JP2006286729A - 電磁波吸収性および導電性に優れた塗料組成物、並びに該塗料組成物で被覆されている塗装金属板 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波吸収性に加えて導電性にも優れ、更に放熱性にも優れた塗料組成物を実現するとともに、こうした塗料組成物で被覆されている塗装金属板、並びに当該塗装金属板で構成されている電子機器用筐体を提供する。
【解決手段】軟磁性フェライト粉末を２０〜６０質量％含有する塗料組成物であって、前記軟磁性フェライト粉末は、その表面が導電性金属で被覆されている。また、当該塗料組成物は放熱のための放熱性添加物を含有している。当該塗料組成物は金属板に塗布され、電磁波シールドに適した電子機器筐体として用いられる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電磁波吸収性および導電性に優れた塗料組成物、並びに該塗料組成物で被覆されている塗装金属板に関するものであり、この塗装金属板は、特に電子機器を構成する素材として好ましく用いることができる。

近年、電子機器の高性能化や小型化が進むなか、電子機器から発生する電磁波を外部へ漏洩させない特性（電磁波シールド性）が要求されており、こうした特性を如何に実現するかが電子機器設計者にとって重要な課題となっている。電子機器から漏洩する電磁波が多くなると、その電子機器の周辺に配置された精密機械等の誤作動を招くことになりかねない。こうした観点から日本では、電子機器から不要に放射される電磁波のレベルを自主規制規格としてＶＣＣＩ規格で規制しており、この規格では周波数域が３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの漏洩電磁波を規制している。

一方、電子機器には良好な放熱性も要求されており、こうした放熱性を良好にするには、電子機器の筐体に空気穴を設けた構造とすることが有効である。しかしこうした構造では、空気穴が電磁波の漏洩箇所となるため、電磁波シールド性という観点からすれば好ましくない。即ち、電子機器の筐体において、放熱性を良好にする構造は、電磁波シールド性からすれば却ってマイナスの要因となり、構造面からすれば放熱性と電磁波シールド性は相反する特性となる。

この様に電子機器の構造面からは上述した制約があることから、別の角度から電磁波シールド性を良好にするための技術が提案されている。

例えば電磁波は、筐体に設けられた空気穴や配線穴から漏れるだけでなく、鋼板同士の合わせ部からも漏れることに着目し、表面導電性に優れた鋼板を用いることが検討されている。即ち、鋼板同士の合わせ部に電位差が生じると電磁波が発生するため、発生した電磁波が合わせ部の隙間から漏洩する。そこで表面導電性に優れた鋼板を用いると、鋼板同士の合わせ部が導通して電位差が生じないため電磁波は発生せず、合わせ部からの電磁波の漏洩を防止できる。具体的には、電子機器筐体の素材として、例えば電気亜鉛めっき鋼板等の表面導電性に優れた素材が使用されているが、この素材では、鋼板同士の隙間から漏れる電磁波しか減らすことができず、例えば空気穴や配線穴からの電磁波の漏れを防止することはできないため、良好な電磁波シールド性が得られない。

他の技術として、電磁波吸収特性を有するシートやテープを電磁波放射源や隙間に貼付することによって、漏洩電磁波を減少させる技術も提案されている。

例えば、特許文献１には、Ｃｒを５〜３５質量％程度含むＦｅ基合金からなる軟磁性粉末を、ゴムや樹脂に分散させた電磁波吸収体が提案されている。また特許文献２には、熱硬化性樹脂からなる絶縁性シートに、軟磁性金属粉末を分散させた電磁波吸収体が開示されている。しかし上記特許文献１や２で充分な電磁波吸収性を得るには、樹脂中に多量（１０体積％以上）の軟磁性粉末を含有させる必要があり、また膜厚も大きくなって（例えば、１ｍｍ以上）加工が困難になるため、電磁波発信源の表面や電子機器隙間等のごく限られた箇所にしか適用し難いという欠点がある。

また、電子機器の筐体には、上述した特性に加え、アースを確保するため表面導電性にも優れることが要求されている。しかし上記特許文献１や２では、電磁波吸収体の表面導電性には注目されていない。

なお、特許文献３には、フェライト粉末とカーボンブラック粉末を配合した塗料組成物を金属板の表面に塗装することで、放熱性と電磁波吸収性を両立する技術が提案されている。カーボンブラック粉末は、一般に導電性微粒子として知られているが、カーボンブラックを配合することで発現する表面導電性のレベルは、静電防止程度であり、鋼板同士の合わせ部における電位差の発生を防止したり、アースを確保できるレベルではない。
特開２０００−２００９９０号公報（特許請求の範囲等） 特開２００２−１１１２７６号公報（特許請求の範囲等） 特開２００４−２７０６４号公報（特許請求の範囲等）

本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁波吸収性に加えて導電性にも優れた塗料組成物を提供することにある。他の目的は、更に放熱性にも優れた塗料組成物を提供することにある。更に他の目的は、こうした塗料組成物で被覆されている塗装金属板、並びに該塗装金属板で構成されている電子機器用筐体を提供することにある。

本発明者らは、電磁波吸収性と導電性を兼ね備えた塗料組成物を提供すべく検討を重ねてきた。その結果、塗料組成物に軟磁性フェライト粉末を配合すれば電磁波吸収性を確保でき、しかも該軟磁性フェライト粉末の表面を導電性金属で被覆しておけば、塗料組成物の導電性も向上できることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明に係る塗料組成物とは、軟磁性フェライト粉末を２０〜６０質量％含有する塗料組成物であって、前記軟磁性フェライト粉末は、その表面が導電性金属で被覆されている点に要旨を有する。前記塗料組成物は、更に放熱性添加剤を含むものが好ましい。

本発明には、金属板の少なくとも片面が、上記塗料組成物で被覆されている塗装金属板も含まれる。こうした塗装金属板については、前記塗料組成物が、膜厚３〜５０μｍで被覆されていることが好ましく、加工性が向上する。本発明の塗装金属板は、電子機器の電磁波シールドに好ましく用いられる。

また、本発明には、閉じられた空間に電磁波放射源を内蔵する電子機器用筐体であって、該電子機器用筐体が上記塗装金属板で構成されており、この筐体の内面の全部または一部が前記塗料組成物の被覆面で構成された電子機器用筐体も含まれる。

本発明によれば、導電性金属で被覆されている軟磁性フェライトを塗料組成物に配合することで、電磁波吸収性と導電性に優れた塗料組成物を提供できる。また、前記塗料組成物に放熱性添加剤を配合すれば、電磁波吸収性と導電性に加えて、放熱性にも優れた塗料組成物を提供できる。本発明には、こうした塗料組成物を金属板の表面に被覆した塗装金属板や該塗装金属板で構成されている電子機器用筐体も含まれる。

本発明の塗料組成物は、導電性金属で被覆されている軟磁性フェライト粉末（以下、金属被覆フェライト粉末ということがある）を含むところに特徴を有する。

即ち、軟磁性フェライト粉末は、電磁波吸収作用を有することが知られており、電磁波の吸収は、電磁波のエネルギーを熱に変えることで行われると考えられている。そして軟磁性フェライト粉末は、周波数域が１〜１０００ＭＨｚ付近の電磁波を主に吸収することが知られている。一方、軟磁性フェライト粉末は非導電性のため、塗料組成物に配合しても、該塗料組成物は導電性を示さない。そのため軟磁性フェライト粉末を含む塗料組成物を金属板の表面に塗装して得られた塗装金属板を、電子機器筐体の素材として用いても、鋼板同士の合わせ部における電位差の発生を防止したり、アースを確保できない。そこで本発明では、軟磁性フェライト粉末の表面が導電性金属で被覆されている金属被覆フェライト粉末を配合することで、塗料組成物の導電性を発揮させる。なお、軟磁性フェライト粉末が導電性金属で被覆されても、電磁波は導電性金属層を透過して軟磁性フェライト粉末に到達して吸収されるため、軟磁性フェライト粉末による電磁波吸収作用が阻害されることはない。

なお、塗料組成物の導電性を高めるために、塗料組成物に直接導電性金属粉末を配合することが考えられる。しかし塗料組成物に導電性金属を配合すると、塗料組成物に占める添加物の含有量が多くなるため、該塗料組成物を塗布した塗装金属板の加工性が悪くなるという問題が生じる。

上記軟磁性フェライト粉末としては、軟磁性のＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末やＭｎ−Ｚｎ系フェライト粉末、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト粉末、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト粉末、Ｎｉ−Ｆｅ系フェライト粉末等が挙げられ、これらを単独で、或いは２種以上を混合して用いることができる。

上記軟磁性フェライト粉末は、塗料組成物中に２０〜６０質量％含有させる。含有量が２０質量％未満では、電磁波吸収特性が発揮され難いため、少なくとも２０質量％含有させる。好ましい含有量は２５質量％以上であり、より好ましい含有量は３０質量％以上である。軟磁性フェライト粉末の含有量が多いほど電磁波吸収特性に優れた塗料組成物となるが、含有量が６０質量％を超えると、該塗料組成物を塗装した塗装金属板の曲げ加工性が悪くなったり、塗膜の密着性や耐食性が劣化してくる。好ましい含有量は５０質量％以下であり、より好ましい含有量は４５質量％以下である。

軟磁性フェライト粉末は、平均粒径が２０μｍ以下であることが好ましく、大粒径の粉末（例えば、粒径が２０μｍを超える粉末）はできるだけ除去することが望ましい。これによって金属板表面への塗膜の形成が容易となり、また塗装金属板の外観性状や加工性、耐食性の低下も抑制できる。好ましい平均粒径は１５μｍ以下である。平均粒径の下限は特に限定されないが、一般に１μｍ程度である。

上記軟磁性フェライト粉末の平均粒径は、一般的な粒度分布計を用いて分級後の軟磁性フェライト粉末の粒度分布を測定し、その測定結果に基づいて算出される小粒径側からの積算値５０％の粒度（Ｄ_５０）を意味する。こうした粒度分布は、軟磁性フェライト粉末を純水中に分散させ、レーザー光を当てることにより生じる回折や散乱の強度パターンによって測定することができる。粒度分布計としては、例えば、Ｌｅｅｄｓ＆Ｎｏｒｔｈｒｕｐ社製の「マイクロトラック９２２０ＦＲＡ（装置名）」や「マイクロトラックＨＲＡ（装置名）」等が例示される。

尚、上記好ましい平均粒径を満足する軟磁性フェライト粉末は、市販品を使用しても良い。例えば、Ｎｉ−Ｚｎ系軟磁性フェライト粉末として戸田工業株式会社製の「ＢＳＮ−１２５（商品名）」（平均粒径１３μｍ）、Ｍｎ−Ｚｎ系軟磁性フェライト粉末として戸田工業株式会社製の「ＫＮＳ−４１５（商品名）」（平均粒径９．９μｍ）などが挙げられる。

上記導電性金属としては、例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｎｉ等の金属単体やこれらの合金、あるいはＦｅＰ等の金属化合物が挙げられる。このうち好ましいのはＮｉまたはＮｉ合金であり、特に好ましいのはＮｉである。

上記導電性金属の被覆量は特に限定されないが、金属被覆フェライト粉末を基準としたときに、８〜４０質量％であることが好ましい。被覆量が８質量％未満では、導電性を充分に高めることができず、また軟磁性フェライト粉末の表面を導電性金属で被覆することができない。好ましい被覆量は１０質量％以上であり、より好ましい被覆量は１３質量％以上である。しかし被覆量が多くなり過ぎると、導電性金属層の膜厚が大きくなり過ぎて電磁波が導電性金属層を透過せず、導電性金属層の表面で反射される。そのため電磁波吸収性が低下する。また、導電性金属層の膜厚を大きくしようとすると、軟磁性フェライト粉末の表面に導電性金属を被覆する過程で軟磁性フェライト粉末同士が凝集し、却って導電性が低下する。更に、金属被覆フェライト粉末の粒径が大きくなると、塗料組成物を被覆した塗装金属板の外観性状や加工性が低下する。

上記被覆量は、例えば、島津製作所社製の「ＩＣＰＳ−１０００（装置名）」を用い、ＩＣＰ法で測定できる。

金属被覆フェライト粉末の平均粒径は特に限定されないが、２０μｍ以下とすることが好ましく、大粒径の粉末（例えば、粒径が２０μｍを超える粉末）はできるだけ除去することが望ましい。金属板表面への塗料組成物の形成が容易となり、また塗料組成物を表面に被覆した塗装金属板の外観性状や加工性、耐食性の低下を抑制できるからである。より好ましい平均粒径は１５μｍ以下である。

金属被覆フェライト粉末の平均粒径は、一般的な粒度分布計を用いて分級後の金属被覆フェライト粉末の粒度分布を測定し、その測定結果に基づいて算出される小粒径側からの積算値５０％の粒度（Ｄ_５０）を意味する。こうした粒度分布は、上述した軟磁性フェライト粉末と同様に測定すればよい。

金属被覆フェライト粉末は、上記軟磁性フェライト粉末の表面が導電性金属で被覆されているものであればよく、被覆方法は特に限定されないが、例えば軟磁性フェライト粉末をめっき浴に分散させて無電解めっきすればよい。

めっき浴の組成は、軟磁性フェライト粉末の表面に被覆する導電性金属の種類にもよるので一律に規定できないが、導電性金属層としてＮｉを被覆する場合は、例えば、硫酸ニッケルを２００〜２５０ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウムを２００〜２５０ｇ／Ｌ、クエン酸ナトリウムを１５〜２５ｇ／Ｌを含むめっき浴を用いればよい。

めっき温度は６５〜７５℃程度、めっき時間は３０〜１００分程度とすればよく、めっき温度とめっき時間を制御すれば、軟磁性フェライト粉末の表面に被覆される導電性金属層の膜厚を調整できる。

軟磁性フェライト粉末の表面により均一な導電性金属層を設けるには、めっき浴は空気撹拌することが好ましい。

上記塗料組成物を構成する樹脂（ベース樹脂）の種類としては、電磁波吸収性の観点からは特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、およびこれらの混合または変性した樹脂などを適宜使用することができる。但し、上記塗料組成物を金属表面に被覆した塗装金属板を、電子機器の筐体として使用する場合には、曲げ加工性や塗膜の密着性、耐食性などの特性が要求されることを考慮すると、ポリエステル樹脂もしくは変性ポリエステル樹脂（例えば、不飽和ポリエステル樹脂にエポキシ樹脂を加えて変性させた樹脂）が好ましい。

塗料組成物には、架橋剤を添加することができる。こうした架橋剤としては、例えばメラミン系化合物やイソシアネート系化合物が挙げられ、これら１種または２種を０．５〜２０質量％の範囲で添加することが好ましい。

上記塗料組成物は、更に放熱性添加剤を含有することが好ましい。放熱性添加剤としては、カーボンブラックや、黒色添加剤としてＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ,Ａｇ，Ｓｎ等の酸化物、硫化物、カーバイドや黒色の金属微粉等；黒色添加剤以外の放熱性添加剤として、ＴｉＯ_２、ジルコニア、コージライト、チタン酸アルミニウム、βスポジューメン、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、六方晶窒化ホウ素、酸化鉄、硫酸バリウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等のセラミックス等が挙げられ、これらを単独、もしくは２種以上を併用しても良い。

放熱性添加剤としてカーボンブラックを用いる場合には、塗料組成物に含まれるカーボンブラックの含有量は、該塗料組成物を金属表面に被覆したときの膜厚との関係で適切に制御する必要があるが、１質量％以上添加することが推奨される。基本的にはカーボンブラックの含有量が多い程、放熱特性が向上することから、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは５質量％以上である。尚、その上限は放熱特性との関係では特に制限されないが、含有量が１５質量％を超えると塗装性が悪くなる他、耐疵付き性等も低下する。従って、塗装性等を考慮した場合は上限を１５質量％以下とするのがよく、より好ましくは１３質量％以下である。

塗料組成物に含まれるカーボンブラックの含有量は、以下の方法で測定できる。

まず、被験体（分析サンプル）に溶媒を加えて加温し、被験体中の有機物を分解する。使用する溶媒の種類は、ベース系樹脂の種類によっても異なり、各樹脂の溶解度に応じて、適切な溶媒を使用すれば良いが、例えば、ベース樹脂としてポリエステル系樹脂やウレタン系樹脂を用いる場合は、水酸化ナトリウム−メタノール溶液を加えた容器（ナス型フラスコ等）に被験体を入れ、この容器を７０℃のウォーターバスで加温し、被験体中の有機物を分解すれば良い。次いで、溶液をガラスフィルター（孔径０．２μｍ）で濾別し、得られた残渣中の炭素を、燃焼法により定量し、塗膜中のカーボンブラック濃度を算出する。

上記カーボンブラックの平均粒径は５〜１００ｎｍであることが好ましい。平均粒径が５ｎｍ未満では、放熱特性が得られ難い他、塗料の安定性が悪く、塗装外観に劣る。より好ましい平均粒径は１０ｎｍ以上であり、更に好ましい平均粒径は１５ｎｍ以上である。一方、平均粒径が１００ｎｍを超えると放熱特性が低下するのみならず、塗装後外観が不均一となってしまう。より好ましい平均粒径は９０ｎｍ以下であり、更に好ましい平均粒径は８０ｎｍ以下である。尚、放熱特性に加え、塗膜安定性、塗装後外観均一性等を総合的に勘案すれば、カーボンブラックの最適平均粒径は概ね２０〜４０ｎｍとすることが推奨される。

本発明では、上記平均粒径を満足するカーボンブラックとして市販品を使用しても良く、例えば、三菱化学製「三菱カーボンブラック」（平均粒径１３〜７５μｍ）等の使用が推奨される。

カーボンブラック以外の放熱性添加剤を使用する場合は、所望の放熱特性を確保するために、含有量を合計で１０質量％以上とし、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上とする。

上記カーボンブラック以外の放熱性添加剤のうち、好ましいものはＴｉＯ_２等のセラミックスであり、更に好ましいのはＴｉＯ_２である。例えばＴｉＯ_２を使用する場合、ＴｉＯ_２を約３０〜７０質量％含有する塗膜を、約５〜５０μｍ形成させると、概ね０．８前後の赤外線積分放射率が得られる。上記塗膜中に、更にカーボンブラック等の黒色添加剤等を添加すれば、赤外線積分放射率は一層大きくなる。

この様な平均粒径を満足する放熱性添加剤として市販品を使用しても良く、例えばＴｉＯ_２としてテイカ株式会社製のＴｉＯ_２（平均粒径０．２〜０．５μｍ）等の使用が推奨される。

上記「赤外線積分放射率」とは、赤外線（熱エネルギー）の放出し易さ（吸収し易さ）を意味する。従って、上記赤外線積分放射率が高い程、放出（吸収）される熱エネルギー量は大きくなることを示す。例えば物体（本発明では塗装体）に与えられた熱エネルギーを１００％放射する場合には、当該赤外線積分放射率は１となる。

尚、本発明では、１００℃に加熱したときの赤外線積分放射率が０．７以上であることが好ましい。これは上記塗料組成物を金属板の表面に被覆した塗装金属板が、電気機器用途（部材等によっても相違するが、通常の雰囲気温度は概ね、５０〜７０℃で、最高で約１００℃）に適用されることを考慮し、当該実用レベルの温度と一致させるべく、加熱温度を１００℃に定めたものである。

赤外線積分放射率の測定方法は以下の通りである。
装置：日本電子（株）製「ＪＩＲ−５５００型フーリエ変換赤外分光光度計」及び放射測定ユニット「ＩＲＲ−２００」
測定波長範囲：４．５〜１５．４μｍ
測定温度：試料の加熱温度を１００℃に設定する
積算回数：２００回
分解能：１６ｃｍ^−１

上記装置を用い、赤外線波長域（４．５〜１５．４μｍ）における試料の分光放射強度（実測値）を測定した。尚、上記試料の実測値は、バックグラウンドの放射強度および装置関数が加算／付加された数値として測定される為、これらを補正する目的で、放射率測定プログラム［日本電子（株）製放射率測定プログラム］を用い、赤外線積分放射率を算出した。算出方法の詳細は以下の通りである。

式中、
ε（λ）：波長λにおける試料の分光放射率
Ｅ（Ｔ）：温度Ｔ（℃）における試料の赤外線積分放射率
Ｍ（λ，Ｔ）：波長λ、温度Ｔ（℃）における試料の分光放射強度（実測値）
Ａ（λ）：装置関数
Ｋ_FB（λ）：波長λにおける固定バックグラウンド（試料によって変化しないバックグラウンド）の分光放射強度
Ｋ_TB（λ，Ｔ_TB）：波長λ、温度Ｔ_TB（℃）におけるトラップ黒体の分光放射強度
Ｋ_B（λ，Ｔ）：波長λ、温度Ｔ（℃）における黒体の分光放射強度（プランクの理論式からの計算値）
λ₁，λ₂：積分する波長の範囲
を夫々、意味する。

ここで、上記Ａ（λ：装置関数）、及び上記Ｋ_FB（λ：固定バックグラウンドの分光放射強度）は、２つの黒体炉（８０℃、１６０℃）の分光放射強度の実測値、及び当該温度域における黒体の分光放射強度（プランクの理論式からの計算値）に基づき、下記式によって算出したものである。

式中、
Ｍ_160℃（λ，１６０℃）：波長λにおける１６０℃の黒体炉の分光放射強度（実測値）
Ｍ_80℃（λ，８０℃）：波長λにおける８０℃の黒体炉の分光放射強度（実測値）
Ｋ_160℃（λ，１６０℃）：波長λにおける１６０℃の黒体炉の分光放射強度（プランクの理論式からの計算値）
Ｋ_80℃（λ，８０℃）：波長λにおける８０℃の黒体炉の分光放射強度（プランクの理論式からの計算値）
を夫々、意味する。

尚、赤外線積分放射率Ｅ（Ｔ＝１００℃）の算出に当たり、Ｋ_TB（λ，Ｔ_TB）を考慮しているのは、測定に当たり、試料の周囲に、水冷したトラップ黒体を配置している為である。上記トラップ黒体の設置により、変動バックグランド放射（試料によって変化するバックグラウンド放射を意味する。試料の周囲からの放射が試料表面で反射される為、試料の分光放射強度の実測値は、このバックグランド放射が加算された数値として表れる）の分光放射強度を低くコントロールすることができる。上記のトラップ黒体は、放射率０．９６の疑似黒体を使用しており、前記Ｋ_TB［（λ，Ｔ_TB）：波長λ、温度Ｔ_TB（℃）におけるトラップ黒体の分光放射強度］は、以下の様にして算出する。
Ｋ_TB（λ，Ｔ_TB）＝０．９６×Ｋ_B（λ，Ｔ_TB）
式中、Ｋ_B（λ，Ｔ_TB）は、波長λ、温度Ｔ_TB（℃）における黒体の分光放射強度を意味する。

次に、本発明に係る塗装金属板について説明する。

本発明の塗装金属板は、金属板の少なくとも片面が上記塗料組成物で被覆されたものであり、両面が上記塗料組成物で被覆されていてもよい。

上記塗料組成物の膜厚は３〜５０μｍとすることが好ましい。上記膜厚が３μｍ未満であるか、５０μｍを超えると、塗装金属板の曲げ加工性、塗料組成物皮膜の密着性および耐食性が低下する傾向がある。より好ましい膜厚は、使用する軟磁性フェライト粉末の種類や含有量等によっても変化するが、概ね４μｍ以上、４０μｍ以下である。更に好ましい膜厚は５μｍ以上、３０μｍ以下である。

本発明に用いられる金属板の種類も特に限定されず、例えば冷延鋼板、熱延鋼板、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、５質量％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼板、５５質量％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼板、Ａｌ等の各種めっき鋼板、ステンレス鋼板等の鋼板類や、公知の金属板等を全て適用することができる。

更に上記金属板は、耐食性向上、塗膜の密着性向上等を目的として、クロメート処理やリン酸塩処理等の表面処理が施されていてもよいが、一方、環境汚染等を考慮して、ノンクロメート処理した金属板を使用してもよく、いずれの態様も本発明の範囲内に包含される。

以下、ノンクロメート処理した金属板について説明する。

上記「ノンクロメート処理」する方法（下地処理）は特に限定されず、通常、使用される公知の下地処理を行えば良い。具体的には、リン酸塩系、シリカ系、チタン系、ジルコニウム系等の下地処理を、単独で、若しくは併用して行うことが推奨される。

尚、一般にノンクロメート処理すると耐食性が低下することから、耐食性向上の目的で、塗膜中または下地処理の際、防錆剤を使用しても良い。

上記防錆剤としては、シリカ系化合物、リン酸塩系化合物、亜リン酸塩系化合物、ポリリン酸塩系化合物、イオウ系有機化合物、ベンゾトリアゾール、タンニン酸、モリブデン酸塩系化合物、タングステン酸塩系化合物、バナジウム系化合物、シランカップリング剤等が挙げられ、これらを単独で若しくは併用することができる。特に好ましいのは、シリカ系化合物（例えば、カルシウムイオン交換シリカ等）と、リン酸塩系化合物、亜リン酸塩系化合物、ポリリン酸塩系化合物（例えば、トリポリリン酸アルミニウム等）との併用であり、「シリカ系化合物」：「リン酸塩系化合物、亜リン酸塩系化合物、またはポリリン酸塩系化合物」を、質量比率で０．５〜９．５：９．５〜０．５（より好ましくは１：９〜９：１）の範囲で併用することが推奨される。この範囲に制御すれば、塗装金属板に所望の耐食性と加工性の両方を兼備させることができる。

上記防錆剤の使用によりノンクロメート処理金属板の耐食性は確保できるが、その反面、防錆剤の添加により加工性が低下することもある。そのため塗膜の形成成分として、特にエポキシ変性ポリエステル系樹脂および／またはフェノール誘導体を骨格に導入したポリエステル系樹脂、および架橋剤（好ましくはイソシアネート系樹脂および／またはメラミン系樹脂、より好ましくは両者の併用）を組み合わせて使用することが推奨される。

このうちエポキシ変性ポリエステル系樹脂及びフェノール誘導体を骨格に導入したポリエステル系樹脂（例えば、ビスフェノールＡを骨格に導入したポリエステル系樹脂等）は、ポリエステル系樹脂に比べ、耐食性や塗膜密着性に優れている。

一方、イソシアネート系架橋剤は加工性向上作用を有しており、これにより、防錆剤を添加したとしても優れた加工性を確保することが可能となる。

また、メラミン系架橋剤は、優れた耐食性を有するため前述した防錆剤と併用することにより、非常に良好な耐食性が得られる。

これらのイソシアネート系架橋剤やメラミン系架橋剤は単独で使用しても良いが、両者を併用すると、ノンクロメート処理金属板における加工性及び耐食性を一層向上させることができる。具体的には、イソシアネート系樹脂１００質量部に対し、メラミン系樹脂を５〜８０質量部の比率で含有することが推奨される。メラミン系樹脂が５質量部未満の場合、所望の耐食性が得られない。一方、メラミン系樹脂が８０質量部を超えると、イソシアネート系樹脂の添加による効果が良好に発揮されず、所望の加工性向上作用が得られない。より好ましくは、イソシアネート系樹脂１００質量部に対し、１０質量部以上、４０質量部以下、更に好ましくは１５質量部以上、３０質量部以下である。

上記塗料組成物で被覆されている塗装金属板は、電子機器の電磁波シールド用塗装金属板として好ましく用いることができる。このとき、金属板のうち上記塗料組成物で被覆された面を、電磁波放射源に対向するように構成する。金属被覆フェライト粉末を含む塗料組成物を被覆した面と電磁波放射源とを対向させることで、電磁波放射源から発生した電磁波が金属被覆フェライト粉末と接触して吸収されるか、少なくとも減衰される。

例えば、閉じられた空間に電磁波放射源を内蔵する電子機器の場合は、該電子機器の筐体を上記塗装金属板で構成し、この筐体の内面の全部または一部を前記塗料組成物の被覆面で構成すればよい。即ち、電磁波放射源に対向するように上記塗料組成物が被覆された面を構成すればよい。電磁波シールド性は、電子機器の内側で問題となるからである。

つまり、電磁波放射源から発生する電磁波は、電子機器の筐体を構成している金属板に吸収される割合よりも反射する割合の方が高いことが判明している。かかる観点から、電子機器の筐体を構成する塗装金属板において、少なくとも裏面（筐体を構成する内部側面のこと；本明細書では「裏面」とよぶ）に、電磁波吸収性と電導性に優れた塗料組成物を被覆してやれば、筐体内部で発生した電磁波が多重反射し、この過程で電磁波が吸収あるいは減衰し、最終的に空気穴などから筐体外部へ漏洩する電磁波を低減できるのではないかと考えた。

図１に、本発明の塗装金属板による電磁波吸収性の原理を説明するための概略説明図を示す。筐体１内に電磁波放射源２が内蔵されている場合に、この電磁波放射源２から発信された電磁波は、図中の矢印Ａ_１〜Ａ_５で示すように筐体１の内面に複数回反射した後に、空気穴３等から外部に漏洩する（図中、４は筐体隙間を示す）。このとき１回の反射による減衰（素材鋼板比）を２ｄＢ（デシベル）とした場合には、例えば５回の多重反射によって１０ｄＢの電磁波シールド効果が発揮されることになる。この電磁波減衰効果は、素材鋼板単独のものと比較すると、電界強度が１／３になることを意味する。

なお、本発明において電子機器とは、電子機器の他に、電気機器や光学機器等のように電磁波を発生する機器や、電磁波を発生する機器の近くで使用する電子・電気・光学機器を含む意味である。

このような電子機器としては、例えば、ＣＤやＬＤ、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＡＭ、ＰＤＰ、ＬＣＤ等の情報記録製品；パソコンやカーナビ、カーＡＶ等の電気・電子・通信関連製品；プロジェクターやテレビ、ビデオ、ゲーム機等のＡＶ機器；コピー機やプリンター等の複写機；エアコン室外機等の電源ボックスカバー、制御ボックスカバー、自動販売機、冷蔵庫等が挙げられる。

次に、本発明の塗装金属板を製造する方法について説明する。本発明の塗装金属板は、上記塗料組成物を、公知の塗装方法で金属板の表面に塗布し、乾燥させれば製造できる。

塗装方法は特に限定されないが、例えば表面を清浄化して、必要に応じて塗装前処理（例えばリン酸塩処理、クロメート処理など）を施した長尺金属帯表面に、ロールコーター法、スプレー法、カーテンフローコーター法などによって塗料を塗工し、熱風乾燥炉を通過させて乾燥させる方法などが挙げられる。被膜厚さの均一性や処理コスト、塗装効率などを総合的に勘案して実用上好ましいのは、ロールコーター法である。

尚、樹脂被膜との密着性や耐食性を向上させるため、塗装前処理としてリン酸塩処理またはクロメート処理を施しても構わない。但し、クロメート処理材については、樹脂塗装金属板使用中のクロム溶出性の観点から、クロメート処理時のＣｒ付着量を３５ｍｇ／ｍ^２以下に抑制することが好ましい。この範囲であれば、下地クロメート処理層からのクロム溶出を抑えることができるからである。また、従来のクロメート処理材では、必要に応じて設けられる上塗り塗装の耐水密着性が、６価クロムの溶出により湿潤環境下で低下する傾向にあるが、上記金属板では溶出が抑制されるため、上塗り被膜の耐水密着性が悪化することもない。あるいは、前述したクロムフリーの下地処理を、ロールコーター法、スプレー法、浸漬処理法等により施せば、ノンクロメートタイプの塗装体を得ることができる。

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

金属板の片面に、導電性金属で被覆されている軟磁性フェライト粉末を含む塗料組成物を被覆した塗装金属板について、電磁波吸収性、導電性および加工性を調べた。

軟磁性フェライト粉末として、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末（戸田工業株式会社製、「ＢＳＮ−１２５（商品名）」、平均粒径１３μｍ）を用い、この軟磁性フェライト粉末を、塩酸で酸性に調整した塩化パラジウム水溶液に浸漬して軟磁性フェライト粉末の表面にパラジウム触媒を付与する処理をした。

処理後、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を、めっき浴に分散し、無電解めっきして導電性金属としてＮｉで被覆されているＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末（以下、Ｎｉ被覆フェライト粉末ということがある）を得た。

めっき浴は、硫酸ニッケルを２２５ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウムを２２５ｇ／Ｌ、クエン酸ナトリウムを２０ｇ／Ｌを含有しており、ｐＨ４〜６に調整した。めっき浴は、空気撹拌させている。めっき温度は７０℃とし、めっき時間は３０〜１２０分とした。めっき温度と時間を下記表１に示す。

得られたＮｉ被覆フェライト粉末について、Ｎｉ付着量（めっき付着量）を島津製作所社製のＩＣＰＳ−１０００を用いてＩＣＰ法で測定した。測定結果を下記表１に示す。なお、めっき付着は、Ｎｉ被覆フェライト粉末を１００質量％としたときの値である。

得られたＮｉ被覆フェライト粉末の平均粒径を次の手順で測定した。Ｎｉ被覆フェライト粉末を純水中に分散させ、Ｌｅｅｄｓ＆Ｎｏｒｔｈｒｕｐ社製のマイクロトラック９２２０ＦＲＡを用いてレーザー光を当て、生じた散乱の強度パターンからＮｉ被覆フェライト粉末の平均粒径を測定した。測定結果を下記表１に示す。

次に、素地金属板として電気亜鉛めっき鋼板（板厚は０．８ｍｍ、Ｚｎ付着量は２０ｇ／ｍ^２）を用い、これに上記Ｎｉ被覆フェライト粉末を含有する塗料組成物（ベース樹脂はエポキシ変性ポリエステル、架橋剤はイソシアネート）からなる塗膜を片面に被覆して塗装金属板を得た。金属板表面に形成した塗料組成物の膜厚を下記表１に示す。また、塗料組成物に占める軟磁性フェライト粉末の含有量と、Ｎｉ被覆フェライト粉末の含有量を夫々下記表１に示す。

なお、Ｎｏ．７では、上記Ｎｉ被覆フェライト粉末の代わりに軟磁性フェライト粉末（Ｎｉ被覆無し）をそのまま用いた。

また、Ｎｏ．８では、上記電気亜鉛めっき鋼板の表面に、Ｎｉ被覆フェライト粉末の他に、放熱性添加剤としてカーボンブラックを含有する塗料組成物からなる塗膜を片面に被覆して塗装金属板を得た。カーボンブラックの含有量を下記表１に示す。

Ｎｏ．８については、上述した方法で赤外線積分放射率を測定し、放熱性を評価した。評価基準は、◎は赤外線積分放射率が０．７以上で放熱性良好、×は赤外線積分放射率が０．７未満で放熱性不良を示している。結果を下記表２に示す。

次に、得られた各塗装金属板における電磁波吸収性、導電性および加工性を評価した。各特性は下記（１）〜（３）の評価方法に従って夫々評価した。評価結果を下記表２に示す。

（１）電磁波吸収性の評価
図２は、塗装金属板における電磁波吸収性能を評価する方法を説明する為の図である。直方体形状の筐体１内に、高周波ループアンテナ５を設置し、磁界結合させるように構成されている。この高周波ループアンテナ５は、コネクタ（図示せず）を介して同軸ケーブル６の一端に接続され、同軸ケーブル６の他端はネットワークアナライザ７に接続されている。ネットワークアナライザ７では、周波数を掃引しながら電磁波を発生し、同軸ケーブル６、高周波ループアンテナ５を経由して筐体１内に入力（高周波入力波：矢印Ｂ）するようにされている。筐体１の共振周波数では、入力された電磁波が蓄積されるために、反射量が少なくなる特性が観察される（図３参照）。そして、この高周波反射波は、観察値としてネットワークアナライザ７に入力（高周波反射波：矢印Ｃ）される。

このとき、筐体１における下記（１）式で求められるＱ値を計測すれば、筐体１内で蓄積されるエネルギーの大きさが分かる。尚、下記（１）式から求められるＱ値は、アドミタンス軌道が満足する条件から、求まる周波数差Δｆと共振周波数ｆｒから計算されるものである（例えば、中島将光著、「森北電気工学シリーズ３ マイクロ波工学 −基礎と原理−」森北出版株式会社発行、第１５９〜１６３頁）。
Ｑ値＝ｆｒ／Δｆ ‥‥（１）

上記（１）式から求められるＱ値が小さくなるほど、筐体１内で蓄積されるエネルギーが減ることを意味する。従って、Ｑ値が小さくなる程、筐体１から外部に反射される電磁界レベルも減ることになる。実際の測定に当たっては、１０６×１５６×２００（ｍｍ）の大きさの筐体１を使用して行なった。

このときの様子を模式的に図４に示すが、この図は、Ｅｚ＝０、ＴＥ_０１１という最も低い周波数の共振モードでの電磁界分布を図示したものであり、図中、Ｅは高周波磁界、Ｆは高周波電界を夫々示している。上記Ｅｚはｚ方向の電界強度を意味し、ＴＥ_０１１は、共振モードの電磁界分布の姿態を示している。このＴＥは、ｚ方向に波が進むとして、その横方向に電界が存在することを意味している。添字「０１１」は、ｘ、ｙ、ｚ方向に対して、ｙ及びｚ方向には電界の強度分布が１つあり、ｘ方向には電界の強度分布が変化しないことを示している（例えば、上記文献第１４１〜１４４頁参照）。

また、図４に示した電磁界分布は、以下の式で表せる。
Ｈ_ｚ＝Ｈ_０１１・ｃｏｓ（ｋ_ｙ・ｙ）・ｓｉｎ（ｋ_ｚ・ｚ）
Ｈ_ｙ＝（−ｋ_ｚ・ｋ_ｙ／ｋ_ｃ ^２）・Ｈ_０１１・ｓｉｎ（ｋ_ｙ・ｙ）・ｃｏｓ（ｋ_ｚ・ｚ）
Ｅ_ｘ＝（−ｊωμｋ_ｙ／ｋ_ｃ ^２）・Ｈ_０１１・ｓｉｎ（ｋ_ｙ・ｙ）・ｓｉｎ（ｋ_ｚ・ｚ）
ここで、ｋ_ｙ＝π／ｂ、ｋ_ｚ＝π／ｃ、ｋ_ｃ＝ｋ_ｙである。ｂ、ｃは図４の直方体（筐体１）のｙ、ｚ方向の長さ、ｊは虚数、ωは各周波数、μは空気の透磁率を夫々示す。

このときの共振モ−ドの共振周波数は約１２２０ＭＨｚである。評価に際しては、直方体の６面をステンレス鋼板とした場合を基準としてＱ_０値（測定結果：１７４０）とし、次に底面の１面（１０６ｍｍ×１５６ｍｍの面）と、側面の２面（１０６ｍｍ×２００ｍｍの２面）の計３面を、試作した試験用サンプル鋼板に変更して測定したＱ値をＱ_１値として、Ｑ_１／Ｑ_０の比（減衰率）を計算することによって試験サンプルの電磁波吸収効果［電磁波吸収性］を確認した。

本発明では、上記方法によって算出されるＱ_１／Ｑ_０の比（減衰率）が０．９７０以下のものを「本発明例」として評価する。

（２）導電性の評価
導電性測定装置として三菱化学社製「ロレスタＥＰ」、プローブは三菱化学社製４探針プローブ（ＥＳＰプローブ：ＭＣＰ−ＴＰＯ８Ｐ）を使用し、サンプルの抵抗率を測定した。本発明では、下記評価基準に基づいた結果が◎または○のものを「本発明例」として評価する。
［評価基準］
◎：０．１ミリΩ未満
○：０．１ミリΩ以上、１Ω未満
△：１Ω以上、１０^６Ω未満
×：１０^６Ω以上

（３）加工性の評価
ＪＩＳ Ｋ ５４００に準拠した耐屈曲性試験（１８０°密着曲げ試験）を行ない、試験後の塗料組成物皮膜の割れ（クラック）およびテーピング後の塗料組成物皮膜の剥離程度を目視で観察し、下記の基準で評価した。本発明では、下記評価基準に基づいた結果が◎、●または○のものを「本発明例」として評価する。
［評価基準］
◎：異常なし
●：僅かにクラック、剥離あり
○：クラック、剥離あり
×：クラック、剥離全面発生

表１および表２から次のように考察できる。Ｎｏ．１〜５、８は本発明で規定する要件を満足する塗料組成物を金属板の表面に被覆した例であり、塗装金属板は、電磁波吸収性と表面導電性に優れている。また、これらの例は、塗装膜厚が適切に制御されているため、加工性にも優れた塗装金属板である。更に、Ｎｏ．８については、放熱性添加剤を含む塗料組成物で金属板の表面を被覆したため、放熱性にも優れた塗装金属板である。

一方、Ｎｏ．７は、本発明で規定する要件を満足しない例であり、導電性金属で被覆されていない軟磁性フェライト粉末を含有する塗料組成物を金属板の表面に被覆したため、表面導電性が悪い。

なお、Ｎｏ．６は参考例であり、めっき付着量が多いため、めっき工程で軟磁性フェライト粉末同士が凝集して粗大化し、加工性が劣化している。

図１は、本発明に係る塗装金属板による電磁波吸収性の原理を説明する図である。 図２は、塗装金属板における電磁波吸収性能の評価方法を説明するための図である。 図３は、入力された電磁波が筐体の共振周波数で反射量が少なくなる状態を説明する図である。 図４は、電磁波吸収性を測定したときの状態を模式的に示した説明図である。

符号の説明

１ 筐体
２ 電磁波発信源
３ 空気穴
４ 筐体隙間
５ 高周波ループアンテナ
６ 同軸ケーブル
７ ネットワークアナライザ

Claims (6)

1. 軟磁性フェライト粉末を２０〜６０質量％含有する塗料組成物であって、
   前記軟磁性フェライト粉末は、その表面が導電性金属で被覆されているものであることを特徴とする電磁波吸収性および導電性に優れた塗料組成物。
2. 前記塗料組成物が、更に放熱性添加剤を含むものである請求項１に記載の塗料組成物。
3. 金属板の少なくとも片面が、請求項１または２に記載の塗料組成物で被覆されているものであることを特徴とする塗装金属板。
4. 前記塗料組成物が、膜厚３〜５０μｍで被覆されているものである加工性に優れた請求項３に記載の塗装金属板。
5. 電子機器の電磁波シールドに用いられるものである請求項３または４に記載の塗装金属板。
6. 閉じられた空間に電磁波放射源を内蔵する電子機器用筐体であって、
   該電子機器用筐体は請求項３または４に記載の塗装金属板で構成されており、この筐体の内面の全部または一部が前記塗料組成物の被覆面であることを特徴とする電子機器用筐体。

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