JP2627674B2 - フイルム貼合わせ金属板の製造方法 - Google Patents

フイルム貼合わせ金属板の製造方法

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子線硬化法により、接着性能を改善したプ
ラスチックフィルム貼合わせ金属板の製造方法に関す
る。
従来の技術 これまでに、プラスチックフィルムを金属板に貼合わ
せる方法として多くの方法が開発されてきた。その代表
として、金属板に溶剤型接着剤を塗布し、熱風、遠赤外
その他の加熱方法により、溶剤を飛散させると同時に、
接着剤樹脂に架橋反応を起こさせ、まだ温度が高く、か
つ接着剤が粘着性のある間にフィルムを貼合わせる焼付
け硬化法がある。
この方法を利用して高品質な貼合わせ製品が生産され
ていることはよく知られているが、焼付け硬化を目的と
して金属板に加えられた熱が、貼合わせの際にプラスチ
ックフィルムを変形させ、エンボス模様の消失や、艶消
し模様の艶むらが発生して、使用時に外観、意匠性上制
約がある等の問題を抱えてきた。
一方、樹脂の硬化方法として、電子線硬化法が、昭和
40年代初め頃より注目されている。この方法の大きな特
徴は、非加熱のため焼付け硬化法のような熱による外観
の制約を受けないことにある。しかしながら、電子線硬
化法を接着剤の硬化方法として、フィルム貼合わせ金属
板の採用する場合には、困難な点もある。
即ち、電子線硬化法においては、非常に短時間で、し
かも常温で硬化反応が進むために、接着剤層の内部収縮
応力が非常に大きく、焼付け硬化法のような熱融着によ
る、ぬれの効果を期待できない。従って、金属に対して
特に加工部の接着性が良好な電子線硬化型接着剤を得る
のは困難である。
本発明者は、電子線硬化型接着剤の改善を鋭意検討
し、先に、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する
ポリウレタン(メタ)アクリレート、2〜6個の官能基
を有するオリゴ(メタ)アクリレート及(メタ)アクリ
レートモノマーからなり、上記欠点を改良した接着剤組
成物を発明して、これを開示した(特開昭59−8667
6)。
しかしながらこの発明による接着剤は、得られるフィ
ルム付着(剥離)強度が5Kg/20mmで、製品に要求される
強度として十分ではなく、特に加工部の接着性が焼付け
硬化法の場合の性能に比べて満足出来るものではなかっ
た。
発明が解決しようとする課題 電子線硬化型接着剤を用いて塩ビフィルム貼合わせ金
属板を各種作製し、これを加工した後、その塗膜を強制
的に剥離させ、その剥離部を赤外分光光度計を用いて分
析したところ、凝集力の低い接着剤では、接着剤層の凝
集破壊によりフィルムの剥離が起こることが分かった。
そこで本発明者らは、凝集力向上を目的として発明した
上記接着剤を用いてフィルム貼合わせ金属板を作成し、
検討した。
その結果、平面部では良好な接着性能を持つが、過酷
な加工、例えばエリクセン試験機による押し出し加工等
を施すと加工部の接着性能が低下するため、一部にフィ
ルムの剥離が発生した。そこで、フーリエ変換赤外分光
分析によりこの剥離状態を解析し、フィルム剥離後の金
属板上に接着剤が存在しないことが分かった。この赤外
分析結果を第1図(a)〜(c)に示す。
第1図(a)の凝集破壊を起こした金属板上剥離部ス
ペクトルには、接着剤による明白なピークが認められる
が、第1図(b)のエリクセン加工後の金属板上剥離部
のスペクトルは、第1図(c)の金属板上に何もない時
のものと同じで、第1図(b)の場合の剥離現象は金属
板と接着剤との界面で起きているのが分かる。この現象
は、加工部における電子線硬化型接着剤の金属板に対す
る接着性が不十分なため、金属板と接着剤の界面で剥離
を起こしたものである。
そこで本発明者らは、金属板に対する接着性を改善す
るため、金属への接着性が良好な熱硬化型下塗り塗料を
電子線硬化型接着剤の下塗り塗料とすることで種々検討
した。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、電子線硬化型接着剤の下
塗り塗料として必要な条件は、その塗料が金属に対し十
分な接着性を持ち、かつ剥離試験で加えられる力に耐え
得る堅固な凝集力を有することである。
本発明者らは、検討の結果、下塗り塗料が良好な性能
を発現するための条件として、塗料の樹脂系、ガラス転
移温度、及び抗張力を特定することにより可能であるこ
とを見い出した。
即ち、下塗り塗料を良好な密着性を持つ熱硬化型のエ
ポキシ変性ポリエステル樹脂系とし、同時に堅固な凝集
力を持たせるため、熱機械分析(TMA)により求めた焼
付け硬化後の塗膜のガラス転移温度が56〜100℃、並び
に塗膜の抗張力が5〜10Kg/mm2となる塗料を該ポリエス
テル樹脂系から選択して金属板上にこれを塗布し、焼付
け硬化後、電子硬化型接着剤でプラスチックフィルムを
貼合わせることにより、フィルムに熱を加えることな
く、従って外観に支障が及ぼす、良好な接着性能を持っ
たラミネート金属板が製造可能となる。
前述のように、下塗り塗料としてエポキシ変性ポリエ
ステル系が優れているのは、その構造中にあるポリエス
テル樹脂の良好な可撓性と、エポキシ成分の金属に対す
る良好な密着性によるものと考えられる。
この塗料に用いる樹脂としては、酸成分がフタル酸系
で、アミノ樹脂を架橋剤とするポリエステルを、ビスフ
ェノールAを主成分とするエポキシ樹脂で変性したもの
が良い。変性方法としては、単なる混合の他に、ポリエ
ステル樹脂の分子構造中に合成過程でエポキシ樹脂を導
入したものも有効である。金属板の耐食性を向上させる
場合は、必要に応じて、ストロンチウムクロメートやジ
ンククロメート等の防錆顔料を添加することが出来る。
このような樹脂からなる塗料において、焼付け硬化後
の塗膜の抗張力が5Kg/mm2未満の場合は、塗膜の引張り
強度が不足して凝集破壊を起こし、10Kg/mm2を越えると
硬くて可撓性に欠ける。常温で5〜10Kg/mm2の抗張力を
発現させるには、ガラス転移温度がTMAで測定して56〜1
00℃の範囲にあることが望ましい。
なお、この下塗り塗料の塗装膜厚は、焼付け後の膜厚
で3〜7μが実用上適当である。
本発明の下塗り塗料を用いたフィルム貼合わせ金属板
に使用されるプラスチックフィルムとしては、特に制約
されるものではなく、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル、
ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカ
ーボネート、フッ素系ポリマー、合成ゴム、その他のフ
ィルムが使用でき、フィルム厚は通常10〜500μ程度
で、表面に意匠性を出すために、いわゆるエンボス模様
や平滑な高鮮映仕上げの外観を持つもの等でもよい。
また、金属板としては、熱延板、冷延板、溶融亜鉛め
っき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、ブリキ、ティンフリー
スチール、その他各種合金めっき鋼板、ステンレス鋼
板、アルミニウム板、その他の金属板、また必要に応じ
て、それらに化成処理、例えば、リン酸塩処理、クロメ
ート処理、有機リン酸塩処理、有機クロメート処理、ニ
ッケル等重金属置換処理などの処理を行ったものを用い
ることができる。
本発明の下塗り塗料を用いたフィルム貼合わせ金属板
の実施例を以下に示す。
実施例 本発明の基づいて各種のフィルム貼合わせ金属板を製
造し、その評価を行った。第1表(その1)から(その
9)までには、ここで検討したすべての実施例及び比較
例に対する製造条件並びに評価結果を記載してある。ま
た、第2図には、これら実施例及び比較例に関するガラ
ス転移温度及び抗張力と、それに対する評価結果の関係
を図示してある。
下塗り塗料としては、第1表にもあるように、本発明
の実施例の場合、 (1)本発明に基づくエポキシ変性ポリエステル塗料、
すなわち、焼付け硬化後の塗膜のガラス転移点が56〜10
0℃であり、かつその抗張力が5〜10Kg/mm2となるも
の、 を使用し、また比較例では、 (2)エポキシ変性ポリエステル塗料で、ガラス転移点
及び/または抗張力が上記(1)の条件から外れたも
の、 あるいは、 (3)エポキシ変性ポリエステル系以外の塗料、 を用い、同時に、ベースとして、 (4)下塗り塗料を施さない場合、 も比較評価した。
まず、フィルム貼合わせ金属板製造の第1工程とし
て、第1表に示した各種金属板上にこれらの下塗り塗料
をロールで塗布した後、この金属板を熱風炉中で230
℃、1分間の加熱処理して焼付け硬化させた。なお、金
属板の板厚はいずれも0.6mmであり、硬化後の塗膜厚は
いずれも4μとなるように調整した。
次に、第2工程として、この下塗り塗料の上に、電子
線硬化型接着剤を硬化塗膜厚が6μとなるようにロール
で塗布した。本実施例で用いた接着剤組成は次の通りで
ある。
ウレタンアクリレートオリゴマー (三菱レーヨン製 UK−6045、分子量2300) 100部 トリメチロールメタンテトラアクリレート 30部 テトラヒドロフルフリルモノアクリレート 100部 接着剤塗布後、第3工程として、その上面に、厚さ20
0μの軟質塩化ビニルシート(バンドー化学製 CR1953
3)、をロールで圧着し、加速電圧350KVで照射線量9Mra
dとなるように電子線を照射した。なお、シートとして
は、このポリ塩化ビニルのほかに、ポリプロピレン、ポ
リエチレン、ポリエステル、及びフッ素系ポリマーとし
てポリフッ化ビニルも併せて検討し、その厚さは同じ
く、200μのものを使用した。
最後に、第4工程として、これを沸騰水中に5秒間浸
漬して後加熱処理を施し、最終製品としてのフィルム貼
合わせ金属板を得た。
こうして得られた貼合わせ金属板の接着性能を第1表
並びに第2図で比較してみると、本発明による成分樹
脂、ガラス転移温度、並びに抗張力を有する下塗り塗料
を塗装した「本発明」においては、平面部密着性・加工
部密着性共に優れている。
しかし、それ以外の「比較例」では、特に加工部密着
性が悪く、下塗りを施さないと、接着剤と金属板との間
で界面剥離を生じ、下塗りを施しても、下塗り塗料塗膜
の凝集破壊を生じたり、あるいは、下塗り塗料塗膜と金
属板との間で界面剥離が生じたりした。また、平面部密
着性についても好ましくない場合があり、その結果、本
発明が非常に有効であることを見い出した。
ここで、下塗り塗膜の特定測定、並びに得られた貼合
わせ金属板のフィルム(シート)接着性能評価は次のよ
うに行った。
(1)ガラス転移温度:熱機械分析(TMA)法により、
塗膜に対する荷重を20g、昇温温度5℃/分の条件で測
定した。
(2)抗張力:万能引張り試験機を用い、引張り速度10
mm/分で測定した。
(3)平面部密着性:JIS−K6744の180゜ピール試験によ
り評価した。
(4)加工部密着性:サンプルにエリクセン加工を施し
た後、フィルムを強制的に剥離させ、その剥離程度を3
段階(○、△、×)で評価し、さらにその剥離形態を観
察した。
発明の効果 本発明により、従来の電子線硬化型接着剤が本質的に
抱えていた金属に対する接着性能不良という問題を解決
し、現行の熱硬化型接着剤並みの接着性能を有するよう
になる。その結果、フィルム貼合わせの際、フィルム外
観に対して熱による悪影響を与えることがなくなり、外
観の良好なプラスチックフィルム貼合わせ金属板の製造
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)、(c)は、いずれもフーリエ変
換赤外分光分析器による赤外分析スペクトルで、(a)
は、フィルム貼合わせ金属板の加工部剥離部分における
接着剤凝集破壊時のスペクトルを、(b)は、同じくフ
ィルム貼合わせ金属板の加工部剥離部分において接着剤
等の存在が認められない場合(即ち鋼板のみ)のスペク
トルを、(c)は、鋼板のみのスペクトルを示す。 第2図は、ガラス転移温度Tgと抗張力とが評価結果に及
ぼす影響を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西岡 良二 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株 式會社君津製造所内 (72)発明者 榎本 真一 千葉県君津市君津1番地 日鐵建材工業 株式会社君津製造所内 (56)参考文献 特開 昭62−135535(JP,A) 特開 昭61−179281(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子線硬化型接着剤を用いてプラスチック
    フイルム貼合わせ金属板を製造するに際し、金属板上
    に、熱機械分析(TMA)により求めた焼付け硬化後の塗
    膜のガラス転移温度が56〜100℃で、抗張力が5〜10Kg/
    mm2となるエポキシ変性ポリエステル系塗料を下塗り塗
    料として塗布して焼付け硬化させ、しかる後に、電子線
    硬化型接着剤でプラスチックフィルムを貼合わせること
    を特徴とする、フィルム貼合わせ金属板の製造方法。
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