JP2002240190A - リサイクル性に優れた熱可塑性樹脂被覆金属板，熱融着した金属板接合体及び金属板接合体の分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カシメ，リベット，ネジ止め，接着剤等を必
要とせず、熱融着で簡単に接合され、容易に分離・解体
できる熱可塑性樹脂被覆金属板を提供する。 【構成】 この熱可塑性樹脂被覆金属板は、その目的を
達成するため、融点が５０〜２５０℃の範囲にある結晶
性の熱可塑性樹脂を含む塗膜が少なくとも一方の表面に
設けられいる。製品形状に組み立てられる際、所定形状
に裁断された折板を同材又は異材と重ね合わせ、熱可塑
性樹脂の融点以上の温度に加熱することにより同材又は
異材と接合される。分離・解体に際しても、金属板接合
体を熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱することによ
り、個々の板材に分離できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱融着で目標形状に組
み立てられ、簡単に分離・解体できるリサイクル性に優
れた熱可塑性樹脂被覆金属板，該熱可塑性樹脂被覆金属
板を用いた金属板接合体及びその分離方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】家電器具，家具調度品，洗濯機，各種収
納庫等では、塗装鋼板を接合して組み立てた製品が多
い。塗装鋼板には、工場出荷段階で所定の塗装を施した
プレコート鋼板が多用されている。プレコート鋼板は、
カシメ，リベット，ネジ止め，溶接等で接合されている
が、何れも一長一短がある。カシメ等による接合では、
強度が弱く製品に凹凸が生じる。リベットやネジ止めに
よる接合では、製品に凹凸が生じるだけでなく、接合の
ためにリベット材，ネジ材等の締結具を必要とする。

【０００３】溶接による接合では、表裏共に電気絶縁性
の塗膜が設けられている塗装鋼板を溶接することは困難
であり、溶接熱が加えられることから製品に熱歪や熱変
形が発生することもある。一部に接着剤を使用した接合
も採用されているが、固着までに時間がかかり、接着強
度も安定しない。他方、リサイクル法の施行に伴って、
各種製品のリサイクルにかかる負担がメーカーに課せら
れるようになってきた。通常のリサイクルでは、廃棄物
を破砕処理して材料ごとに分類し、原材料や燃料等に再
利用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リサイクルの効率を考
慮すると、破砕処理された粉粒状の原材料から再度製品
を製造することよりも、部品形状を維持したままの廃材
を再利用する方が望ましい。ところが、カシメ，リベッ
ト，ネジ止め，溶接，接着等で接合されている廃棄物を
機械的に分離・解体することは難しく、分離・解体を手
作業に頼らざるを得ない。その結果，非常に煩雑で経費
のかかる分離・解体となり、リサイクル材の普及を妨げ
ることになる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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、部材の接合に熱
融着を採用することにより、リベット，ネジ，接着剤等
を必要とせず、歪，変形等のない製品形状への組立てが
容易で、しかも簡便に分離・解体できる塗装金属板を提
供することを目的とする。

【０００６】本発明の熱可塑性樹脂被覆金属板は、その
目的を達成するため、融点が５０〜２５０℃の範囲にあ
る結晶性の熱可塑性樹脂を含む塗膜が少なくとも一方の
表面に設けられており、融点以上の温度に加熱されたと
き熱可塑性樹脂が溶融し，冷却時に硬化することで粘着
性を発現することを特徴とする。

【０００７】この熱可塑性樹脂被覆金属板は、たとえば
家電製品等の製品形状に組み立てられる際、所定形状に
裁断された折板を同材又は異材と重ね合わせ、熱可塑性
樹脂の融点以上の温度に加熱することにより同材又は異
材と接合される。接合強度を上げる上では、同材又は異
材と重ね合わせた熱可塑性樹脂被覆金属板に荷重を加え
た状態で加熱することが好ましい。

【０００８】高周波誘導加熱，直接抵抗加熱等のように
金属板の電気抵抗を利用する加熱手段を採用するとき、
金属板から熱可塑性樹脂に伝達される熱で熱可塑性樹脂
が昇温するため、広範囲で熱可塑性樹脂が融点以上に加
熱されて接合面積が大きくなり、十分な接合強度が得ら
れる。また、樹脂自体を加熱する誘導加熱や超音波加熱
等も採用できる。

【０００９】分離・解体に際しても、金属板接合体を熱
可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱することにより、熱
可塑性樹脂被覆金属板を同材又は異材から分離できる。
加熱前又は加熱中に熱可塑性樹脂被覆金属板或いは同材
又は異材の何れか一方に歪を加えておくと、熱可塑性樹
脂が溶融状態になった段階で同材又は異材から熱可塑性
樹脂被覆金属板が自動的に分離する。

【００１０】

【実施の形態】熱可塑性樹脂被覆金属板の下地には、普
通鋼板，亜鉛めっき鋼板，アルミニウムめっき鋼板，Ｚ
ｎ−Ａｌめっき鋼板，化成処理鋼板，ステンレス鋼板，
アルミニウム板，アルミニウム合金板，銅板等、種々の
金属板が使用される。下地金属板は、常法に従って適宜
研磨，脱脂，酸洗等を経てリン酸塩処理，クロメート処
理，クロムフリー処理等の塗装前処理が施された後、結
晶性の熱可塑性樹脂が塗布され、焼付け乾燥によって塗
膜が形成される。

【００１１】熱可塑性樹脂としては、融点が５０〜２５
０℃の範囲にあり，融点を境として急激に流動性が変わ
る結晶性の樹脂が使用される。非結晶性の熱可塑性樹脂
では、金属板接合体の作製段階で樹脂の硬化に時間がか
かり、冷却中に剥離してしまう虞がある、また、金属板
接合体の分離・解体段階で軟化点を超えて加熱しても、
依然として熱可塑性樹脂被覆金属板と同材又は異材とが
接合しているため分離・解体が難しくなる。

【００１２】熱可塑性樹脂は、接合及び分離・解体を考
慮して５０〜２５０℃の範囲に融点がある樹脂が使用さ
れる。融点が５０℃を下回ると、直射日光等や輻射加熱
等に曝される用途に金属板接合体が使用される場合、接
合強度が低下しやすくなり。逆に融点が２５０℃を超え
る熱可塑性樹脂を使用すると、接合や分離・解体に高温
加熱が必要になる。

【００１３】融点が５０〜２５０℃の範囲にある結晶性
の熱可塑性樹脂には、ポリプロピレン，ポリエチレン等
のポリオレフィン樹脂、ポリビニルアルコール，ポリ酢
酸ビニル，ポリ塩化ビニル等のビニル系樹脂、ポリアク
リロニトリル等のアクリレート系樹脂、ポリエチレンテ
レフタレート等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート
樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂やエチレン−
酢酸ビニル共重合樹脂等、これらの共重合体又は混合物
が挙げられる。

【００１４】熱可塑性樹脂としては、下地金属板との接
着性を高めるため、極性基をもつ熱可塑性樹脂が好まし
い。極性基を含まないポリオレフィン樹脂等の熱可塑性
樹脂では、無水マレイン酸等で変性することにより極性
基を導入することが好ましい。また、エポキシ樹脂等の
ように熱可塑性樹脂の極性基と一部橋架けする成分を熱
可塑性樹脂に混合すると、熱可塑性樹脂の凝集力が上が
り接合強度が高くなる。しかし、橋架け成分を過剰配合
すると接着力が発現されなくなるので、橋架け成分を配
合する場合には１０質量％以下の配合量にすることが好
ましい。

【００１５】熱可塑性樹脂は、溶媒に溶解又は分散させ
た塗料として使用される。また、アクリルモノマーに重
合触媒や反応促進剤を加え、重合及び接着が同時進行す
るモノマーセメント、耐水性や耐熱性の向上に有効な硫
酸チタニル，硝酸クロム等の金属塩を塗料に添加しても
よい。

【００１６】熱可塑性樹脂被覆金属板の相手材が高エネ
ルギー表面の金属板等である場合、極性基をもつ又は極
性基を導入した熱可塑性樹脂によって高い接合強度が得
られる。他方、低エネルギー表面の塗装金属板や樹脂等
を相手材にする場合、接着対象の樹脂と相溶性の高い、
換言すると個々の樹脂の溶解度パラメータが近い熱可塑
性樹脂を金属板被覆用熱可塑性樹脂に混合することが好
ましい。たとえば、ポリエステル塗膜をもつ塗装鋼板に
熱可塑性樹脂被覆金属板を接合する場合、極性基をもつ
熱可塑性樹脂にポリエステル樹脂に対する相溶性が高い
ポリエステル樹脂やポリスチレン樹脂を配合した塗料で
熱可塑性樹脂層を形成することが好ましい。

【００１７】熱可塑性樹脂は、下地金属板の片面又は両
面に塗布され、焼付け乾燥によって塗膜となる。熱硬化
型塗膜が形成された塗装金属板や樹脂製品等の異材と接
合する場合には、乾燥膜厚が２〜２００μｍとなるよう
に塗布量が調整される。膜厚２μｍに満たない塗膜で
は、下地金属板と熱可塑性樹脂との界面接着力が不足
し、剥離しやすくなる。逆に２００μｍを超える膜厚で
は、熱可塑性樹脂層が厚くなりすぎ、凝集破壊による接
着力低下が顕在化する。十分な接着強度を得るために
は、乾燥膜厚が５〜１５０μｍとなるように熱可塑性樹
脂の塗布量を調整することが好ましい。熱可塑性樹脂被
覆金属板を相互に重ね合わせて接合する場合、片面当り
の膜厚がおよそ半分（１〜１００μｍ）以下の適正な値
となるように塗布量を調整する。

【００１８】熱可塑性樹脂層と下地金属板との間に、熱
硬化型塗膜を介在させることもできる。熱硬化型塗膜と
しては、ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹
脂，フェノキシ樹脂等がある。また、熱可塑性樹脂層の
接合力を損なわない限り、体質顔料，着色顔料，防錆顔
料，メタリック顔料等、各種顔料を熱可塑性樹脂及び／
又は下塗り用熱硬化型樹脂に配合することも可能であ
る。

【００１９】熱可塑性樹脂被覆金属板は、同材又は異材
と重ね合わせた状態で、好ましくは加圧状態で熱可塑性
樹脂の融点Ｔｍに加熱することによって接合される。加
熱温度Ｔｂは、熱可塑性樹脂の融点Ｔｍよりも４０〜２
００℃高い温度に設定することが好ましい。Ｔｂ＜Ｔｍ
の加熱温度Ｔｂでは、熱可塑性樹脂が十分に軟化しない
ため安定した接合強度が得られない。Ｔｂ−Ｔｍ≧４０
℃に加熱温度Ｔｂを設定すると、熱可塑性樹脂の軟化が
迅速に進行し、接着所要時間が短縮される。しかし、Ｔ
ｂ−Ｔｍ＞２００℃の高すぎる加熱温度Ｔｂでは、熱可
塑性樹脂の熱分解が著しく進行し、塗膜が脆弱化する。

【００２０】加熱手段としては、本発明を拘束するもの
ではないが、加熱された下地金属板から熱可塑性樹脂層
に接合用の熱を伝える誘導加熱，抵抗加熱等、金属板の
電気抵抗を利用して短時間加熱することが好ましい。誘
導加熱，抵抗加熱等によるとき、下地金属板が広範囲に
わたって加熱され、下地金属板の熱が熱可塑性樹脂層に
伝達されるため、広範囲の熱可塑性樹脂層が接合に寄与
し、大きな接合強度が得られる。しかも、熱可塑性樹脂
層の局部的な加熱が抑えられるため、熱可塑性樹脂の熱
分解も少ない。

【００２１】熱可塑性樹脂被覆金属板は、２枚を重ね合
わせて接合することは勿論、３枚或いは多数枚を重ね合
わせて接合することも可能である。３枚以上を重ね合わ
せて熱可塑性樹脂被覆金属板を異材と接合する場合、接
合界面に熱可塑性樹脂層が位置するように重合せ状態を
調整する。また、各板材を所定形状に裁断して重ね合わ
せ、加熱接合するとき複雑な立体形状をもつ製品も作製
できる。

【００２２】接合に際し、接合界面を加圧することが好
ましい。加圧は、加熱によって軟化した熱可塑性樹脂を
界面に沿って展延させて接合界面を大きくするので、接
合強度の向上に有効である。しかし、過度の圧力を加え
ると熱可塑性樹脂塗膜が過度にフローして薄膜化し、却
って接着強度が低下するので、５ＭＰａ以下の加圧力が
好ましい。

【００２３】金属板接合体の分離・解体に際しては、金
属板接合体を熱可塑性樹脂の融点Ｔｍ以上の温度に加熱
することによって個々の板材に容易に分離できる。加熱
手段としては、接合部分だけを加熱する誘導加熱や抵抗
加熱等がある。部分加熱が困難な場合、金属板接合体を
加熱炉に装入し、金属板接合体全体を加熱する方式も採
用可能である。

【００２４】金属板接合体の分離・解体に当り、金属板
接合体を構成する一方の板材に歪を付与しておくと、加
熱によって軟化した熱可塑性樹脂の接着力が低下したと
き、歪が接合界面を分離する剥離力となって作用し、分
離・解体が一層容易になる。歪は、塑性変形を伴う曲げ
加工，衝撃加工，押出加工等によって熱可塑性樹脂被覆
金属板或いは同材又は異材の何れか一方に加えられる。

【００２５】

【実施例１】樹脂成分を０．４質量％含む処理液で板厚
０．５ｍｍ，片面当りめっき付着量６０ｇ／ｍ²の亜鉛
めっき鋼板を塗布型クロメート処理した後、異なる樹脂
塗料を用いて表１，２に示す塗装鋼板Ａ，Ｂを作製し
た。表中、試験番号８，１６のエポキシ樹脂は橋架け成
分として混合されており、変性ポリオレフィンと橋架け
することによって樹脂の凝集力を向上させている。

【００２６】

【００２７】

【００２８】各塗装鋼板の塗膜を面接触させ、加熱温度
２００℃，加圧力２ＭＰａ，加熱時間２分の条件下で加
熱接合した。得られた金属板接合体から２５ｍｍ×３０
０ｍｍの試験片を切り出し、JIS K6854に準拠した剥離
試験でＴ型剥離強度を測定した。剥離試験では、材料試
験機（オートグラフAG−2000D：株式会社島津製作所
製）を使用し、速度５０ｍｍ／分で試験片を引っ張っ
た。Ｔ型剥離強度が１００Ｎ／２５ｍｍ以上の値を示す
ものを接合性良好と評価した。

【００２９】表３の試験結果にみられるように、本発明
例１〜８の金属板接合体は、Ｔ型剥離強度が１０７〜１
９０Ｎ／２５ｍｍと基準値１００Ｎ／２５ｍｍを上回
り、金属板の接合方法として十分使用可能なことが判
る。他方、比較例９〜１６では、Ｔ型剥離強度が何れも
２０Ｎ／２５ｍｍを下回り、熱硬化型の樹脂塗膜では金
属板の接合法として不適なことが示されている。

【００３０】

【００３１】分離性の確認をするため、作製された試験
番号１〜８の接合体を雰囲気温度２００℃のオーブン内
で分間加熱し、オーブンから取り出した直後に各板材に
分離可能か否かを調査した。比較のため、剥離試験で低
いＴ型剥離強度を示した試験番号９〜１６を表３の接着
剤で接合し、同様な加熱を施した後、分離可能性を調査
した。

【００３２】試験番号１〜８の本発明例では、オーブン
から取り出した接合体を各板材に容易に分離できた。金
属板接合体を構成する各板材に分離できることは、リサ
イクルにとって有利な部品としての再利用の道を広げる
ものであり、廃棄物処理自体にかかる負担も軽減され
る。他方、試験番号９〜１６の比較例では、各板材への
分離が容易でなく、従来の破砕工程を経る廃棄物処理に
回さざるを得なかった。

【００３３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の熱可塑
性樹脂被覆金属板は、融点が５０〜２５０℃の範囲にあ
る結晶性の熱可塑性樹脂を含む塗膜を下地金属板の片面
又は両面に設け、この熱可塑性樹脂塗膜を熱融着に使用
している。そのため、熱可塑性樹脂被覆金属板を適宜の
形状に裁断した後、同材又は異材と重ね合わせて加熱す
るだけの簡単な作業によって金属板接合体を得ることが
できる。しかも、作製された金属板接合体は、同様な加
熱処理で個々の金属板に分離・解体できるため、部品と
しての回収が可能となり、破砕工程を経る従来の廃棄物
処理に比較して処理経費や作業負荷が大幅に軽減される
リサイクルシステムが構築される。

フロントページの続き (72)発明者 大久保 謙一 千葉県市川市高谷新町７番１号 日新製鋼 株式会社技術研究所内 (72)発明者 森 浩治 千葉県市川市高谷新町７番１号 日新製鋼 株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4F100 AB00B AB03 AB18 AK01A AT00B BA02 EH71 GB07 GB48 GB81 JA04A JA11A JB16A JL12 JL12A JL14 YY00A 4J040 DA021 DA051 DA101 DC021 DD021 DE021 DE031 DF081 ED041 EF001 EG001 EL021 JA09 JB01 LA02 MA02 MB05 PA30 PA42

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融点が５０〜２５０℃の範囲にある結晶
   性の熱可塑性樹脂を含む塗膜が少なくとも一方の表面に
   設けられており、融点以上の温度に加熱されたとき熱可
   塑性樹脂が溶融し、冷却時に硬化することで接着性を発
   現することを特徴とするリサイクル性に優れた熱可塑性
   樹脂被覆金属板。
2. 【請求項２】 融点が５０〜２５０℃の範囲にある結晶
   性の熱可塑性樹脂を含む塗膜が少なくとも一方の表面に
   設けられている熱可塑性樹脂被覆金属板を同材又は異材
   と重ね合わせ、熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱す
   ることにより熱可塑性樹脂に接着性を発現させ、該熱可
   塑性樹脂を介して熱可塑性樹脂被覆金属板に同材又は異
   材を接合することを特徴とする金属板接合体の製造方
   法。
3. 【請求項３】 融点が５０〜２５０℃の範囲にある結晶
   性の熱可塑性樹脂を含む塗膜を介して接合された金属板
   接合体を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、一方の部材
   に外力を加えて他方の部材から分離することを特徴とす
   る金属板接合体の分離方法。