JPS63242536A - 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有機質！＆！緒と
導電性繊維とが不規則に絡み合って形成された不織布を
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）と金属板と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、振動減
衰性付与、断熱性付与の観点から、金属板の間にプラス
チックシートを挾んで組み合わＵだ積層複合体が開発さ
れ、土木、建築、自動車、家電分野笠に広く用いられて
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１ヂレン、ポリプロピレン、ナイＯシー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たせ、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材とする複合体では、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λ１；ノる接着強度を有することが求められてい
る。

従来の、ボリア［１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り処
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芯材の樹脂が
溶融して流れ出したり、溶融樹脂の）真下（以下ボタ落
ちという）が起こり、打ち抜き加工部を塞ぐため、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
大きく収縮づるために特にぜん断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］］稈を必要と１゛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ことが
困難である上に押出機のスクリューが摩耗する′！４設
備設備量題点があり史に多ｈ１に充填しないと金属板間
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、塗装時の焼さ・付は処１ｊｌ！工程におい
ても、溶融樹脂の流れ出しやボタ落らがなく、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ｍＭとイｊ機質繊維と導
電性ｉ＆Ｉｍとで不織布をつくり、これを加熱圧着した
シートを芯材として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。

寸なわら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組と、有機質
！ｌｉ［と導電性繊維とが不規則に絡み合って形成され
た不織布をボリア［］ピレン系繊維の融点以上の温麿で
加熱圧縮して得られるポリプロピレン系シートを芯材と
したことを特徴とする金属・ボリア［１ピレン・金属Ｖ
４層複合体である。

不織布に配合される有機質繊維と導電性繊維の含み１量
は全体の１５へ・５０市間％が好ましく、しから導電性
繊維の配合ｆｉｌは５重！ｕ％以上であることが好まし
い。

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」ン酸、シＩ・ラコン酎等を挙げることが
出来る。又、不飽和カルボン酸の誘導体としては酸無水
物、ニスデル、アミド、イミド、金属塩等があり、例え
ば無水マレイン酸、無水シトクコ５ン酸、無水イタコン
酸、アクリル酸メブル、メタクリル酸メチル＼アクリル
＠１チル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メ
タクリル酸ブチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル
酸グリシジル、マレイン酸モノエチルエステル、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、イタコン酸ジエヂルエステル、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−モノエチルアミド、マレイ
ンＭ−Ｎ。

Ｎ−ジエチルアミド、マレイミド、Ｎ−ブチルマレイミ
ド、Ｎ−フェニルマレイミド、アクリル酸すトリウム、
メタクリル酸すトリウム、アクリル酸カリウム等を挙げ
ることができる。これらのうら無ホ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瓜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ｆａｂ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ＴＯ，’０１
〜５ｆ！ｆｆｉ％、より好ましく＄；ｔｏ、０５〜３重
量％である。又本発明にあっては上述の変性ポリプロピ
レンを５重Ｍ％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
用量が０．１〜１０重Ｍ％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９１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ブ［
ｌピレン成分を少なくとも７０重間％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ブロック共重合
体ら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種以上の混合物を例示
することが出来る。

変性ポリプロ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Ｕ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よく、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！？／１０分程度
のものが好ましく、より好ましくは０．５〜１０ｇ／ｌ
　０分のらのである。

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
ロピレンを混合した結晶性ポリプロピレンには本発明の
効果を損なわない範囲内で他のポリオレフィン、例えば
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−メヂルベンテン、エチレン酢酸
ビニル共重合体等を混合して使用することも出来る。

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
体で変性した変性樹脂を混合した不織布より１［ｌたポ
リプロピレン系シートを芯材として用いるので該芯材と
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、滑剤、スリップ剤、
難燃剤、帯電防止剤、核剤、無機質充填剤、金属粉等を
配合して用いてもかまわへい。

本発明で使用される有機質Ｕ＆紺としては、該右ｔｌ質
繊維とポリプロピレン系繊維とから形成された不織布を
溶融圧縮する際、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１１雑、ポリニ
スミル系繊組、ポリビニルア′ルコール系繊維、ポリ塩
化ビニリデン系繊維、ポリアクリＬｌニトリル系ｌａ紺
、ポリウレタン系繊維、フェノール系繊維、レーヨン繊
維、アセテート繊維、木綿繊維、亜麻繊維、黄麻繊維、
羊毛繊維、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。

本発明で用いる）ｇ電性繊維としては、金属繊維炭素繊
維、金属被覆炭素繊維、金属被覆有機質繊維、金属被覆
ガラス！ｌ維、金属被覆有機質繊維等が挙げられる。

本発明で用いられる不織布はバインダー法、二−ドルバ
ンヂング法、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８１質繊頼と導電性繊
維の合計量は１５〜５０＠吊％の範囲内にあることが好
ましく、特に２０〜４０重量％であることが望ましい。

有機質繊維と導電性繊維の合計量が５０重洛％を超える
と、積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
断部や打ち扱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（なるので好ま
しくない。

導電性繊維の配合品は少なくとも５車量％は必要であり
、５重量％未満では電気抵抗溶接することができない。

本発明の芯材に使用するポリプロピレン系シートは萌述
の不織布をポリプロピレン系繊維の融点以上でしかも有
ｌａ質ｍｔＩｉが分解、溶融しない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０．０３〜１．０Ｍ、好ま
しくは０．０５〜０．３ｓｗの範Ｕｎ内にあることが望
ましい。

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０．０５〜２．０閾、好ましくは０．
１５〜１．０ｓｗである。

ｊ該金属板は通常その接着面を脱脂処理もしくはサンド
ブラスト処理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ブライマー処理、りＯメート処理
等の表面処理を施してｂ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、接着面を表面処理した金属板を重ね合わせた後、
圧縮成形機や熱ロー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１〜５０ＫＩ／ｃｉＧの範囲内である
ことが好ましく、この様な条ｆ［下で０．１秒〜１０分
間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、複合体とした時、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繊維と有機質繊維と導電性ｍＮとか
ら不織布をつくり、ポリプロピレン繊維の融１？１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る
したので、有機質ｔａｎｈ導電性！ｌ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１ｊっだ時、溶融ポリプロピレンが網状繊維に
とりこまれ、打ち扱き加工部等からの流れ出しやボタ落
ちがなく、切断ｔｉｌｓＰＩ近の熱変形、芯材の樹脂と
金属板との剥離が４じず、耐熱性が良好である。

通常導電性を付与するために使用される金属粉末等は、
混練時←凝集し易く均一な混練が難しい。

又芯材の厚さにくらべて粒径が小ざ１ぎると導通が得ら
れず、大き１ぎると接着強度が低下する難点があり粒径
範囲の選択が難しい。本発明では導電性謀覇が、不織布
形成時に均一に分布しており、しかも繊維であるので芯
材の加熱圧縮形成時にも柔軟に対応し、上下金属板間の
導電性を確実にすることができ、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
ので番よない。

（実施例１〜５、比較例１〜３） エチレン含量３．５重量％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−ブヂ
ルパーＡキシイソプロピル）ベンピン０．１０重量％を
用いて無水マレインＭ１．２Φｍ％で変性した女性ポリ
プロピレン２５重量％と未変性のプロピレン・エチレン
ブロック共重合体くエチレン含量８．５重量％）６０重
間％及びエチレン・プロピレンゴム１５小間％とからな
るポリプロピレンを１１報状に加工した。、該繊維とブ
イロン繊維（繊維長５０ｍ）とステンレス・スチール繊
＠（繊維長５　ｍ　）とを第１表に承り割合で配合した
繊維混合物から作られた目付ｆｌｉｔ２００ｇ／Ｔｄの
不織布を各々スーパーカレンダーと赤外線加熱とを併用
して線圧５０にぴ／　ｃｍ　ｓ温度１９０℃で処理して
シート状とした。

比較例として、変性ポリプロピレン系繊維にナイロン繊
維を配合Ｖず、ステンレス・スチール繊組のみ１０重量
％配合して、同様にシート状とした場合を比較例１とし
た。

またナイロンＩＩＭもステンレス・スチール繊維も配合
しないで同様にシート状とした場合を比較例２とした。

またナイロンｍ組のみ３０重量％配合し、ス゛アンレス
・スチール繊維を配合しないでｌｌ８１様にシート状と
した場合を比較例３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
７５ｍ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、１８０℃で１分
間、２０　ＫＢ　／　ｃｍ　Ｇの圧力で圧着し、ｆｙ４
１ｉ’４複合体を得た。

ポリプロピレンｍＨとして未変性ポリプロピレンを使用
した比較例４では、接着力がなく、積層複合体が得られ
なかった。

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、その結果を第１表に示
した。尚、Ｔ型剥離強度の測定はＪ　Ｉｓ−に−６８５
４に準じて行った。ただし引張速度は２００ｍ／分とし
た。厚み方向の電気抵抗は直径４ｍの棒状電極を用いて
コンピユーテイングデジタルマルチメーターＴＲ６８７
７（タケダ理研製）で実測した。

熱処理は＄１２０１、横１０１に切断した積層複合体の
中央部に直径２０ａｇ＋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、芯材に有機質繊組とＳ電性繊維とを
特定の割合で配合した不織布から得られたシートを用い
た本発明の積層複合体は、剥離強度も高く、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
の変形も無い。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、ｖ４層複合体は熱処理前の形
状をそのまま維持していた。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。

ナイロン繊維を配合せず、ステンレス繊維のみ１０重量
％配合した比較例１では熱処理後の樹脂の流れ出しや切
断部の変形、剥離が若干認められた。ブイロン繊維もス
テンレス繊維配合しない比較例２では、厚み方向の電気
抵抗も１０１２Ωより大きく、溶接不能であり、又熱処
理後の樹脂の流れ出しや切断部の変形、剥離が認められ
た。

ブイロンｍｕのみを配合し、ステンレス繊維を配合しな
い比較例３では厚み方向の電気抵抗が１０１２ΩＪ−り
人きく、溶接不可能であった。

〔発明の効果〕

本発明で得られる積層少合体は、切断、打ち抜き加Ｔ１
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、また塗装時の焼ぎ付は処理においてｂ１切
断部や打ち扱き加工部のり創面からの芯材の樹脂の流れ
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象
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
を用いた積層複合体は制振板として特にイ、ｉ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)

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と、有機質繊維と導電性
   繊維とが不規則に絡み合つて形成された不織布をポリプ
   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を芯材としたことを特徴とす
   る金属・ポリプロピレン・金属積層複合体。 ２、不織布に配合される有機質繊維と導電性繊維の合計
   量が全体の１５〜５０重量％であつて、しかも導電性繊
   維の配合量が５重量％以上である特許請求の範囲第１項
   に記載の金属・ポリプロピレン・金属積層複合体。