JP4455192B2 - 熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板 - Google Patents
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Description
また、アルミニウム材料と樹脂フィルムとの密着性を向上させるには、両者間の機械的結合力または化学結合力を向上させる必要がある。機械的結合力を高める手段として例えばアンカー効果を利用した手段が考えられる。
本発明のレトルト処理後密着性と耐食性とに優れた熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるとともに少なくとも一面が粗面化されてなる基板と、前記粗面化された一面に形成された厚みが21nm以上300nm以下の範囲の陽極酸化膜と、該陽極酸化膜上に積層された熱可塑性樹脂層とからなり、前記陽極酸化膜表面の算術平均粗さRaが0.1μmを越えて1μm以下の範囲であるとともに最大高さRmaxが4μmを超えて12μm以下の範囲であり、かつ100μm四方の表面積が20000μm2以上であることを特徴とする。
また、上記電解処理は、あらかじめ粗面化させた一面が溶解により平坦化されるのを防止するために、膜溶解性の低い電解液を使用することが好ましい。形成される陽極酸化膜の膜厚は21nmないし300nmの範囲にすることが望ましい。
図1に示すように、本実施形態の熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板Aは、少なくとも一面が粗面化されてなる基板1と、粗面化された一面1aに形成された陽極酸化膜2と、陽極酸化膜2上に積層された熱可塑性樹脂層3(以後、単に樹脂層3と表記する場合がある)とから概略構成されている。また、陽極酸化膜2の表面の算術平均粗さRaが0.1μmを越えて1μm以下の範囲であるとともに最大高さRmaxが4μmを超えて12μm以下の範囲とされている。このように、本実施形態の熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板Aは、陽極酸化膜2の表面が粗面化されていることによって、陽極酸化膜2と熱可塑性樹脂層3との間で強いアンカー効果が発現されるように構成されている。
また、これらの合金に溶体化処理、時効処理などの種々の調質処理を施したものも用いられる。さらに、これらのアルミニウム合金を表面にクラディングしたクラッド材も使用できる。また、予めプレス成形加工などを施した加工材のものであってもよく、未加工の板材、押出材、鋳造品であってもよい。
また陽極酸化膜の表面積は、100μm四方当たり20000μm2以上が好ましい。20000μm2未満では、樹脂との接着面積が不十分となり、十分な密着性が得られない。上限は現実的に40000μm2である。
また、樹脂層3としては、上記の樹脂を二軸延伸した樹脂フィルムがハンドリング性の観点から好ましい。更に、樹脂フィルムは単層、二層以上の複層いずれも選択可能であるが、アルミニウム表面に接する側に融点の低い層を有する二層フィルムがより低温で密着性を確保できることから好ましい。
なお、熱可塑性樹脂層3の膜厚は、アルミニウム板Aの用途にもよるが、耐食性、成形加工性、生産コストの観点から、6μm以上50μm以下の範囲が好ましい。
なお、陽極酸化膜2に対するシラン系カップリング剤の塗布量は、0.1mg/m2以上100mg/m2以下の範囲であることが好ましい。塗布量が0.1mg/m2未満だとシラン系カップリング剤の塗布ムラが生じやすくなるので好ましくなく、塗布量が100mg/m2を越えるとシラン系カップリング剤の層内剥離が生じやすくなり、樹脂層3の密着性が低下するので好ましくない。塗布量のより好ましい範囲は1.0mg/m2以上50mg/m2以下の範囲である。
まず、上記のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板1を用意する。基板1は、予め前処理を施しておくことが望ましい。この前処理の手段は特に限定されず、要は基板1の一面1aに付着した油脂分を除去し、素材表面の不均質な酸化物皮膜が除去できるものであればよい。例えば、弱アルカリ性の脱脂液による脱脂処理を施したのち、硝酸水溶液中でデスマット処理を行う方法や脱脂処理後に酸洗浄を行う方法などが適宜選択して用いられる。
このようにして、基板1と陽極酸化膜2と樹脂層3からなる熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板Aが得られる。
まず、金属基材として、0.3mmまで圧延したJIS5052のアルミニウム合金の板材を準備した。次に、板材の一面に対して粗面化処理を施した。粗面化処理は、化学エッチング、電解エッチング、機械的粗面化処理の3通りの方法を用いた。化学エッチングは苛性ソーダ水溶液に板材を所定時間浸潰することにより処理した。電解エッチングは硝酸水溶液中で交流を流して処理した。また、機械的粗面化ではアルミナショットブラストにより処理した。
次に、pH7、液温50℃、濃度5%のホウ酸塩水溶液中または5%ケイ酸塩水溶液中で、上記板材を陽極とし、カーボンを陰極として、1.5A/dm2で電解処理を行い、陽極酸化膜を形成した。陽極酸化膜の膜厚は電圧で調整し、電解時間は5秒とした。
熱可塑性樹脂層の積層は、陽極酸化膜の形成後の板材をヒートロールにより120℃に加熱した後、樹脂フィルムを加圧ロールにより線圧18kg/cm2で圧着することにより行なった。次いで、積層後の板材を高周波誘導加熱装置により200℃ないし250℃で5秒間加熱することにより、フィルムを軟化させて陽極酸化膜に定着させた。このようにして、実施例および比較例の熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板を製造した。
なお、表2の試験例11については、熱可塑性樹脂層として単層ポリエステルフィルムを用いた。試験例11以外は積層ポリエステルフィルムを用いた。また、比較例6については電解処理を省略し、その代わりにクロメート処理を行なった。Crの付着量は15mg/m2とした。
また、表2における膜厚は、陽極酸化膜をミクロトームで切断し、その断面を観察して膜厚を求めた。
また陽極酸化膜の表面積は、レーザー顕微鏡(KEYENCE VK-8500)により、500倍の視野で任意の10箇所の表面積を測定することにより求めた。
更に、密着性(レトルト処理)の評価は、上記と同様にしてデュポン衝撃試験を実施して樹脂層側を凸形状とし、125℃のレトルト処理を30分間実施した後、樹脂層に粘着テープを貼り付けてから剥がしたときの樹脂層の剥離の程度で評価した。樹脂層が剥離しなかったものを○、一部が剥離したものを△、テープを貼った部分がほとんど剥がれたものを×とした。
一方、比較例1については、陽極酸化膜の表面粗さが小さかったため、特にレトルト処理後の密着性が著しく低下し、耐食性も低下した。
また比較例2については、陽極酸化膜の最大高さRmaxが高すぎたため、陽極酸化膜の表面形状に樹脂層が追従できず、レトルト処理後の密着性が著しく低下した。
比較例3については、陽極酸化膜の膜厚が厚すぎたため、陽極酸化膜にクラックが発生して食塩水が陽極酸化膜内に入り込み、耐食性が低下した。なお、樹脂層の密着性は良好であった。
比較例4については、陽極酸化膜の膜厚が薄すぎたため、陽極酸化膜の膜厚が不均一になり、陽極酸化膜の薄い部分から食塩水が入り込んで耐食性が低下した。なお、樹脂層の密着性は良好であった。
比較例6については、陽極酸化膜に代えてクロメート膜を形成させたため、レトルト処理後の密着性が大幅に低下した。
比較例7は、陽極酸化膜の表面積が小さいため、レトルト処理後の密着性が大幅に低下した。
Claims (3)
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなるとともに少なくとも一面が粗面化されてなる基板と、前記粗面化された一面に形成された厚みが21nm以上300nm以下の範囲の陽極酸化膜と、該陽極酸化膜上に積層された積層フィルムの熱可塑性樹脂層とからなり、前記陽極酸化膜表面の算術平均粗さRaが0.1μmを越えて1μm以下の範囲であるとともに最大高さRmaxが4μmを超えて12μm以下の範囲であり、かつ100μm四方の表面積が20000μm2以上であることを特徴とするレトルト処理後密着性と耐食性とに優れた熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板。
- 前記陽極酸化膜上にシラン系カップリング剤が0.1mg/m2以上100mg/m2以下の塗布量で塗布されていることを特徴とする請求項1記載のレトルト処理後密着性と耐食性に優れた熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板。
- 前記陽極酸化膜表面の算術平均粗さRaが0.11μm以上0.56μm以下の範囲であるとともに最大高さRmaxが4.1μm以上11.8μm以下の範囲であり、かつ100μm四方の表面積が24000μm 2 以上、35000μm 2 以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のレトルト処理後密着性と耐食性とに優れた熱可塑性樹脂被覆アルミニウム板。
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