JPH04138249A

JPH04138249A - 積層型樹脂複合金属板とそれに用いる導電媒体の製造方法

Info

Publication number: JPH04138249A
Application number: JP26264690A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nakada; 中田　好和; Hiroyuki Nagai; 弘行長井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、導電媒体を混入した樹脂を２枚の金属板の間
に挟み、溶接性を向上させた積層型樹脂複合金属板およ
び上記の２１１ｆｉ媒体を製造する方法に関する。

（従来の技術）金属板、例えば綱板と樹脂を重ね合わせることにより、
両者の有する特徴、すなわち、金属板が有する機械的特
性と樹脂が有する断熱性や吸音・遮音性などの特性を生
かした樹脂複合金属板が、建築材料、車両構造材料など
として利用されつつある。

このような複合材料においては、溶接性に優れているこ
とが利用範囲の拡大をはかる上で重要であり、従来、種
々の！案がなされてきた０例えば、特開昭５３−１２８
６８７号公報や特公昭６０−９１２号公報には、樹脂に
金属粉を混入して導電性を向上させ、溶接性を高める技
術が開示されている。

しかしながら、これらの技術においては、導電性を付与
するために樹脂内に混入した金属粉が樹脂層の加工性を
劣化させることになり、加工性を維持しようとすると金
属粉の混入量を抑えなければならず、導電性が十分では
なくなる。

また、粒径が樹脂層の厚さより大きい金属粉を混入した
場合、金属粉は積層型樹脂複合金属板を製造する際に加
える加工では容易に変形しないので、金属粉の粒径を樹
脂層の厚さと同程度に制御しなければならず、さらに、
金属粉は樹脂に比べて比重が大きいため分散性が悪く、
均一な混入が難しいという製造上の難点もある。

一方、特開昭６３−２７０１３０号公報では、樹脂層中
に、可撓性粒子の表面に導電性物質を被覆した導電媒体
を混入し、加工性を損なわずに溶接性を向上させた積層
型樹脂複合金属板が開示されている。

この樹脂複合金属板においては、可撓性粒子の表面に導
電性物質（外皮）を被覆する手法として、無電解めっき
法および蒸着法を挙げている。

しかし、無電解めっき法では、積層型樹脂複合金属板の
製造時に加える加工で導電性外皮が破壊されたり、剥離
したりするので、芯材である可撓性粒子に強固に接着し
た導電性外皮を形成させることができず、２枚の金属板
間の良好な導電性は得られにくい、この導電性外皮は溶
接時にも破壊あるいは剥離しやすい、また、無電解めっ
き法は、一般に、「脱脂→エツチング（めっきの密着性
を確保するための表面粗化）→キャタリスト（めっきの
始動に必要な触媒核の形成）→無電解めっき」の工程で
行われるが、エツチング液、キャタリスト液およびめっ
き液には多くの成分が含まれるため、各成分の濃度コン
トロールおよびｐ　ＩＩ　ｇ整は非常に困難である。さ
らに、無電解めっきでは、（ａ）めっきしようとする金
属がめつき槽に付着すること、ら）めっき速度が小さい
こと、（Ｃ）めっき液中に老廃物が蓄積されること、（
ｄ）廃液中に有害な物質が含まれること、など、多くの
難点があり、その上、粉末粒子は表面積が大きいのでめ
っき液の濃度変化やｐＨ変化が大きく、めっき浴の管理
や生産工程の管理が一層困轄になる。また、粒子の表面
に導電性物質を被覆した後の粒子の洗浄、ろ過、乾燥等
の処理も容易ではない。

一方、蒸着法により可撓性粒子の表面に導電性物質を被
覆する方法においては、一般に、蒸着物の付着堆積方向
が一方向であるため、数十から２００μｍオーダーの可
撓性粒子の表面に導電性物質を均一に被覆するのは困難
である。このため、蒸着法で作製した導電媒体を使用し
た場合も、２枚の金属板間における良好な導電性は期待
できず、溶接性の向上は必ずしも十分ではない。

（発明が解決しようとするｔｘｍ＞本発明は、上記のような欠点がなく、溶接性、加工性の
共に優れた積層型樹脂複合金属板台よびその製造に用い
る導電媒体の製造方法を提供することを目的とする。

（発明が解決しようとする課！！り本発明の要旨は、下記■の積層型樹脂複合金属板および
下記■の導電媒体の製造方法にある。

■　金属板間に樹脂を配置した積層型樹脂複合金属板で
あって、この樹脂層中に、平均粒径０．１μｍ以下の金
属微粒子を可撓性粒子の表面に被着させた導電媒体が混
入されていることを特徴とする溶接性に優れた積層型樹
脂複合金属板。

■　金属微粒子を非酸化性雰囲気中で製造し、同じく非
酸化性雰囲気中でこの金属微粒子を可撓性粒子の表面に
被着させることを特徴とする前記■に記載の導電媒体の
製造方法。

前記■の発明において、金属微粒子としては、融点が１
６００℃前後以下の金属、例えば、Ｎｉ、、Ｃｕ、Ｆｅ
、　Ｃｒ、　Ｚｎ、　Ｓｎ、　Ｃｏ、＾ｇ等の微粒子が
使用可能であるが、導電性およびコストの点からＮｉお
よびＣｕが好ましい。

可撓性粒子は、金属板間に樹脂を挟んだ積層型樹脂複合
金属板を製造する際に、金属板を圧着するために加える
加圧力で容易に撓む性質を有する粒子であって、比重が
樹脂の比重に近いものが樹脂層中での分散性がよいので
好ましい０例えば、下記の樹脂と同系の樹脂や：母等が
使用可能である。

樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系、ポリエステ
ル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、エポキシ系およ
び塩化ビニル系のものなど、従来から使用されている公
知の樹脂が通用可能である。

金属板としては、鋼板、銅板、アルミニウム板等、各種
の金属板を使用することができる。

■の発明は、■の発明で用いられている導電媒体の製造
方法であって、例えば、下記に述べる蒸発法の適用が可
能である。

第１図は、金属微粒子を非酸化性雰囲気中で製造し、こ
の金属微粒子を同じく非酸化性雰囲気中で可撓性粒子の
表面に被着させるための装置の一例の構成を示す図であ
る。この装置は、金属微粒子を生成させる部分（前段部
）と、生成した金属微粒子を回収しこれを可撓性粒子の
表面に被着させる部分（後段部）とからなっており、い
ずれも非酸化性雰囲気中で稼働するように構成されてい
る。

前段部には、金属微粒子を生成させるための直流プラズ
マトーチ１およびチェンバー６が設けられ、プラズマト
ーチ１には、これを作動させる直流アーク電源８と、金
属微粒子の原料となる金属粉末をプラズマトーチ１に供
給するための粉末供給装置９およびキャリヤガスをプラ
ズマトーチ１に送通する＾ｒ−Ｈ！混合ガスボンへ１２
が接続されている。

後段部には、前段部で生成した金属微粒子を吸引して後
段部へ導く真空ポンプ１３と、この金属微粒子を回収す
る粉末回収装置１４および回収された金属微粒子を可撓
性粒子の表面に被着させるボールミル５が設けられてい
る。なお、下方部に取りつけられているグローブ１５は
グローブボックス７の内側に挿着されているゴム製の手
袋をあられし、この中に手を入れて、外気に触れること
なくグローブボックス７内での作業を行うことができる
ように構成されている。

ボールミルの代わりに、ライカイ機など、ボールミルと
同様に金属微粒子を可撓性粒子の表面に被着させる機能
を有する他の機器を用いてもよいし、上記の装置以外に
、平均粒径０．１μｍ以下の金属微粒子を非酸化性雰囲
気下で生成させ、この金属微粒子を同じく非酸化性雰囲
気下で可撓性粒子の表面に被着させ得る装置であれば、
いずれも適用可能である。

（作用）前記■の発明である積層型樹脂複合金属板の特徴は、上
記のように非酸化性雰囲気中で製造された、表面が全く
酸化されていない、表面活性な金属微粒子を可撓性粒子
の表面に被着させた導電媒体を使用する点にある。従来
の液相法、沈殿法および気相反応法等の湿式もしくは化
学反応プロセスで作製した金属微粒子の表面には酸化層
が形成されたり、副生成物が付着したりしたりしている
ので、表面活性な金属微粒子の製造は不可能である。ま
た、蒸発法で製造した表面清浄な金属微粒子も、いった
ん大気にさらされると瞬時に表面酸化層が形成されるた
め、表面活性は消失してしまう、これらの、表面が不活
性な（清浄でない）金属微粒子では、前記のようにボー
ルミルなどによる機械的混合法を用いても可撓性粒子の
表面に密着性のよい緻密な被覆層を形成させることはで
きない。

可撓性粒子の表面に被着さセる金属微粒子の平均粒径は
０．１μｍ以下でなければならない、平均粒径が０．１
μ園よりも大きいと均一で緻密な被覆層の形成は困難だ
からである。

金属微粒子の被覆層の厚みは０．１μｍから１０μｍと
するのが適当である。被覆層の厚みが０．１μ蒙未満の
場合は良好な導電性が得られず、逆に１０μｍを超える
と複合金属板にした場合の加工性が低下し、また、導電
媒体の比重が大きくなるため樹脂層中での分散性が悪く
、均一な混入が困難になる。

可撓性粒子の形状については特に制限はないが、その表
面に金属微粒子を均一に付着させるためには球状に近い
粒子が好ましい。

可撓性粒子の表面に金属微粒子を被着させた導電媒体の
大きさは、金属板間に配置された樹脂の厚さより大きく
なければならない、導電媒体の大きさが所要樹脂厚、す
なわち２枚の金属板の間隙よりも小さい場合は、導電媒
体が両方の金属板に接触することができず、２枚の金属
板間の導電性は改善されない、導電媒体が所要樹脂厚よ
り大きい場合は、導電媒体は金属板圧着時に変形するの
で、導電媒体が両方の金属板に接触して２枚の金属板間
の良好な導電性が確保される。なお、導電媒体の大きさ
の上限には特に制限はないが、所要樹脂厚の５倍以内が
適当である。５倍を超えると加工性が低下するので好ま
しくない。

ｍＷ媒体の樹脂層中への配合量は、５〜８５体積％が適
当である。５％未満では２枚の金属板間の導電性が不十
分であり、８５％を趙えると加工性が低下する。

樹脂厚は、用途に応じ、１０μｍから２００μ園とする
のがが適当である。

金属板の板厚は、用途により異なるが、ラミネート金属
板、制振鋼板等の用途に対しては、０，２−一〜２．０
１が適当である。

次に、導電媒体の製造方法（■の発明）について、前記
第１図に示した装置を用いる場合を例にとって説明する
。

第１図において、まず、適当な粒度に調整した金属の粉
末を粉末供給装置９から直流プラズマトーチ１に供給し
、直流プラズマ２からヒユーム状に金属微粒子３を生成
させる。この金属微粒子を真空ポンプ１３によって吸引
し、グローブボックス７の内部に設置した粉末回収装置
１４により回収する０次いで、グローブボックス７に取
りつけられているグローブ１５を使用して、回収された
金属微粒子を外気に触れさせることなく予め可撓性粒子
が容れられているボールミル５に移し、機械的混合を行
う間に可撓性粒子の表面に被着させる。このようにして
、本発明の導電媒体を得ることができる。

プラズマガスとしては、金属微粒子の酸化を防止するた
めに、Ａｒ−Ｈ！混合ガスを用いるのが望ましい。また
、粉末回収装置１４で回収された金属微粒子を取り出し
てボールミル５へ移す際、その表面が酸化されるのを防
止するため、グローブボックス７の内部もアルゴンもし
くは窒素ガスでパージし酸素を除去しておくことが必要
である。ボールミル５の内部もアルゴンあるいは窒素ガ
スで置換しておく。

本発明の積層型樹脂複合金属板（■の発明）を製造する
方法としては、例えば、２枚の金属板の間に前記のよう
に製造した導電媒体を混合、分散させた樹脂を配置し、
ホットプレスで加熱圧着する方法、あるいは、帯状の金
属板と、導電媒体を混合、分散させた樹脂とを連続的に
供給し、ロールで圧着する方法など、従来用いられてい
る公知の方法が適用可能である。

（実施例）前記第１図に示した装置を用い１．Ａｒ−Ｈ２混合ガス
ポンベ１２から５０％Ａｒ　−５０％Ｈ２のガスをキャ
リヤーガスとしてプラズマトーチ１に送りつつ直流アー
ク電源８により２０に−の直流プラズマを発生させた。

粉末供給袋Ｗ９内に投入した３００メツシユのＮｉ粉末
をキャリヤーガスム二乗せて０．５ｇ／＋＋ｉｎの副台
で直流プラズマトーチ２内に送り込み、蒸発させ、ヒユ
ーム状に発生したＮｉ微粒子３を粉末回収装置１４で回
収した。Ｎｉ微粒子３の平均粒径を電子顕微鏡で調査し
たところ、０．０５μｍであった、また、同じり３００
メツシユのＣｕの粉末を用い、上記と全く同し条件で、
平均粒径０６０８μ論のＣｕ微粒子を得た。

次に、グローブボックス７内をＡｒガスで置換し、グロ
ーブ１５を使用して粉末回収装置１４から前記のＮｉあ
るいはＣｕの微粒子を取り出し、ボールミル５に移して
予めボールミル５内に容れられている可撓性粒子ととも
に混合し、導電媒体を得た。なお、可撓性粒子としては
、第１表に示すＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）
、ポリエチレン、エポキシ樹脂、ポリエステル、雲母お
よびポリウレタンを使用した。

次いで、この導電媒体と、同じく第１表に示す樹脂を混
合、混練して懸濁液を作り、ロールコータ−により一方
の金属板表面に塗布した後、他方の金属板を合わせてホ
ットプレスで加熱圧着して積層型樹脂複合金属板とし、
以下に示す評価法により溶接性および加工性の評価を行
った。

〔溶接性評価法〕

電極形状二ＣＦ型、６Ｉφ 溶接　　：２枚重ね、スポット溶接加圧力　：　２００ｋｇ１１１を時間＝６０サイクル（加工性評価法〕形状　　　　　：　８０ｍｍφ クリアランス　：１ｍｓブランクサイズ：　１６０　ａｓφ しわ押さえ力　：　４　ｋｇ／ａｍ” 成形高さ　　　：　４０ｍｍ結果を第１表に併せ示す、同表において、○印は良好で
あること、Ｘ印は不良であることを示す。

また、比較例１はプラズマ蒸発法で作製したＣｕ微粒子
を一度大気にさらした後に被覆処理を行った場合、比較
例２は平均粒径０．２μｍのＮｉ微粒子により被覆した
場合、比較例３は導電媒体としてＣｕ粒を使用した場合
、比較例４は従来の無電解めっきを行った場合である。

第１表の結果から明らかなように、本発明の積層型樹脂
複合金属板は溶接性および加工性のいずれについても良
好であった。これに対し、比較例１１ではＣｕ微粒子の
表面に酸化層が形成されたため導電媒体の導電性が不良
で、溶接性が悪く、比較例１２では被着層がまばらで不
均一となり溶接性が悪かった。比較例１３および１４で
も、それぞれ加工性および溶接性に問題があり、本発明
例に比べ劣っていた。

（発明の効果）本発明の積層型樹脂複合金属板は良好な加工性を育する
とともに溶接性に優れ、自動車、家電、建材等の分野で
用いる複合材料として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の積層型樹脂複合金属板を製造するた
めの装置の一例の構成を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属板間に樹脂を配置した積層型樹脂複合金属板
であって、この樹脂層中に、平均粒径０．１μｍ以下の
金属微粒子を可撓性粒子の表面に被着させた導電媒体が
混入されていることを特徴とする溶接性に優れた積層型
樹脂複合金属板。
（２）金属微粒子を非酸化性雰囲気中で製造し、同じく
非酸化性雰囲気中でこの金属微粒子を可撓性粒子の表面
に被着させることを特徴とする請求項（１）記載の積層
型樹脂複合金属板の製造に用いる導電媒体の製造方法。