JPH0684051B2 - 拘束型制振材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属板等に使用する拘束型制振材に関し、その
目的とする所は粘弾性層と発泡拘束層とから成り、加熱
により、粘弾性層が被制振材へ密着し、且つ発泡拘束層
が硬化し平面性を保つと共に吸音性も優れる拘束型吸音
制振材を提供せんとするにある。

〔従来の技術〕

従来より車輌、機械、建築材料等の構造部材の振動や騒
音を防止するために種々の制振材が使用されている。こ
れ等の制振材を大別すると、粘弾性層のみからなる一層
型制振材と、この粘弾性層にこれよりも高弾性の高分子
組成物層または金属板を貼付した二層型（拘束型）制振
材の２つに分類出来る。

これ等制振材の振動吸収機構は一層型制振材では粘弾性
層の伸び変形による力学的エネルギーが熱エネルギーに
変換することによって振動吸収が行われ、また二層型即
ち拘束型制振材では粘弾性層の剪断変形による力学的エ
ネルギーの熱エネルギーへの変換により行われると説明
されている。そして通常この種の制振材に於いては、そ
の制振効果を力学的エネルギーの熱エネルギーへの変換
度を示す損失係数を用いて表示している。而して上記従
来の一層型制振材では、損失係数の温度依存度が大き
く、高温域通常40℃以上では制振効果が急激に低下する
という難点がある。この難点を解消するために開発され
たのが一層型制振材の上面に金属系拘束層を設けた拘束
系制振材である。この型の制振材は、制振効果の温度依
存性が小さく、広い温度域にわたり高い制振効果を維持
出来るという特徴がある。しかしながらこの金属系拘束
型制振材は被着体への密着制が特に優れているとは言い
難く、特に起状のある被着体の場合、予め被着体の形状
に沿うように加工しなければ被着体の形状に追従し難い
という作業上に大きな問題があり、また追従し難いこと
から密着性が優れず被制振材と制振材との間に空隙部を
生ずる場合が多々あり、制振効果の向上も充分に図り難
くしかも被制振材が金属の場合、錆発生の恐れもあると
いう難点がある。これ等難点を解消するために拘束層に
高分子組成物を使用したものがある。この型の制振材は
被制振材への追従制及び密着性が優れており予め被制振
材の形状に合わせて加工する必要の無い優れた作業性を
有している。しかしながら、その優れた追従性ゆえに被
制振材の形状が制振材の外側にまでも現れてしまい、外
観不良をもたらし、更に制振材の上面に吸音材等の構造
部材を適用する場合接着不良等の問題が生ずる。また、
たとえば自動車床鋼板の制振に使用する場合等では、床
鋼板の凹凸が制振材の上面に現れる。たとえこの上から
吸音材やカーペット等を載置しても、その凹凸形状は目
視では外観からは判り難くなるものの、足等の感触で凹
凸が感じてしまい、不快感を生じてしまう恐れがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようとする問題点は、上記従来の制振材
の難点を解消することである。更に詳しくは、粘弾性層
の被制振材への密着性が優れると共に拘束層の平面性も
同時に優れており、しかも好ましくは更に吸音性も著し
く優れた拘束型吸音制振材を開発することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、従来の粘弾性層の片面に、拘束層として
熱硬化性樹脂組成物を含浸した軟質発泡体を設けること
で解決される。即ち、本発明は、粘弾性層と拘束層とか
ら成り、且つ拘束層が熱硬化性樹脂組成物を含浸して成
る軟質発泡体の硬化物であることを特徴とする拘束型制
振材に係るものである。

〔発明の構成並びに作用〕

本発明は制振材は基本的には第１図に示す如く粘弾性層
（１）と拘束層（２）とから成っている。この粘弾性層
（１）は加熱により軟化し、被制振材の形状になじみ密
着が充分に行える材料からなる層である。一方拘束層
（２）は軟質発泡体に熱硬化性樹脂組成物を含浸せし
め、これを硬化せしめた層である。この拘束層（２）を
加熱することにより、熱硬化性樹脂組成物が硬化して拘
束層（２）の粘弾性層（１）への接着が行われると共に
軟質発泡体の硬化が行われる。

本発明の制振材はこのように加熱により粘弾性層（１）
が被制振材の形状になじみ、その後粘弾性層（１）と被
制振材との密着が行われる。これと同時に、拘束層
（２）である軟質発泡体に含浸された熱硬化性樹脂が硬
化し拘束層（１）と粘弾性層（２）との接着並びに軟質
発泡体の硬化が行われるものであり、また被制振材の形
状により粘弾性層（１）は被制振材の形状になじむが、
拘束層（２）である発泡体はそれ自身の弾性ゆえになじ
まず、従って拘束層の上面の平面性が優れると共に、粘
弾性層（１）と発泡体の間に空隙により吸音性が著しく
向上するものである。尚この密着とは粘着、接着乃至融
着を含む広い概念で使用される。

粘弾性層（１）としては、原則的には粘弾性を有する物
質就中粘弾性を有する高分子物質が使用出来、代表的に
は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、瀝青質物質、各種ゴム
等を例示出来、これ等は１種または２種以上を混合して
使用される。この際の粘弾性の程度としては通常剛性率
10⁷〜10⁹（dyne/cm²）である。

更に具体的に説明すると熱可塑性樹脂として酢酸ビニル
−エチレン共重合体、ポリエステル、ポリビニルブチラ
ール、ポリアミド、ポリケトン等を、熱硬化性樹脂とし
ては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂等の通常の熱硬化性樹脂をまたゴム類とし
ては天然ゴムをはじめ各種の合成ゴムも使用出来、ブチ
ルゴム、スチレンブタジエンゴム等を例示出来る。本発
明に於いては特に上記特性を有し且つ被着体への追従密
着性の優れた瀝青質物質が好ましく用いられる。このよ
うな瀝青質物質としてはアスファルトを主成分としてこ
れに無機及び有機充填剤を適宜に配合したものであり、
無機質充填剤としては、たとえば炭酸カルシウム、マイ
カ、タルク、石綿、パーライト、シラスバルーン等を、
また有機質充填剤としては、ポリエチレン、ポリアミ
ド、ポリエステル等の合成樹脂又は繊維、石油樹脂、合
成ゴム、天然ゴム、木粉、モミガラ、麻、毛等を具体例
として例示出来る。これ等の使用量はアスファルト40〜
50重量部に対して無機質充填剤10〜30重量部、有機質充
填剤10〜20重量部程度である。

本発明に於いては、上記粘弾性物質層（１）には、各種
のその他の成分を適宜に配合することが出来る。たとえ
ばたれ防止、粘度調節、コスト低下を図るため、タル
ク、クレー、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、鉄、
鉛、亜鉛、アルミニウム等の金属粉末、ガラスビーズ、
パーライト、シラスバルーン、ガラス短繊維等の充填剤
を配合することが出来、或いは酸化チタン、カーボンブ
ラック、フタロシアニンブルー、マピコイエロー、ウオ
ッチアンレッド等の顔料や染料、各種老化防止剤、安定
剤等を配合しても良い。

これ等の配合量は粘弾性物質100重量部に対して５〜500
重量部程度とすれば良い。

拘束層（２）に使用する軟質発泡体は、原則として連続
気泡であって、この発泡倍率が1.5〜20倍程度のもので
ある。この際軟質であることが必要であり、軟質である
程度の弾性を有するので該発泡体中に、熱硬化性樹脂組
成物をその形状をほぼそのまま保持したままで含浸する
ことが出来るに至る。弾性の乏しい発泡体では発泡体の
形状が不安定となり外観不良となる。また軟質発泡体を
使用しない場合は、曲率の大きい曲面への適用が困難と
なり、制振材の柔軟性が損なわれ施行性や作業性も低下
することとなる。

また本発明に於いてはこの軟質発泡体は連続気泡である
ことが必要であり、独立気泡では熱硬化性樹脂組成物を
含浸することが出来ず、また得られる制振材として吸音
性が劣ることとなる。但しこの吸音性は発泡体への該組
成物の含浸量に大きく影響し、理論的には発泡体の空隙
内全部に該組成物が100％含浸された場合は吸音性がな
くなるものであるが、実際上100％含浸されることは殆
んど無いので、いずれにしてもその含浸量により吸音性
の大きさの差異はあろうとも実質的には本発明制振材は
吸音性を有していると考えても良いものである。

而してこの拘束層（２）に使用する軟質発泡体は、各種
の高分子材料を用いて公知の種々の方法により製造する
ことが出来る。使用する高分子材料としては、連続気泡
であり弾性及び吸音性を有する軟質発泡体を形成しうる
ものであれば特に限定されず、たとえばポリエチレン、
ポリエステル、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、ポリウレタン、各種ゴム類等が使用出来る。

本発明に於いてこの軟質発泡体中に含浸すべき熱硬化性
樹脂組成物の熱硬化性樹脂は粘弾性層（１）で使用する
各種の熱硬化性樹脂が同じ様に使用されるが特にエポキ
シ樹脂が好ましい。この際必要に応じ使用されるエポキ
シ樹脂の充填剤としては無機や有機質の硬化剤がいずれ
も使用される。硬化剤の種類は特に限定されず、被制振
材の加熱条件に適応するよう使用量と共に適宜設定すれ
ば良い。

軟質発泡体が含浸する熱硬化性樹脂組成物の量は、加熱
後に発泡体が高い剛性を持つよう適宜設定出来るが、好
ましくは軟質発泡体と熱硬化性樹脂組成物が、その重量
比で1:5〜1:20好ましくは1:10〜1:15で使用される。1:5
の割合に達しない場合は加熱後の剛性が不足し拘束層と
しての意義がなくなり、1:20の割合よりも多くなると重
量的に不利となりしかも発泡体の気泡が小さくなり吸音
効果が急激に減少する。

軟質発泡体への熱硬化性樹脂含浸方法も特に限定されな
いが、たとえば溶融した熱硬化性樹脂組成物を直接軟質
発泡体中に流し込む方法や熱硬化性樹脂組成物を溶媒に
溶かしその溶質中に軟質発泡体を浸漬する方法等を例示
出来る。

本発明実施に際しては、作業上の面から粘弾性層（１）
の片面に予め拘束層（２）としての熱硬化性樹脂組成物
を含浸した軟質発泡体を形成せしめ、これを被制振材の
所定の箇所に粘弾性層（１）が被制振材側に来るように
載置し、その後加熱する。加熱は、粘弾性層（１）を被
制振材に密着せしめると共に、軟質発泡体に含浸された
熱硬化性樹脂組成物を硬化せしめ軟質発泡体の剛性を上
げる作用を有する。特に被制振材が自動車、建材、船舶
用の鋼板の如く塗装されるものでは、その塗装ラインで
の焼付時の加熱を利用することが出来る。ここにその代
表例として自動車車体用鋼板を例にとって本発明の拘束
型吸音制振材の適用方法を更に具体的に下記に説明す
る。

本発明の制振材の適用方法では、まず自動車車体を組み
立てた後、塗装ラインの前工程に於いて車体鋼板の所要
の箇所に載置する。制振効果の必要な箇所全てに適用可
能であるが、本発明拘束制振材を用いる場合には、ダッ
シュパネル、プロペラシャフトトンネル部等走行中高温
になる箇所、複雑な形状を成している箇所で優れた効果
が得られる。次に塗料の焼き付け工程によって、まず粘
弾性層が軟化し車体形状に追従すると共に、拘束層であ
る熱硬化性樹脂組成物を含浸して成る軟質発泡体中の熱
硬化性樹脂組成物が硬化することから粘弾性層と接着し
軟質発泡体の剛性が上がる。次いで粘弾性層の車体鋼板
への密着が行われる。ここで、被制振材がビート状等複
雑な形状を成す場合、粘弾性層はビート状に追従する
が、拘束層となる発泡体は自分自身の弾性のため追従せ
ず、従って制振材の拘束層側は平面となる。

施工の際、本発明制振材に含まれる水分や油分或いは鋼
板と制振材間に介在する空気等が加熱融着の際ガスを発
生し、制振材と被制振材との密着性が低下する恐れがあ
るが、本発明に於いては好ましくは粘弾性層に貫通孔を
ほぼ全面に設けることにより、上記心配を未然に防ぐこ
とが出来、密着性、制振性のよい制振材を与えることが
出来る。この際の貫通孔の大きさは特に限定されず、ガ
ス等が揮散する大きさであれば良い。

〔実施例〕

以下に実施例を示す。但し実施例中に於ける％は重量％
を示す。

実施例１ 粘弾性層として瀝青質シート（3.0mm厚）を用い、軟質
発泡体としてウレタン発泡体を用い、熱硬化性樹脂組成
物としてエポキシ樹脂組成物を用いた。瀝青質シート及
びエポキシ樹脂組成物のそれぞれの組成及び配合を下記
に示す。

瀝青質シート ストレートアスファルト……50％ タルク及び炭酸カルシウム……30％ ナイロン繊維……５％ 石油樹脂……10％ アスベスト……５％ エポキシ樹脂組成物 ビスフェノール系半固形状エポキシ樹脂……40％ タルク及び炭酸カルシウム……50％ 鉄粉……６％ ジシアンジアミド系硬化剤及び促進剤……４％ 尚ウレタン発泡体は市販の見掛け密度0.02g/cm²、連続
気泡型、厚10mmのものを使用した。

先ずエポキシ樹脂組成物をアセトンに溶かし、その溶液
中にウレタン発泡体を浸漬し、該組成物を発泡体中に含
浸させる。含浸量は発泡体１重量部に対してエポキシ樹
脂組成物10重量部である。含浸せしめたものを瀝青質シ
ートに載置し、その複層シートをダル鋼板（厚0.8mm）
に瀝青質シートを下側にして載置する。その後150℃で2
0分加熱して瀝青質シートを鋼板に融着せしめると共
に、ウレタン発泡体中のエポキシ樹脂を硬化せしめ、ウ
レタン発泡体と瀝青質シートとの接着及びウレタン発泡
体の硬化を行った。このものの制振効果を振動リード法
にて損失係数の値で求めた。この結果を第２図に実線で
示す。但し第２図の点線は瀝青質シートだけを同じ鋼板
を制振したものである。

第２図から明らかな様に、本発明の拘束型吸音制振材の
場合は20℃から60℃にいたる広い範囲でほぼ一定の制振
効果が得られるが、瀝青質シート単独の場合温度上昇に
伴い急激に制振効果が低下している。

実施例２ 上記実施例１と同じ拘束型吸音制振材に於ける粘弾性層
の被制振材への追従性及び拘束層たる発泡体の硬化物の
吸音特性を実験により確かめた。

＜追従性試験＞ 被制振材として第３図に示すような起状のある鋼板（0.
8mm厚）を使用した。この鋼板の上に本発明拘束型吸音
制振材を載置し、150℃で20分加熱した。その様子を第
４図に示す。同図（イ）が加熱前であり、同図（ロ）が
加熱後である。この様に鋼板に起状のある場合も、粘弾
性層はよく鋼板に追従している。しかしながら拘束層た
る発泡体の硬化物はそれ自体の弾性のために起状に追従
せず、拘束層の上面は平面状になる。但し第４図中
（３）は被制振材、（４）は粘弾性層、（５）は拘束層
である。

＜吸音率測定＞ 第５図で示す実線が発泡体の硬化物の吸音性であり、破
線が音が入射方向へ反対側即ち粘弾性層側に厚10mmの空
隙があった場合の吸音性である。また一点鎖線は発泡体
硬化物がなく且つ拘束層が発泡体でない場合の吸音率で
ある。上記追従性試験の項で述べた通り、被制振材に起
状のある場合、粘弾性層と拘束層たる発泡体との間に空
隙を生ずるが、空隙が生じることにより1000Hz付近で吸
音効果が高くなることがわかる。また拘束層たる発泡体
を設けない場合、及び拘束層として発泡体を用いない場
合は明らかに吸音効果が全くないことがわかる。

〔発明の効果〕

本発明の制振材は、特定の粘弾性層の上に熱硬化性樹脂
を含振して成る軟質発泡体を積層したものであり、拘束
型制振材の利点たる広い温度範囲に亘る優れた制振効果
をそのまま具有し、且つ従来の金属板拘束の難点たる追
従性、密着性の不充分、作業性の悪さという問題点、及
び高分子樹脂拘束の難点たる拘束層側の平面性の悪さと
いう問題点を解消したものであり、それに更に吸音性を
も付加したものである。従って、被制振材への粘弾性層
の追従性、密着性が高く、拘束層が平らであり、また優
れた吸音性を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の拘束型吸音制振材の一例を示す斜視
図。 第２図は実施例１の制振材の損失係数の温度特性を示
す。但し、実線は本発明の拘束型吸音制振材を使用した
場合を、破線は瀝青質シートのみを使用した場合を示
す。 第３図は起状のある被制振材を示す斜視図。 第４図は実施例２で示した本発明拘束型吸音制振材の加
熱前（イ）、加熱後（ロ）の状態を示す断面図。 第５図は本発明拘束型吸音制振材の吸音性を測定した結
果である。但し実線は拘束層たる発泡体と粘弾性層との
間に空隙がない場合、破線は空隙が10mmある場合であ
り、また一点鎖線は発泡体がない場合である。 １……粘弾性層 ２……拘束層 ３……被制振材 ４……瀝青質シート ５……エポキシ樹脂組成物を含浸したウレタン発泡体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粘弾性層と拘束層とから成り、且つ拘束層
   が熱硬化性樹脂組成物を含浸して成る軟質発泡体の硬化
   物であることを特徴とする拘束型制振材。