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WO2020136920A1 - 制振材 - Google Patents

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Publication number
WO2020136920A1
WO2020136920A1 PCT/JP2019/002329 JP2019002329W WO2020136920A1 WO 2020136920 A1 WO2020136920 A1 WO 2020136920A1 JP 2019002329 W JP2019002329 W JP 2019002329W WO 2020136920 A1 WO2020136920 A1 WO 2020136920A1
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WO
WIPO (PCT)
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layer
viscoelastic
constraining
damping material
strain
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/002329
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一貴 福井
Original Assignee
MT-Tec合同会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=71127821&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2020136920(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by MT-Tec合同会社 filed Critical MT-Tec合同会社
Priority to US17/271,654 priority Critical patent/US11959525B2/en
Priority to MX2021001713A priority patent/MX2021001713A/es
Priority to EP19903661.7A priority patent/EP3904722A4/en
Priority to JP2020562308A priority patent/JP7376509B2/ja
Priority to CN201980057479.3A priority patent/CN112639326B/zh
Publication of WO2020136920A1 publication Critical patent/WO2020136920A1/ja
Priority to JP2023183829A priority patent/JP2023184598A/ja
Priority to US18/602,473 priority patent/US20240209911A1/en

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    • F16F2228/005Material properties, e.g. moduli
    • F16F2228/007Material properties, e.g. moduli of solids, e.g. hardness

Definitions

  • the present invention relates to a vibration damping material, and more particularly to a vibration damping material for automobiles.
  • Metal plates such as thin steel plates and aluminum plates are generally used as structural members in automobiles and electric products.
  • vibration damping performance vibration damping performance
  • Such a damping structure is roughly classified into a structure called an unconstrained type in which a viscoelastic material is simply pasted on one surface or both surfaces of a metal plate and a viscoelastic material on the opposite side of the metal plate.
  • a constrained type in which a constraining plate such as a metal plate or a polymer material is further attached to the surface of the (non-patent document 1).
  • Patent Document 1 discloses that a first carbon fiber reinforced plastic layer and a first carbon fiber reinforced plastic layer are laminated on one surface of the first carbon fiber reinforced plastic layer.
  • the thickness of the fiber reinforced plastic layer is smaller than the thickness of the first carbon fiber reinforced plastic layer, and the first damping layer has the same orientation as the carbon fibers contained in the second carbon fiber reinforced plastic layer.
  • a carbon fiber reinforced plastic molded product characterized in that voids extending in the intersecting direction are provided.
  • the first damping layer is made of a carbon fiber reinforced plastic molded body. Since it is arranged on the surface side from the center, the decrease in bending elastic modulus of the carbon fiber reinforced plastic molded product is suppressed, and since the predetermined voids are provided, the expansion of the carbon fiber reinforced plastic layer and the contraction of the damping layer are suppressed. The stress caused by is relieved by the voids, and as a result, even when the second carbon fiber reinforced plastic layer is thinly formed, the surface of the second carbon fiber reinforced plastic layer can be formed during the molding of the carbon fiber reinforced plastic molded body. It is described that the occurrence of distortion is prevented.
  • the general structure of an automobile is to have an engine room in the front, a trunk room in the rear, and a passenger compartment in the middle. There are driver's seat, passenger seat and rear seat in the guest room.
  • dash insulators, floor carpets, floor spacers, trunk trims, and trunk floors are installed in the cabin so as to cover the outside of the automobile interior.
  • These parts are uneven according to the shape of the vehicle body and the design of the parts. It is molded into the shape of a circle.
  • a front fender liner, a rear fender liner, and an undercover formed in a concavo-convex shape for controlling the flow of air are installed on the exterior under the vehicle body.
  • a thermoplastic resin is used as a material, and this material is heated and press-molded by a mold having a shape of the part to finish into an uneven part having a plurality of portions having different thicknesses.
  • Noise transmitted from the inside of a vehicle includes noise from windows, noise from tires, noise from under the vehicle, noise from engine noise, noise from motor noise, and the like.
  • the noise generated from the automobile is transmitted to the passenger compartment through the vibration of the air or the vibration of the object, but the noise mainly transmitted through the vibration of the object is transmitted by the damping structure described above. Since the light is shielded, it is possible to exhibit sufficient acoustic performance with respect to noise generated by the automobile. On the other hand, it is important to reduce fuel consumption, and it is required to reduce the weight of interior and exterior parts of automobiles.
  • Non-Patent Document 1 in an unrestrained vibration damping structure, the thicker the viscoelastic material, the higher the vibration damping performance. There is a problem in that the thickness of the material becomes so large that it is not practical.
  • the vibration damping performance is maximized when the metal plate used as the restraint plate and the metal plate of the substrate have the same thickness.
  • a damping layer is also provided between the carbon fiber reinforced plastic molding and the panel. Since it is necessary to further provide a (viscoelastic layer), a plurality of CFRP layers and a plurality of viscoelastic layers are laminated on the panel, which also poses a problem that weight reduction is difficult.
  • an object of the present invention is to provide a vibration damping material that can exhibit excellent vibration damping performance and can be reduced in weight.
  • the present invention is a vibration damping material comprising a viscoelastic layer and a constraining layer provided on one surface of the viscoelastic layer, wherein the viscoelastic layer of the constraining layer.
  • the relation between the strain ⁇ a on the side opposite to and the strain ⁇ b on the side of the constraining layer in contact with the viscoelastic layer is 0 ⁇ a/ ⁇ b ⁇ 1.
  • the constraining layer may have a multilayer structure including at least a core layer in which cylindrical cells are arranged in a plurality of rows.
  • the tubular cell may have a polygonal tubular shape such as a substantially square tubular shape or a substantially hexagonal tubular shape, or a curved tubular shape such as a substantially cylindrical shape or an approximately elliptic cylindrical shape.
  • Each of the cells of the core layer has a closed surface at one end and an open end at the other end, the internal space of the cell communicating with the outside by the open end of the cell, It is preferable that the open ends are arranged such that rows of adjacent cells are arranged every other row on both surfaces of the core layer.
  • the open end, the one-sided closed surface, and the other-sided closed surface are polygonal shapes such as a substantially quadrangular shape and a hexagonal shape, or a curve such as a substantially circular shape or a substantially elliptical shape. It may have a shape.
  • the constraining layer may further include film layers provided on both surfaces of the core layer. Each of the film layers may have a plurality of apertures therethrough.
  • the thickness of the viscoelastic layer may be in the range of 0.5 to 2 mm.
  • the constraining layer may be formed in a panel shape so that the viscoelastic layer has a uniform thickness. That is, the constraining layer is not limited to a flat shape, and may have a shape such as a curved shape or a corrugated shape corresponding to the shape of the panel.
  • the relationship between the strain ⁇ a and the strain ⁇ b is preferably 0.2 ⁇ a/ ⁇ b ⁇ 0.7.
  • the viscoelastic layer may be partially provided on the surface of the constraining layer in contact with the viscoelastic layer.
  • the constraining layer may have a multi-layer structure including a fiber layer on a side of the constraining layer that is in contact with the viscoelastic layer.
  • the constraining layer may have a multi-layer structure including a metal layer on the side of the constraining layer opposite to the side in contact with the viscoelastic layer.
  • the damping material according to the present invention has a strain ratio of a strain ⁇ a of a surface of the constraining layer provided on the viscoelastic layer on the side opposite to the viscoelastic layer and a strain ⁇ b of the surface on the side in contact with the viscoelastic layer.
  • ⁇ a/ ⁇ b to satisfy the expression of 0 ⁇ a/ ⁇ b ⁇ 1
  • the bending center axis of the constraining layer is in the direction opposite to the viscoelastic layer from the center position of the constraining layer thickness. Therefore, the vibration damping performance of the vibration damping material can be improved. Therefore, even if the constraining layer is made of a resin material without forming the constraining layer as a thick metal plate, it is possible to exhibit excellent vibration damping performance. Therefore, it is possible to reduce the weight while having high rigidity. It will be possible.
  • the constraining layer has a multilayer structure including at least the core layer in which the tubular cells are arranged in a plurality of rows, whereby excellent vibration damping performance can be exhibited, It is possible to reduce the weight while having high rigidity.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a damping material according to the present invention
  • (b) is a schematic view showing a position of a bending neutral axis when the damping material is bent.
  • FIG. 1 is a schematic sectional drawing of embodiment of the damping material shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic plan view which shows the core layer in the damping material which concerns on this invention.
  • (A)-(c) is a back view showing various embodiments of a damping material concerning the present invention. It is an exploded perspective view showing another embodiment of a damping material concerning the present invention. It is a schematic diagram which expands and shows a partial cross section of embodiment of the damping material shown in FIG. It is a schematic diagram explaining the measuring method of the strain of the damping material which concerns on this invention.
  • (A) is a schematic diagram explaining the measuring method of the loss coefficient of the damping material which concerns on this invention
  • (b) is a graph which calculates
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line BB schematically showing an example of a state.
  • the vibration damping material of the first embodiment includes a constraining layer 100 and a viscoelastic layer 200 provided on one surface of the constraining layer 100, as shown in FIG.
  • the damping material of the present invention is used so that the viscoelastic layer 200 side is located on the side of the noise source, that is, the damping material of the present invention places the viscoelastic layer 200 on the panel 300 side of the vehicle body. It is installed and installed inside the vehicle.
  • the ratio ⁇ a/ ⁇ b of the strain ⁇ a of the surface 100a on the side opposite to the viscoelastic layer 200 and the strain ⁇ b of the surface 100b on the side in contact with the viscoelastic layer 200 is 0 ⁇ a/ ⁇ b ⁇ 1. It satisfies the formula. Since the constraining layer 100 has a strain ratio ⁇ a/ ⁇ b that satisfies the above equation, when the damping material installed on the panel 300 is bent (that is, subjected to vibrations as shown in FIG. 1B).
  • the bending center axis NA of the constraining layer 100 moves in the direction opposite to the viscoelastic layer 200 with respect to the center position of the thickness of the constraining layer 100, so that the damping performance of the damping material is improved. Can be improved.
  • the constraining layer 100 is not particularly limited as long as the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b satisfies the above formula, but may be, for example, a multilayer structure having two or more layers.
  • Each layer of the multilayer structure may be made of a material such as a metal material, a synthetic resin material, or a fiber reinforced resin material, and these materials may be, for example, a solid film layer or a hollow film layer. You may make it a core layer, a nonwoven fabric layer, or a foam layer. All layers may be the same material or different materials. Further, all layers may have the same structure or different structures.
  • the constraining layer 100 can be made to have a strain ratio ⁇ a/ ⁇ b satisfying the above formula by changing the material for each layer, changing the configuration or thickness of each layer, or performing surface treatment.
  • the lower limit of ⁇ a/ ⁇ b is preferably 0.1 or more, more preferably 0.15 or more, even more preferably 0.2 or more.
  • the upper limit of ⁇ a/ ⁇ b is preferably 0.95 or less, more preferably 0.7 or less, and further preferably 0.5 or less.
  • the viscoelastic layer 200 is not particularly limited as long as it is a material normally used for the viscoelastic layer in the vibration damping material, and for example, a rubber material or an elastomer material may be used.
  • a rubber material include butyl rubber, acrylic rubber, chloroprene rubber, and the like.
  • the elastomer material include olefin elastomers and isobutylene elastomers.
  • the lower limit of the thickness of the viscoelastic layer 200 is, for example, preferably 0.5 mm or more, more preferably 1 mm or more, and further preferably 2 mm or more, from the viewpoint of panel followability.
  • the upper limit of the thickness of the viscoelastic layer 200 is, for example, preferably 5 mm or less, more preferably 4 mm or less, further preferably 3 mm or less, and most preferably 2 mm or less.
  • the vibration damping performance can be improved by providing the viscoelastic layer 200 with the constraining layer 100 having the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b that satisfies the expression of 0 ⁇ a/ ⁇ b ⁇ 1.
  • the noise transmitted mainly through the vibration of the object can be shielded, and sufficient sound insulation performance can be exhibited.
  • the vibration damping material of the second embodiment includes a core layer 10 having a hollow structure, a first film layer 40 provided on one surface of the core layer 10, The second film layer 50 provided on the other surface of the core layer 10 and the viscoelastic layer 200 in contact with the second film layer 50 are provided.
  • the multilayer structure including the core layer 10 and the first and second film layers 40 and 50 serves as the constraining layer 100 of the above-described first embodiment. That is, the ratio ⁇ a/ ⁇ b of the strain ⁇ a of the surface of the constraining layer 100 on the first film layer 40 side and the strain ⁇ b of the surface of the second film layer 50 side is expressed by the formula 0 ⁇ a/ ⁇ b ⁇ 1. Fulfill.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here.
  • the core layer 10 is not particularly limited as long as it is a core layer that is normally used for a soundproofing material or a sound absorbing material, such as a core layer in which tubular cells are arranged in a plurality of rows. It is preferable to use a core layer.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a manufacturing process of the core material that becomes the core layer 10. The manufacturing method of this core material is described in detail in WO 2006/053407, which is incorporated herein by reference.
  • the core material 1 is formed by thermoforming a flat sheet of material by a roller (not shown) having a predetermined mold, and by plastic deformation without substantially cutting the sheet. ..
  • the material of the core material 1 is not limited to these, but for example, a thermoplastic resin such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), or polyethylene terephthalate (PET), a composite material with fibers, paper, metal, or the like is used.
  • a thermoplastic resin is preferable. In this embodiment, the case where a thermoplastic resin is used will be described.
  • the thickness of the material sheet is not limited to this, but is preferably in the range of 0.05 mm to 0.50 mm, and the thickness of the core material 1 after thermoforming is substantially the same.
  • the core material 1 has a three-dimensional structure in which peaks 11 and valleys 12 are alternately arranged in the width direction X orthogonal to the manufacturing direction Y.
  • the peak portion 11 is composed of two side surfaces 13 and a top surface 17 between them
  • the valley portion 12 is composed of two side surfaces 13 shared by the adjacent peak portions 11 and a bottom surface 14 therebetween.
  • the shape of the mountain portion 11 is a trapezoid as shown in FIG. 4 will be described, but the present invention is not limited to this, and in addition to polygons such as triangles and rectangles, sinusoidal curves and A curved shape such as an bow shape may be used.
  • the core material 1 is provided with the above three-dimensional structure so as to be continuous in the manufacturing direction Y. That is, as shown in FIG. 4, a plurality of peaks 11a, 11b, 11c, and 11d are continuously formed in the manufacturing direction Y.
  • the valleys 12 are similarly formed continuously.
  • the connection between the peaks 11 and the connection between the valleys 12 are made by alternately repeating two types of connection methods.
  • the first connection method is such that, on the first folding line X1 in the width direction, the top surfaces 17b and 17c of two adjacent ridges 11b and 11c are trapezoidal ridge connection surfaces.
  • the connection is made via 15b and 15c.
  • the mountain connecting surface 15 is formed at an angle perpendicular to the top surface 17.
  • the bottom surfaces 14b and 14c of two adjacent valley portions are directly connected.
  • the second connection method as shown in FIG. 4, the bottom faces 14a and 14b (or 14c and 14d) of two adjacent valley portions are trapezoidal valley portions on the second folding line X2 in the width direction.
  • the connection is made via the connection surfaces 16a, 16b (or 16c, 16d).
  • the valley connecting surface 16 is formed at a right angle to the bottom surface 14.
  • the top surfaces 12a and 12b (or 12c and 12d) of two adjacent mountain portions are directly connected.
  • the core material 1 a plurality of three-dimensional structures (peak portion 11, valley portion 12) are connected via the connection region (peak portion connecting surface 15, valley connecting surface 16), and the connecting region is folded.
  • the core layer of the vibration damping material of the present invention is formed.
  • the first folding line X1 is a mountain fold, and the bottom surfaces 14b and 14c of two adjacent valley portions are overlapped with each other through the back surface thereof, and the mountain portion connecting surface 15b of two adjacent mountain portions, Fold it so that the angle formed by 15c opens up to 180 degrees.
  • the second folding line X2 is a valley fold, and the top surfaces 17a and 17b (or 17c and 17d) of two adjacent peak portions overlap each other, and the valley connection surfaces 16a and 16b (of the two adjacent valley portions). Or, it is folded so that the angle formed by 16c and 16d) is closed up to 180 degrees.
  • the core layer 10 of the vibration damping material of the present invention obtained by folding the core material 1 in this manner is shown in FIGS. 5 and 6.
  • the core layer 10 is provided with cells 20 each having a substantially hexagonal tubular shape and arranged in a plurality of rows, and cells formed by two adjacent crests in every other row. 20A, 20C, 20E and cells 20B, 20D formed from two adjacent valleys are arranged.
  • the broken line 18 in FIG. 6 is the surface that was the back surface of the core material, and generally indicates the inner wall of the cell 20 having a substantially hexagonal tubular shape.
  • Each of the cells 20A, 20C, and 20E formed from the peak portion has six cell side walls forming a substantially hexagonal tubular shape, and these cell side walls are formed by two top surfaces 17 and four side surfaces 13 of the cell material. It is a thing. Further, these cells 20A, 20C, 20E are substantially hexagonal cylindrical closed surfaces 21A for closing the cell ends at the cell ends of the one surface 10a of the core layer 10 (the surface on the front side in FIG. 5), 21C and 21E, one of which is the closing surface 21 which is formed by two trapezoidal crest connecting surfaces 15 in the cell material.
  • these cells 20A, 20C, 20E are provided with open ends 22A, 22C, 22E opened in a substantially hexagonal shape at the cell ends of the other surface 10b opposite to the core layer 10.
  • the open ends 22A, 22C, and 22E allow the internal spaces of the cells 20A, 20C, and 20E to communicate with the outside.
  • Each of the cells 20B and 20D formed from the valley portion also has six cell side walls forming a substantially hexagonal tubular shape, and these cell side walls are formed by two bottom surfaces 14 and four side surfaces 13 of the cell material. is there.
  • these cells 20B and 20D are provided with open ends 22B and 22D that are opened in a substantially hexagonal shape at the cell ends of the one surface 10a of the core layer 10.
  • the open ends 22B and 22D allow the internal spaces of the cells 20B and 20D to communicate with the outside.
  • these cells 20B, 20D are provided with substantially hexagonal cylindrical closed surfaces 21B, 21D for closing the cell ends at the cell ends of the other surface 10b opposite to the core layer 10, respectively.
  • the closing surface 21 of is formed by two trapezoidal valley connecting surfaces 16 of cell material, respectively.
  • the core layer 10 has the one side closed surfaces 21A, 21C, and 21E formed by the crests of the cell material in every other row at the cell end portion of the one surface 10a, and the other surface 10b of the other surface 10b.
  • the cell end has the other side closing surfaces 21B and 21D formed from the valleys in the cell material in a row of cells different from the above, but unless otherwise specified, the one side closing surface, Both of the closing surfaces 21 on the other side have substantially the same function.
  • the total thickness of the core layer 10 varies depending on which part of the automobile the damping material is used, and is not limited to the following, but from the viewpoint of the sound absorption performance of the core layer 10 itself, the strength of the core layer 10, and the weight, it is 3 mm. To 50 mm is preferable, and 5 mm to 30 mm is more preferable.
  • Basis weight of the core layer 10 (weight per unit area), because the change in or used damping material where the components of an automobile, but are not limited to, a range of 400 g / m 2 from 4000 g / m 2 preferably , 500 g/m 2 to 3000 g/m 2 is more preferable.
  • the basis weight of the core layer 10 includes not only the type of material of the core layer 10, the thickness of the entire core layer 10 and the wall thickness of the cells 20 (thickness of the material sheet), but also the pitches Pcx and Pcy between the cells 20 of the core layer 10. It can also be adjusted by (distance between center axes of cells).
  • the pitch Pcy between the cells 20 in the direction in which the cells 20 are adjacent to each other in a row in the core manufacturing direction Y is set in the range of 2 mm to 20 mm.
  • the range is preferably 3 mm to 15 mm, more preferably 4 mm to 10 mm.
  • the first and second film layers 40, 50 Change the material, thickness, and Young's modulus.
  • the material of the first and second film layers 40 and 50 is not limited to these, but for example, a resin film of polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), or the like is used. be able to.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PA polyamide
  • the same material may be used for the first film layer 40 and the second film layer 50, or different materials may be used so that the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b satisfies the above formula.
  • the thickness of the first and second film layers 40, 50 is not particularly limited, but for example, the lower limit thereof is preferably 0.03 mm or more, more preferably 0.04 mm or more, further preferably 0.05 mm or more.
  • the upper limit of the thickness is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.4 mm or less, and further preferably 0.3 mm or less.
  • the first film layer 40 and the second film layer 50 may have the same thickness, or may have different thicknesses so that the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b satisfies the above formula.
  • the first and second film layers 40 and 50 may be heat-welded and adhered to the core layer 10, or may be adhered via an adhesive (not shown).
  • the adhesive is not particularly limited, but, for example, an epoxy or acrylic adhesive can be used.
  • each of the first and second film layers 40 and 50 may have a three-layer structure and include a central layer and two adhesive layers located on both sides thereof.
  • a material having a melting point lower than that of the material used for the central layer is used as the material of the adhesive layer.
  • polyamide having a melting point of 190° C. to 220° C. for the central layer and polyethylene having a melting point of 90° C. to 130° C. for the adhesive layer the first and second film layers 40, 50 are made into cores.
  • the temperature at the time of heating when laminating to the layer 10 or the viscoelastic layer 200 and the temperature at which the damping material is thermoformed into a predetermined shape are set to about 150° C. to 160° C., the central layer is not melted and bonded. Only the layer can be melted and firmly bonded to the core layer 10.
  • a resin having a melting point higher than that of polyethylene for the adhesive layer there is polypropylene in addition to polyamide.
  • Each of the first and second film layers 40 and 50 may be breathable having a plurality of openings penetrating the layers, or may be non-breathable without such openings.
  • the strain ⁇ on the film layer side surface provided with the openings can be increased, and the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b described above can be easily controlled.
  • the opening is performed before the first or second film layer 40 or 50 is attached to the core layer 10, for example, hot needle or punching (male and female types). It is preferable that the hole shape is such that the burr of the hole is suppressed as much as possible in order to prevent the hole from being closed by punching using.
  • the aperture pattern is not particularly limited, but it is preferable to arrange in a staggered arrangement or a lattice arrangement.
  • the porosity of the first or second film layer 40, 50 is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.2% to 5%.
  • the diameter of the aperture is preferably in the range of 0.25 mm to 2.5 mm, more preferably in the range of 0.3 mm to 2.0 mm.
  • the pitch of the openings in the first or second film layer 40, 50 does not necessarily have to match the pitch Pcx, Pcy of the cell 20 of the core layer 10 shown in FIG. When the second film layers 40 and 50 are attached to the core layer 10, it is not always necessary to align the openings with the cells 20.
  • the pitch of the openings of the first or second film layers 40, 50 is preferably smaller than the pitch of the cells 20 of the core layer 10 in at least either the X direction or the Y direction.
  • the constraining layer 100 is provided with the first and second film layers 40 and 50 on both surfaces of the core layer 10 in which the open ends and the closed surfaces are arranged every other row. It is possible to provide a vibration damping material that achieves the same effects as those of the above embodiment and that can reduce the weight even if high rigidity is imparted.
  • the present invention is not limited to this. It is not limited.
  • the vibration damping material of the third embodiment as shown in each example of FIGS. 7A to 7C, the viscoelastic layer 200 is partially formed on the surface 100b of the constraining layer 100 which is in contact with the viscoelastic layer. It is provided in.
  • the same components as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here.
  • a plurality of linear viscoelastic layers 200A may be arranged in parallel with the surface 100b of the constraining layer 100 on the side in contact with the viscoelastic layer.
  • a curved viscoelastic layer 200B such as an S shape may be provided on the surface 100b of the constraining layer 100 on the side in contact with the viscoelastic layer.
  • a plurality of rectangular viscoelastic layers 200C may be arranged in a grid pattern on the surface 100b of the constraining layer 100 that is in contact with the viscoelastic layer, or in a staggered pattern. You may arrange.
  • the area of the surface of the viscoelastic layer 200 in contact with the constraining layer 100 is preferably in the range of 5% to 50% of the area of the surface of the constraining layer 100 on the viscoelastic layer 200 side. % To 20% is more preferable.
  • the viscoelastic layer 200 is partially provided on the surface 100b of the constraining layer 100 that is in contact with the viscoelastic layer, so that even if the amount of use of the viscoelastic layer 200 is suppressed, Also, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
  • the vibration damping material of the fourth embodiment includes a core layer 10, a first film layer 40 provided on one surface of the core layer 10, and a core layer 10.
  • the second film layer 50, the fiber layer 60, and the viscoelastic layer 200 that are in contact with the fiber layer 60 are provided in this order on the other surface.
  • the multilayer structure including the core layer 10, the first and second film layers 40 and 50, and the fiber layer 60 serves as the constraining layer 100 of the above-described first embodiment.
  • the ratio ⁇ a/ ⁇ b of the strain ⁇ a on the surface of the constraining layer 100 on the first film layer 40 side and the strain ⁇ b on the surface of the fiber layer 60 side satisfies the expression of 0 ⁇ a/ ⁇ b ⁇ 1.
  • the same components as those in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here.
  • the fiber layer 60 is provided between the second film layer 50 and the viscoelastic layer 200.
  • the fiber layer 60 is not particularly limited as long as it maintains the above-described strain ratio ⁇ a/ ⁇ b within a predetermined range, and for example, a resin such as polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), or the like. It is preferable to use various non-woven fabrics such as spunbond, spunlace, needle punch, etc., which use fibers.
  • the basis weight of the fiber layer 60 is not particularly limited as long as the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b described above is maintained within a predetermined range. For example, the range of 10 g/m 2 to 600 g/m 2 is preferable, and 20 g/m. more preferably in the range of 500 g / m 2 from 2, more preferably ranging from 30 g / m 2 of 300 g / m 2.
  • the fiber layer 60 and the second film layer 50 can be bonded to each other by the heat-welding property of the second film layer 50 or by using an adhesive.
  • the fiber layer 60 and the viscoelastic layer 200 can be adhered to each other due to the viscosity of the viscoelastic layer 200.
  • the constraining layer 100 by providing the constraining layer 100 so that the fibrous layer 60 is in contact with the viscoelastic layer 200, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and as shown in FIG. Since the fibers 62 of the fiber layer 60 of the constraining layer 100 enter the inside of the viscoelastic layer 200 and are bonded to each other, mixing of the fibers into the viscoelastic layer 200 improves the vibration damping effect, and the constraining layer 100 and the viscoelastic layer It is possible to obtain the effect of improving the adhesive strength with the layer 200.
  • the vibration damping material of the fifth embodiment includes a core layer 10, a first film layer 40 and a metal layer 70 sequentially provided on one surface of the core layer 10, and a core layer.
  • the second film layer 50 provided on the other surface of the film 10, and the viscoelastic layer 200 in contact with the second film layer 50.
  • the multilayer structure including the core layer 10, the first and second film layers 40 and 50, and the metal layer 70 serves as the constraining layer 100 of the first embodiment described above. That is, the ratio ⁇ a/ ⁇ b between the strain ⁇ a on the metal layer 70 side of the constraining layer 100 and the strain ⁇ b on the second film layer 50 side satisfies the equation of 0 ⁇ a/ ⁇ b ⁇ 1.
  • the same components as those in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here.
  • the metal layer 70 is provided on the surface side of the first film layer 40.
  • the metal layer 70 is not particularly limited as long as it maintains the above-described strain ratio ⁇ a/ ⁇ b within a predetermined range, but for example, it is preferable to use a metal thin film such as a steel plate or an aluminum foil or a copper foil.
  • the thickness of the metal layer 70 is not particularly limited as long as the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b described above is maintained within a predetermined range, but for example, the lower limit is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 7 ⁇ m or more, and more preferably 10 ⁇ m or more.
  • the upper limit is preferably 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, still more preferably 0.1 mm or less.
  • the metal layer 70 and the first film layer 40 can be bonded to each other by the heat-welding property of the first film layer 40 or by using an adhesive.
  • the metal layer 70 on the surface of the constraining layer 100 opposite to the viscoelastic layer 200 by providing the metal layer 70 on the surface of the constraining layer 100 opposite to the viscoelastic layer 200, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and at the same time, the constraining layer 100 can be formed.
  • the strain ⁇ a on the surface opposite to the viscoelastic layer 200 can be significantly reduced, and the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b can be easily controlled.
  • the damping material of the sixth embodiment is obtained by molding the constraining layer 100R so as to match the shape of the panel 300R of the roof of the automobile so that the viscoelastic layer 200R has a uniform thickness. It has a structure.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here.
  • the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b described above is on the side opposite to the viscoelastic layer 200R in the constrained layer 100R after molding, as shown in FIG. 14(b).
  • the ratio ⁇ a/ ⁇ b of the strain ⁇ a of the surface of ⁇ a and the strain ⁇ b of the surface of the side in contact with the viscoelastic layer 200R satisfies the expression of 0 ⁇ a/ ⁇ b ⁇ 1.
  • the damping layer 100R of the vibration damping material does not have a flat shape but a curved shape or a corrugated shape corresponding to the shape of the panel 300R, the viscoelastic layer If the thickness of 200R is uniform, the damping layer 100R having the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b satisfying the above formula can improve the vibration damping performance as in the first embodiment, and mainly through the vibration of the object. The noise transmitted can be blocked, and sufficient sound insulation performance can be exhibited.
  • FIG. 14 shows the damping material provided on the panel of the roof of the automobile, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even with panels of various shapes such as the dash, floor and door of the automobile. Can be obtained.
  • Example 1 a damping material including the constraining layer and the viscoelastic layer shown in FIG. 2 was produced.
  • the first film layer A material: polypropylene (PP) film, thickness: 350 ⁇ m
  • a second film layer material: polypropylene (PP) film, thickness: 300 ⁇ m
  • three-point bending was performed using a universal material testing machine (manufactured by Instron, model 5900), and strain was measured.
  • the test piece had a size of 60 mm ⁇ 200 mm. As shown in FIG. 10, the test piece 100S was supported by two fulcrums 102 located at 100 mm intervals, and a bending load of 0.5 mm was applied to the central position by an indenter 104. For the strain measurement, a strain measuring instrument (PCD-400A, manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd.) was used to measure strains ⁇ a and ⁇ b on both sides of the constraining layer. As a result, the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b was 0.91.
  • PCD-400A manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd.
  • a viscoelastic layer material: butyl rubber, thickness: 1 mm sheet
  • a panel material: steel plate, thickness: 0.5 mm
  • the loss coefficient was measured with the damping material attached to this panel.
  • the constraining layer 100S and the viscoelastic layer 200S had dimensions of 60 mm ⁇ 180 mm
  • the panel 300S had dimensions of 60 mm ⁇ 200 mm.
  • the protruding 20 mm long portion of the panel was fixed to a fixture 112 to support the test piece on one side.
  • Comparative Example 1 produced in the same manner as in Example 1 except that only the PP film (thickness: 300 ⁇ m) was used as the constraining layer, the strain and the loss coefficient were the same as in Example 1. Was measured. The results are shown in Table 1 and FIG.
  • Example 2 to 6 as shown in Table 1, the thickness of the viscoelastic side of the constraining layer and the film layer on the opposite side were changed, or the film layer was further provided with a metal layer (material: steel plate, thickness: The strain and loss coefficient were measured in the same manner as in Example 1 except that 0.5 mm or a material: aluminum foil, thickness: 30 ⁇ m) was provided. The results are shown in Table 1 and FIG.
  • the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b between the strain ⁇ a on the surface of the constraining layer opposite to the viscoelastic layer and the strain ⁇ b on the surface in contact with the viscoelastic layer was set to less than 1.
  • the loss coefficient could be significantly improved as compared with Comparative Example 1 in which the strain ratio ⁇ a/ ⁇ b was 1.
  • vibration damping material of the present invention while exhibiting excellent vibration damping performance (sound insulation performance), it is possible to achieve high rigidity and light weight. Is useful as a component for attenuating panel vibration between a noise source such as a dash, floor, door, roof, wheel house, and fender panel and the interior of the vehicle.

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Abstract

優れた制振性能を発揮することができるとともに、高い剛性を有しつつ、軽量化を図ることが可能な制振材を提供する。自動車のパネル300に設置するようにして使用される本発明の制振材は、粘弾性層200と、粘弾性層200の一方の面に設けられた拘束層100とを備え、拘束層100の粘弾性層とは反対側の面100aのひずみεaと、拘束層100の粘弾性層と接する側の面100bのひずみεbとの関係が、0<εa/εb<1である。

Description

制振材
 本発明は、制振材に関し、より詳しくは、自動車用の制振材に関する。
 自動車や電気製品などには、一般的に、薄鋼板やアルミニウム板などの金属板が構造部材として用いられている。自動車や電気製品の振動を低減するために、この金属板の表面に粘弾性材料を貼ることによって、構造部材に振動減衰性能(制振性能)を付与することが可能である。このような制振構造としては、大別すると、金属板の一方の表面または両方の表面に粘弾性材料を貼っただけの非拘束形と呼ばれる構造と、金属板とは反対側の粘弾性材料の表面に更に金属板や高分子材料などの拘束板を貼った拘束形と呼ばれる構造の2つのタイプがある(非特許文献1)。
 また、高分子材料の拘束板を用いた拘束形の制振構造として、特許文献1には、第1の炭素繊維強化プラスチック層と、第1の炭素繊維強化プラスチック層の一方の面上に積層された第2の炭素繊維強化プラスチック層と、第1の炭素繊維強化プラスチック層と第2の炭素繊維強化プラスチック層との間に配置された第1の制振層とを備え、第2の炭素繊維強化プラスチック層の厚さは、第1の炭素繊維強化プラスチック層の厚さよりも薄く、第1の制振層には、前記第2の炭素繊維強化プラスチック層に含まれる炭素繊維の配向方向に交差する方向に延びる空隙が設けられていることを特徴とする炭素繊維強化プラスチック成形体が記載されている。そして、このように第1の炭素繊維強化プラスチックを相対的に厚くすると共に第2の炭素繊維強化プラスチック層を相対的に薄くすることによって、第1の制振層が炭素繊維強化プラスチック成形体の中心よりも表面側に配置されるため、炭素繊維強化プラスチック成形体の曲げ弾性率の低下が抑制されるとともに、所定の空隙を設けたため、炭素繊維強化プラスチック層の膨張と制振層の収縮とに起因する応力が、その空隙によって緩和され、その結果、第2の炭素繊維強化プラスチック層を薄く構成しても、炭素繊維強化プラスチック成形体の成型時に、第2の炭素繊維強化プラスチック層の表面に歪みが発生することが防止されることが記載されている。
 一方で、自動車の構造として、前方にエンジン室があり、後方にはトランク室があり、その中間に客室を設ける構造が一般的である。客室には、運転席、助手席および後部座席といった座席を設けている。また、客室には、自動車内装の外側を覆うようにダッシュインシュレータ、フロアーカーペット、フロアースペーサ、トランクトリム、及びトランクフロアーが設置されており、これら部品は、車体の形状や部品のデザインに合わせた凹凸状の形状に成形されている。更に、車体下の外装には、フロントフェンダーライナー、リアフェンダーライナー、及び空気の流れを制御する凹凸形状に成形されたアンダーカバーが設置されている。これら部品の多くは、材料として熱可塑性樹脂が使用され、この材料を加熱して当該部品の形状の型によりプレス成形し、厚みが異なる複数の部分を有する凹凸形状の部品に仕上げられる。
 自動車開発の最近の動向として車内の静寂性が重要視されている。自動車の車内に伝わる騒音としては、ウインドウからの騒音、タイヤからの騒音、車体下からの騒音、エンジン音からの騒音、モータ音からの騒音などがある。自動車から発生する騒音は車室内に、空気の振動を介して伝達したり、物体の振動を介して伝達するが、主に物体の振動を介して伝達する騒音を、上述した制振構造体によって遮ることから、自動車で発生する騒音に対して十分な音響性能を発揮することができる。一方で、燃費削減も重要であり、自動車の内外装部品の軽量化も求められている。
特開2012-162062号公報
制振工学ハンドブック編集委員会編、「制振工学ハンドブック」、株式会社コロナ社、2008年5月13日、p.84-86
 非特許文献1に記載されているように、非拘束形の制振構造では、粘弾性材料の厚みが大きい程、制振性能が高いことから、望ましい制振性能を得るためには、粘弾性材料の厚みが非常に大きくなり、実用性に欠けるという問題がある。一方、拘束形の制振構造では、拘束板として用いる金属板と基板の金属板とを同じ厚さの時に制振性能が最大になることから、望ましい制振性能を得るためには、拘束板の重量が大きくなり、剛性は高いものの、軽量化が難しいという問題がある。また、特許文献1に記載されている炭素繊維強化プラスチック成形体は、自動車のパネルに設置してパネルの制振に用いる場合は、炭素繊維強化プラスチック成形体とパネルとの間にも制振層(粘弾性層)を更に設ける必要があるため、パネル上に複数のCFRP層と複数の粘弾性層を積層させることとなり、やはり軽量化が難しいという問題がある。
 そこで本発明は、優れた制振性能を発揮することができるとともに、軽量化を図ることが可能な制振材を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するために、本発明は、粘弾性層と、前記粘弾性層の一方の面に設けられた拘束層とを備える制振材であって、前記拘束層の前記粘弾性層とは反対側の面のひずみεaと、前記拘束層の前記粘弾性層と接する側の面のひずみεbとの関係が、0<εa/εb<1である。
 前記拘束層は、筒状のセルが複数の列をなして配置されているコア層を少なくとも備える複層構造を有してもよい。前記筒状のセルは、略四角筒状や略六角筒状などの多角筒状であってもよいし、略円筒状や略楕円筒状などの曲線筒状であってもよい。前記コア層の前記セルの各々は、一方の端に閉鎖面、他方の端に開放端を有し、前記セルの前記解放端によって前記セルの内部空間が外部と連通しており、前記セルの前記解放端は、前記コア層の両面において、隣接したセルの列が一列おきに配置されていることが好ましい。前記解放端、前記一方側閉鎖面、および前記他方側閉鎖面は、前記セルの形状に従い、略四角形状や略六角形状などの多角形状であっても、略円形状や略楕円形状などの曲線形状であってもよい。前記拘束層は、前記コア層の両面にそれぞれ設けられたフィルム層を更に備えてもよい。前記フィルム層はそれぞれ、層を貫通する複数の開孔を有していてもよい。
 前記粘弾性層の厚さは、0.5~2mmの範囲であってよい。前記拘束層は、粘弾性層の厚みが均一となるように、パネル形状に合わせて成形されていてもよい。すなわち、前記拘束層は、平らな形状に限定されず、パネルの形状に対応した湾曲形状や波型形状などの形状を有していてもよい。前記ひずみεaと前記ひずみεbとの関係は、0.2<εa/εb<0.7が好ましい。
 前記粘弾性層は、前記拘束層の前記粘弾性層と接する側の表面において部分的に設けられていてもよい。また、前記拘束層は、前記拘束層の前記粘弾性層と接する側に、繊維層を備える複層構造を有していてもよい。前記拘束層は、前記拘束層の前記粘弾性層と接する側とは反対側に、金属層を備える複層構造を有していてもよい。
 このように本発明に係る制振材は、粘弾性層に設けられる拘束層の粘弾性層とは反対側の面のひずみεaと、粘弾性層と接する側の面のひずみεbとのひずみ比εa/εbを、0<εa/εb<1の式を満たすようにすることで、拘束層の曲げ中心軸が、拘束層の厚みの中心位置よりも、粘弾性層とは反対側の方向に移動し、よって、制振材の制振性能を向上させることができる。したがって、拘束層を厚い金属板にすることなく、樹脂材料で拘束層を構成しても、優れた制振性能を発揮することでき、よって、高い剛性を有しつつ、軽量化を図ることが可能となる。
 特に、拘束層を、筒状のセルが複数の列をなして配置されているコア層を少なくとも備える複層構造を有するものとすることで、優れた制振性能を発揮することができるとともに、高い剛性を有しつつ、軽量化を図ることができる。
(a)は、本発明に係る制振材の一実施の形態を示す断面図であり、(b)は、この制振材が曲がった際の曲げ中立軸の位置を示す模式図である。 本発明に係る制振材の別の実施の形態を示す分解斜視図である。 図2に示す制振材の実施の形態の概略断面図である。 本発明に係る制振材におけるコア層に用いるコア材料の製造過程を示す斜視図である。 本発明に係る制振材におけるコア層を示す概略平面図である。 VI-VI線に沿って図5のコア層を示す概略断面図である。 (a)~(c)は、本発明に係る制振材の各種の実施の形態を示す裏面図である。 本発明に係る制振材のまた別の実施の形態を示す分解斜視図である。 図8に示す制振材の実施の形態の部分的な断面を拡大して示す模式図である。 本発明に係る制振材のひずみの測定方法を説明する模式図である。 (a)は、本発明に係る制振材の損失係数の測定方法を説明する模式図であり、(b)は、測定値から損失係数を求めるグラフである。 本発明に係る制振材の実施例および比較例における損失係数の測定結果を示すグラフである。 本発明に係る制振材の更に別の実施の形態を示す分解斜視図である。 (a)は、自動車の車体を模式的に示す斜視図であり、(b)は、(a)に示す車体のパネルの形状に合わせて成形した本発明に係る制振材が設置されている状態の一例を模式的に示す線B-Bに沿った断面図である。
 以下、添付の図面を参照して、本発明に係る制振材の一実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、制振材が自動車に用いられる場合について説明しているが、これに限定されず、電気製品などにも用いることができる。また、図面は、別段の定めがない限り、縮尺通りに描くことを意図してはいない。
(第1の実施形態)
 第1の実施形態の制振材は、図1(a)に示すように、拘束層100と、その一方の面に設けられた粘弾性層200とを備える。なお、本発明の制振材は、騒音の発生源の側に粘弾性層200側が位置するように用いられ、すなわち、本発明の制振材は、粘弾性層200を車体のパネル300側に設置して車室内側に設けられる。
 拘束層100は、粘弾性層200とは反対側の面100aのひずみεaと、粘弾性層200と接する側の面100bのひずみεbとの比εa/εbが、0<εa/εb<1の式を満たすものである。拘束層100が上記の式を満たすひずみ比εa/εbを有することで、図1(b)に示すように、パネル300に設置された制振材が曲げられた際に(すなわち、振動を受けた際に)、拘束層100の曲げ中心軸NAが、拘束層100の厚みの中心位置よりも、粘弾性層200とは反対側の方向に移動し、よって、制振材の制振性能を向上させることができる。
 拘束層100は、ひずみ比εa/εbが上記の式を満たすものであれば、特に限定されないが、例えば、2層以上の複層構造体としてもよい。この複層構造体の各層は、例えば、金属材料や、合成樹脂材料、繊維強化樹脂材料などの素材を用いてもよく、また、これら素材で、例えば、中実のフィルム層にしたり、中空のコア層にしたり、不織布層にしたり、発泡層にしたりして構成してもよい。全ての層を同じ素材にしてもよいし、異なる素材にしてもよい。また、全ての層を同じ構成にしてもよいし、異なる構成にしてもよい。拘束層100は、例えば、各層で素材を変えたり、各層で構成や厚さを変えたり、表面処理したりすることで、ひずみ比εa/εbが上記の式を満たすようにすることができる。εa/εbの下限は、0.1以上が好ましく、0.15以上がより好ましく、0.2以上が更に好ましい。また、εa/εbの上限は、0.95以下が好ましく、0.7以下がより好ましく、0.5以下が更に好ましい。
 粘弾性層200は、制振材において粘弾性層に通常用いられる素材であれば、特に限定されないが、例えば、ゴム材料や、エラストマー材料などを用いてもよい。ゴム材料としては、例えば、ブチル系ゴムや、アクリル系ゴム、クロロプレン系ゴムなどが挙げられる。エラストマー材料としては、オレフィン系エラストマーやイソブチレン系エラストマーなどが挙げられる。拘束層100と粘弾性層200とは、粘弾性層200が有する粘性により接着することができる。
 粘弾性層200の厚みの下限は、パネル追従性の観点から、例えば、0.5mm以上が好ましく、1mm以上がより好ましく、2mm以上が更に好ましい。また、粘弾性層200の厚みの上限は、質量効率の観点から、例えば、5mm以下が好ましく、4mm以下がより好ましく、3mm以下が更に好ましく、2mm以下が最も好ましい。
 第1の実施形態によれば、0<εa/εb<1の式を満たすひずみ比εa/εbを有する拘束層100を粘弾性層200に設けることによって、制振性能を向上させることができ、主に物体の振動を介して伝達する騒音を遮ることができ、十分な遮音性能を発揮することができる。
(第2の実施形態)
 第2の実施形態の制振材は、図2及び図3に示すように、中空構造を有するコア層10と、このコア層10の一方の面に設けられた第1のフィルム層40と、コア層10の他方の面に設けられた第2のフィルム層50と、この第2のフィルム層50に接する粘弾性層200とを備える。コア層10と第1及び第2のフィルム層40、50の複層構造体が、上述した第1の実施形態の拘束層100となる。すなわち、拘束層100の第1のフィルム層40側の面のひずみεaと、第2のフィルム層50側の面のひずみεbとの比εa/εbが、0<εa/εb<1の式を満たす。なお、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
 コア層10は、筒状のセルが複数の列をなして配置されているコア層などの、防音材や吸音材に通常用いられるコア層であれば特に限定されないが、以下に説明する構造のコア層を用いることが好ましい。
 図4は、コア層10となるコア材料の製造過程を示す斜視図である。なお、このコア材料は、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとする国際公開第2006/053407号にその製造方法が詳細に記載されている。
 図4に示すように、このコア材料1は、平坦な材料シートを所定の型を有するローラ(図示省略)によって熱成形され、実質的にシートを切ることなく塑性変形により形成されたものである。コア材料1の素材は、これらに限定されないが、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタラート(PET)などの熱可塑性樹脂や、繊維との複合材料、紙、金属等を用いることができ、特に熱可塑性樹脂が好ましい。本実施の形態では、熱可塑性樹脂を用いた場合について説明する。材料シートの厚みは、これに限定されないが、例えば、0.05mmから0.50mmの範囲が好ましく、熱成形後のコア材料1の厚みもほぼ同様である。
 コア材料1は、製造方向Yに対して直交する幅方向Xに向かって、山部11と谷部12が交互に配置される三次元構造を有している。山部11は、2つの側面13とその間の頂面17とで構成され、谷部12は、隣接する山部11と共有する2つの側面13とその間の底面14とで構成される。なお、本実施の形態では、図4に示すように山部11の形状が台形の場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、三角形や長方形などの多角形の他、正弦曲線や弓形などの曲線形にしてもよい。
 コア材料1は、上記の三次元構造を、製造方向Yに向かって連続するように備える。すなわち、図4に示すように、製造方向Yに向かって複数の山部11a、11b、11c、11dが連続して形成される。谷部12も同様に連続して形成される。そして、山部11間の接続および谷部12間の接続は、2種類の接続方法を交互に繰り返すことでなされている。
 第1の接続方法は、図4に示すように、幅方向の第1の折り畳み線X1において、隣接する2つの山部11b、11cの頂面17b、17cが、それぞれ台形状の山部接続面15b、15cを介して接続するというものである。山部接続面15は頂面17に対して直角の角度で形成されている。この幅方向の第1の折り畳み線X1において、隣接する2つの谷部の底面14b、14cは、直接に接続している。第2の接続方法は、図4に示すように、幅方向の第2の折り畳み線X2において、隣接する2つの谷部の底面14a、14b(又は14c、14d)が、それぞれ台形状の谷部接続面16a、16b(又は16c、16d)を介して接続するというものである。谷部接続面16は底面14に対して直角の角度で形成されている。この幅方向の第2の折り畳み線X2において、隣接する2つの山部の頂面12a、12b(又は12c、12d)は、直接に接続している。
 このようにコア材料1は、複数の三次元構造(山部11、谷部12)が接続領域(山部接続面15、谷部接続面16)を介して接続されており、接続領域を折り畳むことで、本発明の制振材のコア層が形成される。具体的には、第1の折り畳み線X1では山折りで、隣接する2つの谷部の底面14b、14c同士が、その裏面を介して重なり合い、隣接する2つの山部の山部接続面15b、15cのなす角度が180度まで開くように折り畳む。また、第2の折り畳み線X2では谷折りで、隣接する2つの山部の頂面17a、17b(又は17c、17d)同士が重なり合い、隣接する2つの谷部の谷部接続面16a、16b(又は16c、16d)のなす角度が180度まで閉じるように折り畳む。このようにコア材料1を折り畳むことで得られた本発明の制振材のコア層10を、図5及び図6に示す。
 図5及び図6に示すように、コア層10は、複数の列をなして配置されている略六角筒状のセル20を備え、一列おきに、隣接する2つの山部から形成されたセル20A、20C、20Eと、隣接する2つの谷部から形成されたセル20B、20Dが配置される。図6中の破線18は、コア材料の裏面であった面であり、略六角筒状のセル20の内壁を概ね示すものである。
 山部から形成されたセル20A、20C、20Eは、それぞれ略六角筒状を形成する6つのセル側壁を備え、これらセル側壁は、セル材料における2つ頂面17と4つの側面13から形成されたものである。また、これらセル20A、20C、20Eは、コア層10の一方の面10a(図5での表側の面)のセル端部において、それぞれセル端部を閉塞する略六角筒状の閉鎖面21A、21C、21Eを備え、これら一方側の閉鎖面21は、それぞれセル材料における2つの台形の山部接続面15によって形成されたものである。更に、これらセル20A、20C、20Eは、コア層10の反対側である他方の面10bのセル端部において、略六角形状に開口された解放端22A、22C、22Eを備える。この解放端22A、22C、22Eによって、セル20A、20C、20Eのそれぞれの内部空間が外部と連通している。
 谷部から形成されたセル20B、20Dも、それぞれ略六角筒状を形成する6つのセル側壁を備え、これらセル側壁は、セル材料における2つ底面14と4つの側面13から形成されたものである。また、これらセル20B、20Dは、コア層10の前記一方の面10aのセル端部において、略六角形状に開口された解放端22B、22Dを備える。この解放端22B、22Dによって、セル20B、20Dのそれぞれの内部空間が外部と連通している。更に、これらセル20B、20Dは、コア層10の反対側である他方の面10bのセル端部において、それぞれセル端部を閉塞する略六角筒状の閉鎖面21B、21Dを備え、これら他方側の閉鎖面21は、それぞれセル材料における2つの台形の谷部接続面16によって形成されたものである。
 このようにコア層10は、一方の面10aのセル端部には、一列おきに、セル材料における山部から形成された一方側閉鎖面21A、21C、21Eを有し、他方の面10bのセル端部には、上記とは異なるセルの列に、セル材料における谷部から形成された他方側閉鎖面21B、21Dを有しているが、別段の記載がない限り、一方側閉鎖面、他方側閉鎖面のどちらの閉鎖面21も実質的に同一の機能を発揮するものである。
 コア層10全体の厚みは、制振材を自動車のどこの部品に用いるかで変わるため、以下に限定されないが、コア層10自体の吸音性能、コア層10の強度、重量の観点から、3mmから50mmの範囲が好ましく、5mmから30mmの範囲がより好ましい。
 コア層10の目付け(単位面積当たりの重さ)は、制振材を自動車のどこの部品に用いるかで変わるため、これらに限定されないが、400g/mから4000g/mの範囲が好ましく、500g/mから3000g/mの範囲がより好ましい。コア層10の厚みが大きく、目付けが大きい程、概ね、コア層10の強度が高くなる。
 コア層10の目付けは、コア層10の素材の種類や、コア層10全体の厚み、セル20の壁厚(材料シートの厚み)の他に、コア層10のセル20間のピッチPcx、Pcy(セルの中心軸間の距離)によっても調整することができる。コア層10の目付けを上記の範囲とするためには、例えば、コアの製造方向Yであるセル20が隣接して列をなす方向のセル20間のピッチPcyを、2mmから20mmの範囲とすることが好ましく、3mmから15mmの範囲とすることがより好ましく、4mmから10mmの範囲とすることが更に好ましい。
 拘束層100としてコア層10を用いる場合、拘束層100のひずみ比εa/εbが0<εa/εb<1の式を満たすようにするためには、第1及び第2のフィルム層40、50の素材や、厚み、ヤング率を変える等を行う。
 第1及び第2のフィルム層40、50の素材は、これらに限定されないが、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリアミド(PA)などの樹脂フィルムを用いることができる。第1のフィルム層40と第2のフィルム層50とで同じ素材を用いてもよいし、異なる素材を用いてひずみ比εa/εbが上記式を満たすようにしてもよい。
 第1及び第2のフィルム層40、50の厚みは、特に限定されないが、例えば、その下限は、0.03mm以上が好ましく、0.04mm以上がより好ましく、0.05mm以上が更に好ましい。また、厚みの上限は、0.5mm以下が好ましく、0.4mm以下がより好ましく、0.3mm以下が更に好ましい。第1のフィルム層40と第2のフィルム層50とで同じ厚みにしてもよいし、異なる厚みにしてひずみ比εa/εbが上記式を満たすようにしてもよい。
 第1及び第2のフィルム層40、50は、コア層10に対して、熱溶着させて接着させてもよいし、接着剤(図示省略)を介して接着させてもよい。接着剤としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ系やアクリル系等の接着剤を用いることができる。また、第1及び第2のフィルム層40、50はそれぞれ、三層構造にして、中央の層と、その両側の面に位置する2つの接着層とを備えるようにしてもよい。この場合、接着層の素材は、中央の層に用いる素材の融点よりも低い融点を有する素材を用いる。例えば、中央の層に190℃から220℃の融点を有するポリアミドを用い、接着層に90℃から130℃の融点を有するポリエチレンを用いることで、第1及び第2のフィルム層40、50をコア層10又は粘弾性層200に貼り合わせる際の加熱時の温度や制振材の所定の形状に熱成形する温度を150℃から160℃程とすれば、中央の層は溶融せずに、接着層のみを溶融してコア層10と強固に接着することができる。接着層のポリエチレンよりも融点の高い樹脂としては、ポリアミドの他に、ポリプロピレンがある。
 第1及び第2のフィルム層40、50はそれぞれ、層を貫通する複数の開孔を有する通気性のものでもよいし、このような開孔のない非通気性のものでもよい。開孔を設けることで、開孔を設けたフィルム層側の面のひずみεを大きくすることができ、上述したひずみ比εa/εbを容易にコントロールすることができる。開孔を有する場合、開孔は第1又は第2のフィルム層40、50がコア層10に貼り合わされる前に予め行われるものであり、例えば、熱針やパンチ加工(オス型とメス型を用いたパンチ加工)で開け、孔が塞がることを防止するため、孔のバリを極力抑えた孔形状とすることが好ましい。開孔パターンは、特に限定されないが、千鳥配列や格子配列で配置することが好ましい。第1又は第2のフィルム層40、50の開孔率は、特に限定されないが、0.2%から5%の範囲が好ましい。開孔の直径は、0.25mmから2.5mmの範囲が好ましく、0.3mmから2.0mmの範囲がより好ましい。なお、第1又は第2のフィルム層40、50の開孔のピッチは、図5に示すコア層10のセル20のピッチPcx、Pcyと、必ずしも一致させなくてもよく、また、第1又は第2のフィルム層40、50をコア層10に貼り合わせる際に必ずしも開孔とセル20の位置合わせをしなくてもよい。これは、第1又は第2のフィルム層40、50の開孔とコア層10のセル20の解放端22の位置がランダムに重なることで、適度に内外の連通が確保されるようになるからである。第1又は第2のフィルム層40、50の開孔のピッチは、コア層10のセル20のピッチよりも少なくともX方向あるいはY方向のどちらかを小さくすることが好ましい。
 第2の実施形態によれば、一列おきに解放端と閉鎖面が配置されるコア層10の両面に第1および第2のフィルム層40、50を設ける拘束層100とすることで、第1の実施形態と同様の効果が得られるとともに、高い剛性を付与しても軽量化を図ることができる制振材を提供することができる。
(第3の実施形態)
 第1及び第2の実施形態では、粘弾性層200が拘束層100に接する面が、拘束層100の粘弾性層200側の面と同じ面積の場合について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。第3の実施形態の制振材は、図7(a)~(c)の各例に示すように、粘弾性層200が、拘束層100の粘弾性層と接する側の面100bにおいて部分的に設けられているものである。なお、第1及び第2の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
 例えば、図7(a)に示すように、複数の線状の粘弾性層200Aを、拘束層100の粘弾性層と接する側の面100bに平行に並べてもよい。また、図7(b)に示すように、S字形状などの曲線状の粘弾性層200Bを、拘束層100の粘弾性層と接する側の面100bに設けてもよい。更に、図7(c)に示すように、複数の長方形の粘弾性層200Cを、拘束層100の粘弾性層と接する側の面100bに格子状に配置してもよいし、又は千鳥状に配置してもよい。このようにして、例えば、粘弾性層200が拘束層100に接する面の面積を、拘束層100の粘弾性層200側の面の面積の5%~50%の範囲にすることが好ましく、10%~20%の範囲にすることがより好ましい。
 第3の実施形態によれば、粘弾性層200を、拘束層100の粘弾性層と接する側の面100bにおいて部分的に設けることによって、粘弾性層200の使用量を抑えても、第1及び第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4の実施形態)
 第4の実施形態の制振材は、図8及び図9に示すように、コア層10と、このコア層10の一方の面に設けられた第1のフィルム層40と、コア層10の他方の面に順に設けられた第2のフィルム層50と繊維層60と、この繊維層60に接する粘弾性層200とを備える。コア層10と第1及び第2のフィルム層40、50と繊維層60の複層構造体が、上述した第1の実施形態の拘束層100となる。すなわち、拘束層100の第1のフィルム層40側の面のひずみεaと、繊維層60側の面のひずみεbとの比εa/εbが、0<εa/εb<1の式を満たす。なお、第1から第3の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
 第4の実施形態では、第2のフィルム層50と粘弾性層200との間に繊維層60が設けられている。繊維層60は、上述したひずみ比εa/εbを所定の範囲内に維持するものであれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などの樹脂製繊維を用いたスパンボンド、スパンレース、又はニードルパンチなどの各種不織布を用いることが好ましい。繊維層60の目付けは、上述したひずみ比εa/εbを所定の範囲内に維持する範囲であれば特に限定されないが、例えば、10g/mから600g/mの範囲が好ましく、20g/mから500g/mの範囲がより好ましく、30g/mから300g/mの範囲が更に好ましい。
 繊維層60と第2のフィルム層50とは、第2のフィルム層50の熱溶着性により又は接着剤を用いることにより接着することができる。繊維層60と粘弾性層200とは、粘弾性層200が有する粘性によって接着することができる。
 第4の実施形態によれば、粘弾性層200に繊維層60が接するように拘束層100を設けることによって、第1の実施形態と同様の効果が得られるとともに、図9に示すように、拘束層100の繊維層60の繊維62が粘弾性層200の内部に入り込んで接着されることから、粘弾性層200に繊維が混ざることで制振効果が向上するとともに、拘束層100と粘弾性層200との接着強度も向上するという効果を得ることができる。
(第5の実施形態)
 第5の実施形態の制振材は、図13に示すように、コア層10と、このコア層10の一方の面に順に設けられた第1のフィルム層40及び金属層70と、コア層10の他方の面に設けられた第2のフィルム層50と、この第2のフィルム層50に接する粘弾性層200とを備える。コア層10と第1及び第2のフィルム層40、50と金属層70の複層構造体が、上述した第1の実施形態の拘束層100となる。すなわち、拘束層100の金属層70側の面のひずみεaと、第2のフィルム層50側の面のひずみεbとの比εa/εbが、0<εa/εb<1の式を満たす。なお、第1から第3の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
 第5の実施形態では、第1のフィルム層40の表面側に金属層70が設けられている。金属層70は、上述したひずみ比εa/εbを所定の範囲内に維持するものであれば特に限定されないが、例えば、鋼板や、アルミニウム箔、銅箔などの金属薄膜を用いることが好ましい。金属層70の厚みは、上述したひずみ比εa/εbを所定の範囲内に維持する範囲であれば特に限定されないが、例えば、下限として、5μm以上が好ましく、7μm以上がより好ましく、10μm以上が更に好ましく、上限としては、1mm以下が好ましく、0.5mm以下がより好ましく、0.1mm以下が更に好ましい。金属層70と第1のフィルム層40とは、第1のフィルム層40の熱溶着性により又は接着剤を用いることにより接着することができる。
 第5の実施形態によれば、拘束層100の粘弾性層200とは反対側の面に金属層70を設けることで、第1の実施形態と同様の効果が得られるとともに、拘束層100の粘弾性層200とは反対側の面のひずみεaを顕著に小さくすることができ、ひずみ比εa/εbを容易にコントロールすることができる。
(第6の実施形態)
 第6の実施形態の制振材は、図14に示すように、拘束層100Rが、粘弾性層200Rの厚みが均一となるように、自動車のルーフのパネル300Rの形状に合わせて成形されている構造を有する。なお、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。
 このように成形された制振材の場合、上述したひずみ比εa/εbについては、図14(b)に示すように、成形後の拘束層100Rにおいて、粘弾性層200Rとは反対側であるの面のひずみεaと、粘弾性層200Rと接する側の面のひずみεbとの比εa/εbが、0<εa/εb<1の式を満たす。
 第6の実施形態によれば、制振材の拘束層100Rが、平らな形状ではなく、パネル300Rの形状に対応した湾曲形状や波型形状などの形状を有していても、粘弾性層200Rの厚みが均一であれば、上記式を満たすひずみ比εa/εbを有する拘束層100Rによって、第1の実施形態と同様に制振性能を向上させることができ、主に物体の振動を介して伝達する騒音を遮ることができ、十分な遮音性能を発揮することができる。なお、図14では、自動車のルーフのパネルに設ける制振材を示したが、本発明はこれに限定されず、自動車のダッシュ、フロア、ドア等の平らではない各種形状のパネルでも同様の効果を得ることができる。
 以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
 実施例1として、図2に示す拘束層および粘弾性層を備える制振材を作製した。先ず、図5及び図6に示す構造を有するコア層(素材:ポリプロピレン(PP)樹脂、セル間のピッチPcy:8mm、コア層の厚み:10mm)の一方の面に、第1のフィルム層(素材:ポリプロピレン(PP)フィルム、厚み:350μm)を貼り、他方の面に、第2のフィルム層(素材:ポリプロピレン(PP)フィルム、厚み:300μm)を貼って、拘束層を作製した。そして、この拘束層について、万能材料試験機(インストロン社製、型式5900)を用いて3点曲げを行い、ひずみの測定を行った。試験片としては60mm×200mmの寸法とした。図10に示すように、試験片100Sを100mm間隔で位置する2点の支点102で支持し、その中央位置に圧子104で曲げ0.5mmの負荷をかけた。ひずみの測定には、ひずみ計測器(共和電業社製、PCD-400A)を用いて、拘束層の両面のひずみεa、εbをそれぞれ測定した。その結果、ひずみ比εa/εbは0.91であった。
 次に、この拘束層の第2のフィルム層側に粘弾性層(素材:ブチル系ゴム、厚み:1mmシート)を貼って制振材を作製した。更に、この制振材の粘弾性層側にパネル(素材:鋼板、厚さ:0.5mm)を貼った。そして、このパネルに制振材を貼った状態で、その損失係数を測定した。試験片としては、図11(a)に示すように、拘束層100S及び粘弾性層200Sは60mm×180mmの寸法とし、パネル300Sは60mm×200mmの寸法とした。パネルのはみ出した20mmの長さ部分は、固定器具112に固定して、試験片を片側支持した。そして、固定器具112から40mm離れた試験片のパネル300Sの上にFFTアナライザー116(小野測器社製、DS-3200)を置き、試験片の自由端側を、ハンディー電磁加振器114(B&K社製、TYPE5961)で負荷をかけた。損失係数は、得られた共振特性の測定結果から半値幅法により計算して求めた。図11(b)に示すように、試験片の振幅に対する周波数のグラフを作成し、最大振幅の周波数fと、最大振幅から3dBの間の周波数f及びfとから、η=(f-f)/fの式から、損失係数ηを算出した。その結果を表1及び図12に示す。
 なお、比較のため、拘束層としてPPフィルム(厚み:300μm)のみを用いたことを除いて実施例1と同様に作製した比較例1についても、実施例1と同様にして、ひずみ及び損失係数を測定した。その結果を表1及び図12に示す。
 また、実施例2~6として、表1に示すように、拘束層の粘弾性側の層および反対側のフィルム層の厚さを変えたり、フィルム層に更に金属層(素材:鋼板、厚み:0.5mm、又は素材:アルミニウム箔、厚み:30μm)を設けたりした点を除き、実施例1と同様にして作製し、ひずみ及び損失係数を測定した。これらの結果を表1及び図12に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
 表1及び図12に示すように、拘束層の粘弾性層とは反対側の面のひずみεaと粘弾性層と接する側の面のひずみεbとのひずみ比εa/εbを1未満にした実施例1~6は、ひずみ比εa/εbを1である比較例1に比べて、損失係数を大幅に向上することができた。
 本発明の制振材によれば、優れた制振性能(遮音性能)を発揮しつつ、高剛性を有し、軽量化を図ることができるので、本発明の制振材は、具体的には、例えば、ダッシュ、フロア、ドア、ルーフ、ホイルハウス、フェンダー各パネルなどの騒音発生源と自動車室内との間でパネル振動を減衰させる部品に有用である。
 1 コア材料
 10 コア層
 11 山部
 12 谷部
 13 側面部
 14 底面部
 15 山部接続面
 16 谷部接続面
 17 頂面
 18 コア材料裏面
 20 セル
 21 閉鎖面
 22 解放端
 40 第1のフィルム層
 50 第2のフィルム層
 60 繊維層
 70 金属層
 100 拘束層
 200 粘弾性層
 300 パネル
 

Claims (10)

  1.  粘弾性層と、前記粘弾性層の一方の面に設けられた拘束層とを備える制振材であって、前記拘束層の前記粘弾性層とは反対側の面のひずみεaと、前記拘束層の前記粘弾性層と接する側の面のひずみεbとの関係が、0<εa/εb<1である制振材。
  2.  前記粘弾性層の厚さが0.5~2mmの範囲にある請求項1に記載の制振材。
  3.  前記拘束層が、粘弾性層の厚みが均一となるように、パネル形状に合わせて成形されている構造を有する請求項1又は2に記載の制振材。
  4.  前記拘束層が、筒状のセルが複数の列をなして配置されているコア層を少なくとも備える複層構造を有する請求項1~3のいずれか一項に記載の制振材。
  5.  前記ひずみεaと前記ひずみεbとの関係が、0.2<εa/εb<0.7である請求項1~4のいずれか一項に記載の制振材。
  6.  前記拘束層が、前記コア層の両面にそれぞれ設けられたフィルム層を更に備え、前記フィルム層がそれぞれ、層を貫通する複数の開孔を有する請求項4に記載の制振材。
  7.  前記粘弾性層が、前記拘束層の前記粘弾性層と接する側の表面において部分的に設けられている請求項1~6のいずれか一項に記載の制振材。
  8.  前記拘束層が、前記拘束層の前記粘弾性層と接する側に、繊維層を備える複層構造を有する請求項1~7のいずれか一項に記載の制振材。
  9.  前記拘束層が、前記拘束層の前記粘弾性層と接する側とは反対側に、金属層を備える複層構造を有する請求項1~8のいずれか一項に記載の制振材。
  10.  前記コア層の前記セルの各々が、一方の端に閉鎖面、他方の端に開放端を有し、前記セルの前記解放端によって前記セルの内部空間が外部と連通しており、前記セルの前記解放端が、前記コア層の両面において、隣接したセルの列が一列おきに配置されている請求項4又は6に記載の制振材。
     
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