JPS6223657B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリプロピレン系樹脂と金属とから成
る積層物の製造方法に関する。

合成樹脂と金属との積層物は、各々の特徴を生
かして広範囲に使用されている。例えば金属成形
物の表面を合成樹脂薄膜で被覆することにより金
属の腐蝕、発錆を防ぐことができる。また２枚の
金属薄膜の間に合成樹脂シートが存在する金属サ
ンドイツチパネルは金属としての表面を持ち、合
成樹脂としての軽さを持ち、合成樹脂単独の成形
物よりはるかに優れた機械的性質や耐熱性を有し
ており、例えば自動車部品として使用することに
より軽量化、低価格化を可能にする。ポリプロピ
レンは合成樹脂の中でも最も比重の小さい部類に
属し、剛性、耐熱性などの機械的性質に優れ、低
価格であるため特に最近自動車の軽量化、低価格
の要請が強く、金属サンドイツチパネルの中間層
樹脂としての検討が進められている。ところがポ
リプロピレンは無極性のため金属に対してほとん
ど接着性を示さず、そのままでは金属と強固に接
着した積層物を得ることができない。従来、接着
性を改良するためにポリプロピレンおよび（ま
たは）金属の表面にコロナ放電処理、クロム酸処
理、火炎処理、エツチングなどの表面処理を施す
方法、ポリオレフインに無水マレイン酸をグラ
フトした変性ポリオレフインを用いる方法（例え
ば特公昭42−10757号、同47−4822号）、酸変性
ポリオレフインに炭化水素系合成エラストマーや
エチレン系重合体を配合した組成物を用いる方法
（例えば特開昭52−80334号、同56−21850号）な
どが知られている。しかしながら、これらの方法
により製造したポリプロピレン／金属の積層物
は、ポリプロピレンの融点以上の温度になると、
自重や外力により簡単に変形し、高温耐熱性に劣
るという問題を生ずる。

一般に高分子物質は架橋することにより、溶融
耐変形性が大幅に改良され、高温耐熱性が向上す
ることはよく知られている。しかして、ポリプロ
ピレンは熱分解型高分子であり、有機過酸化物を
混合して加熱すると、架橋は起こらず、逆に分解
を起こし粘度は減少する。したがつて、ポリプロ
ピレンを熱架橋するために、ラジカル発生剤とと
もにジビニルベンゼンや液状１，２ポリブタジエ
ンなどの架橋助剤を混合して加熱する方法が採ら
れている。しかしながら、このようにして得た架
橋ポリプロピレンは金属と全く接着しないばかり
でなく、例えばフイルムやシートなどへの成形は
著しく困難であり、これを用いて金属との積層物
を製造することはほとんど不可能である。

本発明者等は高温耐熱性の良好なポリプロピレ
ン／金属積層物の製造方法について鋭意検討した
結果、変性ポリプロピレンに特定した有機過酸化
物を用いて、特定の条件下に圧着することにより
本発明に到達した。即ち、 本発明は、ポリプロピレン、不飽和カルボン酸
類、架橋助剤、および１分間半減温度が該ポリプ
ロピレンより10℃以上高い有機過酸化物とからな
る組成物と金属とを、該ポリプロピレンの融点以
上で該有機過酸化物の１分間半減温度より低い温
度で圧着した後、該有機過酸化物の１分間半減温
度以上の温度に加熱することを特徴とするポリプ
ロピレン系樹脂層と金属層とよりなる積層物の製
造方法である。また、本発明によれば上記ポリプ
ロピレン組成物を有機過酸化物の１分間半減温度
より低い温度で例えばフイルムまたはシート（以
下、合せてシート状物という）に成形した後、金
属と該有機過酸化物の１分間半減温度以上の温度
で圧着するポリプロピレン系樹脂層と金属層とよ
りなる積層物の製造方法も提供される。

本発明において使用されるポリプロピレンとし
ては特に制限されず、ホモポリプロピレン、プロ
ピレン−エチレンブロツク共重合体、プロピレン
−エチレンランダム共重合体、プロピレンとα−
オレフインとの共重合体、およびこれらの混合物
等が用いられる。これらのうち、特にプロピレン
−エチレンランダム共重合体およびプロピレン−
エチレンブロツク共重合体が好ましく用いられ
る。これらのポリプロピレンの融点は、タクチシ
テイーやコモノマー含量により変化するが、一般
には130〜170℃の範囲にある。

また、本発明において使用される不飽和カルボ
ン酸類としては、例えばアクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラ
コン酸、またはそれら酸無水物、エステル、アミ
ド、イミド、金属塩等であり例えば無水マレイン
酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸、アクリ
ル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、
メタクリル酸ブチル、アクリル酸グリシジル、メ
タクリル酸グリシジル、マレイン酸モノエチルエ
ステル、マレイン酸ジエチルエステル、フマル酸
モノメチルエステル、フマル酸ジメチルエステ
ル、イタコン酸モノメチルエステル、イタコン酸
ジエチルエステル、アクリルアミド、メタクリル
アミド、マレイン酸モノアミド、マレイン酸ジア
ミド、マレイン酸−Ｎ−モノエチルアミド、マレ
イン酸−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミド、マレイン酸−
Ｎ−モノブチルアミド、マレイン酸−Ｎ，Ｎ−ジ
ブチルアミド、フマル酸モノアミド、フマル酸ジ
アミド、フマル酸−Ｎ−モノエチルアミド、フマ
ル酸−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミド、フマル酸−Ｎ−
モノブチルアミド、フマル酸−Ｎ，Ｎ−ジブチル
アミド、マレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ
−フエニルマレイミド、アクリル酸ナトリウム、
メタクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、
メタクリル酸カリウム等を挙げることができる。
これらのうち、無水マレイン酸および不飽和カル
ボン酸の金属塩などが好ましく用いられる。かか
る不飽和カルボン酸類の使用量は特に制限されな
いが、接着性の良好な積層物得るためにポリプロ
ピレン100重量部に対して一般に0.01乃至20重量
部、好ましくは0.1乃至10重量部添加が必要であ
る。

本発明に使用される架橋助剤は一分子中に２個
以上の二重結合を有する化合物であり、例えばジ
ビニルベンゼン、ジアリルフタレート、トリアリ
ルグリセレート、ジエンモノマーを主成分とする
数平均分子量500〜10000の液状ゴム、例えば１，
２−ポリブタジエン、１，４−ポリブタジエン、
スチレン−ブタジエンコポリマー、アクリロニト
リル−ブタジエンコポリマー、あるいは分子中に
カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、ハロゲ
ン原子、アミノ基、アジリジノ基、エポキシ基な
どの官能基をもつた１，２−ポリブタジエン、
１，４−ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ
クロロプレン、１，２−ポリペンタジエン、スチ
レン−ブタジエンコポリマー、アクリロニトリル
−ブタジエンコポリマー、ブタジエン−イソプレ
ンコポリマー、ブタジエン−ペンタジエンコポリ
マーなどが挙げられ、ジビニルベンゼンおよび液
状１，２−ポリブタジエンが好ましく使用され
る。架橋助剤の添加量は、ポリプロピレン100重
量部に対して１〜50重量部、好ましくはポリプロ
ピレン100重量部に対して３〜30重量部である。
架橋助剤の添加量が１重量部未満の場合には高温
耐熱性改良効果が小さく、50重量部を超えると変
性ポリプロピレンの融点以下における剛性の低下
が著しく好ましくない。

本発明においては有機過酸化物はその１分間半
減温度（１分間で半分分解する温度）がポリプロ
ピレンの融点（示差走査熱量計で10℃／分の界温
速度で測定した吸熱曲線のピーク温度）より10℃
以上高いものを用いることが必要である。ポリプ
ロピレンの融点は130〜170℃の温度範囲にあるの
で、１分間半減温度が一般に140℃以上の有機過
酸化物が使用される。かかる有機過酸化物の例を
挙げれば、２，４，４−トリメチルペンチル−２
−ハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベン
ゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパ
ーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイ
ド、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル
−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキサ
ン、１，３−ビス−（ｔ−ブチルパーオキシ−イ
ソプロピル）−ベンゼン、ｔ−ブチルクミルパー
オキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、
２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパ
ーオキシ）−ヘキシン−３，１，１−ジ−ｔ−ブ
チルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロ
ヘキサン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシ
クロヘキサン、２，２−ジ−（ｔ−ブチルパーオ
キシ）−ブタン、４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオ
キシバレリツクアミツト−ｎ−ブチルエステル、
ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−ヘキサハイドロテレ
フタレート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシアゼレー
ト、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメ
チルヘキソエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテ
ート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−
ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、サ
クシニツクアシツドパーオキサイド、ビニルトリ
ス−（ｔ−ブチルパーオキシ）シランなどであ
る。有機過酸化物の添加量は、架橋助剤の添加量
により変化するが一般にはポリプロピレン100重
量部に対して0.1〜10重量部が望ましい。有機過
酸化物の添加量が0.1重量部未満の場合は架橋度
が低く、また10重量部を超えると分解を起こし高
温耐熱性改良効果が小さく好ましくない。また必
要に応じ通常使用する程度のポリプロピレン以外
の高分子物質、無機、有機充填剤、耐熱安定剤、
耐候安定剤、滑剤、耐電防止剤、核剤、顔料、染
料、難燃剤、ブロツキング防止剤などを混合する
こともできる。

本発明は上記したポリプロピレン、不飽和カル
ボン酸類、架橋助剤および有機過酸化物、場合に
よつてはその他ポリプロピレン以外の他の高分子
物質、充填剤その他の添加剤を混合する。混合は
タンブラー式ブレンダー、Ｖ型ブレンダー、ヘン
シエルミキサー、リボンミキサー等を用いて行な
われる。また場合によつてはこれらの混合物をス
クリユー押出機、ミキシングロール、バンバリー
ミキサー等でポリプロピレンの融点以上で有機過
酸化物の１分間半減温度より低い温度で溶融混練
することもできる。

本発明は上記のポリプロピレン組成物と金属と
を接着性良好に積層するために、該ポリプロピレ
ンの融点以上で有機過酸化物の１分間半減温度よ
り低い温度で圧着することが重要である。次い
で、本発明は圧着した積層物に高温耐熱性を付与
するために、有機過酸化物の１分間半減温度以上
の温度に加熱することが極めて重要である。加熱
時間は有機過酸化物の分解温度により変化する
が、一般に10秒〜30分が適当である。加熱は前記
積層物を一旦室温に冷却した後、再加熱を行なう
こともできるが、積層熱圧着後に引き続いて昇温
することが好ましい。

また、本発明はポリプロピレン組成物を有機過
酸化物の１分間半減温度より低い温度で予めシー
ト状物などに成形した後、金属と有機過酸化物の
１分間半減温度以上の温度で一挙に熱圧着するこ
とも可能である。

なお、積層に使用される金属は特に制限はな
く、鉄、アルミニウム、クロム、ニツケル、金、
銀、銅、マグネシウム、亜鉛、錫、鉛、鋼、ステ
ンレス、トタン、ブリキなどが挙げられ、鉄およ
びアルミニウムが好ましく使用される。

以上のようにして得られる１積層以上のポリプ
ロピレン／金属の積層物は両者間の接着力が大き
く、高温耐熱性が優れ、ポリプロピレンの優れた
特徴と金属の優れた特徴とを兼ね備えている上
に、更にポリプロピレンも金属も有していないよ
うな優れた新しい特徴をも備えているので自動車
材料、工業材料、建材、飲料缶、各種食品の包装
資材等として有効に利用することができる。

以下に本発明の積層物の実施例を示すが、本発
明はこれらに限定されるものではない。

実施例において得られた積層物について接着強
度および高温耐熱性を、以下の方法により測定し
た。

接着強度は、２枚の２cm幅の金属シートの間に
0.1mm厚さのポリプロピレン組成物層を有する３
層積層物のＴ−はくり強度で表わす。測定は、23
℃、50％RHにおいて20mm／分の引張速度により
行なつた。

高温耐熱性の測定は、重なり長さ２cmになるよ
うに平行に相対した２枚の金属シートの間に0.1
mm厚さのポリプロピレン組成物層を有する３層積
層物を200℃のオーブン中に入れ、片方の金属シ
ートを針金でつるし、10分後に下部の金属シート
に200ｇの荷重をかけ、両金属シートが分離する
までの時間で表わした。なお、金属シートの厚さ
は、鉄シート0.2mm、アルミニウムシート0.1mmで
あり、これらは充分に脱脂されている。

実施例 １ MFI＝0.6ｇ／10分、エチレン含量3.0％のプロ
ピレン−エチレンランダム共重合体（融点140
℃）100重量部、メタアクリル酸カルシウム５重
量部、ジビニルベンゼン10重量部、ジクミルパー
オキサイド（１分間半減温度179℃）2.0重量部、
ブチル化ヒドロキシトルエン0.1重量部、ステア
リン酸カルシウム0.1重量部をヘンシエルミキサ
ーで５分間混合し、Ｔ−ダイ付押出機により165
℃で厚さ0.1mmのシートを製膜した。このシート
を２cm幅のアルミニウムシートの間にはさみ170
℃の温度、10Kg／cm²の圧力で５分間圧着し、引続
いて220℃で５分間圧着加熱した。このようにし
て得られた積層物の接着強度は15.3Kg／２cm、高
温耐熱性は１時間以上であつた。

比較例 １ 実施例１において、ジクミルパーオキサイドの
代りにベンゾイルパーオキサイド（１分間半減温
度130℃）を用いること以外は実施例１と同様に
行なつた。シート成形の場合、押出物はフレーク
状になりシートが得られなかつた。

比較例 ２ 実施例１において、シート押出温度を220℃に
変える以外は実施例１と同様に行なつた。押出物
はフレーク状になりシートが得られなかつた。

比較例 ３ 実施例１においてメタアクリル酸カルシウムを
添加しない以外は実施例１と同様に行なつた。得
られた積層物の接着強度は０であつた。

比較例 ４ 実施例１においてジビニルベンゼンを添加しな
い以外は実施例１と同様に行なつた。得られた積
層物の接着強度は1.1Kg／２cm、高温耐熱性は10
秒以下であつた。

比較例 ５ 実施例１において、ジクミルパーオキサイドを
添加しない以外は実施例１と同様に行なつた。得
られた積層物の接着強度は0.4Kg／２cm、高温耐
熱性は50秒であつた。

実施例 ２ MFI＝1.5ｇ／10分、エチレン含量2.7重量％の
プロピレン−エチレンブロツク共重合体（融点
160℃）100重量部、平均粒径1.2μの炭酸カルシ
ウム40重量部、無水マレイン酸0.5重量部、数平
均分子量1000の液状１，２−ポリブタジエン20重
量部、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブ
チルパーオキシ）−ヘキシン−３（１分間半減温
度193℃）３重量部、ブチル化ヒドロキシトルエ
ン0.1重量部、ステアリン酸カルシウム0.1重量部
をヘンシエルミキサーで５分間混合し、CCM押
出機により170℃で溶融混練ペレタイズを行なつ
た。得られたポリプロピレン組成物ペレツトより
Ｔ−ダイ付押出機で175℃で厚さ0.1mmのシートを
製膜した。このシートを２cm幅の鉄シートの間に
はさみ220℃の温度、10Kg／cm²の圧力で10分間圧
着した。このようにして得られた積層物の接着強
度は10.8Kg／２cm、高温耐熱性は１時間以上であ
つた。

比較例 ６ 実施例２において、２，５−ジメチル−２，５
−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキシン−３の
代りにベンゾイルパーオキサイドを用いる以外は
実施例２と同様に行なつた。CCM押出機による
ペレタイズ時に押出物はフレーク状になりきれい
なペレツトが得られなかつた。

比較例 ７ 実施例２において、シート押出温度を220℃に
変えること以外は実施例２と同様に行なつた。押
出物はフレーク状になりシートが得られなかつ
た。

比較例 ８ 実施例２において無水マレイン酸を添加しなか
つた以外は実施例２と同様に行なつた。得られた
積層物の接着強度は０であつた。

比較例 ９ 実施例２において液状１，２−ポリブタジエン
を添加しない以外は実施例２と同様に行なつた。
得られた積層物の接着強度は5.5Kg／２cm、高温
耐熱性は10秒以下であつた。

比較例 10 実施例２において、２，５−ジメチル−２，５
−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキシン−３を
添加しなかつた以外は実施例２と同様に行なつ
た。得られた積層物の接着強度は0.2Kg／２cm、
高温耐熱性は260秒であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリプロピレン、不飽和カルボン酸類、架橋
   助剤、および１分間半減温度が該ポリプロピレン
   の融点より10℃以上高い有機過酸化物とからなる
   組成物と金属とを、該ポリプロピレンの融点以上
   で該有機過酸化物の１分間半減温度より低い温度
   で圧着した後、該有機過酸化物の１分間半減温度
   以上の温度に加熱することを特徴とするポリプロ
   ピレン系樹脂層と金属層とからなる積層物の製造
   方法。 ２ 積層物が金属層／ポリプロピレン系樹脂層／
   金属層からなる特許請求の範囲第１項記載の製造
   方法。 ３ 不飽和カルボン酸類が無水マレイン酸または
   不飽和カルボン酸金属塩である特許請求の範囲第
   １項記載の製造方法。 ４ 架橋助剤が液状１，２−ポリブタジエンまた
   はジビニルベンゼンである特許請求の範囲第１項
   記載の製造方法。 ５ 金属が鉄またはアルミニウムである特許請求
   の範囲第１項記載の製造方法。 ６ ポリプロピレン組成物を、有機過酸化物の１
   分間半減温度より低い温度で成形したシート状物
   として用いる特許請求の範囲第１項記載の製造方
   法。