JP5184173B2 - 樹脂被覆用アルミニウム材及び樹脂被覆アルミニウム材、ならびに、これらの製造方法 - Google Patents
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Description
前記樹脂溶液は、下記式(1)で示される構造を有するポリアクリルアミド誘導体及び下記式(2)で示される構造を有するポリメタクリルアミド誘導体の少なくとも1種を含み、
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は6〜20nmであり、
前記樹脂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)及び(2)の少なくとも1種を含む樹脂層が形成され、当該樹脂層の形成量は樹脂に由来する炭素含有量が5〜100mg/m2であることを特徴とする樹脂被覆用アルミニウム材の製造方法とした。
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。
本発明に係る樹脂被覆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、所定構造のポリアクリルアミド誘導体、ポリメタクリルアミド誘導体、ポリビニルアミン誘導体及びポリアリルアミン誘導体の少なくとも1種を含む樹脂溶液で処理して樹脂層を形成することにより製造される。図1に示すように、本発明に係る樹脂被覆用アルミニウム材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が形成され、更に所定構造のポリアクリルアミド誘導体、ポリメタクリルアミド誘導体、ポリビニルアミン誘導体及びポリアリルアミン誘導体の少なくとも1種を含む樹脂溶液で処理することにより、アルミニウム酸化皮膜3上に樹脂層4が形成された構造を成す。
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。
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。
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表面の残渣物と、弱アルカリ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弱アルカリエッチングと同時に成長するアルミニウム酸化物が残存してしまうため、次工程における所定構造のポリアクリルアミド誘導体、ポリメタクリルアミド誘導体、ポリビニルアミン誘導体及びポリアリルアミン誘導体の少なくとも1種を含む樹脂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。
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、アルミニウム基材の表面には、厚さの制御された均質なアルミニウム酸化皮膜が形成される。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、次工程における所定構造のポリアクリルアミド誘導体、ポリメタクリルアミド誘導体、ポリビニルアミン誘導体及びポリアリルアミン誘導体の少なくとも1種を含む樹脂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。
前記アルミニウム酸化皮膜の表面に所定構造のポリアクリルアミド誘導体、ポリメタクリルアミド誘導体、ポリビニルアミン誘導体及びポリアリルアミン誘導体の少なくとも1種を含む樹脂層を形成することにより、その上に設けられる樹脂被覆膜との密着性を向上させることができる。ポリアクリルアミド誘導体としては下記式(1)のものが用いられ、ポリメタクリルアミド誘導体としては下記式(2)のものが、ポリビニルアミン誘導体としては下記式(3)のものが、ポリアリルアミン誘導体としては下記式(4)のものが用いられる。
図4に示すように、本発明に係る樹脂被覆アルミニウム材5は、模式的には、樹脂被覆用アルミニウム材1の上部に樹脂被覆膜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上に形成された所定構造のポリアクリルアミド誘導体、ポリメタクリルアミド誘導体、ポリビニルアミン誘導体及びポリアリルアミン誘導体の少なくとも1種を含む樹脂層4とを備える樹脂被覆用アルミニウム材1における樹脂層4の上部に、樹脂被覆膜6を被覆したものである。樹脂被覆膜としては、フィルムをラミネートしたもの、又は塗料を塗布しこれを乾燥したものが用いられる。
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、被覆用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フィルムを選択することが可能である。このような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。
塗布塗料としては、一般的に分子内に極性官能基を有する樹脂を用いるのが好ましい。この極性官能基を有する樹脂を用いた塗料は、樹脂層のアミノ基等と水素結合するため、優れた密着性を発揮する。このような塗料としては、熱可塑性アクリル樹脂系塗料、熱硬化性アクリル樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、ポリウレタン樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、ポリアミド樹脂系塗料などが用いられる。これら塗料は、樹脂成分に必要な添加剤(分散剤等)を加えてこれらを溶媒に溶解又は分散したものである。溶媒としては、各成分を溶解又は分散できるものであれば特に限定されるものではなく、水やアルコールなどの一般的な有機溶媒を用いることができる。本発明では、水性のエポキシ樹脂系塗料が好適に用いられる。
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。
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。
樹脂層の形成量を、樹脂に由来する炭素含有量としてTOC(全有機炭素)測定装置(島津製)により測定した。
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。
2‥‥‥アルミニウム基材
3‥‥‥アルミニウム酸化皮膜
4‥‥‥樹脂層
5‥‥‥樹脂被覆アルミニウム材
6‥‥‥樹脂被覆膜
Claims (4)
- 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た樹脂層であって、下記式(1)で示される構造を有するポリアクリルアミド誘導体及び下記式(2)で示される構造を有するポリメタクリルアミド誘導体の少なくとも1種を含む樹脂層とを備え、前記アルミニウム酸化皮膜は6〜20nmの厚さを有し、前記樹脂層の形成量は樹脂に由来する炭素含有量が5〜100mg/m2であることを特徴とする樹脂被覆用アルミニウム材。
- 請求項1に記載の樹脂被覆用アルミニウム材における樹脂層の上に、樹脂被覆膜を更に備えた樹脂被覆アルミニウム材。
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなる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樹脂溶液で処理する工程とを含み、
前記樹脂溶液は、下記式(1)で示される構造を有するポリアクリルアミド誘導体及び下記式(2)で示される構造を有するポリメタクリルアミド誘導体の少なくとも1種を含み、
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は6〜20nmであり、
前記樹脂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)及び(2)の少なくとも1種を含む樹脂層が形成され、当該樹脂層の形成量は樹脂に由来する炭素含有量が5〜100mg/m2であることを特徴とする樹脂被覆用アルミニウム材の製造方法。
- 請求項3における樹脂溶液による処理工程の後に、前記樹脂層の上に樹脂被覆膜を被覆する工程を更に含む樹脂被覆アルミニウム材の製造方法。
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