項５】 樹脂に、更に電導性フィラーを添加する
   請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。