JPS6372535A - 制振性、プレス成形性に優れたラミネ−ト金属板 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は制振性と成形性と軽量性の三者同時に兼ね備え
たサンドインチ型ラミネート金属板に関するものである
。

（従来の技術） 近年、自動車走行時の騒音が社会問題となっている。ま
た、車内における快適性の点からも、ジーゼル車を中心
として、騒音対策の必要が生じている。特に、エンジン
まわりの撮動低減対策として、粘弾性樹脂をダンピング
材とＬ７て２枚の鋼板の間にサンドインチ状に積層した
制振鋼板が注目さｎ始めている（塑性と加工、第２６巻
、！２９１号、３９４〜３９９頁）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、制振鋼板は０．０５鰭程度の薄い粘弾性
樹脂上０．４〜０．８　ｗａ程度の厚い鋼板でサンドイ
ンチした構成をとり、振動に際してこの樹脂層が剪断（
ずｆＬ）塑性変形を生ずることに二ってエネルギーを吸
収して制振性を示す。このことは逆に表皮鋼板の間でず
ｎ変形が僅かな力で発生し。

その曲げ剛性は総厚が同一の冷延鋼板と較べ著しく低下
する。このため、制振鋼板で冷延鋼板と同一の剛性を確
保するためには全厚を増す、即ち鋼板の使用量を増加さ
せなけｎばならず１重量増加となるらこのような重量増
加をまねく制振鋼板は、そｎが構造部材となった場合、
そｎ自体が重いこと、および同時にこ′ｎを支える部材
の剛性も向上させる必要があり、構造物全体の重量増加
、また鋼材の使用量が増加することによるコストアップ
。

自動車などでは燃費の上昇をまねき、省エネルギー、低
コスト化が重視さｎる社会状勢に対してか々らずしも有
利な方向ではなく、軽量性を兼ね備えた素材の要求が強
い。

一方１割振鋼板のプレス成形性は単一鋼板に比べ高いも
のとは言い難い、このため、高度のプレス成形性が要求
さｎる自動車等の用途に合致させる努力がおこなわｎて
いう。たとえば、プレス成形性のうち曲げ加工性を向上
させるため１割振鋼板の樹脂のヤング率を少なくともｔ
ｏ’ｄｙｎ／−以上とすることが開示さｎている（特開
昭５９−８７１４６号公報）っしかしながら、この方策
も十分なものとは言い難い。制振鋼板はプレス成形によ
り非常にしわが発生し易く、この問題に関し多くの報告
がある（例えば、昭和５３年度塑性加工春季講演会概要
集、４３１９）。耐しわ性は、剪断変形抵抗の低い粘弾
性樹脂を用いている常温用制振鋼板が特に低く（自動車
材料ニュース：Ａ２７゜１９８４．１２／２３　　）、
自動車等高いプレス成形性が要求さｎる用途への常温用
制振鋼板の適用の妨げとなっており、この点の改善が望
まｎている。

一方、比剛性が高い軽量化素材として弾性樹脂を薄い鋼
板でサンドインチし念構成をとるサンドインチ型のラミ
ネート金属板が挙げらｎる。しかし、この材料は制振鋼
板のように大きな割振性を示さず、かつ表皮金属板が薄
いととによりプレス成形性が同一板厚の単一金属板に比
べ著しく劣る。

とくにその曲げ加工性は単一鋼板よｐ著しく劣るとの報
告がある（鉄と鋼、　７２　、　（１８９６）、　８７
５９）。

プレス成形性に関し％開昭５８−４９２４２号公報には
中心樹脂層の破断強度全特定以上とすることで曲げ加工
性および深絞り性を改善する技術が開示さ牡て込るが、
自動車、家電および家具、建具等に要求さｎるプレス成
形性を考えｎは十分なものとは言い難い。このように、
ラミネート金属板は軽量性に優ｎるが制振性が制振鋼板
に比べ著しく劣ジ、プレス成形性も単一金属板に比べ高
いものとは言い難く１社会的ニーズを十分に満足する素
材とは言えない。

このように、自動車、家具、家電および建材といった用
途に対し、制振性およびプレス成形性に優ｎかつ、軽量
な素材が強く求めらｎている。

ｃ問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、剪断変形抵抗６に９ｆ／
−以下、０．００１〜０．１０龍の中心層樹脂の少なく
とも片側に剪断変形抵抗８　ｋｆｆ／−以上、厚さ０．
１０〜１．Ｏｆｆの中間層樹脂を配置した積層樹脂の両
面に板厚帆１５〜０．４　ｍの表皮金属板を配置したこ
とを％徴とする制振性、プレス成形性に優れたラミネー
ト金属板である。

（作用） ラミネート金属板は０．５　ｆｉ以下の板厚のアルミニ
ウム、鋼板、鍍金鋼板等で０．２〜１．６　ｍｍ程度の
剪断変形抵抗の高い樹脂をサンドインチした構成をとる
。この工うなラミネート金属板は金属板を最外層に、配
し、その高い弾性樹脂を利用して曲げ剛性を決定する断
面２次モーメン）ｋ高め、剛性に与える影響が小さい板
厚中心部に、弾性率は金属板に比べ小さいが比重の小さ
い弾性樹脂を配し。

全体として曲げ剛性が高い割に比重が小さい、即ち比剛
性（曲げ剛性／比重）に優れた軽量化素材である。本発
明のラミネート金属板は、このラミネート金属板の樹脂
層に剪断変形抵抗が小さい粘弾性樹脂層を付加すること
によって、ラミネート金属板の軽量性を生かしながら、
制振性を付与し、同時にプレス成形性を改善することに
成功した画期的な素材である。

本発明のラミネート鋼板のうち、剪断変形抵抗６ｋｆｆ
／−以下の軟質な粘弾性樹脂を中心層樹脂。

剪断変形抵抗８に７ｆ／−以上の硬質な弾性樹脂を中間
層樹脂と呼ぶ。なお、芯材の剪断変形抵抗とは、第１図
に示す方法で樹脂を剪断引張して得らｎる変位−荷重曲
線の初期の傾きを試験片の樹脂と鋼板の接着面積で割っ
た値である。

まず始に、中心層の粘弾性樹脂の剪断変形抵抗は本発明
のラミネート金属板の制振性能から限定さｎる。

常温において、本発明の中心層樹脂はラミネート金属板
の振動により容易にずｎ変形を生じ、振動エネルギーを
ずｎ変形として消費することによって、常温で制振性を
発揮する役割を持つ、中心層の粘弾性樹脂の剪断変形抵
抗が大きく、硬質であると、振動に際してこのずれ変形
が十分におこらないため、このような樹脂を用いたラミ
ネート金属板の割振性は低下する。ラミネート金属板に
ついて、本発明者らは常温で十分な制振性を有する中心
層の粘弾性樹脂の剪断変形抵抗について検討を行った６
表裏の表皮金属板に０．３　ｍの鋼板を用い、表裏の中
間層樹脂に厚さ０．２　ｗｍのポリプロピレンを用い、
０．０４箇厚さの種々の剪断変形抵抗を有するポリエス
テル系粘弾性樹脂を中心層樹脂として、第２図に示す装
置により、一定の打撃力を与えた場合に発生する音の大
きさで制振性を調べた。発生する音が小さいほど割振性
が高いことを示す。その結果、単一鋼板に比べ１５ｄｂ
（ｃ）打繋音が低下し、常温で十分な割振性を発揮する
ためには、中心層に用いる粘弾性樹脂の剪断変形抵抗Ｆ
１６　ｋｇｌ、／−以下にすることが必要であることを
見出した。

一方、中心層樹脂の厚さはプレス成形における破断の問
題から定まる。中心層樹脂は他の層に比べ軟質であり、
あまり厚いとラミネート金属板の製造中に金属板エツジ
部の中心層樹脂が著しく外に流動する。このため、エツ
ジ部の中心層樹脂の厚さが薄くなり、こｆＬはラミネー
ト金属板の総厚に不均一を生じる。このように、板厚不
良が金属板に存在すると、こｆ″ＬＬヲプレス成形際に
しわ押さえ圧が不均一にかかり、しわ押さえ王の高い箇
所の金属板の破断を招く。このような破断を回避するた
めに、中心層樹脂の厚さは０．１１ＥＩＩ以下とする必
要がある。

一方、中心層樹脂は現状ではフィルムで供給さｎる場合
と、溶媒に溶かし友樹脂を塗布する場合があるが、フィ
ルムではその製造技術、塗布する場合では均一に樹脂を
塗る塗布技術の点で中心層樹脂の薄さは限定さ’Ａ、　
　０．００１＋ｍ以上とする。

中心層樹脂は剪断変形抵抗６　ｋｑｆ７’ｍＪ以下であ
ｎば特に限定するものではないが、たとえば、アクリル
系、ポリイソブチレン系、ポリオレフィン系。

ポリエステル系、ポリアミド系、ビニレ系等の樹脂類ま
たはこｎらの変成樹脂、またゴム系の物質等を単独また
は種々混合して用いても良い。さらに、２枚の表皮鋼板
間の導通を確保し、制振鋼板に溶接性を付与する目的で
ステンレス粉、カーゼンブラック、鉄粉などの物質を芯
材に添加しても工い。

さて、中間層の弾性樹脂は軽量化の点で重要である。中
間層樹脂は表皮金属板と一体になって変形し、中心層樹
脂の工うに変形に際して剪断変形を生じず、剪断変形抵
抗が中心層樹脂のそｎに比べ十分高いことが必要である
。この点に関し、ＡＳＴＭ　Ｄ−７９０に準拠して剛性
測定を行い検討した。その結果、中間層樹脂の剪断変形
抵抗が８ｋｙｆ／−以上であｎば実用上樹脂の剪断変形
抵抗による剛性の低下がほとんどないことを見出した。

このため、中間層樹脂の剪断変形抵抗は８１ｗｆ／Ｊ以
上とする。

中間層の弾性樹脂の種類としては、上記剪断変形抵抗を
満足するものであｎばとくに限定するものではないが１
例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ４−メチル
ペンテン１などのポリオレフィン、塩ヒ系ポリマー、セ
ルロース系ポリマー、ナイロンなどのポリアミド、ポリ
エチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリカー
ボネート。

エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン。

またはとｎらの変成樹脂などがあげらｎる。

さて、中間層樹脂の厚さは０．１　ｍ以上必要である。

本発明のラミネート金属板は、変形に際し中心層樹脂が
剪断変形を起こす。このため、中心層樹脂のない従来の
ラミネート金属板に比べ若干比剛性が低下する。この点
に関し検討を行い、中間層樹脂厚さが０．１　ｗ以上あ
ｎば、中心層の両側または片側、すなわち少なくとも片
側に配置することにより単一鋼板の比剛性を上回り、単
一鋼板を軽量化することができることを見出した。この
ため、中間層樹脂厚さはｏ−１ｔｘ＜以上必要である。

また、中心層樹脂の片側に上記０．１日以上の中間層樹
脂を配置し、中心層樹脂の他の側に０．１瓢未満の中間
層樹脂を配置すること本できる。

一方、中間層樹脂の厚さの上限は１．０　ｍ以下とする
。従来のラミネート金属板は曲げ加工を加えるとしばし
ば外側の表皮金属板に割：ｒＬを発生し、曲げ加工性が
低いことが報告さｎている。本発明者等は、軟質な樹脂
を中心層に配置することにより曲げ加工性が著しく向上
することを見出した。

従来のラミネート金属板の曲げ加工性は表皮金属板の板
厚と樹脂層の板厚の関係で決定さｎる。表皮金属板の板
厚に対し、樹脂をあまり厚くすると曲げ加工の際に割ｆ
′Ｌを発生する。例えば、密着−げを行うため１表裏の
表皮金属板の板厚が０．１５簡の場合では、芯材の板厚
ｔ′ｉｏ、１５ｍ以下とする必要がある。この点に関し
１本発明者らはラミネート金属板の曲げ加工性を検討し
念結果１表皮金属板の板厚に対して芯材が厚すぎると曲
げ加工の際に割ｎ１発生することは従来のラミネート金
属板と同様であるが、従来のラミネート金属板に比べ、
中間Ｎ樹脂の厚さを著しく厚くしても曲げ加工の際に割
ｎが発生しないことを見出した。ＪＩＳＺ２２４８に準
拠して曲げ試験をおこなった結果、表皮金山板の板厚の
下限０．１５ｍにおいて中間層樹脂の厚さが１．０■以
下であｎば密看曲げができることを見出した。このため
、中間層樹脂の板厚の上限ｔｆ１．Ｏｗ以下とする。

プレス成形性については１表皮金属板の板厚の影響が大
きい。本発明のラミネート金属板について伸び、張出し
性（エリクセン試験で行った）。

伸びフランジ性を調べた結果、その特性は表皮金属板の
特性と同一であることを見出しｆｃゆ表皮金属板の伸び
、張出し性伸びフランジ性は板厚依存性が大きく、板厚
が厚いほうが上記特性に優ｎる。

しかし々がら、金属板が０．４■エク厚くなると上記特
性の向上は鈍る。一方、ある板厚の単一金属板を本発明
のラミネート金属板で置き換えるとき、本発明のラミネ
ート金属板の表皮金属板をあまりに厚くすると、置き換
えによる軽量化率が低下する。こ°のため、表皮金属板
の板厚は伸び、張出し性、伸びフランジ性の向上が鈍ら
ない０．４鱈以下にする。

さて、表皮金属板の板厚は０．１５簡以上とするが、表
皮金属板の板厚を薄くすると、上記し念ように成形性の
低下を招く。このため、成形性の点からは１表皮金属板
は出来るだけ厚いほうが望ましい。一方、表皮金属板の
薄手化は軽量化率の向上につながる。このように、成形
性と軽量化とは相反する特性である。このため１表皮金
属板の板厚は要求さ几るプレス成形性にあわせて決定す
ることが必要である。　しかしながら１表皮金属板の板
厚ｔｏ、１５ｍより薄くすると、上記し友伸び。

張出し、伸び７ランジ性等の特性の絶対値が非常に低く
なり、事実上プレス不可能となる。従って。

表皮金属板の板厚は０．１５ｗ以上必要である。

上記は本発明のラミネート金属板のプレス成形性のうち
割ｎに関与する特性について述べたが。

プレス成形性においてもう一つの重要な特性であるしわ
の起こりすらさ、即ち耐しわ性について述べる。耐しわ
性は常温用制振鋼板について特に問題になる特性である
が１本発明のラミネート金属板はこの特性にも著しく優
ｎている。プレス成形で生じるしわは一種の座屈現象で
ある。即ち、プレス成形中、金属板の板面内に圧縮応力
が加わる際、その圧縮応力に対し金属板が板面内で塑性
変形し、所定の形状に成形さｎる場合は良いが、金属板
が座屈し板面外に変形し、所定の形状のプレス成形品が
得らｎない場合がある。この工うな座屈現象を伴った板
面外への変形をしわと呼ぶ。しわにはフランジしわ、ボ
デーしわと言うように。

プレス成形品の発生箇所で種々の名称が付けら１してい
るが、その発生機構は上記した工うな座屈現象であるも
のが殆どである。

このため、金属板の耐しわ性を向上させるためには、金
属板板面内の塑性変形抵抗に対して座屈限界を相対的に
高めることが重要である。単一金属板においては、具体
的な対策として、金属板板厚の増加による座屈限界の向
上、金属板の軟質化による金属板の塑性変形抵抗の低減
の対策が挙げらｎる°。円錐台成形におけるボデーしわ
に関し。

本発明の艷ミネート金属版の耐しわ性を調べた。

その結果１本発明のラミネート金属板は制損金属板に比
べ著しく耐しわ性が優詐ることを見出した。

こｎは１本発明のラミネート金属板が制振金属板に比べ
総厚に占める金属板の構成比率が少なく。

板面内の塑性変形抵抗が小さいこと、一方、座屈限界は
面内剛性で支配さｎることから、総厚の等Ｌ７い制振金
属板とほぼ同一であり、このため、耐しわ性は制振金属
板よりも著しく良好とかつ九と考えら詐る。

表皮として用いる金属板はどのような種類のものでもよ
く、特に限定するものではないが２例えば冷延薄板、各
種鍍金鋼板、有機被覆鋼板、化成処理鋼板、模様付鋼板
、高強度鋼板、純アルミ板。

各種アルミ合金板、純銅板、銅合金板、ステンレス鋼板
などがあげらｎる。また、２枚の表皮金属板に異なる２
種類の金属板を用いても良い、また２枚の表皮に異なる
板厚の金属板を用いても工い。

（実施例） つぎに本発明の実施例を比較例と比較して示す。

第２表には用いた表皮金属板の化学組成またはＪＩＳ規
格とめつき鋼板においてはそのめっきの目付量を示した
。

ラミネート金属板の製造はホットプレス法に依った。製
造する表皮金属板、中間層樹脂、中心層樹脂を重ね合わ
せ、ホットプレスを行った。

中心層樹脂がポリエステル系で中間層樹脂がポリプロピ
レンのラミネート金属板は１９０℃まで加熱し、その後
２分間等温保持し、１００１：まで冷却した。その際の
加圧力は常時２呻ｆ／’−とした。

また、中心層樹脂がポリアミド系で中間層樹脂がナイロ
ン−６のラミネート金属板は２１０１．ｔで加熱し、そ
の後２分間等温保持し、１００℃まで冷却し友、その際
の加圧力は常時２ｋｙｆ／−とした。

耐しわ性の性能評価試駆では１円錐台成形に於けるボデ
ーしわの高さでしわの有無を調べた。

プレス条件二円錐台成形 ポンチ径：１００霞 ポンチ肩半径＝１０ｆｉ ダイス径＝２０４■ ダイス肩半径：１０ｍ しわ押さえカニ５トン 潤滑　　　　：防錆油 ブランク径　：３００ｍ 上記条件で高さ５０１成形し２壁部のしわ高さ全評価し
た。しわ高さ帆５Ｗ以下は実用上さしつかえないレベル
であり、０．５ｍ以下をしわなしとしたつ　Ｌ７わ高さ
が０．５■を越える場合をしわ有りと評価した。

芯材の剪断変形抵抗は剪断引張試験を行って求めた。第
１図に剪断引張試験の概略図を示す。

引張速度＝５０餠／ｍ　ｉ　ｎ 試験温度：２０℃ 剪断変位と荷重の曲線の引張開始直後の曲線の勾配を求
めた。その勾配を接着面の面積で割り。

こｆＬヲ剪断変形抵抗とした。

中心層、中間層の樹脂そｔ−ぞｎについて第１図に示す
試験片を作成し、剪断引張を行った。その際の中心層樹
脂と中間層樹脂の厚さはラミネート金属板のそｎぞｎの
層厚さと同一にして測定を行った。剪断引張に用いた鋼
板は板厚０．８■とじ穴。

試験片作成にあたってのホットプレスは前記条件と同一
で行つ几。

表皮鋼板の降伏強度Ｉ’ｍ　ＪＩＳＺ２２０１　　に準
拠した。

軽食化率とは、剛性同一で単一金属板を本発明のラミネ
ート金属板に置き換え食除の単一金属板の重量に対する
軽減重量の開会である。剛性測定はＡ８ＴＭ　Ｄ−７９
０に準拠して行った。

曲げ試験はＪＩＳ　Ｚ２２４８　（押し曲げ法）により
密着的げを行った際の割ｎの有無を判定した。

制振性は第２図に示す装置にエリ、壁１にナイフェツジ
２ｔ−介して、テスト材３を配置し、鋼球４で同一な力
で各種テスト材３を打撃した際に発生する音の大きさを
マイク５．アナライザー６で測定した。

第１表から明らかなごとく１本発明の実施例はいずｎも
比較例に対し優れたプレス成形性を示した。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明により高い制振性と成形性
２有するラミネート金属板が得らｎる。

こｎは自動車、家具、家電、建材等の軽量、制振性、成
形性に優れた素材の要求に合致し、こｎらの用途に寄与
するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は中心層及び中間層樹脂の剪断変形抵抗の測定方
法を示す図、 第２図は打音測定方法を説明する図である。 １・・・壁、２・・・ナイフェツジ、３・・・テスト材
、４・・・鋼球、５・・・マイク、６・・・アナライザ
ー、７・・・試験片、８・・・接着面。 代理人　弁理士　　秋　沢　政　光 信１名 茸１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）剪断変形抵抗６ｋｇｆ／ｍｍ＾３以下、０．００
   １〜０．１０ｍｍの中心層樹脂の少なくとも片側に剪断
   変形抵抗８ｋｇｆ／ｍｍ＾３以上、厚さ０．１０〜１．
   ０ｍｍの中間層樹脂を配置した積層樹脂の両面に板厚 ０．１５〜０．４ｍｍの表皮金属板を配置したことを特
   徴とする制振性、プレス成形性に優れたラミネート金属
   板。