JP2633440B2 - 複合型制振材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制振効果のある樹脂層
とそれを両側から挟む金属層とからなる３層構造の複合
型制振材料に関する。特に、芯材に制振性に優れる熱可
塑性樹脂を使用して、加工性にも優れ、有機溶剤をほと
んど使用せず、かつ制振性にも優れるといった、従来技
術では達成できなかった性能を示す複合型制振材料に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業機械や家電用品の発達によ
り、各種機器より発生する騒音、振動が保健衛生あるい
は環境保全の面から問題とされるようになってきた、特
に輸送機関の発達、自動車の普及率の上昇は著しく、そ
れに伴う騒音が社会問題として取上げられ、騒音防止対
策が要望されている。

【０００３】かかる対策の１つとして、制振鋼板などの
制振金属板の使用があり、防振合金を利用する方法、金
属に制振材料を貼り合わせた２層型（非拘束型）の制振
鋼板を使用する方法、更には金属と金属との間に芯材樹
脂を挟みこんだ複合型（拘束型）制振鋼板を使用する方
法が開発され、広範囲の分野で採用され始めている。

【０００４】特に複合拘束型制振鋼板（以下、単に制振
鋼板という）は、中間層の粘弾性物質の剪断変形による
内部摩擦を利用して振動を減衰させるものであり、上記
の中でも最も制振性能に優れている。しかも、かかる複
合型制振鋼板は、そのままでプレス加工などの二次加工
が可能で、通常の鋼板と同様に取扱うことができるとい
う利点がある。

【０００５】制振鋼板は、その樹脂層と金属層との引張
り剪断接着強さが大きい方が一般に加工性も良好となる
ことが知られている。また、この引張り剪断接着強さ
は、中間層樹脂のＴｇ（ガラス転移温度）と相関関係が
あり、Ｔｇが高いほど良好となる。更に制振鋼板の制振
性能は、中間樹脂層のＴｇに制振性の温度域が影響され
る。

【０００６】従って、自動車エンジンオイルパン等のよ
うに比較的高温での制振性が要求される場合には、中間
樹脂としてＴｇの高い樹脂を選択することによって、加
工性と制振性とが両立した制振鋼板を提供することがで
きる。

【０００７】一方、常温で制振性能を発揮させたい場
合、必然的にＴｇの低い樹脂を使用する必要があるが、
その鋼板との引張り剪断接着強さは低いので加工性が充
分でなく、常温での制振鋼板の加工性を種々の方法で補
っている。

【０００８】従って、常温で使用する複雑な形状の物に
制振鋼板を適用するためには、常温での引張り剪断接着
強さと低いＴｇと両立させるという、矛盾した特性を有
する中間樹脂の開発が求められている。

【０００９】この問題を解決するためにＴｇの高い樹脂
とＴｇの低い樹脂をブレンドする方法が提案されてい
る。例えば特開昭６３−２０２４４６号ではＴｇが４７
℃のポリエステル樹脂とＴｇ−１５℃のポリエステル樹
脂を有機溶剤に溶解してブレンドして更にメラミン樹脂
を添加した系、Ｔｇ−１５℃のポリエステル樹脂にノボ
ラックエポキシ樹脂をブレンドした系、Ｔｇ−１５℃の
ポリエステル樹脂に高分子量エポキシ樹脂をブレンドし
た系が記載されている。

【００１０】上記の有機溶剤を用いてポリマーブレンド
したものは複合型制振鋼板の中間樹脂層としては良好な
結果を示すが、複合型制振鋼板の製造上有機溶剤による
環境汚染の問題のおそれがある。

【００１１】更にはポリエステル樹脂どうしのポリマー
ブレンド、ポリエステル樹脂と他の樹脂のブレンドの
際、混合比にもよるがポリマーブレンドした溶液が白濁
し、相溶性が悪いといった組合せが出てくる。相溶性の
悪いポリマーブレンドは最初は混合しているように見え
るが時間が経つと相分離を起し相が分離してくる。

【００１２】結晶性の高いポリエステル樹脂とかポリウ
レタン樹脂はＴｇが低いものでもフィルムの引張り強さ
があり引張り剪断接着強さのある複合型制振鋼板を製造
できるが、一般的な有機溶剤には溶解しないので特殊な
アプリケーターが必要であるし、また溶融粘度が高いた
め樹脂厚４０〜５０μｍで均一な塗工が困難であるとい
った問題がある。

【００１３】更に加熱溶融して塗工する際は、イソシア
ネート、メラミン樹脂等の硬化剤が加熱溶融中に樹脂と
反応してしまい、溶融粘度が上昇するので塗工が困難に
なってしまう。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、上述した従来技術の欠点を解消しようとするもので
あり、比較的低温での高制振性と高い引張り剪断接着強
さを両立させることができる複合型制振材料を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、２枚の金属板
の間に樹脂層を挟持してなる複合型制振材料において、
前記樹脂層が、少なくとも１種のアイオノマー型水性
ポリエステル樹脂、少なくとも１種のアイオノマー型
水性ポリウレタン樹脂、および少なくとも１種の水性
フェノキシ樹脂よりなる群より選ばれる１種あるいは２
種以上の樹脂または樹脂組成物を含有することを特徴と
する複合型制振材料を提供するものである。

【００１６】ここで、前記アイオノマー型水性ポリエス
テル樹脂、前記アイオノマー型水性ポリウレタン樹脂の
ガラス転移温度が１００℃以下であるのが好ましい。ま
た、前記樹脂または樹脂組成物が架橋剤および／または
増粘剤を含有していてもよい。さらに、前記樹脂または
樹脂組成物は導電性物質を含有しているのが好ましい。

【００１７】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本
発明の複合型制振材料は、２枚の金属板間に樹脂層を介
在させたものであり、この樹脂層は、 少なくとも１種のアイオノマー型水性ポリエステル樹
脂、 少なくとも１種のアイオノマー型水性ポリウレタン樹
脂、 少なくとも１種の水性フェノキシ樹脂 よりなる群より選ばれた１種または２種以上の樹脂また
は樹脂組成物を主成分として含有する。この樹脂または
樹脂組成物は上記の樹脂の他、架橋剤、導電性物質など
を含有していてもよい。

【００１８】さらに詳しく説明すると、樹脂層は、群
の１種以上の樹脂または樹脂組成物で構成してもよい
し、群の１種以上の樹脂または樹脂組成物で構成して
もよいし、群の１種以上の樹脂または樹脂組成物で構
成してもよい。さらに、樹脂層は、、、群の任意
の２種以上の組合せで得られる樹脂組成物で構成しても
よい。

【００１９】このように樹脂を組合せて用いると次のよ
うな利点が得られる。たとえば、アイオノマー型水性ポ
リエステル樹脂、アイオノマー型水性ポリウレタン樹脂
を制振鋼板の中間層として用いることにより、結晶性の
高い水性ポリエステル樹脂、水性ポリウレタン樹脂を非
結晶性の水性ポリエステル樹脂、水性ポリウレタン樹
脂、水性フェノキシ樹脂とブレンドすることにより、比
較的低温での高制振性と高い引張り剪断接着強さとを両
立させることができる。

【００２０】また、たとえば、前記樹脂層のアイオノマ
ー型水性ポリエステル樹脂とフェノキシ樹脂ディスパー
ジョンの混合比あるいはアイオノマー型水性ポリエステ
ル樹脂と他のアイオノマー型水性ポリエステル樹脂の混
合比あるいは、アイオノマー型ポリエステル樹脂とアイ
オノマー型水性ポリウレタン樹脂の混合比を変えること
により制振性を発揮する温度域を自由に設定できるとと
もに、高い引張り剪断強さを得ることもできる。

【００２１】さらに、本発明によれば、ガラス転移温度
が異なる２種類の特定の樹脂を中間層に使用する場合も
あるが、これを特公昭３９−１２４５１号に記載のよう
に共重合体化したり、あるいは２種類以上の樹脂を単な
る混合物として使用するのでなく相溶性の悪いＴｇの異
なるアイオノマー型水性ポリエステル樹脂同志、あるい
は相溶性の悪いアイオノマー型水性ポリエステル樹脂と
フェノキシ樹脂ディスパージョンあるいはアイオノマー
型水性ポリエステル樹脂とアイオノマー型水性ポリウレ
タン樹脂を混合することにより制振性の温度域が広い制
振材料を作ることもできる。すなわち、通常の溶液タイ
プのポリエステル樹脂は樹脂が異なると相溶しないが、
本発明の樹脂においては分離を生ずることなく混合可能
であり、制振性の温度域が広い制振材料が得られる。

【００２２】なお、アイオノマー型樹脂の製造法は、例
えば次のように行うことができる。 酸価２０〜１００のポリエステル樹脂３０ｇ、純水７
０ｇ、トリエチルアミン３ｇをオートクレーブに入れ、
ポリエステル樹脂の融点以上に加熱しながら撹拌しアイ
オノマー型ポリエステル樹脂のディスパージョンを得
る。 ジイソシアネートとポリオールから両末端−ＮＣＯの
プレポリマーを得、このプレポリマーにジメチロールプ
ロピオン酸を付加させてアイオノマー型ウレタン樹脂を
得る。次にと同様にして、ディスパージョンを得る。

【００２３】また、水性フェノキシ樹脂の製造法は、例
えば次のように行うことができる。 エポキシ樹脂とビスフェノールＡを反応させる。 エポキシ樹脂とビスフェノールＡを反応させ、プロピ
レングリコールを混合して加熱してディスパージョンを
得る。水性フェノキシ樹脂としてはＵＣＣ（株）社製Ｐ
ＫＨＷ−３５Ｒ、ＰＸＫＳ等が例示される。上述したア
イオノマー型水性樹脂のガラス転移温度は１００℃以下
であるのが好ましい。

【００２４】本発明においては、上述したように、芯材
樹脂として２種類の樹脂を単に混合物として用いるので
なく、さらにこれを架橋させることにより、制振性を低
下させずに引張り剪断接着強さのみを著しく増加させる
ことが可能であり、その結果、常温付近での制振性と引
張り剪断接着強さに優れた複合型制振材料が得られるの
である。

【００２５】前記樹脂混合（組成）物にはアミノ樹脂、
アジリジン、カルボジイミド、エポキシ樹脂などの適当
な多官能体を架橋剤として配合すると良い。エポキシ樹
脂としては、油化シェル（株）製のエピコート８２８等
のビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、
日本化薬（株）製ＧＯＴ、ＧＡＮ、大日本インキ（株）
製エピクロン４２１−Ｌ、４３０等のグリシジルアミン
型のエポキシ樹脂が例示される。また反応促進剤を用い
ると硬化反応を速くできるので有利である。架橋剤の使
用量は樹脂の合計１００重量部に対して３〜３０重量部
の範囲が好ましい。更に反応促進剤としては、アミノ樹
脂にはパラトルエンスルホン酸、りん酸が、またエポキ
シ樹脂に対してはイミダゾール、りん酸エステル等が有
効である。

【００２６】樹脂または樹脂組成物を金属板に塗工する
際、粘度が低すぎて金属表面で樹脂がはじいたりして均
一な塗布が困難な場合はポリビニルアルコール、ヒドロ
キシエチルセルロース、ポリアクリル酸の水溶液を加え
て増粘させると良い。またＮｉなどのフィラーを添加す
る際の沈降防止作用もあるので適宜これらの水溶液を使
用できる。

【００２７】本発明において、複合型制振材料の樹脂に
は、充填剤、熱劣化防止剤、加水分解防止剤などの添加
剤を中間樹脂層に加えることもできる。さらに、複合型
制振材料の中間樹脂層にカルボキル基を持ったビニルモ
ノマーとエチレンの共重合体のディスパージョンとかア
クリルエマルジョン、アクリルと他のビニルモノマーの
共重合エマルジョン、ポリエステル樹脂、ポリウレタン
樹脂のディスパージョンなども加えることができる。

【００２８】さらに、前記樹脂、または樹脂組成物に充
填剤として導電性固体物質を配合することによって導電
性を付与し、該樹脂、または樹脂組成物から得られる芯
材樹脂を有する複合型制振材料を、スポット溶接可能な
材料とすることもできる。このような目的で使用される
導電性物質としては、ステンレス、亜鉛、銅、スズ、ニ
ッケル、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、銅、あ
るいはニッケルなどのめっき処理した鉄系金属や、カー
ボンブラック、ブラファイト、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。これらの
導電性物質は、単独または２種類以上組合せて使用する
ことができる。なお、導電性物質は、良好な導電性を発
現させるためには金属物質を選択することが好ましい。

【００２９】本発明の複合型制振材料において、外側の
金属板としては、冷延鋼板、亜鉛系めっき鋼板、クロメ
ート処理鋼板、リン酸塩処理鋼板、アルミニウム系めっ
き鋼板、ステンレス鋼板、チタン、アルミニウムなどの
金属板が主に用いられる。また鋼板の下地処理として
は、塗布型クロメート処理を施すことにより、制振性、
接着強さがともに向上する。また所望により、他の下地
処理を適用しても良い。

【００３０】本発明の複合型制振材料は、例えば次のよ
うにして製造することができる。ディスパージョン（水
に分散させた樹脂）を必要な種類混合して、次にヒドロ
キシエチルセルロースの水溶液を添加し、必要なら架橋
剤、反応促進剤を添加する。使用する塗布液の濃度は、
樹脂の種類、樹脂厚さ等により適宜決定する。所望によ
り適宜の下地処理を施し、表面を清浄化した金属板の片
面あるいは両面に上で得られた塗布液を塗工する。この
塗工は、ロールコーター等の塗工機により行なうのが簡
便であるが、その他のスプレー等の方法も採用できる。
次いで、金属板を乾燥工程で樹脂層を乾燥するが、乾燥
条件は一般に１００〜２５０℃で１分〜３０分程度であ
る。次の工程で樹脂層を内側にして２枚の金属板を重ね
あわせて熱圧着することにより、強固に接着した複合型
制振材料が得られる。熱圧着の温度は一般に１２０〜２
５０℃である。

【００３１】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。

【００３２】（実施例１）アイオノマー型水性ポリエス
テル樹脂（Ｔｇ２０℃、分子量約２万、不揮発分３０重
量％）（大日本インキ（株）製、ＥＳ−５２５）、ヒド
ロキシエチルセルロース２０重量％の水溶液をこのアイ
オノマー型水性ポリエステル樹脂に対して１０％添加し
て塗布樹脂液を調整した。この塗布樹脂液に架橋剤とし
てグリシジルアミン型のエポキシ樹脂（大日本インキ
（株）製エピクロン４３０）の５０重量％のトルエン溶
液を５重量部準備して樹脂液を調整した。また塗布型ク
ロメート処理液を用いクロム付着量が５０mg/m² となる
ようにクロメート処理した０．８ｍｍ厚の冷延鋼板を２
枚用意した。この冷延鋼板のそれぞれについて、クロメ
ート処理面に上記の架橋剤を含む、または含まない樹脂
液をバーコーターにより乾燥樹脂厚さが２０μｍとなる
ように塗工した。次に２枚の塗工鋼板を１５０℃の熱風
オーブン中で５分間乾燥して、ついで取り出した冷延鋼
板の樹脂面同志を重ね合わせ、温度１８０℃、線圧１０
kgf/cmのヒートロールで貼り合わせた。このようにして
０．８ｍｍ厚の冷延鋼板の間に４０μｍの芯材樹脂が挟
まった制振鋼板を得た。この制振鋼板を損失係数の測定
用には２０ｍｍ×３００ｍｍ、引張り剪断接着強さの測
定用には２５ｍｍ×２００ｍｍに切出した。損失係数
（η）の測定は、機械インピーダンス法の中央加振法に
より行なった。引張り剪断接着強さの測定は、切断した
試験片が１２．５ｍｍのオーバーラップジョイントとな
るようにノッチ加工を施し引張り速度５mm/minの条件で
行なった。これらの試験結果を表１に示す。

【００３３】（実施例２）実施例１で用いたのと同じア
イオノマー型水性ポリエステル樹脂（Ｔｇ２０℃、分子
量約２万、不揮発分３０重量％）５０重量部と、フェノ
キシ樹脂ディスパージョン（Ｔｇ１００℃、分子量４
万、不揮発分３０重量％）（ＵＣＣ（株）製ＰＫＨＷ−
３５Ｒ）５０重量部、増粘剤としてポリビニルアルコー
ルの３０重量％水溶液を２０重量部を加え塗布樹脂液を
調整した。また、架橋剤としてアジリジンの３０重量％
水分散液を２０重量部準備して樹脂液を調整した。ヒー
トロール温度が２００℃であること以外は実施例１と全
く同じにして制振鋼板を製造した。

【００３４】（実施例３）アイオノマー型水性ポリエス
テル樹脂（Ｔｇ：１０℃、分子量約２万、不揮発分３０
重量％）（東洋紡（株）製ＭＤ１９３０）７０重量部、
アイオノマー型水性ポリエステル樹脂（Ｔｇ３５℃、分
子量約２万、不揮発分３０重量％）（大日本インキ
（株）製ＥＳ−６７５）３０重量部、増粘剤としてポリ
アクリル酸のアンモニウム水溶液（２０重量％）１０重
量部を加え塗布樹脂液を調整した。また、架橋剤として
水溶性メラミンを５重量部準備して樹脂液を調整した。
ヒートロール温度が２００℃であること以外は実施例１
と全く同じにして制振鋼板を製造した。

【００３５】（実施例４）アイオノマー型水性ポリエス
テル樹脂（Ｔｇ６℃、分子量１７０００、不揮発分３０
重量％）（東洋紡（株）製ＭＤ１３３０）５０重量部、
アイオノマー型水性ポリウレタン樹脂（Ｔｇ３５℃、分
子量２万、不揮発分３０重量％）（大日本インキ（株）
製ＨＷ−３１１）５０重量部、増粘剤としてヒドロキシ
エチルセルロース２０重量％の水溶液を加え塗布樹脂液
を調整した。架橋剤としてはカルボジイミドの溶液（５
０％）（ＵＣＣ（株）製ＵＣＡＲＬＮＫ ＸＬ−２５
ＳＥ）２重量部を用意して樹脂液を調整した。実施例１
と全く同じにして制振鋼板を製造した。

【００３６】（実施例５）アイオノマー型水性ポリエス
テル樹脂（Ｔｇ２５℃、分子量１７０００、不揮発分３
０重量％）（大日本インキ（株）製ＥＳ−８５０）１０
０重量部、増粘剤としてポリアクリル酸のアンモニウム
水溶液（２０重量％）１０重量部を加え塗布樹脂液を調
整した。また、架橋剤としては水溶性メラミンを５重量
部準備して樹脂液を調整した。実施例１と全く同じにし
て制振鋼板を製造した。

【００３７】（比較例１）結晶性の高いポリエステル樹
脂（東洋紡（株）製ＧＭ９００）をトルエン５０％、メ
チルエチルケトン５０％の溶剤に溶解させようとした
が、溶解できなかった。

【００３８】（比較例２）ポリエステル樹脂（Ｔｇ７
℃、分子量約２万）（東洋紡（株）製バイロン３００）
とポリエステル樹脂（Ｔｇ６７℃、分子量約２万）（東
洋紡（株）製バイロン２００）を各々トルエン５０％、
メチルエチルケトン５０％の溶剤に溶解した後、各樹脂
液を重量比１／３，１／１，３／１で混合したものを鋼
板の上にバーコーターで塗布した後、樹脂層を観察する
と白濁しており、相溶性の悪いことが分かった。

【００３９】

【００４０】

【発明の効果】本発明により、芯材樹脂として使用する
相溶性の悪い樹脂を組合せることが可能となり、それに
より常温付近で引張り剪断強さがあり、制振性も優れた
複合型制振材料の製造が可能となった。更に本発明では
架橋剤を用いなくても比較的接着強さのある制振材料が
製造できるので、熱圧着時の貼り合わせ条件が幅広く設
定できるという有利性もあるし、有機溶剤を従来の溶剤
型制振材料樹脂と比較してほとんど使用しなくて済むと
いう有利性もある。製造方法も従来通りのロールコータ
ー、ヒートロールが使用できるのも有利な点である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 71/10 ＬＱＫ Ｃ０８Ｌ 71/10 ＬＱＫ 75/04 ＮＧＪ 75/04 ＮＧＪ Ｆ１６Ｆ 15/02 8312−3Ｊ Ｆ１６Ｆ 15/02 Ｑ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２枚の金属板の間に樹脂層を挟持してなる
   複合型制振材料において、前記樹脂層が、少なくとも
   １種のアイオノマー型水性ポリエステル樹脂、少なく
   とも１種のアイオノマー型水性ポリウレタン樹脂、およ
   び少なくとも１種の水性フェノキシ樹脂よりなる群よ
   り選ばれる１種あるいは２種以上の樹脂または樹脂組成
   物を含有することを特徴とする複合型制振材料。
2. 【請求項２】前記アイオノマー型水性ポリエステル樹
   脂、前記アイオノマー型水性ポリウレタン樹脂のガラス
   転移温度が１００℃以下である請求項１に記載の複合型
   制振材料。
3. 【請求項３】前記樹脂または樹脂組成物が架橋剤および
   ／または増粘剤を含有する請求項１または２に記載の複
   合型制振材料。
4. 【請求項４】前記樹脂または樹脂組成物が導電性物質を
   含有する請求項１〜３のいずれかに記載の複合型制振材
   料。