JPS62152752A - スポット溶接可能な金属複合材料製造用の樹脂多層体 - 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、金属複合材料を製造するための樹脂多層体に
係り、さらに詳しくは、電気部品、機械や構造物の構成
部材又はその一部を構成する金属複合材料を製造する際
に使用する樹脂多層体であり、特に、導電性を有してス
ポット溶接を行うことができる金属複合材料を製造する
際に使用する　　　□樹脂多層体である。

［従来の技術］ 省エネルギー化が要求される今日、自動車や車両等の分
野においては、その軽量化のために車体や部品に使用す
る鋼板として軽量なものが要求されている。そして、こ
の軽量化を進めるためには、高張力鋼の使用等により部
材それ自体の板厚を薄くすることが不可欠であるが、こ
の板厚を薄くすると剛性が低下するという問題が生じる
ほか、振動し易くなって騒音等の問題が生じる場合があ
る。

そこで、この軽量化を図りつつ高い剛性を確保しまた制
振性能を付与したものとして、２つの金ｍ層の中間に合
成樹脂の中間層を挟み込んだ３層構造の金属複合材料、
例えばラミネート鋼板、制振鋼板等が提案され使用され
ている。

このような金属複合材料は、軽重であって高い剛性を有
し、また、制振性能にも優れているという特長を有する
ものであるが、金属材料自体が本来有する強度、靭性、
プレス成形性、スポット溶接性等の長所が損われてはそ
の価値も半減する。

そして、このような複合型の金属材料については、単一
の金属材料に近い強度やプレス成形性を付与するために
、金属層と中間層との間の接着強度を高めることが必要
であると同時に、スポット溶接性を有することも重要で
ある。

ところで、金属複合材料が絶縁性の樹脂中間層を有する
場合であっても、補助電極を使用することによりスポッ
ト溶接が可能になるが、この場合には溶接工程が繁雑に
なる。そこで、従来においても、金属複合材料の中間層
を導電化し、電気によるスポット溶接性を付与する試み
として、導電性フィラーを充填する方法（特開昭５６−
３１，５４０号、特開昭５７−１４６．６４９号、特開
昭５７−１６３．５５９号及び特開昭５７−４６３．５
６０号の各公報）、金属ネットを挟み込む方法（特開昭
５８−１３２，５５０号公報）及び金属板に異形模様を
つける方法（特開昭５８−１９７．０４５号、特開昭５
９−１０３．７４８号、特開昭５９−１４５．１４２号
公報）が提案されている。

しかしながら、金属ネットを挟み込む方法は金属複合材
料が有する軽分化という利点を犠牲にするものであり、
また、金属板に異形模様をつける方法も製造工程が繁雑
になるという問題があり、さらに、工程的に最も優れて
いると考えられる導電性フィラーを充填する方法におい
ても単に導電性フィラーを充填するだけでは金属層と中
間層との間の接着性が不十分で金属複合材料の基本的な
性能が満されないという問題があった。

また、導電性フィラーを充填したホットメルト型の接着
性樹脂フィルムを使用することも提案されているが（特
開昭５７−５１，４５３号公報）、フィルム自体の強度
の点で問題があり、また、金属材料との接着性の点でも
不十分であった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、かかる観点に鑑みて創案されたもので、予め
フィルムやシート等として容易に成形可能であり、金属
複合材料の樹脂中間層として使用されて金属材料に対し
良好な接着性を示すだけでなく、スポット溶接性におい
ても優れた性能を発揮する金属複合材料製造用の樹脂多
層体を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は、導電性物質を含有する樹脂組成物
で形成された中心層と、この中心層の両面に設けられ、
常温において粘着性がなく、かつ、金属材料と加熱接着
性を有する熱可塑性樹脂で形成された外側層とからなる
少なくとも３層構造を有する多層状の薄膜に形成された
スポット溶接可能な金属複合材料製造用の樹脂多層体で
あり、金属複合材料を製造する際に２層の金属材料の間
に挟み込まれ、これら金属材料の間を接合する樹脂中間
層として使用されるものである。

本発明において、金属複合材料とは、２つの金属層の中
間にこれらの金属層を互いに接合する樹脂中間層が挟み
込まれた、いわゆる３層構造を有するものである。２つ
の金属層を構成する金属材料としては、互いに相対面し
、樹脂組成物を挟み込んで金属複合材料を構成し得るも
のであればよく、例えば、２枚の金属板、２本の同心金
属管、２本の型鋼、互いに重ね合せることができる成形
体、金属成形体と当板、その他の二層構造を有するもの
を挙げることができる。そして、ここにいう金属として
は、特に制限されるものではないが、鉄、銅、アルミニ
ウム等を挙げることができ、一般的に広く用いられるも
のとして鉄鋼材料及びアルミニウムとその合金を挙げる
ことができる。また、これらの金属材料としてはメッキ
鋼板のように表面処理を施したものであってもよい。

上記２つの金属材料の中間に挟み込まれて樹脂中間層を
形成する樹脂多層体は、少なくとも３層構造を有するフ
ィルム又はシート等の多層状の薄膜に形成される。

この樹脂多層体の中心層は導電性物質を含有する樹脂組
成物で形成される。そして、この樹脂組成物を構成する
中心層樹脂としては、金属複合材料に要求される性能、
例えば制振性、耐熱性、加工性、耐油性、耐寒性等の観
点から適宜選択され、特に制限されるものではないが、
多くの用途において要求される制振性について満足し得
る制振性能を付与するために、中心層樹脂として一８０
℃〜１２０℃、特に常温域で制振性能を発揮する金属複
合材料を製造するために、好ましくは一６０〜８０℃の
ガラス転移点を有すると共にこのガラス転移点における
損失係数（ｔａｎδ）が０．５以上、好ましくは０．７
以上の粘弾性樹脂を使用することが好ましい。

このような条件を満足する粘弾性樹脂としては、ポリス
チレン、Ａｓ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、耐衝撃性ポ
リスチレン等のスチレン系樹脂、ポリメチルアクリレー
ト、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレ
ート、アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂、ポリ塩
化ビニル、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、塩化ビニ
ル・アクリル酸エステル共重合体等の塩化ビニル系樹脂
、ポリ酢酸ビニル、ポリごニルホル７−ル、ポリビニル
ブチラール等の酢酸ビニル系樹脂、エチレン・α−オレ
フィン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチ
レン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸エ
ステル共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体の金
属架橋物等のエチレン系樹脂、プロピレン・エチレン共
重合体、プロピレン・ブテン共重合体等のプロピレン系
樹脂、共重合ナイロンのような非晶質ポリアミド、非晶
質ポリエステル等の各種熱可塑性樹脂を例示することが
できる。また、スチレン・ブタジェンゴム、天然ゴム、
ブタジェンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニト
ルリゴム、アクリルゴム、エチレン・アクリルゴム、Ｅ
ＰＤＭ等のエストラマーや、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂も使用
することができる。これらの樹脂は単独で使用すること
ができるほか、２種以上を混合して使用することもでき
、さらに、２種以上の粘弾性樹脂が積層されたものであ
ってもよい。

上記中心層樹脂については、それが未架橋状態であって
もよいが、金属複合材料の樹脂中間層となって焼付塗装
ラインのような高温下に晒されても流出し難いようにす
るため、この中心層については架橋されていることが好
ましい。この目的で使用する架橋剤については、中心層
樹脂の官能基により適宜選定し得るものであるが、例え
ば、硫黄、有機硫黄化合物、アルキルフェノール・ホル
ムアルデヒド樹脂、熱反応性フェノール樹脂等の樹脂加
硫剤、ポリアミン、ポリオール、有機過酸化物、アミン
樹脂、イソシアナート類、ポリアミドアミン、酸無水物
等を挙げることができ、必要に応じて適当な架橋促進剤
、活性剤、架橋遅延剤等と併用することもできる。また
、中心層樹脂として２種以上の高分子物質の混合物を使
用した場合、全成分が架橋されていることは必ずしも必
要でなく、少なくとも１成分が架橋されていればよい。

さらに、多層構造の樹脂多層体を構成する各層間接着性
をより強固なものとするためには、中心層を構成する樹
脂組成物中の中心層樹脂及び／又は架橋剤が外側層を構
成する熱可塑性樹脂とも反応し得るものであることが好
ましい。このような条件は、中心層樹脂と外側層を構成
する熱可塑性樹脂とが同一の官能基を有する場合には、
上述したような架橋剤を適当に選定することにより満す
ことができ、また、異種官能基の組み合わせになる場合
でも、イソシアネート類、エポキシ化合物、ポリアミン
等、数種の官能基と反応し得る架橋剤や有機過酸化物等
を使用することにより満すことができる。

また、上記中心層樹脂に配合されて中心層の樹脂組成物
を構成する導電性物質としては、ＳＵＳ。

銅、黄銅、ニッケル等の金属を粉末状、フレーク状、フ
ァイバー状、ワイヤー状等に加工した金属物質や、銅メ
ツキ処理したガラスフレークやファイバーあるいはニッ
ケルメッキ処理したガラスフレーク等の金属メッキ処理
を施したものや、カーボンブラック、グラファイト、カ
ーボンファイバー等の導電性炭素質物質等を挙げること
ができる。

これらの導電性物質は単独で使用できるほか、２種以上
を組合せて使用することもできる。そして、これらの導
電性物質としては、金属複合材料を製造した際に金属材
料との間で良好な導電性を発現させるために金属物質が
好ましい。この金属物質が粉末状である場合にはその最
大粒径を、また、フレーク状である場合にはその最大厚
さを、さらに、ファイバー状やワイヤー状である場合に
はその最大直径をそれぞれその代表長さくＬ）とすると
、より良好な導電性を発現させるためには、この代表長
さくＬ）と金属材料の間に接合された後の樹脂中間層の
全厚さくＴ）との比（Ｌ／Ｔ）を０．５以上、好ましく
は０．８以上、より好ましくは１．０以上にするのがよ
い。

なお、上記中心層を構成する樹脂組成物中には、必要に
応じて上記導電性物質以外の各種の充填剤や酸化防止剤
等の各種添加剤を使用することができる。

上記樹脂多層体の外側層は、常温において粘着性がなく
、かつ、金属材料と加熱接着性を有するほか、フィルム
成形能を有する熱可塑性樹脂（外側層樹脂）で形成され
る。

この外側層樹脂は、最終的に得られる多層体のフィルム
強度、フィルム成形性の観点から選定されるほか、中心
層樹脂及び／又はその架橋剤と反応性を有し、各層間を
強固に接着し得るものであることが好ましい。また、こ
の中心層樹脂と外側層樹脂との間の接着性を向上させる
ために、両層の間に接着層を設けた５層構造体であって
もよい。

上記外側層樹脂としては、ナイロン１１、ナイロン１２
、非晶質ポリエステル等のようにそれ自体で優れた接着
性を示すもののほか、重合段階から接着性を向上させる
べく変性したものや、グラフト重合等により変性したも
のを例示される。前・者の例としては、例えば、共重合
ナイロン系樹脂、直鎖状共重合飽和ポリエステル系樹脂
、エチレン・メタクリル酸共重合物の金属架橋物、エチ
レン、プロピレン等をマイレン酸、フマル酸、アクリル
酸、メタクリル酸等と共重合した樹脂等を挙げることが
できる。また、後者の例としては、例えば、エチレン・
酢酸ビニル共重合体を加水分解反応及びグラフト反応に
よりその分子中に水酸基、アセトキシ基、カルボキシル
基等の極性基を持たせた多元共重合体、ポリオレフィン
をベースにマイレン酸、無水マイレン酸、フマル酸、ア
クリル酸等の不飽和カルボン酸及び／又は不飽和カルボ
ン酸無水物をグラフト重合したもの、ビニルトリエトキ
シシラン、γ−メタクリオキシプロピルトリメトキシシ
ラン等のビニル基を有するシラン化合物をグラフトした
もの等が挙げられ、その他、粘着性付与レジンやエラス
トマー等をブレンドしたポリマーブレンドタイプの変性
物等が挙げられる。

なお、この外側層樹脂中にはフィルム成形能の向上を図
るための可塑剤や、金属材料あるいは中心層との接着性
の向上を図るための添加剤等を添加することができる。

中心層を構成する導電性物質含有の樹脂組成物と外側層
を構成する熱可塑性樹脂とから本発明の樹脂多層体を製
造する方法としては、フィルム状にの外側層の間に、ド
ライラミネーション法、ホットメルトラミネーション法
、押出ラミネーション法等により導電性物質含有樹脂組
成物の中心層を挟み込んで多層フィルムを製造する方法
、共押出法や多層インフレーション法により導電性物質
含有樹脂組成物の中心層とその外側に位置する熱可塑性
樹脂の外側層とを同時に成形する方法等、公知の多層化
技術を採用することができる。

本発明の樹脂多層体において、その中心層と外側層の厚
さは、金属複合材料に要求される機能、中心層に配合さ
れる導電性物質、中心層樹脂の種類、外側層樹脂の種類
等によって適宜選択されるが、中心層樹脂として粘弾性
樹脂を使用して金属複合材料に制振性能を付与する場合
を例にして説明すると、中心層の厚さについては制振性
能やフィルム成形能等の観点から１０μ而以上、好まし
くは２０μｍ以上であり、また、外側層の厚さについて
は多層体のフィルム強度や鋼板に対する接着性の観点か
ら５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上であって、スポ
ット溶接等の観点から３０μｍ以下である。また、樹脂
多層体全体の厚さについては、接着性の観点から３０μ
ｍ以上であり、これを使用して製造される金属複合材料
のプレス加工性の観点から３００μ雇以下、好ましくは
２００μｍ以下である。

また、本発明の樹脂多層体において、その多層フィルム
の力学的強度（フィルム強度）は主として導電性物質を
含まない外側層を構成する熱可塑性樹脂の性質に支配さ
れるものであり、中心層にのみ配合された導電性物質の
影響を受けることはほとんどなく、金属複合材料の製造
工程において問題なく使用できるものである。

本発明の樹脂多層体を使用して金属複合材料を製造する
方法については、切板を使用するバッチ法、コイルを使
用する連続法等、任意の方法を採用することができる。

また、金属材料とこの樹脂多層体とを接着する方法は、
得られる金属複合材料をスポット溶接可能なものとする
ため、２枚の金属材料の間にこの樹脂多層体を挟み込み
、外側層の溶融温度により適宜設定された温度で加熱圧
着するのがよい。

［作用］ 本発明の樹脂多層体は、外側層として金属材料に対して
接着性のよい熱可塑性樹脂を、また、中心層として導電
性物質を含有する樹脂組成物を有する少なくとも３層構
造の多層体であり、２つの金属材料の間に挟み込んでホ
ットメルト接着を行うことにより外側層の熱可塑性樹脂
が流出し、外側層の厚さが薄くなって中心層に入れた導
電性物質が上下の金属材料の間を短絡し、これによって
導電性が発現してスポット溶接が可能になるものと考え
られる。

［実施例］ 以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に説明する。

実施例１〜５及び比較例 ガラス転移温度が一１１℃でこのガラス転移温度におけ
る損失正接（ｔａｎδ）が０．９５である非晶質ポリエ
ステルを塩化メチレンに溶解し、ふるいにかけて特定の
目開き以下のものをとったステンレス粉末をこの溶液中
に混合し、メルトフローレート１０　ｇ／　１０ｍ１ｎ
、及び融点１５３℃の無水マレイン酸グラフトポリプロ
ピレンの薄膜フィルム（２０μｍ厚）を基材としてドラ
イラミネーション法によって３層フィルム状の樹脂多層
体を製造した。

得られた樹脂多層体の降伏点及び破断点を測定し、中心
層樹脂のみで製造した単層フィルムの場合（比較例）と
比較した。結果を第１表に示す。

次に、得られた樹脂多層体を２枚の厚さ０．８Ｍの冷間
圧延鋼板の間に挟み込み、１８０℃、５８ｇ／ａＡで５
分間プレスの条件でホットメルト接着し、その後冷却プ
レスを施して金属複合材料を製造した。

得られた金属複合材料の樹脂中間層の厚さくＴ）を測定
し、樹脂多層体の中心層に配合したステンレス粉末を得
る際のふるい目開き（Ｄ）と共に第２表に示した。スポ
ット溶接試験は、加圧力２５０Ｋｇ、通Ｗｉ量１２ＫＡ
、通電時間０．３秒の条°件で行った。また、比較例と
して、中心層にステンレス粉末が配合されていない樹脂
多層体を使用した場合についても同様の試験を行った。

結果を第２表に示す。

第１表 第２表 注ニステンレス粉末の含有率は樹脂多層体の中心層中の
含有率であり、また、樹脂中間層の厚さは鋼板にホット
プレス接着後のものである。

［発明の効果］ 本発明の樹脂多層体は、導電性物質を含有する樹脂組成
物でその中心層を形成すると共に常温において粘着性が
なく、かつ、金属材料と加熱接着性を有する熱可塑性樹
脂でその外側層を形成しているので、２つの金属材料に
挟み込まれて優れた接着性を発揮する樹脂中間層を形成
するだけでな（，２つの金属材料の間に挟み込まれてス
ポット溶接性が発現し、また、多層フィルムであるので
金属複合材料製造工程での取り扱いも容易になり、オン
・ライン工程で使用できる。

特許出願人　　　　新日鐵化学株式会社同　　　上　　
　　新日本製鐵株式会社代　　理　　人　　　　　　弁
理士　　成　　瀬　　　勝　　夫（外２名） 手続ネｒｔｉ正書 昭和６１年２月３日 特許庁長官　　宇　賀　　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第２９２８４２号 ２、発明の名称 金属複合材料製造用の樹脂多層体 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都中央区銀座五丁目１３番１６号名称　（６
６４）新日鐵化学株式会社 （外１名） ４、代理人　〒１０５　電話（４３３）４４２０住所　
東京都港区新橋３丁目８番８号、上−ビル５階 ５゜補正命令の日付　　　自発補正 ８、補正の内容 （１）明細書第１３頁第５行目及び第１１〜１２行目に
それぞれ記載した「マイレン酸」を「マレイン酸」と補
正する。

（２）明細書第１３頁第１２行目に記載した「無水マイ
レン酸」を「無水マレイン酸ｊと補正する。

（３）明細書第１４頁第７行目に記載した「にの外側層
」をｒの外側層」と補正する。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性物質を含有する樹脂組成物で形成された中
   心層と、この中心層の両面に設けられ、常温において粘
   着性がなく、かつ、金属材料と加熱接着性を有する熱可
   塑性樹脂で形成された外側層とからなる少なくとも３層
   構造を有する多層状の薄膜に形成されていることを特徴
   とする金属複合材料製造用の樹脂多層体。
2. （２）中心層を構成する樹脂が−８０〜１２０℃のガラ
   ス転移温度を有すると共にこのガラス転移温度において
   ０．５以上の損失正接（ｔａｎδ）を有する粘弾性樹脂
   である特許請求の範囲第１項記載の金属複合材料製造用
   の樹脂多層体。
3. （３）中心層を構成する樹脂が架橋されている特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の金属複合材料製造用の樹
   脂多層体。
4. （４）中心層を構成する樹脂及び／又はその架橋剤が外
   側層を構成する熱可塑性樹脂と反応し得るものである特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の金
   属複合材料製造用の樹脂多層体。
5. （５）中心層に充填される導電性物質が金属物質である
   特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の
   金属複合材料製造用の樹脂多層体。