JPS5912497A - 制振方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、制振方法、特に自動車車体のような連続的な
振動入力のある発音部に用いて騒音低減効果の高い制振
方法に関する。

自動車等のように連続的な振動入力のあるものに対して
は、いわゆる粘弾性物質が振動による力学的エネルギー
を内部発熱によって熱エネルギーへ変換、散逸せしめる
ことによりパネル等の振動を減衰させ、騒音の発生を低
減させるという割振処理が行われており、自動車の他に
も鉄道車両、航空機等の輸送機器、ホッパ、粉砕機等の
産業機器、建材、橋梁等の建築物等にも広く応用されて
いる。

このように、粘弾性物質の特性を利用し、構造体の振動
を減衰し、騒音発生を低減する材料を制振材と称するが
、割振材は、作用機構の点から、つぎ０２種に大別でき
る。すなわち、その第一は粘弾性物質の伸縮変形による
内部発熱を利用して被制振体の振動減衰をはかる単層型
制振材で、第二は、粘弾性物質を比較的高い弾性率をも
つ拘束層で挾み付けることにより剪断変形を生じさせる
ことにより同様に振動減衰をはかる積層型制振材である
。

第一の学層型制振材としては、自動車車体パネルの制振
材として広く用いられている熱融着アスファルトシート
がよく知られている。−例としてアスファルト３５重量
部、未加硫天然ゴム５重置部、アスベスト１０重量部お
よびタルク、炭酸カルシウム、産業廃棄物焼却灰等の無
機充填剤５０重量部をニーダ、練りロール等を用いて混
練りし、所定の厚さにシート化したもので、常温では全
く流動性を示さない固体のシートで、これを自動車製造
工程中に割振処理すべきパネル体上に静置し、熱硬化１
生樹脂塗刺の焼付けに加えられる温度を利用して、当該
パネル上へ融着せしめて制振処理を行なっている。

第二の積層型制振材としては、粘弾性物質として、例え
ばアルキル基の炭素数が４〜１０のアルキルアクリレー
ト、低級アルキルアクリレート、低級アルキルメタクリ
レート、酢酸ビニル等を共重合して得られるアクリレー
ト系粘着性組成物、天然ゴム、スチレン−ブタジェンゴ
ム、ブチルゴム、加硫戻しした再生ゴム等の１種または
２種以上に粘着付与剤、ゴム軟化剤、充填剤等を配合し
て得られる未加硫ゴム組成物を用い、これを拘束層とし
て機能するアルミニウム等の金属薄板にＯ１〜３市の厚
さに塗布あるいは積層し、これを制振処理すべきパネル
体上へ粘着せしめる制振材がある。

しかしながら、このような積層型割振材を用いだ制振方
法では、単層型制振材を用いる第一の制振方法に比較し
て軽量の制振材で高い振動減衰能力を有するものの、拘
束層材として比較的高い弾性率を有する材料、例えばア
ルミニウム板、鉄板等の金属板を使用せざるを得なかっ
たため、自動車車体のように、複雑な表面形状からなる
被制振体に対しては事実上実用化することができず、僅
かにルーフパネルのような緩やかな曲面によって構成さ
れる比較的単純形状の部位に対し、部分的に利用されて
いるだけである。

しかるに、このような従来の制振方法にあっては、制振
材層が厚く、すなわち重量が大でなければ、振動減衰性
能の低い単量型割振材または振動減衰性能は比較的高い
が、軽量の積層型割振材の一方のみまたは双方を別々に
用いる方法となっていたため、単量型制振材にたよると
重量がかさみ、自動車のように軽量化が望せれる対象物
には不利であった。また、積層型制振材は拘束層として
金属を用いようが、あるいは硬化性樹脂組成物を用いよ
うが、制振材の価格が幣層型のものより高くなり、軽量
で高い減衰性能を発揮することだけが利点であるにすぎ
ないという問題点があった。

ここで、構造体の振動を減衰し、発生する騒音の低減手
段として制振方法を検討し、通常損失係数で表わされる
振動の減衰性能によってのみ決定すべきでないことに着
目した。すなわち、ノ（ネル等の構造体への振動入力が
単発的なものであれば減衰性能の高い制振材を用いるこ
とがそのまま騒音の低減に結びつくことは周知のとおり
であるが、特に自動車の車体）くネルのように、エンジ
ンの振動、走行中の路面からの振動というような連続的
に不定周波数の振動入力を余儀なくされている構造体に
制振処理を施すときは、減衰性能の高い割振材を選んで
も必ずしも最良の結果を与えないことがあるのはよく知
られていることである。

その理由としては、構造体の振動が音となって人の耳に
達する機構の複雑な要因が重なり合うため明確にしにく
いところであるが、本発明者らが一定面積当りの質量が
ある程度大きくないと、用いる制振材の振動減衰性能が
いかに高くとも最終的な騒音低減効果は小さいことに着
目するに至った。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、被割振体上に密着された粘弾性層および拘束層
よりなる積層型制振材の拘束層の表面に、実質的に均一
な質量分布を有するシート状物を密着することを特徴と
する制振方法である。

本発明者らの知見によれば、拘束層材としては、必ずし
も金属板が有するまでの高い弾性率がなくても充分高い
振動減衰性能を発揮し得ることを見出しだ。すなわち、
無機質充填硬化性樹脂組成物のシートであって、弾性率
がｓｏｏｋｇ／−以上あれば、これを拘束層として、例
えばアルミニウム薄板を拘束層としたものと同等以上の
振動減衰性能を得ることができた。また、樹脂組成物と
して熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂を選び、充填剤
の種類および配合量を適切に選定することにより硬化の
だめの加熱によりいったん軟化する特性が拘束層材に付
与されて結果的に複雑な表面形状を有するパネル体等も
積層型割振材によって容易に制振処理できることを見出
したのである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。すなわち、第
１図に示すように、被制振体１であるパネル体の片面に
は、粘弾性層２および拘束層３よりなる積層型制振材４
が施されて、制振処理されている。この積層型制振材４
の拘束層３の表面には、実質的に均一な質量分布を有す
るシート状物５が密着されて制振処理が施されている。

粘弾性層２としては、前述のアクリレート系組成物や未
加硫ゴム組成物等が用いられ、また拘束層３としては、
アルミニウム、鉄、銅等の金属薄板や無機充填剤配合の
硬化性樹脂組成物よりなる比較的弾性率の高いものも適
当な材質である。特に拘束層材として、高温で液状のエ
ポキシ樹脂（例えば、油化シェルエポキシ株式会社製、
エピコート８２８）に硬化剤（例えば、橋本化成株式会
社製、ＢＦ３４００　）を適計配合し、樹脂１００重量
部に対しタルクや繊維長５　ｍｍ未満のガラス繊維等の
無機充填剤２００〜３２５重量部配合した熱硬化性樹脂
組成物のシートは、被制振体１が複雑な表面形状からな
るパネル体である場合に、加熱硬化の際、いったん軟化
して被制振体１の表面形状へ自動により自動的に追随す
る特色を発揮することから、特に好ましい拘束層材であ
る。

均一質量分布シート状物５としては、鉄、鉛等の金属板
あるいはゴム板も当然用いることができるが、拘束層材
と同様の観点から、少なくとも一時的には軟化して構造
体の表面形状への自重により追随できるものがより好ま
しい材質である。また、均一質量分布シート状物５は、
拘束層３と実質的に全面にわたって密着しないと防振効
果が小さいことから、接着剤を用いて密着させる必要が
あるが、ホットメルト接着剤として知られるポリアミド
系、ポリウレタン系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系
、変性ポリエチレン系等の合成樹脂に、鉄粉、銅粉、タ
ルク、バライタ等の高比重充填剤を配合して比重を増加
したシート状物を用いることは、別途接着剤を要しない
ことか−ち有利である。また、均一質量分布シート材料
としては、さきに単層型制振材として挙げた熱融着性ア
スファルトシートは、比重が１．５以上と充分大きく、
また価格も他の合成樹脂系ホットメルト材とは比較にな
らぬほど安価であるから、特に好ましい材料である。し
かして、この均−質量分布・シート状物の比重は好まし
くは１４以上である。これは１４未満では制振材層の厚
さがいたずらに厚くなり、不利となるからである。

つぎに、本発明の効果を示す実験例を挙げる。

実施例１ 第１表に示す組成を有する厚さ０．５　ｙ１７１のフ゛
チルゴム系粘弾性層、第２表に示す組成を有する厚さ１
關のエポキシ樹脂系拘束層および第３表に示す組成を有
する厚さ１８朋のアスファルトシートを順に重ね、これ
を厚さ０．８　ｍｍの鋼板上へ載置したのち、１４０℃
で５０分間加熱して拘束層の硬化および各層間の密着を
はかった。各層の１ｄ当りの重量は、粘弾性層７２０ｆ
ｌ、拘束層１，９００ｇおよびアスファルトシート２，
６００ｇであり、制振相系全体で５，２２０．！？であ
った。

第　　　１　　　表 成　　分　　　　　　　　　　　重量部ブチルゴム（Ａ
ＩＤ≠１０．エッソ社製）　　　　１００炭酸カルシウ
ム（水沢化学株式会社製）　　　　２５０ホワイトカー
ボン　　　　　　　　　　　　　　　　　５０カーボン
ブラツク　　　　　　　　　　　　　　　　　　３以上
をロール混練りしたのち、シート化した。

第　　　２　　　表 成　　分　　　　　　　　　　　重量部エポキシ樹脂（
エピコート８２８）　　　　　　　　　１００硬化剤（
ＢＦ３ＭＥＡ　）　　　　　　　　　　　ｓタルク　　
　　　　　　　　２３０ グラスフアイバー（中心繊維長１５０μｍ）　　　　　
３０以」二をニーダで混練りしたのち、シート化した。

第３表 成　　分　　　　　　　　　　重量部 アスファルト　　　　　　　　　　　　１００再　生　
　ゴ　　ム　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１５タ　　　ル　　　　り　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１１５アスベス　ト　　　　
　　　　　　　　３０以上をニーダで溶融混合したのち
、シート化した。

前記制振処理を施した鋼板を７０ｍ、の【」字鋼フレー
ムへ周辺を固定して取付け、５ＤＲＣ社の振動解析装置
を用い、室温下でインパルスハンマー加振方法により振
動解析した。なお、試験パネルの寸法は、５００ｇＸ　
５００ｍｍの正方形とした。パネル中央部における周波
数特性は、第２図の曲線Ａを示した。曲線Ａで、共振点
における振動系の損失係数は、−次共振点で０．２５　
、四次共振点で０２８を示した。

比較例Ｉ 割振材として、厚さ３．６龍のアスファルトシート（「
メルシート」、日本特殊塗料株式会社製）を用い、実施
例１と同様に厚さ０．８　ｍｍの鋼板上に載置し、１４
０℃で５０分間加熱して割振材を熱融着しだ。なお、制
振材１ｄ当りの重量は６，０７０ｇであった。実施例と
同様に振動解析を行なった結果を第２図に曲線Ｂとして
示した。曲線、Ｂで、共振点における振動系の損失係数
は、−次共振点で０，１８、四次共振点で０．２４を示
した。

これは、実施例に比較すると、やや小さい値であるから
、単層型制振材は、重量が大きいわりには振動減衰性能
が低いことを裏付けるものである。

比較例２ 実施例１の制振材構成のうち、アスファルトシートのみ
を除外した２層割振材を、実施例および比較例１と同様
に厚さ０８朋の鋼板に貼着した。

割振材１ｍｍりの重量は２，６２０．！？であった。実
施例と同様の振動解析を行なったところ、その結果は第
２図における曲線Ｃのとおりであった。曲線Ｃで、共振
点における振動系の損失係数は、−次共振点で０２０、
四次共振点で０．２１を示した。

これは、比１ｌｆｆ例１の学層型割振材の振動減衰性能
に比肩し得る性能であり、積層型が振動減衰性能に関し
ては有利な割振材であることを物語っている。

その反面、第２図からも明らかなように、曲線Ｃは曲線
１３に比較すると、共振ピーク付近を除くほぼ全周波数
域でイナータンスで示した振動レベルの絶対値が上廻っ
ており、不定周波数の連続入力が予測される構造体に適
用したとき、必ずしも防振効果、すなわち騒音低減効果
が比較例１の制振材に勝るとは限らないといえる。

実施例２ 実施例１および比較例１〜２と同様な方法で種々の単層
型制振材貼着パネルおよび積層型制振材貼着パネルにつ
いて測定した周波数特性図から読取った一次共振のピー
クレベル値を、制振材面重量との関係でプロットした。

曲線りで示すように均一質量分布シート状物の面重量増
加分に見合う振動レベルの低下が効果として表われるが
、面重量が１０，０００ｇ／ｍＪを超過すると、もはや
軽量化のメリットが実際問題として無くなるので、面重
量１０．　ＯＯＯ９／　ｍ’が上限である。したがって
、比較例２（点Ｅ）の割振材に付加する均一質量分布シ
ート状物の上限は］　０．０００−２，６２０　＝７．
３　ｓ　ｏ　ｇ／ｍ’までであり、このシート状物が実
施例Ｊ（点Ｆ）で用いたものと同一材質であるとすれば
、その厚さは５．１１　ｇ　（２，６００ｇ／ｍ：で］
８朋）である。なお、同図において、点Ｇは比較例１の
場合であり、また曲線Ｈは単層型制振材貼着系の場合を
表わす。

以上述べたように、本発明は、被制振体上に密着された
粘弾性層および拘束層よりなる積層型制振材の拘束層の
表面に、実質的代均−な質量分布を有するシート状物を
密着してなる制振方法であるから、粘弾性層は被割振体
が振動しているときに拘束層と被割振体とによって挾み
付けられているため、ずシ変形を生じ、振動の運動エネ
ルギーを熱エネルギーに転換、散逸させて被制振体の振
動を減衰させる。また、均一質量分布シート状物は、振
動減衰には全く寄与しないが、あるいは積層型割振材に
比較して非常に／ｈさな寄与しか示さないが、被制振体
に連続した振動入力があるときに、被割振体の振幅まだ
は振動速度、振動加速度を小にする効果を発揮し、究極
的には被制振体より発せられる騒音を低減する働きをす
るのである。

このように、均一質量分布シート状物を用いる理由は、
そのヤング率Ｅ４が被割振体のヤング率Ｅ１および拘束
層のヤング率Ｅ３に比較して充分小さいために、振動系
の中立軸が粘弾層内へずれ込むことがなく、ダンピング
を低下させることなく系の振動レベルが低減するからで
あり、一方、均質分布シート状物を用いずに拘束層材に
よって質量を増大させることは、拘束層を厚く用いるこ
とを意味し、このだめ中立軸が粘弾性内へずれ込み、ダ
ンピング効果を低下させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による割振処理を行なった割振材の断面
図、第２図は制振材の加振周波数とイナータンスとの関
係を表わすグラフであり、また第３図は制振材面重量と
一次共振ピークレベルとの関係を示すグラフである。 １・・・被制振体、２・・・粘弾性層、３・・・拘束層
、４・・・積層型割振材、５・・・均一質量分布シート
状物。 特許出願人　　　日産自動軍株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被割振体上に密着された粘弾性層および拘束層よ
   りなる積層型制振材の拘束層の表面に、実質的に均一な
   質量分布を有するシート状物を密着することを特徴とす
   る制振方法。
2. （２）均一な質量分布を有するシート状物は、比重が１
   ．４以上である特許請求の範囲第１項に記載の制振方法
   。
3. （３）均一な質量分布を有するシート状物が熱軟化融着
   性材料からなるものである特許請求の範囲第２項に記載
   の制振方法。