JP2008266663A - Aluminum material for laminate, resin-coated aluminum material, and manufacturing method of the sames - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミニウム基材の少なくとも一方の表面にアルミニウム酸化皮膜と有機ケイ素化合物皮膜を有するラミネート用アルミニウム材、このラミネート用アルミニウム材の上に樹脂被覆膜を有する密着性に優れた樹脂被覆アルミニウム材、ならびにこれらの製造方法に関する。 The present invention relates to an aluminum material for lamination having an aluminum oxide film and an organosilicon compound film on at least one surface of an aluminum substrate, and a resin-coated aluminum having a resin coating film on the aluminum material for lamination and having excellent adhesion. The present invention relates to materials and methods for producing them.
近年では、食品容器や、家具、建材用の樹脂被覆材としてアルミニウム合金板が広く採用されるようになってきた。これは、アルミニウムが他の金属材料に比べて、リサイクル性が高く、加工性と美観性に優れるためである。 In recent years, aluminum alloy plates have been widely adopted as resin coatings for food containers, furniture, and building materials. This is because aluminum is more recyclable than other metal materials and has excellent workability and aesthetics.
樹脂被覆アルミニウム材の下地表面処理方法としては、従来からリン酸クロメート処理又はクロム酸クロメート処理が用いられてきた。これらのクロメート系表面処理液により形成されるクロメート化成皮膜は、皮膜単独の耐食性に優れており、また各種樹脂被覆を施した後の密着性や耐食性にも優れる特徴を有している。しかし、近年では環境保護の観点からクロメート処理の際のクロム含有排水が環境汚染につながること、また、排水処理にもコストを必要とする欠点があること、更には、食品関係の用途においては六価クロムが人体に有害であること等から、近年ではクロメート系処理液の使用を廃止する必要が生じてきた。 Conventionally, phosphoric acid chromate treatment or chromate chromate treatment has been used as a base surface treatment method for a resin-coated aluminum material. The chromate conversion coating formed by these chromate surface treatment liquids is excellent in the corrosion resistance of the coating alone, and also has the characteristics of excellent adhesion and corrosion resistance after various resin coatings are applied. However, in recent years, from the viewpoint of environmental protection, chromium-containing wastewater during chromate treatment leads to environmental pollution, and wastewater treatment also has a disadvantage that requires cost. In recent years, it has become necessary to abolish the use of chromate-based treatment liquids because valent chromium is harmful to the human body.
そのため6価クロムを含有しない処理液が望まれ、これまでにも種々の検討が行われている。例えば特許文献1には、リン酸イオンとジルコニウム化合物とを含有するpH2〜4の溶液に、500ppm以下の酸化剤と、2000ppm以下のフッ素を含むフッ酸又はフッ化物の少なくとも1種を含有する処理液を用いた表面処理方法が提案されている。
このようなノンクロメート処理液を用いた処理によって、アルミニウム基材表面にジルコニウム酸化物を主成分とした化成皮膜が形成される。しかしながら、ノンクロメート処理法では、化成皮膜形成と同時に化成皮膜最表面に生成するアルミニウム酸化物や、化成処理を施したアルミニウム基材を保管する過程において大気中の酸素と化成皮膜最表面との反応により成長するアルミニウム酸化物が弱境界層を形成する。このような弱境界層は、樹脂被覆膜の密着性の低下に影響を及ぼすので、従来のクロメート処理法に比べて限定された用途にしか利用できないという欠点を有している。 By the treatment using such a non-chromate treatment solution, a chemical conversion film mainly composed of zirconium oxide is formed on the surface of the aluminum substrate. However, in the non-chromate treatment method, the reaction between oxygen in the atmosphere and the top surface of the conversion coating during the process of storing the aluminum oxide formed on the top surface of the conversion coating at the same time as the formation of the conversion coating or the aluminum substrate subjected to the conversion treatment. The aluminum oxide grown by this forms a weak boundary layer. Such a weak boundary layer has a drawback that it can be used only for limited applications as compared with the conventional chromate treatment method because it affects the lowering of the adhesion of the resin coating film.
また、特許文献2には、カルボキシル基含有樹脂を0.06〜3%、ジルコニウム化合物を0.07〜3.6%、及び、イミダゾールシラン化合物を0.06〜3%含有する処理液を用いた表面処理方法が提案されている。
この特許文献2によれば、アルミニウム基材表面にジルコニウム酸化物を主成分とし、かつ、有機成分を含む有機無機複合化成皮膜が形成されるため、塗膜の耐食性と同時に密着性をも付与することが可能となる。しかしながら、この処理方法では、ノンクロメート処理液中にシラン系化合物を含むことから、処理液中で、シラン化合物とジルコニウム化合物との化学的な結合反応が徐々に進行してしまい、安定した処理液を提供することが出来ない。 According to Patent Document 2, since an organic-inorganic composite chemical conversion film containing zirconium oxide as a main component and containing an organic component is formed on the surface of an aluminum base, it provides adhesion as well as corrosion resistance of the coating film. It becomes possible. However, in this treatment method, since the non-chromate treatment solution contains a silane compound, the chemical bonding reaction between the silane compound and the zirconium compound gradually proceeds in the treatment solution, and the treatment solution is stable. Cannot be provided.
また、熱可塑性樹脂等を用いて樹脂被覆膜を形成する方法としては、熱可塑性樹脂フィルムを熱接着する方法が一般的に用いられる。熱可塑性樹脂フィルムを用いる方法は、塗料塗布の場合に行なわれる乾燥焼付工程が不要であること、熱接着のみで樹脂被覆を行ない得ること、ならびに、熱可塑性フィルムが有する面方向に沿った連続性によって樹脂被覆膜厚さの均一性が保たれること等の利点を備えているため、広く採用されるに至っている。 As a method for forming a resin coating film using a thermoplastic resin or the like, a method of thermally bonding a thermoplastic resin film is generally used. The method using a thermoplastic resin film does not require a drying and baking step performed in the case of coating, can be resin-coated only by thermal bonding, and is continuous along the surface direction of the thermoplastic film. Therefore, it has been widely adopted because it has advantages such as the uniformity of the resin coating film thickness being maintained.
しかしながら、アルミニウム化成皮膜上に熱可塑性樹脂フィルムをそのまま熱圧着すると、得られる接着強度が概して低下する。そこで、化成皮膜の上部又は熱可塑性樹脂フィルムの接着面のいずれか一方に接着プライマーと呼ばれる塗装を施して、熱接着を行なう方法が採用される。例えば、特許文献3には、金属板上に熱硬化性粉体塗装を施し、この塗料の融点以上でかつ硬化開始温度以下においてポリエチレンテレフタレートフィルムを積層圧着し、その後に、塗料の硬化開始温度以上でかつポリエチレンテレフタレートの融点以下の温度に加熱することによって、熱可塑性樹脂被覆金属板を製造する方法が記載されている。
このような接着プライマー層の形成によって、化成皮膜の最表面に弱境界層であるアルミニウム酸化物層が形成されている場合にも、熱可塑性樹脂との密着性に優れた樹脂被覆アルミニウム材料を提供することができる。しかし、化成皮膜/熱硬化型接着プライマー層/熱可塑性樹脂フィルムの積層構造では、接着プライマー層と熱可塑性樹脂フィルムとの界面破壊は抑制できるものの、化成皮膜と接着プライマー層との界面破壊や、接着プライマー層自体の凝集破壊によって、接着破壊が生じることがしばしば確認されている。 By forming such an adhesion primer layer, even when an aluminum oxide layer that is a weak boundary layer is formed on the outermost surface of the chemical conversion film, a resin-coated aluminum material having excellent adhesion to a thermoplastic resin is provided. can do. However, in the laminated structure of the chemical conversion film / thermosetting adhesive primer layer / thermoplastic resin film, although the interface breakdown between the adhesive primer layer and the thermoplastic resin film can be suppressed, the interface breakdown between the chemical conversion film and the adhesive primer layer, It has often been confirmed that adhesive failure occurs due to cohesive failure of the adhesive primer layer itself.
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、化成処理及び接着プライマー塗布処理を行わずに、樹脂被覆膜との密着性に優れたラミネート用アルミニウム材、ならびに、これに樹脂被覆膜を設けた樹脂被覆アルミニウム材を提供することを目的とする。また、本発明は、上記の優れた特性を有するラミネート用アルミニウム材及び樹脂被覆アルミニウム材のそれぞれ製造方法を提供することも目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. An aluminum material for laminating excellent in adhesion to a resin coating film without performing chemical conversion treatment and adhesion primer coating treatment, and An object of the present invention is to provide a resin-coated aluminum material provided with a resin-coated film. Another object of the present invention is to provide a method for producing each of the laminating aluminum material and the resin-coated aluminum material having the above-described excellent characteristics.
本発明者らは、上記課題を検討した結果、アルミニウム基材と樹脂被覆膜との密着性の低下は、化成処理を施す際において化成皮膜最表面に不可避的に形成されるアルミニウム酸化物に起因することを見出した。そこで、かかる知見に基づいて鋭意検討した結果、アルミニウム基材の少なくとも一方の表面を有機ケイ素化合物の溶液で処理して有機ケイ素化合物皮膜を設けることによって、アルミニウム酸化物の成長を抑制できること、また、有機ケイ素化合物の有機官能基Yとして含まれるアミノ基、ビニル基、メタクリル基、エポキシ基、メルカプト基が樹脂被覆膜との結合を強化することをつきとめた。すなわち、本発明は、従来までの化成処理や接着プライマー塗布処理を施すことなく、樹脂被覆膜との密着性に優れたラミネート用アルミニウム材及びこれを用いた樹脂被覆アルミニウム材を提供するものである。 As a result of studying the above problems, the present inventors have found that the decrease in the adhesion between the aluminum base material and the resin coating film is due to the aluminum oxide inevitably formed on the outermost surface of the chemical conversion film during the chemical conversion treatment. I found out that it was caused. Therefore, as a result of intensive studies based on such findings, it is possible to suppress the growth of aluminum oxide by providing an organosilicon compound film by treating at least one surface of an aluminum substrate with an organosilicon compound solution, It was found that the amino group, vinyl group, methacryl group, epoxy group, and mercapto group contained as the organic functional group Y of the organosilicon compound reinforces the bond with the resin coating film. That is, the present invention provides an aluminum material for laminating excellent in adhesion to a resin coating film and a resin-coated aluminum material using the same without performing conventional chemical conversion treatment or adhesive primer coating treatment. is there.
本発明は請求項1において、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム基材と、当該アルミニウム基材の少なくとも一方の表面に形成されたアルミニウム酸化皮膜と、当該アルミニウム酸化皮膜表面に形成され下記式(1)の化学構造を有する有機ケイ素化合物皮膜とを備え、前記アルミニウム酸化皮膜が6〜20nmの厚さを有し、前記有機ケイ素化合物皮膜の形成量がケイ素換算で1〜10mg/m2であることを特徴とするラミネート用アルミニウム材とした。 The present invention according to claim 1 is an aluminum substrate made of aluminum or an aluminum alloy, an aluminum oxide film formed on at least one surface of the aluminum substrate, and a surface of the aluminum oxide film formed by the following formula (1) The aluminum oxide film has a thickness of 6 to 20 nm, and the formation amount of the organic silicon compound film is 1 to 10 mg / m 2 in terms of silicon. It was set as the aluminum material for lamination characterized.
本発明は請求項3において、請求項1に記載のラミネート用アルミニウム材における有機ケイ素化合物皮膜上に、樹脂フィルムを更に設けたことを特徴とする樹脂被覆アルミニウム材とした。 The present invention provides a resin-coated aluminum material according to claim 3, wherein a resin film is further provided on the organosilicon compound film in the aluminum material for lamination according to claim 1.
本発明は請求項3において、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム基材の少なくとも一方の表面をアルカリ性溶液で洗浄する工程と、当該アルカリ性溶液による洗浄表面を酸性溶液で洗浄する工程と、当該酸性溶液による洗浄表面を有機ケイ素化合物溶液で処理する工程とを含み、前記酸性溶液による洗浄工程後における前記アルミニウム基材表面に形成されるアルミニウム酸化皮膜の厚さが6〜20nmであり、前記有機ケイ素化合物溶液による処理工程によって前記アルミニウム酸化皮膜上に下記式(1)を有する有機ケイ素化合物皮膜が形成され、当該有機ケイ素化合物皮膜の形成量がケイ素換算で1〜10mg/m2であることを特徴とするラミネート用アルミニウム材の製造方法とした。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the step of cleaning at least one surface of an aluminum substrate made of aluminum or an aluminum alloy with an alkaline solution, the step of cleaning the cleaning surface with the alkaline solution with an acidic solution, and the acidic solution. Treating the cleaning surface with an organosilicon compound solution, wherein the aluminum oxide film formed on the surface of the aluminum substrate after the cleaning step with the acidic solution has a thickness of 6 to 20 nm, and the organosilicon compound solution The organic silicon compound film having the following formula (1) is formed on the aluminum oxide film by the treatment step according to the above, and the amount of the organic silicon compound film formed is 1 to 10 mg / m 2 in terms of silicon. It was set as the manufacturing method of the aluminum material for lamination.
本発明は請求項4において、請求項3における有機ケイ素化合物溶液による処理工程の後に、有機ケイ素化合物皮膜上に樹脂フィルムを被覆する工程を含むことを特徴とする樹脂被覆アルミニウム材の製造方法とした。 The present invention provides a method for producing a resin-coated aluminum material according to claim 4, comprising a step of coating a resin film on the organosilicon compound film after the treatment step with the organosilicon compound solution according to claim 3. .
従来のクロメート系やノンクロメート系の化成処理、更には接着プライマー層の形成処理を行わずに、樹脂被覆膜との密着性に優れたラミネート用アルミニウム材及びこれを用いた樹脂被覆アルミニウム材を提供することができる。 An aluminum material for laminating with excellent adhesion to a resin coating film and a resin-coated aluminum material using the same without performing a conventional chromate-based or non-chromate-based chemical conversion treatment, or even an adhesive primer layer forming treatment. Can be provided.
A.アルミニウム酸化物の抑制
従来、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材(以下、「アルミニウム基材」と記す)の表面にリン酸ジルコニウム系のノンクロメート処理を施した場合、表面層の構造は、アルミニウム基材と化成皮膜の界面にアルミニウムのフッ化物、酸化物、オキシ水酸化物等からなるアルミニウム酸化皮膜が存在し、その上にジルコニウムのリン酸塩、水酸化物、酸化物及びそれらの水和物等からなる化成皮膜が形成されるといったモデルが提唱されてきた。
A. Suppression of aluminum oxide Conventionally, when the surface of a base material made of aluminum or an aluminum alloy (hereinafter referred to as "aluminum base material") is subjected to zirconium phosphate-based non-chromate treatment, the structure of the surface layer is an aluminum base. There is an aluminum oxide film consisting of aluminum fluoride, oxide, oxyhydroxide, etc. at the interface between the material and the chemical conversion film, on which zirconium phosphate, hydroxide, oxide and their hydrates A model has been proposed in which a chemical conversion film composed of, for example, is formed.
本発明者らはオージェ電子分光分析、二次イオン質量分析による解析機器を用い、従来法によって形成される化成皮膜の深さ方向の元素分析、いわゆるデプスプロファイルを詳細に調べた結果、化成皮膜及びアルミニウム酸化皮膜の主要成分は、深さ方向において均一な構造あるいは幾つかの物質からなる層状構造をとらず、深さ方向でそれら元素濃度が連続的に変化するといった、いわゆる傾斜構造を有していることを確認した。 As a result of detailed elemental analysis in a depth direction of a chemical conversion film formed by a conventional method, a so-called depth profile, the present inventors used an analytical instrument based on Auger electron spectroscopic analysis and secondary ion mass spectrometry. The main component of the aluminum oxide film does not have a uniform structure in the depth direction or a layered structure consisting of several substances, but has a so-called gradient structure in which the element concentration continuously changes in the depth direction. I confirmed.
具体的には、化成処理を施したアルミニウム基材表面は、アルミニウム基材素地から表層方向に向かうに従い、化成皮膜成分(ジルコニウム成分及びリンの成分)の増加に伴ってアルミニウム酸化皮膜成分が増加し、更に表層方向に向かうに従いアルミニウム基材成分の減少に伴ってアルミニウム酸化皮膜成分が極大値を示したのち減少するような傾斜構造を有する。また、化成皮膜の最表面では、ジルコニウム及びリン皮膜成分と共に、化成皮膜形成過程で不可避的に生成するアルミニウム酸化皮膜成分が残存していることが確認された。 Specifically, as the surface of the aluminum base material subjected to chemical conversion treatment moves from the surface of the aluminum base material toward the surface layer, the aluminum oxide film component increases as the chemical conversion film components (zirconium component and phosphorus component) increase. Furthermore, it has an inclined structure such that the aluminum oxide film component shows a maximum value and then decreases as the aluminum base material component decreases in the direction of the surface layer. Moreover, it was confirmed that the aluminum oxide film component inevitably produced | generated in the chemical conversion film formation process remains with the zirconium and phosphorus film components in the outermost surface of a chemical conversion film.
また、化成皮膜表層に存在するアルミニウム酸化物は、樹脂被覆膜との密着性に影響を及ぼし、アルミニウム酸化物量が多いほどこの密着性は低下する。したがって、良好な塗膜性能を有する化成皮膜を得るためには、化成皮膜最表面のアルミニウム酸化物の生成を抑制しなければならない。本発明者らは、化成処理条件あるいは化成処理液組成物の濃度等を厳密に制御して種々の化成皮膜形成を試みたが、アルミニウム酸化物の生成が抑制された良好な化成皮膜を得ることは困難であった。 Moreover, the aluminum oxide which exists in the chemical conversion film surface layer influences adhesiveness with a resin coating film, and this adhesiveness falls, so that there is much aluminum oxide amount. Therefore, in order to obtain a chemical conversion film having good coating performance, the formation of aluminum oxide on the outermost surface of the chemical conversion film must be suppressed. The present inventors tried to form various chemical conversion films by strictly controlling the chemical conversion treatment conditions or the concentration of the chemical conversion liquid composition, etc., but obtaining a good chemical conversion film in which the formation of aluminum oxide was suppressed. Was difficult.
そこで、本発明者らは、アルミニウム基材表面をまずアルカリ性溶液で洗浄し、次いで酸性溶液で洗浄した後に、化成処理を行なわずに有機ケイ素化合物溶液で処理して有機ケイ素化合物皮膜を設け、更にその上に樹脂被覆を施すことにより、弱境界層となるアルミニウム酸化物の生成を抑制した状態を維持したまま、密着性に優れる樹脂被覆アルミニウム材が得られることを見出した。 Therefore, the present inventors first cleaned the surface of the aluminum substrate with an alkaline solution, then washed with an acidic solution, and then treated with an organosilicon compound solution without a chemical conversion treatment to provide an organosilicon compound film. It has been found that by applying a resin coating thereon, a resin-coated aluminum material having excellent adhesion can be obtained while maintaining the state in which the formation of aluminum oxide serving as a weak boundary layer is suppressed.
すなわち、酸性溶液による処理後に有機ケイ素化合物溶液で処理し、有機ケイ素化合物皮膜を設けることにより、アルミニウム基材表面のアルミニウム酸化物に起因するヒドロキシル基と有機ケイ素化合物に官能基として含まれるアルコキシル基とが共有結合し、強固な結合が形成され、その有機ケイ素化合物層がバリア層となって、アルミニウム酸化物の成長を抑制する効果が期待できる。 That is, by treating with an organosilicon compound solution after treatment with an acidic solution and providing an organosilicon compound film, a hydroxyl group resulting from aluminum oxide on the surface of the aluminum substrate and an alkoxyl group contained as a functional group in the organosilicon compound Is covalently bonded to form a strong bond, and the organic silicon compound layer serves as a barrier layer, and an effect of suppressing the growth of aluminum oxide can be expected.
B.ラミネート用アルミニウム材
本発明に係るラミネート用アルミニウム材は、アルミニウム基材の表面をアルカリ性溶液で洗浄し、次いで酸性溶液で洗浄した後に、有機ケイ素化合物を含有する溶液で処理して有機ケイ素化合物皮膜を形成することにより製造される。図1に示すように、本発明に係るラミネート用アルミニウム材1は模式的には、このようなアルカリ性溶液による洗浄と、これに続く酸性溶液による洗浄により、アルミニウム基材2の表面に均質なアルミニウム酸化皮膜3(皮膜厚さ:20nm以下)が形成され、更に有機ケイ素化合物を含有する溶液で処理することにより、アルミニウム酸化皮膜上に有機ケイ素化合物皮膜4が形成された構造を成す。
B. Laminating Aluminum Material According to the present invention, the laminating aluminum material is prepared by washing the surface of an aluminum substrate with an alkaline solution and then washing with an acidic solution, and then treating the surface with an organic silicon compound-containing solution. Manufactured by forming. As shown in FIG. 1, an aluminum material 1 for laminating according to the present invention is typically made of aluminum that is homogeneous on the surface of an aluminum substrate 2 by such washing with an alkaline solution and subsequent washing with an acidic solution. Oxide film 3 (film thickness: 20 nm or less) is formed, and further treated with a solution containing an organosilicon compound to form a structure in which organosilicon compound film 4 is formed on the aluminum oxide film.
B−1.アルミニウム基材
アルミニウム基材はアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、Al−Mn系のJIS3000系合金、Al−Mg系のJIS5000系合金等が好適に用いられる。
B-1. Aluminum substrate The aluminum substrate is made of aluminum or an aluminum alloy, and an Al-Mn JIS 3000 alloy, an Al-Mg JIS 5000 alloy, or the like is preferably used.
B−2.アルカリ性溶液による洗浄
アルミニウム基材は、まずアルカリ性溶液によって洗浄される。アルカリ性溶液による洗浄は、アルミニウム基材表面に付着した磨耗分や圧延油等の汚染物を除去する目的で行われる。洗浄方法としては、アルミニウム基材等の金属のアルカリ洗浄処理において従来から用いられているアルカリ洗浄を行うことができる。アルカリ洗浄のためのアルカリ溶液には、アルカリ水溶液や有機溶媒にアルカリ成分を溶解又は分散したアルカリ溶液からなるアルカリ性クリーナーが通常用いられ、アルカリ水溶液からなるアルカリ性クリーナーが好適に用いられる。アルカリ性クリーナーとしては特に限定されず、通常のアルカリ洗浄に使用されるものを用いることができる。例えば、市販の苛性ソーダ、日本ペイント社製のサーフクリーナーEC370、EC371、420N−2や、日本パーカライジング社製のFC4498−SK3等が挙げられる。
B-2. Cleaning with alkaline solution The aluminum substrate is first cleaned with an alkaline solution. Cleaning with an alkaline solution is performed for the purpose of removing contaminants such as wear and rolling oil adhering to the surface of the aluminum substrate. As a cleaning method, alkali cleaning conventionally used in alkali cleaning treatment of metals such as an aluminum substrate can be performed. As the alkaline solution for washing with alkali, an alkaline cleaner composed of an alkaline aqueous solution or an alkaline solution in which an alkaline component is dissolved or dispersed in an organic solvent is usually used, and an alkaline cleaner composed of an alkaline aqueous solution is preferably used. It does not specifically limit as an alkaline cleaner, What is used for normal alkali cleaning can be used. For example, commercially available caustic soda, Surf Cleaner EC370, EC371, 420N-2 manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., FC4498-SK3 manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd., and the like can be given.
アルカリ性溶液による洗浄条件としては特に限定されず、汚染物を効率良く除去することが可能な条件を選択すればよい。汚染物は、アルミニウム基材表面における弱エッチング作用によって除去されるため、通常、洗浄温度や濃度が高い程、短時間の処理が可能となる。アルカリ性溶液による洗浄が十分でない場合には、処理後においてもアルミニウム基材表面の汚染物が残存してしまうことに加え、アルミニウム基材表面の親水性が確保できないため、次工程の酸性溶液による洗浄条件が限定されることになる。一方、アルカリ性溶液による洗浄を、高温、高濃度、長時間で施すと、アルミニウム基材表面の汚染物は良好に除去されるが、コストの増加につながるため、好ましくない。アルカリ性溶液による洗浄では、通常、0.5〜5重量%のアルカリ性水溶液を用いて、40〜70℃で、2〜20秒間の処理が行われる。 The conditions for washing with the alkaline solution are not particularly limited, and a condition that allows efficient removal of contaminants may be selected. Since contaminants are removed by a weak etching action on the surface of the aluminum base material, the treatment can usually be performed in a shorter time as the cleaning temperature and concentration are higher. When washing with an alkaline solution is not sufficient, contaminants on the surface of the aluminum substrate remain even after treatment, and hydrophilicity of the surface of the aluminum substrate cannot be ensured. Conditions will be limited. On the other hand, if washing with an alkaline solution is performed at a high temperature, a high concentration, and for a long time, contaminants on the surface of the aluminum substrate are removed well, but this is not preferable because it leads to an increase in cost. In washing with an alkaline solution, a treatment is usually performed at 40 to 70 ° C. for 2 to 20 seconds using a 0.5 to 5% by weight alkaline aqueous solution.
B−3.酸性溶液による洗浄
アルカリ性溶液による洗浄に続いて酸性溶液による洗浄が施される。酸性溶液による洗浄は、アルカリ性溶液による洗浄の際にアルミニウム基材表面に濃化したスマットと呼ばれるマグネシウム酸化物と、エッチングと同時に成長するアルミニウム酸化物の除去を目的とする。酸性溶液による洗浄方法においても、アルミニウム基材等の金属の酸性洗浄処理に用いられる従来の酸性洗浄を行うことができる。酸性溶液には、酸性水溶液や、有機溶媒に酸成分を溶解又は分散した酸性溶液が用いられる。酸性溶液としては、水溶液が好適に用いられ、特に、硫酸水溶液、硝酸水溶液等が好ましい。酸性溶液による洗浄においても、洗浄温度や濃度が高い程、短時間の処理が可能となる。酸性溶液による洗浄が十分でない場合には、処理後もアルミニウム基材表面のスマットやアルミニウム酸化物が残存してしまうため、次工程の有機化合物溶液による処理性に悪影響を及ぼす。スマットやアルミニウム酸化物の除去では、0.5〜5重量%の酸性水溶液を用いるのが取扱う上で好ましく、2重量%程度の濃度を有する酸性水溶液を用いる場合には、40〜60℃の温度で3〜10秒間の処理が施される。
B-3. Washing with an acidic solution Washing with an alkaline solution is followed by washing with an acidic solution. The purpose of the cleaning with the acidic solution is to remove magnesium oxide called smut concentrated on the surface of the aluminum base material and the aluminum oxide that grows simultaneously with the etching. Also in the cleaning method using an acidic solution, conventional acidic cleaning used for acidic cleaning treatment of metals such as an aluminum substrate can be performed. As the acidic solution, an acidic aqueous solution or an acidic solution in which an acid component is dissolved or dispersed in an organic solvent is used. As the acidic solution, an aqueous solution is preferably used, and an aqueous sulfuric acid solution, an aqueous nitric acid solution and the like are particularly preferable. Also in the cleaning with an acidic solution, the higher the cleaning temperature and concentration, the shorter the processing time becomes possible. When washing with an acidic solution is not sufficient, smut and aluminum oxide on the surface of the aluminum substrate remain even after the treatment, which adversely affects the processability with the organic compound solution in the next step. For removal of smut and aluminum oxide, it is preferable to use an acidic aqueous solution of 0.5 to 5% by weight for handling, and when an acidic aqueous solution having a concentration of about 2% by weight is used, a temperature of 40 to 60 ° C. Then, the treatment is performed for 3 to 10 seconds.
B−4.アルミニウム酸化皮膜
このようなアルカリ性溶液による洗浄と、これに続く酸性溶液による洗浄により、アルミニウム基材2の表面には、均質なアルミニウム酸化皮膜3が形成される。アルミニウム酸化皮膜は6〜20nmとする必要があり、好ましくは8〜16nmとする必要がある。アルミニウム酸化皮膜を20nm以下とすることにより良好な親水性を確保でき、次工程の有機ケイ素化合物溶液による処理が簡便にかつ処理ムラなく施される。また、アルカリ性溶液処理と酸性溶液処理によってアルミニウム酸化皮膜が形成されるが、6nmは不可避的に形成する最小厚さである。
B-4. Aluminum oxide film A uniform aluminum oxide film 3 is formed on the surface of the aluminum substrate 2 by such washing with an alkaline solution and subsequent washing with an acidic solution. The aluminum oxide film needs to be 6 to 20 nm, preferably 8 to 16 nm. By setting the aluminum oxide film to 20 nm or less, good hydrophilicity can be ensured, and the treatment with the organosilicon compound solution in the next step can be easily and uniformly performed. Moreover, although an aluminum oxide film is formed by alkaline solution treatment and acidic solution treatment, 6 nm is the minimum thickness that is inevitably formed.
一方、酸性溶液処理後のアルミニウム酸化皮膜が20nmを超えると、十分な親水性が得られず、有機化合物溶液による処理時に塗布ムラが生じ易くなる。酸性溶液による洗浄後のアルミニウム酸化皮膜を20nm以下とするためには、例えば、2重量%程度の濃度を有する酸性水溶液を用いて、40℃〜60℃で、3〜10秒間の処理を行うことが好ましい。 On the other hand, if the aluminum oxide film after the acid solution treatment exceeds 20 nm, sufficient hydrophilicity cannot be obtained, and uneven coating tends to occur during the treatment with the organic compound solution. In order to make the aluminum oxide film after washing with an acidic solution 20 nm or less, for example, an acidic aqueous solution having a concentration of about 2% by weight is used and treated at 40 ° C. to 60 ° C. for 3 to 10 seconds. Is preferred.
なお、本発明において規定するアルミニウム酸化皮膜厚さとは、オージェ電子分光分析のデプスプロファイルにおいて、Alの深さ方向プロファイルと酸素の深さ方向プロファイルとの交点を求め、この交点位置の最表面からの距離として表わされる。 The thickness of the aluminum oxide film defined in the present invention refers to the intersection of the Al depth direction profile and the oxygen depth direction profile in the depth profile of Auger electron spectroscopy analysis, and the intersection position from the outermost surface. Expressed as distance.
例えば、アルミニウム基材(JIS−A3004合金)を2重量%のアルカリ性水溶液にて60℃、5秒で洗浄した後に、2重量%の硫酸水溶液を用いて30℃で1秒間処理した際のAl、酸素(O)及びMgの深さ方向プロファイルの測定例を図2に示す。この場合のアルミニウム酸化皮膜厚さは29nmとなる。この場合には、酸処理温度が短く処理時間も低いので、アルミニウム酸化皮膜を十分に除去しきれていない。 For example, when an aluminum substrate (JIS-A3004 alloy) is washed with a 2% by weight alkaline aqueous solution at 60 ° C. for 5 seconds and then treated with a 2% by weight sulfuric acid aqueous solution at 30 ° C. for 1 second, A measurement example of the profile in the depth direction of oxygen (O) and Mg is shown in FIG. In this case, the thickness of the aluminum oxide film is 29 nm. In this case, since the acid treatment temperature is short and the treatment time is short, the aluminum oxide film is not sufficiently removed.
また、2重量%のアルカリ性水溶液にて60℃、5秒で洗浄した後に、2重量%の硫酸水溶液を用いて50℃で3秒間処理した際のAl、酸素(O)及びMgの深さ方向プロファイルの測定例を図3に示す。この場合のアルミニウム酸化皮膜厚さは6nmとなる。この場合には、酸処理温度と処理時間が適切なので、アルミニウム酸化皮膜を十分に除去できている。 Also, the depth direction of Al, oxygen (O), and Mg when washed with a 2 wt% aqueous alkaline solution at 60 ° C for 5 seconds and then treated with a 2 wt% aqueous sulfuric acid solution at 50 ° C for 3 seconds An example of profile measurement is shown in FIG. In this case, the aluminum oxide film thickness is 6 nm. In this case, since the acid treatment temperature and treatment time are appropriate, the aluminum oxide film can be sufficiently removed.
上記アルカリ性溶液による洗浄処理及び酸性溶液による洗浄処理は、スプレー法、浸漬法等を用いることができるが、処理性の観点からスプレー法が好ましい。更に、アルカリ性溶液の洗浄後、ならびに、酸性溶液の洗浄後には、アルミニウム基材表面に残存するアルカリ成分や酸性成分を除去するためにそれぞれ水洗処理を行なうのが好ましい。水洗処理としては、電気伝導度が40mS/m以下で、5〜25℃の十分量の水を用いて、浸漬処理又はスプレー処理が施される。 For the washing treatment with the alkaline solution and the washing treatment with the acidic solution, a spray method, a dipping method or the like can be used, but the spray method is preferable from the viewpoint of processability. Furthermore, after washing the alkaline solution and after washing the acidic solution, it is preferable to perform a water washing treatment in order to remove the alkaline component and acidic component remaining on the surface of the aluminum substrate. As the water washing treatment, an immersion treatment or a spray treatment is performed using a sufficient amount of water of 5 to 25 ° C. with an electric conductivity of 40 mS / m or less.
B−5.有機ケイ素化合物皮膜
前記アルミニウム酸化皮膜の表面に所定の有機ケイ素化合物皮膜を形成することにより、その上に設けられる樹脂被覆膜の密着性を向上させることができる。このような有機ケイ素化合物としては、下記式(1)に示すものを用いることができる。
上記アミノ基、ビニル基、メタクリル基、エポキシ基、メルカプト基は、樹脂被覆膜のヒドロキシル基やカルボキシル基等との間で強固な結合を形成するため、樹脂被覆膜層との良好な密着性が付与される。 Since the amino group, vinyl group, methacryl group, epoxy group, and mercapto group form a strong bond with the hydroxyl group, carboxyl group, etc. of the resin coating film, good adhesion with the resin coating film layer Sex is imparted.
上記式(1)に示す有機ケイ素化合物には、官能基Yがアミノ基より成るものとして、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。 In the organosilicon compound represented by the above formula (1), 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyl are assumed as the functional group Y is an amino group. Examples include trimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, and 3-phenylaminopropyltrimethoxysilane.
上記式(1)に示す有機ケイ素化合物には、官能基Yがビニル基より成るものとして、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリ(メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、アリルトリメトキシシラン等が挙げられる。 In the organosilicon compound represented by the above formula (1), it is assumed that the functional group Y is a vinyl group, vinyltriacetoxysilane, vinyltri (methoxyethoxy) silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriisopropoxy. Silane, allyltrimethoxysilane, etc. are mentioned.
上記式(1)に示す有機ケイ素化合物には、官能基Yがメタクリル基より成るものとして、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。 The organosilicon compound represented by the above formula (1) includes methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, etc., assuming that the functional group Y is a methacryl group. Can be mentioned.
また、上記式(1)に示す有機ケイ素化合物には、官能基Yがエポキシ基より成るものとして、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。 In the organosilicon compound represented by the above formula (1), the functional group Y is an epoxy group, and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycid Examples include xylpropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, and the like.
さらに、官能基Yがメルカプト基より成るものとして、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。 Furthermore, examples of the functional group Y comprising a mercapto group include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-mercaptopropyltriethoxysilane.
有機ケイ素化合物皮膜は、上述の有機ケイ素化合物を含有する溶液をアルミニウム酸化皮膜表面に塗布することによって形成される。溶媒としては、水、或いは、極性又は非極性の有機溶媒が用いられ、有機ケイ素化合物をこれら溶媒に溶解又は分散して有機ケイ素化合物溶液が調製される。溶媒としては、水が好適に用いられる。 The organosilicon compound film is formed by applying a solution containing the above-described organosilicon compound to the surface of the aluminum oxide film. As the solvent, water or a polar or nonpolar organic solvent is used, and an organosilicon compound solution is prepared by dissolving or dispersing the organosilicon compound in these solvents. As the solvent, water is preferably used.
形成される皮膜の良好な均一性及び密着性を得るには、有機ケイ素化合物皮膜の形成量をケイ素量で規定する必要がある。種々の検討の結果、乾燥後における有機ケイ素化合物皮膜の形成量がケイ素換算で、すなわち、乾燥後における有機ケイ素化合物皮膜中に存在するケイ素量として1〜10mg/m2とする必要があることが判明した。 In order to obtain good uniformity and adhesion of the formed film, it is necessary to define the amount of the organic silicon compound film formed by the silicon amount. As a result of various studies, the formation amount of the organosilicon compound film after drying should be 1 to 10 mg / m 2 in terms of silicon, that is, as the amount of silicon present in the organosilicon compound film after drying. found.
有機ケイ素化合物皮膜中のケイ素量が1mg/m2未満であると、酸性洗浄後のアルミニウム基材表面全体を被覆する有機ケイ素化合物皮膜を形成することができない。このような場合には、有機ケイ素化合物皮膜により被覆されていない箇所で、アルミニウム基材表面と大気中の酸素との反応により、アルミニウム酸化物が成長してしまう。その結果、その後に有機ケイ素化合物皮膜上に形成される樹脂被覆膜との密着性が劣ってしまう。 If the amount of silicon in the organosilicon compound film is less than 1 mg / m 2 , it is not possible to form an organosilicon compound film that covers the entire surface of the aluminum substrate after the acid cleaning. In such a case, the aluminum oxide grows due to the reaction between the surface of the aluminum substrate and oxygen in the atmosphere at a location not covered with the organosilicon compound film. As a result, the adhesiveness with the resin coating film formed on the organosilicon compound film after that becomes poor.
一方、上記有機ケイ素化合物皮膜中のケイ素量が10mg/m2を超えると、アルミニウム基材表面を有機ケイ素化合物皮膜で完全に被覆することが可能であるため、弱境界層としてのアルミニウム酸化物の成長は抑制できる。しかしながら、有機ケイ素化合物皮膜量を多くすることで、有機ケイ素化合物皮膜内部で凝集破壊が生じるため、アルミニウム基材との密着性の低下を招くことになる。 On the other hand, if the amount of silicon in the organosilicon compound film exceeds 10 mg / m 2 , the aluminum substrate surface can be completely covered with the organosilicon compound film. Growth can be suppressed. However, when the amount of the organic silicon compound film is increased, cohesive failure occurs inside the organic silicon compound film, resulting in a decrease in adhesion to the aluminum substrate.
このような皮膜中のケイ素量とするには、有機ケイ素化合物溶液中の有機ケイ素化合物濃度と塗布する溶液量を制御する必要がある。通常、有機ケイ素化合物濃度としては、1〜20重量%、好ましくは5〜10重量%のものが用いられる。1重量%未満では、多量の溶液を塗布しなければならず所望の厚さの皮膜が形成できない場合がある。一方、20重量%を超えたのでは、塗布する溶液量が少量になって皮膜厚さの制御が困難となる。具体的には、上記範囲内の濃度を有する有機ケイ素化合物溶液の塗布量を適宜選択することによって、有機ケイ素化合物皮膜中の上記ケイ素量を達成することになる。その結果、形成される有機ケイ素化合物は良好な均一性を有し、かつ、圧延目などによってアルミニウム基材表面に凹凸が存在していても、アルミニウム基材との安定した良好な密着性が得られる。 In order to obtain such an amount of silicon in the film, it is necessary to control the concentration of the organosilicon compound in the organosilicon compound solution and the amount of solution applied. Usually, the organosilicon compound concentration is 1 to 20% by weight, preferably 5 to 10% by weight. If it is less than 1% by weight, a large amount of solution must be applied, and a film having a desired thickness may not be formed. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, the amount of solution to be applied becomes small and it becomes difficult to control the film thickness. Specifically, the amount of silicon in the organosilicon compound film is achieved by appropriately selecting the coating amount of the organosilicon compound solution having a concentration within the above range. As a result, the formed organosilicon compound has good uniformity, and even if there are irregularities on the surface of the aluminum substrate due to rolling marks, etc., stable and good adhesion to the aluminum substrate is obtained. It is done.
有機ケイ素化合物皮膜の形成方法は特に限定されるものではなく、ロールコート法、スプレーコート法、バーコート法、ディップコート法などが用いられる。塗布した後には、50〜200℃、好ましくは80〜180℃の温度で乾燥される。乾燥時間は、乾燥温度等に応じて適宜選択される。すなわち、乾燥温度が高い場合には乾燥時間を短時間に、乾燥温度が低い場合には乾燥時間を長くすることが望ましい。ただし、低温で短時間の乾燥では、アルミニウム基材と有機ケイ素化合物皮膜との間における脱水反応が不完全となり、共有結合を促進することができず、アルミニウム基材との十分な密着性が得られない。 The formation method of the organosilicon compound film is not particularly limited, and a roll coating method, a spray coating method, a bar coating method, a dip coating method, or the like is used. After coating, it is dried at a temperature of 50 to 200 ° C, preferably 80 to 180 ° C. The drying time is appropriately selected according to the drying temperature and the like. That is, it is desirable to shorten the drying time when the drying temperature is high, and lengthen the drying time when the drying temperature is low. However, when drying at low temperature for a short time, the dehydration reaction between the aluminum substrate and the organosilicon compound film becomes incomplete, the covalent bond cannot be promoted, and sufficient adhesion to the aluminum substrate is obtained. I can't.
一方、高温で長時間にわたって乾燥するとアルミニウム酸化皮膜に割れが生じ、有機ケイ素化合物皮膜のアルミニウム基材への密着性が低下する。したがって、乾燥条件としては、例えば、乾燥温度が60℃の場合には乾燥時間が40秒、150℃では15秒などとすることが好ましい。この乾燥処理により、有機ケイ素化合物の溶液を塗布した後に形成されるアルミニウム基材と有機ケイ素化合物との間に形成される水素結合部から脱水反応が進行し、アルミニウム基材と良好な共有結合を形成した有機ケイ素化合物皮膜を設けることができる。 On the other hand, when dried at high temperature for a long time, the aluminum oxide film is cracked, and the adhesion of the organosilicon compound film to the aluminum substrate is lowered. Therefore, as drying conditions, for example, when the drying temperature is 60 ° C., the drying time is preferably 40 seconds, and when 150 ° C., the drying time is preferably 15 seconds. By this drying treatment, a dehydration reaction proceeds from the hydrogen bonding portion formed between the aluminum substrate formed after applying the organosilicon compound solution and the organosilicon compound, and good covalent bonding with the aluminum substrate is achieved. A formed organosilicon compound film can be provided.
本発明に係るラミネート用アルミニウム材は、アルミニウム基材の少なくとも一方の表面にアルミニウム酸化皮膜とその上に形成された有機ケイ素化合物皮膜とを備える。すなわち、アルミニウム基材の一方の面にのみアルミニウム酸化皮膜とその上に形成された有機ケイ素化合物皮膜とを備える形態と、アルミニウム基材の両方の面にそれぞれ、アルミニウム酸化皮膜とその上に形成された有機ケイ素化合物皮膜とを備える形態とを有する。 The aluminum material for laminating according to the present invention includes an aluminum oxide film and an organosilicon compound film formed thereon on at least one surface of an aluminum substrate. That is, the aluminum oxide film and the organosilicon compound film formed thereon are formed only on one surface of the aluminum base material, and the aluminum oxide film and the aluminum oxide film are formed on both surfaces of the aluminum base material, respectively. And an organosilicon compound film.
C.樹脂被覆アルミニウム材
図4示すように、本発明に係る樹脂被覆アルミニウム材5は、模式的には、ラミネート用アルミニウム材1上に樹脂フィルム6を形成したものであり、具体的には、アルミニウム基材2上のアルミニウム酸化皮膜3と、アルミニウム酸化皮膜3上に形成された有機ケイ素化合物皮膜4とを備えるラミネート用アルミニウム材1における有機ケイ素化合物皮膜4上に、樹脂被覆膜として樹脂フィルム6を被覆したものである。
C. Resin-coated aluminum material As shown in FIG. 4, a resin-coated aluminum material 5 according to the present invention is typically formed by forming a resin film 6 on an aluminum material 1 for laminating. A resin film 6 as a resin coating film is formed on the organosilicon compound film 4 in the aluminum material 1 for laminating comprising the aluminum oxide film 3 on the material 2 and the organosilicon compound film 4 formed on the aluminum oxide film 3. It is coated.
C−1.樹脂フィルム
樹脂フィルムとしては、アルミニウム基材に対して熱接着性を示すものであればよく、樹脂被覆アルミニウム材に要求される各種特性に応じて種々の特性を有する樹脂フィルムを選択することが可能である。このような樹脂フィルムの一例として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ナイロン6、ナイロン11、ポリカーボネート、ポリアリレート等を挙げることができる。
C-1. Resin film Any resin film may be used as long as it exhibits thermal adhesiveness to an aluminum substrate, and a resin film having various properties can be selected according to various properties required for a resin-coated aluminum material. It is. Examples of such resin films include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, nylon 6, nylon 11, polycarbonate, polyarylate, and the like.
このような樹脂フィルムは、有機ケイ素化合物皮膜を形成した後のアルミニウム基材へ熱圧着又は熱接着によって被覆される。例えば、アルミニウム基材を高周波誘導加熱や直火加熱等によって加熱しつつ、アルミニウム基材表面にフィルムを押圧する熱圧着法や、樹脂フィルムを押出成形しつつ、これを加熱したアルミニウム基材表面に接着する熱接着法が用いられる。これらの方法はいずれも従来法であり、目的、用途等に合わせて適宜選択することができる。 Such a resin film is coated on the aluminum base material after the formation of the organic silicon compound film by thermocompression bonding or heat bonding. For example, the aluminum substrate is heated by high-frequency induction heating or direct flame heating, and the thermocompression bonding method of pressing the film on the surface of the aluminum substrate, or the aluminum substrate surface heated while extruding the resin film. A thermal bonding method for bonding is used. These methods are all conventional methods, and can be appropriately selected according to the purpose, application, and the like.
樹脂フィルムは、150〜300℃で有機ケイ素化合物皮膜上に圧着又は接着される。なお、アルミニウム基材表面には上述した有機ケイ素化合物皮膜が形成されており、この皮膜が樹脂フィルムと強固な密着をなすため、従来において行なわれていた、樹脂フィルム又はアルミニウム化成処理材表面に接着プライマーを設ける工程は一切不要である。 The resin film is pressure-bonded or bonded onto the organosilicon compound film at 150 to 300 ° C. In addition, the above-mentioned organosilicon compound film is formed on the surface of the aluminum substrate, and since this film forms a strong contact with the resin film, it adheres to the resin film or the aluminum chemical conversion treatment material surface that has been conventionally performed. There is no need to provide a primer.
このようにして作製される樹脂被覆アルミニウム材は、プレス成型などの成型加工後においても樹脂被覆膜の密着性に優れ、かつ、耐食性にも優れている。 The resin-coated aluminum material produced in this manner is excellent in the adhesion of the resin-coated film and excellent in corrosion resistance even after molding such as press molding.
本発明に係る樹脂被覆アルミニウム材は、アルミニウム基材の少なくとも一方の表面にアルミニウム酸化皮膜と、その上に形成された有機ケイ素化合物皮膜と、更にその上に形成された樹脂フィルムとを備える。すなわち、本発明に係る樹脂被覆アルミニウム材は、アルミニウム基材の一方の面にのみアルミニウム酸化皮膜と、その上に形成された有機ケイ素化合物皮膜と、更にその上に形成された樹脂フィルムとを備える形態と、アルミニウム基材の両方の面にそれぞれ、アルミニウム酸化皮膜と、その上に形成された有機ケイ素化合物皮膜と、更にその上に形成された樹脂フィルムとを備える形態とを有する。 The resin-coated aluminum material according to the present invention comprises an aluminum oxide film on at least one surface of an aluminum substrate, an organosilicon compound film formed thereon, and a resin film formed thereon. That is, the resin-coated aluminum material according to the present invention includes an aluminum oxide film only on one surface of an aluminum base, an organosilicon compound film formed thereon, and a resin film formed thereon. And a form provided with an aluminum oxide film, an organic silicon compound film formed thereon, and a resin film formed thereon, respectively, on both sides of the aluminum substrate.
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は以下に記載の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to the Example described below.
実施例1〜6及び比較例1〜5
アルミニウム基材としてJIS−A3004合金を用いた。これを以下の通りに、鋳造・加工及び調質した。すなわち、A3004合金をDC鋳造法により鋳造し、560℃で3時間均質化処理した後に460℃で熱間圧延を行ない、次いで120℃の冷間圧延により板厚を0.30mmとした後に250℃で最終焼鈍処理を行なった。
Examples 1-6 and Comparative Examples 1-5
JIS-A3004 alloy was used as the aluminum substrate. This was cast, processed and tempered as follows. That is, the A3004 alloy was cast by a DC casting method, homogenized at 560 ° C. for 3 hours, hot-rolled at 460 ° C., and then cold rolled at 120 ° C. to a plate thickness of 0.30 mm and then 250 ° C. The final annealing process was performed.
上記のようにして加工した合金板を、アルカリ性溶液として、2重量%の苛性ソーダ水溶液を用いて60℃で10秒間の洗浄処理(エッチング処理)を行ない、電気伝導度40mS/mで20℃の水で洗浄後、2重量%の硫酸水溶液を用いて30〜50℃で1〜5秒間の洗浄処理(スマット処理)を行った。次いで、式(1)に示す種々の有機ケイ素化合物の水溶液を1〜5重量%となるように調整し、♯4バーコーターによるバーコート処理し、80℃で1分間乾燥した。このようにしてラミネート用アルミニウム材の試料を作製した。 The alloy plate processed as described above is subjected to a cleaning treatment (etching treatment) at 60 ° C. for 10 seconds using 2% by weight aqueous caustic soda solution as an alkaline solution, and water having an electric conductivity of 40 mS / m and 20 ° C. After washing, a washing treatment (smut treatment) was carried out at 30 to 50 ° C. for 1 to 5 seconds using a 2% by weight sulfuric acid aqueous solution. Next, aqueous solutions of various organosilicon compounds represented by the formula (1) were adjusted to 1 to 5% by weight, bar-coated with a # 4 bar coater, and dried at 80 ° C. for 1 minute. In this way, a sample of an aluminum material for laminating was prepared.
上記各試料の表面に膜厚15μmの帝人デュポン社製熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム(型番:MX−850)を250℃にて熱圧着し、樹脂被覆アルミニウム材を作製した。 A thermoplastic polyethylene terephthalate resin film (model number: MX-850) manufactured by Teijin DuPont with a film thickness of 15 μm was thermocompression-bonded on the surface of each sample at 250 ° C. to prepare a resin-coated aluminum material.
2重量%硫酸水溶液による酸洗浄条件(温度、時間)、式(1)の有機ケイ素化合物(括弧内は式(1)における有機官能基Yを示す)を表1に示す。 Table 1 shows acid washing conditions (temperature, time) with a 2% by weight sulfuric acid aqueous solution and an organosilicon compound of the formula (1) (the parentheses indicate the organic functional group Y in the formula (1)).
酸洗水溶液による処理後のアルミニウム酸化皮膜の膜厚、有機ケイ素化合物皮膜中のケイ素量、ならびに、樹脂被覆アルミニウム材の密着性評価結果を、表2に示す。なお、アルミニウム酸化皮膜の膜厚の測定方法、樹脂被覆アルミニウム材の密着性評価方法と評価基準を下記に示す。 Table 2 shows the film thickness of the aluminum oxide film after the treatment with the pickling aqueous solution, the amount of silicon in the organosilicon compound film, and the adhesion evaluation results of the resin-coated aluminum material. In addition, the measuring method of the film thickness of an aluminum oxide film, the adhesiveness evaluation method and evaluation criteria of a resin-coated aluminum material are shown below.
アルミニウム酸化皮膜の膜厚測定
酸性水溶液で処理した後の試料表面のAlと酸素(O)のデプスプロファイルを、オージェ電子分光分析により測定して両プロファイルのグラフ上の交点を求め、この交点の最表面からの深さを、アルミニウム酸化皮膜の膜厚とした。
Measurement of film thickness of aluminum oxide film The depth profile of Al and oxygen (O) on the surface of the sample after treatment with an acidic aqueous solution was measured by Auger electron spectroscopy to obtain the intersection on the graph of both profiles. The depth from the surface was taken as the film thickness of the aluminum oxide film.
有機ケイ素化合物皮膜中のケイ素量測定
有機ケイ素化合物の形成量を、有機ケイ素化合物皮膜中に存在するケイ素量として蛍光X線分析装置(リガク製)により測定した。
Measurement of the amount of silicon in the organosilicon compound film The formation amount of the organosilicon compound was measured by a fluorescent X-ray analyzer (manufactured by Rigaku) as the amount of silicon present in the organosilicon compound film.
樹脂被覆アルミニウム材の密着性能
缶蓋材を缶蓋成形し、125℃にて30分のレトルト処理を施した。その後、タブを引っ張った後の開口部における樹脂フィルムの残存幅を測定した。ここで、残存幅が0.4mm未満であれば◎、残存幅が0.4mm以上0.7mm未満であれば○、残存幅が0.7mm以上であれば×とした。◎と○を合格とし、×を不合格とした。
Adhesion performance of resin-coated aluminum material A can lid material was molded into a can lid and subjected to a retort treatment at 125 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the remaining width of the resin film in the opening after the tab was pulled was measured. Here, ◎ if the remaining width was less than 0.4 mm, ◯ if the remaining width was 0.4 mm or more and less than 0.7 mm, and x if the remaining width was 0.7 mm or more. ◎ and ○ were accepted, and x was rejected.
表1に示す通り、実施例1〜6では、有機ケイ素化合物として、アミノ基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基、メタクリル基を官能基Yに有するものを塗布した。また、表2に示す通り、これら実施例では、酸性溶液によるスマット処理後のアルミニウム酸化膜厚が20nm以下であった。更に、表2に示すように、これら実施例では、有機ケイ素化合物皮膜中のケイ素量がSi換算で1〜10mg/m2の範囲であり、本発明において限定したケイ素量(1〜10mg/m2)を達成していた。その結果、表2に示すように、樹脂被覆アルミニウム材における樹脂フィルムの密着性(フェザリング性)は、極めて良好であることが確認された。 As shown in Table 1, in Examples 1-6, what has an amino group, an epoxy group, a vinyl group, a mercapto group, and a methacryl group in the functional group Y was apply | coated as an organosilicon compound. Moreover, as shown in Table 2, in these examples, the aluminum oxide film thickness after smut treatment with an acidic solution was 20 nm or less. Furthermore, as shown in Table 2, in these examples, the silicon amount in the organosilicon compound film is in the range of 1 to 10 mg / m 2 in terms of Si, and the silicon amount limited in the present invention (1 to 10 mg / m 2). 2 ) was achieved. As a result, as shown in Table 2, it was confirmed that the adhesion (feathering property) of the resin film in the resin-coated aluminum material was extremely good.
これに対して、比較例1においては酸性水溶液による洗浄が不充分であるため、アルミニウム基材表面にアルミニウム酸化膜が20nm以上残存していた。したがって、有機ケイ素化合物及びその皮膜量が適正であるにも拘らず、樹脂被覆アルミニウム材の樹脂フィルムの密着性が劣っていた。
比較例2、3においては、アルミニウム酸化物は良好に除去されていたものの、有機ケイ素化合物皮膜中のケイ素量が限定範囲外となったため、樹脂フィルムの密着性が劣っていた。
また、比較例4〜5においては、アルミニウム酸化物は良好に除去されており、有機ケイ素化合物皮膜中のケイ素量も適性であったが、有機ケイ素化合物が本発明に限定するものでない。したがって、樹脂フィルムの密着性が劣っていた。
On the other hand, in Comparative Example 1, since the cleaning with the acidic aqueous solution was insufficient, the aluminum oxide film remained on the surface of the aluminum base material by 20 nm or more. Accordingly, the adhesion of the resin film of the resin-coated aluminum material was inferior despite the fact that the organosilicon compound and the amount of the coating were appropriate.
In Comparative Examples 2 and 3, although the aluminum oxide was well removed, the silicon content in the organosilicon compound film was out of the limited range, so the adhesion of the resin film was inferior.
Moreover, in Comparative Examples 4-5, although the aluminum oxide was removed favorably and the amount of silicon in the organosilicon compound film was appropriate, the organosilicon compound is not limited to the present invention. Therefore, the adhesiveness of the resin film was inferior.
以上のように、本発明に係るラミネート用アルミニウム材は、アルミニウム酸化皮膜厚さを6〜20nmとし、更に有機ケイ素化合物皮膜の形成量をケイ素換算で1〜10mg/m2とする有機ケイ素化合物皮膜を設けることによって、従来のクロメート系及びノンクロメート系化成処理、更には接着プライマー層の形成処理を行なわなくても、高密着性を維持したラミネート用アルミニウム材が得られる。更に、このラミネート用アルミニウム材における有機ケイ素化合物皮膜上に、樹脂被覆膜として樹脂フィルムを形成することにより同様の効果を有する樹脂被覆アルミニウム材を得ることができる。 As described above, the aluminum material for laminating according to the present invention has an aluminum oxide film thickness of 6 to 20 nm, and an organic silicon compound film formation amount of 1 to 10 mg / m 2 in terms of silicon. By providing the above, it is possible to obtain an aluminum material for laminating that maintains high adhesion without performing conventional chromate-based and non-chromate-based chemical conversion treatment, and further, an adhesive primer layer forming treatment. Furthermore, a resin-coated aluminum material having the same effect can be obtained by forming a resin film as a resin coating film on the organosilicon compound film in the aluminum material for laminating.
1‥‥‥ラミネート用アルミニウム材
2‥‥‥アルミニウム基材
3‥‥‥アルミニウム酸化皮膜
4‥‥‥有機ケイ素化合物皮膜
5‥‥‥樹脂被覆アルミニウム材
6‥‥‥樹脂フィルム
1 ... Aluminum material for laminating 2 ... Aluminum substrate 3 ... Aluminum oxide film 4 ... Organic silicon compound film 5 ... Resin coated aluminum material 6 ... Resin film
Claims (4)
前記酸性溶液による洗浄工程後における前記アルミニウム基材表面に形成されるアルミニウム酸化皮膜の厚さが6〜20nmであり、前記有機ケイ素化合物溶液による処理工程によって前記アルミニウム酸化皮膜上に下記式(1)を有する有機ケイ素化合物皮膜が形成され、当該有機ケイ素化合物皮膜の形成量がケイ素換算で1〜10mg/m2であることを特徴とするラミネート用アルミニウム材の製造方法。
The thickness of the aluminum oxide film formed on the surface of the aluminum substrate after the washing step with the acidic solution is 6 to 20 nm, and the following formula (1) is formed on the aluminum oxide film by the treatment step with the organosilicon compound solution. A method for producing an aluminum material for laminating, characterized in that an organic silicon compound film having a thickness of 1 to 10 mg / m 2 in terms of silicon is formed.
A method for producing a resin-coated aluminum material, comprising a step of coating a resin film on the organosilicon compound film after the treatment step with the organosilicon compound solution in claim 3.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015003514A (en) * | 2013-05-23 | 2015-01-08 | 株式会社神戸製鋼所 | Aluminum alloy plate, joint and member for automobile |
US10357944B2 (en) | 2013-05-23 | 2019-07-23 | Kobe Steel, Ltd. | Aluminum alloy sheet, bonded object, and member for motor vehicle |
WO2016024799A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | 주식회사 엘지화학 | Hydrophobic substrate and method for manufacturing same |
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