JPS5983647A - 金属−樹脂積層板の製造方法 - 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】 本発明は、熱可塑性樹脂と金属板を積層した金属一樹脂
積層板の製造方法に関する。さらに詳しくは金属一樹脂
積層板を熱圧着によって製造する方法に於いて、均質な
製品を高い生産性にて製造する方法に関する。

金属一樹脂積層板は自動車産業、車両産業、住設、建築
産業などの各種産業分野において使用されている有用な
産業素材である。第１図および第２図に金屈一樹脂積層
板の側面図の例を示す。図に君いて６は金属板、７は樹
脂シートである。特に、第２図に示したような樹脂を芯
材として両面に金屈板を積層したザンドイッヂ板は、同
一厚さの金居板と比較しで曲げ剛性などは同等レベルの
強度をｒ１シ、かつ軽量であるという優れた特徴を−ｆ
〕ずるため、前記産業分野において、その特性が高く評
価され将来有望な産業素材である。これら金属一樹脂積
層板の製造方法は、金″属板およびわ］脂シートを董ね
合わせて両面より熱圧着する方法が行なわれている。本
発明は従来より行なわれている製造方法に比較して、生
産性の高い、製造コストの低ハ（シな方法を提倶するこ
とを目的とする。しかも本発明によれば従来法と同等な
いしはそれ以上の品質の均質性を達成することが出来る
３、 例えは、従来より行なわれているプレス成形機による製
造方法は、加熱板間に１〜２組の積層材をセットし、各
々の積層板ごとに仕切板を挿入し、又各仕切板ｎｈ３に
スペーザーを介して熱圧着を行なうものである，又、温
度は最初より所定温度、すなわち樹脂が溶融して金居板
と接着するに必要な温度に設定し、所定時間まで保持し
、次いて′畠温まで冷却する方法により、又加圧力は最
初より冷却終了まで所定の圧力を加えて行なう方法が一
般的に行なわれている。ここでスペーサーとは、積層板
の厚みを制御するためのもので、積層材が両面より加圧
された場合、製品積層板の所定厚さを保持するために積
層材の周辺に配置せしめた、製造温度および圧力に耐え
うる硬質材料片で通常アルミニウム、鉄等が用いられる
。

その厚さろ通常、製品積層板の目的とする厚さに匹敵す
る厚さが選はれる。熱圧着プレス成形において、溶融し
た樹脂を金属板ではさみ、スペーザーの厚さに規制され
る厚みまで圧縮され、強固な接合を形成１る。

第８図に従来法における積層材のセットの状況を示す側
面図の例を示す。図においてｌは加熱板、２はスペーサ
ー、８はクッション拐、４は当板（仕切板）、５は離形
利、Ａは金属一樹脂積層板である。

このような従来法によれは１回の製造番こまって、１〜
２′４！ｉの￥Ａ層板しか製造することができＢい。そ
こで加熱板間に多数の積層月をセツｌ，１れば、１回で
多数ｏ．）５″１層板が得られるのであるが、この場合
積層体一組当りに専用のスペーサーを必らず−ヒットづ
る必要かあり、又、各ｖ４層体を隔絶し、スペーサーを
保持する仕切板を各積層材間に挿入する必要がある。こ
のため多星のスペーザーおよ、び仕切板を必要とし、こ
４ｔらを加熱板間にセ・ノトしていくため番とζま多大
な時間および労力を必要とす／′０又、多くの仕切板を
１１１人するため、加熱冷却１要する時間が長くなり、
あるいはエネノレキーロスが多則（ξなるなどの欠点か
ある，、そのｌこめこのような方法によれば、加熱板間
１挿入スル−偵１＋’４＋利の枚数はおのずから限界力
くあり多くは望めない。

本発明者らはこれらの問題を解決するため鋭意検旧を行
なった結果、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、熱圧着によって熱可塑性樹脂と金
属を積層する方法にお１，）で、加熱板間に少なくとも
２組以上の積層材を組込み、かつ厚み制御のために用い
るスペーサ−１組当り少なくとも２組以上の積層材を重
ね合わせることを特徴とする金属一樹脂積層板の製造方
法である。この方法ｌこよれば、一回の操作、一組のス
ペ−サ−の使用で多数の積層材を製造することができる
。

第４図および第５図に本発明方法における積層材のセッ
トの側面図の例を示す。第４図は加熱板間に一組のスー
くーサーを使った場合の例であり、第５図は加熱板間に
二組のスペーザーを使った場合の例である。

この方法によれば加熱板に．近い樹脂層と、加熱板に遠
い樹脂層とは加熱温度の上昇速度が異ｆ４：っ”Ｃくる
ため、温度差が生じて、樹脂層の溶融時期か一致せず、
加熱，仮に近い樹脂層は速く溶融状態となり加汁力によ
って押しつりらＩ７て樹脂層はｉ’ｊｊ＜なる。その反
面、ＩＪＩＩｒ，’ｓ板に遠い樹脂層が溶融状態に達し
た時には、該樹脂層面に受りる１ノ１１圧力は、スペー
ザーで保持されているため微少なものとなって、溶融（
ＤＩ脂の流出は少凧となり、加熱板に近接した樹脂層に
比較して〃いものとなる。、 これらの問題を解決するために、上記方法を！デ施１る
際、温度、圧力の加え方、および冷却方’７１ζをバ（
１節するとさらにｙイ才しいことがわかった。

すなわち、加圧力法に於いては、樹脂層が溶融状ｉ／，
１３に達Ｌ２で後、所定の圧力に加圧することによって
金ｒｒ４層と接７１′１ずることができる。ずなわぢ接
着に必要とする加圧は挿入されｔいる樹脂層の全部が溶
融状態に達して以後において行う方が望ましいが、それ
以前に積層材間に存在する空気を追い出ず必敗があるー
．この空気抜が不完全であると溶融時、｛３゜ｌ｛脂層
に空気が？′３有されて金籟板との接７（が不充分とな
り、又熱伝湾・．か悪＜ｌ，，Ｔって加熱に長時間を必
要さなるなどの欠点が生じろ。

ぞこで木発明５ｌ′″ｉ允は、次のような加圧方法によ
って、空気の追い出しと偵層材の加圧を行ない良好な品
質の金ハー樹脂ｆｉ′ｌ厄板を得る方Ｖ、庖・見出した
。すなわち空気の追い出しに必要な、出来るだけ低い加
圧を、加熱囲始と同時に行ない、全ての積層柑の樹脂温
度が融点に達した後、所定の肚力に昇圧ぜし？Ｉ）るの
である。ｂ７圧方法は段１η的あるいは一挙に所定圧力
までＪ−ｐ圧する方法があり、いずれによってもよい。

空気の追い出【７に必要な加圧力はｌＯＫｇ／ｃＪ以下
、好まし＜Ｌｌ．５Ｋｇ／ｃ．４以下であって、使用す
る金属板および樹脂層の種類、厚さ、又積層板の挿入す
る枚数等によって適宜設定する必髪かある。

次に温度の加え方であるが、加熱板に近ｔノ２するイＪ
″ｊＪＫ用４１′ｉｊ脂眉１と加熱板の中間に位置１冫
》伺ＩＩ；１層とがほほ同温度に於い゛Ｃ上昇しで行く
ε一♂一か（，゜ノましく、樹脂層の軟化点より溶／？
Ｉｌ点の／ｌ１ｒｉ度範囲の上ゲ？時に於いて、特にぞ
うい・）条件が望目：シい。このような条件を発現せし
める方法として、温度の上昇方法・を段階的に行なう事
により、その目的を遅成する方法を見出した。すなわち
、加Ｋ′〜板の？ｉｒ１ｔ没を一定温度に保持して置く
と、加熱板間に存在する積層材は、加熱板と略同温度屹
達する。次に加熱板の温度を若干上何させて、この温度
を一疋時間保持すると、柘眉イ：」の温度は上昇した加
熱板の温度／−．Ｕ＋；；等しくなる。このようなＭｌ
，作をくり返えして所定の温度に達ぜしめるこＬにょり
加熟板に近接する樹脂層と加熱板ｊ′り遠い１ｉｒｔ脂
Ｍｌの温度差は微少なものとづることが司能となり、各
積層月の熱圧着の温度条件が均一なものとすることが可
能になった。

段階的に」二昇を始める温度及ひ、その温度刻シｌ範囲
、保持１＋，，’間ηｆ，に佼用づる金屈板お，ｔ：Ｑ
”ｆ，ｉ；脂眉ｊの１質、ｆ！；１さヌ石１層材へ・の
力口肚力等によって東ってくるので、それぞれに応Ａ′
，件で行なうのか望ましい。本発明名宿の研究によれは
、変性ホリプロビし・ン樹脂を芯拐とし、両面に冷延銅
板を本発明の方法番ζよ−２て稍層プる場合、面圧１０
Ｋｒ．／ｄの雛丼冥千加圧力で、樹脂層の温度差目高温
側が融点に達し、低温画かそれより５℃以」−低い状態
が５分以上継続づるのは好ましくないという結果を得た
、、 積層板の熱圧着後の冷却に於いて、急激な冷却は積，―
板のソリを生せしめて好まし＜ｌｊ＋い。プレス成形機
に於ｊＪる冷却方法は加熱用水ｋ》、気を停＋ｈ．Ｌ，
これに替えて冷却水を通水ぜしめて積ＡＭ４．Ｉｉを冷
却する方法が通當行なわＩＬており、この冷却水温／！
′Ｖが低りれば冷却速度は速くなる。この場合同一樹脂
層に於いても加熱板に近い面は冷却が速くなり樹脂の結
晶化が進むが、その反対−、，下り館負惣恕慣ルー 間は冷却が遅れる。Ｃのよつに向−Ｔｊｌ層板に於い゛
Ｃ結晶化が均一屹進上ないと樹脂層にひずみか生じソリ
の原因となる。そこで冷内１速度べ出呆るだけ干げて樹
脂１ト４，を出来るたり均一に冷却することか望ましい
。本光明者等の研究の結果、結晶化温度の近傍′１・３
に結晶化？ｉ＋ｉｔ度の上下２０゜Ｃ以内に於いては冷
却速反６゜（／勺以十、好ましくは２℃／勺イ以下で冷
却すること番こよってソリを生じない積層板を製造する
条件を見出した。

４ζ？｛脂＃；ｉの結晶化温度近傍以外の温度範囲で（
コ急運な冷却を行なっでも裟品に対ずる影η゛※はＩよ
く、時間短縮の面からぷχ速な冷却が好ましい。又、冷
却方法としで番．１、ｌ占却水（ノ》温反を適亘５１．
Ｍ節１るか、あるいは冷却水０２通ボを止めて放冷ずる
等の方法を用いてもよい。

本発明においては、各枳〃９祠の１ハ１に離形材を挾む
ことができる。この理由は離形材を挾むことにより、製
品品質の確保および操作性を向上させることができる。

すなわち、ｇ（形材を挾むこよにより、各積層材の両面
ｃｊＴ’ｉＥ形わｊと接１ること１となり、表面状態の
良好な綻形材を使用するときにより、表■！１の良好な
る｛ツ尼板が得られる。又、余分の樹脂が融解して、端
百力でら流れ，出た場合、この樹脂は各積層板の此百に
付着し、各積層板が側ｉＴｈｌζおいて接若し、一体と
なるため、これを分離する等の操作が必要となる。宮１
ｔ形材が挿入されていると各々の流出した樹脂は、離形
材面に受けられて上記の現数が化じることなく、操作性
は向上する。離形材は、熱圧時の温度、圧力に耐えうる
正板上のものが利用できるが、通常はポリエステル蔓の
耐熱性フィルムが用いらイ れる。ｌのｎ抜：ｚ＋１目的１こあったものであれば向
でもよく特に限定されない。

以上のべた如く、本発明に上りでなる、金属一樹脂積層
板の製造方法によれは、少ないスベーサーで多数の積層
材をー・挙に熱月．着１ることか可能であり、品質の良
好なるものが得られることが判明した。すなゎち、１が
来法によれば１組の加熱板囲に１〜２組のも゛ｉｒＦ’
ｌ祠を熱圧着することしができずそれも各々積層材間を
仕切ってスベーサーを必要とするなど、生産性、経済性
が非常に劣っていたものであるが本発明により、これら
が飛躍的番こ改良されたものとなった本発明に使用され
る金属板はとくに限定されないが、通菖はアルミニウム
、鉄、ステンレス、鉛あるいはこれらを一成分とする合
金類、さらには亜鉛、錫、クロム等で被覆された金属板
、例えばトタン板などを含めた薄板であって通常０．１
〜２．０８の厚さのものが用いられる。又、樹脂層は単
層又は多層であって金属との接着性に優れたものが望ま
しい。これらを例示するとエチデ レン、プロピレン、ブ厖ンーｌ，ブタジェン、スチレン
、酢酸ビニル、塩化ビニル、〃え アクリル酸、アクリノレｌステル、メタクリル酸エステ
ル等の重合体またはこれらモノマーの２種以上の共重合
体、ポリウレタン、クロルスルフオンポリエチレン等が
アリ、これらに接着性を高めるために、接着性樹脂の配
合、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクル酸エス
テル、無水マレイン酸などの不飽和カルポン酸あるいは
そのエステノ炉水物による変性、塩素化、クロルスルホ
ン化などによって接着性を付与してやること、，もてき
る。更にこれら樹脂の他に可塑剤、無機フィラーなどを
配合したものも使用できる。更にこれらの樹脂層の厚さ
は０．１〜２０闘程度が適当である 本発明に使用される熱圧着機は一般に使用されている従
来公知のもので、加熱、冷却、加圧等の操作が調節可能
であるものか使用できる。

次に本発明の実施例をあげて説明するが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。

実施例１ プロピレンーエチレンの共重合体の無水マレイン酸イ」
加物、Ｍｌ５．０、融点１６９℃、結晶化温度１１９℃
（無水マレイン酸伺加量０．０９重Ｍ％）の厚さ０．４
２ｗｇ、８０σ角のシートを、脱指処理した厚さ０．２
２ｍ、３０ａ角の冷延鋼板ではさみ、これを２０組作成
した。５０ａ角の加熱板１段を有するプレス成形機の上
壬加熱板側から、クッション紙、スランレス製当板、離
形用ポリエステルフィルムを重ね、その間に前記サンド
イッチ積層材を２０組を挿入した。又、各積層材の間に
は郎形用ポリエステルフイルムを配した。次にセッｌ・
した積層材の四方周辺の上下当板間にスペーサー１組を
配置し、積層板．の厚み調整用とした。以上のごとくセ
ットを完了したｔｙｔ層材を上下加熱板で加圧し、面圧
ｓｈ７４とし、又、加熱板を１６０℃の水蒸気で加熱を
開始した。７分後番こ下より１第目の樹脂層は１６０℃
に達し、２５分後には下より１０番目の樹脂も１６０℃
に達した。加熱開始３０分後に１６６℃の水蒸気に変更
した所、その４分後および２０分後に下より１番目およ
びｌＯ番目の樹脂層はそれぞれ１６６゜Ｃに達した。全
樹ｆｊＦｆ／ｌ’ｌが１６６℃に達した時点で直ちに１
７０℃の水蒸気に変更した所、その６分後および２０分
後に下より１番目および１０番目の樹脂層はそれぞれ１
７０合弥した。

一方、積層材の加圧力は、加熱開始時より８Ｋｇ／ｃｒ
Ｉの面圧で５０分間保持した後、５馳／ｄに昇圧した。

すなわち加熱用水蒸気を１７０℃に変更すると同時に５
Ｋｇ／（−ｌｌに昇圧し、その２０分後に１０駄／ｃｒ
Ｉ１そのまた２分後に１５Ｋｇ／一と段階的に昇圧し、
所定の圧力に達した。昇圧完了後の３分後に加熱用水蒸
気を停止し、２５℃の冷却水を通水して冷却を開始した
。その８分後に下より１番目の４ＱＪ脂層の温度が１４
（）℃になった時点で通水を停止し放冷；こｉつた。冷
却開ｐ？ｊ後３０分で王より１番目の樹ｎ旨層の温度が
１００℃番と達したので再び通水冷却を開始し、そのｌ
５ラ〕後に３０℃になって冷却を完了した。直ちにブレ
ノ，成形機を解放して積層板を取出した。

製品の積層板はソリ、ひずみ等なく、又厚み精度も表１
に示すごとく良好なる結果を得た。

実施例２ 加熱板１５段をイ■し、その大きさがＩｌｌ１ｍ、長さ
２ｍの積層板を熱圧着できるブレフ、成形機を用いたほ
かは実施例ｌと同様の材料、方法によって金属一樹脂積
層板を製造した。製造した積胸板は巾ｌｍ，長さ２ｍの
大きさで１段当り２０枚で、１５段全部使用したので全
部で３（）０枚であった。

使用した加熱用水蒸気の総量は５８００Ｋｇであった。

出来」二っだ積層板はソリ、ふくれ、］７わ等なく、又
、厚みも平均０．８２ｒｘｔｇでノくラツキも３％以内
であった。表２に示ナごとく、生産量および蒸気使用Ｉ
浅等に良好なる結果を得た。

実施例３ 実施例ｌと同様な原材料および装置を用い又積層わのセ
ット方法も同様に行なった。加熱は加熱用水蒸気の温度
を１７０℃に設定し、これを最初から用いた。１５分後
に下より１番目の杓脂層は１７０℃に達したが、下より
１０番目の樹ｎｄ層は１８５℃であった。更に加熱を続
りで、そのｌＯ分後に下より１０番口の樹脂Ｗソ）は１
６０℃に達し、更にその１４分後に１７０℃に達した。

そのまま１１分推移させた後加熱用水蒸気を停止し、２
５℃の冷却水を通水して冷却を開始した。冷却方法は実
施例ｌと同様な時間、温度、方法によって行なった。積
層材の加圧力は加熱開始と同時に而圧１５Ｋ８／ｃｒＪ
て行ない、冷却終了まで継続させた。出来上った製品は
外観は特に問題はなかったが、厚みは表１に示すごとく
加熱板に接近したＦＪｉの４ノ１層板がうせくなってい
た。

実茄ｔ例４ 実施例１と同様な原材料およＯ・装置を用い、又梢ＩＦ
ｉｊ材のセッ１・方法、加熱、加圧も同様な条件で行ｆ
Ａっだが、冷却方法は冷却開始と共に２５工冷却水を冷
却終了まで通水して行なった。冷却は１３分で終了した
。出来」二つた』・ｖ品はＪ７み精度は良好であった。

表１に積層板の品Ｖ［を示す。

実施例５ 実施例２と同様のプレス成形機および材料を用いて金属
一樹脂積層板を製造した。積層杓のセット方法としては
、加熱板」―にクッシゴン紙、ステンレス製当板、隨型
用ポリエステルフイルム敷き、その上に冷延鋼板、樹脂
シート、冷延削板の積層材を配置し７、その周囲に厚ろ
調整川スベーザーを置いた。これらの−１＝．ｉこポリ
エスデルフィルム、仕切用ステンレス板を重ねた。更に
その」二にもう一組の積層柏をセットするため、ポリエ
ステルフイルムをはさんで冷延鋼板、ｆｉｌ脂ソート、
冷延鋼板の積層材およびその周り１口Ｊスペーサーを配
置した。そし，でその」二１（スｊ−ンレス当板、クッ
ション材を置いてセッ｛・を完了した。これを１７＜１
゛Ｃ水フ（ミ気で加熱を開始ずると共に血圧１５１（ｇ
／ｍで加ｅｌ板を加圧１，た。この状態で１５分間保持
し、その後加熱を中止して冷却に移った。冷却は２分間
２５℃の冷却水を通水して、加熱板の温度をｌ３０゜Ｃ
にｊ工った所で通水を停止して放冷を行なった。放冷１
３分後に加熱板の温度は１０（ＦＣとなったので、再ひ
通水を始絖ｌＯ分後に常温に￥Ｕ（７たので冷却を中止
して製造を完了した。製造（７た積層板はＩｌｊＩ＋ｎ
，長さ２ｍの大きさ４・有し、１段当り２枚てｌ５段全
部で３０枚であった，使用し、た加熱用水蒸気爪の総し
？、は２８１（ｌＫｘ郡 でへった，、出来−ヒっだ積層板はソリ、ふくれ、しわ
等なく、又厚みも平均０．８２雷ｍでバラツキも３％以
内であった。表２に結果を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図おＪ；０負２２［＃ｉ．ｔ金八ー−一程＋ｊＩ］
：？ｂ’１ノ酌板の側面図の１例を示す。 第３図はり［米から行なわれでいる加ｐ゛ヤ板での積層
材の七ソｌ・の側面図の１例を示す。 第４図および第５図は、本発明による加熱板での積層利
のセットの側面図の１例を示す。 点線の矢印内＜−ｒ．Ｊ＋；形月仝ｒ介して積層伺を重
ねる。 １：加熱板 ２：スベーサー ３；クッション材 ４：当板（仕切板） ５：１１！ｌｉ形型 ６：金属板 ７：樹脂シート Ａ：金属−４７ｔ１脂積層板 第１頁の続き ＠発明者西原実 尼崎市西長洲本通１丁目３番地 住友金属工業株式会社中央技術 研究所内 ＠発明者長井弘行 尼崎市西長洲本通１丁目３番地 住友金属工業株式会社中央技術 研究所内 ■出願人住友金属工業株式会社 大阪市東区北浜５丁目１５番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｒ）Ｖ．’ｓ圧着によって熱可塑性樹脂と金属を積層
   する方法において、加熱板間に少なくとも２組以１−の
   積層材を組込み、かつ、厚み制御のために用いるスペー
   サ−１組当り少なくとも２組以上の積層材を重ね合わぜ
   ることを特徴とする金属一樹脂積層板の製造方法。 （２）加圧力は当初、面圧１．ＯＫｇ／ｃｒｌ以Ｆに保
   持し、全ての稍荊材の樹脂温度が融点に達ｊ７た後、所
   定の圧力まで昇圧せしめることを特？ＩＩ（とずる特許
   請求の範囲＋１１の金属一樹脂積層板の製造方法。 （３）加熱板の温度を段階的に昇温しで各樹脂層間の温
   度差ができるだけ微少となるようにすることを特徴とす
   る特許請求の範囲（１）の金Ｐ≦一樹脂積層板の製造方
   法。 （４）熱圧着後、冷却する方法において、樹脂の結晶化
   温度の近傍では冷却速度を６゜Ｃ／分以下、好ましくは
   ２℃／分以下に制御することを特ｔ１′（とする特許請
   求の範囲（１）の金属一樹脂積層板の製造方法。 （５）各積層材の間に離形材を挾むことを特徴とする特
   許請求の範囲＋１）の金属一樹脂積層板の製造方法。