JPH0355310B2 - - Google Patents

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ツト溶接を行うこ
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、振動し易くなつ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
属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、軽量であつて高い
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、スポツト溶
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、スポツト
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
を有する場合であつても、補助電極を使用するこ
とによりスポツ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
よるスポツト溶接性を付与する試みとして、導電
性フイラーを充填する方法（特開昭56−31540号、
特開昭57−146649号、特開昭57−163559号及び特
開昭57−163560号の各公報）、金属ネツトを挟み
込む方法（特開昭58−132550号公報）及び金属板
に異形模様をつける方法（特開昭58−197045号、
特開昭59−103748号、特開昭59−145142号公報）
が提案されている。 しかしながら、金属ネツトを挟み込む方法は金
属複合材料が有する軽量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
電性フイラーを充填する方法においても単に導電
性フイ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つた。 また、導電性フイラーを充填したホツトメルト
型の接着性フイルムを使用することも提案されて
いるが（特開昭57−51453号公報）、フイルム自体
の強度の点で問題があり、金属材料との接着性の
点でも不十分であつた。 ［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、予めフイ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、スポツ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ツト溶
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、互いに重ね合わ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ツキ鋼板のよ
うに表面処理を施したものであつてもよい。 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
構造を有するフイ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−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−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、ポリビニルホルマール、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−オレフイン共重合体、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
エンゴム、天然ゴム、プタジエンゴム、クロロプ
レンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、アクリル
ゴム、エチレン・アクリルゴム、EPDM等のエ
ストラマーや、エポキシ樹脂、フエノール樹脂、
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つてもよい。 上記中心層樹脂については、それが未架橋状態
であつてもよいが、金属複合材料の樹脂中間層と
なつ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、アルキルフエノール・ホル
ムアルデヒト樹脂、熱反応性フエノール樹脂等の
樹脂加硫剤、ポリアミン、ポリオール、有機過酸
化物、アミノ樹脂、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、ニツケル等の金属を粉末状、フレーク
状、フアイバー状、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ア
イバーあるいはニツケルメツキ処理したガラスフ
レーク等の金属メツキ処理を施したものや、カー
ボンブラツク、グラフアイト、カーボンフアオイ
バー等の導電性炭素物質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、フア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の代表長さ（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、フイ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
フイルム強度、フイ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層構造体であつてもよい。 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、
プロピレン等をマレイン酸、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、ポリオレフインをベースにマ
レイン酸、無水マレイン酸、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イルム成形能
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、フイルム状
の外側層の間に、ドライラミネーシヨン法、ホツ
トメルトラミネーシヨン法、押出ラミネーシヨン
法等により導電性物質含有樹脂組成物の中心層を
挟み込んで多層フイルムを製造する方法、共押出
法や多層インフレーシヨ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つて適宜選択される
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
イルム成形能等の観点から10μm以上、好ましく
は20μm以上であり、また、外側層の厚さについ
ては多層体のフイ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
つて、スポツ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30μm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300μm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
フイルムの力学的強度（フイルム強度）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、切板を使用するバツチ
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
料をスポツ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ツトメルト接着を行
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つ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、これによつて
導電性が発現してスポツ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−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つたステンレス
粉末をこの溶液中に混合し、メルトフローレート
10ｇ／10min.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イルム（20μm厚）
を基材としてドライラミネーシヨン法によつて３
層フイ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イルムの場
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0.8mm
の冷間圧延鋼板の間に挟み込み、180℃、５Kg/cm²
で５分間プレスの条件でホツトメルト接着し、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
（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。スポツト溶接試験は、加圧
力250Kg、通電量12KA、通電時間0.3秒の条件で
行つた。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つた。結果を第２
表に示す。

【表】

【表】

【表】

【表】 ［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
く、２つの金属材料の間に挟み込まれてスポツト
溶接性が発現し、多層フイルムであるので、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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性物質を含有する樹脂組成物で形成さ
   れ、２つの金属層の中間に挟み込まれて金属複合
   材料の中間層を構成する中心層と、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
   特徴とするスポツト溶接可能な金属複合材料製造
   用の樹脂多層体。 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項記載のスポツ
   ト溶接可能な金属複合材料製造用の樹脂多層体。 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項記載のスポツト溶接
   可能な金属複合材料製造用の樹脂多層体。 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
   ずれかに記載のスポツト溶接可能な金属複合材料
   製造用の樹脂多層体。 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
   かに記載のスポツト溶接可能な金属複合材料製造
   用の樹脂多層体。