JP6189048B2 - 複合体 - Google Patents
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Description
[1] 金属素形材およびその上に配置された有機樹脂層を有する塗装金属素形材と、前記塗装金属素形材の表面に射出成形または加熱圧着によって接合された、熱可塑性樹脂組成物の成形体と、を有し、前記有機樹脂層は、酸変性ポリプロピレンを含み、前記熱可塑性樹脂組成物の成形収縮率は、1.1%以下であり、前記金属素形材の線膨張係数αmに対する前記熱可塑性樹脂組成物の線膨張係数αpの比αp/αmは、6以下である、複合体。
[2] 前記有機樹脂層は、前記有機樹脂層中の全樹脂の質量に対して40質量%以上の酸変性ポリプロピレンを含み、前記有機樹脂層の厚さは、0.2μm以上である、[1]に記載の複合体。
[3] 金属素形材およびその上に配置された有機樹脂層を有する塗装金属素形材と、前記塗装金属素形材の表面に接合された熱可塑性樹脂組成物の成形体と、を有する複合体を製造する方法であって、前記有機樹脂層の表面に、前記熱可塑性樹脂組成物の成形体を射出成形または加熱圧着によって接合する工程を含み、前記有機樹脂層は、酸変性ポリプロピレンを含み、前記熱可塑性樹脂組成物の成形収縮率は、1.1%以下であり、前記金属素形材の線膨張係数αmに対する前記熱可塑性樹脂組成物の線膨張係数αpの比αp/αmは、6以下である、複合体の製造方法。
[4] 前記有機樹脂層は、前記有機樹脂層中の全樹脂の質量に対して40質量%以上の酸変性ポリプロピレンを含み、前記有機樹脂層の厚さは、0.2μm以上である、[3]に記載の複合体の製造方法。
本発明に係る複合体は、塗装金属素形材と、その表面に接合された熱可塑性樹脂組成物の成形体とを有する。以下、本発明に係る複合体の各構成要素について説明する。
上記塗装金属素形材は、金属素形材と、金属素形材の表面に配置された有機樹脂層とを有する。以下、塗装金属素形材の各構成要素について説明する。
金属素形材を構成する金属の種類は、特に限定されない。たとえば、上記金属の種類は、鉄であってもよいし、鉄以外の金属であってもよいし、合金であってもよい。金属素形材の例には、冷延鋼板、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、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、銅板などの金属板や、そのプレス加工品、あるいは、アルミダイカスト、亜鉛ダイカストなどの鋳造・鍛造物や、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。
金属素形材と有機樹脂層との間には、化成処理皮膜が配置されていてもよい。化成処理皮膜は、金属素形材の表面に配置され、金属素形材と有機樹脂層の間の密着性および塗装金属素形材の耐食性を向上させる。化成処理皮膜は、金属素形材の表面のうち、少なくとも熱可塑性樹脂組成物の成形体と接合する領域(接合面)に配置されていればよいが、通常は金属素形材の表面全体に配置されている。
有機樹脂層は、金属素形材(または化成処理皮膜)の表面に配置されている。有機樹脂層は、金属素形材と熱可塑性樹脂組成物の成形体との密着性を向上させる。
熱可塑性樹脂組成物の成形体は、塗装金属素形材の表面(金属素形材上の有機樹脂層の表面)に接合されている。熱可塑性樹脂組成物の成形体の形状は、塗装金属素形材における前述した接合面で接する形状であれば特に限定されず、用途に応じて適宜選択されうる。
{(Va−Vb)/Va}×100
本発明に係る複合体は、例えば、上記有機樹脂層の表面に、熱可塑性樹脂組成物の成形体を射出成形または加熱圧着によって接合する工程を含む方法によって製造されうる。このような方法は、例えば、(1)上記塗装金属素形材を準備する第1工程と、(2)塗装金属素形材の表面に加熱された熱可塑性樹脂組成物を接触させて、塗装金属素形材の表面に熱可塑性樹脂組成物の成形体を接合する第2工程と、を有する。以下、各工程について説明する。
第1工程では、上記塗装金属素形材を準備する。塗装金属素形材の有機樹脂層を形成する前に、金属素形材には、化成処理皮膜を形成してもよい。化成処理皮膜は、金属素形材の表面に化成処理液を塗布し、乾燥させることで形成されうる。化成処理液の塗布方法は、特に限定されず、既知の方法から適宜選択すればよい。そのような塗布方法の例には、ロールコート法やカーテンフロー法、スピンコート法、スプレー法、浸漬引き上げ法などが含まれる。化成処理液の乾燥条件は、化成処理液の組成などに応じて適宜設定すればよい。たとえば、化成処理液を塗布した金属素形材を水洗することなく乾燥オーブン内に投入し、金属素形材の到達温度が80〜250℃となるように加熱することで、金属素形材の表面に均一な化成処理皮膜を形成することができる。
第2工程では、塗装金属素形材の表面に加熱された熱可塑性樹脂組成物の成形体を接触させて、塗装金属素形材の表面に熱可塑性樹脂組成物の成形体を接合する。塗装金属素形材は、予め、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。
(1)塗装基材(金属素形材)
A.塗装基材1
板厚が0.8mmのSUS430の表面をNo.4仕上げして塗装基材1を準備した。TMAを用いて20〜100℃までの平均線膨張係数として塗装基材1の熱膨張係数(αm)を求めたところ、塗装基材1の線膨張係数(αm)は10×10−6/Kであった。
板厚が0.8mmの冷間圧延鋼板(SPCC)に、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合金めっき鋼板を塗装基材2として準備した。塗装基材2の線膨張係数(αm)は12×10−6/Kであった。
板厚が0.8mmの冷間圧延鋼板(SPCC)に、片面あたりのめっき付着量が45g/m2の溶融Al−9質量%Si合金めっき鋼板を塗装基材3として準備した。塗装基材3の線膨張係数(αm)は12×10−6/Kであった。
板厚が0.8mmのアルミ合金板(A1050)を塗装基材4として準備した。塗装基材4の線膨張係数(αm)は23×10−6/Kであった。
樹脂合計質量に対する酸変性ポリプロピレンの質量の割合が95質量%になるように、酸変性ポリプロピレン(PP)樹脂(A)、ポリエチレン(PE)ワックス(C)、エポキシ系架橋剤(D)を水に添加して、不揮発成分が20質量%のプレ塗料1を調製した。このプレ塗料1に、防錆剤としてモリブデン酸アンモニウム(キシダ化学株式会社):0.5質量%、炭酸ジルコニウムアンモニウム(ジルコゾールAC−7;第一稀元素化学工業株式会社):0.5質量%、シリコーン系消泡剤(KM−73;信越化学工業株式会社):0.05質量%をそれぞれ配合し、塗料1を調製した。なお、「ジルコゾール」は、第一稀元素化学工業株式会社の登録商標である。
酸変性PP樹脂(A)には、酸価が2.0mgKOH/gである市販の酸変性ポリプロピレン(ハードレンEW−5303;東洋紡株式会社)を用いた。なお、「ハードレン」は、東洋紡株式会社の登録商標である。
樹脂合計質量に対する酸変性PPの割合を調整するためのPU系樹脂(B)として、ポリウレタン樹脂エマルジョン(スーパーフレックス830;第一工業製薬株式会社)を使用した。なお、「スーパーフレックス」は、第一工業製薬株式会社の登録商標である。
ポリエチレンワックス(HYTEC E−9015;東邦化学工業株式会社)を樹脂合計質量に対して、5.0質量%添加した。なお、「HYTEC」は、東邦化学工業株式会社の登録商標である。
市販のエポキシ系架橋剤(HUX−XW3;株式会社ADEKA)を樹脂合計質量に対して、3.0質量%添加した。
塗装基材1を液温40℃のアルカリ脱脂水溶液(サーフクリーナーSD−270;日本ペイント株式会社、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1の表面に、乾燥膜厚が2.0μmとなるように、ロールコータ−で塗料1を塗布し、塗装基板1の到達板温が150℃となる温度で、塗布された塗料1を熱風乾燥機によって乾燥させて、有機樹脂層を形成した。この有機樹脂層を有する塗装金属素形材を基材Iとする。また、塗装基材および塗料を表1に示すように変えた以外は基材Iと同様にして塗装基材の表面に有機樹脂層を形成し、基材II〜VIIを作製した。さらに、塗料を塗布しない塗装基材2を基材VIIIとして用意した。基材I〜基材VIIIの材料およびその物性を表1に示す。なお、「サーフクリーナー」は、日本ペイント株式会社の登録商標である。
ポリエチレン(PE)系樹脂組成物として、ニポロンハード1000(射出温度230℃;東ソー株式会社)を用意した。この樹脂組成物は、フィラーとしてのガラス繊維を5質量%含有している。この樹脂組成物を樹脂組成物iとする。なお、「ニポロンハード」は、東ソー株式会社の登録商標である。
A.射出接合による接合力測定用の塗装金属素形材と熱可塑性樹脂組成物の接合
射出成形金型に基材Iを挿入し、溶融状態の樹脂組成物iiiを射出成形金型のキャビティーに射出し、図1に示されるような、基材I(符号11)の表面に樹脂組成物iii(符号12)を射出成形によって接合させた複合体1(符号13)を作製した。キャビティーの形状は、幅(W1)30mm×長さ(L1)100mm×厚さ(T1)4mmである。基材Iの形状は、幅(W2)30mm×長さ(L2)100mm×厚さ(T2)0.8mmである。基材Iと樹脂組成物iiiは、互いの端部から長さ30cmの部分で接合している。複合体Iは、樹脂組成物iiiをキャビティーに260℃の射出温度で射出した後、冷却固化させることによって作製した。基材および樹脂組成物を表3に示すように変更し、射出温度を各樹脂組成物の前述した射出温度に変更する以外は、複合体1と同様にして、複合体1〜8,12,14および15をそれぞれ作製した。各複合体における基材と樹脂組成物の組み合わせを表3に示す。
射出成形法で作製した幅30mm×長さ100mm×厚さ4mmである樹脂組成物ivの成形体を、160℃に加熱した幅30mm×長さ100mm×厚さ0.8mmの基材IIIに、図1に示されるように、それぞれの端部における幅30mm×長さ30mmの領域で重ね、0.3MPaで60秒間加圧した後、冷却固化させて、複合体9を得た。基材および樹脂組成物を表3に示すように変更する以外は、複合体9と同様にして、複合体10,11,13および16を作製した。各複合体における基材と樹脂組成物の組み合わせを表3に示す。
上記(5)で得られた各複合体の成形体と基材を、基材の表面に平行かつ互いに逆向きの方向に100mm/分の速度で引っ張り、破断したときの強さ(剥離強度)を測定した。剥離強度が1.0kN未満の場合を「×」と評価し、剥離強度が1.0kN以上であって1.5kN未満の場合を「△」と評価し、剥離強度が1.5kN以上であって2.0kN未満の場合を「○」と評価し、剥離強度が2.0kN以上の場合を「◎」と評価した。結果を表3に示す。複合体の接合力は、「△」、「○」または「◎」が合格である。
12 樹脂組成物
13 複合体
Claims (2)
- 金属素形材およびその上に配置された有機樹脂層を有する塗装金属素形材と、前記塗装金属素形材の表面に射出成形または加熱圧着によって接合された、熱可塑性樹脂組成物の成形体と、を有し、
前記有機樹脂層は、酸変性ポリプロピレンを含み、
前記有機樹脂層の厚さは、0.2μm以上1.0μm未満であり、
前記金属素形材の線膨張係数αmに対する前記熱可塑性樹脂組成物の線膨張係数αpの比αp/αmは、6以下である、
複合体。 - 前記有機樹脂層は、前記有機樹脂層中の全樹脂の質量に対して40質量%以上の酸変性ポリプロピレンを含む、
請求項1に記載の複合体。
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