JP2002166496A - 耐水シール性に優れた積層部品用塗装金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的低温度、短時間の加圧・加熱で良好な
接着性を発現させ、かつ耐水シール性に優れた積層部品
を製造できる塗装金属板を提供する。 【構成】 金属板の片面または両面に、主成分として２
種類の熱可塑性樹脂、すなわち、特殊変性ポリオレフィ
ン樹脂１００重量部に対して、ポリウレタン樹脂５〜５
０重量部配合した有機樹脂塗料を、片面塗装の場合その
乾燥付着量を１．０〜１０ｇ／ｍ²、両面塗装の場合そ
の乾燥付着量を片面当たり０．５〜５．０ｇ／ｍ²にな
るように塗装する。また、主成分である２種類の熱可塑
性樹脂の他に熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を、特殊
変性ポリオレフィン樹脂１００重量部に対して、２〜１
０重量部配合させることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品、電気部品お
よび機械部品等を複数枚の金属板を積層して加熱圧着す
るための接着性塗膜を表面に形成した塗装金属板であっ
て、特に耐水シール性に優れた積層部品の製造に好適な
塗装金属板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、積層部品を作製する場合、切断さ
れた金属板に接合方法が難しく、これまでに接着剤によ
る接合、ボルト締め、かしめ、拡散接合、複数の金属板
を１枚ずつ積層しながら接合する、積層金属板のレーザ
ースポット溶接、もしくはこれらの組合わせ等、種々の
接合方法が検討されている。また接合部品でシール性が
要求される場合は溶接しているが、全長にわたって溶接
を実施するには手間が掛かっている。

【０００３】そこで近年、加熱圧着により接着性を発現
する有機樹脂塗膜を有した表面被覆電磁鋼板の製造方法
等が提案されている。この表面被覆電磁鋼板に要求され
る特性としては、接着性、耐ブロッキング性、打抜き
性、せん断性、および耐食性等、数多く挙げられる。こ
れらの諸要求を満たすために数多くの研究がなされ、加
熱接着用表面被覆電磁鋼板の被膜組成に関し多くの提案
がなされている。

【０００４】例えば、特公昭５２−８９９８号公報には
熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を主成分とする接着性被膜
を有する積層鉄芯用表面被覆鋼板が、また特開平２−３
８０４２号公報には熱可塑性アクリル樹脂とエポキシ樹
脂からなる混合樹脂を被覆した鋼板が、さらに特開平８
−２４７７９号公報には熱可塑性樹脂エマルジョン、エ
ポキシ樹脂エマルジョン、水性フェノール樹脂と、必要
によりさらに水性アクリルシリコーン樹脂からなる混合
樹脂を被覆した表面被覆電磁鋼板が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで積層金属板の
接合において、接着剤による接合は接合させたい部位の
表面に１個ずつ接着剤を塗布しなければならないため、
作業性が極めて悪く、結果として生産性や製造コストの
点で不利になる。ボルト締め、かしめ、スポット溶接ま
たはシーム溶接は部分接合であり、強度および積層部品
の剛性は不充分であり、未溶接部で浮き上がったり、溶
接歪みで隙間が生じる等の問題があった。一方、ろう材
による加熱接合もあるが、ろう材の融点が４５０℃未満
の軟ろうを用いると強度は小さく、ろう材の融点が４５
０℃を超えるものを使用すると加熱温度が高すぎるの
で、いずれも積層部品向けには実用的ではない。

【０００６】拡散接合は完全な接合方法であるが、処理
温度が金属の素材の融点に近い温度、すなわち鉄の場合
は１３００℃以上と相当に高く、大規模な装置を必要と
し、また接合に長時間を要するという問題点があり、実
用上では不利である。また、上述した方法で得られる接
着用表面被覆電磁鋼板は、加圧・加熱接着性は良好なも
のの、高い温度での長時間の加圧・加熱を要したり、客
先での使用前の保管状態によってはブロッキングするト
ラブルが生じていた。さらに、熱真空用部品として積層
部品に水を封入した場合の耐水シール性はよくなかっ
た。そこで、本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、比較的低温度、短時間の加圧・加
熱で良好な接着性を発現させ、かつ耐水シール性に優れ
た積層部品を製造できる塗装金属板を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の耐水シール性に
優れた積層部品用塗装金属板は、その目的を達成するた
め、金属板の片面または両面に、２種類の熱可塑性樹脂
を主成分とする有機樹脂被膜を形成した塗装金属板であ
って、該有機樹脂被膜が特殊変性ポリオレフィン樹脂１
００重量部に対して、ポリウレタン樹脂５〜５０重量部
配合したものであり、かつ片面塗装の場合その乾燥付着
量を１．０〜１０ｇ／ｍ²、両面塗装の場合その乾燥付
着量を片面当たり０．５〜５．０ｇ／ｍ²にしたもので
ある。また、有機樹脂被膜に、主成分である２種類の熱
可塑性樹脂の他に熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を含
有させたものの場合、特殊変性ポリオレフィン樹脂１０
０重量部に対して、ポリウレタン樹脂５〜５０重量部お
よびエポキシ樹脂２〜１０重量部配合するものである。
そして、この塗装金属板を１枚ずつ所定の形状に切断
し、切断した塗装金属板を順次積層して加圧・加熱すれ
ば、片面塗装の場合は未塗装面と有機樹脂被膜面が融着
し、また両面塗装の場合は表面の樹脂被膜が互いに溶融
して接合される。

【０００８】

【発明の実施の態様】本発明で使用する２種類の熱可塑
性樹脂の中の１種類は、加圧・加熱する時の温度を可能
な限り低くできるように、融点が１００〜２００℃と比
較的低い変性ポリオレフィン樹脂を選定した。この樹脂
を被覆した際の剥離強度は１４．７Ｎｇ／１０ｍｍ以上
あり、強度的にも十分である。加熱融着による接合温度
は、樹脂の融点よりも４０〜８０℃高い温度が望まし
い。樹脂の融点に満たない加熱温度では、十分に樹脂が
軟化しないので安定した接着強度が得られず、逆に樹脂
の融点に対し８０℃を超える加熱温度では、樹脂の熱分
解によって塗膜が脆くなってしまう。

【０００９】ポリオレフィン樹脂は無極性であるため、
他の材料との親和性に乏しいが、極性モノマーをグラフ
トすると親和性が増し、接着性、印刷性、染色性などの
性質が改善される。例えば、変性ポリオレフィン樹脂と
しては、接着性を向上させる、無水マレイン酸およびア
クリル酸等をグラフトした変性ポリオレフィン樹脂のよ
うなものが使用される。

【００１０】接着部の耐湿性および耐水シール性を向上
させるために、２種類目の熱可塑性樹脂として、ポリウ
レタン樹脂が混合される。ポリウレタン樹脂としては、
種類が特に制限されるものではなく、２官能基ポリオー
ルとグリコールおよびジイソシアネートとの反応で生成
するポリウレタン樹脂を使用することが望ましい。ポリ
ウレタン樹脂は、ポリオールおよびポリイソシアネート
で構成される樹脂である。ポリオール成分には、ポリエ
ステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール等が
ある。ポリイソシアネート成分には、トリエンジイソシ
アネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロ
ンジイソシアネート、４，４−ジフェニルメタンジイソ
シアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、ト
リレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネー
ト、等がある。グリコール成分には、エチレングリコー
ル、ポリアルキレングリコール、１，４−ブタンジオー
ル、１，６−ヘキサンジオール、ビスヒドロキシベンゼ
ン等がある。

【００１１】ポリウレタン樹脂としては、ガラス転移温
度を６０〜１００℃の範囲に調整したものを使用するこ
とが望ましい。６０℃未満のガラス転移温度では、温水
によって被膜が容易に膨潤し、高温多湿条件下での接着
性が大きく低下する。逆にガラス転移温度が１００℃を
超えると、被膜が硬くなりすぎて応力集中を起こし易く
なり、接着性が低下する。また、耐湿性を確保するた
め、ポリウレタン樹脂の酸価を、好ましくは樹脂固形分
１ｇ当たり２０〜４０ＫＯＨｍｇの範囲に調整する。さ
らに好ましくは２０〜３０ＫＯＨｍｇの範囲に調整す
る。この範囲を外れる酸価では、耐湿性が低下しやすく
なる。

【００１２】有機樹脂被膜の接着性、可撓性および耐食
性をさらに向上させるためには、熱硬化性樹脂であるエ
ポキシ樹脂を含有させることが好ましい。エポキシ樹脂
としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を持ち、エ
ポキシ当量が１８０〜２５０の範囲にあるものを使用す
ることが好ましい。特に、ビスフェノール系化合物とエ
ピクロロヒドリンとの縮合反応によって得られ、ビスフ
ェノールＡ型ジグリシジルエーテルが好適である。エポ
キシ当量が１８０〜２５０の範囲を外れると、耐湿性が
劣化する傾向がある。

【００１３】本発明に従った樹脂組成物では、熱可塑性
樹脂単独では耐湿強度が不足するので、特殊変性ポリオ
レフィン樹脂１００重量部に対して、ポリウレタン樹脂
を５〜５０重量部、あるいはさらにエポキシ樹脂を２〜
１０重量部配合している。ポリウレタン樹脂の配合割合
が５重量部未満では耐湿性が不充分であり、５０重量部
を超えては添加の効果が低下し、またコストがアップす
るだけである。

【００１４】エポキシ樹脂の配合量は、２〜１０重量部
にすることが好ましい。この範囲だと、引張りせん断接
着強度は最も大きく、耐湿性および可撓性も良好であ
る。２重量部未満では接着性、耐湿性の向上は不充分で
あり、逆に１０重量部を超えると加熱圧着時に熱可塑性
樹脂の熱融着を阻害するため、接着力が弱くなる。

【００１５】樹脂組成物には、塗布作業性、耐候性等を
改善するため、必要に応じて可塑剤、融合剤、消泡剤、
レベリング剤、湿潤剤、垂れ防止剤、増粘剤、防腐剤等
の補助添加剤を１種または２種以上添加することもでき
る。

【００１６】熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂は金属板
の片面または両面に塗布するが、片面塗装の場合、乾燥
付着量が１．０〜１０ｇ／ｍ²になるように所定の樹脂
を配合した塗料を塗装する。乾燥付着量が１．０ｇ／ｍ
²に満たないと、金属板と混合樹脂の界面接着力が不足
し、剥離し易くなり、逆に１０ｇ／ｍ²を超えると、接
着剤層が厚すぎて接着剤の凝集破壊が生じ接着力が不足
する。十分な接着力を得るためには、乾燥付着量を３．
０〜８．０ｇ／ｍ²になるように塗装することが好まし
い。両面塗装の場合は、乾燥付着量が片面当たり０．５
〜５．０ｇ／ｍ²になるように所定の樹脂を配合した塗
料を塗装する。両面塗装では、重ね合わせた場合、塗装
金属板同士が接するので、片面塗装の半分の付着量でよ
く、限定理由は片面塗装の場合と同様である。

【００１７】本発明の積層部品用塗装金属板は、２種類
の熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂被膜あるいは２種類
の熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂被膜
が、片面または両面に形成されているが、混合樹脂被膜
の下や他面に熱硬化性樹脂塗膜が形成されているもので
もよい。下地として使用される金属板は材質が特に限定
されるものではなく、冷延鋼板、各種めっき鋼板、ステ
ンレス鋼板、銅板、アルミニウム板等が使用できる。こ
れらの金属板は厳選しても厚さにバラツキがあり、１枚
１枚は僅かであっても積算されると誤差も大きくなるの
で、できる限り形状が安定し、厚さ精度の高い金属板を
選定することが望ましい。

【００１８】安価で、板厚が一定なものとしては、冷延
鋼板または電気めっき鋼板が好ましい。電気めっき鋼板
のめっき種は亜鉛、ニッケル、亜鉛−ニッケル合金、
銅、クロム等がある。下地金属板には、有機被膜の形成
に先立って金属板の表面状態に応じて機械的研磨、酸
洗、リン酸塩処理やクロメート処理等の化成処理を施
し、塗膜密着性を高めることもできる。

【００１９】

【実施例】次の３種類（Ａ〜Ｃ）の積層部品用塗装金属
板を製造し、これを各種供試体に作製した。Ａ．２種類の熱可塑性樹脂塗膜を片面または両面に設け
た塗装金属板 電気亜鉛めっき鋼板（板厚０．５ｍｍ、片面付着量３ｇ
／ｍ²）、溶融亜鉛めっき鋼板（板厚０．５ｍｍ、片面
付着量４５ｇ／ｍ²）および冷延鋼板（板厚０．５ｍ
ｍ）に、脱脂、塗布型クロメート処理を施した下地金属
板の片面または両面に、熱可塑性変性ポリオレフィン樹
脂塗料（東洋化成工業社製ハードレンＭＰ−３００）１
００重量部に対して、ポリウレタン樹脂（ゼネガ社製Ｒ
−９６３）を、３、５、１０、５０および６０重量部配
合した混合樹脂塗料を乾燥付着量が、０．６〜１２．０
ｇ／ｍ²になるように塗布し、到達板温１５０℃で１分
間乾燥焼き付けた。

【００２０】Ｂ．２種類の熱可塑性樹脂および１種類の
熱硬化性樹脂の混合樹脂塗膜を片面に設けた塗装金属板 Ａと同様の下地金属板を用い、片面にＡと同様の塗装条
件で熱可塑性変性ポリオレフィン樹脂（東洋化成工業社
製ハードレンＭＰ−３００）１００重量部に対して、ポ
リウレタン樹脂（ゼネガ社製Ｒ−９６３）５０重量部お
よびエポキシ樹脂（中京油脂社製エボゾールＢ３４０）
を、１，２，１０および１３重量部配合した混合樹脂塗
料を、乾燥付着量が８．０ｇ／ｍ²になるよに塗布し、
到達板温１５０℃で１分間焼き付けた。

【００２１】Ｃ．２種類の熱可塑性樹脂塗膜を片面に設
け、熱硬化性樹塗膜を他面に設けた塗装金属板 Ａと同様の下地金属板を用い、片面にＡと同様の塗装条
件で熱可塑性変形ポリオレフィン樹脂１００重量部に対
して、ポリウレタン樹脂５０重量部配合した塗膜を形成
し、他面に熱硬化性ポリエステル系樹脂（関西ペイント
社製ＳＺ５Ｋ）を乾燥塗膜厚が５μｍになるように塗布
し、到達板温１９０℃で１分間乾燥焼き付けた。試験材
塗膜の組成と付着量を表１に示す。なお、下地金属板
は、実施例の試験番号１０では溶融亜鉛めっき鋼板を使
用し、実施例の試験番号１１では、冷延鋼板を使用し、
他の試験番号のものは、何れも電気亜鉛めっき鋼板を使
用した。

【００２２】

【００２３】積層部品用塗装金属板の性能試験 Ａ〜Ｃの製造方法で得られた塗装金属板について、初期
引張りせん断接着強度、湿潤試験４週間後の引張りせん
断接着強度および該塗装金属板を２０枚積層した場合の
最大板厚寸法誤差を測定した。初期引張りせん断接着強
度はＪＩＳ Ｋ６８５０に準拠して塗装金属板を２５ｍ
ｍ×１００ｍｍの大きさに切断したものを試験片とし、
２枚の試験片を重ねて接着部分１２．５ｍｍ×２５ｍｍ
をダブルクリップ（プラス社製ＣＰ−１０５）２個を用
いて固定し、オーブンにて雰囲気温度１７０℃で５分
間、加熱・圧着したものを使用して測定した。測定は材
料試験機（島津製作所オートグラフＡＧ−２０００Ｄ）
を用いて、引張り速度１．０ｍｍ／ｍｉｎで行った。

【００２４】湿潤試験４週間後の引張りせん断接着強度
は、初期引張りせん断接着強度用供試体と同様に作製
し、その供試体をＪＩＳ Ｋ２２４６による湿潤試験機
の７０℃−９０％相対湿度の条件にて垂直に吊り下げ４
週間後取り出し、室温にて４時間乾燥後、前期と同様の
材料試験機にて同様の条件にて測定した。

【００２５】最大寸法誤差は、塗装鋼板を３００ｍｍ×
３００ｍｍの大きさに切断し、２０枚積層して、ホット
プレス（名機製作所製ＭＨＰＣ−６０−５５０）にて、
加熱温度１６０℃、圧力１．５Ｎ／ｍｍ²、加熱時間１
０分の条件で加熱圧着したものを使用して測定した。測
定部位は得られた積層体の４隅の２００ｍｍ×２００ｍ
ｍ角で、全体厚さを測定し、最大値と最小値の差から求
めた。

【００２６】各接着供試体の性能試験結果として、初期
および湿潤試験４週間後の引張りせん断接着強度および
最大寸法誤差の測定結果を表２に示す。積層部品、特に
熱真空用部品用積層部品の初期および湿潤試験４週間後
の必要な引張りせん断接着強度は７．０Ｎ／ｍｍ²以上
であり、本発明に従った材料の湿潤試験４週間後の引張
りせん断接着強度は７．０〜１１．８Ｎ／ｍｍ²である
ことから積層部品用塗装金属板として十分使用できる接
着強度といえる。また、最大寸法誤差も金属板素材とし
て、平滑性の高い冷延鋼板や電気めっき鋼板であれば、
０．２８〜０．７５ｍｍと良好であった。これに対し、
塗膜付着量が少ない比較例２１、逆に塗膜付着量が多す
ぎる比較例２２、ポリウレタン配合量が少ない比較例２
３、逆に多すぎる比較例２４では、湿潤４週間後の引張
りせん断接着強度は７．０Ｎ／ｍｍ²未満であり、積層
部品として実用に耐えられないことが予測できる。

【００２７】

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の積層部
品用塗装金属板は、片面塗装の場合は乾燥付着量が１．
０〜１０．０ｇ／ｍ²、両面塗装の場合は乾燥付着量が
片面当たり０．５〜５．０ｇ／ｍ²になるように有機樹
脂被膜が形成されているので、複数の塗装金属板を１枚
ずつ所定の形状に精密切断し、切断した塗装金属板を順
次積層して積層部品を作成するにあたり、片面塗装の場
合は未塗装面と樹脂被覆面が接するように重ね合わせた
後、加熱することにより金属板に樹脂を融着し、また両
面被覆の場合は重ね合わせて加熱することにより塗装金
属板同士を融着して接合できるので、積層部品の作成が
簡単で精度も高い。また、熱可塑性樹脂として融点の比
較的低いものと耐水シール性に優れるものとを所定の割
合で配合しているので、加熱も容易に行え、かつ水シー
ル性に優れ、湿潤雰囲気での引張りせん断接着強度の高
い積層部品を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D075 CA47 DA03 DB02 DC16 DC19 EB13 EB33 EB38 EB56 4F100 AB01A AK03B AK03C AK04B AK04C AK51B AK51C AK53B AK53C AL05B AL05C AL06B AL06C BA02 BA03 BA04 BA05 BA06 BA07 EH46B EH46C GB48 JB07 JB16B JB16C JD05 YY00B YY00C

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板の片面または両面に、２種類の熱
   可塑性樹脂を主成分とする有機樹脂被膜を施した塗装金
   属板であって、該有機樹脂被膜が特殊変性ポリオレフィ
   ン樹脂１００重量部に対して、ポリウレタン樹脂５〜５
   ０重量部配合したものであり、かつ片面塗装の乾燥付着
   量が１．０〜１０ｇ／ｍ²、両面塗装の乾燥付着量が片
   面あたり０．５〜５．０ｇ／ｍ²であることを特徴とす
   る耐水シール性に優れた積層部品用塗装金属板。
2. 【請求項２】 有機樹脂被膜が、主成分である２種類の
   熱可塑性樹脂の他に熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を
   含むものであって、特殊変性ポリオレフィン樹脂１００
   重量部に対して、ポリウレタン樹脂５〜５０重量部およ
   びエポキシ樹脂２〜１０重量部配合したものである請求
   項１記載の耐水シール性に優れた積層部品用塗装金属
   板。