JPH11221876A - 温間成形性に優れたサンドイッチ型樹脂複合制振アルミニウム板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の制振鋼板製のオイルパンやエンジンヘ
ッドカバーを軽量化するのに、表皮材にアルミニウムを
用いることが考えられるが、アルミニウム板を鋼板レベ
ルまで深絞りするには温間成形を行う必要がある。しか
し、従来の制振樹脂では樹脂のはみ出しやフランジシワ
が大きく、制振板の温間成形の実用化は困難であった。 【解決手段】 温間成形温度である180 〜300 ℃での弾
性率が少なくとも0.5MPa以上であり、かつ、樹脂層の厚
みが100 μm 以下である熱硬化型樹脂を中間樹脂層とす
る制振アルミニウム板を用いることによって、温間成形
時の樹脂はみ出しやフランジシワの発生が抑制でき、制
振アルミニウム板による深絞り成形品の加工が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚の金属板の間
に樹脂層を積層してなるサンドイッチ型樹脂複合制振金
属板に関する。本発明による成形品としては、オイルパ
ン、エンジンカバー、エンジンルーム遮蔽 板、ダッシ
ュパネル、フロアパネル、ギアカバー、チェーンカバ
ー、マフラーカバー、マフラー、フロアハウジング等の
自動車、二輪車、農耕機等の部品や、モーターカバー、
コンプレッサーカバー、エバポレーター、カバー等の冷
凍温度調節機器部品や、携帯型カセットテープレコーダ
ーおよびＣＤ、コンピューターケース、ハードディスク
ケース、スピーカーフレーム等の音響電子部品、およ
び、チェーンソーカバー、発電機カバー、草刈機カバー
等の野外部品等が挙げられ、このような成形部品におい
て、軽量化対策と騒音対策を同時に満足させる場合に好
適である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トラックのオイルパン等の自
動車部品に対して車外騒音低減を目的として制振鋼板が
用いられている。サンドイッチ型樹脂複合制振アルミニ
ウム板に関しては、自動車、車両、建材等の用途に対し
て、従来からいくつかの提案がなされている。例えば、
アルミニウム等の金属板を両外層とし、中間層にポリエ
チレン系共重合体等の樹脂と、好ましくは格子間隔が２
〜10mmの金属ネット、および、必要に応じて炭酸カルシ
ウム等の充填剤を積層した電気溶接が可能な金属と樹脂
のサンドイッチ積層板（特開昭58−132550）や、表皮金
属層にアルミニウム板またはアルミニウム合金板を用
い、合成樹脂を中間樹脂層とする制振材料において、中
間樹脂層中に亜鉛合金粒子やセラミックス粒子などの樹
脂より熱変形し難い粒子を含有させることによりアルミ
ニウム板間の隙間が保持された制振性が損なわれない制
振材料（特開平３−79340)や、片側のアルミニウム板が
耐食性に優れる純アルミニウム系材料で他方が強度に優
れる高力系のアルミニウム合金材料で構成され、純アル
ミニウム系材の板厚に対し、アルミニウム合金系材の板
厚を１〜10倍とし、中間樹脂層を熱可塑性粘着性樹脂で
構成したアルミニウム製防音、防振板（特開平３−1381
40）等が提案されている。

【０００３】一方、温間成形は、車体重量の軽量化のた
めにトラックや乗用車のオイルパンをアルミニウム板化
する際に、深絞り性を向上させる手法として注目されて
いる。温間成形用の制振複合アルミニウム材として提案
されている例としては、表皮アルミニウム材の成分を規
定して250 ℃の温間において40％以上の伸び率発現する
ようにし、中間樹脂層にガラス転移温度が０℃以上90℃
以下の樹脂を用いた温間成形用制振複合アルミニウム材
（特開平３−236951）などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の制振鋼板では、
鋼板以上の軽量化と低騒音化を同時に満足させることは
困難であり、表皮材としては、鋼板以上に軽量なアルミ
ニウム板が適している。しかしながら、特開昭58−1325
50、特開平３−79340 、特開平３−138140等に示される
上記従来のサンドイッチ型樹脂複合制振アルミニウム板
は、深絞り成形に関して十分な検討がなされておらず、
さらに、温間成形性に関しては一切考慮がなされていな
いため、高温時の樹脂のはみ出しや成形不良が避けられ
ない。

【０００５】また、特開平３−236951に示される温間成
形用制振複合アルミニウム材は、温間での表皮アルミニ
ウム材の伸びを向上させ深絞り性を向上させることを狙
ったものであるが、中間樹脂層に関しては、ガラス転移
温度の範囲のみを規定しただけであり、実際には温間プ
レス中に樹脂が流動状態になり、はみ出しやシワ発生が
大きくなるなど、実用上かなりの困難を伴うものであ
る。

【０００６】本発明は、上記従来の発明では解決され得
なかった、サンドイッチ型樹脂複合制振アルミニウム板
の温間成形による深絞り性の改善を行うことを目的とし
て、樹脂の流動はみ出しがなく、しかもシワ発生の少な
い良好な成形性を実現し得るサンドイッチ型樹脂複合制
振アルミニウム板を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決するため鋭意検討を行った結果、サンドイッチ
型樹脂複合制振アルミニウム板の中間樹脂層の最適化を
行うことによりサンドイッチ型樹脂複合制振アルミニウ
ム板の温間成形が可能となることを見出し、オイルパン
等の深絞り成形部品に対してサンドイッチ型樹脂複合制
振アルミニウム板を適用させることに成功したものであ
る。

【０００８】すなわち、本発明の要旨は、（１）表裏層
がアルミニウム板および／またはアルミニウム合金板で
あり、中間層が制振樹脂層である制振板において、中間
樹脂層が、温間成形温度である180〜300 ℃の弾性率が
少なくとも0.5MPa以上であり、かつ、樹脂層の厚みが10
0 μm 以下である熱硬化型樹脂であることを特徴とする
温間成形性に優れたサンドイッチ型樹脂複合制振アルミ
ニウム板、（２）前記表裏金属板の少なくとも制振樹脂
層との接触面にクロメート処理を施したことを特徴とす
る第１項記載の温間成形性に優れたサンドイッチ型樹脂
複合制振アルミニウム板、（３）前記制振樹脂層の主成
分が非晶質ポリエステルとエポキシ樹脂からなる熱硬化
型樹脂であることを特徴とする第１項ないし第２項のい
ずれか１項に記載の温間成形性に優れたサンドイッチ型
樹脂複合制振アルミニウム板、である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。サンドイッチ型樹脂複合制振金属板を製造
する方法としては、表裏金属板を加熱炉あるいは加熱ロ
ール等で加熱し、表裏金属板間に熱可塑性樹脂のフィル
ムを挿入圧着することにより熱融着させる方法と、塗料
タイプの樹脂を表裏鋼板の樹脂接着面側にロールコータ
ーやナイフエッヂコーター、カーテンフローコーター等
によって塗布し乾燥炉等を通して溶剤を揮発させた後、
加熱圧着する方法がある。一般に前者をフィルムタイ
プ、後者を塗布タイプと呼んで区別している。

【００１０】フィルムタイプと塗布タイプの大きな違い
は、フィルムタイプは熱可塑性樹脂でないと樹脂フィル
ムが融着しないので、熱硬化性樹脂は使えないのに対
し、塗布タイプは架橋剤を添加した、いわゆる熱硬化性
樹脂でも乾燥温度と圧着温度および架橋剤の量等をコン
トロールすることによりゲル化することなく熱可塑性樹
脂と同様に良好な密着性を得ることができる点で異な
る。本発明の温間成形性に優れたサンドイッチ型樹脂複
合制振アルミニウム板は、主に上記塗布タイプの製造方
法によって製造されるものである。

【００１１】次に温間成形法について述べる。温間成形
法とは、プレスの金型の温度を制御することにより、材
料の変形抵抗が下げると同時に伸びが増すことを利用し
てプレス成形を行うものである。アルミニウム板材の温
間成形方法を具体的に述べると、ダイスおよびブランク
ホルダー温度を180 ℃以上300 ℃以下としたダイスとブ
ランクホルダー間にアルミニウム板材を全周加圧して挟
み、一定時間保持した後ダイスとブランクホルダー温度
より20〜250 ℃低い温度としたポンチによりプレス加工
するものである。

【００１２】板材を高温のダイスおよびブランクホルダ
ー間で全周加圧して挟み一定時間保持するのは、アルミ
ニウム材を高温として耐力の低下と伸びの向上を計るた
めである。ちなみに、200 ℃で室温の２倍以上の伸び率
を発生するので、複雑形状の成形が可能となる。成形温
度が300 ℃を超えると連続成形性、カジリ、焼き付きを
発生し、生産の安定性が得られず、また潤滑油が変質し
洗浄不能となるので好ましくない。

【００１３】ポンチ部をダイスおよびブランクホルダー
温度よりも低温にするのは、低い温度としたポンチ肩Ｒ
部の材料強度と、高温としたダイスおよびブランクホル
ダーによって挟んだフランジ部分の変形応力との差を確
保するためで、ポンチ温度がダイスおよびブランクホル
ダー温度より20℃以上低ければ必要な応力差を得ること
ができる。

【００１４】本発明のサンドイッチ型樹脂複合制振アル
ミニウム板の表皮材に用いられるアルミニウム材は、特
に限定されるものではないが、好ましくは、特開平３−
236951に示されるような温間成形に適した成分範囲内に
ある方が良い。

【００１５】次に本発明のサンドイッチ型樹脂複合制振
アルミニウム板の中間樹脂層に関して述べる。発明者ら
の検討結果によれば、サンドイッチ型樹脂複合制振アル
ミニウム板の中間樹脂層が熱可塑性のものだと、温間成
形の際、樹脂が端部からはみ出し、金型を汚すため、連
続的な成形が不可能となることが分っている。また、高
温になると樹脂が柔らかくなりすぎるため、表裏アルミ
ニウム板が樹脂層でずれてしまい、表皮アルミニウム板
のシワ押え部に多数の深いシワが発生することが分っ
た。シワの高さが高い場合、板の流入抵抗が増大してし
まい、ポンチ部の壁で破断することもある。このような
欠点を解決すべく、検討を行った結果、中間樹脂層が熱
硬化型樹脂ならば、金型温度が高温になっても樹脂のは
み出しは、ほとんど起らなくなることを見出した。

【００１６】さらに、深絞り性に関して検討を行った結
果、樹脂の弾性率が成形温度である180 〜 300℃付近に
おいて、0.5MPa以上あり、かつ、樹脂厚が100 μm 以下
でないとフランジ部のシワが発生し易くなることを見出
したものである。樹脂の弾性率がアルミニウムの温間成
形温度である180 〜300 で0.5 ＭPa未満だと表裏表皮ア
ルミニウム板のずれが大きくなり、フランジ部でのシワ
高さが大きくなるため好ましくない。また、樹脂厚に関
しても、100 μm を超えるとシワ高さが大きくなり、好
ましくない。

【００１７】制振樹脂厚みの下限については特に限定さ
れるものではなく、用途に応じて適宜決められれば良い
が、20μm 以下では十分な接着強度が発揮されないため
好ましくない。制振樹脂層の樹脂は特に限定されない
が、主成分として非晶質ポリエステル樹脂が耐熱性が高
く、かつ、制振性も高いので、最も好ましい。制振性能
が最大となる温度は、樹脂のガラス転移点温度によって
決るが、非晶質ポリエステル樹脂の選択に当っては、所
望される制振性の温度ピークになるよう適宜最適なガラ
ス転移点温度を持つ樹脂を選択すれば良い。

【００１８】非晶質ポリエステル樹脂の架橋剤としては
エポキシ樹脂と酸無水物（あるいは、末端をカルボン酸
変性した非晶質ポリエステルとエポキシ樹脂の反応でも
良い) 、イソシアナート化合物、 あるいはメラミン系化
合物などがあるが、樹脂の乾燥・圧着工程で架橋速度を
コントロールしやすく、かつ、耐熱性に優れる点で、エ
ポキシ樹脂と酸無水物（あるいは、末端をカルボン酸変
性した非晶質ポリエステルとエポキシ樹脂の反応でも良
い) の架橋系が最も好ましい。

【００１９】また、接着性を向上安定化させる目的で樹
脂中に炭酸カルシウム、タルク、マイカなどの無機フィ
ラーを適宜添加しても良い。さらに、上記樹脂中に電気
抵抗溶接性を付与することを目的として導電性固体物質
を配合することもできる。導電性固体物質の例として
は、ステンレス、ニッケル、鉄、銅、亜鉛、すず、黄銅
などの金属を粉末状、フレーク状、ファイバー状、ワイ
ヤー状などに加工した金属物質や、カーボンブラック、
グラファイト、カーボンファイバーなどの導電性炭素物
質などを挙げることができる。

【００２０】乾燥圧着工程では、製造後の樹脂層のゲル
分率が50％以上になるように温度制御するのがより好ま
しい。ゲル分率が50％未満だと温間成形時に樹脂がはみ
出す場合があるので好ましくない。硬化反応速度を上げ
る目的で種々の触媒を添加しても良い。また、樹脂密着
性を安定させる目的で、表皮アルミニウム板の樹脂接着
面側の表面にクロメート処理あるいはシランカップリン
グ剤処理を施すと、鋼板との界面の密着強度が安定する
ので良い。以上詳述したように、本発明のサンドイッチ
型樹脂複合制振アルミニウム板は、温間成形によって、
従来、不可能であったアルミニウム板の深絞り成形と、
アルミニウム板製成形部品の低騒音化を同時に達成でき
るものである。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。本実施例において使用したサンドイッチ型樹脂複合
制振金属板の製造方法は以下の通りである。 樹脂塗布：溶剤希釈された樹脂をバーコーターを用い
て片側のアルミニウム板の接着面に塗布する。 溶剤乾燥：乾燥炉で溶剤を完全に揮発させる（板温約
170 ℃、乾燥時間約１〜２分) 。この時、もう一方の金
属板も同じ炉内で加熱しておき、乾燥終了と同時に貼り
合わせられるようにしておく。 圧着：樹脂塗布した金属板と他方の金属板を乾燥炉か
ら取出したら、速やかに加熱ロール（約200 ℃）によっ
て圧着する。 冷却：圧着後空冷によって板温度を室温まで冷却す
る。

【００２２】以下に温間成形性の評価方法について述べ
る。成形試験は第１図に示した装置を使用し、ダイス
(2) 、ブランクホルダー(4)の温度は250 ℃とし、サン
ドイッチ型樹脂複合制振アルミニウム板ブランク260×1
70mm を挟んで１分間保持後、100 ℃としたポンチ(3)
により速度100mm/分で成形した。潤滑剤はカーボン数Ｃ
＝16のアルキル基よりなる脂肪酸のカリウム石鹸であっ
て水に対する溶解度が20％に達する温度が50℃未満のも
の５〜20％および粒度3.0 μm の二硫化モリブデン粉末
５％を水に含有させた潤滑油を使用した。尚、図中５は
発熱体であり、６は熱伝対（温度測定）である。

【００２３】第１表に、作製したサンドイッチ型樹脂複
合制振アルミニウム板に使用した樹脂とその特性および
樹脂厚を示した。表皮材として250 ℃での伸び率が68％
である、板厚0.5mm のアルミニウム板の（成分： Mg=4.
4[%]、Fe=0.03[%]、Si=0.03[%]、Ti=0.01[%]、B=6[pp
m]、Be=8[ppm] 、Al＝残部）、樹脂接着面側の表面に塗
布型クロメートを塗布し、120 ℃の乾燥炉で１分間加熱
乾燥したものを用いた。

【００２４】ガラス転移点温度は、示差熱分析装置によ
って測定した値を記した。ゲル分率は、圧着後の制振ア
ルミニウム板を剥離させ、片側にフィルムが残っている
部分を25×50mmに切断し、メチルエチルケトン(MEK) の
液に３分間浸漬乾燥した後の樹脂の残留分の比率を、ME
K 浸漬前後のサンプルの重量を測定することによって求
めた。

【００２５】樹脂弾性率は、強制振動型の動的弾性率を
用いて樹脂の300 ℃における弾性率を測定した。樹脂フ
ィルムは作製した制振アルミニウム板を５％塩酸中に１
２時間浸漬させ表皮アルミニウム板を溶かし、残ったフ
ィルムを乾燥させたものを用いた。熱可塑性樹脂である
９〜12は300 ℃では流動してしまうため測定不能であっ
た。用いた樹脂の分子量は、いずれも数平均分子量で約
20000 〜30000 のものである。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１の制振アルミニウム板を用いて温間成
形した結果を表２に示す。実施例１〜実施例７の本発明
の範囲内にあるサンドイッチ型樹脂複合制振アルミニウ
ム板は、いずれも最大深さである60mmまで成形すること
ができ、かつ、フランジ部のシワ高さが低く、しかも、
端部からの樹脂のはみ出しが実質的に問題ないので、温
間成形用のサンドイッチ型樹脂複合制振アルミニウム板
として優れていると言える。

【００２８】比較例１は、樹脂番号４の樹脂厚が100 μ
m 超のものであるが、フランジ面のシワ高さが高くなっ
ている。比較例２〜５は、熱可塑性樹脂を使用したもの
であるが、いずれも樹脂のはみ出し量が多く、シワ高さ
が高くなっている。また、シワ高さが高いため、材料流
入が阻害され最大高さまで成形する前に壁部で表皮が破
断してしまった。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
軽量性と制振性が必要で、かつ、複雑な形状を有する部
品を容易に成形すること可能であり、工業的に極めて重
要な発明であると言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダブルシンク温間プレス成形法を表す模式図で
ある。

【符号の説明】

１ サンドイッチ型樹脂複合制振アルミニウム板 ２ ダイス ３ ポンチ ４ ブランクホルダー ５ 発熱体 ６ 熱伝対（温度測定)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 正勝 埼玉県深谷市上野台1351番地 スカイアル ミニウム株式会社技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表裏層がアルミニウム板および／または
   アルミニウム合金板であり、中間層が制振樹脂層である
   制振板において、中間樹脂層が、温間成形温度である18
   0 〜300 ℃の弾性率が少なくとも0.5MPa以上であり、か
   つ、樹脂層の厚みが100 μm 以下である熱硬化型樹脂で
   あることを特徴とする温間成形性に優れたサンドイッチ
   型樹脂複合制振アルミニウム板。
2. 【請求項２】 前記表裏金属板の少なくとも制振樹脂層
   との接触面にクロメート処理を施したことを特徴とする
   請求項１に記載の温間成形性に優れたサンドイッチ型樹
   脂複合制振アルミニウム板。
3. 【請求項３】 前記制振樹脂層の主成分が非晶質ポリエ
   ステルとエポキシ樹脂からなる熱硬化型樹脂であること
   を特徴とする請求項１と請求項２のいずれか１項に記載
   の温間成形性に優れたサンドイッチ型樹脂複合制振アル
   ミニウム板。