JP7265124B2 - SURFACE TREATMENT LIQUID FOR METAL MATERIALS, COMPOSITE MANUFACTURING METHOD AND TREATMENT LIQUID DISPENSER - Google Patents
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Description
本発明は、金属素形材用の表面処理液、複合体の製造方法および処理液付与具に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface treatment liquid for metal materials, a method for producing a composite, and a treatment liquid applicator.
金属板もしくはそのプレス成形品、または鋳造、鍛造、切削、粉末冶金などにより成形された、いわゆる金属素形材は、自動車などの様々な工業製品に使用されている。これらの金属素形材を部品とする場合、金属素形材同士または金属素形材と樹脂組成物の成形体とが接合した複合体を用いることが多い。 BACKGROUND ART Metal sheets, press-formed products thereof, or so-called metal preforms formed by casting, forging, cutting, powder metallurgy, etc. are used in various industrial products such as automobiles. When these metal preforms are used as parts, composites are often used in which metal preforms are bonded together or metal preforms and a molded body of a resin composition are bonded together.
金属素形材と樹脂組成物の成形体とが接合された複合体は、金属のみからなる部品よりも軽量であり、かつ樹脂のみからなる部品よりも強度が高いため、様々な工業製品に使用されている。従来、このような複合体は、金属素形材と樹脂組成物の成形体を嵌合させることにより製造されていた。さらには、近年では、インサート成形や接着剤による接合によって複合体を製造する方法が注目されている。しかしながら、これらの嵌合、インサート成形および接着剤などによる複合体の製造方法は、作業工程数が多く、生産性が低かった。 Composites, in which metal preforms and moldings of resin compositions are joined, are lighter than parts made only of metal and stronger than parts made only of resin, so they are used in various industrial products. It is Conventionally, such a composite has been produced by fitting a metal preform and a molded article of a resin composition. Furthermore, in recent years, attention has been paid to a method of manufacturing a composite by insert molding or bonding with an adhesive. However, these methods of manufacturing composites by fitting, insert molding, adhesives, etc. have a large number of work steps and low productivity.
そこで、作業性および密着性に優れた、金属素形材と樹脂組成物の成形体との接合方法として、金属素形材の表面に有機樹脂を含む表面処理液を塗布して乾燥させ、有機樹脂層を形成する方法が開発されている(特許文献1など)。 Therefore, as a method for joining a metal material and a resin composition molding with excellent workability and adhesion, a surface treatment liquid containing an organic resin is applied to the surface of the metal material and dried, and an organic A method for forming a resin layer has been developed (Patent Document 1, etc.).
特許文献1などに記載の方法によれば、金属素形材と樹脂組成物の成形体とを容易にかつ密着性よく接合できる。そこで、当該方法をより容易に行える方法のさらなる開発が望まれている。 According to the method described in Patent Literature 1 and the like, it is possible to easily join a metal preform and a molded article of a resin composition with good adhesion. Therefore, further development of a method that allows the method to be performed more easily is desired.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、金属素形材と樹脂組成物の成形体とを容易に接合可能な金属素形材用の表面処理液、当該表面処理液を用いる複合体の製造方法、および当該表面処理液を金属素形材の表面に付与するための処理液付与具を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a surface treatment liquid for a metal material and a molded product of a resin composition that can be easily joined together, and a composite material using the surface treatment liquid. It is an object of the present invention to provide a body manufacturing method and a treatment liquid applicator for applying the surface treatment liquid to the surface of a metal material.
上記課題を解決するための本発明の一態様は、一の金属素形材に対して、樹脂組成物の成形体を接合させ得る表面処理層を、上記一の金属素形材の表面に形成するための金属素形材用の表面処理液に関する。上記表面処理液は、リン酸化合物と、Ti、Zr、VおよびMoからなる群から選択される金属の酸化物、水酸化物またはフッ化物である密着性助剤と、その全質量に対して5質量%以上35質量%以下の量で含有される有機溶媒と、樹脂のエマルジョンと、を含み、粘度が2mPa・s以上50mPa・s以下である。 One aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is to form a surface treatment layer on the surface of the one metal material for bonding a molded body of a resin composition to the one metal material. It is related with the surface-treatment liquid for the metal preforms for doing. The surface treatment liquid contains a phosphoric acid compound, an adhesion aid that is an oxide, hydroxide or fluoride of a metal selected from the group consisting of Ti, Zr, V and Mo, and It contains an organic solvent contained in an amount of 5% by mass or more and 35% by mass or less and an emulsion of a resin, and has a viscosity of 2 mPa·s or more and 50 mPa·s or less.
上記課題を解決するための本発明の他の態様は、一の金属素形材の表面に上記表面処理液を付与し、乾燥させて表面処理層を形成する工程と、上記一の金属素形材に対し、上記表面処理層に接するように樹脂組成物の成形体を配置する工程と、上記表面処理層と上記樹脂組成物の成形体との接触部を加熱する工程と、を有する、複合体の製造方法に関する。 Another aspect of the present invention for solving the above problems is a step of applying the surface treatment liquid to the surface of one metal preform and drying it to form a surface treatment layer; a step of placing a molded body of the resin composition on a material so as to be in contact with the surface-treated layer; and a step of heating a contact portion between the surface-treated layer and the molded body of the resin composition. It relates to the manufacturing method of the body.
上記課題を解決するための本発明の他の態様は、一の金属素形材の表面に上記表面処理液を付与し、乾燥させて表面処理層を形成する工程と、上記表面処理層が形成された上記一の金属素形材を射出成型金型に挿入する工程と、上記一の金属素形材が挿入された上記射出成型金型の内部に溶融した熱可塑性樹脂組成物を射出する工程と、を有する、複合体の製造方法に関する。 Another aspect of the present invention for solving the above problems is a step of applying the surface treatment liquid to the surface of one metal material and drying it to form a surface treatment layer, and forming the surface treatment layer. A step of inserting the above-mentioned one metal preform into an injection mold, and a step of injecting a molten thermoplastic resin composition into the inside of the above-mentioned injection mold into which the one above-mentioned metal preform has been inserted. and a method for manufacturing a composite.
上記課題を解決するための本発明の他の態様は、容器と、上記容器の内部に収容された上記金属素形材用の表面処理液と、を有する処理液付与具に関する。上記容器は、上記金属素形材用の表面処理液を収容する収容部と、上記収容部に収容された上記表面処理液を上記金属素形材に付与するための付与部と、を有する。 Another aspect of the present invention for solving the above problems relates to a treatment liquid applicator having a container and a surface treatment liquid for the metal material, which is housed inside the container. The container has a storage section for storing the surface treatment liquid for the metal material, and an application section for applying the surface treatment liquid stored in the storage section to the metal material.
本発明によれば、金属素形材と樹脂組成物の成形体とを容易に接合可能な金属素形材用の表面処理液、当該表面処理液を用いる複合体の製造方法、および当該表面処理液を金属素形材の表面に付与するための処理液付与具が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there are provided a surface treatment liquid for a metal preform capable of easily joining a metal preform and a molded body of a resin composition, a method for producing a composite using the surface treatment liquid, and the surface treatment. A treatment liquid applicator is provided for applying a liquid to the surface of a metal workpiece.
1.金属素形材用の表面処理液
本発明の一実施形態は、一の金属素形材に対して、樹脂組成物の成形体を接合させ得る表面処理層を、上記一の金属素形材の表面に簡易に形成できる、金属素形材用の表面処理液(以下、単に「表面処理液」ともいう。)に関する。具体的には、上記表面処理液は、上記一の金属素形材の表面に塗布され、自然乾燥または加熱乾燥されることで、上記表面処理層を形成する。そして、上記表面処理液は、形成された表面処理層を介して、上記一の金属素形材に対して、上記樹脂組成物の成形体を、より強固に密着して接合させることができる。
1. Surface Treatment Liquid for Metal Forming Material In one embodiment of the present invention, a surface treatment layer capable of bonding a molded body of a resin composition is applied to one metal forming material. The present invention relates to a surface treatment liquid for metal materials (hereinafter also simply referred to as "surface treatment liquid") that can be easily formed on the surface. Specifically, the surface treatment liquid is applied to the surface of the one metal material and dried naturally or by heating to form the surface treatment layer. Then, the surface treatment liquid can adhere and bond the molded body of the resin composition more firmly to the one metal material through the formed surface treatment layer.
上記表面処理液は、後述する処理液付与具などに収容しての持ち運びが容易であり、かつ、特別な装置などがなくても任意の時間および場所で、金属素形材の表面に上記表面処理層を簡易に形成することを可能とする。また、後述するように、上記表面処理液は、防錆油や加工油などが塗油された金属素形材(以下、単に「油面金属素形材」ともいう。)や、ステンレス、アルミニウムおよびマグネシウムなどの有機樹脂が接着しにくい金属素形材(以下、単に「難接着金属素形材」ともいう。)などの表面にも、上記表面処理層を容易に形成することができ、これらの油面金属素形材や難接着金属素形材の表面にも、樹脂組成物の成形体を密着性よく接合させ得る。 The surface treatment liquid can be stored in a treatment liquid applicator, which will be described later, and can be easily carried. It is possible to easily form a treated layer. In addition, as will be described later, the surface treatment liquid may be a metal material to which rust preventive oil, processing oil, or the like is applied (hereinafter simply referred to as "oil-surface metal material"), stainless steel, aluminum, or the like. The surface treatment layer can be easily formed on the surface of a metal material to which an organic resin such as magnesium is difficult to adhere (hereinafter also simply referred to as a "difficult-to-bond metal material"). The molding of the resin composition can be adhered with good adhesion to the surface of the oily surface metal material and the surface of the difficult-to-adhere metal material.
1-1.金属素形材
金属素形材とは、金属板、そのプレス成形品、あるいは鋳造、鍛造、切削、粉末冶金などにより金属が成形されたり力などが加えられたりして、形を与えられたものをいう。これら金属素形材の種類は、特に限定されない。例えば、冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板、Zn-Al合金めっき鋼板、Zn-Al-Mg合金めっき鋼板、Zn-Al-Mg-Si合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、ステンレス鋼板(オーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系、およびフェライト・マルテンサイト二相系を含む)、アルミニウム板、アルミニウム合金板、マグネシウム板、マグネシウム合金板および銅板などの金属板やそのプレス成形品が含まれる。また、アルミダイカスト、亜鉛ダイカストおよびマグネシウムダイカストを含む鋳造、鍛造、切削加工、および粉末冶金などにより成形された金属部材なども含まれる。
1-1. Metal raw materials Metal raw materials are metal sheets, their press-formed products, or objects that have been given a shape by forming or applying force to metal by casting, forging, cutting, powder metallurgy, etc. Say. The types of these metal preforms are not particularly limited. For example, cold rolled steel sheet, galvanized steel sheet, Zn-Al alloy plated steel sheet, Zn-Al-Mg alloy plated steel sheet, Zn-Al-Mg-Si alloy plated steel sheet, aluminum plated steel sheet, stainless steel sheet (austenitic, martensitic) , ferritic, and ferrite-martensite two-phase), metal plates such as aluminum plates, aluminum alloy plates, magnesium plates, magnesium alloy plates and copper plates, and press-formed products thereof. It also includes metal members formed by casting, forging, cutting, powder metallurgy, etc., including aluminum die casting, zinc die casting and magnesium die casting.
金属素形材は、金属素形材の表面に化成処理皮膜が形成されていてもよい。化成処理皮膜は、金属素形材の耐食性を向上させる。化成処理皮膜は、金属素形材表面のうち、少なくとも上記表面処理液が塗布される領域に形成されていればよいが、皮膜形成を容易にする観点からは、金属素形材の表面全体に形成されていることが好ましい。 A chemical conversion treatment film may be formed on the surface of the metal material. The chemical conversion coating improves the corrosion resistance of the metal stock. The chemical conversion treatment film may be formed on at least the region to which the surface treatment liquid is applied on the surface of the metal material, but from the viewpoint of facilitating the formation of the film, is preferably formed.
化成処理皮膜を形成するための化成処理の種類は、特に限定されない。例えば、クロメート処理、クロムフリー処理およびリン酸塩処理などが含まれる。化成処理によって形成された化成処理皮膜の付着量は、金属素形材の耐食性向上に有効な範囲内であれば特に限定されない。例えば、クロメート処理の場合、Cr換算付着量が5mg/m2以上100mg/m2以下となるように調整すればよい。また、クロムフリー処理の場合、Ti-Mo複合皮膜では付着量が10mg/m2以上500mg/m2以下、フルオロアシッド系皮膜ではフッ素換算付着量が3mg/m2以上100mg/m2以下となるように調整すればよい。また、リン酸塩皮膜の場合、付着量が0.1mg/m2以上5g/m2以下となるように調整すればよい。 The type of chemical conversion treatment for forming the chemical conversion film is not particularly limited. Examples include chromate treatment, chromium-free treatment and phosphate treatment. The adhesion amount of the chemical conversion treatment film formed by the chemical conversion treatment is not particularly limited as long as it is within an effective range for improving the corrosion resistance of the metal material. For example, in the case of chromate treatment, the Cr-equivalent adhesion amount may be adjusted to 5 mg/m 2 or more and 100 mg/m 2 or less. In addition, in the case of chromium-free treatment, the adhesion amount is 10 mg/m 2 or more and 500 mg/m 2 or less for the Ti—Mo composite film, and the fluorine conversion adhesion amount is 3 mg/m 2 or more and 100 mg/m 2 or less for the fluoroacid-based film. should be adjusted as follows. Also, in the case of a phosphate coating, the coating amount may be adjusted to 0.1 mg/m 2 or more and 5 g/m 2 or less.
金属素形材は、その表面に陽極酸化皮膜が形成されていてもよい。陽極酸化皮膜は、金属素形材の耐食性、耐摩耗性などを向上させる。陽極酸化皮膜は、たとえば、硝酸、硫酸、クロム酸などを含む水溶液の電解液中で陽極酸化させる公知の方法で形成することができ、特にアルミニウムおよびマグネシウムなどの金属に対して広く形成されている。 The metal preform may have an anodized film formed on its surface. The anodized film improves the corrosion resistance, wear resistance, etc. of the metal material. The anodized film can be formed, for example, by a known method of anodizing in an aqueous electrolytic solution containing nitric acid, sulfuric acid, chromic acid, etc., and is widely formed particularly on metals such as aluminum and magnesium. .
1-2.表面処理液
上記表面処理液は、リン酸化合物と、密着性助剤と、有機溶媒と、樹脂のエマルジョンと、を含む。
1-2. Surface Treatment Liquid The surface treatment liquid contains a phosphoric acid compound, an adhesion aid, an organic solvent, and a resin emulsion.
1-2-1.リン酸化合物
リン酸化合物は、表面処理層と金属素形材との密着性を高める。リン酸化合物のリン酸基は金属(金属素形材または化成処理中の無機元素)と強い親和性を発揮し、錯体を形成する。リン酸化合物は、この錯体形成により、防錆油や加工油などが塗油された油面金属素形材の表面に対する上記表面処理液の濡れ性を高めて、金属素形材に強く密着した表面処理層を形成することができる。また、リン酸化合物は、この錯体形成によりステンレス、アルミニウムおよびマグネシウムなどの表面に形成されている酸化皮膜との間の上記表面処理液の親和性を高めるため、これらの難接着金属素形材の表面に対する上記表面処理液の濡れ性を高めて、金属素形材に強く密着した表面処理層を形成することができる。これらにより、リン酸化合物は、金属素形材の表面への前処理を不要または簡素化させることができ、表面処理層の形成を容易にする。
1-2-1. Phosphate compound The phosphate compound enhances the adhesion between the surface treatment layer and the metal material. The phosphate group of the phosphate compound exhibits a strong affinity with metals (metallic materials or inorganic elements during chemical conversion) to form complexes. Through this complex formation, the phosphoric acid compound enhances the wettability of the surface treatment liquid with respect to the surface of the oil-surface metal material coated with rust preventive oil, processing oil, etc., and strongly adheres to the metal material. A surface treatment layer can be formed. In addition, the phosphoric acid compound enhances the affinity of the surface treatment liquid with the oxide film formed on the surface of stainless steel, aluminum, magnesium, etc. by this complex formation, so that these hard-to-bond metal materials are used. By increasing the wettability of the surface treatment liquid to the surface, it is possible to form a surface treatment layer that strongly adheres to the metal material. As a result, the phosphoric acid compound can eliminate or simplify the pretreatment of the surface of the metal material, facilitating the formation of the surface treatment layer.
上記リン酸化合物の例には、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸水素カルシウムおよびリン酸水素マグネシウムなどが含まれる。 Examples of the above phosphoric acid compounds include ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, calcium hydrogen phosphate and Magnesium hydrogen phosphate and the like are included.
表面処理液中に含まれるリン酸化合物の含有量は、油面金属素形材および難接着金属素形材の表面への上記表面処理層の密着性を十分に高め得る範囲において、適宜に決めることができる。例えば、表面処理液中に含まれるリン酸化合物の含有量は、表面処理層におけるリン酸化合物の含有量(固形分の全量に対するリン酸化合物の含有量)がP原子換算で0.05質量%以上3.0質量%未満となる量であることが好ましい。 The content of the phosphoric acid compound contained in the surface treatment liquid is appropriately determined within a range in which the adhesion of the surface treatment layer to the surface of the oil surface metal material and the difficult-to-adhere metal material can be sufficiently enhanced. be able to. For example, the content of the phosphoric acid compound contained in the surface treatment liquid is such that the content of the phosphoric acid compound in the surface treatment layer (the content of the phosphoric acid compound relative to the total solid content) is 0.05% by mass in terms of P atoms. It is preferable that the amount is more than or equal to less than 3.0% by mass.
1-2-2.密着性助剤
密着性助剤は、Ti、Zr、VおよびMoからなる群から選択される金属の酸化物、水酸化物またはフッ化物である。密着性助剤は、表面自由エネルギーが低いため、上記表面処理液の付与および乾燥により形成された表面処理層の内部のうち、金属素形材表面の近傍に選択的に濃化する傾向がある。密着性助剤は、この濃化作用により、油面金属素形材や難接着金属素形材の表面に対する上記表面処理液の濡れ性をより高めて、上記リン酸化合物による金属素形材への表面処理層の密着性向上効果を助勢する。
1-2-2. Adhesion Aid The adhesion aid is a metal oxide, hydroxide or fluoride selected from the group consisting of Ti, Zr, V and Mo. Since the adhesion aid has a low surface free energy, it tends to selectively concentrate near the surface of the metal material within the surface treatment layer formed by applying and drying the surface treatment liquid. . The adhesion aid enhances the wettability of the surface treatment liquid to the surface of the oil surface metal material and the hard-to-adhere metal material due to this thickening action, and the phosphate compound adheres to the metal material. helps the effect of improving the adhesion of the surface treatment layer.
また、密着性助剤に含まれる金属は、金属素形材の耐食性を向上させることができる。特に、上記金属のフッ化物には、自己修復作用により、表面処理層の欠陥部における腐食を抑制することも期待できる。 Also, the metal contained in the adhesion aid can improve the corrosion resistance of the metal material. In particular, the metal fluorides are expected to suppress corrosion at defective portions of the surface treatment layer due to their self-repairing action.
表面処理液中に含まれる密着性助剤の含有量は、油面金属素形材および難接着金属素形材の表面への上記表面処理層の密着性を十分に高め得る範囲において、適宜に決めることができる。例えば、表面処理液中に含まれる密着性助剤の含有量は、表面処理層における密着性助剤の含有量(固形分の全量に対する密着性助剤の含有量)がTi原子換算で0.005質量%以上0.6質量%未満、Zr原子換算で0.05質量%以上12.0質量%未満、V原子換算で0.02質量%以上3.0質量%未満、Mo原子換算で0.005質量%以上3.0質量%未満となる量であることが好ましい。 The content of the adhesion aid contained in the surface treatment liquid is appropriately within a range that can sufficiently improve the adhesion of the surface treatment layer to the surface of the oil surface metal material and the difficult-to-adhere metal material. can decide. For example, the content of the adhesion aid contained in the surface treatment liquid is such that the content of the adhesion aid in the surface treatment layer (the content of the adhesion aid with respect to the total solid content) is 0.00 in terms of Ti atoms. 005% by mass or more and less than 0.6% by mass, 0.05% by mass or more and less than 12.0% by mass in terms of Zr atoms, 0.02% by mass or more and less than 3.0% by mass in terms of V atoms, 0 in terms of Mo atoms The amount is preferably 0.005% by mass or more and less than 3.0% by mass.
上記含有量は、電子マイクロアナライザ(EPMA)にて元素分析することで確認することができる。具体的には、Arミリングにて断面加工を行い、ついで収束イオンビーム(FIB)加工にて厚さ500nm程度の薄片を作製し、得られた断面をオスミウム蒸着する。その後、例えば、加速電圧15kV、照射電流100nAにてEPMA分析を行って、表面処理層に含まれる元素の合計量に対する、各元素量の割合を求める。 The above content can be confirmed by elemental analysis with an electronic microanalyzer (EPMA). Specifically, a cross section is processed by Ar milling, then a thin piece having a thickness of about 500 nm is produced by focused ion beam (FIB) processing, and the obtained cross section is vapor-deposited with osmium. Thereafter, for example, EPMA analysis is performed at an acceleration voltage of 15 kV and an irradiation current of 100 nA to determine the ratio of the amount of each element to the total amount of elements contained in the surface treatment layer.
1-2-3.有機溶媒
有機溶媒は、金属素形材の表面に対する上記表面処理液の濡れ性を調整する。
1-2-3. Organic Solvent The organic solvent adjusts the wettability of the surface treatment liquid to the surface of the metal workpiece.
また、有機溶媒は、上記表面処理液が金属素形材の表面へ付与された後、比較的早期に揮発することにより、有機溶媒は、金属素形材の表面へ付与された上記表面処理液を早期に乾燥させることができる。これにより、有機溶媒は、乾燥用の設備などがない環境などでも、上記表面処理層の形成を可能とする。 In addition, the organic solvent evaporates relatively quickly after the surface treatment liquid is applied to the surface of the metal material. can be dried early. As a result, the organic solvent enables the surface treatment layer to be formed even in an environment where there is no drying facility.
有機溶媒は、特に限定されないが、脂肪族系溶媒、脂環族系溶媒、芳香族系溶媒、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒およびアミド系溶媒などの公知の溶媒から上記表面処理液の各成分と反応しないものを、単独あるいは組み合わせて使用することができる。 Organic solvents include, but are not limited to, known solvents such as aliphatic solvents, alicyclic solvents, aromatic solvents, alcohol solvents, ketone solvents, ester solvents, ether solvents and amide solvents. Those which do not react with each component of the surface treatment liquid can be used singly or in combination.
上記有機溶媒は、水溶性有機溶媒が好ましい。水溶性有機溶媒は、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、tert-ペンチルアルコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,2-ペンタジオール、1,5-ペンタンジオールおよびグリセリンなどのアルコール系溶媒または多価アルコール系溶媒、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、2-ピロリドンおよびN-メチル-2-ピロリドンなどのアミド系溶媒を挙げることができる。 The organic solvent is preferably a water-soluble organic solvent. Water-soluble organic solvents include, but are not limited to, methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butanol, 2-butanol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-pentanol, 2-pentanol. , 3-pentanol, tert-pentyl alcohol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3- Alcohol or polyhydric alcohol solvents such as butanediol, 1,2-pentadiol, 1,5-pentanediol and glycerin, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, 2-pyrrolidone and N- Amide solvents such as methyl-2-pyrrolidone can be mentioned.
上記表面処理液に含まれる有機溶媒の含有量は、油面金属素形材または難接着金属素形材の表面への上記表面処理液の濡れ性を高める観点から、5質量%以上35質量%以下とする。上記表面処理液の安定性を高め、かつ環境への負荷を低減する観点から、有機溶媒の含有量は、5質量%以上30質量%以下であることがより好ましい。 The content of the organic solvent contained in the surface treatment liquid is 5% by mass or more and 35% by mass from the viewpoint of increasing the wettability of the surface treatment liquid to the surface of the oil surface metal material or the difficult-to-adhere metal material. Below. From the viewpoint of enhancing the stability of the surface treatment liquid and reducing the load on the environment, the content of the organic solvent is more preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less.
1-2-4.樹脂のエマルジョン
樹脂は、金属素形材に密着できるものであればよい。たとえば、樹脂は、金属素形材と水素結合する官能基(水素結合性官能基)を有するものとすることができる。上記水素結合性官能基の例には、カルボキシル基およびアミノ基が含まれる。水素結合性官能基を有する樹脂の例には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂が含まれる。これらの樹脂は、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
1-2-4. Emulsion of resin Any resin can be used as long as it can adhere to the metal material. For example, the resin may have functional groups that form hydrogen bonds with the metal preform (hydrogen-bonding functional groups). Examples of the hydrogen-bonding functional groups include carboxyl groups and amino groups. Examples of resins having hydrogen-bonding functional groups include epoxy-based resins, polyolefin-based resins, phenol-based resins, acrylic-based resins, polyester-based resins, and polyurethane-based resins. These resins may be used alone or in combination of two or more.
これらの樹脂は、エマルジョンとなっている。油面金属素形材および難接着金属素形材の表面への上記表面処理層の密着性を高め、かつ、表面処理液の粘度を後述する範囲に調整する観点からは、上記樹脂のエマルジョンの光散乱法により測定される平均粒子径は、5nm以上500nm以下であることが好ましく、10nm以上400nm以下であることがより好ましい。 These resins are emulsions. From the viewpoint of enhancing the adhesion of the surface treatment layer to the surface of the oil surface metal material and the hard-to-adhere metal material and adjusting the viscosity of the surface treatment liquid within the range described later, the emulsion of the resin is used. The average particle size measured by a light scattering method is preferably 5 nm or more and 500 nm or less, more preferably 10 nm or more and 400 nm or less.
エポキシ系樹脂の例には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、およびビスフェノールAD型エポキシ樹脂などが含まれる。ポリオレフィン系樹脂の例には、ポリエチレン樹脂、およびポリプロピレン樹脂などが含まれる。フェノール系樹脂には、ノボラック型樹脂、およびレゾール型樹脂などが含まれる。ポリウレタン系樹脂は、ジオールとジイソシアネートが共重合することで得られる。ジオールの例には、ビスフェノールA、1,6-ヘキサンジオール、1,5-ペンタンジオールなどが含まれる。イソシアネートの例には、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートなどが含まれる。 Examples of epoxy resins include bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol AD type epoxy resins, and the like. Examples of polyolefin resins include polyethylene resins, polypropylene resins, and the like. Phenolic resins include novolac type resins, resol type resins, and the like. A polyurethane resin is obtained by copolymerizing a diol and a diisocyanate. Examples of diols include bisphenol A, 1,6-hexanediol, 1,5-pentanediol, and the like. Examples of isocyanates include aromatic diisocyanates, aliphatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates, and the like.
上記樹脂は、市販品として入手することが可能である。また、上記表面処理液中の樹脂の存在は、NMR、IR、およびGC-MSなどの通常の分析機器によって確認することが可能である。 The above resins are commercially available. Moreover, the presence of the resin in the surface treatment liquid can be confirmed by ordinary analytical instruments such as NMR, IR, and GC-MS.
さらに、上記樹脂は、架橋されていてもよい。樹脂の架橋は、例えば、樹脂中の水素結合性官能基と反応する架橋性官能基を有する架橋剤によって行うことができる。上記樹脂を架橋することは、表面処理層の強度を向上させる観点から好ましい。上記架橋剤には、樹脂の架橋に用いられる公知の架橋剤を用いることができる。架橋剤の例には、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、メラミン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤および金属塩を有する架橋剤が含まれる。架橋剤の使用量は、金属素形材に対する表面処理層の密着性と、上記表面処理層における架橋による効果との両方が得られる範囲で適宜に決められる。 Furthermore, the resin may be crosslinked. Crosslinking of the resin can be performed, for example, with a crosslinker having a crosslinkable functional group that reacts with the hydrogen-bonding functional group in the resin. Crosslinking the resin is preferable from the viewpoint of improving the strength of the surface treatment layer. As the cross-linking agent, a known cross-linking agent used for cross-linking resins can be used. Examples of cross-linking agents include isocyanate-based cross-linking agents, epoxy-based cross-linking agents, oxazoline-based cross-linking agents, melamine-based cross-linking agents, carbodiimide-based cross-linking agents and cross-linking agents with metal salts. The amount of the cross-linking agent to be used is appropriately determined within a range in which both the adhesion of the surface treatment layer to the metal material and the cross-linking effect of the surface treatment layer can be obtained.
後述する樹脂の成形体との間の密着性をより高める観点からは、上記表面処理液中に含有される樹脂はポリウレタン系樹脂またはポリプロピレン系樹脂であることが好ましい。上記ポリウレタン系樹脂は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含んでいることが好ましい。 From the viewpoint of further enhancing the adhesion to the resin molding described below, the resin contained in the surface treatment liquid is preferably a polyurethane-based resin or a polypropylene-based resin. The polyurethane-based resin preferably contains a polycarbonate unit-containing polyurethane resin.
ポリウレタン系樹脂は、ポリウレタン骨格と、上記水素結合性官能基とを含む高分子化合物である。上記ポリウレタン系樹脂の例には、ポリカーボネート含有ポリウレタン(以下、「PC含有ポリウレタン」とも言う)が含まれる。上記ポリウレタン系樹脂中の当該水素結合性官能基の量は、金属素形材に対する十分な密着性が得られる範囲から適宜に決められる。また、上記ポリウレタン系樹脂は、上記水素結合性官能基以外の他の官能基をさらに含んでいてもよい。また、上記ポリウレタン系樹脂の重量平均分子量は、本発明の効果が得られる範囲において特に限定されない。 A polyurethane-based resin is a polymer compound containing a polyurethane skeleton and the hydrogen-bonding functional groups described above. Examples of the polyurethane-based resin include polycarbonate-containing polyurethane (hereinafter also referred to as "PC-containing polyurethane"). The amount of the hydrogen-bonding functional group in the polyurethane-based resin is appropriately determined within a range in which sufficient adhesion to the metal material can be obtained. In addition, the polyurethane-based resin may further contain functional groups other than the hydrogen-bonding functional groups. Moreover, the weight average molecular weight of the polyurethane-based resin is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained.
PC含有ポリウレタンは、分子鎖中にポリカーボネートユニットを有する。「ポリカーボネートユニット」とは、ポリウレタンの分子鎖中において下記に示す構造をいう。当該カーボネート基は、上記PC含有ポリウレタン中に、個別に存在していてもよいし、連続して存在していてもよい。表面処理液におけるポリカーボネートユニットの含有量は、表面処理液中の全樹脂の質量に対して15質量%以上80質量%以下であることが、金属素形材に対する密着性と樹脂の成形体に対する密着性との両方を高める観点から好ましい。ポリカーボネートユニットの上記含有量が15質量%よりも少ないと、表面処理層が金属素形材に対して十分な強度で密着しないことがあり、80質量%よりも多いと、表面処理層が樹脂の成形体に対して十分な強度で密着しないことがある。全樹脂の質量に対するポリカーボネートユニットの質量の割合は、核磁気共鳴分光法(NMR分析)により求めることができる。 PC-containing polyurethanes have polycarbonate units in the molecular chain. "Polycarbonate unit" refers to the structure shown below in the molecular chain of polyurethane. The carbonate groups may exist individually or continuously in the PC-containing polyurethane. The content of the polycarbonate unit in the surface treatment liquid is 15% by mass or more and 80% by mass or less with respect to the mass of the total resin in the surface treatment liquid. It is preferable from the viewpoint of enhancing both the property and the property. If the content of the polycarbonate unit is less than 15% by mass, the surface treatment layer may not adhere to the metal material with sufficient strength. It may not adhere to the compact with sufficient strength. The ratio of the mass of the polycarbonate unit to the mass of the total resin can be determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR analysis).
PC含有ポリウレタンは、公知の手法で調製することができ、特に限定されない。例えば、以下の工程により調製することができる。まず、有機ポリイソシアネートと、ポリカーボネートポリオールと、三級アミノ基またはカルボキシル基を有するポリオールとを反応させてウレタンプレポリマーを生成する。なお、本発明の効果が得られる範囲内において、ポリカーボネートポリオール以外のポリオール、例えばポリエステルポリオールやポリエーテルポリオールなどを併用することは可能である。 The PC-containing polyurethane can be prepared by a known method and is not particularly limited. For example, it can be prepared by the following steps. First, an organic polyisocyanate, a polycarbonate polyol, and a polyol having a tertiary amino group or a carboxyl group are reacted to produce a urethane prepolymer. It should be noted that it is possible to use polyols other than polycarbonate polyols, such as polyester polyols and polyether polyols, within the range in which the effects of the present invention can be obtained.
次いで、製造したウレタンプレポリマーの三級アミノ基を、酸で中和するかまたは四級化剤で四級化した後、水で鎖伸長する。こうして、カチオン性のポリカーボネートユニット含有ポリウレタンを生成することができる。あるいは、上記ウレタンプレポリマーのカルボキシル基を、トリエチルアミンやトリメチルアミン、ジエタノールモノメチルアミン、ジエチルエタノールアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの塩基性化合物で中和してカルボン酸の塩類に変換する。こうして、アニオン性のポリカーボネートユニット含有ポリウレタンを生成することができる。上記PC含有ポリウレタンは、カチオン性のポリカーボネートユニット含有ポリウレタンであってもよいし、アニオン性のポリカーボネートユニット含有ポリウレタンであってもよい。 Then, the tertiary amino groups of the produced urethane prepolymer are neutralized with an acid or quaternized with a quaternizing agent, and then chain-extended with water. Thus, a cationic polycarbonate unit-containing polyurethane can be produced. Alternatively, the carboxyl group of the urethane prepolymer is neutralized with a basic compound such as triethylamine, trimethylamine, diethanolmonomethylamine, diethylethanolamine, sodium hydroxide, or potassium hydroxide to convert it to a carboxylic acid salt. Thus, an anionic polycarbonate unit-containing polyurethane can be produced. The PC-containing polyurethane may be a cationic polycarbonate unit-containing polyurethane or an anionic polycarbonate unit-containing polyurethane.
上記有機ポリイソシアネートの種類は、特に限定されない。有機ポリイソシアネートの例には、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジクロロ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、1,5-テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,3-シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキシレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、および4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートが含まれる。上記有機ポリイソシアネートは、一種でもそれ以上でもよい。 The type of the organic polyisocyanate is not particularly limited. Examples of organic polyisocyanates include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4'-biphenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 1,5-tetrahydro naphthalene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,3-cyclohexylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, Included are hydrogenated xylylene diisocyanate, lysine diisocyanate, isophorone diisocyanate, and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate. One or more organic polyisocyanates may be used.
上記ポリカーボネートポリオールは、カーボネート化合物と、ジオール化合物と、を反応させることで得られる。上記カーボネート化合物の例には、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、およびプロピレンカーボネートなどが含まれる。上記ジオール化合物の例には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、メチルペンタンジオール、ジメチルブタンジオール、ブチルエチルプロパンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、および1,6-ヘキサンジオールなどが含まれる。上記ポリカーボネートポリオールは、イソシアネート化合物によって鎖延長された化合物であってもよい。上記ポリカーボネートポリオールは、一種でもそれ以上でもよい。 The polycarbonate polyol is obtained by reacting a carbonate compound and a diol compound. Examples of the carbonate compounds include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, and the like. Examples of the above diol compounds include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, methylpentanediol, dimethylbutanediol, butylethylpropanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,4 -butanediol, 1,4-cyclohexanediol, and 1,6-hexanediol. The polycarbonate polyol may be a compound chain-extended with an isocyanate compound. One or more polycarbonate polyols may be used.
三級アミノ基またはカルボキシル基を有するポリオールは、例えば、開始剤の存在下でアルカノールアミン類とジカルボン酸とを、酸塩基反応または脱水縮合させることによって得られる。上記開始剤の例には、アンモニア、第1級または第2級のモノアミン類、第1級または第2級の脂肪族ポリアミン類、および第1級または第2級の芳香族モノまたは芳香族ポリアミン類などが含まれる。上記第1級または第2級のモノアミン類の例には、メチルアミン、およびエチルアミンなどが含まれる。上記第1級または第2級の脂肪族ポリアミン類の例には、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、N,N’-ジメチルエチレンジアミンなどが含まれる。上記第1級または第2級の芳香族モノまたは芳香族ポリアミン類の例には、アニリン、ジフェニルアミン、トルエンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、およびN-メチルアニリンなどが含まれる。上記アルカノールアミン類の例には、モノエタノールアミンおよびジエタノールアミンなどが含まれる。上記ジカルボン酸の例には、アジピン酸およびフタル酸などが含まれる。上記三級アミノ基またはカルボキシル基を有するポリオールは、イソシアネート化合物によって鎖延長された化合物であってもよい。上記三級アミノ基またはカルボキシル基を有するポリオールは、一種でもそれ以上でもよい。 A polyol having a tertiary amino group or a carboxyl group can be obtained, for example, by acid-base reaction or dehydration condensation of alkanolamines and dicarboxylic acid in the presence of an initiator. Examples of such initiators include ammonia, primary or secondary monoamines, primary or secondary aliphatic polyamines, and primary or secondary aromatic mono- or aromatic polyamines. types, etc. are included. Examples of the primary or secondary monoamines include methylamine, ethylamine, and the like. Examples of the primary or secondary aliphatic polyamines include ethylenediamine, hexamethylenediamine, N,N'-dimethylethylenediamine, and the like. Examples of the primary or secondary aromatic mono- or aromatic polyamines include aniline, diphenylamine, toluenediamine, diphenylmethanediamine, N-methylaniline, and the like. Examples of the alkanolamines include monoethanolamine and diethanolamine. Examples of the dicarboxylic acids include adipic acid and phthalic acid. The polyol having a tertiary amino group or a carboxyl group may be a compound chain-extended with an isocyanate compound. One or more polyols having a tertiary amino group or a carboxyl group may be used.
ポリプロピレン系樹脂は、ポリプロピレン骨格と、水素結合性官能基とを含む高分子化合物である。上記ポリプロピレン系樹脂の例には、酸変性ポリプロピレンが含まれる。上記酸変性ポリプロピレンは、ポリプロピレンの構成単位中にカルボキシル基またはその無水物基が導入されたポリプロピレンである。上記ポリプロピレン系樹脂中の当該水素結合性官能基の量は、金属素形材に対する十分な密着性が得られる範囲から適宜に決められる。また、上記ポリプロピレン系樹脂は、上記水素結合性官能基以外の他の官能基をさらに含んでいてもよい。 A polypropylene-based resin is a polymer compound containing a polypropylene skeleton and a hydrogen-bonding functional group. Examples of the polypropylene-based resin include acid-modified polypropylene. The above acid-modified polypropylene is a polypropylene in which a carboxyl group or an anhydride group thereof is introduced into the constitutional units of polypropylene. The amount of the hydrogen-bonding functional group in the polypropylene-based resin is appropriately determined from the range in which sufficient adhesion to the metal material can be obtained. In addition, the polypropylene-based resin may further contain functional groups other than the hydrogen-bonding functional groups.
上記酸変性ポリプロピレンの含有量は、表面処理液中の全樹脂に対して40質量%以上であることが、金属素形材と他の金属素形材または樹脂組成物の成形体との密着性を高める観点から好ましい。酸変性ポリプロピレンの上記含有量の上限値は、本発明の効果が得られる範囲において、適宜に決めることができる。 The content of the acid-modified polypropylene is 40% by mass or more with respect to the total resin in the surface treatment liquid. is preferable from the viewpoint of increasing The upper limit of the above content of the acid-modified polypropylene can be appropriately determined within the range in which the effects of the present invention can be obtained.
上記酸変性ポリプロピレンの酸価は、1mgKOH/g以上500mgKOH/g以下であることが好ましい。酸変性ポリプロピレンの酸価が上記の範囲内であれば、後述のエマルジョンを作製する際に酸変性ポリプロピレンを中和することで、酸変性ポリプロピレン自体が界面活性剤として作用する。 The acid value of the acid-modified polypropylene is preferably 1 mgKOH/g or more and 500 mgKOH/g or less. If the acid value of the acid-modified polypropylene is within the above range, the acid-modified polypropylene itself acts as a surfactant by neutralizing the acid-modified polypropylene when preparing the emulsion described below.
上記酸変性ポリプロピレンの融点が60℃以上120℃以下であり、かつ上記酸変性ポリプロピレンの結晶化度が5%以上20%以下であることが好ましい。上記融点および結晶化度を有する酸変性ポリプロピレンは、金属素形材の表面に対する濡れ性が高い。このため、表面処理層の密着性の観点から好ましい。上記融点が60℃未満または上記結晶化度が5%未満の場合、比較的低温で表面処理層が軟化してしまうため、例えば、保管時に金属素形材の耐ブロッキング性が不十分となることがある。 Preferably, the acid-modified polypropylene has a melting point of 60° C. or higher and 120° C. or lower, and a crystallinity of 5% or higher and 20% or lower. The acid-modified polypropylene having the above melting point and crystallinity has high wettability with respect to the surface of the metal casting. Therefore, it is preferable from the viewpoint of adhesion of the surface treatment layer. If the melting point is less than 60°C or the crystallinity is less than 5%, the surface treatment layer softens at a relatively low temperature. There is
なお、酸変性ポリプロピレンの融点および結晶化度は、上記表面処理液に含まれる状態と表面処理層の状態(乾燥後)とでほとんど変化しない。したがって、表面処理層中の酸変性ポリプロピレンの結晶化度は、酸変性ポリプロピレンを含む上記表面処理液を、Ruland法によるX線回折により測定することで調べることができる。 The melting point and crystallinity of the acid-modified polypropylene hardly change between the state of being contained in the surface treatment liquid and the state of the surface treatment layer (after drying). Therefore, the degree of crystallinity of the acid-modified polypropylene in the surface treatment layer can be examined by measuring the surface treatment liquid containing the acid-modified polypropylene by X-ray diffraction according to the Ruland method.
上記酸変性ポリプロピレンは、例えば、酸変性ポリプロピレンを分散質とする酸変性ポリプロピレン系エマルジョンとして調製される。酸変性ポリプロピレン系エマルジョンは、酸変性ポリプロピレンを調製した後、酸変性ポリプロピレンを水に配合して分散することで調製される。また、酸変性ポリプロピレン系エマルジョンには、乳化剤として各種界面活性剤を添加してもよい。 The acid-modified polypropylene is prepared, for example, as an acid-modified polypropylene emulsion containing the acid-modified polypropylene as a dispersoid. The acid-denatured polypropylene emulsion is prepared by preparing an acid-denatured polypropylene and then blending and dispersing the acid-denatured polypropylene in water. Various surfactants may be added as emulsifiers to the acid-modified polypropylene emulsion.
ポリプロピレンには、アイソタクティク、アタクティク、シンジオタクティク、ヘミアイソタクティクおよびステレオタクティクの立体規則性が知られている。酸変性ポリプロピレンにおけるポリプロピレンの立体規則性は、剛性や衝撃強さなどの力学特性または耐久性の観点から、アイソタクティクであることが好ましい。 Isotactic, atactic, syndiotactic, hemiisotactic and stereotactic stereoregularities are known in polypropylene. The stereoregularity of the polypropylene in the acid-modified polypropylene is preferably isotactic from the viewpoint of mechanical properties such as rigidity and impact strength or durability.
上記ポリプロピレンの重量平均分子量は、1000以上300000以下であることが好ましく、5000以上100000以下であることがさらに好ましい。ポリプロピレンの重量平均分子量が1000以上であると、表面処理層の強度をより高めることができる。一方、ポリプロピレンの重量平均分子量が300000以下であると、ポリプロピレンを酸変性する際に、粘度が増大してしまうことによる作業性の低下が抑制される。 The weight average molecular weight of the polypropylene is preferably 1000 or more and 300000 or less, more preferably 5000 or more and 100000 or less. When the weight average molecular weight of polypropylene is 1000 or more, the strength of the surface treatment layer can be further increased. On the other hand, when the weight average molecular weight of polypropylene is 300,000 or less, the decrease in workability due to an increase in viscosity during acid modification of polypropylene is suppressed.
ポリプロピレンの酸変性は、ポリプロピレンをトルエンまたはキシレンに溶解させ、ラジカル発生剤の存在下で、α,β-不飽和カルボン酸および/またはα,β-不飽和カルボン酸の酸無水物および/または1分子当たり1個以上の二重結合を有する化合物を用いて行うことができる。または、ポリプロピレンの軟化温度あるいは融点以上まで昇温させることができる機器を使用し、ラジカル発生剤の存在下または非存在下で、α,β-不飽和カルボン酸および/またはα,β-不飽和カルボン酸の酸無水物および/または1分子当たり1個以上の二重結合を有する化合物を用いて行うことができる。ポリプロピレンの変性反応をトルエンおよび/またはキシレンなどの有機溶媒中で溶液状態として行う場合、または水系などでの非溶媒中で行う不均一分散系での反応の場合には、窒素置換を充分に行うことが望ましい。このようにして、酸変性ポリプロピレンが調製される。 Acid modification of polypropylene is carried out by dissolving polypropylene in toluene or xylene and adding an α,β-unsaturated carboxylic acid and/or an acid anhydride of an α,β-unsaturated carboxylic acid and/or 1 in the presence of a radical generator. It can be done with compounds having more than one double bond per molecule. Alternatively, using a device that can raise the temperature to the softening temperature or melting point of polypropylene or higher, in the presence or absence of a radical generator, α, β-unsaturated carboxylic acid and / or α, β-unsaturated It can be carried out using carboxylic acid anhydrides and/or compounds having one or more double bonds per molecule. When the modification reaction of polypropylene is carried out in a solution state in an organic solvent such as toluene and/or xylene, or in the case of a reaction in a heterogeneous dispersion system carried out in a non-solvent such as an aqueous system, sufficient nitrogen substitution is performed. is desirable. Thus, an acid-modified polypropylene is prepared.
上記ラジカル発生剤の例には、パーオキサイドおよびアゾニトリルが含まれる。上記アゾニトリルの例には、ジ-tert-ブチルパーフタレート、tert-ブチルヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーオキシエチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシピバレート、メチルエチルケトンパーオキサイド、およびジ-tert-ブチルパーオキサイドなどが含まれる。上記アゾニトリルの例には、アゾビスイソブチロニトリル、およびアゾビスイソプロピオニトリルなどが含まれる。ラジカル発生剤の配合量は、ポリプロピレン100質量部に対して0.1質量部以上50質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上30質量部以下であることがより好ましい。 Examples of such radical generators include peroxides and azonitriles. Examples of the above azonitriles include di-tert-butyl perphthalate, tert-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, tert-butyl peroxybenzoate, tert-butyl peroxyethylhexanoate, tert- butyl peroxypivalate, methyl ethyl ketone peroxide, di-tert-butyl peroxide, and the like. Examples of the above azonitriles include azobisisobutyronitrile, azobisisopropionitrile, and the like. The content of the radical generator is preferably 0.1 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, more preferably 0.5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of polypropylene.
α,β-不飽和カルボン酸またはその酸無水物の例には、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、アコニット酸、および無水アコニット酸が含まれる。上記α,β-不飽和カルボン酸またはその酸無水物は、一種でもそれ以上でもよい。上記α,β-不飽和カルボン酸またはその酸無水物の2種以上を組み合わせて使用すると、表面処理層の物性が良好になる場合が多い。 Examples of α,β-unsaturated carboxylic acids or their anhydrides include maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, citraconic acid, citraconic anhydride, mesaconic acid, itaconic acid, itaconic anhydride, aconitic anhydride, and Contains aconitic acid. The α,β-unsaturated carboxylic acid or its acid anhydride may be one or more. When two or more of the α,β-unsaturated carboxylic acids or their acid anhydrides are used in combination, the physical properties of the surface treatment layer are often improved.
上記の1分子当たり1個以上の二重結合を有する化合物の例には、(メタ)アクリル酸系モノマーおよびスチレン系モノマーが含まれる。上記(メタ)アクリル酸系モノマーの例には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸-4-ヒドロキブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸、ジ(メタ)アクリル酸(ジ)エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸-1,4-ブタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸-1,6-ヘキサンジオール、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、ジ(メタ)アクリル酸グリセリン、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、およびアクリルアミドなどが含まれる。上記スチレン系モノマーの例には、スチレン、α-メチルスチレン、パラメチルスチレン、およびクロロメチルスチレンなどが含まれる。さらに、上記化合物に、ジビニルベンゼン、酢酸ビニル、バーサチック酸のビニルエステルなどのビニル系モノマーを併用することができる。 Examples of the above compounds having one or more double bonds per molecule include (meth)acrylic acid-based monomers and styrene-based monomers. Examples of the (meth) acrylic acid-based monomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and 2-hydroxy (meth) acrylate. Ethyl, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, (meth)acrylate Benzyl acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid, (di)ethylene glycol di(meth)acrylate, di(meth)acrylate ) 1,4-butanediol acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, glyceryl di(meth)acrylate, 2 (meth)acrylate - ethylhexyl, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, acrylamide, and the like. Examples of the styrenic monomers include styrene, α-methylstyrene, paramethylstyrene, chloromethylstyrene, and the like. Further, the above compounds can be used in combination with vinyl monomers such as divinylbenzene, vinyl acetate, and vinyl esters of versatic acid.
上記の1分子当たり1個以上の二重結合を有する化合物は、一種でもそれ以上でもよい。当該化合物の配合量は、ポリプロピレン100質量部に対して0.1質量部以上50質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上30質量部以下であることがより好ましい。 One or more compounds having one or more double bonds per molecule may be used. The compounding amount of the compound is preferably 0.1 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, more preferably 0.5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of polypropylene.
1-2-5.その他の添加剤
上記表面処理液は、本発明の効果が得られる範囲において、添加剤をさらに含有していてもよい。当該添加剤の例には、金属酸化物、防錆剤、潤滑剤、消泡剤、エッチング剤、無機化合物、ならびに色材などが含まれる。
1-2-5. Other Additives The surface treatment liquid may further contain additives as long as the effects of the present invention can be obtained. Examples of such additives include metal oxides, antirust agents, lubricants, antifoaming agents, etching agents, inorganic compounds, coloring materials, and the like.
上記防錆剤は、金属素形材の耐食性を向上させる。防錆剤は、一種でもそれ以上でもよい。防錆剤の例には、金属化合物系防錆剤、非金属化合物系防錆剤、および有機化合物系防錆剤が含まれる。表面処理液における防錆剤の含有量は、防錆剤の種類に応じて、防錆剤による防錆効果と本発明の効果とが得られる範囲から適宜に決めることができる。 The rust preventive agent improves the corrosion resistance of the metal material. One or more rust inhibitors may be used. Examples of rust inhibitors include metallic compound rust inhibitors, non-metallic compound rust inhibitors, and organic compound rust inhibitors. The content of the rust preventive agent in the surface treatment liquid can be appropriately determined according to the type of the rust preventive agent from the range in which the rust preventive effect of the rust preventive agent and the effect of the present invention can be obtained.
上記金属化合物系防錆剤の例には、Si、Cr、Hf、Nb、Ta、W、MgおよびCaからなる群から選択される金属の酸化物、水酸化物またはフッ化物が含まれる。 Examples of the metal compound-based antirust agents include metal oxides, hydroxides or fluorides selected from the group consisting of Si, Cr, Hf, Nb, Ta, W, Mg and Ca.
上記非金属化合物系防錆剤の例には、チオ尿素などのチオール化合物が含まれる。 Examples of the non-metallic compound rust inhibitor include thiol compounds such as thiourea.
上記有機化合物系防錆剤の例には、インヒビターおよびキレート化剤が含まれる。当該インヒビターの例には、オレイン酸、ダイマー酸、ナフテン酸などのカルボン酸、カルボン酸金属石鹸(ラノリンCa、ナフテン酸Zn、酸化ワックスCa、Ba塩など)、スルフォン酸塩(Na、Ca、Baスルフォネート)、アミン塩、および、エステル(高級脂肪酸のグリセリンエステル,ソルビタンモノイソステアレート,ソルビタンモノオレートなど)が含まれる。上記キレート化剤の例には、EDTA(エチランジアミンテトラ酢酸)、グルコン酸,NTA(ニトリロトリ酢酸)、HEDTA(ヒドロキシエチル、エチレンジアミン三酢酸)、DTPA(ジエチレントリアミン五酢酸)、および、クエン酸Naが含まれる。 Examples of the organic compound-based rust inhibitor include inhibitors and chelating agents. Examples of such inhibitors include carboxylic acids such as oleic acid, dimer acid, naphthenic acid, carboxylic acid metal soaps (lanolin Ca, Zn naphthenate, oxidized wax Ca, Ba salts, etc.), sulfonates (Na, Ca, Ba sulfonates), amine salts, and esters (glycerin esters of higher fatty acids, sorbitan monoisostearate, sorbitan monooleate, etc.). Examples of such chelating agents include EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), gluconic acid, NTA (nitrilotriacetic acid), HEDTA (hydroxyethyl, ethylenediaminetriacetic acid), DTPA (diethylenetriaminepentaacetic acid), and Na citrate. included.
上記潤滑剤は、金属素形材の表面におけるカジリの発生を抑制することができる。潤滑剤は、一種でもそれ以上でもよく、潤滑剤の種類は、特に限定されない。潤滑剤の例には、フッ素系やポリエチレン系、スチレン系、ポリプロピレン系などの有機ワックス、および、二硫化モリブデンやタルクなどの無機潤滑剤、が含まれる。表面処理液中の潤滑剤の含有量は、表面処理液における上記樹脂の総量100質量部に対して1質量部以上20質量部以下となる量であることが好ましい。潤滑剤が1質量部未満の場合、カジリの発生を十分に抑制することができないことがある。一方、潤滑剤が20質量部超の場合、カジリの発生を抑制する効果が頭打ちとなり、また、潤滑性が高すぎて取り扱い性が劣ることがある。 The lubricant can suppress galling on the surface of the metal material. One or more lubricants may be used, and the type of lubricant is not particularly limited. Examples of lubricants include fluorine-based, polyethylene-based, styrene-based, polypropylene-based organic waxes, and inorganic lubricants such as molybdenum disulfide and talc. The content of the lubricant in the surface treatment liquid is preferably 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass as the total amount of the resin in the surface treatment liquid. If the amount of the lubricant is less than 1 part by mass, galling may not be sufficiently suppressed. On the other hand, when the amount of the lubricant exceeds 20 parts by mass, the effect of suppressing the occurrence of galling hits a ceiling, and the lubricity is too high, resulting in poor handleability.
上記消泡剤は、上記表面処理液の調製時における気泡の発生を抑制する。消泡剤は、一種でもそれ以上でもよい。消泡剤の種類は、特に限定されない。消泡剤は、シリコーン系消泡剤などの既知の消泡剤を適量添加すればよい。 The antifoaming agent suppresses the generation of air bubbles during the preparation of the surface treatment liquid. One or more antifoaming agents may be used. The type of antifoaming agent is not particularly limited. As for the antifoaming agent, an appropriate amount of known antifoaming agent such as a silicone antifoaming agent may be added.
上記エッチング剤は、金属素形材の表面を活性化することで、金属素形材に対する表面処理層の密着性を向上させる。エッチング剤の例には、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、ジルコンフッ化水素、チタンフッ化水素などのフッ化物が含まれる。 The etchant improves the adhesion of the surface treatment layer to the metal material by activating the surface of the metal material. Examples of etchants include fluorides such as hydrofluoric acid, ammonium fluoride, zircon hydrofluoride, titanium hydrofluoride.
上記無機化合物は、表面処理層を緻密化して耐水性を向上させる。無機化合物の例には、シリカ、アルミナ、ジルコニアなどの無機系酸化物ゾルなどが含まれる。 The inorganic compound densifies the surface treatment layer to improve water resistance. Examples of inorganic compounds include inorganic oxide sols such as silica, alumina, and zirconia.
上記色材は、表面処理層に所定の色調を付与する。色材の例には、無機顔料、有機顔料および有機染料などが含まれる。 The colorant imparts a predetermined color tone to the surface treatment layer. Examples of colorants include inorganic pigments, organic pigments and organic dyes.
1-2-6.表面処理液の物性
上記表面処理液は、粘度が2mPa・s以上50mPa・s以下である。上記表面処理液の粘度が2mPa・s以上50mPa・s以下であると、金属素形材への優れた濡れ性が得られ、油面金属素形材および難接着金属素形材などの表面に対しても上記表面処理液がムラなく均一に濡れ広がり、密着性の良好な表面処理層を形成することができる。なお、上記表面処理液の粘度は、脱泡後に20℃の環境下でブルックフィールド型粘度計を用いてJISZ-8803(2011年)に定められた方法で測定された値とする。
1-2-6. Physical Properties of Surface Treatment Liquid The viscosity of the surface treatment liquid is 2 mPa·s or more and 50 mPa·s or less. When the viscosity of the surface treatment liquid is 2 mPa s or more and 50 mPa s or less, excellent wettability to the metal material can be obtained, and the surface of the oil surface metal material and the difficult-to-adhere metal material can be obtained. On the other hand, the surface treatment liquid spreads evenly and uniformly, and a surface treatment layer with good adhesion can be formed. The viscosity of the surface treatment liquid is a value measured by the method specified in JISZ-8803 (2011) using a Brookfield viscometer in an environment of 20° C. after defoaming.
また、上記粘度が2mPa・s以上50mPa・s以下であると、スプレー法、刷毛塗り、および文房具塗りなどによって金属素形材の表面へ上記表面処理液を付与するために使用する処理液付与具に適用したときに、処理液付与具の目詰まり(スプレーやノズルヘッドなどの目詰まり)の抑制や、刷毛の毛束部やマーカーのペン先などの繊維集合体からなる樹脂組成物やフェルトなどへの含浸性に優れる。また、上記表面処理液は、粘度が2mPa・s以上であるため、これらの処理液付与具からの液のボタ落ちなどの、いわゆる直流現象や、付与された後の滲みが生じにくい。また、上記表面処理液は、粘度が50mPa・s以下であるため、これらの処理液付与具の目詰まり、付与時の擦れおよび液体成分の揮発によるドライアップ(処理液付与具の乾燥による付与不良)が生じにくい。これらの観点から、上記表面処理液の粘度は5mPa・s以上35mPa・s以下であることがより好ましい。 Further, when the viscosity is 2 mPa·s or more and 50 mPa·s or less, a treatment liquid applicator used for applying the surface treatment liquid to the surface of a metal material by a spray method, brush coating, stationery coating, or the like. When applied to , it suppresses clogging of treatment liquid applicators (clogging of sprays, nozzle heads, etc.), and resin compositions and felts made of fiber aggregates such as tufts of brushes and pen tips of markers. Excellent impregnation. In addition, since the surface treatment liquid has a viscosity of 2 mPa·s or more, so-called direct current phenomenon such as dripping of the liquid from the treatment liquid applicator and bleeding after application are less likely to occur. In addition, since the surface treatment liquid has a viscosity of 50 mPa·s or less, clogging of the treatment liquid applicator, rubbing during application, and dry-up due to volatilization of the liquid component (improper application due to drying of the treatment liquid applicator) may occur. ) is less likely to occur. From these points of view, the viscosity of the surface treatment liquid is more preferably 5 mPa·s or more and 35 mPa·s or less.
上記表面処理液の粘度は、表面処理液中の樹脂固形分の含有量または粘性調整剤の添加により調整することができる。粘性調製剤の例には、高分子多糖類、水溶性アクリル樹脂および無機鉱物形などが含まれる。表面処理液における粘性調整剤の含有量は、粘性調整剤の種類に応じて、増粘効果と本発明の効果とが得られる範囲から適宜決めることができる。 The viscosity of the surface treatment liquid can be adjusted by adjusting the resin solid content in the surface treatment liquid or adding a viscosity modifier. Examples of viscosity modifiers include polymeric polysaccharides, water-soluble acrylic resins, inorganic mineral forms, and the like. The content of the viscosity modifier in the surface treatment liquid can be appropriately determined according to the type of the viscosity modifier within a range in which the thickening effect and the effect of the present invention can be obtained.
2.複合体の製造方法(接触および加熱)
本発明の他の実施形態は、上述した表面処理液を用いる、複合体の製造方法に関する。具体的には、上記表面処理液は、(1)一の金属素形材の表面に上述した表面処理液を付与し、乾燥させて表面処理層を形成する工程と、(2)上記一の金属素形材に対し、上記表面処理層に接するように樹脂組成物の成形体を配置する工程と、(3)上記表面処理層と上記樹脂組成物の成形体との接触部を加熱する工程と、による複合体の製造に使用できる。
2. Composite manufacturing method (contact and heating)
Another embodiment of the present invention relates to a method for producing a composite using the surface treatment liquid described above. Specifically, the surface treatment liquid includes (1) a step of applying the above-mentioned surface treatment liquid to the surface of one metal casting and drying it to form a surface treatment layer; (3) a step of heating a contact portion between the surface-treated layer and the resin composition molded article; and can be used in the manufacture of composites.
2-1.表面処理層の形成
まず、一の金属素形材の表面に上述した表面処理液を付与し、乾燥させて表面処理層を形成する。
2-1. Formation of Surface Treatment Layer First, the surface treatment liquid described above is applied to the surface of one metal material and dried to form a surface treatment layer.
上記表面処理液の付与は、ロールコート法、カーテンフロー法、スピンコート法、スプレー法、浸漬引き上げ法などの公知の方法で行うことができる。また、上記表面処理液の付与は、刷毛塗り、およびサインペン、マジックペン、筆ペン、およびマーカーなどの筆記具を用いての文房具塗りなどによって行ってもよい。 Application of the surface treatment liquid can be performed by a known method such as a roll coating method, a curtain flow method, a spin coating method, a spray method, or an immersion lifting method. In addition, application of the surface treatment liquid may be carried out by brush coating, or stationery coating using writing implements such as felt-tip pens, marker pens, calligraphy pens, and markers.
これらのうち、大掛かりな設備が不要かつ必要な箇所のみの部分的な表面処理が可能であり、作業性に優れる観点から、スプレー法、刷毛塗り、および文房具塗りが好ましく、刷毛塗りおよび文房具塗りがより好ましい。 Of these, the spray method, brush coating, and stationery coating are preferred because they do not require large-scale equipment and allow partial surface treatment only where necessary, and from the viewpoint of excellent workability, and brush coating and stationery coating are preferred. more preferred.
上記表面処理液の付与量は、乾燥により形成される表面処理層の膜厚が0.5μm以上となる量であることが好ましい。形成される表面処理液の厚さが0.5μm以上であると、上記一の金属素形材に対する上記樹脂組成物の成形体の接合力が十分に高まり、かつ、表面処理層中に含まれる添加物の機能(例えば、防錆剤の防錆作用)も十分に発現される。形成される表面処理層の厚さの上限は、特に限定されないが、上記の効果が頭打ちになる観点やコストの観点などから決めることができる。たとえば、形成される表面処理層の厚さは、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。 The amount of the surface treatment liquid to be applied is preferably such that the film thickness of the surface treatment layer formed by drying is 0.5 μm or more. When the thickness of the surface treatment liquid to be formed is 0.5 μm or more, the bonding strength of the molding of the resin composition to the one metal material is sufficiently increased, and the liquid is contained in the surface treatment layer. The function of the additive (for example, the antirust action of the anticorrosive agent) is also fully exhibited. Although the upper limit of the thickness of the surface treatment layer to be formed is not particularly limited, it can be determined from the viewpoint of reaching the ceiling of the above effects and the viewpoint of cost. For example, the thickness of the surface treatment layer to be formed is preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less.
付与された表面処理液の乾燥は、自然乾燥でもよいし加熱による乾燥でもよい。これらの乾燥条件は、上記表面処理液の組成などに応じて適宜選択すればよい。たとえば、付与された表面処理液を加熱により乾燥させるときは、上記表面処理液を塗布した金属素形材を水洗することなく乾燥オーブン内に投入し、到達板温が80℃以上250℃以下の範囲内となるように加熱すればよい。 Drying of the applied surface treatment liquid may be natural drying or drying by heating. These drying conditions may be appropriately selected according to the composition of the surface treatment liquid. For example, when the applied surface treatment liquid is dried by heating, the metal shaped material coated with the surface treatment liquid is put into a drying oven without being washed with water, and the plate temperature reaches 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. It is sufficient to heat within the range.
2-2.樹脂組成物の成形体の配置
次に、上記表面処理層が形成された一の金属素形材に対し、上記表面処理層に接するように、樹脂組成物の成形体を配置する。
2-2. Arrangement of Molded Body of Resin Composition Next, a molded body of the resin composition is arranged so as to be in contact with the surface-treated layer with respect to one metal material on which the surface-treated layer is formed.
たとえば、上記樹脂組成物の成形体は、少なくとも、その接合されるべき部分と、上記一の金属素形材の接合されるべき部分とが、上記表面処理層を介して接するように、上記一の金属素形材に対して配置される。当該工程において、上記樹脂組成物の成形体の接合されるべき部分と、上記一の金属素形材の接合されるべき部分とは、少なくとも後述する加熱工程を行う時点で、上記表面処理層を介して接触していればよい。このとき、上記一の金属素形材と上記樹脂組成物の成形体とは、固定用の治具などによって互いに押圧されて付着していることが、位置ずれ防止などの観点から好ましい。 For example, the molded body of the resin composition is arranged such that at least the part to be joined and the part to be joined of the one metal material are in contact with each other through the surface treatment layer. is placed against the metal stock. In this step, the part to be joined of the molded body of the resin composition and the part to be joined of the one metal material are separated from each other by the surface treatment layer at least at the time of performing the heating step described later. contact through At this time, it is preferable from the viewpoint of preventing misalignment that the one metal material and the resin composition molding are pressed against each other by a fixing jig or the like.
上記樹脂組成物の成形体は、上記一の金属素形材の表面に密着する形状を有する成形体であればよい。 The molded body of the resin composition may be a molded body having a shape that adheres to the surface of the one metal material.
上記樹脂組成物の成形体を構成する樹脂組成物は、表面処理層への溶着性が高いことから、熱可塑性樹脂組成物であることが好ましい。上記熱可塑性樹脂組成物の例には、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)系樹脂組成物、ポリエチレンテレフタレート(PET)系樹脂組成物、ポリブチレンテレフタレート(PBT)系樹脂組成物、ポリカーボネート(PC)系樹脂組成物、ポリアミド(PA)系樹脂組成物、ポリフェニレンサルファイド(PPS)系樹脂組成物、ポリプロピレン(PP)系樹脂組成物、および、これらの組み合わせなどが含まれる。上記熱可塑性樹脂組成物の種類は、上記表面処理層との溶着性に応じて決めることが可能である。 The resin composition forming the molded body of the resin composition is preferably a thermoplastic resin composition because of its high adhesion to the surface treatment layer. Examples of the thermoplastic resin composition include acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS)-based resin composition, polyethylene terephthalate (PET)-based resin composition, polybutylene terephthalate (PBT)-based resin composition, polycarbonate (PC)-based Resin compositions, polyamide (PA)-based resin compositions, polyphenylene sulfide (PPS)-based resin compositions, polypropylene (PP)-based resin compositions, combinations thereof, and the like are included. The type of the thermoplastic resin composition can be determined according to the weldability with the surface treatment layer.
上記熱可塑性樹脂組成物の成形収縮率は、1.1%以下であることが、複合体の製造時の温度変化による変形を抑制する観点から好ましい。上記成形収縮率は、上記成形体に対する塗装金属素形材の接合力をより高める観点から、0.9%以下であることが好ましく、0.7%以下であることがより好ましい。熱可塑性樹脂組成物の成形収縮率は、公知の方法で調整することができる。たとえば、上記成形収縮率は、熱可塑性樹脂組成物へのフィラーの添加や、熱可塑性樹脂組成物中の結晶性樹脂および非結晶性樹脂の混合割合などによって調整することができる。非結晶性樹脂は、例えば、PVCやPMMAなどである。結晶性樹脂は、例えば、PEや、PP、POMなどである。上記成形収縮率は、例えば、フィラーの含有量を多くすることや、結晶性樹脂に対する非結晶性樹脂の混合比率を高くすることなどによって、低くすることができる。 The molding shrinkage of the thermoplastic resin composition is preferably 1.1% or less from the viewpoint of suppressing deformation due to temperature changes during production of the composite. The molding shrinkage rate is preferably 0.9% or less, more preferably 0.7% or less, from the viewpoint of further increasing the bonding strength of the coated metal material to the molded body. The molding shrinkage of the thermoplastic resin composition can be adjusted by a known method. For example, the mold shrinkage rate can be adjusted by adding a filler to the thermoplastic resin composition, or by adjusting the mixing ratio of the crystalline resin and the non-crystalline resin in the thermoplastic resin composition. Amorphous resins are, for example, PVC and PMMA. The crystalline resin is, for example, PE, PP, POM, or the like. The mold shrinkage rate can be lowered by, for example, increasing the content of the filler or increasing the mixing ratio of the non-crystalline resin to the crystalline resin.
上記成形収縮率(%)は、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物(例えば熱可塑性樹脂の融点の熱可塑性樹脂組成物あるいは射出成形の金型のキャビティーの容積)の体積をVa、当該溶融状態から冷却して固化した熱可塑性樹脂組成物(例えば室温(20℃)の熱可塑性樹脂組成物)の体積をVbとしたときに、下記式で求められる。
{(Va-Vb)/Va}×100
The molding shrinkage rate (%) is the volume of the thermoplastic resin composition in the molten state (for example, the volume of the thermoplastic resin composition having the melting point of the thermoplastic resin or the volume of the mold cavity for injection molding). When the volume of the thermoplastic resin composition (for example, the thermoplastic resin composition at room temperature (20° C.)) solidified by cooling from the temperature is defined as Vb, it is determined by the following formula.
{(Va−Vb)/Va}×100
また、αp/αmが6以下であることが、複合体の製造時の温度変化による変形を抑制する観点から好ましい。αpは、熱可塑性樹脂組成物の線膨張係数であり、αmは、金属素形材の線膨張係数である。αp/αmが6よりも大きいと、上記成形体に対して塗装金属素形材が十分強固に接合しないことがある。αp/αmは、上記成形体に対する塗装金属素形材の接合力をより高める観点から4.5以下であることが好ましい。αmおよびαpは、それぞれ、例えばTMA(Thermal Mechanical Analysis:熱機械分析法)により、材料の温度変化に伴う寸法変化量を測定することによって求められる。αpは、例えば、熱可塑性樹脂組成物中のフィラーの含有量が多いと小さくなる。 In addition, it is preferable that αp/αm is 6 or less from the viewpoint of suppressing deformation due to temperature change during production of the composite. αp is the coefficient of linear expansion of the thermoplastic resin composition, and αm is the coefficient of linear expansion of the metal preform. If αp/αm is greater than 6, the coated metal material may not be sufficiently strongly bonded to the compact. αp/αm is preferably 4.5 or less from the viewpoint of further increasing the bonding strength of the coated metal material to the compact. αm and αp are each obtained by measuring the amount of dimensional change associated with temperature change of the material by, for example, TMA (Thermal Mechanical Analysis). αp becomes small, for example, when the filler content in the thermoplastic resin composition is large.
熱可塑性樹脂組成物は、本発明の効果が得られる範囲において、上記有機樹脂以外の他の成分をさらに含有していてもよい。このような他の成分の例には、フィラーおよび熱可塑性エラストマーが含まれる。 The thermoplastic resin composition may further contain components other than the above organic resin within the range where the effects of the present invention can be obtained. Examples of such other ingredients include fillers and thermoplastic elastomers.
上記フィラーは、上記成形体の成形収縮率を低減させるとともに、上記成形体の剛性を向上させる。フィラーの種類は、特に限定されず、既知の物質を使用することができる。フィラーは、一種でもそれ以上でもよい。フィラーの例には、ガラス繊維、炭素繊維およびアラミド樹脂などの繊維系フィラー、カーボンブラック、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、タルク、ガラス、粘土、リグニン、雲母、石英粉およびガラス球などの粉フィラー、ならびに、炭素繊維やアラミド繊維の粉砕物が含まれる。中でも、ガラス繊維は、上記成形体の光透過性を保つ観点から、より好ましい。熱可塑性樹脂組成物におけるフィラーの含有量は、上記の観点から5質量%以上60質量%以下であることが好ましく、10質量%以上40質量%以下であることがより好ましい。 The filler reduces the molding shrinkage of the molded article and improves the rigidity of the molded article. The type of filler is not particularly limited, and known substances can be used. One or more fillers may be used. Examples of fillers include fibrous fillers such as glass fibers, carbon fibers and aramid resins, carbon black, calcium carbonate, calcium silicate, magnesium carbonate, silica, talc, glass, clay, lignin, mica, quartz powder and glass spheres. and pulverized carbon fiber and aramid fiber. Among them, glass fiber is more preferable from the viewpoint of maintaining the light transmittance of the molded article. The content of the filler in the thermoplastic resin composition is preferably 5% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less, from the above viewpoint.
上記熱可塑性エラストマーは、上記成形体の耐衝撃性を向上させる。熱可塑性エラストマーの種類は、特に限定されず、熱可塑性エラストマーは、一種でもそれ以上でもよい。熱可塑性エラストマーの例には、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、および、これらの組み合わせ、が含まれる。 The thermoplastic elastomer improves the impact resistance of the molded article. The type of thermoplastic elastomer is not particularly limited, and one or more thermoplastic elastomers may be used. Examples of thermoplastic elastomers include polyolefin-based resins, polystyrene-based resins, and combinations thereof.
2-3.接触部の加熱
次に、上記表面処理層と上記樹脂組成物の成形体との接触部を加熱して、これらを溶着させる。これにより、上記表面処理層を介して、上記一の金属素形材と上記樹脂組成物の成形体とが接合する。
上記加熱は、上記表面処理層と上記樹脂組成物の成形体とが接触している面の少なくとも一部に行えばよいが、より密着性を高める観点からは、上記接触している面の全面に対して行うことが好ましい。
2-3. Heating of Contact Portion Next, the contact portion between the surface treatment layer and the molded body of the resin composition is heated to fuse them together. As a result, the one metal preform and the molded body of the resin composition are joined via the surface treatment layer.
The heating may be performed on at least a part of the surface where the surface-treated layer and the molded article of the resin composition are in contact. It is preferable to perform
加熱方法は、特に限定されず、公知の方法から適宜選択すればよい。そのような加熱方法の例には、炎などによる直接加熱、ヒーター加熱、超音波加熱、電磁誘導加熱およびレーザー加熱が含まれる。 The heating method is not particularly limited, and may be appropriately selected from known methods. Examples of such heating methods include direct heating such as by flame, heater heating, ultrasonic heating, electromagnetic induction heating and laser heating.
このとき、たとえば、到達温度が上記表面処理層に含まれる樹脂の融点以上となるように加熱することで、上記表面処理層を介して上記一の金属素形材と上記樹脂組成物の成形体とを密接に接合させることができる。到達温度の上限値は、特に制限されないが、上記の効果が頭打ちになる観点や、表面処理層の分解を抑制する観点などから決めることができ、たとえば、250℃以下とすることができる。 At this time, for example, by heating so that the reaching temperature is equal to or higher than the melting point of the resin contained in the surface treatment layer, the molded body of the one metal material and the resin composition is formed through the surface treatment layer. can be closely bonded. The upper limit of the temperature to be reached is not particularly limited, but can be determined from the viewpoint that the above effects reach a ceiling or from the viewpoint of suppressing decomposition of the surface treatment layer, and can be set to 250° C. or less, for example.
3.複合体の製造方法(射出成型)
本発明の他の実施形態は、上述した表面処理液を用いる、複合体の他の製造方法に関する。具体的には、上記表面処理液は、(1)一の金属素形材の表面に上述した表面処理液を付与し、乾燥させて表面処理層を形成する工程と、(2)表面処理層が形成された上記一の金属素形材を射出成型金型に挿入する工程と、(3)上記一の金属素形材が挿入された射出成型金型の内部に溶融した熱可塑性樹脂組成物を射出する工程と、による複合体の製造に使用できる。
3. Composite manufacturing method (injection molding)
Another embodiment of the present invention relates to another method of manufacturing a composite using the surface treatment liquid described above. Specifically, the surface treatment liquid includes (1) a step of applying the above-described surface treatment liquid to the surface of one metal material and drying it to form a surface treatment layer, and (2) a surface treatment layer. (3) a molten thermoplastic resin composition inside the injection mold into which the one metal cast is inserted; can be used to manufacture composites by injecting and
3-1.表面処理層の形成
まず、一の金属素形材の表面に上述した表面処理液を付与し、乾燥させて表面処理層を形成する。本工程は、上述した方法で行うことができるので、重複する説明は省略する。
3-1. Formation of Surface Treatment Layer First, the surface treatment liquid described above is applied to the surface of one metal material and dried to form a surface treatment layer. Since this step can be performed by the method described above, redundant description will be omitted.
3-2.射出成型金型への挿入
次に、表面処理層が形成された上記一の金属素形材を射出成型金型に挿入する。
3-2. Insertion into Mold for Injection Molding Next, the above-mentioned one metal material having the surface treatment layer formed thereon is inserted into a mold for injection molding.
3-3.熱可塑性樹脂組成物の射出
次に、上記一の金属素形材が挿入された射出成型金型の内部に溶融した熱可塑性樹脂組成物を射出する。上記熱可塑性樹脂組成物は、上述した樹脂組成物の成形体を構成する熱可塑性樹脂組成物と同様とすることができる。
3-3. Injection of Thermoplastic Resin Composition Next, a melted thermoplastic resin composition is injected into the injection mold into which the one metal material has been inserted. The thermoplastic resin composition can be the same as the thermoplastic resin composition that constitutes the molded article of the resin composition described above.
このとき、熱可塑性樹脂組成物は高圧で射出することが好ましい。また、射出成形金型にガス抜きを設けて、熱可塑性樹脂組成物が円滑に流れるようにすることが好ましい。溶融した熱可塑性樹脂組成物は、上記一の金属素形材の表面に形成された表面処理層に接触する。射出成形金型の温度は、上記熱可塑性樹脂組成物の融点近傍であることが好ましい。 At this time, the thermoplastic resin composition is preferably injected at high pressure. In addition, it is preferable to provide a gas vent in the injection mold so that the thermoplastic resin composition can flow smoothly. The molten thermoplastic resin composition comes into contact with the surface treatment layer formed on the surface of the one metal preform. The temperature of the injection mold is preferably near the melting point of the thermoplastic resin composition.
4.処理液付与具
本発明の他の実施形態は、上記一の金属素形材に対して、上記表面処理液を付与するための、処理液付与具に関する。処理液付与具は、持ち運び可能であることが好ましい。
4. Treatment Liquid Applicator Another embodiment of the present invention relates to a treatment liquid applicator for applying the surface treatment liquid to the metal material. The treatment liquid applicator is preferably portable.
図1は、本実施形態に関する処理液付与具の例を示す模式断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a treatment liquid applicator according to this embodiment.
図1Aは、スプレー型の、処理液付与具の一例を示す模式断面図である。図1Aに示すように、処理液付与具100aは、容器110aと、上述した表面処理液120aと、を有する。容器110aは、表面処理液120aを収容する収容部112aと、収容部112aに収容された表面処理液120aを上記一の金属素形材の表面に付与するための付与部114aと、を有する。
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing an example of a spray-type treatment liquid applicator. As shown in FIG. 1A, the
処理液付与具100aにおいて、付与部114aは、ノズル115aと弁116aとを有する。ノズル115aが配置されたノズルヘッド117aを収容部112aに対して押し込むと、弁116aが解放され、収容部112aの内部に収容された気体の圧力によって収容部112aの内部の表面処理液120aが押し出され、ノズル115aから噴射される。これにより、付与部114aは、ノズル115aが上記一の金属素形材の表面を向いた状態で、ノズルヘッド117aを収容部112aに対して押し込むことにより、ノズル115aから噴射された表面処理液120aを上記一の金属素形材の表面に付与することができる。
In the
図1Bは、サインペン型の、処理液付与具の一例を示す模式断面図である。図1Bに示すように、処理液付与具100bは、容器110bと、上述した表面処理液120bと、を有する。容器110bは、表面処理液120bを収容する収容部112bと、収容部112bに収容された表面処理液120bを上記一の金属素形材の表面に付与するための付与部114bと、を有する。
FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing an example of a felt-tip pen type treatment liquid applicator. As shown in FIG. 1B, the
処理液付与具100bにおいて、付与部114bは、繊維集合体、フェルトおよび不織布などの、繊維の集合体である。付与部114bは、上記一の金属素形材の表面に接触された状態で、重力や収容部112bへの押圧などにより収容部112bから移動した表面処理液120bに、上記繊維の集合体を通過させることで、表面処理液120bを上記一の金属素形材の表面に付与することができる。
In the
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited by these examples.
1.金属素形材
金属素形材として、難接着金属素形材であるアルミ板を準備した。アルミ板は板厚が1.0mmのAl6061合金(JISH 4000(2014年))を用いた。Al6061合金は、脱脂や酸洗などの前処理を行なわずに用いた。
1. Metal Forming Material As a metal forming material, an aluminum plate, which is a hard-to-bond metal forming material, was prepared. The aluminum plate used was an Al6061 alloy (JISH 4000 (2014)) with a plate thickness of 1.0 mm. The Al6061 alloy was used without pretreatment such as degreasing or pickling.
2.表面処理液
表面処理液中の樹脂のエマルジョンとしては、ポリウレタン系樹脂またはポリプロピレン系樹脂のエマルジョンを用いた。ポリウレタン系樹脂のエマルジョンとしては、スーパーフレックスE-4800(第一工業製薬株式会社)を用いた。ポリプロピレン系樹脂のエマルジョンとしては、酸変性ポリプロピレン系樹脂を含有するMGP-1650(丸芳化学株式会社)を用いた。
2. Surface Treatment Liquid As the resin emulsion in the surface treatment liquid, an emulsion of polyurethane resin or polypropylene resin was used. Superflex E-4800 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was used as the polyurethane resin emulsion. As the polypropylene resin emulsion, MGP-1650 (Maruyoshi Chemical Co., Ltd.) containing an acid-modified polypropylene resin was used.
得られた上記表面処理液にリン酸化合物、密着性助剤および有機溶媒を添加した。 A phosphoric acid compound, an adhesion aid and an organic solvent were added to the obtained surface treatment liquid.
表面処理液中のリン酸化合物としては、リン酸水素二アンモニウム(キシダ化学株式会社)を用いた。上記表面処理液中のリン酸化合物の含有量は、形成される表面処理層中のP換算含有量が0.25質量%となる量に調整した。 Diammonium hydrogen phosphate (Kishida Chemical Co., Ltd.) was used as the phosphoric acid compound in the surface treatment liquid. The content of the phosphoric acid compound in the surface treatment liquid was adjusted so that the P-converted content in the surface treatment layer to be formed was 0.25% by mass.
表面処理液中の密着性助剤としては、Ti、Zr、VおよびMoの酸化物を用いた。Ti酸化物としては、酸化チタン(IV)(キシダ化学株式会社)を用いた。Zr酸化物としては、炭酸ジルコニウムアンモニウム(第一稀元素化学工業株式会社)を用いた。V酸化物としては、五酸化バナジウム(太陽鉱工株式会社)を用いた。Mo酸化物としては、七モリブテン酸六アンモニウム四水和物(キシダ化学株式会社)を用いた。密着性助剤は単独または組み合わせて添加した。上記表面処理液中の密着性助剤の含有量は、形成される表面処理層中のTi換算含有量が0.25質量%、Zr換算含有量が0.5質量%、V換算含有量が0.25質量%およびMo換算含有量が0.5質量%となる量に調整した。 Ti, Zr, V and Mo oxides were used as adhesion aids in the surface treatment liquid. Titanium (IV) oxide (Kishida Chemical Co., Ltd.) was used as the Ti oxide. Zirconium ammonium carbonate (Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was used as the Zr oxide. As the V oxide, vanadium pentoxide (Taiyo Koko Co., Ltd.) was used. As the Mo oxide, hexaammonium heptamolybdate tetrahydrate (Kishida Chemical Co., Ltd.) was used. Adhesion aids were added singly or in combination. The content of the adhesion aid in the surface treatment liquid is 0.25% by mass in terms of Ti, 0.5% by mass in terms of Zr, and 0.5% by mass in terms of V in the surface treatment layer to be formed. The content was adjusted to 0.25% by mass and the Mo content was adjusted to 0.5% by mass.
表面処理液中の有機溶媒としては、エタノール(キシダ化学株式会社)を用いた。上記表面処理液中の有機溶媒の含有量は、5質量%以上35質量%以下となる量に調整した。 Ethanol (Kishida Chemical Co., Ltd.) was used as the organic solvent in the surface treatment liquid. The content of the organic solvent in the surface treatment liquid was adjusted to 5% by mass or more and 35% by mass or less.
表面処理液の粘度は、粘性調整剤(アデカノールUH550:株式会社ADEKA)の添加量を変更することにより、表1に記載の値に調整した。 The viscosity of the surface treatment liquid was adjusted to the value shown in Table 1 by changing the added amount of a viscosity modifier (ADEKA NOL UH550: ADEKA Corporation).
3.表面処理層の形成
処理液付与具としてフェルト状のペン先が装着されたマーカーペン(Cutter 15 Emptyマーカー:GROG社)を用いた。処理液付与具の筒先(収容部)に上記表面処理液を封入し、ペン先(付与部)に上記表面処理液を含浸させた後、前処理なしの金属素形材の表面に塗布(筆記)し、自然乾燥させることで厚みが0.5μm以上の表面処理層を形成した。
3. Formation of surface treatment layer A marker pen (Cutter 15 Empty marker: GROG) with a felt-like pen tip attached was used as a treatment liquid applicator. The surface treatment liquid is sealed in the tube tip (accommodating part) of the treatment liquid applicator, and the pen tip (applying part) is impregnated with the surface treatment liquid. ) and air-dried to form a surface treatment layer having a thickness of 0.5 μm or more.
4.表面処理液の塗布性の評価
表面処理層を形成した後、ハジキおよび滲みを目視にて確認して、表面処理液の塗布性を評価した。塗布部(筆跡)のハジキが見られず、かつ滲みが見られず塗布部の端が鮮明な場合は、評価を◎とした。塗布部のハジキが見られず、かつ滲みが見られず塗布部の端が鮮明であるが、塗りムラが認められた場合は、評価を○とした。塗布部でのハジキ発生および滲みによる塗布部の端が不鮮明となることの両方またはいずれかが認められた場合は、評価を×とした。
4. Evaluation of Applicability of Surface Treatment Liquid After forming the surface treatment layer, cissing and bleeding were visually observed to evaluate the applicability of the surface treatment liquid. When no cissing of the applied portion (handwriting) was observed, no bleeding was observed, and the edge of the applied portion was clear, the evaluation was made as ⊚. When no cissing or bleeding was observed in the applied portion and the edge of the applied portion was clear, but unevenness in coating was observed, the evaluation was given as ◯. When both or one of the occurrence of cissing in the applied portion and the smearing of the edge of the applied portion due to blurring was observed, the evaluation was made as x.
5.樹脂組成物の成形体との接合
上記表面処理層を形成した金属素形材に樹脂組成物の成形体を接合した。樹脂組成物の成形体は、熱可塑性樹脂組成物であるポリカーボネート(PC)系樹脂およびポリプロピレン(PP)系樹脂を用いた。PC系樹脂には、ユーピロンGSH2030FT(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社)を使用した。PP系樹脂には、プライムポリプロR-350(株式会社プライムポリマー)を使用した。
5. Bonding with Molded Body of Resin Composition A molded body of the resin composition was bonded to the metal preform on which the surface treatment layer was formed. Polycarbonate (PC)-based resins and polypropylene (PP)-based resins, which are thermoplastic resin compositions, were used for molded bodies of resin compositions. Iupilon GSH2030FT (Mitsubishi Engineering-Plastics Co., Ltd.) was used as the PC-based resin. Prime Polypro R-350 (Prime Polymer Co., Ltd.) was used as the PP resin.
上記金属素形材と樹脂組成物の成形体との接合は、射出成形機の金型に金属素形材を挿入し、溶融させた樹脂組成物を射出すること、または金属素形材の表面に熱可塑性樹脂組成物を押圧して金属素形材を加熱することで行なった。樹脂組成物を射出する場合は、金型内で樹脂組成物を冷却固化することで、金属素形材と樹脂組成物の成形体が接合した複合体を得た。樹脂組成物を押圧して金属素形材を加熱する場合は、ヒータチップを用いた加熱装置(パルスヒートユニットNA-154:日本アビオニクス株式会社)を使用し、電流値を調整することで加熱温度を制御した。なお、複合体の形状はISO19095-2に定められたタイプBの試験片とした。 The metal casting and resin composition molding can be joined by inserting the metal casting into the mold of an injection molding machine and injecting the melted resin composition, or by It was carried out by pressing the thermoplastic resin composition into the metal preform and heating it. When the resin composition was injected, the resin composition was cooled and solidified in the mold to obtain a composite in which the molded metal material and the resin composition were joined together. When heating the metal material by pressing the resin composition, a heating device using a heater chip (Pulse Heat Unit NA-154: Nippon Avionics Co., Ltd.) is used, and the heating temperature is adjusted by adjusting the current value. controlled. The shape of the composite was a type B test piece defined in ISO19095-2.
6.表面処理層の密着性評価
樹脂組成物の成形体を接合させた後、ISO19095-3に定められた引張せん断試験方法により接合部を破断させ、破断面を観察することで表面処理層の密着性を評価した。金属素形材側に80%以上の表面処理層が残存した場合は、評価を◎とした。金属素形材側に40%以上80%未満の表面処理層が残存した場合は、評価を○とした。金属素形材側に40%未満の表面処理層が残存した場合は、評価を×とした。
6. Adhesion evaluation of the surface treatment layer After joining the molded body of the resin composition, the joint is broken by the tensile shear test method specified in ISO19095-3, and the adhesion of the surface treatment layer is observed by observing the fracture surface. evaluated. When 80% or more of the surface treatment layer remained on the metal material side, the evaluation was made as ⊚. When 40% or more and less than 80% of the surface treatment layer remained on the metal material side, the evaluation was made as ◯. When less than 40% of the surface treatment layer remained on the metal material side, the evaluation was made as x.
7.評価結果
樹脂組成物の成形体と上記表面処理液中の含有成分および粘度を変更して実施例1~14および比較例1~15を行なった。実施例および比較例の条件の組み合わせならびに評価結果を表1に示す。
7. Evaluation Results Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 15 were carried out by changing the components and the viscosity of the molded article of the resin composition and the surface treatment liquid. Table 1 shows the combinations of conditions and the evaluation results of Examples and Comparative Examples.
実施例1~2、4~6および9~10では、リン酸化合物および密着性助剤を含有しており、有機溶媒および粘度が本発明を満たす範囲であることから、全ての実施例で塗布性および密着性が良好であった。 Examples 1 to 2, 4 to 6 and 9 to 10 contain a phosphoric acid compound and an adhesion aid, and the organic solvent and viscosity are within the range satisfying the present invention. The properties and adhesion were good.
実施例3および7~8では、塗布部に塗りムラ(塗布量に差)が認められたものの、リン酸化合物および密着性助剤を含有しており、有機溶媒および粘度が本発明を満たす範囲であることから、全ての実施例で塗布性および密着性が良好であった。 In Examples 3 and 7 to 8, uneven coating (difference in coating amount) was observed in the coated part, but the phosphoric acid compound and adhesion aid were contained, and the organic solvent and viscosity were in the range satisfying the present invention. Therefore, the coatability and adhesion were good in all the examples.
実施例11~14では、リン酸化合物および密着性助剤を含有しており、有機溶媒および粘度が本発明を満たす範囲であることから、全ての実施例で塗布性および密着性が良好であった。 In Examples 11 to 14, a phosphoric acid compound and an adhesion aid were contained, and the organic solvent and viscosity were within the ranges satisfying the present invention. rice field.
比較例1~2では、有機溶媒の含有量が範囲下限より少なく、金属素形材への上記表面処理液の濡れ性が劣り、一部ハジキが認められた。よって、塗布性が劣る結果となった。 In Comparative Examples 1 and 2, the content of the organic solvent was less than the lower limit of the range, and the wettability of the surface treatment liquid to the metal material was inferior, and repelling was partially observed. Therefore, the result was that the coatability was inferior.
比較例3~4では、有機溶媒の含有量が範囲上限より多く、金属素形材への上記表面処理液の濡れ性は良好であったものの、密着性が劣った。これは有機溶媒の含有量が多くなったことで、上記表面処理液の安定性が低下したためと推測される。 In Comparative Examples 3 and 4, the content of the organic solvent was higher than the upper limit of the range, and although the wettability of the surface treatment liquid to the metal material was good, the adhesion was poor. It is presumed that this is because the stability of the surface treatment liquid was lowered due to the increase in the content of the organic solvent.
比較例5~6では、粘度が範囲下限よりも低く、滲みが認められたことから塗布性が劣った。また、粘度が範囲外となったことで表面処理層の密着性も劣る結果となった。 In Comparative Examples 5 and 6, the viscosities were lower than the lower limit of the range, and bleeding was observed, resulting in poor applicability. In addition, since the viscosity was out of the range, the adhesion of the surface treatment layer was also inferior.
比較例7~8では、粘度が範囲上限よりも高く、ハジキが認められたことから塗布性が劣った。また、粘度が範囲外となったことで表面処理層の密着性も劣る結果となった。 In Comparative Examples 7 and 8, the viscosity was higher than the upper limit of the range, and cissing was observed, so the applicability was inferior. In addition, since the viscosity was out of the range, the adhesion of the surface treatment layer was also inferior.
比較例9~10では、有機溶媒の含有量が範囲下限より少なく、金属素形材への上記表面処理液の濡れ性が劣り、一部ハジキが認められた。よって、塗布性が劣る結果となった。 In Comparative Examples 9 and 10, the content of the organic solvent was less than the lower limit of the range, and the wettability of the surface treatment liquid to the metal material was inferior, and repelling was partially observed. Therefore, the result was that the coatability was inferior.
比較例11~12では、有機溶媒の含有量が範囲上限より多く、金属素形材への上記表面処理液の濡れ性は良好であったものの、密着性が劣った。これは有機溶媒の含有量が多くなったことで、上記表面処理液の安定性が低下したためと推測される。 In Comparative Examples 11 and 12, the content of the organic solvent was higher than the upper limit of the range, and although the wettability of the surface treatment liquid to the metal material was good, the adhesion was poor. It is presumed that this is because the stability of the surface treatment liquid was lowered due to the increase in the content of the organic solvent.
比較例13~15では、有機溶媒および粘度が範囲内であるが、塗布性および密着性が劣る結果となった。これは塗布性および密着性を向上する効果があるリン酸化合物および密着性助剤のいずれか、または両方が含有されていなかったためである。 In Comparative Examples 13 to 15, although the organic solvent and viscosity were within the ranges, the results were poor in coatability and adhesion. This is because neither the phosphoric acid compound nor the adhesion aid, or both, which are effective in improving coatability and adhesion, were contained.
本発明の表面処理液は、持ち運び可能な処理液付与具にも好適な粘度を有し、前処理なしで油面金属素形材および難接着金属素形材への密着性に優れるため、例えば、各種電子機器、家庭用電化製品、医療機器、自動車車体、車両搭載用品および建築資材などに好適に用いられる。 The surface treatment liquid of the present invention has a viscosity suitable for a portable treatment liquid applicator, and has excellent adhesion to oil surface metal materials and difficult-to-adhere metal materials without pretreatment. , various electronic devices, household electrical appliances, medical devices, automobile bodies, vehicle-mounted goods, construction materials, and the like.
100a、100b 処理液付与具
110a、110b 容器
112a、112b 収容部
114a、114b 付与部
115a ノズル
116a 弁
117a ノズルヘッド
120a、120b 表面処理液
100a, 100b treatment
Claims (8)
固形分の全量に対する含有量がP原子換算で0.05質量%以上3.0質量%未満となる量のリン酸化合物と、
Ti、Zr、VおよびMoからなる群から選択される金属の酸化物、水酸化物またはフッ化物である密着性助剤と、
前記表面処理液の全質量に対して5質量%以上35質量%以下の量で含有される有機溶媒と、
樹脂のエマルジョンと、
を含み(水溶性有機樹脂及び/又は水分散性有機樹脂の含有量が全固形分中0~15mass%であるものを除く)、
粘度が2mPa・s以上50mPa・s以下である、
金属素形材用の表面処理液。 For forming a metal material for forming on the surface of the one metal material a surface-treated layer capable of being in contact with and bonding the molded article of the resin composition to the one metal material. A surface treatment liquid of
a phosphoric acid compound in an amount such that the content relative to the total solid content is 0.05% by mass or more and less than 3.0% by mass in terms of P atoms ;
an adhesion aid that is an oxide, hydroxide or fluoride of a metal selected from the group consisting of Ti, Zr, V and Mo;
an organic solvent contained in an amount of 5% by mass or more and 35% by mass or less with respect to the total mass of the surface treatment liquid;
a resin emulsion;
(excluding those in which the water-soluble organic resin and/or water-dispersible organic resin content is 0 to 15% by mass in the total solid content),
Viscosity is 2 mPa s or more and 50 mPa s or less,
Surface treatment liquid for metal materials.
前記一の金属素形材に対し、前記表面処理層に接するように樹脂組成物の成形体を配置する工程と、
前記表面処理層と前記樹脂組成物の成形体との接触部を加熱する工程と、
を有する、複合体の製造方法。 A step of applying the surface treatment liquid according to any one of claims 1 to 3 to the surface of one metal material and drying it to form a surface treatment layer;
A step of disposing a molded body of the resin composition so as to be in contact with the surface treatment layer on the one metal preform;
a step of heating a contact portion between the surface treatment layer and the molded body of the resin composition;
A method for producing a composite.
前記表面処理層が形成された上記一の金属素形材を射出成型金型に挿入する工程と、
前記一の金属素形材が挿入された前記射出成型金型の内部に溶融した熱可塑性樹脂組成物を射出する工程と、
を有する、複合体の製造方法。 A step of applying the surface treatment liquid according to any one of claims 1 to 3 to the surface of one metal material and drying it to form a surface treatment layer;
a step of inserting the one metal material on which the surface treatment layer is formed into an injection mold;
a step of injecting a molten thermoplastic resin composition into the injection mold into which the one metal material is inserted;
A method for producing a composite.
前記容器の内部に収容された請求項1~3のいずれか1項に記載の金属素形材用の表面処理液と、
を有し、
前記容器は、
前記金属素形材用の表面処理液を収容する収容部と、
前記収容部に収容された前記表面処理液を前記金属素形材に付与するための付与部と、
を有する、処理液付与具。 a container;
a surface treatment liquid for metal forming materials according to any one of claims 1 to 3, which is contained in the container;
has
The container is
a storage unit that stores a surface treatment liquid for the metal material;
an application unit for applying the surface treatment liquid stored in the storage unit to the metal material;
A treatment liquid applicator.
請求項6に記載の処理液付与具。 The application unit applies the surface treatment liquid to the metal material by spraying or ejecting the surface treatment liquid from a nozzle head.
The treatment liquid applicator according to claim 6.
請求項6に記載の処理液付与具。 The applying unit applies the surface treatment liquid to the metal material by passing the surface treatment liquid through an assembly of fibers in contact with the metal material.
The treatment liquid applicator according to claim 6.
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