(57)【要約】【課題】金属製被着体の接合面の形状に関わらず金属製被着体と熱可塑性樹脂とを密着させて接合させることができ、接合に要する時間を短縮でき、接合面の形状や位置合わせの制約を受けることもなく、さらに熱可塑性樹脂の成形および金属製被着体との接合のための一連の工程を簡略化できる金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法および住宅部材の製造方法を提供する。【解決手段】金属製被着体１における熱可塑性樹脂４との接合面２に粘着層３を形成する工程と、熱溶融した熱可塑性樹脂４を粘着層３に接触させ、次いで固化させる工程とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法であって、金属製被着体における熱可塑性樹脂との接合面に粘着層を形成する工程と、熱溶融した熱可塑性樹脂を粘着層に接触させ、次いで固化させる工程とを含むことを特徴とする金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法。
【請求項２】
射出成形、トランスファ成形、または圧縮成形による成形時に、熱溶融した熱可塑性樹脂を金型内で粘着層に接触させることを特徴とする請求項１に記載の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法。
【請求項３】
粘着層は、基材の両面に粘着剤を有する両面粘着テープからなることを特徴とする請求項１または２に記載の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法。
【請求項４】
両面粘着テープの基材が高分子発泡体であることを特徴とする請求項３に記載の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法。
【請求項５】
熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一項に記載の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか一項に記載の方法により、住宅部材の構成材である金属製被着体と熱可塑性樹脂とを接合する工程を含むことを特徴とする住宅部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法および住宅部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、住宅に設置される建材や設備等を構成する住宅部材として、金属製被着体と熱可塑性樹脂とを接合したものが用いられている。住宅部材の製造において金属製被着体と熱可塑性樹脂とを接合する際には、例えば、予め所望の形状に成形した熱可塑性樹脂の成形品を用いて、この熱可塑性樹脂の成形品と金属製被着体とを接着する方法等が用いられている。
【０００３】
しかしながら、金属製被着体と熱可塑性樹脂の成形品とを接着する方法では、金属製被着体および熱可塑性樹脂の成形品の接合面の形状や位置合わせに精度が要求される。さらに、熱可塑性樹脂の成形工程、および金属製被着体と熱可塑性樹脂の成形品との接合工程等を含む多段階の工程が必要になる。
【０００４】
従来、金属製被着体と樹脂との接合方法として、特許文献１および特許文献２に記載の技術が提案されている。特許文献１では、透明フィルムのベース層と、金属製被着体としての金属薄膜層と、接着層とが積層された表皮材の接着層側に、予め成形されたポリオレフィン樹脂の成形品を配置し、さらに表皮材を加熱して軟化させた後、表皮材の接着層側を減圧雰囲気として表皮材の接着層とポリオレフィン樹脂の成形品の表面とを接触させることで、表皮材とポリオレフィン樹脂の成形品とを接合している。
【０００５】
しかしながら、この技術では予め所望の形状に成形したポリオレフィン樹脂の成形品を用いているので、表皮材およびポリオレフィン樹脂の成形品の接合面の形状や位置合わせの精度を得るためには、表皮材を加熱して軟化し、そして真空ラミネーション装置等を用いた減圧下での特殊な条件を適用することが必要とされる。
【０００６】
特許文献２では、金属製被着体としての鉄製基材にナイロン等の樹脂粉体を流動浸漬法により塗装してコーティング層を形成し、乾燥させて金型内に配置した後、熱可塑性樹脂を射出成形して、粉体塗装によるコーティング層と熱可塑性樹脂とを熱接着させている。
【０００７】
しかしながら、この技術では流動浸漬法による粉体塗装等を要するため工程が複雑になり、また汎用性に欠ける。
【０００８】
このような背景にあって、住宅部材における金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合においても接合強度や工程の簡略化等の面から更なる検討がなされており、例えば、金属製被着体とポリプロピレン樹脂とを接合するために金属製被着体の接合面に塩素化ポリプロピレンを用いたプライマー層を形成し、次いで射出成形等により、熱溶融した熱可塑性樹脂をプライマー層に接触、固化させることが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２２４４５９号公報
【特許文献２】特開平６−２３４１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、この技術では、金属製被着体の接合面にプライマーを塗布した後、溶剤の乾燥と塗膜の安定化のための養生に例えば数時間という長時間を要する。また、射出成形のように溶融樹脂の流れが大きい場合、金属製被着体の接合面に形成したプライマー層が押し流されて接合強度が低下する場合がある。さらに、プライマーの塗布時に用いる有機溶剤が作業場所や設備面での制約となる場合もある。
【００１１】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、金属製被着体の接合面の形状に関わらず金属製被着体と熱可塑性樹脂とを密着させて接合させることができ、接合に要する時間を短縮でき、接合面の形状や位置合わせの制約を受けることもなく、さらに熱可塑性樹脂の成形および金属製被着体との接合のための一連の工程を簡略化できる金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法および住宅部材の製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【００１３】
第１に、本発明の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法は、金属製被着体における熱可塑性樹脂との接合面に粘着層を形成する工程と、熱溶融した熱可塑性樹脂を粘着層に接触させ、次いで固化させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
第２に、上記第１の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法において、射出成形、トランスファ成形、または圧縮成形による成形時に、熱溶融した熱可塑性樹脂を金型内で粘着層に接触させることを特徴とする。
【００１５】
第３に、上記第１または第２の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法において、粘着層は、基材の両面に粘着剤を有する両面粘着テープからなることを特徴とする。
【００１６】
第４に、上記第３の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法において、両面粘着テープの基材が高分子発泡体であることを特徴とする。
【００１７】
第５に、上記第１ないし第４のいずれかの金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法において、熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂であることを特徴とする。
【００１８】
第６に、本発明の住宅部材の製造方法は、上記第１ないし第５のいずれかの方法により、住宅部材の構成材である金属製被着体と熱可塑性樹脂とを接合する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上記第１の発明によれば、金属製被着体における熱可塑性樹脂との接合面に粘着層を形成しているので、金属製被着体と熱可塑性樹脂とが粘着層により密着し、これらを接合させることができる。そしてプライマー塗布処理の場合のように養生を必要としないため、接合に要する時間を大幅に短縮できる。さらに、熱可塑性樹脂を熱溶融することにより、金属製被着体の接合面の形状に関わらず金属製被着体の接合面に粘着層を介して熱可塑性樹脂を密着させることができるため、接合面の形状や位置合わせの制約を受けることもない。
【００２０】
上記第２の発明によれば、射出成形、トランスファ成形、または圧縮成形による成形時に金属製被着体における熱可塑性樹脂との接合を同時に行うことができるので、上記第１の発明の効果に加え、熱可塑性樹脂を予め成形してから金属製被着体との接合を行う場合に比べて、熱可塑性樹脂の成形および金属製被着体との接合のための一連の工程を大幅に簡略化することができる。
【００２１】
上記第３の発明によれば、粘着層を両面粘着テープから構成することで、上記第１および第２の発明の効果に加え、金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合強度を高めることができる。
【００２２】
上記第４の発明によれば、両面粘着テープの基材を高分子発泡体とすることで、上記第３の発明の効果に加え、金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合面に剥離方向に負荷を受けても高分子発泡体により応力が分散される。従って、金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合強度を特に高めることができる。
【００２３】
上記第５の発明によれば、熱可塑性樹脂としてポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂を用いることで、上記第１ないし第４の発明の効果に加え、汎用性の高い樹脂を用いて接合強度の高い金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合体を得ることができる。
【００２４】
上記第６の発明によれば、上記第１ないし第５の方法により金属製被着体と熱可塑性樹脂とを接合しているので、住宅部材に応じた金属製被着体の接合面の形状に関わらず金属製被着体と熱可塑性樹脂とが密着して接合した住宅部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法の実施形態を工程順に説明する断面図である。
【図２】本発明の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法の別の実施形態を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法の実施形態を工程順に説明する断面図である。
【００２８】
本実施形態では先ず、図１（ａ）に示すように、金属製被着体１を用意する。金属製被着体１としては、板形状、角材形状、曲面形状等の剛性を有する一定形状のものであれば特に制限なく用いることができる。
【００２９】
金属製被着体１の材質としては、アルミニウム、銅、鉄等の金属やそれらの合金等の各種の金属材を特に制限なく用いることができる。また、金属材の表面に薄い塗装処理が施されたものであってもよい。
【００３０】
次に、金属製被着体１の熱可塑性樹脂４との接合面２に、図１（ｂ）に示すように粘着層３を形成する。
【００３１】
粘着層３は、粘着剤を有する層であり、例えば、粘着剤が薄い均一なシート状に形成されたシート状粘着剤、支持体としての基材の両面に薄く均一な厚さの粘着剤が形成された両面粘着テープ等を、粘着層３を形成するための材料として用いることができる。例えば、これらのシート状粘着剤や両面粘着テープが２枚の離型フィルムの間に保持された市販品を用いることができる。
【００３２】
粘着層３に用いられる粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤等が挙げられる。
【００３３】
金属製被着体１の接合面２に粘着層３を形成する際には、例えば、２枚の離型フィルムの間に保持された粘着層３の片面側の離型フィルムを剥離し、露出した粘着層３の片面を金属製被着体１に密着させ、次いで残りの離型フィルムを剥離する。
【００３４】
粘着層３を両面粘着テープから構成した場合、図１（ｃ）に示すような金属製被着体１と熱可塑性樹脂４との接合による接合強度を高めることができる。両面粘着テープの基材としては、例えば、不織布、織布、あるいはアクリル樹脂発泡体、ポリウレタン発泡体、ポリエチレン発泡体等の高分子発泡体等が挙げられる。特に、両面粘着テープの基材を高分子発泡体とすることで、接合面２に剥離方向への負荷を受けても高分子発泡体により応力が分散されるため、金属製被着体１と熱可塑性樹脂４との接合強度を特に高めることができる。
【００３５】
なお、粘着層３を金属製被着体１の接合面２に配置する態様は、図１（ｂ）、（ｃ）のように連続した一枚の粘着層３を金属製被着体１の接合面２全面に配置する態様であってもよく、あるいは、接合強度が確保できるのであれば、複数枚の粘着層３を金属製被着体１の接合面２の表面に沿って横方向に離間して配置した態様であってもよい。
【００３６】
次に、熱溶融した熱可塑性樹脂４を、金属製被着体１の接合面２に形成した粘着層３に接触させ、次いで固化させる。これにより、図１（ｃ）に示すように、金属製被着体１と熱可塑性樹脂４とが接合される。
【００３７】
例えば、射出成形、トランスファ成形、または圧縮成形による成形時に、熱溶融した熱可塑性樹脂４を金型内で粘着層３に接触させることができる。このようにすることで、成形時に金属製被着体１と熱可塑性樹脂４との接合を同時に行うことができるので、熱可塑性樹脂４を予め成形してから金属製被着体１との接合を行う場合に比べて、熱可塑性樹脂４の成形および金属製被着体１との接合のための一連の工程を大幅に簡略化することができる。
【００３８】
熱溶融した熱可塑性樹脂４を、金属製被着体１の接合面２に形成した粘着層３に接触させる態様としては、上記の射出成形等による方法の他、例えば、熱可塑性樹脂４の成形品全体のうち、金属製被着体１との接合面２側の部分のみを熱溶融して接触させる態様が挙げられる。
【００３９】
熱可塑性樹脂４としては、特に制限はないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂を用いることで、汎用性の高い樹脂を用いて接合強度の高い金属製被着体１と熱可塑性樹脂４との接合体を得ることができる。
【００４０】
図２は、本発明の金属製被着体と熱可塑性樹脂との接合方法の別の実施形態を説明する断面図である。
【００４１】
本実施形態では、金属製被着体１として、曲面を有する接合面２を有するものを用いて、この接合面２に粘着層３を形成し、次いで熱溶融した熱可塑性樹脂４を粘着層３に接触させ、固化させることにより金属製被着体１と熱可塑性樹脂４とを接合している。
【００４２】
このように金属製被着体１が曲面形状等の３次元形状であっても、熱可塑性樹脂４を熱溶融することにより、金属製被着体１の接合面２の形状に関わらず金属製被着体１の接合面２に粘着層３を介して熱可塑性樹脂４を密着させて接合することができる。従って本発明の接合方法は、住宅に設置される建材や設備等を構成する住宅部材の製造に好適に適用でき、住宅部材に応じた金属製被着体１の形状に関わらず、その接合面２に粘着層３を介して熱可塑性樹脂４を密着させて接合することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
＜実施例１＞
金属製被着体として薄い塗装処理が施されたアルミ板（エポキシプレコートアルミ板）を用い、２枚の離型フィルムの間に保持された粘着剤（コクヨＳ＆Ｔ（株）製、ドットライナープロニーズ）の片面側の離型フィルムを剥離し、露出した粘着剤面をアルミ板のポリプロピレン樹脂との接合面に密着させ、次いで残りの離型フィルムを剥離することにより、粘着剤からなる粘着層を形成した。
【００４４】
ホットプレスの上熱板を４０℃、下熱板を３００℃に加熱し、下熱板にポリプロピレン樹脂（ダイセル化学工業（株）製、ＰＰ−ＧＦ４０−０２）を置き、溶融させた。次いで溶融したポリプロピレン樹脂の上に、接合面を下方に向けたアルミ板を置き、圧縮成形を行った。
【００４５】
このようにして得られたアルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体について、アルミ板とポリプロピレン樹脂との接合強度を測定した。アルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体を幅１０ｍｍ×長さ１００〜１５０ｍｍに切断し、試験片を作製した。ポリプロピレン樹脂の一部をカッターナイフ等を用いて接合面で剥離し、剥離したポリプロピレン樹脂を接合面に対して９０度の方向に引っ張り、平均接合強度[N/cm]を測定した。なお、試験片の作製および接合強度の測定は、圧縮成形から２４時間経過後に行った。
【００４６】
アルミ板とポリプロピレン樹脂との接合状態、および接合強度の測定結果を表１に示す。
＜実施例２＞
金属製被着体として薄い塗装処理が施されたアルミ板（エポキシプレコートアルミ板）を用い、２枚の離型フィルムの間に保持された両面粘着テープ（日東電工（株）製、５１５０、基材：ＰＥＴ不織布）の片面側の離型フィルムを剥離し、露出した粘着剤面をアルミ板のポリプロピレン樹脂との接合面に密着させ、次いで残りの離型フィルムを剥離することにより、両面粘着テープからなる粘着層を形成した。
【００４７】
その後、ポリプロピレン樹脂（ダイセル化学工業（株）製、ＰＰ−ＧＦ４０−０２）を用いて実施例１と同様の条件にて圧縮成形を行い、アルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体を得た。
【００４８】
得られたアルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体について、実施例１と同様にしてアルミ板とポリプロピレン樹脂との接合強度を測定した。
【００４９】
アルミ板とポリプロピレン樹脂との接合状態、および接合強度の測定結果を表１に示す。
＜実施例３＞
実施例２において、両面粘着テープとして、Ｙ−４９３２（住友スリーエム（株）製、基材：発泡アクリル樹脂）を用い、それ以外は実施例２と同様にして、アルミ板のポリプロピレン樹脂との接合面に両面粘着テープからなる粘着層を形成した。
【００５０】
その後、ポリプロピレン樹脂（ダイセル化学工業（株）製、ＰＰ−ＧＦ４０−０２）を用いて実施例１と同様の条件にて圧縮成形を行い、アルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体を得た。
【００５１】
得られたアルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体について、実施例１と同様にしてアルミ板とポリプロピレン樹脂との接合強度を測定した。
【００５２】
アルミ板とポリプロピレン樹脂との接合状態、および接合強度の測定結果を表１に示す。
＜実施例４＞
実施例３と同様にして、アルミ板のポリプロピレン樹脂との接合面に両面粘着テープからなる粘着層を形成した。
【００５３】
射出成形用の金型内に、ポリプロピレン樹脂との接合面を内側にしてアルミ板を固定し、射出成形機を用いてポリプロピレン樹脂（ダイセル化学工業（株）製、ＰＰ−ＧＦ４０−０２）を射出成形した。
【００５４】
得られたアルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体について、実施例１と同様にしてアルミ板とポリプロピレン樹脂との接合強度を測定した。
【００５５】
アルミ板とポリプロピレン樹脂との接合状態、および接合強度の測定結果を表１に示す。
＜比較例１＞
アルミ板のポリプロピレン樹脂との接合面に粘着層を形成しなかった以外は実施例１と同様にして、アルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体を得た。
【００５６】
アルミ板とポリプロピレン樹脂との接合状態、および接合強度の測定結果を表１に示す。
＜比較例２＞
実施例１において、アルミ板のポリプロピレン樹脂との接合面に粘着層を形成せずに、これに代えて、塩素化ポリプロピレン系プライマー（東洋化成工業（株）製、Ｆ−７）を接合面に塗布し、常温にて１０時間養生を行いプライマー層を形成した。
【００５７】
その後、ポリプロピレン樹脂（ダイセル化学工業（株）製、ＰＰ−ＧＦ４０−０２）を用いて実施例１と同様の条件にて圧縮成形を行い、アルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体を得た。
【００５８】
得られたアルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体について、実施例１と同様にしてアルミ板とポリプロピレン樹脂との接合強度を測定した。
【００５９】
アルミ板とポリプロピレン樹脂との接合状態、および接合強度の測定結果を表１に示す。
＜比較例３＞
比較例２と同様にしてアルミ板のポリプロピレン樹脂との接合面にプライマー層を形成した後、射出成形用の金型内に、ポリプロピレン樹脂との接合面を内側にしてアルミ板を固定し、射出成形機を用いてポリプロピレン樹脂（ダイセル化学工業（株）製、ＰＰ−ＧＦ４０−０２）を射出成形した。
【００６０】
得られたアルミ板−ポリプロピレン樹脂接合体について、実施例１と同様にしてアルミ板とポリプロピレン樹脂との接合強度を測定した。
【００６１】
アルミ板とポリプロピレン樹脂との接合状態、および接合強度の測定結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
表１より、アルミ板のポリプロピレン樹脂との接合面に粘着層を形成せずに圧縮成形を行った比較例１では、ポリプロピレン樹脂がアルミ板から剥離し、アルミ板とポリプロピレン樹脂とを接合させることができなかった。
【００６４】
また、粘着層に代えてプライマー層を形成した比較例２、３では、アルミ板とポリプロピレン樹脂とを接合させることはできたが、溶剤の乾燥と塗膜の安定化のために１０時間程度の養生が必要であった。
【００６５】
これに対し、アルミ板のポリプロピレン樹脂との接合面に粘着層を形成した実施例１〜４では、粘着層形成後の養生を行わなくても、アルミ板とポリプロピレン樹脂とが粘着層により密着し、これらを接合させることができた。
【００６６】
粘着層に両面粘着テープを用いた実施例２では、粘着剤からなる粘着層を形成した実施例１に比べてさらに接合強度が向上した。
【００６７】
特に、両面粘着テープの基材として高分子発泡体を用いた実施例３では、高分子発泡体により引き剥がしに掛かる応力が分散されるため、接合強度が大幅に向上した。
【００６８】
アルミ板とポリプロピレン樹脂との接合を射出成形により行った実施例４においても、接合強度は実施例３の圧縮成形の場合と同レベルであった。そして、これらの実施例２〜４は、プライマー層形成後に養生を行った比較例２、３と同等またはそれ以上の優れた接合強度が得られた。
【００６９】
なお、アルミ板とポリプロピレン樹脂との接合を射出成形により行った比較例３では、接合面での溶融樹脂の流れに伴うプライマーの移動によるものと見られる非接合箇所が見られ、平均接合強度は比較例２の圧縮成形の場合に比べて低下した。
【符号の説明】
【００７０】
１  金属製被着体
２  接合面
３  粘着層
４  熱可塑性樹脂
【図１】
2010194762.tif 000004
【図２】
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