JPS63242535A - 金属・ポリプロピレン・金属積層複合体 - Google Patents

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〕 本発明はポリプロピレン系シートを金属板ではさんで圧
着した金属・樹脂積層複合体に関する。

更に詳しくは結晶性ポリプロピレンを不飽和カルボン酸
もしくはその誘導体で変性した変性ポリプロピレンもし
くは該変性ポリプロピレンを含む結晶性ポリプロピレン
から得られるポリプロピレン系繊維と特定量の有１ａ質
ＩＩ雑とが不規則に絡み合って形成された不織布に特定
粒径範囲の導電性フィラーを特定ｍ散布し、加熱圧縮し
て得られるポリプロピレン系シート（以下芯材と呼ぶ）
と金属板より構成される積層複合体に関する。

〔従来の技術〕

近年、金属板の軽量化、金属板への吸音性付与、振仙減
貴性付与、断熱性付与の観点から、金属板の間にプラス
デックシートを挾んで組み合わせた積層複合体が開発さ
れ、土木、建築、自ｌｌ車、家電分野等に広く用いられ
ている。

従来、芯材として用いられるプラスチックシートとして
はポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン−６などの
熱可塑性樹脂が用いられている。

また芯材に導電性をも！こせ、複合体として溶接を可能
にするため、芯材の樹脂に金属粉、カーボンブラック、
金属メッキした樹脂粉末等を混練することも行なわれて
いる。

〔発明が解決しようする問題点〕

ポリプロピレン系シートを芯Ｉとする複合体では、折り
曲げ加工、打ち扱き加工、切断、深絞り加工等の２次加
工に耐え得る接着強度を有することが求められている。

従来の、ポリプロピレン樹脂を芯材として用いた積層複
合体では、成形された部品を塗装する際の焼き付は処理
（通常１８０〜２００℃程度で３０分間加熱処理される
）時に、打ち抜き加工を施した部分から樹脂が溶融して
流れ出したり、溶融樹脂の滴下（以下ボタ落ちという）
が起こり、打ら抜ぎ加工部を塞ぐため、後加工に支障を
きたしたり、溶融樹脂が冷却凝固する過程で大きく収縮
するために、特にせん所加工部付近が変形したり、芯材
の樹脂と金属との界面が剥離したりする等の欠点があり
、焼き付は塗装工程を必要とする部品の用途には使用で
きないという問題点があった。

またポリプロピレン樹脂が絶縁体であることから、スポ
ット溶接やシーム溶接等の電気溶接が出来ないという問
題点も有していた。

溶接を可能にすべく、樹脂を導電性にするため、金属粉
を樹脂に混練する方法があるが混合を均一にする事が困
難である上に押出様のスクリューが摩耗する等設備上の
問題点があった。更に多聞に充填しないと金属粒子間の
電気的接続が不完全となり易く、溶接性が必ずしも完全
でないという問題点があった。

従って本発明の目的は、二次加工に不可欠な高度の接着
強度を有し、塗装時の焼ぎ付は処理工程においても、溶
融樹脂の流れ出しやボタ落ちがなく、かつ切断部付近の
熱変形、芯材の樹脂と金属板との剥離が生じない耐熱性
を有し、かつ電気抵抗溶接が可能な金属・ポリプロピレ
ン・金属積層複合体を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は前記問題点を解決すべく鋭意検討を重ねた
結果、特定の変性プロピレン系繊維と有ｍ質繊維とで不
織布をつくり、これに特定の粒度範囲をもつ導電性フィ
ラーを散布して加・熱圧着した芯材を使用することによ
り問題点を解決できることを見い出し本発明を完成した
。

すなわち本発明は、結晶性ポリプロピレンを不飽和カル
ボン酸もしくはそのｖｔ誘導体変性した変性プロピレン
もしくは該変性ポリプロピレンを混合した結晶性ポリプ
ロピレンから得られるポリプロピレン系繊維８５〜５０
重石％と、有機質繊維１５〜５０重量％とが不規則に絡
み合って形成された不織布に導電性フィラーを該不織布
の日付用量に対して５〜４０重量％散布し、ついでポリ
プロピレン系繊維の融点以上の温度で加熱圧縮して得ら
れるポリプロピレン系シートであって、該導電性フィラ
ーの粒径（Ｒ）を該シートの単位面積当りの４１と密度
とより求めた膜厚を（Ｔ）とした時■≦Ｒ≦Ｔ＋０．０
５（ｍ＊）の関係となるように選択し、該ポリプロピレ
ン系シートを芯材として用いたことを特徴とする金属・
ポリプロピレン・金属積層複合体である。

本発明において使用される変性ポリプロピレンは、後述
の結晶性ポリプロピレンを不飽和カルボン酸もしくはそ
の誘導体で変性したものである。

該変性ポリプロピレンの製造に用いる不飽和カルボン酸
としてはアクリル酸、メタクリル酸、□フマル酸、マレ
イン酸、イタコン酸、シトラコン酸等を挙げることが出
来る。又、不飽和カルボン酸の誘導体としては酸無水物
、エステル、アミド、イミド、金属塩等があり、例えば
無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸、
アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリルｌｌ
ｌＱｍ［プル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル
、メタクリル酸メチル、アクリル酸グリシジル、メタク
リル酸グリシジル、マレイン酸モノメチルエステル、マ
レイン酸ジエチルエステル、フマル酸モノメチルエステ
ル、フマル酸ジメチルエステル、イタコン酸モノメチル
エステル、イタコン酸ジエチルエステル、アクリルアミ
ド、メタクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイ
ン酸ジアミド、マレインＭ−Ｎ−モノエヂルアミド、マ
レインｌ１ｆｉ−Ｎ。

Ｎ−ジエチルアミド、マレイミド、Ｎ−プヂルマレイミ
ド、Ｎ−フェニルマレイミド、アクリル酸ナトリウム、
メタクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム等を挙げ
ることができる。これらのうら無水マレイン酸を用いる
のが好ましい。

変性方法としては公知の種々の方法を採用することがで
きる。例えば、有機過酸化物の存在下で結晶性ポリプロ
ピレンと不飽和カルボン酸もしくはその誘導体を結晶性
ポリプロピレンの融点以上の温度で溶融混練することに
よって行われる。

該不飽和カルボン酸もしくはその誘導体の使用量は原料
樹脂である結晶性ポリプロピレンに対して０．０１〜５
重量％、より好ましくは０．０５〜３重量％である。又
本発明にあっては上）ホの変性ポリプロピレンを５’ｉ
ｆｒｍ％以上含むように未変性の結晶性ポリプロピレン
を混合したものを用いることができる。一般的には、不
飽和カルボン酸もしくはその誘導体の使用ｍが０．１〜
１０ｆＪＭ％の変性ポリプロピレンを未変性の結晶性ポ
リプロピレンと上述の割合になるように混合して用いる
のが好ましい。

該変性ポリプロピレンに用いられる結晶性ポリプロピレ
ン及び変性ポリプロピレンに混合して用いられる結晶性
ポリプロピレンとしてはプロピレンの単独重合体やプロ
ピレン成分を少なくとも７０重量％以上含むプロピレン
・エチレンブロック共重合体もしくはランダム共重合体
、プロピレン・エチレン・ブテン−１ブロック共■合体
もしくはランダム共重合体、プロピレン・ブテン−１ラ
ンダム共重合体及びこれらの２以上の混合物を例示する
ことが出来る。

変性ボリア０ピレン用の結晶性ポリプロピレンと該変性
ポリプロピレンに混合して用いられる結晶性ポリプロピ
レンとは同種のものであっても、又異種のものであって
もよい。又メルトフローレートは０．１〜２０！？／１
０分程度のものが好ましく、より好ましくは０．５〜１
０９／１０分のｂのである。

本発明に用いる変性ポリプロピレンもしくは変性ポリプ
ロピレンを含む結晶性ポリプロピレンにはエチレン・プ
ロピレンラバー、エチレン・プロピレン・ジエンラバー
、ポリ４−メチルペンテン、■ブレン耐酸ビニル共重合
体等を混合して使用することら出来る。

結晶性ポリプロピレンを不飽和カルボン酸又はその誘導
体で変性するか、変性樹脂を混合する事により、これよ
り得たボリアｎピレン系シートを芯材として用いた時の
該芯材と金属との接着性を改善することができる。

該変性ポリプロピレンもしくは変性ポリプロピレンを含
む結晶性ポリプロピレンには、その機能を阻害しない範
囲内で、耐熱安定剤、耐候安定剤、消削、スリップ剤、
難燃剤、帯電防止剤、核剤、無機質充填材等を配合して
用いてもかまわない。

本発明で使用される有機質繊維としては、該有ａｉａｉ
ｉ雑とポリプロピレン系繊維とから形成された不織布を
ｗＪ融圧縮する際、もしくは成形加工する際の温度条件
で分解、溶融しないものを用いる以外は特に制限がなく
、例えばポリアミド系繊維、ポリイミド系繊維、ポリエ
ステル系ｍ紺、ポリビニルアルコール系ｕｎｉ、ポリ塩
化ビニリデン系繊維、ポリアクリロニトリル系ｔａｎ、
ポリウレタン系繊維、フェノール系繊維、レーヨン繊維
、アセテートｍｍ、木綿繊維、亜麻繊維、黄麻繊維、羊
毛ＩＩ、絹繊維、及びこれらの２種以上の混合物等を挙
げることが出来る。

本発明で用いられる不織布はバインダー法、ニードルパ
ンチング法、スパンボンディングによる水圧絡み合わせ
法、熱接着法、湿式抄造法、等の方法により得られるも
のである。

本発明に用いる不織布に占める有機質ｔａ帷と導電性繊
維の割合は１５〜５０°ｍ出％の範囲内にあるこ、とが
好ましく、特に２０〜４０重呈％である事が望ましい。

有機質繊維が５０重１％を超えると、得られるｌａ層複
合体の接着強度が低下するので好ましくなく、又、１５
重量％未満では塗装時の焼き付は処理時に切断部や打ち
抜き加工部から溶融樹脂の流れ出しが見られ、かつ樹脂
と金属板との界面が剥離し易くなるので好ましくない。

つぎに、本発明で用いる導電性フィラーは、金、銀、銅
、鉄、錫、鉛、亜鉛、アルミニウム、ニッケル、チタン
等の金属及びこれらの１種又は２種以上を主成分とする
合金、更には合成樹脂もしくはセラミック、無機充填材
の表面を金属で被覆したものであって、その形状は球状
、粒状、角状のものが好ましい。

導電性フィラーの粒系範囲は、０．０３〜０、５ｓｇ＋
程度のものが好ましく、より好ましく０．０５〜０．３
ｓｍの範囲のものである。又１１７ｉ性フイラーの粒径
（Ｒ）は芯材となるポリプロピレン系シートの単位面積
当りの重石と密度とより求めたｌ！！厚（Ｔ）とＴ≦Ｒ
≦Ｔ＋０．０５（ａｍ）なる範囲になるよう選択して用
いる必要がある。

導電性フィラーの粒径が該ポリプロピレン系シートの膜
厚より小さいと２枚の金属板の間の導電性が得難く、逆
に中位面積当りの１間と密度どより求めた膜厚より０．
０５ｓｍを越える大きさの粒径の導電性フィラーを用い
ると積層複合体にした時、金属と芯材の接着強度が低下
するので好ましくない。

導電性フィラーの粒径とそれを配合したポリプロピレン
系シートの単位面積当りの重信と密度とより求めたＮＵ
との関係を上述のように規制づることによって積層複合
体の２枚の金属板のいずれにも導電性フィラーが接触し
ている状態を容易に作ることができるのである。

導電性フィラーの配合量は前記の不織布の目付重量に対
して５〜４０重匿％の範囲にあることが望ましく、特に
７〜３０重量％が望ましい。導電性フィラーの配合量が
５重石％を下回ると、得られる積ｗ１複合体の厚み方向
の導電性が不良となり、電気抵抗溶接が困難となり、゛
また４０ｆｆｌ吊％を越えると金属と芯材との間の剥離
強度の低下が太きくなり二次加工の条件中が狭くなると
ともに、ポリプロピレン系シートの生産も困難となるの
で好ましくない。

本発明の芯材に使用されるポリプロピレン系シー１−は
前述の不織布をポリプロピレン系ｍＭの融点以上の温度
で例えばスーパーカレンダー等の装置を用いて加熱圧縮
してシート状に成形したものであり、厚みは０．０３〜
０．５ｓｍ＋、好ましくは０．０５〜０．３履の範囲内
にあることが望ましい。

本発明にお番プる如く不織布を加熱圧縮したシートは押
出法、カレンダー法により得られたシートにくらべて、
その厚みを薄くすること即ち１００μ以下の厚みのシー
トを得ることができる。

本発明で用いる金属板としては、鉄、鋼、アルミニウム
、銅、亜鉛、錫、ニッケル、チタン等の金属板及びこれ
らの金属の１種又は２種以上を主成分とする合金の金属
板を用いることが出来る。

該金属板の厚みは０．０５〜２．０ａｌｌ１１．好まし
くは０．１５〜１．０１１Ｍである。

該金属板は通常その接着面を脱脂処理もしくはサンドブ
ラスト処］！Ｉ！等の表面処理を施して用いられる。更
にエポキシ樹脂コート等のプライマー処理、クロメート
処理等の表面処理を施してもよい。

本発明の積層複合体は前記ポリプロピレン系シートの両
面に、接着面を表向処理した金属板を重ね合わせた後、
圧縮成形機や熱Ｏ−ル等を使用して加熱圧着することに
よって得ることが出来る。

この時の加熱温度は１６０〜２２０℃であることが好ま
しく、加圧圧力は１〜５０Ｋｙ／ｃｉＧの範囲内である
ことが好ましく、この様な条件下で０．１秒〜１０分聞
圧着することが望ましい。

〔作　用〕

ポリプロピレンは極性基を有しないので、金属板に対し
、その表面に種々の表面処理を施したとしても、圧着後
の接着強度が弱いのであるが、本発明では不飽和カルボ
ン酸又はその誘導体により変性したので極性基が導入さ
れ、複合体として種々の２次加工に耐える接着強度を有
する。

変性ポリプロピレンｍ紺と有機質１ｌｉｆｆとにより不
織布を作り、ポリプロピレン！！雑の融点以上の温度で
加熱圧縮したシートを芯材として金属板を圧着したので
、右ｎ１３繊維の網状構造により強化された樹脂芯材と
なり、複合体として焼き付は処理などを行った時、溶融
ポリプロピレンが網状有機質繊維にとりこまれ、打ち扱
き加工部等からの流れ出しやボタ落らがなく、切断部付
近の熱変形、樹脂と金属板との剥離が生じず、耐熱性が
良好である。

また通常、導電性フィラーは凝集し易く均一な混練が難
しいが本発明では不織布の状態で導電性フィラーを散布
するので、特別な混練をすることなく均一な分布を得て
いる。しかもフィラーの粒径Ｒをシート膜厚■に対し■
≦Ｒ＜Ｔ＋０．０５（ｍ　）となる範囲に選択したので
、金属板の加熱圧着時において両金属板間の導電性を確
実することができ、溶接性を良好にしている。

〔実施例〕

以下に実施例及び比較例によって本発明を具体的に説明
するが、本発明は実施例によって同等限定されるもので
はない。

（実施例１．２、比較例１〜４） エチレン含ＰＡ３．５Ｊｆｆｉ％のプロピレン・エチレ
ンランダム共重合体をラジカル開始剤として１゜３（ｔ
−ブチルパーオキシイソプロビル）ベンピン０．１０ｆ
ｆｉｌｆｉ％を用いて無水マレイン酸１．２重量％で変
性した変性ポリプロピレン２５重鎖％と未変性のプロピ
レン・エチレンブロック共重合体（エチレン含量８．５
１ｉｉ１％）６０［ｉ％及びエチレン・プロピレンゴム
１５重量％とからなるポリプロピレンを繊維状に加工し
た。該繊維とブイロン繊Ｎ（繊維長５０　Ｍ　）を第１
表に示す割合で配合した！！雑混合物から作られた目付
ｆｆｉｆｉ１８０ｇ／ｒｄの不織布上に粒径０．０８８
〜０．１０／１Ｍの鉄合金粉を第１表に示す割合で散布
し、ついで試験用スーパーカレンダーと赤外線加熱を併
用して線圧３ＯＮｙ／備、温度１９０℃でプレス処理し
てシート状とした。

次に金属板として表面をトリクレン洗浄した厚み０．２
７ｊｗ＋の冷間圧延鋼板を準備した。

前記シートを２枚の鋼板の間に挿入し、ホットプレスを
用いて１８０℃で１分間、２０Ｋｙ／１ｙｌＧの圧力で
圧着し、積層複合体を得た。

該積層複合体のＴ型剥離強度、厚み方向の電気抵抗及び
熱処理後の状態を評価、観察し、その結末を第１表に示
した。

尚、■型剥離強度の測定はＪＩＳ−に−６８５４に準じ
て行った。

ただし引張速度は２００ａｍ／分とした。また厚み方向
の電気抵抗は直径４＃ｌｌＩの棒状電極を用いて二１ン
ビューティングデジタルマルヂメーターＴＲ６８７７（
タケダ埋研製）で実測した。又熱処理は１Ｉｉ２０ｎ、
横１０ｃｍに切断した積層複合体の中央部に直径２０ｓ
の穴を聞けたものを試験片とし、該試験片を２００℃に
保った加熱オーブン内に３０分間吊り下げて実施した。

第１表に示す通り、芯Ｉに有機質繊維ど導電性フィラー
とを特定の割合で配合したポリプロピレン系シートを用
いた本発明のＶ４層複合体は、剥離強麿も高く、熱処理
による切断部からの溶融樹脂の流れ出しも見られず、切
断部の変形もない。また切断部における金属板と樹脂層
との剥離現象もまったく見られず、積層複合体は熱処理
前の形状をそのまま相持していた。更に本発明の積層複
合体は電気抵抗溶接が可能な低い抵抗値を示している。

これに対し、鉄合金粉を配合していない比較例１では厚
み方向の電気抵抗が１０１２Ωより大きく、溶接に使用
できない。又鉄合金粉が本発明の範囲より多い比較例２
ではＴ型剥離強度が弱く、熱地ｙＩ！後の切断部の剥離
も認められた。ナイロンｍ雑の配合が本発明の範囲より
少ない比較例３では熱処理の樹脂の流れ出し、切断部の
変形が若干認められた。またナイロン繊維、鉄合金粉と
もに配合しない比較例４では厚み方向の電気抵抗も大ぎ
く、熱処理後の樹脂の流れ出し、切断部の変形、剥離も
認められた。

比較例５では、変性しないポリプロピレン！＆１１８０
重間％とナイロン繊維２°０重量％とから不織布を形成
し、該不織布の目＋Ｊ重間に対して１０！ｎｆｆｉ％の
鉄合金粉を散布し、実施例１と同様にして積層複合体を
製造しようとしたが、ポリプロピレンと金属との接着力
がなりＶＩ層複合体が得られなかった。

（実施例３．４、比較例５．６） エチレン含量７．０％のプロピレン・エチレンブロック
共重合体をラジカル開始剤として１．３ビス（ｔ−ブチ
ルパーオキシイソプロビルベンゼン＞０．０８重量％を
用いて結晶性無水マレインＭ（日本油脂製）０．８重通
％で変性した変性ポリプロピレン２５重量％と未変性の
プロピレン・エチレンブロック共重合体（エチレン含量
８．５ＩＥ量％）６０重量％及びエチレン・プロピレン
ゴム１５ｆｆｌｆｆ１％とからなるポリプロピレンを繊
維状に加工した。

該１１帷（７０重量％）と木綿織１（３０重量％）との
繊ＩＩ混合物から第２表に示す様な目付重量をイｊする
不織布を製造した。つぎに各不織布上に各々の不織布の
目付重石に対して１０重通％の導電性フィラー（ニッケ
ル粉、粒径範囲０．１０５〜０．１２４ｍ）を散布し、
ついで試験用スーパーカレンダーと赤外線加熱を併用し
て、線圧２０に９／Ｃｄ１温度２００℃でプレス、冷却
してシート状にした。

該シートを実施例１．２で用いたものと同じ金属板で挾
み、ホットプレスを用いて、２００℃で１分間、２０に
９／ａｉの圧力で圧着し、積層複合板とした。　　　− 該＄１４１ＦＩ複合体について実施例１．２に準拠して
Ｔ型剥離強度、厚み方向の電気抵抗及σ熱処理後の状態
を評価、観察し、その結果を第２表に示した。

第２表に示した様に、本発明の積層複合体は、二次加工
に耐え得る強固な接着強度を有し、熱処理によっても何
等彰費を受けない。更に電気抵抗溶接が可能な低い抵抗
値を示している。

シート厚みに０．０５ａｍを加えた値より、導電性フィ
ラーの最小粒径が大きい比較例６ではＴ型剥離強度が弱
くなり、熱処理後の明所部の剥離が認められた。またシ
ート厚みが３’［性フィラーの最大粒径より大きい比較
例７では、厚み方向の電気抵抗が１０１２０より大ぎく
なり、電気抵抗溶接には使用できないことが判明した。

〔発明の効果〕

本発明で得られる積層複合体は、強固な接着強度を有し
、切断、打ち抜き加工、曲げ加工、深絞り加工等の２次
加工によっても剥離することがなく、塗装時の焼き付は
処理工程においても、切断部や打も抜き加工部の切断面
からの樹脂の流れ出し、ボタ落ちがなく、かつ熱による
変形が極めて少ないうえ、更に切断部における金属板と
芯材との剥離現采がまったく見られない。また従来不可
能であった電気抵抗溶接が可能となった。特に本発明の
積層複合体は、不織布を加熱圧縮してシートとしたもの
を芯材として用いるため、該芯材の厚みを１００μ以下
にすることが可能となり、かかる薄い芯材を用いたＶ４
層複合体は制振板として特に有用である。

従って自動車の内外板パネル、家電・弱電製品の各種パ
ネル、建築用パネル等幅広い用途に好適に使用すること
が出来る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結晶性ポリプロピレンを不飽和カルボン酸もしくはその
   誘導体で変性した変性ポリプロピレンもしくは該変性ポ
   リプロピレンを混合した結晶性ポリプロピレンから得ら
   れるポリプロピレン系繊維８５〜５０重量％と、有機質
   繊維１５〜５０重量％とが不規則に絡み合つて形成され
   た不織布上に導電性フィラーを該不織布の目付重量に対
   して５〜４０重量％散布し、ついでポリプロピレン系繊
   維の融点以上の温度で加熱圧縮して得られるポリプロピ
   レン系シートであって、該導電性フィラーの粒径（Ｒ）
   を該シートの単位面積当りの重量と密度とより求めた膜
   厚を（Ｔ）とした時Ｔ≦Ｒ≦Ｔ＋０．０５（ｍｍ）の関
   係となるよう選択し、該ポリプロピレン系シートを芯材
   として用いたことを特徴とする金属・ポリプロピレン・
   金属積層複合体。