JPH08267650A - 拘束型制振材 - Google Patents

拘束型制振材

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JPH08267650A JP9601495A JP9601495A JPH08267650A JP H08267650 A JPH08267650 A JP H08267650A JP 9601495 A JP9601495 A JP 9601495A JP 9601495 A JP9601495 A JP 9601495A JP H08267650 A JPH08267650 A JP H08267650A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い制振性能を発揮し、かつ容易な加工性な
らびに安価なコストを同時に実現できる拘束型制振材を
提供する。 【構成】 金属板等の剛性体１の少なくとも片面にゴム
等の高分子粘弾性層２を形成し、その粘弾性層表面に、
その粘弾性層より剛性率が大きく、かつ剛性体より小さ
い硬質被覆層３を形成する。 【効果】 剛性率の大きい硬質被覆層が剛性体と対をな
す拘束材として機能するため、結果的に拘束型制振構造
となり、高い制振性が得られる。また、剛性体に形成す
る高分子粘弾性層および硬質被覆層を一貫工程で形成で
きるので、コスト的に有利となり得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属板等の剛性体と振
動吸収性に優れた高分子粘弾性体とからなる拘束型制振
材に係るもので、特に自動車のブレーキ鳴き防止シムや
建築物の外装板への使用に適した拘束型制振材の改良に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属板と高分子粘弾性層を複合し
てなる制振材として、図１４に示すように、薄い金属板
１の片面（または両面）にゴム系、合成樹脂系の高分子
粘弾性層２を積層した構造、また、図１５に示すよう
に、２枚の金属板１の間に高分子粘弾性層２をサンドイ
ッチ状に積層した構造の制振材が知られている。
【０００３】図１４の制振材は非拘束型と呼ばれ、曲げ
振動に伴う高分子粘弾性層の「伸縮変形」で振動を吸収
するのに対し、図１５の制振材は拘束型と呼ばれ、曲げ
振動に伴う高分子粘弾性層の「剪断変形（ずり変形）」
によって振動が吸収される。
【０００４】前述したように、複合型の制振材には、基
本的に非拘束型と拘束型の２種の構造があるが、それぞ
れ一長一短がある。例えば、従来の自動車ディスクブレ
ーキの鳴き防止用シムとし、以下の制振構造体が使われ
ているが、それぞれ長所、短所がある。 ａ）ラバーコートメタルタイプ……金属板の両面にゴム
をコーティングしたもので、ブレーキパッドにバネ状の
爪で固定して用いる。ゴム粘弾性により振動を吸収し、
鳴きを軽減する。 長所……安価（素材、取り付け費用共） 短所……非拘束型（ゴムの伸縮変形で振動吸収）のた
め、振動吸収能力が低い。ゴム層が表面にあり、制動時
のピストン圧により、ゴム層が損傷を受け易い。 ｂ）制振鋼板タイプ……２枚の金属間に粘弾性層をサン
ドイッチしたもので、前記ラバーコートメタルと同様に
爪で固定して用いられる。粘弾性体により振動を吸収
し、鳴きを防止する。 長所……拘束型制振構造（粘弾性層の剪断変形）によ
り、非拘束型に比べて高い振動吸収性を発揮する。表面
が金属のため、ピストン圧による損傷を受けにくい。短
所……素材が高価。爪曲げ等の加工がしづらく、剥離す
ることもある。 ｃ）その他にも「粘着剤で接着するタイプ」、「制振鋼
板を熱硬化樹脂で接着するタイプ」等があり、いずれも
拘束型制振構造をとり、高い鳴き防止効果を有するもの
の、素材コスト、接着作業コスト共にさらに高いものと
なる。
【０００５】また、従来の防音外装板としては、以下の
制振構造体が使われているが、それぞれ長所・短所があ
る。 ａ）制振鋼板タイプ……２枚の金属間に粘弾性層をサン
ドイッチしたもので、粘弾性体により振動を吸収し、騒
音の発生を抑制する。 長所……拘束型制振構造（粘弾性体の剪断変形）によ
り、高い振動吸収効果を発現する。粘弾性層が内部にあ
るため、環境の影響を受けにくく、耐久性に優れる。 短所……素材が高価。一般に曲げ等の加工が困難で、層
間接着強度が低いと剥離を生じる場合がある。 ｂ）制振塗料タイプ……外装用金属板の片面（内側）に
制振性を有する塗料等を主として現場で吹き付けたも
の。 長所……非拘束型のため、曲げ等の加工がし易い。素材
コストは安価。 短所……非拘束型制振構造（伸縮変形で振動吸収）のた
め、振動吸収性が劣る。塗装コストが高い。品質の安定
性が低く、環境の影響を受け易い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、制振
材を用いた従来のブレーキ鳴き防止シムや防音外装板
は、性能とコスト面で相反する点が数多く見られ、それ
が実用上での大きな障害となっている。一般に制振材と
しての制振性能は拘束型制振構造を採用することで、制
振性能は飛躍的に向上させることができる。即ち、拘束
型制振構造は前述したように、２枚の剛性の高い金属板
等で高分子粘弾性体をサンドイッチ（拘束）したもの
で、振動時には高分子粘弾性体の剪断変形により、振動
エネルギーを熱エネルギーに変換し、結果的に振動を減
衰させるものであるから、非拘束型（振動体の片面に粘
弾性体を付与したタイプ）と比べた場合、１／５程度の
高分子粘弾性体厚みで同等の性能を発揮する。よって制
振性能を向上させるためには非拘束型よりもむしろ拘束
型制振構造を採用することが望ましいと言え、前記制振
鋼板を代表に多くの製品が製品化されている。しかしな
がら、拘束型（特に制振鋼板）は２枚の拘束板（金属板
等）を高分子粘弾性体を介して接着しているため、曲げ
・絞り等の加工性に劣り、仮に加工ができても内部剥離
により制振性が低下する、また素材・加工コストもかな
りの割高になるなどの欠点も有し、広く用いられていく
上での障害になっている。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、前記ブレーキ鳴き防止や防音
外装板等を含む広い技術分野への使用において、高い制
振性能を発揮し、かつ容易な加工性ならびに安価なコス
トを同時に実現できる拘束型制振材を提供することを主
たる目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による拘束型制振
材は、剛性体の少なくとも片面に、高分子粘弾性層と、
前記剛性体の剛性率より小さく、かつ前記高分子粘弾性
層の剛性率より大きい剛性率の硬質被覆層とを順次に形
成したことを要旨としている。
【０００９】前記剛性体としては、鉄、アルミニウム、
ステンレス、銅等の金属板、珪酸カルシウム板、石膏ボ
ード等の無機質ボード、フェノール樹脂、ポリイミド樹
脂等の熱硬化性樹脂板等の剛性の高い板材が挙げられ
る。
【００１０】また、前記剛性体面に形成する高分子粘弾
性層としては、天然ゴム、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ブチルゴ
ム、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等の合成
ゴム、ポリエチレン樹脂、ポリアミド等の熱硬化性樹脂
等の振動損失係数の高い素材が挙げられる。
【００１１】また、前記高分子粘弾性層に形成する硬質
被覆層には、フェノール樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド
樹脂等の熱硬化型または紫外線硬化等の高分子樹脂、ま
たは二硫化モリブデン等の金属化合物系被膜等が挙げら
れ、前記高分子粘弾性層と同様に、使用目的や要求特性
に合わせて自由な選定が可能である。前記剛性体、高分
子粘弾性層および硬質被覆層は下記表１に示すものが好
ましく、剛性率の関係は、剛性体＞硬質被覆層＞高分子
粘弾性層の関係が必要である。なお、これらの構成材料
の剛性率が温度依存性を有する場合は、使用温度範囲で
上記関係が成り立っていれば同様の効果を発現できる。
【００１２】
【表１】
【００１３】上記制振材の具体的製造方法としては、例
えば金属板の片面または両面に、溶剤に溶解したゴムを
コーティングし、加硫した後、そのゴムの表面に、それ
より剛性率が大きく、かつ前記金属板より剛性率の小さ
い熱硬化性樹脂層をコーティングし、加熱して硬化させ
ることで容易に製造することができる。この場合、一貫
工程での製造が可能であり、特に従来のコーティング工
程が、高分子粘弾性層および硬質被覆層の両コーティン
グにそのまま使用できるなど、コスト的にも有利となり
得る。
【００１４】実際の適用に際しては、例えばブレーキシ
ムであれば、剛性の高い樹脂層には、ブレーキピストン
の攻撃に耐えるだけの耐圧縮性・張り剛性をもち、かつ
耐熱度の高い熱硬化性高分子樹脂を選定すれば良い。ま
た表面の滑りがブレーキの鳴きに影響している場合に
は、滑り性の高い熱硬化性高分子樹脂を選定するか、も
しくはさらに滑り性の高い二硫化モリブデン被膜をコー
ティングすることで、起振力の軽減と拘束型制振構造に
よる高い制振効果を同時に実現できる。また建築物の外
装板であれば、金属層に表面化粧金属板を用い、剛性の
高い樹脂層には曲げ・絞り加工にも追従できる熱硬化性
高分子樹脂を選定することで可能となる。これらはあく
までも一例であり、目的に応じ、構成素材を選定するこ
とで簡易に拘束型制振構造を実現できるもので、これは
これまでコスト・加工性等がネックで利用できなかった
あらゆる分野への適用が可能で、応用範囲が広いことを
示しており、本発明のもう一つの優れた点と言える。
【００１５】
【作用】上記構成の制振材にあっては、剛性体上の高分
子粘弾性層表面に形成した、それより剛性の高い硬質被
覆層が前記剛性体と対をなす拘束材として機能するた
め、拘束板として金属板等の剛性体をさらに接着しなく
ても、結果的に拘束型制振構造となり、高い制振性が得
られる。
【００１６】また高分子粘弾性層に特に剛性率の小さい
ゴム等を選定した場合、ゴムそのものは等方性であるた
め、何れの方向にも変形し易いにもかかわらず、硬質被
覆層の存在により、圧縮力に対し、断面部からのゴムの
フローを抑制できるため、見かけの弾性率が高くなり、
その結果耐圧縮力を強化できる。また、剪断方向には拘
束力が働かないため、ゴムの弾性率をそのまま発現でき
るような異方性を実現できる。
【００１７】これは、ブレーキシムのように圧縮力に対
しては高い強度を必要とし、ローターの回転力に伴うス
ティック・スリップ現象が原因で発生する起振力の軽減
に効果的で、鳴き防止に有効となり得る。コスト的に
は、前記ラバーコートメタルタイプに対しては、同一工
程で製造可能となり、硬質被覆層に用いる材料費がアッ
プするものの、拘束構造を取ることで高分子粘弾性層の
厚さを薄くできるため、ほぼ同等のコストでの製造が可
能である。また前記制振鋼板に対しては、金属板との接
着工程が不要になるため、大幅なコスト低減ができる。
さらに、何れの場合でも制振性のみならず、加工性・耐
久性を向上させることができるため、総合的に見ても顕
著なコスト低減効果が得られる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の各種実施例を比較例と共に図
面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】実施例［１］ 本実施例は、図１に示すように、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ
Ｃ）の金属板１ａの片面にＮＢＲのゴム層２ａをコーテ
ィングにより形成してなるラバーコートメタル（ＲＣ
Ｍ）の表面に、ゴム層より剛性の高いフェノール樹脂層
３ａをコーティングにより形成し、熱処理により硬化さ
せて硬質被覆層としたものである。前記ＲＣＭは通常ブ
レーキシム材として一般に用いられている総厚さ０．５
２mmのものであって、厚さ０．４mmの冷間圧延鋼板（Ｓ
ＰＣＣ）の片面に、溶剤中に溶解したＮＢＲを０．１２
mmの厚さでコーティングした後、乾燥、加硫したものを
用いている。その後、ゴム層表面に溶液状のフェノール
樹脂をコーティング、乾燥、熱処理オーブン中で硬化さ
せ、厚さ０．１５mmの樹脂層を形成して制振材とした。
なお、ＲＣＭの製造途中（ゴム未加硫状態）で前記フェ
ノール樹脂をコーティングすることで、ゴムの加硫とフ
ェノール樹脂の硬化反応を同時に行うことができ、これ
によりゴム層とフェノール樹脂層の密着力向上と、さら
に工数の削減ならびにコスト低減が図れる。
【００２０】実施例［２］ 本実施例は、図２に示すように、金属板として化粧層を
もつカラー鋼板１ｂを用い、その片面にＮＢＲのゴム層
２ａをコーティング−乾燥−加硫処理により形成し、そ
のゴム層表面に、フェノール樹脂層３ａをコーティング
により形成し、熱処理により硬化させて硬質被覆層とし
たものである。カラー鋼板は通常、外装板として用いら
れているもので、ここでは代表的な０．２７mm厚さのも
のを使用し、ゴムは加硫後厚さ０．１２mmになるように
コーティングした。その後、ゴム層表面に溶液状フェノ
ール系熱硬化性樹脂をコーティング、乾燥、熱処理オー
ブン中で硬化させ、厚さ０．１５mmの樹脂層を形成して
制振材とした。
【００２１】実施例［３］ 本実施例は、図３に示すように、金属板１ａの両面に
０．１２mmの厚さでＮＢＲのゴム層２ａをコーティング
により形成し、一方のゴム層２ａの表面に０．１５mmの
厚さでフェノール樹脂層３ａをコーティングにより形成
したものである。
【００２２】実施例［４］ 本実施例は、図４に示すように、金属板１ａの両面に
０．１２mmの厚さでＮＢＲのゴム層２ａをコーティング
により形成し、両ゴム層の表面に０．１５mmの厚さでフ
ェノール樹脂層３ａを形成したものである。
【００２３】実施例［５］ 本実施例は、図５に示すように、金属板１ａの両面に
０．１２mmの厚さでＮＢＲのゴム層２ａをコーティング
により形成し、ゴム加硫後に一方のゴム層の表面に０．
０５mmの厚さで二硫化モリブデン層３ｂをコーティング
により形成したものである。
【００２４】実施例［６］ 本実施例は、図６に示すように、金属板１ａの両面に
０．１２mmの厚さでＮＢＲのゴム層２ａをコーティング
により形成し、一方のゴム層２ａの表面に０．１５mmの
厚さでフェノール樹脂層３ａをコーティングにより形成
し、他方のゴム層２ａの表面に０．０５mm厚さで二硫化
モリブデン層３ｂをコーティングにより形成したもので
ある。
【００２５】実施例［７］ 本実施例は、図７に示すように、金属板１ａの片面に
０．１２mmの厚さでＮＢＲのゴム層２ａをコーティング
により形成し、他方の金属面に０．１２mmの厚さでアク
リルゴム層２ｂをコーティングにより形成し、前記ゴム
層２ａの表面に０．１５mmの厚さでフェノール樹脂層３
ａをコーティングにより形成して硬質被覆層となし、さ
らにゴム層２ｂの表面にポリイミド樹脂３ｃをコーティ
ングにより形成して硬質被覆層としたものである。
【００２６】比較例［１］ 本比較例は、図８に示すように、金属板１ａの両面にゴ
ム層２ａをコーティングにより形成したもので、通常ブ
レーキシム材として一般に用いられている総厚さ０．６
４mmのものである。
【００２７】比較例［２］ 本比較例は、金属板として化粧層をもつカラー鋼板１ｂ
を用い、一般に用いられている熱可塑性樹脂フィルム４
を前記２枚のカラー鋼板の間に接着により挟み込んで形
成した制振鋼板である。ここでは熱可塑性樹脂フィルム
として厚さ６５μｍのポレエチレン樹脂を用い、カラー
鋼板は厚さ０．２７mmのものを使用した。製法として
は、１枚目のカラー鋼板上にポリエチレン樹脂フィルム
をシワがよらないように引張り力をかけた状態で固定
し、さらに２枚目を重ねた後、熱プレスにより熱と圧力
をかけて接着した。
【００２８】比較例［３］ ＪＩＳ Ｇ３３１２に相当する化粧層をもつ厚さ０．２
７mmのカラー鋼板１ｂを用いた。
【００２９】図１１のグラフに、実施例［３］の制振特
性を比較例［１］と対比して示す。制振特性は振動減衰
の速さを示す指標として損失係数ηを用い、測定温度に
対する依存性とレベルの高さで評価した。また、損失係
数の測定は機械的インピーダンス法により行った。上記
グラフに示すように、実施例［１］の制振材によれば、
ゴム層表面に熱硬化性樹脂をコーティングにより形成す
ることで、従来品に比べて飛躍的に制振特性が向上する
ことが認められた。これは熱硬化樹脂層が拘束層として
働いているためである。そのため、従来のＲＣＭと変わ
らないコストでより高い制振特性を得ることができる。
【００３０】図１２のグラフに、実施例［２］の制振特
性を比較例［２］，［３］と対比して示す。このグラフ
に示すように、実施例［２］の制振材によれば、一般の
カラー鋼板に比べて飛躍的に制振特性を向上させること
ができ、また制振鋼板に対しては、若干のピークレベル
が低いものの、温度依存性が小さく、広い温度領域での
使用が可能であることが認められた。
【００３１】図１３のグラフに、実施例［５］の制振特
性を比較例［１］と対比して示す。また、下記表２に、
実施例［５］の表面物性を比較例［１］と対比して示
す。
【００３２】
【表２】
【００３３】上記表２に示すように、実施例［３］によ
れば、制振特性の向上もさることながら、表面硬度の向
上、摩擦係数の低下を同時に実現できるため、特に自動
車ディスクブレーキのブレーキピストンの圧縮力には強
く、また滑り易いため振動発生の原因とされているステ
ィック・スリップが起き難い等、多くの特性を満足でき
ることも確認された。
【００３４】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明による制
振材は、下記のような効果が得られる。 （１）圧縮力に強く、高分子粘弾性層のはみ出し等がな
いため、苛酷な使用環境下に耐えられる。 （２）金属板等の剛性体と剛性の高い硬質被覆層の間に
通常の高分子粘弾性層が挟み込まれた構造となるため、
剪断変形による高い制振効果が得られる。 （３）通常の拘束型制振材（２枚の金属板間に高分子粘
弾性層が挟み込まれたもの）では、剛性体としての２枚
の金属板が互いに突っ張るため、曲げ、絞り等の加工性
に難があるのに対し、剛性の高い硬質被覆層を用いたも
のは、加工がし易い。 （４）特に二硫化モリブデンを硬質被覆層としたもの
は、制振特性の向上と共に制振材の表面硬度の向上、摩
擦係数の低下を同時に実現できるので、ブレーキピスト
ンの圧縮力に対して強く、また滑り易いため振動発生の
原因とされているスティック・スリップが起き難い等、
多くの特性を同時に満足させることができる。 （５）剛性体表面に高分子粘弾性層および硬質被覆層を
一貫工程で形成できるので、コスト的にも有利となり得
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す制振材の模式的構成図
である。
【図２】本発明の他の実施例を示す制振材の模式的構成
図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す制振材の模式的構成
図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す制振材の模式的構成
図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す制振材の模式的構成
図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す制振材の模式的構成
図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す制振材の模式的構成
図である。
【図８】比較例として示した制振材の模式的構成図であ
る。
【図９】比較例として示した他の制振材の模式的構成図
である。
【図１０】比較例として示した他の制振材の模式的構成
図である。
【図１１】制振材の制振特性を示すグラフである。
【図１２】制振材の制振特性を示すグラフである。
【図１３】制振材の制振特性を示すグラフである。
【図１４】従来の非拘束型制振材の模式的構成図であ
る。
【図１５】従来の拘束型制振材の模式的構成図である。
【符号の説明】
１ａ 冷間圧延鋼板の金属板 １ｂ カラー鋼板 ２ａ ＮＢＲのゴム層（高分子粘弾性層） ２ｂ アクリルゴム層（高分子粘弾性層） ３ａ フェノール樹脂層（硬質被覆層） ３ｂ 二硫化モリブデン層（硬質被覆層） ３ｃ ポリイミド樹脂層（硬質被覆層） ４ 熱可塑性樹脂フィルム

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 剛性体の少なくとも片面に、高分子粘弾
    性層と、前記剛性体の剛性率より小さく、かつ前記高分
    子粘弾性層の剛性率より大きい剛性率の硬質被覆層を順
    次に形成したことを特徴とする拘束型制振材。
  2. 【請求項２】 前記剛性体の表裏両面に形成する前記高
    分子粘弾性層および硬質被覆層がそれぞれ異なった剛性
    率を有している請求項１に記載の拘束型制振材。
  3. 【請求項３】 前記高分子粘弾性層を形成した前記剛性
    体が、ゴム被覆金属板であって、この片面または両面に
    硬質被覆層を形成した請求項１〜２に記載の拘束型制振
    材。
  4. 【請求項４】 前記剛性体の剛性率が１×１０8〜２×
    １０11Ｎ／ｍ2、高分子粘弾性層の剛性率が１×１０3〜
    １×１０9Ｎ／ｍ2、硬質被覆層の剛性率が１×１０7〜
    ２×１０10Ｎ／ｍ2である請求項１〜３に記載の拘束型
    制振材。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４に記載のブレーキシム用拘
    束型制振材。
  6. 【請求項６】 前記剛性体が化粧金属板である請求項１
    〜４に記載の防音外装建材用拘束型制振材。
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