JPH0592512A

JPH0592512A - 金属−樹脂複合材料

Info

Publication number: JPH0592512A
Application number: JP25510691A
Authority: JP
Inventors: Junzo Ota; 順造太田; Shigeru Ogasawara; 茂小笠原; Mikitoshi Suematsu; 幹敏末松; Yasuo Iketani; 保男池谷
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1991-10-02
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1993-04-16
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: JP3027035B2

Abstract

(57)【要約】【目的】金属材料と塩化ビニル系樹脂成形体とからな
る複合材料であって、水と接して使用し、加熱と冷却の
繰り返しを受けたり、金属と樹脂成形体との間に温度差
は生じるような条件下に置かれても、ブリスターの発生
や成長を抑制することができる複合材料を提供する。【構成】金属材料と塩化ビニル系樹脂成形体とが、変
性シリコン樹脂とエポキシ樹脂との混合物からなる接着
剤を介して積層された複合材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属材料と塩化ビニル
系樹脂成形体との複合材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、金属製の貯水・貯蔵タンクや
給湯・排水パイプ類は、温水や酸、アルカリ水溶液など
と直接接触することにより、金属表面に腐食が起こるた
め、金属材料の表面に、塩化ビニル樹脂製の板やパイプ
などの成形体を接着剤で積層した複合材料が、広く用い
られている。

【０００３】しかしながら、上記複合材料が、樹脂成形
体側に水と接触した状態で、加熱と冷却の繰返しを受け
たり、積層した金属材料と樹脂成形体側との間に温度差
が生じるような条件下に置かれた場合は、樹脂成形体側
に接触している水分が、樹脂層および接着剤層を透過し
て金属と接着剤の界面に到達する。

【０００４】このようにして、界面に水分が到達するこ
とによって、接着剤層と金属との間に剥離が起こり、更
に継続して水分が補給されることにより、樹脂成形体に
ブリスター（水膨れ）が発生するようになる。〔日本接
着学会誌、Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．４（１９９０）参照〕特に、金属管の内面に塩化ビニル管がライニングされた
複合材料に、このようなブリスターが一旦発生すると、
急速に成長して大きくなり、ついには、管を閉塞してし
まい、大きな事故につながることがある。

【０００５】このようなブリスターの発生は、金属材料
と樹脂成形体との間に使用される接着剤の耐水性のみな
らず接着強度に関係があり、優れた接着強度を有する接
着剤では起こり難いことが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みてなされたものであり、樹脂成形体側が水と接し、
加熱と冷却の繰返しを受けたり、金属側と樹脂成形体と
の間に温度差が生じるような条件下で使用しても、ブリ
スターの発生や成長を抑制することができ、長期間の使
用に耐える樹脂−金属複合材料の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の金属−樹脂複合
材料は、金属材料と塩化ビニル系樹脂成形体とが、分子
中に少なくとも１つの加水分解性ケイ素及び／又はシラ
ノール基を含有し、主鎖が本質的に−Ｒ−Ｏ−（Ｒは２
価のアルキレン基を表わす）で示される繰返し単位から
構成される変性シリコン樹脂と、エポキシ樹脂との混合
物からなる接着剤を介して、積層されていることを特徴
とし、そのことにより上記目的が達成される。

【０００８】以下に本発明を詳細に説明する。本発明に
使用される金属材料としては、軟鋼、半硬鋼、硬鋼、ス
テンレス鋼、アルミ等の板、パイプ、波板などが挙げら
れる。

【０００９】塩化ビニル系樹脂としては、塩化ビニル単
独重合体、または塩化ビニル単独重合体と塩素化塩化ビ
ニル単独重合体との混合物、塩化ビニル単独重合体と塩
化ビニル共重合体（酢酸ビニル−塩化ビニル、塩化ビニ
ル−塩化ビニリデン、酢酸ビニル−塩化ビニル−無水マ
レイン酸など）の混合物などが好適に使用される。

【００１０】塩化ビニル単独重合体の重量平均重合度
は、４００〜１６００の範囲が好適であり、塩素化塩化
ビニル単独重合体の重量平均重合度は、４００〜１００
０の範囲が好適である。

【００１１】上記塩化ビニル系樹脂に、例えば、改質剤
（ポリメチルメタクリレート、ポリブタジエンなど）、
補強材（ガラス繊維、カーボンブラック、ホワイトカー
ボンなど）、増量剤（炭酸カルシウム、タルクなど）、
安定剤（フェノール系、すず系など）、顔料、染料など
が添加されてもよい。

【００１２】また、塩化ビニル系樹脂成形体としては、
例えば、塩化ビニル系樹脂から成形された板、パイプ、
ロッド、波板などが挙げられる。塩化ビニル系樹脂成形
体の厚さが、厚くなるほど、水分が金属材料と接着剤層
との界面に到達するまでに、時間が長く掛かるので、ブ
リスターの発生を遅らせることができる。

【００１３】通常、塩化ビニル系樹脂成形体の厚さは、
０．３〜２０ｍｍのものが使用される。本発明で使用さ
れる接着剤は、主成分が、変性シリコン樹脂と、エポキ
シ樹脂からなっている。

【００１４】変性シリコン樹脂は、分子中に、少なくと
も１つの加水分解性ケイ素及び／又はシラノール基を含
有し、主鎖が本質的に−Ｒ−Ｏ−（Ｒは２価のアルキレ
ン基を表わす）で示される繰返し単位から構成されるポ
リエーテルであって、その分子量は５００〜１５０００
の範囲が好適である。

【００１５】このような変性シリコン樹脂としては、例
えば、サイリル５Ｂ２５（鐘淵化学）が市販されてい
る。変性シリコン樹脂は水分と反応して硬化するが、加
水分解性ケイ素及びシラノール基と水分との反応を促進
するために、反応促進剤が添加されてもよい。

【００１６】反応促進剤としては、例えば、ジブチル錫
オキサイド、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫フタ
レート、ジブチル錫ジクロライドなどの有機錫塩が好適
に使用される。

【００１７】また、エポキシ樹脂としては、ビスフェノ
ール型のものが好適であって、その硬化剤としては、例
えば、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールおよ
びその有機酸塩、ジメチルベンジルアミン、１，８−ジ
アザビシクロ（５，４，０）ウンデカン、トリエチレン
ジアミンなどの３級アミンが好適に使用される。

【００１８】ここで、主成分と硬化剤の混合比率は、使
用条件によって適宜決定される。また、上記変性シリコ
ン樹脂およびエポキシ樹脂に、必要に応じて、フェノー
ル樹脂、硫黄、シランッカップリング剤、チタンカップ
リング剤などの接着性付与剤、炭酸カルシウム、炭酸マ
グネシウム、タルク、酸化チタンなどの充填剤が添加さ
れてもよい。

【００１９】上記接着剤の使用に際して、必要に応じ
て、反応促進剤を添加した変性シリコン樹脂と、エポキ
シ樹脂に硬化剤を添加したものとをよく混合した後、こ
れを混合した接着剤を被着面へ塗布する。

【００２０】接着剤を被着面へ塗布するには、任意の方
法が採用されてよく、例えば、刷毛塗り、浸漬、スプレ
ー、ロールコーターなどが使用可能である。接着剤の塗
布厚さは、通常、１０〜１０００μｍの範囲が好まし
い。

【００２１】また、金属材料の表面には、通常接着性を
改善するために、接着剤の塗布に先立って、サンドブラ
スト、アルカリ洗浄、酸洗などの前処理が施される。同
様にして、塩化ビニル樹脂成形体の表面には、サンドペ
ーパー研磨、アセトンなどの有機溶剤による前処理が施
される。

【００２２】

【作用】本発明の金属−樹脂複合材料において、上記の
通りの変性シリコン樹脂とエポキシ樹脂からなる接着剤
を使用することにより、優れた接着強度を示すここと相
まって、樹脂側から浸透した水分が変性シリコン樹脂内
で、微小な単位として捕捉されて、接着剤層と金属の界
面への到達が遅らされるので、樹脂側から浸透した水分
によって、接着剤層と金属の界面の剥離が起こり難く、
ブリスターの発生や成長が阻止されることになる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の実施例につき説明する。（実施例１）１）接着剤の調製変性シリコン樹脂（鐘淵化学製「サイリル５Ｂ２５」）
１００重量部に、反応促進剤としてジブチル錫ジラウレ
ート（三共有機合成製「ＳＡＴＮＮ−ＳＢ６５」）１重
量部および炭酸カルシウム６０重量部（白石カルシウム
製「ホワイトンＳＢ」）を添加して組成物（Ａ）を調製
した。

【００２４】別途、エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ
製「エピコート８２８」）２０重量部に、硬化剤として
２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノー
ル（和光純薬製「ＳＡＴＮＮ−ＳＢ６５」）２重量部を
添加して組成物（Ｂ）を調製した。

【００２５】上記組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）を混
合して、接着剤を調製した。２）試験用複合材料の作製金属材料として、１００ｍｍ角に切断した鋼板（ＪＩＳ
ＳＳ３４Ｐ、３ｍｍ厚）を使用した。

【００２６】接着剤の塗布に先立って、上記鋼板の被着
面をサンドブラスト処理した後、５％ＮａＯＨ水溶液中
に２分間浸漬し、水洗した。次いで、５％硝酸中にを添
加して２分間浸漬した後、水洗し熱風ドライヤーで乾燥
して前処理を行った。

【００２７】別途、塩化ビニル樹脂成形体として、１０
０ｍｍ角に切断した硬質塩化ビニル板（三菱樹脂製、
０．５ｍｍ厚）を使用し、被着面をサンドペーパーで研
磨した後、ＭＥＫとアセトンの等量混合溶剤で表面を洗
浄して前処理を行った。

【００２８】前処理済の鋼板と硬質塩化ビニル板に、上
記１）で調製した接着剤を、塗布厚が１５０〜２００μ
ｍとなるようにドクターブレードで塗布して貼合わせ、
積層体とした後、３０℃の恒温槽内に３０分間放置し
た。次いで、積層体に５ｋｇ／ｃｍ²の均一な荷重をか
け、４０℃の恒温槽内に１０時間放置し、接着剤を硬化
させた後、荷重を除去し、さらに６０℃の恒温槽内で４
８時間硬化させて、試験用複合材料を作製した。３）ブリスター促進試験２）で作製した試験用複合材料を、塩化ビニル板側が７
５℃の温水に、鋼板側が２５℃の水に接するように浸漬
して、ブリスター促進試験を行い、４、１０、１５、３
０日後のブリスター発生状況を観察した。

【００２９】尚、ブリスター発生状況については、発生
した個数、直径、全接着面積に占めるブリスターの面積
（占有率）の各評価項目について観察を行い、その結果
を表２に示した。（実施例２）実施例１の変性シリコン樹脂１００重量部
に、ジブチル錫ジラウレート１重量部と炭酸カルシウム
７５重量部を混合したもの（Ａ）と、エポキシ樹脂５０
重量部に、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチ
ル）フェノール５重量部を添加したもの（Ｂ）を混合し
て接着剤を調製したこと以外は、実施例１と同様にし
て、試験用複合材料を作製し、ブリスター促進試験を行
い、その結果を表２に示した。（実施例３）実施例１の変性シリコン樹脂１００重量部
に、ジブチル錫ジラウレート１重量部と炭酸カルシウム
９０重量部を混合したもの（Ａ）と、エポキシ樹脂８０
重量部に、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチ
ル）フェノール８重量部を添加したもの（Ｂ）を混合し
て接着剤を調製したこと以外は、実施例１と同様にし
て、試験用複合材料を作製し、ブリスター促進試験を行
い、その結果を表２に示した。（比較例１〜２）表１に示す組成の接着剤を使用して、
試験用複合材料を試作し、実施例１と同様にして、ブリ
スター促進試験を行い、その結果を表２に示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】（実施例４〜６）表３に示す接着剤組成に
て、実施例１と同様にして、試験用複合材料を試作した
こと、ならびに、塩化ビニル板側が７５℃の温水に、鋼
板側が５５℃の温水に接するように浸漬してブリスター
促進試験を行ったこと以外は、実施例１と同様にして、
ブリスター促進試験を行い、その結果を表４に示した。（比較例３〜５）表３に示す接着剤組成にて、実施例１
と同様にして試験用複合材料を試作し、実施例４と同様
にして、ブリスター促進試験を行い、その結果を表４に
示した。

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】

【００３５】（実施例７〜９）鋼板の代わりに、アルミ
板（ＪＩＳＨ１４０１、ＡＩＰ０−０、厚さ３ｍｍ）
を使用し、表５に示す接着剤組成にて、試験用複合材料
を試作したこと、ならびに、塩化ビニル板側が７５℃の
温水に、アルミ板側が５５℃の温水に接するように浸漬
してブリスター促進試験を行ったこと以外は、実施例１
と同様にして、ブリスター促進試験を行い、その結果を
表６に示した。（比較例６〜８）表５に示す接着剤組成にて、実施例１
と同様にして試験用複合材料を試作し、実施例７と同様
にして、ブリスター促進試験を行い、その結果を表６に
示した。

【００３６】

【表５】

【００３７】

【表６】

【００３８】

【発明の効果】本発明の金属−樹脂複合材料は、変性シ
リコン樹脂とエポキシ樹脂からなる接着剤を使用して積
層することにより、優れた接着強度を示すとともに、樹
脂側が水もしくは温水と接するような条件や、樹脂側と
金属側との間に温度差が生じるような条件で使用して
も、ブリスターを発生と成長を著しく抑制することがで
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材料と塩化ビニル系樹脂成形体と
が、分子中に少なくとも１つの加水分解性ケイ素及び／
又はシラノール基を含有し、主鎖が本質的に−Ｒ−Ｏ−
（Ｒは２価のアルキレン基を表わす）で示される繰返し
単位から構成される変性シリコン樹脂と、エポキシ樹脂
との混合物からなる接着剤を介して、積層されているこ
とを特徴とする金属−樹脂複合材料。