JP6080876B2 - 塗装金属素形材と化学繊維を含む布とが接合された複合体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
[1]金属素形材および前記金属素形材の表面に形成された塗膜を有する塗装金属素形材と、化学繊維を含み、前記塗装金属素形材の表面に接合されている布と、を有し、前記塗膜は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含み、前記塗膜中の樹脂合計質量に対するポリカーボネートユニットの質量の割合は、15〜80質量%であり、前記塗膜の膜厚は、0.2μm以上である、複合体。
[2]前記化学繊維は、ポリウレタン系繊維、ナイロン系繊維、ポリエステル系繊維、アクリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、またはこれらの組み合わせである、[1]に記載の複合体。
[3]前記布は、織物、編み物、レース、フェルト、不織布、またはこれらの組み合わせである、[1]または[2]に記載の複合体。
[4]金属素形材および前記金属素形材の表面に形成された塗膜を有する塗装金属素形材と、化学繊維を含む布とを有する複合体の製造方法であって、塗装金属素形材を準備する工程と、塗装金属素形材を加熱する工程と、加熱されている前記塗装金属素形材の表面に化学繊維を含む布を圧着接合する工程と、を有し、前記塗膜は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含み、前記塗膜中の樹脂合計質量に対するポリカーボネートユニットの質量の割合は、15〜80質量%であり、前記塗膜の膜厚は、0.2μm以上である、複合体の製造方法。
以下、本発明の一実施の形態について説明する。本実施の形態に係る複合体は、塗装金属素形材と、化学繊維を含み、塗装金属素形材の表面に接合されている布とを有する。以下、各構成要素について説明する。
塗装金属素形材は、金属素形材と、金属素形材の表面に形成された塗膜とを有する。また、塗装金属素形材は、金属素形材と塗膜との間に化成処理皮膜が形成されていてもよい。以下、塗装金属素形材の各要素について説明する。
塗装基材となる金属素形材の種類は、特に限定されない。金属素形材の例には、冷延鋼板や亜鉛めっき鋼板、Zn−Al合金めっき鋼板、Zn−Al−Mg合金めっき鋼板、Zn−Al−Mg−Si合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、ステンレス鋼板(オーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系、フェライト・マルテンサイト二相系を含む)、アルミニウム板、アルミニウム合金板、銅板などの金属板;金属板のプレス加工品;アルミダイカストや亜鉛ダイカストなどの鋳造や、鍛造、切削加工、粉末冶金などにより成形された各種金属部材などが含まれる。金属素形材は、必要に応じて、脱脂、酸洗などの公知の塗装前処理が施されていてもよい。
前述のように、塗装金属素形材は、金属素形材と塗膜との間に化成処理皮膜が形成されていてもよい。化成処理皮膜は、金属素形材の表面に形成され、金属素形材に対する塗膜の密着性および金属素形材の耐食性を向上させることができる。化成処理皮膜は、金属素形材の表面のうち、少なくとも後述する布と接合する領域(接合面)に形成されていればよいが、通常は金属素形材の表面全体に形成されている。
塗膜は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含み、金属素形材に対する布との密着性を向上させる。後述するように、塗膜は、任意成分としてポリカーボネートユニット非含有樹脂をさらに含んでいてもよい。塗膜は、化成処理皮膜と同様に、金属素形材表面のうちの接合面に形成されていればよいが、通常は金属素形材(または化成処理皮膜)の表面全体に形成されている。
布は、化学繊維を含み、塗装金属素形材の塗膜の表面に接合されている。
次いで、複合体の製造方法について説明する。本実施の形態に係る複合体の製造方法は、1)塗装金属素形材を準備する第1工程と、2)塗装金属素形材を加熱する第2工程と、3)加熱されている塗装金属素形材の表面に化学繊維を含む布を圧着接合する第3工程とを含む。以下、各工程について説明する。
第1工程では、塗装金属素形材を準備する。たとえば、以下の手順により塗装金属素形材を製造する。塗装金属素形材は、プレス加工などにより所望の形状に加工されていてもよい。
第2工程では、第1工程で準備した塗装金属素形材を布との熱圧着に好適な温度に加熱する。塗装金属素形材の加熱温度は、塗装金属素形材の表面に布を熱圧着させることができれば特に限定されず、塗膜の組成や布に含まれる化学繊維の種類などに応じて適宜設定されうる。加熱方法の例は、特に限定されず、公知の方法から適宜選択されうる。加熱方法の例には、ヒーター加熱、電磁誘導加熱、超音波加熱、および赤外線加熱が含まれる。たとえば、塗装金属素形材は、ホットプレート上で加熱される。
第3工程では、第2工程で加熱されている塗装金属素形材の塗膜の表面に化学繊維を含む布を圧着接合する。具体的には、加熱されている塗装金属素形材の表面に化学繊維を含む布を接触させ、圧力を加えて密着させる。加圧の強さおよび加圧時間は、塗装金属素形材の表面に布を熱圧着させることができれば特に限定されず、塗膜の組成や布に含まれる化学繊維の種類、加熱温度などに応じて適宜設定されうる。加圧方法の例には、人力による加圧、バイスを用いた機械式加圧、各種ロールによる加圧、および空気や窒素ガスなどの吹付による加圧が含まれる。なお、布を塗装金属素形材の表面に密着させることができれば、布の自重を利用してもよい。
(1)金属素形材
塗装金属素形材の塗装基材として、板状のステンレス鋼板および溶融Zn−Al−Mg合金めっき鋼板を準備した。
ステンレス鋼板として、厚み0.8mm、No.2D仕上げのSUS430を準備した。
溶融Zn−Al−Mg合金めっき鋼板として、片面あたりのめっき付着量が45g/m2の溶融Zn−6質量%Al−3質量%Mg合金めっき鋼板を準備した。基材鋼板は、厚みが0.8mmの冷間圧延鋼板(SPCC)を使用した。
樹脂合計質量に対するポリカーボネート(PC)ユニットの質量の割合が表1に示される所定の割合となるように、ポリカーボネートユニット含有樹脂、ポリカーボネートユニット非含有樹脂および各種添加剤を水に添加して、不揮発成分が20%の塗料を調製した(表1参照)。なお、複数種のポリカーボネートユニット非含有樹脂を用いた場合、各ポリカーボネートユニット非含有樹脂が等量となるように配合した。また、塗料には、エッチング剤としてフッ化アンモニウム(森田化学株式会社)を0.5質量%、無機系化合物としてコロダイルシリカ(日産化学工業株式会社)を2質量%、およびリン酸(キシダ化学株式会社)を0.5質量%それぞれ配合した。
表1に示される各ポリカーボネートユニット含有樹脂について、ポリカーボネートユニットを50質量%含有するポリウレタン樹脂としては、SF−420(第一工業製薬株式会社)を使用した。ポリカーボネートユニットを70質量%含有するポリウレタン樹脂としては、SF−470(第一工業製薬株式会社)を使用した。ポリカーボネートユニットを80質量%含有するポリウレタン樹脂としては、HUX−386(株式会社ADEKA)を使用した。ポリカーボネートユニットを90質量%含有するポリウレタン樹脂としては、樹脂メーカーが調製した試験品を使用した。
表1に示される各ポリカーボネートユニット非含有樹脂について、ポリカーボネートユニット非含有ポリウレタン樹脂としては、HUX−232(株式会社ADEKA)またはSF−170(第一工業製薬株式会社)を使用した。エポキシ系樹脂としては、アデカレンジEM−0461N(株式会社ADEKA)またはスーパーエステルE650(荒川化学工業株式会社)を使用した。ポリオレフィン系樹脂としては、ハードレンNZ−1005(東洋紡株式会社)を使用した。
塗装基材を液温60℃のアルカリ脱脂水溶液(pH=12)に1分間浸漬して、表面を脱脂した。次いで、脱脂した塗装基材の表面に、塗料をロールコータ−で塗布し、到達板温が150℃となるように、熱風乾燥機で乾燥させて、表1に示す膜厚の塗膜を形成した。
A:PCユニット50質量%含有ポリウレタン樹脂(SF−420)
B:PCユニット70質量%含有ポリウレタン樹脂(SF−470)
C:PCユニット80質量%含有ポリウレタン樹脂(HUX−386)
D:PCユニット90質量%含有ポリウレタン樹脂
E:PCユニット100質量%樹脂組成物
・PCユニット非含有樹脂
a:PCユニット非含有ポリウレタン樹脂(HUX−232)
b:PCユニット非含有ポリウレタン樹脂(SF−170)
c:エポキシ系樹脂(アデカレンジEM−0461N)
d:エポキシ系樹脂(スーパーエステルE650)
e:ポリオレフィン系樹脂(ハードレンNZ−1005)
・塗装基材
I:SUS430
II:溶融Zn−Al−Mg合金めっき鋼板
化学繊維を含む布として、ポリウレタン繊維とナイロン繊維とからなる経編布(ハイテンション;旭化成株式会社)を準備した。布は、幅20mm×長さ100mmの大きさにカットした。
一軸引張試験機を用いて、塗装金属素形材の板面に対して常に直角の角度を保ちながら300mm/分の速度で布を引き剥がす90°ピール試験を行った。この90°ピール試験により布が剥離したときの最大強度(剥離強度)を測定した。また、このとき、破断した部分を観察して、金属素形材と塗膜との間で剥離しているのか、または塗膜と布との間で剥離しているのかを観察した。剥離強度が5N未満の場合を「×」、剥離強度が5N以上かつ10N未満の場合を「△」、剥離強度が10N以上かつ15N未満の場合を「○」、剥離強度が15N以上の場合と布の部分で破断した場合とを「◎」と評価した。剥離強度が10N未満(△)の複合体は、実用に耐えることができないため不合格と判断した。評価した複合体における剥離強度の測定結果を表2に示す。
Claims (3)
- 金属素形材および前記金属素形材の表面に形成された塗膜を有する塗装金属素形材と、
化学繊維を含み、前記塗装金属素形材の表面に接合されている布と、
を有し、
前記塗膜は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含み、
前記塗膜中の樹脂合計質量に対するポリカーボネートユニットの質量の割合は、15〜80質量%であり、
前記塗膜の膜厚は、0.2μm以上であり、
前記化学繊維は、ポリウレタン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、またはこれらの組み合わせである、
複合体。 - 前記布は、織物、編み物、レース、フェルト、不織布、またはこれらの組み合わせである、請求項1に記載の複合体。
- 金属素形材および前記金属素形材の表面に形成された塗膜を有する塗装金属素形材と、化学繊維を含む布とを有する複合体の製造方法であって、
塗装金属素形材を準備する工程と、
塗装金属素形材を加熱する工程と、
加熱されている前記塗装金属素形材の表面に化学繊維を含む布を圧着接合する工程と、
を有し、
前記塗膜は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含み、
前記塗膜中の樹脂合計質量に対するポリカーボネートユニットの質量の割合は、15〜80質量%であり、
前記塗膜の膜厚は、0.2μm以上であり、
前記化学繊維は、ポリウレタン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、またはこれらの組み合わせである、
複合体の製造方法。
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