TW201713502A - 複合體及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的目的在於提供一種即便接合各種材料,其密著性亦優異、且可容易地製造的包含金屬素形材與被接合體的複合體。所述複合體是具有包含金屬素形材及形成於所述金屬素形材的表面上的有機樹脂層的塗裝金屬素形材、熱熔膜、以及被接合體的複合體。於該複合體中,所述熱熔膜焊接於所述有機樹脂層及所述被接合體上。
Description
本發明是有關於一種複合體及其製造方法。
金屬板或其壓製成形品,或者藉由鋳造、鍛造、切削、粉末冶金等而成形的金屬製的構件即所謂的「金屬素形材」用於汽車等各種工業製品。另外,金屬素形材與樹脂組成物的成形體接合而成的複合體比僅包含金屬的零件輕、且強度比僅包含樹脂的零件高,因此用於行動電話或個人電腦等各種電子機器。先前,此種複合體藉由使金屬素形材與樹脂組成物的成形體嵌合來製造。但是,利用嵌合的複合體的製造方法的作業步驟數多、生產性低。因此,近年來通常藉由嵌入成形來使金屬素形材與樹脂組成物的成形體接合來製造複合體。
當藉由嵌入成形來製造複合體時,重要的是提昇金屬素形材與樹脂組成物的成形體的密著性。作為提高金屬素形材與樹脂組成物的成形體的密著性的方法,例如提出有於進行嵌入成形前,對金屬素形材的表面進行粗面化處理(參照專利文獻1~專利文獻3)。於專利文獻1~專利文獻3的方法中,藉由對鋁合金的表面進行粗面化處理,而提昇鋁合金與樹脂組成物的成形體的接合性。
另外,於專利文獻4中記載有如下的方法:針對積層有金屬構件、三嗪硫醇衍生物等的有機包覆層、熱熔膜的積層體,以接觸熱熔膜的方式配置包含熱塑性樹脂的材料後,使熱熔膜熔融,而使所述積層體與熱塑性樹脂的成形體接合來製造複合體。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-027018號公報 [專利文獻2]日本專利特開2004-050488號公報 [專利文獻3]日本專利特開2005-342895號公報 [專利文獻4]日本專利特開2013-244725號公報
[發明所欲解決之課題] 於藉由專利文獻1~專利文獻3中記載的方法所製造的複合體中,藉由定錨效應(anchor effect)來接合,因此存在金屬素形材與樹脂組成物的成形體的密著性並不充分這一問題。另外,於專利文獻1~專利文獻3中記載的複合體的製造方法中,因對金屬素形材的表面進行粗面化處理,故亦存在製造步驟變得繁雜、製造費用增大這一問題。
另外,於藉由專利文獻4中記載的方法所製造的複合體中,熱塑性樹脂的成形體與金屬素形材的密著性談不上足夠高,而期望一種密著性更高的複合體。
另外,專利文獻1~專利文獻4中記載的方法是使樹脂組成物的成形體與金屬素形材接合的方法。當為了擴大複合體的用途,而亦欲製作使樹脂組成物以外的材料與金屬素形材接合而成的複合體時,並不清楚專利文獻1~專利文獻4中記載的方法是否會使所述樹脂組成物以外的材料與金屬素形材之間產生充分的密著性。
本發明是鑒於所述情況而成者,其目的在於提供一種即便接合各種材料,其密著性亦優異、且可容易地製造的包含金屬素形材與被接合體的複合體及其製造方法。
[解決課題之手段] 本發明是有關於以下的複合體及複合體的製造方法。 [1] 一種複合體,其包括:塗裝金屬素形材,包含金屬素形材及形成於所述金屬素形材的表面上的有機樹脂層;熱熔膜;以及被接合體;且所述熱熔膜焊接於所述有機樹脂層及所述被接合體上。 [2] 如[1]所述的複合體,其中所述有機樹脂層含有聚丙烯系樹脂。 [3] 如[1]所述的複合體,其中所述有機樹脂層含有聚胺基甲酸酯系樹脂。 [4] 如[1]至[3]中任一項所述的複合體,其中所述有機樹脂層的附著量為0.2 g/m2
以上。 [5] 如[1]至[4]中任一項所述的複合體,其中所述熱熔膜的熔點為50℃~200℃。 [6] 如[1]至[5]中任一項所述的複合體,其中所述被接合體包含選自由鐵系金屬、非鐵系金屬、有機樹脂及玻璃所組成的群組中的一種材料或多種材料的成形體。 [7] 如[1]至[6]中任一項所述的複合體,其中所述有機樹脂層含有防鏽劑。 [8] 一種複合體的製造方法,其包括:針對如下積層體,以接觸所述熱熔膜的方式配置被接合體的步驟,所述積層體具有包含金屬素形材及形成於所述金屬素形材的表面上的有機樹脂層的塗裝金屬素形材、與以接觸所述有機樹脂層的方式配置的熱熔膜;以及對所述被接合體所接觸的所述熱熔膜的至少一部分進行加熱,而使所述熱熔膜焊接於所述有機樹脂層及所述被接合體上的步驟。 [9] 如[8]所述的複合體的製造方法,其更包括以接觸所述金屬素形材的所述有機樹脂層的方式配置所述熱熔膜,而形成所述積層體的步驟。 [10] 如[8]或[9]所述的複合體的製造方法,其中所述有機樹脂層含有聚丙烯系樹脂。 [11] 如[8]或[9]所述的複合體的製造方法,其中所述有機樹脂層含有聚胺基甲酸酯系樹脂。 [12] 如[8]至[11]中任一項所述的複合體的製造方法,其中所述有機樹脂層的附著量為0.2 g/m2
以上。 [13] 如[8]至[12]中任一項所述的複合體的製造方法,其中所述熱熔膜的熔點為50℃~200℃。 [14] 如[8]至[13]中任一項所述的複合體的製造方法,其中所述被接合體包含選自由鐵系金屬、非鐵系金屬、有機樹脂及玻璃所組成的群組中的一種材料或多種材料的成形體。 [15] 如[8]至[14]中任一項所述的複合體的製造方法,其中所述有機樹脂層含有防鏽劑。
[發明的效果] 根據本發明,而提供一種即便接合各種材料,其密著性亦優異、且可容易地製造的包含金屬素形材與被接合體的複合體及其製造方法。
1.複合體 本發明的複合體具有塗裝金屬素形材、熱熔膜、及被接合體。所述熱熔膜焊接於所述塗裝金屬素形材的有機樹脂層與所述被接合體上,並將所述塗裝金屬素形材與所述被接合體接合。
圖1A是關於本發明的複合體的一例的平面圖,圖1B是該複合體的沿著圖1A中的1B-1B線的剖面圖。如圖1A及圖1B所示,複合體100具有塗裝金屬素形材10、熱熔膜30及被接合體20。塗裝金屬素形材10具有金屬素形材102及有機樹脂層104。於複合體100中,熱熔膜30焊接於有機樹脂層104及被接合體20兩者上,藉此塗裝金屬素形材10與被接合體20接合。
將本發明的另一實施形態的複合體示於圖2A及圖2B中。如圖2A及圖2B所示,複合體200具有塗裝金屬素形材10、熱熔膜30及被接合體40。被接合體40具有平面形狀為矩形的凹部402、及包圍凹部402的開口部的軸環部404。複合體200中的熱熔膜30具有與被接合體40的軸環部404相同的形狀,熱熔膜30焊接於被接合體40的軸環部404及有機樹脂層104兩者上,藉此塗裝金屬素形材10與被接合體40接合。
1-1.塗裝金屬素形材 本發明的塗裝金屬素形材包含金屬素形材及有機樹脂層。有機樹脂層形成於金屬素形材的表面上。塗裝金屬素形材可在金屬素形材與有機樹脂層之間形成化學轉化處理皮膜,但本發明的塗裝金屬素形材因有機樹脂層與熱熔膜的密著性高,故亦可不具有化學轉化處理皮膜。以下,對塗裝金屬素形材的各要素進行說明。
(1)金屬素形材 所謂金屬素形材,是指對金屬施加熱或力等來賦予形狀而成者。成為塗裝基材的金屬素形材為金屬板、其壓製成形品,或藉由鋳造、鍛造、切削、粉末冶金等而成形的金屬製的構件。金屬素形材的種類並無特別限定。金屬素形材的例子包括:金屬板、金屬板的壓製加工品及金屬構件等。所述金屬板的例子包括:鍍鋅鋼板、鍍Zn-Al合金鋼板、鍍Zn-Al-Mg合金鋼板、鍍Zn-Al-Mg-Si合金鋼板、鍍鋁鋼板、不鏽鋼板(包含沃斯田鐵系、麻田散鐵系、肥粒鐵系、及肥粒鐵·麻田散鐵二相系)、鋁板、鋁合金板、及銅板等。金屬板亦可為冷軋鋼板等經軋製的鋼板。所述金屬構件的例子包括:藉由包含鋁壓鑄及鋅壓鑄的鋳造、鍛造、切削加工、及粉末冶金等而成形的各種金屬構件等。金屬素形材視需要可實施脫脂、酸洗等公知的塗裝前處理。
(2)化學轉化處理皮膜 如上所述,塗裝金屬素形材可在金屬素形材與有機樹脂層之間形成化學轉化處理皮膜。化學轉化處理皮膜形成於金屬素形材的表面上,提昇金屬素形材與有機樹脂層之間的密著性及金屬素形材的耐蝕性。化學轉化處理皮膜只要形成於金屬素形材的表面之中,至少與後述的被接合體接合的區域(接合面)中即可,但就容易形成皮膜的觀點而言,較佳為形成於金屬素形材的整個表面上。
用以形成化學轉化處理皮膜的化學轉化處理的種類並無特別限定。化學轉化處理的例子包括:鉻酸鹽處理、無鉻處理、及磷酸鹽處理等。藉由化學轉化處理所形成的化學轉化處理皮膜的附著量只要是對於提昇金屬素形材與有機樹脂層之間的密著性及金屬素形材的耐蝕性有效的範圍內,則並無特別限定。例如,於鉻酸鹽皮膜的情況下,只要以總Cr換算附著量成為5 mg/m2
~100 mg/m2
的方式調整附著量即可。另外,於無鉻皮膜的情況下,若為Ti-Mo複合皮膜,則只要以皮膜的附著量成為10 mg/m2
~500 mg/m2
的方式調整附著量即可,若為氟代酸系皮膜,則只要以氟換算附著量或總金屬元素換算附著量成為3 mg/m2
~100 mg/m2
的範圍內的方式調整附著量即可。另外,於磷酸鹽皮膜的情況下,只要以皮膜的附著量成為0.1 g/m2
~5 g/m2
的方式調整附著量即可。
(3)有機樹脂層 有機樹脂層是含有有機樹脂的層,其提昇金屬素形材與熱熔膜之間的密著性。有機樹脂層形成於金屬素形材上,即形成於金屬素形材的表面或化學轉化處理皮膜的表面上。藉由將有機樹脂層焊接於熱熔膜上,於本發明的複合體中,金屬素形材及被接合體經由有機樹脂層及熱熔膜而更牢固地密著。
有機樹脂層所含有的有機樹脂的種類只要是具有與金屬素形材進行氫鍵結的官能基(氫鍵結性官能基)、且具有對於熱熔膜的焊接性者,則並無特別限定。所述氫鍵結性官能基的例子包括:羧基及胺基。具有氫鍵結性官能基、且具有對於熱熔膜的焊接性的樹脂的例子包括:環氧系樹脂、聚烯烴系樹脂、酚系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚酯系樹脂、不含聚碳酸酯單元的聚胺基甲酸酯系樹脂。該些樹脂可單獨使用,亦可將兩種以上組合使用。
環氧系樹脂的例子包括:雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚AD型環氧樹脂等。烯烴系樹脂的例子包括:聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂等。酚系樹脂包括:酚醛清漆型樹脂、甲階酚醛型樹脂等。聚胺基甲酸酯系樹脂可藉由二醇與二異氰酸酯進行共聚而獲得。二醇的例子除聚碳酸酯二醇以外,包括:雙酚A、1,6-己二醇、1,5-戊二醇等。異氰酸酯的例子包括:芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯等。
所述有機樹脂可作為市售品來獲得。另外,有機樹脂層中的所述有機樹脂的存在可藉由核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)、紅外線(Infrared,IR)、及氣相層析-質譜儀(Gas Chromatography-Mass Spectrometer,GC-MS)等通常的分析機器來確認。
進而,所述有機樹脂亦可進行交聯。所述有機樹脂的交聯例如可藉由具有與有機樹脂中的所述氫鍵結性官能基進行反應的兩個以上的交聯性官能基的交聯劑來進行。就提昇有機樹脂層的強度的觀點而言,較佳為使所述有機樹脂進行交聯。所述交聯劑可使用用於所述有機樹脂的交聯的公知的交聯劑。交聯劑的例子包括:異氰酸酯系交聯劑、環氧系交聯劑、噁唑啉系交聯劑、三聚氰胺系交聯劑、及具有金屬鹽的交聯劑。交聯劑的使用量可於可獲得有機樹脂層對於金屬素形材的黏著性、及由所述有機樹脂中的交聯所產生的效果兩者的範圍內適宜決定。
就進一步提高與後述的熱熔膜之間的密著性的觀點而言,作為有機樹脂層的材料的有機樹脂較佳為聚丙烯系樹脂或聚胺基甲酸酯系樹脂。所述聚胺基甲酸酯系樹脂較佳為包含含有聚碳酸酯單元的聚胺基甲酸酯樹脂。與化學轉化處理皮膜同樣地,有機樹脂層只要形成於金屬素形材的表面之中,與被接合體的接合面的至少一部分上即可,但就進一步提高密著性的觀點而言,有機樹脂層較佳為形成於整個接合面上。
(聚丙烯系樹脂) 所述聚丙烯系樹脂是包含聚丙烯骨架與氫鍵結性官能基的高分子化合物。所述聚丙烯系樹脂的例子包括酸改質聚丙烯。所述酸改質聚丙烯是向聚丙烯的構成單元中導入羧基或其酐基而成的聚丙烯。所述聚丙烯系樹脂中的該氫鍵結性官能基的量可自可獲得對於金屬素形材的充分的黏著性的範圍適宜決定。另外,所述聚丙烯系樹脂可進一步含有所述氫鍵結性官能基以外的其他官能基。
就提高塗裝金屬素形材與熱熔膜之間的接合力的觀點而言,相對於有機樹脂層中的所有樹脂,所述酸改質聚丙烯的含量較佳為40質量%以上。藉此,有時無法獲得塗裝金屬素形材對於所述被接合體的充分的接合力。酸改質聚丙烯的所述含量的上限值可於可獲得本發明的效果的範圍內適宜決定。
包含所述酸改質聚丙烯的有機樹脂層的熔融黏度較佳為1000 mPa·s~10000 mPa·s。於該熔融黏度未滿1000 mPa·s的情況下,在與被接合體的焊接時,有時所述有機樹脂層會流動。因此,有時有機樹脂層未焊接於被接合體上,塗裝金屬素形材對於所述被接合體的接合力變得不充分。另一方面,於所述熔融黏度超過10000 mPa·s的情況下,有時所述有機樹脂層對於熱熔膜的焊接性下降而變得不充分。因此,有時塗裝金屬素形材對於所述被接合體的接合力變得不充分。所述熔融黏度藉由布氏黏度計(Brookfield viscometer)來測定。
酸改質聚丙烯的酸價較佳為1 mgKOH/g~500 mgKOH/g。若酸改質聚丙烯的酸價為所述範圍內,則於製作後述的乳液時對酸改質聚丙烯進行中和,藉此酸改質聚丙烯本身作為界面活性劑發揮作用。
較佳為所述酸改質聚丙烯的熔點為60℃~120℃、且所述酸改質聚丙烯的結晶度為5%~20%。具有所述熔點及結晶度的酸改質聚丙烯對於金屬素形材的表面的潤濕性高。因此,就形成亦密著於金屬素形材的表面的微細的凹凸的有機樹脂層的觀點而言較佳。於所述熔點未滿60℃或所述結晶度未滿5%的情況下,有機樹脂層以比較低的溫度軟化,因此例如有時於保管時塗裝金屬素形材的耐黏連性變得不充分。於所述熔點超過120℃或所述結晶度超過20%的情況下,有時塗裝金屬素形材對於所述被接合體的接合性會下降。
再者,酸改質聚丙烯的熔點及結晶度在包含於有機樹脂塗料(有機樹脂層用的塗料)中的狀態(燒接前)與有機樹脂層的狀態(燒接後)下幾乎不會變化。因此,有機樹脂層中的酸改質聚丙烯的結晶度可藉由利用採用魯蘭德(Ruland)法的X射線繞射對含有酸改質聚丙烯的後述的有機樹脂塗料進行測定來查驗。
所述酸改質聚丙烯例如可作為將酸改質聚丙烯作為分散質的酸改質聚丙烯系乳液來製備。酸改質聚丙烯系乳液可藉由於製備酸改質聚丙烯後,將酸改質聚丙烯調配至水中並進行分散來製備。另外,亦可將各種界面活性劑作為乳化劑添加至酸改質聚丙烯系乳液中。
於聚丙烯中,已知有等規、無規、間規、半等規及立體定向的立體規則性。就剛性或衝擊強度等力學特性或耐久性的觀點而言,酸改質聚丙烯中的聚丙烯的立體規則性較佳為等規。
所述聚丙烯的重量平均分子量較佳為1000~300000,更佳為5000~100000。於聚丙烯的重量平均分子量未滿1000的情況下,有時有機樹脂層的強度會下降。另一方面,於聚丙烯的重量平均分子量超過300000的情況下,當對聚丙烯進行酸改質時,黏度會增大,因此有時作業變得困難。
可使聚丙烯溶解於甲苯或二甲苯中,於自由基產生劑的存在下,利用α,β-不飽和羧酸及/或α,β-不飽和羧酸的酸酐及/或每1分子中具有1個以上的雙鍵的化合物來進行聚丙烯的酸改質。或者,可使用可昇溫至聚丙烯的軟化溫度或熔點以上為止的機器,於存在或不存在自由基產生劑下,利用α,β-不飽和羧酸及/或α,β-不飽和羧酸的酸酐及/或每1分子中具有1個以上的雙鍵的化合物來進行聚丙烯的酸改質。於以溶液狀態在甲苯及/或二甲苯等有機溶劑中進行聚丙烯的改質反應的情況、或於利用水系等的非溶媒中進行的不均勻分散系中的反應的情況下,必須充分地進行氮氣置換。如此,可製備酸改質聚丙烯。
所述自由基產生劑的例子包括:過氧化物及偶氮腈。所述偶氮腈的例子包括:過鄰苯二甲酸二-第三丁酯、第三丁基過氧化氫、二枯基過氧化物、苯甲醯基過氧化物、過氧化苯甲酸第三丁酯、過氧化乙基己酸第三丁酯、過氧化特戊酸第三丁酯、甲基乙基酮過氧化物、及二-第三丁基過氧化物等。所述偶氮腈的例子包括:偶氮雙異丁腈、及偶氮雙異丙腈等。相對於聚丙烯100質量份,自由基產生劑的調配量較佳為0.1質量份~50質量份。另外,特佳為0.5質量份~30質量份。
α,β-不飽和羧酸或其酸酐的例子包括:順丁烯二酸、順丁烯二酸酐、反丁烯二酸、檸康酸、檸康酸酐、中康酸、衣康酸、衣康酸酐、鳥頭酸、及鳥頭酸酐。所述α,β-不飽和羧酸或其酸酐可為一種,亦可為一種以上。若將所述α,β-不飽和羧酸或其酸酐的兩種以上組合使用,則有機樹脂層的物性變得良好的情況多。
所述每1分子中具有1個以上的雙鍵的化合物的例子包括:(甲基)丙烯酸系單體及苯乙烯系單體。所述(甲基)丙烯酸系單體的例子包括:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸、二(甲基)丙烯酸(二)乙二醇、二(甲基)丙烯酸-1,4-丁二醇、二(甲基)丙烯酸-1,6-己二醇、三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷、二(甲基)丙烯酸甘油、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、及丙烯醯胺等。所述苯乙烯系單體的例子包括:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、及氯甲基苯乙烯等。進而,可於所述化合物中併用二乙烯基苯、乙酸乙烯酯、新癸酸的乙烯基酯等乙烯基系單體。
所述每1分子中具有1個以上的雙鍵的化合物可為一種,亦可為一種以上。相對於聚丙烯100質量份,該化合物的調配量較佳為0.1質量份~50質量份。特佳為0.5質量份~30質量份。
(聚胺基甲酸酯系樹脂) 所述聚胺基甲酸酯系樹脂是含有聚胺基甲酸酯骨架與所述氫鍵結性官能基的高分子化合物。所述聚胺基甲酸酯系樹脂的例子包括:含有聚碳酸酯的聚胺基甲酸酯(以下,亦稱為「含有PC的聚胺基甲酸酯」)。所述聚胺基甲酸酯系樹脂中的該氫鍵結性官能基的量可自可獲得對於金屬素形材的充分的黏著性的範圍適宜決定。另外,所述聚胺基甲酸酯系樹脂可進一步含有所述氫鍵結性官能基以外的其他官能基。另外,於可獲得本發明的效果的範圍內,所述聚胺基甲酸酯系樹脂的重量平均分子量並無特別限定。
含有PC的聚胺基甲酸酯於分子鏈中具有聚碳酸酯單元。所謂「聚碳酸酯單元」,是指聚胺基甲酸酯的分子鏈中下述所示的結構。於所述含有PC的聚胺基甲酸酯中,該碳酸酯基可個別地存在,亦可連續地存在。就提高對於金屬素形材的黏著性與對於被接合體的焊接性兩者的觀點而言,相對於有機樹脂層中的所有樹脂的質量,有機樹脂層中的聚碳酸酯單元的含量較佳為15質量%~80質量%。若聚碳酸酯單元的所述含量少於15質量%,則有時有機樹脂層不以充分的強度黏著於金屬素形材上,若多於80質量%,則有時有機樹脂層不以充分的強度焊接於被接合體上。聚碳酸酯單元的質量對於所有樹脂的質量的比例可使用使有機樹脂層溶解於氯仿中而成的樣品,並藉由核磁共振分光法(NMR分析)來求出。
[化1]
含有PC的聚胺基甲酸酯例如可藉由以下的步驟來製備。首先,使有機聚異氰酸酯與聚碳酸酯多元醇、及具有三級胺基或羧基的多元醇反應而生成胺基甲酸酯預聚物。再者,於可獲得本發明的效果的範圍內,可併用聚碳酸酯多元醇以外的多元醇,例如聚酯多元醇或聚醚多元醇等。
繼而,利用酸對所製造的胺基甲酸酯預聚物的三級胺基進行中和或利用四級化劑對其進行四級化後,藉由水來進行鏈伸長。如此,可生成陽離子性的含有聚碳酸酯單元的聚胺基甲酸酯。或者,利用三乙基胺或三甲基胺、二乙醇單甲基胺、二乙基乙醇胺、苛性鈉、苛性鉀等鹼性化合物對所述胺基甲酸酯預聚物的羧基進行中和而轉換成羧酸的鹽類。如此,可生成陰離子性的含有聚碳酸酯單元的聚胺基甲酸酯。所述含有PC的聚胺基甲酸酯可為陽離子性的含有聚碳酸酯單元的聚胺基甲酸酯,亦可為陰離子性的含有聚碳酸酯單元的聚胺基甲酸酯。
所述有機聚異氰酸酯的種類並無特別限定。有機聚異氰酸酯的例子包括:2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、間苯二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯、3,3'-二甲基-4,4'-聯苯二異氰酸酯、3,3'-二氯-4,4'-聯苯二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、1,5-四氫萘二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、十二亞甲基二異氰酸酯、三甲基六亞甲基二異氰酸酯、1,3-伸環己基二異氰酸酯、1,4-伸環己基二異氰酸酯、伸二甲苯基二異氰酸酯、四甲基伸二甲苯基二異氰酸酯、氫化伸二甲苯基二異氰酸酯、離胺酸二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、及4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯。所述有機聚異氰酸酯可為一種,亦可為一種以上。
所述聚碳酸酯多元醇可藉由使碳酸酯化合物與二醇化合物進行反應而獲得。所述碳酸酯化合物的例子包括:碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸伸乙酯、及碳酸伸丙酯等。所述二醇化合物的例子包括:乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、新戊二醇、甲基戊二醇、二甲基丁二醇、丁基乙基丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,4-丁二醇、1,4-環己二醇、及1,6-己二醇等。所述聚碳酸酯多元醇亦可為藉由異氰酸酯化合物進行鏈延長而成的化合物。所述聚碳酸酯多元醇可為一種,亦可為一種以上。
具有三級胺基或羧基的多元醇例如可藉由在起始劑的存在下,使烷醇胺類與二羧酸進行酸鹼反應或脫水縮合而獲得。所述起始劑的例子包括:氨、一級或二級的單胺類、一級或二級的脂肪族多胺類、及一級或二級的芳香族單胺或芳香族多胺類等。所述一級或二級的單胺類的例子包括:甲基胺、及乙基胺等。所述一級或二級的脂肪族多胺類的例子包括:乙二胺、己二胺、N,N'-二甲基乙二胺等。所述一級或二級的芳香族單胺或芳香族多胺類的例子包括:苯胺、二苯基胺、甲苯二胺、二苯基甲烷二胺、及N-甲基苯胺等。所述烷醇胺類的例子包括:單乙醇胺及二乙醇胺等。所述二羧酸的例子包括:己二酸及鄰苯二甲酸等。所述具有三級胺基或羧基的多元醇亦可為藉由異氰酸酯化合物進行鏈延長而成的化合物。所述具有三級胺基或羧基的多元醇可為一種,亦可為一種以上。
(添加劑) 於可獲得本發明的效果的範圍內,有機樹脂層可進一步含有添加劑。該添加劑的例子包括:金屬氧化物、防鏽劑、磷化合物、潤滑劑、消泡劑、蝕刻劑、無機化合物、以及色材等。
所述防鏽劑提昇塗裝金屬素形材的耐蝕性,其結果,提昇複合體的耐蝕性。防鏽劑可為一種,亦可為一種以上。防鏽劑的例子包括:金屬化合物系防鏽劑、非金屬化合物系防鏽劑、及有機化合物系防鏽劑。有機樹脂層中的防鏽劑的含量可對應於防鏽劑的種類,自可獲得由防鏽劑所產生的防鏽效果與本發明的效果的範圍適宜決定。
所述金屬化合物系防鏽劑的例子包括:選自由Si、Ti、Zr、V、Mo、Cr、Hf、Nb、Ta、W、Mg及Ca所組成的群組中的金屬的氧化物、氫氧化物或氟化物。
有機樹脂層中的所述防鏽劑的含量可於該金屬氧化物的功能顯現的範圍內適宜決定。例如,就所述耐蝕性的觀點而言,有機樹脂層中的該防鏽劑的含量較佳為Si換算含量為0.5質量%以上、Ti換算含量為0.005質量%以上、Zr換算含量為0.05質量%以上、Mo換算含量為0.005質量%以上、V換算含量為0.02質量%以上。另外,就所述有機樹脂塗料的保管穩定性的觀點而言,有機樹脂層中的防鏽劑的含量較佳為Si換算含量未滿23.5質量%、Ti換算含量未滿0.6質量%、Zr換算含量未滿12.0質量%、Mo換算含量未滿3.0質量%、V換算含量未滿3.0質量%。
所述非金屬化合物系防鏽劑的例子包括:磷酸氫二銨等磷酸化合物、及硫脲等硫醇化合物。
所述有機化合物系防鏽劑的例子包括:抑制劑及螯合劑。該抑制劑的例子包括:油酸、二聚酸、環烷酸等羧酸,羧酸金屬皂(羊毛脂Ca、環烷酸Zn、氧化蠟Ca、Ba鹽等),磺酸鹽(Na、Ca、Ba磺酸鹽),胺鹽,及酯(高級脂肪酸的甘油酯、脫水山梨糖醇單異硬脂酸酯、脫水山梨糖醇單油酸酯等)。所述螯合劑的例子包括:乙二胺四乙酸(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid,EDTA)、葡萄糖酸、氮基三乙酸(Nitrilotriacetic Acid,NTA)、羥基乙基乙二胺三乙酸(Hydroxyethyl Ethylenediamine Triacetic Acid,HEDTA)、二乙三胺五乙酸(Diethylenetriamine Pentaacetic Acid,DTPA)、及檸檬酸Na。
所述潤滑劑可抑制塗裝金屬素形材的表面上的磨損的產生。潤滑劑可為一種,亦可為一種以上,潤滑劑的種類並無特別限定。潤滑劑的例子包括:氟系或聚乙烯系、苯乙烯系、聚丙烯系等的有機蠟,及二硫化鉬或滑石等無機潤滑劑。相對於有機樹脂層中的所述有機樹脂及所述其他樹脂的總量100質量份,有機樹脂層中的潤滑劑的含量較佳為1質量份~20質量份。於潤滑劑未滿1質量份的情況下,有時無法充分地抑制磨損的產生。另一方面,於潤滑劑超過20質量份的情況下,有時抑制磨損的產生的效果達到頂點,另外,潤滑性過高且處理性欠佳。
所述消泡劑抑制後述的有機樹脂塗料的製備時的氣泡的產生。消泡劑可為一種,亦可為一種以上。消泡劑的種類並無特別限定。消泡劑只要適量添加矽酮系消泡劑等已知的消泡劑即可。
所述蝕刻劑使金屬素形材的表面活化,藉此提昇有機樹脂層對於金屬素形材的密著性。蝕刻劑的例子包括:氫氟酸、氟化銨、氟鋯、氟鈦等氟化物。
所述無機化合物使有機樹脂層細密化來提昇耐水性。無機化合物的例子包括:二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯等無機系氧化物溶膠,磷酸鈉、磷酸鈣、磷酸錳、磷酸鎂等磷酸鹽等。
所述色材對有機樹脂層賦予規定的色調。色材的例子包括:無機顏料、有機顏料及有機染料等。
(有機樹脂層的性狀) 有機樹脂層中的所述有機樹脂的附著量只要是與後述的熱熔膜之間的密著性變得充分的量即可。就進一步提高塗裝金屬素形材的耐蝕性的觀點而言,有機樹脂的附著量較佳為0.2 g/m2
以上。有機樹脂的附著量的上限值並無特別限定,可自所述效果達到頂點的觀點、或生產性的觀點、成本的觀點等來決定。例如,有機樹脂的附著量較佳為20 g/m2
左右以下。
所述有機樹脂層的附著量只要是與後述的熱熔膜之間的密著性變得充分的附著量即可,較佳為0.2 g/m2
以上。若有機樹脂層的附著量未滿0.2 g/m2
,則有時熱熔膜對於塗裝金屬素形材的接合力變得不充分。另外,若有機樹脂層的附著量未滿0.2 g/m2
,則有時有機樹脂層中所含有的添加物的功能(例如防鏽劑的防鏽作用)的顯現變得不充分。有機樹脂層的附著量的上限值並無特別限制,可自所述效果達到頂點的觀點、或生產性的觀點、成本的觀點等來決定。例如,有機樹脂層的附著量較佳為10 g/m2
以下,更佳為3 g/m2
以下。
所述有機樹脂層包括含有所述有機樹脂及任意地調配的所述添加劑的組成物。該組成物的熔點較佳為所述被接合體的相同程度以下,例如較佳為60℃~160℃。若所述組成物的熔點未滿60℃,則有機樹脂層以比較低的溫度軟化,因此有時塗裝金屬素形材的耐黏連性變得不充分。若所述組成物的熔點高於160℃,則有時塗裝金屬素形材對於所述被接合體的接合性變得不充分。所述樹脂組成物的熔點可藉由有機樹脂的種類及添加劑的使用來進行調整。
所述有機樹脂層可均勻地包覆金屬素形材的表面之中應形成有機樹脂層的區域,亦可分散於所述區域中來包覆金屬素形材的表面。
1-2.熱熔膜 熱熔膜的種類只要是藉由熱塑性樹脂組成物的延伸或擠出成形等原有的方法來製作、且包含藉由加熱而熔融並與各種構件顯現接合力的成分的膜或片狀者,則並無特別限定。
熱熔膜的熔點較佳為50℃以上、200℃以下。於熱熔膜的熔點低於50℃的情況下,熱熔膜以比較低的溫度軟化,因此存在於保管時等熱熔膜彼此貼合之虞、或經接合的被接合體因接合後的熱熔膜的軟化而脫落之虞。於熔點高於200℃的情況下,為了使熱熔膜軟化而需要過度的熱量,並不現實。熔點為50℃以上、200℃以下的熱熔膜的例子包括:聚胺基甲酸酯系、聚酯系、聚烯烴系、聚醯胺系及乙烯·乙酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate,EVA)系的熱熔膜。該些熱熔膜可為市售者,亦可合成具有所期望的特性者來使用。所述熔點根據JIS K 0064來測定。
1-3.被接合體 於本發明的複合體中,被接合體經由所述熱熔膜而與所述塗裝金屬素形材的表面接合,更準確而言,與所述塗裝金屬素形材所具有的有機樹脂層接合。被接合體的形狀並無特別限定,可對應於用途而適宜選擇。再者,就進一步提高與熱熔膜的密著性的觀點而言,被接合體較佳為與熱熔膜的接合面的至少一部分由有機樹脂包覆。所述有機樹脂的材料只要可包覆被接合體的表面的至少一部分、且進行乾燥,則其種類並無特別限定,例如可設為可包含於所述塗裝金屬素形材中所使用的有機樹脂層中的有機樹脂。
被接合體的材料只要可與所述熱熔膜接合,則其種類並無特別限定。
此種材料的例子包括:金屬、熱塑性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物、紙、碳纖維、加工完成及未加工的植物片、以及無機組成物。
使用金屬作為材料的被接合體的例子包括:自鐵系金屬、非鐵系金屬及各種鍍敷材所成形的金屬素形材。再者,就進一步提高與熱熔膜的密著性的觀點而言,金屬素形材較佳為與熱熔膜的接合面的至少一部分由有機樹脂包覆,較佳為具有所述有機樹脂層的塗裝金屬素形材。
使用熱塑性樹脂組成物作為材料的被接合體的例子包括:布、纖維、織物及纖維強化塑膠類(纖維強化熱塑性塑膠(Fiber Reinforced Thermoplastic,FRTP)及碳纖維強化熱塑性塑膠(Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic,CFRTP)等)。再者,就進一步提高與熱熔膜的密著性的觀點而言,使用該些熱塑性樹脂組成物的被接合體較佳為與熱熔膜的接合面的至少一部分由有機樹脂包覆。
使用熱硬化性樹脂組成物作為材料的被接合體的例子包括:布、纖維、織物及纖維強化塑膠類(纖維強化塑膠(Fiber Reinforced Plastic,FRP)及碳纖維強化塑膠(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)等)。再者,就進一步提高與熱熔膜的密著性的觀點而言,使用該些熱硬化性樹脂組成物的被接合體較佳為與熱熔膜的接合面的至少一部分由有機樹脂包覆。
使用植物片作為材料的被接合體的例子包括:自花瓣、葉子、及其他木質材料所成形的被接合體。再者,就進一步提高與熱熔膜的密著性的觀點而言,使用該些植物片的被接合體較佳為與熱熔膜的接合面的至少一部分由有機樹脂包覆。
使用無機組成物作為材料的被接合體的例子包括:自玻璃、陶瓷及礦物所成形的被接合體。再者,就進一步提高與熱熔膜的密著性的觀點而言,使用該些無機組成物的被接合體較佳為與熱熔膜的接合面的至少一部分由有機樹脂包覆。
該些之中,就將複合體的用途擴大至更廣闊的領域中的觀點而言,被接合體較佳為包含使鐵系金屬、非鐵系金屬、有機樹脂或玻璃等材料成形而成的成形體。
另外,將包含有機樹脂的熱塑性樹脂組成物或熱硬化性樹脂組成物用作材料的被接合體與熱熔膜的密著性更高,故較佳。
2.複合體的製造方法 本發明的塗裝金屬素形材的製造方法並無特別限定。例如,本發明的塗裝金屬素形材可藉由以下的方法來製造。
本發明的複合體的例示性的製造方法包括:1)針對包含所述塗裝金屬素形材與所述熱熔膜的積層體,以接觸所述熱熔膜的方式配置所述被接合體的步驟;以及2)使所述熱熔膜及所述有機樹脂層焊接於所述被接合體上的步驟。本發明的複合體的例示性的製造方法可於1)步驟前,更包括3)以接觸形成有有機樹脂層的所述金屬素形材的所述有機樹脂層的方式配置所述熱熔膜,而形成所述積層體的步驟。本發明的複合體的例示性的製造方法可於3)步驟前,更包括4)於金屬素形材上形成有機樹脂層的步驟。
(1)以接觸熱熔膜的方式配置被接合體的步驟 於本步驟中,針對具有所述塗裝金屬素形材與以接觸塗裝金屬素形材的有機樹脂層的方式配置的所述熱熔膜的積層體,配置所述被接合體,以接觸與所述有機樹脂層接觸的方式而配置的熱熔膜。所述積層體可為藉由後述的3)、4)的步驟所製造者,亦可為另行準備者。
例如,所述被接合體是以至少所述被接合體的應接合的部分與塗裝金屬素形材的應接合的部分經由所述熱熔膜而接觸的方式配置於塗裝金屬素形材的表面上。於該步驟中,該被接合體的應接合的部分與塗裝金屬素形材的應接合的部分只要至少於進行後述的2)步驟的時間點,經由熱熔膜而接觸即可。此時,就防止位置偏移等的觀點而言,所述被接合體及塗裝金屬素形材較佳為藉由固定用的夾具等而相互按壓並附著。另外,熱熔膜只要藉由後述的3)步驟而配置在與被接合體接觸的部位的至少一部分上即可。
(2)使熱熔膜焊接於所述被接合體上的步驟 於本步驟中,對所述熱熔膜進行加熱來使其加熱熔接於所述有機樹脂層及所述被接合體上,並經由熱熔膜而使被接合體與所述塗裝金屬素形材接合。加熱只要對所述被接合體與熱熔膜所接觸的面的至少一部分進行即可,但就進一步提高密著性的觀點而言,較佳為對所述接觸的面的整個面進行加熱。
加熱方法並無特別限定,只要自公知的方法中適宜選擇即可。此種加熱方法的例子包括:利用火焰等的直接加熱、加熱器加熱、超音波加熱、電磁感應加熱及雷射加熱。
此時,例如以到達板溫成為所述熱熔膜的熔點以上的方式進行加熱,藉此可經由熱熔膜而使被接合體與所述塗裝金屬素形材緊密地接合。到達板溫的附著量的上限值並無特別限制,可自所述效果達到頂點的觀點、或者抑制熱熔膜或有機樹脂層的分解的觀點等來決定,例如可設為250℃以下。
(3)以接觸有機樹脂層的方式配置熱熔膜的步驟 於本步驟中,針對塗裝金屬素形材,以接觸其有機樹脂層的方式配置熱熔膜。所述塗裝金屬素形材可為藉由後述的4)步驟所製造者,亦可為另行準備者。配置熱熔膜的方法並無特別限定,只要自公知的方法中適宜選擇即可。此種方法的例子包括:利用熱輥等將事先成形為膜狀的熱熔膜用樹脂黏著於塗裝金屬素形材的表面上的方法;以及將自擠出機中供給的熱熔膜用樹脂呈層狀地積層於塗裝金屬素形材上,並利用冷卻輥等進行冷卻及固著的方法等。另外,亦可不使事先成形的片狀的熱熔膜黏著或固著,而以接觸有機樹脂層的方式設置。
(4)於金屬素形材上形成有機樹脂層的步驟 於本步驟中,準備成為塗裝基材的金屬素形材,並於該金屬素形材上形成有機樹脂層來作為塗裝金屬素形材。當形成化學轉化處理皮膜時,於形成有機樹脂層前對金屬素形材進行化學轉化處理。當不形成化學轉化處理皮膜時,直接形成有機樹脂層。
當於金屬素形材的表面上形成化學轉化處理皮膜時,化學轉化處理皮膜可藉由將化學轉化處理液塗佈於金屬素形材的表面上,並進行乾燥來形成。化學轉化處理液的塗佈方法並無特別限定,只要自公知的方法中適宜選擇即可。此種塗佈方法的例子包括:輥塗法或簾幕流動法、旋塗法、噴霧法、浸漬提拉法等。化學轉化處理液的乾燥條件只要對應於化學轉化處理液的組成等而適宜設定即可。例如,不對塗佈有化學轉化處理液的金屬素形材進行水洗而投入至乾燥烘箱內,並以到達板溫成為80℃~250℃的範圍內的方式進行加熱,藉此可於金屬素形材的表面上形成均勻的化學轉化處理皮膜。
有機樹脂層例如可藉由將包含所述有機樹脂的塗料塗佈於金屬素形材(或化學轉化處理皮膜)的表面上,並進行燒接來形成。塗料的塗佈方法並無特別限定,只要自公知的方法中適宜選擇即可。此種塗佈方法的例子包括:輥塗法或簾幕流動法、旋塗法、噴霧法、浸漬提拉法等。塗料的燒接條件只要對應於塗料的組成等而適宜設定即可。例如,將塗佈有塗料的金屬素形材投入至乾燥烘箱內,並以到達板溫成為110℃~200℃的範圍內的方式利用熱風乾燥機進行乾燥,藉此可於金屬素形材(或化學轉化處理皮膜)的表面上形成均勻的有機樹脂層。
如以上般,本發明的塗裝金屬素形材因有機樹脂層提高金屬素形材與熱熔膜之間的密著性,故塗裝金屬素形材與被接合體之間的密著性優異。另外,本發明的塗裝金屬素形材可藉由塗佈包含有機樹脂的塗料,並進行燒接而容易地製造。
以下,參照實施例對本發明進行詳細說明,但本發明並不由該些實施例限定。 [實施例]
1.塗裝金屬板的製作 (1)金屬板 作為熔融鍍Zn-Al-Mg合金鋼板,使用每一面的鍍敷附著量為45 g/m2
的熔融鍍Zn-6質量%Al-3質量%Mg合金鋼板。基材鋼板使用板厚為1.6 mm的冷軋鋼板(SPCC)。
(2)有機樹脂塗料的製備 將有機樹脂的乳液、聚乙烯蠟及交聯劑添加至水中,製備不揮發成分為20質量%的有機樹脂塗料。
有機樹脂的乳液使用胺基甲酸酯系樹脂的乳液、聚丙烯系樹脂的乳液。胺基甲酸酯系樹脂的乳液使用市售的含有聚碳酸酯單元的聚胺基甲酸酯樹脂的乳液(艾迪科本泰塔(Adeka Bontighter)HUX-386:艾迪科(ADEKA)股份有限公司,亦僅記作「UE」)。聚丙烯系樹脂的乳液使用市售的酸改質聚丙烯樹脂乳液(哈得韌(Hardlen)NZ-1005:東洋紡股份有限公司,亦僅記作「PPE」)。
聚乙烯蠟使用市售的聚乙烯蠟(E-9015:東邦化學工業股份有限公司)。相對於所述有機樹脂的合計質量100質量份,聚乙烯蠟的添加量為3.0質量份。
交聯劑使用市售的環氧系交聯劑(HUX-XW3:艾迪科股份有限公司)。相對於所述有機樹脂的合計質量100質量份,交聯劑的添加量為3.0質量份。
向所獲得的有機樹脂塗料中進而添加防鏽劑及消泡劑。
防鏽劑使用金屬化合物(B1)、非金屬化合物(B2)及有機系化合物(B3)。
金屬化合物(B1)使用Si、Ti、Zr、V及Mo的氧化物。Si氧化物使用SiO2
(日產化學工業股份有限公司,膠體二氧化矽ST-N,亦記作「B11」)。Ti氧化物使用TiO2
(IV)(岸田化學股份有限公司,亦記作「B12」)。Zr氧化物使用(NH4
)2
ZrO(CO3
)2
(第一稀元素化學工業股份有限公司,亦記作「B13」)。V氧化物使用V2
O5
(太陽鋼工股份有限公司,亦記作「B14」)。Mo氧化物使用(NH4
)6
Mo7
O24
·4H2
O(岸田化學股份有限公司,亦記作「B15」)。單獨添加所述金屬化合物、或將所述金屬化合物組合添加。
非金屬化合物(B2)使用磷酸化物及硫醇化合物。磷酸化物使用(NH4
)2
HPO4
(岸田化學股份有限公司,亦記作「B21」)。硫醇化合物使用NH2
CSNH2
(岸田化學股份有限公司,亦記作「B22」)。單獨添加所述非金屬化合物、或將所述非金屬化合物組合添加。
有機系化合物(B3)使用螯合化合物。螯合化合物使用檸檬酸Na(Na3
(C3
H5
O(COO)3
))(岸田化學股份有限公司,亦記作「B31」)。
消泡劑使用市售的矽酮系消泡劑樹脂(KM-73:信越化學工業股份有限公司)。相對於所述有機樹脂的合計質量,消泡劑的添加量為0.05質量%。
以下述表1及表2中所示的種類及量使用所述材料,而製備有機樹脂塗料1~有機樹脂塗料9。
(3)有機樹脂塗料的穩定性的評價 對所製備的9種有機樹脂塗料評價保管穩定性。於40℃恆溫槽中保管加入至密閉容器中的各有機樹脂塗料,並觀察有機樹脂塗料的狀態。針對各有機樹脂塗料,將30日以上穩定者評價為「○」,將未滿30日增黏或固化者評價為「×」。將結果示於表1及表2中。
表1及表2中,防鏽劑的含量是該防鏽劑中的特定的元素或成分的相對於有機樹脂層的總質量的比例。該元素或成分一併記載於防鏽劑的含量的數值中。「P」表示磷,「SH」表示(硫醇成分),「Zr」表示鋯,「V」表示釩,「Si」表示矽,「Ti」表示鈦,「Mo」表示鉬。再者,於有機樹脂塗料5及有機樹脂塗料8中的防鏽劑B31的含量一欄中表示B31的含量。
[表1] 表1
[表2] 表2
如表1、表2所示,有機樹脂塗料2~有機樹脂塗料6及有機樹脂塗料8雖然含有金屬化合物的防鏽劑,但顯示出良好的保管穩定性。可認為其原因在於:金屬化合物的防鏽劑的含量為Ti:未滿0.6質量%、Zr:未滿12.0質量%、Mo:未滿3.0質量%、V:未滿3.0質量%。
另外,有機樹脂塗料1及有機樹脂塗料7不含防鏽劑,因此顯示出良好的保管穩定性。再者,有機樹脂塗料9的保管穩定性並不充分。可認為其原因在於:金屬化合物的防鏽劑的含量為Ti:0.6質量%以上、Zr:12.0質量%以上。
(4)有機樹脂層的形成 將所述金屬板於液溫為40℃、pH為12的鹼脫脂水溶液(SD-270;立邦漆(Nippon Paint)股份有限公司)中浸漬1分鐘,而使表面脫脂。繼而,利用輥塗機將所述(2)中所製備的有機樹脂塗料1塗佈於經脫脂的金屬板的表面上,並以到達板溫成為150℃的方式利用熱風乾燥機進行乾燥,而形成有機樹脂層。如此,獲得塗裝金屬板1。另外,除分別使用有機樹脂塗料2~有機樹脂塗料9來代替有機樹脂塗料1以外,以相同方式獲得塗裝金屬板2~塗裝金屬板9。
另外,除不塗佈有機樹脂塗料及不進行乾燥以外,以相同方式獲得塗裝金屬板10。
將塗裝金屬板1~塗裝金屬板10的塗裝原板的種類、有機樹脂塗料的種類、及有機樹脂層的附著量示於表3中。再者,可認為(NH4
)2
ZrO(CO3
)2
於有機樹脂層中以ZrO的狀態存在。可認為V2
O5
於有機樹脂層中以V2
O5
的狀態存在。可認為(NH4
)6
Mo7
O24
·4H2
O於有機樹脂層中以Mo7
O24
的狀態存在。
耐蝕性的評價 將塗裝金屬板1切出成寬度70 mm×長度150 mm,並對端面部進行全周密封來製作樣品1。繼而,將樣品1投入至鹽水噴霧試驗機中,求出72小時後的白鏽產生面積率,並根據該白鏽產生面積率評價塗裝金屬板1的耐蝕性。將鹽水噴霧72小時後的白鏽產生面積率未滿10%的情況評價為「○」,將10%以上、未滿30%評價為「△」,將30%以上評價為「×」。另外,除分別使用塗裝金屬板2~塗裝金屬板12來代替塗裝金屬板1以外,以相同方式評價塗裝金屬板2~塗裝金屬板10的耐蝕性。將結果示於表3中。
[表3] 表3
如表3所示,塗裝金屬板1~塗裝金屬板9分別顯示出實用上無問題的耐蝕性。其中,塗裝金屬板5、塗裝金屬板8及塗裝金屬板9顯示出良好的耐蝕性。可認為其原因在於:有機樹脂層的附著量為0.2 g/m2
以上,金屬化合物的防鏽劑的含量為Ti:0.005質量%以上、Zr:0.05質量%以上、Mo:0.005質量%以上、V:0.02質量%以上。
另一方面,塗裝金屬板1~塗裝金屬板4、塗裝金屬板6及塗裝金屬板7雖然實用上無問題,但顯示出比塗裝金屬板5、塗裝金屬板8及塗裝金屬板9的耐蝕性低的耐蝕性。作為其理由,可認為塗裝金屬板1~塗裝金屬板4因僅包含Ti、Zr、Mo、V等金屬化合物的防鏽成分中的一部分的元素。另外,可認為塗裝金屬板6因金屬化合物的防鏽劑的含量為Ti:未滿0.005質量%、Zr:未滿0.05質量%、Mo:未滿0.005質量%、V:未滿0.02質量%,可認為塗裝金屬板7因有機樹脂層的附著量未滿0.2 g/m2
。
進而,塗裝金屬板10的耐蝕性並不充分。作為其理由,可認為因未形成有機樹脂的層。
2.複合體的製作與評價 (1)塗裝金屬素形材 將塗裝金屬板1~塗裝金屬板10分別切斷,而準備寬度(W11
)25 mm×長度(L12
)100 mm的尺寸的塗裝金屬素形材1~塗裝金屬素形材10(參照圖1A及圖1B)。再者,塗裝金屬素形材1~塗裝金屬素形材10各自的厚度為1.6 mm。
(2)被接合體 (2-1)塗裝金屬板 作為塗裝金屬板,準備與實施例1中所使用的塗裝金屬板1~塗裝金屬板10相同的金屬板,並與所述塗裝金屬板1~塗裝金屬板10同樣地切斷,而分別作為被接合體1~被接合體10。
(2-2)木片 作為木片,準備厚度為9 mm的扁柏材,並作為被接合體11。另外,將實施例1中所製備的有機樹脂塗料4刷塗於所述木片上,並於60℃的乾燥烘箱內乾燥1小時而形成有機樹脂層,並作為被接合體12。
(2-3)玻璃板 作為玻璃板,準備厚度為6 mm的浮板玻璃,並作為被接合體13。
(2-4)CFRP 作為CFRP,準備厚度為0.2 mm的環氧樹脂含浸預浸體(東麗製造,東麗卡(Torayca)3255S-25),並作為被接合體14。
(2-5)CFRTP 作為CFRTP,準備厚度為2 mm的聚丙烯樹脂含浸預浸體(酒伊奧比庫斯(Sakai Ovex)製造,SA-3203PT1),並作為被接合體15。
(2-6)紙 作為紙,準備厚度為5 mm的A級瓦楞紙板片,並作為被接合體16。
(3)熱熔膜 作為熱熔膜,準備聚胺基甲酸酯(以下,亦記作「PU」)系熱熔膜、聚酯(以下,亦記作「PE」)系熱熔膜、聚醯胺(以下,亦記作「PA」)系熱熔膜、聚胺基甲酸酯彈性體(以下,亦記作「PU-E」)系熱熔膜、及聚丙烯(以下,亦記作「PP」)系熱熔膜。
PU系熱熔膜使用厚度為70 μm的SHM107-PUR(詩頓(Sheedom)股份有限公司)。PU系熱熔膜的熔點為110℃。
PE系熱熔膜使用厚度為200 μm的艾賽蘭(Ecellent)SHM244-PES(詩頓股份有限公司)。PE系熱熔膜的熔點為120℃。
PA系熱熔膜使用厚度為100 μm的埃爾芬(Elfan)NT120(日本瑪泰(Nihon Matai)股份有限公司)。PA系熱熔膜的熔點為120℃。
PU-E系熱熔膜使用厚度為200 μm的艾賽蘭(Ecellent)SHM605-CDR(日本瑪泰股份有限公司)。PU-E系熱熔膜的熔點為190℃。
PP系熱熔膜使用厚度為40 μm的阿德瑪(Admer)QE060(三井化學東賽璐(Mitsui Chemicals Tohcello)股份有限公司)。PP系熱熔膜的熔點為139℃。
[實施例1] 於作為塗裝金屬素形材10的塗裝金屬板1(25 mm×100 mm)的長度方向的一片上,以接觸有機樹脂層的方式配置寬度(W11
)為25 mm、長度(L11
)為12.5 mm的PU系熱熔膜30,並以夾入所述PU系熱熔膜的方式,使作為被接合體20的塗裝金屬板1(25 mm×100 mm)疊加並密著(圖3A、圖3B)。
將利用作為所述塗裝金屬素形材10及被接合體20的2片塗裝金屬板1夾入熱熔膜30的樣品置於加熱至200℃的平板500上,並利用加熱至200℃的另一平板500自上部夾入,使用壓製機,以2.4 MPa加壓15秒,而製作拉伸試驗用的樣品。
[實施例2~實施例15及比較例1~比較例4] 除如下述表4所示般變更塗裝金屬素形材、熱熔膜及被接合體的種類以外,以與實施例1相同的方式製作拉伸試驗用的樣品。
(4)複合體的接合力的評價 將實施例1~實施例15及比較例1~比較例4中所獲得的拉伸試驗用的樣品中的塗裝金屬板設置於島津製作所製造的奧拓福(Autograph)AG-IS中,於室溫下,以拉伸速度5 mm/min拉伸所述樣品的兩端,並算出所述接合部斷裂時的最大負荷(N)除以接合面積所得的值(N/mm2
=MPa)來作為剪切強度。拉伸所述樣品的朝向是與接合面平行且相互相反朝向的方向(圖3A中的X方向),拉伸速度為100 mm/min。
將所述接合力未滿10 MPa的情況評價為「×」,將接合力為10 MPa以上、未滿15 MPa的情況評價為「△」,將接合力為15 MPa以上、未滿20 MPa的情況評價為「○」,將接合力為20 MPa以上的情況評價為「◎」。將各樣品(複合體)的接合力(剪切強度)的測定結果及評價結果示於表4中。
[表4] 表4
於實施例1~實施例15的複合體中,接合力均為10 MPa以上而良好。可認為其原因在於:將於形成有有機樹脂層的塗裝金屬板上積層熱熔膜而成的積層體作為塗裝金屬素形材,並使被接合體接合。
與使作為不具有有機樹脂層的木片的被接合體11接合的實施例2相比,使作為具有有機樹脂層的木片的被接合體12接合的實施例4的接合力的評價高。另外,作為CFRP的被接合體14或作為CFRTP的被接合體15均包含有機樹脂,但於使該些被接合體接合的實施例8及實施例10中可看到剪切強度變高的傾向。
相對於此,於比較例1~比較例4的複合體中,所述接合力並不充分。可認為其原因在於:使被接合體與不具有有機樹脂層的金屬素形材與熱熔膜的組合接合。 [產業上之可利用性]
本發明的複合體因塗裝金屬素形材與被接合體的密著性優異,故可適宜地用於例如各種電子機器、家庭用電化製品、醫療機器、汽車車體、車輛搭載用品、建築資材等。
10‧‧‧塗裝金屬素形材
1B-1B、2B-2B‧‧‧線
20、40‧‧‧被接合體
30‧‧‧熱熔膜
100、200、300‧‧‧複合體
102‧‧‧金屬素形材
104‧‧‧有機樹脂層
402‧‧‧凹部
404‧‧‧軸環部
500‧‧‧平板
L11、L12‧‧‧長度
W11‧‧‧寬度
X‧‧‧方向
1B-1B、2B-2B‧‧‧線
20、40‧‧‧被接合體
30‧‧‧熱熔膜
100、200、300‧‧‧複合體
102‧‧‧金屬素形材
104‧‧‧有機樹脂層
402‧‧‧凹部
404‧‧‧軸環部
500‧‧‧平板
L11、L12‧‧‧長度
W11‧‧‧寬度
X‧‧‧方向
圖1A是本發明的複合體的一例的平面圖,圖1B是該複合體的沿著圖1A中的1B-1B線的剖面圖。 圖2A是本發明的複合體的另一例的平面圖,圖2B是該複合體的沿著圖2A中的2B-2B線的剖面圖。 圖3A是實施例中所製作的拉伸試驗用的樣品的平面圖,圖3B是該拉伸試驗用樣品的正面圖。
10‧‧‧塗裝金屬素形材
20‧‧‧被接合體
30‧‧‧熱熔膜
100‧‧‧複合體
102‧‧‧金屬素形材
104‧‧‧有機樹脂層
L11、L12‧‧‧長度
Claims (15)
- 一種複合體,其包括: 塗裝金屬素形材,包含金屬素形材及形成於所述金屬素形材的表面上的有機樹脂層; 熱熔膜;以及 被接合體;且 所述熱熔膜焊接於所述有機樹脂層及所述被接合體上。
- 如申請專利範圍第1項所述的複合體,其中所述有機樹脂層含有聚丙烯系樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述的複合體,其中所述有機樹脂層含有聚胺基甲酸酯系樹脂。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的複合體,其中所述有機樹脂層的附著量為0.2 g/m2 以上。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的複合體,其中所述熱熔膜的熔點為50℃~200℃。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的複合體,其中所述被接合體包含選自由鐵系金屬、非鐵系金屬、有機樹脂及玻璃所組成的群組中的一種材料或多種材料的成形體。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的複合體,其中所述有機樹脂層含有防鏽劑。
- 一種複合體的製造方法,其包括: 針對如下積層體,以接觸所述熱熔膜的方式配置被接合體的步驟,所述積層體具有包含金屬素形材及形成於所述金屬素形材的表面上的有機樹脂層的塗裝金屬素形材、與以接觸所述有機樹脂層的方式配置的熱熔膜;以及 對所述被接合體所接觸的所述熱熔膜的至少一部分進行加熱,而使所述熱熔膜焊接於所述有機樹脂層及所述被接合體上的步驟。
- 如申請專利範圍第8項所述的複合體的製造方法,其中於所述配置步驟前,更包括以接觸所述塗裝金屬素形材的所述有機樹脂層的方式配置所述熱熔膜,而形成所述積層體的步驟。
- 如申請專利範圍第8項或第9項所述的複合體的製造方法,其中所述有機樹脂層含有聚丙烯系樹脂。
- 如申請專利範圍第8項或第9項所述的複合體的製造方法,其中所述有機樹脂層含有聚胺基甲酸酯系樹脂。
- 如申請專利範圍第8項或第9項所述的複合體的製造方法,其中所述有機樹脂層的附著量為0.2 g/m2 以上。
- 如申請專利範圍第8項或第9項所述的複合體的製造方法,其中所述熱熔膜的熔點為50℃~200℃。
- 如申請專利範圍第8項或第9項所述的複合體的製造方法,其中所述被接合體包含選自由鐵系金屬、非鐵系金屬、有機樹脂及玻璃所組成的群組中的一種材料或多種材料的成形體。
- 如申請專利範圍第8項或第9項所述的複合體的製造方法,其中所述有機樹脂層含有防鏽劑。
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