JP4327961B2

JP4327961B2 - Method for producing panel structure for transport aircraft excellent in soundproofing

Info

Publication number: JP4327961B2
Application number: JP30388899A
Authority: JP
Inventors: 幸司福本; 宏樹上田; 明男杉本; 俊光田中; 昭文藤原; 和久藤沢
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: JP2001122052A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に1kHz以下の周波数帯域の防音性に優れた、輸送機用アルミニウム合金製パネル構造体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、航空機、車両、船舶などの輸送機の車体用のパネルには、外装パネル (アウターパネル、あるいは外板、外づかい) と内装パネル (インナーパネル、あるいは内板、内づかい) とが結合されたパネル構造体が汎用される。例えば、自動車のフード、ドア、ルーフなどには、外観用の比較的薄板の外装パネルと、この外装パネルを補強するための内装パネルとが結合されたパネル構造体が用いられる。
【０００３】
この外装パネルと内装パネルは、パネル構造体自体の軽量化のために比較的薄板とされている。そして、内装パネルは、薄板であっても、外装パネルの補強用として、外装パネルよりも高い剛性を持つために、全体としては平板状であるものの、比較的大きなコーンやビームと称される凸部 (突起) を規則的な間隔で配置した凹凸部を有している。
【０００４】
例えば、コーン状の凸部 (突起) を規則的な間隔で配置した内装パネルおよびパネル構造体をより具体的説明する。図3(a)はパネル構造体の縦断面図を、図3(b)は内装パネルの平面図を示している。図3(a)において、パネル構造体1 は、Al合金製外装パネル2 と、外装パネルよりも高い剛性を有するAl合金製内装パネル3 とが一体化されたパネル構造体である。そして、図3(a)(b) に示す通り、内装パネル3 は、コーン状の凸部 (突起)4を多数規則的な間隔で配置しており、この凸部を除いた平板部を凹部6 として有している。また、図3(a)に示す通り、内装パネル3 の凸部4 の平坦な頂部4a上には樹脂層5 が配置され、この樹脂層を接着剤として介して、内装パネル3 の凸部4 と外装パネル2 の裏面2aとが互いに接合されている。
【０００５】
一方、図4 は、前記コーン状の凸部に対し、内装パネル7 の平面方向の縦、横、斜め方向に適宜延在するビーム状の凸部8a、8b、8cを設けた例を示している。この例において、内装パネル7 の凸部8a、8b、8cの平坦な頂部9a、9b、9c上に、前記図3 の例と同様に、図示はしないが、樹脂層を配置し、この樹脂層を接着剤として介して、内装パネル7 の凸部8a、8b、8cと外装パネルの裏面とを互いに接合する。
【０００６】
これらパネル構造体の一体化のため、外装パネルと内装パネルの接合には、パネル周縁部のヘム（曲げ）加工による嵌合、ボルト、ナット等による機械的な接合、あるいは樹脂等による接着等の周知の手段が用いられる。この内、前記コーンやビームを配置した内装パネルを用いたパネル構造体においては、前記嵌合や機械的な接合とともに、或いはこれらの手段で接合することなく、コーンやビームの頂部と外装パネルの裏面とを樹脂で接着することが用いられ、パネル構造体 (以下、このタイプのパネル構造体を、単にパネル構造体と言う) として一体化され、パネルとしての剛性を確保している。
【０００７】
そして、近年、これらパネル構造体の外装パネルと内装パネルには、軽量化のために、従来から使用されていた鋼材に代わって、AA乃至JIS 3000系、5000系、6000系、7000系等の高強度で高成形性のアルミニウム合金板（以下、アルミニウムを単にAlと言う）が使用され始めている。
【０００８】
一方、これらAl合金製パネル構造体には、輸送機などの構造体として本来有すべき強度や剛性の他に、防音性や制振性なども求められる。例えば、自動車などのフードであれば、車体の風切り音や車体内部のエンジン音を低減して、車両走行を快適化する防音効果が求められる。例えば、自動車などの輸送機のエンジン音は、共通して、1kHz以下の低周波数帯域の (特にこもり音) 騒音が主体となる。このため、輸送機などのパネル構造体には、前記低周波数帯域の騒音を低減することが求められる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが知見したところによれば、従来から用いられている、内装パネルと外装パネルとが嵌合や機械的な接合のみによって一体化されているパネル構造体は勿論のこと、内装パネルの凸部と前記外装パネルの裏面とが樹脂層を介して互いに接合されているような前記タイプのパネル構造体でも、前記低周波数帯域の騒音の防音効果はあまり期待できない。
【００１０】
図5 に、前記図3 に示した本発明タイプのパネル構造体と、外装パネルの裏面を、パネルではなく、複数のビーム (補強桁) により補強したタイプのパネル構造体との、外装パネルの振動周波数帯域毎の音響透過損失 (防音効果) の大きさについて示す。図5 において、A(黒丸によるプロット) は本発明タイプのパネル構造体の、B(白丸によるプロット) はビーム補強タイプのパネル構造体の、各々音響透過損失の大きさである。同図から分かる通り、高い振動周波数帯域では、本発明タイプのパネル構造体は、ビーム補強タイプのパネル構造体よりも高い音響透過損失 (防音効果) を示している。しかし、1kHz以下の外装パネルの振動周波数帯域では、逆に、ビーム補強タイプのパネル構造体よりも低い音響透過損失 (防音効果) を示している部分が多い。
【００１１】
例えば、前記図3 に示した本発明タイプのパネル構造体による、自動車のフードの防音の場合、フードの防音を行うためには、自動車走行時に振動する外装パネルの振動を減衰させる必要がある。前記パネル構造体の場合、この役割を果たすのが、内装パネルの凸部と外装パネルの裏面とを接合している前記樹脂層である。
【００１２】
しかし、前記パネル構造体において、コーンやビームを配置した内装パネルでは、コーンやビームの頂部の部分にしか、言い換えると、パネルの面積に対して極く一部の面積にしか、樹脂層が配置されていない。これは、この種パネル構造体においては、従来から、内装パネルの凸部と外装パネルの裏面とを接合する樹脂に対して、接着効果 (接合強度) しか期待していなかったことにもよる。
【００１３】
この結果、前記パネル構造体においては、樹脂の量が極端に少なすぎるために、後述する制振板の樹脂などに期待されるような、防音や制振の効果は発揮できない。
【００１４】
これに対し、従来から、防音や制振のために、制振鋼板や制振Al板などを用いることが周知である。これらの制振板は、基本的に、2 枚のパネル間に樹脂層を設けた構造をしており、この樹脂層の効果によって、防音性や制振性を発揮させている。これら制振板は、パネルの全面で、しかも必要に応じた厚さだけ、樹脂層を設けることが可能であり、前記低周波域の騒音の防音や制振のために必要な樹脂量を適宜確保することができる。
【００１５】
しかし、周知の通り、自動車などの輸送機用のパネルには、素材板を複雑な製品形状にするための、深絞り、張出し、曲げ、伸びフランジなど、成形条件の厳しいプレス成形加工が施される。このため、鋼板やAl合金板などの素材板には、単一の板としても、高い深絞り性 (限界絞り比, LDR)や高い形状凍結性などの特性を有することが必要である。これに対し、前記積層された制振板では、単一の素材板のような高い成形性を有しておらず、この種輸送機用のパネル用途に使うことができない。
【００１６】
したがって、前記コーンやビーム状の凹凸を配置した内装パネルを用いたパネル構造体において、1kHz以下の低周波域の騒音の防音性に優れたパネル構造体は、これまでに存在しなかったのが実情である。
【００１７】
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、コーンやビーム状の凹凸を配置した内装パネルを用いたパネル構造体であって、特に1kHz以下の低周波域の騒音の防音性に優れたパネル構造体を製造するための方法を提供しようとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の要旨は、外装パネルと内装パネルとが一体化されたAl合金製パネル構造体の製造方法であって、前記内装パネルに補強用の凹凸部を設け、前記内装パネルの凸部と前記外装パネルの裏面とを、少なくとも前記凸部上に存在する樹脂層を介して互いに接合するに際し、前記パネル構造体を熱処理炉内にて加熱することにより前記樹脂層を発泡させ、当該発泡樹脂層のヤング率を0.05〜0.5MPaの範囲に調節するとともに、当該発泡樹脂層の損失係数を0.3 以上に調節することである。
【００１９】
前記樹脂層のヤング率と損失係数とを所定の値に調節する際、本発明者らは、前記内装パネルが補強用の凹凸部を有して前記外装パネルよりも高い剛性を有するAl合金製パネル構造体において、そして、これに加えて、前記制振板と違い、パネルの面積に対して極く一部の面積にしか、樹脂が配置されていない (樹脂の面積が限られている) Al合金製パネル構造体において、内装パネルの前記凸部上に存在する樹脂層のヤング率を0.05〜0.5MPaとすることにより、パネル構造体の防音性が、より向上することを知見した。
【００２０】
また、パネル構造体の防音性を高めるための樹脂層の特性としては、前記樹脂層のヤング率の他に、樹脂層の損失係数も影響すること、および、特に1kHz以下の周波数帯域におけるパネル構造体の防音性のためには、樹脂層の損失係数を0.3 以上とする必要があること、更には、0.5 以上とするのがより好ましいことを知見した。
【００２１】
ただ、このような特性の樹脂層を得るためには、後述する通り、樹脂を発泡させる等の工夫が必要であり、樹脂自体の選択を含め、実際のパネル構造体の組み立て (製造) 工程の中で、如何に、樹脂層の特性を出すかが課題となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
(使用樹脂の特性)
制振および防音性能に対し、従来から使用されている、この種パネル構造体の接合用として用いられていた主要な樹脂は、ヤング率が0.7 〜2.0 MPa 程度の塩化ビニル等の樹脂である。また、前記制振板に用いられていた主要な樹脂は、ヤング率が1 〜10MPa 程度のポリエステル、ポリオレフィン等の樹脂である。
【００２３】
これに対して、前記本発明樹脂層 (内装パネルの凸部と外装パネルの裏面とを接合する樹脂層) のヤング率は、0.05〜0.5MPaの範囲と、前記従来の樹脂と比較して低い。また、パネル構造体の減衰性を高めるための樹脂の特性として、樹脂層の損失係数も0.3 以上、より好ましくは0.5 以上と高くする。
【００２４】
(樹脂の発泡)
前記低いヤング率と高い損失係数を有する樹脂層とするためには、特定の樹脂 (層) を発泡させることが必要である。言い換えると、従来から使用されている、この種パネル構造体の接合用として用いられていた樹脂や前記制振板に用いられていた樹脂のように、単に、樹脂層を設けて、この樹脂層を乾燥固化乃至焼付け硬化させるだけでは、前記特性の樹脂層を得ることが難しい。
【００２５】
そして、樹脂層を発泡させるためには、発泡していない樹脂層を、少なくとも内装パネルの凸部に設けた後に、加熱して発泡させる必要がある。仮に、予め発泡させた樹脂層を内装パネルの凸部に設けた場合、防音性の点からは良いものの、樹脂による内装パネルの凸部と外装パネルの裏面との接合性 (接着強度) を確保することができない。
【００２６】
(パネル構造体の製造工程)
したがって、外装パネルと内装パネルとが一体化されたAl合金製パネル構造体の製造工程としては、▲１▼内装パネルに補強用の凹凸部を設け、▲２▼内装パネルの凸部と前記外装パネルの裏面とを、少なくとも前記凸部上に存在する樹脂層を介して互いに接合する、▲３▼樹脂層を加熱して発泡させることにより、当該樹脂層のヤング率と損失係数とを所定の値に調節するという工程をとる必要がある。
【００２７】
より具体的には、まず、パネル適用Al合金板を、所定の外装パネルおよび内装パネル形状に各々プレス成形等の成形加工を行う。この際、内装パネルには、外装パネルの補強用として、外装パネルよりも高い剛性を有するための凹凸部が設けられる。この凹凸の形状は自由であるが、代表的には、前記図3(a)(b) に示したコーン状の凸部、前記図4 に示したビーム状の凸部、あるいはこれらを組み合わせた凸部等が適宜選択される。
【００２８】
このように、内装パネル用と外装パネル用に各々成形加工されたAl合金板同士は、次に、パネル構造体として一体に接合される。この際、内装パネルと外装パネルへの樹脂の設け方 (介在のさせ方) は、前記図3(a)に示したように内装パネルの凸部上に部分的に、或いは、これに加えて、内装パネルの凹部に対応する外装パネルの裏面に部分的に、更には、後述する図1 に示すように、外装パネルの裏面( 外装パネルと内装パネルとの間隙) 全面に渡って、樹脂層を設けても良い。
【００２９】
パネル構造体の防音のためには、少なくとも、前記図3(a)に示したように内装パネルの凸部上に部分的に樹脂層を設けることが必須である。しかし、樹脂層を設ける際に、この基本的な態様に加えて、内装パネルの凹部に対応する外装パネルの裏面に更に樹脂層を点在させるか、外装パネルの裏面全面に渡って樹脂層を充填させれば、外装パネルの振動の減衰性をより高めることが可能である。
【００３０】
また、前記したように、前記基本的な態様に加えて、内装パネルの周辺部の凸部上の樹脂層のヤング率を、前記樹脂層のヤング率を0.5MPaよりも大きくし、この周辺部の凸部上の樹脂層によって、パネル同士の接合強度をより高めることが可能である。
【００３１】
今、図1 の場合を例にとって、内装パネルと外装パネルとの接合方法を説明すると、例えば、図1(a)に示す通り、樹脂のシート5aを内装パネル3 と外装パネル2 との間に介在させ、内装パネルの凸部および凹部と外装パネルの裏面とを、樹脂シート5aを介して、互いに接合してパネル構造体として一体化する。この際、樹脂層を設けた後の、内装パネルと外装パネルとの接合方法は、この樹脂層による接合に加えて、外装パネルおよび内装パネルの周縁をヘム (曲げ) 加工して接合しても良く、また、通常のボルト等による機械的な接合を合わせて行っても良い。
【００３２】
その後、図1(b)に示す通り、パネル構造体1 を熱処理炉 (加熱炉)10 内に収容あるいは通過させて、パネル構造体全体或いは樹脂層部分のみを、適当な樹脂の発泡温度に加熱して、樹脂層部分を発泡させ、樹脂層のヤング率と損失係数とを所定の値に調節する。この樹脂層部分の発泡のための加熱は、例えば、パネル構造体（特に外装パネル）の塗装後の塗料の焼付け硬化のための熱処理工程やAl合金板の調質のための熱処理工程が、パネル構造体の製造工程に元々あるようであれば、この工程を利用して行ってもよい。また、無塗装の場合などのように、パネル構造体の製造工程に加熱 (熱処理) 工程が元々無いような場合には、樹脂層部分を発泡させる熱処理工程を新たに付加してもよい。
【００３３】
樹脂層のヤング率と損失係数との、前記所定の値とは、前記した通り、樹脂層のヤング率を0.05〜0.50MPa の範囲、樹脂層の損失係数を0.3 以上、更には、0.5 以上とするのが好ましい。
【００３４】
樹脂層のヤング率が0.05MPa 未満であれば、1kHz以下、特に100 〜400Hz と低い振動周波数帯域での外装パネルの振動の減衰効果= 防音効果が劣り、また、樹脂による内装パネルの凸部と外装パネルの裏面との接合性( 接着強度) を確保することができなくなる。また、一方、樹脂のヤング率が0.50MPa を越えた場合、内装パネルが外装パネルよりも高い剛性を有し、かつ、パネルの面積に対して極く一部の面積にしか、樹脂が配置されていないAl合金製パネル構造体において、1kHz以下、特に500 〜1000Hzでの周波数帯域における外装パネル (パネル構造体) の振動の減衰性を高めることができない可能性がある。
【００３５】
また、樹脂層の損失係数が0.3 未満 (より厳しくは0.5 未満) と小さくなりすぎると、樹脂のヤング率を前記範囲としても、特に、本発明パネル構造体のようなパネルの面積に対して極く一部の面積にしか、樹脂が配置されていない (樹脂の面積が限られている) 場合に、条件によっては、樹脂層による外装パネルの振動の減衰性を高めることができない可能性がある。
【００３６】
(使用樹脂の種類)
内装パネルの凸部と外装パネルの裏面とを接合する樹脂層を、上記したヤング率および好ましい損失係数とするためには、まず、樹脂の種類をポリエステル系、あるいはポリエーテル系樹脂から選択するとともに、これらを熱処理乃至加熱して発泡させて、軟質の発泡ウレタン化し、低ヤング率化および高損失係数化、更には軽量化させる。そして、これらの樹脂を、このまま或いはシリコン等で変性させて、また、単一の樹脂系で、あるいは、複数の樹脂系を適宜混合して用いても良い。
【００３７】
これに対し、焼付け硬化性 (熱縮合性) を有する、メラミンアルキドなどアミノアルキド系樹脂、ポリエステルメラミン系樹脂、ポリメチルメタアクリレート等のアクリル系樹脂、ビスフェノール型やノボラック型等のエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂は、焼付け硬化した場合に、本発明範囲内に低ヤング率化および高損失係数化、更には軽量化させることが難しく、本発明樹脂として使用することが難しい。
【００３８】
(パネル適用Al合金の種類)
次に、本発明で用いるAl合金について説明する。本発明で用いるAl合金自体は、前記自動車などの輸送機パネル用としての強度、伸びなどの機械的特性や、耐蝕性、あるいは、好ましくは合金量が少ないなどのリサイクル性を満足するものが適宜選択される。より具体的には、通常、この種輸送機パネル用途に汎用されている、AA乃至JIS で規定される、3000系、5000系、6000系等の、耐力やパネル形状へのプレス成形性などの比較的高いAl合金の適用が好適に用いられる。勿論、内装パネルと外装パネルとを同じAl合金とする必要はなく、必要耐力や要求プレス成形性から、適宜選択される。
【００３９】
パネル適用Al合金板自体は、Al合金成分規格範囲内に溶解調整されたAl合金溶湯を、例えば、連続鋳造圧延法、半連続鋳造法（ＤＣ鋳造法）等の通常の溶解鋳造法を適宜選択して鋳造する。次いで、このAl合金鋳塊に均質化熱処理を施し、熱間圧延後、必要に応じて中間焼鈍や冷間圧延を行い、焼鈍や容体化処理および焼入れ等の調質処理を行い、所望の板厚のAl合金板とする。
【００４０】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。前記図3(a)(b) に示した本発明タイプのパネル構造体 (四角形、1400mm×1400mm) を準備した。なお、外装パネルのAl合金にはJIS 6111Al合金板を、内装パネルのAl合金にもJIS 6111Al合金板を用いた。外装パネルは1mmtの平板状とし、内装パネルは、平板状(0.8mmt)の板に、下部の径が140mm φで頂部が平坦な高さ25mmのコーン状の凸部を170mm 間隔で配置するようにプレス成形したものとし、外装パネルよりも高剛性とした。
【００４１】
樹脂の種類はポリエステル系樹脂とし、この樹脂を図1 に示したように、内装パネルのコーン状の凸部の平坦な頂部 (径20 mm φ) 上および凹部、要は外装パネル裏面と内装パネルの間隙 (凸部で5mm 、凹部で30mm) に充填して樹脂層とした。この樹脂層を接着剤として、内装パネルの凸部と外装パネルの裏面とを互いに接合した。この他、外装パネルおよび内装パネルの周縁をヘム (曲げ) 加工して接合してパネル構造体として一体化させた。そして、更に、このパネル構造体を熱処理炉内に収容して、90〜120 ℃×10〜15分加熱して、ポリエステル系樹脂層を軟質の発泡ウレタン化した。但し、前記加熱温度と加熱時間を前記範囲で調節して、発泡ウレタン化した樹脂層のヤング率と損失係数を変化させた (発明例No.1、2)。
【００４２】
また、比較のために、ポリエステル系樹脂を予め発泡させて軟質の発泡ウレタン化した樹脂を介して、内装パネルの凸部と外装パネルの裏面とを互いに接合し、前記加熱工程を省略したパネル構造体 (比較例No.3) と、パネル構造体として一体化させるまでは同じ条件とし、但し、前記加熱工程を省略して、樹脂層を発泡させないパネル構造体 (比較例No.4) を準備した。これら発明例および比較例の構成のパネル構造体の樹脂層のヤング率と損失係数を表1 に示す。
【００４３】
そして、このような発明例および比較例の構成のパネル構造体を各々、宙づりにした状態で加振器により内装パネルの方を加振して、外装パネルを振動させて、外装パネルの100 〜400Hz の振動周波数帯域の振幅の大きさを測定し、得られた振幅の差を、樹脂層による外装パネルの振動の減衰効果= 防音効果の大きさとして評価した。これらの結果も表1 に示す。
【００４４】
更に、発明例および比較例のパネル構造体の、樹脂層を接着剤として、内装パネルの凸部と外装パネルの裏面とを互いに接合した際の (外装パネルおよび内装パネルの周縁をヘム加工して接合する前の) 接着強度を剪断強度で評価した。評価は、これまで使用されてきたヤング率が高く接着強度を重視した塩化ビニル樹脂の平均的な剪断強度約5.0MPaを規準とし、5.0MPa以上のものを◎、1 〜5MPaのものを○、0.5 〜1.0MPaのものを△、0.5MPa未満のものを×として行った。これらの結果も表1 に示す。
【００４５】
また、前記発明例No.1と比較例No.4について、前記防音試験に際し、100Hz 〜3.15kHz の振動周波数帯域の音響透過損失を測定した結果を図2 に示す。
【００４６】
表1 および図2 から明らかな通り、樹脂層のヤング率が本発明で規定する0.05〜0.50MPa の範囲内である発明例No.1、2 は、比較例No.3、4 よりも、1kHz以下(100〜1000Hz) での外装パネルの振動周波数帯域での振動の減衰効果= 防音効果に優れており、かつ樹脂の接着強度にも優れている。ただ、この発明例の中でも、樹脂層のヤング率が好ましい下限の0.05MPa である発明例No.2は、他の発明例No.1に比して接着強度が低い。
【００４７】
一方、ポリエステル系樹脂を予め発泡させ、樹脂層のヤング率が本発明で規定する好ましい下限0.05MPa の範囲を低めに外れる比較例No.3は、特に100 〜400Hz と低い振動周波数帯域での外装パネルの振動の減衰効果= 防音効果が劣り、また接着強度も低く、パネル構造体として実用化できない。そして、前記加熱工程を省略して、樹脂層を発泡させておらず、樹脂層のヤング率が本発明で規定する好ましい上限0.5MPaの範囲を高めに外れる比較例No.4は、接着強度は高いものの、図1 からも明らかな通り、特に1kHz以下の低い振動周波数帯域での外装パネルの振動の減衰効果= 防音効果が劣っている。
【００４８】
したがって、以上の結果から、本発明の規定の臨界的な意義や、好ましい規定の意義が明らかである。
【００４９】
【表１】

【００５０】
【発明の効果】
本発明製造方法によれば、コーンやビーム状の凹凸を配置した内装パネルを用いたパネル構造体において、1kHz以下の低周波域の騒音の防音性に優れたパネル構造体を提供することができる。このため、輸送機用に、Al合金材の用途を大きく拡大するものであり、工業的な価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で、パネル構造体の製造工程を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例で、外装パネルの振動の減衰効果を示す説明図である。
【図３】本発明タイプのコーン状の凸部を配置した内装パネルおよびパネル構造体を示す説明図である。
【図４】本発明タイプのビーム状の凸部を配置した内装パネルを示す説明図である。
【図５】本発明タイプのパネル構造体の音響透過損失の大きさを示す説明図である。
【符号の説明】
1:パネル構造体、2:外装パネル、3:内装パネル、4:凸部、5:樹脂層、6 凹部:[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing an aluminum alloy panel structure for a transport aircraft that is particularly excellent in soundproofing in a frequency band of 1 kHz or less.
[0002]
[Prior art]
There are exterior panels (outer panels or outer panels, outer panels) and interior panels (inner panels, inner panels, inner panels) on the body panels of automobiles, aircraft, vehicles, ships, and other transport aircraft. A combined panel structure is widely used. For example, a panel structure in which a relatively thin exterior panel for appearance and an interior panel for reinforcing the exterior panel are combined is used for automobile hoods, doors, roofs, and the like.
[0003]
The exterior panel and the interior panel are relatively thin in order to reduce the weight of the panel structure itself. Even if the interior panel is a thin plate, it has a higher rigidity than the exterior panel as a reinforcement for the exterior panel. It has a concavo-convex part in which parts (protrusions) are arranged at regular intervals.
[0004]
For example, an interior panel and a panel structure in which cone-shaped projections (projections) are arranged at regular intervals will be described more specifically. FIG. 3 (a) is a longitudinal sectional view of the panel structure, and FIG. 3 (b) is a plan view of the interior panel. In FIG. 3 (a), a panel structure 1 is a panel structure in which an Al alloy exterior panel 2 and an Al alloy interior panel 3 having higher rigidity than the exterior panel are integrated. As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the interior panel 3 has a large number of cone-shaped projections (projections) 4 arranged at regular intervals, and the flat plate portion excluding these projections is recessed. 6 has. Further, as shown in FIG. 3 (a), a resin layer 5 is disposed on the flat top 4a of the convex portion 4 of the interior panel 3, and the convex portion 4 of the interior panel 3 is interposed via this resin layer as an adhesive. And the back surface 2a of the exterior panel 2 are joined to each other.
[0005]
On the other hand, FIG. 4 shows an example in which beam-like

convex portions

8a, 8b, and 8c that extend in the vertical, horizontal, and diagonal directions in the plane direction of the interior panel 7 are provided to the cone-shaped convex portions. Yes. In this example, a resin layer (not shown) is disposed on the flat

top portions

9a, 9b, 9c of the

convex portions

8a, 8b, 8c of the interior panel 7, although not shown in the figure, the resin layer As an adhesive, the

projections

8a, 8b, 8c of the interior panel 7 and the back surface of the exterior panel are joined to each other.
[0006]
In order to integrate these panel structures, the exterior panel and interior panel can be joined by hem (bending) processing of the peripheral edge of the panel, mechanical joining with bolts, nuts, etc., or adhesion with resin, etc. Well-known means are used. Among these, in the panel structure using the interior panel in which the cone and the beam are arranged, the top of the cone and the beam and the exterior panel are connected together with the fitting or mechanical joining or without joining by these means. Bonding the back surface with a resin is used, and it is integrated as a panel structure (hereinafter, this type of panel structure is simply referred to as a panel structure) to ensure the rigidity of the panel.
[0007]
And in recent years, the exterior panels and interior panels of these panel structures are made of AA to JIS 3000 series, 5000 series, 6000 series, 7000 series, etc., instead of steel materials that have been used for weight reduction. High-strength, high-formability aluminum alloy plates (hereinafter, aluminum is simply referred to as Al) are beginning to be used.
[0008]
On the other hand, these Al alloy panel structures are also required to have soundproofing and vibration damping properties in addition to the strength and rigidity that should be inherent in structures such as transportation equipment. For example, in the case of a hood such as an automobile, there is a demand for a soundproof effect that reduces the wind noise of the vehicle body and the engine sound inside the vehicle body to make the vehicle travel comfortable. For example, the engine sound of transport aircraft such as automobiles is mainly noise in the low frequency band of 1 kHz or less (especially a booming noise). For this reason, it is calculated | required for panel structures, such as a transport aircraft, to reduce the noise of the said low frequency band.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the findings of the present inventors, of course, a panel structure that has been used conventionally, in which the interior panel and the exterior panel are integrated only by fitting or mechanical joining, Even with the panel structure of the type in which the convex portion of the interior panel and the back surface of the exterior panel are joined to each other via a resin layer, the soundproofing effect of the noise in the low frequency band cannot be expected so much.
[0010]
FIG. 5 shows a panel structure of the present invention type shown in FIG. 3 and a panel structure of the type in which the back surface of the exterior panel is reinforced by a plurality of beams (reinforcement girders) instead of the panel. It shows the magnitude of sound transmission loss (soundproof effect) for each vibration frequency band. In FIG. 5, A (plot by a black circle) is the magnitude of sound transmission loss of the panel structure of the present invention type, and B (plot by white circle) is the magnitude of the sound transmission loss of the panel structure of the beam reinforcement type. As can be seen from the figure, in the high vibration frequency band, the panel structure of the present invention type shows higher sound transmission loss (soundproof effect) than the panel structure of the beam reinforcement type. However, in the vibration frequency band of the exterior panel of 1 kHz or less, on the contrary, there are many parts that exhibit lower sound transmission loss (soundproof effect) than the beam-reinforced panel structure.
[0011]
For example, in the case of soundproofing the hood of an automobile using the panel structure of the present invention type shown in FIG. 3, it is necessary to attenuate the vibration of the exterior panel that vibrates when the automobile is running in order to make the hood soundproof. In the case of the panel structure, the resin layer that joins the convex part of the interior panel and the back surface of the exterior panel plays this role.
[0012]
However, in the panel structure, in the interior panel in which the cone and the beam are arranged, the resin layer is arranged only in the top portion of the cone and the beam, in other words, only in a part of the area of the panel. It has not been. This is because, in this type of panel structure, conventionally, only an adhesive effect (bonding strength) has been expected for the resin that bonds the convex portion of the interior panel and the back surface of the exterior panel.
[0013]
As a result, in the panel structure, since the amount of resin is extremely small, the effect of soundproofing and damping as expected for the resin of the damping plate described later cannot be exhibited.
[0014]
On the other hand, conventionally, it is well known to use a damping steel plate, a damping Al plate, or the like for soundproofing or damping. These damping plates basically have a structure in which a resin layer is provided between two panels, and the effect of this resin layer provides soundproofing and damping properties. These vibration control plates can be provided with a resin layer on the entire surface of the panel and in a thickness as required, and the amount of resin necessary for sound insulation and vibration suppression of the low frequency range is appropriately set. Can be secured.
[0015]
However, as is well known, panels for transport equipment such as automobiles are subjected to press molding processing with severe molding conditions such as deep drawing, overhanging, bending, stretch flange, etc. to make the material plate into a complicated product shape. The For this reason, a material plate such as a steel plate or an Al alloy plate needs to have characteristics such as high deep drawability (limit drawing ratio (LDR)) and high shape freezing property even as a single plate. On the other hand, the laminated damping plate does not have a high formability like a single material plate and cannot be used for a panel application for this kind of transport aircraft.
[0016]
Therefore, in the panel structure using the interior panel in which the cones and beam-shaped irregularities are arranged, there has never been a panel structure excellent in soundproofing of noise in a low frequency region of 1 kHz or less. It is a fact.
[0017]
The present invention has been made paying attention to such circumstances, and its purpose is a panel structure using an interior panel in which cones and beam-like irregularities are arranged, and in particular, a low frequency range of 1 kHz or less. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a panel structure having excellent noise insulation performance.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the gist of the present invention is a method for manufacturing an Al alloy panel structure in which an exterior panel and an interior panel are integrated, and the interior panel is provided with a concavo-convex portion for reinforcement, When the convex part of the interior panel and the back surface of the exterior panel are joined to each other via at least the resin layer existing on the convex part, the resin layer is heated by heating the panel structure in a heat treatment furnace. And adjusting the Young's modulus of the foamed resin layer to a range of 0.05 to 0.5 MPa, and adjusting the loss coefficient of the foamed resin layer to 0.3 or more .
[0019]
When adjusting the Young's modulus and loss factor of the resin layer to a predetermined value, the present inventors made an Al alloy having a concavo-convex portion for reinforcement and higher rigidity than the exterior panel. In the panel structure, and in addition to this, unlike the damping plate, the resin is arranged only in a part of the area of the panel (the area of the resin is limited). It has been found that the sound insulation of the panel structure is further improved by setting the Young's modulus of the resin layer present on the convex portion of the interior panel to 0.05 to 0.5 MPa in the Al alloy panel structure .
[0020]
In addition, as a characteristic of the resin layer for improving the soundproofing of the panel structure, in addition to the Young's modulus of the resin layer, the loss factor of the resin layer also affects, and in particular, the panel structure in a frequency band of 1 kHz or less For the soundproofing of the body, it was found that the loss coefficient of the resin layer needs to be 0.3 or more, and more preferably 0.5 or more .
[0021]
However, in order to obtain a resin layer with such characteristics, it is necessary to devise measures such as foaming the resin, as will be described later, including the selection of the resin itself and the actual assembly (manufacturing) process of the panel structure. Among them, how to obtain the characteristics of the resin layer is a problem.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Characteristics of resin used)
With respect to vibration damping and soundproofing performance, the main resin that has been used in the past for joining this type of panel structure is a resin such as vinyl chloride having a Young's modulus of about 0.7 to 2.0 MPa. The main resin used in the vibration damping plate is a resin such as polyester or polyolefin having a Young's modulus of about 1 to 10 MPa.
[0023]
In contrast, the Young's modulus of the present invention the resin layer (resin layer for bonding the back surface of the convex portion and the outer panel of the interior panel), compared with the range of 0.05 to 0.5 MPa, the a conventional resin Low. In addition, as a resin characteristic for enhancing the attenuation of the panel structure, the loss factor of the resin layer is also set to 0.3 or higher, more preferably 0.5 or higher.
[0024]
(Resin foam)
In order to obtain a resin layer having a low Young's modulus and a high loss factor, it is necessary to foam a specific resin (layer). In other words, the resin layer is simply provided by using a resin layer that has been conventionally used, such as the resin used for joining the panel structure or the resin used for the vibration damping plate. It is difficult to obtain a resin layer having the above characteristics only by drying and solidifying or baking and curing.
[0025]
And in order to foam a resin layer, after providing the resin layer which is not foamed at least on the convex part of an interior panel, it is necessary to heat and foam. If a resin layer that has been foamed in advance is provided on the convex part of the interior panel, it is good from the viewpoint of soundproofing, but the bondability (adhesive strength) between the convex part of the interior panel and the back surface of the exterior panel is ensured. Can not do it.
[0026]
(Manufacturing process of panel structure)
Accordingly, as a manufacturing process of the Al alloy panel structure in which the exterior panel and the interior panel are integrated, (1) a reinforcing uneven part is provided on the interior panel, and (2) the convex part of the interior panel and the exterior are provided. (3) The resin layer is heated and foamed by bonding the back surface of the panel to each other through at least the resin layer present on the convex portion, whereby the Young's modulus and loss factor of the resin layer are set to a predetermined value. It is necessary to take a process of adjusting the value.
[0027]
More specifically, first, the panel-applied Al alloy plate is formed into a predetermined exterior panel and interior panel shape, such as press molding. At this time, the interior panel is provided with an uneven portion for reinforcing the exterior panel so as to have higher rigidity than the exterior panel. The shape of the irregularities is free, but typically, the cone-shaped convex portion shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the beam-shaped convex portion shown in FIG. 4 or a combination thereof. protrusions or the like Ru is selected as appropriate.
[0028]
Thus, the Al alloy plates molded for the interior panel and the exterior panel, respectively, are then integrally joined as a panel structure. At this time, the way of providing resin (how to interpose) to the interior panel and the exterior panel is partially or additionally on the convex portion of the interior panel as shown in FIG. 3 (a). The resin layer partially over the back surface of the exterior panel corresponding to the recess of the interior panel, and further over the entire back surface of the exterior panel (the gap between the exterior panel and the interior panel) as shown in FIG. May be provided.
[0029]
For soundproofing the panel structure, it is essential to at least partially provide a resin layer on the convex portion of the interior panel as shown in FIG. 3 (a). However, when providing the resin layer, in addition to this basic mode, a resin layer is further scattered on the back surface of the exterior panel corresponding to the recess of the interior panel, or the resin layer is spread over the entire back surface of the exterior panel. If it is filled, it is possible to further improve the vibration attenuation of the exterior panel.
[0030]
Further, as described above, in addition to the basic aspect, the Young's modulus of the resin layer on the convex portion of the peripheral portion of the interior panel is set so that the Young's modulus of the resin layer is larger than 0.5 MPa. With the resin layer on the convex portion, the bonding strength between the panels can be further increased.
[0031]
Now, taking the case of FIG. 1 as an example, the method of joining the interior panel and the exterior panel will be described.For example, as shown in FIG. 1 (a), a resin sheet 5a is interposed between the interior panel 3 and the exterior panel 2. By interposing, the convex and concave portions of the interior panel and the back surface of the exterior panel are joined together via the resin sheet 5a to be integrated as a panel structure. In this case, after the resin layer is provided, the interior panel and the exterior panel can be joined by hem (bending) and joining the periphery of the exterior panel and the interior panel. Alternatively, mechanical joining using ordinary bolts or the like may be performed together.
[0032]
Thereafter, as shown in FIG. 1 (b), the panel structure 1 is accommodated or passed through a heat treatment furnace (heating furnace) 10 and the entire panel structure or only the resin layer portion is heated to an appropriate resin foaming temperature. Then, the resin layer portion is foamed, and the Young's modulus and loss factor of the resin layer are adjusted to predetermined values. Heating for foaming of the resin layer portion includes, for example, a heat treatment process for baking and hardening paint after painting a panel structure (particularly an exterior panel) and a heat treatment process for tempering an Al alloy plate. If the structure manufacturing process originally exists, this process may be used. In addition, when there is no heating (heat treatment) process in the manufacturing process of the panel structure as in the case of no painting, a heat treatment process for foaming the resin layer portion may be newly added.
[0033]
As described above, the predetermined values of the Young's modulus and loss factor of the resin layer are as follows. The Young's modulus of the resin layer is in the range of 0.05 to 0.50 MPa, the loss factor of the resin layer is 0.3 or more, and further 0.5 or more. It is preferable to do this.
[0034]
If the Young's modulus of the resin layer is less than 0.05 MPa, the vibration damping effect of the exterior panel in the vibration frequency band as low as 1 kHz or less, particularly 100 to 400 Hz, is poor, and the soundproofing effect is inferior. Bondability (adhesion strength) with the back surface of the exterior panel cannot be secured. On the other hand, if the Young's modulus of the resin exceeds 0.50 MPa, the interior panel has higher rigidity than the exterior panel, and the resin is disposed only in a part of the area of the panel. In a panel structure made of Al alloy that is not present, there is a possibility that the vibration attenuation of the exterior panel (panel structure) in the frequency band of 1 kHz or less, particularly 500 to 1000 Hz, cannot be improved.
[0035]
In addition, if the loss coefficient of the resin layer is too small, less than 0.3 (more strictly less than 0.5), even if the Young's modulus of the resin is set within the above range, the area of a panel like the panel structure of the present invention is extremely small. Depending on the conditions, it may not be possible to increase the damping of the vibration of the exterior panel depending on the conditions when the resin is arranged only in a small area (resin area is limited). .
[0036]
(Type of resin used)
In order to make the resin layer that joins the convex part of the interior panel and the back surface of the exterior panel the above-mentioned Young's modulus and preferable loss factor, first, the resin type is selected from polyester-based or polyether-based resin These are heat-treated or heated to be foamed into a soft urethane foam, which has a low Young's modulus, a high loss factor, and a light weight. These resins may be modified as they are or with silicon or the like, or may be used in a single resin system or in a mixture of a plurality of resin systems as appropriate.
[0037]
In contrast, bake-curing (thermal condensation) amino alkyd resins such as melamine alkyd, polyester melamine resins, acrylic resins such as polymethyl methacrylate, epoxy resins such as bisphenol type and novolac type, phenol When the resin is baked and hardened, it is difficult to reduce the Young's modulus and the loss factor within the scope of the present invention and to reduce the weight, and it is difficult to use the resin as the resin of the present invention.
[0038]
(Types of Al alloy for panel application)
Next, the Al alloy used in the present invention will be described. As the Al alloy itself used in the present invention, a material that satisfies mechanical properties such as strength, elongation, corrosion resistance, and preferably recyclability such as a small amount of the alloy is appropriately used for the transport panel of the automobile. Selected. More specifically, the 3000 series, 5000 series, 6000 series, etc., which are generally used for this kind of transport aircraft panel application, such as 3000 series, 5000 series, 6000 series, etc. The application of a relatively high Al alloy is preferably used. Of course, the interior panel and the exterior panel do not need to be made of the same Al alloy, and are appropriately selected from the required yield strength and required press formability.
[0039]
For the panel-applied Al alloy plate itself, select a normal melting casting method such as a continuous casting rolling method or a semi-continuous casting method (DC casting method), for example, from an Al alloy molten metal that has been adjusted to be within the Al alloy component specification range. And cast. Next, this Al alloy ingot is subjected to homogenization heat treatment, and after hot rolling, intermediate annealing and cold rolling are performed as necessary, and tempering treatment such as annealing, solidification treatment and quenching is performed to obtain a desired plate. A thick Al alloy plate is used.
[0040]
【Example】
Examples of the present invention will be described. A panel structure (square, 1400 mm × 1400 mm) of the present invention type shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) was prepared. A JIS 6111Al alloy plate was used for the Al alloy of the exterior panel, and a JIS 6111Al alloy plate was also used for the Al alloy of the interior panel. The exterior panel is a flat plate of 1mmt, and the interior panel is arranged on a flat plate (0.8mmt) with cone-shaped convex parts with a bottom diameter of 140mmφ and a flat top part with a height of 25mm at 170mm intervals. It was press-molded and made more rigid than the exterior panel.
[0041]
The type of resin is polyester resin, and as shown in Fig. 1, this resin is on the flat top (diameter 20 mm φ) of the cone-shaped convex part of the interior panel and on the concave part. A resin layer was formed by filling the gap (5 mm for the convex portion and 30 mm for the concave portion). Using this resin layer as an adhesive, the convex portion of the interior panel and the back surface of the exterior panel were joined together. In addition, the exterior panel and the periphery of the interior panel were hemmed (bended) and joined to form a panel structure. Further, this panel structure was housed in a heat treatment furnace and heated at 90 to 120 ° C. for 10 to 15 minutes to convert the polyester resin layer into a soft foam urethane. However, the Young's modulus and loss factor of the urethane foamed resin layer were changed by adjusting the heating temperature and heating time within the above ranges (Invention Examples No. 1 and 2).
[0042]
In addition, for comparison, a panel structure in which the convex portion of the interior panel and the back surface of the exterior panel are joined to each other through a resin obtained by pre-foaming a polyester-based resin and forming a soft urethane foam, and the heating step is omitted. The same conditions are used until the body (Comparative Example No. 3) and the panel structure are integrated, except that the heating step is omitted and a panel structure (Comparative Example No. 4) that does not foam the resin layer is prepared. did. Table 1 shows the Young's modulus and loss factor of the resin layers of the panel structures having the configurations of the inventive examples and the comparative examples.
[0043]
And each of the panel structures of the configuration of the invention example and the comparative example is suspended in a state where the interior panel is vibrated by a vibrator to vibrate the exterior panel. The amplitude of the vibration frequency band of 400 Hz was measured, and the obtained difference in amplitude was evaluated as the vibration damping effect of the exterior panel by the resin layer = the magnitude of the soundproofing effect. These results are also shown in Table 1.
[0044]
Furthermore, when the resin layer of the panel structure of the invention example and the comparative example is used as an adhesive, the protrusions of the interior panel and the back surface of the exterior panel are joined to each other (the outer periphery of the exterior panel and the interior panel is hemmed) The adhesive strength (before joining) was evaluated by shear strength. Evaluation is based on the average shear strength of about 5.0 MPa of vinyl chloride resin with high Young's modulus, which has been used so far, with an emphasis on adhesive strength, ◎ for those with 5.0 MPa or more, ○ for those with 1 to 5 MPa, A sample having 0.5 to 1.0 MPa was evaluated as Δ, and a sample having less than 0.5 MPa was evaluated as ×. These results are also shown in Table 1.
[0045]
In addition, FIG. 2 shows the results of measuring sound transmission loss in the vibration frequency band of 100 Hz to 3.15 kHz in the soundproof test for the invention example No. 1 and the comparative example No. 4.
[0046]
As is apparent from Table 1 and FIG. 2, Invention Examples Nos. 1 and 2 in which the Young's modulus of the resin layer is within the range of 0.05 to 0.50 MPa specified in the present invention are 1 kHz rather than Comparative Examples No. 3 and 4. The vibration damping effect in the vibration frequency band of the exterior panel at the following (100 to 1000 Hz) = excellent soundproofing effect, and excellent resin adhesive strength. However, among the inventive examples, Invention Example No. 2 in which the Young's modulus of the resin layer is a preferable lower limit of 0.05 MPa has lower adhesive strength than other Invention Example No. 1.
[0047]
On the other hand, Comparative Example No. 3 in which the polyester-based resin is pre-foamed and the Young's modulus of the resin layer deviates slightly from the preferable lower limit of 0.05 MPa specified in the present invention is the exterior in the low vibration frequency band, particularly 100 to 400 Hz. Damping effect of panel vibration = Sound-proofing effect is inferior and adhesive strength is low, so it cannot be put into practical use as a panel structure. And, the heating step is omitted, the resin layer is not foamed, and the Young's modulus of the resin layer falls outside the preferable upper limit of 0.5 MPa defined in the present invention, Comparative Example No. 4, Although it is high, as is clear from FIG. 1, the vibration damping effect of the exterior panel, particularly in the low vibration frequency band of 1 kHz or less, is inferior in the soundproofing effect.
[0048]
Therefore, from the above results, the critical significance of the definition of the present invention and the significance of the preferred definition are clear.
[0049]
[Table 1]

[0050]
【The invention's effect】
According to the manufacturing method of the present invention, in a panel structure using an interior panel in which cones and beam-shaped irregularities are arranged, it is possible to provide a panel structure excellent in soundproofing of noise in a low frequency range of 1 kHz or less. . For this reason, the use of Al alloy material is greatly expanded for transport aircraft, and industrial value is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a manufacturing process of a panel structure in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing the vibration damping effect of the exterior panel in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing an interior panel and a panel structure in which cone-type convex portions of the present invention type are arranged.
FIG. 4 is an explanatory view showing an interior panel in which beam-shaped convex portions of the present invention type are arranged.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the magnitude of sound transmission loss of a panel structure of the present invention type.
[Explanation of symbols]
1: Panel structure, 2: Exterior panel, 3: Interior panel, 4: Projection, 5: Resin layer, 6 Recess:

Claims

外装パネルと内装パネルとが一体化されたアルミニウム合金製パネル構造体の製造方法であって、前記内装パネルに補強用の凹凸部を設け、前記内装パネルの凸部と前記外装パネルの裏面とを、少なくとも前記凸部上に存在する樹脂層を介して互いに接合するに際し、前記パネル構造体を熱処理炉内にて加熱することにより前記樹脂層を発泡させ、当該発泡樹脂層のヤング率を0.05〜0.5MPaの範囲に調節するとともに、当該発泡樹脂層の損失係数を0.3 以上に調節することを特徴とする防音性に優れた輸送機用パネル構造体の製造方法。A method of manufacturing an aluminum alloy panel structure in which an exterior panel and an interior panel are integrated, wherein the interior panel is provided with a concavo-convex portion for reinforcement, and a convex portion of the interior panel and a back surface of the exterior panel are provided. In addition, at the time of bonding to each other via at least the resin layer present on the convex portion, the resin layer is foamed by heating the panel structure in a heat treatment furnace, and the Young's modulus of the foamed resin layer is 0.05 to A method for producing a panel structure for a transport aircraft having excellent soundproofing characteristics , wherein the loss coefficient of the foamed resin layer is adjusted to 0.3 or more while being adjusted to a range of 0.5 MPa .

前記発泡樹脂層の損失係数を0.5 以上とする請求項１に記載の防音性に優れた輸送機用パネル構造体の製造方法。The manufacturing method of the panel structure for transport aircraft excellent in soundproofing property of Claim 1 which makes the loss coefficient of the said foamed resin layer 0.5 or more .

前記輸送機が自動車である請求項１または２に記載の防音性に優れた輸送機用パネル構造体の製造方法。 The method for manufacturing a panel structure for a transport aircraft excellent in soundproofing according to claim 1 or 2, wherein the transport aircraft is an automobile .