JP2007167845A - 黒鉛フィルムを被覆するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】黒鉛フィルムの平面側（前側）と端面を被覆するための塗装方法を提供する。
【解決手段】塗装方法は、黒鉛フィルム製平面形成物の被塗平面側（前側）１ａに静電粉体噴霧によって被覆材料を塗着し、引き続き焼結サイクルもしくは溶融サイクルを行い、塗装中に隣接面上で縁から少なくとも５ｍｍの距離を置いて噴霧方向とは反対のその裏側１ｃのほぼ中央で電気的に接触させることによって、黒鉛フィルム製平面形成物の平面側（前側）１ａと端面１ｂとへの薄い被覆の塗布を可能とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、平面側と端とを覆う保護膜もしくは絶縁膜で黒鉛フィルム製平面形成物を被覆するための方法に関する。

熱可塑性樹脂製保護膜もしくは絶縁膜で被覆された黒鉛フィルム製物品およびこのような保護膜を塗布するための方法は特許文献１により公知である。そこには、プラスチックフィルムの積層、ローラ塗りまたは接着による黒鉛フィルムの被覆が詳しく述べられている。考えられる選択的方法として噴霧塗装（spray coating）が触れられているが、この方法についての詳細は何ら開示されていない。提案されたすべての方法にとっての難点は、被塗膜の僅かな厚さ（最大０．０２５ｍｍ）が望まれており、被塗表面全体にわたってこの膜が均一に薄くなければならず、黒鉛フィルム製物品の少なくとも１つの平面側の他に、黒鉛フィルムの厚さのゆえに高さが０．２５〜１．５ｍｍである端面も同時被覆されねばならないことである。しばしば、黒鉛フィルム製物品の平面側の一方にのみ被覆が必要とされる。このバリエーションに関して以下では、被塗平面側を前側と称し、これとは逆に他方の非被塗平面側は裏側と称する。

噴霧法での塗装は例えば、粉体または溶融体として存在する材料を使って行うことができる。端面に直接噴霧する場合、加工物前側へのオーバースプレー（過剰材料塗布）がその際に不可避であることによって、材料消費増の他に、加工物前側の噴霧膜の望ましくない厚さ増も生じる。端被覆を含む塗装プロセスを自動化する場合、塗装装置はｘ方向とｙ方向、すなわち被塗加工物の前側と平行な運動軸線を補足して、端被覆のために被塗加工物の高さ広がり（厚さ）と平行なｚ方向における付加的運動軸線を有していなければならないであろう。
米国特許出願公開第２００２／０１６３０７６号明細書

本発明の課題は、平面側と端面とを覆う保護膜、絶縁膜またはその他の機能膜で黒鉛フィルム製平面形成物を被覆するための、従来技術の前記諸欠点を克服する塗装法を提供することである。

この課題は、本発明によれば、黒鉛フィルム製平面形成物の被塗平面側（前側）に被覆材料が静電粉体塗装によって塗着され、引き続き焼結サイクルもしくは溶融サイクルが行われ、塗装中黒鉛フィルム製平面形成物が隣接面上で塗装方向とは反対のその裏側のほぼ中央で電気的に接触させられることによって解決される。隣接面とはこの場合縁から少なくとも５ｍｍ離れていることを意味する。黒鉛の膜平面構造のゆえに、フィルム平面における電気伝導率はフィルム平面に垂直なものよりも著しく高い。黒鉛フィルムの電気伝導率のこの異方性によって、端面の同時被覆を引き起こすのに適した電気力線曲線が生じる。それゆえに、本発明に係る方法では塗装装置用に２つの運動軸線（ｘ方向、ｙ方向）のみが必要であるにすぎない。

静電粉体塗装技術自体は専門業界で知られており、物体が逆の荷電で吸着される事実に基づいている。スプレーヘッドと接地された加工物との間に電界が生じる。粉体粒子はその電気力線に追従し、残電荷に基づいて加工物上に付着したままとなる。こうして粉体は加工物表面に沈積し、表面のごく小さな微小凸凹にそれ自身が浸入する。被塗加工物はこの状態において１６０〜２８０℃で約１５〜３０分の短時間の間「焼成」されねばならない。このいわゆる焼成プロセスの温度と持続時間は選択された被覆の組成に依存している。このプロセスの間、噴霧された粒子が凝集しもしくは融着して高粘性溶融体となり、関連し均一でそれ自体閉じた表面被覆が得られる。次に、塗装済み加工物は冷やされる。

溶融温度もしくは焼結温度への加熱、この温度における保持時間、引き続き冷却して被覆を固化することを含む上記プロセス全体が、ここでは焼結サイクルもしくは溶融サイクルと称される。こうして例えば金属製加工物上に生成された膜はふつう防食に役立ちまたは装飾膜として役立つ。代表的膜厚は、前記効果を達成するために０．１〜０．２ｍｍの範囲内である。

静電粉体塗装技術では基本的に、従来の塗装技術におけると同じ問題（オーバースプレー、端被覆用に他の運動軸線の必要性等）を予想することができる。しかしこれらの問題は黒鉛フィルム製平面形成物を本発明により位置決めして被覆しかつ電気コンタクトを寸法設計する場合避けることができる。

被塗黒鉛フィルム製平面形成物は例えば正方形または長方形としておくことができるが、しかし利用目的に応じて当然に別の幾何学形状も可能である。本発明に係る方法は例えば、電気機器内で排熱体（いわゆるヒートスプレッダまたは熱インタフェース）として利用される黒鉛フィルム製平面形成物に、黒鉛フィルムの表面もしくは端から黒鉛粒子が浮き上り、剥離しまたは剥げ落ちるのを防止し（「アンチフレーキング」被覆）および／または電気絶縁膜として働く保護膜を備えるために利用される。この目的に適した被覆材料は例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等の熱可塑性樹脂である。
被覆材料として特に熱伝導性粒子を含むポリマー結合剤が有利である。この熱伝導性粒子は、特に導電性ではない。たとえば粒子として、１〜１５重量％の窒化ホウ素を含み、その際特に５〜１０重量％の六方窒化ホウ素がポリマー結合剤中に含まれる。
熱貫流を損なうことが極力少なくなるように、好ましくは膜厚が５〜１０μｍにすぎない。スプレーヘッドのノズルとスプレーヘッドの運動速度とを好適に選択することによって、静電塗装法にとって典型的ではないこうした薄い膜厚は達成することができる。溶融サイクルもしくは焼結サイクルの間、１６０〜２８０℃の温度への加熱が行われる。この温度は約１５〜３０分間保持される。

以下、図面と実施例に基づいて本発明が詳しく説明される。

《例１（比較例）》
公知の静電粉体塗装技術において一般的なように、被塗黒鉛フィルム製平面形成物１は導電接続された基材２に載せられ、または対向電極がワニ口クリップで黒鉛フィルム製平面形成物１の縁に接続される。黒鉛フィルムの電気異方性の結果として黒鉛フィルム１とスプレーヘッド３との間に図１による電気力線曲線５が生じる。それゆえに、粉体析出は専ら黒鉛フィルムの前側１ａで起き、端１ｂが同時被覆されることはない。導電性基材２の同時被覆は例えば非導電性カバー（図１では見易くする理由から図示せず）によって防止することができる。塗布された被覆６の膜厚は約１０μｍであった。
《例２（比較例）》

金属製平面加工物１'は、塗装されない裏側１ｃの中央で点状に接触させられる（コンタクト４）。基材２は非導電性である。金属中で電気伝導性は（方向にかかわりなく）等方性であるので、加工物１'とスプレーヘッド３との間に図２による電気力線曲線５が生ずる。それゆえに、電気等方性加工物１'に垂直に噴霧するとき端１ｂは同時被覆されない。塗布された被覆６の膜厚は約１０μｍである。
《例３》

本発明によれば黒鉛フィルム製平面形成物１は塗装されない裏側１ｃの中央で点状に接触させられ（コンタクト４）、黒鉛フィルムの電気異方性の結果として図３による電気力線曲線５が生じる。前側１ａの垂直噴霧時に本発明によれば端面１ｂの同時被覆が起きる。基材２は非導電性である。塗布された被覆６の膜厚は約１０μｍであった。
《例４》

約７重量％の六方窒化ホウ素を含むポリマー結合剤を塗装に使用することによって、被覆の主面および端の電気絶縁性が得られ、これは、黒鉛フィルムの表面もしくは端から黒鉛粒子が浮き上り、剥離しまたは剥げ落ちるのを防止する（「アンチフレーキング」被覆）。システムの熱伝導性は、それほど悪化しない。表面に対して垂直の熱伝導率４．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）を有する被覆されていない黒鉛フィルムに比して、約１０μｍの膜厚で被覆された本発明による比較試料は、表面に対して垂直の熱伝導率４．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）を有する。

被塗黒鉛フィルム製平面形成物の裏側に平面的に接触するときの電気力線曲線（比較例１）を示す。下方のＡは、被塗黒鉛フィルム製平面的形成物の端（図１の部分ＩＡ）の電気力線曲線を示す。 金属製平面加工物の裏側のほぼ中央で点状に接触するときの電気力線曲線（比較例２）を示す。下方のＡは、被塗金属製平面加工物の端（図２の部分ＩＩＡ）の電気力線曲線を示す。 被塗黒鉛フィルム製平面加工物の裏側のほぼ中央で本発明により点状に接触するときの電気力線曲線（例３）を示す。下方のＡは、被塗黒鉛フィルム製平面加工物の端（図３の部分ＩＩＩＡ）の電気力線曲線を示す。

符号の説明

１ 黒鉛フィルム
１ａ 前側
１ｂ 端
２ 基材
３ スプレーヘッド
４ コンタクト
５ 電気力線
６ 被覆

Claims (8)

1. 黒鉛フィルム製平面形成物の平面側（前側）と端面とに被覆を塗布するための方法であって、
   ・静電粉体噴霧による被覆材料の塗着、
   ・噴霧された粉体の焼結サイクルもしくは溶融サイクル、
   のステップを含むものにおいて、
   噴霧中に被塗黒鉛フィルム製平面形成物が隣接面上で縁から少なくとも５ｍｍの距離を置いて噴霧方向とは反対のその裏側のほぼ中央で電気的に接触させられることを特徴とする方法。
2. 塗着済み被覆の膜厚が最高で１０μｍであることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 被覆材料が熱可塑性樹脂であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 被覆材料がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルであることを特徴とする、請求項３記載の方法。
5. 被覆材料が熱伝導性粒子を含むポリマー結合剤であることを特徴とする、請求項３記載の方法。
6. 熱伝導性粒子が導電性ではないことを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. ポリマー結合剤が、粒子として１〜１５重量％の窒化ホウ素を含むことを特徴とする、請求項５または６記載の方法。
   
   
8. ポリマー結合剤が、粒子として５〜１０重量％の六方窒化ホウ素を含むことを特徴とする、請求項７記載の方法。

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