JPH0534143B2 - - Google Patents

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JPH0534143B2
JPH0534143B2 JP62143447A JP14344787A JPH0534143B2 JP H0534143 B2 JPH0534143 B2 JP H0534143B2 JP 62143447 A JP62143447 A JP 62143447A JP 14344787 A JP14344787 A JP 14344787A JP H0534143 B2 JPH0534143 B2 JP H0534143B2
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Ozurei Nyuuman Ritsuchei
Kiruku Riiku Jeemusu
Rei Raito Donarudo
Tongu Uennppongu
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Dow Chemical Co
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は積層物成形法に関し、特に通常の金属
成形技術を用いて金属−プラスチツク−金属積層
物を成形する際に、成形性のすぐれた品質良好な
成形品を与えるための原料積層物を多くの積層物
の中から選択する技術に関する。 金属とプラスチツクの積層物は周知である。こ
れらには包装材としての最終用途に有用な比較的
薄い積層物や建築材料として有用な比較的厚い積
層物などが含まれる。これらの積層物の製造法も
知られている。 一つの方法はプラスチツクの少なくとも１層と
金属の少なくとも１層を密に接触させ成形プレス
等を用いて適宜加熱、加圧する方法である。さら
に適宜的な連続法はエクストル−ジヨンコーテイ
ングやエクストル−ジヨンラミネートなどのエク
ストル−ジヨン法である。 金属とプラスチツクの接着性を高めるため、フ
イルムや被覆材の形で接着剤やプライマーを中間
層とすることがこれらの方法と併用されることが
多い。 金属とプラスチツクの積層物については多くの
特許が存在する。たとえば、米国特許3298559；
3340714；3348995；3382136；3542605；
3594249；3616019；3711365；及び3721597などが
ある。公知の金属プラスチツク積層物の多くは上
記したような多くの実用面で満足すべきものであ
る。しかしこのような積層物は他の製品に比し成
形性に劣るという欠点を有する。 積層物は各層の材質、厚さ、その他の特性の組
合せによつて無数といえる組合せが存在しうる。
本発明者等はこれら積層物をプレス加工等の通常
の金属成形技術によつて成形加工する際に、すぐ
れた成形性と品質とをもたらす被成形用積層物の
評価選択基準を確立すべく検討した結果ここに効
果の顕著な本発明に到達した。 即ち本発明は金属成形用機械を用いて鋼又は鋼
合金からなる金属スキン層−プラスチツクコア層
−鋼又は鋼合金からなる金属スキン層の構造をも
つ積層物を成形する方法において被成形積層物と
して各金属スキン層の厚さが50.8〜508μｍ、コア
厚さ対スキン厚さの比が９未満対１で全体の厚さ
が127〜1651μｍであつて、(1)ASTM D790に基
づき2.54cm幅、10.16cmスパンの試料について３
点荷重条件で測定した曲げ強度がスキン層の固体
金属でつくつた該積層物と同じ厚さの試料につい
て測定した曲げ強度の少なくとも40％であり、(2)
密度が両固体金属スキン層の平均値の25〜90％で
あり、(3)延伸成形性の尺度としての限界ドーム高
さが、スキン層の固体金属でつくつた該積層物と
同じ厚さの試料の限界ドーム高さの少なくとも60
％であり、(4)積層物製造後、無荷重オーブン試験
で少なくとも190〓（87.8℃）で30分間剥離を起
こさない能力を有し、且つ(5)室温で90°に曲げる
ことにより、金属破壊することなく、臨界半径
（ここで臨界半径とは、ピボツト点から積層物の
内側にスキン表面までの距離であり、積層物全体
の厚さにほぼ等しい）にすることができる能力を
有する積層物を成形材料として選ぶことを特徴と
する積層物成形方法である。 本発明の被成形材料の選択基準について説明す
る。 各金属スキン層の厚さが50.8〜508μｍという選
択条件は、成形用積層物を、包装用積層物、家庭
用ラツプ、平らな建築用パネル及び遮音用積層物
から区別するための条件である。 コアの厚さ対スキンの厚さの比が９未満対１と
いう選択条件は、金属面が防護又は装飾として役
立つ積層物、或いは間仕切り用パネルのような厚
手のものの上で防火用として役立つような積層物
を排除するためのものである。そのような積層物
は成形に適さず本発明の範囲外のものである。 全体の厚さが127〜1651μｍという選択条件は、
本発明の積層物を使用できる成形部品の大部分が
この厚さを必要とするという意味である。 装飾的又は包装用積層物はより薄いものであ
り、断熱又は他の目的の建物用パネルずつと厚い
ものである。 若し前記の９未満対１という比率が守られたと
しても、1651μｍ以上の厚さの鋼−プラスチツク
−鋼積層物を室温で成形すると、プラスチツクコ
アを変形させ、コア／スキンの接着強度を上まわ
る力を発生させ、高度の残留応力をもつた不出来
な部品が出来る。 積層物がASTM D790に基づき2.54cm幅、
10.16cmスパンの試料について３点荷重条件で測
定した曲げ強度が、スキン層の固体金属でつくつ
た該積層物と同じ厚さの試料について測定した曲
げ強度の少くとも40％であるとの選択条件は、こ
の基準に合わない積層物が成形部品として十分な
耐荷力を持たないことを意味している。耐荷力を
持たない部品は本来使用できないものである。 密度が両固体金属スキン層の平均値の25〜90％
なる選択条件についての説明は以下の通りであ
る。 積層物の成形においては、金属層の表面に大き
な引張り強度を必要とする。若しこの強度が不十
分だとシートは裂けてしまい成形は不可能にな
る。この選択条件は適当な引張強度の要求であ
り、これが満たされれば積層物は多くの場合、金
属の一枚のシートのように扱い得る。 「限界ドーム高さ」とは1975年５月発行の
「Metal Progress」52〜54頁及び1975年８月発行
の「Metal Engineering Quarterly」53〜57頁に
記載されたゼネラル モータース社試験法に従が
い、ブランク幅対クランプ直径約1.0の条件で、
金属シート状物ブランク又は積層物ブランクを試
験した際に測定される高さである。 この試験法によれば、2.54mmサークルのフオト
グリツド付きの正方形シートブランク（155mm×
155mm）をロツクヘツドによりその周辺をしつか
りとクランプし、非潤滑の101.6mm径の半径パン
チ上に伸ばす。順次に狭い幅（127、114、102お
よび76mm）のグリツド付きブランクも同様にして
伸ばす。試料の幅は破断の場所がパンチ接続区域
内にあるような幅である。それぞれの試料につい
て、最大荷重におけるドームの高さおよび狭くな
つた区域もしくは破断の最小のひずみを測定す
る。これらの限界ドーム高さの値をパンチ半径
（Ｒ＝50.8mm）に関して標準化する。 この方法は金属シートの成形性を正確に測定す
る方法として最も優れたものである。典型的な成
形においてやらざるを得ない二軸延伸に対する性
能を、この方法では、成形適性を決定する最重要
のパラメーターとしている。 一定の限界の中では、同一の金属のより薄いシ
ートは、厚いシートより伸びが少く成形性が悪い
ことは、この領域ではよく知られている。そこで
実際的に成形部品として用いられる積層物に対し
て、最小の延伸能力として、スキンの限界ドーム
高さの60％という値を設定したのである。この要
求に合格した積層物は、実験的によい成形性を示
しているのである。 本発明において「固着した」とは、ASTM
D3165−73に基づいて、約0.25インチ（0.635cm）
のラツプ長さで測定したラツプシエア（lap
shear）値が室温で約500psi（35Kg／cm2）以上であ
ることをいう。 このテストに合格しないものは一般に、５つの
パラメーターのどれかに合格できないことになる
のである。若しも積層物が成形中、曲げ加工中或
いは成形後の物体に荷重がかけられたとき、一体
のサンドイツチ構造が維持できないならば、その
積層物は役に立たない。このようにスキンとコア
の間の応力の水準は重要なものである。 本発明で用いられる金属スキン層は各々２〜20
ミル（50.8〜508μｍ）、好ましくは５〜15ミル
（127〜381μｍ）の厚さを有する。金属スキン層
は、鋼（スチール）又は鋼合金からなる。具体的
には鋼、無すず鋼、すず−メツキ鋼、アルミニウ
ム変性した鋼、不銹鋼、表面変性した錮−クラツ
ド不銹鋼、ターンプレート鋼、亜鉛引き鋼、クロ
ム又はクロム処理した鋼などからつくられうる。
これらの金属は、また表面処理したり表面変性被
覆処理したりしてもよい。 特に好ましいのはクロム／酸化クロム被覆した
鋼基材、いわゆる無すず鋼（TFS）で、これは
カナダ特許808630及び米国特許3526486及び
3826628に記載されている。クロム及び酸化クロ
ム層の厚さはよく知られるようにメツキ浴条件を
変えることにより調節しうる。 本発明のポリマーコアは、金属−ポリマー−金
属積層構造にしたとき、少なくとも190〓（87.8
℃）で30分間置かれて後、無荷重オーブン試験に
合格しうる重合体樹脂脂状物である。ポリマーコ
アは、接着剤層を含め、１〜61ミル（25.4〜
1549μｍ）、より好ましくは10〜45ミル（254〜
1143μｍ）の厚さを有しうる。一般に、ゴム状ポ
リマーは高温特性に劣るので有効でない。ガラス
状ポリマーは室温ぜい性のため有効でない。本発
明に有効なポリマーを例示すれば、エチレン、プ
ロピレン、４−メチルペンテ−１などのオレフイ
ンのホモポリマー及びコポリマー、塩化ビニルな
どのビニルハライドのポリマー、塩化ビニリデン
のコポリマーがある。また、ナイロン６、ナイロ
ン66などのポリアミド、ポリエチレンテレフタレ
ートなどのポリエステル、ポリカーボネート、熱
可塑性エポキシ樹脂及びポリウレタンも好まし
い。特に好ましい樹脂状物は、ASTM Ｄ−746
により測定したぜい性（Brittle）温度が30〓
（−1.1℃）より低く、ASTM Ｄ−1875により測
定したビカツド（Vicat）軟化点が約170〓（76.7
℃）より高いエチレンポリマー及びコポリマーと
プロピレンポリマーおよびコポリマーである。こ
のような物質としてはポリプロピレン、低密度又
は高密度ポリエチレン、エチレン／酢酸ビニルコ
ポリマー、エチレン／アクリル酸コポリマー及び
エチレン／ブテン−１および又は他のアルケン−
１コポリマーなどがある。 コアの重合体樹脂状物は金属スキン層に中間接
着剤層を介して結合させうる。中間接着剤層は、
0.1〜５ミル（2.54〜127μｍ）、特に0.3〜2.5ミル
（7.62〜63.5μｍ）の厚さを有することが好まし
い。この層はコア層と金属スキン層を強く接着す
るいづれかの熱可塑性重合樹脂状物からつくられ
うる。特に好ましい接着剤層は、反応性のカルボ
キシル基を有するモノマーで変性した通常固体の
熱可塑性エチレン系ポリマー、特に主要部がエチ
レンで、少量成分、好ましくは１〜30、より好ま
しくは２〜20重量％、がエチレン性不飽和カルボ
ン酸であるコポリマーである。このような適当な
エチレン性不飽和カルボン酸（ここでカルボン酸
とは、モノカルボン酸だけでなく多カルボン酸、
酸無水物、多塩基酸の部分エステルを包含する）
の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロ
トン酸、フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、
無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイ
ン酸モノエチル、フマル酸モノメチル、フマル酸
モノエチル、トリプロピレングリコールモノエチ
ルエーテル酸マレエート、エチレングリコールモ
ノフエニルエーテル酸マレエートがある。カルボ
ン酸モノマーは、好ましくは、分子当り３〜８個
の炭素原子を有するモノ及びポリカルボン酸及び
酸無水物、並びにこれらのポリカルボン酸の部分
エステルにして、酸部分が少なくとも１個のカル
ボキシル基を有しアルコール部分が１〜20個の炭
素原子を有するもの、から選ばれる。コポリマー
はアクリル酸エステルのような他の共重合性モノ
マーを含みうる。コモノマーは、ランダムコポリ
マー、ブロツクコポリマー又はグラフトコポリマ
ーのような、任意の態様でコポリマー中に結合さ
れうる。この種の物質及びその製造法は公知であ
る。コポリマーの好ましい例としては、エチレン
アクリル酸コポリマー、エチレンメタクリル酸コ
ポリマー及びエチレンマレイン酸コポリマーがあ
る。 接着剤層は、最初金属スキン層に付着させて
も、最初コアに付着させても、また金属スキン層
とコアに同時に付着させてもよい。接着剤層は、
溶媒キヤスト、ロールコーテイング又は、より好
ましくはエクストル−ジヨン法、のような公知の
付着方法で付着させうる。接着剤層をコアと結合
させてからこれを金属スキン層と積層する場合に
は、これらの層を公知のコエクストル−ジヨン法
又はエクストル−ジヨン法とフイルム積層技術と
の組合せで積層物中に導入させることが好まし
い。 本発明の一態様において、重合体樹脂状物のコ
アは、高エネルギーイオン化放射線照射によつて
少なくとも部分的に架橋させクリープ性と熱安定
性を向上させうる。これば特に有効である。 本発明の他の一態様において、コアは、カーボ
ンブラツクや金属粒子のような導電性粒子を導入
して、導電性にさせうる。 本発明の他の一態様において、重合体樹脂状物
のコアは、補強物を入れることにより、得られる
積層物の機械的性質を向上させることができる。
このような補強物としては、ガラス繊維、多孔性
金属シート、伸張した金属シート、金属線スクリ
ーンなどがある。 顔料、潤滑剤、酸化防止剤などの公知の固体添
加物を、積層物が前記特性を維持する範囲で、コ
ア又は接着剤層に添加しうる。 本発明は、金属−ポリマー−金属構造積層物の
製造に用いられる方法を制限しない。エクストル
ージヨン法、即ちエクストルージヨンコーテイン
グ又はエクストル−ジヨンラミネ−シヨン、フイ
ルムラミネ−シヨン技術、溶液コーテイング技術
又はこれらの組合せなど公知の方法が本発明の積
層物の製造に用いられうる。しかし、接着剤及び
コア層の熱可塑性重合体樹脂状物が、少なくとも
その軟化点に等しいが大巾な分解は受けない温度
に、該ポリマーが強く接着しうる時間、加熱さ
れ、またポリマー層と金属スキン層が密に接触す
るように加圧されうことがいづれの方法において
も要求される。 本発明の積層物は、鋼又は鋼合金スキン層、よ
り好ましくは無すず鋼、を有し、各スキン層の厚
さが50.8〜508μｍの範囲であり、且つASTM Ｄ
−746によつて測定したぜい性温度が約30〓（−
1.1℃）より低く、ASTM Ｄ−1575により測定
したビカツト軟化点が約170〓（76.7℃）より高
いエチレン又はプロピレンのホモポリマー又はコ
ポリマーのコアを有し、積層物全体の厚さが127
〜1650μｍ、より好ましくは508〜1143μｍの範囲
にあるものである。 上記した積層物のそれぞれは、金属スキン層と
ポリマーコアの間に接着剤層を有する。好ましい
接着剤層は前記したエチレンとエチレン性不飽和
カルボン酸とのコポリマーからつくられる。特に
エチレンアクリル酸コポリマーが好ましい。 本発明の金属−プラスチツク−金属積層物に対
する熱の影響を測定するために用いられる無荷重
オーブン試験では、金属−プラスチツク−金属積
層物が190〓（87.8℃）に維持されたエア循環式
オーブンに30分間置かれる。そして積層物の外
観、デイメンシヨン又は他の性質の変化、独立層
間の剥離の有無が調べられる。 このテストは二つの要素の上に立つている。即
ち出来上つた部品には成形による残留応力が残さ
れていること及び、その部品は通常の温度で安定
して使用可能でなければならないということであ
る。サドイツチ構造のものはすべて、曲げおよ
び／又は引つ張りの後には、残留応力がその中に
残るが、コアとスキンの間即ち接着部に特に剪断
応力が残る。若し接着が不適当であるか又は、
190〓或いはそれ以下の温度でコアが過度に軟化
すると、成形品は成形し、典型的な場合は一方又
は両方のスキンがコアからはなれてしまう。 このテストはコア又はコアとスキンの間の接着
層の弱さを検出するものである。 尚本発明の積層物は、室温で90℃に曲げること
により、金属破壊することなく、臨界半径（ここ
で臨界半径とは、ピボツト点から積層物の内側ス
キン表面までの距離であり、積層物全体の厚さに
ほぼ等しい）にすることができる能力を持たなけ
ればならない。 実用においては、多くの成形された部品は、フ
ランジとの交切点で鋭い曲げがあるとか、組立の
為のふち取りがあるとかで、小さい半径の曲げが
要求されることが多い。従つてこのパラメーター
に合格しない積層物は、デザインの自由が著しく
制限されるのである。 次に本発明を説明するために実施例を示すが、
これは本発明の範囲を限定するものではない。 実施例 １〜４ 次の一般的操作を用いて本発明のに必要な範囲
内の積層物を作り、その積層物の構成を表１にま
とめた。この操作において金属スキン材料からな
る２ケのウエブの一方の面に接着姓コポリマーを
約２ミルの厚さに被覆した。このように被覆した
２ケのウエブのそれぞれ接着性被覆をもつ面を向
かい合わせて、これらを結合ニツプロールに供給
した。結合ニツプロールは予熱された一対の向か
い合つた互に反対方向に回転する積層用ロールか
ら構成されたものである。
【表】
【表】 上記積層物を用い、以下のようなプレス加工を
行つた。 積層物（表） 形 圧力 (2)及び(3) 皿（径25cm、深さ2.5cm） 7ton (1)及び(4) 自動車オイルパン 500ton 成形により破損することなく、また成形品は何れ
も剥離、残留応力による歪み易さ等がなく、良好
な結果が得られた。 比較例 エチレン−酢ビ共重合体又はポリプロピレンを
プラスチツク層とし鋼板をスキンとする第表の
積層物は第表に示すように本発明の選択基準に
合格しないものであつたが、これらを用いて上記
実施例におけるような成形を行つた結果は何れ
も、成形が満足に行われないか或は成形後歪み易
く、使用に耐えないものであつた。 結果を表にして示す。
【表】
【表】
【表】
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 金属成形用機械を用いて鋼又は鋼合金からな
    る金属スキン層−プラスチツクコア層−鋼又は鋼
    合金からなる金属スキン層の構造をもつ積層物を
    成形する方法において被成形積層物として各金属
    スキン層の厚さが50.8〜508μｍ、コア厚さ対スキ
    ン厚さの比が９未満対１で全体の厚さが127〜
    1651μｍであつて、(1)ASTM D790に基づき2.54
    cm幅、10.16cmスパンの試料について３点荷重条
    件で測定した曲げ強度がスキン層の固体金属でつ
    くつた該積層物と同じ厚さの試料について測定し
    た曲げ強度の少なくとも40％であり、(2)密度が両
    固体金属スキン層の平均値の25〜90％であり、(3)
    延伸成形性の尺度としての限界ドーム高さが、ス
    キン層の固体金属でつくつた該積層物と同じ厚さ
    の試料の限界ドーム高さの少なくとも60％であ
    り、(4)積層物製造後、無荷重オーブン試験で少な
    くとも190〓（87.8℃）で30分間剥離を起こさな
    い能力を有し、且つ(5)室温で90°に曲げることに
    より、金属破壊することなく、臨界半径（ここで
    臨界半径とは、ピボツト点から積層物の内側スキ
    ン表面までの距離であり、積層物全体の厚さにほ
    ぼ等しい）にすることができる能力を有する積層
    物を成形材料として選ぶことを特徴とする積層物
    成形方法。 ２ コアとして放射線照射によりクリープ性と熱
    安定性を改良された重合体樹脂状物を選ぶ特許請
    求の範囲第１項の積層物成形方法。 ３ コアとして導電性の重合体樹脂状物を選ぶ特
    許請求の範囲第１項ないし第２項いずれか１項の
    積層物成形方法。 ４ コアとして少なくとも１つの補強材をその内
    に有する重合体樹脂状物を選ぶ特許請求の範囲第
    １項ないし第３項いずれか１項の積層物成形方
    法。 ５ 補強材として伸張した金属シートを選ぶ特許
    請求の範囲第４項の積層物成形方法。 ６ 全体の厚さが508〜1143μｍである特許請求
    の範囲第１項ないし第５項いずれか１項の積層物
    成形方法。 ７ 金属スキン層の厚さが127〜381μｍである特
    許請求の範囲第１項ないし第６項いずれか１項の
    積層物成形方法。 ８ コアとして高密度ポリエチレンを選ぶ特許請
    求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項の積
    層物成形方法。 ９ スキン層とコア層間にエチレンとエチレン性
    不飽和カルボン酸のコポリマーからなる接着層が
    存在する特許請求の範囲第１項ないし第８項いず
    れか１項の積層物成形方法。 １０ カルボン酸としてアクリル酸を選ぶ特許請
    求の範囲第９項の積層物成形方法。
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