JPH09156035A - 金属部品のラミネート成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接着剤を用いず、化学的前処理より簡便な方法
で金属部品と熱可塑性樹脂の密着性または接着性が向上
させる。 【解決手段】金属部品を熱可塑性樹脂にてラミネ−ト成
形するにおいて、該金属部品の表面に紫外線を照射した
後、該金属部品をラミネ−ト成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属部品を熱可塑性
樹脂でラミネ−ト成形する際、金属部品と熱可塑性樹脂
との密着性に優れたラミネ−ト成形方法を提供するもの
であり、例えばフィルム、成形板等の押し出し成形品と
金属箔または金属板とのラミネ−ト成形方法として有用
である。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂（熱可塑性ポリマ−または
熱可塑性高分子）は一般的に酸、アルカリ等の耐薬品性
に優れ、また熱硬化性樹時に比べ成形性サイクルが速
く、またリサイクル性がよい等の理由で雑貨品、食品容
器、機械部品、電気部品、電子部品、自動車部品等に幅
広く使用されており、その使用量は熱硬化性樹脂より多
く使用されている。特にいわゆるエンジニアリングプラ
スチックと呼ばれている熱可塑性樹脂はそれ自体優れた
耐熱性、耐薬品性、機械的強度を有しており、また成形
品の形状自由度が大きい、成形サイクルが速い等の理由
で特にガラス繊維などの強化材で強化した成形材料は、
自動車部品やエレクトロニクス関連部品等の分野に於い
て金属代替用に使用されつつあり、近年、需要を大きく
伸ばしている。

【０００３】しかし、金属との密着性に欠け、例えばプ
リント基板では銅配線が剥がれやすい等の欠点を有する
ためこれらへの用途には金属との接着性良好なエポキシ
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱
硬化性樹脂が一般的に使用されているのが現状であっ
た。また、金属板や金属箔との押し出しラミネ−ト成形
に於いては種々の金属接着性改良した樹脂が使用されて
いるが、金属との接着性は十分とは言えなかった。

【０００４】従来、このような金属部品のラミネ−ト成
形において、金属部と熱可塑性樹脂樹脂部との密着性を
改良するため、シランカップリング剤を添加する方法、
シリコーンオイルを添加する方法、粘着性のあるエラス
トマーを添加する方法、金属部にシランカップリング剤
等のプライマ−を塗布した後、ラミネート成形する方法
等があるが熱硬化性樹脂を使用する程の効果がなく、充
分な改良とは言われなかった。

【０００５】本発明は、熱可塑性樹脂を用いたラミネー
ト成形方法において、熱可塑性樹脂の化学組成を変更し
なくとも、或いは化学的前処理を行うことなく、熱可塑
性樹脂と金属との接着性を向上しうる、有効な物理的手
段の一つを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討した結果、金属部品を熱可塑性樹
脂でラミネ−ト成形する場合、該金属部品の表面を特定
の処理をした後ラミネート成形することにより、金属部
と熱可塑性樹脂部との密着性に優れたラミネ−ト成形品
を得られることを見いだし、本発明に至った。

【０００７】すなわち、本発明は、金属部品を熱可塑性
樹脂でラミネ−ト成形する際、該金属部品表面に紫外線
を照射した後、熱可塑性樹脂を用いて、ラミネート成形
する事を特徴とする金属部品のラミネ−ト成形方法に関
するものである。

【０００８】本発明で使用される熱可塑性樹脂には、一
般的な熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂には結
晶性熱可塑性樹脂、非晶性熱可塑性樹脂の２種類あるが
本発明はこれらの中でどちらの熱可塑性樹脂でも使用可
能であり、あるいは結晶性熱可塑性樹脂と非晶性熱可塑
性樹脂との混合物でも使用できる。さらに熱可塑性樹脂
に、必要に応じて熱硬化性樹脂を加えても差し支えな
い。

【０００９】本発明で用いられる熱可塑性樹脂とは、加
熱により、軟化、外力により変形流動し、外力を除去す
るとその形状を保持し、これを繰り返し行いことが可能
で、冷却し固化すれば充分な強度を有する樹脂であ
る〔”新版 高分子辞典 （朝倉書店発行、高分子学
会、高分子辞典編集委員会編）”参照。〕。

【００１０】具体的には、該高分子辞典あるいは”実用
プラスチック事典（（株）産業調査会発行 実用プラス
チック事典編集委員会編）”にも記載されている様な熱
可塑性樹脂が挙げられる。

【００１１】これらに記載されているものを例示する
と、汎用熱可塑性樹脂として、例えば高密度ポリエチレ
ン、低密度ポリエチレン、線上低密度ポリエチレン、酢
酸ビニル共重合樹脂およびアクリル酸エチル共重合樹脂
等のエチレンとアクリル酸あるいはアクリル酸エステル
との共重合体、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペン
テン−１、ポリブテン−１等のα−オレフィン系（共）
重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、メタク
リル樹脂、ポリビニルアルコ−ル、ポリスチレン系樹
脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等がある。

【００１２】また汎用エンジニアリング樹脂と呼ばれて
いるものでは、例えばポリカ−ボネ−ト、ポリオキシメ
チレン、ポリテレフタル酸ブチレン（ポリブチレンテレ
フタレ−ト）、ポリフタル酸エチレン（ポリエチレンテ
レフタレ−ト）、ポリフェニレンオキシド、ノルボルネ
ン系ポリマ−、ポリアミド等が挙げられる。また高性能
エンジニアリング樹脂としてはポリフェニレンサルファ
イド、ポリエ−テルイミド、ポリエ−テルケトン、ポリ
アミドイミド、ポリアリルエ−テルニトリル、ポリブチ
レンナフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト、ポリス
ルフォン、ポリエ−テルスルフォン、ポリエ−テルエ−
テルケトン、ポリアリレ−ト、アロマティックポリエス
テルやアロマティックポリアミドで代表とされるいわゆ
る液晶ポリマ−等が挙げられる。

【００１３】本発明の熱可塑性樹脂には、さらに熱可塑
性エラストマ−も含まれる。熱可塑性エラストマ−とは
常温では架硫ゴム状のゴム弾性体としての挙動をとり、
高温では可塑化されて、プラスチック加工機で成形でき
る高分子材料である〔該高分子辞典あるいは”実用プラ
スチック用語辞典（（株）プラスチック・エ−ジ社発行
大阪市立工業研究所編）”等参照。〕。

【００１４】この熱可塑性エラストマ−としては、例え
ば、ハ−ドセグメントがポリスチレンからなるスチレン
系エラストマ−、ハ−ドセグメントがポリエチレンまた
はポリプロピレンからなるオレフィン系エラストマ−、
ハ−ドセグメントが結晶性ポリ塩化ビニルからなる塩ビ
系エラストマ−、ハ−ドセグメントが熱可塑性ポリエス
テルからなるポリエステル系エラストマ−、ハ−ドセグ
メントにウレタン構造を持つウレタン系エラストマ−、
ハ−ドセグメントがポリアミドからなるポリアミド系エ
ラストマ−、ハ−ドセグメントがフッ素樹脂からなるフ
ッ素系エラストマ−、ハ−ドセグメントが液晶ポリマ−
からなる液晶ポリマ−系エラストマ−等が挙げられる。

【００１５】また本発明では、熱可塑性樹脂は、上記し
た通り限定されるものではなく、いわゆる該高分子辞典
で記載されているような熱可塑性樹脂を意味している。
熱可塑性樹脂には、これら熱可塑性樹脂の２種以上をブ
レンドしたいわゆるポリマ−アロイ系熱可塑性樹脂もま
た含まれる。

【００１６】熱可塑性樹脂は、一般に結晶性熱可塑性樹
脂と非晶性熱可塑性樹脂とに分けられるが、これらの２
種類の樹脂はラミネート成形品の用途によって使い分け
が出来る。耐薬品性が必要な用途では、結晶性熱可塑性
樹脂が好ましく用いられる。また特に金属との密着性が
特に必要な場合は非晶性熱可塑性樹脂が好ましく用いら
れる。

【００１７】本発明の結晶性熱可塑性樹脂とは分子配列
がかなりの秩序を持ち、明瞭な結晶性Ｘ線回折が認めら
れる高分子物質である〔該高分子辞典あるいは該実用プ
ラスチック用語辞典参照。〕。

【００１８】結晶性熱可塑性樹脂としては、具体的には
例えば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状
低密度ポリエチレン、酢酸ビニル共重合樹脂およびアク
リル酸エチル共重合樹脂等のエチレンとアクリル酸ある
いはアクリル酸エステルとの共重合体、ポリプロピレ
ン、ポリ−４−メチルペンテン−１、ポリブテン−１等
のα−オレフィン系（共）重合体、ポリ塩化ビニリデン
等がある。また汎用エンジニアリング樹脂と呼ばれてい
るものではポリオキシメチレン、ポリテレフタル酸ブチ
レン（ポリブチレンテレフタレ−ト）、ポリフタル酸エ
チレン（ポリエチレンテレフタレ−ト）、ポリアミド等
が挙げられる。

【００１９】また高性能エンジニアリング樹脂の中のそ
れとしては、ポリフェニレンサルファイド、ポリエ−テ
ルケトン、ポリアリルエ−テルニトリル、ポリブチレン
ナフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト、ポリエ−テ
ルエ−テルケトン、アロマティックポリエステルやアロ
マティックポリアミドで代表とされるいわゆる液晶ポリ
マ−等が挙げられる。

【００２０】さらにハ−ドセグメントに結晶層を持つ熱
可塑性エラストマ−も、結晶性熱可塑性樹脂に含まれ
る。ハ−ドセグメントがポリエチレンまたはポリプロピ
レンからなるオレフィン系エラストマ−、ハ−ドセグメ
ントが結晶性ポリ塩化ビニルからなる塩ビ系エラストマ
−、ハ−ドセグメントがポリエステルからなるポリエス
テル系エラストマ−、ハ−ドセグメントにウレタン構造
を持つウレタン系エラストマ−、ハ−ドセグメントがポ
リアミドからなるポリアミド系エラストマ−、ハ−ドセ
グメントがフッ素樹脂からなるフッ素系エラストマ−、
ハ−ドセグメントが液晶ポリマ−からなる液晶ポリマ−
系エラストマ−等が挙げられる。

【００２１】非晶性熱可塑性樹脂とはハロ−状のＸ線回
折しか観測されない高分子物質であるが、結晶化度が非
常に低い樹脂も非晶性熱可塑性樹脂にはいる。具体的に
は、例えばポリ塩化ビニル、メタクリル樹脂、ポリビニ
ルアルコ−ル、ポリスチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ
樹脂等がある。また汎用エンジニアリング樹脂と呼ばれ
ているものではポリカ−ボネ−ト、ポリフェニレンオキ
シド、ノルボルネン系ポリマ−等が挙げられる。また高
性能エンジニアリング樹脂としては、ポリエ−テルイミ
ド、、ポリアミドイミド、ポリスルフォン、ポリエ−テ
ルスルフォン、ポリアリレ−ト等が挙げられる。さらに
熱可塑性エラストマ−も含まれ、ハ−ドセグメントがポ
リスチレンからなるスチレン系エラストマ−等が挙げら
れる。

【００２２】本発明ではラミネートされる金属部品との
密着性をさらに向上させる目的で、必要に応じて無機充
填材及び／又は有機充填材（Ｂ）を、熱可塑性樹脂
（Ａ）に併用することが出来、この場合は、構成成分
が、充填材（Ｂ）と熱可塑性樹脂（Ａ）とを含む熱可塑
性樹脂組成物となる。また、熱可塑性樹脂（Ａ）に繊維
状強化材を用いても差し支えない。好ましい充填材およ
び／または強化材としては、粉粒状、平板状、鱗片状、
針状、球状または中空状および繊維状が挙げられる。

【００２３】この様なものとしては、具体的には例えば
硫酸カルシウム、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、、
ドロマイト、クレー、タルク、アルミナ、珪砂、ガラス
粉、金属粉、グラファイト、炭化珪素、チッ化珪素、シ
リカ、チッ化ホウ素、チッ化アルミニウム、カーボンブ
ラックなどの粉粒状充填材、雲母、ガラス板、セリサイ
ト、アルミフレークなどの金属箔、黒鉛などの平板状も
しくは鱗片状充填材、シラスバルーン、金属バルーン、
ガラスバルーンなどの中空状充填材、ガラス繊維、ミル
ドガラス、炭素繊維、グラファイト繊維、ウィスカー、
金属繊維、アスベスト、ウォラストナイトなどの繊維状
充填材、芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維状充填材を
挙げることが出来る。

【００２４】充填材（Ｂ）を熱可塑性樹脂（Ａ）に併用
し熱可塑性樹脂組成物とする場合には、熱可塑性樹脂
（Ａ）３０〜９９体積％と、無機充填材及び／又は有機
充填材（Ｂ）７０〜１体積％とを併用する様にする。こ
れら充填材（Ｂ）の使用量は、熱可塑組性樹脂に対して
０を越えて〜８０体積％、好ましくは０を越えて〜７０
体積％である。８０体積％を越えると成形性を著しく低
下させ、かつ密着性、接着性も低下するので好ましくな
い。

【００２５】本発明で金属表面に照射される紫外線と
は、可視光線の短波長端３６０〜４００ｎｍを上限と
し、下限は１ｎｍまでの波長範囲の電磁波を意味してい
る。好ましく使用される紫外線の波長領域は３６０〜５
０ｎｍの波長領域である。照射時間は、特に制限されな
いが、通常３０秒〜１０分程度である。

【００２６】また本発明では、金属との密着性をより向
上させる目的で、必要に応じて金属部品に紫外線を照射
する前に該金属表面を種々の表面処理しても差し支えな
い。表面処理方法としては公知の方法が取られ、特に限
定されるものではないが、例えば物理的あるいは化学的
な錆除去処理（サンドブラスト、ショットブラスト、等
による研磨、酸洗による錆除去）、脱脂処理（アルカリ
法、溶剤法）、防食処理（酸処理、エッチングプライマ
−処理）等が挙げられる〔”塗装技術ハンドブック（日
刊工業新聞社発行、日本塗装技術協会編）”参照。〕。

【００２７】本発明では、更にまた本発明の要旨を逸脱
しない範囲に於て、熱可塑性樹脂には、例えば水酸化マ
グネシウム、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン等
の無機難燃剤、ハロゲン系、リン系等の有機難燃剤、結
晶核材、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、分散剤、シ
ランカップリング剤、チタンカップリング剤、発泡剤、
架橋剤、着色剤、可塑剤等の添加剤を添加することがで
きる。

【００２８】本発明で用いる熱可塑性樹脂又は熱可塑性
樹脂組成物の製造方法としては、一般的な方法が用いら
れる。最も一般的な方法は配合物を適当な混合機例えば
タンブラー、ヘンシェルミキサー、タンブラー等で均一
に混合し、押出機に供給して、結晶性樹脂の場合は該樹
脂の融点以上（融点＋１００℃）以下の温度で、非晶性
樹脂の場合は該樹脂のガラス転移温度以上の温度で溶融
混練し、ストランド状に押し出したものを冷却し、切断
し、成形材料用の製品（例えばペレット）とする。

【００２９】金属部品との成形方法としては金属部品の
表面を必要に応じて表面処理し、紫外線を必要に応じた
時間照射した後、押出成形、圧縮成形等により金属部品
をラミネート成形する方法が取られる。

【００３０】より具体的には、上記熱可塑性樹脂又は熱
可塑性樹脂組成物のペレットは、例えば後述する紫外線
照射された金属部品の当該照射部分と熱可塑性樹脂又は
熱可塑性樹脂組成物と溶融共押出するとか、圧縮成形す
るとかして、ラミネートすることが出来る。溶融した状
態の熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂組成物を紫外線照射
された金属部品の当該照射部分に接触する様に圧縮成形
してもよい。

【００３１】ラミネートに用いる金属部品としては、例
えばアルミニウム、銅、チタン、ステンレス等のフィル
ム、シート、板等が挙げられる。この金属部品に対し
て、ラミネート接着する部分に紫外線が照射される。

【００３２】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態を、好まし
い例をもとに説明する。結晶性熱可塑性樹脂及び／又は
非晶性熱可塑性樹脂に、必要に応じて、更に無機充填材
及び／又は有機充填材をも含めた上で、溶融温度未満の
温度で所定時間乾燥を行い水分を除去した後、前記樹脂
又は組成物の溶融温度以上、（溶融温度＋１００℃）以
下の温度で成形できる様に準備する。

【００３３】波長領域３６０〜５０ｎｍの紫外線を、ラ
ミネート成形しようとする金属部品の要接着部分に、３
０〜１０分照射してから、当該照射部分と前記溶融状態
の樹脂又は組成物とが接触する様にしてラミネートを行
い、溶融しない温度まで冷却してラミネート成形品を得
る。

【００３４】

【実施例】次に本発明を実施例に基づいて説明する。本
発明は、これら実施例に限定されるものでないことは勿
論である。

【００３５】実施例１及び比較例１ タフテックＭ１９１３〔旭化成工業（株）製、無水マレ
イン酸変性水添スチレン−ブタジェン系共重合体〕を用
い、表−１に示す条件で圧縮成形によりアルミ箔（厚み
１００μｍ）の紫外線を照射した面にラミネート成形
（熱可塑性樹脂厚み１００μｍ）し、ＪＩＳ Ｋ６８５
４に準じたＴ型剥離試験用試験片を作成した。アルミ箔
への紫外線照射は、以下の装置で４分間照射した。

【００３６】（紫外線照射装置） セン特殊光源株式会社製 ＰＬ１１−１１０２ＷＳ 紫外線波長：184.9nm及び253.7nm（低圧水銀ランプ）

【００３７】接着試験は表−１の条件にて、ラミネート
した成形品をＪＩＳ Ｋ６８５４に準拠してＴ型剥離試
験（試験片幅２５ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎ）
を行った。比較例として紫外線を照射しないアルミ箔を
用いて同様にＴ型剥離試験を行った。

【００３８】

【表１】

【００３９】実施例２及び比較例２ 旭化成工業（株）製タフテックＭ１９１３に代えて、無
水マレイン酸変性エチレン−エチルアクリレート系共重
合体〔ナックエースＧＢ３０１、日本ユニカー（株）
製〕を用い、表−２に示す条件を採用する以外が、実施
例１及び比較例１と同様の操作を行った。

【００４０】

【表２】

【００４１】表−１及び２の結果から明らかなように、
紫外線照射しないものと、紫外線照射したものとの対比
においては、後者に当たる本発明の方法は、アルミ箔へ
の接着性により優れていることがわかる。

【００４２】

【発明の効果】本発明の成形方法は、予め金属部品に紫
外線照射して金属部品のラミネ−ト成形を行うので、接
着剤を必要とせずにラミネートを行える他、煩雑であっ
た化学的前処理を原則として行う必要もなく、熱可塑性
樹脂と金属部品とのラミネートを行うことが出来るとい
う格別顕著な効果を奏する。

【００４３】この様に本発明は金属部品のラミネ−ト成
形に有効である。特に金属箔、金属板。金属パイプ等へ
のラミネ−ト成形における金属部品と熱可塑性樹脂の密
着性、接着性向上に有効である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属部品を熱可塑性樹脂でラミネ−ト成
   形する際、該金属部品表面に紫外線を照射した後、熱可
   塑性樹脂（Ａ）を用いて、ラミネート成形する事を特徴
   とする金属部品のラミネ−ト成形方法。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂（Ａ）が、更に無機充填材
   及び／又は有機充填材（Ｂ）をも含んだものである請求
   項１記載の成形方法。
3. 【請求項３】熱可塑性樹脂（Ａ）３０〜９９体積％と、
   無機充填材及び／又は有機充填材（Ｂ）７０〜１体積％
   としてラミネ−ト成形方法を行う請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】熱可塑性樹脂（Ａ）が、結晶性熱可塑性樹
   脂及び／又は非晶性熱可塑性樹脂である請求項１又は２
   記載の成形方法。