説明

放熱性に優れた高機能樹脂被覆アルミニウム材

【課題】 内部で熱を発生する電子部品、家電製品等の筐体や放熱板、反射板等の材料として、加工性と放熱性、導電性や光の反射性に優れた高機能樹脂被覆アルミニウム材、該樹脂被覆アルミニウム材を用いて製造した電気製品の筐体の提供。
【解決手段】 アルミニウム板の化成皮膜上に、熱硬化性樹脂100質量部に対して平均粒径30μm以下のグラファイト粉末を1〜20質量部含有している、膜厚5μmを超え40μm以下の熱硬化性樹脂皮膜を最外層に設けてある樹脂被覆アルミニウム板材、並びにアルミニウム板の化成皮膜上に、熱硬化性樹脂100質量部に対して平均粒径30μm以下のグラファイト粉末を20〜100質量部含有している、膜厚5μm以下の熱硬化性樹脂皮膜を最外層に設けた樹脂被覆アルミニウム板材、及び該樹脂被覆アルミニウム板材を用いて製造した電子機器用または家電製品用放熱性に優れた筐体。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内部で熱を発生する電子部品、家電製品等の筐体や放熱板、反射板等の材料として好適であり、加工性と放熱性、またさらに導電性や光の反射性に優れた高機能樹脂被覆アルミニウム材、該樹脂被覆アルミニウム材を用いて製造した電気製品の筐体に関する。
【背景技術】
【0002】
電子機器の小型化、高性能化に伴い、これらの電子部品から放出される熱が、狭い空間に蓄積されることが多くなり、該空間からの排熱が問題となってきている。つまり、電子機器内の発熱による機器内部の高温化は、精密な電子機器本体の性能を損なうおそれがあるため、熱を効率良く外部へ排出することが重要な課題となっている。
【0003】
例えば、パーソナル・コンピュータ(パソコン)の場合、近年の著しい小型化、演算速度の上昇によって、CPUからの筐体内部容積当たりの発熱量は大幅に増大しており、その熱の筐体内部からの排出が大きな課題となっている。通常、筐体内からの熱の排出のためにファンが設けられているが、冷却量の向上のためファンの回転数を上げて排出風量を増大させると、振動や騒音が大きくなるという問題がある。この場合、パソコンの筐体表面からの赤外線等の放射による排熱量を増すことができれば、ファンの回転数を増大させることなく内部で発生した熱を速やかに外部に放散することができることになる。
【0004】
このため、発熱量の多い表示装置に適する材料として、アルミニウム合金板等の一面に白色塗装を施して反射面とし、他方の面に陽極酸化処理を施して放熱面とする放熱性に優れたアルミニウム合金反射板の提案(特許文献1)がある。
しかし、アルミニウム合金板等に陽極酸化処理を施した場合、陽極酸化処理工程が必要なためコストが高い。更に該陽極酸化皮膜は熱硬化性樹脂皮膜層に比し無機皮膜のため皮膜が非常に脆く且つ硬く、該アルミニウム板の成形加工時に陽極酸化皮膜が割れ易いため、加工性が極めて悪い。
【0005】
また、低コストで加工性、放熱性の良い材料として、金属等からなる基材表面に外層塗膜と内層塗膜とを備え、前記内層塗膜が熱放射率が70%以上の顔料を内層塗膜の乾燥質量に対して0.03〜70質量%含有する塗膜である熱放射性表面処理材の提案(特許文献2)がある。
しかし、該赤外線放射性顔料を含む樹脂の塗装を施した材料は、有機皮膜のため無機皮膜と比較すると曲げ加工性が向上するものの、実際の筐体等の加工は加工強度の高いプレス成形等が行なわれるが、該有機皮膜には塗膜表面に潤滑性がないため、加工性が十分とは言えない。その結果、加工部の耐食性が劣るという品質問題、また大きな塗膜割れや傷の場合、商品価値が無くなるため生産性が低下し、コスト上昇を招くなどの問題がある。
なお、プレコートメタルに使用される熱硬化性ポリエステル系樹脂の場合、架橋剤を添加することが行われているが、架橋剤の種類や添加量が適切でないと放熱性が低下する場合があることが研究の結果判明している。
【0006】
更に、CD−ROMなどのドライブケース、パソコン関連機器、計測器などの電子機器部品用材料としては、従来から精密な電子機器本体の性能を損なわない電気特性(アース性、シールド性)を具備することが要求されており、かかる材料として、表面に樹脂被覆を施した金属板において、樹脂層がポリエステル系、エポキシ系、フェノール系、アルキド系の1種または2種以上からなり、厚さ0.1〜10μmで、最大長径の平均値が0.1〜100μmの球状、スパイク球状、又は鱗片状の互いに独立した単体粒子及びニッケル粒子が互いに結合した鎖形ニッケルからなる群から選ばれる少なくとも1種のニッケル粉末を、樹脂100質量部に対し2〜60質量部含有している電子機器部品用樹脂被覆金属板(特許文献3)、あるいはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、およびウレタン系樹脂の群から選ばれる少なくとも1種を樹脂成分とし、水分1〜50質量%、および、潤滑剤0.1〜20質量%を含有し、かつ厚みが0.05〜5μmである樹脂皮膜で、金属板の表面が被覆されている電気電子機器用の金属板材(特許文献4)の提案等がなされている。
【0007】
また、帯電防止性(表面導電性)、プレス加工において塗膜割れや塗膜剥離の発生の防止を目的とした両面プレコートアルミニウム板として、アルミニウム板の一方の面に、第一の有機樹脂系塗料を塗布して、硬化させることにより、潤滑性塗膜が形成されている一方、他の面に、導電性物質を含有せしめた第二の有機樹脂系塗料を塗布して、硬化させることにより、導電性塗膜が形成されているプレス成形性及び導電性に優れた両面プレコートアルミニウム板(特許文献5)の提案、あるいは導電性、放熱性、成形性、耐指紋性及び耐傷つき性に優れた電子機器用アルミニウム板として、基材としてのアルミニウム板として、中心線平均粗さRaが0.2〜0.6μmであるアルミニウム板を用い、これにCrまたはZrとして10〜50mg/m2の耐食性皮膜(化成皮膜)、1〜25質量%の潤滑剤を含有する平均膜厚0.06〜0.3μm樹脂皮膜を形成し、且つアルミニウム板の凹凸が樹脂皮膜の表面に露出している電子機器用アルミニウム板(特許文献6)の提案がある。
これらの導電性樹脂被覆アルミニウム材等ではある程度、導電性についての要求には対応することができていた。
【0008】
しかし、近年の電子機器の小型化、高機能化に伴い先述のように電子部品から放出される熱が多くなり、上記電子機器部品用材料では、筐体内部の熱が筐体内にこもり、精密な電子機器本体の性能を損なってしまう問題が起こっている。熱放射性樹脂皮膜の膜厚を厚くすることによって放熱性を向上させることが可能であるが、膜厚を厚くすると電気絶縁性の樹脂成分に導電性付与成分が十分に被覆されてしまい導電性が低下する傾向になるため、導電性と放熱性の両立は非常に困難であった。
【0009】
【特許文献1】特開平5−241148号公報
【特許文献2】特開2002−228085号公報
【特許文献3】特開2001−205730号公報
【特許文献4】特開2002−275656号公報
【特許文献5】特開2003−286585号公報
【特許文献6】特開2003−313684号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、良好な加工性と放熱性の両方を具備する樹脂被覆アルミニウム材、また良好な導電性と放熱性の両方を具備する樹脂被覆アルミニウム材、該樹脂被覆アルミニウム材を用いて製造した電気製品の筐体に関する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは鋭意研究の結果、アルミニウム材上に化成皮膜を設け、その上に、熱硬化性樹脂、グラファイト粉末を含有する樹脂皮膜を設けることにより、放熱性を低下させずに加工性を向上し得ることを見出し、さらにニッケル粉末を含有させることにより、導電性を低下させずに放熱性を向上し得ることを見出した。そして、さらに実験を重ねてそれらの適正量を見出し本発明を完成させるに至った。
【0012】
[1] アルミニウム板の化成皮膜上に、熱硬化性樹脂100質量部に対して平均粒径30μm以下のグラファイト粉末を1〜20質量部含有している、膜厚5μmを超え40μm以下の熱硬化性樹脂皮膜を最外層に設けてあることを特徴とする加工性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材、
【0013】
[2] アルミニウム板の化成皮膜上に、熱硬化性樹脂100質量部に対して平均粒径30μm以下のグラファイト粉末を20〜100質量部含有している、膜厚5μm以下の熱硬化性樹脂皮膜を最外層に設けたことを特徴とする加工性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材、
[3] 前記熱硬化性樹脂がポリエステル系樹脂とメラミン系樹脂からなる上記[1]または[2]に記載の加工性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材、
【0014】
[4] 前記熱硬化性樹脂皮膜が、熱硬化性樹脂100質量部に対して、最大長径の平均値が0.5〜100μmのニッケル粉末を10〜100質量部配合した樹脂である上記[2]に記載の導電性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材、
[5] 片面が請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂皮膜層であり、他の面が、化成皮膜上に皮膜厚5μm以下で、四端子法により銀製のプローブ(直径5mm、先端2.5mmR)を、荷重100gで、ニッケル粉末含有導電性樹脂皮膜面に接触させた時の電気抵抗値が10Ω以下の導電性樹脂皮膜を設けたことを特徴とする導電性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム材、
[6] 前記熱硬化性樹脂皮膜の表面粗さ(Ra)が、0.05〜5μmである上記[1]〜[5]にいずれかに記載の放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材、
【0015】
[7] 片面が請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂皮膜層であり、他の面に白色顔料を含有する白色樹脂皮膜を設けたことを特徴とする反射性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム材。
【0016】
[8] 上記[1]〜[7]のいずれかに記載の樹脂被覆アルミニウム板材を用いて製造した電子機器用または家電製品用放熱性に優れた筐体、及び
[9] 上記[8]に記載の筐体を用いた電子機器または家電製品、を開発することにより上記の課題を解決した。
【発明の効果】
【0017】
本発明の高機能樹脂被覆アルミニウム材は、良好な熱の放射性、表面潤滑性があるための耐プレス加工性に優れ、かつ耐食性、導電性、反射性にも優れた材質であり、パソコン、エアコンの室内機や室外機のラジエター、冷蔵庫などの家電製品など熱の放散が必要とされる電子機器や家電製品の筐体の材料として極めて有効である。またアース性、シールド性、帯電防止性を必要とするCD−ROMなどのドライブケース、パソコン関連機器、計測器などの電子機器部品用材料用の筐体材料としても好適な材料である。特に電子部品、筐体用放熱板、反射板として好適に使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
本発明において、基材のアルミニウム材は特に限定されるものでないが、筐体を形成・保持するに足る強度を有し、また絞り加工、曲げ加工時において充分なプレス成形加工性を有することから1000系、3000系、5000系のアルミニウム板が好ましい。
【0019】
前記アルミニウム材上に設ける化成皮膜は、塗布型と反応型があり、特に制限されないが、本発明においてはアルミニウムと樹脂皮膜(「塗膜」ということあり)の両方に密着性が良好な反応型化成皮膜を用いる。反応型化成皮膜とは、具体的にはリン酸クロメート、クロム酸クロメート、リン酸ジルコニウム、リン酸チタニウムなどの処理液で形成される皮膜である。特にリン酸クロメート処理皮膜が、コスト、汎用性の点で好ましく、前述の特許文献1のようにアルミニウム材上に直接放熱性皮膜(陽極酸化皮膜)を設けるよりも、アルミニウムと樹脂皮膜層の間に化成皮膜を設けることにより、塗膜密着性が格段に向上し、その結果放熱性皮膜のクラックの発生を防止し、加工性が向上できる。
【0020】
前記化成皮膜上に設ける熱硬化性樹脂皮膜は、一般的にプレコートメタルに使用されるものであれば特に制限されず、例えばエポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン架橋タイプポリエステル系樹脂、イソシアネート架橋タイプポリエステル系樹脂などをベースとした塗料であって、特に5〜12μmの赤外線領域で優れた赤外吸収(放射)性を示すメラミン架橋タイプポリエステル系樹脂を使用すると、さらに放熱性が向上する。
【0021】
本発明では、「放熱性」とは、熱伝導による冷却とは異なるものを言う。すなわち、熱を吸収して温度が上昇すると赤外線放射向上材である樹脂あるいはグラファイトはそれを構成している分子や原子は励起状態になる。しかし励起状態は不安定な状態のため分子や原子はエネルギーを赤外線の形で放出し安定な状態に戻ろうとする。このときに放出されるエネルギーのために樹脂あるいはグラファイトは温度が低下することになる。この様な放熱のメカニズムであり、伝熱の場合の異なる挙動を意味している。
【0022】
電子機器からの放射熱はプランクの分布則に従い、波長8〜10μmにピークを有しており、赤外線領域の熱放射性を向上させることが放熱性の向上に有効であることから、これらの樹脂を用いることによって放熱性が向上する。
なお、キルヒホッフの法則より熱放射率と熱吸収率は等しく、赤外線の吸収性の高い材料は、赤外線の放射も高い材料であると言える。
【0023】
前記ポリエステル系樹脂は、加工性と塗装性の点から数平均分子量が8000〜25000のものが好ましい。つまり、数平均分子量が小さいと塗膜の可撓性が低下することによる曲げ加工性の低下、また数平均分子量が大きいと塗料粘度の急激な上昇による塗装性の低下が起こる場合がある。また、ガラス転移温度については加工性と塗膜硬度の点から−10〜70℃のものが好ましい。ガラス転移温度がこれより低いと塗膜硬度が低下し柔らかくなることによりプレス成形など加工時に傷の発生が、またガラス転移温度がこれより高いと塗膜の柔軟性低下により曲げ加工性の低下が起こる場合がある。
【0024】
架橋剤である前記メラミン系樹脂には、メチル化メラミン系樹脂、ブチル化メラミン系樹脂などがあるが、加工性の点からメチル化メラミン系樹脂が好ましい。
前記高分子ポリエステル系樹脂100質量部に対して10〜30質量部のメラミン系樹脂を配合する。メラミン系樹脂が10質量部未満では、塗膜の架橋が不十分であり、曲げ加工性及びその他一般塗膜物性が低下する。また、30質量部を超えると、架橋が進みすぎ塗膜が硬くなり曲げ加工性が低下する。さらにメラミン系樹脂は広範囲の波長域で赤外線放射性(吸収性)が良好なため、好ましくは20〜30質量部の添加が有効である。
【0025】
前記樹脂被覆アルミニウム板材の熱硬化性樹脂皮膜の厚さは、グラファイト粉末の含有量、板材の加工性、放熱性の関係によって選択することが必要となる。
一般に、グラファイトは潤滑性があり、赤外線放射性があり、塗膜に放熱性を付与するものである。
【0026】
該グラファイト粉末含有量が、熱硬化性樹脂100質量部に対し、20質量部より大きいとき、或いは皮膜厚さが40μmを超えるときには、皮膜の割れや剥離が起きやすくなり曲げ加工性が低下する。一方皮膜厚さを5μm以下にするときは、熱硬化性樹脂100質量部に対し、グラファイト粉末含有量が20質量部を超える割合を配合しても皮膜の割れや剥離が起きないことを見出した。この皮膜の柔軟性は、熱硬化性樹脂100質量部に対し、グラファイト粉末含有量20質量部及び皮膜厚さ5μmが境界になっているようである。
【0027】
従って、放熱性を重視する場合には、熱硬化性樹脂100質量部に対しグラファイト粉末含有量を1〜20質量部を配合した樹脂組成物を塗布し、塗膜厚さを5を超え40μm以下の皮膜とすることが好ましい。一方この樹脂組成で、膜厚を薄くし、皮膜割れや剥離を少なくした加工性の良いアルミニウム板材とするときは、樹脂皮膜の基材(化成皮膜)との密着性、柔軟性は確保できるが、膜厚が薄くなるほど、赤外線放射性向上剤であるグラファイトの絶対量が少量となり、このために放熱性が低下する。従って放熱性重視の場合は、熱硬化性樹脂100質量部に対して平均粒径30μm以下のグラファイト粉末を1〜20質量部含有している、膜厚5μmを超え40μm以下の熱硬化性樹脂皮膜を最外層に設けてある樹脂被覆アルミニウム板が好ましい。
【0028】
膜厚が5μmを超え40μm以下の場合、熱硬化性樹脂皮膜には、熱硬化性樹脂100質量部に対して1〜20質量部のグラファイト粉末を含有させることが好ましい。潤滑性付与及び赤外線放射性向上剤であるグラファイト粉末の添加量が1質量部未満では樹脂皮膜に対し潤滑性付与と放熱性向上の効果が十分でない。しかし、20質量部を超えた量を配合しても放熱性向上効果があまりなく、グラファイト添加量増量とともに樹脂の柔軟性が失われ、剥離しやすくなるだけでなくコストが上昇するため、好ましくない。
【0029】
これに対し、樹脂皮膜厚みを5μm以下としたときには、樹脂皮膜の基材(化成皮膜)との密着性、柔軟性は確保できるが、このままでは被覆面積あたりのグラファイトの絶対量が少ないために放熱性が不十分となる。
従って、樹脂皮膜厚さが5μm以下の場合、樹脂皮膜の放熱性を確保するために、熱硬化性樹脂100質量部に対して20〜100質量部のグラファイト粉末を配合することが必要となる。この結果、樹脂皮膜は、優れた潤滑性を有するだけでなく薄膜とした結果、基材(化成皮膜)との密着性、柔軟性は確保できることになる。樹脂皮膜厚さが5μm以下の場合、赤外線放射性向上剤であるグラファイト粉末の添加量が熱硬化性樹脂100質量部に対して20質量部未満では単位面積あたりの絶対量が少ないため放熱性向上の効果が十分でない。また、熱硬化性樹脂100質量部に対して100質量部を超えると、樹脂組成物が成膜することが困難となり、グラファイト粉末が樹脂層から脱落しやすくなるため、成形加工性が低下する。
【0030】
本発明に使用するグラファイト粉末の大きさは、平均粒径30μm以下が好ましい。平均粒径が30μmを超えると、グラファイト粉末が樹脂層から脱落しやすくなるため曲げ加工性が低下する。特に好ましいサイズとしては、0.1μm〜20μmである。0.1μm未満では、グラファイト粉末の分散性が低下し塗料化が困難となる場合がある。また30μmを超えると先述のように加工性が低下する場合がある。
【0031】
また、グラファイト粉末の種類は特に制限されるものではない。具体的には人造タイプと天然タイプがあり、天然タイプはさらに土状、鱗片状、鱗状などの種類があり、これらの中から1種又は2種以上混合したものでも良い。また、カーボンブラック等を併用してもかまわない。
【0032】
なお、赤外線放射性顔料としてはグラファイトのほかに、一般にカーボンブラックや鉄マンガン系、銅クロム系などの金属酸化物等が知られているが、カーボンブラックは1次粒子径が「ナノメーター」レベルで表面積が非常に大きいため塗料粘度が急激に上昇し、塗料化が困難となる。一方、鉄マンガン系、銅クロム系金属酸化物は、波長10μm以下の赤外線放射性が劣る。
【0033】
従って、樹脂皮膜に導電性を要求するときは、樹脂皮膜厚さを5μm以下とし、グラファイト粉末と共に熱硬化性樹脂100質量部に対して10〜100質量部の金属粉末、特にコスト、性能のバランスからニッケル粉末を含有させた樹脂組成物を用いることである。樹脂皮膜厚さを5μm以下とするのは、電気絶縁性の樹脂成分に導電性付与成分であるニッケル粉末が十分に被覆されてしまい導電性が低下することを防ぐためである。同じ理由から、樹脂皮膜厚さは1.8μm以下が好ましく、1.5μm以下がより好ましい。
導電性付与剤であるニッケル粉末の添加量が10質量部未満では導電性の効果が十分でない。また、100質量部を超えると樹脂皮膜が成膜が困難となりニッケル粉末が樹脂層から脱落しやすくなるため成形加工性が低下する。
【0034】
ニッケル粉末の大きさは、最大長径の平均値を0.5〜100μmとする。最大長径の平均値が0.5μm未満では、導電性のバラツキが大きく不安定になり導電性が低下する。また、最大長径の平均値が100μmを超えると、ニッケル粉末が樹脂層から脱落しやすくなるため曲げ加工性が低下する。また、ニッケル粉末の種類は特に制限されるものではないが、具体的には球状、鎖型、鱗片状などの種類があり、これらの中から1種又は2種以上混合したものでも良い。鎖型、鱗片状のものが特に加工性、導電性ともに良好なので好ましい。
【0035】
前記樹脂皮膜(塗料が硬化した後)の表面粗さ(Ra)は、0.05〜5μm、好ましくは0.07〜2μm、より好ましくは0.1〜1μmである。
表面粗度が大きいと表面積が大きくなることにより熱の放射面積が大きくなり、放熱性が向上する。0.05μm未満では表面積の増加が充分でなく放熱性向上の効果が小さい。また、5.0μmを超えると、塗膜外観(意匠性)が損なわれ好ましくない。
【0036】
表面粗さの調整は、ナイロン系、PTFE系、アクリル系、ウレタン系などの有機系微粒子又はシリカ、ガラスビーズなどの無機系微粒子を塗料に配合することにより行うことが出来る。微粒子の種類としては特に制限されないが、加工時に粒子の脱落が起こりにくい有機系微粒子が好ましく、さらに微粒子自身に潤滑性のあるナイロン系、PTFE系が特に好ましい。
【0037】
なお、片面が請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂皮膜層であり、他の面に白色顔料を含有する白色樹脂皮膜を施し反射面とすることによって反射性と放熱性を両立することができる。この様な樹脂被覆アルミニウム板材は、光に対する面を白色樹脂皮膜とすることにより液晶反射板や照明用反射板用途に用いることが出来る。
白色樹脂皮膜としては、例えば、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂の中から選ばれた少なくとも1種の熱硬化性樹脂100質量部に対して酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウムの中から選ばれた少なくとも1種又は2種以上からなる白色顔料を70〜150質量部含有する皮膜厚30〜150μmの白色樹脂皮膜を用いるのが好ましい。
【0038】
また、片面が前記熱硬化性樹脂皮膜層で吸熱面、もう一方の面の化成皮膜上に皮膜厚5μm以下で、四端子法により銀製のプローブ(直径5mm、先端2.5mmR)を荷重100gで導電性樹脂皮膜面に接触させた時の電気抵抗値10Ω以下の導電性樹脂皮膜を施し導電面とすることよって導電性と放熱性を両立することができる。なお、導電性樹脂皮膜を施す方法としては、既述の特開2001−205730号報(前記、特許文献3)に記載されているように、ポリエステル系、エポキシ系、フェノール系、アルキド系の1種又は2種以上からなる樹脂に、最大長径の平均値が0.1〜100μmのニッケルを樹脂100質量部に対して2〜60質量部添加する方法や、特開2002−275656公報(前記、特許文献4)に記載されているように、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系樹脂の1種又は2種以上を樹脂成分とし、水分1〜50質量%および潤滑剤0.1〜20質量%を含有させる方法などで達成できる。該樹脂被覆アルミニウム板材は、例えば吸熱面を筐体の内面にし、筐体外面を導電面とし、ここでアースを取ることにより帯電防止性、シールド性が必要とされる高度な電気特性を要求される精密電子機器用の筐体に使用できる。
【0039】
本発明において加工性をさらに向上させる目的で、樹脂に潤滑付与成分を添加しても良い。添加量としては、熱硬化性樹脂100質量部に対して30質量部以下であることが好ましい。潤滑性付与成分が30質量部を超えると耐溶剤性、ブロッキング性、導電性の低下や加工時の塗膜カスの発生などが起こり、電子機器用材料として好適でなくなる。この際に使用される潤滑付与剤の種類としては、ポリエチレンワックス等のオレフィン系ワックス、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系樹脂、パラフィン系ワックス、マイクロクリスタリンワックス、ミツロウ、ラノリン、カルナバワックス等が挙げられる。
【0040】
本発明に使用する塗料には、塗装性及びプレコート材としての一般性能を確保するために通常の塗料に使用される、溶剤、ツヤ消し剤、レベリング剤、顔料分散剤、ワキ防止剤、潤滑付与剤等を適宜含有させても良い。また、基材との密着性を向上させるためにプライマーを使用しても良い。プライマーについては、特に制限するものではないが、上塗り樹脂塗料と同系統の樹脂、密着性向上としてエポキシ樹脂を配合したものが良い。これに白顔料や黒顔料を配合し着色することも可能であり、特にプライマーも黒色化すると放熱性がさらに向上する。プライマー層を有する場合等も考慮して本発明では、「熱硬化性樹脂皮膜を少なくとも最外層に施した」と言う表現をとった。さらに、請求項1〜4において請求項5や7のように他の片面の樹脂皮膜を規定しない場合は、用途・要求特性により、樹脂皮膜が片面だけに被覆されていても、同一の樹脂皮膜が両面に被覆されていても、別の樹脂皮膜が他の片面に被覆されていても構わない。
【実施例】
【0041】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
[サンプルの調製]
アルミニウム板(材質:JIS A5052、板厚:0.5mm)に対し、市販のアルミニウム用脱脂剤にて脱脂処理を行い、水洗後、市販のリン酸クロメート処理液にて下地処理を行い、その上に表1〜4に示す条件で塗料をロールコーターで両面に塗装し、PMT(最高到達板温度)200℃〜250℃にて焼付した。なお、なお実施例11〜13においては、粒径4〜20μmのMMA架橋タイプのアクリルビーズを3〜15質量%添加したものを用い塗膜表面の粗さを調整した。こうして図1に模式的に断面図を示す樹脂被覆アルミニウム材を製造した。図中1は、熱硬化性樹脂皮膜、2は化成皮膜、3はアルミニウム合金板である。
【0042】
[試験方法]
得られた電子機器部品用樹脂被覆アルミニウム材について下記の試験方法にて性能試験を行なった。
(電気抵抗値)
導電性は、四端子法により、銀製のプローブ(直径5mm、先端2.5R)を荷重100gで塗膜面に接触させた時の抵抗値を測定した。そして、◎:4Ω以下、○:4Ωを超え7Ω以下、△:7Ωを超え10Ω以下、×:10Ωを超えるもの、の基準で評価した。なお、電気抵抗値が10Ωを超える場合、電子機器部品にしたときに、所望の電気特性(アース性やシールド性)が得られないため電気抵抗値10Ω以下を使用可能とした。
【0043】
(放熱性)
放熱性は下記の方法で筐体を作製し、筐体表面温度を測定し、◎:28℃以下、○:29〜30℃、○△:31〜32、△:33〜35℃、×:36℃以上、の基準で評価した。
すなわち、得られた樹脂被覆アルミニウム材により、底面が150mm×150mm、高さ100mmの筐体を作製した。作製した筐体を図2に示す。図中4は光源、5は樹脂被覆アルミニウム材、1は熱硬化性樹脂皮膜、3はアルミニウム合金板である。なお図2においては熱硬化性樹脂皮膜とアルミニウム合金板の間にある化成皮膜の表示を省略している。この筐体の内部に光源として60Wの電球を入れて通電し、発光・発熱させ、筐体内部の温度が定常状態となった時点における筐体表面の温度を測定した。
【0044】
(潤滑性)
加工性のうち、潤滑性はバウデン式摩擦試験機にて摩擦係数の測定を行い、○:0.10未満、△:0.10以上〜0.15未満であるが使用可能、×:0.15以上で使用不可、の基準で評価した。
【0045】
(曲げ加工性)
加工性のうち、曲げ加工性は評価面を外側にして180度3T曲げを行い、樹脂皮膜層の割れを目視で観察し、◎:塗膜の割れなし、○:非常に軽微な塗膜の割れあるが良好、△:小さな塗膜の割れあるが使用可能、×:大きな塗膜割れあり使用不可、の基準で評価した。
【0046】
(テープ試験)
更に、割れ観察後、曲げ部にセロハンテープを密着させ、テープを急激に剥離した際の塗膜の剥れ具合を観察するテープ試験を行い、○:剥離なし、△:軽微の剥離あるが使用可能、×:剥離ありの基準で評価した。
【0047】
(光反射性)
全反射率は、スガ試験機社製多光源分光測色計MSC−IS−2DH(積分球使用、拡散光照明8°方向受光)を用い、波長550nmの光における全反射率(正反射成分を含む)をBaSO製白板を100とした時の百分率で表した。液晶反射板用として用いるには、全反射率90%以上が望ましく、90%以上を使用可能レベルとした。結果を表5に示す。
【0048】
得られた性能試験結果を表1〜表4に示す。
表1〜4において、添加量は、熱硬化性樹脂100質量部に対する配合質量部で示す。
【0049】
【表1】



【0050】
【表2】



【0051】
【表3】



【0052】
【表4】



【0053】
表1及び表3に示される結果から明らかなように、実施例1〜13、14〜20は放熱性、潤滑性、曲げ加工性のいずれも良好である。また、実施例21〜30は導電性、放熱性、潤滑性、曲げ加工性のいずれも良好である。
【0054】
一方、比較例1〜14は、導電性、放熱性、潤滑性、曲げ加工性のいずれかが劣り、電子機器用放熱性樹脂被覆アルミニウム材としては不適当である。
【0055】
すなわち、比較例1は、熱硬化性樹脂皮膜の膜厚が厚く、皮膜の可とう性が低下し曲げ加工性が劣る。
比較例2は、グラファイト粉末の平均粒径が大きいため、樹脂層からグラファイト粉末が脱落し、曲げ加工性が劣る。
比較例3は、潤滑性付与剤であるグラファイト粉末の添加量が少ないため、潤滑性が劣る。
【0056】
比較例4は、陽極酸化皮膜が非常に硬いため曲げ加工性が劣り、また皮膜自身に潤滑性がないため、その結果潤滑性が劣る。
比較例5は、赤外線放射性向上剤が潤滑性付与効果のないカーボンブラックであるため、潤滑性が劣る。
比較例6は、赤外線放射性向上剤が潤滑性付与効果のないカーボンブラックであるため、潤滑性が劣る。
【0057】
比較例7は、グラファイト粉末の添加量が多いため、樹脂皮膜が成膜しなくなりグラファイト粉末が樹脂層から脱落し、曲げ加工性が劣る。
比較例8は、導電性付与剤であるニッケル粉末の最大長径の平均値が小さいため、電気絶縁性である樹脂成分にニッケル粉末が十分に被覆され、導電性のバラツキが大きく不安定になり導電性が劣る。
【0058】
比較例9は、ニッケル粉末の最大長径の平均値が大きいため、樹脂層からニッケル粉末が脱落し、曲げ加工性が劣る。
比較例10は、導電性付与剤のニッケル粉末の添加量が少ないため、導電性が劣る。
比較例11は、ニッケル粉末の添加量が多いため、樹脂皮膜が成膜しなくなりニッケル粉末が樹脂層から脱落し、曲げ加工性が劣る。
比較例12は、陽極酸化皮膜が非常に硬いため曲げ加工性が劣り、また皮膜自身に潤滑性がないため、その結果潤滑性が劣る。
【0059】
比較例13は、赤外線放射性向上剤のカーボンブラックの添加量が比較的少なめのため(グラファイトのように多量に添加すると塗料粘度が急激に上昇し塗料化困難)、放熱性が劣る。また、赤外線放射性向上剤が潤滑性付与効果のないカーボンブラックであるため、潤滑性が劣る。
比較例14は、赤外線放射性向上剤及び潤滑性付与剤であるグラファイト粉末が添加されていないため放熱性および潤滑性が劣る。
【0060】
次に、片面を先述の方法にて塗装焼付けを行ない実施例2、実施例20の熱硬化性樹脂皮膜を設け放熱面とし、もう一方の面の化成皮膜上にアクリル系樹脂100質量部に対して酸化チタンを120質量部含有する塗料を塗装焼付けすることにより皮膜厚110μmの白色樹脂皮膜の光反射面を設けた。放熱面は優れた放熱性を示し、光反射面は、全反射率95%と優れた光反射性を示した。
【0061】
また、片面を先述の方法にて実施例2、実施例20の熱硬化性樹脂皮膜を設けて吸熱面とし、もう一方の面の化成皮膜上にエポキシ系樹脂100質量部に対して最大長径の平均値が17μmの鱗片状ニッケル粉末を30質量部含有する塗料を塗装焼付けすることにより皮膜厚1μmの導電性樹脂皮膜の導電面を設けた。吸熱面は優れた吸熱性を示し、導電面は、電気抵抗値4Ω以下と優れた導電性を示した。これらの結果を表5に示す。
【0062】
【表5】



【産業上の利用可能性】
【0063】
本発明の高機能樹脂被覆アルミニウム材は、良好な加工性、放熱性、及び表面潤滑性がある樹脂被覆アルミニウム材であるため、耐プレス加工性に優れ、かつ耐食性、導電性、反射性にも優れた材質であり、パソコン、エアコンの室内機や室外機のラジエター、冷蔵庫などの家電製品など、内部で熱を発生する電子部品、家電製品等の筐体や放熱板、反射板等の材料として好適であり、
反対面に光反射面または導電性及び放熱性を備えた樹脂被覆としたときはアース性、シールド性、帯電防止性を必要とするCD−ROMなどのドライブケース、パソコン関連機器、計測器などの電子機器部品用材料用の筐体材料としても好適な材料である。
【図面の簡単な説明】
【0064】
【図1】本発明の樹脂被覆アルミニウム材を模式的に示す断面図である。
【図2】本発明の樹脂被覆アルミニウム材を使用した放熱性を評価する装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【0065】
1 熱硬化性樹脂皮膜
2 化成皮膜
3 アルミニウム合金板
4 光源
5 熱硬化性樹脂被覆アルミニウム材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
アルミニウム板の化成皮膜上に、熱硬化性樹脂100質量部に対して平均粒径30μm以下のグラファイト粉末を1〜20質量部含有している、膜厚5μmを超え40μm以下の熱硬化性樹脂皮膜を最外層に設けてあることを特徴とする加工性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材。
【請求項2】
アルミニウム板の化成皮膜上に、熱硬化性樹脂100質量部に対して平均粒径30μm以下のグラファイト粉末を20〜100質量部含有している、膜厚5μm以下の熱硬化性樹脂皮膜を最外層に設けたことを特徴とする加工性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材。
【請求項3】
前記熱硬化性樹脂がポリエステル系樹脂とメラミン系樹脂からなる請求項1または2に記載の加工性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材。
【請求項4】
前記熱硬化性樹脂皮膜が、熱硬化性樹脂100質量部に対して、最大長径の平均値が0.5〜100μmのニッケル粉末を10〜100質量部配合した樹脂である請求項2に記載の導電性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材。
【請求項5】
片面が請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂皮膜層であり、他の面が、化成皮膜上に皮膜厚5μm以下で、四端子法により銀製のプローブ(直径5mm、先端2.5mmR)を、荷重100gで、ニッケル粉末含有導電性樹脂皮膜面に接触させた時の電気抵抗値が10Ω以下の導電性樹脂皮膜を設けたことを特徴とする導電性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム材。
【請求項6】
前記熱硬化性樹脂皮膜の表面粗さ(Ra)が、0.05〜5μmである請求項1〜5のいずれか1項に記載の放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材。
【請求項7】
片面が請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂皮膜層であり、他の面に白色顔料を含有する白色樹脂皮膜を設けたことを特徴とする反射性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム材。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂被覆アルミニウム板材を用いて製造した電子機器用または家電製品用放熱性に優れた筐体。
【請求項9】
請求項8に記載の筐体を用いた電子機器または家電製品。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2005−305993(P2005−305993A)
【公開日】平成17年11月4日(2005.11.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−186287(P2004−186287)
【出願日】平成16年6月24日(2004.6.24)
【出願人】(000107538)古河スカイ株式会社 (572)
【復代理人】
【識別番号】100094178
【弁理士】
【氏名又は名称】寺田 實
【Fターム(参考)】