JP2018154034A - ポリオレフィン接着用表面処理金属板、及び複合部材 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリオレフィンに対する接着性に優れたポリオレフィン接着用表面処理金属板を提供することを目的とする。また、本発明は、ポリオレフィンとの接着性に優れた複合部材を提供することを目的とする。【解決手段】金属板と、前記金属板の少なくとも一方の面に設けられた第１層と、前記第１層上に設けられた第２層とを備え、前記第１層が、エポキシ樹脂とブロックイソシアネートとを含み、前記第２層が、酸変性ポリオレフィン系樹脂を含み、前記第１層の厚みが、１５〜４０μｍであり、前記第２層の厚みが、４〜３０μｍであるポリオレフィン接着用表面処理金属板である。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリオレフィン接着用表面処理金属板、及び複合部材に関する。

自動車、家電製品、及びＯＡ（ｏｆｆｉｃｅ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器等には、金属板を始めとする多くの金属部品が使用されている。このような金属部品は、多くの場合、金属板がプレス加工されて所定の形状を付与された後、この金属板と他の金属部品やプラスチック部品等とが、溶接やねじ留め等によって、接合されて使用されている。

一方、金属板の表面にプラスチックとの接着性を付与できれば、その金属板をプレス加工した後、プラスチック成形用金型内に配置し、溶融したプラスチックを注入して冷却固化させるだけで、金属板とプラスチックとが接着した複合部材が得られる。このため、プラスチックとの接着性を付与された金属板は、部材製造工程の効率化及び部材の軽量化に寄与できる。

プラスチックとの接着性を付与された金属板としては、プラスチック及び金属板と接着可能な接着剤層等の樹脂層を、金属板の表面に設けた表面処理金属板が挙げられる。具体的には、特許文献１に記載の表面処理金属板が挙げられる。

特許文献１には、金属基板、化成処理皮膜、プライマー層、及び接着剤層が、この順で積層され、化成処理皮膜が、コロイダルシリカと熱硬化型樹脂とを含む表面処理金属板が記載されている。特許文献１によれば、金属基板や樹脂成形品に対する接着性に優れた樹脂成形品複合用の表面処理金属板を提供することができる旨が開示されている。

特開２０１５−１１０３１８号公報

上述したような、プラスチックとの接着性を金属板の表面に付与する際に用いられる樹脂層（接着剤層）としては、加熱により溶融してプラスチックとの接着性を発現し、冷却固化させた場合に強度が高くなるホットメルト接着剤を用いることが有用である。そして、このようなホットメルト接着剤を用いて、プラスチックとの接着性を金属板の表面に付与する方法としては、ホットメルト接着剤を溶剤に溶解又は分散させた液を金属板に塗布する方法等が挙げられる。このような方法は、生産性が高く、低コストで、プラスチック及び金属板と接着可能な接着剤層等の樹脂層を、金属板の表面上に備えた表面処理金属板を製造することができる。

一方で、金属板と接着させるプラスチックとしては、種々のプラスチックが挙げられるが、その中でも、ポリプロピレン等のポリオレフィンは、低コストで強度が高いことから、自動車分野等で幅広く利用されている。金属板と接着させるプラスチックとしてポリオレフィンを用いた場合、プラスチックとの接着性を金属板の表面に付与する際に用いられる樹脂層としては、酸変性ポリオレフィンを含有するホットメルト接着剤を用いて得られた層等が好適に用いられる。特許文献１にも、ナイロン製の樹脂成形品と複合するなら、ナイロン用の接着剤が好ましく、ポリプロピレン製の樹脂成形品と複合するなら、ポリプロピレン用の接着剤が好ましい旨が開示されている。金属板と接着させるプラスチックとしてポリオレフィンを用いる場合、金属板の表面に備える樹脂層として、酸変性ポリオレフィンを含む樹脂層を用いることによって、金属板及びプラスチックとしてのポリオレフィンに対する接着性に優れた表面処理金属板が得られる。そして、上記のような複合部材において、金属板とプラスチックとの接着性をより高めることが求められている。このことから、金属板の表面に備える樹脂層の成分として、上記のように、酸変性ポリオレフィンを含むだけではなく、金属板とプラスチックとの接着性をさらに高める技術が求められている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、ポリオレフィンに対する接着性に優れたポリオレフィン接着用表面処理金属板を提供することを目的とする。また、本発明は、ポリオレフィンとの接着性に優れた複合部材を提供することを目的とする。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。

本発明の一態様に係るポリオレフィン接着用表面処理金属板は、金属板と、前記金属板の少なくとも一方の面に設けられた第１層と、前記第１層上に設けられた第２層とを備え、前記第１層が、エポキシ樹脂とブロックイソシアネートとを含み、前記第２層が、酸変性ポリオレフィン系樹脂を含み、前記第１層の厚みが、１５〜４０μｍであり、前記第２層の厚みが、４〜３０μｍであることを特徴とする。

このような構成によれば、ポリオレフィンに対する接着性に優れたポリオレフィン接着用表面処理金属板を提供することができる。

また、前記ポリオレフィン接着用表面処理金属板において、前記第１層の厚みが、１８〜２５μｍであることが好ましい。

このような構成によれば、ポリオレフィンに対する接着性をより高めることができる。

また、前記ポリオレフィン接着用表面処理金属板において、前記第２層の厚みが、５〜１５μｍであることが好ましい。

このような構成によれば、ポリオレフィンに対する接着性をより高めることができる。

また、本発明の他の一態様に係る複合部材は、前記ポリオレフィン接着用表面処理金属板と、前記ポリオレフィン接着用表面処理金属板における前記第２層の上に設けられたプラスチックとを備え、前記プラスチックが、ポリオレフィンを含むことを特徴とする。

このような構成によれば、ポリオレフィンとの接着性に優れた複合部材を提供することができる。

本発明によれば、ポリオレフィンに対する接着性に優れたポリオレフィン接着用表面処理金属板を提供することができる。また、本発明によれば、ポリオレフィンとの接着性に優れた複合部材が提供される。

本発明者等の検討によれば、酸変性ポリオレフィンを含む樹脂層（接着剤層）を形成するために、酸変性ポリオレフィンを溶剤に分散させた分散液を用いる場合、酸変性ポリオレフィンの含有率（濃度）が高すぎると、得られた分散液の粘度が高くなりすぎ、分散液を好適に塗布できない傾向があった。このため、この分散液における酸変性ポリオレフィンの含有率は、２０質量％程度が限界であった。一方で、金属板とプラスチックとの接着強度は、金属板の表面に備える樹脂層（接着剤層）の厚みに依存し、樹脂層の厚みが厚くなるほど、接着強度が高まる傾向があった。実用的な接着強度である５ＭＰａを従来の方法で実現しようとすると、樹脂層の厚みは１０μｍ程度が必要であった。そして、この１０μｍ程度の厚みの樹脂層を実現するために、酸変性ポリオレフィンの含有率が２０質量％程度の分散液を用いた場合、厚み５０μｍ程度の液塗布が必要となる。

また、金属板に分散液を塗布して、樹脂層を形成するには、塗布後に加熱等によって溶剤を蒸発させることになる。しかしながら、このような方法によれば、溶剤の蒸発に伴い、金属板に塗布された分散液の粘度が高まり、溶剤の蒸発に伴い発生する泡が消失しにくくなる。このため、金属板上に形成される樹脂層として、泡が大量に混入された状態の樹脂層が形成される場合があった。この泡の混入を抑制するためには、加熱速度を遅くするか、厚みを薄くすることが考えられる。しかしながら、加熱速度を遅くすると、生産性が低下する。厚みを薄くすると、上述したように、接着強度が充分に高まらない。また、分散液を複数回塗布して、薄い樹脂層を積層することも考えられるが、そうすると、生産性が低下する。

これらのことから、本発明者等は、酸変性ポリオレフィンを含む樹脂層を厚くすることなく、接着強度を高める方法を検討した。その結果、酸変性ポリオレフィンを含む樹脂層と金属板との間に、他の層を備えることによって、前記樹脂層とプラスチックとの接着強度が変化することを見出した。この点を詳細に検討したところ、他の層として、エポキシ樹脂とブロックイソシアネートとを含む層を用いることが有効であることを見出し、以下のような本発明を想到するに到った。

以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。

本発明の実施形態に係るポリオレフィン接着用表面処理金属板は、金属板と、前記金属板の少なくとも一方の面に設けられた第１層と、前記第１層上に設けられた第２層とを備える。そして、前記第２層としては、酸変性ポリオレフィン系樹脂を含む層であり、この第２層と前記金属板との間に、厚みが１５〜４０μｍであって、エポキシ樹脂とブロックイソシアネートとを含む第１層を備える。このような第１層及び第２層を備えることによって、酸変性ポリオレフィンを含む樹脂層である前記第２層の厚みが、４〜３０μｍであっても、ポリオレフィンとの接着強度が充分に高い表面処理金属板が得られる。

本実施形態において用いられる前記金属板としては、表面処理金属板における金属板として用いることができれば、特に限定されない。前記金属板としては、金属基板と、前記金属基板上に設けられた化成処理皮膜等の他の層を備えた金属板であってもよいし、このような層を備えていない金属基板のみからなるものであってもよい。この金属基板としては、例えば、非めっき冷延鋼板等の冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（合金化溶融Ｚｎ−Ｆｅめっき鋼板）、合金化溶融Ｚｎ−５％Ａｌめっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気Ｚｎ−Ｎｉめっき鋼板、及びガルバリウム鋼板（登録商標）等の鋼板の他、アルミニウム板、及びチタン板等を挙げることができる。これらの中でも、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、アルミニウム板、及びチタン板が好ましく、合金化溶融亜鉛めっき鋼板がより好ましい。前記金属板は、クロメート処理を施してもよいし、施していなくてもよいが、クロメート処理を施していないものが好ましい。前記金属板の厚みは、特に限定されないが、最終製品の軽量化のためには、０．３〜３．２ｍｍ程度が好ましい。また、前記化成処理皮膜は、特に限定されないが、例えば、樹脂、コロイダルシリカ、及びシランカップリング剤等を含む塗工液から得られる層等が挙げられる。

本実施形態において用いられる前記第１層は、厚み（乾燥後の厚み）が１５〜４０μｍであって、エポキシ樹脂とブロックイソシアネートとを含む層であれば、特に限定されない。前記第１層は、前記金属板と前記第２層との接合を実現する層である。また、前記第１層を備えることによって、上述したように、前記第２層の厚みが、４〜３０μｍと比較的薄くても、前記第２層のポリオレフィンに対する接着性が充分に高いものになる。すなわち、前記第１層は、前記第２層のポリオレフィンに対する接着性を向上させる効果を有する。さらに、前記第１層は、エポキシ樹脂とブロックイソシアネートとを含むので、前記金属板に対しても、前記第２層に対しても、接着性が高い。よって、ポリオレフィンと金属板との接着性に優れた表面処理金属板が得られる。これらのことは、前記第１層が、接着性の比較的高いエポキシ樹脂に、ブロックイソシアネートを含有させた層であることによると考えられる。

前記第１層の厚みの下限値は、１５μｍ以上であり、１８μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましい。また、前記第１層の厚みの上限値は、４０μｍ以上であり、３０μｍ以下であることがより好ましい。前記第１層が薄すぎると、前記第１層の奏する効果、例えば、前記第２層のポリオレフィンに対する接着性を向上させる効果を充分に奏しない傾向がある。また、前記第１層は、厚ければ厚いほど、前記第１層が奏する効果を発揮する傾向があるが、その一方で、厚くなりすぎても、その効果がほとんど向上しなくなる傾向がある。また、前記第１層が厚すぎると、第１層を形成させる際に、前記第１層に泡等が混入されやすくなる傾向もある。よって、前記第１層の厚みが上記範囲内であれば、前記第１層を必要以上に厚くすることなく、前記第２層のポリオレフィンに対する接着性を向上させることができる。

前記エポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するポリエポキシド化合物であれば、特に限定されない。前記エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、及び水素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等が挙げられる。

前記ブロックイソシアネートは、イソシアネート化合物のイソシアネート基をブロック剤でブロックしたものであれば、特に限定されない。前記イソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート；イソホロンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート；キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、及び４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート等が挙げられる。前記ブロック剤としては、例えば、フェノール類、アルコール類、ラクタム、オキシム、アミン類、及び活性メチレン化合物等が挙げられる。前記ブロックイソシアネートとしては、前記イソシアネート化合物を前記ブロック剤でブロック化した化合物が挙げられる。

前記ブロックイソシアネートの含有量の下限値は、前記エポキシ樹脂と前記ブロックイソシアネートとの合計質量に対して、０．１質量％以上であることが好ましく、０．３質量％以上であることがより好ましい。また、前記ブロックイソシアネートの含有量の上限値は、前記合計質量に対して、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましい。前記ブロックイソシアネートが少なすぎても、多すぎても、前記第１層の奏する効果、例えば、前記第２層のポリオレフィンに対する接着性を向上させる効果を充分に奏しない傾向がある。

前記第１層は、前記エポキシ樹脂及び前記ブロックイソシアネートを含んでいればよく、他の成分を含んでいてもよいし、前記エポキシ樹脂及び前記ブロックイソシアネートのみからなる層であってもよい。前記他の成分としては、例えば、亜リン酸亜鉛及び酸化亜鉛等の防錆剤、酸化チタン及びシリカ等の顔料等が挙げられる。

また、前記第１層の形成方法としては、前記第１層を形成することができれば、特に限定されない。前記第１層の形成方法としては、例えば、前記エポキシ樹脂及び前記ブロックイソシアネートを含む塗工液（第１層形成用塗工液）を、前記金属板の片面又は両面に塗布する方法等が挙げられる。そして、必要に応じて、前記第１層形成用塗工液が塗布された金属板を、加熱乾燥する。そうすることによって、前記第１層を前記金属板上に形成させる。前記第１層形成用塗工液は、前記エポキシ樹脂及び前記ブロックイソシアネートを溶剤に投入し、攪拌することによって得られる。前記溶媒としては、例えば、キシレン及びシクロヘキサノン等が挙げられる。また、前記塗布の方法としては、ロールコータ法、スプレー法、及びカーテンフローコータ法等が挙げられる。また、前記加熱乾燥は、その温度及び時間が特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ樹脂が硬化する２００℃前後で数十秒〜数分間程度の加熱等が挙げられる。

本実施形態において用いられる前記第２層は、厚み（乾燥後の厚み）が、４〜３０μｍであって、酸変性ポリオレフィンを含む層であれば、特に限定されない。前記第２層は、前記第１層とプラスチックとしてのポリオレフィンとの接合を実現する層である。前記酸変性ポリオレフィンを含む第２層は、加熱（例えば、２００℃以上の加熱）により溶融してプラスチックとの接着性を発現し、冷却固化させた場合に強度が高くなる層、いわゆるホットメルト接着剤を含む層である。この樹脂層は、前記表面処理金属板の実使用時、例えば、−４０〜１２５℃では、冷却固化されており、その状態で、プラスチックとの接着性を充分に発揮する。具体的には、前記表面処理金属板に備えられる前記第２層に、溶融したプラスチックを接触させ、その後、前記第２層及び前記プラスチックが冷却固化することによって、前記第２層と前記プラスチックとの接合を実現する。溶融したプラスチックが前記第２層に接触した際、前記第２層も溶融し、前記第２層と前記プラスチックとが部分的に相溶し、前記第２層とプラスチックとの好適な接合が実現される。また、前記第１層は、上記のように、前記金属板と前記第２層との接合を実現する。そして、前記第１層は、前記第２層に対する接着性が高く、また、前記第２層は、前記第１層に対する接着性が高い。このため、前記第１層と前記第２層とは、好適に接合する。これらによって、前記第２層は、前記第１層と協働して、金属板とプラスチックとの接合を実現する。

前記第２層の厚みの下限値は、４μｍ以上であり、５μｍ以上であることが好ましい。前記第２層の厚みの上限値は、３０μｍ以下であり、１５μｍ以下であることが好ましく、１３μｍ以下であることがより好ましい。前記第２層が薄すぎると、前記第２層と前記金属板との間に前記第１層を設けていても、ポリオレフィンに対する充分な接着性を発揮できなくなる傾向がある。また、前記第２層は、厚ければ厚いほど、ポリオレフィンに対する接着性が高くなる傾向があるが、その一方で、厚くなりすぎても、その傾向がなくなり、厚くすることがコスト的に無駄になる。また、前記第２層が厚すぎると、第２層を形成させる際に、前記第２層に泡等が混入されやすくなる傾向もある。よって、前記第２層の厚みが上記範囲内であれば、泡等の混入を抑制しつつ、前記第２層のポリオレフィンに対する接着性を向上させることができる。

前記酸変性ポリオレフィンは、例えば、カルボン酸、カルボン酸無水物、及びカルボン酸誘導体等の酸成分で変性したポリオレフィン等が挙げられる。前記酸変性ポリオレフィンとしては、例えば、不飽和ジカルボン酸、その無水物、及びエステル誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種をポリオレフィン系樹脂にグラフト重合させて得られたものが挙げられる。

前記ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、α−オレフィンとエチレンもしくはプロピレンとの共重合体、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−メタクリル酸共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合体、及びプロピレン−無水マレイン酸共重合体等が挙げられる。前記ポリオレフィンとしては、上記例示したポリオレフィンを単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、前記ポリオレフィンは、金属板及びプラスチックとの接着性を高める観点から、ポリプロピレンを含むことが好ましく、ポリプロピレンのみからなることがより好ましい。すなわち、前記酸変性ポリオレフィンとしては、酸変性ポリプロピレンであることが好ましい。

前記ポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレン（プロピレン単独重合体）であってもよく、プロピレンと、エチレン、他のα−オレフィン、およびビニル化合物からなる群から選ばれる１種以上との共重合体であってもよい。他のα−オレフィンとしては、炭素数４〜１８のα−オレフィンが好ましく、１−ブテン、イソブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、及び１−ドデセン等が挙げられる。前記ポリプロピレンとしては、金属板及びプラスチックとの接着性を高める観点から、ホモポリプロピレンが特に好ましい。

前記不飽和ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、及びイタコン酸等が挙げられる。前記不飽和ジカルボン酸の無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、及び無水シトラコン酸等が挙げられる。前記不飽和ジカルボン酸のエステル誘導体としては、例えば、マレイン酸モノメチル等が挙げられる。これらのうち、不飽和ジカルボン酸の無水物が好ましく、無水マレイン酸がより好ましい。また、不飽和ジカルボン酸、その無水物、又はエステル誘導体は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記酸変性ポリオレフィンとしては、市販品を用いてもよい。市販品としては、「ユニストール（登録商標）」シリーズ、日本ポリプロ社製の「ノバテック（登録商標）」シリーズ、「ウィンテック（登録商標）」シリーズ、プライムポリマー社の「プライムポリプロ（登録商標）」シリーズ等が挙げられる。

また、前記酸変性ポリオレフィンは、例えば、前記ポリオレフィンに、常法に従って、不飽和ジカルボン酸、その無水物、又はエステル誘導体をグラフト重合させることにより製造される。無水マレイン酸で酸変性したポリオレフィン（無水マレイン酸変性ポリオレフィン）は、ポリプロピレンに、無水マレイン酸を付加させることにより製造される。具体的には、以下のようにして合成することができる。溶媒として、キシレン、及び２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレート等を使用し、ポリプロピレン、無水マレイン酸、及び有機過酸化物（例えば、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート等）を、適宜任意の順序で、もしくは一緒に仕込み、通常加熱下、例えば１３０〜１５０℃程度において、無水マレイン酸をポリオレフィンにグラフト重合させる。そうすることにより、無水マレイン酸変性ポリオレフィンを製造することができる。

前記酸変性ポリオレフィンの酸価は、３〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましく、５〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇであることがより好ましく、５〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇであることがさらに好ましい。前記酸変性ポリオレフィンの酸価が小さすぎると、表面処理皮膜を形成するための塗工液の製造が困難となる。よって、好適な表面処理皮膜が形成されにくい傾向がある。また、前記酸変性ポリオレフィンの酸価は高くてもよいが、１００ｍｇＫＯＨ／ｇ程度が限界である。このため、前記酸変性ポリオレフィンを製造する観点からも、１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましい。

また、前記第２層は、前記酸変性ポリオレフィンを含む層であればよく、前記酸変性ポリオレフィンのみからなる層であってもよい。また、前記第２層には、本発明の効果を損なわない程度で、他の成分を含んでいてもよい。前記他の成分としては、例えば、無機粒子、及び酸変性ポリオレフィン以外の熱可塑性樹脂等が挙げられる。

また、前記無機粒子としては、例えば、タルク、炭酸カルシウム、及び酸化アルミニウム等の粒子が挙げられる。また、前記無機粒子は、これらを単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体、アクリロニトリル−ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）−スチレン（ＡＥＳ）共重合体、アクリル系樹脂、ポリブタジエン、ポリアセタール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、及びポリ塩化ビニリデン等が挙げられる。また、前記熱可塑性樹脂は、これらを単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記酸変性ポリオレフィンの含有量は、前記第２層の全樹脂成分に対して、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９９．９１質量％以上であることがさらに好ましく、９９．９５質量％以上であることが特に好ましく、１００質量％（第２層に含まれる樹脂は、酸変性ポリオレフィンのみ）であることが最も好ましい。

また、前記第２層の形成方法としては、前記第２層を形成することができれば、特に限定されない。前記第２層の形成方法としては、例えば、前記酸変性ポリオレフィンを含む塗工液（第２層形成用塗工液）を、前記第１層上に塗布する方法等が挙げられる。そして、必要に応じて、前記第２層形成用塗工液が前記第１層上に塗布された金属板を、加熱乾燥する。そうすることによって、前記第２層を前記第１層上に形成させる。前記第２層形成用塗工液は、前記酸変性ポリオレフィンを溶剤に投入し、攪拌することによって得られる。前記溶媒としては、例えば、キシレン及びソルベッソ（登録商標）等が挙げられる。また、前記塗布の方法としては、ロールコータ法、スプレー法、及びカーテンフローコータ法等が挙げられる。また、前記加熱乾燥は、その温度及び時間が特に限定されるものではないが、例えば、酸変性オレフィンが溶融する２００℃前後で数十秒〜数分間程度の加熱等が挙げられる。

また、前記化成処理皮膜は、上述したように、前記金属板の、前記第１層側に備えていてもよい。すなわち、前記化成処理皮膜は、金属板の耐食性を高め、また、金属板と第１層との間の接着性を確保するために備えていてもよい。また、前記化成処理皮膜には、金属板の耐食性を高めることを目的として、コロイダルシリカが添加される。また、前記化成処理皮膜には、前記第１層との間の接着性を確保することを目的として、熱硬化型樹脂等の樹脂、及びシランカップリング剤が添加される。さらに、前記化成処理皮膜には、金属板と化成処理皮膜成分との化学結合を確保することを目的として、酸が添加されていてもよい。なお、前記化成処理皮膜の付着量は、特に限定されないが、乾燥重量で０．０１〜１ｇ／ｍ^２が好ましく、０．０５〜０．５ｇ／ｍ^２がより好ましい。前記化成処理皮膜の付着量が少なすぎると、化成処理皮膜による接着強度向上の効果が不充分となるおそれがある。また、前記化成処理皮膜の付着量が多すぎても、接着強度向上効果が飽和してくるため、コスト的に無駄である。

前記化成処理皮膜には、コロイダルシリカが含まれることが好ましい。耐食性を高める効果を有するからである。前記コロイダルシリカとしては、「スノーテックス（登録商標）」シリーズ（日産化学工業社製のコロイダルシリカ）の「ＸＳ」、「ＳＳ」、「４０」、「Ｎ」、「ＵＰ」等が好適に用いられる。特に、表面積平均粒子径が１０〜２０ｎｍ程度の「スノーテックス−４０」が好適に用いられる。

前記化成処理皮膜に用いる樹脂としては、例えば、水性ウレタン樹脂、水性アクリル変性エポキシ樹脂、及び水性フェノール樹脂等の熱硬化型樹脂が挙げられる。なお、水性とは、水溶性であるか水分散性（非水溶性）であることを意味する。また、前記樹脂には、酸変性ポリオレフィンが含まれていてもよい。

前記化成処理皮膜を形成する際に用いる塗工液には、シランカップリング剤を配合しておくことが好ましい。シランカップリング剤が含有されていると、前記化成処理皮膜は、金属基板に対する密着性を向上させることができる。前記シランカップリング剤としては、具体的には、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤；γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシメチルジメトキシシラン等のグリシドキシ基含有シランカップリング剤；ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン等のビニル基含有シランカップリング剤；γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のメタクリロキシ基含有シランカップリング剤；γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等のメルカプト基含有シランカップリング剤；γ−クロロプロピルメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等のハロゲン基含有シランカップリング剤等が挙げられる。

前記化成処理皮膜の形成方法は、前記化成処理皮膜を形成できれば、特に限定されない。前記化成処理皮膜の形成方法としては、樹脂、コロイダルシリカ、及びシランカップリング剤等を含む塗工液（化成処理皮膜形成用塗工液）を、前記金属基板の少なくとも一方の面に塗布して形成される。また、前記金属基板上に前記化成処理皮膜を形成する方法は、特に限定されず、従来公知の塗布方法が採用でき、例えば、化成処理皮膜用塗工液を、ロールコータ法、スプレー法、及びカーテンフローコータ法等を用いて、金属基板表面の片面又は両面に塗布して、加熱乾燥すればよい。加熱乾燥温度は、特に限定されるものではないが、化成処理皮膜形成用塗工液は水性であるため、水が蒸発する１００℃前後で数十秒間〜数分間程度加熱するとよい。

前記表面処理金属板は、ポリオレフィンを含む樹脂成形品（プラスチック）と複合して用いることによって、前記表面処理金属板における前記第２層の上に、前記プラスチックが設けられた複合部材が得られる。すなわち、前記複合部材は、前記表面処理金属板と、前記表面処理金属板における前記第２層の上に設けられたプラスチックとを備える。このとき、前記複合部材に加工が必要な場合は、前記表面処理金属板を目的とする形状にプレス成形したものを用いてもよい。そして、前記表面処理金属板を、射出成形機の金型の中に装入し、型締めして、溶融樹脂を型内に射出し、樹脂が冷却固化すれば、複合部材が得られる。すなわち、前記複合部材の製造方法は、前記表面処理金属板を所定の形状に加工する工程と、所定の形状に加工された前記表面処理金属板を、プラスチック成形用金型内に配置する工程と、前記表面処理金属板が配置された前記プラスチック成形用金型内に、溶融したプラスチックを注入することによって、前記表面処理金属板と前記プラスチックとを接着接合させる工程とを備える。もちろん、前記表面処理金属板は、プレス成形法で樹脂と複合してもよいが、射出成形の短時間・高効率というメリットを活かすには、射出成形法を採用することが好ましい。

射出成形の条件は、成形品を構成する樹脂の種類に応じて適宜変更すればよく、成形品用樹脂（プラスチック）がポリプロピレンの場合の一例を挙げれば、シリンダー温度を２３０〜２５０℃、金型温度を４５〜５５℃、射出保持時間を５〜８秒間、冷却時間を２０〜３０秒間程度とすることができる。これらの条件で射出成形を行うと、前記プラスチックと前記表面処理金属板とが強固に接着した複合部材が得られる。

上記のようにして得られた複合部材は、前記プラスチックが前記表面処理金属板に好適に接着されている。すなわち、金属板とプラスチックとの接着性に優れた複合部材が得られる。

前記複合部材において、前記表面処理金属板と接合させる、ポリオレフィンを含むプラスチックとしては、樹脂成形品として用いられるものであれば、特に限定されない。このポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレン−ポリプロピレン共重合体等が挙げられる。この中でも、ポリプロピレンが、軽量（低比重）で、強度が高く、低コストであることから、構造部材用途等で好ましく用いられる。また、前記プラスチックとしては、前記ポリオレフィンに強化繊維を含有させたもの、すなわち、前記ポリオレフィンを強化繊維で強化させたものが好ましい。このように強化繊維で強化させたプラスチックは、強度が高いだけではなく、熱膨張率が小さくなるため、温度変化に伴う金属板との接合部における熱応力が抑制される。前記強化繊維としては、例えば、ガラス繊維及び炭素繊維等が挙げられる。また、前記プラスチックには、顔料、染料、難燃剤、抗菌剤、酸化防止剤、可塑剤、及び滑剤等の公知の添加剤を加えてもよい。

また、前記複合部材の、前記表面処理金属板に備えられる金属板と前記プラスチックとの接着強度は、５ＭＰａ以上であることが好ましく、６ＭＰａ以上であることがより好ましい。前記表面処理鋼板を用いることによって、複合部材の接着強度を充分に高めることができる。

以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれに限定されない。

まず、実施例及び比較例で用いた測定方法及び評価方法について、以下説明する。

［接着性（接着強度）］
後述の製造方法で得られる複合部材において、表面処理金属板の長手方向端部とプラスチックの長手方向端部とを、２５℃の雰囲気下で、引張試験機のチャックで掴み、１０ｍｍ／分の引張速度で引張り、プラスチックが表面処理金属板から剥離した時の引張強度を測定し、その値を接着強度とした。ただし、表面処理金属板の長手方向端部とは、プラスチックで覆われていない方の端部のことであり、プラスチックの長手方向端部とは、表面処理鋼板が接着されていない方の端部のことである。

［実施例１］
（第１層）
厚さ１ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用意した。この合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、両面にめっき処理を行い、その付着量が片面３０ｇ／ｍ^２ずつである鋼板である。そして、この合金化溶融亜鉛めっき鋼板の両面には、日本パーカライジング株式会社製のＣＴＥ−２１３を用いて、その付着量が片面１００ｍｇ／ｍ^２ずつとなるように下地処理をした。この下地処理した合金化溶融亜鉛めっき鋼板の片面に、第１層形成用塗工液を最終的に得られる表面処理金属板の第１層が表２に示す厚み（２０μｍ）となるように、バーコータで塗布した。前記第１層形成用塗工液としては、エポキシ樹脂及びブロックイソシアネートを含有する塗料（エポキシ樹脂及びブロックイソシアネートに対する、ブロックイソシアネートの含有量が、１．５質量％、ＢＡＳＦコーティングスジャパン株式会社製のＣＦ−７０１塗料）を用いた。その後、前記第１層形成用塗工液を塗布した合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、２２０℃で２分間加熱した。そうすることによって、前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板上に、第１層が形成された。

（第２層）
前記第１層が形成された合金化溶融亜鉛めっき鋼板の前記第１層上に、第２層形成用塗工液を最終的に得られる表面処理金属板の第２層が表２に示す厚み（５μｍ）となるように、バーコータで塗布した。前記第１層形成用塗工液としては、酸変性ポリオレフィンを含有する塗工液（ポリプロピレンに好適な塗料型接着剤、三井化学株式会社製の酸変性ポリプロピレン系接着剤「ユニストール（登録商標）Ｒ−３００」）を用いた。その後、前記第２層形成用塗工液を塗布した合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、２２０℃で２分間加熱した。そうすることによって、前記第１層上に、第２層が形成され、表面処理金属板が得られた。得られた表面処理金属板を目視で観察したところ、前記第１層及び前記第２層に、泡等の不具合の発生が確認されなかった。

（複合部材）
次に、射出成形機（日精樹脂工業社製ＰＮＸ６０）を用いて射出成形を行った。まず、前記表面処理金属板を１００ｍｍ×２５ｍｍにカットし、金型に入れた。その後、ガラス繊維が３０質量％含まれたポリプロピレン（プライムポリマー社製プライムポリプロ（登録商標）Ｅ７０００）を溶融させて、１００ｍｍ長さ×２５ｍｍ幅×３ｍｍ厚であるプラスチックを備えた複合部材を得た。ただし、表面処理金属板の表面をプラスチックで完全に覆うように接着させてはおらず、プラスチックと表面処理金属板とは、１２．５ｍｍ長さ×２５ｍｍ幅で重なる（表面処理金属板の表面の一部だけをプラスチックで覆う）ように接着させて複合部材を得た。射出条件は、表１に示した。

［比較例１］
第１層を形成しないこと以外、実施例１と同様にして、表面処理金属板を作製した。得られた表面処理金属板を目視で観察したところ、前記第１層及び前記第２層に、泡等の不具合の発生が確認されなかった。

［実施例２〜６、比較例２、３、５］
最終的に得られる表面処理金属板の第１層の厚み及び第２層の厚みが、それぞれ表２に示す厚みとなるように変更したこと以外、実施例１と同様にして、表面処理金属板を作製した。実施例２〜６、比較例２、３、５に係る表面処理金属板を目視で観察したところ、前記第１層及び前記第２層に、泡等の不具合の発生が確認されなかった。

なお、実施例６は、第２層を形成する際、５μｍ相当の層を６回積層することによって、作製した。

［比較例４］
第１層形成用塗工液として、ＣＦ−７０１塗料の代わりに、エポキシ樹脂を含有し、ブロックイソシアネートを含有しない塗料（日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製のＮＳＣ６８２ＮＣエポキシ樹脂塗料）を用いたこと以外、実施例１と同様にして、表面処理金属板を作製した。得られた表面処理金属板を目視で観察したところ、前記第１層及び前記第２層に、泡等の不具合の発生が確認されなかった。

得られた各複合部材の接着強度を上記の方法で測定し、その結果を、表２に示す。なお、比較例２に係る表面処理金属板を用いた場合、表面処理金属板に備えられる金属板とプラスチックとの接着強度が低く、前記接着強度の測定をする前に、プラスチックが剥離したため、接着強度を測定することができなかった。よって、表２における比較例２の接着強度の欄は、「−」と示す。

表２からわかるように、第２層として、酸変性ポリオレフィン系樹脂を含む層を備え、この第２層と金属板（鋼板）との間に、厚みが１５〜４０μｍであって、エポキシ樹脂とブロックイソシアネートとを含む第１層を備えた場合（実施例１〜６）は、第１層を備えていない場合（比較例１）より、接着強度が高かった。また、実施例１〜６に係る表面処理金属板は、第１層を備えていても、その厚みが１５μｍ未満である場合（比較例２，３）よりも、接着強度が高かった。さらに、実施例１〜６に係る表面処理金属板は、厚みが１５μｍ以上の第１層を備えていても、その第１層にブロックイソシアネートを含んでいない場合（比較例４）よりも、接着強度が高かった。さらに、実施例１〜６に係る表面処理金属板は、第２層を備えていても、その厚みが４μｍ未満である場合（比較例５）よりも、接着強度が高かった。

以上のことから、第２層として、酸変性ポリオレフィン系樹脂を含む層を備え、この第２層と金属板（鋼板）との間に、厚みが１５〜４０μｍであって、エポキシ樹脂とブロックイソシアネートとを含む第１層と、厚みが４〜３０μｍであって、酸変性ポリオレフィン系樹脂を含む第２層とを備えることによって、ポリオレフィンとの接着強度が高まることがわかる。

Claims (4)

1. 金属板と、前記金属板の少なくとも一方の面に設けられた第１層と、前記第１層上に設けられた第２層とを備え、
   前記第１層は、エポキシ樹脂とブロックイソシアネートとを含み、
   前記第２層は、酸変性ポリオレフィン系樹脂を含み、
   前記第１層の厚みが、１５〜４０μｍであり、
   前記第２層の厚みが、４〜３０μｍであることを特徴とするポリオレフィン接着用表面処理金属板。
2. 前記第１層の厚みが、１８〜２５μｍである請求項１に記載のポリオレフィン接着用表面処理金属板。
3. 前記第２層の厚みが、５〜１５μｍである請求項１又は請求項２に記載のポリオレフィン接着用表面処理金属板。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリオレフィン接着用表面処理金属板と、前記ポリオレフィン接着用表面処理金属板における前記第２層の上に設けられたプラスチックとを備え、
   前記プラスチックが、ポリオレフィンを含むことを特徴とする複合部材。