KR20180124964A

KR20180124964A - 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판 및 그것을 이용한 복합 부재

Info

Publication number: KR20180124964A
Application number: KR1020187030396A
Authority: KR
Inventors: 야스오 히라노; 다케시 와타세; 데쓰야 야마모토
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-11-21
Also published as: JP6621694B2; WO2017163817A1; KR102142843B1; EP3434470A1; US11897230B2; US20200316912A1; JP2017170828A; EP3434470B1; CN108778716A; TWI630104B; TW201805165A; CN108778716B; EP3434470A4

Abstract

본 발명은, 금속 기판의 적어도 한쪽 면에, 화성 처리 피막을 개재하여 접착제층이 적층된 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판에 관한 것이다. 상기 화성 처리 피막을 형성하는 도공액은, 산변성 폴리올레핀계 수지, 콜로이달 실리카 및 실레인 커플링제를 함유하고, 상기 화성 처리 피막의 부착량은, 건조 질량으로 0.05∼3g/m²이며, 상기 접착제층은 산변성 폴리올레핀계 수지를 함유하고, 상기 접착제층의 두께는 5∼100μm인 것을 특징으로 한다.

Description

폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판 및 그것을 이용한 복합 부재

본 발명은, 접착성이 우수한 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판 및 그것을 이용한 복합 부재에 관한 것이다.

자동차, 가전 제품, OA 기기 등에는, 강판(금속판)을 비롯한 많은 금속 부품이 사용되고 있다. 이와 같은 금속 부품은, 많은 경우, 금속판이 프레스 성형되어 소정의 형상이 부여된 후, 다른 금속 부품이나 플라스틱 부품과 용접이나 나사 고정 등에 의해 접합되어 사용되고 있다.

한편, 금속판의 표면에 플라스틱과의 접착성을 부여할 수 있으면, 그 금속판을 프레스 성형한 후, 플라스틱의 성형 금형에 세팅하고, 용융 플라스틱을 주입하여 냉각 고화하는 것만으로, 금속 부품과 플라스틱 부품 등의 수지 성형품이 접착된 금속판 복합 수지 성형품(이하, 복합 부재라고 한다)을 형성할 수 있어, 부재 제조 공정의 효율화나 부재의 경량화로 이어진다. 금속판의 표면에 플라스틱과의 접착성을 부여하는 방법으로서, 본 출원인은 특허문헌 1에 의해, 금속 기판, 화성 처리 피막 및 접착제층이 이 순서로 적층된 표면 처리 강판으로서, 화성 처리 피막이, 콜로이달 실리카와 열경화형 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 강판을 제안하고 있다.

근년, 플라스틱으로서 고강도이고 경량인 폴리올레핀계 수지를 이용하는 것에 의해 더한 경량화를 도모하고 있고, 특허문헌 1에서도 폴리프로필렌 수지를 포함하는 수지 성형품이 이용되고 있다. 그러나, 특허문헌 1의 표면 처리 강판과 폴리프로필렌 수지를 포함하는 수지 성형품을 접착시킨 복합 부재는, 금속 기판과 수지 성형품의 접착 강도(이하, 간단히 접착 강도라고 하는 경우가 있다)가 어느 정도 높아지고는 있지만, 화성 처리 피막에 포함되어 있는 수지가 열경화성 수지이기 때문에, 화성 처리 피막과 접착제층의 박리가 일어나기 쉬운 경우가 있다. 즉, 자동차의 구조 부품과 같이 높은 접착성이 요구되는 용도에서 이용하는 경우에는 충분한 접착성이 있다고는 할 수 없는 경우가 있다.

또한, 특허문헌 1에서는, 화성 처리 피막과 접착제층 사이에 프라이머층을 설치하여 접착 강도를 높인 표면 처리 강판도 제안되어 있지만, 금속 기판 상에 3층 적층하여 표면 처리 강판을 제작할 필요가 있어, 제조 공정이 많아져 버리고, 제조 비용이 높아져 버린다. 또한, 근년 요구되는 부재의 경량화의 관점에서도 적층수를 적게 억제할 것이 요망된다.

일본 특허공개 2015-110318호 공보

그래서, 본 발명은, 상기 사정을 고려하여, 접착성이 우수한 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판을 저비용으로 제공하는 것을 과제로서 든다.

본 발명의 일 국면은, 금속 기판의 적어도 한쪽 면에, 화성 처리 피막을 개재하여 접착제층이 적층된 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판으로서, 상기 화성 처리 피막을 형성하는 도공액은, 산변성 폴리올레핀계 수지, 콜로이달 실리카 및 실레인 커플링제를 함유하고, 상기 화성 처리 피막의 부착량은, 건조 질량으로 0.05∼3g/m²이며, 상기 접착제층은 산변성 폴리올레핀계 수지를 함유하고, 상기 접착제층의 두께는 5∼100μm인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 처리 금속판은, 금속 기판의 적어도 한쪽 면에, 화성 처리 피막을 개재하여 접착제층이 적층되어 있다. 상기 화성 처리 피막을 형성하는 도공액은, 산변성 폴리올레핀계 수지, 콜로이달 실리카 및 실레인 커플링제를 함유하고, 상기 화성 처리 피막의 부착량은, 건조 질량으로 0.05∼3g/m²이며, 상기 접착제층은 산변성 폴리올레핀계 수지를 함유하고, 상기 접착제층의 두께는 5∼100μm이다.

본 발명에 의하면, 산변성 폴리올레핀계 수지를 포함하는 화성 처리 피막 및 산변성 폴리올레핀계 수지를 포함하는 접착제층을 이용하는 것에 의해, 접착성이 우수한 표면 처리 금속판을 저비용으로 제조할 수 있다. 본 발명의 표면 처리 금속판은, 자동차나 가정 전기 제품의 하우징이나 내장·외장 부품, 강제 가구 등의 외판재나 건축 재료 등에 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 의해, 상기 표면 처리 금속판과 수지가 복합 일체화된 복합 부재를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 복합 부재는, 자동차 부품, 가전 제품, 건축 재료, OA 기기 등 각종 용도에 유용하다.

더욱이, 본 발명의 표면 처리 금속판은, 금속 기판의 적어도 한쪽 면에, 화성 처리 피막만을 개재하여 접착제층이 적층되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

［금속 기판(강판)］

본 발명에서 이용되는 금속 기판으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 비도금 냉연 강판, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판, 전기 아연 도금 강판 등의 강판 외에, 알루미늄판 및 타이타늄판 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 용융 아연 도금 강판, 전기 아연 도금 강판, 알루미늄판, 및 타이타늄판이 바람직하고, 합금화 용융 아연 도금 강판이 보다 바람직하다. 금속 기판의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 최종 제품의 경량화를 위해서는, 0.3∼3.2mm 정도가 바람직하다. 이하에서는, 금속 기판의 바람직한 예인 강판을 이용한 실시형태에 대해 설명하지만, 본 발명에는 각종의 금속 기판을 이용할 수 있다.

［화성 처리 피막］

화성 처리 피막은, 산변성 폴리올레핀계 수지, 콜로이달 실리카 및 실레인 커플링제가 포함된 화성 처리 피막 형성용 도공액을 이용하여 제작할 수 있다.

＜산변성 폴리올레핀계 수지＞

본 실시형태에서 이용되는 화성 처리 피막 형성용 도공액에는, 산변성 폴리올레핀계 수지가 포함되어 있다. 즉, 화성 처리 피막에는, 산변성 폴리올레핀계 수지가 포함된다. 산변성 폴리올레핀계 수지를 포함하는 것에 의해, 화성 처리 피막과 접착제층의 박리를 억제할 수 있다. 산변성 폴리올레핀계 수지는 산변성 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서 이용되는 산변성 폴리올레핀계 수지는, 불포화 다이카복실산, 그의 무수물 및 에스터 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 폴리올레핀계 수지에 그래프트 중합시켜 얻어진다.

산변성 폴리올레핀계 수지의 원료가 되는 폴리올레핀계 수지로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리뷰텐, 폴리메틸펜텐, α-올레핀과 에틸렌 혹은 프로필렌의 공중합체, 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-무수 말레산 공중합체, 프로필렌-무수 말레산 공중합체 등의 수지를 들 수 있고, 단독으로 이용해도, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 화성 처리 피막과 접착제층의 박리를 억제하는 관점에서, 폴리올레핀계 수지는, 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 폴리프로필렌 수지인 것이 보다 바람직하다.

폴리프로필렌 수지로서는, 호모폴리프로필렌(프로필렌 단독중합체)이어도 되고, 프로필렌과, 에틸렌, 다른 α-올레핀 및 바이닐 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 공중합체여도 된다. 다른 α-올레핀으로서는, 탄소수 4∼18의 α-올레핀이 바람직하고, 1-뷰텐, 아이소뷰텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센 등을 들 수 있다. 폴리프로필렌 수지로서는, 화성 처리 피막과 접착제층의 밀착성의 점에서, 호모폴리프로필렌이 특히 바람직하다.

불포화 다이카복실산으로서는, 예를 들어, 말레산, 푸마르산, 시트라콘산, 메사콘산, 이타콘산 등을 들 수 있다. 불포화 다이카복실산의 무수물로서는, 예를 들어, 무수 말레산, 무수 이타콘산, 무수 시트라콘산 등을 들 수 있다. 불포화 다이카복실산의 에스터 유도체로서는, 예를 들어, 말레산 모노메틸 등을 들 수 있다. 이들 중, 불포화 다이카복실산의 무수물이 바람직하고, 무수 말레산이 보다 바람직하다. 불포화 다이카복실산, 그의 무수물 또는 에스터 유도체는, 단독으로 이용해도, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.

산변성 폴리올레핀계 수지는, 전술한 폴리올레핀계 수지에, 통상적 방법에 따라 불포화 다이카복실산, 그의 무수물 또는 에스터 유도체를 그래프트 중합시키는 것에 의해 제조된다.

예를 들어, 무수 말레산 변성 폴리올레핀계 수지는, 이하와 같이 하여 합성할 수 있다. 용매로서 자일렌, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜테인다이올다이아이소뷰티레이트 등을 사용하고, 폴리프로필렌 수지, 무수 말레산, 및 유기 과산화물(예를 들어 t-뷰틸퍼옥시-2-에틸헥실카보네이트)을, 적절히 임의의 순서로, 혹은 함께 투입하고, 통상 가열하, 예를 들어 130∼150℃ 정도에 있어서, 무수 말레산을 폴리올레핀계 수지에 그래프트 중합시키는 것에 의해, 무수 말레산 변성 폴리올레핀계 수지를 얻을 수 있다.

화성 처리 피막에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지의 산가는 3∼100mgKOH/g인 것이 바람직하고, 5∼80mgKOH/g인 것이 보다 바람직하고, 5∼60mKOH/g인 것이 더 바람직하다. 산가가 3mgKOH/g 미만이면 수계의 화성 처리 피막 형성용 도공액의 제조가 곤란해진다. 한편, 산가가 100mgKOH/g을 초과하는 산변성 폴리올레핀계 수지는 제작하는 것이 곤란하다.

산변성 폴리올레핀계 수지 중에 있어서의 무수 말레산의 그래프트량은 0.1∼10질량%인 것이 바람직하고, 0.3∼7질량%인 것이 보다 바람직하고, 0.5∼5질량%인 것이 더 바람직하다. 그래프트량이 0.1질량% 미만이면 접착 강도가 불충분해질 우려가 있다. 한편, 그래프트량이 10질량%를 초과하면, 미변성의 폴리올레핀계 수지와의 상용성이 악화될 우려가 있다. 여기에서, 불포화 다이카복실산, 그의 무수물 및 에스터 유도체가 2종 이상 이용되는 경우, 이들의 함유량의 합계를 그래프트량으로 한다.

산변성 폴리올레핀계 수지로서는, 시판품을 이용해도 된다. 시판품으로서는, 「유니스톨(등록상표)」 시리즈, 닛폰폴리프로사제의 「노바텍(등록상표)」 시리즈, 「윈텍(등록상표)」 시리즈, 프라임폴리머사의 「프라임폴리프로(등록상표)」 시리즈 등을 들 수 있다.

상기 화성 처리 피막은, 산변성 폴리올레핀계 수지 이외의 다른 열가소성 수지는 포함하지 않는 편이 바람직하지만, 본 발명의 효과를 해치지 않는 정도이면 산변성 폴리올레핀계 수지 이외의 다른 열가소성 수지를 포함하고 있어도 된다. 다른 열가소성 수지로서는, 예를 들어, 폴리스타이렌 수지, 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌(ABS) 공중합체, 아크릴로나이트릴-EPDM-스타이렌(AES) 공중합체, 아크릴계 수지, 폴리뷰타다이엔, 폴리아세탈 수지, 폴리에터 수지, 폴리아세트산 바이닐, 폴리염화 바이닐, 폴리염화 바이닐리덴 등을 들 수 있고, 단독으로 이용해도, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.

상기 화성 처리 피막에 포함되는 전체 수지 100질량% 중, 산변성 폴리올레핀계 수지의 함유량이 80질량% 이상인 것이 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 99.91질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 99.95질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 100질량%(화성 처리 피막에 포함되는 수지는, 산변성 폴리올레핀계 수지뿐)인 것이 가장 바람직하다.

화성 처리 피막 형성용 도공액의 고형분 100질량부 중, 열가소성 수지는 30∼60질량부인 것이 바람직하고, 35∼55질량부인 것이 보다 바람직하고, 40∼50질량부인 것이 더 바람직하다. 또한, 화성 처리 피막에 포함되는 열가소성 수지는 30∼60질량%인 것이 바람직하고, 35∼55질량%인 것이 보다 바람직하고, 40∼50질량%인 것이 더 바람직하다.

＜콜로이달 실리카＞

화성 처리 피막 형성용 도공액에는 콜로이달 실리카가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시형태의 화성 처리 피막에는, 콜로이달 실리카가 포함되는 것이 바람직하다. 콜로이달 실리카를 포함하는 것에 의해, 내식성을 높이는 효과를 갖기 때문이다. 콜로이달 실리카로서는, 「스노텍스(등록상표)」 시리즈(닛산화학공업사제의 콜로이달 실리카)의 「XS」, 「SS」, 「40」, 「N」, 「UP」 등이 적합하게 이용된다. 특히, 표면적 평균 입자경이 10∼20nm 정도인 「스노텍스(등록상표) 40」이 적합하게 이용된다. 콜로이달 실리카의 양은, 화성 처리 피막 형성용 도공액의 고형분 100질량부 중, 30∼60질량부인 것이 바람직하고, 35∼55질량부인 것이 보다 바람직하고, 40∼50질량부인 것이 더 바람직하다. 또한, 화성 처리 피막에 포함되는 콜로이달 실리카의 양은, 화성 처리 피막에 포함되는 열가소성 수지 100질량부에 대해서, 50∼150질량부인 것이 바람직하고, 75∼125질량부인 것이 보다 바람직하다.

＜실레인 커플링제＞

화성 처리 피막 형성용 도공액에는 실레인 커플링제가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 실레인 커플링제를 포함하는 것에 의해, 금속 기판에 대한 화성 처리 피막의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 실레인 커플링제로서는, 구체적으로는, 예를 들어, γ-아미노프로필트라이메톡시실레인, γ-아미노프로필트라이에톡시실레인, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트라이메톡시실레인, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸다이메톡시실레인 등의 아미노기 함유 실레인 커플링제; γ-글라이시독시프로필트라이메톡시실레인, γ-글라이시독시프로필메틸다이메톡시실레인, γ-글라이시독시프로필트라이에톡시실레인, γ-글라이시독시메틸다이메톡시실레인 등의 글라이시독시기 함유 실레인 커플링제; 바이닐트라이메톡시실레인, 바이닐트라이에톡시실레인, 바이닐트리스(β-메톡시에톡시)실레인 등의 바이닐기 함유 실레인 커플링제; γ-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실레인 등의 메타크릴옥시기 함유 실레인 커플링제; γ-머캅토프로필트라이메톡시실레인, γ-머캅토프로필메틸다이메톡시실레인 등의 머캅토기 함유 실레인 커플링제; γ-클로로프로필메톡시실레인, γ-클로로프로필트라이메톡시실레인 등의 할로젠기 함유 실레인 커플링제 등을 들 수 있고, 그 중에서도 아미노기 함유 실레인 커플링제인 것이 바람직하다. 이들 실레인 커플링제는, 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서는, 접착성이 양호하게 되는 관점에서, 아미노기 함유 실레인 커플링제나 글라이시독시기 함유 실레인 커플링제가 바람직하고, 아미노기 함유 실레인 커플링제가 보다 바람직하다. 실레인 커플링제의 양은, 화성 처리 피막 형성용 도공액의 고형분 100질량부 중, 1∼30질량부인 것이 바람직하고, 3∼20질량부인 것이 보다 바람직하고, 5∼15질량부인 것이 더 바람직하다.

실레인 커플링제로서는, 시판품을 이용할 수도 있고, 예를 들어, 신에쓰실리콘사제 KBM903(3-아미노프로필트라이메톡시실레인), 도레이·다우코닝사제 Z-6011(3-아미노프로필트라이에톡시실레인), 도레이·다우코닝사제 Z-6020(3-(2-아미노에틸)아미노프로필트라이메톡시실레인) 등이 적합하게 이용된다.

＜화성 처리 피막의 부착량＞

화성 처리 피막의 부착량은, 건조 질량으로 0.05∼3g/m²이고, 바람직하게는 0.1∼2.5g/m²이며, 보다 바람직하게는 0.2∼2g/m²이다. 화성 처리 피막의 부착량이 상기 범위 외이면, 수지 성형품과의 접착 강도가 낮아질 우려가 있다.

＜화성 처리 피막의 형성 방법＞

산변성 폴리올레핀계 수지, 콜로이달 실리카 및 실레인 커플링제를 함유하는 화성 처리 피막 형성용 도공액을 금속 기판의 적어도 한쪽 면에 도포하여 화성 처리 피막을 형성하고 있다. 화성 처리 피막 형성 시에는, 도공액 중에 그 외의 공지의 첨가제를 가해도 된다. 금속 기판 상에 화성 처리 피막을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 도포 방법을 채용할 수 있고, 예를 들어, 화성 처리 피막용 도공액을, 롤 코터법, 스프레이법, 커튼 플로 코터법 등을 이용하여, 금속 기판 표면의 편면 또는 양면에 도포하고, 가열 건조하면 된다. 가열 건조 온도는 특별히 한정되지 않지만, 화성 처리 피막 형성용의 도공액은 수성이기 때문에, 물이 증발하는 100℃ 전후에서 수십초∼수분 정도 가열하면 된다.

［표면 처리 강판］

상기 화성 처리 피막 상에 산변성 폴리올레핀계 수지를 포함하는 접착제로 이루어지는 접착제층을 설치하여, 표면 처리 강판으로 한다. 접착제층은, 화성 처리 피막 표면의 전면(全面)에 설치해도 되고, 화성 처리 피막 표면의 일부의 필요한 장소에만 설치해도 되고, 예를 들어 몇 개인가의 라인상이나, 도트상으로 설치해도 된다. 접착제층으로서는, 표면 처리 강판과 복합하는 후술하는 수지 성형품과의 접착성이 우수한 것이 바람직하다.

＜접착제＞

접착제는, 산변성 폴리올레핀계 수지를 포함하고 있고, 산변성 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 산변성 폴리프로필렌 수지로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

접착제층에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지의 산가는 5∼60mgKOH/g인 것이 바람직하고, 10∼50mgKOH/g인 것이 보다 바람직하고, 13∼40mgKOH/g인 것이 더 바람직하다. 산변성 폴리올레핀계 수지의 산가가 상기 범위 외이면, 접착 강도가 낮아질 우려가 있다.

산변성 폴리올레핀계 수지는, 화성 처리 피막에 포함되는 산변성 폴리올레핀계 수지와 마찬가지의 방법으로 제조할 수 있다. 접착제층에 포함되는 산변성 폴리올레핀계 수지는, 화성 처리 피막에 포함되는 산변성 폴리올레핀계 수지와 동일한 산가여도 상이한 산가여도 되지만, 동일한 산가인 것이 바람직하다.

상기 접착제층은, 산변성 폴리올레핀계 수지 이외의 다른 열가소성 수지는 포함하지 않는 것이 바람직하지만, 본 발명의 효과를 해치지 않는 정도이면 산변성 폴리올레핀계 수지 이외의 다른 열가소성 수지를 포함하고 있어도 된다. 다른 열가소성 수지로서는, 예를 들어, 폴리스타이렌 수지, 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌(ABS) 공중합체, 아크릴로나이트릴-EPDM-스타이렌(AES) 공중합체, 아크릴계 수지, 폴리뷰타다이엔, 폴리아세탈 수지, 폴리에터 수지, 폴리아세트산 바이닐, 폴리염화 바이닐, 폴리염화 바이닐리덴 등을 들 수 있고, 단독으로 이용해도, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.

상기 접착제층에 포함되는 전체 수지 100질량% 중, 산변성 폴리올레핀계 수지의 함유량이 80질량% 이상인 것이 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 99.91질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 99.95질량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 100질량%(접착제층에 포함되는 수지는, 산변성 폴리올레핀계 수지뿐)인 것이 가장 바람직하다.

접착제층은, 건조 후의 두께가 5∼100μm이며, 10∼90μm인 것이 바람직하다. 접착제층의 두께가 상기 범위 외이면, 접착 강도가 낮아질 우려가 있다.

＜접착제층의 적층 방법＞

본 실시형태에서는, 화성 처리 피막 상에, 산변성 폴리올레핀계 수지를 함유하는 핫멜트 접착제를 도포하여 접착제층을 적층하고 있다. 핫멜트 접착제는 공지의 방법으로 도공할 수 있고, 예를 들어, 분말 상태로 화성 처리 강판의 표면에 도포할 수 있다. 또한, 접착제를 유기 용제에 용해시킨 용액이나, 물에 분산시킨 수분산액을, 화성 처리 강판에 도포해도 된다. 접착제 도포 후는, 접착제의 종류에 알맞은 온도(예를 들어, 180∼230℃ 정도)에서, 1∼3분 정도 가열한다.

［복합 부재］

본 실시형태의 표면 처리 강판은, 수지 성형품(수지층)과 복합하여 이용한다. 즉 접착제층 상에, 수지층이 설치된 복합 부재로 할 수 있다. 이 때, 가공이 필요한 경우는, 화성 처리 강판을 목적으로 하는 형상으로 프레스 성형한 후에 접착제층을 설치해도 되고, 화성 처리 강판에 접착제층을 설치한 표면 처리 강판을 목적으로 하는 형상으로 프레스 성형해도 된다. 그리고, 표면 처리 강판을, 사출 성형기의 금형 중에 장입하고, 형체(型締)하고, 용융 수지를 형 내에 사출하여, 수지가 냉각 고화되면, 복합 부재가 얻어진다. 물론, 본 실시형태의 표면 처리 강판은, 프레스 성형법으로 수지층과 복합해도 되지만, 사출 성형의 단시간·고효율이라고 하는 이점을 살리려면, 사출 성형법을 채용하는 것이 바람직하다.

사출 성형의 조건은, 성형품을 구성하는 수지의 종류에 따라 적절히 변경하면 되고, 수지 성형품이 폴리프로필렌 수지인 경우의 일례를 들면, 실린더 온도를 230∼250℃, 금형 온도를 45∼55℃, 사출 유지 시간을 5∼8초, 냉각 시간을 20∼30초 정도로 할 수 있다. 이 조건에서 사출 성형을 행하면, 수지층과 표면 처리 강판이 강고하게 접착한 본 실시형태의 복합 부재가 얻어진다.

＜수지층＞

수지층은 폴리올레핀계 수지를 포함한다. 폴리올레핀계 수지로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리뷰텐, 폴리메틸펜텐, α-올레핀과 에틸렌 혹은 프로필렌의 공중합체, 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-무수 말레산 공중합체, 프로필렌-무수 말레산 공중합체 등의 수지를 들 수 있고, 단독으로 이용해도, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 폴리올레핀계 수지는, 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 폴리프로필렌 수지만으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

복합 부재의 강도를 높이기 위해서, 수지층 중에 유리 섬유나 탄소 섬유 등의 강화 섬유가 5∼60질량% 정도 포함되어 있어도 된다. 또한, 각종 안료나 염료, 난연제, 항균제, 산화 방지제, 가소제, 활제 등의 공지의 첨가제를 가해도 된다.

［복합 부재의 물성］

(접착성)

복합 부재의 접착 강도는 12MPa 이상인 것이 바람직하고, 12.5MPa 이상인 것이 보다 바람직하고, 13MPa 이상인 것이 더 바람직하고, 14MPa 이상인 것이 특히 바람직하다. 본 실시형태의 표면 처리 강판을 이용하는 것에 의해, 화성 처리 피막 및 접착제층의 2층만을 금속 기판에 구비한 표면 처리 강판이어도 복합 부재의 접착 강도를 충분히 높일 수 있다. 접착 강도의 측정 방법에 대해서는 후술한다.

본 명세서는, 전술한 바와 같이 다양한 태양의 기술을 개시하고 있지만, 그 중 주된 기술을 이하에 정리한다.

본 발명은, 금속 기판의 적어도 한쪽 면에, 화성 처리 피막을 개재하여 접착제층이 적층된 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판으로서, 상기 화성 처리 피막을 형성하는 도공액은, 산변성 폴리올레핀계 수지, 콜로이달 실리카 및 실레인 커플링제를 함유하고, 상기 화성 처리 피막의 부착량은, 건조 질량으로 0.05∼3g/m²이며, 상기 접착제층은 산변성 폴리올레핀계 수지를 함유하고, 상기 접착제층의 두께는 5∼100μm인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판에 있어서, 상기 화성 처리 피막에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지의 산가는 3∼100mgKOH/g인 것이 바람직하고, 상기 화성 처리 피막에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지는 산변성 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판에 있어서, 상기 접착제층에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지의 산가는 5∼60mgKOH/g인 것이 바람직하고, 상기 접착제층에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지는 산변성 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 금속 기판은 강판인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에는, 상기 표면 처리 금속판에 있어서의 접착제층 상에, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지층이 설치되어 있는 복합 부재도 포함되고, 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

더하여, 본 발명은, 상기 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판의 제조 방법도 포함하고 있고, 상기 제조 방법은, 산변성 폴리올레핀계 수지, 콜로이달 실리카 및 실레인 커플링제를 함유하는 화성 처리 피막 형성용 도공액을 금속 기판의 적어도 한쪽 면에 도포하여 화성 처리 피막을 형성하는 공정과, 상기 화성 처리 피막 상에, 산변성 폴리올레핀계 수지를 함유하는 핫멜트 접착제를 도포하여 접착제층을 적층하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

실시예

이하 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 제한하는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 실시하는 것은 모두 본 발명에 포함된다. 한편, 특별히 예고하지 않는 한, 부는 질량부를, %는 질량%를 의미한다.

우선, 실시예에서 이용한 측정·평가 방법에 대해 이하 설명한다.

＜접착성(접착 강도)＞

후술하는 제조 방법으로 얻어지는 복합 부재에 있어서, 표면 처리 강판의 긴 방향 단부와 수지층의 긴 방향 단부를, 25℃의 분위기하에서, 인장 시험기의 척으로 집고, 10mm/분의 인장 속도로 인장하여, 수지층이 표면 처리 강판으로부터 박리되었을 때의 인장 강도를 측정하고, 그 값을 접착 강도로 했다. 단, 표면 처리 강판의 긴 방향 단부란, 수지층으로 덮여 있지 않은 쪽의 단부이고, 수지층의 긴 방향 단부란, 표면 처리 강판이 접착되어 있지 않은 쪽의 단부이다.

(실시예 1)

［무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지의 조제］

냉각관을 구비한 플라스크에 용매로서 자일렌 400ml와, 입상의 호모폴리프로필렌(멜트 플로 레이트: 4g/10min) 60g을 넣고, 질소 기류하, 140℃로 가열 교반했다. 그 후, 교반한 용액에 무수 말레산 11g과 t-뷰틸퍼옥시 2-에틸헥실카보네이트 4g을 녹인 자일렌 40ml를 1시간에 걸쳐 적하하고, 그 후 1시간 반응을 행했다. 계속해서, 내용물을 실온까지 낮추고, 대량의 메틸 에틸 케톤에 투입했다. 마지막에 여과를 행하여, 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지를 얻었다. 얻어진 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지에 있어서의 무수 말레산의 그래프트량은 3.0질량%이며, 얻어진 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지의 산가는 25mgKOH/g이었다.

［화성 처리 피막 형성용 도공액］

스테인레스제 내압 용기에, 상기 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지 10g, 트라이에틸아민 1g, 뷰탄올 10g, 증류수 30g을 투입하고, 170℃에서 1시간 100rpm으로 교반했다. 그 후, 냉각하여, 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지 수분산체를 얻었다. 다음에 100ml 오토클레이브에, 상기의 제법으로 제작한 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지 수분산체, 콜로이달 실리카 및 실레인 커플링제를 질량비(고형분)로 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지:콜로이달 실리카:실레인 커플링제=50:50:10이 되도록 첨가하고, 온도 140℃, 교반 속도 500rpm으로 2시간 교반하여, 화성 처리 피막 형성용 도공액을 얻었다. 콜로이달 실리카로서 닛산화학공업사제 스노텍스(등록상표) 40(표면적 평균 입경 10∼20nm)을, 실레인 커플링제로서 신에쓰화학공업사제 KBM903(γ-아미노프로필트라이메톡시실레인)을 이용했다.

［화성 처리 강판］

두께 1.0mm의 합금화 용융 아연 도금 강판의 표면에, 화성 처리 피막 형성용 도공액을 건조 질량으로 0.2g/m²가 되도록 도포하고, 100℃에서 1분간 가열하여, 화성 처리 피막을 구비한 화성 처리 강판을 얻었다.

［표면 처리 강판］

상기 화성 처리 강판의 화성 처리 피막 상에, 25mgKOH/g인 상기 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지를 바 코터로 두께 20μm가 되도록 도포한 후, 220℃에서 2분간 가열하여, 화성 처리 피막 및 접착제층을 구비한 표면 처리 강판을 얻었다.

［복합 부재］

다음에, 사출 성형기(닛세이수지공업사제 PNX60)를 이용하여 사출 성형을 행했다. 우선, 상기 표면 처리 강판을 100mm×25mm로 커팅하고, 금형에 넣었다. 그 후, 유리 섬유가 20질량% 포함된 폴리프로필렌 수지인 프라임폴리머사제 프라임폴리프로(등록상표) V7000을 용융시켜, 100mm 길이×25mm 폭×3mm 두께인 수지층을 구비한 복합 부재를 얻었다. 단, 표면 처리 강판의 표면을 수지층으로 완전히 덮도록 접착시키지는 않고, 수지층과 표면 처리 강판은 12.5mm 길이×25mm 폭으로 겹치도록(표면 처리 강판의 표면의 일부만을 수지층으로 덮도록) 접착시켜 복합 부재를 얻었다. 사출 조건은, 표 2에 나타냈다. 또한, 복합 부재의 접착 강도를 전술한 측정 방법으로 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타냈다.

(실시예 2∼3, 비교예 1∼2)

화성 처리 피막의 부착량을 표 1에 기재된 양으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 복합 부재를 얻었다. 복합 부재의 접착 강도를 표 1에 나타냈다.

(실시예 4∼5, 비교예 3∼4)

접착제층을 표 1에 기재된 두께로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 복합 부재를 얻었다. 복합 부재의 접착 강도를 표 1에 나타냈다.

(실시예 6∼10, 비교예 5∼6)

화성 처리 피막의 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지를 표 1에 기재된 산가로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 복합 부재를 얻었다. 복합 부재의 접착 강도를 표 1에 나타냈다. 한편, 전술한 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지의 조제에 있어서, 호모폴리프로필렌 및 무수 말레산의 투입 비율을 조정하는 것에 의해 수지의 산가를 조정했다.

(실시예 11∼12, 비교예 7∼8)

접착제층의 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지를 표 1에 기재된 산가로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 복합 부재를 얻었다. 복합 부재의 접착 강도를 표 1에 나타냈다. 한편, 전술한 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지의 조제에 있어서, 호모폴리프로필렌 및 무수 말레산의 투입 비율을 조정하는 것에 의해 수지의 산가를 조정했다.

(비교예 9, 10)

화성 처리 피막의 수지를 무수 말레산 그래프트 폴리프로필렌 수지 대신에 표 1에 기재된 수지를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 복합 부재를 얻었다. 복합 부재의 접착 강도를 표 1에 나타냈다.

표 1로부터, 이하와 같이 고찰할 수 있다.

본 발명의 구성 요건을 만족시키는 실시예 1∼12의 표면 처리 강판을 구비한 복합 부재는, 접착 강도가 우수했다.

이에 반하여, 상기 이외의 표면 처리 강판은, 하기에 상술하는 대로, 본 발명의 구성 요건을 만족시키지 않아, 원하는 특성이 얻어지지 않았다.

비교예 1 및 2에서는, 화성 처리 피막의 부착량이 지나치게 적기 때문에, 비교예 1의 표면 처리 강판을 구비한 복합 부재는, 접착 강도가 뒤떨어지고 있었다.

비교예 3에서는, 접착제층의 두께가 지나치게 얇기 때문에, 비교예 3의 표면 처리 강판을 구비한 복합 부재는, 접착 강도가 뒤떨어지고 있었다. 비교예 4에서는, 접착제층의 두께가 지나치게 두껍기 때문에, 비교예 4의 표면 처리 강판을 구비한 복합 부재는, 접착 강도가 뒤떨어지고 있었다.

비교예 5에서는, 화성 처리 피막에 있어서의 산변성 폴리프로필렌 수지의 산가가 매우 작기 때문에, 수계의 화성 처리 피막 형성용 도공액의 제조를 할 수 없었다. 비교예 6에서는, 화성 처리 피막에 있어서의 산변성 폴리프로필렌 수지의 산가가 매우 큰 수지를 제작하려고 한 바, 산변성 올레핀 수지의 제조를 할 수 없었다.

비교예 7에서는, 접착제층에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지의 산가가 지나치게 낮기 때문에, 비교예 7의 표면 처리 강판을 구비한 복합 부재는, 접착 강도가 뒤떨어지고 있었다. 비교예 8에서는, 접착제층에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지의 산가가 지나치게 높기 때문에, 비교예 8의 표면 처리 강판을 구비한 복합 부재는, 접착 강도가 뒤떨어지고 있었다. 이것은 수지층과 접착제층의 접착력이 약했기 때문이라고 추정된다.

비교예 9∼10의 표면 처리 강판은, 산변성 폴리올레핀계 수지를 포함하지 않는 화성 처리 피막을 갖는다. 따라서, 비교예 9∼10의 표면 처리 강판을 구비한 복합 부재는, 접착 강도가 뒤떨어지고 있었다.

이 출원은, 2016년 3월 25일에 출원된 일본 특허출원 특원2016-061676을 기초로 하는 것이며, 그 내용은, 본원에 포함되는 것이다.

본 발명을 표현하기 위해서, 전술에 있어서 구체예 등을 참조하면서 실시형태를 통해 본 발명을 적절하고 충분하게 설명했지만, 당업자이면 전술한 실시형태를 변경 및/또는 개량하는 것은 용이하게 할 수 있음을 인식해야 한다. 따라서, 당업자가 실시하는 변경 형태 또는 개량 형태가, 청구의 범위에 기재된 청구항의 권리 범위를 이탈하는 레벨의 것이 아닌 한, 당해 변경 형태 또는 당해 개량 형태는, 당해 청구항의 권리 범위에 포괄된다고 해석된다.

본 발명은, 표면 처리 금속판에 관한 기술 분야에 있어서, 광범위한 산업상의 이용 가능성을 갖는다.

Claims

금속 기판의 적어도 한쪽 면에, 화성 처리 피막을 개재하여 접착제층이 적층된 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판으로서,
상기 화성 처리 피막은, 산변성 폴리올레핀계 수지, 콜로이달 실리카 및 실레인 커플링제를 함유하는 도공액을 상기 금속 기판에 도포하여 얻어진 피막이고, 상기 화성 처리 피막의 부착량은, 건조 질량으로 0.05∼3g/m²이며,
상기 접착제층은 산변성 폴리올레핀계 수지를 함유하고, 상기 접착제층의 두께는 5∼100μm인
것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판.
제 1 항에 있어서,
상기 화성 처리 피막에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지의 산가는 3∼100mgKOH/g인 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판.
제 1 항에 있어서,
상기 화성 처리 피막에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지는 산변성 폴리프로필렌 수지를 포함하는 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판.
제 1 항에 있어서,
상기 접착제층에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지의 산가는 5∼60mgKOH/g인 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판.
제 1 항에 있어서,
상기 접착제층에 있어서의 산변성 폴리올레핀계 수지는 산변성 폴리프로필렌 수지를 포함하는 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 기판은 강판인, 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 표면 처리 금속판에 있어서의 접착제층 상에, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 부재.
제 7 항에 있어서,
상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 수지를 포함하는 복합 부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판의 제조 방법으로서,
산변성 폴리올레핀계 수지, 콜로이달 실리카 및 실레인 커플링제를 함유하는 화성 처리 피막 형성용 도공액을 금속 기판의 적어도 한쪽 면에 도포하여 화성 처리 피막을 형성하는 공정과,
상기 화성 처리 피막 상에, 산변성 폴리올레핀계 수지를 함유하는 핫멜트 접착제를 도포하여 접착제층을 적층하는 공정을 갖는
것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 접착용 표면 처리 금속판의 제조 방법.