JPH0372561A - 充填用表面処理金属材料およびこの金属材料を用いた高比重樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、充填用表面処理金属材料および高比重樹脂組
成物に係り、特に、剪断破壊強さおよび耐衝撃性に優れ
た質量体の製造に好適な充填用表面処理金属材料および
高比重樹脂組成物に関する。

［従来の技術］ 各種部材の重量あるいは重心を調整するための一手段と
して、従来より、比重が概ね２以上である金属や金属−
樹脂複合材料等からなる質量体が利用されている。中で
も金属−樹脂複合材料は、金属に比べて設計自由度が高
く、質量体の製造工程および質量体を内包する部材の製
造工程の簡略化や部品点数の削減が可能であるという利
点を有するため、質量体の材料として広く利用されてい
る。

このような金属−樹脂複合材料からなる質量体は、一般
に接着剤により他の部材に固着されるため、他の部材と
質量体との間、特にゴルフクラブヘッドのように耐衝撃
性が要求される他の部材とその質量体との間には、衝撃
により他の部材と質量体とが剥離しないように、高い接
合強さが要求される。また同時に、衝撃により破損しな
いように、質量体は耐衝撃性に優れていることが要求さ
れる。

従来より、金属−樹脂複合材料からなる質量体としては
、ポリアミド系樹脂に鉄、酸化鉛等の金属の粉末を分散
させてなる高比重樹脂組成物が用いられている。そして
、ポリアミド系樹脂に分散させる鉄、酸化鉛等の金属の
粉末の表面は、防錆、成形時の流動性の確保および成形
品の強度保持等を目的として、シラン系カップリング剤
により表面処理が施されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の高比重樹脂組成物からなる質量体
では、接着剤により他の部材に接合させた後にこの質量
体に大きな外部応力が加わると、質量体自身の剪断破壊
強さが低いために質量体の接合面の表層で破壊が生じて
しまう。このため、他の部材との接合強さについては、
比較的高い接合強さが得られる鉄粉を用いた質量体でも
５０〜８０ｋｇ／ｃｄ　（ただし圧縮剪断接着強さの値
、接合表面無処理）に止まっており、他の部材との接合
強さを向上させるためには、質量体の接合表面に細心の
サンディングを施さなければならない等、接合作業が煩
雑になるという問題があった。

また質量体の耐衝撃性については、鉄粉を用いた質量体
では２０　ｋｇ−ｃｍ／ｃＪ以上［ただしシャルピー衝
撃強度（ノツチなし）の値］という優れた特性も得られ
ているが、比重を大きくするために金属粉として酸化鉛
粉を用いた場合には８〜１４ｋｇ−ｃｍ／ｃＪ　（同上
）に止まっており、ゴルフクラブヘッドのような耐衝撃
性が要求される部材の質量体としては不十分であるとい
う問題があった。

したがって本発明の目的は、剪断破壊強さおよび耐衝撃
性に優れ、かつ簡易な接合作業によっても他の部材と高
い接合強さの下に接合させることができる金属−樹脂複
合材料（特に質量体）の製造に好適な充填用表面処理金
属材料および高比重樹脂組成物を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、本
発明の充填用表面処理金属材料は、金属単体、金属酸化
物および合金からなる群より選択される少なくとも１種
の金属材料の表面を、アルコール可溶性共重合ナイロン
により表面処理してなることを特徴とするものである。

また本発明の高比重樹脂組成物は、上記充填用表面処理
金属材料と、ポリアミド系樹脂とを含み、前記充填用表
面処理金属材料と前記ポリアミド系樹脂との総量に対す
る前記充填用表面処理金属材料の配合割合が２０〜６０
ｖｏｌ．％であることを特徴とするものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

先ず、本発明の充填用表面処理金属材料について説明す
ると、この充填用表面処理金属材料は、前述したように
、アルコール可溶性共重合ナイロンにより表面処理され
てなる。

本発明で用いられるアルコール可溶性共重合ナイロンは
、一般的にはポリアミド系接着剤として用いられている
ものであり、ε−カプロラクタムを主体としてこれにヘ
キサメチレンジアンモニウムアジペート、ヘキサメチレ
ンジアンモニウムセバケート、１１−アミノウンデカン
酸、ラウリンラクタムまたはへキサメチレンジアミンと
ドデカンジオン酸との塩等の１種以上の成分を共重合さ
せたポリアミド共重合体である。

このアルコール可溶性共重合ナイロンとしては、ｒＡＱ
−ナイロン」　（東し■製）や「ダイアミド」（ダイセ
ルヒュルス■製）等の商品名で市販されている各種グレ
ードのうち、ｒＡＱ−ナイロン」のＰ−７０やＰ−５０
のような軟質、高伸度タイプのものを用いるのが好まし
い。

アルコール可溶性共重合ナイロンにより表面処理する金
属材料としては、Ｆｅ（鉄）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（ス
ズ）、Ｐｂ（鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｗ（タングステン）、
Ｍｏ（モリブデン）等の金属の単体、酸化物または合金
を用いることができる。金属材料の形状は特に限定され
るものではないが、質量体の原料として利用する場合に
は、粉末（以下、金属粉末材料という）とすることが好
ましい。

このときの金属粉末材料の種類は、比重、経済性等を勘
案して適宜選択可能であるが、経済性から考慮するとＰ
ｂＯ（酸化鉛）粉が最も好ましい。

また、比重を４．０程度までとするならば、Ｆｅ粉も好
ましい。また金属粉末材料の粒径は０．　１〜３００μ
ｍであることが好ましく、特に０．１〜７５μｍである
ことが好ましい。金属粉末材料の粒径が０．　１μｍよ
り小さいと、得られた充填用表面処理金属材料を含む高
比重樹脂組成物から質量体等の成形品を得る際の成形流
動性が低下するため、実用上好ましくない。また３００
μｍを超えると、得られた充填用表面処理金属材料を含
む高比重樹脂組成物からなる質量体等の成形品の衝撃強
度の低下をまね（とともに、成形品を得る際に成形機を
傷つけるため、実用上好ましくない。

上記金属材料の表面のアルコール可溶性共重合ナイロン
による表面処理は、水、メチルアルコール、エチルアル
コール、メタノール−水混合液、メタノール−トルエン
混合液、メタノール−トリクレン混合液等を溶媒として
アルコール可溶性共重合ナイロンの溶液を得、この溶液
に常温下または加熱下で金属材料を浸漬した後、溶媒を
除去して金属材料を乾燥させる湿式法により行うことが
できる。またヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等
を用いた乾式の混合法により行ってもよい。

このときのアルコール可溶性共重合ナイロンの使用量は
、金属材料に対して１．０〜４．０重量部とすることが
好ましく、特に２．０〜３．０重量部とすることが好ま
しい。アルコール可溶性共重合ナイロンの使用量が１．
０重量部未満であると、得られた充填用表面処理金属材
料を含む高比重樹脂組成物からなる質量体等の成形品の
剪断破壊強さが不十分となり、簡易な接合作業により他
の部材と高い接合強さの下に接合させることができなく
なるため、実用上好ましくない。また４゜０重量部を超
えると、得られた充填用表面処理金属材料を含む高比重
樹脂組成物からなる質量体等の成形品の剪断破壊強さが
不十分となり、簡易な接合作業により他の部材と高い接
合強さの下に接合させることができなくなるとともに、
表面処理した金属材料の比重が低下し過ぎてしまうため
、実用上好ましくない。

このようにして、金属材料の表面処理をアルコール可溶
性共重合ナイロンを用いて行うことにより、剪断破壊強
さおよび耐衝撃性に優れ、かつ簡易な接合作業によって
も他の部材と高い接合強さの下に接合させることができ
る金属−樹脂複合材料（特に質量体）の製造に好適な充
填用表面処理金属材料を得ることができる。

次に、本発明の高比重樹脂組成物について説明すると、
この高比重樹脂組成物は、上述の充填用表面処理金属材
料と、ポリアミド系樹脂とを必須成分として含む。

本発明の高比重樹脂組成物を質量体として利用する場合
には、前記充填用表面処理金属材料は、前述したように
、粉末状のものを用いるのが好ましい。

本発明の高比重樹脂組成物において用いられるポリアミ
ド系樹脂としては、ナイロン６樹脂、ナイロン６−ＡＢ
Ｓアロイ樹脂、ナイロン６−ポリフエニレンオキジド（
Ｐ　Ｐ　Ｏ）アロイ樹脂等を挙げることができる。これ
らの樹脂は単独で用いてもよいし、複数種からなる混合
物として用いてもよい。

本発明の高比重樹脂組成物においては、前記充填用表面
処理金属材料と前記ポリアミド系樹脂との総量に対する
前記充填用表面処理金属材料の配合割合が２０〜６０ｖ
ｏｌ．％に限定される。その理由は、充填用表面処理金
属材料の配合割合が２０ｖｏｌ．％未満であると、得ら
れた高比重樹脂組成物からなる質量体等の成形品の剪断
破壊強さが不十分となり、簡易な接合作業により他の部
材と高い接合強さの下に接合させることができなくなる
からである。また６０ｖｏｌ．％を超えると、得られた
高比重樹脂組成物を原料として質量体等の成形品を得る
際に十分な成形流動性を得ることが困難となるからであ
る。充填用表面処理金属材料の配合割合を２０〜６０ｖ
ｏｌ．％に限定することにより、ポリアミド系樹脂の配
合割合は８０〜４Ｑｖｏｌ．％になる。

また本発明の高比重樹脂組成物においては、充填用表面
処理金属材料およびポリアミド系樹脂の他に、必要に応
じて流動パラフィン、天然パラフィン、ワックス等の炭
化水素系滑剤や、高級脂肪酸、脂肪酸アミド等の脂肪酸
系滑剤、脂肪酸の低級アルコール、ポリグリコール等の
アルコール系滑剤、ステアリン酸カルシウム、ステアリ
ン酸バリウム等の金属石鹸、シリコンオイルあるいは変
性シリコン等の滑剤を含有させてもよい。

なお滑剤を用いる場合には、充填用表面処理金属材料と
ポリアミド系樹脂との総量に対する滑剤の配合割合を５
ｖｏｌ．％以下とすることが好ましい。

滑剤の配合割合が５ｖｏｌ．％を超えると、得られた高
比重樹脂組成物からなる質量体等の成形品の剪断破壊強
さが不十分となり、簡易な接合作業により他の部材と高
い接合強さの下に接合させることができなくなるため、
実用上好ましくない。

本発明の高比重樹脂組成物からなる質量体等の成形品は
、前述した充填用表面処理金属材料、ポリアミド系樹脂
および必要に応じて滑剤を配合した混合物を、押出し法
、加圧ニーダ−法等の従来公知の方法により混練造粒し
、押出し成形性、射出成形法、圧縮成形法、ロール成形
性等の従来公知の方法で成形加工することにより得られ
る。

このようにして得られる高比重樹脂組成物からなる質量
体等の成形品を、他の部材と接合させるにあたっては、
−液性エポキシ樹脂、二液性エポキシ樹脂、フェノール
樹脂等の従来公知の接着剤を用いることができる。この
とき、成形品の接合表面にサンディング等の処理を施す
ことなく、他の部材と成形品とをそのまま接着剤により
接合させた場合でも、他の部材と成形品とを高い接合強
さの下に接合させることができる。

なお、他の部材の材質は特に限定されるものではなく、
炭素繊維強化樹脂等の複合材料であっても、また鉄等の
金属であってもよい。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ アルコール可溶性共重合ナイロンとして東し■製のｒＡ
Ｑ−ナイロン　Ｐ−７０Ｊ　　（商品名）を用い、この
アルコール可溶性共重合ナイロン２重量部を２０重量部
のメタノールに溶解させて得た溶液に、最大粒径が２０
μｍの酸化鉛粉（商品名：リサージ１号黄口、日本化学
工業■製）１００重量部を常温下で浸漬した後、メタノ
ールを除去して、比重が８．２３の充填用表面処理酸化
鉛粉を得た。

実施例２ アルコール可溶性共重合ナイロンの使用量を２゜５重量
部とした以外は実施例１と同様にして、比重が７．７０
の充填用表面処理酸化鉛粉を得た。

実施例３ アルコール可溶性共重合ナイロンの使用量を４゜０重量
部とした以外は実施例１と同様にして、比重が７．３３
の充填用表面処理酸化鉛粉を得た。

実施例４ 酸化鉛粉に代えて最大粒径が７５μｍ以下のアトマイズ
鉄粉（商品名：アトノル３００Ｍ−２００、■神戸製鋼
新製）を用い、アルコール可溶性共重合ナイロンの使用
量を２．６重量部とした以外は実施例１と同様にして、
比重が７．２７の充填用表面処理鉄粉を得た。

実施例５ 充填用表面処理金属材料として実施例１で得られた充填
用表面処理酸化鉛粉を用い、ポリアミド系樹脂としてナ
イロン６樹脂（商品名：ＵＢＥナイロン１０１１Ｆ１宇
部興産■製）とナイロン６−ＡＢＳアロイ樹脂（商品名
：トヨラック５Ｘ−０１、東し■製）とを用いて、充填
用表面処理酸化鉛粉とポリアミド系樹脂との総量に対す
る充填用表面処理酸化鉛粉の配合割合が５５．６ｖｏｌ
．％、ナイロン６樹脂の配合割合が４２．　１ｖｏｌ．
％、ナイロン６−ＡＢＳアロイ樹脂の配合割合が２．３
ｖｏｌ．％となるようにそれぞれを配合して、高比重樹
脂組成物を得た。

この後、得られた高比重樹脂組成物を一軸混練押出機に
より２２０〜２３０℃で混練造粒して、密度が５．０８
の高比重樹脂組成物のペレットを得た。

実施例６ 充填用表面処理金属材料として実施例１で得られた充填
用表面処理酸化鉛粉を用い、°ポリアミド系樹脂として
ナイロン６樹脂（商品名：ＵＢＥナイロンｌ０ＩＩＦ、
宇部興産■製）とナイロン６−ｐｐｏアロイ樹脂（商品
名：　ＰＰＡ２６３、東し■製）とを用いて、充填用表
面処理酸化鉛粉とポリアミド系樹脂との総量に対する充
填用表面処理酸化鉛粉の配合割合が５５．　７ｖｏｌ．
％、ナイロン６樹脂の配合割合が４２．０ｖｏｌ．％、
ナイロン６−ＰＰＯアロイ樹脂の配合割合が２．　３ｖ
ｏｌ．％となるようにそれぞれを配合して、高比重樹脂
組成物を得た。

この後、得られた高比重樹脂組成物を実施例５と同様に
して混練造粒して、密度が５．０９の高比重樹脂組成物
のペレットを得た。

実施例７ 充填用表面処理金属材料として実施例１で得られた充填
用表面処理酸化鉛粉を用い、ポリアミド系樹脂としてナ
イロン６樹脂（商品名：　ＵＢＥナイロンｌ０ＩＩＦ、
宇部興産■製）を用いて、充填用表面処理酸化鉛粉とポ
リアミド系樹脂との総量に対する充填用表面処理酸化鉛
粉の配合割合が５６、８ｖｏｌ．％、ナイロン６樹脂の
配合割合が４３、　２ＶＯ１，％となるようにそれぞれ
を配合して、高比重樹脂組成物を得た。

この後、得られた高比重樹脂組成物を実施例５と同様に
して混練造粒して、密度が５．１７の高比重樹脂組成物
のペレットを得た。

実施例８ 充填用表面処理金属材料として実施例２で得られた充填
用表面処理酸化鉛粉を用い、ポリアミド系樹脂としてナ
イロン６−ＡＢＳアロイ樹脂（商品名：トヨラック５Ｘ
−０１、東し■製）を用いて、充填用表面処理酸化鉛粉
とポリアミド系樹脂との総量に対する充填用表面処理酸
化鉛粉の配合割合が３０．０ｖｏｌ．％、ナイロン６−
ＡＢＳアロイ樹脂の配合割合が７０．　０ｖｏｌ．％と
なるようにそれぞれを配合して、高比重樹脂組成物を得
た。

この後、得られた高比重樹脂組成物を実施例４と同様に
して混練造粒して、密度が３．０６の高比重樹脂組成物
のペレットを得た。

実施例９ 充填用表面処理金属材料として実施例３で得られた充填
用表面処理酸化鉛粉を用い、ポリアミド系樹脂としてナ
イロン６樹脂（商品名：ＵＢＥナイロン１０１１Ｆ１宇
部興産■製）とナイロン６−ＡＢＳアロイ樹脂（商品名
：トヨラック５Ｘ−０１、東し■製）とを用いて、充填
用表面処理酸化鉛粉とポリアミド系樹脂との総量に対す
る充填用表面処理酸化鉛粉の配合割合が５９．０ｖｏｌ
．％、ナイロン６樹脂の配合割合が３８．　７ｖｏｌ．
％、ナイロン６−ＡＢＳアロイ樹脂の配合割合が２．３
ｖｏ１１％となるようにそれぞれを配合して、高比重樹
脂組成物を得た。

この後、得られた高比重樹脂組成物を実施例５と同様に
混練造粒して、比重が４．７９の高比重樹脂組成物のペ
レットを得た。

実施例１０ 充填用表面処理金属材料として実施例４で得られた充填
用表面処理鉄粉を用い、ポリアミド系樹脂としてナイロ
ン６樹脂（商品名：ＵＢＥナイロンｌ０ＩＩＦ、宇部興
産側製）を用いて、充填用表面処理鉄粉とポリアミド系
樹脂との総量に対する充填用表面処理鉄粉の配合割合が
４５．　７ｖｏｌ。

％、ナイロン６樹脂の配合割合が５４．　３ｖｏｌ．％
となるようにそれぞれを配合し、さらに脂肪酸アミド系
滑剤（商品名：スリパックスＬ、日本化成■製）を、充
填用表面処理鉄粉とナイロン６樹脂との総量に対して３
．４ｖｏｌ．％添加して、高比重樹脂組成物を得た。

この後、得られた高比重樹脂組成物を実施例５と同様に
して混練造粒して、密度が３．９４の高比重樹脂組成物
のペレットを得た。

比較例 まず、金属材料として実施例１で用いた酸化鉛粉と同じ
酸化鉛粉を用い、この酸化鉛粉の表面をシラン系カップ
リング剤であるγ−ウレイドプロピルトリエトキシシラ
ン（商品名：Ａ−１１６０、日本ユニカー棟製）を用い
て常法により表面処理して、充填用表面処理酸化鉛粉を
得た。

次いで、この充填用表面処理酸化鉛粉とポリアミド系樹
脂としてナイロン６樹脂（商品名：ＵＢＥナイロン１０
１１Ｆ１宇部興産■製）とを用い、充填用表面処理酸化
鉛粉とポリアミド系樹脂との総量に対する充填用表面処
理酸化鉛粉の配合割合が４８．　３ｖｏｌ．％、ナイロ
ン６樹脂の配合割合が５１、　７ｖｏｌ．％となるよう
にそれぞれを配合して、高比重樹脂組成物を得た。

この後、得られた高比重樹脂組成物を実施例５と同様に
して混練造粒して、密度が５．０２の高比重樹脂組成物
のペレットを得た。

接合強さおよび耐衝撃性の評価試験 実施例５〜１０および比較例で得られた各ペレトを射出
成形により加工して、大きさが４０×４０×５１１ＩＩ
ｍである接合強さ試験用成形品と、大きさが１２０Ｘ１
５Ｘ３．２ｍｍである衝撃試験用成形品とをそれぞれ作
製し、下記の要領で接合強さおよび耐衝撃性の評価試験
を行った。

・接合強さの評価試験 カーボンクロス強化エポキシ樹脂積層板と接合強さ試験
用成形品とをそれぞれ２５×３Ｏ×５Ｉｌｆｆｌの大き
さに切り出して、−液性エポキシ樹脂（商品名：アラル
ダイトＸＤ９１１、チバガイキー社製）を接着剤として
用いて両者をそのまま接合させ、ＪＩＳ　　Ｋ６８５２
の方法に基づいて圧縮剪断接着強さを測定することによ
り行った。

・耐衝撃性の評価試験 衝撃試験用成形品を１２０ｘｌＯｘ３．２關の大きさに
切り出し、ＪＩＳ　　Ｋ７１１１の方法に基づいてシャ
ルピー衝撃強度（ノツチなし）を測定することにより行
った。

各評価試験の結果を、表−１に示す。

（以下余白） 表−１から明らかなように、充填用表面処理金属材料と
して実施例１〜４で得られた充填用表面処理金属材料を
用いた実施例５〜１０の高比重樹脂組成物からなる成形
品は、シラン系カップリング剤により表面処理を施した
従来の充填用表面処理金属材料を用いた比較例の高比重
樹脂組成物からなる成形品よりも、剪断破壊強さおよび
耐衝撃性に優れており、他の部材と成形品とを接着剤を
用いてそのまま接合させるという簡易な接合作業によっ
ても、他の部材と高い接合強さの下に接合させることが
できることが確認された。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の充填用表面処理金属材料
および本発明の高比重樹脂組成物を用いることにより、
剪断破壊強さおよび耐衝撃性に優れ、かつ簡易な接合作
業によっても他の部材と高い接合強さの下に接合させる
ことが可能な金属−樹脂複合材料を得ることができる。

したがって、本発明の高比重樹脂組成物を、ゴルフクラ
ブヘッドのような耐衝撃性が要求される部材の質量体と
して利用した場合には、このような部材の信頼性を容易
に向上させることが可能となる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属単体、金属酸化物および合金からなる群より
   選択される少なくとも１種の金属材料の表面を、アルコ
   ール可溶性共重合ナイロンにより表面処理してなること
   を特徴とする充填用表面処理金属材料。
2. （２）請求項（１）記載の充填用表面処理金属材料と、
   ポリアミド系樹脂とを含み、前記充填用表面処理金属材
   料と前記ポリアミド系樹脂との総量に対する前記充填用
   表面処理金属材料の配合割合が２０〜６０ｖｏｌ．％で
   あることを特徴とする高比重樹脂組成物。