耐食性、熱放射性、導電性に優れた表面処理鋼板および塗装鋼鈑
【課題】放熱と電磁波シールドが必要な電気・電子製品の筐体や放熱板に好適な、耐食性、熱放射性、導電性に優れた表面処理鋼板と塗装鋼板を提供する。
【解決手段】亜鉛系めっき鋼板からなる基材の少なくとも片面に、顔料を含有しないか、その含有量が５質量％以下の下層の化成処理皮膜層と、少なくともカーボンブラックを含む放熱顔料を１０〜２５質量％含有する上層の化成処理皮膜層の２層の化成処理皮膜層を形成する。この２層の化成処理皮膜層を基材の片面に形成し、反対側の面を塗装面とした塗装鋼板は、塗装面を外側に向けて、筐体や放熱板を製作するのに適する。
【解決手段】亜鉛系めっき鋼板からなる基材の少なくとも片面に、顔料を含有しないか、その含有量が５質量％以下の下層の化成処理皮膜層と、少なくともカーボンブラックを含む放熱顔料を１０〜２５質量％含有する上層の化成処理皮膜層の２層の化成処理皮膜層を形成する。この２層の化成処理皮膜層を基材の片面に形成し、反対側の面を塗装面とした塗装鋼板は、塗装面を外側に向けて、筐体や放熱板を製作するのに適する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部で熱および／または電磁波を生じる家電製品、パソコンといった電気・電子製品の筐体、ならびに放熱板に好適な表面処理鋼板および塗装鋼板に関する。本発明において、筐体とは、製品またはその内部部品を収容する箱状体を意味する。
【背景技術】
【０００２】
炭酸ガスによる地球温暖化を防止する観点から、産業用、生活関連用を問わず、あらゆる電気・電子機器類の省エネルギー化が進められている。例えば、エアコンでは、室内機や室外機のラジエーターの大型化や風量の増大等により省エネルギー化が図られている。
【０００３】
冷蔵庫やパソコン等でも、特に近年、冷蔵庫の大型化やパソコンの演算速度の向上により、圧縮機やＣＰＵ（中央処理装置）からの発熱量が増大する傾向にあり、内部で生じる熱を速やかに外部に放散させることが求められている。
【０００４】
冷蔵庫の場合、圧縮機で生じた熱の放散には放熱器が用いられ、エアコンのようなファンによる強制対流は行われない。放熱器は、従来は外部の空気と直接接し、圧縮機で生じた熱は放熱器から直接外部空気へ放散されていた。しかし、意匠性の観点から、現在では放熱器のほとんどが内部に格納された形式のものとなっており、内部で発生した熱は、圧縮機→放熱器→放熱板の順に伝わって放熱板から放散される。したがって、現在の冷蔵庫は、従来のものに比べ、放熱しにくい構造となっている。
【０００５】
放熱板からの熱の放散（すなわち、外部空気への伝熱）は、対流と放射による。このうち、対流の影響は小さい。これは、冷蔵庫が屋内で使用されること、また、通常は放熱板が取り付けられている裏面が壁に近接して使用されることから、空気の移動（流れ）が小さい自然対流伝熱となる。そのため、放熱板からの熱の放散では、放射による伝熱の寄与が大きい。したがって、放熱板の放熱性が優れていると、冷蔵庫全体としての熱交換効率が向上して消費電力が低減する。また、部品や冷蔵庫の寿命の延長にもつながる。
【０００６】
一方、パソコン（特に、デスクトップ型パソコン）の場合、近年の著しい演算速度の上昇によってＣＰＵからの発熱量は大幅に増大しており、その熱の放散を向上させることが大きな課題となっている。通常、熱の放散のためにファンが用いられているが、回転数をあげて風量を増大させると騒音が大きくなるという問題がある。この場合も、パソコンの筐体からの放射による伝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。
【０００７】
家電製品やパソコンを含む電気・電子製品の筐体や放熱板において要求される１５０℃程度以下での放熱性を向上させる技術として、下記特許文献１に、熱放射性に優れた表面処理材が開示されている。この表面処理材は基材の金属板の表面に１層以上の塗膜を備える塗装金属板であり、式(１)により算出される熱放射率αが６０％以上である。
【０００８】
【数１】
【０００９】
放熱板や電気・電子製品の筐体からの放射熱は波長８〜１０μｍにピークを有している。特許文献１に記載された表面処理材では、基材表面に形成された塗膜の最外層塗膜が、波長６μｍでの熱放射率が６０％以上の顔料と波長１２μｍでの熱放射率が６０％以上の顔料の両者を含有することにより、これらの顔料が熱放射特性を補完しあって、それぞれ単独で用いる場合に比べて高い熱放射性が得られる。例えば、波長６μｍで熱放射率が高いカーボンブラックと波長１２μｍで熱放射率が高いチタニアを、所定の量および／または質量比で外層塗膜に含有させると、内部で熱を生じる電気・電子製品の筐体や放熱板に好適であり、経済的にも有利であることがそこに記載されている。
【００１０】
下記特許文献２には、基材表面に外層塗膜と内層塗膜を備え、内層塗膜が上記(１)式により算出される熱放射率αが７０％以上の顔料を含有することにより内層塗膜の熱放射率αが７０％以上である表面処理材（好ましくは、金属板）が開示されている。
【００１１】
下記特許文献３には、着色可能な遠赤外線塗料組成物および遠赤外線ヒータが開示されている。この遠赤外線塗料組成物は、ケイ素アルコキシド、金属アルコキシド、それらの混合物、または部分縮合物等を含むビヒクル（展色剤）中に、遠赤外線放射顔料を所望により着色顔料および／または被覆層補強剤と一緒に含有する。遠赤外線放射顔料として、黒鉛、酸化物、ほう化物、炭化物、窒化物、フッ化物、ケイ素化合物、リン化合物、イオウ化合物または塩化物、並びにそれらの混合物および複合化合物が挙げられている。
【００１２】
このように、電気・電子製品の筐体や放熱板の放熱性の改善は、従来は主として基材表面の塗膜（塗料）の熱放射率を高めることにより行われてきた。
一方で、プラズマテレビ、パソコンなどデジタルＩＣを使用したＩＴ家電やＯＡ機器など電子機器類が精密化し、一般に普及するに伴って、発振回路やスイッチング回路などの内部部品から発生する電磁波の漏洩による人体への影響が懸念されるようになってきた。特に欧米では、電子機器からの電磁波漏洩を一定以下に抑えることが求められている。また、外部から侵入する電磁波によって電子機器が誤動作を起こすことが知られており、誤動作およびそれによる事故を防止する観点から、電子機器内部への電磁波の侵入を抑制することが求められている。
【００１３】
電磁波の漏洩あるいは侵入を抑制するため、電子機器および／またはその内部部品の筐体を金属製として電磁波をシールドすることが一般に知られている（以下、電子機器および／または内部部品の筐体を「電子機器筐体」と総称する）。そのためには、筐体が連続な導電体、典型的には金属であることが必要である。
【００１４】
しかし、実際の電子機器筐体は、金属板を成型加工して製造されることから、フランジなどの継目や接合部があるのが普通であり、その部分から電磁波の漏洩または侵入が生じやすい。そのため、このような継目にはガスケットとよばれる部材を用いて、電磁波シールド性が確保される。しかし、ガスケットの使用・不使用にかかわらず（好ましくはガスケットを使用しなくても）、このような接続部での導電性を向上させて電磁波シールド性を高めるために、金属板の表面の電気抵抗値（以下「表面抵抗値」と呼ぶ）を低くすることが必要である。
【００１５】
ところが、熱放射率の高い顔料を多量に含有させた熱放射率の高い塗膜は、導電性が低いので、その塗膜が厚くなれば、金属板の表面の熱放射率は高まって熱吸収性は向上するが、表面の導電性は低下し、表面抵抗値が増大する。
【００１６】
このような熱放射率と導電性を両立する手法として、特許文献４には、基材を熱放射性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板とし、その片面には２層以上の塗膜を形成し、他方の面は熱放射率αが４０％以上である塗装鋼板が提案されている。基材の外面側のみを塗装して２層以上の塗膜を形成し、その最外層以外の１層以上の塗膜に少なくとも１種の放熱顔料を含有させる。一方、裏面側は、下地の化成処理として施された無機皮膜層または無機有機複合皮膜層のままとする。その皮膜層には所望により導電顔料や放熱顔料（例えば、カーボンブラックとチタニアの一方または両方）を含有させてもよく、放熱顔料を含有させると熱放射率はさらに高まる。これらの顔料は耐食性を劣化させるおそれがあるので、合計で皮膜層中の１０質量％以下にとどめるのが好ましく、より好ましくは５質量％以下である。
【特許文献１】特開２００２−２２６７８３号公報
【特許文献２】特開２００２−２２８０８５号公報
【特許文献３】特開平１−２５９０７３号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ２００５／１０５４３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記特許文献４に記載された塗装鋼板は、放熱性に優れ、耐食性と導電性も良好であって、放熱性と電磁波シールド性が求められる電子機器筐体に使用することができる。しかし、裏面側の熱放射率をさらに高めるために放熱顔料の添加量を増大させたり、放熱顔料と一緒に導電顔料を添加すると、耐食性が損なわれる。そのため、特許文献４では、放熱顔料と導電顔料の合計量が１０質量％以下、好ましくは５質量％以下とされている。
【００１８】
耐食性に関して、特許文献４の実施例において採用されている塩水噴霧試験７２時間での発錆面積率による評価では、要求が高度化している塗装鋼板の耐食性の評価には必ずしも十分ではないことを本発明者らは確認した。
【００１９】
本発明は、耐食性を保持したまま放熱性と導電性を改善でき、内部で熱を生じ、かつ電磁波シールドが必要な電気・電子製品の筐体や放熱板に好適な表面処理鋼板および塗装鋼板を提供することを課題とする。
【００２０】
本発明において、「熱放射率」、「熱放射性」とは、いずれも特に断らない限り、材料の表面（めっき面、化成処理皮膜面、または塗装面）の「熱放射率」、「熱放射性」をいう。また、めっき鋼板、表面処理鋼板、または塗装鋼板全体としての、あるいは塗装鋼板を筐体に組み立てたときの、高温側から低温側への放熱効果の程度を「放熱性」という。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明者らは、化成処理を多層化して、最下層以外の上層の化成処理層にカーボンブラックやチタニアなどの放熱顔料を添加することにより、耐食性を著しく損なうことなく、熱放射性と導電性を改善できることを見出した。
【００２２】
本発明は、亜鉛系めっき鋼板からなる基材の少なくとも片面に２層以上の化成処理皮膜層を有し、この２層以上の化成処理皮膜層を有する基材の面が、該２層以上の化成処理皮膜層のみを有する時に７０％以上の熱放射率を示すことを特徴とする、表面処理鋼板である。
【００２３】
本発明の表面処理鋼板は、より具体的には、前記２層以上の化成処理皮膜層のうち、最下層の化成処理皮膜層は顔料を含有しないか、その含有量が５質量％以下であり、それより上層の少なくとも１層の化成処理皮膜層が少なくともカーボンブラックを含む放熱顔料を１０〜２５質量％含有する。
【００２４】
ここで、放熱顔料とは、波長６〜１２μｍにおける測定値から上記(１)式により算出される熱放射率αが７０％以上である顔料を意味する。
本発明の表面処理鋼板は好ましくは下記の通りである：
・前記２層以上の化成処理皮膜層の最下層の化成処理皮膜層の付着量が１０ｍｇ／ｍ2以上、２００ｍｇ／ｍ2以下であり、それより上層の少なくとも１層の化成処理皮膜層の付着量は合計で１００ｍｇ／ｍ2以上、５００ｍｇ／ｍ2以下である；
・最下層の化成処理皮膜層がそれより上層の化成処理皮膜層より低温で焼付けられたものである；
前記２層以上の化成処理皮膜層が、いずれもＳｉ化合物と水系有機樹脂とを造膜成分とする皮膜である。
【００２５】
別の側面からは、本発明は上記表面処理鋼板の少なくとも片面に塗装が施されたものであることを特徴とする、塗装鋼板である。好ましい塗装鋼板は、亜鉛系めっき鋼板からなる基材の片面が前記２層以上の化成処理皮膜層を有する化成処理面であり、該基材の他方の面に塗装が施されている。
【００２６】
本発明はさらに、上記塗装鋼板から製作された電気・電子製品用筐体および放熱板にも関する。好ましくは、これらの製品は、基材の片面が前記２層以上の化成処理皮膜層を有する化成処理面であり、他方の面に塗装が施されている塗装鋼板から、塗装が施された他方の面が外面を向くように製作される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、化成処理皮膜を多層化、好ましくは２層化することにより、耐食性を著しく損なわずに、化成処理皮膜層に多量の放熱顔料および場合により導電顔料を含有させることができる。その結果、化成処理皮膜だけで裏面側に必要な十分な放熱性および電磁波シールド性を付与することが可能となり、片面塗装の放熱性と電磁波シールド性に優れた塗装鋼板が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の表面処理鋼板は、亜鉛系めっき鋼板を基材とし、その少なくとも片面に２層以上の化成処理皮膜層を有する。そして、この２層以上の化成処理皮膜層を有する基材の面が、該２層以上の化成処理皮膜層のみで７０％以上の熱放射率を示す。
【００２９】
以下では、化成処理皮膜層が下層と上層の２層である場合を例にとって本発明を説明するが、化成処理皮膜層は３層又はそれ以上とすることもできる。その場合には、最下層が以下に説明する下層についての構成要件を、そして最下層以外の少なくとも１層の化成処理皮膜層が以下に説明する上層についての構成要件を、それぞれ満たせばよい。
【００３０】
基材の亜鉛系めっき鋼板とは、亜鉛めっき鋼板と亜鉛合金めっき鋼板とを包含する意味である。亜鉛合金めっきの例としては、これらに限られないが、亜鉛−鉄合金めっき、亜鉛−ニッケル合金めっき、亜鉛−アルミニウム合金めっきなどがある。亜鉛系めっき鋼板は電気めっき鋼板と溶融めっき鋼板のいずれであってもよい。本発明において基材として特に好ましい亜鉛系めっき鋼板は、熱放射性に優れている合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ガルバニール鋼板、ＧＡと略記）である。しかし、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧと略記）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩと略記）を含む他の亜鉛系めっき鋼板も基材として使用可能である。
【００３１】
基材の亜鉛系めっき鋼板のめっき付着量（片面あたり）は特に制限されないが、耐食性確保に十分な量とする。一般に、電気めっき鋼板の場合は３〜５０ｇ／ｍ2、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を含む溶融亜鉛めっき鋼板の場合は３０〜１００ｇ／ｍ2の付着量が好ましい。
【００３２】
基材の亜鉛系めっき鋼板の片面又は両面に、本発明にしたがって２層の化成処理皮膜層を形成する。下層の化成処理皮膜層は、顔料を全く含有しないか、その含有量が５質量％以下であり、上層の化成処理皮膜層には、少なくともカーボンブラックを含む放熱顔料を１０〜２５質量％の量で含有させる。
【００３３】
使用する放熱顔料は、波長６μｍでの熱放射率が７０％以上の顔料であるカーボンブラックを少なくとも含む。それに加えて、波長１２μｍでの熱放射率が７０％以上の顔料、例えば、チタニアを併用することが好ましい。こうすると、これらの顔料が熱放射特性を補完しあって、それぞれを単独で用いる場合に比べて高い熱放射性が得られる。このように２種以上の放熱顔料を使用する場合、放熱顔料の合計量に対するカーボンブラックの割合は５質量％以上とすることが好ましい。従って、上層の化成処理皮膜層は好ましくは少なくとも０.５質量％のカーボンブラックを含有する。
【００３４】
使用可能な他の放熱顔料の例を挙げると、黒鉛、酸化物、ほう化物、炭化物、窒化物、フッ化物、ケイ素化合物、リン化合物、イオウ化合物または塩化物、並びにそれらの混合物および複合化合物が挙げられる。
【００３５】
下層と上層の化成処理皮膜層に添加可能な放熱顔料以外の他の顔料としては、導電顔料、着色顔料、潤滑剤（ワックス等）、骨材（シリカ、樹脂ビーズ等）などがある。表面処理鋼板に電磁波シールド性を付与するため、化成処理皮膜層を低抵抗化したい場合には、導電顔料を少なくとも上層の化成処理皮膜層に添加してもよい。使用できる好ましい導電顔料としては、金属フィラーがある。ただし、本発明では、放熱顔料として使用するカーボンブラックが導電顔料としても機能しうる高い導電性を示すため、別に導電顔料を添加しなくても、可視処理皮膜層は十分な導電性を有する。放熱顔料以外の他の顔料を添加する場合、上層の化成処理皮膜層中の放熱顔料と合わせた顔料の合計量が５０質量％以下となるようにすることが好ましい。顔料の合計量がこれより多くなると耐食性が低下する。
【００３６】
下層の化成処理皮膜層が合計で５質量％以上の顔料を含有していると、表面処理鋼板の耐食性が低下する。一方、上層の化成処理皮膜層の放熱顔料の含有量が１０質量％未満では、表面処理鋼板の熱放射性が不十分となり、２５質量％を超えると、耐食性が著しく低下するとともに、塗料への分散性が困難となる。上層における放熱顔料の含有量は好ましくは１０〜２０質量％である。
【００３７】
化成処理皮膜層は、基材鋼板に耐食性の化成処理皮膜を形成することができる任意の化成処理液から形成することができる。従って、化成処理皮膜層はクロメート処理液から形成されるクロメート皮膜であってもよい。しかし、周知のように、人体や環境に有害な６価クロムを含有するクロメート処理液はその使用が規制されているので、６価クロムを含有しない化成処理液や、さらには３価クロムも含めて、クロムを全く含有しないノンクロム化成処理液を用いて、上層と下層の化成処理皮膜層を形成することが好ましい。
【００３８】
本発明において上層と下層の化成処理皮膜層を形成するのに特に好ましい化成処理液は、Ｓｉ化合物と水系樹脂とを造膜成分とする有機無機複合型の化成処理皮膜を形成することができる処理液である。
【００３９】
無機系造膜成分であるＳｉ化合物としては、アルカリシリケート（例えば、Ｌｉシリケート）、シランカップリング剤［例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−(２−アミノメチル)３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−(２−アミノメチル)３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−(３,４−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン］、テトラアルコキシシラン（アルキルシリケート）（例えば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン）、シリカ（例えば、液相シリカ、気相シリカ）などが挙げられる。シランカップリング剤やテトラアルコキシシランのような加水分解性Ｓｉ化合物は、その部分加水分解物の形態で使用することもできる。
【００４０】
有機造膜成分である水系有機樹脂は、水溶性樹脂とエマルジョン樹脂のいずれでもよい。例えば、水溶性フェノール樹脂、エマルジョン型のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが使用できる。
【００４１】
Ｓｉ含有無機系造膜成分に、水系有機樹脂を併用して、化成処理皮膜を無機有機複合皮膜とすることで、皮膜の防錆機能を一層向上させることができる。ただし、水系有機樹脂を多めに配合すると、耐食性や指紋模様の残りにくさ（耐指紋性）は向上するが、導電性には好ましくないので、水系有機樹脂の配合比（固形分での量）は全皮膜量に対して５０質量％以下とするのが好ましい。
【００４２】
化成処理皮膜層は、常法に従って、化成処理液の塗布と乾燥（通常は加熱による焼き付け）により形成される。
使用する化成処理液は、上記の有機および無機造膜成分に加えて、必要に応じて添加成分を含有する。すなわち、上層の化成処理皮膜層を形成するための化成処理液には、少なくともカーボンブラックを含有する放熱顔料を、処理液中の固形分に対して１０〜２５質量％となる量で添加し、さらに導電顔料その他の顔料を添加してもよい。下層の化成処理皮膜層を形成するための化成処理液にも、５質量％以下であれば、放熱顔料や導電顔料などを添加することができる。
【００４３】
下層と上層の化成処理皮膜層は、放熱顔料の含有量が異なるが、その他の点では同組成の化成処理液から形成してもよく、あるいは顔料の添加量以外に、造膜成分の種類や含有量を互いに変化させた化成処理液から形成してもよい。いずれの化成処理液にも、上記以外の添加成分、例えば、Ｓｉ以外の無機造膜成分（例、Ｖ、Ｔｉ，Ｚｒ、Ｐの化合物）、加水分解触媒（酸）などを少量添加することができる。
【００４４】
化成処理液の基材の亜鉛系めっき鋼板への塗布は、ロール塗布、浸漬、噴霧などの慣用手段で実施できる。下層形成用の化成処理液を塗布し、皮膜を焼き付けた後、上層形成用の化成処理液を塗布し、皮膜を焼き付けることが好ましい。下層の化成処理皮膜層の焼き付けは、焼き付けによる皮膜の硬化が不完全であっても、その後の上層皮膜の焼き付け時に完全に硬化する。従って、下層の化成処理皮膜層の焼き付けは、上層の化成処理皮膜層の焼き付けより低温で行なうことができ、その方が、上層の化成処理皮膜層の密着性が向上するので、かえって好ましい。密着性が向上する理由は下層の化成処理と上層の化成処理界面が上層化成処理焼き付け時に相互作用するためであると考えられる。また、化成処理皮膜にこのような密着性のよい界面が形成されることで、化成処理表面からの腐食因子の侵入を従来の一層の化成処理皮膜よりも抑制可能と考える。もちろん、エネルギーコストの面でも有利である。化成処理皮膜層の焼き付け温度は、下層が５０〜１２０℃、上層が６０〜２５０℃の範囲である。
【００４５】
当業者には周知のように、使用した化成処理液が本質的に反応型のものである場合には、塗布後に通常は水洗を行ってから焼き付けをする。一方、化成処理液が塗布型である場合には、水洗せずに、焼き付けを行う。
【００４６】
下層の化成処理皮膜層の付着量は１０ｍｇ／ｍ2以上、２００ｍｇ／ｍ2以下であることが好ましく、より好ましくは３０ｍｇ／ｍ2以上、１５０ｍｇ／ｍ2以下である。下層の化成処理皮膜層の付着量が１０ｍｇ／ｍ2未満では、十分な耐食性が得られない。また、この付着量が２００ｍｇ／ｍ2を超えると、塗装性およびコストの観点から不利となる。
【００４７】
一方、上層の化成処理皮膜層の付着量（３層以上の化成処理皮膜層の場合は、最下層以外の化成処理皮膜層の付着量の合計量）は１００ｍｇ／ｍ2以上、５００ｍｇ／ｍ2以下であることが好ましく、上限はさらに好ましくは３００ｍｇ／ｍ2である。上層の化成処理皮膜層の付着量が１００ｍｇ／ｍ2未満であると、顔料を加えても十分な熱放射性効果が得られない上、十分な耐食性も得られない。一方、この付着量が５００ｍｇ／ｍ2を超えると、導電性が低下し、コストの観点からも不利である。
【００４８】
上述した上層と下層の２層の化成処理皮膜層は、基材の亜鉛系めっき鋼板の両面に形成してもよいが、片面に形成するだけで、本発明の目的を達成することができる。その場合、基材の反対側の面に塗装を施して、塗装鋼板とすることができる。この塗装鋼板は、塗装面を外面側に向け、２層の化成処理皮膜層を有する面は、無塗装のまま製品の内面（裏面）に向けられる。上記の２層の化成処理皮膜層は、耐食性に優れているので、無塗装でも基材の亜鉛系めっき鋼板を腐食から保護することができる。また、片面塗装とすることで、塗装鋼板の導電性が高まり、電磁波シールド機能を発揮できる。
【００４９】
基材の反対側の面は、塗装の前に、下地処理として化成処理が施されるのが普通である。この塗装下地の化成処理は、例えば、上述した下層の化成処理皮膜層の形成と同様の処理液から形成してもよい。その代わりに、あるいはそれに加えて、塗装下地として慣用の化成処理であるリン酸亜鉛処理を実施してもよい。
【００５０】
塗装は鋼板の塗装に慣用されている各種の塗料を用い、常法に従って行なうことができる。ベース樹脂は、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂および、これら樹脂の混合系などから選ぶことができる。
【００５１】
塗装は、下塗りと上塗りの２層の塗膜層を形成することにより行なうのが普通であるが、１層の塗膜層、あるいは３層以上の塗膜層とすることもできる。各塗膜層の膜厚は従来の塗装鋼板と同様でよい。
【００５２】
本発明の塗装鋼板は、上述した、片面が本発明に従って２層の化成処理皮膜層、反対側の面が塗装面であるものに限られない。例えば、基材の亜鉛系めっき鋼板の両面に、上述した２層の化成処理皮膜層を形成し、その両面又は片面に塗装を施してもよい。あるいは、基材の片面に上記２層の化成処理皮膜層を形成し、反対側の面は適宜の塗装下地処理を施した後、両面に塗装を施すこともできる。
【００５３】
片面に上記の２層の化成処理皮膜層を形成し、反対側の面に塗装を施した本発明の塗装鋼板は、耐食性、放熱性、導電性の全ての面に優れているので、放熱性と電磁波シールド性が要求されるパソコンその他の電気・電子機器の筐体の製作に適している。また、冷蔵庫などの放熱板の製造にも使用できる。いずれの場合も、塗装面が外側になるように製品が製造される。
【実施例１】
【００５４】
基材の亜鉛系めっき鋼板として、表１に示す合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）の３種類を使用した。鋼板はいずれも２５０×３００ｍｍのサイズであった。
【００５５】
各基材めっき鋼板の両面に、常法に従ってアルカリ脱脂及び水洗を行った後、表２からそれぞれ選んだ薬液（市販の化成処理液又はプライマー塗料に、場合により放熱顔料としてカーボンブラックを添加し、均一に分散させることにより調製、カーボンブラックの添加量は液中の全固形分に対する質量％）を、表３に記載の組み合わせの薬液および付着量（単位：ｇ／ｍ2）でバーコーターを用いて塗布し、各処理液の塗布後に水洗せずに焼き付けを行なって、下層と上層の化成処理皮膜層を形成した。
【００５６】
化成処理液はいずれもＳｉ含有化合物と水系有機樹脂を主な造膜成分とする有機無機複合処理型のものであった。なお、表２の薬液名のうち、ＥＣ２３３０は日本ペイント株式会社（Ｓｉ以外にＶ，Ｚｒ等を含有）、Ｅ３００ＳＷは日本パーカライジング株式会社（Ｓｉ以外にＰ，Ｔｉ等を含有）のそれぞれ製品である。
【００５７】
焼き付け温度は、下層の皮膜層は８０℃、上層の皮膜層は２２０℃であった。加熱時間は下層が７.５秒間、上層が４５秒間であった。一部の例では下層の形成を省略して、皮膜層を１層とした。こうして、基材の両面に同じ皮膜構成の化成処理皮膜層を形成した表面処理鋼板を得た。
【００５８】
各表面処理鋼板について、下記の要領で耐食性、熱放射率および導電性を調査した。それらの結果も表３に一緒に示す。
(１)耐食性試験
塗装鋼板の各サンプルから７０ｍｍ×１５０ｍｍのサイズの試験片をシャーリングにより切り出し、切断端面にシールをした後、ＪＩＳに指定された条件で１２０時間の塩水噴霧試験に供した。その後、シールをした端面部分を除く平面部分の腐食状況（錆の種類、腐食面積）を測定した。評価基準は下記の通りであり、○を合格とする：
○：腐食面積率２０％未満、
△：腐食面積率２０％以上、５０％未満
×：腐食面積率５０％以上。
【００５９】
（２）熱放射率測定
BIORAD社製の赤外吸収スペクトル測定装置を使用して、２.５μｍから２５μｍの波長領域の分光反射スペクトル（Ｒ（λ））を測定した。測定された分光反射スペクトル（Ｒ(λ)）を前記の（１）式に代入し、積分の下限を２.５として、熱放射率を求めた。評価基準は下記の通りであり、○、◎を合格とする。
【００６０】
◎：熱放射率８０％以上、
○：熱放射率７０％以上、８０％未満、
△：熱放射率３０％以上、７０％未満、
×：熱放射率３０％未満。
【００６１】
(３)表面抵抗値の測定
図１に示す装置を用いて表面抵抗値を測定した。金属メッシュを絶縁材に巻きつけたガスケット１３（フォーム化成製ＥＧＵ−０５０５）を介して、その上下にサンプル１４Ａ、１４Ｂ（それぞれ１００ｍｍ角）をガスケット１３、１３に対して処理面が接触するように設置した。外部からの荷重はかけなかった。各サンプル１４Ａ、１４Ｂの端面にリード線１１をハンダ着け１５により接続して、１００ｍＡの電流を通電した時の電圧を測定して、表面抵抗値を算出した。評価基準は下記の通りであり、○を合格とする。
【００６２】
○：表面抵抗値５Ω未満、
△：表面抵抗値５Ω以上、１０Ω未満、
×：表面抵抗値１０Ω以上。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
【表３】
【００６６】
【表４】
【００６７】
表３、４からわかるように、放熱顔料を含有しない下層と、適量の放熱顔料を含有する上層の２層の有機無機複合型の化成処理皮膜層を有する実施例の表面処理鋼板は、耐食性が良好であり、熱放射率と導電性の結果も良好であった。すなわち、上層の化成処理皮膜層に放熱顔料を従来より多量に含有させることにより、耐食性を損なわずに、放熱性と導電性を改善することができた。
【００６８】
これに対し、下層の化成処理皮膜層を省略して、放熱顔料を含有する化成処理皮膜層のみを形成したＮｏ.２０〜２８の表面処理鋼板では、付着量に関係なく、耐食性が低くなった。また、下層の化成処理皮膜層に比較的多量の放熱顔料を含有させ、上層の化成処理皮膜層は放熱顔料を含有しなかったＮｏ.２９〜３４の表面処理鋼板では、耐食性がさらに悪化した。
【００６９】
Ｎｏ.３５〜４０は上層の化成処理皮膜層が放熱顔料を含有せず、下層をいろいろ変化させた例であるが、少なくとも一つの特性が低下した。上層の化成処理皮膜層を樹脂皮膜層に変更したＮｏ.４１〜４８では、導電性が著しく悪く、他の特性も場合により低下した。
【００７０】
別の観点から見ると、化成処理層を１層のみ（例えばＮｏ.２６）とするよりも、２層（例えばＮｏ.１０）にする方が、同等の耐食性を確保するのに総付着量を少なくできることがわかる。つまり、化成処理が１層のみであるＮｏ.２６では、その付着量が６００ｍｇ／ｍ２と多いにもかかわらず、耐食性の評価が△である。これに対し、それよりも総付着量が少ないＮｏ.１０の本発明の実施例（下層の付着量が７５ｍｇ／ｍ２、上層の付着量が３００ｍｇ／ｍ２で合計３７５ｍｇ／ｍ２）では、より薄膜であるにもかかわらず耐食性の評価が○である。これは、化成処理層を２層にすることで下層の化成処理層と上層の化成処理層の間に界面が形成され、それによって化成処理表面からの腐食因子の侵入を従来の１層の化成処理皮膜よりも抑制できるためと考えられる。
【実施例２】
【００７１】
基材の亜鉛系めっき鋼板として、表５に示す合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）１種類を使用した。鋼板はいずれも２５０×３００ｍｍのサイズであった。
ＧＡ基材めっき鋼板の両面に、常法に従ってアルカリ脱脂及び水洗を行った後、表６からそれぞれ選んだ薬液（市販の同じ化成処理液に、場合により放熱顔料としてカーボンブラックおよび／またはチタニアを添加し、均一に分散させることにより調製、カーボンブラックとチタニアの添加量は液中の全固形分に対する質量％）を、表７に記載の組み合わせの薬液および付着量（単位：ｇ／ｍ2）でバーコーターを用いて塗布し、各処理液の塗布後に水洗せずに焼き付けを行なって、下層と上層の化成処理皮膜層を形成した。化成処理液はいずれもＳｉ含有化合物と水系有機樹脂を造膜成分とする有機無機複合処理型のものであった。
【００７２】
焼き付け温度は、下層の皮膜層は８０℃、上層の皮膜層は２２０℃であった。加熱時間は下層が７.５秒間、上層が４５秒間であった。こうして、基材の両面に同じ皮膜構成の化成処理皮膜層を形成した表面処理鋼板を得た。
【００７３】
各表面処理鋼板について、実施例１に記載したのと同じ要領および評価基準で耐食性、熱放射率および導電性を調査した。それらの結果も表７に一緒に示す。
【００７４】
【表５】
【００７５】
【表６】
【００７６】
【表７】
【００７７】
本実施例では、上層と下層の化成処理皮膜は、放熱顔料の種類と添加量が異なることを除けば同じものであった。表７からわかるように、本発明に従って放熱顔料を含有しない下層と、適量の放熱顔料を含有する上層の２層の有機無機複合型の化成処理皮膜層を有する実施例の表面処理鋼板は、耐食性が良好であり、熱放射率と導電性の結果も良好であった。これに対し、下層にも放熱顔料を５質量％より多量に含有させた比較例の表面処理鋼板では、上層の放熱顔料の含有量に関係なく、耐食性が低くなった。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施例で使用した表面抵抗測定装置の概要を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部で熱および／または電磁波を生じる家電製品、パソコンといった電気・電子製品の筐体、ならびに放熱板に好適な表面処理鋼板および塗装鋼板に関する。本発明において、筐体とは、製品またはその内部部品を収容する箱状体を意味する。
【背景技術】
【０００２】
炭酸ガスによる地球温暖化を防止する観点から、産業用、生活関連用を問わず、あらゆる電気・電子機器類の省エネルギー化が進められている。例えば、エアコンでは、室内機や室外機のラジエーターの大型化や風量の増大等により省エネルギー化が図られている。
【０００３】
冷蔵庫やパソコン等でも、特に近年、冷蔵庫の大型化やパソコンの演算速度の向上により、圧縮機やＣＰＵ（中央処理装置）からの発熱量が増大する傾向にあり、内部で生じる熱を速やかに外部に放散させることが求められている。
【０００４】
冷蔵庫の場合、圧縮機で生じた熱の放散には放熱器が用いられ、エアコンのようなファンによる強制対流は行われない。放熱器は、従来は外部の空気と直接接し、圧縮機で生じた熱は放熱器から直接外部空気へ放散されていた。しかし、意匠性の観点から、現在では放熱器のほとんどが内部に格納された形式のものとなっており、内部で発生した熱は、圧縮機→放熱器→放熱板の順に伝わって放熱板から放散される。したがって、現在の冷蔵庫は、従来のものに比べ、放熱しにくい構造となっている。
【０００５】
放熱板からの熱の放散（すなわち、外部空気への伝熱）は、対流と放射による。このうち、対流の影響は小さい。これは、冷蔵庫が屋内で使用されること、また、通常は放熱板が取り付けられている裏面が壁に近接して使用されることから、空気の移動（流れ）が小さい自然対流伝熱となる。そのため、放熱板からの熱の放散では、放射による伝熱の寄与が大きい。したがって、放熱板の放熱性が優れていると、冷蔵庫全体としての熱交換効率が向上して消費電力が低減する。また、部品や冷蔵庫の寿命の延長にもつながる。
【０００６】
一方、パソコン（特に、デスクトップ型パソコン）の場合、近年の著しい演算速度の上昇によってＣＰＵからの発熱量は大幅に増大しており、その熱の放散を向上させることが大きな課題となっている。通常、熱の放散のためにファンが用いられているが、回転数をあげて風量を増大させると騒音が大きくなるという問題がある。この場合も、パソコンの筐体からの放射による伝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。
【０００７】
家電製品やパソコンを含む電気・電子製品の筐体や放熱板において要求される１５０℃程度以下での放熱性を向上させる技術として、下記特許文献１に、熱放射性に優れた表面処理材が開示されている。この表面処理材は基材の金属板の表面に１層以上の塗膜を備える塗装金属板であり、式(１)により算出される熱放射率αが６０％以上である。
【０００８】
【数１】
【０００９】
放熱板や電気・電子製品の筐体からの放射熱は波長８〜１０μｍにピークを有している。特許文献１に記載された表面処理材では、基材表面に形成された塗膜の最外層塗膜が、波長６μｍでの熱放射率が６０％以上の顔料と波長１２μｍでの熱放射率が６０％以上の顔料の両者を含有することにより、これらの顔料が熱放射特性を補完しあって、それぞれ単独で用いる場合に比べて高い熱放射性が得られる。例えば、波長６μｍで熱放射率が高いカーボンブラックと波長１２μｍで熱放射率が高いチタニアを、所定の量および／または質量比で外層塗膜に含有させると、内部で熱を生じる電気・電子製品の筐体や放熱板に好適であり、経済的にも有利であることがそこに記載されている。
【００１０】
下記特許文献２には、基材表面に外層塗膜と内層塗膜を備え、内層塗膜が上記(１)式により算出される熱放射率αが７０％以上の顔料を含有することにより内層塗膜の熱放射率αが７０％以上である表面処理材（好ましくは、金属板）が開示されている。
【００１１】
下記特許文献３には、着色可能な遠赤外線塗料組成物および遠赤外線ヒータが開示されている。この遠赤外線塗料組成物は、ケイ素アルコキシド、金属アルコキシド、それらの混合物、または部分縮合物等を含むビヒクル（展色剤）中に、遠赤外線放射顔料を所望により着色顔料および／または被覆層補強剤と一緒に含有する。遠赤外線放射顔料として、黒鉛、酸化物、ほう化物、炭化物、窒化物、フッ化物、ケイ素化合物、リン化合物、イオウ化合物または塩化物、並びにそれらの混合物および複合化合物が挙げられている。
【００１２】
このように、電気・電子製品の筐体や放熱板の放熱性の改善は、従来は主として基材表面の塗膜（塗料）の熱放射率を高めることにより行われてきた。
一方で、プラズマテレビ、パソコンなどデジタルＩＣを使用したＩＴ家電やＯＡ機器など電子機器類が精密化し、一般に普及するに伴って、発振回路やスイッチング回路などの内部部品から発生する電磁波の漏洩による人体への影響が懸念されるようになってきた。特に欧米では、電子機器からの電磁波漏洩を一定以下に抑えることが求められている。また、外部から侵入する電磁波によって電子機器が誤動作を起こすことが知られており、誤動作およびそれによる事故を防止する観点から、電子機器内部への電磁波の侵入を抑制することが求められている。
【００１３】
電磁波の漏洩あるいは侵入を抑制するため、電子機器および／またはその内部部品の筐体を金属製として電磁波をシールドすることが一般に知られている（以下、電子機器および／または内部部品の筐体を「電子機器筐体」と総称する）。そのためには、筐体が連続な導電体、典型的には金属であることが必要である。
【００１４】
しかし、実際の電子機器筐体は、金属板を成型加工して製造されることから、フランジなどの継目や接合部があるのが普通であり、その部分から電磁波の漏洩または侵入が生じやすい。そのため、このような継目にはガスケットとよばれる部材を用いて、電磁波シールド性が確保される。しかし、ガスケットの使用・不使用にかかわらず（好ましくはガスケットを使用しなくても）、このような接続部での導電性を向上させて電磁波シールド性を高めるために、金属板の表面の電気抵抗値（以下「表面抵抗値」と呼ぶ）を低くすることが必要である。
【００１５】
ところが、熱放射率の高い顔料を多量に含有させた熱放射率の高い塗膜は、導電性が低いので、その塗膜が厚くなれば、金属板の表面の熱放射率は高まって熱吸収性は向上するが、表面の導電性は低下し、表面抵抗値が増大する。
【００１６】
このような熱放射率と導電性を両立する手法として、特許文献４には、基材を熱放射性の良好な合金化溶融亜鉛めっき鋼板とし、その片面には２層以上の塗膜を形成し、他方の面は熱放射率αが４０％以上である塗装鋼板が提案されている。基材の外面側のみを塗装して２層以上の塗膜を形成し、その最外層以外の１層以上の塗膜に少なくとも１種の放熱顔料を含有させる。一方、裏面側は、下地の化成処理として施された無機皮膜層または無機有機複合皮膜層のままとする。その皮膜層には所望により導電顔料や放熱顔料（例えば、カーボンブラックとチタニアの一方または両方）を含有させてもよく、放熱顔料を含有させると熱放射率はさらに高まる。これらの顔料は耐食性を劣化させるおそれがあるので、合計で皮膜層中の１０質量％以下にとどめるのが好ましく、より好ましくは５質量％以下である。
【特許文献１】特開２００２−２２６７８３号公報
【特許文献２】特開２００２−２２８０８５号公報
【特許文献３】特開平１−２５９０７３号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ２００５／１０５４３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記特許文献４に記載された塗装鋼板は、放熱性に優れ、耐食性と導電性も良好であって、放熱性と電磁波シールド性が求められる電子機器筐体に使用することができる。しかし、裏面側の熱放射率をさらに高めるために放熱顔料の添加量を増大させたり、放熱顔料と一緒に導電顔料を添加すると、耐食性が損なわれる。そのため、特許文献４では、放熱顔料と導電顔料の合計量が１０質量％以下、好ましくは５質量％以下とされている。
【００１８】
耐食性に関して、特許文献４の実施例において採用されている塩水噴霧試験７２時間での発錆面積率による評価では、要求が高度化している塗装鋼板の耐食性の評価には必ずしも十分ではないことを本発明者らは確認した。
【００１９】
本発明は、耐食性を保持したまま放熱性と導電性を改善でき、内部で熱を生じ、かつ電磁波シールドが必要な電気・電子製品の筐体や放熱板に好適な表面処理鋼板および塗装鋼板を提供することを課題とする。
【００２０】
本発明において、「熱放射率」、「熱放射性」とは、いずれも特に断らない限り、材料の表面（めっき面、化成処理皮膜面、または塗装面）の「熱放射率」、「熱放射性」をいう。また、めっき鋼板、表面処理鋼板、または塗装鋼板全体としての、あるいは塗装鋼板を筐体に組み立てたときの、高温側から低温側への放熱効果の程度を「放熱性」という。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明者らは、化成処理を多層化して、最下層以外の上層の化成処理層にカーボンブラックやチタニアなどの放熱顔料を添加することにより、耐食性を著しく損なうことなく、熱放射性と導電性を改善できることを見出した。
【００２２】
本発明は、亜鉛系めっき鋼板からなる基材の少なくとも片面に２層以上の化成処理皮膜層を有し、この２層以上の化成処理皮膜層を有する基材の面が、該２層以上の化成処理皮膜層のみを有する時に７０％以上の熱放射率を示すことを特徴とする、表面処理鋼板である。
【００２３】
本発明の表面処理鋼板は、より具体的には、前記２層以上の化成処理皮膜層のうち、最下層の化成処理皮膜層は顔料を含有しないか、その含有量が５質量％以下であり、それより上層の少なくとも１層の化成処理皮膜層が少なくともカーボンブラックを含む放熱顔料を１０〜２５質量％含有する。
【００２４】
ここで、放熱顔料とは、波長６〜１２μｍにおける測定値から上記(１)式により算出される熱放射率αが７０％以上である顔料を意味する。
本発明の表面処理鋼板は好ましくは下記の通りである：
・前記２層以上の化成処理皮膜層の最下層の化成処理皮膜層の付着量が１０ｍｇ／ｍ2以上、２００ｍｇ／ｍ2以下であり、それより上層の少なくとも１層の化成処理皮膜層の付着量は合計で１００ｍｇ／ｍ2以上、５００ｍｇ／ｍ2以下である；
・最下層の化成処理皮膜層がそれより上層の化成処理皮膜層より低温で焼付けられたものである；
前記２層以上の化成処理皮膜層が、いずれもＳｉ化合物と水系有機樹脂とを造膜成分とする皮膜である。
【００２５】
別の側面からは、本発明は上記表面処理鋼板の少なくとも片面に塗装が施されたものであることを特徴とする、塗装鋼板である。好ましい塗装鋼板は、亜鉛系めっき鋼板からなる基材の片面が前記２層以上の化成処理皮膜層を有する化成処理面であり、該基材の他方の面に塗装が施されている。
【００２６】
本発明はさらに、上記塗装鋼板から製作された電気・電子製品用筐体および放熱板にも関する。好ましくは、これらの製品は、基材の片面が前記２層以上の化成処理皮膜層を有する化成処理面であり、他方の面に塗装が施されている塗装鋼板から、塗装が施された他方の面が外面を向くように製作される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、化成処理皮膜を多層化、好ましくは２層化することにより、耐食性を著しく損なわずに、化成処理皮膜層に多量の放熱顔料および場合により導電顔料を含有させることができる。その結果、化成処理皮膜だけで裏面側に必要な十分な放熱性および電磁波シールド性を付与することが可能となり、片面塗装の放熱性と電磁波シールド性に優れた塗装鋼板が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の表面処理鋼板は、亜鉛系めっき鋼板を基材とし、その少なくとも片面に２層以上の化成処理皮膜層を有する。そして、この２層以上の化成処理皮膜層を有する基材の面が、該２層以上の化成処理皮膜層のみで７０％以上の熱放射率を示す。
【００２９】
以下では、化成処理皮膜層が下層と上層の２層である場合を例にとって本発明を説明するが、化成処理皮膜層は３層又はそれ以上とすることもできる。その場合には、最下層が以下に説明する下層についての構成要件を、そして最下層以外の少なくとも１層の化成処理皮膜層が以下に説明する上層についての構成要件を、それぞれ満たせばよい。
【００３０】
基材の亜鉛系めっき鋼板とは、亜鉛めっき鋼板と亜鉛合金めっき鋼板とを包含する意味である。亜鉛合金めっきの例としては、これらに限られないが、亜鉛−鉄合金めっき、亜鉛−ニッケル合金めっき、亜鉛−アルミニウム合金めっきなどがある。亜鉛系めっき鋼板は電気めっき鋼板と溶融めっき鋼板のいずれであってもよい。本発明において基材として特に好ましい亜鉛系めっき鋼板は、熱放射性に優れている合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ガルバニール鋼板、ＧＡと略記）である。しかし、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧと略記）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩと略記）を含む他の亜鉛系めっき鋼板も基材として使用可能である。
【００３１】
基材の亜鉛系めっき鋼板のめっき付着量（片面あたり）は特に制限されないが、耐食性確保に十分な量とする。一般に、電気めっき鋼板の場合は３〜５０ｇ／ｍ2、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を含む溶融亜鉛めっき鋼板の場合は３０〜１００ｇ／ｍ2の付着量が好ましい。
【００３２】
基材の亜鉛系めっき鋼板の片面又は両面に、本発明にしたがって２層の化成処理皮膜層を形成する。下層の化成処理皮膜層は、顔料を全く含有しないか、その含有量が５質量％以下であり、上層の化成処理皮膜層には、少なくともカーボンブラックを含む放熱顔料を１０〜２５質量％の量で含有させる。
【００３３】
使用する放熱顔料は、波長６μｍでの熱放射率が７０％以上の顔料であるカーボンブラックを少なくとも含む。それに加えて、波長１２μｍでの熱放射率が７０％以上の顔料、例えば、チタニアを併用することが好ましい。こうすると、これらの顔料が熱放射特性を補完しあって、それぞれを単独で用いる場合に比べて高い熱放射性が得られる。このように２種以上の放熱顔料を使用する場合、放熱顔料の合計量に対するカーボンブラックの割合は５質量％以上とすることが好ましい。従って、上層の化成処理皮膜層は好ましくは少なくとも０.５質量％のカーボンブラックを含有する。
【００３４】
使用可能な他の放熱顔料の例を挙げると、黒鉛、酸化物、ほう化物、炭化物、窒化物、フッ化物、ケイ素化合物、リン化合物、イオウ化合物または塩化物、並びにそれらの混合物および複合化合物が挙げられる。
【００３５】
下層と上層の化成処理皮膜層に添加可能な放熱顔料以外の他の顔料としては、導電顔料、着色顔料、潤滑剤（ワックス等）、骨材（シリカ、樹脂ビーズ等）などがある。表面処理鋼板に電磁波シールド性を付与するため、化成処理皮膜層を低抵抗化したい場合には、導電顔料を少なくとも上層の化成処理皮膜層に添加してもよい。使用できる好ましい導電顔料としては、金属フィラーがある。ただし、本発明では、放熱顔料として使用するカーボンブラックが導電顔料としても機能しうる高い導電性を示すため、別に導電顔料を添加しなくても、可視処理皮膜層は十分な導電性を有する。放熱顔料以外の他の顔料を添加する場合、上層の化成処理皮膜層中の放熱顔料と合わせた顔料の合計量が５０質量％以下となるようにすることが好ましい。顔料の合計量がこれより多くなると耐食性が低下する。
【００３６】
下層の化成処理皮膜層が合計で５質量％以上の顔料を含有していると、表面処理鋼板の耐食性が低下する。一方、上層の化成処理皮膜層の放熱顔料の含有量が１０質量％未満では、表面処理鋼板の熱放射性が不十分となり、２５質量％を超えると、耐食性が著しく低下するとともに、塗料への分散性が困難となる。上層における放熱顔料の含有量は好ましくは１０〜２０質量％である。
【００３７】
化成処理皮膜層は、基材鋼板に耐食性の化成処理皮膜を形成することができる任意の化成処理液から形成することができる。従って、化成処理皮膜層はクロメート処理液から形成されるクロメート皮膜であってもよい。しかし、周知のように、人体や環境に有害な６価クロムを含有するクロメート処理液はその使用が規制されているので、６価クロムを含有しない化成処理液や、さらには３価クロムも含めて、クロムを全く含有しないノンクロム化成処理液を用いて、上層と下層の化成処理皮膜層を形成することが好ましい。
【００３８】
本発明において上層と下層の化成処理皮膜層を形成するのに特に好ましい化成処理液は、Ｓｉ化合物と水系樹脂とを造膜成分とする有機無機複合型の化成処理皮膜を形成することができる処理液である。
【００３９】
無機系造膜成分であるＳｉ化合物としては、アルカリシリケート（例えば、Ｌｉシリケート）、シランカップリング剤［例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−(２−アミノメチル)３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−(２−アミノメチル)３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−(３,４−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン］、テトラアルコキシシラン（アルキルシリケート）（例えば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン）、シリカ（例えば、液相シリカ、気相シリカ）などが挙げられる。シランカップリング剤やテトラアルコキシシランのような加水分解性Ｓｉ化合物は、その部分加水分解物の形態で使用することもできる。
【００４０】
有機造膜成分である水系有機樹脂は、水溶性樹脂とエマルジョン樹脂のいずれでもよい。例えば、水溶性フェノール樹脂、エマルジョン型のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが使用できる。
【００４１】
Ｓｉ含有無機系造膜成分に、水系有機樹脂を併用して、化成処理皮膜を無機有機複合皮膜とすることで、皮膜の防錆機能を一層向上させることができる。ただし、水系有機樹脂を多めに配合すると、耐食性や指紋模様の残りにくさ（耐指紋性）は向上するが、導電性には好ましくないので、水系有機樹脂の配合比（固形分での量）は全皮膜量に対して５０質量％以下とするのが好ましい。
【００４２】
化成処理皮膜層は、常法に従って、化成処理液の塗布と乾燥（通常は加熱による焼き付け）により形成される。
使用する化成処理液は、上記の有機および無機造膜成分に加えて、必要に応じて添加成分を含有する。すなわち、上層の化成処理皮膜層を形成するための化成処理液には、少なくともカーボンブラックを含有する放熱顔料を、処理液中の固形分に対して１０〜２５質量％となる量で添加し、さらに導電顔料その他の顔料を添加してもよい。下層の化成処理皮膜層を形成するための化成処理液にも、５質量％以下であれば、放熱顔料や導電顔料などを添加することができる。
【００４３】
下層と上層の化成処理皮膜層は、放熱顔料の含有量が異なるが、その他の点では同組成の化成処理液から形成してもよく、あるいは顔料の添加量以外に、造膜成分の種類や含有量を互いに変化させた化成処理液から形成してもよい。いずれの化成処理液にも、上記以外の添加成分、例えば、Ｓｉ以外の無機造膜成分（例、Ｖ、Ｔｉ，Ｚｒ、Ｐの化合物）、加水分解触媒（酸）などを少量添加することができる。
【００４４】
化成処理液の基材の亜鉛系めっき鋼板への塗布は、ロール塗布、浸漬、噴霧などの慣用手段で実施できる。下層形成用の化成処理液を塗布し、皮膜を焼き付けた後、上層形成用の化成処理液を塗布し、皮膜を焼き付けることが好ましい。下層の化成処理皮膜層の焼き付けは、焼き付けによる皮膜の硬化が不完全であっても、その後の上層皮膜の焼き付け時に完全に硬化する。従って、下層の化成処理皮膜層の焼き付けは、上層の化成処理皮膜層の焼き付けより低温で行なうことができ、その方が、上層の化成処理皮膜層の密着性が向上するので、かえって好ましい。密着性が向上する理由は下層の化成処理と上層の化成処理界面が上層化成処理焼き付け時に相互作用するためであると考えられる。また、化成処理皮膜にこのような密着性のよい界面が形成されることで、化成処理表面からの腐食因子の侵入を従来の一層の化成処理皮膜よりも抑制可能と考える。もちろん、エネルギーコストの面でも有利である。化成処理皮膜層の焼き付け温度は、下層が５０〜１２０℃、上層が６０〜２５０℃の範囲である。
【００４５】
当業者には周知のように、使用した化成処理液が本質的に反応型のものである場合には、塗布後に通常は水洗を行ってから焼き付けをする。一方、化成処理液が塗布型である場合には、水洗せずに、焼き付けを行う。
【００４６】
下層の化成処理皮膜層の付着量は１０ｍｇ／ｍ2以上、２００ｍｇ／ｍ2以下であることが好ましく、より好ましくは３０ｍｇ／ｍ2以上、１５０ｍｇ／ｍ2以下である。下層の化成処理皮膜層の付着量が１０ｍｇ／ｍ2未満では、十分な耐食性が得られない。また、この付着量が２００ｍｇ／ｍ2を超えると、塗装性およびコストの観点から不利となる。
【００４７】
一方、上層の化成処理皮膜層の付着量（３層以上の化成処理皮膜層の場合は、最下層以外の化成処理皮膜層の付着量の合計量）は１００ｍｇ／ｍ2以上、５００ｍｇ／ｍ2以下であることが好ましく、上限はさらに好ましくは３００ｍｇ／ｍ2である。上層の化成処理皮膜層の付着量が１００ｍｇ／ｍ2未満であると、顔料を加えても十分な熱放射性効果が得られない上、十分な耐食性も得られない。一方、この付着量が５００ｍｇ／ｍ2を超えると、導電性が低下し、コストの観点からも不利である。
【００４８】
上述した上層と下層の２層の化成処理皮膜層は、基材の亜鉛系めっき鋼板の両面に形成してもよいが、片面に形成するだけで、本発明の目的を達成することができる。その場合、基材の反対側の面に塗装を施して、塗装鋼板とすることができる。この塗装鋼板は、塗装面を外面側に向け、２層の化成処理皮膜層を有する面は、無塗装のまま製品の内面（裏面）に向けられる。上記の２層の化成処理皮膜層は、耐食性に優れているので、無塗装でも基材の亜鉛系めっき鋼板を腐食から保護することができる。また、片面塗装とすることで、塗装鋼板の導電性が高まり、電磁波シールド機能を発揮できる。
【００４９】
基材の反対側の面は、塗装の前に、下地処理として化成処理が施されるのが普通である。この塗装下地の化成処理は、例えば、上述した下層の化成処理皮膜層の形成と同様の処理液から形成してもよい。その代わりに、あるいはそれに加えて、塗装下地として慣用の化成処理であるリン酸亜鉛処理を実施してもよい。
【００５０】
塗装は鋼板の塗装に慣用されている各種の塗料を用い、常法に従って行なうことができる。ベース樹脂は、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂および、これら樹脂の混合系などから選ぶことができる。
【００５１】
塗装は、下塗りと上塗りの２層の塗膜層を形成することにより行なうのが普通であるが、１層の塗膜層、あるいは３層以上の塗膜層とすることもできる。各塗膜層の膜厚は従来の塗装鋼板と同様でよい。
【００５２】
本発明の塗装鋼板は、上述した、片面が本発明に従って２層の化成処理皮膜層、反対側の面が塗装面であるものに限られない。例えば、基材の亜鉛系めっき鋼板の両面に、上述した２層の化成処理皮膜層を形成し、その両面又は片面に塗装を施してもよい。あるいは、基材の片面に上記２層の化成処理皮膜層を形成し、反対側の面は適宜の塗装下地処理を施した後、両面に塗装を施すこともできる。
【００５３】
片面に上記の２層の化成処理皮膜層を形成し、反対側の面に塗装を施した本発明の塗装鋼板は、耐食性、放熱性、導電性の全ての面に優れているので、放熱性と電磁波シールド性が要求されるパソコンその他の電気・電子機器の筐体の製作に適している。また、冷蔵庫などの放熱板の製造にも使用できる。いずれの場合も、塗装面が外側になるように製品が製造される。
【実施例１】
【００５４】
基材の亜鉛系めっき鋼板として、表１に示す合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）の３種類を使用した。鋼板はいずれも２５０×３００ｍｍのサイズであった。
【００５５】
各基材めっき鋼板の両面に、常法に従ってアルカリ脱脂及び水洗を行った後、表２からそれぞれ選んだ薬液（市販の化成処理液又はプライマー塗料に、場合により放熱顔料としてカーボンブラックを添加し、均一に分散させることにより調製、カーボンブラックの添加量は液中の全固形分に対する質量％）を、表３に記載の組み合わせの薬液および付着量（単位：ｇ／ｍ2）でバーコーターを用いて塗布し、各処理液の塗布後に水洗せずに焼き付けを行なって、下層と上層の化成処理皮膜層を形成した。
【００５６】
化成処理液はいずれもＳｉ含有化合物と水系有機樹脂を主な造膜成分とする有機無機複合処理型のものであった。なお、表２の薬液名のうち、ＥＣ２３３０は日本ペイント株式会社（Ｓｉ以外にＶ，Ｚｒ等を含有）、Ｅ３００ＳＷは日本パーカライジング株式会社（Ｓｉ以外にＰ，Ｔｉ等を含有）のそれぞれ製品である。
【００５７】
焼き付け温度は、下層の皮膜層は８０℃、上層の皮膜層は２２０℃であった。加熱時間は下層が７.５秒間、上層が４５秒間であった。一部の例では下層の形成を省略して、皮膜層を１層とした。こうして、基材の両面に同じ皮膜構成の化成処理皮膜層を形成した表面処理鋼板を得た。
【００５８】
各表面処理鋼板について、下記の要領で耐食性、熱放射率および導電性を調査した。それらの結果も表３に一緒に示す。
(１)耐食性試験
塗装鋼板の各サンプルから７０ｍｍ×１５０ｍｍのサイズの試験片をシャーリングにより切り出し、切断端面にシールをした後、ＪＩＳに指定された条件で１２０時間の塩水噴霧試験に供した。その後、シールをした端面部分を除く平面部分の腐食状況（錆の種類、腐食面積）を測定した。評価基準は下記の通りであり、○を合格とする：
○：腐食面積率２０％未満、
△：腐食面積率２０％以上、５０％未満
×：腐食面積率５０％以上。
【００５９】
（２）熱放射率測定
BIORAD社製の赤外吸収スペクトル測定装置を使用して、２.５μｍから２５μｍの波長領域の分光反射スペクトル（Ｒ（λ））を測定した。測定された分光反射スペクトル（Ｒ(λ)）を前記の（１）式に代入し、積分の下限を２.５として、熱放射率を求めた。評価基準は下記の通りであり、○、◎を合格とする。
【００６０】
◎：熱放射率８０％以上、
○：熱放射率７０％以上、８０％未満、
△：熱放射率３０％以上、７０％未満、
×：熱放射率３０％未満。
【００６１】
(３)表面抵抗値の測定
図１に示す装置を用いて表面抵抗値を測定した。金属メッシュを絶縁材に巻きつけたガスケット１３（フォーム化成製ＥＧＵ−０５０５）を介して、その上下にサンプル１４Ａ、１４Ｂ（それぞれ１００ｍｍ角）をガスケット１３、１３に対して処理面が接触するように設置した。外部からの荷重はかけなかった。各サンプル１４Ａ、１４Ｂの端面にリード線１１をハンダ着け１５により接続して、１００ｍＡの電流を通電した時の電圧を測定して、表面抵抗値を算出した。評価基準は下記の通りであり、○を合格とする。
【００６２】
○：表面抵抗値５Ω未満、
△：表面抵抗値５Ω以上、１０Ω未満、
×：表面抵抗値１０Ω以上。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
【表３】
【００６６】
【表４】
【００６７】
表３、４からわかるように、放熱顔料を含有しない下層と、適量の放熱顔料を含有する上層の２層の有機無機複合型の化成処理皮膜層を有する実施例の表面処理鋼板は、耐食性が良好であり、熱放射率と導電性の結果も良好であった。すなわち、上層の化成処理皮膜層に放熱顔料を従来より多量に含有させることにより、耐食性を損なわずに、放熱性と導電性を改善することができた。
【００６８】
これに対し、下層の化成処理皮膜層を省略して、放熱顔料を含有する化成処理皮膜層のみを形成したＮｏ.２０〜２８の表面処理鋼板では、付着量に関係なく、耐食性が低くなった。また、下層の化成処理皮膜層に比較的多量の放熱顔料を含有させ、上層の化成処理皮膜層は放熱顔料を含有しなかったＮｏ.２９〜３４の表面処理鋼板では、耐食性がさらに悪化した。
【００６９】
Ｎｏ.３５〜４０は上層の化成処理皮膜層が放熱顔料を含有せず、下層をいろいろ変化させた例であるが、少なくとも一つの特性が低下した。上層の化成処理皮膜層を樹脂皮膜層に変更したＮｏ.４１〜４８では、導電性が著しく悪く、他の特性も場合により低下した。
【００７０】
別の観点から見ると、化成処理層を１層のみ（例えばＮｏ.２６）とするよりも、２層（例えばＮｏ.１０）にする方が、同等の耐食性を確保するのに総付着量を少なくできることがわかる。つまり、化成処理が１層のみであるＮｏ.２６では、その付着量が６００ｍｇ／ｍ２と多いにもかかわらず、耐食性の評価が△である。これに対し、それよりも総付着量が少ないＮｏ.１０の本発明の実施例（下層の付着量が７５ｍｇ／ｍ２、上層の付着量が３００ｍｇ／ｍ２で合計３７５ｍｇ／ｍ２）では、より薄膜であるにもかかわらず耐食性の評価が○である。これは、化成処理層を２層にすることで下層の化成処理層と上層の化成処理層の間に界面が形成され、それによって化成処理表面からの腐食因子の侵入を従来の１層の化成処理皮膜よりも抑制できるためと考えられる。
【実施例２】
【００７１】
基材の亜鉛系めっき鋼板として、表５に示す合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）１種類を使用した。鋼板はいずれも２５０×３００ｍｍのサイズであった。
ＧＡ基材めっき鋼板の両面に、常法に従ってアルカリ脱脂及び水洗を行った後、表６からそれぞれ選んだ薬液（市販の同じ化成処理液に、場合により放熱顔料としてカーボンブラックおよび／またはチタニアを添加し、均一に分散させることにより調製、カーボンブラックとチタニアの添加量は液中の全固形分に対する質量％）を、表７に記載の組み合わせの薬液および付着量（単位：ｇ／ｍ2）でバーコーターを用いて塗布し、各処理液の塗布後に水洗せずに焼き付けを行なって、下層と上層の化成処理皮膜層を形成した。化成処理液はいずれもＳｉ含有化合物と水系有機樹脂を造膜成分とする有機無機複合処理型のものであった。
【００７２】
焼き付け温度は、下層の皮膜層は８０℃、上層の皮膜層は２２０℃であった。加熱時間は下層が７.５秒間、上層が４５秒間であった。こうして、基材の両面に同じ皮膜構成の化成処理皮膜層を形成した表面処理鋼板を得た。
【００７３】
各表面処理鋼板について、実施例１に記載したのと同じ要領および評価基準で耐食性、熱放射率および導電性を調査した。それらの結果も表７に一緒に示す。
【００７４】
【表５】
【００７５】
【表６】
【００７６】
【表７】
【００７７】
本実施例では、上層と下層の化成処理皮膜は、放熱顔料の種類と添加量が異なることを除けば同じものであった。表７からわかるように、本発明に従って放熱顔料を含有しない下層と、適量の放熱顔料を含有する上層の２層の有機無機複合型の化成処理皮膜層を有する実施例の表面処理鋼板は、耐食性が良好であり、熱放射率と導電性の結果も良好であった。これに対し、下層にも放熱顔料を５質量％より多量に含有させた比較例の表面処理鋼板では、上層の放熱顔料の含有量に関係なく、耐食性が低くなった。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施例で使用した表面抵抗測定装置の概要を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛系めっき鋼板からなる基材の少なくとも片面に２層以上の化成処理皮膜層を有し、該２層以上の化成処理皮膜層のうち、最下層の化成処理皮膜層は顔料を含有しないか、その含有量が５質量％以下であり、それより上層の少なくとも１層の化成処理皮膜層が少なくともカーボンブラックを含む放熱顔料を１０〜２５質量％含有し、かつ該２層以上の化成処理皮膜層を有する基材の面が、該２層以上の化成処理皮膜層のみを有する時に７０％以上の熱放射率を示すことを特徴とする、表面処理鋼板。
【請求項２】
前記２層以上の化成処理皮膜層の最下層の化成処理皮膜層の付着量が１０ｍｇ／ｍ2以上、２００ｍｇ／ｍ2以下であり、それより上層の化成処理皮膜層の付着量は合計１００ｍｇ／ｍ2以上、５００ｍｇ／ｍ2以下である、請求項１に記載の表面処理鋼板。
【請求項３】
最下層の化成処理皮膜層がそれより上層の化成処理皮膜層より低温で焼付けられたものである、請求項２に記載の表面処理鋼板。
【請求項４】
前記２層以上の化成処理皮膜層が、いずれもＳｉ化合物と水系有機樹脂とを造膜成分とする皮膜である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理鋼板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面処理鋼板の少なくとも片面に塗装が施されたものであることを特徴とする、塗装鋼板。
【請求項６】
亜鉛系めっき鋼板からなる基材の片面が前記２層以上の化成処理皮膜層を有する化成処理面であり、該基材の他方の面に塗装が施されている、請求項５に記載の塗装鋼板。
【請求項７】
請求項５または６に記載の塗装鋼板から製作された電気・電子製品用筐体。
【請求項８】
請求項６に記載の塗装鋼板から、前記塗装が施された他方の面が外面を向くように製作された電気・電子製品用筐体。
【請求項９】
請求項５または６に記載の塗装鋼板から製作された放熱板。
【請求項１０】
請求項６に記載の塗装鋼板から、前記塗装が施された他方の面が外面を向くように製作された放熱板。
【請求項１】
亜鉛系めっき鋼板からなる基材の少なくとも片面に２層以上の化成処理皮膜層を有し、該２層以上の化成処理皮膜層のうち、最下層の化成処理皮膜層は顔料を含有しないか、その含有量が５質量％以下であり、それより上層の少なくとも１層の化成処理皮膜層が少なくともカーボンブラックを含む放熱顔料を１０〜２５質量％含有し、かつ該２層以上の化成処理皮膜層を有する基材の面が、該２層以上の化成処理皮膜層のみを有する時に７０％以上の熱放射率を示すことを特徴とする、表面処理鋼板。
【請求項２】
前記２層以上の化成処理皮膜層の最下層の化成処理皮膜層の付着量が１０ｍｇ／ｍ2以上、２００ｍｇ／ｍ2以下であり、それより上層の化成処理皮膜層の付着量は合計１００ｍｇ／ｍ2以上、５００ｍｇ／ｍ2以下である、請求項１に記載の表面処理鋼板。
【請求項３】
最下層の化成処理皮膜層がそれより上層の化成処理皮膜層より低温で焼付けられたものである、請求項２に記載の表面処理鋼板。
【請求項４】
前記２層以上の化成処理皮膜層が、いずれもＳｉ化合物と水系有機樹脂とを造膜成分とする皮膜である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理鋼板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面処理鋼板の少なくとも片面に塗装が施されたものであることを特徴とする、塗装鋼板。
【請求項６】
亜鉛系めっき鋼板からなる基材の片面が前記２層以上の化成処理皮膜層を有する化成処理面であり、該基材の他方の面に塗装が施されている、請求項５に記載の塗装鋼板。
【請求項７】
請求項５または６に記載の塗装鋼板から製作された電気・電子製品用筐体。
【請求項８】
請求項６に記載の塗装鋼板から、前記塗装が施された他方の面が外面を向くように製作された電気・電子製品用筐体。
【請求項９】
請求項５または６に記載の塗装鋼板から製作された放熱板。
【請求項１０】
請求項６に記載の塗装鋼板から、前記塗装が施された他方の面が外面を向くように製作された放熱板。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２２０５１１（Ｐ２００９−２２０５１１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６９７７４（Ｐ２００８−６９７７４）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]