JPH0771833B2

JPH0771833B2 - 樹脂ラミネ−ト鋼板

Info

Publication number: JPH0771833B2
Application number: JP61200115A
Authority: JP
Inventors: 一成吉沢; 裕吉渡辺; 直樹郡司; 真事樺沢
Original assignee: 日本鋼管株式会社
Priority date: 1986-08-28
Filing date: 1986-08-28
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPS6357226A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、スポット溶接性に優れた樹脂ラミネート鋼板
に関する。

［従来の技術］２枚の鋼板の間に合成樹脂層を配して形成した合成樹脂
ラミネート鋼板は、優れた制振性が評価されて機械ある
いは建築などの分野へと利用範囲を拡大しつつある。

ところが、このような構成から成る制振鋼板はその中間
層となっている部分が合成樹脂であり、本質的に非導電
性であることから、バイパス回路を設けるなどの工夫を
しない限りスポット溶接を行うことができず、このこと
から利用場面に不可避的な制限が加えられているもので
あった。

このような欠点を解消するため、最近では中間層を形成
する合成樹脂中にカーボン粉や金属粉などの導電性粒子
を混練したものを使用してスポット溶接を可能にした技
術が開発され、特開昭57-146649号、特開昭57-51453号
として発表されている。

［発明が解決しようとする問題点］ところが、このような従来の改良技術にも解決しなけれ
ばならない問題が種々存在するものであった。

具体的には、例えば、導電性を付与するためにカーボン
を混入しても、カーボン自体が本来高い導電性を有して
おらず、従って、必要な導電性を期待しようとするとき
には、その混入量を合成樹脂に対して10〜50重量％程度
の量を配合しなければならず、その場合は、中間の合成
樹脂層と鋼板との密着性を低下させるという別の問題を
惹起するものであった。

これとは別に、カーボン自体の導電性が必ずしも充分で
ないことから、スポット溶接性も通常の鋼板に比較して
劣っており、また、本質的に密着性が低下しているため
に、合成樹脂ラミネート鋼板のプレス加工の際には、支
障がありその実用性に問題を有するものであった。

一方では、導電性の高い金属粉を添加する例もあるが、
その添加量が多いため、制振性が低下するばかりでな
く、密着力の確保が困難であり、自動車などの深絞り加
工に耐え得る密着力を保持するのは困難であった。

一般に密着性は、剥離密着力、剪断密着力で評価されて
いる。近年では自動車部品のような過酷な絞り加工がな
されるものにも用途が拡大され、このような場合にはよ
り優れた密着性、特に、優れた剪断密着性が要求され、
その値は例えば80kgf/cm²以上が望ましいとされてい
る。

［問題点を解決するための手段］このような周囲の状況のなかにあって、合成樹脂中に高
い導電性を有する金属粉を配合することが有効であるこ
とを知見した。この知見に基づいて更に種々検討を行っ
た結果、合成樹脂層の厚さとその中に配合する導電性金
属粒の粒径の相対的な関係が、スポット溶接性と密着性
のバランスをとる上で重要であることを見出した。

即ち、合成樹脂層の厚さｄに対して粒径の小さな金属粉
では仮に圧着時に高圧下をかけて樹脂層の厚さを薄くし
ても良好なスポット溶接性が得られず、また、逆に極端
に大きな金属粉、或いは硬い金属粉では、圧着時に樹脂
層厚さまで圧潰されにくく、結果として気泡が混入した
り、鋼板と樹脂層との接着部が減少したりするために密
着力が低下することを見出したことに基づくものであ
る。

本発明は、導電性の金属粉を混入させた合成樹脂層を鋼
板間に配して構成された樹脂ラミネート鋼板であって、
前記金属粉は硬度が前記鋼板の硬度よりも低いものであ
り、前記金属粉の混入量が合成樹脂に対して２〜10重量
％の範囲であり、前記金属粉の一部が前記鋼板間の張り
合せ加圧によって押潰されている樹脂ラミネート鋼板、
或いは更に、前述の合成樹脂層と鋼板との密着強度を高
めるために、前記構成に加えて合成樹脂層と鋼板との間
に接着樹脂層を介して鋼板間に合成樹脂層を配した樹脂
ラミネート鋼板を提供するものである。

［構成と作用］本発明では、合成樹脂を使用するが、この合成樹脂とし
ては、酸および酸無水物、シランカップリング剤などに
より変形した熱可塑性樹脂またはエポキシ樹脂などの熱
硬化性樹脂などを使用することができる。

この合成樹脂の厚さｄは、その外側に配される鋼板の厚
さによっても異なるため一律には述べられないが、20〜
500μｍ、通常はおよそ30〜100μｍの範囲のなかから必
要に応じて適宜選択する。

一方、この合成樹脂に配合する金属粉としては、当然の
ことながら高い電気伝導度を有し、比較的柔らかく、し
かも長期にわたって金属粒子表面が酸化されにくいもの
を使用することが必要であり、この要求に合致するもの
としては、例えば、ニッケル、銅、ステンレススチール
などがある。

この場合、入手がしやすいアルミニウムは酸化膜を生じ
やすいという根本的な問題点があり利用しにくいもので
ある。

本発明の樹脂ラミネート鋼板では、このような条件に適
合した金属粉の一部が鋼板間の張り合せ加圧によって押
潰された状態となっている。このような押潰された状態
を得るために合成樹脂中に混入される金属粉としては、
鋼板間における平滑状態の合成樹脂の厚さｄに対して0.
8〜1.5dの粒度分布を有する金属粉が全体の金属粉中に1
0重量％以上含有されているものを使用すればよい。金
属粉は合成樹脂に対しては２〜10重量％の配合量で配合
する。

合成樹脂層の厚さｄに対して0.8d未満の金属粉は圧着後
の合成樹脂層中に埋もれてしまい、従って、0.8未満の
金属粉が主体の90重量％以上を占めると、得られる樹脂
ラミネート鋼板に良好なスポット溶接性が得られない。
また、1.5dを越える金属粉では圧着時に樹脂層厚さまで
圧潰されにくく、従ってこのような大径に過ぎる金属粉
があまり多くなると鋼板間に気泡が残り、密着性が低下
する。総じて、0.8〜1.5dの粒度分布を有する金属粉が
全体の金属粉中に10重量％以上含有されている金属粉を
用いることによってスポット溶接性の向上が図られる。

金属粉の配合量は、樹脂ラミネート鋼板の物性に大きな
影響を及ぼす因子であり、この量が２重量％未満である
場合には当然のことながら充分な導電性が得られず、ま
た、10重量％を越えるときには樹脂ラミネート鋼板の接
着剥離強度が低下してしまう。

このようにして構成した合成樹脂を２枚の鋼板を使用し
てラミネートすると、密着性のための加圧しない場面で
は、第１図に示したような形状を構成することになる。

図中、１は鋼板、２は合成樹脂、３は金属粉、４はギャ
ップを示しているものである。

各素材により第１図に示したような状態を作ったのち加
圧すると、金属粉３は使用する鋼板と同等の硬さ、ある
いは比較的柔らかい材質であることからその一部が押潰
されて表面は殆ど一様となり、密着性及び導電性の向上
に有効である。

なお、第２図は第１図に示したものとほぼ同じである
が、鋼板１と合成樹脂２との間に接着樹脂層５を介装し
ている点で異なっている。

両者に対しては、本質的には同じ機能を期待しているの
であるが、当然のことながら第２図で示した構成を有す
る樹脂ラミネート鋼板は、密着強度の点で第１図に示し
たものよりも優れているものである。これによりプレス
成形性もより向上する。

この接着樹脂層を形成する物質としては、鋼板と中心部
を形成する合成樹脂層との密着性を向上させるために使
用するものであることから、両者に対して親和性を有す
る物質ないしは親和性を有する基を分子中に有する材料
の中から選んで使用するが、具体的には例えば、無水マ
レイン酸変性高密度ポリエチレンを使用すれば鋼板とポ
リエチレンとの接着力を向上させることができる。

このものは、前述のように単に鋼板と合成樹脂との親和
を図るものであることから、それ自体にはそれほど機械
的強度は必要なく、従って層の厚さは、あまり厚いもの
でなくてもよい。

上記のように形成された樹脂ラミネート鋼板は鋼板と中
間合成樹脂層との密着力が低下せず、制振性能も通常の
ものとほぼ等しい性能を有している。

また、上記のような金属粉を混入させていることから、
鋼板間の導電性は確保されており、従って、通常の鋼板
材料のようにスポット溶接を行うことが可能である。

かくして、樹脂層中に添加する金属粉の粒径、添加量を
限定することにより、密着力（プレス成形性）、スポッ
ト溶接性、さらには制振性に優れた樹脂ラミネート鋼板
の供給が可能となる。さらには、合成樹脂相の両側に接
着樹脂層を設けることにより、スポット溶接性、制振性
を低下させることなく、密着力（プレス成形性）を一層
向上でき、より過酷な加工にも耐えうる樹脂ラミネート
鋼板の供給が可能となる。

［発明の実施例］以下、具体的に本発明の構成および効果を実施例を示し
て説明する。

実施例１混入した粒子の大きさの違いにより、合成樹脂層の電気
抵抗がどの程度の影響を受けるかについて調査を行っ
た。

まず、中間の合成樹脂層の厚みと導電性粒子の粒径およ
びその混入量と電気抵抗との関係を調べるため、200メ
ッシュ以下のニッケル粉を合成樹脂層に２〜20重量％混
入した合成樹脂フィルムを用意し、その両面を鋼板で挟
んでその電気抵抗を調べた。

このときに使用したニッケル粉の粒径分布は、第１表の
通りである。

また、電気抵抗を調べるための装置の概略は、第３図に
示したごときのものであって、図中６は試験片、７は電
流電源、８は電圧計を示している。

鋼板の大きさは、1cm×2cm、試験片両面からの圧着力は
1kg/cm²として試験を行い、その結果を第４図に示し
た。

この場合、ニッケル粉の配合量を種々の厚さの合成樹脂
に対して２、５、10および20重量％としたが、第４図の
挙動からも把握できるように、いずれの場合も電気抵抗
の値は斜線部分の内側に納まっており、電気抵抗はニッ
ケル粉の配合により大幅に低下すること、また、電気抵
抗に及ぼす影響は合成樹脂の厚さが最も大きく影響する
ことが確認できた。

この傾向は、銅、ステンレスについても同様であった。

しかし、アルミニウムを使用した場合では、酸化膜を生
じたため充分な導電性を生じないことがわかった。

実施例２樹脂ラミネート鋼板のスポット溶接性および密着性をみ
るために、実施例１と同様の粒度分布をもつ200メッシ
ュ以下のニッケル、及び200メッシュ以下の銅、アルミ
ニウムの各金属粉に合成樹脂層をそれぞれ混入させた種
々の厚さのフィルムを作り、板厚0.6mmの冷延鋼板上に
上記フィルムを熱ラミネートし、続いてもう一方の0.6m
mの冷延鋼板とを同時に加熱し、180℃の温度でロール圧
延して、ラミネート鋼板を得た。このときの圧下力は、
金属粉の添加量に応じて10〜60kgf/cm²の範囲で変え、
金属粉を合成樹脂の厚みまで潰せる条件とした。このラ
ミネート鋼板を用いて、各々のスポット溶接試験を行い
第２表の結果を得た。

なお、試験に使用するために合成樹脂層の厚みを40、4
5、50、55、60μｍとし、また、金属粉の混入量を１、
２、５、10、20、30重量％とした。

上記の結果から、金属粉の粒径と合成樹脂層の厚みとの
関係が大きく影響することが推定され、さらに詳細な実
験を行った。その溶接性、密着性試験結果を第３表に示
す。

尚、密着性試験は、剥離密着力（Ｐ密着力）の測定は、
JIS K 6854に準拠し、25×150mmの試験片を用いて、引
張り速度50mm/minで行った。また、剪断密着力（Ｓ密着
力）の測定は、はJIS K 6850準拠し、25×150mmの試験
片を用い、ラップ寸法が25×12.5mmになるようにスリッ
トを入れ、引張り速度5mm/minで行った。

実施例３第２図に示したごとき構成を有する樹脂ラミネート鋼板
を、次の手順により製造した。

なお、接着樹脂層としては、無水マレイン酸変性高密度
ポリエチレンを使用し、金属粉添加合成樹脂とを共押出
し法にて、フィルム化した。

中心層を形成する合成樹脂層と接着樹脂層との厚さの関
係は、1:4:1および1:8:1とし、また合成樹脂層に配合す
る導電性粒子は実施例１と同一の粒径分布をもつ200メ
ッシュ以下のニッケル粉を１〜30重量％とし、実施例２
と同様の手順で樹脂ラミネート鋼板を得た。

以上のようにして得た合成樹脂ラミネート鋼板につい
て、剥離密着力（Ｐ密着力、kgf/cm）、剪断密着力（Ｓ
密着力、kgf/cm²）およびスポット溶接性をテストした
ところ第４表の結果を得た。

なお、溶接条件は、電流・・・13kA、電極径・・・6mm
Φ、加圧力・・・250kgfであり、30×100mmのラミネー
ト鋼板と板厚1.2mmの冷延鋼板とを重ね合わせ、中央を
溶接した。また、合成樹脂部分のトータル厚みは50μｍ
であった。

［発明の効果］本発明は、鋼板間に導電性の金属粉を混入させた合成樹
脂層を配して構成された樹脂ラミネート鋼板において、
前記金属粉が前記鋼板の硬度よりも低いのであり、前記
金属粉の混入量が合成樹脂に対して２〜10重量％の範囲
内であり、前記金属粉の一部が前記鋼板間の張り合せ加
圧によって押潰されているので、スポット溶接性の良好
な樹脂ラミネート鋼板の提供が可能となり、中間樹脂層
と鋼板の密着力も良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って構成した樹脂ラミネート鋼板の
断面図、第２図は他の実施例により構成した樹脂ラミネ
ート鋼板の断面図、第３図は電気抵抗測定装置の回路
図、第４図は樹脂ラミネート鋼板における樹脂厚さと電
気抵抗の関係を示したグラフ、第５図は合成樹脂に配合
した金属粉の量と密着力との関係を示したグラフ、第６
図は合成樹脂に配合した金属粉の量と剪断密着力との関
係を示したグラフである。１……鋼板、２……合成樹脂層、３……金属粉、４……
空隙、５……接着樹脂層、６……試験片、７……定電流
電源、８……電圧計。

フロントページの続き (72)発明者樺沢真事東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特公昭60−912（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板間に導電性の金属粉を混入させた合成
樹脂層を配して構成された樹脂ラミネート鋼板におい
て、前記金属粉が、前記鋼板の硬度よりも低いものであり、前記金属粉の混入量が、合成樹脂に対して２〜10重量％
の範囲であり、前記金属粉の一部が、前記鋼板間の張り合せ加圧によっ
て押潰されていることを特徴とする樹脂ラミネート鋼
板。
【請求項２】鋼板間に導電性の金属粉を混入させた合成
樹脂層を配して構成された樹脂ラミネート鋼板におい
て、前記合成樹脂層が、接着樹脂層を介して前記鋼板間に配
され、前記金属粉が、前記鋼板の硬度よりも低いものであり、前記金属粉の混入量が、合成樹脂に対して２〜10重量％
の範囲であり、前記金属粉の一部が、前記鋼板間の張り合せ加圧によっ
て押潰されていることを特徴とする樹脂ラミネート鋼
板。