WO2013145712A1 - 塗装金属素形材、塗装金属素形材と熱可塑性樹脂組成物の成形体とが接合された複合体、およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]金属素形材と、前記金属素形材の表面に形成された塗膜と、を有し、前記塗膜は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含み、前記塗膜中の樹脂合計質量に対するポリカーボネートユニットの質量の割合は、15~80質量%であり、前記塗膜の膜厚は、0.5μm以上である、塗装金属素形材。
[2]前記塗膜は、Ti、Zr、V、MoおよびWからなる群から選択される金属の酸化物、水酸化物またはフッ化物、あるいはこれらの組み合わせを含む、[1]に記載の塗装金属素形材。
[3][1]または[2]に記載の塗装金属素形材と、前記塗装金属素形材の表面に接合された、熱可塑性樹脂組成物の成形体と、を有する、複合体。
[4]前記熱可塑性樹脂組成物は、アクリルニトリル-ブタジエン-スチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂またはこれらの組み合わせである、[3]に記載の複合体。
[5]塗装金属素形材と、熱可塑性樹脂組成物の成形体とが接合された複合体の製造方法であって、塗装金属素形材を準備する工程と、前記塗装金属素形材を射出成形金型に挿入する工程と、前記射出成形金型に熱可塑性樹脂組成物を射出して、前記塗装金属素形材の表面に前記熱可塑性樹脂組成物の成形体を接合する工程と、を有し、前記塗装金属素形材は、金属素形材と、前記金属素形材の表面に形成された塗膜とを有し、前記塗膜は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含み、前記塗膜中の樹脂合計質量に対するポリカーボネートユニットの質量の割合は、15~80質量%であり、前記塗膜の膜厚は、0.5μm以上である、複合体の製造方法。
本発明の塗装金属素形材は、金属素形材と、金属素形材の表面に形成された塗膜とを有する。また、塗装金属素形材は、金属素形材と塗膜との間に化成処理皮膜が形成されていてもよい。以下、塗装金属素形材の各要素について説明する。
塗装基材となる金属素形材の種類は、特に限定されない。金属素形材の例には、冷延鋼板や亜鉛めっき鋼板、Zn-Al合金めっき鋼板、Zn-Al-Mg合金めっき鋼板、Zn-Al-Mg-Si合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、ステンレス鋼板(オーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系、フェライト・マルテンサイト二相系を含む)、アルミニウム板、アルミニウム合金板、銅板などの金属板;金属板のプレス加工品;アルミダイカストや亜鉛ダイカストなどの鋳造や、鍛造、切削加工、粉末冶金などにより成形された各種金属部材などが含まれる。金属素形材は、必要に応じて、脱脂、酸洗などの公知の塗装前処理が施されていてもよい。
前述のように、塗装金属素形材は、金属素形材と塗膜との間に化成処理皮膜が形成されていてもよい。化成処理皮膜は、金属素形材の表面に形成されており、金属素形材に対する塗膜の密着性および金属素形材の耐食性を向上させる。化成処理皮膜は、金属素形材の表面のうち、少なくとも後述する熱可塑性樹脂組成物の成形体と接合する領域(接合面)に形成されていればよいが、通常は金属素形材の表面全体に形成されている。
塗膜は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含み、金属素形材に対する熱可塑性樹脂組成物の成形体の密着性を向上させる。後述するように、塗膜は、任意成分としてポリカーボネートユニット非含有樹脂をさらに含んでいてもよい。塗膜は、化成処理皮膜と同様に、金属素形材表面のうちの接合面に形成されていればよいが、通常は金属素形材(または化成処理皮膜)の表面全体に形成されている。
本発明の塗装金属素形材の表面に、熱可塑性樹脂組成物の成形体を接合することで複合体を製造することができる。
本発明の複合体の製造方法は、1)塗装金属素形材を準備する第1工程と、2)塗装金属素形材を射出成形金型に挿入する第2工程と、3)塗装金属素形材の表面に熱可塑性樹脂組成物の成形体を接合する第3工程と、を有する。
前述の手順により、塗装金属素形材を準備する。
第2工程では、第1工程で準備した塗装金属素形材を射出成形金型の内部に挿入する。塗装金属素形材は、プレス加工などにより所望の形状に加工されていてもよい。
第3工程では、第2工程で塗装金属素形材を挿入した射出成形金型の内部に、高温の熱可塑性樹脂組成物を高圧で射出する。このとき、射出成形金型にガス抜きを設けて、熱可塑性樹脂組成物が円滑に流れるようにすることが好ましい。高温の熱可塑性樹脂組成物は、塗装金属素形材の表面に形成された塗膜に接触する。射出成形金型の温度は、熱可塑性樹脂組成物の融点近傍であることが好ましい。
実施例1では、塗装金属素形材を作製し、塗装金属素形材の耐食性について調べた。
1.塗装金属素形材の作製
(1)金属素形材
塗装金属素形材の塗装基材として、板状のステンレス鋼板、溶融Zn-Al-Mg合金めっき鋼板、溶融Alめっき鋼板および溶融Al含有Znめっき鋼板を準備した。
ステンレス鋼板として、板厚が0.8mmのSUS304およびSUS430(いずれも2D仕上げ)を準備した。
溶融Zn-Al-Mg合金めっき鋼板として、片面あたりのめっき付着量が45g/m2の溶融Zn-6質量%Al-3質量%Mg合金めっき鋼板を準備した。基材鋼板は、板厚が0.8mmの冷間圧延鋼板(SPCC)を使用した。
溶融Alめっき鋼板として、片面あたりのめっき付着量が45g/m2の溶融Al-9質量%Si合金めっき鋼板を準備した。基材鋼板は、板厚が0.8mmの冷間圧延鋼板(SPCC)を使用した。
溶融Al含有Znめっき鋼板として、片面あたりのめっき付着量がそれぞれ45g/m2の、溶融Zn-0.18質量%Al合金めっき鋼板と、溶融Zn-55質量%Al合金めっき鋼板を準備した。基材鋼板は、いずれも板厚が0.8mmの冷間圧延鋼板(SPCC)を使用した。
樹脂合計質量に対するポリカーボネート(PC)ユニットの質量の割合が表1に示す所定の割合となるように、ポリカーボネートユニット含有樹脂、ポリカーボネートユニット非含有樹脂および各種添加剤を水に添加して、不揮発成分が20%の塗料を調製した(表1参照)。なお、複数種のポリカーボネートユニット非含有樹脂を用いた場合、各ポリカーボネートユニット非含有樹脂が等量となるように配合した。また、塗料には、エッチング剤としてフッ化アンモニウム(森田化学株式会社)を0.5質量%、無機系化合物としてコロダイルシリカ(日産化学株式会社)を2質量%およびリン酸(キシダ化学株式会社)を0.5質量%それぞれ配合した。
表1に示される各ポリカーボネートユニット含有樹脂について、ポリカーボネートユニットを50質量%含有するポリウレタン樹脂は、SF-420(第一工業製薬株式会社)を使用した。ポリカーボネートユニットを70質量%含有するポリウレタン樹脂は、SF-470(第一工業製薬株式会社)を使用した。ポリカーボネートユニットを80質量%含有するポリウレタン樹脂は、HUX-386(株式会社ADEKA)を使用した。ポリカーボネートユニットを90質量%含有するポリウレタン樹脂は、樹脂メーカーが調製した試験品を使用した。また、以下の方法により、ポリカーボネートユニットが100質量%の樹脂組成物を調製した。板厚2.0mmのポリカーボネート板(タキロン株式会社)を約5mm四方に細断して、ポリカーボネート片を得た。塩化メチレン200gに細断したポリカーボネート片30gを加え、液温が40℃となるように加熱しながら3時間攪拌して、ポリカーボネート片を塩化メチレンに溶解させた。この工程により、ポリカーボネートユニットが100質量%の樹脂組成物を調製した。
表1に示される各ポリカーボネートユニット非含有樹脂について、ポリカーボネートユニット非含有ポリウレタン樹脂は、HUX-232(株式会社ADEKA)またはSF-170(第一工業製薬株式会社)を使用した。エポキシ系樹脂は、アデカレンジEM-0461N(株式会社ADEKA)またはスーパーエステルE650(荒川化学工業株式会社)を使用した。ポリオレフィン系樹脂は、ハードレンNZ-1005(東洋紡株式会社)またはMGP1650(丸芳化学株式会社)を使用した。フェノール系樹脂は、タマノルE-100(荒川化学工業株式会社)またはIG-1002(DIC株式会社)を使用した。
塗装原板を液温60℃のアルカリ脱脂水溶液(pH=12)に1分間浸漬して、表面を脱脂した。次いで、脱脂した塗装基材の表面に、塗料をロールコータ-で塗布し、到達板温が150℃となるように、熱風乾燥機で乾燥させて、表1に示す膜厚の塗膜を形成した。
A:PCユニット50質量%含有ポリウレタン樹脂(SF-420)
B:PCユニット70質量%含有ポリウレタン樹脂(SF-470)
C:PCユニット80質量%含有ポリウレタン樹脂(HUX-386)
D:PCユニット90質量%含有ポリウレタン樹脂
E:PCユニット100質量%樹脂組成物・PCユニット非含有樹脂
a:PCユニット非含有ポリウレタン樹脂(HUX-232)
b:PCユニット非含有ポリウレタン樹脂(SF-170)
c:エポキシ系樹脂(アデカレンジEM-0461N)
d:エポキシ系樹脂(スーパーエステルE650)
e:ポリオレフィン系樹脂(ハードレンNZ-1005)
f:ポリオレフィン系樹脂(MGP1650)
g:フェノール系樹脂(タマノルE-100)
h:フェノール系樹脂(IG-1002)・塗装基材
1:SUS304
2:SUS430
3:溶融Zn-6質量%Al-3質量%Mg合金めっき鋼板
4:溶融Al-9質量%Si合金めっき鋼板
5:溶融Zn-0.18質量%Al合金めっき鋼板
6:溶融Zn-55質量%Al合金めっき鋼板
(1)耐食性試験
各塗装金属素形材から試験片(幅30mm×長さ100mm)を切り出し、耐食性試験を実施した。端面をシーリングした各試験片に対して、JIS Z 2371に準拠して35℃のNaCl水溶液を120時間噴霧した。NaCl水溶液を噴霧した後、各塗装金属素形材の表面の白錆発生率により耐食性を評価した。白錆発生率が50面積%以上の場合「×」、白錆発生率が20面積%以上であって50面積%未満の場合「△」、白錆発生率が10面積%以上であって20面積%未満の場合「○」、白錆発生率が10面積%未満の場合「◎」と評価した。
作製した塗装金属素形材の白錆発生率を表2に示す。
実施例2では、塗装金属素形材と熱可塑性樹脂組成物の成形体との複合体を作製し、塗装金属素形材と熱可塑性樹脂組成物の成形体との密着性について調べた。
(1)塗装金属素形材
実施例1の塗装金属素形材No.1~24を作製した。
表3に示される熱可塑性樹脂組成物を準備した。表3に示される各熱可塑性樹脂組成物について、アクリルニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)系樹脂組成物は、エクセロイCK10G20(明確な融点は認められず;テクノポリマー株式会社)を使用した。ポリエチレンテレフタレート(PET)系樹脂組成物は、樹脂メーカー試供品(融点230℃)を使用した。ポリブチレンテレフタレート(PBT)系樹脂組成物は、ノバデュラン5710F40(融点230℃;三菱エンジニアプラスチックス株式会社)を使用した。ポリカーボネート(PC)系樹脂組成物は、ユーロピンGS-2030MR2(融点250℃;三菱エンジニアプラスチックス株式会社)を使用した。ポリアミド(PA)系樹脂組成物は、アミランCM3511G50(融点216℃;東レ株式会社)を使用した。ポリフェニレンサルファイド(PPS)系樹脂組成物は、1130MF1(融点280℃;ポリプラスチックス株式会社)を使用した。各熱可塑性樹脂組成物は、表3に示す各種フィラーを含有している。なお、成型収縮率は、流動方向で測定した値を示す。
射出成形金型に塗装金属素形材を挿入し、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を射出成形金型内に射出した。射出成形金型内の熱可塑性樹脂組成物を流入させる部分の容積は、幅30mm×長さ100mm×厚さ4mmであり、幅30mm×長さ30mmの領域で塗膜と熱可塑性樹脂組成物とが接触している。熱可塑性樹脂組成物を射出成形金型内に射出した後、熱可塑性樹脂組成物を固化させて、塗装金属素形材と熱可塑性樹脂の成形体との複合体を得た。
(1)剥離強度の測定
塗装金属素形材と熱可塑性樹脂組成物の成形体とを同一平面方向に100mm/分の速度で引っ張り、破断したときの強さ(剥離強度)を測定した。剥離強度が1.0kN未満の場合を「×」、剥離強度が1.0kN以上で1.5kN未満の場合を「△」、剥離強度が1.5kN以上であって2.0kN未満の場合を「○」、剥離強度が2.0kN以上の場合を「◎」と評価した。
評価した複合体における剥離強度の測定結果を表4に示す。
Claims (5)
- 金属素形材と、
前記金属素形材の表面に形成された塗膜と、を有し、
前記塗膜は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含み、
前記塗膜中の樹脂合計質量に対するポリカーボネートユニットの質量の割合は、15~80質量%であり、
前記塗膜の膜厚は、0.5μm以上である、
塗装金属素形材。 - 前記塗膜は、Ti、Zr、V、MoおよびWからなる群から選択される金属の酸化物、水酸化物またはフッ化物、あるいはこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の塗装金属素形材。
- 請求項1に記載の塗装金属素形材と、
前記塗装金属素形材の表面に接合された、熱可塑性樹脂組成物の成形体と、
を有する、複合体。 - 前記熱可塑性樹脂組成物は、アクリルニトリル-ブタジエン-スチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂またはこれらの組み合わせである、請求項3に記載の複合体。
- 塗装金属素形材と、熱可塑性樹脂組成物の成形体とが接合された複合体の製造方法であって、
塗装金属素形材を準備する工程と、
前記塗装金属素形材を射出成形金型に挿入する工程と、
前記射出成形金型に熱可塑性樹脂組成物を射出して、前記塗装金属素形材の表面に前記熱可塑性樹脂組成物の成形体を接合する工程と、を有し、
前記塗装金属素形材は、金属素形材と、前記金属素形材の表面に形成された塗膜とを有し、
前記塗膜は、ポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含み、
前記塗膜中の樹脂合計質量に対するポリカーボネートユニットの質量の割合は、15~80質量%であり、
前記塗膜の膜厚は、0.5μm以上である、
複合体の製造方法。
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