JP6964808B2 - 複合積層体及びその製造方法、並びに金属樹脂接合体 - Google Patents
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Description
(1)2官能グリコール化合物と2官能アミノ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能イソシアネート化合物
(2)2官能カルボキシ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能エポキシ化合物
[2] 金属基材と、前記金属基材の表面上に積層された1層又は複数層の樹脂コーティング層とを有する複合積層体であって、前記樹脂コーティング層は、前記金属基材の表面処理された表面上に積層され、前記樹脂コーティング層の少なくとも1層が、不飽和基を有する単官能モノマーのラジカル単独重合体又はラジカル共重合体である直鎖状高分子を含む樹脂組成物からなる、複合積層体。
[3] 前記樹脂コーティング層が複数層であり、その少なくとも1層が、熱硬化性樹脂の硬化物からなり、前記熱硬化性樹脂が、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種である[1]又は[2]に記載の複合積層体。
[4] 前記金属基材の表面と前記樹脂コーティング層との間に官能基付着層を有し、前記官能基付着層は、前記金属基材と前記樹脂コーティング層に接して積層されており、前記官能基付着層が、シランカップリング剤、イソシアネート化合物及びチオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種から導入された官能基を有する、[1]〜[3]のいずれかに記載の複合積層体。
[5] 前記表面処理が、ブラスト処理、研磨処理、エッチング処理、化成処理、プラズマ処理、コロナ放電処理及びUVオゾン処理からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[4]のいずれかに記載の複合積層体。
[6] 前記金属基材がアルミニウムからなる、[1]〜[5]に記載の複合積層体。
[7] 前記金属基材がアルミニウムからなり、前記表面処理が、エッチング処理及びベーマイト処理の少なくともいずれか1種を含む、[6]に記載の複合積層体。
[8] 前記金属基材が、鉄、チタン、マグネシウム、ステンレス鋼及び銅からなる群より選ばれる金属からなる、[1]〜[5]に記載の複合積層体。
[9] 前記樹脂コーティング層がプライマー層である、[1]〜[8]のいずれかに記載の複合積層体。
(1)2官能グリコール化合物と2官能アミノ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能イソシアネート化合物
(2)2官能カルボキシ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能エポキシ化合物
[11] 金属基材と、前記金属基材の表面上に積層された1層又は複数層の樹脂コーティング層とを有する複合積層体の製造方法であって、前記樹脂コーティング層の少なくとも1層を、前記金属基材の表面処理された表面上で、不飽和基を有する単官能モノマーであるラジカル重合性化合物を単独重合又は共重合させることにより形成する、複合積層体の製造方法。
[12] 前記樹脂コーティング層を形成する前に、前記金属基材に、ブラスト処理、研磨処理、エッチング処理、化成処理、プラズマ処理、コロナ放電処理及びUVオゾン処理からなる群より選ばれる少なくとも1種の表面処理を施す、[10]又は[11]に記載の複合積層体の製造方法。
[13] 前記樹脂コーティング層を形成する前に、前記金属基材の表面処理された表面に、シランカップリング剤、イソシアネート化合物及びチオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種で処理することにより官能基付着層を形成する、[10]〜[12]に記載の複合積層体の製造方法。
[16] [14]に記載の金属樹脂接合体を製造する方法であって、前記プライマー層に、超音波溶着法、振動溶着法、電磁誘導法、高周波法、レーザー法、熱プレス法、及び射出溶着法からなる群より選ばれる少なくとも1種の溶着方法で、前記樹脂材を溶着する、金属樹脂接合体の製造方法。
また、前記複合積層体を用いることにより、高い強度で接合された金属樹脂接合体を提供することができる。
本発明の複合積層体は、金属基材と、前記金属基材の表面上に積層された1層又は複数層の樹脂コーティング層とを有する複合積層体である。
前記樹脂コーティング層の少なくとも1層は、直鎖状高分子を生成する重付加反応性化合物の組み合わせを構成成分とする重付加直鎖状高分子を含む樹脂組成物からなり、前記組み合わせが、下記(1)、(2)の少なくとも何れかであるか、不飽和基を有する単官能モノマーのラジカル単独重合体又はラジカル共重合体である直鎖状高分子を含む樹脂組成物からなる。
(1)2官能グリコール化合物と2官能アミノ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能イソシアネート化合物
(2)2官能カルボキシ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能エポキシ化合物
本明細書において、樹脂組成物とは、重付加反応性組成物やラジカル重合性組成物を重合してできた高分子、添加剤等の混合物を意味する。
金属基材2は、その金属種は特に限定されるものではない。
金属基材2の金属種としては、例えば、アルミニウム、鉄、チタン、マグネシウム、ステンレス鋼、銅等が挙げられる。これらのうち、軽量性及び加工容易性等の観点から、アルミニウムが、特に好適に用いられる。
なお、本発明において、「アルミニウム」の語は、アルミニウム及びその合金を含む意味で用いられる。同様に、鉄、チタン、マグネシウム及び銅も、これらの単体及びその合金を含む意味で用いるものとする。
金属基材2の表面には、表面処理部2aが形成されている。なお、表面処理部2aは、金属基材2の一部とみなす。
前記表面処理部の形成方法としては、例えば、溶剤等による洗浄(以下、溶剤洗浄)、脱脂処理、ブラスト処理、研磨処理、エッチング処理、化成処理、プラズマ処理、コロナ放電処理、UVオゾン処理等が挙げられ、金属基材表面に水酸基を発生させる表面処理が好ましい。これらの処理は、1種のみであってもよく、2種以上を施してもよい。これらの表面処理の具体的な方法としては、公知の方法を用いることができる。
これらの表面処理は、金属基材表面の汚染物を除去したり、アンカー効果を目的として金属基材2表面に微細な凹凸を形成して、粗面化させるものである。これにより金属基材2の表面と、樹脂コーティング層4との付着性を向上させるアンカー効果を発揮させることができ、また、種々の材質(金属材料、有機材料等)の接合対象との接合性の向上にも寄与し得る。
なお、上記のような方法で表面処理された金属基材2の表面の性状は、表面処理された面上に樹脂コーティング層等が形成されることにより、表面処理直後とは変化している場合もある。このため、表面処理された材料層の表面の性状を特定して表現することは、不可能又は非実際的であると考える。よって、本発明においては、表面処理された材料層の表面について、表面処理の方法によって特定することとしている。
なお、前記表面処理を効果的に行うために、表面処理前の金属基材の表面を予め、アセトン等の有機溶剤を用いて脱脂しておくことも好ましい。
前記表面処理の各種処理は、公知の方法で行うことができる。具体的な処理方法としては、例えば、以下に示す方法により行うことができる。
前記溶剤洗浄、脱脂処理としては、金属基材表面を、アセトン、トルエン、等の有機溶剤を用いて脱脂する等、が挙げられる。溶剤洗浄、脱脂処理は、他の表面処理の前に行うことが好ましい。
前記ブラスト処理としては、例えば、ショットブラストやサンドブラスト等が挙げられる。
前記研磨処理としては、例えば、研磨布を用いたバフ研磨や、研磨紙(サンドペーパー)を用いたロール研磨、電解研磨等が挙げられる。
前記エッチング処理としては、例えば、アルカリ法、リン酸−硫酸法、フッ化物法、クロム酸−硫酸法、塩鉄法等の化学的エッチング処理、また、電解エッチング法等の電気化学的エッチング処理等挙げられる。
金属基材2がアルミニウムである場合のエッチング処理は、水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化カリウム水溶液を用いたアルカリ法が好ましく、特に、水酸化ナトリウム水溶液を用いた苛性ソーダ法が好ましい。
前記アルカリ法としては、例えば、アルミニウム基材を濃度3〜20質量%の水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの水溶液に、20〜70℃で1〜15分間浸漬させることにより行うことができる。添加剤として、キレート剤、酸化剤、リン酸塩等を添加してもよい。前記浸漬後、5〜20質量%の硝酸水溶液等で中和(脱スマット)し、水洗、乾燥を行うことが好ましい。
前記化成処理とは、主として金属基材2の表面に、表面処理部2aとして化成皮膜を形成するものである。
金属基材2がアルミニウムである場合の化成処理としては、例えば、ベーマイト処理、ジルコニウム処理等が挙げられ、特に、ベーマイト処理が好ましい。
ジルコニウム処理では、アルミニウム基材を、例えば、リン酸ジルコニウム等のジルコニウム塩含有液に浸漬することにより、該基材表面にジルコニウム化合物の皮膜が形成される。例えば、アルミニウム基材を、ジルコニウム処理用の化成剤(例えば、日本パーカライジング株式会社製「パルコート3762」、同「パルコート3796」等)の45〜70℃の液中に0.5〜3分間浸漬して行うことが好ましい。前記ジルコニウム処理は、前記苛性ソーダ法によるエッチング処理後に行うことが好ましい。
前記プラズマ処理とは、高圧電源とロッドでプラズマビームを作り素材表面にぶつけて分子を励起させて官能状態とするもので、素材表面に水酸基や極性基を付与できる大気圧プラズマ処理方法等が挙げられる。
前記コロナ放電処理とは、高分子フィルムの表面改質に施される方法が挙げられ、電極から放出された電子が高分子表面層の高分子主鎖や側鎖を切断し発生したラジカルを起点に表面に水酸基や極性基を発生させる方法である。
前記UVオゾン処理とは、低圧水銀ランプから発光する短波長の紫外線の持つエネルギーとそれにより発生するオゾン(O3)の力で、表面を洗浄したり改質する方法である。ガラスの場合、表面の有機系不純物の除去を行う表面洗浄法の一つとなる。一般に、低圧水銀ランプを用いた洗浄表面改質装置は、「UVオゾンクリーナー」、「UV洗浄装置」、「紫外線表面改質装置」などと呼ばれている。
金属基材2の表面と樹脂コーティング層4との間には、両者に接して、官能基付着層3が積層されていることも好ましい。官能基付着層3は、シランカップリング剤、イソシアネート化合物及びチオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種から導入された官能基を有する層である。
金属基材2の表面と樹脂コーティング層4との間に前記官能基を有する層が形成されていることにより、該官能基が反応して形成する化学結合により、金属基材2の表面と、樹脂コーティング層4との付着性を向上させる効果が得られ、また、種々の材質(金属材料、有機材料等)の接合対象との接合性の向上にも寄与し得る。
前記シランカップリング剤としては、例えば、ガラス繊維の表面処理等に用いられる公知のものを使用することができる。シランカップリング剤を加水分解させて生成したシラノール基、又はこれがオリゴマー化したシラノール基が、金属基材2の表面に存在する水酸基と反応して結合することにより、樹脂コーティング層4や接合対象と化学結合可能な該シランカップリング剤の構造に基づく官能基を、金属基材2に対して付与する(導入する)ことができる。
前記イソシアネート化合物は、該イソシアネート化合物中のイソシアナト基が、金属基材2の表面に存在する水酸基と反応して結合することにより、樹脂コーティング層4や接合対象と化学結合可能な該イソシアネート化合物の構造に基づく官能基を、金属基材2に対して付与する(導入する)ことができる。
前記チオール化合物は、該チオール化合物中のメルカプト基(チオール基)が、金属基材2の表面に存在する水酸基と反応して結合することにより、樹脂コーティング層4や接合対象と化学結合可能な該チオール化合物の構造に基づく官能基を、金属基材2に対して付与する(導入する)ことができる。
樹脂コーティング層4は、金属基材2の表面処理された面、すなわち、金属基材2の表面処理部2aの表面に積層される。あるいはまた、官能基付着層3の表面に積層されていてもよい。
また、樹脂コーティング層4は、1層で構成されていてもよく、2層以上の複数層から構成されていてもよい。
樹脂コーティング層4は、金属基材2の表面処理された面上に、優れた付着性で形成され、該金属基材2の表面が保護され、該金属基材2の表面の汚れの付着や酸化等の変質を抑制することができる。
また、樹脂コーティング層4によって、金属基材2の表面に、種々の材質(金属材料、有機材料等)の接合対象、特に、樹脂材との優れた接合性が付与され得る。さらに、上記のように金属基材2の表面が保護された状態で、数ヶ月間の長期にわたって、優れた接合性が得られる状態を維持し得る複合積層体を得ることもできる。
ここで言うプライマー層とは、例えば、後述する金属樹脂接合体のように、金属基材2が樹脂材等の接合対象と接合一体化される際に、該金属基材2と接合対象との間に介在し、金属基材2の接合対象に対する接合性を向上させる層であることを意味するものとする。
一実施形態では、前記樹脂コーティング層の少なくとも1層が、直鎖状高分子を生成する重付加反応性化合物の組み合わせを構成成分とする重付加直鎖状高分子を含む樹脂組成物からなり、前記重付加反応性化合物の組み合わせが、下記(1)、(2)の少なくとも何れかである。
(1)2官能グリコール化合物と2官能アミノ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能イソシアネート化合物
(2)2官能カルボキシ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能エポキシ化合物
前記組み合わせは、下記(3)、(4)の少なくとも何れかのように、3種以上の組み合わせとすることもできる。
(3)2官能グリコール化合物と2官能アミノ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも2つの化合物と、2官能イソシアネート化合物
(4)2官能カルボキシ化合物および2官能チオール化合物と、2官能エポキシ化合物
したがって、複合積層体1を製造する際、金属基材2の表面処理された表面上で、上記(1)、(2)の少なくとも何れかの組み合わせで重付加反応させることにより、樹脂コーティング層4の少なくとも1層を形成することが好ましい。
前記重付加反応は、官能基付着層の表面上で行うことが好ましい。このような態様で形成された樹脂コーティング層4は、金属基材2との付着性に優れ、かつ、接合対象との接合性に優れたものである。
前記樹脂組成物により樹脂コーティング層4を形成するコーティング方法は、特に限定されるものではないが、例えば、スプレー塗布法、浸漬法等が挙げられる。
なお、上記(1)、(2)の少なくとも何れかの組み合わせでの重付加反応の仕方は、組み合わせる官能基により重付加反応が進む条件や分子量分布等が異なり、かつ、その組み合わせに基づく具体的態様を包括的に表現することもできない。よって、上記(1)、(2)の少なくとも何れかの組み合わせでの重付加反応で形成される樹脂コーティング層を構造又は特性により直接特定することは不可能又は非実際的といえる。
本明細書において、重付加反応性組成物とは、重付加反応性化合物の組み合わせと、触媒、溶媒、等の混合物を意味する。
これらのうち、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
具体的には、三菱ケミカル株式会社製「jER(登録商標)828」、同「jER(登録商標)834」、同「jER(登録商標)1001」、同「jER(登録商標)1004」、同「jER(登録商標) YX−4000」等が挙げられる。その他、2官能であれば特殊な構造のエポキシ化合物でも使用可能である。これらのうち、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
二液型としての触媒硬化型で使用するウレタン化触媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、アミン系触媒、有機錫系触媒等が挙げられる。前記アミン系触媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、トリエチレンジアミン、テトラメチルグアニジン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサン−1,6−ジアミン、ジメチルエーテルアミン、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジプロピレン−トリアミン、N−メチルモルフォリン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリエチルアミン等が挙げられる。前記有機錫系触媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンジマレエート等が挙げられる。一般には2官能グリコール成分100質量部に対しウレタン化触媒を0.01〜10重量部配合するのが好ましい。
反応触媒には3級アミンやリン系化合物が使用できる。トリエチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。上記ウレタン化触媒を使用してもよい。
反応触媒には3級アミンやリン系化合物が使用できる。トリエチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。上記ウレタン化触媒を使用してもよい。
反応触媒には3級アミンやリン系化合物が使用できる。トリエチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。上記ウレタン化触媒を使用してもよい。
別の実施形態では、樹脂コーティング層4の少なくとも1層が、不飽和基を有する単官能モノマーのラジカル単独重合体又はラジカル共重合体である直鎖状高分子を含む樹脂組成物から形成されてなる。
したがって、複合積層体1を製造する際、金属基材2の表面処理された表面上で、上記ラジカル重合性化合物をラジカル重合反応させることにより、樹脂コーティング層4の少なくとも1層を形成することが好ましい。
前記ラジカル重合反応は、官能基付着層の表面上で行うことが好ましい。このような態様で形成された樹脂コーティング層4は、金属基材2との付着性に優れ、かつ、接合対象との接合性に優れたものである。
前記ラジカル重合性組成物を金属基材2の表面に塗布する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、スプレー塗布法、浸漬法等が挙げられる。
本明細書において、ラジカル重合性組成物とは、不飽和基を有する単官能モノマー、触媒、溶媒、等の混合物を意味する。
なお、単官能モノマーのラジカル反応は重合開始剤の種類や反応条件により、多岐にわたり、かつ、その組み合わせに基づく具体的態様を包括的に表現することもできない。よって、単官能モノマーのラジカル反応で形成される樹脂コーティング層を構造又は特性により直接特定することは不可能又は非実際的といえる。
前記ラジカル重合反応は、反応化合物等の種類にもよるが、常温〜200℃で、5〜90分間加熱して行うことが好ましい。また光硬化の場合は紫外線や可視光を照射して重合反応を行う。具体的には、前記樹脂組成物をコーティングした後、加熱してラジカル重合反応を行うことにより、前記ラジカル重合性化合物からなる熱可塑性樹脂層を形成することができる。
樹脂コーティング層4が複数層からなる場合、そのうちの少なくとも1層は、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物から形成されてなる層(以下、熱硬化性樹脂層とも言う。)であることも好ましい。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂層が複数層からなる場合、各層は、これらの樹脂のうちの1種単独で形成されていてもよく、2種以上が混合されて形成されていてもよい。あるいはまた、2層以上の各層が異なる種類の熱硬化性樹層であってもよい。
樹脂コーティング層4が、熱可塑性を有するリニアポリマー構造の樹脂コーティング層と、前記熱硬化性樹脂層との積層構成であることにより、該熱硬化性樹脂に基づく強度や耐衝撃性等の種々の特性を備えた樹脂コーティング層4でコーティングされた複合積層体1を構成することができる。
なお、前記熱硬化性樹脂層、及び熱可塑性を有するリニアポリマー構造の樹脂コーティング層の積層順序は、特に限定されるものではないが、複合積層体1が、金属基材2を接合対象と接合させることを目的とするものである場合、該接合対象との優れた接合性を得る観点から、熱可塑性を有するリニアポリマー構造の樹脂コーティング層が、樹脂コーティング層4の最表面となるように積層することが好ましい。
なお、前記樹脂組成物は、前記熱硬化性樹脂の硬化反応を十分に進行させ、所望の樹脂コーティング層を形成させるため、溶剤や、必要応じて着色剤等の添加剤を含んでいてもよい。この場合、前記樹脂組成物の溶剤以外の含有成分中、前記熱硬化性樹脂が主成分であることが好ましい。前記主成分とは、前記熱硬化性樹脂の含有率が50〜100質量%であることを意味する。前記含有率は、好ましくは60質量%以上、より好ましくは80質量%以上である。
前記ウレタン樹脂は、通常、イソシアナト基と水酸基との反応によって得られる樹脂であり、ASTM D16において、「ビヒクル不揮発成分10wt%以上のポリイソシアネートを含む塗料」と定義されるものに該当するウレタン樹脂が好ましい。前記ウレタン樹脂は、一液型であっても、二液型であってもよい。
二液型ウレタン樹脂としては、例えば、触媒硬化型(イソシアナト基と空気中の水等とが触媒存在下で反応して硬化するもの)、ポリオール硬化型(イソシアナト基とポリオール化合物の水酸基との反応により硬化するもの)等が挙げられる。
また、前記ポリオール硬化型におけるイソシアナト基を有するイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、テトラメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート;2,4−もしくは2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)又はその混合物、p−フェニレンジシソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)やその多核体混合物であるポリメリックMDI等の芳香族イソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)等の脂環族イソシアネート等が挙げられる。
前記ポリオール硬化型の二液型ウレタン樹脂における前記ポリオール化合物と前記イソシアネート化合物の配合比は、水酸基/イソシアナト基のモル当量比が0.7〜1.5の範囲であることが好ましい。
前記ポリオール硬化型においては、一般に、前記ポリオール化合物100質量部に対して、前記ウレタン化触媒が0.01〜10質量部配合されることが好ましい。
前記エポキシ樹脂の硬化前のプレポリマーは、1分子中に少なくとも2個のエポキシ基を有する化合物である。
例えば、エーテル系ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリフェノール型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂、エステル系の芳香族エポキシ樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、エーテル・エステル系エポキシ樹脂等が挙げられ、これらの中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が好適に用いられる。これらのうち、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、具体的には、三菱ケミカル株式会社製「jER(登録商標)828」、同「jER(登録商標)1001」等が挙げられる。
ノボラック型エポキシ樹脂としては、具体的には、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製「D.E.N.(登録商標)438(登録商標)」等が挙げられる。
前記チオール類の具体例としては、上述した表面処理におけるチオール化合物として例示したものと同じ化合物が挙げられる。これらの中でも、伸び率及び耐衝撃性の観点から、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)(例えば、昭和電工株式会社製「カレンズMT(登録商標) PE1」)が好ましい。
前記ビニルエステル樹脂は、ビニルエステル化合物を重合性モノマー(例えば、スチレン等)に溶解したものである。エポキシ(メタ)アクリレート樹脂とも呼ばれるが、前記ビニルエステル樹脂には、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂も包含するものとする。
前記ビニルエステル樹脂としては、例えば、「ポリエステル樹脂ハンドブック」(日刊工業新聞社、1988年発行)、「塗料用語辞典」(色材協会、1993年発行)等に記載されているものも使用することができ、また、具体的には、昭和電工株式会社製「リポキシ(登録商標)R−802」、同「リポキシ(登録商標)R−804」、同「リポキシ(登録商標)R−806」等が挙げられる。
前記有機過酸化物としては、特に限定されるものではないが、例えば、ケトンパーオキサイド類、パーオキシケタール類、ハイドロパーオキサイド類、ジアリルパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシエステル類、パーオキシジカーボネート類等が挙げられる。これらをコバルト金属塩等と組み合わせることにより、常温での硬化も可能となる。
前記コバルト金属塩としては、特に限定されるものではないが、例えば、ナフテン酸コバルト、オクチル酸コバルト、水酸化コバルト等が挙げられる。これらの中でも、ナフテン酸コバルト又は/及びオクチル酸コバルトが好ましい。
前記不飽和ポリエステル樹脂は、ポリオール化合物と不飽和多塩基酸(及び、必要に応じて飽和多塩基酸)とのエステル化反応による重縮合生成物(不飽和ポリエステル)を重合性モノマー(例えば、スチレン等)に溶解したものである。
前記不飽和ポリエステル樹脂としては、「ポリエステル樹脂ハンドブック」(日刊工業新聞社、1988年発行)、「塗料用語辞典」(色材協会、1993年発行)等に記載されているものも使用することができ、また、具体的には、昭和電工株式会社製「リゴラック(登録商標)」等が挙げられる。
本発明の金属樹脂接合体は、複合積層体1の樹脂コーティング層4が、上述したように、プライマー層であり、該プライマー層側の面と、樹脂材とが接合一体化されたものである。
図2に、本発明の金属樹脂接合体の一実施形態を示す。図2に示す金属樹脂接合体は、複合積層体1の樹脂コーティング層(プライマー層)側の表面14と、接合対象30Aである樹脂材とが、直接接するようにして接合一体化されたものである。
上述したように、前記プライマー層の表面は、種々の材質(金属材料、有機材料等)の接合対象、特に、樹脂材との接合性に優れているため、金属基材2と樹脂材とが高い強度で接合された金属樹脂接合体を好適に得ることができる。
なお、接合時の加熱温度によっては、接合後に室温に冷却する過程で、金属基材2と接合対象30Aとの熱膨張係数の差に起因して金属樹脂接合体が熱変形を生じやすくなる。このような熱変形を抑制緩和する観点から、金属基材2と接合対象30Aとの間に伸び率の大きい特性を有する部分を所定の厚みで設けておくことが望ましい。前記厚さは、接合時の温度変化(接合時の加熱温度から室温冷却までの温度変化)と前記プライマー層の伸び率等の物性を考慮して求められる。
例えば、アルミニウム基材と炭素繊維強化樹脂(CFRP)等とを接合一体化させる場合、前記プライマー層の厚さは0.1〜10mmであることが好ましく、より好ましくは0.2〜8mm、さらに好ましくは0.5〜5mmである。
このように、接合対象30Bの樹脂材の種類によっては、接着剤31を用いることにより、金属基材2と樹脂材とがより高い接着強度で接着された金属樹脂接合体を得ることができる。
なお、接着時の加熱温度によっては、接着後に室温に冷却する過程で、金属基材2と接合対象30Bとの熱膨張係数の差に起因して金属樹脂接合体が熱変形を生じやすくなる。このような熱変形を抑制緩和する観点から、接着剤層31の厚さは、前記プライマー層と接着剤層31の合計厚さが0.5mm以上になるようにし、金属基材2と接合対象30Bとの間に伸び率の大きい特性を有する部分を所定の厚みで設けておくことが望ましい。前記合計厚さは、接着時の温度変化(接着持の加熱温度から室温冷却までの温度変化)と前記プライマー層及び接着剤の伸び率等の物性を考慮して求められる。
なお、前記SMCとは、例えば、不飽和ポリエステル樹脂及び/又はビニルエステル樹脂、重合性不飽和単量体、硬化剤、低収縮剤及び充填剤等を混合したものを、炭素繊維等の補強繊維に含浸させることによって得られるシート状成形体である。
また、前記樹脂材を成形するのと同時に、複合積層体1と接合一体化させることもできる。具体的には、前記樹脂材を、例えば、射出成形、プレス成形、フィラメントワインディング成形、ハンドレイアップ成形、トランスファー成形等の方法で成形する際に、複合積層体1の前記プライマー層側の面と前記樹脂材とを接合一体化させることにより、金属樹脂接合体を得ることができる。
これらの成形の方法のうち、射出成形、プレス成形、フィラメントワインディング成形、ハンドレイアップ成形が好ましい。
(表面処理工程)
18mm×45mmの平面視矩形状の厚さ1.5mmのアルミニウム板(A6063)(アルミニウム物品)を、濃度5質量%の水酸化ナトリウム水溶液中に1.5分間浸漬した後、濃度5質量%の硝酸水溶液で中和処理し、水洗、乾燥を行って、化成処理を施し、次いで前記化成処理後のアルミニウム板を、純水中で10分間煮沸し250℃で10分間ベークすることによって、ベーマイト処理(表面処理)を行った。このベーマイト処理によって前記アルミニウム板の表面に表面処理部(表面凹凸を有するベーマイト皮膜)を形成した。
次に、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン株式会社製「KBM−903」;シランカップリング剤)2gを工業用エタノール1000gに溶解せしめてなる70℃のシランカップリング剤含有溶液中に、前記ベーマイト処理後のアルミニウム板を20分間浸漬した後、該アルミニウム板を取り出して乾燥せしめ、前記ベーマイト皮膜(表面処理部)の表面にさらに官能基付着層を形成した。
次に、エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製「jER(登録商標)1001」)100g、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン(昭和電工株式会社製「カレンズMT(登録商標) BD1」)31.5g、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール(富士フィルム和光純薬工業株式会社製「DMP−30」)5.3gを、アセトン244g中に溶解して得られた重付加反応性組成物を、前記官能基付着層を形成したアルミニウム板の官能基付着面に、乾燥厚さが10μmになるようにスプレー法にて塗布した後、空気中常温で30分間放置することによって溶剤を揮発させ、その後150℃の炉中に30分間放置して付加重合反応を行ない常温に戻して、前記官能基付着層の表面に厚さ10μmのリニアポリマー構造の樹脂コーティング層を形成した。本実施例において、樹脂コーティング層は、プライマー層であり、このようにして、プライマー付きアルミニウム板(プライマー付きアルミニウム物品)を作製した。
上記プライマー付きアルミニウム板のプライマー層側の表面に、ポリカーボネート樹脂(PC樹脂)(SABIC社製「LEXAN(登録商標) 121R−111」)(接合対象)を、射出成形機(住友重機械工業株式会社製「SE100V」;シリンダー温度300℃、ツール温度110℃、インジェクションスピード10mm/sec、ピーク/ホールディング圧力100/80[MPa/MPa])にて射出成形することにより、ISO19095(Part3)に準拠した引張試験用試験片(アルミ:18mm×45mm×1.5mm、樹脂:10mm×45mm×3mm)(金属樹脂接合体)を作製した。
(樹脂コーティング層形成工程)
実施例1の(表面処理工程)、(官能基付着層形成工程)を経て得られたアルミニウム板に、熱硬化性樹脂としてビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製「jER828(商品名)」)100g、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)(昭和電工株式会社製「カレンズMT PE1(商品名)」;エポキシ樹脂の硬化剤)70g、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール(富士フィルム和光純薬工業株式会社製「DMP−30」)10gを混合して得られた熱硬化性樹脂をアセトン344gに溶解した樹脂組成物を乾燥厚さが10μmになるようにスプレー法にて塗布した後、空気中に常温で30分間放置することによって、溶剤の揮発と硬化を行い、架橋構造を有する、1層目の樹脂コーティング層を形成した。
次に、この樹脂コーティング層の表面にさらに4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート:100g、プロピレングリコール:76g、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール(富士フィルム和光純薬工業株式会社製「DMP−30」):0.6gをアセトン:298g溶解した重付加反応性組成物を乾燥厚さが10μmになるようにスプレー法にて塗布した後、空気中常温で30分間放置することによって溶剤を揮発させ、その後150℃の炉中に30分間放置して付加重合反応を行ない常温に戻して、前記1層目の樹脂コーティング層の最表面に厚さ10μmのリニアポリマー構造の樹脂コーティング層を形成した。本実施例において、樹脂コーティング層は、プライマー層であり、このようにして、プライマー付きアルミニウム板(プライマー付きアルミニウム物品)を作製した。
上記プライマー付きアルミニウム板のプライマー層側の表面に、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)(SABIC社製「VALOX(登録商標) 507」;ガラス繊維(GF)30質量%含有)(接合対象)を、射出成形機(住友重機械工業株式会社製「SE100V」;シリンダー温度240℃、ツール温度80℃、インジェクションスピード10mm/sec、ピーク/ホールディング圧力100/80[MPa/MPa])にて射出成形することにより、ISO19095に準拠した引張試験用試験片(アルミ:18mm×45mm×1.5mm、樹脂:10mm×45mm×3mm)(金属樹脂接合体)を作製した。
(表面処理工程)
18mm×45mmの平面視矩形状の厚さ1.5mmの鉄板を、アセトンで脱脂し#100のサンドペーパーで表面を粗らした。
次に、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン株式会社製「KBM−903」;シランカップリング剤)2gを工業用エタノール1000gに溶解せしめてなる70℃のシランカップリング剤含有溶液中に、前記表面を粗らした鉄板を20分間浸漬した後、該鉄板を取り出して乾燥せしめ、前記(表面処理工程)で表面を粗らした鉄板の表面にさらに官能基付着層を形成した。
次に、エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製「jER(登録商標)1004」)100g、テレフタル酸:9.2g、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール(富士フィルム和光純薬工業株式会社製「DMP−30」)0.44gを、メチルエチルケトン203g中に50℃で溶解して得られた重付加反応性組成物を、前記の表面を粗らした鉄板に乾燥厚さが10μmになるようにスプレー法にて塗布した後、空気中常温で30分間放置することによって溶剤を揮発させ、その後150℃の炉中に90分間放置して付加重合反応を行ない常温に戻して、前記表面処理後の鉄板の表面に厚さ10μmのリニアポリマー構造の樹脂コーティング層を形成した。本実施例において、樹脂コーティング層は、プライマー層であり、このようにして、プライマー付き鉄板(プライマー付き鉄物品)を作製した。
上記プライマー付き鉄板のプライマー層側の表面に、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)(SABIC社製「VALOX(登録商標) 507」;ガラス繊維(GF)30質量%含有)(接合対象)を、射出成形機(住友重機械工業株式会社製「SE100V」;シリンダー温度245℃、ツール温度80℃、インジェクションスピード10mm/sec、ピーク/ホールディング圧力100/80[MPa/MPa])にて射出成形することにより、ISO19095に準拠した引張試験用試験片(鉄:18mm×45mm×1.5mm、樹脂:10mm×45mm×3mm)(金属樹脂接合体)を作製した。
(表面処理工程)
18mm×45mmの平面視矩形状の厚さ1.5mmのステンレス鋼(SUS304)板を、アセトンで脱脂し#100のサンドペーパーで表面を粗らした。
次に、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン株式会社製「KBM−503」;シランカップリング剤)2gを工業用エタノール1000gに溶解せしめてなる70℃のシランカップリング剤含有溶液中に、前記表面を粗らしたSUS304板を20分間浸漬した後、該SUS304板を取り出して乾燥せしめ、前記(表面処理工程)で表面を粗らしたSUS304板の表面に官能基付着層を形成した。
次に、ビニルエステル樹脂(昭和電工株式会社製「リポキシ(登録商標)R−802」100gに、スチレンモノマー:20g、メチルメタクリレートモノマー:20g、有機過酸化物触媒(化薬アクゾ株式会社製「パーブチル(登録商標)O」)1.4gを混合した熱硬化性樹脂組成物を、前記官能基付着層形成工程を経た後のSUS304板の官能基付着面に、硬化後の厚さが5μmになるようにスプレー法にて塗布した後、100℃で30分間加熱し硬化し、架橋構造を有する、1層目の樹脂コーティング層を形成した。
次に、2エチルヘキシルアクリレート:70g、ラウリルメタクリレート:30g、パーブチルO:1.0gを混合して得たラジカル重合性組成物を、前記1層目の樹脂コーティング層の最表面に、乾燥厚さが10μmになるようにスプレー法にて塗布した後、PETフィルムを被せて120℃の炉中に30分間放置してラジカル重合反応を行ない常温に戻して、前記1層目の樹脂コーティング層の最表面に2層目の樹脂コーティング層として、厚さ10μmのリニアポリマー構造の樹脂コーティング層を形成した。本実施例において、樹脂コーティング層は、プライマー層であり、このようにして、プライマー付きステンレス板(プライマー付きステンンレス物品)を作製した。
上記、プライマー付きステンレス板のプライマー層側の表面に、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)(SABIC社製「VALOX(登録商標) 507」;ガラス繊維(GF)30質量%含有)(接合対象)を、射出成形機(住友重機械工業株式会社製「SE100V」;シリンダー温度245℃、ツール温度80℃、インジェクションスピード10mm/sec、ピーク/ホールディング圧力100/80[MPa/MPa])にて射出成形することにより、ISO19095に準拠した引張試験用試験片(ステンレス:18mm×45mm×1.5mm、樹脂:10mm×45mm×3mm)(金属樹脂接合体)を作製した。
(表面処理工程)
18mm×45mmの平面視矩形状の厚さ1.5mmのマグネシウム板を、アセトンで脱脂し#100のサンドペーパーで表面を粗らした。
次に、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン株式会社製「KBM−903」;シランカップリング剤)2gを工業用エタノール1000gに溶解せしめてなる70℃のシランカップリング剤含有溶液中に、前記表面を粗らしたマグネシウム板を20分間浸漬した後、該マグネシウム板を取り出して乾燥せしめ、前記表面を粗らしたマグネシウムの表面に官能基付着層を形成した。
次に、エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製「jER(登録商標)1004」)200g、テレフタル酸:9.2g、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン(昭和電工株式会社製「カレンズMT(登録商標) BD1」)16.5g、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール(富士フィルム和光純薬工業株式会社製「DMP−30」)1.5gを、アセトン406g中に溶解して得られた重付加反応性組成物を、前記官能基付着層を形成したマグネシウム板に、乾燥厚さが10μmになるようにスプレー法にて塗布した後、空気中常温で30分間放置することによって溶剤を揮発させ、その後150℃の炉中に60分間放置して付加重合反応を行ない、常温に戻して、前記官能基付着層の表面に厚さ10μmのリニアポリマー構造の樹脂コーティング層を形成した。本実施例において、樹脂コーティング層は、プライマー層であり、このようにして、プライマー付きマグネシウム板(プライマー付きマグネシウム物品)を作製した。
上記、プライマー付きマグネシウム板のプライマー層側の表面に、ポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂)(SABIC社製「Ultem(登録商標)」)(接合対象)を、射出成形機(住友重機械工業株式会社製「SE100V」;シリンダー温度350℃、ツール温度150℃、インジェクションスピード50mm/sec、ピーク/ホールディング圧力160/140[MPa/MPa])にて射出成形することにより、ISO19095に準拠した引張試験用試験片(マグネシウム:18mm×45mm×1.5mm、樹脂:10mm×45mm×3mm)(金属樹脂接合体)を作製した。
(樹脂コーティング層形成工程)
実施例1の(表面処理工程)、(官能基付着層形成工程)を経て得られたアルミニウム板に、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート:100g、ヘキサメチレンジアミン:23g、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン(昭和電工株式会社製「カレンズMT(登録商標) BD1」)15g(富士フィルム和光純薬工業株式会社製「DMP−30」):0.6gをアセトン:338g溶解した重付加反応性組成物を乾燥厚さが30μmになるようにスプレー法にて塗布した後、空気中常温で30分間放置することによって溶剤揮発とポリウレアの反応を進め、その後120℃の炉中に20分間放置して残りの付加重合反応を行ない常温に戻して、最表面に厚さ30μmのリニアポリマー構造の樹脂コーティング層を形成した。本実施例において、樹脂コーティング層は、プライマー層であり、このようにして、プライマー付きアルミニウム板(プライマー付きアルミニウム物品)を作製した。
上記プライマー付きアルミニウム板のプライマー層側の表面に、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)(SABIC社製「VALOX(登録商標) 507」;ガラス繊維(GF)30質量%含有)(接合対象)を、射出成形機(住友重機械工業株式会社製「SE100V」;シリンダー温度240℃、ツール温度80℃、インジェクションスピード10mm/sec、ピーク/ホールディング圧力100/80[MPa/MPa])にて射出成形することにより、ISO19095に準拠した引張試験用試験片(アルミ:18mm×45mm×1.5mm、樹脂:10mm×45mm×3mm)(金属樹脂接合体)を作製した。
(表面処理工程)
実施例1と同様の処理を行った。
(官能基付着層形成工程)
実施例1と同様の処理を行った。
(樹脂コーティング層形成工程)
エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製「jER(登録商標)1001」)100g、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン(昭和電工株式会社製「カレンズMT(登録商標) BD1」)31.5g、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール(富士フィルム和光純薬工業株式会社製「DMP−30」)5.3gを、アセトン244g中に溶解して得られた重付加反応性組成物を、離型フィルム上に乾燥厚みが30μmになるように塗布して150℃の炉中に30分間放置して付加重合反応を行ない常温に戻して、離型フィルム上にリニアポリマー構造の熱可塑性樹脂層を形成した。
前記離型フィルムの熱可塑性樹脂層を、アルミ板の官能基付着層の表面に置き、160℃で溶融して80μmの厚さに延ばした後、室温に戻して、厚さ30μmのリニアポリマー構造の樹脂コーティング層を形成した。本実施例において、樹脂コーティング層は、プライマー層であり、このようにして、プライマー付きアルミニウム板(プライマー付きアルミニウム物品)を作製した。
上記プライマー付きアルミニウム板のプライマー層側の表面に、ポリカーボネート樹脂(PC樹脂)(SABIC社製「LEXAN(登録商標) 121R−111」)(接合対象)を、射出成形機(住友重機械工業株式会社製「SE100V」;シリンダー温度300℃、ツール温度110℃、インジェクションスピード10mm/sec、ピーク/ホールディング圧力100/80[MPa/MPa])にて射出成形することにより、ISO19095(Part3)に準拠した引張試験用試験片(アルミ:18mm×45mm×1.5mm、樹脂:10mm×45mm×3mm)(金属樹脂接合体)を作製した。
実施例1と同じ表面処理工程、官能基付着層形成工程を経て得られたアルミニウム板に、樹脂コーティング層を形成せずに、実施例1同じ方法でポリカーボネート樹脂の射出成型を試みたが接合できなかった。
2層目の樹脂コーティング層の形成を行わなかったこと以外は実施例2と同様の処理を行ったアルミニウム版に、実施例2と同じ方法でポリブチレンテレフタレート樹脂の射出成形を試みたが接合できなかった。
実施例1と同じ表面処理工程、官能基付着層形成工程を経て得られたアルミニウム板に、重合済の無水マレイン酸変性オレフィン系接着塗料 東洋紡株式会社製「ハードレンTD−15B(登録商標)」を乾燥厚さが10μmとなるように塗装し、130℃で60秒間の焼付け処理を行って接着層付きアルミニウム板を作成した。
前記接着層付きアルミニウム板に、実施例1と同様にしてポリカーボネートを射出してインサート成形を試みたが接合できなかった。
(表面処理工程)
実施例1と同様の処理を行った。
(官能基付着層形成工程)
次に、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート(イソシアネート化合物):2gをトルエン(溶媒)100g中に溶解した溶液に70℃で5分間浸漬した後に引き揚げて乾燥した。このようにして、アルミニウム板表面にイソシアナト基を付与した。
(試験片の作成)
上記アルミニウム板に樹脂コーティング層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様の操作によりポリカーボネート樹脂を射出してインサート成形を試みたが接合できなかった。
(表面処理工程)
実施例1と同様の処理を行った。
(官能基付着層形成工程)
次に、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)(チオール化合物)(昭和電工社製 カレンズMT PE1(登録商標)):2g、トルエン(溶媒)100g中に溶解した溶液に70℃で5分間浸漬した後に引き揚げて乾燥した。このようにして、アルミニウム板表面にメルカプト基を付与した。
(試験片の作成)
上記金属板に樹脂コーティング層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様の操作によりポリカーボネート樹脂を射出してインサート成形を試みたが接合できなかった。
(表面処理工程)
実施例1と同様の処理を行った。
(官能基付着層形成工程)
次に、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート(イソシアネート化合物):2g、トルエン(溶媒)100g中に溶解した溶液に70℃で5分間浸漬した後に引き揚げて乾燥した。このようにして、金属表面にイソシアナト基を付与した。
さらにペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)(チオール化合物)(昭和電工社製 カレンズMT PE1(登録商標)):2g、トルエン(溶媒)100g中中に溶解した溶液に70℃で5分間浸漬した後に引き揚げて乾燥した。このようにして、イソシアナト基の上にメルカプト基を延ばした。
(試験片の作成)
上記金属板に樹脂コーティング層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様の操作によりポリカーボネート樹脂を射出してインサート成形を試みたが接合できなかった。
(表面処理工程)
実施例1と同様の処理を行った。
(官能基付着層形成工程)
次に、トリエトキシシリルプロピルアミノトリアジンチオールモノナトリウム:0.7gを95Vol%エタノール溶液1Lに溶解した溶液に、25℃で30分間浸漬した後に引き揚げて、160℃で10分間乾燥した。その後、N,N′−m−フェニレンジマレイミド:1g、ジクミルパーオキシド:2gをアセトン1Lに溶解した接合補助剤に25℃で10分間浸漬し、引き揚げて150℃で10分間乾燥した。その後、上記のアルミニウム板に、ジクミルパーオキシド:2gをエタノール1Lに溶解した溶液を25℃で噴霧、風乾した。このようにして、アルミニウム板の表面に、脱水シラノール含有トリアジンチオール誘導体被膜を形成した。
(試験片の作成)
上記アルミニウム板に樹脂コーティング層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様の操作によりポリカーボネート樹脂を射出してインサート成形を試みたが接合できなかった。
上記各実施例で作製した試験片(金属樹脂接合体)について、20〜25℃で24〜48間放置後、及び高温高湿(85℃、相対湿度85%)の雰囲気下で200時間放置後と、前記高温高湿雰囲気下で600時間放置後と、前記高温高湿雰囲気下で1000時間放置後に、ISO19095 1−4に準拠して、引張試験機(株式会社島津製作所製万能試験機オートグラフ「AG−IS」;ロードセル10kN、引張速度10mm/min、温度23℃、50%RH)にて、引張剪断接着強度試験を行い、接着強度を測定した。これらの測定結果を下記表1〜表3に示す。
また、前記複合積層体は、例えば、ポリカーボネート成形体等の樹脂材と接合一体化されて、例えば、スマートフォン筐体、ノートパソコン筐体、タブレットパソコン筐体、スマートウォッチ筐体、大型液晶テレビ(LCD−TV)筐体、屋外LED照明筐体等として用いられるが、特にこれら例示の用途に限定されるものではない。
2 金属基材
2a 表面処理部
3 官能基付着層
4 樹脂コーティング層
14 樹脂コーティング層(プライマー層)側の表面
30A、30B 接合対象(樹脂材)
31 接着剤
Claims (16)
- 金属基材と、前記金属基材の表面上に積層された1層又は複数層の樹脂コーティング層とを有する複合積層体であって、
前記樹脂コーティング層は、前記金属基材の表面処理された表面上に積層され、
前記樹脂コーティング層の最表面が、直鎖状高分子を生成する重付加反応性化合物の組み合わせを、前記金属基材の上で重付加反応させてなるリニアポリマー構造を有し、
前記組み合わせが、下記(1)、(2)の少なくとも何れかである、複合積層体。
(1)2官能グリコール化合物と2官能アミノ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能イソシアネート化合物
(2)2官能カルボキシ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能エポキシ化合物 - 金属基材と、前記金属基材の表面上に積層された1層又は複数層の樹脂コーティング層とを有する複合積層体であって、
前記樹脂コーティング層は、前記金属基材の表面処理された表面上に積層され、
前記樹脂コーティング層の最表面が、不飽和基を有する単官能モノマーである2−エチルヘキシルアクリレートとラウリルメタクリレートの組み合わせを、前記金属基材の上でラジカル共重合反応させてなるリニアポリマー構造を有する、複合積層体。 - 前記樹脂コーティング層が複数層であり、その少なくとも1層が、熱硬化性樹脂の硬化物からなり、
前記熱硬化性樹脂が、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の複合積層体。 - 前記金属基材の表面と前記樹脂コーティング層との間に官能基付着層を有し、前記官能基付着層は、前記金属基材と前記樹脂コーティング層に接して積層されており、
前記官能基付着層が、シランカップリング剤、イソシアネート化合物及びチオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種から導入された官能基を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合積層体。 - 前記表面処理が、ブラスト処理、研磨処理、エッチング処理、化成処理、プラズマ処理、コロナ放電処理及びUVオゾン処理からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合積層体。
- 前記金属基材がアルミニウムからなる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合積層体。
- 前記金属基材がアルミニウムからなり、前記表面処理が、エッチング処理及びベーマイト処理の少なくともいずれか1種を含む、請求項6に記載の複合積層体。
- 前記金属基材が、鉄、チタン、マグネシウム、ステンレス鋼及び銅からなる群より選ばれる金属からなる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合積層体。
- 前記樹脂コーティング層がプライマー層である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の複合積層体。
- 金属基材と、前記金属基材の表面上に積層された1層又は複数層の樹脂コーティング層とを有する複合積層体の製造方法であって、
前記樹脂コーティング層の最表面を、前記金属基材の表面処理された表面上で、直鎖状高分子を生成する重付加反応性化合物の組み合わせを重付加反応させることにより形成し、
前記組み合わせが、下記(1)、(2)の少なくとも何れかである、複合積層体の製造方法。
(1)2官能グリコール化合物と2官能アミノ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能イソシアネート化合物
(2)2官能カルボキシ化合物と2官能チオール化合物からなる群から選択される少なくとも何れかの化合物と、2官能エポキシ化合物 - 金属基材と、前記金属基材の表面上に積層された1層又は複数層の樹脂コーティング層とを有する複合積層体の製造方法であって、
前記樹脂コーティング層の最表面を、前記金属基材の表面処理された表面上で、2−エチルヘキシルアクリレートとラウリルメタクリレートの組み合わせを、ラジカル共重合反応させることにより形成する、複合積層体の製造方法。 - 前記樹脂コーティング層を形成する前に、前記金属基材に、ブラスト処理、研磨処理、エッチング処理、化成処理、プラズマ処理、コロナ放電処理及びUVオゾン処理からなる群より選ばれる少なくとも1種の表面処理を施す、請求項10又は11に記載の複合積層体の製造方法。
- 前記樹脂コーティング層を形成する前に、前記金属基材の表面処理された表面に、シランカップリング剤、イソシアネート化合物及びチオール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種で処理することにより官能基付着層を形成する、請求項10〜12のいずれか1項に記載の複合積層体の製造方法。
- 請求項9に記載の複合積層体のプライマー層側の面と、樹脂材とが接合一体化された、金属樹脂接合体。
- 請求項14に記載の金属樹脂接合体を製造する方法であって、
射出成形、プレス成形、フィラメントワインディング成形、及びハンドレイアップ成形からなる群より選ばれる少なくとも1種の方法で前記樹脂材を成形する際に、前記複合積層体のプライマー層側の面と前記樹脂材とを接合一体化させる、金属樹脂接合体の製造方法。 - 請求項14に記載の金属樹脂接合体を製造する方法であって、
前記プライマー層に、超音波溶着法、振動溶着法、電磁誘導法、高周波法、レーザー法、熱プレス法、及び射出溶着法からなる群より選ばれる少なくとも1種の溶着方法で、前記樹脂材を溶着する、金属樹脂接合体の製造方法。
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