JP2004122674A

JP2004122674A - 放熱性塗装金属板

Info

Publication number: JP2004122674A
Application number: JP2002292360A
Authority: JP
Inventors: Norihide Uchida; 内田　紀英
Original assignee: Yodogawa Steel Works Ltd
Current assignee: Yodogawa Steel Works Ltd
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】電子機器等の放熱を目的として好適に使用できる放熱性塗装金属板を提供する。
【解決手段】金属製基板１の表面側に膜厚１〜５０μｍの黒色系の樹脂塗膜層２を形成し、裏面側に、Ｎｉ粉末を配合した導電性樹脂塗膜層３を膜厚１〜５０μｍとなるように形成する。導電性樹脂塗膜層３には、黒色系着色顔料として、少なくとも黒鉛を塗料中０．０１〜５重量％配合している。また、導電性樹脂塗膜層３には、平均粒径４５μｍ以下のＣｕ粒子が塗料中５〜２０重量％配合される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器類等の放熱を目的として好適に使用できる放熱性塗装金属板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器類等の放熱手段としては、一般にファンやフィン等が採用されていた。最近では、ＣＰＵなどを内蔵した電子機器類の軽量化、小型化に伴い、電子機器の筐体の内部に、ＣＰＵ等の動作時に発熱する発熱素子の熱を筐体外部に放出するためのヒートパイプを収容したもの（例えば、特許文献１参照。）、また電子機器類の金属板製筐体の表面に、樹脂ビーズ又は無機の粉末を混入した塗膜や、樹脂、ゴム、布あるいは紙製のシート状材料からなる放熱用材料を被着したものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５１０８０号公報（第２〜６頁、図３〜８）
【特許文献２】
特開平１１−２６９７９号公報（第２〜４頁、図１〜３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電子機器類の筐体の内部にヒートパイプを収容する放熱手段では電子機器の組立てや構造の複雑化を招く。また、金属板製筐体の表面に塗膜やシート状の放熱用材料を被着する放熱手段では、電子機器類の組立て、構造の簡素化を図れるものの、金属板製筐体の表面からだけの熱放出であるため放熱効果を充分に上げることができず、また放熱用塗膜を採用する場合においては膜厚５０〜１５０μｍとされるが、この膜厚では厚すぎるため、塗装作業性が悪くなるし、一般に熱が放出しにくくなる。
【０００５】
本発明の目的は、電子機器類の金属板製筐体等の素材に用いられる塗装金属板それ自体に有効な吸熱性、放熱性を持たせることにより電子機器類の放熱のための構造の簡素化、組立ての容易化を図れる放熱性塗装金属板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の放熱性塗装金属板は、金属製基板の表面側に、膜厚１〜５０μｍの樹脂塗膜層を形成しており、前記金属製基板の裏面側に、Ｎｉ粉末を配合した導電性樹脂塗膜層を膜厚１〜５０μｍとなるように形成し、該導電性樹脂塗膜層には、黒色系着色顔料として、少なくとも黒鉛を塗料中０．０１〜５重量％配合していることに特徴を有するものである。
【０００７】
一つの好適な態様として、本発明による放熱性塗装金属板は、上記導電性樹脂塗膜層に、平均粒径４５μｍ以下のＣｕ粒子を塗料中５〜２０重量％配合する。また、上記表面側の樹脂塗膜層の着色は黒色系とする。
【０００８】
【作用】
上記構成の放熱性塗装金属板は、金属製基板の裏面側の導電性樹脂塗膜層を黒色系としてあるので、この放熱性塗装金属板が電子機器類の筐体などの素材に用いられた場合、その筐体の内部に収容配置される発熱素子等から放出される内部高温熱を前記導電性樹脂塗膜層で良好に吸収することになる。
【０００９】
金属製基板の裏面側の導電性樹脂塗膜層は導電性を有するＮｉ粉末を配合してあるので、アース特性を有する。さらに、導電性樹脂塗膜層には、黒色系着色顔料として、良導電性の黒鉛を０．０１〜５重量％配合しているので、アース特性を更に高めることができる。
この場合、Ｎｉ粉末は導電性を高めるために多量に配合すると、この放熱性塗装金属板にレベラー加工等をするときＮｉ粉末がレベラー加工用ロール等に脱落付着するので、これを防止するためにＮｉ粉末の配合量には限界がある。そこで、Ｎｉ粉末を適量配合した導電性樹脂塗膜層に、更に黒色系着色顔料として黒鉛を配合するのであるが、これによりＮｉ粉末を多量に配合することなくして導電性を高めることができる。ただし、黒鉛を多量に配合するといわゆる鉛筆現象が生じて他の物を汚すので、黒鉛の配合量は、適度の導電性を確保しながら鉛筆現象を防ぐうえで塗料中０．０１〜５重量％とすることが好ましい。
【００１０】
金属製基板の表面側の樹脂塗膜層の膜厚は、１μｍ未満では不塗装など塗装作業性が悪くなり、５０μｍを超えると放熱しにくくなると共に塗装作業性が悪くなるので、１〜５０μｍが好ましい。
【００１１】
導電性樹脂塗膜層には更に熱伝導率の高いＣｕ粒子をも配合しておくと、吸収した熱を金属製基板によく伝導するため放熱性が向上する。
Ｃｕ粒子は熱膨張率が高いので導電性樹脂塗膜層への熱歪みに影響することがあるが、熱膨張率の低いＮｉ粉末を充填配合しているので、導電性樹脂塗膜層への熱歪みの影響をなくするために熱膨張率の高いＣｕ粒子を少なめに配合しても熱伝導効果が得られる。
Ｃｕ粒子の平均粒径は、４５μｍを超えると塗装作業性が劣るので、４５μｍ以下が塗装作業性を高めるうえで好ましい。Ｃｕ粒子の配合量は、塗料中５重量％未満では熱伝導性が劣り、２０重量％を超えると塗料の流動性を阻害することになるため、５〜２０重量％が好ましい。
【００１２】
導電性樹脂塗膜層の膜厚は１〜５０μｍとする。導電性樹脂塗膜層にＣｕ粒子を配合する場合、導電性樹脂塗膜層の膜厚が１μｍ未満ではＣｕ粒子の熱伝導性が劣り、５０μｍを超えると塗装作業性および塗膜の加工性が劣るため、１〜５０μｍが好ましい。
【００１３】
金属製基板の表面側の樹脂塗膜層を黒色系にすると、熱輻射率が高くなり、高温側の金属製基板の熱を吸収し外部へ効率よく放出することになる。また、隠蔽性も高くなり塗膜厚を薄くできて熱の透過性が高くなり放熱性が良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の放熱性塗装金属板の好適な実施形態を説明する。
【００１５】
本発明に係る放熱性塗装金属板は、図１にその断面構造を示すように、金属製基板１の表面側に所定膜厚の樹脂塗膜層２を形成し、裏面側に所定膜厚の導電性樹脂塗膜層３を形成する。
【００１６】
金属製基板１には、Ｚｎめっき鋼板、５重量％Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板、５５重量％Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板、ステンレス鋼板等を用いる。
【００１７】
金属製基板１の表面側の樹脂塗膜層２の樹脂塗料にはエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等を用いる。樹脂塗膜層２の膜厚は、薄すぎると不塗装など塗装作業性が悪くなるので１μｍ以上とし、厚くしすぎると放熱しにくくなるとともに塗装作業性が悪くなるので５０μｍ以下とする。より好ましくは１〜２５μｍ膜厚とする。
【００１８】
また樹脂塗膜層２は黒色系に着色することが高温側の金属製基板１の熱を吸収し外部へ効率よく放熱することになるし、また隠蔽性が高くなり塗膜厚を薄くできて熱輻射率が高くなり放熱性が良くなるが、この黒色系着色顔料としてはカーボンブラック等を配合する。
【００１９】
樹脂塗膜層２はＮｉ粉末配合の導電性塗膜としこれに更に導電性に優れる黒鉛を配合すれば、アース機能が高まる。なお、樹脂塗膜層２には更に熱輻射セラミックス等の熱放射性材料を混入すれば、放熱効果がより一層高まる。
【００２０】
金属製基板１の裏面側の導電性樹脂塗膜層３の塗料樹脂には、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いる。
【００２１】
導電性樹脂塗膜層３にはＮｉ粉末を配合して導電性、アース特性を付与する。さらに、導電性樹脂塗膜層には、黒色系着色顔料として導電性の良い黒鉛を配合するが、その他カーボンブラック等を配合してもよい。　導電性樹脂塗膜層３をＮｉ粉末入りの導電性塗膜としてあるのに加え導電性のある着色顔料である黒鉛を配合すると、導電性樹脂塗膜層３のアース機能を更に高めることができる。
【００２２】
Ｎｉ粉末及び黒鉛の配合に際し、Ｎｉ粉末を多量に配合すると、この放熱性塗装金属板にレベラー加工等を加えるときＮｉ粉末がレベラー加工用ロール等に脱落付着するし、また黒鉛を多量に配合すると鉛筆現象が生じて他の物を汚すことになるので、Ｎｉ粉末の配合量は塗料中３〜２０重量％、より好ましくは４〜１２重量％とし、黒鉛の配合量は塗料中０．０１〜５重量％、より好ましくは０．０３〜２重量％とする。
【００２３】
導電性樹脂塗膜層３には更にＣｕ粒子を配合することが、吸収した熱を金属製基板１によく伝導する点で望ましい。Ｃｕ粒子の熱伝導率は、およそ３６０Ｗ／ｍ°Ｃである。Ｃｕ粒子の平均粒径は４５μｍ以下でないと塗装作業性が劣る。Ｃｕ粒子の配合量は５〜２０重量％とする。５重量％未満では熱伝導性が劣り、２０重量％を超えると塗料の流動性を阻害することになるからである。
【００２４】
導電性樹脂塗膜層３の膜厚は、１〜５０μｍ、より好ましくは１〜２５μｍとする。導電性樹脂塗膜層３にＣｕ粒子を配合する場合、導電性樹脂塗膜層３の膜厚が１μｍ未満ではＣｕ粒子の熱伝導性が劣り、５０μｍを超えてもＣｕ粒子が塗膜の底部に集まり熱伝導性が劣るからである。
【００２５】
次に、上記構成の放熱性塗装金属板の製造方法の一例を図２を参照にして説明する。
ロール状に巻かれた長尺の５５％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼板等の金属製基板１の一端を引き出して前処理部１０に導き、この前処理部１０において金属製基板１に対し脱脂、洗浄、クロメート処理等の所定の表面処理を施す。次いで、前処理された金属製基板１を第１塗装部１１及び裏面塗装部１２に順次導いて金属製基板１の表面側に樹脂塗膜層２を、裏面側に導電性樹脂塗膜層３をそれぞれ塗布し、第１焼付炉１３において板温２２０°Ｃ位で焼付け乾燥する。必要に応じて、更に第２塗装部１４で上塗り層を塗布し、第２焼付炉１５で焼付け乾燥して上塗り層を形成する。最後にロール状に巻き取る。
【００２６】
上記構成の放熱性塗装金属板は、例えば、ＣＰＵ等を内蔵した電子機器類の金属板製筐体の素材などに好適に用いられる。
【００２７】
【実施例】
実施例１
厚さ０．５ｍｍの亜鉛めっき鋼板による金属製基板１を表面処理し、この金属製基板１の表面側にカーボンブラック入りのポリエステル系樹脂からなる黒色系の樹脂塗膜層２を塗膜厚１０μｍとなるように塗装焼付けし、裏面側に塗膜厚４μｍの黒色系の導電性樹脂塗膜層３を塗装焼付けした。導電性樹脂塗膜層３にはポリエステル系樹脂の塗料中にＮｉ粉末を８重量％、Ｃｕ粒子を１０重量％、黒鉛を１重量％それぞれ配合した。
【００２８】
実施例２
樹脂塗膜層２の塗膜厚を５μｍとした以外は、実施例１と同じである。
【００２９】
実施例３
樹脂塗膜層２の着色をシルバーとした以外は、実施例１と同じである。
【００３０】
実施例４
樹脂塗膜層２の塗膜厚を５μｍとし、樹脂塗膜層２の着色をシルバーとした以外は、実施例１と同じである。
【００３１】
実施例５
導電性樹脂塗膜層３にＣｕ粒子を配合しないこと以外は、実施例１と同じである。
【００３２】
実施例６
樹脂塗膜層２の着色をシルバーとし、導電性樹脂塗膜層３にＣｕ粒子を配合しないこと以外は、実施例１と同じである。
【００３３】
比較例１
厚さ０．５ｍｍの亜鉛めっき鋼板による金属製基板１を表面処理し、この金属製基板１の表面側にカーボンブラック入りのポリエステル系樹脂からなる黒色系の樹脂塗膜層２を塗膜厚２６μｍとなるように塗装焼付けし、裏面側に無色の塗膜厚８μｍの導電性樹脂塗膜層３を塗装焼付けし、導電性樹脂塗膜層３にはポリエステル系樹脂の塗料中にＮｉ粉末のみを１２重量％配合し、Ｃｕ粒子および黒鉛は全く配合しなかった。
【００３４】
比較例２
樹脂塗膜層２の塗膜厚を１９μｍとし、樹脂塗膜層２の着色をシルバーとし、導電性樹脂塗膜層３の塗膜厚を３μｍとした以外は、比較例１と同じである。
【００３５】
比較例３
樹脂塗膜層２の塗膜厚を５０μｍとし、導電性樹脂塗膜層３は塗装しなかった以外は、比較例１と同じである。
【００３６】
実施例１〜６、比較例１〜３の各放熱性塗装金属板についての放熱性試験を下記の要領で実施した。
【００３７】
図３に放熱性試験装置の断面図を示すように、断熱材よりなる前後左右側面壁２０と鋼板製の底面板２１で上方開口部２２を有する直方体の箱２３を作る。箱２３の内法寸法は、高さＨが１００ｍｍ、横幅Ｗが３００ｍｍ、奥行きが３００ｍｍである。箱２３の底面板２１の下方にはヒーター２４を設置する。箱２３の内部には温度計２５を底面板２１より３０ｍｍ（ｈ）の高さ位置になるよう設置する。
【００３８】
かくして、実施例１〜６、比較例１〜３の各放熱性塗装金属板（テストピース）Ｐを箱２３の上方開口部２２にセットし、箱２３の下方からヒーター２４で熱を加え、箱２３内の温度を、経時（３０分迄）で温度計２５にて測定した。なお、テストピースＰのサイズは厚０．５×縦２３０×横２３０（ｍｍ）とした。
箱２３内の温度上昇が少ないとき、テストピースＰから熱が多く放出されたと評価した。
【００３９】
上記放熱性試験の結果は図４の図表に示すとおりである。金属製基板の裏面側にＮｉ粉末及び黒鉛を配合した黒色系の導電性樹脂塗膜層を形成した実施例５，６は、導電性樹脂塗膜層を塗装しない比較例３や導電性樹脂塗膜層を塗装しても該導電性樹脂塗膜層にＮｉ粉末しか配合しない比較例２に比べて、放熱性に優れることがわかる。また、実施例３，４のように導電性樹脂塗膜層には更にＣｕ粒子を配合した方が実施例５，６よりも放熱性に優れ、更には実施例１、２のように金属製基板の表面側の樹脂塗膜層及び裏面側の導電性樹脂塗膜層の着色を共に黒色系とするとともに、導電性樹脂塗膜層にＮｉ粉末、Ｃｕ粒子及び黒鉛を配合したものが最も放熱性に優れていることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、放熱性に優れ、電子機器類等の放熱のための構造に好適に使用できる放熱性塗装金属板を提供できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る放熱性塗装金属板の断面図である。
【図２】放熱性塗装金属板の製造工程図である。
【図３】放熱性試験装置を模式的に示す断面図である。
【図４】実施例１〜６、比較例１〜３についての放熱性試験の結果を示す図表である。
【符号の説明】
１　金属製基板
２　樹脂塗膜層
３　導電性樹脂塗膜層

Claims

金属製基板の表面側に、膜厚１〜５０μｍの樹脂塗膜層を形成しており、
前記金属製基板の裏面側に、Ｎｉ粉末を配合した導電性樹脂塗膜層を膜厚１〜５０μｍとなるように形成し、該導電性樹脂塗膜層には、黒色系着色顔料として、少なくとも黒鉛を塗料中０．０１〜５重量％配合していることを特徴とする、放熱性塗装金属板。
前記導電性樹脂塗膜層に、平均粒径４５μｍ以下のＣｕ粒子が塗料中５〜２０重量％配合されている、請求項１記載の放熱性塗装金属板。
前記表面側の樹脂塗膜層の着色を黒色系としている、請求項１又は２記載の放熱性塗装金属板。